JP4239899B2 - 内燃機関用流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の気筒に吸入される吸入空気量を調整する内燃機関用流量制御弁に関するもので、特にアイドル回転速度制御弁（アイドルスピードコントロールバルブ）または吸入空気量制御弁（吸気流量制御弁）に係わる。

［従来の技術］
従来より、内燃機関用流量制御弁として、内燃機関のスロットルボデー内に開閉自在に収容されたスロットルバルブを全閉位置に設定するアイドル運転時において、ステッピングモータのステータコイルを通電することで、先端側の外周に雄ねじを有するロータシャフトを回転させ、バルブの軸方向への変位を制御することにより、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路の弁座とバルブとの間の流路面積を可変とするアイドル回転速度制御弁が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

このようなアイドル回転速度制御弁は、図６に示したように、内燃機関の気筒に連通する吸入空気通路に接続し、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路１０１を有するハウジング１０２と、このハウジング１０２のモータ収容穴１０３内にリーフスプリング１０４を介して保持固定されたステッピングモータ１０５と、このステッピングモータ１０５のロータシャフト１０６の先端部に組み付けられたポペットバルブ１０７と、ロータシャフト１０６の雄ねじ部１１１とポペットバルブ１０７の雌ねじ部１１２との遊び（バックラッシュ）をなくすためにハウジング１０２の弁座１１３の周囲のスプリング収容溝１１４とポペットバルブ１０７のスプリング収容溝１１５との間に装着されたコイルスプリング１０９とによって構成されている。

そして、アイドル回転速度制御弁は、バイパス通路１０１の流路面積を変化させ、バイパス通路１０１を介して内燃機関の気筒内に供給される吸入空気量を可変に制御し、アイドル運転時に内燃機関の運転条件やエンジン負荷等に対応してアイドル回転速度を制御している。例えばアイドル運転時に前照灯を点灯することにより、エンジン負荷が増大した場合でも、アイドル回転速度制御弁がポペットバルブ１０７のバルブ開度、つまりバイパス通路１０１の流路面積を増大させることにより、内燃機関の気筒内に供給される吸入空気量を増加させ、エンジンストールを防止することができる。

［従来の技術の不具合］
ここで、従来より、内燃機関の吸気管内に取り入れられた吸入空気は、エアクリーナ内の濾過フィルタで吸入空気中の塵や埃等のダストを除去して清浄化した上で、内燃機関の気筒に吸入されるように構成されている。ところが、吸入空気中の塵や埃等のダストは濾過フィルタで完全に取り除かれるとは限らないので、従来のアイドル回転速度制御弁においては、図６に示したように、リップシール付きゴムシール１０８をリーフスプリング１０４の内周側とロータシャフト１０６の外周との間に装着して、ステッピングモータ１０５内部、すなわち、ロータシャフト１０６を回転自在に軸支する軸受け１１６を保持するヨークハウジング１１７内部に吸入空気中の塵や埃等のダストの侵入を防止している。

しかるに、ハウジング１０２のバイパス通路１０１は、スロットルバルブを収容するスロットルボデーよりも内燃機関の気筒側の吸気管に接続されるため、バイパス通路１０１内の吸入空気は内燃機関の吸気バルブの開閉により吸気脈動を起こし、大きな負圧力と小さな正圧力とが交互に繰り返される環境に置かれている。そして、ゴムシール１０８のリップシールは、正圧力に対してはロータシャフト１０６の外周面との密着力を増すように構成されているが、負圧力が与えられると、ゴムシール１０８のリップシールが捲り上がり、再び正圧になる瞬間にステッピングモータ１０５内部、すなわち、ロータシャフト１０６を回転自在に軸支する軸受け１１６を保持するヨークハウジング１１７内部に吸入空気中に含まれる塵や埃等のダストが侵入してしまうという問題や、モータ設置部に気密性が要求される場合に、正負圧による呼吸作用により阻害されるという問題が生じている。

そこで、ロータシャフト１０６の外周にリング溝を設け、更に、ヨークハウジング１１７にリング溝の外周側を覆うように円筒状の被覆部を設けて、リップシール付きゴムシール１０８の代わりに、Ｏリング形状のゴムシールをリング溝に嵌め込んで、負圧力と正圧力との両方の空気圧力が作用しても、ロータシャフト１０６とヨークハウジング１１７との間のシール性を維持することが考えられるが、Ｏリング形状のゴムシールをロータシャフト１０６のリング溝に嵌め込むと、ロータシャフト１０６の回転時にゴムシールとヨークハウジング１１７との間の相対回転運動に伴って摺動抵抗が生じ、ロータシャフト１０６の円滑な回転、すなわち、ポペットバルブ１０７の円滑な開弁動作または閉弁動作が得られなくなるという問題が生じる。
特開平０５−０９９１０２号公報（第１−５頁、図１−９） 特開平１１−２０１００４号公報（第１−７頁、図１−７）

本発明の目的は、吸入空気中の塵や埃等のダストのモータ内部への侵入を防止することのできる内燃機関用流量制御弁を提供することにある。また、モータの回転軸の回転時のゴムシールによる摺動抵抗を低減することのできる内燃機関用流量制御弁を提供することにある。また、シール機能の低下や摺動性の悪化を防止すると共に、モータへの信頼性および耐久性を向上することのできる内燃機関用流量制御弁を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、モータの回転軸の外周に装着されて、モータ内部と空気通路内部との間をシールするシール部材として、大気圧以上の正圧力と大気圧よりも小さい負圧力との両方の空気圧力が作用しても、モータ内部と空気通路内部との間のシール機能を維持することが可能な環状弾性体を採用することにより、吸入空気中に含まれる塵や埃等のダストがモータ内部に侵入することを防止できる。これによって、内燃機関の吸気バルブの開閉により吸気脈動を起こし、負圧力と正圧力とが交互に繰り返されることを要因とするモータ内部と空気通路内部との間のシール機能の低下を防止できるので、モータへの信頼性および耐久性を向上することができる。
また、環状弾性体として、所定の軸方向隙間を隔てて対向して配置される２つのワッシャ間に挟み込まれた状態で、回転軸の一端部の外周に嵌め合わされて、略Ｏ字形状の断面を有するゴムシール（Ｏリング）を用いている。そして、Ｏリングは、回転軸の外径よりも小さい内径を有し、且つ２つのワッシャ間に形成される所定の軸方向隙間寸法よりも大きい線径を有することにより、環状弾性体が２つのワッシャの対向面および回転軸の外周に密着（圧着）する。

請求項２に記載の発明によれば、モータに、回転軸の一端部を回転自在に軸支する軸受けを保持するモータハウジングを一体的に形成している。そして、回転軸と一体的に回転する鍔状部材と軸受けまたはモータハウジングとの間に挟み込まれた状態で、回転軸の一端部の外周に環状弾性体を密着させることにより、吸入空気中に含まれる塵や埃等のダストのモータ内部への侵入を防止することができる。
また、環状弾性体と環状のリテーナとの間に環状のワッシャを装着することにより、回転軸の回転時に環状弾性体とリテーナとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させることができるので、回転軸の円滑な回転、すなわち、弁体の円滑な開弁動作または閉弁動作を得ることができる。また、回転軸の一端部の外周に、環状弾性体をモータに押し付けるためのコイルスプリングを装着しているので、環状弾性体がモータおよび回転軸の外周に密着（圧着）する。これによって、シール機能の低下や摺動性の悪化を防止でき、且つモータへの信頼性および耐久性を向上することができる。
請求項３に記載の発明によれば、モータに、回転軸の一端部を回転自在に軸支する軸受けを保持するモータハウジングを一体的に形成している。そして、回転軸と一体的に回転する鍔状部材と軸受けまたはモータハウジングとの間に挟み込まれた状態で、回転軸の一端部の外周に環状弾性体を密着させることにより、吸入空気中に含まれる塵や埃等のダストのモータ内部への侵入を防止することができる。
環状弾性体と環状体との間に環状のワッシャを装着することにより、回転軸の回転時に環状弾性体と環状体との間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させることができるので、回転軸の円滑な回転、すなわち、弁体の円滑な開弁動作または閉弁動作を得ることができる。また、回転軸の一端部の外周に、環状弾性体をモータに押し付けるためのリーフスプリングを装着しているので、環状弾性体がモータおよび回転軸の外周に密着（圧着）する。これによって、シール機能の低下や摺動性の悪化を防止でき、且つモータへの信頼性および耐久性を向上することができる。

請求項４に記載の発明によれば、回転軸の一端部の外周に、環状弾性体をモータに押し付けるためのＥリングを装着しているので、環状弾性体がモータおよび回転軸の外周に密着（圧着）する。これによって、シール機能の低下や摺動性の悪化を防止でき、且つモータへの信頼性および耐久性を向上することができる。また、請求項５に記載の発明によれば、回転軸の一端部の外周に、環状弾性体をモータに押し付けるための鍔状のフランジ部を一体的に形成しているので、環状弾性体がモータおよび回転軸の外周に密着（圧着）する。これによって、シール機能の低下や摺動性の悪化を防止でき、且つモータへの信頼性および耐久性を向上することができる。
請求項６に記載の発明によれば、環状弾性体とモータとの間に環状のワッシャを装着することにより、回転軸の回転時に環状弾性体とモータとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させることができるので、回転軸の円滑な回転、すなわち、弁体の円滑な開弁動作または閉弁動作を得ることができる。また、請求項７に記載の発明によれば、モータに潤滑剤を、環状のワッシャに直接的または間接的に塗布または被覆することにより、回転軸の回転時に環状弾性体とモータとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させることができるので、回転軸の円滑な回転、すなわち、弁体の円滑な開弁動作または閉弁動作を得ることができる。

本発明を実施するための最良の形態は、シール機能の低下や摺動性の悪化を防止すると共に、モータへの信頼性および耐久性を向上するという目的を、大気圧以上の正圧力と大気圧よりも小さい負圧力との両方の空気圧力が作用しても、モータ内部と空気通路内部との間のシール機能を維持することが可能な環状弾性体として、所定の軸方向隙間を隔てて対向して配置される２つのワッシャ間に挟み込まれた状態で、回転軸の一端部の外周に密着するゴムシールを用いることで実現した。

［実施例１の構成］
図１は本発明の実施例１を示したもので、アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した図である。

本実施例のアイドル回転速度制御弁は、運転者のアクセル操作量に基づいて内燃機関（例えば二輪自動車用エンジン：以下エンジンと言う）の気筒の燃焼室内に流入する吸入空気量を変更することで、エンジン回転速度またはエンジントルクをコントロールする内燃機関用スロットル装置に組み込まれており、スロットルバルブ（図示せず）を開閉自在に収容するスロットルボデー（図示せず）に一体的に組み付けられたハウジング１と、スロットルバルブを迂回するバイパス通路内を流れる吸入空気量を調節するためのポペット型バルブ２と、このポペット型バルブ２を開弁方向に駆動するステッピングモータ３とを備えた内燃機関用流量制御弁である。

ハウジング１は、スロットルボデー内に形成される吸気通路に対してスロットルバルブを迂回するバイパス通路（空気通路）１１、およびこのバイパス通路１１に連通するモータ収容穴１２を有し、スロットルボデーと同一の材料（金属材料または樹脂材料）によって一体的に形成されている。バイパス通路１１の途中には、ポペット型バルブ２によって開閉される略丸穴形状の弁孔１３が形成されており、また、弁孔１３の周囲には、ポペット型バルブ２が着座する円環状の弁座１４が設けられている。なお、ハウジング１をスロットルボデーと別部品にて製造して、スロットルボデーの外壁面に締結具を用いて締め付け固定したり、熱溶着を用いて接合したりしても良い。

ここで、ハウジング１のモータ収容穴１２には、ステッピングモータ３の一端面（フロント側面：以下前端面と言う）を係止する円環状の係止壁１５が設けられている。また、モータ収容穴１２の内周には、ステッピングモータ３の中心軸線（後記するロータシャフト５の回転中心軸線）を、弁孔１３の中心軸線上に位置決め固定するためのリブ１６が形成されている。また、この係止壁１５よりも内径が小さく、上記の弁孔１３よりも内径が大きい円筒状壁１７内は、ポペット型バルブ２が軸方向に移動可能なバルブ室とされている。

ポペット型バルブ２は、金属材料または樹脂材料によって略円筒形状に一体的に形成された傘状の弁体（内燃機関用流量制御弁の弁体）であって、ハウジング１の内壁面に設けられた係止部２８によって回転方向の動作が規制されている。これにより、ポペット型バルブ２は、ステッピングモータ３のロータシャフト５の回転によって軸方向に移動するように構成されている。そして、ポペット型バルブ２は、ハウジング１の弁座１４に着座することで弁孔１３を閉じるカップ状部２１、このカップ状部２１の外周より鍔状に突出したフランジ部２２、およびこのフランジ部２２の外周側端部より図示上方に延長された円筒状部２３等を有している。

カップ状部２１の図示上方側には、軸方向穴を有する円筒状部２４が図示上方に延長されている。この円筒状部２４の内周面、つまり軸方向穴の穴壁面には、雌ねじ部（内周ねじ部）２５が形成されている。また、ポペット型バルブ２の円筒状部２４には、ねじの摺動を円滑にするための内部圧力調整孔２６が形成されている。また、フランジ部２２の図示上端面とステッピングモータ３の図示下端面（前端面）との間には、スプリング７が装着されている。なお、円筒状部２３の内周と円筒状部２４の外周との間には、円筒状のスプリング収容溝２７が形成されている。

ステッピングモータ３は、ハウジング１のモータ収容穴１２内に収容保持されており、２つの軸受け４を介してモータハウジングに回転自在に軸支されたロータシャフト（回転軸）５を有している。具体的には、ステッピングモータ３は、樹脂材料よりなるコイルボビンの外周に巻装されたステータコイルと、このステータコイルの起磁力によって磁化される磁性体（ステータコアおよびヨークハウジング６）と、ステータコアの内周側に相対回転可能に配された磁性体（円筒状のロータコア）と、ステータコイルに電気的に接続するターミナルを保持する樹脂材料よりなるコネクタとによって構成されている。

ロータシャフト５の軸方向の一端部は、ステッピングモータ３の前端面、つまりヨークハウジング６の前端面より突出して、ハウジング１のバイパス通路１１内でポペット型バルブ２と接続するバルブシャフトである。このロータシャフト５の一端部（先端部）の外周面には、軸方向に移動可能なポペット型バルブ２のカップ状部２１の雌ねじ部２５に螺合する雄ねじ部（外周ねじ部）３１が形成されている。また、ロータシャフト５の軸方向の他端部は、ロータコア（図示せず）の内周に結合されており、そのロータコアの外周には、永久磁石（マグネット：図示せず）が結合されている。

また、ステッピングモータ３のフロント側には、ロータシャフト５の一端部を回転自在に支持する軸受け（焼結により略円筒状に形成されたメタルベアリングまたはブッシュ）４を保持するモータハウジングを兼ねるヨークハウジング６が設けられている。また、ステッピングモータ３のリヤ側には、ロータシャフト５の他端部を回転自在に支持する軸受け（焼結により略円筒状に形成されたメタルベアリングまたはブッシュ：図示せず）を保持する円環板状部を有するモータハウジング（図示せず）が設けられている。なお、本実施例では、ハウジング１のモータ収容穴１２の底壁部とステッピングモータ３のリヤ側の後端面との間に、ステッピングモータ３の耐振性を向上させるための防振スプリング（図示せず）が介装されている。この防振スプリングは、少なくともステッピングモータ３のリヤ側の後端面に弾性接触して、ステッピングモータ３をハウジング１の係止壁１５に押し付けるようにして、ステッピングモータ３をハウジング１のモータ収容穴１２内に弾性保持している。

スプリング７は、圧縮コイルスプリングであって、ポペット型バルブ２のスプリング収容溝２７とヨークハウジング６の円環状のスプリング保持部３２との間に配設されている。このスプリング７の付勢力は、ポペット型バルブ２が全閉する方向に働いている。これにより、スプリング７の付勢力によってポペット型バルブ２のカップ状部２１が図示下方（弁座１４）に押し付けられることで、バイパス通路１１、つまり弁孔１３の全閉状態が確保される。また、スプリング７は、ポペット型バルブ２のカップ状部２１の雌ねじ部２５とステッピングモータ３のロータシャフト５の雄ねじ部３１との間に発生するバックラッシュを打ち消す程度の付勢力を有している。

本実施例のステッピングモータ３のロータシャフト５には、ステッピングモータ３内部とバイパス通路１１内部との間をメカニカルシール（密封化、気密化）するためのメカニカルシール構造が施されている。これは、ロータシャフト５の外周に嵌め合わされたＯリング９と、ロータシャフト５の外周に形成されたＥリング溝３３に差し込まれたＥリング１０と、Ｏリング９とＥリング１０との間に介装された円環状の金属ワッシャ３５と、Ｏリング９とステッピングモータ３の軸受け４の前端面との間に介装された２個の円環状の金属ワッシャ３６、３７とによって構成されている。

Ｏリング９は、略Ｏ字形状の断面を有するゴムシール（環状弾性体）であって、所定の軸方向隙間を隔てて対向して配置される２つの金属ワッシャ３５、３６間に挟み込まれた状態で、ロータシャフト５の一端部の外周に嵌め合わされている。ここで、Ｏリング９の材質としては、正圧力と負圧力との両方の空気圧力が作用しても、ステッピングモータ３内部とバイパス通路１１内部との間のシール機能を維持することが可能なゴム系の樹脂材料（合成ゴム）よりなるゴムシールであれば何でも良いが、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等を用いても良い。

そして、本実施例では、ロータシャフト５のＥリング溝３３に強固に嵌合しているＥリング１０によって、Ｏリング９をステッピングモータ３の軸受け４の前端面に押し付けることで、更にはＯリング９の線径を２つの金属ワッシャ３５、３６間に形成される所定の軸方向隙間寸法よりも大きくすることで、２つの金属ワッシャ３５、３６間の軸方向のＯリング９の緊縛力を確保している。また、Ｏリング９の内径を、ロータシャフト５の外径よりも小さくすることで、Ｏリング９の内径部のロータシャフト５の外周面への反撥力（密着力、圧着力）を確保している。

Ｅリング１０は、略Ｅ字形状に形成され、Ｏリング９をステッピングモータ３の軸受け４の前端面に押し付けるための押圧部材である。また、Ｅリング１０の材質としては、金属材料だけでなく、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のうちのいずれかの熱可塑性樹脂を用いても良い。

なお、ステッピングモータ３の軸受け４の前端面とＯリング９の軸方向の他端部との間に、両者の相対回転運動における摺動抵抗が生じる。このため、これらの摺動抵抗を低下させるための金属ワッシャ３６、３７を、ステッピングモータ３の軸受け４の前端面とＯリング９の軸方向の他端部との間に介装している。また、これらの摺動抵抗を低下させるための潤滑剤を、金属ワッシャ３６、３７間に塗布または金属ワッシャ３７の表面にコーティングしても良いし、金属ワッシャの代わりに潤滑剤相当の摩擦抵抗の少ない樹脂ワッシャを用いても良い。なお、潤滑剤としては、フッ素系樹脂、例えば四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、ポリ三フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリ四フッ化−六フッ化エチレン（ＦＥＰ）、エチレン−四フッ化エチレン樹脂（ＥＴＦＥ）、四フッ化−パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂（ＰＦＡ）のうちのいずれか１つ以上の低摺動抵抗材料が望ましい。

ここで、Ｏリング９は、ロータシャフト５の外周に密着しているので、ロータシャフト５およびＥリング１０と一体的に回転する。このため、Ｏリング９とＥリング１０との間に、両者の相対回転運動における摺動抵抗が生じることはない。したがって、金属ワッシャ３５は設けなくても良い。また、２つの金属ワッシャ３６、３７のうち一方の金属ワッシャ３７を廃止した場合には、上記の潤滑剤を、ステッピングモータ３の軸受け４の前端面に塗布またはコーティングしても良い。

［実施例１の作用］
次に、本実施例のアイドル回転速度制御弁の作用を図１に基づいて簡単に説明する。
ステッピングモータ３のステータコイルにエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）からモータ駆動電流が印加されると、ステータコアおよびヨークハウジング６等の磁性体が磁化されて吸引力が生じる。このステータコイルに印加されるモータ駆動電流値に応じた吸引力によって、外周にマグネットを保持したロータコアが回転するため、そのロータコアと一体的にロータシャフト５が回転する。そして、ロータシャフト５が回転すると、ポペット型バルブ２が軸方向に移動して、ハウジング１の弁座１４よりカップ状部２１が離座することで、バイパス通路１１の途中に設けられる弁孔１３が開かれる。

このように、アイドル回転速度制御弁は、バイパス通路１１の流路面積を変化させ、バイパス通路１１を経由してエンジンの気筒内に供給される吸入空気量を可変に制御することで、エンジンのアイドル運転時、すなわち、スロットルバルブの全閉時にエンジン負荷やエンジンの暖機状態に応じてアイドル回転速度が制御される。例えば車両の前照灯を点灯する等によりエンジン負荷が増大した場合でも、アイドル回転速度制御弁は、ポペット型バルブ２によってバイパス通路１１の流路面積を増大させることで、エンジンの気筒内に供給される吸入空気を増加させ、エンジンストールを防止することができる。

［実施例１の特徴］
ここで、本実施例のアイドル回転速度制御弁のハウジング１内に形成されるバイパス通路１１は、上述したように、仮にポペット型バルブ２のカップ状部２１がハウジング１の弁座１４に着座して弁孔１３を完全に閉塞していたとしても、スロットルバルブよりもエンジンの気筒側の吸入空気通路に常時連通しているため、バイパス通路１１内の吸入空気はエンジンの吸気バルブの開閉により吸気脈動を起こし、大きな負圧力（例えば−７０〜−８０ｋＰａ）と小さな正圧力（例えば１０ｋＰａ）とが交互に繰り返される環境に置かれている。そして、従来のアイドル回転速度制御弁の場合、ゴムシール１０８のリップシールは、正圧力に対してはロータシャフト１０６の外周面との密着力を増すように構成されているが、負圧力が与えられると、ゴムシール１０８のリップシールが捲り上がり、再び正圧になる瞬間にステッピングモータ１０５内部、すなわち、ロータシャフト１０６の外周と軸受け１１６の内周との間に形成される円環状隙間からステッピングモータ１０５内部に吸入空気中に含まれる塵や埃等のダストが侵入してしまうという問題があった。

そこで、本実施例のアイドル回転速度制御弁においては、ステッピングモータ３のロータシャフト５に、ステッピングモータ３内部とバイパス通路１１内部との間をメカニカルシール（密封化、気密化）するためのメカニカルシール構造を施している。具体的には、ステッピングモータ３内部とバイパス通路１１内部との間のシール機能を有するゴムシールとして、略Ｏ字形状の断面を有するＯリング９をロータシャフト５の外周に装着している。そして、そのＯリング９を、ロータシャフト５の外周に固定されたＥリング１０によってステッピングモータ３の軸受け４の前端面に押し付けることで、更には、Ｏリング９の線径を２つの金属ワッシャ３５、３６間に形成される所定の軸方向隙間寸法よりも大きくすることで、２つの金属ワッシャ３５、３６間の軸方向のＯリング９の緊縛力を確保している。また、Ｏリング９の内径を、ロータシャフト５の外径よりも小さくすることで、Ｏリング９の内径部のロータシャフト５の外周面への反撥力（密着力、圧着力）を確保している。

以上のメカニカルシール構造によって、エンジンの吸気バルブの開閉により吸気脈動を起こし、負圧力と正圧力とが交互に繰り返されることを要因とするシール材（ゴムシール）の捲り上がりを防止できるので、ステッピングモータ３の軸受け４の内周とロータシャフト５の外周との隙間をＯリング９によって完全に密封化（気密化）できる。これにより、吸入空気中に含まれる塵や埃等のダストのステッピングモータ３内部への侵入を防止することができる。特に、吸入空気中に含まれる塵や埃等のダストのステッピングモータ３の軸受け４の内周とロータシャフト５の外周との隙間への噛み込みを防止することができる。

また、ステッピングモータ３の軸受け４の前端面とＯリング９の軸方向の他端部との間に２つの金属ワッシャ３６、３７を装着することにより、ステッピングモータ３のロータシャフト５の回転時に、ステッピングモータ３のヨークハウジング６に固定された軸受け４と、ステッピングモータ３のロータシャフト５と一体的に回転するＯリング９との間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させることができるので、ロータシャフト５の円滑な回転、すなわち、ポペット型バルブ２のカップ状部２１の円滑な開弁動作または閉弁動作を得ることができる。したがって、吸気脈動を要因とするステッピングモータ３内部とバイパス通路１１内部との間のシール機能の低下を防止でき、ステッピングモータ３を含むアイドル回転速度制御弁への信頼性および耐久性を向上することができる。

図２は本発明の実施例２を示したもので、アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した図である。

本実施例では、スプリング７の一端部を保持するスプリング収容溝４１を有する円環状のリテーナ４２によって、Ｏリング９をステッピングモータ３の軸受け４の前端面に押し付けることで、２つの金属ワッシャ３５、３６間の軸方向のＯリング９の緊縛力を確保し、Ｏリング９の内径を、ロータシャフト５の外径よりも小さくすることで、Ｏリング９の内径部のロータシャフト５の外周面への反撥力（密着力、圧着力）を確保している。ここで、Ｏリング９とリテーナ４２の内周部との間には、Ｏリング９とリテーナ４２との間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させるための２つの金属ワッシャ３４、３５が介装されている。また、４３は、ロータシャフト５の外周に圧入等により結合されるロータコアまたはマグネットロータである。また、４４は、ステータコアで、４５は、モータハウジングである。４６、４７は、軸受け４とロータコアまたはマグネットロータ４３との間に介装された２つの金属ワッシャである。

図３は本発明の実施例３を示したもので、アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した図である。

本実施例では、ステッピングモータ３のロータシャフト５の一端部の外周に、Ｏリング９をステッピングモータ３の軸受け４の前端面に押し付けるための円環状のリーフスプリング５１の内周端部に円環状体５２が挿入されている。なお、リーフスプリング５１は、ステッピングモータ３の外周部に圧入固定され、円環状体５２をシャフト５に弾性保持し、かつステッピングモータ３のフロント側の前端面とハウジング１との間に圧設された板ばねである。これにより、ステッピングモータ３をハウジング１のモータ収容穴１２内に組み付け容易にすると共に、円環状体５２の弾性保持を確実にすることができる。

そして、Ｏリング９と円環状体５２との間には、Ｏリング９と円環状体５２との間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させるための２つの金属ワッシャ３４、３５が介装されている。また、これらの摺動抵抗を低下させるための潤滑剤を、金属ワッシャ３４、３５間に塗布または金属ワッシャ３４の表面にコーティングしても良いし、金属ワッシャの代わりに潤滑剤相当の摩擦抵抗の少ない樹脂ワッシャを用いても良い。また、２つの金属ワッシャ３４、３５のうち一方の金属ワッシャ３５を廃止した場合には、上記の潤滑剤を、円環状体５２の表面に塗布またはコーティングしても良い。また、スプリング７は、ハウジング１の円環状のスプリング収容溝１９とポペット型バルブ２の円筒状のスプリング収容溝２９との間に配設されている。

図４は本発明の実施例４を示したもので、アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した図である。

本実施例では、環状弾性体として、Ｏリング９の代わりに、略矩形状の断面を有するゴムシール６１を採用している。また、ステッピングモータ３のロータシャフト５の一端部の外周に、ゴムシール６１をステッピングモータ３の軸受け４の前端面に押し付けるための鍔状のフランジ部６２が一体的に形成されている。そして、本実施例では、ロータシャフト５のフランジ部６２によって、ゴムシール６１をステッピングモータ３の軸受け４の前端面に押し付けることで、更にはゴムシール６１の線径を２つの金属ワッシャ３５、３６間に形成される所定の軸方向隙間寸法よりも大きくすることで、２つの金属ワッシャ３５、３６間の軸方向のゴムシール６１の緊縛力を確保している。また、ゴムシール６１の内径を、ロータシャフト５の外径よりも小さくすることで、ゴムシール６１の内径部のロータシャフト５の外周面への反撥力（密着力、圧着力）を確保している。

図５は本発明の実施例５を示したもので、アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した図である。

本実施例では、環状弾性体として、Ｏリング９の代わりに、略Ｘ字形状の断面を有するゴムシール６３を採用している。また、ステッピングモータ３のロータシャフト５の一端部の外周に、ゴムシール６３をステッピングモータ３の軸受け４の前端面に押し付けるための鍔状のフランジ部６４が一体的に形成されている。そして、本実施例では、実施例４と同様にして、ロータシャフト５のフランジ部６４によって、ゴムシール６３をステッピングモータ３の軸受け４の前端面に押し付けることで、更にはゴムシール６３の線径を２つの金属ワッシャ３５、３６間に形成される所定の軸方向隙間寸法よりも大きくすることで、２つの金属ワッシャ３５、３６間の軸方向のゴムシール６３の緊縛力を確保している。また、ゴムシール６３の内径を、ロータシャフト５の外径よりも小さくすることで、ゴムシール６３の内径部のロータシャフト５の外周面への反撥力（密着力、圧着力）を確保している。

［変形例］
本実施例では、内燃機関の気筒に連通する空気通路を有するハウジングとして、スロットルボデーの外壁面に一体的に取り付けられるアイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）のハウジング１を利用したが、内燃機関の気筒に連通する空気通路を有するハウジングとして、内燃機関の気筒の燃焼室内に吸入空気を吸入させるための吸入空気通路を形成すると共に、内部にスロットルバルブを開閉自在に収容するスロットルボデーに利用しても良い。すなわち、本発明の内燃機関用流量制御弁を、モータ駆動式の内燃機関用スロットル制御装置または電子制御式スロットル制御装置等、アイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）を除くその他の内燃機関用流量制御弁に適用しても良い。

本実施例では、環状弾性体として、略Ｏ形状または略矩形状または略Ｘ字形状の断面を有するゴムシールを採用しているが、環状弾性体として、略円形状または略楕円形状または略長円形状または非円形状または多角形状または略Ｄ字形状の断面を有するゴムシールを用いても良い。また、本実施例では、モータの回転軸に接続されて、ハウジング内に形成される空気通路の開口面積を可変とする弁体として、ステッピングモータ３のロータシャフト５の回転中心軸線方向（軸方向）に往復移動することが可能なポペット型バルブ２を採用した例を説明したが、上記の弁体として、モータの回転軸の回転中心軸線を中心にして揺動運動（回転運動）を行う回転弁またはバタフライ型バルブを採用しても良い。

本実施例では、モータとして、通電されるとロータシャフト５が回転するステッピングモータ３を採用した例を説明したが、モータとして、通電されると回転軸が回転するブラシレスＤＣモータを採用しても良い。これは、ロータとして、永久磁石を有するロータコア、およびこのロータコアを貫通して結合される回転軸（シャフト）が設けられ、ステータとして、アーマチャコイル（電機子巻線）が巻回されたステータコアが設けられている。なお、ステッピングモータ３やブラシレスＤＣモータの代わりに、ブラシ付きの直流（ＤＣ）モータや、三相誘導電動機等の交流（ＡＣ）モータを用いても良い。

また、ステッピングモータ３等のモータの出力軸（モータシャフト）と空気通路内に突出するように設けられて、ポペット型バルブ２等の弁体（バルブ）に接続する回転軸（バルブシャフト）との間に、モータの出力軸の回転速度を所定の減速比となるように減速する歯車減速機構を設けても良い。また、本実施例では、ステッピングモータ３を、ハウジング１のモータ収容穴１２内に収容保持（または弾性保持）しているが、ステータコイルやターミナルの放熱性能を高めるために、ハウジング１の外壁面に形成された開口部に嵌め込んで、一端面（前端面）のみがバイパス通路（空気通路）１１内に露出した状態で、ハウジング１に組み付けられる（外付けされる）ようにしても良い。

本実施例では、リーフスプリング５１等の防振スプリングに、ステッピングモータ３等のモータの端面部の前端面または後端面をスラスト方向（軸方向）に弾性保持するスラスト方向保持部、およびモータの回転軸の外周に嵌め合わされるシャフト嵌合穴を設けているが、リーフスプリング５１等の防振スプリングに、ステッピングモータ３等のモータの側面部をラジアル方向（径方向）に弾性保持するラジアル方向保持部を設けても良い。また、防振スプリングに、ステッピングモータ３等のモータの軸受け４や、軸受け４を保持する円筒状のベアリングホルダの外周に嵌め合わされる略円環状のモータ嵌合保持部を設けても良い。

アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した断面図である（実施例１）。 アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した断面図である（実施例２）。 アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した断面図である（実施例３）。 アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した断面図である（実施例４）。 アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した断面図である（実施例５）。 アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した断面図である（従来の技術）。

符号の説明

１ ハウジング
２ ポペット型バルブ（弁体）
３ ステッピングモータ
４ 軸受け
５ ロータシャフト（回転軸）
７ スプリング
９ Ｏリング（環状弾性体、シール部材）
１０ Ｅリング
１１ バイパス通路（空気通路）
１２ モータ収容穴
１３ 弁孔
１４ 弁座
３３ Ｅリング溝
３４ 金属ワッシャ
３５ 金属ワッシャ
３６ 金属ワッシャ
３７ 金属ワッシャ
４１ スプリング収容溝
４２ リテーナ
５１ リーフスプリング
５２ 円環状体
６１ ゴムシール
６２ フランジ部
６３ ゴムシール
６４ フランジ部

Claims (7)

1. （ａ）内燃機関の気筒に連通する空気通路を有するハウジングと、
   （ｂ）弁体を開弁方向または閉弁方向に駆動すると共に、少なくとも一端面が前記空気通路内に露出した状態で前記ハウジングに組み付けられて、前記空気通路内に突出した状態で回転する回転軸を有するモータと、
   （ｃ）このモータの回転軸の外周に装着されて、前記モータ内部と前記空気通路内部との間をシールするシール部材と
   を備えた内燃機関用流量制御弁において、
   前記シール部材は、大気圧以上の正圧力と前記大気圧よりも小さい負圧力との両方の空気圧力が作用しても、前記モータ内部と前記空気通路内部との間のシール機能を維持することが可能な環状弾性体であり、
   前記環状弾性体は、所定の軸方向隙間を隔てて対向して配置される２つのワッシャ間に挟み込まれた状態で、前記回転軸の一端部の外周に嵌め合わされたＯリングよりなり、
   前記Ｏリングは、略Ｏ字形状の断面を有するゴムシールであって、
   前記回転軸の外径よりも小さい内径を有し、且つ前記２つのワッシャ間に形成される所定の軸方向隙間寸法よりも大きい線径を有していることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。
2. （ａ）内燃機関の気筒に連通する空気通路を有するハウジングと、
   （ｂ）弁体を開弁方向または閉弁方向に駆動すると共に、少なくとも一端面が前記空気通路内に露出した状態で前記ハウジングに組み付けられて、前記空気通路内に突出した状態で回転する回転軸を有するモータと、
   （ｃ）このモータの回転軸の外周に装着されて、前記モータ内部と前記空気通路内部との間をシールするシール部材と
   を備えた内燃機関用流量制御弁において、
   前記シール部材は、大気圧以上の正圧力と前記大気圧よりも小さい負圧力との両方の空気圧力が作用しても、前記モータ内部と前記空気通路内部との間のシール機能を維持することが可能な環状弾性体であり、
   前記モータは、軸受けを介して前記回転軸の一端部を回転自在に軸支するモータハウジングを有し、前記環状弾性体は、前記回転軸と一体的に回転する鍔状部材と前記軸受けまたは前記モータハウジングとの間に挟み込まれた状態で、前記回転軸の一端部の外周に密着しており、
   前記回転軸の一端部の外周には、
   前記環状弾性体を前記モータに押し付けるためのコイルスプリングの端部を係止する環状のリテーナが嵌め合されており、
   前記環状弾性体と前記リテーナとの間には、
   前記環状弾性体と前記リテーナとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させるための環状のワッシャが介装されていることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。
3. （ａ）内燃機関の気筒に連通する空気通路を有するハウジングと、
   （ｂ）弁体を開弁方向または閉弁方向に駆動すると共に、少なくとも一端面が前記空気通路内に露出した状態で前記ハウジングに組み付けられて、前記空気通路内に突出した状態で回転する回転軸を有するモータと、
   （ｃ）このモータの回転軸の外周に装着されて、前記モータ内部と前記空気通路内部との間をシールするシール部材と
   を備えた内燃機関用流量制御弁において、
   前記シール部材は、大気圧以上の正圧力と前記大気圧よりも小さい負圧力との両方の空気圧力が作用しても、前記モータ内部と前記空気通路内部との間のシール機能を維持することが可能な環状弾性体であり、
   前記モータは、軸受けを介して前記回転軸の一端部を回転自在に軸支するモータハウジングを有し、前記環状弾性体は、前記回転軸と一体的に回転する鍔状部材と前記軸受けまたは前記モータハウジングとの間に挟み込まれた状態で、前記回転軸の一端部の外周に密着しており、
   前記回転軸の一端部の外周には、
   前記環状弾性体を前記モータに押し付けるためのリーフスプリングの内周端部に一体化された環状体が嵌め合されており、
   前記環状弾性体と前記環状体との間には、
   前記環状弾性体と前記環状体との間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させるための環状のワッシャが介装されていることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。
4. 請求項１に記載の内燃機関用流量制御弁において、
   前記回転軸の一端部の外周には、
   前記環状弾性体を前記モータに押し付けるためのＥリングを装着するＥリング溝が設けられていることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。
5. 請求項１に記載の内燃機関用流量制御弁において、
   前記回転軸の一端部の外周には、
   前記環状弾性体を前記モータに押し付けるための鍔状のフランジ部が一体的に形成されていることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。
6. 請求項１ないし請求項５のうちいずれか１つに記載の内燃機関用流量制御弁において、
   前記環状弾性体と前記モータとの間には、
   前記環状弾性体と前記モータとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させるための環状のワッシャが介装されていることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。
7. 請求項６に記載の内燃機関用流量制御弁において、
   前記モータには、
   前記環状弾性体と前記モータとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させるための潤滑剤が、前記環状のワッシャに直接的または間接的に塗布または被覆することを特徴とする内燃機関用流量制御弁。

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