JP3387672B2 - バタフライバルブ - Google Patents

バタフライバルブ

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JP3387672B2 JP31333294A JP31333294A JP3387672B2 JP 3387672 B2 JP3387672 B2 JP 3387672B2 JP 31333294 A JP31333294 A JP 31333294A JP 31333294 A JP31333294 A JP 31333294A JP 3387672 B2 JP3387672 B2 JP 3387672B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バタフライバルブに関
する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関に空気を供給する吸気装置内な
どに取付けられるバタフライバルブには、強度やバルブ
全閉時の漏れ空気量の少ないことが要求される。従来
は、例えば図5に示すように、円柱状のバルブシャフト
101を横断面半円形に切削加工して形成した平面10
3にネジ104によりバルブプレート102を取付ける
か、または、図6に示すように、スリワリ加工によりバ
ルブシャフト111の円形横断面の直径方向に貫通する
溝113を形成してこの溝113にバルブプレート11
2を挿入しネジ114によって固定することによりバタ
フライバルブを構成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法に
よると、平面103および溝113を形成するための加
工にコストがかかる。さらに、平面103および溝11
3を形成したことにより、円柱状シャフトの場合に比べ
てバルブシャフト101、111の強度が低下するとい
う問題がある。
【0004】実開平6−10666号公報には、図7に
示すように、互いに異なる部分に半円筒部123a、1
23bを形成した複数枚のバルブプレート122a、1
22bを半円筒部123a、123bが一直線状に連続
するように積層し、この一連の半円筒部123a、12
3bに円柱状のバルブシャフト121を嵌合することを
特徴とするバタフライバルブが開示されている。
【0005】しかし、このものでは、バルブプレート1
22a、122bとバルブシャフト121との間からの
空気漏れを防ぐために、半円筒部123a、123bと
バルブシャフト121との間を密着させ、バルブシャフ
ト121の全周にわたって溶接する必要がある。このた
め、バルブシャフト121に対するバルブプレート12
2a、122bの取付位置を図7に示す矢印A方向に調
整することができず、製造のばらつきなどにより図示し
ないスロットルボアの内周壁とバルブプレート122
a、122bにそれぞれ設けられた外周122ac、1
22bcとの間隙がバルブプレートの周方向で不均一に
なりバルブの全閉時の漏れ空気量が多くなる怖れがあ
る。さらに、バルブプレートとして複数枚の部材を用い
ているので構造が複雑で製造コストがかかるという問題
がある。
【0006】本発明の目的は、製造が容易でバルブシャ
フトの強度が高いバタフライバルブを提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、バタフライバルブの全
閉時または全閉からわずかに開いた微小開度位置での空
気量制御を精密に行なうことが可能なバタフライバルブ
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の請求項1記載のバタフライバルブは、バ
ルブシャフトに一枚のバルブプレートを接合して構成さ
れるバタフライバルブであって、前記バルブプレートは
円板部と前記バルブプレートの直径方向に延びる凹部と
からなり、前記凹部に前記バルブシャフトを配置したと
きに前記凹部の内壁面と前記バルブシャフトの外周面と
の間に前記バルブシャフトの長さ方向に延び前記バルブ
シャフトと前記バルブプレートとの位置関係を調整する
ための隙間が形成されることを特徴とする。
【0008】本発明の請求項2記載のバタフライバルブ
は、請求項1記載のバタフライバルブであって、前記凹
部に前記バルブシャフトを配置したときに、前記バルブ
シャフトの中心軸が前記円板部の板厚の中心面上に載る
ことを特徴とする。本発明の請求項3記載のバタフライ
バルブは、請求項記載のバタフライバルブであって、
前記凹部は前記円板部の板面と平行に前記バルブプレー
トの直径方向に延びる平面部を有し、前記シャフトは前
記平面部に対向する平面を有し、前記平面部に前記バル
ブシャフトの前記平面が接合され 前記平面部の幅をW
21とし、前記平面の幅をW22とすると、W21>W
22であることを特徴とする。
【0009】本発明の請求項4記載のバタフライバルブ
は、請求項記載のバタフライバルブであって、前記バ
ルブシャフトは円柱状であって、前記凹部は前記円板部
の板面と平行に前記バルブプレートの直径方向に伸びる
平面部を有し、前記バルブシャフトの直径をDとし、前
記平面部の幅をW1とすると、0.1<W1<0.2D
であることを特徴とする。本発明の請求項5記載のバタ
フライバルブは、請求項1記載のバタフライバルブであ
って、前記凹部は前記バルブシャフトよりもやや大径の
略円柱面からなる曲面部を有し、前記バルブシャフトの
半径をd1とし、前記曲面部の曲率半径をd2としたと
き、1.1<d1/d2<1.2であることを特徴とす
る。
【0010】
【作用および発明の効果】本発明の請求項1記載のバタ
フライバルブによると、バルブプレートの凹部の内壁面
とバルブシャフトの外周面との間にバルブシャフトとバ
ルブプレートとの位置関係を調整するための隙間が形成
されるため、バルブプレートの位置決め時にバルブシャ
フトの延びる方向と平行方向のみならず垂直方向にもバ
ルブシャフトに対するバルブプレートの位置を調節する
ことができる。これにより、バルブプレートの全周にわ
たってバルブプレートの外周とスロットルボアとの間の
間隙の大きさを容易に均一にすることができ、バタフラ
イバルブの全閉時または微小開度位置での漏れ空気量制
御を精密に行なうことができる。
【0011】本発明の請求項2記載のバタフライバルブ
によると、バルブシャフトの中心軸が円板部の板厚の中
心面上に載るように凹部が形成されているため、バタフ
ライバルブの軸芯合わせが容易である。本発明の請求項
3記載のバタフライバルブによると、凹部に円板部の板
面と平行に延びる平面部が形成されているため、バルブ
シャフトに対するバルブプレートの位置をバルブシャフ
トの延びる方向と平行方向および垂直方向に動かしたと
きにバルブシャフトの軸芯は常に円板部の板厚の中心面
上に保たれる。このため、バルブシャフトの軸芯合わせ
を確実に行なうことができる。シャフトには平面部に対
向する平面が形成されている。平面部の幅W21と平面
の幅W22との間には、W21>W22の関係があるた
め、バルブシャフトの切削量は低減され、バルブシャフ
トの強度を確保することができる。
【0012】本発明の請求項4記載のバタフライバルブ
によると、バルブシャフトが円柱状であるため強度が高
く、また切削加工を必要としないため製造が容易でコス
トが低減できるという効果がある。また、凹部は平面部
を有しており、バルブシャフトの直径Dと平面部の幅W
1との間には、0.1D<W<0.2Dの関係がある。
そのため、バルブシャフトに対するバルブプレートの位
置合わせの自由度を高めることができる。本発明の請求
項5記載のバタフライバルブによると、バルブシャフト
が円柱状であるため強度が高く、また切削加工を必要と
しないため製造が容易でコストが低減できるという効果
がある。また、バルブシャフトの半径をd1とし、曲面
部の曲率半径をd2とすると、1.1<d1/d2<
1.2の関係がある。そのため、バルブシャフトに対す
るバルブプレートの位置合わせの自由度を高めることが
できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 (第1実施例)本発明の第1実施例を図1(A)、図1
(B)および図2に示す。この第1実施例は、車両の内
燃機関用の吸気装置に本発明のバタフライバルブを適用
した例である。
【0014】図2に示すように、内燃機関のスロットル
ボア6に形成された横断面円形状の吸気通路7内に、バ
ルブシャフト11とバルブプレート12とからなるバタ
フライバルブ1が取付けられている。バルブシャフト1
1にはワイヤを介してアクセルと連動する図示しないア
クセルレバーが固定されている。図2に示すバタフライ
バルブ1の全閉状態において、円板状のバルブプレート
12の外周とストッロルボア6の内周壁との間には間隙
17が形成されている。アクセルを踏むと、バルブシャ
フト11を軸としてバルブプレート12が回転し、バタ
フライバルブ1が開状態になる。
【0015】図1(A)、(B)に示すように、鉄製の
バルブシャフト11は、大径部11aの両端に小径部1
1bの形成された円柱状の部材である。真鍮製のバルブ
プレート12はプレスなどによって成形され、円板部1
3と円板部13の直径方向に延びる溝状の凹部16とを
備える。この凹部16は、円板部13と平行にバルブプ
レート12の直径方向に延びる平面部16cと、平面部
16cの両側に続き円柱状のバルブシャフト11とほぼ
同径の略円柱面からなる曲面部16a、16bとを有す
る。バルブプレート12の円板部13の板厚の中心を通
りその板面に平行な面(以下、「中心面」という)から
平面部16cまでの距離は、バルブシャフト11の大径
部11aの半径に等しい。すなわち、バルブシャフト1
1の回転中心軸は、バルブプレート12の円板部13の
板厚の中心面上に載っている。また、横断面円弧状の曲
面部16a、16bは、その円弧の中心がバルブプレー
ト12の円板部13の板厚の中心面上にほぼ載ってい
る。
【0016】図1(A)に示すように、凹部16の平面
部16c上にバルブシャフト11を配置すると、バルブ
シャフト11の外周面と曲面部16a、16bとの間に
隙間15a、15bがそれぞれ形成される。この隙間1
5a、15bの大きさは、平面部16cの幅によって決
まる。平面部16cの幅W1 は、バルブシャフト11の
直径をDとすると、 0.1D<W1 <0.2D を満
足することが望ましい。W1 ≦0.1Dでは、形成され
る隙間が小さく後述するバルブシャフト11に対するバ
ルブプレート12の位置合わせの自由度が不足する恐れ
がある。また、この位置合わせの自由度は、W1 <0.
2Dで十分である。
【0017】このバタフライバルブ1は、以下のように
して図2に示すスロットルボア6に取付けられる。ま
ず、吸気通路7を横断するように、スロットルボア6に
バルブシャフト11を挿入する。次いで、バルブプレー
ト12を吸気通路7内に挿入し、バタフライバルブ1を
全閉状態にする。この状態で、吸気通路7のバルブプレ
ート12の挿入側と反対側から光を照射し、バルブプレ
ート12の周方向でバルブプレート12の外周とスロッ
トルボア6の内周壁との間の間隙17の大きさが全周に
わたりなるべく均一になるように、バルブシャフト11
に対するバルブプレート12の位置を調整する。バルブ
プレート12の平面部16cの裏側から溶接部14をス
ポット溶接することにより、バルブシャフト11とバル
ブプレート12とが固定される。
【0018】本発明の第1実施例によると、バルブシャ
フト11の外周面とバルブプレート12の曲面部16
a、16bとの間に隙間15a、15bが形成されてい
ることにより、バルブプレート12の位置決め時にバル
ブシャフト11の延びる方向と平行方向のみならず垂直
方向にもバルブプレート12の位置を調節することがで
きる。これにより、バルブプレート12の周方向の全周
にわたり間隙17の大きさを容易に均一にすることがで
き、バタフライバルブ1の全閉時またはわずかに開いた
微小開度位置での空気量制御を精密に行なうことができ
る。
【0019】また、凹部16には平面部16cが形成さ
れているため、バルブシャフト11の外周面が曲面部1
5aに接する位置から曲面部15bに接する位置までバ
ルブプレート12を動かしても、バルブシャフト11の
軸芯は常にバルブプレート12の円板部13の板厚の中
心面上に保たれる。このため、簡単な操作でバルブプレ
ート12の位置を調節できるとともに、バルブシャフト
11の軸芯合わせを確実に行なうことができる。
【0020】さらに、バルブシャフト11は円柱状であ
るため強度が高く、また切削加工を必要としないため製
造が容易でコストが低減できる。バルブプレート12は
プレスなどによって成形される一枚板状の部材であるの
で、構造が簡単で製造が容易であり、またバルブプレー
ト12を通じての空気漏れが防止されるという効果があ
る。
【0021】(第2実施例)本発明の第2実施例を図3
に示す。この第2実施例は、第1実施例のバタフライバ
ルブにおいてバルブプレートの凹部およびバルブシャフ
トの形状を変えた例である。図3に示すように、バルブ
シャフト21には、円柱の側面の一部を切削加工するこ
とにより平面21aが形成されている。バルブプレート
22は、円板部23と円板部23の直径方向に延びる溝
状の凹部26とを備える。この凹部26は、円板部23
と平行にバルブプレート22の直径方向に延びる平面部
26cと、平面部26cの両側に続き円柱状のバルブシ
ャフト21とほぼ同径の略円柱面からなる曲面部26
a、26bとを有する。平面部26cの幅W21は、バル
ブシャフト21の平面21aの幅W22よりもやや広い。
バルブプレート22の円板部23の板厚の中心面から平
面部26cまでの距離はバルブシャフト21の中心から
平面21aまでの距離に等しいため、バルブシャフト2
1の回転中心軸はバルブプレート22の円板部23の板
厚の中心面上に載っている。また、横断面円弧状の曲面
部26a、26bは、その円弧の中心がバルブプレート
22の円板部23の板厚の中心面上にほぼ載っている。
【0022】凹部26の平面部26cとバルブシャフト
21の平面21aとが対向するようにバルブシャフト2
1を配置すると、バルブシャフト21の外周面と曲面部
26a、26bとの間に隙間25a、25bがそれぞれ
形成される。他の部分の構成は、第1実施例と実質的に
同様である。本発明の第2実施例によると、バルブプレ
ート22の平面部26cとバルブシャフト21の平面2
1aとが面接触するため、バルブシャフト21とバルブ
プレート22とを確実に固定することができる。バルブ
シャフト21は、平面21aを形成するために切削加工
されるが、その量はバルブシャフト21の直径に対して
比較的少ないためバルブシャフト21は十分な強度を有
する。この他の効果は第1実施例と同様である。
【0023】(第3実施例)本発明の第3実施例を図4
(A)および図4(B)に示す。この第3実施例は、第
1実施例のバタフライバルブにおいてバルブプレートの
凹部の形状を変えた例である。図4(A)および図4
(B)に示すように、バルブシャフト31は、大径部3
1aの両端に小径部31bの形成された円柱状の部材で
ある。バルブプレート32は、円板部33と円板部33
の直径方向に延びる溝状の凹部36とを備える。この凹
部36は、バルブシャフト31よりもやや大径の略円柱
面である曲面部36aからなる。
【0024】横断面円弧状の曲面部36aのこの円弧の
直径および中心の位置は、凹部36の幅方向の中央にバ
ルブシャフト31を配置したときに、円板部33の板厚
の中心面上にバルブプレート31の中心が載るようにな
っている。このとき、バルブシャフト31の外周面と曲
面部36aとの間に隙間35a、35bが形成される。
この隙間35a、35bの大きさは、バルブシャフト3
1の半径と曲面部36aの曲率半径との差によって決ま
る。バルブシャフト31の半径をd1 、曲面部36aの
曲率半径をd2 としたとき、 1.1<d2/d1 <1.
2 を満足することが望ましい。d2/d1 ≦1.1で
は、形成される隙間が小さく後述するバルブシャフト3
1に対するバルブプレート32の位置合わせの自由度が
不足する恐れがある。また、この位置合わせの自由度
は、d2/d1 <1.2で十分である。他の部分の構成
は、第1実施例と実質的に同様である。
【0025】本発明の第3実施例によると、バルブシャ
フト31とバルブプレート32との接触部分がともに円
柱面であるため、接触部分が平面と円柱面である第1実
施例に比べて接触面積が広い。これにより、バルブシャ
フト31とバルブプレート32とを確実に固定すること
ができる。また、バルブシャフト31は円柱状であるた
め強度が高く、また切削加工を必要としないため製造が
容易でコストが低減できる。
【0026】なお、本発明の第1〜第3実施例では、バ
ルブプレートの材質を真鍮としたが、バルブプレートの
材質としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金など
の金属や樹脂を使用してもよい。また、本発明の第1〜
第3実施例では溶接によってバルブシャフトとバルブプ
レートとを固定したが、リベットやネジなどの方法によ
って固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例によるバタフライバルブを
示すもので、(A)は斜視図、(B)はそのI−I線断
面図である。
【図2】本発明の第1実施例によるバタフライバルブを
スロットルボアに取付けた状態を示す断面図である。
【図3】本発明の第2実施例によるバタフライバルブを
示す要部断面図である。
【図4】本発明の第3実施例によるバタフライバルブを
示すもので、(A)は斜視図、(B)はそのIV−IV線断
面図である。
【図5】従来のバタフライバルブを示す分解斜視図であ
る。
【図6】従来のバタフライバルブを示す分解斜視図であ
る。
【図7】従来のバタフライバルブを示す斜視図である。
【符号の説明】
1 バタフライバルブ 3 バタフライバルブ 6 スロットルボア 7 吸気通路 11 バルブシャフト 12 バルブプレート 13 円板部 14 溶接部 15a、15b 隙間 16 凹部 16a、16b 曲面部 16c 平面部 17 間隙 21 バルブシャフト 21a 平面 22 バルブプレート 23 円板部 25a、25b 隙間 26 凹部 26a、16b 曲面部 26c 平面部 31 バルブシャフト 32 バルブプレート 33 円板部 34 溶接部 35a、35b 隙間 36 凹部 36a 曲面部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バルブシャフトに一枚のバルブプレート
    を接合して構成されるバタフライバルブであって、 前記バルブプレートは円板部と前記バルブプレートの直
    径方向に延びる凹部とからなり、前記凹部に前記バルブ
    シャフトを配置したときに前記凹部の内壁面と前記バル
    ブシャフトの外周面との間に前記バルブシャフトの長さ
    方向に延び前記バルブシャフトと前記バルブプレートと
    の位置関係を調整するための隙間が形成されることを特
    徴とするバタフライバルブ。
  2. 【請求項2】 前記凹部に前記バルブシャフトを配置し
    たときに、前記バルブシャフトの中心軸が前記円板部の
    板厚の中心面上に載ることを特徴とする諸求項1記載の
    バタフライバルブ。
  3. 【請求項3】 前記凹部は前記円板部の板面と平行に前
    記バルブプレートの直径方向に延びる平面部を有し、
    記シャフトは前記平面部に対向する平面を有し、前記平
    面部に前記バルブシャフトの前記平面が接合され 前記平面部の幅をW 21 とし、前記平面の幅をW 22 とする
    と、W 21 >W 22 であ ることを特徴とする請求項記載の
    バタフライバルブ。
  4. 【請求項4】 前記バルブシャフトは円柱状であって、
    前記凹部は前記円板部の板面と平行に前記バルブプレー
    トの直径方向に伸びる平面部を有し、 前記バルブシャフトの直径をDとし、前記平面部の幅を
    W1とすると、0.1D<W1<0.2Dであ ることを
    特徴とする請求項記載のバタフライバルブ。
  5. 【請求項5】 前記バルブシャフトは円柱状であって、
    前記凹部は前記バルブシャフトのよりもやや大径の略円
    柱面からなる曲面部を有し、 前記バルブシャフトの半径をd1とし、前記曲面部の曲
    率半径をd2としたとき、1.1<d1/d2<1.2
    であることを特徴とする請求項1記載のバタフライバル
    ブ。
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