JP2016138478A

JP2016138478A - 吸気制御バルブの軸受構造

Info

Publication number: JP2016138478A
Application number: JP2015012755A
Authority: JP
Inventors: 真里鶴崎; Mari Tsurusaki
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2035-01-26
Also published as: JP6380130B2

Abstract

【課題】樹脂製シャフトに形成される型割部と軸受とが干渉することがなく軸受が削れられることを防止できる吸気制御バルブの軸受構造を提供する。【解決手段】本構造は、吸気通路２を形成するハウジング４と、吸気通路を開閉するようにハウジングに回動自在に支持されるバルブ５と、を備え、ハウジングは、バルブに連なる樹脂製シャフト９を軸支する軸受１３を備える吸気制御バルブの軸受構造１である。そして、上記樹脂製シャフトの外周面には、射出成形により軸方向に延びる突起状の型割部１１が形成されている。さらに、上記軸受は、樹脂製シャフトを挟んで互いに対向して配され且つ樹脂製シャフトの外周面を支持する円弧面状の支持面１７ａ、２０ａを有する一対の支持部１７、２０と、一対の支持部の円周方向の間に配され且つ樹脂製シャフトの回動範囲において型割部と干渉しないように支持面より遠心方向に凹んで形成される非干渉空間部１８、２１と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、吸気制御バルブの軸受構造に関し、さらに詳しくは、樹脂製シャフトに形成される型割部と軸受とが干渉することなく型割部や軸受が削れられることを防止できる吸気制御バルブの軸受構造に関する。

従来の吸気制御バルブの軸受構造として、吸気通路を形成するハウジングと、吸気通路を開閉するようにハウジングに回動自在に支持されるバルブと、を備えるものが一般に知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、バルブに連なる樹脂製シャフトのほぼ全周を支持する軸受を採用することが開示されている。

特開２０１４−１０１８２２号公報

ここで、上記樹脂製シャフトの外周面には、通常、射出成形により軸方向に延びる突起状の型割部（「パーティングライン」とも称される。）が形成される。しかし、上記従来の吸気制御バルブの軸受構造では、バルブに連なる樹脂製シャフトのほぼ全周を支持する軸受を採用しているので、型割部を除去処理しない場合又は除去処理が完全でない場合、樹脂製シャフトの型割部と軸受の干渉によって型割部や軸受が削られてしまう恐れがある。その結果、エンジン等へ異物が混入したり、樹脂製シャフトと軸受との軸がずれたりしてしまう。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、樹脂製シャフトに形成される型割部と軸受とが干渉することがなく型割部や軸受が削れられることを防止できる吸気制御バルブの軸受構造を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、吸気通路を形成するハウジングと、前記吸気通路を開閉するように前記ハウジングに回動自在に支持されるバルブと、を備え、前記ハウジングは、前記バルブに連なる樹脂製シャフトを軸支する軸受を備える吸気制御バルブの軸受構造であって、前記樹脂製シャフトの外周面には、射出成形により軸方向に延びる突起状の型割部が形成されており、前記軸受は、前記樹脂製シャフトを挟んで互いに対向して配され且つ前記樹脂製シャフトの外周面を支持する円弧面状の支持面を有する一対の支持部と、前記一対の支持部の円周方向の間に配され且つ前記樹脂製シャフトの回動範囲において前記型割部と干渉しないように前記支持面より遠心方向に凹んで形成される非干渉空間部と、を備えることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記軸受は、前記樹脂製シャフトの径方向に接合される一対の分割体を備え、前記一対の分割体のそれぞれは、前記支持部と、前記支持部の円周方向の両側に配される前記非干渉空間部と、を備えることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記一対の分割体のうちの少なくとも一方の分割体は、前記吸気通路を形成する壁部を備え、前記壁部には、前記バルブの前記樹脂製シャフトとの連結部を挿通する挿通孔が形成され、前記挿通孔の内径は、前記支持面の内径と略同じ値か又は前記支持面の内径より小さな値とされていることを要旨とする。

本発明の吸気制御バルブの軸受構造によると、樹脂製シャフトの外周面には、射出成形により軸方向に延びる突起状の型割部が形成されており、軸受は、樹脂製シャフトを挟んで互いに対向して配され且つ樹脂製シャフトの外周面を支持する円弧面状の支持面を有する一対の支持部と、一対の支持部の円周方向の間に配され且つ樹脂製シャフトの回動範囲において型割部と干渉しないように支持面より遠心方向に凹んで形成される非干渉空間部と、を備える。これにより、樹脂製シャフトが回動する際に、支持部により樹脂製シャフトの型割部を含まない外周面が支持されるとともに、非干渉空間部の内部を樹脂製シャフトの型割部が回動する。よって、樹脂製シャフトに形成される型割部と軸受とが干渉することなく型割部や軸受が削れられることを防止できる。
また、前記軸受が、一対の分割体を備え、前記一対の分割体のそれぞれが、前記支持部と、前記支持部の円周方向の両側に配される前記非干渉空間部と、を備える場合は、支持部での十分な支持面積を確保できるとともに、広範囲な非干渉空間部により樹脂製シャフトの回動範囲を広く設定できる。さらに、一対の分割体を備えることで、ハウジングに対して軸受及び樹脂製シャフトを容易に組み付けることができる。
さらに、少なくとも一方の分割体が、前記吸気通路を形成する壁部を備え、前記壁部に、前記バルブの前記樹脂製シャフトとの連結部を挿通する挿通孔が形成され、前記挿通孔の内径が、前記支持面の内径と略同じ値か又は前記支持面の内径より小さな値とされている場合は、壁部により吸気通路と非干渉空間部とが仕切られるため、吸気通路と外部との連絡領域が低減される。よって、吸気通路への外気の流入が抑制される。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例に係る吸気制御バルブの軸受構造の斜視図である。上記吸気制御バルブの軸受構造の分解斜視図である。実施例に係るハウジングの斜視図である。図３の要部拡大図である。実施例に係る分割体を説明するための説明図であり、（ａ）は正面図を示し、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図を示す。上記分割体の斜視図である。図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。上記吸気制御バルブの軸受構造の作用説明図であり、（ａ）は吸気通路の開放状態を示し、（ｂ）は吸気通路の閉鎖状態を示す。その他の形態に係る吸気制御バルブの軸受構造を説明するための説明図であり、（ａ）は一体式の軸受を備える形態を示し、（ｂ）は挿通孔の内径が支持面の内径より小径である形態を示す。

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

＜吸気制御バルブの軸受構造＞
本実施形態に係る吸気制御バルブの軸受構造は、吸気通路（２）を形成するハウジング（４）と、吸気通路を開閉するようにハウジングに回動自在に支持されるバルブ（５）と、を備え、ハウジング（４）は、バルブ（５）に連なる樹脂製シャフト（９）を軸支する軸受（１３、１３’）を備える吸気制御バルブの軸受構造（１）である（例えば、図１及び図２等参照）。そして、上記樹脂製シャフト（９）の外周面には、射出成形により軸方向に延びる突起状の型割部（１１）が形成されている（例えば、図７等参照）。さらに、上記軸受（１３、１３’）は、樹脂製シャフト（９）を挟んで互いに対向して配され且つ樹脂製シャフト（９）の外周面を支持する円弧面状の支持面（１７ａ、２０ａ）を有する一対の支持部（１７、２０）と、一対の支持部（１７、２０）の円周方向の間に配され且つ樹脂製シャフト（９）の回動範囲において型割部（１１）と干渉しないように支持面（１７ａ、２０ａ）より遠心方向に凹んで形成される非干渉空間部（１８、２１）と、を備える（例えば、図７及び図９等参照）。

なお、上記「吸気通路を開閉」の「閉」とは、吸気通路を完全に閉鎖する状態の他に、所定の隙間をもって吸気通路を閉鎖する状態を含むものとする。さらに、上記樹脂製シャフト（９）の回動範囲としては、例えば、１００〜３０度（好ましくは９０〜４５度）等を挙げることができる。

本実施形態に係る吸気制御バルブの軸受構造としては、例えば、上記軸受（１３）は、樹脂製シャフト（９）の径方向に接合される一対の分割体（１４、１５）を備え、一対の分割体（１４、１５）のそれぞれは、支持部（１７、２０）と、支持部の円周方向の両側に配される非干渉空間部（１８、２１）と、を備える形態（例えば、図７等参照）を挙げることができる。

上述の形態の場合、例えば、上記一対の分割体（１４、１５）のうちの少なくとも一方の分割体（１５）は、吸気通路（２）を形成する壁部（１５ｂ）を備え、壁部には、バルブ（５）の樹脂製シャフト（９）との連結部（１０ａ）を挿通する挿通孔（２３）が形成され、挿通孔の内径（ｄ１，ｄ１’）は、支持面（２０ａ）の内径（ｄ２，ｄ２’）と略同じ値か又は支持面（２０ａ）の内径（ｄ２，ｄ２’）より小さな値とされていることができる（例えば、図５（ａ）及び図９（ｂ）等参照）。

この場合、例えば、上記バルブ（５）は、金属製バルブであるとともに、板状のバルブ本体（７）と、バルブ本体の側縁から外方に突出し且つその外周側に樹脂製シャフト（９）が一体形成される突出芯部（１０）と、を備え、壁部（１５ｂ）の挿通孔（２３）には、突出芯部（１０）の樹脂製シャフト（９）が形成されていない基部（１０ａ）が挿通されることができる（例えば、図５等参照）。これにより、強度及び寸法精度に優れたバルブを提供できるとともに、壁部に外気流入抑制のための挿通孔を容易に形成できる。

なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、エンジンの燃焼室内でタンブル（縦渦）のガス流動を発生させる吸気制御バルブの軸受構造を例示する。

（１）吸気制御バルブの軸受構造の構成
本実施例に係る吸気制御バルブの軸受構造１は、図１及び図２に示すように、複数（図中２つ）の吸気通路２、３を形成する樹脂製のハウジング４と、各吸気通路２、３を開閉するようにハウジング４に回動自在に支持される複数（図中２つ）の金属製のバルブ５、６と、を備えている。これら各バルブ５、６は、矩形板状のバルブ本体７を備えている。また、バルブ５は、バルブ本体７の側縁から外方に突出し且つその外周側に樹脂製シャフト９が一体成形（インサート成形）される突出芯部１０を備えている。この樹脂製シャフト９の外周面には、射出成形により軸方向に延びる突起状の型割部１１（「パーティングライン」とも称される。）が形成されている（図７参照）。

なお、上記各バルブ５、６は、その外周側に樹脂製シャフト２５が一体成形される連結芯部２６で連結されている。また、バルブ６は、バルブ本体７の側縁から外方に突出し且つその外周側に樹脂製シャフト２８が一体成形される突出芯部２９がネジ止めされている。そして、ハウジング４には、樹脂製シャフト２５を収容する収容部３１が設けられるとともに、樹脂製シャフト２８を軸支する転がり軸受（図示省略）が設けられている。この収容部３１は、樹脂製シャフト９の径方向に接合されて樹脂製シャフト９の外周面を覆う一対の分割体３２、３３を備えている。さらに、上記樹脂製シャフト９の回動範囲（すなわち、バルブ５、６の開閉範囲）は、ストッパ構造（図示省略）により約８０度に設定されている。

上記ハウジングには、図１に示すように、樹脂製シャフト９を軸支する軸受１３（すべり軸受）が設けられている。この軸受１３は、図２及び図３に示すように、樹脂製シャフト９の径方向に接合される一対の分割体１４、１５を備えている。一方の分割体１４は、図４に示すように、ハウジング４と一体成形されている。また、他方の分割体１５は、図５及び図６に示すように、半割筒状の本体部１５ａと、この本体部１５ａの軸方向の一端側に連なり吸気通路２を形成する壁部１５ｂと、を備えている。

上記分割体１４は、図４及び図７に示すように、樹脂製シャフト９の外周面を支持する円弧面状の支持面１７ａを有する支持部１７と、樹脂製シャフト９の回動範囲において型割部１１と干渉しないように支持面１７ａより遠心方向（すなわち、樹脂製シャフト９の軸心を中心とする遠心方向）に凹んで形成される非干渉空間部１８と、を備えている。この非干渉空間部１８は、支持部１７の円周方向（すなわち、樹脂製シャフト９の軸心を中心とする円周方向）の両側に配されている。

上記分割体１５は、図５〜図７に示すように、樹脂製シャフト９の外周面を支持する円弧面状の支持面２０ａを有する支持部２０と、樹脂製シャフト９の回動範囲において型割部１１と干渉しないように支持面２０ａより遠心方向に凹んで形成される非干渉空間部２１と、を備えている。この非干渉空間部２１は、支持部２０の円周方向の両側に配されている。

ここで、上記分割体１４及び分割体１５の接合状態では、図７に示すように、各支持部１７、２０は、樹脂製シャフト９を挟んで互いに対向して配されている。また、各非干渉空間部１８、２１は、一対の支持部１７、２０の円周方向の間に配されている。さらに、各非干渉空間部１８、２１は、一対の分割体１４、１４の接合面で連結されている。

上記分割体１５の壁部１５ｂには、図５及び図６に示すように、バルブ５の樹脂製シャフト９との連結部（すなわち、突出芯部１０の樹脂製シャフト９が形成されていない基部１０ａ；図２参照）を挿通する挿通孔２３が形成されている。この挿通孔２３の内径ｄ１は、支持面２０ａの内径ｄ２と略同じ値とされている。そして、壁部１５ｂの挿通孔２３の外周側により非干渉空間部２１の側方が塞がれることで、吸気通路２と非干渉空間部２１とが仕切られている。

（２）吸気制御バルブの軸受構造の作用
次に、上記構成の吸気制御バルブの軸受構造１の作用について説明する。吸気通路２、３を開放状態（図８（ａ）参照）と閉鎖状態（図８（ｂ）参照）とに切り換える際には、駆動モータ等により樹脂製シャフト９が回動される。この樹脂製シャフト９の回動中には、支持部１７、２０により樹脂製シャフト９の型割部１１を含まない外周面が支持されるとともに、非干渉空間部１８、２１の内部を樹脂製シャフト９の型割部１１が移動する。なお、上記吸気通路２、３の閉鎖状態では、各バルブ５、６の一辺とハウジング４との間に形成される隙間Ｓ（図１参照）を介して空気が流れることで、エンジンの燃焼室内でタンブルのガス流が発生されて燃費性能が向上される。

（３）実施例の効果
本実施例の吸気制御バルブの軸受構造１によると、樹脂製シャフト９の外周面には、射出成形により軸方向に延びる突起状の型割部１１が形成されており、軸受１３は、樹脂製シャフト９を挟んで互いに対向して配され且つ樹脂製シャフト９の外周面を支持す円弧面状の支持面１７ａ、２０ａを有する一対の支持部１７、２０と、一対の支持部１７、２０の円周方向の間に配され且つ樹脂製シャフト９の回動範囲において型割部１１と干渉しないように支持面１７ａ、２０ａより遠心方向に凹んで形成される非干渉空間部１８、２１と、を備える。これにより、樹脂製シャフト９が回動する際に、支持部１７、２０により樹脂製シャフト９の型割部１１を含まない外周面が支持されるとともに、非干渉空間部１８、２１の内部を樹脂製シャフト９の型割部１１が回動する。よって、樹脂製シャフト９に形成される型割部１１と軸受１３とが干渉することなく型割部１１や軸受１３が削れられることを防止できる。その結果、エンジン等へ異物が混入したり、樹脂製シャフト９と軸受１３との軸がずれたりしてしまうことがない。さらに、型割部１１の除去処理をなくすか又は簡単な除去処理とすることができるので、生産性に優れる。

また、本実施例では、軸受１３は、一対の分割体１４、１５を備え、一対の分割体１４、１５のそれぞれは、支持部１７、２０と、支持部１７、２０の円周方向の両側に配される非干渉空間部１８、２１と、を備える。これにより、支持部１７、２０での十分な支持面積を確保できるとともに、広範囲な非干渉空間部１８、２１により樹脂製シャフト９の回動範囲を広く設定できる。さらに、一対の分割体１４、１５を備えることで、ハウジング４に対して軸受１３及び樹脂製シャフト９を容易に組み付けることができる。

また、本実施例では、分割体１５は、吸気通路２を形成する壁部１５ｂを備え、壁部１５ｂには、バルブ５の樹脂製シャフト９との連結部１０ａを挿通する挿通孔２３が形成され、挿通孔２３の内径ｄ１は、支持面２０ａの内径ｄ２と略同じ値とされている。これにより、壁部１５ｂにより吸気通路２と非干渉空間部２１とが仕切られるため、吸気通路２と外部との連絡領域が低減される。よって、吸気通路２への外気の流入が抑制される。

さらに、本実施例では、バルブ５は、金属製バルブ５であるとともに、板状のバルブ本体７と、バルブ本体７の側縁から外方に突出し且つその外周側に樹脂製シャフト９が一体形成される突出芯部１０と、を備え、壁部１５ｂの挿通孔２３には、突出芯部１０の樹脂製シャフト９が形成されていない基部１０ａが挿通される。これにより、強度及び寸法精度に優れたバルブ５を提供できるとともに、壁部１５ｂに外気流入抑制のための挿通孔２３を容易に形成できる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、一対の分割体１４、１５からなる軸受１３を例示したが、これに限定されず、例えば、図９（ａ）に示すように、一体式（非分割式）の軸受１３’としてもよい。この場合、バルブ５の樹脂製シャフト９を軸受１３’に挿通支持してからバルブ５及び軸受１３’をハウジング４に組み付けることができる。

また、上記実施例では、ハウジング４と一体成形される分割体１４と、ハウジング４と別体である分割体１５と、を備える軸受１３を例示したが、これに限定されず、例えば、ハウジング４と別体である一対の分割体を備える軸受としてもよい。また、上記実施例では、２つの支持部１７、２０を備える軸受１３を例示したが、これに限定されず、例えば、樹脂製シャフト９の回動範囲に応じて、３以上の支持部を備える軸受としてもよい。また、上記実施例では、バルブ５の樹脂製シャフト９を軸支するように軸受１３を備える形態を例示したが、これに限定されず、例えば、バルブ５、６の他の樹脂製シャフト２５、２８を軸支するように軸受１３を備えてもよい。

また、上記実施例では、挿通孔２３の内径ｄ１を支持面２０ａの内径ｄ２と略同じ値とした形態を例示したが、これに限定されず、例えば、図９（ｂ）に示すように、挿通孔２３の内径ｄ１’を支持面２０ａの内径ｄ２’より小さな値としてもよい。この場合、壁部１５ｂにより樹脂製シャフト９の軸方向の端面が覆われることで、吸気通路２と外部との連絡領域がより低減される。また、上記実施例では、一方の分割体１５のみに壁部１５ｂを設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、両方の分割体１４、１５のそれぞれに壁部を設けるようにしてもよい。

さらに、上記実施例では、金属製の芯部１０に樹脂製シャフト９を一体形成してなるバルブ５を例示したが、これに限定されず、例えば、全体が樹脂製のバルブとしてもよい。さらに、上記実施例では、エンジンの燃焼室内でタンブル（縦渦）のガス流動を発生させるための吸気制御バルブの軸受構造１を例示したが、これに限定されず、例えば、スロットルバルブの軸受構造としてもよい。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

吸気制御バルブを軸支する技術として広く利用される。特に、乗用車、バス、トラック等の車両エンジンに関する吸気制御バルブを軸支する技術として好適に利用される。

１；吸気制御バルブの軸受構造、２；吸気通路、４；ハウジング、５；バルブ、９；樹脂製シャフト、１１；型割部、１３，１３’；軸受、１４，１５；分割体、１５ｂ；壁部、１７，２０；支持部、１７ａ，２０ａ；支持面、１８，２１；非干渉空間部、２３；挿通孔、ｄ１，ｄ１’；挿通孔の内径、ｄ２，ｄ２’；支持面の内径。

Claims

吸気通路を形成するハウジングと、前記吸気通路を開閉するように前記ハウジングに回動自在に支持されるバルブと、を備え、前記ハウジングは、前記バルブに連なる樹脂製シャフトを軸支する軸受を備える吸気制御バルブの軸受構造であって、
前記樹脂製シャフトの外周面には、射出成形により軸方向に延びる突起状の型割部が形成されており、
前記軸受は、前記樹脂製シャフトを挟んで互いに対向して配され且つ前記樹脂製シャフトの外周面を支持する円弧面状の支持面を有する一対の支持部と、前記一対の支持部の円周方向の間に配され且つ前記樹脂製シャフトの回動範囲において前記型割部と干渉しないように前記支持面より遠心方向に凹んで形成される非干渉空間部と、を備えることを特徴とする吸気制御バルブの軸受構造。
前記軸受は、前記樹脂製シャフトの径方向に接合される一対の分割体を備え、前記一対の分割体のそれぞれは、前記支持部と、前記支持部の円周方向の両側に配される前記非干渉空間部と、を備える請求項１記載の吸気制御バルブの軸受構造。
前記一対の分割体のうちの少なくとも一方の分割体は、前記吸気通路を形成する壁部を備え、前記壁部には、前記バルブの前記樹脂製シャフトとの連結部を挿通する挿通孔が形成され、前記挿通孔の内径は、前記支持面の内径と略同じ値か又は前記支持面の内径より小さな値とされている請求項２記載の吸気制御バルブの軸受構造。