JP2007303327A

JP2007303327A - 吸気流制御バルブ装置

Info

Publication number: JP2007303327A
Application number: JP2006131258A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Okubo; 善之大久保; Yasushi Kono; 靖河野; Katsuya Torii; 勝也鳥居
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】吸気通路からインテークマニホールド外部への空気の漏れ量が低減される吸気流制御バルブ装置を提供する。
【解決手段】整列された複数の開口部と、開口部の内壁と、内壁の一部である隔壁を整列方向に貫通する隔壁貫通孔と、を有するインテークマニホールドと、開口部内に配置された吸気流制御バルブと、吸気流制御バルブの回動中心部および隔壁貫通孔を通過して複数のバルブを整列状に連結する多角形断面を有する一つの金属製バルブシャフトと、内壁に固定され吸気流制御バルブを囲繞する樹脂製のハウジングと、ハウジング外周面と内壁との間をシールする内壁シールと、を備える吸気流制御バルブ装置であって、内壁シールの一部は、隔壁貫通孔を通過するバルブシャフトの周囲をシールする隔壁貫通孔シール部を有することを特徴とする吸気流制御バルブ装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの吸気管に配置され、燃焼室内に形成される気流（タンブル流）を制御するための吸気流制御バルブ装置に関する。

近年、特許文献１および２に示すように、タンブル流を制御して燃焼を改善するための吸気流制御バルブ装置が提案され、一部のエンジンにおいて実用化されている。図９に、吸気流制御バルブ（バタフライ）２２を装着したエンジン９０の断面図を示す。９１はピストン、９２は吸気弁、１２はインテークマニホールド（吸気管）、９４は燃焼室、９５は燃料噴射弁である。Ｔはタンブル流を示す。

特開２００３−２９３７７５号公報特表２００３−５０９６３４公報

図７に、４気筒エンジン用の従来の吸気流制御バルブ装置の一例を示す。これは、特願２００５−２２８２７８号の明細書にも記載されており、極めてシンプルな構造となっている。吸気流制御バルブ装置５０は、図７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６０およびバルブシャフト１４を備えている。インテークマニホールド１２は樹脂製であり、四つの吸気通路２３が隔壁１２ｂにより形成されている。また、バルブシャフト１４は金属製である。

バルブユニット６０は、ハウジング６１および弁部材としてのバタフライ（吸気流制御バルブ）２２を有している。樹脂製のバタフライ２２は、ハウジング６１の内部においてバルブシャフト１４とともに回動可能であり、吸気通路２３を開閉する。図８に従来例の吸気流制御バルブの断面図を示す。図８に示すように、バタフライ２２は、バルブシャフト１４が貫通する断面が長方形の孔２５を有したボス部（回動中心部）２４を有している。また、ボス部２４は、ハウジング２１の支持孔２６（図４参照）にベアリング２９を介して回動自在に支持されている。

図７に示すように、バルブシャフト１４は、断面が長方形であり、インテークマニホールド１２の全ての隔壁貫通孔１２ａと、全てのバタフライ２２のボス部２４の長方形孔２５と、を、摺動自在に貫いている。これにより、バルブシャフト１４の回動にともなって、バタフライ２２は同期して回動する。

また、バルブシャフト１４の長方形断面と、バタフライ２２のボス部２４の長方形孔２５との間には、わずかな隙間（以下、「長方形孔隙間」と言う）がある。この隙間の存在とバタフライ２２が樹脂製であることとが相まって、バタフライ２２に対して金属製バルブシャフト１４がスムースに摺動することが可能となる。

この摺動が必要であることは、次のような理由による。すなわち、インテークマニホールド１２は樹脂製であり、バルブシャフト１４は強度を確保するために金属製であるため、線膨張係数が異なる。このため、高温時や低温時に両者の線膨張差が発生する。このとき、バタフライ２２に対して金属製バルブシャフト１４が固定されている場合（摺動不能時）には、バタフライ２２の側面がハウジング２１の側壁と干渉して、両者が損傷する、いわゆる「かじり」が生じることとなる。この「かじり」を防止する目的で、バタフライ２２に対して金属製バルブシャフト１４がスムースに摺動することが要求されている。
また、製造公差を考慮して、ハウジングとインテークマニホールドとの間には寸法に余裕を確保する必要がある。

しかし、寸法に余裕を確保すると、ハウジングとインテークマニホールドとの間には隙間（以下、「ハウジング隙間」と言う）が形成される。この長方形孔隙間およびハウジング隙間の存在により、バタフライ２２で吸気通路を閉鎖した場合でも、吸気通路からインテークマニホールド外部への空気の漏れ量が増大し、エンジン性能の低下を招いたり、空気漏れによる異音を生じたりする。従来の吸気流制御バルブ装置では、この空気漏れを積極的に防止する手段が装着されていなかった。本発明の目的は、このような空気の漏れが低減される吸気流制御バルブ装置を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の吸気流制御バルブ装置を提供する。
請求項１に記載の発明によれば、吸気流制御バルブ装置は、ハウジング２１外周面と内壁１６との間をシールする内壁シール３５を備え、内壁シール３５の一部は、隔壁貫通孔１２ａを通過するバルブシャフト１４の周囲をシールする隔壁貫通孔シール部３５ａを有することを特徴とする。

これにより、長方形孔隙間およびハウジング隙間より吸気通路２３内の空気がインテークマニホールド外部へ漏れることが無くなる。その結果、エンジン性能の低下や空気漏れによる異音を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、吸気流制御バルブ装置は、吸気流制御バルブ用ベアリング２９を有し、隔壁貫通孔シール部は、ベアリング２９の端面と前記ハウジング側面との両方に覆いかぶさる寸法形状となっていることを特徴とする。これにより、バルブユニットをインテークマニホールドに組み付けるとき、ベアリング２９の脱落を防止することができるとともに、ベアリング２９外周とハウジング２１との間の隙間を介して、吸気通路２３内からインテークマニホールド外部へ漏れようとする空気をシールすることが可能となる。

なお、上記各手段の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図１〜図９において、実質的に同一の部位には同一の符号を付している。

本発明に係る吸気流制御バルブ装置１０は、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、吸気流制御バルブ装置１０を経由してエンジンの燃焼室に流入する。吸気流制御バルブ装置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Ｔの方向を制御する。

図１に本発明に係る吸気流制御バルブ装置を示す。図２に本発明に係る吸気流制御バルブ装置の組立方法を示す。
本発明に係る吸気流制御バルブ装置は、後述するハウジング２１および内壁シール３５のみが、従来例とは異なる。本発明に係る吸気流制御バルブ装置１０は、図１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およびバルブシャフト１４を備えている。インテークマニホールド１２は、樹脂により製作され、図２に示すように四つの収容室１６を形成している。この場合、バルブ装置１０は４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２３に対応する四つの内壁（収容室）１６を整列状に有している。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２３の一部を構成している。また、バルブシャフト１４は金属製である。図２に示すように、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。

（第１実施形態）
図３に、本発明の第１実施形態の内壁シール３５の外観図を示す。図４に、本発明の第１実施形態のハウジング２１の外観図を示す。図５に、図４におけるＷ方向から視た図を示す。図６（ａ）に、図１の吸気流制御バルブ装置１０を、バルブシャフト１４の軸方向に切断した断面図を示す。図６（ａ）は、後述する図６（ｂ）のＹＹ断面図でもある。図６（ｂ）に、図６（ａ）のＸＸ断面図を示す。

図４に示すように、ハウジング２１には、後述する内壁シール３５が装着される内壁シール溝３１が形成されている。この溝３１の断面形状は、周知のＯリングシール溝と同一形状である（図６（ｂ）参照）。従来のハウジングには、内壁シール３５は装着されていないため、この内壁シール溝３１は形成されていない。この内壁シール溝の存在の有無のみが、本発明のハウジング２１と従来例のハウジング６１との相違点である。

そして、バルブユニット２０は、樹脂製ハウジング２１および弁部材としてのバタフライ２２および金属製ベアリング２９を有している。金属製ベアリング２９は、ハウジング２１に固定されている。ハウジング２１は、枠状に形成され、内部に吸気通路２３を形成している。そして、インテークマニホールド１２の収容室１６は略長方体となっている。そのため、ハウジング２１は、通路２３が収容室１６に対応する略長方体に形成されている。すなわち、ハウジング２１は、断面が略長方形の四角枠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の内側にはバタフライ（吸気流制御バルブ）２２が配置される。バタフライ２２は、樹脂またはアルミニウムから製作されている。バタフライ２２は、ハウジング２１の内部においてバルブシャフト１４とともに回動可能である。バタフライ２２は、バルブシャフト１４とともに回動することにより、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、そのボス部２４においてバルブシャフト１４が貫通する断面が長方形の孔を有している。

次に、図２に基づき、本発明に係る吸気流制御バルブ装置の組立方法および作動機構を説明する。まず、インテークマニホールド１２の四つの収容室（内壁）１６に各バルブユニット２０を組付ける。その後、バルブシャフト１４を、インテークマニホールド１２の最も外側に位置する隔壁貫通孔１２ａから挿入する。これにより、全てのバタフライ２２を整列して連結させることとなる。

そして、バルブシャフト１４は、断面が長方形であり、インテークマニホールド１２の全ての隔壁貫通孔１２ａと、全てのバタフライ２２のボス部２４の長方形孔２５と、を、摺動自在に貫いている。これにより、バルブシャフト１４は、複数の前記バルブを整列状に連結し、バルブシャフト１４の回動にともなって、バタフライ２２は同期して回動する。

また、バタフライ２２は、ハウジング２１の支持孔２６（図４、図６参照）に固定された金属製ベアリング２９に対して回動自在に支持されている。金属製ベアリング２９をハウジング２１に配置している理由は、金属は耐磨耗性と強度の点で優れていることによる。

図３に示すように、内壁シール３５は、両側に所定直径（例えば１５ｍｍ）の円形の隔壁貫通孔シール部３５ａを有している。また、内壁シール３５のどの部分を切断しても、前記所定直径より小さい一定径（例えば２ｍｍ)の円形断面を持つ。内壁シール３５は、例えばゲル状のゴムなどのように柔軟な材料で製造される。

内壁シール３５は、まずハウジング２１に装着されてバルブユニット２０を構成する。次に、バルブユニット２０がインテークマニホールド１２に組み付けられる。これにより、内壁シール３５は、図６に示すように、インテークマニホールド１２の内壁１６とバルブユニット２０の外壁２１ａとの間に挟み込まれた状態となる。柔軟な材料からなる内壁シール３５は、挟み込まれた状態となったとき、内壁１６と外壁２１ａとの形状にしたがって変形する。変形することにより、内壁シール３５は、内壁１６と外壁２１ａの両者に密着する。これにより、内壁シール３５は、ハウジング２１の外周面２１ａとインテークマニホールド内壁１６との間をシールする。これにより、ハウジング隙間より吸気通路２３内の空気がインテークマニホールド外部へ漏れることが無くなる。

さらに、内壁シール３５は、その一部に隔壁貫通孔シール部３５ａを有する。隔壁貫通孔シール部３５ａは、隔壁貫通孔１２ａを通過するバルブシャフト１４の周囲をシールする。これにより、長方形孔隙間より吸気通路２３内の空気がインテークマニホールド外部へ漏れることが無くなる。その結果、エンジン性能の低下や空気漏れによる異音を防止することができる。

そして、図５および図６に示すように、隔壁貫通孔シール部３５ａは、吸気流制御バルブ用ベアリング２９の端面２９ａとハウジング側面２１ａとの両方に覆いかぶさる寸法形状となっている。なお、図５の破線ｈは、ベアリング２９とハウジング２１との境界を表している。

これにより、バルブユニットをインテークマニホールドに組み付けるとき、ベアリング２９の脱落を防止することができるとともに、ベアリング２９外周とハウジング２１との間の隙間を介して、吸気通路２３内からインテークマニホールド外部へ漏れようとする空気をシールすることが可能となる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、隔壁貫通孔シール部３５ａは、円形であるが、四角形等の多角形としても良い。要は、バルブシャフト１４の周囲をシール可能な形状であれば良い。言い換えれば、長方形隙間からの吸気通路２３内の空気をシール可能な形状であれば良い。

（第３実施形態）
第１実施形態では、隔壁貫通孔シール部３５ａは、ベアリング２９の端面２９ａと前記ハウジング側面２１ａとの両方に覆いかぶさる寸法形状となっている。しかし、このような寸法形状でなくとも、バルブシャフト１４の周囲をシール可能な寸法形状であれば長方形孔隙間およびハウジング隙間より吸気通路２３内の空気がインテークマニホールド外部へ漏れることは無い。

また、本明細書においては、吸気流制御バルブ装置に関して論述しているが、本発明に係る構成をエンジン用スロットルバルブ装置に利用することは勿論可能である。さらに、本明細書において「長方形」を「多角形」に置換することは、当業者にとり容易に想到可能なことであり、本願発明の範囲内であることは言うまでもない。

本発明に係る第１実施形態の吸気流制御バルブ装置である。本発明に係る第１実施形態の吸気流制御バルブ装置の組立方法を表した図である。本発明に係る第１実施形態の内壁シールである。本発明に係る第１実施形態のハウジングである。図４におけるＷ方向から視た図である。（ａ）は、本発明に係る吸気流制御バルブ装置を、バルブシャフトの軸方向に切断した断面図である。（ｂ）は、（ａ）のＸＸ断面図である。従来例の吸気流制御バルブ装置である。従来例の吸気流制御バルブの断面図である。吸気流制御バルブを備えたエンジンの断面図である。

符号の説明

１０本発明に係る吸気流制御バルブ装置
５０従来例の吸気流制御バルブ装置

Claims

整列された複数の開口部（２３）と、該開口部の内壁（１６）と、該内壁の一部である隔壁（１２ｂ）を整列方向に貫通する隔壁貫通孔（１２ａ）と、を有するインテークマニホールド（１２）と、
前記開口部内に配置された吸気流制御バルブ（２２）と、
前記吸気流制御バルブの回動中心部（２４）および前記隔壁貫通孔（１２ａ）を通過して複数の前記バルブを整列状に連結する多角形断面を有する一つの金属製バルブシャフト（１４）と、
前記内壁（１６）に固定され前記吸気流制御バルブを囲繞する樹脂製のハウジング（２１）と、
前記ハウジング（２１）外周面と前記内壁（１６）との間をシールする内壁シール（３５）と、を備える吸気流制御バルブ装置（１０）であって、
前記内壁シール（３５）の一部は、前記隔壁貫通孔（１２ａ）を通過するバルブシャフト（１４）の周囲をシールする隔壁貫通孔シール部（３５ａ）を有することを特徴とする吸気流制御バルブ装置（１０）。
吸気流制御バルブ用ベアリング（２９）を有し、
前記隔壁貫通孔シール部（３５ａ）は、前記ベアリング（２９）の端面（２９ａ）と前記ハウジング側面（２１ａ）との両方に覆いかぶさる寸法形状となっていることを特徴とする、請求項１に記載の吸気流制御バルブ装置（１０）。