JP4497083B2 - 流体制御弁とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気制御装置に多用される流体制御弁とその製造方法に関する。

近年、自動車用内燃機関の周辺部品について、軽量化や成形性ないしは量産性向上等のために、樹脂化することが検討されている。特に、エンジンの吸気系においては、吸入空気を各気筒に分配するインテークマニホールド（以下、インマニと記す。）や、吸入空気流量を制御するスロットルチャンバなどをアルミニウム合金鋳造品などの金属に代えて合成樹脂とすることが広く採用されている。

たとえば特許文献１には、樹脂製のスロットルボディ（２）と、樹脂製のすべり軸受（３）と、すべり軸受（３）により回動可能に支持されたスロットルシャフト（４）と、スロットルシャフト（４）に固定された樹脂製のスロットルバルブ（５）をそなえ、スロットルシャフト（４）を介したスロットルバルブ（５）の回動によりスロットルボディ（２）内を流れる流入空気量を制御する吸気制御弁として、樹脂製スロットルチャンバ（１）が開示されている。なお、この吸気制御弁は、一つの射出成形機で樹脂製のスロットルボディ（２）と樹脂製のスロットルバルブ（５）を同時に成形する二色成形法で造られている。

インマニは、たとえば４気筒エンジンの場合、その本体に４個の吸気通路を持ち、さらに、必要に応じて吸気量を制御する吸気制御弁を持つ。この吸気制御弁は、各吸気通路内に一本のシャフトにより開閉される構成となる。

複数のスロットルバルブを回動可能な状態でスロットルボディ内の所定の位置に配設するには、スロットルバルブを軸部と一体成形するとともに、スロットルバルブをスロットルボディ内に配置し、スロットルバルブの軸部をスロットルボディの軸受部に挿入された構成にする必要がある。

本構成を二色成形法で製造する場合、スロットルバルブの軸部端面がスロットルボディの軸受部端面より長いと全幅が大きくなり、特に、複数の吸気通路にスロットルバルブを連設する場合に、顕著に搭載性が悪化するばかりでなく、スロットルバルブの軸部成形時に軸受端面と軸部成形型との隙間に、軸部となるべき樹脂材料が回り込み、軸受部本来の機能である回動に支障をきたすことがある。
特開２０００−０２７６６５号公報

本発明は、エンジンの吸気路に利用される樹脂製の吸気制御装置において、弁体の円滑な回動が可能な流体制御弁を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、
回転軸が貫通する第１及び第２貫通孔と内部に形成された流体路とを有する筒状の樹脂製ハウジングと、前記第１及び第２貫通孔に夫々配置され、かつ前記回転軸の軸方向に夫々延在するように前記ハウジングにインサート成形された環状の第１及び第２軸受と、前記回転軸を挿入するための挿入孔を持ち前記第１及び第２軸受に回転自在に支持された軸部を一体的に有し、前記ハウジングの流体路を開閉し、射出成形により形成された樹脂製の弁体とを備え、前記ハウジングと前記弁体とが二色成形法により形成され、前記第１及び第２軸受の軸方向外側端面の内径角部には面取り部が形成され、前記軸部の軸方向端面の外周側部は、前記第１及び第２軸受の面取り部よりも前記流体路側に位置することである。

第２の技術的手段は、第１の技術的手段において、
前記軸部の軸方向端面は前記面取り部に連続する環状斜面を有することである。

第３の技術的手段は、
回転軸が貫通する第１及び第２貫通孔と前記両貫通孔に連続する流体路とを有する筒状の樹脂製ハウジングを形成するハウジング形成工程であって、前記ハウジングの形状を呈する第１キャビティをもつ第１成形型内において、その軸方向外側の内径角部に面取り部を持つ環状の第１及び第２軸受を、前記貫通孔に対応する位置に配置した状態で、射出成形により前記ハウジングを形成するハウジング形成工程と、前記第１及び第２軸受に回転自在に支持される軸部を一体的に有し前記流体路を開閉する樹脂製の弁体を、前記弁体の形状を呈する第２キャビティをもつ第２成形型内において前記ハウジング内に射出成形により形成する弁体形成工程とを備え、前記第２成形型は、前記軸部の端面を成形する軸部端面成形部を有し、前記弁体形成工程においては、前記軸部端面成形部を前記第１及び第２軸受の内周に進入させた状態で前記第２キャビティに熱可塑性樹脂を射出することを特徴とする流体制御弁の製造方である。

第４の技術的手段は、第３の技術的手段において、
前記軸部端面成形部はその先端に、前記第１及び第２軸受の面取り部に対応する形状の第１環状斜面と前記第１環状斜面の内周側に連続する第２環状斜面とを有し、前記弁体形成工程においては、前記軸部端面成形部の第１環状斜面を前記第１及び第２軸受の面取り部と密着しかつ前記第２環状斜面を面取り部よりも前記流体路側に配置した状態で射出成形を行うことを特徴とする流体制御弁の製造方法である。

上記第１の技術的手段を講じることにより、軸部の軸方向端面の外周側部は、第１及び第２軸受の面取り部よりも流体路側に位置するので、弁体の軸部は第１及び第２軸受内で滑らかに回動する。

また、第２の技術的手段を講じることにより、軸部の軸方向端面は面取り部に連続する環状斜面を有するので、軸部端面の角部の剛性が低くなり、弁体の軸部は第１及び第２軸受内で、さらに滑らかに回動する。

また、第３の技術的手段を講じることにより、ハウジングの形状を呈する第１キャビティをもつ第１成形型内において、その軸方向外側の内径角部に面取り部を持つ環状の第１及び第２軸受を、貫通孔に対応する位置に配置した状態で、射出成形によりハウジングを形成するハウジング形成工程と、第１及び第２軸受に回転自在に支持される軸部を一体的に有し流体路を開閉する樹脂製の弁体を、弁体の形状を呈する第２キャビティをもつ第２成形型内においてハウジング内に射出成形により形成する弁体形成工程とを備え、第２成形型は、軸部の端面を成形する軸部端面成形部を有し、弁体形成工程においては、軸部端面成形部を第１及び第２軸受の内周に進入させた状態で第２キャビティに熱可塑性樹脂を射出するようにしたから、第１及び第２軸受の端面に樹脂が回り込むことを防止することが可能となり、弁体の円滑な回動を可能とする流体制御弁を製造することができる。

さらに、第４の技術的手段により、軸部端面成形部はその先端に、第１及び第２軸受の面取り部に対応する形状の第１環状斜面と第１環状斜面の内周側に連続する第２環状斜面とを有し、弁体形成工程においては、軸部端面成形部の第１環状斜面を第１及び第２軸受の面取り部と密着しかつ第２環状斜面を面取り部よりも流体路側に配置した状態で射出成形を行うから、第１及び第２軸受の端面に樹脂が回り込むことを確実に防止することが可能であり、弁体のさらに円滑な回動を可能とする流体制御弁を製造することができる。

以下、本発明に係る実施形態を、流体制御弁１を例に、図１乃至図４に基づいて説明する。

流体制御弁１は、両側面に軸受用ブッシュ４をインサート成形で装着した軸受用孔と内部に形成された流体路２２を持つ角円筒様のハウジング２と、ハウジング２内に回動可能に軸支されたバルブ３とを備える。

バルブ３は両端に軸支用軸部３１を有する平板形状をなし、軸部３１の軸心にはシャフト５が挿入される長角孔が形成されている。軸部３１はハウジング２の軸受用孔に貫挿されて回動自在に軸支されている。

シャフト５は、長方形の断面形状をなし、複数の流体制御弁１に配設されたバルブ３の長角孔を貫通している。バルブ３はシャフト５の一端に配設した駆動装置（図示せず）により回動自在に操作され、吸気通路の流路を閉塞或いは開放する姿勢をとることができる。

空気は図２の右（矢印）方向から流入し、流体制御弁１はバルブ３の姿勢により流体路２２の断面積を変化させ、流体の流速・流量を制御する。（図２、図３はバルブ３が全開の状態を、図１はバルブ３が全閉の状態を示している）
ブッシュ４の軸方向外周側端面の内径角部には予め面取り部４１が形成されており、軸部３１の軸方向端面は面取り部４１に連続する環状斜面を有している。つまり、軸部３１の端面角部の剛性が低くなるばかりでなく、軸部３１の回動がブッシュ４の摺動面のみで行われるため、バルブ３はハウジング２内で滑らかに回動する。

次に、本発明に係る実施形態である流体制御弁１の製造方法、特に、軸部３１の成形方法について図５と図６に基づいて詳述する。

本流体制御弁１は、いわゆる二色成形法により製造される。

第１の工程は、ハウジング２の外表面を形成するとともに、所定の位置に２つのブッシュ５を配置するスライドコア１０１を内蔵した固定主型１００と、ハウジング２の内表面（流体路）を形成する可動中子型１１０とで構成されるハウジング２の形状をしたキャビティに、熱可塑性樹脂を射出してハウジング２を成形する工程である。

第１の工程でハウジング２を成形した後、第２の工程では、可動中子型１１０とスライドコア１０１とは、バルブ３を成形するために可動中子型１１１とスライドコア１０２に置き換わり、バルブ３の形状をしたキャビティに、第１の工程とは異なる材質の熱可塑性樹脂を射出しバルブ３を成形する。その際、スライドコア１０２の軸部３１の端面を形成する部分は、ブッシュ４の面取り部４１に密着する環状斜面を持っているので、高圧で射出されたバルブ３の樹脂材料がブッシュ４の面取り部４１に回り込むことがない。また、射出された熱硬化性の樹脂材料は硬化する従って温度が低下し収縮するので、ブッシュ４の内周と軸部３１の外周とは適度な隙間を生じ、バルブ３は滑らかに回動することができる。

本発明に係る流体制御弁の斜視図である。 本発明に係る流体制御弁の断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ部拡大図である。 本発明に係る流体制御弁の第１の工程の型構成図である。 本発明に係る流体制御弁の第２の工程の型構成図である。

符号の説明

１・・・流体制御弁
２・・・ハウジング
２２・・・流体路
３・・・バルブ（弁体）
３１・・・軸部
４・・・ブッシュ（軸受）
４１・・・面取り部
５・・・シャフト（回転軸）
１００・・・固定主型
１０１、１０２・・・スライドコア
１１０、１１１・・・可動中子型

Claims (4)

1. 回転軸が貫通する第１及び第２貫通孔と内部に形成された流体路とを有する筒状の樹脂製ハウジングと、
   前記第１及び第２貫通孔に夫々配置され、かつ前記回転軸の軸方向に夫々延在するように前記ハウジングにインサート成形された環状の第１及び第２軸受と、
   前記回転軸を挿入するための挿入孔を持ち前記第１及び第２軸受に回転自在に支持された軸部を一体的に有し、前記ハウジングの流体路を開閉し、射出成形により形成された樹脂製の弁体とを備え、
   前記ハウジングと前記弁体とが二色成形法により形成され、
   前記第１及び第２軸受の軸方向外側端面の内径角部には面取り部が形成され、前記軸部の軸方向端面の外周側部は、前記第１及び第２軸受の面取り部よりも前記流体路側に位置することを特徴とする流体制御弁。
2. 請求項1において、
   前記軸部の軸方向端面は前記面取り部に連続する環状斜面を有することを特徴とする流体制御弁。
3. 回転軸が貫通する第１及び第２貫通孔と前記両貫通孔に連続する流体路とを有する筒状の樹脂製ハウジングを形成するハウジング形成工程であって、前記ハウジングの形状を呈する第１キャビティをもつ第１成形型内において、その軸方向外側の内径角部に面取り部を持つ環状の第１及び第２軸受を、前記貫通孔に対応する位置に配置した状態で、射出成形により前記ハウジングを形成するハウジング形成工程と、
   前記第１及び第２軸受に回転自在に支持される軸部を一体的に有し前記流体路を開閉する樹脂製の弁体を、前記弁体の形状を呈する第２キャビティをもつ第２成形型内において前記ハウジング内に射出成形により形成する弁体形成工程とを備え、
   前記第２成形型は、前記軸部の端面を成形する軸部端面成形部を有し、前記弁体形成工程においては、前記軸部端面成形部を前記第１及び第２軸受の内周に進入させた状態で前記第２キャビティに熱可塑性樹脂を射出することを特徴とする流体制御弁の製造方法。
4. 請求項３において、
   前記軸部端面成形部はその先端に、前記第１及び第２軸受の面取り部に対応する形状の第１環状斜面と前記第１環状斜面の内周側に連続する第２環状斜面とを有し、
   前記弁体形成工程においては、前記軸部端面成形部の第１環状斜面を前記第１及び第２軸受の面取り部と密着しかつ前記第２環状斜面を面取り部よりも前記流体路側に配置した状態で射出成形を行うことを特徴とする流体制御弁の製造方法。

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