(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
回転駆動する駆動部と、該駆動部の駆動作用下に回転するシャフトと、該シャフトに連結されて回転するバルブとを有し、前記バルブの回転を制御するバルブコントロール装置において、
前記バルブには、前記シャフトの挿通されるシャフト孔が形成され、前記シャフト孔には、前記シャフトの軸方向に沿って延在し外部と連通した第1スリットと、
前記第1スリットに対して前記軸方向にオフセットし、且つ、該第1スリットに対して前記シャフト孔を中心として反対側に形成され外部と連通した第2スリットと、
を備え、
前記シャフト孔は断面矩形状に形成され、前記第1スリットは前記シャフト孔を構成する4面のうちの第1内壁面に形成され、前記第2スリットは前記第1内壁面と対向する第2内壁面に形成されると共に、前記シャフト孔には、前記第1スリットと連通し、且つ、前記シャフトの側面に対して離間して前記第1スリットの貫通方向に沿って前記第2内壁面まで延在した第1間隙と、前記第2スリットと連通し、且つ、前記シャフトの側面に対して離間して前記第2スリットの貫通方向に沿って前記第1内壁面まで延在した第2間隙とを備え、
前記第1間隙と前記第2間隙とが、前記シャフトを中心として互いに反対側となるように形成されることを特徴とするバルブコントロール装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述したバルブコントロール装置では、バルブを構成する嵌合部の内壁面に複数の平面部を突出するように形成する必要があるため、前記バルブの構造が複雑になり、それに伴って、製造コストが増加してしまうと共に、前記嵌合部に回転軸を挿入して組み付ける際、前記平面部と回転軸とが同時に4面で面接触するため、その摺動抵抗が大きく組付性が低下してしまうという問題が生じる。
【0006】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、簡素な構成で、バルブに対するシャフトの組付性の向上を図ることが可能なバルブコントロール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記の目的を達成するために、本発明は、回転駆動する駆動部と、該駆動部の駆動作用下に回転するシャフトと、該シャフトに連結されて回転するバルブとを有し、前記バルブの回転を制御するバルブコントロール装置において、
前記バルブには、前記シャフトの挿通されるシャフト孔が形成され、前記シャフト孔には、前記シャフトの軸方向に沿って延在し外部と連通した第1スリットと、
前記第1スリットに対して前記軸方向にオフセットし、且つ、該第1スリットに対して前記シャフト孔を中心として反対側に形成され外部と連通した第2スリットと、
を備え
、
前記シャフト孔は断面矩形状に形成され、前記第1スリットは前記シャフト孔を構成する4面のうちの第1内壁面に形成され、前記第2スリットは前記第1内壁面と対向する第2内壁面に形成されると共に、前記シャフト孔には、前記第1スリットと連通し、且つ、前記シャフトの側面に対して離間して前記第1スリットの貫通方向に沿って前記第2内壁面まで延在した第1間隙と、前記第2スリットと連通し、且つ、前記シャフトの側面に対して離間して前記第2スリットの貫通方向に沿って前記第1内壁面まで延在した第2間隙とを備え、
前記第1間隙と前記第2間隙とが、前記シャフトを中心として互いに反対側となるように形成されることを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、バルブコントロール装置を構成するバルブにおいて、シャフトの挿通されるシャフト孔を有し、シャフトの軸方向に沿って延在して外部と連通する第1スリットと、前記第1スリットに対して前記軸方向にオフセットし、且つ、該第1スリットに対して前記シャフト孔を中心として反対側に形成され外部と連通した第2スリットとを前記シャフト孔にそれぞれ形成している。
【0009】
従って、シャフト孔にシャフトを挿通することで該シャフトとバルブとを組み付ける際、第1及び第2スリットによって前記シャフトと前記シャフト孔との間に生じる摺動抵抗を低減することができる。その結果、バルブに対して第1及び第2スリットを設けるという簡素な構成で、シャフトを前記バルブに対して容易に組み付けることが可能となり、組付性の向上を図ることができる。
また、シャフト孔における角部の数量をさらに減少させることができるため、該シャフト孔における応力集中のさらなる抑制を図ることができ、より一層円滑にシャフトを前記シャフト孔へと挿入して組み付けることが可能となる。
【0010】
また、シャフト孔に挿入されたシャフトに駆動部からの駆動力が付与された際、シャフトが断面矩形状に形成されているため、前記シャフト孔の角部に応力集中が生じることとなるが、第1及び第2スリットを設けることで前記角部の数量が減少するため、前記応力集中を抑制することができると共に、前記第1スリットと前記第2スリットがシャフトの軸方向に沿ってオフセットして互い違いに形成されることで、前記シャフト孔に対して前記シャフトの軸芯がずれてしまうことも防止される。
【0012】
また、バルブコントロール装置は、内燃機関のシリンダ室へ供給される空気の流れを制御し、該シリンダ室内で渦流を発生させるコントロールバルブに用いるとよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0014】
すなわち、バルブコントロール装置を構成するバルブにおいて、シャフトの挿通されるシャフト孔を有し、前記シャフト孔に、シャフトの軸方向に沿って延在して外部と連通した第1スリットと、前記第1スリットに対して前記軸方向にオフセットし、且つ、該第1スリットに対して前記シャフト孔を中心として反対側に形成され外部と連通した第2スリットとを設けることで、前記バルブに対して前記シャフトを組み付ける際、第1及び第2スリットによって前記シャフトと前記シャフト孔との間に生じる摺動抵抗を低減することができる。その結果、バルブに第1及び第2スリットを設けるという簡素な構成で、シャフトを前記バルブに対して容易に組み付けることが可能となり、組付性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明に係るバルブコントロール装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図1Aにおいて、参照符号10は、本発明の実施の形態に係るバルブコントロール装置を示す。なお、以下の説明では、車両等に搭載される、例えば、3つのシリンダ室を有する3気筒の内燃機関16において、バルブコントロール装置10が前記内燃機関16の各シリンダ室へ供給される空気の流れを制御するコントロールバルブとして用いられる場合について説明する。
【0017】
このバルブコントロール装置10は、
図1A及び
図1Bに示されるように、複数(例えば、3本)の分岐管12a〜12cを有した吸気マニホールド14において、内燃機関16(
図4A及び
図4B参照)のシリンダヘッド18(
図4A及び
図4B参照)に接続される一端部に設けられ、図示しないコントローラからの制御信号によって駆動する駆動部20と、前記駆動部20の駆動作用下に回転するシャフト22と、前記分岐管12a〜12cの内部に設けられ前記シャフト22と共に回動する複数のバルブ24a〜24cとを含む。
【0018】
駆動部20は、例えば、モータ等の回転駆動源からなり、ハウジング26の内部に収納され、吸気マニホールド14の端部に固定される。そして、回転駆動源の駆動軸がシャフト22の端部に接続され、コントローラからの通電作用下に駆動軸が回転することで、シャフト22が一体的に回転する。
【0019】
シャフト22は、
図1A〜
図4Bに示されるように、断面矩形状で、軸方向(矢印A、B方向)に沿って所定長さを有した軸体からなり、吸気マニホールド14における分岐管12a〜12cの延在方向と直交するように配置され、前記吸気マニホールド14の一端部近傍に挿通するように設けられる。そして、シャフト22は、吸気マニホールド14の幅方向(矢印A、B方向)に沿った一端部から他端部まで貫通するように設けられ回転自在に支持される。
【0020】
バルブ24a〜24cは、各分岐管12a〜12cの開口部28近傍に設けられ、略一定厚さのプレート状に形成された本体部30と、該本体部30の端部に形成されシャフト22の挿通される支持部32と、前記本体部30の裏面(他側面)30bに形成される複数(例えば、6枚)の第1〜第3整流リブ34a、34b、36a、36b、38a、38bとからなる。なお、各分岐管12a〜12cに設けられるバルブ24a〜24cは同一形状に形成される。
【0021】
本体部30は、略長方形状に形成され、その一端部が各分岐管12a〜12cの開口部28側となり、且つ、吸気マニホールド14の幅方向(矢印A、B方向)と略平行となるように前記分岐管12a〜12c内に設けられる。
【0022】
この本体部30の他端部には、断面円形状の支持部32が形成され、前記支持部32はその中心が本体部30に対して半径方向に所定距離だけオフセットするように形成される(
図3A参照)。また、支持部32の中心には、断面矩形状のシャフト孔40が形成され、前記シャフト孔40は支持部32の軸方向(本体部30の幅方向)に沿って貫通すると共に、
図3A及び
図3Bに示されるように、その内壁面である第1及び第2鉛直面42、44が本体部30に対して直交し、一対の水平面46a、46bが前記本体部30と平行に形成される。なお、第1鉛直面(第1内壁面)42が本体部30側、第2鉛直面(第2内壁面)44が前記本体部30と反対側に形成される。
【0023】
このシャフト孔40は、
図2Cに示されるように、その両端部に拡幅した拡幅部48を有し、前記拡幅部48はシャフト22の断面積より大きな断面積で形成される。なお、この拡幅部48は、第1鉛直面42側に拡幅させる場合に限定されるものではなく、例えば、前記第1鉛直面42に対向する第2鉛直面44側にも拡幅させた拡幅部48a(
図2C中、二点鎖線形状)としてもよい。これにより、シャフト孔40に対して拡幅部48のみを設けた場合と比較し、拡幅部48、48aによってさらに断面積を大きく確保できるため、シャフト22の挿入性をより一層高めることができる。
【0024】
さらに、水平面46a、46bに対して拡幅部を形成するようにしてもよい。これにより、上述した拡幅部48、48aに対してさらにシャフト孔40の両端部の断面積を大きくできるため、さらにシャフト22を容易に挿入することが可能となる。
【0025】
また、支持部32には、
図1B〜
図2Cに示されるように、その軸方向(矢印A、B方向)に沿った中央部に形成される第1スリット50と、該第1スリット50に対して該支持部32の両端部側にそれぞれ所定間隔離間して形成される一対の第2スリット52a、52bとが形成される。
【0026】
第1及び第2スリット50、52a、52bは、シャフト孔40の軸方向(矢印A、B方向)に沿って長尺な断面長方形状に形成され、第1スリット50は、支持部32において本体部30の一端部側に形成され、シャフト孔40の第1鉛直面42まで貫通している。第2スリット52a、52bは、第1スリット50とは反対側となる支持部32の外周面に形成され、シャフト孔40の第2鉛直面44まで貫通している(
図2C参照)。
【0027】
すなわち、第1及び第2スリット50、52a、52bは、シャフト孔40を中心として互い違いとなるように支持部32の外周面にそれぞれ形成されると共に、軸方向(矢印A、B方向)に沿っても互いにオフセットして形成されている。なお、第1スリット50の両端部は、第2スリット52a、52bの端部と軸方向(矢印A、B方向)に沿って所定長さだけ重複するように形成される。
【0028】
また、シャフト孔40は、
図2C及び
図3Aに示されるように、その軸方向(矢印A、B方向)に沿った中央部で第1スリット50によって第1鉛直面42が存在せず、第2鉛直面44及び水平面46a、46bの3面で構成され、一方、
図2C及び
図3Bに示されるように、前記シャフト孔40の両端部近傍では、一対の第2スリット52a、52bによって第2鉛直面44がそれぞれ存在せず、第1鉛直面42及び水平面46a、46bの3面で構成される。
【0029】
第1〜第3整流リブ34a、34b、36a、36b、38a、38bは、それぞれ一組ずつ形成され、本体部30の裏面30bに対して略直交するように所定高さで突出し、前記本体部30の幅方向(矢印A、B方向)に沿って互いに等間隔離間するように複数形成される。
【0030】
第1整流リブ34a、34bが、本体部30の幅方向(矢印A、B方向)に沿った両端部にそれぞれ形成され、第2整流リブ36a、36bが、前記第1整流リブ34a、34bに対して本体部30の幅方向中心側に離間してそれぞれ形成され、第3整流リブ38a、38bが、前記第2整流リブ36a、36bに対してさらに本体部30の幅方向中心側に離間して形成される。
【0031】
そして、第1〜第3整流リブ34a、34b、36a、36b、38a、38bは、本体部30の他端部側となる支持部32の外周面から該本体部30の一端部まで延在し、その高さが前記一端部側に向かって徐々に低くなるように形成される(
図3A及び
図3B参照)。
【0032】
すなわち、第1〜第3整流リブ34a、34b、36a、36b、38a、38bは、本体部30の一端部から他端部側に向かって延在するように互いに略平行に設けられる。
【0033】
また、支持部32に形成された第1スリット50は、
図2A及び
図2Cに示されるように、一組の第3整流リブ38a、38bの間となるように配置される。
【0034】
本発明の実施の形態に係るバルブコントロール装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に各バルブ24a〜24cに対してシャフト22を組み付ける場合について説明する。
【0035】
先ず、バルブ24aにおける支持部32の一端部側からシャフト孔40へシャフト22の先端を挿入していく。この際、シャフト孔40の端部には前記シャフト22の断面積より大きく開口した拡幅部48が形成されているため、前記シャフト22の先端を容易に挿入することができる。
【0036】
次に、シャフト22の先端を、さらに支持部32の中心側へと挿入することにより、シャフト22がシャフト孔40に沿って案内されるが、一方の第2スリット52aに臨む部位では該第2スリット52aによって第1鉛直面42とは反対側の内壁面(第2鉛直面44側)が開口しているため、前記第2鉛直面44との接触作用下に生じる摺動抵抗が回避される。詳細には、シャフト22は、その外壁面が第1鉛直面42及び一組の水平面46a、46bの3面に当接した状態で軸方向に沿って案内される。
【0037】
そして、さらにシャフト22をシャフト孔40に沿って挿入することで、第1スリット50に臨む位置において、今度は第1鉛直面42側が開口しているため、該第1鉛直面42との接触作用下に生じる摺動抵抗が回避され、第2鉛直面44及び一組の水平面46a、46bの3面に当接して支持された状態で軸方向に沿って案内される。
【0038】
さらに他方の第2スリット52bに臨む位置までシャフト22を挿入することで、第2鉛直面44側が開口しているため、該第2鉛直面44との接触作用下に生じる摺動抵抗が回避され、第1鉛直面42及び水平面46a、46bの3面に当接した状態で軸方向(矢印A、B方向)に沿って案内される。
【0039】
最後に、シャフト22の先端部が、シャフト孔40の他端部側の拡幅部48まで到達し、外部へと突出させることでバルブ24aに対するシャフト22の組み付け作業が完了する。そして、上述したように複数のバルブ24a〜24cに対してシャフト22を順次組み付けていく。
【0040】
このように、バルブ24a〜24cの支持部32に形成された断面矩形状のシャフト孔40には、その軸方向(矢印A、B方向)に沿って延在して開口した第1及び第2スリット50、52a、52bが形成されているため、前記シャフト孔40が前記第1及び第2スリット50、52a、52bを備えずに4つの内壁面で回転軸と当接している従来技術に係るバルブコントロール装置と比較し、断面矩形状のシャフト22を挿通させる際の摺動抵抗を低減させることが可能となり、前記バルブ24a〜24cに対して前記シャフト22を容易に組み付けることができる。
【0041】
次に、上述したようにバルブ24a〜24cとシャフト22とが組み付けられたバルブコントロール装置10の動作について簡単に説明する。なお、
図4Aに示されるバルブ24a〜24cの本体部30が分岐管12a〜12c及びシリンダヘッド18のポート54と略平行な全開状態を初期状態として説明する。
【0042】
この初期状態は、例えば、車両の加速時等の内燃機関16の高負荷状態において多くの空気をシリンダ室へ供給したい場合に適用され、
図4Aに示されるように、全開状態にあるバルブ24a〜24cによって分岐管12a〜12cの内部とシリンダヘッド18のポート54に形成された第1及び第2流路56、58とが連通し、前記分岐管12a〜12cから供給された空気が前記第1及び第2流路56、58を通じてシリンダ室へと導入される。
【0043】
次に、例えば、車両が定速走行時等で内燃機関16の負荷状態が低いと判断された場合に、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて駆動部20が駆動し、
図4Bに示されるように、シャフト22が所定角度だけ回動することで複数のバルブ24a〜24cがそれぞれ分岐管12a〜12cの内部で前記シャフト22を中心として回動する。これにより、バルブ24a〜24cを構成する本体部30の一端部が、シリンダヘッド18のポート54内に形成された分離壁60の端部に臨む位置まで回動し、該分離壁60によって分離された第2流路58がバルブ24a〜24cによって覆われる。
【0044】
その結果、分岐管12a〜12cと第2流路58との連通が遮断され、前記分岐管12a〜12cからシリンダヘッド18側へと供給された空気は、ポート54の第1流路56のみを通じてシリンダ室へと導入される。これにより、シリンダ室では、第1流路56のみから供給された空気が旋回し、旋回した空気に燃料を噴射して燃焼させることで少ない燃料で効率的に燃焼させることが可能となる。
【0045】
以上のように、本実施の形態では、駆動部20の駆動作用下にバルブ24a〜24cの回動制御を行うバルブコントロール装置10において、前記バルブ24a〜24cの支持部32に形成されたシャフト孔40に、軸方向(矢印A、B方向)に沿って延在し、該シャフト孔40の外部と連通した第1及び第2スリット50、52a、52bを設けるという簡素な構成で、シャフト孔40にシャフト22を挿入して組み付ける際に該シャフト22に付与される摺動抵抗を低減することができる。そのため、バルブ24a〜24cに対するシャフト22の組付性を向上させることができる。
【0046】
また、シャフト孔40に挿入されたシャフト22に駆動部20からの駆動力が付与された際、シャフト22が断面矩形状に形成されているため、前記シャフト孔40の角部に応力集中が生じることとなるが、第1及び第2スリット50、52a、52bを設けることで角部の数量が減るため、前記応力集中を抑制することができると共に、前記第1スリット50と前記第2スリット52a、52bがシャフト22の軸方向(矢印A、B方向)に沿ってオフセットして互い違いに形成されることで、前記シャフト孔40に対して前記シャフト22の軸芯がずれてしまうことも防止できる。
【0047】
さらに、シャフト孔40の軸方向(矢印A、B方向)に沿った両端部に、シャフト22の断面積より大きく形成された拡幅部48をそれぞれ形成しているため、前記シャフト孔40の端部から前記シャフト22を容易に挿入することが可能となる。
【0048】
さらにまた、バルブ24a〜24cを吸気マニホールド14の分岐管12a〜12c内に配置し、前記バルブ24a〜24cを回動させることで前記分岐管12a〜12cを流通する空気の流通状態を制御する際、第1スリット50が第3整流リブ38a、38bの間に設けられているため、前記空気の流通を妨げることを回避できる。
【0049】
またさらに、第1スリット50は、バルブ24a〜24cを構成する本体部30の裏面30b側で開口しているため、前記バルブ24a〜24cの回動作用下に分岐管12a〜12c内の空気を前記本体部30の表面(一側面)30a側に沿って流通させる場合でも、前記第1スリット50に起因した圧力損失が生じることがなく、前記空気を円滑に流通させることが可能となる。
【0050】
また、バルブコントロール装置10をコントロールバルブに用いることにより、簡素な構成として組付性を向上させた前記バルブコントロール装置10によって、バルブ24a〜24cの回動作用下に吸気マニホールド14の分岐管12a〜12cを通じて内燃機関16の各シリンダ室へ供給される空気の流れを渦流とすることが可能となる。
【0051】
次に、変形例に係るバルブ100を
図2A、
図2B、
図3A及び
図3Bに示す(二点鎖線形状)。なお、上述した本実施の形態に係るバルブコントロール装置10のバルブ24a〜24cと同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0052】
このバルブ100のシャフト孔40において、第1スリット102に臨む部位に第1間隙104が形成され、第2スリット106に臨む部位に第2間隙108が形成される点で、本実施の形態に係るバルブコントロール装置10のバルブ24a〜24cと相違している。
【0053】
このシャフト孔40には、
図3Aに示されるように、第1スリット102に臨む水平面110がシャフト22の底面から所定間隔離間して形成され、該水平面110とシャフト22との間に第1間隙104が形成される。この第1間隙104は、シャフト22及びシャフト孔40の軸方向に沿って略一定幅で形成されると共に、第1スリット102の貫通方向に沿って第2鉛直面44まで延在している。
【0054】
また、シャフト孔40には、
図3Bに示されるように、一対の第2スリット106に臨んだ水平面112がシャフト22の上面から所定間隔離間して形成され、該水平面112とシャフト22との間に第2間隙108が形成される。この第2間隙108は、シャフト22及びシャフト孔40の軸方向に沿って略一定幅で形成されると共に、第2スリット106の貫通方向に沿って第1鉛直面42まで延在している。
【0055】
すなわち、第1間隙104と第2間隙108は、シャフト22及びシャフト孔40の軸方向(矢印A、B方向)に沿って互いにオフセットし、且つ、前記シャフト22を中心として反対側となるように互い違いに形成され、前記第1間隙104に臨む部位において、シャフト22は第2鉛直面44と水平面46aの2面に当接して支持され、前記第2間隙108に臨む部位においては、前記シャフト22が第1鉛直面42と水平面46bの2面に当接して支持された状態となる。
【0056】
以上のように、変形例に係るバルブ100のシャフト孔40に、第1スリット102と連通し、且つ、シャフト22の底面から所定間隔離間した水平面110を形成すると共に、第2スリット106と連通し、且つ、前記シャフト22の上面から所定間隔離間した水平面112を形成することで、前記シャフト22の底面との間に第1間隙104を設け、前記シャフト22の上面との間に第2間隙108を設けている。
【0057】
これにより、シャフト孔40では、第1及び第2スリット102、106に臨む部位の断面積が第1及び第2間隙104、108によって大きくなるため、前記シャフト孔40にシャフト22を挿入して組み付ける際に該シャフト22に付与される摺動抵抗をさらに低減することができる。そのため、バルブ100に対するシャフト22の組付性をより一層向上させることができる。
【0058】
また、断面矩形状に形成されたシャフト22に駆動部20からの駆動力が付与され、前記シャフト孔40の角部に応力集中が生じることとなるが、第1及び第2間隙104、108を設けることにより前記角部の数量をさらに減らすことができるため、前記第1及び第2スリット102、106に加え、第1及び第2間隙104、108を設けることで前記応力集中をより一層効果的に抑制することが可能となる。
【0059】
なお、本発明に係るバルブコントロール装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。