(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切替フラップユニットであって、少なくとも２つの切替フラップ（１４）からなっており、特に内燃機関用吸気管の吸気ポート（１１）内の絞りとして使用されるためのものであって、切替フラップ（１４）が、フラップ翼部（１５）を有していて、該フラップ翼部（１５）が、フラップ枠（１６）内にアッセンブル射出成形されており、当該フラップ（１４）が、共通の回転軸線（２０）を有しており、力伝達部として軸が設けられており、該軸がフラップ翼部（１５）を、回転軸線に沿って互いに結合している切替フラップにおいて、切替フラップユニットが、フラップモジュール（２３）から成っており、該フラップモジュール（２３）が、少なくとも１つの軸受容部（２５）と１つの切替フラップ（１４）とを有しており、フラップモジュール（２３）の少なくとも一部が、一体的に射出成形された軸付設部（２２）を有しており、該軸付設部（２２）が、軸ピン（２４）を介して、隣接するフラップモジュール（２３）の軸受容部（２５）に相対回動不能に接続されており、軸付設部（２２）が、挿入部材（２８）によって剛性的になっていることを特徴とする、アッセンブル射出成形された切替フラップ又はフラップモジュールから成る切替フラップユニット。
【請求項２】
フラップ枠（１６）内のフラップ翼部（１５）の両面の支承部（２７）が、少なくとも片面で円錐形に構成されており、その円錐体（２６）が、フラップ枠（１６）の組み付け開口に向かって先細になっている、請求項１記載の切替フラップユニット。
【請求項３】
フラップ枠（１６）が位置決めピン（１７）を有しており、該位置決めピン（１７）が、切替フラップユニットのための受容部（１９）に設けられた穴（１８）に対応している、請求項１又は２記載の切替フラップユニット。
【請求項４】
位置決めピン（１７）が、穴（１８）に対して締めしろを有している、請求項３記載の切替フラップユニット。
【請求項５】
軸受容部（２５）と軸ピン（２４）との間の結合部に、軸線方向遊び補償（３１）が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の切替フラップユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載された、少なくとも２つのアッセンブル射出成形された（montagegespritzt）切替フラップから成る切替フラップユニットに関する。さらに、本発明は、このフラップユニットでの使用に適したフラップモジュールに関する。
【０００２】
背景技術
アッセンブル射出成形された切替フラップの、例えば自動車の分野での使用は、公知である。欧州特許第４８２２７２号明細書の図５には、アッセンブル射出成形される切替フラップの製造方法が示されている。この場合、切替フラップは型で製造され、この場合、コア挿入体３，４，７，８は型内で、既に射出成形されたフラップ枠に一体的にフラップ翼部と軸とを製造できるように型内で動かすことができる。フラップ翼部及びフラップ枠のプラスチックは、互いに固着し合うことはないので、これらの部材は完成部品内で運動可能である。
【０００３】
アッセンブル射出成形された切替フラップは、個別部品として、又はユニットを形成するように連結されて、例えば吸気管内で使用される。欧州特許公開第７４７５８７号明細書によると、例えばアッセンブル射出成形された切替フラップを直列に接続することが提案されており、この場合、切替フラップが、共通の回転軸線を有している（図３参照）。切替フラップは、クランク１７，１８によって互いに結合されており、この場合、クランクの端部には、差込み結合部１９，２０が設けられている。クランクを設けることにより、フラップの操作のために十分な大きさのモーメントを伝達することができる。
【０００４】
さらに、結合部が回転軸線の外に移されているので、切替フラップ間の角度の正確性を十分に得ることができる。しかし、このような切替フラップの結合には、不都合な点もある。クランクが設けられていることで、部品のための材料コスト、ひいては最終的には部品のコストも上昇する。さらに動く部品としてのクランクは、組み付け場所で得られなければならない作動スペースが必要である。切替フラップが、吸気管の捕集室に隣接するので（図１参照）、上記のような使用は可能であるが、使用時に構造スペースが著しく制限される場合もある。
【０００５】
特に切替フラップを、吸気管の吸気ポート内でシリンダ入口の直前に配置したい場合には、スペースの割合は、例えば流入弁のような多数の機能構成要素があることによって著しく制限されてしまう。１つのシリンダに対し複数の吸気ポートがある場合には、これに加え、頻繁に選択的なポート切替が得られることが望ましい。その場合には、全てのフラップの共通の回転軸線におけるクランクが、切替可能でない第２の吸気ポートの領域にちょうど位置し、その領域で位置する箇所に依存して、吸気ポートの流れが不都合な影響を与えてしまう。つまりこの場合、フラップユニットを金属で構成しなければなくなる。なぜならば、材料がより大きな剛性を有することによって切替フラップが軸上に配置されることが可能になるからである。このような構成は、例えば米国特許第５６０３２６９号明細書より公知である。この切替フラップは、例えばねじを用いて軸に取り付けられる。しかし、アッセンブル射出成形された切替フラップユニットに比べて、さらに大きな製造コストが生ぜしめられる。さらに、フラップユニットを設けるためには、吸気管ケーシングをフラップの回転平面で分割しなければならないので、取り付けにコスト若しくは手間がかかる。
【０００６】
したがって、本発明の課題は、極めて狭い構造スペースにおいて切替フラップユニットの操作を可能にするアッセンブル射出成形された切替フラップユニットを得ることである。この課題は、請求項１の特徴部に記載の構成により解決される。
【０００７】
発明の利点
本発明による切替フラップユニットは、例えば内燃機関用の吸気管の吸気ポートを絞り調節するために使用可能な複数の切替フラップ又はフラップモジュールから成っている。さらに切替フラップについて述べるならば、この切替フラップが、フラップモジュールとしても例えばアッセンブル射出成形されたユニット内で構成可能であることが前提となっていることが望ましい。切替フラップは、アッセンブル射出成形されていて、フラップ翼部から成っている。この場合、切替フラップとは、フラップ枠内で運動可能な、支承部を形成する軸付設部を含めた全部分を指している。フラップ翼部間の力伝達部として軸が設けられており、この軸は、フラップ翼部を同時に回動させるために回動可能である。したがって、この軸はフラップ翼部の回転軸線にちょうど位置し、これにより、切替フラップユニットのための所要スペースは小さくなる。よって、切替フラップユニットを、省スペースで例えば吸気管の、シリンダへ通じる吸気ポート内へ組み込むことができる。この場合、１つのシリンダに対して複数の吸気ポートを有する場合の選択的なポートの閉鎖も実現可能となる。その場合、フラップ軸は、切替可能でない吸気ポートをそれぞれ通って延びている。
【０００８】
本発明の有利な実施例によれば、フラップ枠内のフラップ翼部の両面の支承部は、少なくとも片面で円錐形に構成されている。この円錐形の支承部は、フラップ軸とフラップに設けられた受容孔とから形成される。支承部領域でのフラップ軸の円錐形の外輪郭は、有利には射出成形の構成成分によって形成され、この射出成形構成成分からフラップ翼部も製造される。フラップ枠内の受容孔は、穿孔によって製造されていなくてもよい。同様に、相応のコア挿入体の使用によって射出成形工具中で始めの成形段階で製造することも可能である。フラップ枠内の受容孔は、フラップ軸に対応する相応の円錐を有していなければならない。
【０００９】
この円錐体は、フラップ枠の外側に向けられた開口又はフラップの内側に向けられた開口を有していてもよい。個々の場合でどちらの開放方向が有効かは、以下にさらに詳細に説明するように材料の選択に依存する。
【００１０】
通常、フラップは、温度若しくは空気湿度の減少時にはフラップ枠よりも著しく収縮する。フラップ軸に設けられた円錐体及びフラップ枠が、効果的に外部に向けられた開放方向で設けられている場合の使用ケースがこれに当たる。フラップ軸の収縮は、軸線方向成分及び半径方向成分を有する。半径方向の収縮成分によって、フラップ枠内の円錐形の受容部と軸との間のスリットが拡大される若しくは生ぜしめられる。しかし、同時にフラップ軸の軸線方向収縮によって軸線が短縮され、これにより、半径方向の収縮成分によって生じたスリットが補償される。このためには、フラップ軸が軸線方向に固定されていることが必要である。この固定は、フラップ軸の別の端部に第２の円錐形の領域を設けることによって有効に行うことができる。しかし、軸線方向の固定は、軸上の段部によっても保証することができる。フラップ軸の軸線方向の固定は、もちろんフラップ翼部によっても得られる。フラップ翼部は、フラップ枠の開口内でのフラップ軸の軸線方向の遊びを制限する。
【００１１】
円錐体のテーパ角度は、使用される材料及び切替フラップの寸法設定に依存して、フラップ軸の軸線方向の収縮成分と半径方向の収縮成分とが互いに相殺されるように選択することができる。しかしこの場合、択一的にテーパ角度を、温度降下時にフラップ軸が軸線方向に僅かに緊張しているように選択することもできる。このようにして、フラップ軸及びフラップ枠の公差を補償することができ、この場合、公差の許容範囲を超えて、フラップ軸の遊びのない支承が保証される。さらに、低温領域でのフラップ軸の負の締めしろ（Untermass）は、同時に磨耗の補償になる。
【００１２】
しかしながら、支承部のこの円錐形の構成の本質的な利点は、運転温度とは無関係に軸受け摩擦が制限されることである。これによって、フラップの調節のために必要な操作モーメントも限度を越えずにいることができる。これにより、有利な効果、つまり、例えばプラスチックによって構成された場合のように操作軸のねじり剛性が小さい場合にも、切替フラップ間の角度のずれに対する高い要求を満たすことができる。もちろん、小さな切替力は、フラップ駆動部の寸法設定にも影響を与え、フラップ駆動部を、この条件の下で、より小さく寸法設定することができる。このことは、重量及び製造時のコストの節減につながり、さらに、フラップ駆動部を吸気管内に存在する負圧によって駆動可能にするための条件になり得る。
【００１３】
本発明の別の構成では、フラップ枠には位置決めピンが設けられている。この位置決めピンは、切替フラップのための受容部に設けられた相応の穴に対応しており、これにより、取り付けが簡単になる。さらに、穴と位置決めピンとの間だけは正確な適合が必要であるのに対し、受容部は比較的大きな公差が許容され得る。これにより、有利には吸気管の製造における経済性に対する効果が得られる。位置決めピンが有利に、穴に対して締めしろ（Uebermass）を有している場合には、切替フラップユニットは、穴に差し込むことによってほぼ固定される。吸気管の取り扱い時、切替フラップユニットが取り付け前に抜け落ちることはない。吸気管の最終的な取り付けができた状態で、切替フラップユニットは、接触するシーリングによって所定の位置に固定される。
【００１４】
本発明の有利な実施例では、切替フラップユニットが、別々のフラップモジュールから構成されている。このフラップモジュールは、有利には１つの個別の切替フラップから成っているが、例えば２つの切替フラップのユニットに組み立てられてもよい。さらに、フラップモジュールは、隣接するフラップモジュールへの結合を可能にするために、少なくとも１つの軸受容部を有している。
【００１５】
さらに、フラップモジュールが、一体的に射出成形された軸付設部を有していると有利である。軸付設部は、隣りのフラップモジュールまでの距離を越えるような長さで選択される。軸付設部の端部には軸ピンが設けられており、この軸ピンは、前述した隣りのフラップモジュールの軸受容部に係合する。これにより、相対回動不能な結合が生ぜしめられるので、切替モーメントは駆動部からすべてのフラップに伝達可能となる。もちろん、軸受容部を軸付設部に設け、かつ軸ピンを異なった形式に、隣接するフラップモジュールと一体的に射出成形することも可能である。
【００１６】
一体的に射出成形されたプラスチックから成る軸付設部を通じた、フラップモジュール間の直接的なモーメントの伝達は、各フラップの操作モーメントが、要求される各フラップ間の角度公差が保たれ得るように小さくなっていることが前提となっている。この前提は、既に述べたフラップモジュールに設けられた円錐形の支承部によって得ることができる。
【００１７】
フラップモジュールの変化実施例では、軸付設部に、大きなねじり剛性を有する挿入部材が射出成形されている。この挿入部材は、例えば鋼管から成っている。これにより、全体的に切替フラップユニットのねじり剛性が大きくなり、このことにより、さらに高い切替モーメントの伝達も可能となる。切替モーメントが小さい場合には、上記手段により、個別のフラップ間の角度の正確性がさらに大きくなる。さらに挿入部材は、運転温度により引き起こされるフラップモジュール間にある軸付設部の膨張が大きくなりすぎないよう保つという利点を有する。軸付設部の軸線方向膨張に関する構造的な手段は、軸線方向遊び補償を、軸ピンと軸受容部とに設けることである。この軸線方向遊び補償は同時に、製造時に生じる部品の公差を軸線方向で補償するために用いられる。フラップモジュールは、この軸線方向遊び補償よって大きな公差が許容され、これにより経済性が向上する。
【００１８】
フラップモジュールを使用することによって、構成ユニットの多面的な使用が可能となる。自動車の全分野で、切替フラップを使用することが可能である。絞りフラップは、例えば乗客内室の換気のために必要である。フラップモジュールには、２つの軸受容部が設けられていてもよく、この場合、フラップモジュール間に介在する空間は、別個の部材として製造される短い軸管片によって橋渡しがなされなければならない。これにより、フラップモジュールを使用するためのより大きなフレキシビリティが、切替フラップが種々様々な間隔をとる場合で得られる。なお、一番外側の切替フラップには軸付設部は必要ではない。なぜならば、一番外側の切替フラップは隣接する軸をもはや駆動する必要がないからである。これに対して、第１番目の切替フラップは、駆動部に接続されていなければならず、これにより、切替フラップの調節が可能となる。
【００１９】
本発明の変化実施例では、切替フラップユニットは、一体的に構成された操作軸によって互いに結びつけられる。この操作軸は、切替フラップが周りを囲むようにアッセンブル射出成形される。この場合、フラップ翼部は、ねじり剛性的な操作軸への結合が得られるように構成されていなければならないが、このように形成されたフラップ翼部と操作軸とから成る結合部は、別個のフラップ枠内で運動可能でなければならない。
【００２０】
別個のフラップ翼部のフラップ枠は、この実施例では、個別部材として設けられていなくてもよい。同様に、使用される全てのフラップ翼部のための大きなフラップ枠を射出成形することも可能である。しかし、特に有利であるのは、それぞ１つのフラップ翼部と１つのフラップ枠とから成る多数の切替フラップを有する構成である。これにより、部材間の軸線方向の公差に関して、利点を得ることができる。貫通する操作軸は、例えば鋼から製造されていてもよく、これにより、フラップ翼部の軸線方向での収縮が広範囲で回避され得る。操作軸は、このような前提の下、腐食防止のために、有利にはフラップ材料で周りを完全に埋め込むように射出成形することができる。
【００２１】
操作軸からフラップ翼部へ伝達可能なモーメントの値を大きくするために、本発明の特別な実施例により、操作軸が、アッセンブル射出成形されるフラップ翼部の領域で圧潰されてもよい。モーメントの伝達には、操作軸上のフラップ材料の固着の他、周りを埋め込むように射出成形された材料によって成形された圧潰による摩擦接続的な結合も利用される。操作軸の圧潰は、特に、操作軸が管状に形成されている場合に適している。もちろん、操作軸の、円形横断面から逸脱した外輪郭を得るような別の手段も可能である。例えば、操作軸が所定のプロフィールを有するように形成されるようにすることも可能である。
【００２２】
本発明のこのような特徴及び有利な別の構成の特徴は、請求の範囲の他に明細書、図面などに記載されている。この場合、個々の特徴はそれぞれそれ自体でも、または本発明の実施例において組み合わせた状態でも、他の分野であっても実現することができ、有利には保護されるべき構成を成す。
【００２３】
図面
本発明による実施例を図面に基づき、以下に詳細に説明する。
【００２４】
図１は、１つのシリンダに対し２つの吸気ポートを有する吸気管（吸気ポート以外は図示せず）の吸気ポートの断面図である。
【００２５】
図２ａは、フラップモジュールの、図１のＡ−Ａに沿った断面図である。
【００２６】
図２ｂは、フラップモジュールの、図２ａのＢ−Ｂに沿った断面図である。
【００２７】
図３ａは、一体的な操作軸を備えたフラップユニットの平面図である。
【００２８】
図３ｂは、図３ａのＣ−Ｃに沿った断面図である。
【００２９】
一体的な操作軸を備えた切替フラップユニットの製造のためには、これまで公知のアッセンブル射出成形法の修正が必要である。使用される型工具によって、少なくとも切替フラップユニットで使用される全ての切替フラップの同時製造が可能とならなければならない。このことは、それぞれ１つの切替フラップのための複数の型部分が型ネスト（Formnest）にまとめられて、この型ネストが型工具上で回転可能に支承されていることによって可能となる。軸のための受容部は、コア挿入体によって形成され、このコア挿入体は、側方に型ネストに差し込まれて、軸を注型する前に取り去られる。このためには、軸に関して軸線方向で、コア挿入体のための所定の操作自由スペースが必要である。この操作自由スペースは、切替フラップ間で必要とされる間隔のために一般的には存在しないので、型ネストは、取り扱い工具が接近できる最適状態に応じて回動できるようになっている。フラップ枠を、フラップ枠内に設けられた穴の整列が共通のフラップ軸の整列に対して９０°を成すようになっているような型ネストの位置で製造することも可能である。この位置で、ピン状の型部分を、コスト若しくは手間をかけずに付属の受容部から導出することができ、しかも、この型部分は、同一の抜取り運動によって、取り扱い装置上の全ての型ネストで統合される。続いてウインドウが９０°回転し、これにより、軸を各切替フラップの受容部に導入することができる。
【００３０】
実施例の説明
図１には、吸気管の、内燃機関（図示せず）のシリンダヘッドに固定するためのフランジ１０を有している部分の断面図が示されている。吸気管のこの領域では、吸気ポート１１が捕集室（図示せず）からシリンダ側の出口１２に通じており、内燃機関の１つのシリンダに対してそれぞれ２つの吸気ポートが設けられている。吸気ポート１１の間には、冷媒通路１３が配置されている。
【００３１】
シリンダに通じる両吸気ポート１１のうち１つはそれぞれ、切替フラップ１４によって閉鎖され得る。切替フラップ１４は、フラップ翼部１５から成っており、このフラップ翼部１５は、フラップ枠１６内にアッセンブル射出成形されている。切替フラップ枠１６には、さらに位置決めピン１７が設けられており、この位置決めピン１７を利用して、切替フラップ枠１６は、吸気管の受容部１９の穴１８に差し込むことによって同一平面上に位置決めされる。
【００３２】
図２ａには、切替フラップ１４の構造が示されている。フラップ翼部１５は、フラップ枠１６を貫いて延びる回転軸線２０で支承されている。アッセンブル射出成形されたフラップ１４が、フラップ枠１６内でのアッセンブル射出成形による製造後の収縮によって、切替フラップ１４と枠１６との間に狭いスリット２１が生ぜしめられる。このスリット２１により、欠点のない切替フラップ１４の機能が保証されて、各切替フラップ間で所定の角度公差を得ることができる。角度公差が生じた場合に備え、スリットは所定の値の分だけ小さくさえなる。というのは、フラップの横断面の対角線は、水平にフラップ枠１６内に存在する切替フラップ１４の直径より長いからである。
【００３３】
図２ｂでは、切替フラップ１４を、軸付設部２２との一体成形によってフラップモジュール２３へ付け加えることができるのが明らかになっている。軸付設部２２は、その端部に軸ピン２４を有しており、この軸ピン２４は、図示されていない隣接するフラップモジュールの軸受容部に差し込むことができる。図示のフラップモジュール２３も同様に軸受容部２５を有しており、この軸受容部２５は、図示されていない隣接するフラップモジュールの軸ピンを受容するのに適している。軸付設部２２は、フラップ翼部１５と一体的に製造されている。この軸付設部２２は円錐体２６を有しており、この円錐体２６は、フラップ枠１６内の軸受け２７に対応している。軸付設部２２のねじり剛性を高めるために、鋼製の挿入部材２８を使用することができ、この挿入部材２８の周りを埋め込むように、アッセンブル射出成形法で射出成形がなされる。
【００３４】
図１を再び見ると、フラップモジュール２３の組付け例が明らかになる。この場合、２つのフラップモジュールが使用されており、軸ピンの分だけ短くなっている軸付設部２２′は、終端軸受け２９に受容されている。この終端軸受け２９は、既にフラップ枠について述べているように、位置決めピン１７ａを介して、吸気管のもう１つの穴１８に固定することができる。挿入されているもう１つのフラップモジュールの軸受容部２５は、概略的に図示した駆動モータ３０を結合するために使用される。これにより、回転軸線２０を中心として作動することのできる切替フラップユニットが得らる。この切替フラップユニットによって、１つおきの吸気ポート１１は開閉され、この場合、無段階の調節も可能である。それぞれのもう一方の吸気ポートを通って軸付設部２２，２２′が延びており、軸付設部２２，２２′の周りを、問題なく、切替フラップ１４の位置とは無関係に、吸気ポートを通って吸気が流れることができる。２つのフラップモジュール２３間の、軸ピン２４と軸受容部２５との間の図示の中央の結合は、軸線方向遊び補償３１を有している。この軸線方向遊び補償３１によって、製造公差及び取付け公差を、軸線方向で補償することができる。軸線方向遊び補償３１の大きさは、軸付設部２２の長さに依存する。
【００３５】
図３ａには、切替フラップユニットの平面図が示されている。この切替フラップユニットは、アッセンブル射出成形によって製造される。切替フラップ１４は、操作軸３２の周りを埋め込むように射出成形されている。したがって、この操作軸３２が、個別のフラップ翼部１５をねじり剛性的に互いに結合している。
【００３６】
図３ｂに示されているように、フラップ翼部１５は図２ｂで説明した場合と同様に、付属のフラップ枠１６に支承されている。操作軸３２は、圧潰部３３を有しており、この圧潰部３３によって、操作軸３２を通じてフラップ軸に伝達可能なモーメントが高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  １つのシリンダに対し２つの吸気ポートを有する吸気管（吸気ポート以外は図示せず）の吸気ポートの断面図である。
【図２ａ】  フラップモジュールの、図１のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図２ｂ】  フラップモジュールの、図２ａのＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図３ａ】  一体的な操作軸を備えたフラップユニットの平面図である。
【図３ｂ】  図３ａのＣ−Ｃに沿った断面図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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