JP2007040282A - バルブユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 ハウジングと弁部材とを同時成形するとき、成形型の強度の低下および寿命の短縮を招くことなく、形状精度が高いバルブユニットを提供する。
【解決手段】 バルブユニット２０は、ハウジング２１の内部に片持ち型のバタフライ２２を備えている。そのため、通路２３は、バタフライ２２の上下で非対称な形状となる。ハウジング２１は、バタフライ２２の回転中心を含む筒部２４に近い壁部３２に開口部４０を有している。通路２３の形状が非対称なバルブユニット２０のハウジング２１とバタフライ２２とを同時成形する場合、バタフライ２２と壁部３２との間に位置する成形型は板厚が薄くなる。ハウジング２１に開口部４０を形成することにより、板厚の薄い成形型は開口部４０を通して位置する別の成形型により支持される。これにより、板厚の薄い成形型は、強度の低下および寿命の短縮を招くことがない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バルブユニットに関し、特にハウジングが形成する通路を弁部材が開閉するバルブユニットに関する。

従来、通路を形成する筒状のハウジングの内部に弁部材を設置し、弁部材で通路を開閉するバルブユニットが公知である。このようなバルブユニットでは、ハウジングおよび弁部材を樹脂で形成する場合、ハウジングおよび弁部材を同一の材料で一体に同時成形している（特許文献１参照）。
特開２００５−５４６２７号公報

しかしながら、弁部材の回転中心となる軸部がハウジングの中央からずれるいわゆる片持ちタイプのバルブユニットの場合、軸部はハウジングの一方の壁部に近接する。すなわち、片持ちタイプのバルブユニットの場合、図８に示すように弁部材１０１の回転中心となる軸部１０２に対向するハウジング１０３の二つの壁部１０４、１０５のうち、一方の壁部１０５は軸部１０２との間の距離が小さくなる。このとき、弁部材１０１およびハウジング１０３の成形型を抜くために、弁部材１０１が軸部１０２と垂直、すなわち壁部１０４、１０５と平行に位置した状態で弁部材１０１およびハウジング１０３は成形される。その結果、弁部材１０１と壁部１０５との間に位置する成形型は、板厚が薄くなる。したがって、弁部材１０１とハウジング１０３との高精度な同時成形は困難になるとともに、成形型の寿命が短くなる。

そこで、本発明の目的は、ハウジングと弁部材とを同時成形するとき、成形型の強度の低下および寿命の短縮を招くことなく、形状精度が高いバルブユニットを提供することにある。

請求項１から４のいずれか記載の発明では、ハウジングは開口部を有している。開口部は、軸部に対向する二つの壁部のうち軸部に近い軸側壁部に設置される。開口部は、軸側壁部においてハウジングが内部に形成する通路と外側とを接続している。これにより、開口部に対応する部分にはハウジングの壁部が形成されない。そのため、開口部に対応する位置に成形型を配置可能である。開口部を通して成形型を配置することにより、弁部材と軸側壁部との間に位置する成形型の薄い部分には、開口部を通して配置された成形型が接する。その結果、成形型の薄い部分は開口部を通して別の成形型により支持される。したがって、成形型の強度を確保することができる。

また、請求項１から４のいずれか記載の発明では、成形型の薄い部分が開口部を通して別の成形型により支持される。そのため、充填される樹脂の圧力により成形型が変形することはない。また、成形型の薄い部分に加わる熱は、開口部を通して支持される別の成形型に逃がされる。したがって、成形型の変形が低減され、形状精度を高めることができる。さらに、成形型の耐熱性および形状精度が高められるため、成形型の寿命を延長することができる。

以下、本発明による吸気装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態によるバルブユニットを適用した吸気装置を図３に示す。吸気装置１０は、例えば図示しないエンジンの燃焼室の入口側に設置される。これにより、図示しないエアクリーナおよびサージタンクを通過した空気は、吸気装置１０を経由して図示しないエンジンの燃焼室に流入する。吸気装置１０は、燃焼室に流入する吸気の流れ方向、すなわちタンブル流の方向を制御する。

吸気装置１０は、図３に示すようにインテークマニホールド１２、バルブユニット２０およびシャフト１４を備えている。インテークマニホールド１２は、樹脂により形成され、図４に示すように四つの収容室１６を形成している。本実施形態の場合、吸気装置１０は四気筒のエンジンに適用される。そのため、インテークマニホールド１２は、四つの吸気通路１８に対応する四つの収容室１６を有している。インテークマニホールド１２の収容室１６は、サージタンクとエンジンの燃焼室とを接続する吸気通路１８の一部を構成している。

バルブユニット２０は、インテークマニホールド１２の各収容室１６にそれぞれ収容されている。バルブユニット２０は、図１および図２に示すようにハウジング２１および弁部材としてのバタフライ２２を有している。ハウジング２１は、筒状に形成され、内部に通路２３を形成している。本実施形態の場合、インテークマニホールド１２の収容室１６は吸気通路１８に垂直な断面が略矩形状である。そのため、ハウジング２１は、吸気通路１８および通路２３に垂直な断面が収容室１６に対応する略矩形状に形成されている。すなわち、ハウジング２１は、断面が略矩形状の四角筒状に形成されている。ハウジング２１が形成する通路２３は、サージタンクからエンジンの燃焼室へ流入する吸気が流れる。そのため、通路２３は、吸気通路１８を構成している。ハウジング２１は、インテークマニホールド１２の収容室１６よりもやや小さく形成されている。

ハウジング２１は、内部にバタフライ２２を有している。バタフライ２２は、ハウジング２１の内部においてシャフト１４とともに回転可能である。バタフライ２２は、シャフト１４とともに回転することにより、ハウジング２１が形成する通路２３を開閉する。バタフライ２２は、図１に示すようにシャフト１４が貫く筒部２４を有している。筒部２４は、通路２３と概ね垂直に伸びて形成されている。筒部２４は、バタフライ２２の通路２３と垂直な両端部から突出している。筒部２４は、内部にシャフト１４が貫く軸孔２５を有している。また、筒部２４は、ハウジング２１の支持孔２６に支持されている。筒部２４の外径は、支持孔２６の内径よりもやや小さい。これにより、バタフライ２２は、ハウジング２１の支持孔２６に回転可能に支持される。本明細書中では、筒部２４の伸びる方向すなわちシャフト１４の軸方向をシャフト軸方向と称する。また、ハウジング２１が形成する通路２３の伸びる方向を通路軸方向と称する。さらに、シャフト軸方向および通路軸方向に垂直な図１の上下方向をハウジング高さ方向と称する。

筒部２４は、図５に示すように通路軸方向においてバタフライ２２の中央からずれて配置されている。これにより、バタフライ２２は、通路軸方向において筒部２４から端部２７までの距離と筒部２４から端部２８までの距離とが異なっている。すなわち、本実施形態の場合、バルブユニット２０は筒部２４を貫くシャフト１４を軸として回転するいわゆる片持ち型のバルブユニットである。これにより、バタフライ２２は、筒部２４を中心とした形状が非対称となる。バタフライ２２は、筒部２４に挿入されるシャフト１４の中心軸を中心として回転する。そのため、筒部２４の中心すなわちシャフト１４の中心が特許請求の範囲の軸部に相当する。

図５に示すように、バタフライ２２の回転中心を含む筒部２４は、ハウジング高さ方向においてハウジング２１の中央部からずれて配置される。ハウジング２１は、ハウジング高さ方向おいて壁部３１と壁部３２との間に通路２３を形成している。バタフライ２２が壁部３１および壁部３２と平行に位置しているとき、通路２３はバタフライ２２を中心に非対称に分割される。そのため、ハウジング２１とバタフライ２２との間に形成される通路は、壁部３１側と壁部３２側とで断面積が異なっている。

筒部２４がハウジング高さ方向におけるハウジング２１の中央部からずれることにより、ハウジング高さ方向において、筒部２４から壁部３１までの距離と、筒部２４から壁部３２までの距離とは異なる。すなわち、バタフライ２２と壁部３１までの距離に比較して、バタフライ２２から壁部３２までの距離は小さくなる。このバタフライ２２すなわち筒部２４に近い壁部３２は、特許請求の範囲の軸側壁部である。

シャフト１４は、インテークマニホールド１２および複数のバルブユニット２０を貫いている。シャフト１４は、図３および図４に示すようにインテークマニホールド１２の軸孔６０を貫いている。また、シャフト１４は、図１、図２および図５に示すようにバタフライ２２の筒部２４の内側を貫いている。シャフト１４は、各バルブユニット２０のバタフライ２２を全て貫いている。これにより、シャフト１４の回転にともなって、各バルブユニット２０のバタフライ２２は同時に回転する。

次に、上記構成の吸気装置１０の製造方法について説明する
バルブユニット２０は、ハウジング２１とバタフライ２２とが樹脂により同時成形される。これにより、ハウジング２１とバタフライ２２との間には高い寸法精度が確保されるとともに、バルブユニット２０の加工工数は低減される。インテークマニホールド１２は、樹脂により形成される。

バルブユニット２０は、図６に示すように第一成形型７１、第二成形型７２および第三成形型７３が形成する成形型７０に溶融した樹脂を充填することにより形成される。第一成形型７１と第二成形型７２との間に形成される隙間７４に樹脂を充填することにより、ハウジング２１の壁部３１が形成される。同様に、隙間７５および隙間７６に樹脂を充填することにより、ハウジング２１の壁部３２が形成される。隙間７７に樹脂を充填することにより、バタフライ２２が形成される。

上述のように、片持ち型のバルブユニット２０の場合、ハウジング２１とバタフライ２２との間に形成される通路２３はバタフライ２２の上下で断面積が異なっている。そのため、第一成形型７１および第二成形型７２は、通路に対応する部分の板厚が異なっている。すなわち、隙間７４と隙間７７との間に位置する第一成形型７１および第二成形型７２の板厚と、隙間７７と隙間７５および隙間７６との間に位置する第一成形型７１および第二成形型７２の板厚とは、異なっている。特に、第一成形型７１は、バタフライ２２に対応する隙間７７とハウジング２１の壁部３２に対応する隙間７６との間に位置する。そのため、第一成形型７１の突出型部７８は、薄い板状に形成される。

本実施形態では、第一成形型７１の突出型部７８は、下方から第三成形型７３によって支持されている。第三成形型７３は、ハウジング２１の壁部３２に形成される開口部４０に対応している。すなわち、ハウジング２１に開口部４０を形成することにより、バルブユニット２０の成形時に、第一成形型７１の突出型部７８はハウジング２１の開口部４０を貫く第三成形型７３によって支持される。そのため、ハウジング２１の壁部３２とバタフライ２２との間の距離が小さく、第一成形型７１の突出型部７８の板厚が薄くなる場合でも、第一成形型７１は第三成形型７３によって支持される。

第一成形型７１の突出型部７８を第三成形型７３によって支持することにより、樹脂の充填時に樹脂の圧力によって突出型部７８が変形あるいは損傷することはない。また、成形型７０に充填される溶融した樹脂は温度が高い。そのため、第一成形型７１を第三成形型７３で支持することにより、溶融した樹脂によって第一成形型７１の温度、特に突出型部７８の温度が上昇しても、その熱は第三成形型７３へ逃がされる。したがって、第一成形型７１の変形および損傷、ならびに第一成形型７１の温度上昇が低減され、第一成形型７１の寿命を延長することができる。

また、第一成形型７１の変形が低減されるため、バルブユニット２０を構成するハウジング２１およびバタフライ２２の寸法精度が向上する。したがって、バルブユニット２０を高精度に成形することができる。
（その他の実施形態）
上述の一実施形態では、開口部４０に対応する第三成形型７３が第一成形型７１の突出型部７８を支持する構成について説明した。しかし、図７に示すように第三成形型７３がバタフライ２２に対応する隙間７７を形成してもよい。これにより、第一成形型７１および第二成形型７２は、隙間７７と隙間７５および隙間７６との間に、板厚の小さな突出型部の領域が低減する。その結果、第一成形型７１および第二成形型７２の変形および損傷、ならびに温度上昇を低減することができる。

また、上述の複数の実施形態では、本発明の吸気装置１０をエンジンヘッド直上流に設置し、エンジンに流入するタンブル流の方向へ変化させる例について説明した。しかし、吸気装置１０をサージタンクの直下流に設置し、吸気装置１０によりインテークマニホールドが形成する全長の異なる吸気通路を切り換える構成としてもよい。

さらに、上述の実施形態では、吸気装置１０を四気筒のエンジンに適用する例について説明した。しかし、吸気装置１０は、二気筒以上のエンジンであれば気筒数にかかわらず適用することができる。
さらに、上述の実施形態では、断面が略矩形状の吸気通路１８を備える吸気装置１０を例について説明した。しかし、吸気通路１８の断面およびハウジング２１の断面は、略矩形状に限らず、円形状あるいは楕円形状など任意に設定可能である。

以上のように本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の一実施形態によるバルブユニットを示す概略斜視図である。 本発明の一実施形態によるバルブユニットを図１の逆方向から見た概略斜視図である。 本発明の一実施形態によるバルブユニットを適用した吸気装置を示す概略斜視図である。 本発明の一実施形態によるバルブユニットを適用した吸気装置の構成の概略を示す分解図である。 本発明の一実施形態によるバルブユニットのシャフト軸方向に垂直な断面を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるバルブユニットの成形型を示す概略図であって、シャフト軸方向に垂直な断面を含む概略斜視図である。 本発明の一実施形態によるバルブユニットの変形例の成形型を示す概略図であって、シャフト軸方向に垂直な断面を含む概略斜視図である。 片持ち型のバルブユニットのシャフト軸方向に垂直な断面を示す模式図である。

符号の説明

２０ バルブユニット、２１ ハウジング、２２ バタフライ（弁部材）、２３ 通路、３１ 壁部、３２ 壁部（軸側壁部）、４０ 開口部

Claims (4)

1. 軸部を中心に回転可能であって、前記軸部から前記軸部に垂直な方向の両端部までの距離が互いに異なる弁部材と、
   前記弁部材によって開閉され前記軸部と垂直に伸びる通路を内部に形成する筒状であって、前記軸部と対向する二つの壁部のうち前記軸部に近い軸側壁部に、前記通路と前記軸側壁部の外側とを接続する開口部を有するハウジングと、
   を備えるバルブユニット。
2. 前記ハウジングは、スリット状の前記開口部を有する請求項１記載のバルブユニット。
3. 前記スリット状の開口部は、前記軸部に垂直な方向において前記開口部を挟む二つの壁部によって形成される請求項２記載のバルブユニット。
4. 前記弁部材は、前記ハウジングの内部に収容されている請求項１、２または３記載のバルブユニット。

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