JP5333271B2 - 吸気用バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のごとき車両に搭載される内燃機関（以下エンジンという）の吸気用バルブ装置、特に、エンジンの燃焼室に吸入される空気量を制御等するためのバルブとして樹脂製バルブが用いられる型式の吸気用バルブ装置に関する。

(従来の技術）
自動車のごとき車両に搭載されるエンジンの吸気用バルブ装置としては、種々な構成のものが従来より知られているが、その代表例であるスロットルバルブの場合、図１に示すようなタイプが一般的である。図１に基づき概説すれば、エンジン１の燃焼室１ａに向けて燃焼用の空気を導く吸気通路２には、この通路２の開閉あるいは開度調整を行なうバルブ３が設けられている。このバルブ３は、基本的には弁体３１とこれを回動操作するシャフト３２からなり、エンジン１の運転条件に応じて回動操作されて、矢印Ａのごとき吸入空気の流れ、即ちエンジン１の吸入空気量を制御するものである。
しかし、近年この種の吸気用バルブ装置には、コスト低減や軽量化等のために、少なくとも弁体３１を金属に代えて樹脂にて作製した所謂樹脂製バルブが多用されるようになってきた。

ところが、エンジン１は、運転条件によっては吸気通路２の下流側（吸気下流側）から吸気通路２の上流側（吸気上流側）へ向かう火炎を伴う燃焼圧、所謂バックファイアが発生する場合があり、このバックファイアによる高温高圧の燃焼ガスや火炎は吸気通路２内を瞬時に逆流するといえども、吸気通路２に装着されたバルブ３がかかる雰囲気に晒される結果、樹脂製の弁体３１の表面が溶損する恐れがあった。特に、始動時やアイドル運転時には、バルブ３が微少に開弁された状態にあり、吸気通路２にわずかな隙間が形成されることになるため、バックファイアによる高温高圧の燃焼ガスや火炎が、上記隙間を逃げ道としてその隙間に瞬時に集中する結果、弁体３１全体の溶損を招き、さらには弁体３１が吸気通路２を形成する吸気ダクト４の内壁に溶着するという危惧さえもあった。
このように、弁体３１の溶損等の事故を惹起すると、吸入空気量が制御不能となり、エンジンのオーバーランによる車両急発進等の危険挙動により安全運転に支障が生じることになる。

そこで、この種の吸気用バルブ装置において、バルブの弁体を樹脂製にした場合、その弁体の表面に耐熱層を設けるという提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
この構造は、樹脂製弁体の表面に、耐熱めっき層を施すとか、耐熱材を設けることにより、バルブ表面を高温の燃焼ガスから保護しようとするものである。

（従来技術の問題点）
しかしながら、バックファイアは、前述のごとく、高温であるのみならず、高圧でもあるため、強烈なバックファイアが生じた場合には、バルブ自体樹脂製で強度が弱いために、バルブそのものの破損（欠損・折損等）を招くという問題がある。
このようにバルブ自体が破損した場合、吸入空気量が制御不能となり、エンジンのオーバーラン等安全運転に支障が生じるという前述の溶損と同様の問題に加え、万一バルブの破片がエンジンに吸い込まれると、エンジンの破損という重大事に至る危険がある。
なお、上記問題は、吸気用バルブ装置の代表例であるスロットルバルブの事例について詳述したが、最近のエンジンには、図１において、吸気ダクト４の各分岐管４１から各気筒の吸気ポート１ｂへの吸気流を、より好適な流れに変更するためのタンブルバルブやスワールバルブが設置されるものがあり、これらのバルブにも樹脂化の要請が強くなってきているが、バックファイアの影響については全く同様の問題を抱えている。

本発明者らは、かかる問題を究明すべく、種々の実験・研究を重ねたところ、バックファイアは前述のごとく瞬間的に起きる現象であるが、この瞬間的に生じる高圧現象を巧みに活用して樹脂製バルブ自体が高温の燃焼ガスに晒され続けられないようにすることにより、バックファイアの直接的な影響を排除し得ることを見出した。

特開２００８−２３２００１号公報

本発明は、上記の究明結果に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、樹脂製弁体の一部を、バックファイアが生じた時にその高い燃焼圧を利用して一時的に強制的に破損させ、そこから高温高圧の燃焼ガスを一旦抜いた後に弁体を初期状態に復元させることにより、バックファイアが生じても弁体による吸入空気量の制御可能な状態を維持し、エンジンの安全運転を持続できる吸気用バルブ装置を提供することにある。

［請求項１の手段］
請求項１に記載の発明によれば、樹脂製の弁体は、シャフトと一体に回動し、弁体の主要部を形成するベース弁部と、このベース弁部に対して同一平面状に配置され、弁体の残部を形成すると共に、吸気下流側から吸気上流側へ向かう燃焼圧によって吸気上流側へ変位することで、吸気下流側の燃焼圧を吸気上流側へ逃がすリリーフ弁部と、ベース弁部とリリーフ弁部との境界部に設けられてこの両弁部を結合すると共に、吸気下流側から吸気上流側へ向かう燃焼圧によって破断することでリリーフ弁部をベース弁部から切り離してリーフ弁部を吸気上流側へ変位可能にする薄肉部（以下、薄肉破断部と呼ぶ。）と、から構成されている。
そして、弁体は、境界部においてベース弁部とリリーフ弁部とに跨って設けられ、薄肉破断部が破断したときに、リリーフ弁部をベース弁部に対して支持すると共に、リリーフ弁部の上記変位を許容するバネ部材（以下、復元用バネ部材と呼ぶ。）を備えている。
よって、バックファイアが生じると、弁体のリリーフ弁部がその瞬間的な高い燃焼圧を受けて吸気上流側へ変位し、高温高圧の燃焼ガスや火炎を速やかに吸気上流側へ逃がすため、弁体が高温に晒され続けることがなく、弁体の溶損を招くことがない。
しかも、この弁体は、ベース弁部とリリーフ弁部と薄肉破断部とを共通の樹脂材料により一体形成するだけの簡単かつ廉価な構成でもって、弁体の任意の一部を一時的に強制破損させ得る構造を実現することができる。

さらに、薄肉破断部が破断したときに、リリーフ弁部をベース弁部に対して支持する復元用バネ部材を備えることにより、バックファイアが消失すると、リリーフ弁部の変位により一時的に破損状態にあった弁体を、直ちに初期状態に復帰させることができるため、吸気通路を弁体により閉じて吸入空気量を引き続き制御することが可能で、エンジンを安全に持続運転することができる。よって、車両を少なくとも最寄の修理工場まで安心して移動させ、修理に供することができる。

［請求項２の手段］
請求項２に記載の発明によれば、ベース弁部とリリーフ弁部とを連結している復元用バネ部材は、金属製の板バネまたは繊維強化されたエラストマー製の板バネであり、薄肉破断部を含む弁体に埋設されている。
このような構成にすることにより、バネ部材を心金としても活用して薄肉破断部を補強することができる。

［請求項３の手段］
請求項３に記載の発明によれば、ベース弁部およびリリーフ弁部を結合する薄肉破断部は、シャフトの軸方向に沿って直線状に設けられており、その両端部が弁体の外周縁にまで達するようになっている。
かかる構成によれば、リリーフ弁部のベース弁部に対する変位並びに初期位置への復帰を、シャフトの軸線に沿って円滑に行なわせることができる。

［請求項４の手段］
請求項４に記載の発明によれば、ベース弁部は、弁体の外周縁を形成すると共に少なくとも１つの窓孔を有する額縁形状をなしていて、この窓孔にリリーフ弁部が嵌合しており、リリーフ弁部とベース弁部との境界部が、少なくとも一部にシャフトの軸方向に沿う直線部を有する環状をなしていて、この直線部に復元用バネ部材が設けられる構成になっている。
かかる構成によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、吸気通路における弁体の開閉方向に関係なく、リリーフ弁部の配置・大きさ、換言すれば弁体の強制的破損箇所・その総面積を効果的に選定することができる。また、弁体自体の強度を額縁形状のベース弁部で確保することができる。さらにリリーフ弁部はその全周囲が薄肉破断部でベース弁部に結合されているため、リリーフ弁部を安定してベース弁部に保持させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、ベース弁部とリリーフ弁部との隣接部には、薄肉破断部が破断したときにリリーフ弁部の吸気下流側への復帰位置を規制するストッパが設けられている。
このような構成にすることにより、薄肉破断部が破断しても、リリーフ弁部が復元用バネ部材に抗して例えば吸気圧により吸気下流側へ折れ曲がって、吸気通路を開放しっぱなしの状態にしてしまうことがなく、最小限のクリアランスを確保（設定）することが可能である。

本発明の吸気用バルブ装置を適用するためのエンジンとして、吸気装置および排気装置を備えた一般的なエンジンを一部縦断面にして示す模式図である。 本発明の実施例１の吸気用バルブ装置を示す模式的縦断面図である。 （ａ）図２に示すバルブの模式的縦断面図、（ｂ）そのバルブの正面図である。 本発明の実施例２の吸気用バルブ装置を示す模式的縦断面図である。 （ａ）図４に示すバルブの模式的縦断面図、（ｂ）そのバルブの正面図である。 本発明の実施例１の吸気用バルブ装置の変形例としてのバルブを示す模式的縦断面図である。 本発明の実施例２の吸気用バルブ装置の変形例としてのバルブを示す模式的縦断面図である。

本発明を実施するための最良の形態は、バックファイアにより吸気通路内に逆流として発生する瞬間的な高温高圧現象から弁体を保護するという課題を、樹脂製弁体を分割構成にし、その一部をバックファイア時の高い圧力を活用して一時的に強制破損させ、高圧を一旦抜いた後にその破損箇所を復元させる構成にすることで実現した。

［実施例１］
図１ないし図３は、本発明の実施例１を説明するためのもので、まず、図１に基づいて吸気用バルブ装置がスロットルバルブとして適用されている一般的なエンジンを概説したのち、図２および図３に基づいて本発明の吸気用バルブ装置の実施例１について詳説する。

（適用エンジン１の説明）
このエンジン１は、自動車のごとき車両に搭載されるものであり、エンジン１の燃焼室１ａに向けて燃焼用の空気を導く吸気通路２には、吸気用バルブ装置として、この吸気通路２の開閉あるいは開度調整を行なうバルブ３が設けられている。このバルブ３は基本的には弁体３１とこれを回動操作するシャフト３２からなり、エンジン１の運転条件に応じて回動操作されて、矢印Ａのごとき吸入空気の流れ（エンジン１の吸入空気量）を制御するものである。

エンジン１は、通常多気筒で構成されており、各気筒の燃焼室１ａが吸気ポート１ｂから吸気ダクト４の各分岐管４１に接続されている。この吸気ダクト４の空気取入口４２にはエアフィルタ５が備えられていて、このエアフィルタ５で清浄にされた空気が矢印Ａのごとく流れ、燃焼室１ａに導かれる。この吸気ダクト４の空気取入口４２から吸気ポート１ｂに至る通路が前述の吸気通路２をなしている。
吸気ダクト４の各分岐管４１には燃料噴射弁６が設けられていて、この噴射弁６から噴射される燃料と前述の空気との混合気が吸気バルブ１ｃを介して燃焼室１ａに導入されるわけで、点火プラグ１ｄにより点火されて燃焼したガスは排気バルブ１ｅを介して排気ポート１ｆから排気管７へと排出される。

（吸気用バルブ装置としてのバルブ３の説明）
吸気用バルブ装置をなすバルブ３は、前述のごとく吸気通路２を形成する吸気ダクト４に配設されるもので、吸気通路２の内部に配置され、この吸気通路２の開閉あるいは開度調整を行なう樹脂製の弁体３１と、この弁体３１を支持し、吸気通路２の内部で回動操作する金属製のシャフト３２とを基本構成として具備している。樹脂製の弁体３１と金属製のシャフト３２とは、シャフト３２の両端部３２ａを弁体３１より露出させて、例えばインサート成形技術により容易に製作することができる。
しかして、弁体３１は、吸気ダクト４に対し、シャフト３２により回動自在に取り付けられる。

ここで、弁体３１は円盤状を呈しており、一方吸気通路２は横断面が円形状を呈しているが、この両者の関係を、特に図２について補足説明する。弁体３１は、その外周縁が吸気ダクト４の内壁に接する全閉状態において、弁体３１が吸気通路２を斜めに横断して閉塞する傾斜状態を呈しており、矢印Ｂのごとく反時計方向に回動操作されることにより、吸気通路２を徐々に開いていき（開弁する）、水平位置で最大の開弁（全開状態）となる。

円盤状をなす前記弁体３１は、便宜上、図示上側の部分を上半分、図示下側の部分を下半分と呼称するが、以下のごとき特徴的な構造を有している。
まず、全体として、次の３つの部分からなる分割型構造をなしている。その１つは、シャフト３２と一体に回動し、弁体３１の主要部を形成するベース弁部３３であり、２つ目が、このベース弁部３３に対して同一平面状に配置され、弁体３１の残部を形成すると共に、吸気下流側から吸気上流側へ向かう燃焼圧によって吸気上流側へ変位（図２の矢印Ｃ方向に回動）して、吸気下流側の燃焼圧を吸気上流側へ逃がす役目を担うリリーフ弁部３４であり、３つ目が、ベース弁部３３と前記リリーフ弁部３４との境界部に設けられて前記ベース弁部３３および前記リリーフ弁部３４を結合すると共に、吸気下流側から吸気上流側へ向かう燃焼圧によって破断することで、リリーフ弁部３４をベース弁部３３から切り離して吸気上流側へ変位可能にする役目を担う薄肉部３５（以下、薄肉破断部３５と呼ぶ。）である。

リリーフ弁部３４は、弁体３１の上半分の領域において、下弦の略三日月形状を呈しており、ベース弁部３３が残部の欠円形状を呈している。この両弁部３３、３４の境界部（弦に相当）がシャフト３２の軸方向に沿って延びる直線状を呈しており、ここに薄肉破断部３５の両端が弁体３１の外周縁にまで達するようにして設けられている。これらベース弁部３３、リリーフ弁部３４および薄肉破断部３５の３つの部分が共通の樹脂材料例えばＰＰＳのごとき熱硬化性樹脂によって一体に設けられている。
なお、薄肉破断部３５は、破断する力を肉の厚みで設定することができる。特に、盲孔状のミシン目構造を併用すると比較的肉厚に形成することができ、常態時における強度保証に有効である。なお、盲孔状ミシン目であれば、常態時にこの薄肉破断部３５を吸気流が通過することがない。もっとも、後述するバネ部材８の埋設部分のみをミシン目とすることができ、この場合には吸気流をバネ部材８で遮蔽できるため、必ずしも盲孔状にしなくてもよい。
また、薄肉破断部３５を挟む両弁部３３、３４の隣接部分３６ａ、３６ｂは、吸気流の上流側、下流側の両面において、薄肉破断部３５と共に略Ｖ字形のくさび状をなす傾斜面に形成されており、リリーフ弁部３４が図２破線のごとく吸気上流側に回動変位したときに、その隣接部分３６ｂの傾斜面がベース弁部３３の隣接部分３６ａの傾斜面に当接し、リリーフ弁部３４がそれ以上矢印Ｃ方向（反時計方向）に回動変位できないよう、ストッパ機能を発揮する。

さらに、弁体３１は、薄肉破断部３５が破断したときに、リリーフ弁部３４をベース弁部３３に対して支持すると共に、リリーフ弁部３４に対して吸気上流側へ変位を許容するバネ部材８（以下、復元用バネ部材８とも呼ぶ。）を備えている。
このバネ部材８としては、金属製の板バネまたは繊維強化されたエラストマー製の板バネが好適で、前者は例えばＳＵＳ３０４の金属を用いることができ、後者は基布入りのフッ素ゴム、シリコンゴム等を用いることができる。

なお、このバネ部材８は、シャフト３２と同様に、弁体３１にインサート成形されるものであり、薄肉破断部３５を中心にベース弁部３３とリリーフ弁部３４とに跨って弁体３１に埋設されている。よって、バネ部材８を薄肉破断部３５の心金として活用できる。
しかして、この薄肉破断部３５が破断したときには、リリーフ弁部３４はベース弁部３３に対してバネ部材８を支点として、吸気上流側に向けて図２の破線位置まで矢印Ｃのごとく回動変位することができる。
またこのとき、ベース弁部３３とリリーフ弁部３４との隣接部分３６ａ、３６ｂが当接し、リリーフ弁部３４が過度に回動するのを防ぐため、バネ部材８を弾性限度内の変形にとどめることができる。

（実施例１の背景）
エンジン１は、運転条件によってはバックファイアが生じる。このバックファイアは、エンジン１の例えば吸気バルブ１ｃの開閉タイミングの狂いや、点火プラグ１ｄによる点火時期のズレなどにより、不完全燃焼ガスが爆発燃焼する現象で、高温高圧の燃焼ガスや火炎は吸気ポート１ｂ付近ばかりでなく、吸気通路２を逆流（図２の矢印Ｄ方向）し、エアフィルタ５付近まで到達することさえある。
よって、吸気通路２に配設されたバルブ３は、高温高圧の燃焼ガスや火炎に晒されることになる。このとき、エンジン１がアイドリングなどで弁体３１が全閉もしくはそれに近い状態にあると、弁体３１全体が高温高圧の燃焼ガスをまともに受けることになる。

（実施例１の特徴）
上記の不具合を解決するために、実施例１のバルブ３では、次の技術を採用している。
つまり、弁体３１はベース弁部３３、リリーフ弁部３４および薄肉破断部３５で構成されており、全閉状態でバックファイアの高圧を図２の矢印Ｄのごとく受けると、リリーフ弁部３４の受圧力により薄肉破断部３５が破断し、リリーフ弁部３４がバネ部材８を支点として矢印Ｃのごとく吸気上流側へ回動変位する。このリリーフ弁部３４の強制的な破損（切り離し）によって、吸気通路２には、リリーフ弁部３４の面積に相当する大きな略三日月状の流路を形成することができる。
かくして、この流路を逃げ道として、燃焼圧や火炎が吸気下流側から吸気上流側へと瞬時に逃げる（抜ける）。よって、弁体３１が高温高圧の燃焼ガスに晒され続けることがなく、弁体３１の溶損を防止できる。

一方、バックファイアが消失すると、強制的に切り離されたリリーフ弁部３４は、図２に示すように、バネ部材８の復元力で薄肉破断部３５が破断する前の初期の位置に戻り、弁体３１全体が実質的に元の円盤状に復する。
これにより、弁体３１、したがってバルブ３は不完全ながらバルブとしての機能を発揮する。つまり、弁体３１はリリーフ弁部３４が少なくとも吸気圧の影響を受けて吸気通路２を閉じる方向に働くため、吸入空気量を制御することができ、エンジン１をオーバーランの危惧なく持続運転可能となる。したがって、車両を最寄の修理工場まで安全運転で無事運ぶことができる。

［実施例２］
図４および図５（ａ）（ｂ）は、本発明の実施例２として、図１のバルブ３として適用する吸気用バルブ装置の主要部を模式的に示したものである。
本実施例は、弁体３１が、共通の樹脂材料で一体に形成される、ベース弁部３３とリリーフ弁部３４と薄肉破断部３５の３つの分割部分で構成されているが、とりわけベース弁部３３およびリリーフ弁部３４に特徴を有する。

ベース弁部３３は、全体として弁体３１の外周縁を形成する円形状を呈しているものの、シャフト３２を挟んで略半月状の窓孔３３ａを２つ有する額縁形状をなしており、この各窓孔３３ａに略半月状のリリーフ弁部３４がそれぞれ嵌合している。
そして、この各窓孔３３ａと各リリーフ弁部３４との境界部分が、全周にわたり環状特に弓形状に連なっていて薄肉破断部３５を形成している。この薄肉破断部３５において、その弦をなす直線部３５ａがシャフト３２の軸方向に沿って延びており、この直線部３５ａのところで、ベース弁部３３とリリーフ弁部３４とに跨って、弁体３１に実施例１と同様にして復元用バネ部材８が埋設されている。
なお、この薄肉破断部３５において、直線部３５ａを除く円弧状部分３５ｂは、直線部３５ａに比して、幅が狭く、破損し易い形状（肉厚）となっている。

この実施例によれば、バックファイアが生じると、弁体３１が吸気下流側からの燃焼圧（矢印Ｄ）を受けて、各リリーフ弁部３４の受圧力により環状の薄肉破断部３５が破断し、２つのリリーフ弁部３４がそれぞれ矢印Ｃ１、Ｃ２のごとくバネ部材８を支点として吸気上流側に回動変位し、ベース弁部３３の２つの窓孔３３ａを開放する。よって、吸気下流側からの燃焼圧（矢印Ｄ）を速やかに吸気上流側へ逃がすことができる。
なお、各窓孔３３ａと各リリーフ弁部３４において、直線部３５ａを挟む隣接部分３６ａ、３６ｂは実施例１と同様なストッパ機能を果たす傾斜面になっている。

前述の実施例１では、バルブ３（弁体３１）の開閉方向の関係で、リリーフ弁部３４を弁体３１の上半分の領域にしか設けることができないのに対し、この実施例２の場合、リリーフ弁部３４をベース弁部３３の内側で独立して回動変位させるため、バルブ３（弁体３１）の開閉方向とは無関係にリリーフ弁部３４を設けることができる。例えば、下側のリリーフ弁部３４が矢印Ｃ２のごとく回動変位する際に、その外周縁が吸気ダクト４の内壁面４ａに接触（干渉）することがない。よって、弁体３１の下半分の領域も有効活用して、本実施例２のごとく略半月状のリリーフ弁部３４を２つ設けることにより、バックファイアの逃げ道として、大きな面積の流路を確保することができる。

また、実施例２のごとき形式に従えば、窓孔３３ａにリリーフ弁部３４を嵌合する額縁形式であるため、吸気通路２の断面形状に関係なく、リリーフ弁部３４の形状、配置、面積を自在に設定することができる。勿論、弁体３１の上半分の領域のみを活用して、窓孔３３ａ、リリーフ弁部３４をそれぞれ１つとし、実施例１と実質的に同様な構成とすることもできる。
また、弁体３１自体の強度を額縁形状のベース弁部３３で確保することができ、さらにリリーフ弁部３４はその全周囲が薄肉破断部３５でベース弁部３３に結合されているため、リリーフ弁部３４を安定してベース弁部３３に保持させることができる。

［変形例］
図６および図７は、それぞれ本発明の実施例１および実施例２の変形例を模式的に示したもので、基本的には実施例１および実施例２と同じ構造であるが、次のごとき特徴を有している。
この両変形例は、弁体３１において、薄肉破断部３５（特に直線部３５ａ）を挟んだベース弁部３３とリリーフ弁部３４との隣接部分３６ａ、３６ｂは傾斜面をなしているが、特に吸気下流側の隣接部分には、薄肉破断部３５が破断しバネ部材８によりリリーフ弁部３４が復帰したときに、ベース弁部３３に対するリリーフ弁部３４の相対位置を、薄肉破断部３５が破損する前の初期位置（実線位置）よりも、吸気下流側へ折れ曲がるのを防ぐストッパ３７が設けられている。

このストッパ３７は、吸気下流側の傾斜面を発展させて形成したものであって、リリーフ弁部３４の復帰位置を最大限一点鎖線までの位置に規制することができる。
特に、薄肉破断部３５の直線部３５ａは、吸気下流側において、バネ部材８が存在する範囲において欠除している。つまり、バネ部材８の片面、即ち吸気下流側への折り曲がり面が露出しているわけで、バネ部材８の吸気下流側への変位が薄肉破断部３５によって支障されることなく行なわれ、リリーフ弁部３４側のストッパ３７もベース弁部３３側のストッパ３７に直接良好に当接するため、ストッパ３７による位置規制も的確に行なえる。

かくして、上記構成によれば、バネ部材８に対し、その弾性限度の範囲内での変形を保証できるのは勿論であるが、次のような格別な効果を奏する。
まず、図７の例について説明すると、このストッパ３７の代わりに上記実施例２のごとき傾斜面３６ａ、３６ｂであると、バネ部材８の弾性力に抗して、リリーフ弁部３４の吸気下流側へ復帰するときの回動変位（矢印Ｅ１、Ｅ２）が、最大両傾斜面３６ａ、３６ｂの当接位置まで可能になるのに対し、ストッパ３７によってリリーフ弁部３４の復帰位置が一点鎖線までの位置に制限されることになる。つまり、リリーフ弁部３４の外周縁とベース弁部３３の窓孔３３ａの内周縁との間には最大でも微小のクリアランスＸしか生じないことになる。換言すれば、バルブ３による吸気通路２の最小限のクリアランスを確保（設定）することができる。

なお、図６の例では、弁体３１の全閉位置（実線のごとき傾斜状態）で、（１）リリーフ弁部３４の外周縁３４ａが吸気ダクト４の内壁面４ａに完全に接触するタイプと、（２）リリーフ弁部３４の外周縁３４ａと吸気ダクト４の内壁面４ａとの間にあらかじめ最小クリアランスＹを形成しておくタイプとがあり、前者のタイプ（１）であるときには、リリーフ弁部３４の復帰位置が自ずと規制される場合もあるが、リリーフ弁部３４の復帰過程（矢印Ｅ）でリリーフ弁部３４自体が吸気下流側に折れ曲がったままの状態（例えば破線位置とは反対の位置に変位した状態）で時計方向に回動変位する可能性がある。このような可能性も、ストッパ３７によって確実に解消でき、リリーフ弁部３４の復帰位置を一点鎖線の位置にとどめることができるので、図７のクリアランスＸに相当する最小クリアランスを実質的に確保することが可能となる。
上述の変形例（図６および図７）のごとく、弁体３１が一旦破損したにもかかわらず、最小クリアランスを確保できる状態に復元できることは、エンジン１、したがって車両の安全運転に資すること絶大である。

なお、上述の実施例１，２においては、薄肉破断部３５の直線部分（直線部３５ａ）にバネ部材８を完全に埋設して（つまりバネ部材８の表面にも薄肉を存在させて）おり、図６および図７に示す変形例でも、バネ部材８の吸気上流側には薄肉破断部３５を存在させて、それぞれバネ部材８を薄肉破断部３５の補強用心金として積極的に活用しているが、薄肉破断部３５の直線部分（直線部３５ａ）を弁体３１の外周縁側部分のみにし（バネ部材８を薄肉破断部３５にて埋設しないようにし）、バネ部材８の折り曲がり面を吸気流の上流側と下流側の両面共に露出させるようにしてもよい。この場合、常態時における吸気流をバネ部材８で遮蔽できることは勿論である。
また、特に、実施例２および図７に示す変形例においては、直線部３５ａ以外の円弧状部分３５ｂにも幅の狭い薄肉破断部３５を積極的に形成したが、これを省略して、窓孔３３ａの内周縁とリリーフ弁部３４の外周縁とを単に密接させるようにしてもよい。

なお、上述の例において、シャフト３２も樹脂製にする場合には、シャフト３２と弁体３１とを共通の樹脂材料により一体形成してもよい。
また、上述の例では、スロットルバルブへの適用例について詳述したが、図１において、吸気ダクト４の各分岐管４１から各気筒の吸気ポート１ｂへの吸気流を、より好適な流れに変更するために設置されるタンブルバルブやスワールバルブにも適用できることは勿論であり、弁体３１の構造も、シャフト３２を中央に備えるバタフライ形式のものに限られるものではなく、シャフトを片側に備えて団扇のごとく開閉させる団扇形式のものにも適用できる。

１ 内燃機関（エンジン）
２ 吸気通路
３ バルブ（吸気用バルブ装置）
４ 吸気ダクト
８ 復元用バネ部材
３１ 弁体
３２ シャフト
３３ ベース弁部
３３ａ 窓孔
３４ リリーフ弁部
３５ 薄肉破断部（境界部）
３５ａ 直線部
３６ａ ベース弁部の傾斜面（隣接部分）
３６ｂ リリーフ弁部の傾斜面（隣接部分）
３７ ストッパ

Claims (5)

1. 内燃機関の燃焼室に向けて燃焼用の空気を導く吸気通路の内部に配置され、前記吸気通路の開閉あるいは開度調整を行なう弁体と、
   前記弁体を前記吸気通路の内部で回動操作するシャフトと、を具備し、
   前記弁体が樹脂材料によって形成されている吸気用バルブ装置において、
   前記弁体は、
   前記シャフトと一体に回動し、前記弁体の主要部を形成するベース弁部と、
   前記ベース弁部に対して同一平面状に配置され、前記弁体の残部を形成すると共に、吸気下流側から吸気上流側へ向かう燃焼圧によって吸気上流側へ変位することで、吸気下流側の燃焼圧を吸気上流側へ逃がすリリーフ弁部と、
   前記ベース弁部と前記リリーフ弁部との境界部に設けられて前記ベース弁部および前記リリーフ弁部を結合すると共に、吸気下流側から吸気上流側へ向かう燃焼圧によって破断することで前記リリーフ弁部を前記ベース弁部から切り離して前記リリーフ弁部を吸気上流側へ変位可能にする薄肉部と、
   を具備し、
   前記ベース弁部、前記リリーフ弁部および前記薄肉部が共通の樹脂材料によって一体に設けられるものであり、
   さらに、前記弁体は、
   前記境界部において前記ベース弁部と前記リリーフ弁部とに跨って設けられ、前記薄肉部が破断したときに、前記リリーフ弁部を前記ベース弁部に対して支持すると共に、前記リリーフ弁部の前記変位を許容するバネ部材を備えることを特徴とする吸気用バルブ装置。
2. 請求項１に記載の吸気用バルブ装置において、
   前記バネ部材は、金属製の板バネまたは繊維強化されたエラストマー製の板バネであり、前記薄肉部を含む前記弁体に埋設されていることを特徴とする吸気用バルブ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の吸気用バルブ装置において、
   前記薄肉部は、前記シャフトの軸方向に沿って直線状に設けられており、その両端
   部が前記弁体の外周縁に達することを特徴とする吸気用バルブ装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の吸気用バルブ装置において、
   前記ベース弁部は、前記弁体の外周縁を形成すると共に少なくとも１つの窓孔を有する額縁形状をなしており、
   前記リリーフ弁部は、全周囲が前記窓孔に嵌合しており、
   前記境界部は、少なくとも一部に前記シャフトの軸方向に沿う直線部を有する環状をなしており、
   前記バネ部材は、前記直線部に設けられていることを特徴とする吸気用バルブ装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の吸気用バルブ装置において、
   前記ベース弁部と前記リリーフ弁部との隣接部には、前記薄肉部が破断したときに前記リリーフ弁部の吸気下流側への復帰位置を規制するストッパが設けられていることを特徴とする吸気用バルブ装置。

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