JP4506735B2 - 多連一体型バルブ開閉装置 - Google Patents
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Description
従来より、内燃機関のインテークマニホールドの内部に、1本のシャフトによって結合された複数のバルブを配置した内燃機関用吸気制御装置が公知である(例えば、特許文献1)。また、内燃機関のインテークマニホールドの内部に、バルブユニットを一定の間隔でシャフトの回転軸方向に並列して複数配置した内燃機関用吸気制御装置も公知である(例えば、特許文献2)。このバルブユニットは、1個の樹脂ハウジングと1個の樹脂バルブとによって構成されている。また、複数の樹脂バルブは、バルブ軸の回転軸方向に対して垂直な半径方向の両側にバルブ体が形成されているタイプ、つまりバタフライ式のバルブが用いられている。
ところが、従来の多連一体型バルブ開閉装置においては、インテークマニホールド101の多角筒部102の内部に、樹脂ハウジング104と樹脂バルブ105とを組み込んだ後、1本のピンロッド109を複数の樹脂バルブ105毎に形成される各貫通孔107の内部に挿入する。例えば、1本のピンロッド109を複数の樹脂バルブ105毎に形成される各バルブ軸106の孔壁面に圧入嵌合すると、図7に示したように、複数の樹脂ハウジング104毎に形成される各吸気通路103内において複数の樹脂バルブ105がピンロッド109の挿入方向の先端側に片寄せられた状態で、1本のピンロッド109の各嵌合部の外周に結合されてしまう。すなわち、図8に示したようなシム111、112の組み付けがない場合には、複数の樹脂バルブ105が片寄せされた状態で、1本のピンロッド109の各嵌合部の外周に組み付けられてしまう。
ここで、各凸部は、全閉位置から全開位置に至るまでのバルブ開閉範囲外で複数のバルブ毎に形成される両側面と対向する一対の対向壁部に配設されている。このため、複数のバルブを1本のシャフトに組み付けた後に、複数のバルブをシャフトの回転軸(回転中心軸線、軸心)を中心にして回転させて、全閉位置から全開位置に至るまでのバルブ開閉範囲内に配置すると、複数のバルブの回転軸方向の両側の隙間(サイドクリアランス)が均等となる。
したがって、複数のバルブの回転軸方向の両側にシムを挟み込むことなく、複数のバルブの回転軸方向の両側のサイドクリアランスを均等化することができる。これにより、複数の筒部に対する複数のバルブの偏芯組み付けを防止できる。また、複数のバルブの回転軸方向の両側にシムを挟み込んだり、シムを取り外したりするシムの着脱作業が不要となるので、組付工数の削減およびコストの削減を図ることができるので、複数のバルブを備えた多連一体型バルブ開閉装置における生産性を向上することができる。
請求項4に記載の発明によれば、複数のバルブを樹脂材料によって形成し、複数の筒部(ハウジング等)を樹脂材料によって形成することで、多連一体型バルブ開閉装置の軽量化を図るようにしても良い。
ここで、各凸部は、全閉位置から全開位置に至るまでのバルブ開閉範囲外で複数のバルブ毎に形成される両側面と対向する一対の対向壁部に配設されている。このため、複数のバルブを1本のシャフトに組み付けた後に、複数のバルブをシャフトの回転軸(回転中心軸線、軸心)を中心にして回転させて、全閉位置から全開位置に至るまでのバルブ開閉範囲内に配置すると、複数のバルブの回転軸方向の両側の隙間(サイドクリアランス)が均等となる。
したがって、請求項1に記載の発明と同様な効果を達成することができる。
請求項7に記載の発明によれば、樹脂ハウジングと樹脂バルブとの同時成形時に、流体流路の軸線方向(流体流方向)の上流側または下流側に向けて金型を型抜きすることで、一対の対向壁部毎に設けられる各凸部を成形することが可能となる。
図1ないし図4は本発明の実施例1を示したもので、図1および図2は吸気渦流発生装置を示した図である。
複数の吸気流制御バルブ2毎に形成される各貫通孔19は、複数のハウジング6毎に形成される各吸気通路12の軸線方向(吸気流方向)に対して垂直な回転軸方向に真っ直ぐに延びる多角穴(四角穴、圧入穴)であって、複数の吸気流制御バルブ2毎に設けられる各バルブ軸21、22をその回転軸方向に貫通するように形成されている。
ここで、複数の吸気流制御バルブ2毎に形成される各バルブ軸21、22は、ピンロッド4のバルブ保持部31〜34の周囲を周方向に取り囲むように円筒形状に形成されている。また、バルブ軸21、22の軸方向の両端部は、2つのベアリング7、8を介して、複数のハウジング6の内周に摺動自在に軸支される2つのバルブ摺動部(バルブ摺動面)として機能する。また、各バルブ軸21、22は、各吸気通路12の中心軸線よりも下壁面側にオフセット配置され、且つ各吸気通路12の吸気流方向の中心部よりも各吸気通路12の吸気流方向の上流側にオフセット配置されている。
なお、複数の吸気流制御バルブ2毎に形成される各貫通孔19は、ピンロッド4の断面形状(四角形状)に対応した多角穴形状(四角穴形状)、すなわち、ピンロッド4のバルブ保持部31〜34の断面形状と略同一の孔形状に形成され、吸気流制御バルブ2とピンロッド4との相対的な回転が規制されている。
これらのハウジング6は、各吸気通路12の軸線方向(吸気流方向)に対して略直交する方向(水平方向)の両側に一対の対向壁部(両側壁部、左右側壁部:以下ハウジング左右壁部と言う)41、42をそれぞれ有している。また、複数のハウジング6は、各吸気通路12の軸線方向(吸気流方向)に対して直交する方向(天地方向)の両側(天側および地側)に一対の上下壁部(天壁部、底壁部:以下ハウジング上下壁部と言う)43、44をそれぞれ有している。
ここで、凸部71は、複数のハウジング6毎の各ハウジング左壁部41の側壁面62において、各ハウジング左壁部41と一体的に形成(樹脂一体成形)されている。また、凸部72は、複数のハウジング6毎の各ハウジング右壁部42の側壁面62において、各ハウジング右壁部42と一体的に形成(樹脂一体成形)されている。なお、凸部71、72は、直方体形状に形成されており、凸部71、72が形成されたハウジング左右壁部41、42と共に、凸部71、72の周囲のハウジング左右壁部41、42よりも板厚の厚いハウジング肉厚部を構成している。また、凸部71、72が形成されたハウジング左右壁部41、42の外壁面に、凸部71、72に対応した凹部(空間)を形成しても良い。
次に、本実施例の吸気渦流発生装置(多連一体型バルブ開閉装置)の製造方法を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。
次に、1個のハウジング6に形成される吸気通路12内に1個の吸気流制御バルブ2を開閉自在に組み込んだ複数のバルブユニットを、インテークマニホールド1の各嵌合穴10の内部に組み込む(第1組付工程)。これにより、複数のバルブユニットが、インテークマニホールド1の内部にピンロッド4の回転軸方向に一定の間隔で並列的に配置される。
次に、バルブ開閉範囲外で各凸部71、72間に挟み込まれて保持されている各吸気流制御バルブ2を、各バルブ軸21、22の軸心を中心にして、バルブ開閉範囲外の位置から全閉位置を通り越してバルブ開閉範囲内の位置まで図示左回転方向に回転(オーバーターン)させる(第4組付工程)。
ここで、複数の吸気流制御バルブ2毎の回転軸方向の左側のサイドクリアランス(δl)とは、複数の吸気流制御バルブ2毎の各バルブ左側面と複数のハウジング6毎の各ハウジング左壁部41の側壁面61との間に形成される隙間のことである。また、複数の吸気流制御バルブ2毎の回転軸方向の右側のサイドクリアランス(δr)とは、複数の吸気流制御バルブ2毎の各バルブ右側面と複数のハウジング6毎の各ハウジング右壁部42の側壁面61との間に形成される隙間のことである。
次に、本実施例の吸気渦流発生装置(多連一体型バルブ開閉装置)の作用を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。
ここで、複数の吸気流制御バルブ2毎のバルブ上端縁部に主開口部23が形成されていると、吸気流制御バルブ2の近傍に燃料の液溜まり(残留ガソリン)が生じることがあり、この液溜まりした燃料が車両の傾斜等の要因によって一気に燃焼室内に流れ込むと、不完全燃焼を起こすという不具合があった。
以上のように、本実施例の吸気渦流発生装置(多連一体型バルブ開閉装置)においては、インテークマニホールド1の複数の多角筒部5毎に形成される各嵌合穴10にバルブユニットが組み込まれている。また、複数のバルブユニットは、ハウジング6の吸気通路12内に吸気流制御バルブ2が開閉自在(回転自在)に組み込まれている。そして、複数のハウジング6毎に設けられるハウジング左右壁部41、42に、バルブ開閉範囲外で、吸気流制御バルブ2のバルブ左右側面と所定の隙間を隔てて対向する一対の側壁面62を設けている。そして、ハウジング左右壁部41、42毎に形成される各側壁面62に、吸気流制御バルブ2のバルブ左右側面に接触して吸気流制御バルブ2を挟み込んだ状態で保持固定するための凸部71、72を設けている。
これによって、インテークマニホールド1の複数の多角筒部5毎に形成される各嵌合穴10(および複数のハウジング6毎に形成される各吸気通路12)に対する複数の吸気流制御バルブ2の偏芯組み付けを防止することができる。
また、本実施例では、図4(a)に示したように、各凸部71、72の突起形状を直方体形状としているが、各凸部71、72の突起形状を、図4(c)に示したように、半球面形状としても良い。この場合には、各凸部71、72の高さ(ハウジング左右壁部41、42から内側への突出量)の調整がし易く、より組付作業性を向上でき、生産性を向上することができる。
次に、本実施例のバルブユニットの製造方法を図5および図6に基づいて簡単に説明する。ここで、図5(a)、(b)は射出成形用金型を示した図で、図6(a)、(b)はハウジングへのベアリング組付工程を示した図である。
本実施例では、吸気渦流発生装置を、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための縦方向の吸気渦流(タンブル流)の生成が可能となるように構成したが、吸気渦流発生装置を、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための横方向の吸気渦流(スワール流)の生成が可能となるように構成しても良い。また、吸気渦流発生装置を、エンジンの燃焼を促進させるためのスキッシュ渦の生成が可能となるように構成しても良い。
また、本実施例では、1個のハウジングの内部に1個のバルブを開閉自在に組み込んだバルブユニットを、ケーシングとしてのインテークマニホールド1の内部にピンロッド4の回転軸方向に一定の間隔で複数配置した多連一体型バルブ開閉装置を採用しているが、ケーシング(インテークダクトまたはエンジンヘッドカバー)の内部にシャフトの回転軸方向に一定の間隔で複数のバルブを直接配置した多連一体型バルブ開閉装置を採用しても良い。この場合には、ハウジング6を廃止できる。
2 吸気流制御バルブ(樹脂バルブ、板状弁体、バルブ体)
3 アクチュエータ(バルブ駆動装置)
4 ピンロッド(シャフト)
5 多角筒部(ケーシングの第1筒部)
6 ハウジング(樹脂ハウジング、ケーシングの第2筒部)
7 ベアリング
8 ベアリング
11 インテークマニホールドの吸気通路(空気流路、流体流路)
12 ハウジングの吸気通路(空気流路、流体流路)
19 吸気流制御バルブの貫通孔
21 吸気流制御バルブのバルブ軸
22 吸気流制御バルブのバルブ軸
31 ピンロッドのバルブ保持部(第1嵌合部)
32 ピンロッドのバルブ保持部(第2嵌合部)
33 ピンロッドのバルブ保持部(第3嵌合部)
34 ピンロッドのバルブ保持部(第4嵌合部)
41 ハウジング左壁部(左側壁部、ハウジングの対向壁部)
42 ハウジング右壁部(右側壁部、ハウジングの対向壁部)
43 ハウジング上壁部(天壁部)
44 ハウジング下壁部(底壁部)
61 側壁面(第1対向面、ハウジング左右壁部の通路壁面、流路壁面)
62 側壁面(第2対向面、ハウジング左右壁部の通路壁面、流路壁面)
71 ハウジング左壁部の凸部(突起)
72 ハウジング右壁部の凸部(突起)
91 分割型スライドコア(金型)
92 分割型スライドコア(金型)
93 分割型スライドコア(金型)
94 分割型スライドコア(金型)
Claims (7)
- (a)内部に流体流路が形成された筒部を複数配設したケーシングと、
(b)このケーシングに配設される複数の筒部毎に開閉自在に収容された複数のバルブと、
(c)これらのバルブの開度を一括変更することが可能な1本のシャフトと
を備えた多連一体型バルブ開閉装置において、
前記複数のバルブは、その回転軸方向の両側に両側面を有し、
前記複数のバルブを実使用範囲で最も閉じた状態を全閉位置とし、前記複数のバルブを実使用範囲で最も開いた状態を全開位置としたとき、
前記複数のバルブは前記全閉位置から前記全開位置に至るまでのバルブ開閉範囲外にも作動可能であり、前記ケーシングは、前記複数の筒部毎に、前記全閉位置から前記全開位置に至るまでのバルブ開閉範囲外で前記複数のバルブ毎に形成される両側面と対向する一対の対向壁部を有し、
前記複数のバルブと前記シャフトを固定する際に、前記複数の筒部は、前記一対の対向壁部毎に、前記複数のバルブ毎に形成される両側面に接触して各バルブを挟み込んだ状態で保持固定するための凸部を前記バルブ開閉範囲外に設けたことを特徴とする多連一体型バルブ開閉装置。
- 請求項1に記載の多連一体型バルブ開閉装置において、
前記一対の対向壁部毎に設けられる各凸部は、前記一対の対向壁部の各流路壁面と前記複数のバルブ毎の各両側面との間に形成される、回転軸方向の両側の隙間を略均等化することが可能な高さ分だけ、前記一対の対向壁部の各流路壁面から突出していることを特徴とする多連一体型バルブ開閉装置。 - 請求項1または請求項2に記載の多連一体型バルブ開閉装置において、
前記複数のバルブは、前記1本のシャフトが回転軸方向に貫通するように挿入される貫通孔を有し、
前記1本のシャフトは、前記複数のバルブ毎に形成される各貫通孔の孔壁面に圧入嵌合される複数の嵌合部を有していることを特徴とする多連一体型バルブ開閉装置。 - 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の多連一体型バルブ開閉装置において、
前記複数のバルブは、樹脂材料によって形成されており、
前記複数の筒部は、樹脂材料によって形成されていることを特徴とする多連一体型バルブ開閉装置。 - 請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載の多連一体型バルブ開閉装置において、
前記複数のバルブは、前記1本のシャフトが回転軸方向に貫通するように挿入される貫通孔を有し、
前記一対の対向壁部毎に設けられる各凸部間に前記複数のバルブを挟み込んだ状態で、前記1本のシャフトを前記複数のバルブ毎に形成される各貫通孔の孔壁面に圧入嵌合して、前記1本のシャフトによって前記複数のバルブを串刺し状態となるように結合したことを特徴とする多連一体型バルブ開閉装置の製造方法。 - 請求項5に記載の多連一体型バルブ開閉装置の製造方法において、
前記複数の筒部は、前記ケーシングの内部に組み込まれる樹脂ハウジングであって、
前記複数のバルブは、前記樹脂ハウジングに対して相対回転する樹脂バルブであって、 前記樹脂ハウジングと前記樹脂バルブとを、同一の金型内で一体的に同時成形することを特徴とする多連一体型バルブ開閉装置の製造方法。 - 請求項6に記載の多連一体型バルブ開閉装置の製造方法において、
前記一対の対向壁部毎に設けられる各凸部は、前記樹脂ハウジングと前記樹脂バルブとの同時成形時に、前記流体流路の軸線方向の上流側または下流側に型抜きされて成形されることを特徴とする多連一体型バルブ開閉装置の製造方法。
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