JPH1137319A

JPH1137319A - 流路切替バルブ構造及び流路切替バルブ構造体の製造方法

Info

Publication number: JPH1137319A
Application number: JP9198903A
Authority: JP
Inventors: Akira Umiuchi; 昭海内
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】管路における切替バルブが設けられた流路分
岐部での流路抵抗を小さく抑えるとともに、組み込み可
能な切替バルブの形状の自由度を高める。【解決手段】自動車用エンジンの吸気マニホールドに
おけるバルブボディ３３は、燃焼室までの長い流路を構
成する吸気通路１３と同短い流路を構成する吸気通路１
５とを有し、これらのいずれかが合流通路１７に連通す
るよう切替バルブ３９によって切替可能となっている。
バルブボディ３３は、分割ラインＬによって第１，第
２，第３の各分割体４１，４３，４５に分割されてお
り、これら相互を接合固定する際に、切替バルブ３９の
一端が装着されたバルブ軸３７を、分岐境界部３５にお
ける第１の分割体４１と第２の分割体４３との間に挟持
させ、これにより切替バルブ３９を流路内に組み込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、管路に形成され
た流路分岐部に、流路切り替え用の切替バルブとこの切
替バルブを回動支持するバルブ軸とが設けられた流路切
替バルブ構造及び流路切替バルブ構造体の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の流路切替バルブ構造としては、
例えば図８に示すように、自動車用エンジンの吸気マニ
ホールドに適用されている。この吸気マニホールドは、
これより上流の図示しない吸気管に接続されるフランジ
１と、エンジンのシリンダヘッドに接続されるフランジ
３とを備え、フランジ１には、互いに長さの異なる２本
の分岐通路５，７がそれぞれ接続されている。長い分岐
通路５の下流側端部には容積部９が、短い分岐通路７の
下流側端部には容積部１１がそれぞれ設けられ、各容積
部９，１１には、それぞれ３本の吸気通路１３，１５が
接続されている。

【０００３】各吸気通路１３，１５は、下流側で互いに
合流して１本の合流通路１７となり、合流通路１７の下
流側端部は、前述したフランジ３に接続されて、互いに
異なる燃焼室に連通する。長い分岐通路５に連通する吸
気通路１３は、短い分岐通路７に連通する吸気通路１５
に比べて長く、このため分岐通路５，容積部９及び吸気
通路１３を結ぶ第１吸気通路Ａの長さは、分岐通路７，
容積部１１及び吸気通路１５を結ぶ第２吸気通路Ｂの長
さに比べて長いものとなっている。

【０００４】通常、エンジンでは、回転数によって最適
な吸気通路長さがあり、トルクを効率よく得るために
は、低速回転域では吸気通路長さが長い方がよく、逆に
高速回転域では同長さが短い方がよいとされている。こ
のため、上記図８に示すようなマニホールド構造とした
上で、低速回転域では長い第１吸気通路Ａを使用し、高
速回転域に移行した時点で短い第２吸気通路Ｂを使用す
ることで、全運転域で効率よくトルクを得ることができ
る。

【０００５】第１吸気通路Ａと第２吸気通路Ｂとを使い
分けるために、吸気通路１３と吸気通路１５との合流部
周辺のバルブボディ１９の断面図である図９に示すよう
に、各吸気通路１３，１５のそれぞれに切替バルブ２
１，２３が設けられている。切替バルブ２１，２３は、
バルブボディ１９にそれぞれ組み込まれたバルブ軸２
５，２７に取り付けられて、各吸気通路１３，１５に対
してそれぞれ開閉可能となっている。

【０００６】エンジンの低速回転域にて第１吸気通路Ａ
を使用する際には、切替バルブ２１を開く一方、切替バ
ルブ２３を閉じ、逆に高速回転域にて第２吸気通路Ｂを
使用する際には、図９で示されているように、切替バル
ブ２１を閉じる一方、切替バルブ２３を開く。これによ
り、長い第１吸気通路Ａと短い第２吸気通路Ｂとの使い
分けが可能となる。

【０００７】図１０は、吸気通路１５が直線状であるの
に対し、吸気通路１３が大きく屈曲した流路形状とした
もので、流路抵抗の少ない吸気通路１５にのみ、バルブ
軸２９に取付られた切替バルブ３１を設けている。この
流路形状では、図１０に示すように、切替バルブ３１を
閉じることで、吸気通路１３が開放されて低速回転域に
対応する第１吸気通路Ａが確保され、一方切替バルブ３
１を開くことで、流路抵抗の少ない吸気通路１５に吸気
が流れ、高速回転域に対応する第２吸気通路Ｂが使用さ
れることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した吸
気マニホールドでは、吸入空気が、分岐通路５，７及び
容積部９，１１を経て吸気通路１３，１５から合流通路
１７に向けて流れるほか、ピストンが上昇するエンジン
の圧縮行程にて、吸気バルブの開閉タイミングにより燃
焼室から若干の混合気が逆流し上記とは逆方向、つまり
合流通路１７から吸気通路１３，１５に向けて流れる。

【０００９】このような吸気の流れの過程において、図
９及び図１０に示すように、閉じた切替バルブ２１，３
１より合流通路１７側の、開放されている吸気通路（図
９では吸気通路１５、図１０では吸気通路１３）と合流
通路１７とからなる流路から外れた領域Ｓは、吸気の流
れない、いわゆるデッドボリュームとなり、これにより
気流の乱れが発生してエンジンの性能低下を引き起こす
という問題がある。

【００１０】また、バルブ軸２５，２７，２９が、流路
の中央に配置され、これを中心として切替バルブ２１，
２３，３１が回動する構成であることから、開放状態の
流路を流れる吸気についても、図９における切替バルブ
２３に示すように、切替バルブ２３及びバルブ軸２７が
流路の中央に位置することになって、これらが抵抗とな
り、上記と同様に性能低下を引き起こす。

【００１１】さらに、切替バルブ２１，２３，３１は、
円筒形状のバルブボディ１９にバルブ軸２５，２７，２
９を組み付けた後、取り付けるため、組み込める切替バ
ルブ２１，２３，３１の形状には制限があり、例えば流
路形状を形成するような大型バルブの組み込みは不可能
である。

【００１２】そこで、この発明は、管路における切替バ
ルブが設けられた流路分岐部での流路抵抗を小さく抑え
るとともに、組み込み可能な切替バルブの形状の自由度
を高めることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、管路における２本の流路と１本
の流路とが相互に接続される流路分岐部に、流路切り替
え用の切替バルブとこの切替バルブを回動支持するバル
ブ軸とが設けられた流路切替バルブ構造において、前記
流路分岐部は、２本の流路のうちの一方と１本の流路の
一部とを含む第１の分割体と、２本の流路のうちの他方
と１本の流路の他の一部とを含む第２の分割体とに分割
され、この第１，第２の各分割体相互は、これら各分割
体相互間における前記２本の流路相互の分岐境界部に、
前記バルブ軸を挟持した状態で接合固定され、このバル
ブ軸に前記切替バルブの一端部が装着されている構成と
してある。

【００１４】このような構成の流路切替バルブ構造によ
れば、分岐境界部に設けたバルブ軸を中心に、切替バル
ブが、１本の流路側に向けて突出する他端部が第１の分
割体の内面に接近するよう回動することで、２本の流路
のうちの一方の流路が閉じられ、これにより流路切替動
作がなされる。このときバルブ軸は分岐境界部に位置し
ており、また切替バルブは、他端側が第１の分割体の内
面に接近した状態となっているので、切替バルブ自体が
流路を形成することになり、このため切替バルブ近傍
に、流れのないデッドボリュームの発生はなく、切替バ
ルブ及びバルブ軸が流路の中央に位置することもないこ
とから、これらが大きな流路抵抗を引き起こすこともな
い。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１の発明の構成
において、管路は、エンジンの吸気マニホールドである
構成としてある。

【００１６】上記構成によれば、吸気は、吸気マニホー
ルドにおける流路分岐部にて大きな抵抗を受けることな
くスムーズに流れ、エンジンの性能向上が達成される。

【００１７】請求項３の発明は、請求項１の発明の構成
において、管路の内壁には、切替バルブの切替位置にて
当接する当接面を備えた段差部が設けられている構成と
してある。

【００１８】上記構成によれば、切替バルブが切り替え
られる際に、段差部の当接面に切替バルブが当接し、こ
れによりシールがなされる。

【００１９】請求項４の発明は、請求項３の発明の構成
において、当接面と切替バルブとの間には、流路を流れ
る流体が流通可能な隙間が設けられている構成としてあ
る。

【００２０】上記構成によれば、当接面と切替バルブと
の間のシール面には、隙間を通して流体が流れるので、
この流体中に不純物などが含まれる場合には、不純物の
シール面への固着が回避される。

【００２１】請求項５の発明は、管路に形成された流路
分岐部に、流路切り替え用の切替バルブとこの切替バル
ブを回動支持するバルブ軸とが設けられた流路切替バル
ブ構造体の製造方法において、前記バルブ軸に切替バル
ブの一端部を装着し、このバルブ軸及び切替バルブを、
流路軸線に沿う分割ラインを境にして少なくとも二つに
分割された分割体相互間に前記バルブ軸を挟持して配置
した状態で、前記分割体相互を接合固定する製造方法と
してある。

【００２２】上記製造方法によれば、切替バルブは、バ
ルブ軸を二つの分割体相互間に挟持して分割体相互を接
合固定することで、流路分岐部内に収容配置できるの
で、例えば流路形状を形成するような大型バルブの組み
込みも可能となり、組み込み可能な切替バルブの形状の
自由度が高まる。

【００２３】請求項６の発明は、請求項５の発明の製造
方法において、各分割体は樹脂製であり、この各分割体
相互の接合固定は、射出成形金型にセットした各分割体
の接合部周縁に溶融樹脂を射出して溶着することによっ
てなされるものとしてある。

【００２４】上記製造方法によれば、分割体相互間に挟
持されたバルブ軸及び、組み込まれた切替バルブに対し
て外力が加わらず、良好なバルブ構造体が製造できる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、バルブ軸は分
岐境界部に位置しており、また切替バルブは、切替位置
にて他端側が一方の分割体の内面に接近した状態となっ
ているので、切替バルブ自体が流路を形成することにな
り、このため切替バルブ近傍に、流れのないデッドボリ
ュームの発生はなく、切替バルブ及びバルブ軸が流路の
中央に位置することもないことから、これらが流れの抵
抗となることもなく、したがって流路分岐部での流路抵
抗を小さく抑えることができる。

【００２６】請求項２の発明によれば、吸気は、吸気マ
ニホールドにおける流路分岐部にて大きな抵抗を受ける
ことなくスムーズに流れるので、エンジン性能を向上さ
せることができる。

【００２７】請求項３の発明によれば、切替バルブの周
縁部端面と管路内壁との間の寸法精度が緩和され、製造
コストを低下させることができる。

【００２８】請求項４の発明によれば、当接面と切替バ
ルブとの間のシール面には、隙間を通して流体が流れる
ので、この流体中に不純物などが含まれる場合には、不
純物のシール面への固着が回避され、切替バルブの作動
不良を防止することができる。

【００２９】請求項５の発明によれば、切替バルブは、
バルブ軸を二つの分割体相互間に挟持して分割体相互を
接合固定することで流路分岐部内に収容配置できるの
で、例えば流路形状を形成するような大型バルブの組み
込みも可能となり、組み込み可能な切替バルブの形状の
自由度をが高めることができる。また、バルブ軸と切替
バルブとが一体となったものを組み込むことができ、製
造コストの低下を図ることができる。

【００３０】請求項６の発明によれば、分割体相互間に
挟持されたバルブ軸及び、組み込まれた切替バルブに対
して外力が加わらず、良好なバルブ構造体を製造するこ
とができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。

【００３２】図１は、この発明の実施の一形態を示す流
路切替バルブ構造の前記図９に相当する断面図で、図２
はこの流路切替バルブ構造を備えた吸気マニホールドの
前記図８に相当する斜視図である。上記図１及び図２に
おいては、前記図８及び図９と同様の構成要素には同一
符号を付してある。

【００３３】上記図１における流路分岐部を構成するバ
ルブボディ３３には、２本の流路を構成する吸気通路１
３と吸気通路１５との分岐境界部３５にバルブ軸３７が
設けられ、このバルブ軸３７は、図２に示すように、三
つの吸気通路に共通したものとなっている。切替バルブ
３９は、一端が上記バルブ軸３７に装着され、他端側が
１本の流路を構成する合流通路１７側に向けて突出して
配置されており、図１に示すように、実線位置と二点鎖
線位置との間を切替移動可能である。

【００３４】バルブボディ３３は樹脂製であり、バルブ
軸３７を通る分割ラインＬを境にして複数に分割されて
いる。ここでの分割ラインＬは、バルブ軸３７を通り、
流路に沿って合流通路１７に向けて延長されて合流通路
１７を上下に二分するラインＬaと、吸気通路１５を上
下に二分するラインＬbと、上記ラインＬa及びＬb相互
を上下方向に連結するラインＬcとで構成されている。
これによりバルブボディ３３は、吸気通路１５の一部及
び合流通路１７の一部を含み、ラインＬａ，Ｌｂ，Ｌc
によって分割される第１の分割体４１と、吸気通路１３
及び合流通路１７の一部を含み、ラインＬaによって分
割される第２の分割体４３と、吸気通路１５の一部を含
み、ラインＬb，Ｌcによって分割される第３の分割体４
５とで構成されることになる。

【００３５】図３は、図１の拡大されたＣ−Ｃ断面図で
あり、第１，第２の各分割体４１，４３相互の接合部４
７付近における切替バルブ３９の両側縁に対向する部位
には、外側に突出した平面状の突出部４９，５１が形成
されている。突出部４９，５１の形成によって図３中で
上下両端に段差部５３，５５がそれぞれ形成され、段差
部５３，５５の内面、すなわち第１，第２の各分割体４
１，４３のそれぞれの内壁面には、切替バルブ３９が、
二点鎖線位置にある状態と実線位置にある状態とで、そ
れぞれ周縁部における一方の面が当接する当接面５７，
５９が形成される。

【００３６】突出部４９，５１相互は、突き合わせ面６
１にて突き合わされており、この突き合わせ面６１近傍
の各突出部４９，５１の外面には、さらに外側に突出す
るフランジ６３，６５が形成され、この各フランジ６
３，６５相互間に形成された間隙には、各分割体４１，
４３相互を突き合わせ状態にて射出成形型にセットした
状態で、溶融樹脂が射出供給された後固化した二次射出
樹脂６７が設けられている。溶融樹脂の供給によりフラ
ンジ６３，６５相互は二次射出樹脂６７を介して溶着
し、これにより分割体４１，４３相互が接合固定される
ことになる。

【００３７】第１の分割体４１と第３の分割体４５との
接合についても、上記と同様の射出溶着によってなされ
ている。

【００３８】図４は、Ｖ型６気筒エンジンに、上記した
切替バルブ構造を備えた吸気マニホールドを装着した例
である。ここでは、図２の吸気マニホールドおけるフラ
ンジ１から下流側の部分が２セット必要となっている。
この吸気マニホールドは、容積部９の部分がブラケット
６９によってエンジン本体７１の側部に支持されてい
る。

【００３９】上記した流路切替バルブ構造においては、
図１に示すように、切替バルブ３９を二点鎖線位置とす
ることで、吸気通路１３と合流通路１７とが連通し、吸
気通路１５が閉塞されるので、長い第１吸気通路Ａに吸
気が流れて低速回転域に対応可能となる。一方、切替バ
ルブを実線位置とすることで、吸気通路１５と合流通路
１７とが連通し、吸気通路１３が閉塞されるので、短い
第２吸気通路Ｂに吸気が流れて高速回転域に対応可能と
なる。

【００４０】切替バルブ３９は、実線位置にあっても、
二点鎖線位置にあっても、それ自体が流路を形成してお
り、バルブ軸３７も分岐境界部３５に配置されているこ
とから、吸気が流れないデッドボリュームの発生がな
く、バルブ近傍での吸気の大きな乱れがなく、大きな吸
気抵抗が発生することはなく滑らかな流れが実現でき、
エンジン性能が向上する。

【００４１】切替バルブ３９が、実線位置あるいは二点
鎖線位置にある状態で、周縁部における一方の面が、段
差部５３，５５に形成した当接面５７，５９に当接して
シールされるので、切替バルブ３９の周縁部端面と第
１，第２の各分割体４１，４３の内壁との寸法精度が緩
和され、このため機械加工の必要がなく、製造コストを
低く抑えることができる。上記シール面は段差形状部に
設けられているので、シール面として完全な面当てがな
くても、ラビリンス効果によって充分なシール性が確保
できる。

【００４２】切替バルブ３９及びバルブ軸３７は、第
１，第２の各分割体４１，４３相互を接合固定する際
に、各分割体４１，４３相互によってバルブ軸３７を挟
持した状態で組み込まれるので、流路への組み込み作業
が容易であり、両者を一体化した大型のものでも組み込
み可能である。また、第１，第２の各分割体４１，４３
相互の接合固定は、両者間における二次射出樹脂６７に
よって固着される、射出溶着によって行っているので、
挟み込んだバルブ軸３７及び組み込んだ切替バルブ３９
に対して大きな外力が加わらず、良好なバルブ構造が得
られる。

【００４３】また、切替バルブ３９とバルブボディ３３
側とのシール面に、エンジン性能上問題のない量の吸気
が流動する隙間を設けることで、閉じた切替バルブ３９
のシール面に常に少量の吸気を流動させることができる
ので、気化燃料中に含まれる不純物のシール面への固着
を防止し、切替バルブ３９の作動不良を防止することが
できる。

【００４４】上記隙間を設ける方法としては、図５に示
すように、切替バルブ３９の表面に、多数の突起３９ａ
を設けることが有効である。これにより突起３９ａ相互
間に、吸気が流動する隙間７３が形成される。

【００４５】図６及び図７は、バルブボディ３３の分割
方法の他の例を示している。図６の例は、図１の例に対
し、吸気通路１３を上下に二分するラインＬd及び、こ
のラインＬdとラインＬcとを結ぶラインＬeを新たに加
え、第４の分割体７５を有するものとしている。図７の
例は、図１の例に対し、吸気通路１３を上下に二分し、
切替バルブ３９に沿って延長されるラインＬfを新たに
加え、第４の分割体７７を有するものとしてある。分割
方法としては、分割ラインＬを、図１におけるラインＬ
ａのみとして第１の分割体４１と第２の分割体４３との
二つに分割するなど、他の方法も考えられる。

【００４６】なお、この発明は、エンジンの吸気マニホ
ールドに限らず、流体の流れる他の管路にも適用可能で
ある。また、分割体相互を接合固定する方法として射出
溶着に限らず、接着などにより行ってもよく、分割体が
金属製の場合には、ボルト止めなども考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態を示す流路切替バルブ
構造の断面図である。

【図２】図１の流路切替バルブ構造を備えた吸気マニホ
ールドの斜視図である。

【図３】図１の拡大されたＣ−Ｃ断面図である。

【図４】図１の流路切替バルブ構造を備えた吸気マニホ
ールドを、Ｖ型６気筒エンジンに装着した例を示す斜視
図である。

【図５】図１の流路切替バルブ構造における切替バルブ
とバルブボディとの間のシール面構造の一例を示す断面
図である。

【図６】バルブボディの分割方法の他の例を示す説明図
である。

【図７】バルブボディの分割方法のさらに他の例を示す
説明図である。

【図８】従来の流路切替バルブ構造を備えた吸気マニホ
ールドの斜視図である。

【図９】図８の吸気マニホールドに設けられた流路切替
バルブ構造を示すバルブボディの断面図である。

【図１０】従来の流路切替バルブ構造の他の例を示すバ
ルブボディの断面図である。

【符号の説明】

１３，１５吸気通路（流路）１７合流通路（流路）３３バルブボディ（流路分岐部）３５分岐境界部３７バルブ軸３９切替バルブ４１第１の分割体４３第２の分割体５３，５５段差部５７，５９当接面７３隙間Ｌ分割ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管路における２本の流路と１本の流路と
が相互に接続される流路分岐部に、流路切り替え用の切
替バルブとこの切替バルブを回動支持するバルブ軸とが
設けられた流路切替バルブ構造において、前記流路分岐
部は、２本の流路のうちの一方と１本の流路の一部とを
含む第１の分割体と、２本の流路のうちの他方と１本の
流路の他の一部とを含む第２の分割体とに分割され、こ
の第１，第２の各分割体相互は、これら各分割体相互間
における前記２本の流路相互の分岐境界部に、前記バル
ブ軸を挟持した状態で接合固定され、このバルブ軸に前
記切替バルブの一端部が装着されていることを特徴とす
る流路切替バルブ構造。
【請求項２】管路は、エンジンの吸気マニホールドで
あることを特徴とする請求項１記載の流路切替バルブ構
造。
【請求項３】管路の内壁には、切替バルブの切替位置
にて当接する当接面を備えた段差部が設けられているこ
とを特徴とする請求項１記載の流路切替バルブ構造。
【請求項４】当接面と切替バルブとの間には、流路を
流れる流体が流通可能な隙間が設けられていることを特
徴とする請求項３記載の流路切替バルブ構造。
【請求項５】管路に形成された流路分岐部に、流路切
り替え用の切替バルブとこの切替バルブを回動支持する
バルブ軸とが設けられた流路切替バルブ構造体の製造方
法において、前記バルブ軸に切替バルブの一端部を装着
し、このバルブ軸及び切替バルブを、流路軸線に沿う分
割ラインを境にして少なくとも二つに分割された分割体
相互間に前記バルブ軸を挟持して配置した状態で、前記
分割体相互を接合固定することを特徴とする流路切替バ
ルブ構造体の製造方法。
【請求項６】各分割体は樹脂製であり、この各分割体
相互の接合固定は、射出成形金型にセットした各分割体
の接合部周縁に溶融樹脂を射出して溶着することによっ
てなされていることを特徴とする請求項５記載の流路切
替バルブ構造体の製造方法。