可変吸気装置
【課題】吸気管からのシール部材の脱落を低減し、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を長期に亘って維持可能な可変吸気装置を提供する。
【解決手段】吸気管１５および吸気管１６は、互いに接続され、吸気通路１４を形成する。弁体３０は、吸気通路１４を横切るようにして設けられる軸部３１、および軸部３１から板状に延出されて当該軸部３１を中心として回転し吸気通路１４を開閉する弁部３２を有する。シール部材４０は、弾性を有する材料からなり、吸気管１５と吸気管１６との接続部分に設けられている。また、シール部材４０は、弁部３２が回転することで当該弁部３２に当接し吸気通路１４を閉塞可能となるよう前記「接続部分」の内側へ向けて延出された延出部４２を有する。さらに、シール部材４０は、吸気管１５と吸気管１６との間に挟持される挟持部４１を有し、当該挟持部４１から延出部４２が延出されて形成されている。
【解決手段】吸気管１５および吸気管１６は、互いに接続され、吸気通路１４を形成する。弁体３０は、吸気通路１４を横切るようにして設けられる軸部３１、および軸部３１から板状に延出されて当該軸部３１を中心として回転し吸気通路１４を開閉する弁部３２を有する。シール部材４０は、弾性を有する材料からなり、吸気管１５と吸気管１６との接続部分に設けられている。また、シール部材４０は、弁部３２が回転することで当該弁部３２に当接し吸気通路１４を閉塞可能となるよう前記「接続部分」の内側へ向けて延出された延出部４２を有する。さらに、シール部材４０は、吸気管１５と吸気管１６との間に挟持される挟持部４１を有し、当該挟持部４１から延出部４２が延出されて形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の可変吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの回転数に応じて吸気通路の長さを変更することにより、エンジンのトルク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、例えば吸気管に通路長の異なる吸気通路が二方に分岐して形成され、分岐した吸気通路の一方を弁手段で開閉することにより、吸気通路を切り替えている。この構成では、エンジンの回転数が低いときは吸気通路の長さを長くし、回転数が高いときは吸気通路の長さを短くすることにより、エンジンの回転数にかかわらずトルクを向上させることができる。
【０００３】
特許文献１には、吸気管の内側（吸気通路）に形成された段部に、回転する板状のバルブを当接させることにより吸気通路を閉じる弁手段が開示されている（特許文献１の図１および６参照）。この弁手段の場合、バルブ、および段部を形成する吸気管は、樹脂または金属により形成されている。そのため、閉弁時にバルブが段部に当接したとき、バルブと段部との間の気密性を確保するのが困難になるおそれがある。バルブと段部との間の気密性が低いと、閉弁時にもかかわらず、弁手段の上流側の空気の一部がバルブと段部との間を経由して弁手段の下流側へ流れてしまう。よって、このような弁手段の構成を上記可変吸気装置の弁手段の構成として採用した場合、エンジンのトルク向上の効果が低減するおそれがある。
【０００４】
一方、特許文献２には、上記問題を解決する弁手段として、吸気管の内側へ突出する隔壁に弾性体からなるガスケットを設けた弁手段が開示されている（特許文献２の図６参照）。この弁手段では、バルブの閉弁時、バルブとガスケットとを当接させることにより、バルブと隔壁との間の気密性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３２９０２８号公報
【特許文献２】特開平１０−２２０２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載された弁手段では、ガスケットが吸気管の隔壁に形成された溝に嵌め込まれている。そのため、ガスケットに対し、弁手段を通過する空気が衝突したり、吸気の圧力脈動が印加された場合など、ガスケットが隔壁から脱落するおそれがある。ガスケットが隔壁から脱落すると、閉弁時のバルブと隔壁との間の気密性が失われてしまう。また、脱落したガスケットがエンジンの燃焼室に入り込んだ場合、エンジンに異常をきたすおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、吸気管からのシール部材の脱落を低減し、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を長期に亘って維持可能な可変吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明では、第１吸気管および第２吸気管によって吸気通路が形成される。この吸気通路を開閉するための弁体は、軸部および弁部を有している。軸部は、吸気通路を横切るようにして設けられ、弁部は、軸部から板状に延出されている。例えば、吸気通路の断面が略円形である場合、弁部は、吸気通路に合わせて軸部から延びる略円形の板状部材であることが考えられる。この弁部が、軸部を中心として回転し吸気通路を開閉する。例えば、弁部が管軸方向に垂直に近い状態となると吸気通路が閉塞され、反対に、弁部が管軸方向に平行に近い状態となると吸気通路が開放されるという具合である。
【０００９】
本発明では、シール部材が、第１吸気管と第２吸気管との接続部分に設けられている。このシール部材は、弁部が回転することで当該弁部に当接する延出部を有している。この延出部に対し弁部が当接することで、吸気通路が閉塞されるようになっている。また、シール部材は、弾性を有する材料により形成されている。そのため、弁体の閉弁時、弁体に当接するシール部材は、弁体の回転による押圧によって当接箇所が弾性変形する。これにより、弁体とシール部材との当接を密にすることができる。したがって、本発明では、閉弁時の弁体と第１吸気管および第２吸気管との間の気密性を高くすることができる。
【００１０】
ここで特に、シール部材は、上記延出部が延出される挟持部を有している。そして、この挟持部が、第１吸気管と第２吸気管との間に挟持される。つまり、吸気通路を２つの吸気管（第１吸気管、第２吸気管）から構成し、これら両吸気管でシール部材を挟むのである。このようにすれば、シール部材が吸気管から脱落するのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を長期に亘って維持することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、シール部材の延出部は、第１吸気管または第２吸気管の管軸方向へ突出する当接部を有している。そして、本発明では、弁体は、弁部が当接部に当接することにより吸気通路を閉じる。弁部が当接部に当接するとき、弁部の回転による移動の方向は、第１吸気管と第２吸気管との接続部分において、前記管軸方向と概ね平行となる。つまり、本発明の当接部は、弁部の回転による移動の方向と概ね平行な方向である前記管軸方向へ突出するように形成されているのである。すなわち、当接部は、弁部が当接部に当接するとき、弁部の回転による押圧によって弾性変形し易い構成であるといえる。したがって、本発明では、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を向上することができる。
ところで、シール部材の延出部に当接部が形成されない場合、あるいは延出部から当接部が単に一方向へ小さく突出して形成される場合、延出部が吸気流に対する抵抗となって、第１吸気管の内壁近傍または第２吸気管の内壁近傍の吸気の流れに乱れが生じるおそれがある。この場合、吸気圧の損失等を招くことが懸念される。
【００１２】
そこで、請求項３に記載の発明では、シール部材の当接部は、延出部の挟持部とは反対側の端縁部から第１吸気管または第２吸気管の管軸方向へ突出するとともに当該突出部分の先端が第１吸気管の内壁または第２吸気管の内壁へ向かって延びるように形成されている。つまり、当接部は、延出部の端縁部と第１吸気管の内壁または第２吸気管の内壁との間において、管軸に対して傾斜する壁面を形成している。これにより、第１吸気管の内壁近傍または第２吸気管の内壁近傍の吸気は、前記傾斜する壁面に沿って滑らかに流れる。したがって、本発明では、延出部に当接部が形成されない場合等に比べ、吸気圧の損失を低減することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、第１吸気管および第２吸気管の少なくとも一方は、接続部分側端部の内壁からその内側へ突出する突出部を有している。当該突出部は、弁体の弁部がシール部材の延出部に当接したとき、延出部を係止することにより弁体の回転を規制可能である。これにより、吸気管が突出部を有しない場合に比べ、閉弁時の弁体と延出部との当接圧をより高めることができる。その結果、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を向上することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、第１吸気管および第２吸気管の少なくとも一方は、接続部分側の端面に溝部を有する。また、シール部材は、前記溝部に嵌り込むように形成される嵌込部を有する。これにより、嵌込部が溝部に係止され、吸気管に対するシール部材の「ずれ」が低減される。このように、本発明の２つの吸気管は、間にシール部材を挟み込み、さらに溝部によってシール部材の「ずれ」を低減しているのである。したがって、吸気管からのシール部材の脱落を低減する効果をより高めることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、第１吸気管および第２吸気管には、弁部の延出方向と延出部の延出方向とが概ね平行になった状態で弁部と延出部とが当接するよう、両吸気管の接続部分側端部に、管軸方向の段差が形成されている。この構成により本発明では、弁体の閉弁時、弁体と延出部とは、互いの当接箇所のどの部分においても概ね均一の接触圧で当接する。そのため、弁体と延出部とが当接するとき、弁体と延出部との間に隙間が形成されるのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を向上することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、弁体の弁部は、軸部から延出する第１弁部、および軸部から第１弁部とは反対側へ延出する第２弁部から構成されている。そして、第１弁部および第２弁部は、弁部の延出方向と延出部の延出方向とが概ね平行になった状態で弁部と延出部とが当接するよう、軸部に対し段違いに設けられている。この構成により本発明では、弁体の閉弁時、弁体と延出部とは、互いの当接箇所のどの部分においても概ね均一の接触圧で当接する。そのため、弁体と延出部との当接時、両部材の間に隙間が形成されるのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態による可変吸気装置の一部を示す断面図。
【図２】本発明の第１実施形態による可変吸気装置を示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態による可変吸気装置の一部を示す斜視図であって、（Ａ）は閉弁時の状態を示す図、（Ｂ）は開弁時の状態を示す図。
【図４】本発明の第２実施形態による可変吸気装置の一部を示す断面図。
【図５】本発明の第３実施形態による可変吸気装置の一部を示す断面図。
【図６】本発明の第４実施形態による可変吸気装置の一部を示す断面図。
【図７】本発明の第５実施形態による可変吸気装置の一部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、エンジンの吸気系に設置される可変吸気装置に適用したものである。図２に示すように、可変吸気装置１はインテークマニホールド１０を備えている。インテークマニホールド１０は、エアコネクタ１１とエンジン本体２０のシリンダとを連通している。
【００１９】
図示しない吸入ダクトから吸入された吸気は、図示しないエアクリーナおよびスロットルバルブを経由してエアコネクタ１１へ流入し、サージタンク１２を経由してインテークマニホールド１０が形成する吸気通路１３および吸気通路１４へ分配される。インテークマニホールド１０は、図示しないスロットルバルブに連通しているエアコネクタ１１の出口側のサージタンク１２からエンジン本体２０のシリンダ数に対応して分岐している。
【００２０】
低回転用の吸気通路１３は、エンジン本体２０までの全長が高回転用の吸気通路１４よりも長く形成されている。分岐した低回転用の吸気通路１３と高回転用の吸気通路１４とは、吸気の流れ下流側すなわちエンジン本体２０側で再び合流している。高回転用の吸気通路１４には吸気通路１４を開閉し断面積を変更する弁体３０が設置されている。弁体３０が吸気通路１４を閉塞すると、吸気は低回転用の吸気通路１３を経由してエンジン本体２０へ供給される。一方、弁体３０が吸気通路１４を開放すると、吸気はより流通抵抗の小さな高回転用の吸気通路１４を経由してエンジン本体２０へ供給される。すなわち、吸気通路１４を流れる吸気の流量を変更することにより、吸気が流れる吸気通路の全長が変更される。
【００２１】
インテークマニホールド１０は、低回転用の吸気通路１３と高回転用の吸気通路１４との合流箇所の吸気の流れ上流側において、２つに分割されている。すなわち、インテークマニホールド１０は、第１吸気管としての吸気管１５、および第２吸気管としての吸気管１６の２つの吸気管が互いに接続されることにより構成されている。つまり、吸気通路１３および吸気通路１４は、吸気管１５と吸気管１６とが接続されることにより形成される吸気通路である。弁体３０は、吸気管１５と吸気管１６との接続部分において吸気通路１４に設けられている。本実施形態では、弁体３０は、インテークマニホールド１０の分岐数、すなわちエンジン本体２０のシリンダ数と同数設けられている。
【００２２】
図１では、吸気通路１３および吸気通路１４を形成する吸気管１５および吸気管１６のうち、吸気通路１４を形成する部分のみを示している。図１に示すように、可変吸気装置１は、上述した吸気管１５および吸気管１６、弁体３０およびシール部材４０等を備えている。
吸気管１５および吸気管１６は、それぞれ、例えばポリアミド系の樹脂により形成されている。吸気管１５の端部１５０と吸気管１６の端部１６０とは、図示しない接続手段により互いに接続されている。以下、吸気管１５と吸気管１６との接続部分、すなわち端部１５０および端部１６０近傍を「接続部分」とする。吸気管１５および吸気管１６は、「接続部分」近傍において、管軸に垂直な面による断面の形状が略円形となるよう形成されている（図３参照）。そのため、吸気通路１４も、「接続部分」近傍において、管軸に垂直な面による断面の形状が略円形となっている。
【００２３】
弁体３０は、「接続部分」に設けられている。弁体３０は、略円柱状の軸部３１、および略円板状の弁部３２を有している。軸部３１および弁部３２は、例えばポリアミド系の樹脂により一体に形成されている。弁部３２は、第１弁部としての弁部３２１、および第２弁部としての弁部３２２を有している。弁部３２１は、軸部３１から略半円の板状に延出されている。弁部３２２は、軸部３１から弁部３２１とは反対方向へ略半円の板状に延出されている。本実施形態では、弁部３２１および弁部３２２は、同一の仮想平面上に設けられている。
【００２４】
弁体３０には、軸部３１を軸方向に貫くようにして棒状のシャフト５０が設けられている。本実施形態では、１本のシャフト５０は、複数の弁体３０の軸部３１を串刺し状態に貫くようにして設けられている。シャフト５０は、例えば金属により形成されている。シャフト５０は、吸気管１５と吸気管１６との間、すなわち「接続部分」で軸受されている。また、シャフト５０は、吸気通路１４の略円形の断面を概ね半分に分断する位置に設けられている。これにより、弁体３０の軸部３１は、吸気通路１４を横切るようにして設けられている。弁体３０とシャフト５０とは、例えばインサート成形により結合している。これにより、シャフト５０が回転すると、弁体３０は、軸部３１を中心として回転する。また、シャフト５０の端部には、図示しない駆動装置が接続されている。当該駆動装置は、図示しない電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」とする）によって制御され、シャフト５０を回転駆動する。
【００２５】
弁部３２の外径は、吸気管１５および吸気管１６の「接続部分」近傍における内径よりもやや小さく設定されている。そのため、弁部３２は、吸気通路１４で回転し管軸方向に対し概ね垂直な状態（図１の実線で示す状態）になると、吸気通路１４を閉塞する（図３（Ａ）参照）。一方、弁部３２は、管軸方向に対し概ね平行な状態（図１の破線で示す状態）になると、吸気通路１４を開放する（図３（Ｂ）参照）。すなわち、本実施形態では、弁体３０は、所謂バタフライバルブとして構成されている。
【００２６】
シール部材４０は、例えばゴムなど弾性を有する材料により形成されている。シール部材４０は、「接続部分」に設けられている。シール部材４０は、挟持部４１および延出部４２を有している。挟持部４１は、略環状に形成され、吸気管１５と吸気管１６との間に挟持されている。このように、シール部材４０は、吸気管１５と吸気管１６との間に挟持されることによって、両吸気管からの脱落が抑制されている。
【００２７】
延出部４２は、第１延出部としての延出部４２１、および第２延出部としての延出部４２２を有している。延出部４２１は、挟持部４１から当該挟持部４１の内側へ向かって延出している。つまり、延出部４２１は、「接続部分」の内側へ向けて延出されている。本実施形態では、延出部４２１は、挟持部４１の内側において、軸部３１の一方の端部近傍から他方の端部近傍に亘って弧を描くようにして形成されている。すなわち、延出部４２１は、吸気通路１４へ円弧状に張り出すようにして形成されている。したがって、弁体３０が管軸方向に対し概ね垂直な状態となるまで回転すると、弁部３２１の外縁部は、延出部４２１に吸気管１６側から当接する。
【００２８】
延出部４２２は、延出部４２１と同様、挟持部４１から当該挟持部４１の内側へ向かって延出している。また、延出部４２２は、概ね延出部４２１と同様の形状に形成され、軸部３１を挟んで延出部４２１とは反対側に設けられている。これにより、弁体３０が管軸方向に対し概ね垂直な状態となるまで回転すると、弁部３２２の外縁部は、延出部４２２に吸気管１５側から当接する。
【００２９】
延出部４２１は、挟持部４１とは反対側の端縁部から管軸方向の吸気管１６側へ突出する当接部４２５を有している。当接部４２５は、延出部４２１の前記端縁部に沿って略円弧状に形成されている。そのため、弁体３０が回転して延出部４２１に当接するとき、弁部３２１の外縁部は、当接部４２５に当接する。
一方、延出部４２２は、挟持部４１とは反対側の端縁部から管軸方向の吸気管１５側へ突出する当接部４２６を有している。当接部４２６は、当接部４２５と同様、延出部４２２の前記端縁部に沿って略円弧状に形成されている。そのため、弁体３０が回転して延出部４２２に当接するとき、弁部３２２の外縁部は、当接部４２６に当接する。
【００３０】
図１および図３に示すように、吸気管１５は、端部１５０の内壁からその内側へ突出する突出部１５１を有している。突出部１５１は、延出部４２１の当接部４２５とは反対側の面に当接するよう形成されている。すなわち、突出部１５１は、吸気通路１４へ円弧状に張り出すようにして形成されている。吸気管１６は、端部１６０の内壁からその内側へ突出する突出部１６１を有している。突出部１６１は、延出部４２２の当接部４２６とは反対側の面に当接するよう形成されている。すなわち、突出部１６１は、突出部１５１と同様、吸気通路１４へ円弧状に張り出すようにして形成されている。
【００３１】
吸気管１５は、端部１５０の吸気管１６側端面に溝部１５２を有している。溝部１５２は、弁体３０の軸部３１の一方の端部近傍から他方の端部近傍に亘って弧を描くようにして形成されている。吸気管１６は、端部１６０の吸気管１５側端面に溝部１６２を有している。溝部１６２は、溝部１５２と同様、弁体３０の軸部３１の一方の端部近傍から他方の端部近傍に亘って弧を描くようにして形成されている。
【００３２】
シール部材４０は、溝部１５２および溝部１６２のそれぞれに嵌り込むようにして形成される嵌込部４１１および嵌込部４１２を有している。嵌込部４１１および嵌込部４１２は、シール部材４０の挟持部４１の外縁部に沿って弧を描くようにして形成されている。
続いて、シャフト５０の形状およびシャフト５０の軸受等について、さらに詳細に説明する。
【００３３】
シャフト５０は、軸部３１の内部において軸方向の一部が、矩形の断面形状となるように形成されている（図１参照）。これにより、シャフト５０と弁体３０との相対的な回転が規制されている。一方、シャフト５０の軸部３１に覆われていない部分は、略円形の断面形状となるように形成されている（図３参照）。また、シャフト５０には、２つのリング部材５１が、弁体３０の軸部３１を間に挟むようにして挿通されている。
【００３４】
リング部材５１は、例えば金属により略円筒状に形成されている。図１に示すように、リング部材５１は、吸気管１５と吸気管１６との「接続部分」に設けられている。吸気管１５の端部１５０および吸気管１６の端部１６０のそれぞれには、リング部材５１の外壁の形状に対応する形状の凹部１５３および凹部１６３が形成されている。リング部材５１は、凹部１５３と凹部１６３との間に位置し、吸気管１５と吸気管１６とにより挟持されている。リング部材５１の内径は、シャフト５０の外径よりもやや大きく設定されている。そのため、シャフト５０とリング部材５１とは、滑らかに摺動可能である。このようにして、シャフト５０は、リング部材５１を経由して吸気管１５および吸気管１６によって軸受けされている。
【００３５】
吸気管１５と吸気管１６とは、端部１５０および端部１６０とシール部材４０の挟持部４１とが所定の圧力で面接触するように接続されている。シール部材４０は、挟持部４１の一部が薄い平板状に形成されている。そして、この平板状の部分は、リング部材５１と吸気管１６の凹部１６３との間に挟み込まれている。また、リング部材５１の凹部１６３とは反対側の外壁は、凹部１５３と密に接している。この構成により、吸気管１５および吸気管１６は、「接続部分」の全周に亘って内側と外側との気密性が確保されている。また、リング部材５１と吸気管１６との間にシール部材４０が挟み込まれているため、例えば弁体３０に吸気脈動が印可されて弁体３０およびリング部材５１が振動したとしても、この振動をシール部材４０により吸収することができる。
【００３６】
次に、可変吸気装置１の作動について説明する。
ＥＣＵは、エンジンの回転数に応じて駆動装置を経由して弁体３０を回転させ、吸気通路１４を流れる吸気の流量を変更する。すなわち、ＥＣＵは、エンジンの回転数に応じて弁体３０の目標回転角度を算出し、弁体３０が目標の回転角度となるよう駆動装置を制御する。
【００３７】
例えばエンジンの回転数が高いとき、ＥＣＵが弁体３０の目標回転角度として「全開位置」を算出すると、駆動装置は、弁体３０を管軸方向に対し概ね平行となるよう回転させる。これにより、吸気通路１４が開放され、吸気は、主に高回転用の吸気通路１４を流通する。
一方、例えばエンジンの回転数が低いとき、ＥＣＵが弁体３０の目標回転角度として「全閉位置」を算出すると、駆動装置は、弁体３０を管軸方向に対し概ね垂直となるよう回転させる。このとき、弁体３０の弁部３２は、シール部材４０の延出部４２に当接する。これにより、吸気通路１４が閉塞され、吸気は、低回転用の吸気通路１３を流通する。
【００３８】
本実施形態では、弁部３２が延出部４２に当接したとき、吸気管１５の突出部１５１および吸気管１６の突出部１６１は、延出部４２を係止することにより弁体３０の回転を規制する。また、このとき、延出部４２は、弁体３０の回転による押圧によって、特に当接部４２５および当接部４２６が弾性変形する。これにより、弁体３０とシール部材４０とは、密に当接する。そのため、本実施形態では、閉弁時の弁体３０と吸気管１５および吸気管１６との間の気密性が高い。なお、このときの当接部４２５および当接部４２６の弾性変形量は、当接部４２５および当接部４２６の軸部３１から遠い部分よりも軸部３１に近い部分の方が大きい。
【００３９】
また、本実施形態では、閉弁時の弁体３０と吸気管（吸気管１５および吸気管１６）との間の気密性を、弁体３０の外縁部とシール部材４０の延出部４２との当接によって確保している。そのため、弁体３０の閉弁時、弁体３０の外縁部と吸気管の内壁との間には、隙間が形成されていてもよい。つまり、本実施形態では、吸気管の内壁および弁体３０の外縁部は、高精度な加工を必要としない。よって、製造コストを低減することができる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、シール部材４０は、弾性を有する材料により形成されている。そのため、弁体３０の閉弁時、弁体３０に当接するシール部材４０は、弁体３０の回転による押圧によって当接箇所が弾性変形する。これにより、弁体３０とシール部材４０との当接を密にすることができる。したがって、閉弁時の弁体３０と吸気管１５および吸気管１６との間の気密性を高くすることができる。
【００４１】
また、シール部材４０は、挟持部４１が、吸気管１５と吸気管１６との間に挟持されている。つまり、本実施形態では、吸気通路１４を２つの吸気管（吸気管１５、吸気管１６）から構成し、これら両吸気管でシール部材４０を挟んでいる。これにより、例えば吸気管またはシール部材４０に吸気脈動が印加されたり、弁体３０とシール部材４０との当接が繰り返されたりしても、シール部材４０が吸気管から脱落するのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体３０と吸気管との間の気密性を長期に亘って維持することができる。
【００４２】
また、シール部材４０の延出部４２は、吸気管１５または吸気管１６の管軸方向へ突出する当接部４２５および当接部４２６を有している。この構成により、弁体３０が延出部４２に当接するとき、当接部４２５および当接部４２６は、弁体３０の回転による押圧によって弾性変形し易い。したがって、閉弁時の弁体３０と吸気管との間の気密性をより向上することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、吸気管１５および吸気管１６は、「接続部分」側端部の内壁からその内側へ突出する突出部１５１および突出部１６１を有している。突出部１５１および突出部１６１は、弁体３０の弁部３２がシール部材４０の延出部４２に当接したとき、延出部４２を係止することにより弁体３０の回転を規制可能である。これにより、閉弁時の弁体３０と延出部４２との当接圧を高めることができる。その結果、閉弁時の弁体３０と吸気管との間の気密性をより向上することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、吸気管１５および吸気管１６は、「接続部分」側の端面に溝部１５２および溝部１６２を有する。また、シール部材４０は、溝部１５２および溝部１６２に嵌り込むように形成される嵌込部４１１および嵌込部４１２を有する。これにより、嵌込部４１１および嵌込部４１２が溝部１５２および溝部１６２に係止され、吸気管に対するシール部材４０の「ずれ」が低減される。このように、本実施形態の２つの吸気管は、間にシール部材４０を挟み込み、さらに溝部１５２および溝部１６２によってシール部材４０の「ずれ」を低減している。したがって、吸気管からのシール部材４０の脱落を低減する効果をより高めることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による可変吸気装置の一部を図４に示す。第２実施形態では、シール部材の延出部に形成される当接部の形状が第１実施形態と異なる。
第２実施形態では、シール部材４０の延出部４２１および延出部４２２は、それぞれ当接部４３５および当接部４３６を有している。当接部４３５は、延出部４２１の挟持部４１とは反対側の端縁部から管軸方向の吸気管１６側へ突出するとともに当該突出部分の先端が吸気管１６の内壁へ向かって延びるように形成されている。また、当接部４３５は、延出部４２１の前記端縁部に沿って略円弧状に形成されている。
【００４６】
一方、当接部４３６は、延出部４２２の挟持部４１とは反対側の端縁部から管軸方向の吸気管１５側へ突出するとともに当該突出部分の先端が吸気管１５の内壁へ向かって延びるように形成されている。また、当接部４３６は、当接部４３５と同様、延出部４２２の前記端縁部に沿って略円弧状に形成されている。
また、当接部４３５は、延出部４２１の端縁部と吸気管１６の内壁との間において、管軸に対して弧を描きつつ傾斜する壁面４３７を形成している。一方、当接部４３６は、延出部４２２の端縁部と吸気管１５の内壁との間において、管軸に対して弧を描きつつ傾斜する壁面４３８を形成している。これにより、吸気管１５の内壁近傍または吸気管１６の内壁近傍の吸気は、壁面４３７および壁面４３８に沿って滑らかに流れる。したがって、本実施形態では、吸気通路１４の吸気圧の損失を低減することができる。
【００４７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による可変吸気装置の一部を図５に示す。第３実施形態では、第２吸気管（吸気管１６）の内壁の形状が第２実施形態と異なる。
第３実施形態では、吸気管１５の内壁にのみ突出部１５１が形成されている。すなわち、吸気管１６の内壁には、突出部１５１のような突出部は形成されていない。これにより、本実施形態では、吸気管１６の端部１６０の肉厚を低減できるため、吸気管１６の材料費および加工費を低減することができる。なお、本実施形態においても、突出部１５１により閉弁時の弁体３０の回転を効果的に規制することが可能である。
【００４８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による可変吸気装置の一部を図６に示す。第４実施形態は、第１吸気管および第２吸気管の「接続部分」に管軸方向の段差が形成されている点で、第１実施形態と異なる。
第４実施形態では、吸気管１５の端部１５０に管軸方向の段差を形成する段差面１５４が形成されている。段差面１５４は、吸気管１５と吸気管１６との「接続部分」においてシャフト５０により分断される領域の一方側に形成されている。また、吸気管１６の端部１６０にも、管軸方向の段差を形成する段差面１６４が形成されている。段差面１６４は、「接続部分」においてシャフト５０により分断される領域の他方側に形成されている。
【００４９】
本実施形態では、シール部材４０が吸気管１５と吸気管１６とにより挟持されることにより、延出部４２１および延出部４２２は、管軸方向に互いに段違いとなるよう形成されている。段差面１５４および段差面１６４は、弁体３０の閉弁時、弁部３２の延出方向と延出部４２１および延出部４２２の延出方向とが概ね平行になった状態で弁部３２と延出部４２とが当接するように形成されている。
【００５０】
上述の第１実施形態では、弁体３０が延出部４２に当接するとき、延出部４２の弾性変形量は、延出部４２の軸部３１に近い部分よりも軸部３１から遠い部分の方が小さい。そのため、延出部４２の軸部３１から遠い部分は、弁体３０との接触圧が小さくなると考えられる。その結果、延出部４２の軸部３１から遠い部分において弁体３０との間に隙間が生じ、気密性が低下することが懸念される。
【００５１】
一方、第４実施形態では、上述した構成により、弁体３０の閉弁時、弁体３０と延出部４２とは、互いの当接箇所のどの部分においても概ね均一の接触圧で当接する。そのため、弁体３０と延出部４２とが当接するとき、弁体３０と延出部４２との間に隙間が形成されるのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体３０と吸気管との間の気密性をより向上することができる。
【００５２】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による可変吸気装置の一部を図７に示す。第５実施形態は、弁体の弁部が弁軸に対し段違いに設けられる点で、第１実施形態と異なる。
第５実施形態では、第１実施形態と同様、弁部３２２が軸部３１から弁部３２１とは反対方向へ板状に延出されている。しかしながら、第５実施形態では、弁部３２１および弁部３２２は、軸部３１に対し段違いに設けられている。つまり、弁部３２１および弁部３２２は、第１実施形態と違い、それぞれ異なる仮想平面上に設けられている。なお、当該２つの仮想平面は、互いに平行な位置関係にある。
【００５３】
また、弁部３２１および弁部３２２は、弁体３０の閉弁時、弁部３２１および弁部３２２の延出方向と延出部４２の延出方向とが概ね平行になった状態で弁部３２と延出部４２とが当接するように形成されている。この構成により、第５実施形態では、第４実施形態と同様、弁体３０の閉弁時、弁体３０と延出部４２とは、互いの当接箇所のどの部分においても概ね均一の接触圧で当接する。そのため、弁体３０と延出部４２とが当接するとき、弁体３０と延出部４２との間に隙間が形成されるのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体３０と吸気管との間の気密性をより向上することができる。
【００５４】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、シール部材の延出部は、当接部を有しない構成としてもよい。本発明では、シール部材は弾性を有するため、延出部が当接部を有さずとも、弁体と吸気管との間の気密性を確保することができる。
また、本発明の他の実施形態では、第１吸気管ではなく、第２吸気管のみが、吸気通路へ突出する突出部を有する構成としてもよい。さらに、第１吸気管および第２吸気管のいずれも、突出部を有しない構成としてもよい。２つの吸気管が突出部を有さずとも、シール部材の延出部により、弁体の回転を規制することは可能である。
【００５５】
また、本発明の他の実施形態では、上述の複数の実施形態を組み合わせた構成としてもよい。例えば、第４実施形態または第５実施形態のシール部材の当接部の形状を、第２実施形態の当接部の形状と同様に形成してもよい。また、第４実施形態および第５実施形態を組み合わせ、第１吸気管および第２吸気管の「接続部分」に管軸方向の段差を形成するとともに弁体の弁部を弁軸に対し段違いに設け、弁部の延出方向と延出部の延出方向とが概ね平行になった状態で弁部と延出部とが当接するよう構成してもよい。
【００５６】
また、本発明の他の実施形態では、単気筒エンジンの可変吸気装置としても適用できる。この場合、弁体は１つ設けられる。さらに、本発明の弁構造は、吸気の流量を調節するスロットル装置の弁構造として採用することも可能である。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１：可変吸気装置、１４：吸気通路、１５：吸気管（第１吸気管）、１６：吸気管（第２吸気管）、３０：弁体、３１：軸部、３２：弁部、４０：シール部材、４１：挟持部、４２：延出部、１５０：端部（第１吸気管、接続部分）、１６０：端部（第２吸気管、接続部分）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の可変吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの回転数に応じて吸気通路の長さを変更することにより、エンジンのトルク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、例えば吸気管に通路長の異なる吸気通路が二方に分岐して形成され、分岐した吸気通路の一方を弁手段で開閉することにより、吸気通路を切り替えている。この構成では、エンジンの回転数が低いときは吸気通路の長さを長くし、回転数が高いときは吸気通路の長さを短くすることにより、エンジンの回転数にかかわらずトルクを向上させることができる。
【０００３】
特許文献１には、吸気管の内側（吸気通路）に形成された段部に、回転する板状のバルブを当接させることにより吸気通路を閉じる弁手段が開示されている（特許文献１の図１および６参照）。この弁手段の場合、バルブ、および段部を形成する吸気管は、樹脂または金属により形成されている。そのため、閉弁時にバルブが段部に当接したとき、バルブと段部との間の気密性を確保するのが困難になるおそれがある。バルブと段部との間の気密性が低いと、閉弁時にもかかわらず、弁手段の上流側の空気の一部がバルブと段部との間を経由して弁手段の下流側へ流れてしまう。よって、このような弁手段の構成を上記可変吸気装置の弁手段の構成として採用した場合、エンジンのトルク向上の効果が低減するおそれがある。
【０００４】
一方、特許文献２には、上記問題を解決する弁手段として、吸気管の内側へ突出する隔壁に弾性体からなるガスケットを設けた弁手段が開示されている（特許文献２の図６参照）。この弁手段では、バルブの閉弁時、バルブとガスケットとを当接させることにより、バルブと隔壁との間の気密性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３２９０２８号公報
【特許文献２】特開平１０−２２０２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載された弁手段では、ガスケットが吸気管の隔壁に形成された溝に嵌め込まれている。そのため、ガスケットに対し、弁手段を通過する空気が衝突したり、吸気の圧力脈動が印加された場合など、ガスケットが隔壁から脱落するおそれがある。ガスケットが隔壁から脱落すると、閉弁時のバルブと隔壁との間の気密性が失われてしまう。また、脱落したガスケットがエンジンの燃焼室に入り込んだ場合、エンジンに異常をきたすおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、吸気管からのシール部材の脱落を低減し、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を長期に亘って維持可能な可変吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明では、第１吸気管および第２吸気管によって吸気通路が形成される。この吸気通路を開閉するための弁体は、軸部および弁部を有している。軸部は、吸気通路を横切るようにして設けられ、弁部は、軸部から板状に延出されている。例えば、吸気通路の断面が略円形である場合、弁部は、吸気通路に合わせて軸部から延びる略円形の板状部材であることが考えられる。この弁部が、軸部を中心として回転し吸気通路を開閉する。例えば、弁部が管軸方向に垂直に近い状態となると吸気通路が閉塞され、反対に、弁部が管軸方向に平行に近い状態となると吸気通路が開放されるという具合である。
【０００９】
本発明では、シール部材が、第１吸気管と第２吸気管との接続部分に設けられている。このシール部材は、弁部が回転することで当該弁部に当接する延出部を有している。この延出部に対し弁部が当接することで、吸気通路が閉塞されるようになっている。また、シール部材は、弾性を有する材料により形成されている。そのため、弁体の閉弁時、弁体に当接するシール部材は、弁体の回転による押圧によって当接箇所が弾性変形する。これにより、弁体とシール部材との当接を密にすることができる。したがって、本発明では、閉弁時の弁体と第１吸気管および第２吸気管との間の気密性を高くすることができる。
【００１０】
ここで特に、シール部材は、上記延出部が延出される挟持部を有している。そして、この挟持部が、第１吸気管と第２吸気管との間に挟持される。つまり、吸気通路を２つの吸気管（第１吸気管、第２吸気管）から構成し、これら両吸気管でシール部材を挟むのである。このようにすれば、シール部材が吸気管から脱落するのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を長期に亘って維持することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、シール部材の延出部は、第１吸気管または第２吸気管の管軸方向へ突出する当接部を有している。そして、本発明では、弁体は、弁部が当接部に当接することにより吸気通路を閉じる。弁部が当接部に当接するとき、弁部の回転による移動の方向は、第１吸気管と第２吸気管との接続部分において、前記管軸方向と概ね平行となる。つまり、本発明の当接部は、弁部の回転による移動の方向と概ね平行な方向である前記管軸方向へ突出するように形成されているのである。すなわち、当接部は、弁部が当接部に当接するとき、弁部の回転による押圧によって弾性変形し易い構成であるといえる。したがって、本発明では、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を向上することができる。
ところで、シール部材の延出部に当接部が形成されない場合、あるいは延出部から当接部が単に一方向へ小さく突出して形成される場合、延出部が吸気流に対する抵抗となって、第１吸気管の内壁近傍または第２吸気管の内壁近傍の吸気の流れに乱れが生じるおそれがある。この場合、吸気圧の損失等を招くことが懸念される。
【００１２】
そこで、請求項３に記載の発明では、シール部材の当接部は、延出部の挟持部とは反対側の端縁部から第１吸気管または第２吸気管の管軸方向へ突出するとともに当該突出部分の先端が第１吸気管の内壁または第２吸気管の内壁へ向かって延びるように形成されている。つまり、当接部は、延出部の端縁部と第１吸気管の内壁または第２吸気管の内壁との間において、管軸に対して傾斜する壁面を形成している。これにより、第１吸気管の内壁近傍または第２吸気管の内壁近傍の吸気は、前記傾斜する壁面に沿って滑らかに流れる。したがって、本発明では、延出部に当接部が形成されない場合等に比べ、吸気圧の損失を低減することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、第１吸気管および第２吸気管の少なくとも一方は、接続部分側端部の内壁からその内側へ突出する突出部を有している。当該突出部は、弁体の弁部がシール部材の延出部に当接したとき、延出部を係止することにより弁体の回転を規制可能である。これにより、吸気管が突出部を有しない場合に比べ、閉弁時の弁体と延出部との当接圧をより高めることができる。その結果、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を向上することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、第１吸気管および第２吸気管の少なくとも一方は、接続部分側の端面に溝部を有する。また、シール部材は、前記溝部に嵌り込むように形成される嵌込部を有する。これにより、嵌込部が溝部に係止され、吸気管に対するシール部材の「ずれ」が低減される。このように、本発明の２つの吸気管は、間にシール部材を挟み込み、さらに溝部によってシール部材の「ずれ」を低減しているのである。したがって、吸気管からのシール部材の脱落を低減する効果をより高めることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、第１吸気管および第２吸気管には、弁部の延出方向と延出部の延出方向とが概ね平行になった状態で弁部と延出部とが当接するよう、両吸気管の接続部分側端部に、管軸方向の段差が形成されている。この構成により本発明では、弁体の閉弁時、弁体と延出部とは、互いの当接箇所のどの部分においても概ね均一の接触圧で当接する。そのため、弁体と延出部とが当接するとき、弁体と延出部との間に隙間が形成されるのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を向上することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、弁体の弁部は、軸部から延出する第１弁部、および軸部から第１弁部とは反対側へ延出する第２弁部から構成されている。そして、第１弁部および第２弁部は、弁部の延出方向と延出部の延出方向とが概ね平行になった状態で弁部と延出部とが当接するよう、軸部に対し段違いに設けられている。この構成により本発明では、弁体の閉弁時、弁体と延出部とは、互いの当接箇所のどの部分においても概ね均一の接触圧で当接する。そのため、弁体と延出部との当接時、両部材の間に隙間が形成されるのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体と吸気管との間の気密性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態による可変吸気装置の一部を示す断面図。
【図２】本発明の第１実施形態による可変吸気装置を示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態による可変吸気装置の一部を示す斜視図であって、（Ａ）は閉弁時の状態を示す図、（Ｂ）は開弁時の状態を示す図。
【図４】本発明の第２実施形態による可変吸気装置の一部を示す断面図。
【図５】本発明の第３実施形態による可変吸気装置の一部を示す断面図。
【図６】本発明の第４実施形態による可変吸気装置の一部を示す断面図。
【図７】本発明の第５実施形態による可変吸気装置の一部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、エンジンの吸気系に設置される可変吸気装置に適用したものである。図２に示すように、可変吸気装置１はインテークマニホールド１０を備えている。インテークマニホールド１０は、エアコネクタ１１とエンジン本体２０のシリンダとを連通している。
【００１９】
図示しない吸入ダクトから吸入された吸気は、図示しないエアクリーナおよびスロットルバルブを経由してエアコネクタ１１へ流入し、サージタンク１２を経由してインテークマニホールド１０が形成する吸気通路１３および吸気通路１４へ分配される。インテークマニホールド１０は、図示しないスロットルバルブに連通しているエアコネクタ１１の出口側のサージタンク１２からエンジン本体２０のシリンダ数に対応して分岐している。
【００２０】
低回転用の吸気通路１３は、エンジン本体２０までの全長が高回転用の吸気通路１４よりも長く形成されている。分岐した低回転用の吸気通路１３と高回転用の吸気通路１４とは、吸気の流れ下流側すなわちエンジン本体２０側で再び合流している。高回転用の吸気通路１４には吸気通路１４を開閉し断面積を変更する弁体３０が設置されている。弁体３０が吸気通路１４を閉塞すると、吸気は低回転用の吸気通路１３を経由してエンジン本体２０へ供給される。一方、弁体３０が吸気通路１４を開放すると、吸気はより流通抵抗の小さな高回転用の吸気通路１４を経由してエンジン本体２０へ供給される。すなわち、吸気通路１４を流れる吸気の流量を変更することにより、吸気が流れる吸気通路の全長が変更される。
【００２１】
インテークマニホールド１０は、低回転用の吸気通路１３と高回転用の吸気通路１４との合流箇所の吸気の流れ上流側において、２つに分割されている。すなわち、インテークマニホールド１０は、第１吸気管としての吸気管１５、および第２吸気管としての吸気管１６の２つの吸気管が互いに接続されることにより構成されている。つまり、吸気通路１３および吸気通路１４は、吸気管１５と吸気管１６とが接続されることにより形成される吸気通路である。弁体３０は、吸気管１５と吸気管１６との接続部分において吸気通路１４に設けられている。本実施形態では、弁体３０は、インテークマニホールド１０の分岐数、すなわちエンジン本体２０のシリンダ数と同数設けられている。
【００２２】
図１では、吸気通路１３および吸気通路１４を形成する吸気管１５および吸気管１６のうち、吸気通路１４を形成する部分のみを示している。図１に示すように、可変吸気装置１は、上述した吸気管１５および吸気管１６、弁体３０およびシール部材４０等を備えている。
吸気管１５および吸気管１６は、それぞれ、例えばポリアミド系の樹脂により形成されている。吸気管１５の端部１５０と吸気管１６の端部１６０とは、図示しない接続手段により互いに接続されている。以下、吸気管１５と吸気管１６との接続部分、すなわち端部１５０および端部１６０近傍を「接続部分」とする。吸気管１５および吸気管１６は、「接続部分」近傍において、管軸に垂直な面による断面の形状が略円形となるよう形成されている（図３参照）。そのため、吸気通路１４も、「接続部分」近傍において、管軸に垂直な面による断面の形状が略円形となっている。
【００２３】
弁体３０は、「接続部分」に設けられている。弁体３０は、略円柱状の軸部３１、および略円板状の弁部３２を有している。軸部３１および弁部３２は、例えばポリアミド系の樹脂により一体に形成されている。弁部３２は、第１弁部としての弁部３２１、および第２弁部としての弁部３２２を有している。弁部３２１は、軸部３１から略半円の板状に延出されている。弁部３２２は、軸部３１から弁部３２１とは反対方向へ略半円の板状に延出されている。本実施形態では、弁部３２１および弁部３２２は、同一の仮想平面上に設けられている。
【００２４】
弁体３０には、軸部３１を軸方向に貫くようにして棒状のシャフト５０が設けられている。本実施形態では、１本のシャフト５０は、複数の弁体３０の軸部３１を串刺し状態に貫くようにして設けられている。シャフト５０は、例えば金属により形成されている。シャフト５０は、吸気管１５と吸気管１６との間、すなわち「接続部分」で軸受されている。また、シャフト５０は、吸気通路１４の略円形の断面を概ね半分に分断する位置に設けられている。これにより、弁体３０の軸部３１は、吸気通路１４を横切るようにして設けられている。弁体３０とシャフト５０とは、例えばインサート成形により結合している。これにより、シャフト５０が回転すると、弁体３０は、軸部３１を中心として回転する。また、シャフト５０の端部には、図示しない駆動装置が接続されている。当該駆動装置は、図示しない電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」とする）によって制御され、シャフト５０を回転駆動する。
【００２５】
弁部３２の外径は、吸気管１５および吸気管１６の「接続部分」近傍における内径よりもやや小さく設定されている。そのため、弁部３２は、吸気通路１４で回転し管軸方向に対し概ね垂直な状態（図１の実線で示す状態）になると、吸気通路１４を閉塞する（図３（Ａ）参照）。一方、弁部３２は、管軸方向に対し概ね平行な状態（図１の破線で示す状態）になると、吸気通路１４を開放する（図３（Ｂ）参照）。すなわち、本実施形態では、弁体３０は、所謂バタフライバルブとして構成されている。
【００２６】
シール部材４０は、例えばゴムなど弾性を有する材料により形成されている。シール部材４０は、「接続部分」に設けられている。シール部材４０は、挟持部４１および延出部４２を有している。挟持部４１は、略環状に形成され、吸気管１５と吸気管１６との間に挟持されている。このように、シール部材４０は、吸気管１５と吸気管１６との間に挟持されることによって、両吸気管からの脱落が抑制されている。
【００２７】
延出部４２は、第１延出部としての延出部４２１、および第２延出部としての延出部４２２を有している。延出部４２１は、挟持部４１から当該挟持部４１の内側へ向かって延出している。つまり、延出部４２１は、「接続部分」の内側へ向けて延出されている。本実施形態では、延出部４２１は、挟持部４１の内側において、軸部３１の一方の端部近傍から他方の端部近傍に亘って弧を描くようにして形成されている。すなわち、延出部４２１は、吸気通路１４へ円弧状に張り出すようにして形成されている。したがって、弁体３０が管軸方向に対し概ね垂直な状態となるまで回転すると、弁部３２１の外縁部は、延出部４２１に吸気管１６側から当接する。
【００２８】
延出部４２２は、延出部４２１と同様、挟持部４１から当該挟持部４１の内側へ向かって延出している。また、延出部４２２は、概ね延出部４２１と同様の形状に形成され、軸部３１を挟んで延出部４２１とは反対側に設けられている。これにより、弁体３０が管軸方向に対し概ね垂直な状態となるまで回転すると、弁部３２２の外縁部は、延出部４２２に吸気管１５側から当接する。
【００２９】
延出部４２１は、挟持部４１とは反対側の端縁部から管軸方向の吸気管１６側へ突出する当接部４２５を有している。当接部４２５は、延出部４２１の前記端縁部に沿って略円弧状に形成されている。そのため、弁体３０が回転して延出部４２１に当接するとき、弁部３２１の外縁部は、当接部４２５に当接する。
一方、延出部４２２は、挟持部４１とは反対側の端縁部から管軸方向の吸気管１５側へ突出する当接部４２６を有している。当接部４２６は、当接部４２５と同様、延出部４２２の前記端縁部に沿って略円弧状に形成されている。そのため、弁体３０が回転して延出部４２２に当接するとき、弁部３２２の外縁部は、当接部４２６に当接する。
【００３０】
図１および図３に示すように、吸気管１５は、端部１５０の内壁からその内側へ突出する突出部１５１を有している。突出部１５１は、延出部４２１の当接部４２５とは反対側の面に当接するよう形成されている。すなわち、突出部１５１は、吸気通路１４へ円弧状に張り出すようにして形成されている。吸気管１６は、端部１６０の内壁からその内側へ突出する突出部１６１を有している。突出部１６１は、延出部４２２の当接部４２６とは反対側の面に当接するよう形成されている。すなわち、突出部１６１は、突出部１５１と同様、吸気通路１４へ円弧状に張り出すようにして形成されている。
【００３１】
吸気管１５は、端部１５０の吸気管１６側端面に溝部１５２を有している。溝部１５２は、弁体３０の軸部３１の一方の端部近傍から他方の端部近傍に亘って弧を描くようにして形成されている。吸気管１６は、端部１６０の吸気管１５側端面に溝部１６２を有している。溝部１６２は、溝部１５２と同様、弁体３０の軸部３１の一方の端部近傍から他方の端部近傍に亘って弧を描くようにして形成されている。
【００３２】
シール部材４０は、溝部１５２および溝部１６２のそれぞれに嵌り込むようにして形成される嵌込部４１１および嵌込部４１２を有している。嵌込部４１１および嵌込部４１２は、シール部材４０の挟持部４１の外縁部に沿って弧を描くようにして形成されている。
続いて、シャフト５０の形状およびシャフト５０の軸受等について、さらに詳細に説明する。
【００３３】
シャフト５０は、軸部３１の内部において軸方向の一部が、矩形の断面形状となるように形成されている（図１参照）。これにより、シャフト５０と弁体３０との相対的な回転が規制されている。一方、シャフト５０の軸部３１に覆われていない部分は、略円形の断面形状となるように形成されている（図３参照）。また、シャフト５０には、２つのリング部材５１が、弁体３０の軸部３１を間に挟むようにして挿通されている。
【００３４】
リング部材５１は、例えば金属により略円筒状に形成されている。図１に示すように、リング部材５１は、吸気管１５と吸気管１６との「接続部分」に設けられている。吸気管１５の端部１５０および吸気管１６の端部１６０のそれぞれには、リング部材５１の外壁の形状に対応する形状の凹部１５３および凹部１６３が形成されている。リング部材５１は、凹部１５３と凹部１６３との間に位置し、吸気管１５と吸気管１６とにより挟持されている。リング部材５１の内径は、シャフト５０の外径よりもやや大きく設定されている。そのため、シャフト５０とリング部材５１とは、滑らかに摺動可能である。このようにして、シャフト５０は、リング部材５１を経由して吸気管１５および吸気管１６によって軸受けされている。
【００３５】
吸気管１５と吸気管１６とは、端部１５０および端部１６０とシール部材４０の挟持部４１とが所定の圧力で面接触するように接続されている。シール部材４０は、挟持部４１の一部が薄い平板状に形成されている。そして、この平板状の部分は、リング部材５１と吸気管１６の凹部１６３との間に挟み込まれている。また、リング部材５１の凹部１６３とは反対側の外壁は、凹部１５３と密に接している。この構成により、吸気管１５および吸気管１６は、「接続部分」の全周に亘って内側と外側との気密性が確保されている。また、リング部材５１と吸気管１６との間にシール部材４０が挟み込まれているため、例えば弁体３０に吸気脈動が印可されて弁体３０およびリング部材５１が振動したとしても、この振動をシール部材４０により吸収することができる。
【００３６】
次に、可変吸気装置１の作動について説明する。
ＥＣＵは、エンジンの回転数に応じて駆動装置を経由して弁体３０を回転させ、吸気通路１４を流れる吸気の流量を変更する。すなわち、ＥＣＵは、エンジンの回転数に応じて弁体３０の目標回転角度を算出し、弁体３０が目標の回転角度となるよう駆動装置を制御する。
【００３７】
例えばエンジンの回転数が高いとき、ＥＣＵが弁体３０の目標回転角度として「全開位置」を算出すると、駆動装置は、弁体３０を管軸方向に対し概ね平行となるよう回転させる。これにより、吸気通路１４が開放され、吸気は、主に高回転用の吸気通路１４を流通する。
一方、例えばエンジンの回転数が低いとき、ＥＣＵが弁体３０の目標回転角度として「全閉位置」を算出すると、駆動装置は、弁体３０を管軸方向に対し概ね垂直となるよう回転させる。このとき、弁体３０の弁部３２は、シール部材４０の延出部４２に当接する。これにより、吸気通路１４が閉塞され、吸気は、低回転用の吸気通路１３を流通する。
【００３８】
本実施形態では、弁部３２が延出部４２に当接したとき、吸気管１５の突出部１５１および吸気管１６の突出部１６１は、延出部４２を係止することにより弁体３０の回転を規制する。また、このとき、延出部４２は、弁体３０の回転による押圧によって、特に当接部４２５および当接部４２６が弾性変形する。これにより、弁体３０とシール部材４０とは、密に当接する。そのため、本実施形態では、閉弁時の弁体３０と吸気管１５および吸気管１６との間の気密性が高い。なお、このときの当接部４２５および当接部４２６の弾性変形量は、当接部４２５および当接部４２６の軸部３１から遠い部分よりも軸部３１に近い部分の方が大きい。
【００３９】
また、本実施形態では、閉弁時の弁体３０と吸気管（吸気管１５および吸気管１６）との間の気密性を、弁体３０の外縁部とシール部材４０の延出部４２との当接によって確保している。そのため、弁体３０の閉弁時、弁体３０の外縁部と吸気管の内壁との間には、隙間が形成されていてもよい。つまり、本実施形態では、吸気管の内壁および弁体３０の外縁部は、高精度な加工を必要としない。よって、製造コストを低減することができる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、シール部材４０は、弾性を有する材料により形成されている。そのため、弁体３０の閉弁時、弁体３０に当接するシール部材４０は、弁体３０の回転による押圧によって当接箇所が弾性変形する。これにより、弁体３０とシール部材４０との当接を密にすることができる。したがって、閉弁時の弁体３０と吸気管１５および吸気管１６との間の気密性を高くすることができる。
【００４１】
また、シール部材４０は、挟持部４１が、吸気管１５と吸気管１６との間に挟持されている。つまり、本実施形態では、吸気通路１４を２つの吸気管（吸気管１５、吸気管１６）から構成し、これら両吸気管でシール部材４０を挟んでいる。これにより、例えば吸気管またはシール部材４０に吸気脈動が印加されたり、弁体３０とシール部材４０との当接が繰り返されたりしても、シール部材４０が吸気管から脱落するのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体３０と吸気管との間の気密性を長期に亘って維持することができる。
【００４２】
また、シール部材４０の延出部４２は、吸気管１５または吸気管１６の管軸方向へ突出する当接部４２５および当接部４２６を有している。この構成により、弁体３０が延出部４２に当接するとき、当接部４２５および当接部４２６は、弁体３０の回転による押圧によって弾性変形し易い。したがって、閉弁時の弁体３０と吸気管との間の気密性をより向上することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、吸気管１５および吸気管１６は、「接続部分」側端部の内壁からその内側へ突出する突出部１５１および突出部１６１を有している。突出部１５１および突出部１６１は、弁体３０の弁部３２がシール部材４０の延出部４２に当接したとき、延出部４２を係止することにより弁体３０の回転を規制可能である。これにより、閉弁時の弁体３０と延出部４２との当接圧を高めることができる。その結果、閉弁時の弁体３０と吸気管との間の気密性をより向上することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、吸気管１５および吸気管１６は、「接続部分」側の端面に溝部１５２および溝部１６２を有する。また、シール部材４０は、溝部１５２および溝部１６２に嵌り込むように形成される嵌込部４１１および嵌込部４１２を有する。これにより、嵌込部４１１および嵌込部４１２が溝部１５２および溝部１６２に係止され、吸気管に対するシール部材４０の「ずれ」が低減される。このように、本実施形態の２つの吸気管は、間にシール部材４０を挟み込み、さらに溝部１５２および溝部１６２によってシール部材４０の「ずれ」を低減している。したがって、吸気管からのシール部材４０の脱落を低減する効果をより高めることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による可変吸気装置の一部を図４に示す。第２実施形態では、シール部材の延出部に形成される当接部の形状が第１実施形態と異なる。
第２実施形態では、シール部材４０の延出部４２１および延出部４２２は、それぞれ当接部４３５および当接部４３６を有している。当接部４３５は、延出部４２１の挟持部４１とは反対側の端縁部から管軸方向の吸気管１６側へ突出するとともに当該突出部分の先端が吸気管１６の内壁へ向かって延びるように形成されている。また、当接部４３５は、延出部４２１の前記端縁部に沿って略円弧状に形成されている。
【００４６】
一方、当接部４３６は、延出部４２２の挟持部４１とは反対側の端縁部から管軸方向の吸気管１５側へ突出するとともに当該突出部分の先端が吸気管１５の内壁へ向かって延びるように形成されている。また、当接部４３６は、当接部４３５と同様、延出部４２２の前記端縁部に沿って略円弧状に形成されている。
また、当接部４３５は、延出部４２１の端縁部と吸気管１６の内壁との間において、管軸に対して弧を描きつつ傾斜する壁面４３７を形成している。一方、当接部４３６は、延出部４２２の端縁部と吸気管１５の内壁との間において、管軸に対して弧を描きつつ傾斜する壁面４３８を形成している。これにより、吸気管１５の内壁近傍または吸気管１６の内壁近傍の吸気は、壁面４３７および壁面４３８に沿って滑らかに流れる。したがって、本実施形態では、吸気通路１４の吸気圧の損失を低減することができる。
【００４７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による可変吸気装置の一部を図５に示す。第３実施形態では、第２吸気管（吸気管１６）の内壁の形状が第２実施形態と異なる。
第３実施形態では、吸気管１５の内壁にのみ突出部１５１が形成されている。すなわち、吸気管１６の内壁には、突出部１５１のような突出部は形成されていない。これにより、本実施形態では、吸気管１６の端部１６０の肉厚を低減できるため、吸気管１６の材料費および加工費を低減することができる。なお、本実施形態においても、突出部１５１により閉弁時の弁体３０の回転を効果的に規制することが可能である。
【００４８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による可変吸気装置の一部を図６に示す。第４実施形態は、第１吸気管および第２吸気管の「接続部分」に管軸方向の段差が形成されている点で、第１実施形態と異なる。
第４実施形態では、吸気管１５の端部１５０に管軸方向の段差を形成する段差面１５４が形成されている。段差面１５４は、吸気管１５と吸気管１６との「接続部分」においてシャフト５０により分断される領域の一方側に形成されている。また、吸気管１６の端部１６０にも、管軸方向の段差を形成する段差面１６４が形成されている。段差面１６４は、「接続部分」においてシャフト５０により分断される領域の他方側に形成されている。
【００４９】
本実施形態では、シール部材４０が吸気管１５と吸気管１６とにより挟持されることにより、延出部４２１および延出部４２２は、管軸方向に互いに段違いとなるよう形成されている。段差面１５４および段差面１６４は、弁体３０の閉弁時、弁部３２の延出方向と延出部４２１および延出部４２２の延出方向とが概ね平行になった状態で弁部３２と延出部４２とが当接するように形成されている。
【００５０】
上述の第１実施形態では、弁体３０が延出部４２に当接するとき、延出部４２の弾性変形量は、延出部４２の軸部３１に近い部分よりも軸部３１から遠い部分の方が小さい。そのため、延出部４２の軸部３１から遠い部分は、弁体３０との接触圧が小さくなると考えられる。その結果、延出部４２の軸部３１から遠い部分において弁体３０との間に隙間が生じ、気密性が低下することが懸念される。
【００５１】
一方、第４実施形態では、上述した構成により、弁体３０の閉弁時、弁体３０と延出部４２とは、互いの当接箇所のどの部分においても概ね均一の接触圧で当接する。そのため、弁体３０と延出部４２とが当接するとき、弁体３０と延出部４２との間に隙間が形成されるのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体３０と吸気管との間の気密性をより向上することができる。
【００５２】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による可変吸気装置の一部を図７に示す。第５実施形態は、弁体の弁部が弁軸に対し段違いに設けられる点で、第１実施形態と異なる。
第５実施形態では、第１実施形態と同様、弁部３２２が軸部３１から弁部３２１とは反対方向へ板状に延出されている。しかしながら、第５実施形態では、弁部３２１および弁部３２２は、軸部３１に対し段違いに設けられている。つまり、弁部３２１および弁部３２２は、第１実施形態と違い、それぞれ異なる仮想平面上に設けられている。なお、当該２つの仮想平面は、互いに平行な位置関係にある。
【００５３】
また、弁部３２１および弁部３２２は、弁体３０の閉弁時、弁部３２１および弁部３２２の延出方向と延出部４２の延出方向とが概ね平行になった状態で弁部３２と延出部４２とが当接するように形成されている。この構成により、第５実施形態では、第４実施形態と同様、弁体３０の閉弁時、弁体３０と延出部４２とは、互いの当接箇所のどの部分においても概ね均一の接触圧で当接する。そのため、弁体３０と延出部４２とが当接するとき、弁体３０と延出部４２との間に隙間が形成されるのを低減することができる。したがって、閉弁時の弁体３０と吸気管との間の気密性をより向上することができる。
【００５４】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、シール部材の延出部は、当接部を有しない構成としてもよい。本発明では、シール部材は弾性を有するため、延出部が当接部を有さずとも、弁体と吸気管との間の気密性を確保することができる。
また、本発明の他の実施形態では、第１吸気管ではなく、第２吸気管のみが、吸気通路へ突出する突出部を有する構成としてもよい。さらに、第１吸気管および第２吸気管のいずれも、突出部を有しない構成としてもよい。２つの吸気管が突出部を有さずとも、シール部材の延出部により、弁体の回転を規制することは可能である。
【００５５】
また、本発明の他の実施形態では、上述の複数の実施形態を組み合わせた構成としてもよい。例えば、第４実施形態または第５実施形態のシール部材の当接部の形状を、第２実施形態の当接部の形状と同様に形成してもよい。また、第４実施形態および第５実施形態を組み合わせ、第１吸気管および第２吸気管の「接続部分」に管軸方向の段差を形成するとともに弁体の弁部を弁軸に対し段違いに設け、弁部の延出方向と延出部の延出方向とが概ね平行になった状態で弁部と延出部とが当接するよう構成してもよい。
【００５６】
また、本発明の他の実施形態では、単気筒エンジンの可変吸気装置としても適用できる。この場合、弁体は１つ設けられる。さらに、本発明の弁構造は、吸気の流量を調節するスロットル装置の弁構造として採用することも可能である。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１：可変吸気装置、１４：吸気通路、１５：吸気管（第１吸気管）、１６：吸気管（第２吸気管）、３０：弁体、３１：軸部、３２：弁部、４０：シール部材、４１：挟持部、４２：延出部、１５０：端部（第１吸気管、接続部分）、１６０：端部（第２吸気管、接続部分）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１吸気管と、
前記第１吸気管に接続され前記第１吸気管とともに吸気通路を形成する第２吸気管と、
前記吸気通路を横切るようにして設けられる軸部、および前記軸部から板状に延出されて当該軸部を中心として回転し前記吸気通路を開閉する弁部を有する弁体と、
弾性を有する材料からなり、前記第１吸気管と前記第２吸気管との接続部分に設けられ、前記弁部が回転することで当該弁部に当接し前記吸気通路を閉塞可能となるよう前記接続部分の内側へ向けて延出された延出部を有するシール部材と、を備え、
前記シール部材は、前記第１吸気管と前記第２吸気管との間に挟持される挟持部を有し、当該挟持部から前記延出部が延出されて形成されていることを特徴とする可変吸気装置。
【請求項２】
前記延出部は、前記接続部分における前記第１吸気管または前記第２吸気管の管軸方向へ突出する当接部を有し、
前記弁体は、前記弁部が前記当接部に当接することにより前記吸気通路を閉じることを特徴とする請求項１に記載の可変吸気装置。
【請求項３】
前記当接部は、前記延出部の前記挟持部とは反対側の端縁部から前記管軸方向へ突出するとともに当該突出部分の先端が前記第１吸気管の内壁または前記第２吸気管の内壁へ向かって延びるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の可変吸気装置。
【請求項４】
前記第１吸気管および前記第２吸気管の少なくとも一方は、前記接続部分側端部の内壁からその内側へ突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記弁部が前記延出部に当接したとき、前記延出部を係止することにより前記弁体の回転を規制可能であ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可変吸気装置。
【請求項５】
前記第１吸気管および前記第２吸気管の少なくとも一方は、前記接続部分側の端面に溝部を有し、
前記シール部材は、前記溝部に嵌り込むように形成される嵌込部を有す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可変吸気装置。
【請求項６】
前記第１吸気管および前記第２吸気管には、前記弁部の延出方向と前記延出部の延出方向とが概ね平行になった状態で前記弁部と前記延出部とが当接するよう、前記接続部分側端部に、管軸方向の段差が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の可変吸気装置。
【請求項７】
前記弁部は、前記軸部から延出する第１弁部、および前記軸部から前記第１弁部とは反対側へ延出する第２弁部からなり、
前記第１弁部および前記第２弁部は、前記弁部の延出方向と前記延出部の延出方向とが概ね平行になった状態で前記弁部と前記延出部とが当接するよう、前記軸部に対し段違いに設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の可変吸気装置。
【請求項１】
第１吸気管と、
前記第１吸気管に接続され前記第１吸気管とともに吸気通路を形成する第２吸気管と、
前記吸気通路を横切るようにして設けられる軸部、および前記軸部から板状に延出されて当該軸部を中心として回転し前記吸気通路を開閉する弁部を有する弁体と、
弾性を有する材料からなり、前記第１吸気管と前記第２吸気管との接続部分に設けられ、前記弁部が回転することで当該弁部に当接し前記吸気通路を閉塞可能となるよう前記接続部分の内側へ向けて延出された延出部を有するシール部材と、を備え、
前記シール部材は、前記第１吸気管と前記第２吸気管との間に挟持される挟持部を有し、当該挟持部から前記延出部が延出されて形成されていることを特徴とする可変吸気装置。
【請求項２】
前記延出部は、前記接続部分における前記第１吸気管または前記第２吸気管の管軸方向へ突出する当接部を有し、
前記弁体は、前記弁部が前記当接部に当接することにより前記吸気通路を閉じることを特徴とする請求項１に記載の可変吸気装置。
【請求項３】
前記当接部は、前記延出部の前記挟持部とは反対側の端縁部から前記管軸方向へ突出するとともに当該突出部分の先端が前記第１吸気管の内壁または前記第２吸気管の内壁へ向かって延びるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の可変吸気装置。
【請求項４】
前記第１吸気管および前記第２吸気管の少なくとも一方は、前記接続部分側端部の内壁からその内側へ突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記弁部が前記延出部に当接したとき、前記延出部を係止することにより前記弁体の回転を規制可能であ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可変吸気装置。
【請求項５】
前記第１吸気管および前記第２吸気管の少なくとも一方は、前記接続部分側の端面に溝部を有し、
前記シール部材は、前記溝部に嵌り込むように形成される嵌込部を有す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可変吸気装置。
【請求項６】
前記第１吸気管および前記第２吸気管には、前記弁部の延出方向と前記延出部の延出方向とが概ね平行になった状態で前記弁部と前記延出部とが当接するよう、前記接続部分側端部に、管軸方向の段差が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の可変吸気装置。
【請求項７】
前記弁部は、前記軸部から延出する第１弁部、および前記軸部から前記第１弁部とは反対側へ延出する第２弁部からなり、
前記第１弁部および前記第２弁部は、前記弁部の延出方向と前記延出部の延出方向とが概ね平行になった状態で前記弁部と前記延出部とが当接するよう、前記軸部に対し段違いに設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の可変吸気装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２６１３５９（Ｐ２０１０−２６１３５９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１２６５６（Ｐ２００９−１１２６５６）
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]