JPH01249931A - 絞弁組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絞弁組立体に係わり、特にエンジンの熱等の外
気条件が変化しても好適な絞弁の動作を確保できる燃料
噴射装置の絞弁組立体に関する。

〔従来の技術〕

従来の絞弁組立体は、実開昭６１−３６７５１号に記載
のように、エンジンの振動に対し絞弁が絞弁軸の軸方向
に動き、絞弁軸近傍の絞弁外周端部が組立体の吸気筒内
壁と干渉するのを防止するなめ、絞弁軸の移動量を規制
する手段としてストッパを設けている。しかしながら、
このストッパはそれ自身間隙を有し、絞弁を全開方向に
開いていく際にこの間隙分だけ絞弁軸が軸方向に移動し
て絞弁外周と吸気筒内壁とが衝突するので、これを防止
するため、同公報には、絞弁軸方向の絞弁外周端部装置
微少間隙とほぼ同じかそれ以上の長さの切り欠き部を形
成することが提案されている。

〔発明が解決使用とする課題〕

ところで、近年、エンジンのアイドル回転数をできるだ
け下げ、燃費及びアイドル時の騒音を下げることが望ま
れており、これを満足するために、絞弁外周と吸気筒内
壁との間の隙間を極力小さくし、アイドル運転時に絞弁
外周と吸気筒内壁との間を流れる空気量を減らすことが
行われている。

このため、上記従来技術では絞弁外周と吸気筒内壁との
間の隙間が比較的大きかったため絞弁組立体に対する熱
の影響を考える必要がなかったが、その隙間が小さくな
ったｍ遣では熱の影響を考える必要が生じてきた。

即ち、上記従来技術では、エンジンのアイドル回転数を
下げるという要求がなかったため、絞弁外周と吸気筒内
壁との間の隙間は約８０〜１００μと比較的大きくでき
た。しかしながら、その要求に対しては、前述の隙間を
１０〜３０μ程度にする必要がある。このように隙間を
小さくすると、エンジンの熱により絞弁組立体の吸気筒
壁部と絞弁軸が熱膨張し、両者の材料の相違に基づく熱
膨張係数の差からくる熱膨張量の違いによりその隙間が
さらに小さくなり、最悪の場合、吸気筒内壁の一部と絞
弁外周の一部とが干渉し、これにエンジンの振動等が加
わりその干渉部が摩耗し、部分的にめくれ、その結果、
絞弁が吸気筒内壁に食い付くという現象が生じる。

一方、エンジンの振動による絞弁と吸気筒内壁との干渉
を回避するための手段として、上記従来技術の移動規制
手段では絞弁軸の固定が十分でないため、これに代えて
絞弁軸の片側をベアリングで固定することが提案されて
いる。こうすることにより、エンジンの振動に対して絞
弁軸の軸方向移動をか確実に拘束でき、エンジンの高速
化に対応することができる。しかしながら、このように
絞弁軸の片側をベアリングで固定したもので上述したよ
うに隙間を小さくした場合には、振動による干渉は回避
できるが、絞弁軸の移動により熱膨張量の違いを吸収で
きなくなり、絞弁外周と吸気筒内壁との干渉が局所に集
中し、上記食い付きの間趙がより深刻となる場合か生じ
る 本発明の目的は、エンジンのアイドル回転数を下げるた
め、吸気筒内壁と絞弁外周との間の隙間を小さくしたと
き、熱影響による吸気筒内壁と絞弁外周との干渉を回避
することのできる絞弁組立体を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、吸気筒のほぼ中心を横切って挿通した絞弁
軸と、前記絞弁軸に固定され、前記吸気筒内に配置され
た絞弁と、前記絞弁軸の片側を固定し絞弁軸の軸線方向
の変位を規制するベアリングとを有する絞弁組立体にお
いて、前記絞弁に熱膨張吸収手段を設けたことを特徴と
する絞弁組立体によって達成される６ 前記熱膨張吸収手段は、好ましくは、前記絞弁外周の前
記絞弁軸近傍に設けた凹所で楕成し、この凹所の隙間を
、前記絞弁軸の熱膨張による変位量と前記ベアリングの
熱膨張による変位量及び機械的変位量との和よりも儂か
に大きくし、その長さを絞弁軸の径より僅かに大きくす
る。

前記凹所は前記絞弁の反ベアリング側の片側にのみ設け
てもよい。

また上記目的は、吸気筒のほぼ中心を横切って挿通した
絞弁軸と、前記絞弁軸に固定され、前記吸気筒内に配置
された絞弁とを有する絞弁組立体において、前記絞弁軸
を、前記吸気筒の材料と熱膨脹係数がほぼ同じ材料で作
ったことを特徴とする絞弁組立体によっても達成される
。

前記絞弁軸の材料は、典型的にはアルミニウムを主成分
とする材料である。

好ましくは、前記アルミニウムを主成分とした材料の表
面には酸化被膜を形成するか、材料の表面層を多孔性の
硬質酸化アルミニウムに転換しその多孔性の組織に四弗
化樹脂を含浸させる。

この場合も、前記絞弁軸の片側をベアリングで固定し、
絞弁軸の軸線方向の変位を規制することができる。

〔作用〕

絞弁軸と吸気筒壁部との熱膨張量の差は、熱膨張吸収手
段により吸収され、両者の干渉が防止される。このとき
熱膨張吸収手段を、熱膨張したとき構成土豪も変形を受
けやすい絞弁外周の絞弁軸近傍に設けた凹所で構成する
ことにより、熱膨張量の差を効果的に吸収することがで
きる。またその凹所の隙間を、前記絞弁軸の熱膨脹によ
る変位量と前記ベアリングの熱膨脹による変位量及び機
械的変位量との和よりも僅かに大きくすることにより、
ベアリングの熱膨張による変位量及びベアリングのアキ
シャル隙間による機械的変位量をも吸収することができ
る。なお、絞弁軸は片側が固定されているなめ、熱膨張
吸収手段としての凹所は絞弁の両側でなく、熱変形を大
きく受ける反ベアリング側の片側だけでもよい。

絞弁軸を、吸気筒の材料と熱膨脹係数がほぼ同じ材料、
典型的にはアルミニウムを主成分とする材料で作ること
により、絞弁軸と吸気筒壁部の熱膨張量の差が低減し、
両者の干渉が防止される。

この場合アルミ材料は、従来の鉄系材料に比較して表面
硬度が柔らかいため、酸化被膜を形成するかフッ素系樹
脂を含浸させることにより表面強度あるいは剛性を向上
し、−層効果を上げることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の好適実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図において、１は絞弁組立体で、絞弁組
立体１は吸気筒２と、吸気筒２の内壁２ａ内に組み込ま
れた絞弁３と、絞弁３をとめねじ４により固定する絞弁
軸５とからなっている。絞弁軸５は吸気筒２のほぼ中心
を横切って挿通され、かつ１対のボールベアリング６ａ
、６ｂにより回転自在に支持されている。ボールベアリ
ング６ａ。

６ｂは、一方のベアリング６ａのインナーレースが絞弁
軸５に締まり嵌めされ、絞弁軸５の片側を固定し、他方
のベアリング６ｂのインナーレースが絞弁軸５に遊嵌さ
れ、絞弁軸５の軸線方向の移動を可能にしている。ボー
ルベアリング６ａ、６ｂはそれぞれ固定リング７により
その位置を保持されている。

絞弁軸５の一端にはスロットルレバー８が接続されると
共に、その端部に近接して１対のスリーブ９間に戻り用
のスプリング１０が装着され、絞弁軸５の他端には絞弁
開度センサー１１が取り付けられている。運転者がアク
セルペダル（図示せず）を踏むと、スロットルレバー８
が動き、絞弁軸５も同時に動き、絞弁が開く、アクセル
ペダルを外すと、スプリング１０の反力で絞弁が閉じら
れる。

絞弁３の外周３ａと吸気筒内壁２ａとの間の隙間は、ア
イドル運転時の空気量をできるだけ減らし、エンジンの
アイドル回転数を下げ、燃費及びアイドル時の騒音を下
げるために、例えば１０〜３０μ程度の微少隙間とされ
ている。ただしこれは、絞弁３を作動させたときにはス
ムーズに動かせる程度の隙間である。なお図では、この
隙間を分かりやすいように誇張して示しである。ところ
で前述したように、絞弁組立体１がエンジン等の熱によ
り熱変形を受けると、吸気筒２と絞弁軸５の熱膨張係数
の違いにより吸気筒内壁２ａと絞弁外周３ａとの間の隙
間が部分的に狭くなり、絞弁３が吸気筒内壁２ａに食い
込んでしまう現象が生じる。この現象は、第１図に示す
ような絞弁３か閉じている状態即ちアイドリング運転時
に最も起こりやすい、そこでこの現象を無くすために、
絞弁３には熱膨張吸収手段が設けられている。即ち、絞
弁外周３ａの絞弁軸５付近の両端部を絞弁軸５の径より
も長い範囲にわたって部分的に削り落とし、凹所１２ａ
、１２ｂを設け、この凹所１２ａ。

１２ｂにより熱膨張による変形量を吸収する。

第３図は絞弁組立体１の熱変形をモデル化した図である
。絞弁組立体１は、一般的に、吸気筒２はアルミ系材料
、絞弁軸５は鉄系材料、絞弁３はアルミ系材料又は黄銅
が使用される。このため材料が持っている熱膨張係数が
異なり、熱変形が生じる。この熱変形により、ボールベ
アリング６ａにより片側を固定された絞弁軸５には反ベ
アリング６ａｌＦｌにδ１の変位量が生じる。なおボー
ルベアリング６ａ自体も熱膨張により絞弁軸５を同じ方
向に変位させる傾向を有し、また内径約１０ｍ＋ｎ程度
のボールベアリングは５〜１０μ程度のアキシャル隙間
（軸方向ガタ）を持っている。このベアリング６ａによ
る熱膨張とアキシャル隙間によっても絞弁軸５には変位
量δ２が生じる。従って、この変位量δ２も考慮し、凹
所１２ａ、１２ｂの隙間の深さδは、 δ〉δ１＋δ２ となるように決定される。

具体的に、凹所１２ａ、１２ｂの寸法は、絞弁３の径に
よっても異なるが、吸気筒２をアルミ系材料で構成し、
絞弁軸３を鉄系材料で構成した場合、隙間深さδが１０
０〜１５０μ程度で、絞弁軸５の両側に延在する部分の
長さが１〜５關程度である。

なお、隙間深さδが１００〜１５０μ程度で、長さが１
〜５市程度の凹所１２ａ、１２ｂを通って流れる給気流
量は数Ｊ　／ｉｉｎ程度なので、例えば２０００ｃｃ位
のエンジンを考えれば、アイドリング回転数を７００　
ｒｐｌ程度と仮定するとアイドリング運転時の空気流量
は１８０　ｊ　／ｗｉｎ程度であり、凹所１２ａ、１２
ｂを設けることによる空気流量への影響は非常に小さく
、それによる空気流量の増加は無視することができる。

凹所１２ａ、１２ｂの形状は、第１図では絞弁外周３ａ
の形状に沿った形状とされている。しかしながらこれの
みには限定されず、第４図に示すように、絞弁３を直線
状に切り落とした形状であってもよいし、第５図に示す
ように、内側に角度をもって切り落としな形状であって
もよい。

また本実施例のように、絞弁軸５の片側をベアリング６
ａで固定した場合、上述した熱変形による変位量δ１．
δ２の方向のため、絞弁外周３ａと吸気筒内壁２ａとの
干渉は、第６図にモデル化して示すように絞弁３の反ベ
アリング６ａ側で生じると考えられる。このため、凹所
１２ａ、１２ｂは両側でなく、第７図及び第８図に示す
ように、反ベアリング６ａ側の片側のみに設けても対応
することができる。

以上は絞弁組立体の絞弁が１個の場合の実施例であるが
、絞弁が複数個ある絞弁組立体に本発明が適用できるこ
とは勿論である。第９図は絞弁が２個ある絞弁組立体の
実施例であり、図中、第１図に示す部材と同じまたは同
等の部材には同じ符号を付しである。この絞弁組立体１
５においても上記実施例と同様、熱膨張吸収手段として
の凹所１２ａ、１２ｂにより熱変形を吸収し、絞弁外周
３ａと吸気筒内壁２ａとの干渉を防止することができる
。

以上の実施例は、絞弁に凹所を形成して熱変形を吸収し
た例であるが、熱変形による干渉は熱変形自体を少なく
することによっても回避することができ、第１０図はこ
のような実施例を示すものである０図中、第１図に示す
部材と同じまたは同等の部材には同じ符号を付しである
。

この実施例においては、絞弁組立体２０は、吸気筒２の
材料と熱膨張係数がほぼ同じ材料で作られた絞弁軸２１
を有している。一般的に、吸気筒２はアルミ系材料で作
られることが多い、従ってこの場合には、絞弁軸２１も
アルミニウムを主成分とした材料で作られる。このよう
にすることにより、吸気筒２と絞弁軸２１の熱膨張量が
ほぼ同じとなり、絞弁外周３ａと吸気筒内壁２ａとの間
の隙間の均一性が維持でき、両者の干渉を回避すること
ができる。なお、アルミ材は強度及び材料　−表面か柔
らかいため、耐久性に劣る場合が多い。

これを防止するために、絞弁軸２１には表面処理により
酸化被膜が作られている。酸化被膜の代わりに、材料の
表面層を多孔性の硬質酸化アルミニウムに転換し、その
多孔性の組織に四弗化樹脂を含浸させてもよい、これに
より、表面強度及び剛性が向上すると共に、使用時にお
ける耐摩耗性の信頼性を向上させることができる。

第１１図は、第１図の実施例に対する第９図の実施例の
ように、絞弁組立体の絞弁が２個あるものを示しており
、図中第１０図に示す部材と同じまたは同等の部材には
同じ符号を付しである。このじれの絞弁組立体２５にお
いても、同、様に熱変形による干渉を回避することがで
きる。

また第１０図及び第１１図の実施例は、第１図等に示し
た実施例と異なり、絞弁軸２１は特別なベアリングで支
持していないが、これら実施例と同様に絞弁軸２１を片
側固定のボールベアリングで支持することができる。第
１２図はこのような実施例を示すもので、絞弁軸２１は
１対のボールベアリング６ａ、６ｂで回転自在に支持さ
れ、ボールベアリング６ａのインナーレースは絞弁軸２
１に締まり嵌めされ、絞弁軸２１の片側を固定し、ベア
リング６ｂのインナーレースは絞弁軸２１に遊嵌され、
絞弁軸２１の軸線方向の移動を可能にしている。その他
、第１０図に示す部材と同じ又は同等の部材には同じ符
号を付しているにの実施例によれば、固定ベアリング６
ａの設置により、振動にも強い構造が提供され、エンジ
ンの高速度化した場合でも、゛振動による絞弁の食い付
きを回避することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、絞弁の形状又は絞弁軸の材質を工夫を
するだけで熱変形を吸収するか熱影響を回避することが
でき、絞弁の作動が円滑になり、絞弁の吸気筒内壁への
食い込みあるいは戻り不良を防止でき、絞弁組立体の信
頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による絞弁組立体を示す一部
断面上面図であり、第２図は第１図の■−■線に沿った
断面図であり、第３図はその絞弁組立体における凹所の
隙間深さを定めるため、熱変形をモデル化して示す図で
あり、第４図及び第５図はその凹所の他の形状を示す図
であり、第６図は熱変形による干渉をモデル化して示す
図であり、第７図及び第８図は上記凹所を絞弁の片側に
設けた場合を示す図であり、第９図は上記実施例の原理
を絞弁組立体の絞弁が２個あるものに適用した実施例を
示す絞弁組立体の一部断面上面図であり、第１０図は本
発明の他の実施例による絞弁組立体の一部断面上面図で
あり、第１１図は第１０図に示す実施例の原理を絞弁組
立体の絞弁が２個あるものに適用した実施例を示す絞弁
組立体の一部断面上面図であり、第１２図は第１０に示
す実施例の絞弁軸の片側をベアリングで固定した実施例
を示す絞弁組立体の一部断面上面図である。 符号の説明 １．１５，２０．２５．３０・・・絞弁組立体２・・・
吸気筒　　　　　　３・・・絞弁３ａ・・・絞弁外周　
　　　５．２１・・・絞弁軸６ａ・・・片側固定用のボ
ールベアリング１２ａ、１２ｂ・・・凹所（熱膨張吸収
手段）出願人　　株式会社　日立製作所 同　　　日立オートモチイブエンジニ アリング株式会社 代理人　　弁理士　春　日　　譲 第４図　　　第７図 第５図　　　第８図 第９図 第１０図 第１］図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気筒のほぼ中心を横切って挿通した絞弁軸と、
   前記絞弁軸に固定され、前記吸気筒内に配置された絞弁
   と、前記絞弁軸の片側を固定し絞弁軸の軸線方向の変位
   を規制するベアリングとを有する絞弁組立体において、 前記絞弁に熱膨脹吸収手段を設けたことを特徴とする絞
   弁組立体。
2. （２）前記熱膨脹吸収手段を前記絞弁外周の前記絞弁軸
   近傍に設けた凹所で構成したことを特徴とする請求項１
   記載の絞弁組立体。
3. （３）前記凹所の隙間を、前記絞弁軸の熱膨脹による変
   位量と前記ベアリングの熱膨脹による変位量及び機械的
   変位量との和よりも僅かに大きくし、その長さを絞弁軸
   の径より僅かに大きくしたことを特徴とする請求項１記
   載の絞弁組立体。
4. （４）前記凹所を前記絞弁の反ベアリング側の片側に設
   けたことを特徴とする請求項２記載の絞弁組立体。
5. （５）吸気筒のほぼ中心を横切って挿通した絞弁軸と、
   前記絞弁軸に固定され、前記吸気筒内に配置された絞弁
   とを有する絞弁組立体において、前記絞弁軸を、前記吸
   気筒の材料と熱膨脹係数がほぼ同じ材料で作ったことを
   特徴とする絞弁組立体。
6. （６）前記絞弁軸の材料をアルミニウムを主成分とする
   材料としたことを特徴とする請求項４記載の絞弁組立体
   。
7. （７）前記アルミニウムを主成分とした材料の表面に酸
   化被膜を形成するか、材料の表面層を多孔性の硬質酸化
   アルミニウムに転換しその多孔性の組織に四弗化樹脂を
   含浸させたことを特徴とする請求項５記載の絞弁組立体
   。
8. （８）前記絞弁軸の片側を固定し、絞弁軸の軸線方向の
   変位を規制するベアリングを有することを特徴とする請
   求項４記載の絞弁組立体。