(57)【要約】【課題】  製造時間を短縮すると共に弁体の作動不良を防止するバタフライ弁装置を提供する。【解決手段】  バタフライ弁装置２０は、複数の弁通路３０を有する弁ボディ２２と、複数の弁通路３０にそれぞれ配置される複数の弁体２６と、軸方向に並ぶ形態で弁ボディ２２に支持され、複数の弁体２６をそれぞれ支持する複数の弁軸２４と、複数の弁軸２４間を連結する少なくとも１つの連結部材２８とを備えている。隣り合う弁軸２４同士は、金属から形成されて軸方向に隙間３８をあけて配置され、連結部材２８の樹脂成形によって結合されている。【選択図】    図１
2006125212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の弁通路を有する弁ボディと、
前記複数の弁通路にそれぞれ配置される複数の弁体と、
軸方向に並ぶ形態で前記弁ボディに支持され、前記複数の弁体をそれぞれ支持する複数の弁軸と、
前記複数の弁軸間を連結する少なくとも１つの連結部材とを備え、
隣り合う前記弁軸同士は、金属から形成されて軸方向に隙間をあけて配置され、前記連結部材の樹脂成形によって結合されていることを特徴とするバタフライ弁装置。
【請求項２】
前記連結部材は、弾性を有する樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁装置。
【請求項３】
前記連結部材は、隣り合う前記弁軸間の軸方向の隙間を埋める形態で樹脂成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライ弁装置。
【請求項４】
前記連結部材は、隣り合う前記弁軸の外周を覆う形態で樹脂成形されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバタフライ弁装置。
【請求項５】
隣り合う前記弁軸同士は、径方向に係合していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバタフライ弁装置。
【請求項６】
複数の分枝通路を有するインテークマニホールドと、
前記複数の分枝通路にそれぞれ前記複数の弁通路が連通する請求項１〜５のいずれか一項に記載のバタフライ弁装置と、
を備えることを特徴とする可変吸気装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のバタフライ弁装置を製造する方法であって、
前記複数の弁軸にそれぞれ支持される前記複数の弁体を樹脂成形する弁体成形段階と、
前記複数の弁軸を支持する前記弁ボディを樹脂成形する弁ボディ成形段階と、
軸方向に隙間をあけて並ぶ前記複数の弁軸間を連結する前記少なくとも１つの連結部材を樹脂成形する連結部材成形段階とを含み、
前記弁体成形段階と前記弁ボディ成形段階とを同時に実施した後、前記連結部材成形段階を実施することを特徴とするバタフライ弁装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バタフライ弁装置及びその製造方法に関し、特に内燃機関（以下、エンジンという）の可変吸気装置に好適なバタフライ弁装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸気通路の長さをエンジンの回転数に応じて可変にすることでエンジンのトルク性能を向上する可変吸気装置が知られている。このような可変吸気装置では、例えばバタフライ弁装置の弁体が配置される通路と当該弁体を迂回する通路とに吸気通路を分岐させ、バタフライ弁装置による通路開閉作用を利用して吸気通路の長さを変えるようにしている。
【０００３】
ところで、上述の如き可変吸気装置等に好適に用いられるバラフライ弁装置として、複数の弁体を備えたものが特許文献１，２に開示されている。それら特許文献１，２に開示のバタフライ弁装置では、複数の弁体をそれぞれ支持する複数の弁軸間を連結することで、複数の弁体を一体回動可能にしている。さらに、特許文献１，２に開示のバタフライ弁装置では、軸方向に隣り合う弁軸同士をスプリングピンや板ばねによって結合することで、それら弁軸の熱膨縮を吸収し、弁体の作動不良を防止している。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−６６４８号公報
【特許文献２】実開昭５９−７６７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１，２に開示のバタフライ弁装置では、隣り合う弁軸の外周にスプリングピンや板ばねを組み付けるには、当該組付作業を各弁体間となる狭所において人手によって行わなくてはならない。そのため、弁軸間の連結に必要な時間、ひいてはバタフライ弁装置の製造時間が増大する。
以上より、本発明の目的は、製造時間を短縮すると共に弁体の作動不良を防止するバタフライ弁装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、軸方向に並ぶ形態で弁ボディに支持される複数の弁軸間は連結部材によって連結される。ここで、隣り合う弁軸同士は連結部材の樹脂成形によって結合されるので、スプリングピンや板ばねによって弁軸間の連結を行う従来に比べ、弁軸間の連結に必要な時間、ひいてはバタフライ弁装置の製造時間を短縮することができる。さらに隣り合う弁軸同士は、金属から形成されて軸方向に隙間をあけて配置されるため、連結部材の樹脂成形時には軸方向に熱膨張することができ、しかもその熱膨張後には樹脂よりも速く冷却して軸方向に熱収縮することができる。そのため、隣り合う弁軸同士は十分に熱収縮した状態で連結されることになるので、それら弁軸に支持される弁体の配置位置が弁通路に対しずれる等して当該弁体の作動不良が生じる事態を防止することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によると、連結部材は、弾性を有する樹脂から形成されるので、軸方向に隙間をあけて隣り合う弁軸同士が周囲温度の変化により熱膨縮しても、その熱膨縮を連結部材の弾性変形によって吸収することができる。したがって、弁体の作動不良の防止効果が向上する。
請求項３に記載の発明によると、連結部材は、隣り合う弁軸間の軸方向の隙間を埋める形態で樹脂成形されるので、隣り合う弁軸間の連結強度を高めることができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明によると、連結部材は、隣り合う弁軸の外周を覆う形態で樹脂成形されるので、隣り合う弁軸間の連結強度を高めることができる。
請求項５に記載の発明によると、隣り合う弁軸同士は径方向に係合するので、それら弁軸間の相対的なねじれが抑制される。したがって、複数の弁体を互いに同期して一体回動することができる。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、インテークマニホールドの複数の分枝通路にそれぞれ複数の弁通路が連通する請求項１〜５のいずれか一項に記載のバタフライ弁装置を備えた可変吸気装置であるので、当該バタフライ弁装置と同様の効果を享受することができる。
請求項７に記載の発明によると、複数の弁軸にそれぞれ支持される複数の弁体を樹脂成形する弁体成形段階と、複数の弁軸を支持する弁ボディを樹脂成形する弁ボディ成形段階とを同時に実施する。そしてその後、軸方向に隙間をあけて並ぶ複数の弁軸間を連結する少なくとも１つの連結部材を樹脂成形する連結部材成形段階を実施する。このように弁体成形段階及び弁ボディ成形段階を同時に実施することで各弁軸の熱膨張量は大きくなり易いが、それら弁体成形段階及び弁ボディ成形段階を実施した後に連結部材成形段階を実施することで、各弁軸は冷却によって熱収縮した後に連結されることとなる。しかも、軸方向に隙間をあけて並ぶ金属製の弁軸同士は、連結部材成形段階において一旦軸方向に熱膨張した後、樹脂よりも速く冷却して軸方向に熱収縮することができる。以上より、隣り合う弁軸同士は十分に熱収縮した状態で連結されることになるので、それら弁軸に支持される弁体の配置位置が弁通路に対しずれる等して当該弁体の作動不良が生じる事態を防止することができる。加えて、複数の弁軸間は連結部材の樹脂成形によって連結されるので、スプリングピンや板ばねによって弁軸間の連結を行う従来に比べ、弁軸間の連結に必要な時間、ひいてはバタフライ弁装置の製造時間を短縮することができる。
【００１０】
尚、弁体成形段階、弁ボディ成形段階及び連結部材成形段階の実施順序については、請求項７に記載の順序以外の順序であってもよい。例えば、弁体成形段階、弁ボディ成形段階及び連結部材成形段階をこの順で実施してもよいし、弁体成形段階を実施した後に弁ボディ成形段階及び連結部材成形段階を同時に実施するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による可変吸気装置を図２及び図３に示す。可変吸気装置１０は、自動車のＶ型８気筒エンジンに吸気を供給する吸気系に設置されている。可変吸気装置１０は、インテークマニホールド１２及びバタフライ弁装置２０を備えている。
【００１２】
インテークマニホールド１２は、サージタンク１４、低回転用通路１６、高回転用通路１８を有している。サージタンク１４は、エアクリーナを経由した吸気を流す吸気通路のスロットルバルブよりも下流側に連通している。エンジンの気筒数に応じて８つずつ設けられる低回転用通路１６及び高回転用通路１８は、インテークマニホールド１２の分枝通路を構成している。各低回転用通路１６の上流側端部はサージタンク１４に連通し、各低回転用通路１６の下流側端部はエンジンの対応する気筒に連通している。各高回転用通路１８の上流側端部は、サージタンク１４に連通するバタフライ弁装置２０の８つの弁通路３０のうち対応するものに連通し、各高回転用通路１８の下流側端部は、対応する低回転用通路１６の中途部に連通している。
【００１３】
図２及び図４に示すようにバタフライ弁装置２０は、弁ボディ２２、弁軸２４、弁体２６、連結部材２８等から構成されている。
弁ボディ２２は樹脂から形成され、インテークマニホールド１２内に収容固定されている。弁ボディ２２は、４つずつ２列に並ぶ円筒孔状の弁通路３０を有している。各弁通路３０の上流側端部はサージタンク１４に連通し、各弁通路３０の下流側端部は対応する高回転用通路１８に連通している。８つの弁軸２４は丸棒状に金属から形成され、それぞれ対応する弁通路３０を横切る形態で弁ボディ２２の金属製軸受３２に支持されている。８つの弁体２６は円盤状に樹脂から形成され、それぞれ対応する弁通路３０に配置されている。各弁体２６は、対応する弁通路３０を横切る弁軸２４に固着されて支持されている。１列の４つの弁通路３０をそれぞれ横切る４つの弁軸２４は軸方向に略同軸上に並んでおり、互いの間を連結部材２８によって連結されている。これにより、当該４つの弁軸２４とそれらに支持される４つの弁体２６とが一体回動可能となっている。
【００１４】
ここで、連結部材２８による弁軸２４の連結構造について説明する。軸方向において隣り合う弁軸２４の各端部は、図１に示すように、中心線に垂直な断面が半円形の継手部３４を形成している。隣り合う弁軸２４の継手部３４同士は、半円形断面の弦をなす平面部３６が面接触するようにして径方向に係合しており、相手方の弁軸２４との間に軸方向の隙間３８をあけている。本実施形態において継手部３４の平面部３６は、弁軸２４の中心線に対し平行に形成されている。隣り合う弁軸２４の継手部３４外周は、樹脂成形により形成された連結部材２８にて覆われており、それによって隣り合う弁軸２４同士が結合されている。さらに、当該連結部材２８を形成する樹脂は弁軸２４間の隙間３８にも介在されており、それによって弁軸２４間の連結強度が高められている。尚、連結部材２８を形成する樹脂としては、公知の樹脂の中から適切なものを選択して使用することができるが、本実施形態では、適度に弾性を有するポリアミド等が使用される。
【００１５】
このような可変吸気装置１０においては、スロットルバルブにより流量調整された吸気が、まず、サージタンク１４に流入する。このとき、図５に示すように各弁通路３０が各弁体２６により閉じられていると、サージタンク１４に流入した吸気が各低回転用通路１６を経由してエンジンの各気筒に供給される。一方、図２に示すように各弁通路３０が各弁体２６により開かれていると、サージタンク１４に流入した吸気が流通抵抗のより小さな各弁通路３０及び各高回転用通路１８を順次経由して各気筒に供給される。ここで、低回転用通路１６を経由する通路長は、弁通路３０及び高回転用通路１８を経由する通路長よりも長くなっている。したがって、各弁体２６による各弁通路３０の開閉に応じて各気筒への供給吸気に変化が生じることとなる。
【００１６】
次に、可変吸気装置１０に用いられるバタフライ弁装置２０の製造方法の一例を、図６のフローチャートに従って説明する。まず、ステップＳ１では、図７に示すように、軸受３２を装着した金属製の弁軸２４を４つずつ２列に並ぶ形態で成形金型４０に配置し、成形金型４０を型閉する。このとき、軸方向で隣り合う弁軸２４同士は、軸方向の隙間３８を間に形成し且つ継手部３４の平面部３６を互いに面接触させるようにして配置される。
【００１７】
次に、ステップＳ２では、図８に示すように、射出機から成形金型４０に溶融樹脂を射出して８つの弁体２６及び弁ボディ２２を略同時に樹脂成形する。具体的に成形金型４０には、各弁体２６を成形するための第一キャビティ４２と、弁ボディ２２を成形するための第二キャビティ４４とがそれぞれ所定位置に設けられており、射出された溶融樹脂はそれら第一及び第二キャビティ４２，４４へと供給される。そして、第一及び第二キャビティ４２，４４に供給された溶融樹脂がガラス転移温度以下にまで冷却されたら、ステップＳ３へと移行する。
【００１８】
ステップＳ３では、図９に示すように、射出機から成形金型４０に溶融樹脂を射出して６つの連結部材２８を略同時に樹脂成形する。具体的に成形金型４０には、各連結部材２８を成形するための第三キャビティ４６が各弁軸２４の継手部３４を囲む位置に設けられており、射出された溶融樹脂は当該第三キャビティ４６へと供給される。そして、第三キャビティ４６に供給された溶融樹脂がガラス転移温度以下にまで冷却されたら、成形金型４０を型開して成形品としてのバタフライ弁装置２０を離型する。
【００１９】
以上説明した第一実施形態によれば、各弁体２６及び弁ボディ２２を略同時に樹脂成形することで各弁軸２４の熱膨張量は大きくなり易い。しかし、各弁体２６及び弁ボディ２２の樹脂成形後に各連結部材２８を樹脂成形するため、各弁軸２４は冷却によって熱収縮した後、連結されることとなる。しかも、金属で形成されて軸方向に隙間３８をあけて並べられる各弁軸２４は、それらを連結する各連結部材２８の樹脂成形時に熱膨張しても、樹脂よりも速く冷却することで軸方向に熱収縮することを許容される。このようなことから、各弁軸２４は十分に熱収縮した状態で連結されることとなる。即ち、熱収縮による各弁軸２４の軸方向変位によって各弁通路３０の寸法ばらつきが吸収された状態で、各弁軸２４が連結される。したがって、弁軸２４に支持される弁体２６の配置位置が弁通路３０に対しずれる等して弁体２６の作動不良が生じる事態を防止することができる。加えて、各弁軸２４間が連結部材２８の樹脂成形によって連結される第一実施形態によれば、スプリングピンや板ばねによって弁軸間の連結を行う従来に比べ、弁軸２４間の連結に必要な時間、ひいてはバタフライ弁装置２０の製造時間、さらには可変吸気装置１０全体の製造時間を短縮することができる。
【００２０】
さらに第一実施形態によれば、可変吸気装置１０の使用時において、軸方向に隙間３８をあけて隣り合う弁軸２４同士が周囲温度の変化（例えば自動車では−４０℃〜１２０℃）に応じて熱膨縮しても、その熱膨縮を連結部材２８の弾性変形によって吸収することができる。したがって、可変吸気装置１０の使用時においても弁体２６の作動不良を防止することができる。
【００２１】
またさらに第一実施形態によれば、隣り合う弁軸２４の継手部３４同士が径方向に係合すると共に連結部材２８で覆われているので、可変吸気装置１０の使用時には、隣り合う弁軸２４間の相対的なねじれが抑制される。したがって、連結部材２８を介して連結される４つの弁軸２４及びそれらに支持される４つの弁体２６を互いに同期して一体回動することができる。
【００２２】
（第二〜第四実施形態）
図１０〜図１２に示すように、本発明の第二〜第四実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付すことで説明を省略する。
図１０に示すように第二実施形態のバタフライ弁装置５０では、隣り合う弁軸２４の各継手部３４を平行ピン６０が径方向に貫いている。
【００２３】
図１１に示すように第三実施形態のバタフライ弁装置１００では、隣り合う弁軸２４のうち一方の継手部１１０が他方の継手部１２０に嵌入している。特に本実施形態の継手部１１０は二面幅構造とされており、互いに平行な継手部１１０の外面部１１２，１１４に継手部１２０の内面部１２２，１２４がそれぞれ面接触する形態で、それら継手部１１０，１２０が径方向に係合している。
【００２４】
図１２に示すように第四実施形態のバタフライ弁装置１５０では、隣り合う弁軸２４の各継手部３４の平面部１６０が弁軸２４の軸線に対して傾斜している。特に本実施形態の平面部１６０は、弁軸２４（継手部３４）の先端面に近づくに従い径方向外側に向かって傾斜している。これにより、隣り合う弁軸２４の継手部３４同士は、平面部１６０が面接触するようにして径方向に係合している。
以上説明した第二〜第四実施形態によっても、軸方向に隙間３８をあけて配置される金属製の各弁軸２４が連結部材２８の樹脂成形によって連結されるので、第一実施形態と同様な効果を享受することができる。
【００２５】
尚、本発明は、上述した第一〜第四実施形態に限定して解釈されるものではなく、それら実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。
例えば第一実施形態の変形例を図１３に示すように、隣り合う弁軸２４に継手部３４を設けず、それら弁軸２４の先端面間に軸方向の隙間３８をあけるようにしてもよい。
【００２６】
また、可変吸気装置１０の通路１６，１８並びにバタフライ弁装置２０の通路３０、弁軸２４、弁体２６及び連結部材２８の各配設数については、可変吸気装置１０を適用するエンジンの気筒数に応じて適宜設定することができる。
さらに、エンジンの吸気系に設置される可変吸気装置１０以外にも、例えばエンジンの排気系に設置される装置の少なくとも一部としてバタフライ弁装置２０を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第一実施形態によるバタフライ弁装置の要部を示す断面図（Ａ）及び（Ａ）のＢ−Ｂ断面図（Ｂ）である。
【図２】第一実施形態による可変吸気装置を示す断面図である。
【図３】第一実施形態による可変吸気装置を示す一部切り欠き斜視図である。
【図４】第一実施形態によるバタフライ弁装置を示す斜視図である。
【図５】第一実施形態による可変吸気装置の作動を説明するための断面図である。
【図６】第一実施形態によるバタフライ弁装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】第一実施形態によるバタフライ弁装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】第一実施形態によるバタフライ弁装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】第一実施形態によるバタフライ弁装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】第二実施形態によるバタフライ弁装置の要部を示す断面図である。
【図１１】第三実施形態によるバタフライ弁装置の要部を示す断面図である。
【図１２】第四実施形態によるバタフライ弁装置の要部を示す断面図である。
【図１３】第一実施形態の変形例によるバタフライ弁装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  可変吸気装置、１２  インテークマニホールド、１４  サージタンク、１６  低回転用通路、１８  高回転用通路、２０，５０，１００，１５０  バタフライ弁装置、２２  弁ボディ、２４  弁軸２６  弁体、２８  連結部材、３０  弁通路、３２  軸受、３４，１１０，１２０  継手部、３６，１６０  平面部、３８  隙間、４０  成形金型、４２  第一キャビティ、４４  第二キャビティ、４６  第三キャビティ、６０  平行ピン
【図１】
2006125212.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006125212.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006125212.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006125212.tif 000011
【図１０】
2006125212.tif 000012
【図１１】
2006125212.tif 000013
【図１２】
2006125212.tif 000014
【図１３】
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