JP3625651B2 - 吸気装置の面シールバルブ構造とその面シールバルブの組付方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸気装置の面シールバルブ構造とその面シールバルブの組付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンへの吸気量を制御する吸気装置の面シールバルブ構造として図１３に示すように、樹脂製の一体型ボデー１０１内の一方の半周面に上向き弁座１０２を一体成形し、他方の半周面に下向き弁座１０３を一体成形し、シャフト１０４によりボデー１０１に回転可能に備えたバルブ１０５の全閉時に、その一方の半面の下面周縁が上記一方の上向き弁座１０２に面シール状に着座し、他方の半円の上面周縁が上記他方の下向き弁座１０３に面シール状に着座して、バルブ１０５の全閉時のシール性を確保するようにしたものが例えば実開昭６０−１６７２６９号公報や特表平９−５０２２３９号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構造においては、ボデー１０１が一体型であるため、これにバルブ１０５を組み付けるには、バルブ１０５とそのシャフト１０４を別体に形成し、バルブ１０５をボデー１０１内に嵌入した後にシャフト１０４をボデー１０１に形成したシャフト穴に挿通してバルブ１０５に挿通組み付けしなければならない。そのため、組み付け前に予めバルブとシャフトを樹脂等で一体化したシャフト一体型バルブを組み付けることはできない。
【０００４】
また、特開平４−１３４１３９号公報に開示されるようにボデーを軸受穴部で２分割すればシャフト一体型バルブをボデーに組み付けることができるが、このようにボデーを２分割した場合には、その２体の分割ボデーを複数のボルトにより一体に組み付ける作業が加わり、しかもその分割ボデー間にガスケットを介在する作業も伴う。
【０００５】
そこで本発明は、上記のようにボデー内に上向き弁座と下向き弁座を形成した面シール構造のものにおいて、一体型ボデーにシャフト一体型のバルブを容易に組み付けることができる吸気装置の面シールバルブ構造とその面シールバルブの組付方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【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、請求項１記載の第１の発明は、バルブ部にシャフト部を一体的に形成するとともに該シャフト部の横断面形状を、相互に直交する２方向における一方向が長く、他方向が短く、かつ、長手方向の端面が円弧状の小判形に形成したバタフライバルブと、上記シャフト部を回転可能に嵌合するシャフト受穴と、該シャフト受穴とボデー端面間に渡り上記シャフト部の上記小判形断面における短方向幅とほぼ同幅でシャフト部を挿入できる切欠き溝を形成したボデーと、上記シャフト部をシャフト受穴に挿通し、かつ上記バルブ部の全開状態から全閉状態の作動範囲内においては、上記シャフト部における小判形断面の長手方向端が上記切欠き溝に合致しないようにシャフト部における小判形の長手方向をバルブ部の中心面に対して傾斜させ、更に、ボデーの内面には、シャフト受穴の軸線を中心とする一方の半周面に上向き弁座を形成し、他方の半周面に下向き弁座を形成するとともにシャフト受穴の軸方向の上向き弁座間の内端間距離を下向き弁座間の内端間距離よりも大きくし、また、上記バルブ部におけるシャフト部を中心とする一方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より短くかつ上記下向き弁座間の内端間距離より長く設定し、バルブ部の他方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より長く設定したことを特徴とする吸気装置の面シールバルブ構造である。
【０００７】
請求項２記載の第２の発明は、バルブ部にシャフト部を一体的に形成するとともに該シャフト部の横断面形状を、相互に直交する２方向における一方向が長く、他方向が短く、かつ、長手方向の端面が円弧状の小判形に形成したバタフライバルブと、上記シャフト部を回転可能に嵌合するシャフト受穴と、該シャフト受穴とボデー端面間に渡り上記シャフト部の上記小判形断面における短方向幅とほぼ同幅でシャフト部を挿入できる切欠き溝を形成したボデーと、上記シャフト部をシャフト受穴に挿通し、かつ上記バルブ部の全開状態から全閉状態の作動範囲内においては、上記シャフト部における小判形断面の長手方向端が上記切欠き溝に合致しないようにシャフト部における小判形の長手方向をバルブ部の中心面に対して傾斜させ、更に、ボデーの内面には、シャフト受穴の軸線を中心とする一方の半周面に上向き弁座を形成し、他方の半周面に下向き弁座を形成するとともにシャフト受穴の軸方向の上向き弁座間の内端間距離を下向き弁座間の内端間距離よりも大きくし、また、上記バルブ部におけるシャフト部を中心とする一方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より短くかつ上記下向き弁座間の内端間距離より長く設定し、バルブ部の他方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より長く設定し、バルブ部の上記一方の半面側を上記上向き弁座側に位置させて上記シャフト部を上記切欠き溝を通じてシャフト受穴に挿通した後、バルブ部の表面と裏面を反転して、その一方の半面側を下向き弁座の下向き弁座面に着座させ、他方の半面側を上向き弁座の上向き弁座面に着座させるようにしたことを特徴とする吸気装置の面シールバルブの組付方法である。
【０００８】
上記第１の発明の構造において、上記第２の発明のように組み付けることにより、バルブ部が弁座に干渉することなく一体型のボデーにシャフト一体型の面シール構造のバルブを組み付けることができ、更に、組み付けられたバルブは全開位置と全閉位置間の作動範囲内において切欠き溝から外脱しない。
【０００９】
また、バルブの全閉状態においては、バルブ部の周面が上向き弁座と下向き弁座に着座して面構造でシールされる。
また、組み付け時にはバルブ部を上向き弁座側からボデー内に挿入して反転させるため、下向き弁座の幅を大きくすることができる。そのため、吸気流の多い下向き弁座側のシール面を大きくしてそのシール性を向上することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１乃至図１２に示す好ましい実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
本実施例は複数の気筒を有するエンジンに対応した複数の吸気ポートを有する吸気装置に本発明を適用した例である。
図１及び図２において、ボデー１は、前壁２と後壁３（後述するバタフライバルブ１５のシャフト方向を前後方向とする）と、左壁４と右壁５と、左壁４と右壁５の中央部に設けた区画壁６とを樹脂、例えばナイロン等で一体成形してなり、区画壁６を挟んで２個の吸気ポート７，８が貫通形成されている。
【００１２】
上記ボデー１の前壁２には円筒状のシャフト受穴９が、後壁３には円筒状のシャフト受穴１０が、区画壁６には円筒状のシャフト受穴１１が、夫々ボデー１の高さ方向の略中央部に位置して前後方向にかつ同一軸線上に貫通形成されている。
【００１３】
ボデー１の前壁２と後壁３と区画壁６には、上記各シャフト受穴９，１０，１１とボデー１の端面、図の実施例では上端面１ａ間に渡って、図２に示すように、シャフト受穴９，１０，１１の直径Ｒ ２ より短い幅Ｄ2 の切欠き溝１２，１３，１４が形成されている。すなわち、各切欠き溝１２，１３，１４がシャフト受穴９，１０，１１に対してラジアル方向に形成され、その一端がシャフト受穴９，１０，１１に連通し、他端がボデー１の一端面に開口している。
【００１４】
ボデー１における吸気ポート７，８の内面には、上記シャフト受穴９，１０，１１の軸線を中心とする一方の半周面に位置して上向き弁座３０がボデー１と一体形成されている。該上向き弁座３０は、前壁２と後壁３と区画壁６側に形成した前側上向き弁座３０ａ，後側上向き弁座３０ｂと、右壁５に形成した右側上向き弁座３０ｃを一連にして形成されている。また、他方の半周面に位置して下向き弁座３１がボデー１と一体形成されている。該下向き弁座３１は、前壁２と後壁３と区画壁６側に形成した前側下向き弁座３１ａ，後側上向き弁座３１ｂと、左壁４に形成した左側下向き弁座３１ｃを一連にして形成されている。
【００１５】
上記上向き弁座３０の縦断面形状は、図４に示すようにボデー１の壁面から内側へ突出する上向き弁座面３０ｄと、その先端から下方へボデー１の壁面に向かって傾斜する面３０ｅからなる三角形に形成されている。また、上記下向き弁座３１の縦断面形状は、ボデー１の壁面から内側へ突出する下向き弁座面３１ｄと、その先端から上方へボデー壁面に向かって傾斜する面３１ｅからなる三角形に形成されている。更に、上向き弁座面３０ｄは、図４に示すように後述する組み付けられたバタフライバルブ１５の全閉状態における裏面（下流側の面）Ｂに沿った傾斜面に形成され、また、下向き弁座面３１ｄは、図４に示すように後述する組み付けられたバタフライバルブ１５の全閉状態における表面（上流側の面）Ａに沿った傾斜面に形成されている。
【００１６】
更に、図１（ａ）に示すように、上記ボデー１の前壁２と後壁３と区画壁６側に形成された前後側上向き弁座３０ａと後側上向き弁座３０ｂの上向き弁座面３０ｄの幅ｔ1 と、前側下向き弁座３１ａと後側下向き弁座３１ｂの下向き弁座面３１ｄの幅ｔ2 は、ｔ1 ＜ｔ2 の関係に設定されている。したがって、前側上向き弁座３０ａと後側上向き弁座３０ｂの内端間距離Ｗ1 と、前側下向き弁座３１ａと後側下向き弁座３１ｂの内端間距離Ｗ2 は、Ｗ1 ＞Ｗ2 になっている。また、右壁５に形成された上向き弁座３０ｃの上向き弁座面３０ｄの幅ｔ3 と左壁４に形成された下向き弁座３１ｃの下向き弁座面３１ｄの幅ｔ4 は、実施例では同等に形成されているが、下向き弁座３１側の吸気は上向き弁座３０側に比べて多量に流通することから、下向き弁座３１側のシール性が高く要求されるため、ｔ3 ＜ｔ4 に形成すると良い。
【００１７】
バタフライバルブ１５は図１（ｂ）に示すように、上記両通気ポート７，８に回転可能に収納される２個の板状のバルブ部１６，１７と、上記各シャフト受穴９，１０，１１に回転可能に挿通するシャフト部１８，１９，２０とを一体にして形成されている。このバルブ部１６，１７とシャフト部１８，１９，２０は樹脂、例えばナイロンやＰＰＳ樹脂等で一体成形してもよく、或いはシャフト１８，１９，２０を金属材として、これをバルブ部１６，１７の樹脂成形時にインサートして一体化してもよい。
【００１８】
上記各シャフト部１８，１９，２０の横断面形状は、図２に示すように円筒の両側をそぎ取った２つの平面２１，２２を有する小判形に形成されている。更にその長手方向の径、すなわち円弧状摺動面２３，２４間の直径Ｒ1は上記シャフト受穴９，１０，１１内で回転できるようにシャフト受穴９，１０，１１の直径Ｒ ２ とほぼ同径に設定され、また、その短方向幅、すなわち２つの平面２１，２２間の幅Ｄ1 は上記切欠き溝１２，１３，１４に挿通できるように切欠き溝１２，１３，１４の幅Ｄ2 とほぼ同幅に設定されている。更に、該各シャフト部１８，１９，２０の２つの平面２１，２２は、バルブ部１６，１７の作動角（全閉から全開までの作動範囲）内において、２つの平面２１，２２が切欠き溝１２，１３，１４と平行しないように、バルブ部１６，１７の中心面Ｘ−Ｘに対して所定の角度θだけ傾斜している。
【００１９】
更にバルブ部１６，１７には、シャフト部受穴９，１０，１１から吸気が漏出するのを防止する閉塞板２５が一体形成されている（図１（ｂ）参照）。
上記バルブ部１６，１７におけるシャフト部１８，１９，２０を中心とする一方の半面１６ａ，１７ａ、すなわち、図２に示すように、その小判形のシャフト部１８，１９，２０の２つの平面２１，２２をボデー１の切欠き溝１２，１３，１４に平行させた姿勢における上記上向き弁座３０側に位置する側の半面１６ａ，１７ａのバルブ幅Ｗ3 は、他方の半面１６ｂ，１７ｂのバルブ幅Ｗ4 より小さく設定されている。
【００２０】
更に、上記バルブ幅Ｗ3 は、上記前側上向き弁座３０ａと後側上向き弁座３０ｂの内端間距離Ｗ1 より小さく、かつ上記前側下向き弁座３１ａと後側下向き弁座３１ｂの内端間距離Ｗ2より大きく設定されている。
【００２１】
また、上記バルブ幅Ｗ4 は、上記前後側上向き弁座３０ａと後側上向き弁座３０ｂの内端間距離Ｗ1 より大きく、吸気ポート７，８の幅より小さく設定されている。
【００２２】
したがって、Ｗ2 ＜Ｗ3 ＜Ｗ1 ＜Ｗ4 の関係にある。
更に、バルブ部１６，１７の左右幅Ｗ5 は、上向き弁座３０ｃと下向き弁座３１ｃ間の幅Ｗ6 より大きく吸気ポート７，８の幅より小さく設定されており、図４に示すようにバタフライバルブ１５を閉作動した場合に、バルブ部１６，１７の左右端部が上記右側上向き弁座３０ｃと左側下向き弁座３１ｃに着座するようになっている。
【００２３】
また、バルブ部１６，１７の板厚は、シャフト部１８，１９，２０の軸心部が厚く、両端部１６ｃ，１７ｃに向かっていくに従って薄く形成されている。また、バルブ部１６，１７の表面Ａと裏面Ｂには、シャフト部１８，１９，２０の軸心と直交する方向に多数のリブ１６ｄ，１７ｄが一体成形されているとともにその両端はバルブ１６，１７の両端部１６ｃ，１７ｃまでは形成されていない。したがって、バルブ１６，１７の両端部１６ｃ，１７ｃは撓みやすくなり、シール性が向上する。
【００２４】
更に、各シャフト部１８，１９，２０を各シャフト受穴９，１０，１１に嵌合した状態においてボデー１から突出する一方のシャフト部１８には、図９に示すように鋸刃状溝２６を形成してこれに回動を阻止する部材であるレバー２７が圧入固着されている。また、ボデー１側には、バルブ部１６，１７が図８及び図１１に示すように全開した状態においてレバー２７が当接し、バルブ部１６，１７がそれ以上開方向へ回動するのを阻止する部材であるストッパ２８が固着されている。
【００２５】
次に組付作業工程を説明する。
先ず、図２に示すようにバタフライバルブ１５を、そのバルブ部１６，１７の表面（上流側の面）Ａ側が下向きで、かつバルブ部１６，１７の一方の半面１６ａ，１７ａが上記上向き弁座３０側に位置し、更に、シャフト部１８，１９，２０の２つの平面２１，２２がボデー１における切欠き溝１２，１３，１４の内面に平行にし，バルブ部１６，１７を傾斜姿勢にし、この姿勢で各シャフト部１８，１９，２０を図５及び図６に示すように各切欠き溝１２，１３，１４を通じて各シャフト受穴９，１０，１１内に挿入嵌合する。
【００２６】
この挿入時においては、バルブ部１６，１７の一方の半面１６ａ，１７ａの幅Ｗ3 が上向き弁座３０ａ，３０ｂの内端間距離Ｗ1 より小さく，かつ左右幅Ｗ ５ が吸気ポート７，８の幅より小さくなるため、バルブ部１６，１７の一方の半面１６ａ，１６ｂを図６及び図７に示すように挿入できる。
【００２７】
次で、上記のように挿入したバタフライバルブ１５を図７において時計方向に回転し、図８及び図９に示すようにバルブ部１６，１７を垂直状態にする。この図８及び図９の状態がバタフライバルブ１５の全開状態であり、各シャフト部１８，１９，２０の円弧状摺動面２３，２４が図１２（ｂ）に示すように切欠き溝１２，１３，１４からずれた状態にある。
【００２８】
次で、この図８の全開状態からさらに若干バタフライバルブ１５を時計方向に回転した状態において、図１０及び図１１に示すようにレバー２７をシャフト部１８の先端に圧入固着する。これにより、図１０、図１１に示すように、バタフライバルブ１５の全開状態においてレバー２７がストッパ２８に当接し、その全開姿勢以上の開き方向への回転が阻止され、各シャフト部１８，１９，２０が各切欠き溝１２，１３，１４から外脱することを阻止する。
【００２９】
このような組付後において、バタフライバルブ１５は、図４の鎖線位置を全開状態とし、この位置から図４の時計方向（矢印方向）へ回転した図４の実線位置を全閉状態として、この範囲を作動角として使用する。したがって、バタフライバルブ１５は、上記図７に示す組付姿勢から反転して表面Ａを上向き（上流側）にした状態で使用される。
【００３０】
また、各シャフト部１８，１９，２０は、図１２（ｂ）に示す全開状態から時計方向に回転して図１２（ｃ）に示す全閉状態までの範囲内の回転となるため、その円弧状摺動面２３，２４は切欠き溝１２，１３，１４に合致せず、バタフライバルブ１５が各シャフト受穴９，１０，１１から外脱することがない。
【００３１】
また、上記のようにバタフライバルブ１５を反転して組み付けた後に、更に同方向に回転して図４の実線のように閉状態にした場合には、上記のようにＷ4 ＞Ｗ1 でかつＷ5 ＞Ｗ6 に設定されていることにより、バルブ１６，１７の他方の半面１６ｂ，１７ｂ側の周縁が上向き弁座３０の上向き弁座面３０ｄに着座し、また、Ｗ3 ＞Ｗ2 でかつＷ5 ＞Ｗ6 に設定されていることにより、一方の半面１６ａ，１７ａ側の両端部１６ｃ，１７ｃの周縁が下向き弁座３１の下向き弁座面３１ｄに着座する。
【００３２】
このような着座時には、バルブ部１６，１７の両端部１６ｃ，１７ｃが上記のように樹脂製で薄く形成されていることから、バルブ部１６，１７の撓み性が良く、バルブ部１６，１７に樹脂成形時に歪みが生じても、この歪みの影響が少なくなり、シール性が向上する。
【００３３】
また、図の実施例では、図３に示すように、上向き弁座３０とバルブ部１６，１７との重合幅Ｗ7 と、下向き弁座３１と、バルブ部１６，１７との重合幅Ｗ8を同一に設定したが、Ｗ8 ＞Ｗ7 に設定すると良い。すなわち、図４における下向き弁座３１側の吸気は上向き弁座３０側に比べて多量に流通することから下向き弁座３１側のシール性が高く要求される。そのため、上記のようにＷ8 ＞Ｗ7に設定することにより、高いシール性の要求を満たすことができる。
【００３４】
以上のようであるから、本実施例によればボデー１を分割することなく一体型としてそのボデー１にバルブ・シャフト一体型の面シール構造のバタフライバルブ１５を組み付けることができる。
【００３５】
なお、バルブ・シャフト一体型のバタフライバルブではシャフト部の歪みが生じるおそれがあるため、上記区画壁６部のシャフト受穴１１とシャフト部２０とのクリアランスを、他のシャフト受穴９，１０とシャフト部１８，１９とのクリアランスよりも大きくすると良い。
【００３６】
上記実施例においては、上記レバー２７をバタフライバルブ１５と一体成形しておくと、組付時にこのレバー２７がストッパ２８に当たり組み付けが不可能となるため、レバー２７を後付けするようにしたが、上記ストッパ２８をボデー１へ後付けにするか、スライド式などのように組付時に支障とならない位置のボデー１に保持や固定することにより、レバー２７をバタフライバルブ１５と一体に成形しておくことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のようであるから、本発明によれば、バルブ部の周面をボデーの壁面に形成した弁座に面接触させる面シールバルブ構造において、バルブ・シャフト一体型のバタフライバルブを一体型ボデーに対して容易に組み付けることができる。
【００３８】
また、吸気流の多い下向き弁座側のシール面を大きくしてシール性の向上を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すもので、（ａ）はボデーの平面図、（ｂ）はバルブの平面図（裏側の面）。
【図２】図１のボデーとバルブの前面図。
【図３】図１のボデーにバルブを組み付けた閉状態の平面図。
【図４】図３におけるＣ−Ｃ線断面図。
【図５】図１の実施例におけるバルブのシャフト部をボデーの切欠き溝に挿通した状態を示す平面図。
【図６】図５におけるＤ−Ｄ線断面図。
【図７】図６の状態からシャフト部をシャフト受穴に挿入した状態を示す前面図。
【図８】図７の状態からバルブを全開位置へ回転した状態を示す前面図。
【図９】図８におけるＥ−Ｅ線断面図。
【図１０】図９の状態においてレバーを組み付けた平断面図。
【図１１】図１０の平面図。
【図１２】図１の実施例におけるシャフト部と切欠き溝との関係を示す図で、（ａ）はシャフト部の挿入時の状態、（ｂ）はバルブ部の全開時の状態、（ｃ）はバルブ部の全閉時の状態を示す。
【図１３】従来の構造を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…ボデー
９，１０，１１…シャフト受穴
１２，１３，１４…切欠き溝
１５…バタフライバルブ
１６，１７…バルブ部
１８，１９，２０…シャフト部
２１，２２…平面
２３，２４…長方向端面
３０…上向き弁座
３１…下向き弁座
Ｗ1 …上向き弁座間の距離
Ｗ2 …下向き弁座間の距離
Ｗ3 …バルブの一方の半面側の幅
Ｗ4 …バルブの他方の半面側の幅
【発明の属する技術分野】
本発明は吸気装置の面シールバルブ構造とその面シールバルブの組付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンへの吸気量を制御する吸気装置の面シールバルブ構造として図１３に示すように、樹脂製の一体型ボデー１０１内の一方の半周面に上向き弁座１０２を一体成形し、他方の半周面に下向き弁座１０３を一体成形し、シャフト１０４によりボデー１０１に回転可能に備えたバルブ１０５の全閉時に、その一方の半面の下面周縁が上記一方の上向き弁座１０２に面シール状に着座し、他方の半円の上面周縁が上記他方の下向き弁座１０３に面シール状に着座して、バルブ１０５の全閉時のシール性を確保するようにしたものが例えば実開昭６０−１６７２６９号公報や特表平９−５０２２３９号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構造においては、ボデー１０１が一体型であるため、これにバルブ１０５を組み付けるには、バルブ１０５とそのシャフト１０４を別体に形成し、バルブ１０５をボデー１０１内に嵌入した後にシャフト１０４をボデー１０１に形成したシャフト穴に挿通してバルブ１０５に挿通組み付けしなければならない。そのため、組み付け前に予めバルブとシャフトを樹脂等で一体化したシャフト一体型バルブを組み付けることはできない。
【０００４】
また、特開平４−１３４１３９号公報に開示されるようにボデーを軸受穴部で２分割すればシャフト一体型バルブをボデーに組み付けることができるが、このようにボデーを２分割した場合には、その２体の分割ボデーを複数のボルトにより一体に組み付ける作業が加わり、しかもその分割ボデー間にガスケットを介在する作業も伴う。
【０００５】
そこで本発明は、上記のようにボデー内に上向き弁座と下向き弁座を形成した面シール構造のものにおいて、一体型ボデーにシャフト一体型のバルブを容易に組み付けることができる吸気装置の面シールバルブ構造とその面シールバルブの組付方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【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、請求項１記載の第１の発明は、バルブ部にシャフト部を一体的に形成するとともに該シャフト部の横断面形状を、相互に直交する２方向における一方向が長く、他方向が短く、かつ、長手方向の端面が円弧状の小判形に形成したバタフライバルブと、上記シャフト部を回転可能に嵌合するシャフト受穴と、該シャフト受穴とボデー端面間に渡り上記シャフト部の上記小判形断面における短方向幅とほぼ同幅でシャフト部を挿入できる切欠き溝を形成したボデーと、上記シャフト部をシャフト受穴に挿通し、かつ上記バルブ部の全開状態から全閉状態の作動範囲内においては、上記シャフト部における小判形断面の長手方向端が上記切欠き溝に合致しないようにシャフト部における小判形の長手方向をバルブ部の中心面に対して傾斜させ、更に、ボデーの内面には、シャフト受穴の軸線を中心とする一方の半周面に上向き弁座を形成し、他方の半周面に下向き弁座を形成するとともにシャフト受穴の軸方向の上向き弁座間の内端間距離を下向き弁座間の内端間距離よりも大きくし、また、上記バルブ部におけるシャフト部を中心とする一方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より短くかつ上記下向き弁座間の内端間距離より長く設定し、バルブ部の他方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より長く設定したことを特徴とする吸気装置の面シールバルブ構造である。
【０００７】
請求項２記載の第２の発明は、バルブ部にシャフト部を一体的に形成するとともに該シャフト部の横断面形状を、相互に直交する２方向における一方向が長く、他方向が短く、かつ、長手方向の端面が円弧状の小判形に形成したバタフライバルブと、上記シャフト部を回転可能に嵌合するシャフト受穴と、該シャフト受穴とボデー端面間に渡り上記シャフト部の上記小判形断面における短方向幅とほぼ同幅でシャフト部を挿入できる切欠き溝を形成したボデーと、上記シャフト部をシャフト受穴に挿通し、かつ上記バルブ部の全開状態から全閉状態の作動範囲内においては、上記シャフト部における小判形断面の長手方向端が上記切欠き溝に合致しないようにシャフト部における小判形の長手方向をバルブ部の中心面に対して傾斜させ、更に、ボデーの内面には、シャフト受穴の軸線を中心とする一方の半周面に上向き弁座を形成し、他方の半周面に下向き弁座を形成するとともにシャフト受穴の軸方向の上向き弁座間の内端間距離を下向き弁座間の内端間距離よりも大きくし、また、上記バルブ部におけるシャフト部を中心とする一方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より短くかつ上記下向き弁座間の内端間距離より長く設定し、バルブ部の他方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より長く設定し、バルブ部の上記一方の半面側を上記上向き弁座側に位置させて上記シャフト部を上記切欠き溝を通じてシャフト受穴に挿通した後、バルブ部の表面と裏面を反転して、その一方の半面側を下向き弁座の下向き弁座面に着座させ、他方の半面側を上向き弁座の上向き弁座面に着座させるようにしたことを特徴とする吸気装置の面シールバルブの組付方法である。
【０００８】
上記第１の発明の構造において、上記第２の発明のように組み付けることにより、バルブ部が弁座に干渉することなく一体型のボデーにシャフト一体型の面シール構造のバルブを組み付けることができ、更に、組み付けられたバルブは全開位置と全閉位置間の作動範囲内において切欠き溝から外脱しない。
【０００９】
また、バルブの全閉状態においては、バルブ部の周面が上向き弁座と下向き弁座に着座して面構造でシールされる。
また、組み付け時にはバルブ部を上向き弁座側からボデー内に挿入して反転させるため、下向き弁座の幅を大きくすることができる。そのため、吸気流の多い下向き弁座側のシール面を大きくしてそのシール性を向上することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１乃至図１２に示す好ましい実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
本実施例は複数の気筒を有するエンジンに対応した複数の吸気ポートを有する吸気装置に本発明を適用した例である。
図１及び図２において、ボデー１は、前壁２と後壁３（後述するバタフライバルブ１５のシャフト方向を前後方向とする）と、左壁４と右壁５と、左壁４と右壁５の中央部に設けた区画壁６とを樹脂、例えばナイロン等で一体成形してなり、区画壁６を挟んで２個の吸気ポート７，８が貫通形成されている。
【００１２】
上記ボデー１の前壁２には円筒状のシャフト受穴９が、後壁３には円筒状のシャフト受穴１０が、区画壁６には円筒状のシャフト受穴１１が、夫々ボデー１の高さ方向の略中央部に位置して前後方向にかつ同一軸線上に貫通形成されている。
【００１３】
ボデー１の前壁２と後壁３と区画壁６には、上記各シャフト受穴９，１０，１１とボデー１の端面、図の実施例では上端面１ａ間に渡って、図２に示すように、シャフト受穴９，１０，１１の直径Ｒ ２ より短い幅Ｄ2 の切欠き溝１２，１３，１４が形成されている。すなわち、各切欠き溝１２，１３，１４がシャフト受穴９，１０，１１に対してラジアル方向に形成され、その一端がシャフト受穴９，１０，１１に連通し、他端がボデー１の一端面に開口している。
【００１４】
ボデー１における吸気ポート７，８の内面には、上記シャフト受穴９，１０，１１の軸線を中心とする一方の半周面に位置して上向き弁座３０がボデー１と一体形成されている。該上向き弁座３０は、前壁２と後壁３と区画壁６側に形成した前側上向き弁座３０ａ，後側上向き弁座３０ｂと、右壁５に形成した右側上向き弁座３０ｃを一連にして形成されている。また、他方の半周面に位置して下向き弁座３１がボデー１と一体形成されている。該下向き弁座３１は、前壁２と後壁３と区画壁６側に形成した前側下向き弁座３１ａ，後側上向き弁座３１ｂと、左壁４に形成した左側下向き弁座３１ｃを一連にして形成されている。
【００１５】
上記上向き弁座３０の縦断面形状は、図４に示すようにボデー１の壁面から内側へ突出する上向き弁座面３０ｄと、その先端から下方へボデー１の壁面に向かって傾斜する面３０ｅからなる三角形に形成されている。また、上記下向き弁座３１の縦断面形状は、ボデー１の壁面から内側へ突出する下向き弁座面３１ｄと、その先端から上方へボデー壁面に向かって傾斜する面３１ｅからなる三角形に形成されている。更に、上向き弁座面３０ｄは、図４に示すように後述する組み付けられたバタフライバルブ１５の全閉状態における裏面（下流側の面）Ｂに沿った傾斜面に形成され、また、下向き弁座面３１ｄは、図４に示すように後述する組み付けられたバタフライバルブ１５の全閉状態における表面（上流側の面）Ａに沿った傾斜面に形成されている。
【００１６】
更に、図１（ａ）に示すように、上記ボデー１の前壁２と後壁３と区画壁６側に形成された前後側上向き弁座３０ａと後側上向き弁座３０ｂの上向き弁座面３０ｄの幅ｔ1 と、前側下向き弁座３１ａと後側下向き弁座３１ｂの下向き弁座面３１ｄの幅ｔ2 は、ｔ1 ＜ｔ2 の関係に設定されている。したがって、前側上向き弁座３０ａと後側上向き弁座３０ｂの内端間距離Ｗ1 と、前側下向き弁座３１ａと後側下向き弁座３１ｂの内端間距離Ｗ2 は、Ｗ1 ＞Ｗ2 になっている。また、右壁５に形成された上向き弁座３０ｃの上向き弁座面３０ｄの幅ｔ3 と左壁４に形成された下向き弁座３１ｃの下向き弁座面３１ｄの幅ｔ4 は、実施例では同等に形成されているが、下向き弁座３１側の吸気は上向き弁座３０側に比べて多量に流通することから、下向き弁座３１側のシール性が高く要求されるため、ｔ3 ＜ｔ4 に形成すると良い。
【００１７】
バタフライバルブ１５は図１（ｂ）に示すように、上記両通気ポート７，８に回転可能に収納される２個の板状のバルブ部１６，１７と、上記各シャフト受穴９，１０，１１に回転可能に挿通するシャフト部１８，１９，２０とを一体にして形成されている。このバルブ部１６，１７とシャフト部１８，１９，２０は樹脂、例えばナイロンやＰＰＳ樹脂等で一体成形してもよく、或いはシャフト１８，１９，２０を金属材として、これをバルブ部１６，１７の樹脂成形時にインサートして一体化してもよい。
【００１８】
上記各シャフト部１８，１９，２０の横断面形状は、図２に示すように円筒の両側をそぎ取った２つの平面２１，２２を有する小判形に形成されている。更にその長手方向の径、すなわち円弧状摺動面２３，２４間の直径Ｒ1は上記シャフト受穴９，１０，１１内で回転できるようにシャフト受穴９，１０，１１の直径Ｒ ２ とほぼ同径に設定され、また、その短方向幅、すなわち２つの平面２１，２２間の幅Ｄ1 は上記切欠き溝１２，１３，１４に挿通できるように切欠き溝１２，１３，１４の幅Ｄ2 とほぼ同幅に設定されている。更に、該各シャフト部１８，１９，２０の２つの平面２１，２２は、バルブ部１６，１７の作動角（全閉から全開までの作動範囲）内において、２つの平面２１，２２が切欠き溝１２，１３，１４と平行しないように、バルブ部１６，１７の中心面Ｘ−Ｘに対して所定の角度θだけ傾斜している。
【００１９】
更にバルブ部１６，１７には、シャフト部受穴９，１０，１１から吸気が漏出するのを防止する閉塞板２５が一体形成されている（図１（ｂ）参照）。
上記バルブ部１６，１７におけるシャフト部１８，１９，２０を中心とする一方の半面１６ａ，１７ａ、すなわち、図２に示すように、その小判形のシャフト部１８，１９，２０の２つの平面２１，２２をボデー１の切欠き溝１２，１３，１４に平行させた姿勢における上記上向き弁座３０側に位置する側の半面１６ａ，１７ａのバルブ幅Ｗ3 は、他方の半面１６ｂ，１７ｂのバルブ幅Ｗ4 より小さく設定されている。
【００２０】
更に、上記バルブ幅Ｗ3 は、上記前側上向き弁座３０ａと後側上向き弁座３０ｂの内端間距離Ｗ1 より小さく、かつ上記前側下向き弁座３１ａと後側下向き弁座３１ｂの内端間距離Ｗ2より大きく設定されている。
【００２１】
また、上記バルブ幅Ｗ4 は、上記前後側上向き弁座３０ａと後側上向き弁座３０ｂの内端間距離Ｗ1 より大きく、吸気ポート７，８の幅より小さく設定されている。
【００２２】
したがって、Ｗ2 ＜Ｗ3 ＜Ｗ1 ＜Ｗ4 の関係にある。
更に、バルブ部１６，１７の左右幅Ｗ5 は、上向き弁座３０ｃと下向き弁座３１ｃ間の幅Ｗ6 より大きく吸気ポート７，８の幅より小さく設定されており、図４に示すようにバタフライバルブ１５を閉作動した場合に、バルブ部１６，１７の左右端部が上記右側上向き弁座３０ｃと左側下向き弁座３１ｃに着座するようになっている。
【００２３】
また、バルブ部１６，１７の板厚は、シャフト部１８，１９，２０の軸心部が厚く、両端部１６ｃ，１７ｃに向かっていくに従って薄く形成されている。また、バルブ部１６，１７の表面Ａと裏面Ｂには、シャフト部１８，１９，２０の軸心と直交する方向に多数のリブ１６ｄ，１７ｄが一体成形されているとともにその両端はバルブ１６，１７の両端部１６ｃ，１７ｃまでは形成されていない。したがって、バルブ１６，１７の両端部１６ｃ，１７ｃは撓みやすくなり、シール性が向上する。
【００２４】
更に、各シャフト部１８，１９，２０を各シャフト受穴９，１０，１１に嵌合した状態においてボデー１から突出する一方のシャフト部１８には、図９に示すように鋸刃状溝２６を形成してこれに回動を阻止する部材であるレバー２７が圧入固着されている。また、ボデー１側には、バルブ部１６，１７が図８及び図１１に示すように全開した状態においてレバー２７が当接し、バルブ部１６，１７がそれ以上開方向へ回動するのを阻止する部材であるストッパ２８が固着されている。
【００２５】
次に組付作業工程を説明する。
先ず、図２に示すようにバタフライバルブ１５を、そのバルブ部１６，１７の表面（上流側の面）Ａ側が下向きで、かつバルブ部１６，１７の一方の半面１６ａ，１７ａが上記上向き弁座３０側に位置し、更に、シャフト部１８，１９，２０の２つの平面２１，２２がボデー１における切欠き溝１２，１３，１４の内面に平行にし，バルブ部１６，１７を傾斜姿勢にし、この姿勢で各シャフト部１８，１９，２０を図５及び図６に示すように各切欠き溝１２，１３，１４を通じて各シャフト受穴９，１０，１１内に挿入嵌合する。
【００２６】
この挿入時においては、バルブ部１６，１７の一方の半面１６ａ，１７ａの幅Ｗ3 が上向き弁座３０ａ，３０ｂの内端間距離Ｗ1 より小さく，かつ左右幅Ｗ ５ が吸気ポート７，８の幅より小さくなるため、バルブ部１６，１７の一方の半面１６ａ，１６ｂを図６及び図７に示すように挿入できる。
【００２７】
次で、上記のように挿入したバタフライバルブ１５を図７において時計方向に回転し、図８及び図９に示すようにバルブ部１６，１７を垂直状態にする。この図８及び図９の状態がバタフライバルブ１５の全開状態であり、各シャフト部１８，１９，２０の円弧状摺動面２３，２４が図１２（ｂ）に示すように切欠き溝１２，１３，１４からずれた状態にある。
【００２８】
次で、この図８の全開状態からさらに若干バタフライバルブ１５を時計方向に回転した状態において、図１０及び図１１に示すようにレバー２７をシャフト部１８の先端に圧入固着する。これにより、図１０、図１１に示すように、バタフライバルブ１５の全開状態においてレバー２７がストッパ２８に当接し、その全開姿勢以上の開き方向への回転が阻止され、各シャフト部１８，１９，２０が各切欠き溝１２，１３，１４から外脱することを阻止する。
【００２９】
このような組付後において、バタフライバルブ１５は、図４の鎖線位置を全開状態とし、この位置から図４の時計方向（矢印方向）へ回転した図４の実線位置を全閉状態として、この範囲を作動角として使用する。したがって、バタフライバルブ１５は、上記図７に示す組付姿勢から反転して表面Ａを上向き（上流側）にした状態で使用される。
【００３０】
また、各シャフト部１８，１９，２０は、図１２（ｂ）に示す全開状態から時計方向に回転して図１２（ｃ）に示す全閉状態までの範囲内の回転となるため、その円弧状摺動面２３，２４は切欠き溝１２，１３，１４に合致せず、バタフライバルブ１５が各シャフト受穴９，１０，１１から外脱することがない。
【００３１】
また、上記のようにバタフライバルブ１５を反転して組み付けた後に、更に同方向に回転して図４の実線のように閉状態にした場合には、上記のようにＷ4 ＞Ｗ1 でかつＷ5 ＞Ｗ6 に設定されていることにより、バルブ１６，１７の他方の半面１６ｂ，１７ｂ側の周縁が上向き弁座３０の上向き弁座面３０ｄに着座し、また、Ｗ3 ＞Ｗ2 でかつＷ5 ＞Ｗ6 に設定されていることにより、一方の半面１６ａ，１７ａ側の両端部１６ｃ，１７ｃの周縁が下向き弁座３１の下向き弁座面３１ｄに着座する。
【００３２】
このような着座時には、バルブ部１６，１７の両端部１６ｃ，１７ｃが上記のように樹脂製で薄く形成されていることから、バルブ部１６，１７の撓み性が良く、バルブ部１６，１７に樹脂成形時に歪みが生じても、この歪みの影響が少なくなり、シール性が向上する。
【００３３】
また、図の実施例では、図３に示すように、上向き弁座３０とバルブ部１６，１７との重合幅Ｗ7 と、下向き弁座３１と、バルブ部１６，１７との重合幅Ｗ8を同一に設定したが、Ｗ8 ＞Ｗ7 に設定すると良い。すなわち、図４における下向き弁座３１側の吸気は上向き弁座３０側に比べて多量に流通することから下向き弁座３１側のシール性が高く要求される。そのため、上記のようにＷ8 ＞Ｗ7に設定することにより、高いシール性の要求を満たすことができる。
【００３４】
以上のようであるから、本実施例によればボデー１を分割することなく一体型としてそのボデー１にバルブ・シャフト一体型の面シール構造のバタフライバルブ１５を組み付けることができる。
【００３５】
なお、バルブ・シャフト一体型のバタフライバルブではシャフト部の歪みが生じるおそれがあるため、上記区画壁６部のシャフト受穴１１とシャフト部２０とのクリアランスを、他のシャフト受穴９，１０とシャフト部１８，１９とのクリアランスよりも大きくすると良い。
【００３６】
上記実施例においては、上記レバー２７をバタフライバルブ１５と一体成形しておくと、組付時にこのレバー２７がストッパ２８に当たり組み付けが不可能となるため、レバー２７を後付けするようにしたが、上記ストッパ２８をボデー１へ後付けにするか、スライド式などのように組付時に支障とならない位置のボデー１に保持や固定することにより、レバー２７をバタフライバルブ１５と一体に成形しておくことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のようであるから、本発明によれば、バルブ部の周面をボデーの壁面に形成した弁座に面接触させる面シールバルブ構造において、バルブ・シャフト一体型のバタフライバルブを一体型ボデーに対して容易に組み付けることができる。
【００３８】
また、吸気流の多い下向き弁座側のシール面を大きくしてシール性の向上を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すもので、（ａ）はボデーの平面図、（ｂ）はバルブの平面図（裏側の面）。
【図２】図１のボデーとバルブの前面図。
【図３】図１のボデーにバルブを組み付けた閉状態の平面図。
【図４】図３におけるＣ−Ｃ線断面図。
【図５】図１の実施例におけるバルブのシャフト部をボデーの切欠き溝に挿通した状態を示す平面図。
【図６】図５におけるＤ−Ｄ線断面図。
【図７】図６の状態からシャフト部をシャフト受穴に挿入した状態を示す前面図。
【図８】図７の状態からバルブを全開位置へ回転した状態を示す前面図。
【図９】図８におけるＥ−Ｅ線断面図。
【図１０】図９の状態においてレバーを組み付けた平断面図。
【図１１】図１０の平面図。
【図１２】図１の実施例におけるシャフト部と切欠き溝との関係を示す図で、（ａ）はシャフト部の挿入時の状態、（ｂ）はバルブ部の全開時の状態、（ｃ）はバルブ部の全閉時の状態を示す。
【図１３】従来の構造を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…ボデー
９，１０，１１…シャフト受穴
１２，１３，１４…切欠き溝
１５…バタフライバルブ
１６，１７…バルブ部
１８，１９，２０…シャフト部
２１，２２…平面
２３，２４…長方向端面
３０…上向き弁座
３１…下向き弁座
Ｗ1 …上向き弁座間の距離
Ｗ2 …下向き弁座間の距離
Ｗ3 …バルブの一方の半面側の幅
Ｗ4 …バルブの他方の半面側の幅
Claims (2)
- バルブ部にシャフト部を一体的に形成するとともに該シャフト部の横断面形状を、相互に直交する２方向における一方向が長く、他方向が短く、かつ、長手方向の端面が円弧状の小判形に形成したバタフライバルブと、上記シャフト部を回転可能に嵌合するシャフト受穴と、該シャフト受穴とボデー端面間に渡り上記シャフト部の上記小判形断面における短方向幅とほぼ同幅でシャフト部を挿入できる切欠き溝を形成したボデーと、上記シャフト部をシャフト受穴に挿通し、かつ上記バルブ部の全開状態から全閉状態の作動範囲内においては、上記シャフト部における小判形断面の長手方向端が上記切欠き溝に合致しないようにシャフト部における小判形の長手方向をバルブ部の中心面に対して傾斜させ、更に、ボデーの内面には、シャフト受穴の軸線を中心とする一方の半周面に上向き弁座を形成し、他方の半周面に下向き弁座を形成するとともにシャフト受穴の軸方向の上向き弁座間の内端間距離を下向き弁座間の内端間距離よりも大きくし、また、上記バルブ部におけるシャフト部を中心とする一方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より短くかつ上記下向き弁座間の内端間距離より長く設定し、バルブ部の他方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より長く設定したことを特徴とする吸気装置の面シールバルブ構造。
- バルブ部にシャフト部を一体的に形成するとともに該シャフト部の横断面形状を、相互に直交する２方向における一方向が長く、他方向が短く、かつ、長手方向の端面が円弧状の小判形に形成したバタフライバルブと、上記シャフト部を回転可能に嵌合するシャフト受穴と、該シャフト受穴とボデー端面間に渡り上記シャフト部の上記小判形断面における短方向幅とほぼ同幅でシャフト部を挿入できる切欠き溝を形成したボデーと、上記シャフト部をシャフト受穴に挿通し、かつ上記バルブ部の全開状態から全閉状態の作動範囲内においては、上記シャフト部における小判形断面の長手方向端が上記切欠き溝に合致しないようにシャフト部における小判形の長手方向をバルブ部の中心面に対して傾斜させ、更に、ボデーの内面には、シャフト受穴の軸線を中心とする一方の半周面に上向き弁座を形成し、他方の半周面に下向き弁座を形成するとともにシャフト受穴の軸方向の上向き弁座間の内端間距離を下向き弁座間の内端間距離よりも大きくし、また、上記バルブ部におけるシャフト部を中心とする一方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より短くかつ上記下向き弁座間の内端間距離より長く設定し、バルブ部の他方の半面のシャフト方向の幅を、上記上向き弁座間の内端間距離より長く設定し、バルブ部の上記一方の半面側を上記上向き弁座側に位置させて上記シャフト部を上記切欠き溝を通じてシャフト受穴に挿通した後、バルブ部の表面と裏面を反転して、その一方の半面側を下向き弁座の下向き弁座面に着座させ、他方の半面側を上向き弁座の上向き弁座面に着座させるようにしたことを特徴とする吸気装置の面シールバルブの組付方法。
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