JP2007170223A - バルブユニットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 吸気流制御バルブ4は、自由端側に対して逆側に回転中心を成すバルブ軸5を有する片持ち式のバルブであって、ハウジング3と吸気流制御バルブ4とを射出成形用金型内で一体的に同時成形する際に、射出成形用金型の型抜き方向と略同一方向(吸入空気流の流れ方向の上流側)に延ばされた状態で、しかも吸気流制御バルブ4の全開位置に対して空気流路9の軸線方向の反対側の位置にて吸気流制御バルブ4が開弁した状態で、ハウジング3の内部に形成される空気流路9の軸線方向の上流側に向けて型抜きされて成形される板状弁体6を有している。
【選択図】 図4
Description
近年、軽量化、断熱性および設計自由度の観点から、内燃機関の気筒に連通する空気流路を形成するハウジングと、このハウジングの内部においてハウジングに対して相対回転可能に配設されたバルブとを樹脂化したバルブユニットが提案されている(例えば、特許文献1参照)。これは、ハウジングとバルブとを同一の樹脂材料によって成形型内で同時成形している。このとき、バルブは、バルブ軸の外周から成形型の型抜き方向と略同一方向に延ばされた状態で、且つバルブ位置が全閉位置にセットされた状態で、空気流路の軸線方向の両側(上流側および下流側)に向けて型抜きされて成形される。また、バルブ軸は、ハウジングとバルブとを同時成形する成形型内に予めセットされているため、バルブが成形された時点で、バルブ内部にインサート成形されて一体化される。
ところが、特許文献1に記載のバルブと異なり、バルブの回転中心を成すバルブ軸がバルブの面方向の一方側に偏った片持ち式のバルブの場合には、バルブ軸がハウジングの一方側の流路壁面に近接した位置で、軸受け部品を介してハウジングに軸支されることになる。この場合、後述する比較例1(図12参照)に示したように、ハウジング101の中で図示上下方向に対向して配置される2つの上下壁102、103のうちの一方側の下壁103は、特許文献1に記載のバルブユニットよりも、軸部105との間の距離が小さくなる。このとき、ハウジング101およびバルブ104を成形する成形型をバルブユニットから抜くために、バルブ位置が全開位置となる状態で、ハウジング101およびバルブ104は成形される。この結果、ハウジング101の下壁103とバルブ104との間に入り込む成形型は、板厚が薄くなり、強度が低下してしまうという問題が生じる。
そこで、本願出願人は、ハウジング101とバルブ104とを、成形型内で同時成形する際の成形型の強度を確保するという目的で、特願2005−228278(提出日:平成17年8月5日:以下比較例1と呼ぶ)を出願した。
ここで、図9および図12に、インテークマニホールドに配備されるバルブユニットを示す。このバルブユニットは、ハウジング101と、バルブ104と、軸部105とを備えている。なお、軸部105の軸方向の両側は、図11に示したように、ハウジング101の流路壁面で開口した貫通穴106、107内に差し込まれており、軸受け部品108、109を介して、ハウジング101に回転自在に軸支されている。
また、ハウジング101の流路壁面からハウジング101の外壁面側に凹むように2つの第1、第2凹部131、132が設けられているので、図9に示したように、ハウジング101の外壁面がバルブ104の軸方向に張り出してしまい、バルブユニットの体格が大型化し、バルブユニットの搭載性が悪化するという問題が生じてしまう。
また、請求項5に記載の発明によれば、ハウジングは、ハウジングとバルブとを成形型内で一体的に同時成形する際に、成形型の型抜き方向と略同一方向に延ばされた状態で、流体流路の軸線方向の上流側に向けて型抜きされる2つの第1、第2溝部を有している。そして、2つの第1、第2溝部は、バルブの板状弁体の両側面に対向する流路壁面からハウジングの外壁面側に凹むように設けられている。これにより、成形型の一部がバルブの板状弁体の両側面とハウジングの2つの第1、第2溝部との間に入り込むことで、バルブの板状弁体の両側面より軸方向の両側に突出した軸部を所望の形状に成形することができる。
さらに、請求項6に記載の発明によれば、ケーシングは、2つの第1、第2溝部、およびハウジングの内部において2つの第1、第2溝部間に形成される空間を埋めるブロックを有している。したがって、異音の発生を抑制することができる。また、流体流の圧力損失の増加を抑えることができるので、バルブの全開時に必要な流体流量を確保することができる。
以上のようにして製造されたバルブユニットは、異音の発生や流体流の圧力損失の増加への影響が大きい、バルブの軸部よりも流体流路の軸線方向の下流側(流体流方向の下流側)に形成される溝部を廃止することができる。したがって、ハウジング内部に形成される流体流路を流れる流体流の圧力損失の増加を抑えることができるので、バルブの全開時に必要な流体流量を確保することができる。
以上のようにして製造されたバルブユニットは、異音の発生や流体流の圧力損失の増加への影響が大きい、バルブの軸部よりも流体流路の軸線方向の下流側(流体流方向の下流側)に形成される溝部を廃止することができる。したがって、ハウジング内部に形成される流体流路を流れる流体流の圧力損失の増加を抑えることができるので、バルブの全開時に必要な流体流量を確保することができる。
また、請求項12に記載の発明によれば、バルブは、ハウジングとバルブとを成形型内で一体的に同時成形する際に、バルブの両側面より軸方向の両側に突出してハウジングに回転自在に収容された状態で成形される軸部を有している。
また、請求項15に記載の発明によれば、ケーシングは、2つの第1、第2溝部、およびハウジングの内部において2つの第1、第2溝部間に形成される空間を埋めるブロックを有している。したがって、異音の発生を抑制することができる。また、流体流の圧力損失の増加を抑えることができるので、バルブの全開時に必要な流体流量を確保することができる。
以上のようにして製造されたバルブユニットは、異音の発生や流体流の圧力損失の増加への影響が大きい、バルブの軸部よりも流体流路の軸線方向の下流側(流体流方向の下流側)に形成される溝部を廃止することができる。したがって、ハウジング内部に形成される流体流路を流れる流体流の圧力損失の増加を抑えることができるので、バルブの全開時に必要な流体流量を確保することができる。
また、バルブユニットの体格の小型化および搭載性の向上を図るという目的を、バルブの軸部をハウジングの中心よりも偏心した位置で軸支して、ハウジングの外壁面の張り出し量を減らすことで実現した。
図1ないし図4は本発明の実施例1を示したもので、図1(a)は樹脂成形体を示した図で、図1(b)はバルブユニットを示した図で、図2および図3は内燃機関用吸気流制御装置を示した図である。
ここで、断面形状が多角形状のバルブシャフト7を直接ハウジング3の2つの第1、第2軸受け穴35、36に支持しても、バルブシャフト7を円滑に回転させることはできない。そのため、バルブシャフト7は、吸気流制御バルブ4のバルブ軸5により被覆され、外周側がバルブ軸5の軸方向の両端部(2つの第1、第2摺動部)を介して2つの第1、第2ベアリング21、22に回転自在に軸支されている。そして、複数の吸気流制御バルブ4は、1本のバルブシャフト7にそれぞれ保持固定されている。
次に、本実施例のバルブユニットの製造方法を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。
次に、ハウジング3毎の空気流路9の内部に吸気流制御バルブ4を開閉自在に組み込んだ複数のバルブユニット2を、図2および図3に示したように、ケーシング1の複数の嵌合穴11に組み込む。これにより、バルブユニット2が、共通のケーシング1の内部に一定の間隔でバルブシャフト7の軸方向に並列的に複数配置される。
次に、本実施例の内燃機関用吸気流制御装置(吸気流発生装置)の作用を図1(b)ないし図3に基づいて簡単に説明する。
以上のように、本実施例のバルブユニット2の吸気流制御バルブ4は、ハウジング3と吸気流制御バルブ4とを射出成形用金型内で一体的に同時成形する際に、射出成形用金型の型抜き方向と略同一方向に延ばされた状態で、しかも吸気流制御バルブ4の全開位置に対して空気流路9の軸線方向の反対側の位置にて吸気流制御バルブ4が開弁した状態で、ハウジング3の内部に形成される空気流路9の軸線方向の上流側、すなわち、空気流路9の内部を流れる流体の平均的な流れの軸線方向の上流側(吸入空気流方向の上流側)に向けて型抜きされて成形される板状弁体6を有している。
ここで、実施例1では、吸気流制御バルブ4のバルブ軸5よりも空気流路9の軸線方向の上流側(吸入空気流方向の上流側)に2つの第1、第2凹部41、42が形成されている。このため、吸気流制御バルブ4のバルブ軸5よりも吸入空気流方向の上流側に吸入空気流の乱れに伴う圧力損失の増加が懸念される。
本実施例のバルブユニット2のハウジング3は、図6(a)、(b)に示したように、ハウジング3と吸気流制御バルブ4とを射出成形用金型内で一体的に同時成形する際に、空気流路9の軸線方向の上流側に向けて型抜きされる逃げ溝43および開口部44を有している。
本実施例のバルブユニット2のハウジング3は、図7および図8に示したように、ハウジング3と吸気流制御バルブ4とを射出成形用金型内で一体的に同時成形する際に、空気流路9の軸線方向に対して略直交する垂直方向の片側(図示下方)に向けて型抜きされる開口部45、46を有している。
本実施例では、内燃機関用吸気流制御装置(吸気流発生装置、渦流発生装置)を、エンジン本体の各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための縦方向の吸気渦流(タンブル流)の生成が可能となるように構成したが、内燃機関用吸気流制御装置(吸気流発生装置、渦流発生装置)を、エンジン本体の各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための横方向の吸気渦流(スワール流)の生成が可能となるように構成しても良い。また、内燃機関用吸気流制御装置(吸気流発生装置、渦流発生装置)を、エンジンの燃焼を促進するためのスキッシュ渦の生成が可能となるように構成しても良い。
2 バルブユニット
3 ハウジング
4 吸気流制御バルブ(片持ち式バルブ)
5 吸気流制御バルブのバルブ軸(片持ち式バルブの軸部)
6 吸気流制御バルブの板状弁体(片持ち式バルブの板状弁体)
7 バルブシャフト(角形鋼製シャフト)
8 ケーシングの空気流路
9 ハウジングの空気流路(流体流路)
10 シャフト貫通穴(片持ち式バルブの軸部の貫通穴)
11 ケーシングの嵌合穴
15 ケーシングのシャフト貫通孔
17 ケーシングのブロック
21 第1ベアリング
22 第2ベアリング
23 ブロックの隔壁部
31 ハウジングの第1側壁部
32 ハウジングの第2側壁部
33 ハウジングの天壁部
34 ハウジングの底壁部
35 ハウジングの第1側壁部の第1軸受け穴
36 ハウジングの第2側壁部の第2軸受け穴
41 ハウジングの第1側壁部の第1凹部(第1溝部)
42 ハウジングの第2側壁部の第2凹部(第2溝部)
43 ハウジングの天壁部の逃げ溝
44 ハウジングの天壁部の開口部
45 ハウジングの底壁部の開口部
46 ハウジングの底壁部の開口部
Claims (17)
- 内部に流体流路が形成されたハウジングと、
自由端側に対して逆側に回転中心を成す軸部を有し、前記ハウジングに対して相対回転して前記流体流路を開閉する片持ち式のバルブとを、
成形型内で一体的に同時成形するバルブユニットの製造方法において、
前記バルブは、前記ハウジングと前記バルブとの同時成形時に、前記成形型の型抜き方向と略同一方向に延ばされた状態で、前記流体流路の軸線方向の上流側に向けて型抜きされて成形される板状弁体を有していることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項1に記載のバルブユニットの製造方法において、
前記ハウジングと前記バルブとの隙間が最大となるバルブ位置を全開位置としたとき、 前記板状弁体は、前記ハウジングと前記バルブとの同時成形時に、前記全開位置に対して前記流体流路の軸線方向の反対側の位置にて前記バルブが開弁した状態で成形されることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項2に記載のバルブユニットの製造方法において、
前記ハウジングは、前記バルブが前記全開位置に対して前記流体流路の軸線方向の反対側の位置にて成形された際に、あるいは前記バルブが前記全開位置にセットされた際に、前記板状弁体の表裏2面に対向する2つの流路壁面を有し、
前記軸部は、前記流体流路の中心軸線よりも前記2つの流路壁面のうちの片側の流路壁面側にオフセット配置され、且つ前記流体流路の中心部よりも前記流体流路の軸線方向の上流側にオフセット配置されていることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載のバルブユニットの製造方法において、
前記軸部は、前記ハウジングと前記バルブとの同時成形時に、前記バルブの両側面より軸方向の両側に突出して前記ハウジングに回転自在に収容された状態で成形されることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載のバルブユニットの製造方法において、
前記ハウジングは、前記ハウジングと前記バルブとの同時成形時に、前記成形型の型抜き方向と略同一方向に延ばされた状態で、前記流体流路の軸線方向の上流側に向けて型抜きされる2つの第1、第2溝部を有し、
前記2つの第1、第2溝部は、前記板状弁体の両側面に対向する流路壁面から前記ハウジングの外壁面側に凹むように設けられていることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項5に記載のバルブユニットの製造方法において、
前記ハウジングの周囲を取り囲むように配設されて、前記バルブユニットを嵌合保持するケーシングを備え、
前記ケーシングは、前記2つの第1、第2溝部、および前記ハウジングの内部において前記2つの第1、第2溝部間に形成される空間を埋めるブロックを有していることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載のバルブユニットの製造方法において、
前記ハウジングと前記バルブとの隙間が最小となるバルブ位置を全閉位置とし、前記ハウジングと前記バルブとの隙間が最大となるバルブ位置を全開位置としたとき、
前記ハウジングと前記バルブとの同時成形後に、
前記ハウジングおよび前記バルブを弾性変形させた状態で、前記バルブを前記軸部の軸心を中心にして、前記全開位置に対して反対側の位置から前記全閉位置を通り越す位置まで回転させる第1組付工程と、
前記バルブを前記全閉位置にセットする第2組付工程と
を備えたことを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載のバルブユニットの製造方法において、
前記ハウジングと前記バルブとの隙間が最小となるバルブ位置を全閉位置とし、前記ハウジングと前記バルブとの隙間が最大となるバルブ位置を全開位置としたとき、
前記ハウジングは、前記ハウジングと前記バルブとの同時成形時に、前記流体流路の軸線方向の上流側に向けて型抜きされる逃げ溝または開口部を有し、
前記ハウジングと前記バルブとの同時成形後に、
前記バルブを前記軸部の軸心を中心にして、前記全開位置に対して反対側の位置から前記逃げ溝または前記開口部を経由して前記全閉位置を通り越す位置まで回転させる第1組付工程と、
前記バルブを前記全閉位置にセットする第2組付工程と
を備えたことを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項7または請求項8に記載のバルブユニットの製造方法において、
前記バルブは、前記全閉位置にセットされると、前記流体流路の軸線方向に垂直な垂線に対して開弁作動方向に傾くように配置されることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 内部に流体流路が形成されたハウジングと、
自由端側に対して逆側に回転中心を成す軸部を有し、前記ハウジングに対して相対回転して前記流体流路を開閉する片持ち式のバルブとを、
成形型内で一体的に同時成形するバルブユニットの製造方法において、
前記バルブは、前記ハウジングと前記バルブとの同時成形時に、前記成形型の型抜き方向と略同一方向に延ばされた状態で、前記流体流路の軸線方向に対して略直交する垂直方向の片側に向けて型抜きされて成形される板状弁体を有していることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項10に記載のバルブユニットの製造方法において、
前記板状弁体は、前記ハウジングと前記バルブとの同時成形時に、前記ハウジング内部から前記ハウジング外部に向けて突き出した状態で成形されることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項10または請求項11に記載のバルブユニットの製造方法において、
前記軸部は、前記ハウジングと前記バルブとの同時成形時に、前記バルブの両側面より軸方向の両側に突出して前記ハウジングに回転自在に収容された状態で成形されることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項10ないし請求項12のうちのいずれか1つに記載のバルブユニットの製造方法において、
前記ハウジングと前記バルブとの隙間が最大となるバルブ位置を全開位置としたとき、 前記ハウジングは、前記バルブが前記全開位置にセットされた際に、前記板状弁体の表裏2面に対向する2つの流路壁面を有し、
前記軸部は、前記流体流路の中心軸線よりも前記2つの流路壁面のうちの片側の流路壁面側にオフセット配置され、且つ前記流体流路の中心部よりも前記流体流路の軸線方向の上流側にオフセット配置されていることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項10ないし請求項13のうちのいずれか1つに記載のバルブユニットの製造方法において、
前記ハウジングは、前記ハウジングと前記バルブとの同時成形時に、前記成形型の型抜き方向と略同一方向に延ばされた状態で、前記流体流路の軸線方向に対して略直交する垂直方向の片側に向けて型抜きされる2つの第1、第2溝部を有し、
前記2つの第1、第2溝部は、前記板状弁体の両側面に対向する流路壁面から前記ハウジングの外壁面側に凹むように設けられていることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項14に記載のバルブユニットの製造方法において、
前記ハウジングの周囲を取り囲むように配設されて、前記バルブユニットを嵌合保持するケーシングを備え、
前記ケーシングは、前記2つの第1、第2溝部、および前記ハウジングの内部において前記2つの第1、第2溝部間に形成される空間を埋めるブロックを有していることを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項10ないし請求項15のうちのいずれか1つに記載のバルブユニットの製造方法において、
前記ハウジングは、前記ハウジングと前記バルブとの同時成形時に、前記流体流路の軸線方向に対して略直交する垂直方向の片側に向けて型抜きされる開口部を有し、
前記ハウジングと前記バルブとの隙間が最小となるバルブ位置を全閉位置とし、前記ハウジングと前記バルブとの隙間が最大となるバルブ位置を全開位置としたとき、
前記ハウジングと前記バルブとの同時成形後に、
前記バルブを前記軸部の軸心を中心にして、現在の位置から前記開口部を経由して前記全開位置を通り越す位置まで回転させる第1組付工程と、
前記バルブを前記全閉位置にセットする第2組付工程と
を備えたことを特徴とするバルブユニットの製造方法。 - 請求項16に記載のバルブユニットの製造方法において、
前記バルブは、前記全閉位置にセットされると、前記流体流路の軸線方向に垂直な垂線に対して開弁作動方向に傾くように配置されることを特徴とするバルブユニットの製造方法。
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