JP2000008888A - 内燃機関の吸入空気制御装置 - Google Patents

内燃機関の吸入空気制御装置

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JP2000008888A
JP2000008888A JP10169742A JP16974298A JP2000008888A JP 2000008888 A JP2000008888 A JP 2000008888A JP 10169742 A JP10169742 A JP 10169742A JP 16974298 A JP16974298 A JP 16974298A JP 2000008888 A JP2000008888 A JP 2000008888A
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JP
Japan
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butterfly valve
intake air
cylindrical bore
control device
combustion engine
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Application number
JP10169742A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Ito
尊之 伊藤
Hisashi Tawara
久志 田原
Katsuji Doke
勝治 道家
Kaoru Eguchi
薫 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Nissan Motor Co Ltd
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真円度に優れ、吸入空気量を制御するための
バタフライ弁が、円筒状ボア部の内部に軸支されて配置
された、内燃機関の吸入空気制御装置を提供すること。 【課題】 円筒状ボア部と、この円筒状ボア部の一方の
端部に設けられた取付け用フランジと、円筒状ボア部の
外周壁であって長さ方向の適所に、左右対称に外側に突
出たバタフライ弁の短筒状の軸受け用ボスに軸支されて
なるバタフライ弁とで構成される内燃機関の吸入空気制
御装置において、バタフライ弁が樹脂材料によって構成
されており、かつ、円形のバタフライ弁の周辺縁部を薄
肉とし、周辺縁部でバタフライ弁の回転軸の取付け穴を
含む最大径近傍のウエルドラインが発生する部分を厚肉
としたことを特徴とする。 【効果】 上記課題が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸入空
気制御装置に関する。さらに詳しくは、内燃機関の吸気
流のための誘導通路を形成する円筒状ボア部と、吸気量
を制御する真円度が改良されたバタフライ弁とで構成さ
れた内燃機関の吸入空気制御装置に関するものである。
なお、本発明において「真円度」とは真円に対する差を
いい、外接円と内接円の半径差をもって真円度とし、J
IS B0621の最小自乗中心法に準拠して測定した
値をいう。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関の吸入空気制御装置の殻
(ハウジング)およびバタフライ弁は、そのほとんど
が、アルミニウム、亜鉛などの金属材料でダイカスト成
形法によって製造した後に、バタフライ弁の外周面を機
械加工によって仕上げて製品化している。このため、製
作工程が煩雑であると共に、これを製作する際には相当
の熟練度を必要としていた。さらに、吸入空気制御装置
の前後に配置されている部品のうち、エアーインテーク
チューブやインテークマニホールドなどは、軽量化を目
的として既に樹脂材料で製造(樹脂化)されているの
で、吸入空気制御装置のバタフライ弁自体も軽量化のた
めに同様に樹脂化が要望されている。
【0003】しかしながら、内燃機関の吸入空気制御装
置のバタフライ弁を樹脂化する場合、金属の機械加工並
の寸法精度を達成することは難しい。特に、このバタフ
ライ弁は、その平面形状は実質上円形を呈している。円
筒状ボア部の内壁とバタフライ弁との間に形成されるク
リアランスは、バタフライ弁が全閉位置にあるときは、
空気漏れ性能にも影響するので、バタフライ弁の真円度
は100μm以下の極めて小さい値であることが要求さ
れている。通常の円板状の成形品の場合、肉厚は2〜6
mmで、口径が大きくなると共に真円度は大きくなる傾向
にあり、バタフライ弁のような口径数十mm〜百数十mmの
成形品の場合には、バタフライ弁外周縁部の真円度を1
00μm以下とすることは難しい。
【0004】従来、高い寸法精度が要求されるバタフラ
イ弁を樹脂化した例として、繊維強化ポリアミド樹脂で
の実例はあるが、この場合は、バタフライ弁の回転軸を
軸支する軸受け用ボスを含む円筒状ボア部の口径を、他
の部分の口径よりも小さく絞り込み、平板状のバタフラ
イ弁の直径を小さくすることにより、バタフライ弁の真
円度の向上を図っている。
【0005】上記のバタフライ弁は、回転軸と取付ける
ネジを螺合させるために複数の取付け穴が形成されてい
る。バタフライ弁を樹脂材料で製造する場合には、射出
成形法が採用される。この際に採用されるバタフライ弁
製造用金型キャビティのゲートの位置は、バタフライ弁
の寸法精度の観点から複数個のゲートが設けられるが、
製品に穴がある場合は溶融樹脂がこの穴を回ってキャビ
ティに満たされるので、穴の近傍にウエルドラインが発
生し、この部分は分子配向、繊維配向などに乱れが生
じ、凹凸となり真円度が極端に悪くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、真円度
が向上したバタフライ弁を提供することを目的として、
まず、金型に設けるゲート位置を変更することを試み
た。2個の取付け穴の内側に、1ないし3点のピンゲー
トを設置してバタフライ弁を成形し、真円度の評価を行
ったが、いずれも2個の取付け穴近傍にウエルドライン
が発生し、真円度は目標とする100μm以下とするこ
とができなかった。次に、2個の取付け穴の外側にもピ
ンゲートを設置してバタフライ弁を成形したが、バタフ
ライ弁は楕円形状となり目標とする100μm以下とす
ることができなかった。
【0007】かかる状況にあって、円筒状ボア部の口径
を、他の部分の口径よりも小さく絞り込まず、平板状の
バタフライ弁の直径を小さくしないで、真円度が向上し
たバタフライ弁を提供すべく鋭意検討の結果、平板状の
バタフライ弁のウエルドラインが多発する部分の肉厚を
変更することにより、これら課題を解消できることを見
いだし、本発明を完成するに至ったものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明では、吸気流のための誘導通路を形成する円
筒状ボア部とフランジ部とよりなる殻と、この殻の円筒
状ボア部の内部に配置され、かつ、円筒状ボア部の外周
壁に設けられた軸受け用ボスに軸支され吸気量を制御す
るバタフライ弁とより構成された内燃機関の吸入空気制
御装置において、前記バタフライ弁を、樹脂材料によっ
て構成し、かつ、周辺縁部を円形に薄肉とし、周辺縁部
でバタフライ弁の回転軸の取付け穴を含む最大径部分近
傍のウエルドラインが発生する部分を厚肉としたことを
特徴とする、内燃機関の吸入空気制御装置を提供する。
【0009】
【発明の実施の態様】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置は、吸気流の
ための誘導通路を形成する円筒状ボア部とフランジ部と
よりなる殻(ハウジング)と、この殻の円筒状ボア部の
内部に配置され、かつ、円筒状ボア部の外周壁に設けら
れた軸受け用ボスに軸支され吸気量を制御する円形のバ
タフライ弁とより構成される。フランジ部は本発明に係
る装置を、所定位置に固定する機能を果たすものであ
り、円筒状ボア部の一方の端部に、円筒状ボア部の長さ
方向に対し直角に設けられる。軸受け用ボスは、円筒状
ボア部の外周壁から円筒状ボア部の中心軸を中心とし
て、左右対称に外方に突出した短筒状に設けられる。
【0010】円形のバタフライ弁は、樹脂材料によって
構成する。樹脂材料は、射出成形法による成形が可能
で、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性などに優れたものが好
ましい。具体的には、ポリフェニレンオキサイド、ポリ
フェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルペンテ
ン、ポリアミド類、ポリエーテルスルホン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、
ポリアミドイミドなどが挙げられる。これら樹脂材料に
は、ガラス繊維、炭素繊維、無機フィラーなどを配合し
て強化するのが好適である。
【0011】バタフライ弁は周辺縁部を円形に薄肉と
し、この薄肉とした周辺縁部のバタフライ弁の回転軸の
取付け穴を含む最大径線を含む近傍を厚肉とする。換言
すれば、円形のバタフライ弁の周辺縁部であって、回転
軸が固定される部分を広幅帯状に厚肉とする。バタフラ
イ弁の全体を周辺縁部まで均一な厚肉とすると、収縮率
が大きくなり真円度が低下するので好ましくない。ま
た、内燃機関の吸入空気制御装置のバタフライ弁を含む
吸気通路にはブローバイガス、EGRガスが混在し、そ
の堆積物によるバタフライ弁全閉時の貼り付き問題があ
る。バタフライ弁外周部が厚肉の場合、ボア部内壁とバ
タフライ弁外周の接触面積が大きくなり、貼り付き力も
増大する。
【0012】従って、貼り付き力を小さくするために、
バタフライ弁の周辺縁部を円形に薄肉にする。薄肉にす
る幅は、バタフライ弁外径の5%程度、その厚さは0.
8〜1.5mmの範囲で選ぶのが好ましい。厚肉部分の境
目は、円形の外周と同心円に形成するのが好ましい。厚
肉部分の厚さは、バタフライ弁を円筒状ボア部の内部に
配置し固定する回転軸の長さ方向に沿って穿設した長方
形のバタフライ弁固定用穴の厚さに合わせて選ぶのが好
ましい。この厚さは、バタフライ弁全閉時に、バタフラ
イ弁下流側には吸入負圧(最大約600mmHg)がかか
り、バタフライ弁の破損または変形によるシール性の低
下を防止するため、剛性が必要となる。この剛性を確保
するための必要肉厚として、3〜5mmである。
【0013】バタフライ弁に厚肉部分と薄肉部分との境
目に段差があると、射出成形法で製造する際に空気の巻
き込みがあり、強度・寸法精度の観点からも好ましくな
い。また、機能上も段差部分に異物が溜まりやすくなる
ので好ましくないので、段差を避け、スロープ状とする
のが好ましい。厚肉とした部分の外周面は、円弧状とせ
ず直線状のスロープとすることが好ましい。円弧状とし
た場合には、シャフトの弁挿入穴に隙間が生じ、隙間に
異物が溜まりやすくなるので好ましくない。
【0014】円形のバタフライ弁で厚肉とする部分は、
ウエルドラインが発生する部分を含むようにする。ウエ
ルドラインが発生する部分は、ゲートの数、ゲートを設
置する位置などにより変るが、ゲートをバタフライ弁の
中央に1個設けた場合には、ウエルドラインは取付け穴
外側の最大径の線上に発生するので、ゲートと二個の取
付け穴を含むように、バタフライ弁の最大径の線を含め
て広幅に形成するのが好ましい。ゲートを2個の取付け
穴を含む最大径を挟んで、一方側に2個、他方側に1個
の合計3個設けた場合には、ウエルドラインは取付け穴
を始点とし、ゲートが1個の方向であって、円形の周辺
縁部の外側になるに従い最大径の線から離れる方に延在
する。この場合も、二個の取付け穴を含みバタフライ弁
の最大径の線を含めて広幅状に形成することにより、ウ
エルドラインが発生する部分は厚肉とした部分に含まれ
る。
【0015】上記の通りバタフライ弁の厚肉とする部分
を、円形のバタフライ弁の最大径部分近傍の部分とする
と、バタフライ弁を回転軸に固定する位置と重なり、か
つ、回転軸に穿設するバタフライ弁固定用の穴の加工作
業が単純となるので好ましい。バタフライ弁の厚肉とし
た部分には、回転軸と固定するための取付け穴を穿設し
易い。厚肉とする部分の幅は、回転軸の径と同等とする
のが好ましい。厚肉とする部分の幅を回転軸の径より小
さくすると、ポケットが生じこの部分に異物が溜まり易
くなり好ましくない。厚肉とする部分の幅が回転軸の径
より大きい場合も、段差が生じ異物が溜まり易くなり好
ましくない。
【0016】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいてさらに詳細に
説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の
記載例に限定されるものではない。
【0017】[実施例] <バタフライ弁の構造>図1ないし図5は、本発明に係
る内燃機関の吸入空気制御装置の一例の説明図である。
図1は本発明に係る内燃機制御装置の吸入空気制御装置
の一例の正面略図、図2はバタフライ弁の一例の平面
図、図3は図2に示したバタフライ弁の側面図、図4は
図2に示したバタフライ弁を回転軸に固定した状態の平
面図、図5は図4に示したバタフライ弁の側面図であ
る。バタフライ弁のゲートは、2個の取付け用穴の中間
部分Aに1個設けてある。
【0018】図1ないし図5において、円筒状ボア部1
1の中央の空間部にバタフライ弁12が回転軸13に軸
支されて配置されている。回転軸13の両端は、円筒状
ボア部11の外周壁に外側に突出して設けられた軸受け
用ボス14に嵌合されている。取付けフランジ15に
は、ストッパー(閉)16、ストッパー(開)17、ス
プリング取付座18がそれぞれ設けられている。円形の
バタフライ弁12の周辺縁部には、薄肉部分19、厚肉
部分20、取付け穴21がそれぞれ設けられ、厚肉部分
20は、取付け穴21を含む最大径部分20´で広幅状
にされている。バタフライ弁12は、回転軸13の長さ
方向に沿って穿設された長方形の穴に挿入し、バタフラ
イ弁固定ビス22によって回転軸13に固定される。
【0019】<バタフライ弁の製造>ガラス繊維強化ポ
リフェニレンサルファイド(三菱エンジニアリングプラ
スチックス社製、商品名:ノバップス770F1X2)
を原料樹脂として、射出成形機(東芝機械社製、型式:
IS80)によって、直径60mm、厚肉部分の厚さ4m
m、薄肉部分の厚さ1mm、周辺縁部の薄肉部分の幅5mm
のバタフライ弁を成形した。得られた成形品のバタフラ
イ弁を、常温で24時間放置した後、東京精密社製のロ
ンコムID−44によって真円度を測定した結果は、7
0μmであり真円度に優れていた。
【0020】[比較例1]図6ないし図7は、従来のバ
タフライ弁の一例の概略図であり、図6は平面図であ
り、図7は側面図である。周辺縁部60全体が均一に肉
薄とされ、2個の取付け穴62の中央部Bに1個のピン
ゲートが形成されている。この例の場合は、ウエルドラ
イン63は取付け穴62を始点とし、円形のバタフライ
弁の最大径の線上に外側に延在して表れる。実施例にお
けると同様の手順で、直径60mm、厚肉部分の厚さ4m
m、薄肉部分の厚さ1mm、周辺縁部の薄肉部分の幅5mm
のバタフライ弁を成形した。得られた成形品のバタフラ
イ弁を、常温で24時間放置した後、東京精密社製のロ
ンコムID−44によって真円度を測定した結果は、1
20μmであり目標の100μmを越えていた。
【0021】[比較例2]図8は、従来のバタフライ弁
の他の例の平面図であり、周辺縁部80全体が均一に肉
薄とされ、2個の取付け穴82を結ぶ最大径の線を挟ん
で一方側に2個、他方側に1個のピンゲートCが形成さ
れている。この例の場合は、ウエルドライン83は、図
8に示した通り3箇所に表れる。実施例におけると同様
の手順で、直径60mm、厚肉部分の厚さ4mm、薄肉部分
の厚さ1mm、周辺縁部の薄肉部分の幅5mmのバタフライ
弁を成形した。得られた成形品のバタフライ弁を、常温
で24時間放置した後、東京精密社製のロンコムID−
44によって真円度を測定した結果は、150μmであ
り目標の100μmを大幅に越えていた。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上詳細に説明した通りであ
り、次の様な特別に有利な効果を奏し、その産業上の利
用価値は極めて大である。 1.本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置は、バタ
フライ弁を樹脂材料によって構成しているので、射出成
形法で大量生産が可能であり、従来の金属材料で製造す
る際に行なっていた後工程での機械仕上げが不要となる
ので、製造工程の削減、簡素化が図ることができ工業的
に極めて有利である。 2.本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置は、円筒
状ボア部の口径を他の部分の口径よりも小さく絞り込む
ことなく、バタフライ弁も小さくすることなく、真円度
の向上が可能となるので、ボアの絞り込みによる吸気量
の低減が防止でき性能の向上に寄与できる。 3.本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置は、その
バタフライ弁を樹脂材料によって構成することにより軽
量化が図れるばかりでなく、樹脂材料の熱伝導率が金属
材料のそれに比較し著しく小さいので、バタフライ弁近
傍の流速が高まったときに生じる弁近傍のアイシングの
防止にも極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る内燃機関の吸入空気制御装置の
一例の正面略図である。
【図2】 バタフライ弁の一例の平面図である。
【図3】 図2に示したバタフライ弁のA−A部分の断
面図である。
【図4】 図2に示したバタフライ弁を回転軸に固定し
た状態の平面図である。
【図5】 図4に示した回転軸に固定した状態のバタフ
ライ弁の側面図である。
【図6】 従来のバタフライ弁の一例の平面図である。
【図7】 図6示したバタフライ弁の側面図である
【図8】 従来のバタフライ弁の他の例の平面図であ
る。
【符号の説明】
11:円筒状ボア部 12:バタフライ弁 13:回転軸 14:軸受け用ボス 15:取付けフランジ 16:ストッパー(閉) 17:ストッパー(開) 18:スプリング取付座 19、60、80:薄肉部分 20、61、81:厚肉部分 21、62、82:取付け穴 22:バタフライ弁固定ビス 63、83:ウエルドライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 久志 神奈川県平塚市東八幡5丁目6番2号 三 菱エンジニアリングプラスチックス株式会 社技術センター内 (72)発明者 道家 勝治 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 江口 薫 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G065 CA00 CA26 CA36 HA06 4F202 AG21 AH13 AH16 AM36 CA11 CB01 CK12

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気流のための誘導通路を形成する円筒
    状ボア部とフランジ部とよりなる殻と、この殻の円筒状
    ボア部に配置され、かつ、円筒状ボア部の外周壁に設け
    られた軸受け用ボスに軸支され吸気量を制御するバタフ
    ライ弁とより構成された内燃機関の吸入空気制御装置に
    おいて、前記バタフライ弁を、樹脂材料によって構成
    し、かつ、周辺縁部を円形に薄肉とし、周辺縁部でバタ
    フライ弁の回転軸の取付け穴を含む最大径部分近傍のウ
    エルドラインが発生する部分を厚肉としたことを特徴と
    する、内燃機関の吸入空気制御装置。
JP10169742A 1998-06-17 1998-06-17 内燃機関の吸入空気制御装置 Pending JP2000008888A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10050393A1 (de) * 2000-10-12 2002-04-18 Siemens Ag Drosselklappenstutzen
JP2006142623A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Miyata Ind Co Ltd 自転車フレーム用樹脂ラグ

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