JPH08170735A - バタフライバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルブシャフトの強度が高く、バルブプレー
トの位置決めが容易なバタフライバルブを提供する。 【構成】 バタフライバルブ１は、バルブシャフト１１
と、円板部１３および円板部１３の直径方向に延びる凹
部１６を備えたバルブプレート１２とからなる。凹部１
６は、円板部１３の板面と平行な平面部１６ｃと、曲面
部１６ａ、１６ｂとを有する。平面部１６ｃ上にバルブ
シャフト１１を配置すると、バルブシャフト１１の外周
面と曲面部１６ａ、１６ｂとの間に隙間１５ａ、１５ｂ
が形成される。バルブシャフト１１へのバルブプレート
１２の接合時、隙間１５ａ、１５ｂによりバルブシャフ
ト１１と平行方向および垂直方向にバルブプレート１２
を動かして、スロットルボアとの間の間隙の大きさが全
周にわたり均一になるようにバルブプレート１２の位置
決めを容易に行うことができる。バルブシャフト１１は
円柱状であるので強度が高く製造コストも低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バタフライバルブに関
する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に空気を供給する吸気装置内な
どに取付けられるバタフライバルブには、強度やバルブ
全閉時の漏れ空気量の少ないことが要求される。従来
は、例えば図５に示すように、円柱状のバルブシャフト
１０１を横断面半円形に切削加工して形成した平面１０
３にネジ１０４によりバルブプレート１０２を取付ける
か、または、図６に示すように、スリワリ加工によりバ
ルブシャフト１１１の円形横断面の直径方向に貫通する
溝１１３を形成してこの溝１１３にバルブプレート１１
２を挿入しネジ１１４によって固定することによりバタ
フライバルブを構成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法に
よると、平面１０３および溝１１３を形成するための加
工にコストがかかる。さらに、平面１０３および溝１１
３を形成したことにより、円柱状シャフトの場合に比べ
てバルブシャフト１０１、１１１の強度が低下するとい
う問題がある。

【０００４】実開平６−１０６６６号公報には、図７に
示すように、互いに異なる部分に半円筒部１２３ａ、１
２３ｂを形成した複数枚のバルブプレート１２２ａ、１
２２ｂを半円筒部１２３ａ、１２３ｂが一直線状に連続
するように積層し、この一連の半円筒部１２３ａ、１２
３ｂに円柱状のバルブシャフト１２１を嵌合することを
特徴とするバタフライバルブが開示されている。

【０００５】しかし、このものでは、バルブプレート１
２２ａ、１２２ｂとバルブシャフト１２１との間からの
空気漏れを防ぐために、半円筒部１２３ａ、１２３ｂと
バルブシャフト１２１との間を密着させ、バルブシャフ
ト１２１の全周にわたって溶接する必要がある。このた
め、バルブシャフト１２１に対するバルブプレート１２
２ａ、１２２ｂの取付位置を図７に示す矢印Ａ方向に調
整することができず、製造のばらつきなどにより図示し
ないスロットルボアの内周壁とバルブプレート１２２
ａ、１２２ｂにそれぞれ設けられた外周１２２ａｃ、１
２２ｂｃとの間隙がバルブプレートの周方向で不均一に
なりバルブの全閉時の漏れ空気量が多くなる怖れがあ
る。さらに、バルブプレートとして複数枚の部材を用い
ているので構造が複雑で製造コストがかかるという問題
がある。

【０００６】本発明の目的は、製造が容易でバルブシャ
フトの強度が高いバタフライバルブを提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、バタフライバルブの全
閉時または全閉からわずかに開いた微小開度位置での空
気量制御を精密に行なうことが可能なバタフライバルブ
を提供することにある。

【０００７】

【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、本発明の請求項１記載のバタフライバルブは、バ
ルブシャフトに一枚のバルブプレートを接合して構成さ
れるバタフライバルブであって、前記バルブプレートは
円板部と前記バルブプレートの直径方向に延びる凹部と
からなり、前記凹部に前記バルブシャフトを配置したと
きに前記凹部の内壁面と前記バルブシャフトの外周面と
の間に前記バルブシャフトの長さ方向に延びる隙間が形
成されることを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項２記載のバタフライバルブ
は、請求項１記載のバタフライバルブであって、前記凹
部に前記バルブシャフトを配置したときに、前記バルブ
シャフトの中心軸が前記円板部の板厚の中心面上に載る
ことを特徴とする。本発明の請求項３記載のバタフライ
バルブは、請求項１または２記載のバタフライバルブで
あって、前記凹部は、前記円板部の板面と平行に前記バ
ルブプレートの直径方向に延びる平面部を有し、前記平
面部に前記バルブシャフトが接合されることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の請求項４記載のバタフライバルブ
は、請求項１、２または３記載のバタフライバルブであ
って、前記バルブシャフトは円柱状であることを特徴と
する。

【００１０】

【作用および発明の効果】本発明の請求項１記載のバタ
フライバルブによると、バルブプレートの凹部の内壁面
とバルブシャフトの外周面との間に隙間が形成されるた
め、バルブプレートの位置決め時にバルブシャフトの延
びる方向と平行方向のみならず垂直方向にもバルブシャ
フトに対するバルブプレートの位置を調節することがで
きる。これにより、バルブプレートの全周にわたってバ
ルブプレートの外周とスロットルボアとの間の間隙の大
きさを容易に均一にすることができ、バタフライバルブ
の全閉時または微小開度位置での漏れ空気量制御を精密
に行なうことができる。

【００１１】本発明の請求項２記載のバタフライバルブ
によると、バルブシャフトの中心軸が円板部の板厚の中
心面上に載るように凹部が形成されているため、バタフ
ライバルブの軸芯合わせが容易である。本発明の請求項
３記載のバタフライバルブによると、凹部に円板部の板
面と平行に延びる平面部が形成されているため、バルブ
シャフトに対するバルブプレートの位置をバルブシャフ
トの延びる方向と平行方向および垂直方向に動かしたと
きにバルブシャフトの軸芯は常に円板部の板厚の中心面
上に保たれる。このため、バルブシャフトの軸芯合わせ
を確実に行なうことができる。

【００１２】本発明の請求項４記載のバタフライバルブ
によると、バルブシャフトが円柱状であるため強度が高
く、また切削加工を必要としないため製造が容易でコス
トが低減できるという効果がある。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （第１実施例）本発明の第１実施例を図１（Ａ）、図１
（Ｂ）および図２に示す。この第１実施例は、車両の内
燃機関用の吸気装置に本発明のバタフライバルブを適用
した例である。

【００１４】図２に示すように、内燃機関のスロットル
ボア６に形成された横断面円形状の吸気通路７内に、バ
ルブシャフト１１とバルブプレート１２とからなるバタ
フライバルブ１が取付けられている。バルブシャフト１
１にはワイヤを介してアクセルと連動する図示しないア
クセルレバーが固定されている。図２に示すバタフライ
バルブ１の全閉状態において、円板状のバルブプレート
１２の外周とストッロルボア６の内周壁との間には間隙
１７が形成されている。アクセルを踏むと、バルブシャ
フト１１を軸としてバルブプレート１２が回転し、バタ
フライバルブ１が開状態になる。

【００１５】図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、鉄製の
バルブシャフト１１は、大径部１１ａの両端に小径部１
１ｂの形成された円柱状の部材である。真鍮製のバルブ
プレート１２はプレスなどによって成形され、円板部１
３と円板部１３の直径方向に延びる溝状の凹部１６とを
備える。この凹部１６は、円板部１３と平行にバルブプ
レート１２の直径方向に延びる平面部１６ｃと、平面部
１６ｃの両側に続き円柱状のバルブシャフト１１とほぼ
同径の略円柱面からなる曲面部１６ａ、１６ｂとを有す
る。バルブプレート１２の円板部１３の板厚の中心を通
りその板面に平行な面（以下、「中心面」という）から
平面部１６ｃまでの距離は、バルブシャフト１１の大径
部１１ａの半径に等しい。すなわち、バルブシャフト１
１の回転中心軸は、バルブプレート１２の円板部１３の
板厚の中心面上に載っている。また、横断面円弧状の曲
面部１６ａ、１６ｂは、その円弧の中心がバルブプレー
ト１２の円板部１３の板厚の中心面上にほぼ載ってい
る。

【００１６】図１（Ａ）に示すように、凹部１６の平面
部１６ｃ上にバルブシャフト１１を配置すると、バルブ
シャフト１１の外周面と曲面部１６ａ、１６ｂとの間に
隙間１５ａ、１５ｂがそれぞれ形成される。この隙間１
５ａ、１５ｂの大きさは、平面部１６ｃの幅によって決
まる。平面部１６ｃの幅Ｗ₁ は、バルブシャフト１１の
直径をＤとすると、 ０．１Ｄ＜Ｗ₁ ＜０．２Ｄ を満
足することが望ましい。Ｗ₁ ≦０．１Ｄでは、形成され
る隙間が小さく後述するバルブシャフト１１に対するバ
ルブプレート１２の位置合わせの自由度が不足する恐れ
がある。また、この位置合わせの自由度は、Ｗ₁ ＜０．
２Ｄで十分である。

【００１７】このバタフライバルブ１は、以下のように
して図２に示すスロットルボア６に取付けられる。ま
ず、吸気通路７を横断するように、スロットルボア６に
バルブシャフト１１を挿入する。次いで、バルブプレー
ト１２を吸気通路７内に挿入し、バタフライバルブ１を
全閉状態にする。この状態で、吸気通路７のバルブプレ
ート１２の挿入側と反対側から光を照射し、バルブプレ
ート１２の周方向でバルブプレート１２の外周とスロッ
トルボア６の内周壁との間の間隙１７の大きさが全周に
わたりなるべく均一になるように、バルブシャフト１１
に対するバルブプレート１２の位置を調整する。バルブ
プレート１２の平面部１６ｃの裏側から溶接部１４をス
ポット溶接することにより、バルブシャフト１１とバル
ブプレート１２とが固定される。

【００１８】本発明の第１実施例によると、バルブシャ
フト１１の外周面とバルブプレート１２の曲面部１６
ａ、１６ｂとの間に隙間１５ａ、１５ｂが形成されてい
ることにより、バルブプレート１２の位置決め時にバル
ブシャフト１１の延びる方向と平行方向のみならず垂直
方向にもバルブプレート１２の位置を調節することがで
きる。これにより、バルブプレート１２の周方向の全周
にわたり間隙１７の大きさを容易に均一にすることがで
き、バタフライバルブ１の全閉時またはわずかに開いた
微小開度位置での空気量制御を精密に行なうことができ
る。

【００１９】また、凹部１６には平面部１６ｃが形成さ
れているため、バルブシャフト１１の外周面が曲面部１
５ａに接する位置から曲面部１５ｂに接する位置までバ
ルブプレート１２を動かしても、バルブシャフト１１の
軸芯は常にバルブプレート１２の円板部１３の板厚の中
心面上に保たれる。このため、簡単な操作でバルブプレ
ート１２の位置を調節できるとともに、バルブシャフト
１１の軸芯合わせを確実に行なうことができる。

【００２０】さらに、バルブシャフト１１は円柱状であ
るため強度が高く、また切削加工を必要としないため製
造が容易でコストが低減できる。バルブプレート１２は
プレスなどによって成形される一枚板状の部材であるの
で、構造が簡単で製造が容易であり、またバルブプレー
ト１２を通じての空気漏れが防止されるという効果があ
る。

【００２１】（第２実施例）本発明の第２実施例を図３
に示す。この第２実施例は、第１実施例のバタフライバ
ルブにおいてバルブプレートの凹部およびバルブシャフ
トの形状を変えた例である。図３に示すように、バルブ
シャフト２１には、円柱の側面の一部を切削加工するこ
とにより平面２１ａが形成されている。バルブプレート
２２は、円板部２３と円板部２３の直径方向に延びる溝
状の凹部２６とを備える。この凹部２６は、円板部２３
と平行にバルブプレート２２の直径方向に延びる平面部
２６ｃと、平面部２６ｃの両側に続き円柱状のバルブシ
ャフト２１とほぼ同径の略円柱面からなる曲面部２６
ａ、２６ｂとを有する。平面部２６ｃの幅Ｗ₂₁は、バル
ブシャフト２１の平面２１ａの幅Ｗ₂₂よりもやや広い。
バルブプレート２２の円板部２３の板厚の中心面から平
面部２６ｃまでの距離はバルブシャフト２１の中心から
平面２１ａまでの距離に等しいため、バルブシャフト２
１の回転中心軸はバルブプレート２２の円板部２３の板
厚の中心面上に載っている。また、横断面円弧状の曲面
部２６ａ、２６ｂは、その円弧の中心がバルブプレート
２２の円板部２３の板厚の中心面上にほぼ載っている。

【００２２】凹部２６の平面部２６ｃとバルブシャフト
２１の平面２１ａとが対向するようにバルブシャフト２
１を配置すると、バルブシャフト２１の外周面と曲面部
２６ａ、２６ｂとの間に隙間２５ａ、２５ｂがそれぞれ
形成される。他の部分の構成は、第１実施例と実質的に
同様である。本発明の第２実施例によると、バルブプレ
ート２２の平面部２６ｃとバルブシャフト２１の平面２
１ａとが面接触するため、バルブシャフト２１とバルブ
プレート２２とを確実に固定することができる。バルブ
シャフト２１は、平面２１ａを形成するために切削加工
されるが、その量はバルブシャフト２１の直径に対して
比較的少ないためバルブシャフト２１は十分な強度を有
する。この他の効果は第１実施例と同様である。

【００２３】（第３実施例）本発明の第３実施例を図４
（Ａ）および図４（Ｂ）に示す。この第３実施例は、第
１実施例のバタフライバルブにおいてバルブプレートの
凹部の形状を変えた例である。図４（Ａ）および図４
（Ｂ）に示すように、バルブシャフト３１は、大径部３
１ａの両端に小径部３１ｂの形成された円柱状の部材で
ある。バルブプレート３２は、円板部３３と円板部３３
の直径方向に延びる溝状の凹部３６とを備える。この凹
部３６は、バルブシャフト３１よりもやや大径の略円柱
面である曲面部３６ａからなる。

【００２４】横断面円弧状の曲面部３６ａのこの円弧の
直径および中心の位置は、凹部３６の幅方向の中央にバ
ルブシャフト３１を配置したときに、円板部３３の板厚
の中心面上にバルブプレート３１の中心が載るようにな
っている。このとき、バルブシャフト３１の外周面と曲
面部３６ａとの間に隙間３５ａ、３５ｂが形成される。
この隙間３５ａ、３５ｂの大きさは、バルブシャフト３
１の半径と曲面部３６ａの曲率半径との差によって決ま
る。バルブシャフト３１の半径をｄ₁ 、曲面部３６ａの
曲率半径をｄ₂ としたとき、 １．１＜ｄ₂/ｄ₁ ＜１．
２ を満足することが望ましい。ｄ₂/ｄ₁ ≦１．１で
は、形成される隙間が小さく後述するバルブシャフト３
１に対するバルブプレート３２の位置合わせの自由度が
不足する恐れがある。また、この位置合わせの自由度
は、ｄ₂/ｄ₁ ＜１．２で十分である。他の部分の構成
は、第１実施例と実質的に同様である。

【００２５】本発明の第３実施例によると、バルブシャ
フト３１とバルブプレート３２との接触部分がともに円
柱面であるため、接触部分が平面と円柱面である第１実
施例に比べて接触面積が広い。これにより、バルブシャ
フト３１とバルブプレート３２とを確実に固定すること
ができる。また、バルブシャフト３１は円柱状であるた
め強度が高く、また切削加工を必要としないため製造が
容易でコストが低減できる。

【００２６】なお、本発明の第１〜第３実施例では、バ
ルブプレートの材質を真鍮としたが、バルブプレートの
材質としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金など
の金属や樹脂を使用してもよい。また、本発明の第１〜
第３実施例では溶接によってバルブシャフトとバルブプ
レートとを固定したが、リベットやネジなどの方法によ
って固定してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるバタフライバルブを
示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はそのＩ−Ｉ線断
面図である。

【図２】本発明の第１実施例によるバタフライバルブを
スロットルボアに取付けた状態を示す断面図である。

【図３】本発明の第２実施例によるバタフライバルブを
示す要部断面図である。

【図４】本発明の第３実施例によるバタフライバルブを
示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はそのIV−IV線断
面図である。

【図５】従来のバタフライバルブを示す分解斜視図であ
る。

【図６】従来のバタフライバルブを示す分解斜視図であ
る。

【図７】従来のバタフライバルブを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ バタフライバルブ ３ バタフライバルブ ６ スロットルボア ７ 吸気通路 １１ バルブシャフト １２ バルブプレート １３ 円板部 １４ 溶接部 １５ａ、１５ｂ 隙間 １６ 凹部 １６ａ、１６ｂ 曲面部 １６ｃ 平面部 １７ 間隙 ２１ バルブシャフト ２１ａ 平面 ２２ バルブプレート ２３ 円板部 ２５ａ、２５ｂ 隙間 ２６ 凹部 ２６ａ、１６ｂ 曲面部 ２６ｃ 平面部 ３１ バルブシャフト ３２ バルブプレート ３３ 円板部 ３４ 溶接部 ３５ａ、３５ｂ 隙間 ３６ 凹部 ３６ａ 曲面部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブシャフトに一枚のバルブプレート
   を接合して構成されるバタフライバルブであって、 前記バルブプレートは円板部と前記バルブプレートの直
   径方向に延びる凹部とからなり、前記凹部に前記バルブ
   シャフトを配置したときに前記凹部の内壁面と前記バル
   ブシャフトの外周面との間に前記バルブシャフトの長さ
   方向に延びる隙間が形成されることを特徴とするバタフ
   ライバルブ。
2. 【請求項２】 前記凹部に前記バルブシャフトを配置し
   たときに、前記バルブシャフトの中心軸が前記円板部の
   板厚の中心面上に載ることを特徴とする請求項１記載の
   バタフライバルブ。
3. 【請求項３】 前記凹部は、前記円板部の板面と平行に
   前記バルブプレートの直径方向に延びる平面部を有し、
   前記平面部に前記バルブシャフトが接合されることを特
   徴とする請求項１または２記載のバタフライバルブ。
4. 【請求項４】 前記バルブシャフトは円柱状であること
   を特徴とする請求項１、２または３記載のバタフライバ
   ルブ。