JP2016125359A - 多連一体型バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気の圧力損失を極力回避しながらバルブ体支持部が固定される部分をより高い精度で形成できる多連一体型バルブ装置を提供する。
【解決手段】多連一体型バルブ装置１は、シリンダヘッド側フランジ９と、その開口部１３を開閉する片持ち型のバルブ体１４と、これを共通に支持する共通支持軸１５と、これを回動自在に支持する支持部材１６ａ、１６ｂとを備える。シリンダヘッド側フランジ９は、開口部１３の配列方向に延在して各開口部１３を連通し、その開口方向に開いた凹条部１８を有する。支持部材１６ａ、１６ｂは、凹条部１８における開口部１３の両側に対応する部分に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のインテークマニホールドからシリンダヘッドに供給される吸気流を制御する多連一体型バルブ装置に関する。

従来、このような多連一体型バルブ装置は、インテークマニホールドの分岐管と内燃機関のシリンダヘッドとの間に設けられ、インテークマニホールドのシリンダヘッド側フランジを用いて構成される。すなわち、多連一体型バルブ装置は、シリンダヘッド側フランジの各開口部を開閉する片持ち型のバルブ体と、各バルブ体を一体的に回動し得るように支持するバルブ体支持部とを備える（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の多連一体型バルブ装置は、シリンダヘッド側フランジの各開口部に対応する多角筒部と、各多角筒部の嵌合穴に収容されるバルブユニットとを備える。各多角筒部は、各隣設する嵌合穴間を気密に区画する区画壁を構成する。バルブユニットは、開口部としての吸気通路を構成するハウジングと、吸気通路を開閉する片持ち型の吸気流制御バルブと、吸気流制御バルブを一体的に回動し得るように支持するピンロッドとを備える。

シリンダヘッド側フランジ、ハウジング及び吸気流制御バルブは、射出成形により形成される。吸気流制御バルブの左右にはバルブ軸が設けられる。また、吸気流制御バルブには、それをピンロッドに固定するための貫通孔が、バルブ軸を貫通するように設けられる。ハウジングの左右の側壁には、バルブ軸を支持するための軸受け収容穴が設けられる。ピンロッド、バルブ軸及びハウジングによりバルブ体支持部が構成される。

インテークマニホールドに多連一体型バルブ装置を組み付ける際には、まず、吸気流制御バルブがハウジングに組み込まれる。この組込みは、吸気流制御バルブの左右のバルブ軸を、ベアリングを介してハウジングの軸受け収容穴に嵌合することにより行われる。

次に、そのハウジングが、シリンダヘッド側フランジの多角筒部の嵌合孔に嵌合される。そして、ピンロッドが、各多角筒部の左右のシャフト貫通孔及び各吸気流制御バルブのバルブ軸の貫通孔に通される。これにより、多連一体型バルブ装置の組付けが完了する。

特開２００８−４５４３２号公報

しかしながら、特許文献１の多連一体型バルブ装置によれば、吸気流制御バルブを支持するハウジングが嵌合される多角筒部の嵌合穴は、区画壁により区画されており、互いに独立して成形される。このため、特にシリンダヘッド側フランジが樹脂製の場合には、その成形過程で成形歪が生じ易い。したがって、ハウジング等で構成されるバルブ体支持部が固定される各嵌合穴について十分な成形精度を確保することが困難となるおそれがある。

また、吸気流制御バルブのバルブ軸が、吸気通路を構成するハウジングの左右の側壁の軸受け収容穴により支持される。このため、吸気流制御バルブにおいてピンロッドを通す貫通孔を構成している部分（回動軸となる部分）は、吸気流の制御に寄与しないにも拘らず、吸気通路中に存在し、吸気流の流れを阻害する。これにより、吸気における圧力損失が生じ、吸入効率に悪影響を及ぼすおそれがある。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、吸気の圧力損失を極力回避しながらバルブ体支持部が固定される部分をより高い精度で形成できる多連一体型バルブ装置を提供することにある。

本発明の多連一体型バルブ装置は、インテークマニホールドの分岐管と内燃機関のシリンダヘッドとの間に設けられ、各分岐管から該シリンダヘッドに供給される吸気流を制御する多連一体型バルブ装置であって、各分岐管の出口を構成する開口部を有し、該開口部を介して各分岐管を前記シリンダヘッドに接続するためのシリンダヘッド側フランジと、各開口部を開閉するための板状のバルブ体と、前記バルブ体を回動自在に支持するバルブ体支持部とを備え、前記シリンダヘッド側フランジには、その外周部と各開口部との間に、各開口部を連通し、該開口部の開口方向に開き、かつ該開口部の配列方向に延在する凹条部が設けられ、前記シリンダヘッド側フランジの外周には、前記凹条部の該外周側の内側面に沿った外側面が設けられ、前記バルブ体支持部は、各バルブ体が固定され、各バルブ体を共通に支持する共通支持軸と、前記凹条部における各開口部の両側に対応する部分に固定され、前記共通支持軸を回動自在に支持する支持部材とで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、凹条部は、シリンダヘッド側フランジの外周部と各開口部との間で開口部の配列方向に延在して設けられ、該外周部には、凹条部の外周側の内側面に沿った外側面が設けられる。このため、シリンダヘッド側フランジを射出成形により成形する場合、凹条部の外周側の内側面とこれに対応する外側面との間を形成する部材については、該内側面側を成形する金型と外側面側を成形する金型とを対向させて配置して成形することができる。

このため、該内側面と外側面との間の部材については、他の部分の部材を成形することによる影響をさほど受けることなく、ほぼ独立した状態で成形できるので、成形歪を生じさせることなく良好な精度で成形を行うことができる。すなわち、バルブ体支持部が固定される凹条部の外周側の内側面を、良好な精度で成形することができる。

また、バルブ支持部を構成する共通支持軸及び支持部材は、シリンダヘッド側フランジの外周部と各開口部との間に延在する凹条部に設けられる。このため、バルブ体における共通支持軸の近傍部分であって、バルブ体の回動軸となり、吸気流の制御に寄与しない部分は、凹条部に配置される。したがって、この部分によって、シリンダヘッドに供給される吸気流の流れが阻害されるのを極力最小限に留めて、吸気の圧力損失を極力回避することができる。

本発明において、前記内側面と前記外側面との間の部材は、前記凹条部の側面を形成する側部と、底面を形成する底部とで構成され、該側部よりも該底部の方が薄くてもよい。これによれば、シリンダヘッド側フランジを射出成形により成形する場合、凹条部の外周側の内側面とこれに対応する外側面との間の部材については、上記の底部の方が、側部よりも先行して硬化するので、底部は、側部に成形歪が生じるのを規制する。これにより、バルブ体支持部が固定される凹条部の外周側の内側面を、より高い精度で成形することができる。

本発明において、前記底部は、部分円筒状であってもよい。これによれば、上記のように凹条部の底部が側部よりも先行して硬化する場合、凹条部は、延在方向に変形し難いので、バルブ体支持部が固定される凹条部の外周側の内側面を、さらに高い精度で成形することができる。

本発明の一実施形態に係る多連一体型バルブ装置を備えたインテークマニホールドの斜視図である。 多連一体型バルブ装置を構成するシリンダヘッド側フランジの正面図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の別の実施形態に係る多連一体型バルブ装置における凹条部の底部近傍の断面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。実施形態の多連一体型バルブ装置１は、図１に示すように、インテークマニホールド２の分岐管３と、内燃機関のシリンダヘッド４との間に設けられ、各分岐管３からシリンダヘッド４に供給される吸気流を制御するために用いられる。

インテークマニホールド２は、スロットルボディ５（２点鎖線で概略のみ表示）への接続部を構成するスロットル側フランジ７と、シリンダヘッド４（２点鎖線で概略のみ表示）への接続部を構成するシリンダヘッド側フランジ９とを備える。シリンダヘッド側フランジ９は、取付け孔１０にボルトを挿入してシリンダヘッド４に取り付けられる。

多連一体型バルブ装置１は、シリンダヘッド側フランジ９を用いて構成される。シリンダヘッド側フランジ９は、各分岐管３の出口を構成する開口部１３と、各開口部１３を開閉するための片持ち型のバルブ体１４と、バルブ体１４を回動自在に支持するバルブ体支持部とを備える。

バルブ体支持部は、各バルブ体１４を共通に支持する共通支持軸１５と、共通支持軸１５を回動自在に支持する支持部材１６ａ及び１６ｂとで構成される。開口部１３の分岐管３と反対側は、シリンダヘッド側フランジ９の接合面１７において開口する。各開口部１３は、同一方向に向いて開口しており、且つこの開口方向に垂直な方向に直線的に配列される。

シリンダヘッド側フランジ９には、開口部１３の配列方向に沿って一方の端の開口部１３から他方の端の開口部１３までを含む範囲に延在する凹条部１８が設けられる。図２において、凹条部１８に対応する部分に斜線が施されている。

凹条部１８は、シリンダヘッド側フランジ９の外周部と各開口部１３との間において開口部１３の配列方向に延在して各開口部１３を連通する。すなわち、図２及び図３（ｂ）において１点鎖線で示すように、各開口部１３は、その内部空間の凹条部１８側の一部を共有空間１９として、凹条部１８と共有する。

凹条部１８の開口部１３と反対側の内壁は、後述のように成形精度の高い内側面２０を構成する。シリンダヘッド側フランジ９は、図２のように、内側面２０側の外周に、内側面２０に沿った外側面２１を有する。

図１のように、支持部材１６ａ及び１６ｂは、凹条部１８に嵌合して固定され、共通支持軸１５を支持する。共通支持軸１５は、横断面形状が正方形であり、開口部１３の配列方向に平行に配置される。

図１において、支持部材１６ａ及び１６ｂ並びにバルブ体１４が、拡大して表示されている。この表示のように、バルブ体１４の回動軸線方向における両側には、共通支持軸１５が通される中空軸２２が設けられる。中空軸２２の内側空間は、共通支持軸１５と同様の正方形状の断面形状を有する。すなわち、バルブ体１４は、中空軸２２に共通支持軸１５を嵌合させることにより、中空軸２２を介して共通支持軸１５に固定される。

支持部材１６ａは、隣り合うバルブ体１４の間に配置される。支持部材１６ｂは、両端のバルブ体１４の外側に配置される。支持部材１６ａ及び１６ｂには、共通支持軸１５が通される貫通孔２３ａ及び２３ｂがそれぞれ設けられる。

貫通孔２３ａの両端部は、対応するバルブ体１４の中空軸２２を回動自在に支持する支持部２４ａを構成する。貫通孔２３ｂは、対応するバルブ体１４の中空軸２２を回動自在に支持する支持部２４ｂを構成する。すなわち、支持部材１６ａ及び１６ｂは、中空軸２２を介して共通支持軸１５を回動自在に支持する。

支持部材１６ａ及び１６ｂは、凹条部１８に嵌合して固定できるように、凹条部１８と同様の断面形状を有するとともに、嵌合に際して凹条部１８の長さ方向に対する位置決めを行うための凹条部１８の断面形状に沿ったＵ型凸部２５が設けられる。凹条部１８には、Ｕ型凸部２５に対応するＵ型凹部２６が設けられる。

図２に示すように、シリンダヘッド側フランジ９の端部には、該端部側の凹条部１８の端縁からシリンダヘッド側フランジ９の外側にかけて貫通し、共通支持軸１５を挿入するための端部貫通孔２７が設けられる。

図３に示すように、内側面２０と外側面２１との間の部材は、凹条部１８の深さを規定する底面を構成する底部２８と、凹条部１８の深さ方向に延在する側面を構成する側部２９とで構成される。すなわち、内側面２０は、この底面及び側面を含む。

底部２８は、側部２９よりも厚さが薄い部分円筒状の部材により形成される。すなわち、底部２８は、凹条部１８が開口部１３に対応しない部分においては、図３（ａ）のように、断面が半円形状を呈し、凹条部１８が開口部１３に対応する部分においては、図３（ｂ）のように、断面が９０°程度の中心角を有する部分円形状を呈する。

図２及び図３（ｂ）のように、開口部１３の分岐管３側には、分岐管３の出口の形状と同じ形状を有する開口孔３０が設けられる。開口部１３の開口孔３０よりもシリンダヘッド側フランジ９側は、バルブ体１４が回動して開口部１３を開閉する（絞る）ためのほぼ直方体状の空間を形成する筒状部３１となっている。

シリンダヘッド側フランジ９は、樹脂材料を用いて射出成形により形成される。その際、内側面２０と外側面２１との間の部材に対しては、凹条部１８側を成形する金型とシリンダヘッド側フランジ９の外周側を形成する金型とが対向して配置される。これにより、内側面２０と外側面２１との間の部材は、それ以外の他の構成要素の成形上の影響を受け難く、ほぼ独立した状態で、良好な精度で形成され、低歪部３２を構成する。

このとき、低歪部３２の一部である底部２８は、上述のように薄い部分円筒状の形態を有するので、低歪部３２の側部２９よりも先行して硬化する。このため、底部２８は、側部２９における成形歪の発生を規制するので、低歪部３２は、高い精度で成形される。

また、底部２８が部分円筒状であるため、底部２８が他の部分に先行して硬化することにより、凹条部１８の延在方向の変形が抑制される。これにより、凹条部１８は、高い精度で形成される。

シリンダヘッド側フランジ９を用いて多連一体型バルブ装置１を構成する際には、まず、各バルブ体１４の中空軸２２を、対応する支持部材１６ａ、１６ｂの支持部２４ａ、２４ｂに挿入し、支持部材１６ａ、１６ｂを凹条部１８に固定する。このとき、支持部材１６ａ、１６ｂのＵ型凸部２５を、凹条部１８の対応するＵ型凹部２６に嵌合させることにより、凹条部１８に対して支持部材１６ａ、１６ｂを位置決めする。

このとき、確実な固定を行うために、接着剤を用いることができる。また、上記のように凹条部１８の成形精度が高いので、凹条部１８に固定される支持部２４ａ、２４ｂも、高い精度で凹条部１８に組み込まれる。

次に、共通支持軸１５を、その一端側からシリンダヘッド側フランジ９の端部貫通孔２７に挿入し、さらに各支持部材１６ａ、１６ｂの貫通孔２３ａ、２３ｂ及び各バルブ体１４の中空軸２２に通す。これにより、各バルブ体１４は、中空軸２２を介して共通支持軸１５に固定され、共通支持軸１５は、支持部材１６ａ、１６ｂにより、中空軸２２を介して回動自在に支持される。

このとき、支持部材１６ａ、１６ｂは、上述のように高い精度で配置されているので、支持部材１６ａ、１６ｂによって支持される共通支持軸１５及び各バルブ体１４も良好な精度で配置される。

次に、共通支持軸１５の他端側が、例えば、減速ギア（図示しない）を介して各バルブ体１４を一体的に駆動するためのモータに連結される。これにより、多連一体型バルブ装置１の構成が完了する。

このようにして多連一体型バルブ装置１が組み込まれたインテークマニホールド２は、スロットル側フランジ７によりスロットルボディ５に連結され、シリンダヘッド側フランジ９によりシリンダヘッド４に連結されて使用される。

その際、スロットルボディ５により吸気量が調整された吸気は、サージタンク３５（図１参照）を経て分岐管３によりシリンダヘッド４の各気筒の燃焼室に配分されて燃焼する。

このとき、各分岐管３から各燃焼室に供給される混合気の流れが、多連一体型バルブ装置１により制御される。すなわち、内燃機関の稼働状態において、バルブ体１４の開度を調整することにより、供給される混合気の量や燃焼室内におけるタンブル流の発生状況が制御され、燃焼室内での燃焼効率の向上が図られる。

このとき、各バルブ体１４は、上記のように良好な精度で配置されているので、バルブ体１４による開閉制御が正確に行われる。この正確な開閉制御によって、シリンダヘッド４の燃焼室における燃焼効率のさらなる向上が図られる。

また、この間、バルブ体１４における共通支持軸１５の近傍部分（吸気流の制御に寄与しない部分）が凹条部内に位置するので、シリンダヘッド４に供給される吸気流の流れが上記近傍部分によって阻害されて吸気の圧力損失が生じることが回避される。

以上のように、本実施形態によれば、シリンダヘッド側フランジ９を射出成形により成形する場合、内側面２０と外側面２１との間の低歪部３２については、内側面２０側を成形する金型と、外側面２１側を成形する金型とを対向させて配置し、成形することができる。このため、支持部材１６ａ、１６ｂが固定される低歪部３２については、他の構成要素の影響をさほど受けることなく、ほぼ独立した状態で成形できるので、高い精度で成形を行うことができる。

また、共通支持軸１５及び支持部材１６ａ及び１６ｂが、凹条部１８内に設けられるので、バルブ体１４における共通支持軸１５の近傍部分（吸気流の制御に寄与しない部分）も凹条部１８内に位置する。したがって、その部分によって、シリンダヘッド４に供給される吸気流の流れが阻害され、吸気の圧力損失が生じるのを回避することができる。

また、シリンダヘッド側フランジ９を射出成形により形成する場合、凹条部１８の内側面２０と外側面２１との間の低歪部３２の底部２８は、側部２９よりも薄いので、側部２９に先行して硬化する。このため、底部２８は、側部２９の成形歪を規制するので、低歪部３２をより高い精度で成形することができる。

また、この場合、凹条部１８の底部２８は、部分円筒状に形成されるので、底部２８が側部２９に先行して硬化すると、凹条部１８は、延在方向に変形し難いため、凹条部１８を良好な精度で成形することができる。

図４は、本発明の別の実施形態に係る多連一体型バルブ装置における凹条部１８の底部近傍の断面図である。この実施形態では、凹条部１８の底部として、横断面が９０°の角部を形成するような部材で構成した底部３３を採用している。そして、底部３３は、部材の厚さが、凹条部１８の側部２９よりも薄い。

この場合も、シリンダヘッド側フランジ９を射出成形により成形するとき、底部３３は、側部２９よりも早く硬化し、側部２９の成形歪を規制する。したがって、底部３３と側部２９とで構成される低歪部３４を、高い精度で成形することができる。他の点については、上記図１〜図３の実施形態の場合と同様である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態の多連一体型バルブ装置１は、インテークマニホールド２のシリンダヘッド側フランジ９に一体的に組み込んだものであるが、本発明の多連一体型バルブ装置は、これに限らず、インテークマニホールドのシリンダヘッド側フランジとは別体のものとして、射出成形により形成したものであってもよい。また、共通支持軸１５は、中空軸２２以外の部材を介して、支持部材１６ａ及び１６ｂにより回動自在に支持されてもよい。

１…多連一体型バルブ装置、２…インテークマニホールド、３…分岐管、４…シリンダヘッド、９…シリンダヘッド側フランジ、１３…開口部、１４…バルブ体、１５…共通支持軸（バルブ体支持部）、１６ａ、１６ｂ…支持部材（バルブ体支持部）、１８…凹条部、２０…内側面、２１…外側面、２８、３３…底部、３２、３４…低歪部。

Claims (3)

1. インテークマニホールドの分岐管と内燃機関のシリンダヘッドとの間に設けられ、各分岐管から該シリンダヘッドに供給される吸気流を制御する多連一体型バルブ装置であって、
   各分岐管の出口を構成する開口部を有し、該開口部を介して各分岐管を前記シリンダヘッドに接続するためのシリンダヘッドフランジと、
   各開口部を開閉するための板状のバルブ体と、
   前記バルブ体を回動自在に支持するバルブ体支持部とを備え、
   前記シリンダヘッドフランジには、その外周部と各開口部との間において該開口部の配列方向に延在して各開口部を連通し、該開口部の開口方向に開いた凹条部が設けられ、
   前記シリンダヘッドフランジの外周には、前記凹条部の該外周側の内側面に沿った外側面が設けられ、
   前記バルブ体支持部は、
   各バルブ体が固定され、各バルブ体を共通に支持する共通支持軸と、
   前記凹条部における各開口部の両側に対応する部分に固定され、前記共通支持軸を回動自在に支持する支持部材とで構成されることを特徴とする多連一体型バルブ装置。
2. 前記内側面と前記外側面との間の部材は、前記凹条部の側面を形成する側部と、底面を形成する底部とで構成され、該側部よりも該底部の方が薄いことを特徴とする請求項１に記載の多連一体型バルブ装置。
3. 前記底部は、部分円筒状であることを特徴とする請求項２に記載の多連一体型バルブ装置。