JP4284677B2 - バルブ‐マニホールド組立体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のラッシュアジャスタ或はバルブリフタの作動を停止させるように流体回路の流体の流れを制御する電気作動式バルブとマニホールドの組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両用多気筒エンジンにおいて、低負荷時或は“低スロットル時”に、燃料を節約すると共にエンジンの燃焼室からの排ガスを減少させるために、エンジンの燃焼室バルブの作動を停止させて、特定の気筒の燃焼を休止させるという要望があった。また、ある特定の気筒の作動を休止して、残りの気筒を高スロットル或は高負荷状態で作動させることができることがわかっている。この状態では、エアフロー、すなわち、スロットル閉付近で発生する「ポンピング」ロスは減少される。
【０００３】
エンジンバルブは、オーバーヘッドカム機構の直接作動により、或は、ロッカーアーム、フィンガーフォロアまたはプッシュロッド、他の形式のエンジンバルブ歯車機構などの中間リンクを介して、バルブリフタ或はラッシュアジャスタにより作動されるが、バルブリフト機能を流体的に停止させることによりバルブを閉鎖状態のままとすることができる。
【０００４】
これらの機構において、電気作動式バルブをオープンにして、独立したチャンネル或は回路を介して、流体の流れ、すなわち、エンジン潤滑油の流れにより、エンジンバルブの移動を停止させる位置にラッシュアジャスタを流体的に移動させる。
【０００５】
バルブ停止機構を備えたエンジンにおいて、エンジンの最終アセンブリ及びバルブリフタを停止させるバルブの組付けを簡素化するために、特定の気筒を休止させるマニホールド‐バルブ組立体を提供することが要望されていた。このマニホールド‐バルブ組立体は、エンジンの組付時にユニットとして装着することができるものである。従来、このような組付けは、バルブリフタに潤滑油を送るための通路を形成すると共に、各バルブをそれぞれ油圧回路に接続するように配設して、マニホールド‐バルブ組立体をユニットとしてエンジンに組付け易くするように、表面を機械加工したアルミニューム鋳造材製の二つの独立したマニホールドを必要としていた。
【０００６】
このような公知の配置を図５に示す。バルブ‐マニホールド組立体は、符号１で示されており、チャンネル３が形成されたアッパーマニホールドプレート、すなわち、デッキ２を有しており、チャンネル３は、デッキ２の下面に配設したガスケット５の開口４に連通されている。ガスケットの開口４は、ロアマニホールドプレート、すなわち、デッキ７に形成された入口ポート６に連通しており、この入口ポート６は、エンジンブロック（図示省略）の流体回路に連通されている。チャンネル３は、ガスケット５に形成された第２の開口８に連通されており、この第２の開口８は、ロアデッキ７に装着された電気作動式バルブ１０を備えたバルブチャンバ９に連通されており、この電気作動式バルブ１０により、チャンネル３からチャンネル１１への流れをバルブ制御して、特定のバルブを停止させるように出口ポート（図示省略）に流体を供給している。
【０００７】
作動時には、圧力流体が、ロアデッキ７の入口ポート６を介して、アッパーデッキ２の下面に形成された供給チャンネル３に供給される。供給チャンネル３は、ガスケットに形成された開口８を介してバルブチャンバ９に連通されている。電磁バルブ１０が作動すると、バルブメンバ１３をバルブシートから移動させて、ガスケットの開口１２を介して、アッパーデッキ２の下面に形成された出口チャンネル１１に圧力流体を流通させる。チャンネル１１は、ガスケットの圧力制御ポート開口（図示省略）に連通されており、特定のエンジンバルブを停止させると共に、バイパスガスケットポート１７及びバイパスオリフィス１６を流れる流れを制限する。
【０００８】
オリフィス１６は、ロアデッキ７に形成され、供給チャンネル１１に連通されているガスケット５のバイパス開口１７に連通され、バルブをバイパスするブリード流を制限すると共にブリード流を図示しない油だめに戻す。リードフレーム１９はソレノイド１０に電気的に接続されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す公知の配置では、２つの独立した機械加工されたマニホールドデッキ、すなわちプレートを必要とし、車両に適用するにはコスト高となると共に容積が大きくなるため重量が増大してしまう。
【００１０】
このように、多気筒式車両用エンジンの燃焼室バルブの停止動作を制御するバルブ‐マニホールド組立体の重量を低減させると共にコストを削減させる方法或は手段を提供することが要望されていた。
本発明は、上述した問題を解決することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するために手段】
本発明は、上述した問題を解決するために、潤滑油通路すなわち流体通路と該流体通路に連通するポートを形成したアッパーマニホールドデッキプレートと、マニホールドデッキの表面に装着されてバルブチャンバを形成すると共にバルブ装着凹部を有するガスケットとを備えたバルブ‐マニホールド組立体を採用する。電気作動式バルブは、ガスケットのバルブ装着凹部に直接装着され、また、ガスケットは、単純な平坦プレートで保持され、バルブは、ガスケットを介してマニホールドデッキに取付けられた打ち抜きブラケットによりバルブ装着凹部に保持される。
本発明に係る組立体では、機械加工により流体通路を形成した、独立した第２のすなわちロアマニホールドデッキが不用となる。
また、本発明に係る組立体では、マニホールド組立体の全体コスト及び重量が削減されると共に、エンジンバルブリフタの停止作動を電気的に制御できるように、単一のユニットとしてエンジンに取付けることが容易となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図４並びに図６〜図９を参照すると、本発明に係るバルブ−マニホールド組立体が符号２０で示されている。このバルブ−マニホールド組立体は、アッパーデッキ２２を備え、このアッパーデッキ２２の下面には、その長手方向に延在する流体供給チャンネル２４が形成されると共に、この流体供給チャンネル２４に沿って４つの独立したサイドチャンネル２６が連通されて、ポートから流体が供給される。ポートは、車両エンジンにバルブ−マニホールド組立体を組付けたときに、エンジンの潤滑油ポンプと潤滑油源（図示省略）を連通させる。
【００１３】
ガスケット及びバルブ装着部材２８には、複数のバルブ装着ボス３０が形成されており、各バルブ装着ボスには、供給チャンネル２４及びブリードオリフィス３４に連通する開口３２が形成されている。バルブ装着ボス３０の断面を図１０に示す。供給チャンネル２４及びブリードオリフィス３４は、サイドチャンネル２６に連通され、バルブの周囲にバイパス流を供給し、出口ポート３６を介して、デッキ２２の下面に形成されたサイドチャンネル４０を有するチャンネル３８に連通されている。ガスケットに形成された拡大開口３５は、サイドチャンネル２６の入口をブリードオリフィス３４に連通させている。各バルブ装着ボス３０は、バルブ装着面３３を区画する凹部を有しており、後述するように、この凹部に電磁バルブがスライド自在に装着される。
【００１４】
好適な実施の形態では、アッパーデッキ２２は、アルミニューム鋳造体から形成されており、また、ガスケット２８は、約１／３容量のガラス粒子を充填したポリアミド材から形成されている。充填材は、他の粒子を採用することもできるし、また、ポリアミド以外のエンジニアリングプラスチックを採用することもできる。
【００１５】
図１、図２及び図４を参照すると、ボール４４で形成された移動自在のバルブ部材を有する電磁バルブが符号４２で示されている。ボール４４は、ガスケット２８に形成された入口開口３２に連通するバルブシート４６に着座されている。バルブシート４６は、バルブボディ４７に取付けられた部材５６に形成されており、バルブボディ４７は、ボール４４に接触するロッド５０を備えた移動自在のアーマチュア４８と、該アーマチュアを取囲むコイル５２と、固定磁極片５４を有している。バルブボディ４７に取付けられた部材５６に形成されたバルブシート４６と部材５６は、ガスケットの開口３２をシールするシールリング５８を有している。また、第２のＯ‐リング６０がボス３０をシールするようにバルブボディに装着されている。
【００１６】
バルブ４２は下方に延びる端子６２を有しており、この端子は外部装置に接続される。また、バルブボディ４７は一対の外方に延びるラグ６４を有しており、このラグを介してボス３０にバルブの方向を位置決めして保持している。
【００１７】
図２、図３、図７〜図９を参照すると、ガスケットには、その周縁及びポートの周囲に符号６６で示す弾性シール材からなるビードが形成されている。また、本発明の好適な実施の形態では、シール材はシリコンエラストマーから形成されているが、他の適当な材料から形成することもできる。
【００１８】
図２、図３、図７〜図９を参照すると、ガスケット２８は、デッキ２２の下面に正確に合わせられるとともに、保持プレート６８によりシールされると共に保持されている。本発明の好適な実施の形態では、保持プレートは、シート材から打ち抜き成形されており、その後の機械加工は不要である。プレート６８には、隙間開口７０が形成されており、この開口７０を介して電磁バルブ４２をボス３０に挿入する。この際、ラグ６４は、開口７０の対向する部分に形成されたスロット７２に係合して、バルブ４２の方向を決めると同時に端子６２の方向をそろえる。
【００１９】
図１、図２、図４及び図９を参照すると、バルブ保持ブラケット７４には、隙間開口７６が形成されており、各開口７６にそれぞれバルブ４２を収容して保持プレート６８に取り付けられる。好適には、ブラケット７４もシート材からの打ち抜きで形成されており、隙間開口７６の対向部分から下方に延びる一対の突起７８が一体に形成されている。各突起７８は、バルブ４２のラグ６４に係合して、 ボス３０にバルブを保持すると共に、バルブが組付けられたときにシールリング５８，６０がボスの内表面に係合される。
【００２０】
図１、図２、図４及び図９を参照すると、リードフレーム８０には、バルブ４２の端子６２が係合されるスロット８２が形成されており、端子はバヨネット式或は差し込み式にスロットに係合される。リードフレーム８０には、スロット８２の部分に適当な電気回路導線（図示省略）が埋め込まれており、バヨネット結合することにより、端子６２と電気的に結合される。また、リードフレーム８０は、一端部に接続ピン（図示省略）を有する電気接続用コンセント８４を備えており、電気回路導線に接続されている。また、図示しないワイヤーハーネスのコネクタをコンセント８４に接続すると、各電磁バルブは図示しないコントローラにより制御される。
【００２１】
リードフレーム８０の上面には、間隔をあけて支柱８４が形成されており、各支柱は、ブラケット７４及び保持プレート６８の切り欠き部に位置し、また、ガスケット２８及びアッパーデッキ２２には開口が形成されているため、ボルトなどの固定具８６（図３参照）を支柱８４に螺合して、リードフレーム８０をバルブの端子に取付けることができる。
【００２２】
ブラケット７４、保持プレート６８、ガスケット２８及びデッキプレート２２は、ブラケット７４及び保持プレート６８に形成された開口を介して、ボルトなどの固定具８８をデッキ２２に螺合して、相互に保持される。
【００２３】
図３を参照すると、アッパーデッキ２２には、通路９２と連通するボス９０が形成されており、この通路は、ガスケット２８の開口９４、保持プレート６８の開口９６及びブラケット７４の開口９８に連通されている。必要により、破線で示すフィルター１０４をポート９２に挿入することもできる。対応する通路（図示省略）が、マニホールド組立体が装着されるエンジン構造物に、例えば、エンジンに形成された支柱に形成される。
【００２４】
ボス９０には、装着具（例えば、圧力センサ）１０２が取り付けられており、この装着具は、取外し自在のキャップ１００を備えている。
【００２５】
エンジン上にマニホールド組立体を組み付けると、バルブリフタ停止回路が装着具１０２とポート９０を介して連通される。ポート９０をシールするようにキャップ１００が装着具１０２に取り付けられる。
【００２６】
サブアセンブリ組立体２０は、アッパーデッキ２２に形成された開口、ガスケット２８、保持プレート６８及びブラケット７４に形成された切り欠き部を介して、適宜の固定具１０６によりエンジンに取り付けられるが、固定具１０６は、エンジンブロック構造体（図示省略）のタップ穴（図示省略）に螺合される。
【００２７】
本発明によれば、新規で、低コスト、かつ、容易に組み付けることができるエンジンのバルブリフタ停止機構用のバルブ−マニホールド組立体を提供することができる。本発明に係るバルブ−マニホールド組立体は、単に、単一のマニホールドデッキを必要とするだけであり、また、ガスケットに形成したボスに直接バルブを装着するだけであり、さらに、ガスケットは、打ち抜き製の保持プレートによって保持されると共にシールされる。本発明によれば、第２マニホールドデッキは不要となり、構造も簡単で、重量やコストも低減される。
【００２８】
以上、本発明を特定の実施の形態で説明してきたが、本発明の修正及び変更は可能であり、本発明は特許請求の範囲のみに限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るバルブ‐マニホールド組立体における１つのバルブの断面図である。
【図２】図２は、本発明に係るバルブ‐マニホールド組立体のバルブを組付けるマニホールド部分における１つの電気作動式バルブの分解組立図である。
【図３】図３は、図４と対の図であり、本発明に係るバルブ‐マニホールド組立体の上側部分を、４気筒エンジンバルブを選択的に停止させる実施の形態として示す分解組立図である。
【図４】図４は、図３と対の図であり、本発明に係るバルブ‐マニホールド組立体の下側部分を、４気筒エンジンバルブを選択的に停止させる実施の形態として示す分解組立図である。
【図５】図５は、従来のバルブ−マニホールド組立体を、図１と同様に示す断面図である。
【図６】図６は、図１に示すバルブ‐マニホールド組立体におけるマニホールドアッパデッキの底面図である。
【図７】図７は、アッパデッキをシールするガスケットの下面側からの斜視図である。
【図８】図８は、アッパデッキをシールするガスケットの上面側からの斜視図である。
【図９】図９は、図３及び図４に示すバルブ‐マニホールド組立体の斜視図である。
【図１０】図１０は、図７の９−９線に沿う拡大断面図である。
【符号の説明】
２０ バルブ−マニホールド組立体
２２ アッパーデッキ（デッキプレート）
２４ 供給チャンネル
２６ サイドチャンネル（圧力制御入口ポート）
２８ ガスケット
３０ バルブ装着ボス
３２ 開口（バルブ入口ポート）
３６ 出口ポート（中継ポート）
３８ チャンネル（圧力制御出口ポート）
４０ サイドチャンネル（圧力制御出口ポート）
４２ 電磁バルブ
６８ 保持プレート（バルブ保持手段）
７４ バルブ保持ブラケット（バルブ保持手段）
８０ リードフレーム（電気接続手段）

Claims (22)

1. デッキプレートと、ガスケットと、電気作動式バルブと、バルブ保持手段と、電気接続手段とからなる、多気筒式エンジンの燃焼室バルブの停止動作を制御するバルブ‐マニホールド組立体であって、
   （ａ）前記デッキプレートの一側面には、（ｉ）圧力供給入口ポートと該圧力供給入口ポートに連通する供給チャンネルと、（ｉｉ）前記デッキプレートの一側面に間隔をおいて配設された複数の圧力制御入口ポートと、（ｉｉｉ）前記複数の圧力制御入口ポートにそれぞれ連通するように前記デッキプレートの一側面に配置された複数の圧力制御出口ポートと、が形成されており、
   （ｂ）前記ガスケットは前記デッキプレートの一側面に配設され、前記ガスケットには、前記供給チャンネルに連通される複数のバルブ入口ポートが間隔をおいて配設され、また、前記複数の圧力制御出口ポートのそれぞれに連通される複数の中継ポートが間隔をおいて配設され、また、前記圧力制御出口ポートに分岐して連通される一対の吸排気バルブ圧力制御ポートが配設されており、さらに、前記ガスケットには、複数のバルブ装着ボスが一体に形成され、各ボスには、前記バルブ入口ポートに連通されると共に前記中継ポートに連通されるバルブ装着凹部が形成されており、
   （ｃ）前記電気作動式バルブは、前記バルブ装着凹部に装着され、電気的に作動されて、前記バルブ入口ポートと前記中継ポートとを連通させるように流体を供給し、
   （ｄ）前記バルブ保持手段は、前記圧力制御出口ポート、前記供給チャンネル及び前記圧力制御入口ポートを覆う前記ガスケットを保持してシールすると共に、前記バルブ装着凹部にバルブを保持可能であり、
   （ｅ）前記電気接続手段は、前記バルブ装着凹部の各バルブを電気接続するものである、ことを特徴とするバルブ‐マニホールド組立体。
2. 各バルブ装着凹部にそれぞれバルブを保持するバルブ保持手段は、各バルブを保持するプレートを有することを特徴とする請求項１に記載の組立体。
3. 前記圧力制御出口ポート、前記供給チャンネル及び前記圧力制御入口ポートを覆う前記ガスケットを保持してシールする前記バルブ保持手段は、一対のプレートを含むことを特徴とする請求項２に記載の組立体。
4. 前記ガスケットは、約１／３容積のガラス充填材を含むポリアミド材から形成されることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
5. 前記デッキプレートは、アルミニューム材から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
6. 前記デッキプレートは、前記一側面と反対側の面に圧力センサを装着するボスを有することを特徴とする請求項１に記載の組立体。
7. 前記ガスケットは、エンジンに装着される前記デッキプレートの周縁をシールする部分を有することを特徴とする請求項１に記載の組立体。
8. 前記電気接続手段は、各バルブ装着凹部のバルブを電気的に接続する端子を備えた共通リードフレームを有することを特徴とする請求項１に記載の組立体。
9. 前記端子は、前記バルブに差込み式に電気接続されることを特徴とする請求項８に記載の組立体。
10. 前記端子は、外部と電気接続されるリード線を有することを特徴とする請求項９に記載の組立体。
11. 前記バルブは、前記バルブ装着凹部にバルブをシールすると共に前記中継ポートを前記圧力制御入口ポートから分離する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の組立体。
12. 前記シール手段は、一対の環状シールから構成されることを特徴とする請求項１１に記載の組立体。
13. 前記バルブは、電磁バルブであることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
14. 前記バルブと前記ガスケットを保持する手段は、デッキプレートに取付けられる一対のプレートから構成されることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
15. 多気筒式エンジンの燃焼室バルブの停止動作を制御するバルブ‐マニホールド組立体の製造方法であって、
    （ａ）デッキプレートを用意して、該デッキプレートの一側面に供給チャンネルを形成して、圧力供給入口ポートに連通させる段階と、
    （ｂ）前記デッキプレートの一側面に複数の圧力制御入口ポートを間隔をおいて形成すると共に、前記圧力制御入口ポートのそれぞれに連通するように、複数の圧力制御出口ポートを形成する段階と、
    （ｃ）前記デッキプレートの一側面にガスケットを配設して、デッキプレートの圧力制御出口ポートにそれぞれ連通する吸排気バルブ圧力制御ポートをそれぞれ形成すると共に、前記供給チャンネルと連通する複数のバルブ入口ポートを形成する段階と、
    （ｄ）前記ガスケットに複数のバルブ装着ボスを形成すると共に、各バルブ装着ボスにバルブ装着凹部を形成して、各バルブ入口ポートに連通する各バルブ装着凹部にバルブを配設し、また、各バルブ装着凹部に中継ポートを形成して、デッキプレートの圧力制御出口ポートのそれぞれに連通させる段階と、
    （ｅ）各バルブ装着凹部に電気作動式バルブの入口と出口を配設して、前記バルブの入口を前記バルブ入口ポートに連通させると共に、前記バルブの出口を前記中継ポートに連通させる段階と、
    （ｆ）前記デッキプレート上に前記ガスケットを圧接して、前記供給チャンネル、前記圧力制御入口ポート及び前記圧力制御出口ポートをシールし、前記バルブを前記ボスに保持して、各バルブを電気的に接続する段階と、からなることを特徴とするバルブ‐マニホールド組立体の製造方法。
16. 前記バルブの入口と出口を配設する段階は、前記バルブ装着凹部に環状シールを配設する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
17. 前記バルブを保持する段階は、リードフレームとガスケットとの間に複数のスペーサを配設する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
18. 前記バルブを保持する段階は、各スペーサを介して固定具を配設する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
19. 前記ガスケットを配設する段階は、ポリアミド材製のガスケットを形成する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
20. 前記ガスケットを形成する段階は、ポリアミド材に、約１／３容積のガラス材を充填してガスケットを形成する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
21. 前記デッキプレートを用意する段階は、一側面と反対側の面に圧力センサを配設するボスを形成する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
22. 前記各バルブを電気的に接続する段階は、差込み接続する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。

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