JP2004060525A - Variable air suction device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンの回転数に応じて吸気通路の長さを可変に設定し、エンジンのトルクを向上する可変吸気装置が提案されている。エンジンの回転数が低いときは吸気通路の長さを延長し、回転数が高いときは吸気通路の長さを短縮することにより、エンジンの回転数にかかわらずトルクを向上することができる。
【0003】
このような可変吸気装置では、例えば通路長の異なる吸気通路が分岐して形成され、弁部材によって吸気通路を開閉することにより、吸気通路の全長および吸気通路の断面積を変更している。可変吸気装置の吸気通路を開閉する弁部材として、例えば独国のDE29916333U1に開示されているバタフライ弁が公知である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図3に示すように、インテークマニホールド100はエンジンのシリンダ数に応じて分岐し、吸気通路101〜104を形成している。弁部材105は、分岐した吸気通路101〜104にそれぞれ配置されている。弁部材105は駆動軸部材106を中心として回動する。駆動軸部材106は、シャフト107とシャフト107の外周側を覆っているカバー108とから構成されている。駆動軸部材106のアクチュエータ109側の端部は例えばベアリング110などにより軸受けされている。これにより、駆動軸部材106はインテークマニホールド100に回転可能に支持されている。
【0005】
近年、軽量化、ならびに断熱性および設計自由度の向上の観点から、例えばインテークマニホールド100および駆動軸部材106のカバー108など吸気装置を構成する部材の材質として、金属に代えて例えばポリアミド系の樹脂が広く用いられている。しかし、樹脂を用いる場合、金属と比較して形状精度が低下する。そのため、駆動軸部材106とインテークマニホールド100の軸受部111との間に形成されるクリアランスを小さくすると、駆動軸部材106とインテークマニホールド100の軸受部111とが接触し、摺動抵抗が増大する。摺動抵抗の増大を抑制するため、駆動軸部材106とインテークマニホールド100との間には大きなクリアランスを確保する必要がある。その結果、駆動軸部材106の反アクチュエータ側の端部すなわち吸気通路101側の端部は、軸受部111により移動が拘束されない自由端となる。
【0006】
ところで、吸気通路101〜104を流れる吸気はエンジンの回転による脈動をともなう。そのため、吸気通路101〜104に設置されている弁部材105は脈動によって振動する。特に、自由端となっている吸気通路101側の弁部材105に脈動にともなう吸気圧力が作用した場合、駆動軸部材106の反アクチュエータ側の端部は大きく振動する。その結果、駆動軸部材106と駆動軸部材106を軸受けするインテークマニホールド100との衝突速度は増大する。
【0007】
また、駆動軸部材100の外周側は、樹脂からなるカバー108によって覆われている。そのため、駆動軸部材100の反アクチュエータ側の端部では、樹脂からなるカバー108と樹脂からなるインテークマニホールド100の軸受部111とが接触する。樹脂からなる部材同士が接触する部位では、滑りやすさを示す限界PV値は小さい。そのため、駆動軸部材106と軸受部111との間では摩耗が進行する。摩耗が進行すると、駆動軸部材1006軸受部111との間に形成されるクリアランスは拡大する。その結果、振動にともなう駆動軸部材106の揺れは拡大し、駆動軸部材106と軸受部111との衝突速度はさらに増大するため、異音の発生を招くという問題がある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、摩耗を低減し、振動および異音の発生を防止する可変吸気装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の可変吸気装置によると、端部軸受部材と駆動軸部材との間に形成されるクリアランスは、中間軸受部材と駆動軸部材との間に形成されるクリアランスよりも小さい。そのため、駆動軸部材の反アクチュエータ側における揺れは低減される。これにより、弁部材、特にアクチュエータから離れて位置する弁部材が吸気の脈動によって振動した場合でも、駆動軸部材と端部軸受部材との衝突が緩和され、駆動軸部材および端部軸受部材の摩耗が低減される。したがって、駆動軸部材の揺れによる振動、ならびに駆動軸部材と端部軸受部材との衝突による異音の発生を防止することができる。
【0010】
本発明の請求項2または3記載の可変吸気装置によると、駆動軸部材と端部軸受部材とは材質が異なる。そのため、駆動軸部材の材質に合わせて限界PV値が大きくなる端部軸受部材の材質を選択することにより、駆動軸部材および端部軸受部材の摩耗が低減される。したがって、駆動軸部材の揺れによる振動、ならびに駆動軸部材と端部軸受部材との衝突による異音の発生を防止することができる。また、端部軸受部材だけでなく中間軸受部材の材質を駆動軸部材の材質と異なるものにすることができる。
【0011】
本発明の請求項4記載の可変吸気装置によると、駆動軸部材は端部軸受部材により支持される部位が樹脂により形成されている。一方、端部軸受部材は金属により形成されている。そのため、駆動軸部材と端部軸受部材との間で限界PV値が大きくなり、駆動軸部材および端部軸受部材の摩耗が低減される。したがって、駆動軸部材の揺れによる振動、ならびに駆動軸部材と端部軸受部材との衝突による異音の発生を防止することができる。また、端部軸受部材を金属で形成することにより、端部軸受部材の形状精度が向上する。したがって、駆動軸部材と端部軸受部材との間に形成されるクリアランスを小さくすることができる。
【0012】
本発明の請求項5記載の可変吸気装置によると、端部軸受部材とインテークマニホールドとの間には弾性部材が設置されている。弾性部材を設置することにより、駆動軸部材と端部軸受部材との間に形成されるクリアランスを小さくする場合でも、駆動軸部材と端部軸受部材と中間軸受部材との間の軸のずれが吸収される。そのため、駆動軸部材と端部軸受部材との間の摺動抵抗が低減され、駆動軸部材および端部軸受部材の摩耗が低減される。したがって、駆動軸部材の揺れによる振動、ならびに駆動軸部材と端部軸受部材との衝突による異音の発生を防止することができる。また、弾性部材を設置することにより、駆動軸部材の振動を吸収することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による可変吸気装置は、エンジンの吸気系に設置されている。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。
【0014】
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10a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10a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。インテークマニホールド10は、ポリアミド系の樹脂により一体に形成されている。
【0015】
低回転用の吸気通路12は、エンジン本体20までの全長が高回転用の吸気通路13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12と高回転用の吸気通路13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13には吸気通路1を開閉し断面積を変更する弁部材30が設置されている。弁部材30が吸気通路13を閉塞すると、吸気は低回転用の吸気通路12を経由してエンジン本体20へ供給される。一方、弁部材30が吸気通路12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13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13の断面積を変更することにより、吸気通路13を流れる吸気の流量が変更され、吸気が流れる吸気通路の全長が変更される。
【0016】
図1に示すように、高回転用の吸気通路13はエンジン本体20のシリンダ数に応じて分岐しており、各吸気通路131〜134には弁部材30が設置されている。弁部材30は、駆動軸部材40を中心に回動可能である。駆動軸部材40は、シャフト41とシャフト41の外周側を覆うカバー42とから構成されている。シャフト41は、例えば鉄などの金属により軸に垂直な断面が多角形に形成されている。断面が多角形のシャフト41を直接インテークマニホールド10に支持しても、シャフト41は滑らかに回転することができない。そのため、シャフト41のカバー42により覆われ、外周側が円周面状のカバー42を介してシャフト41はインテークマニホールド10に支持されている。
【0017】
シャフト41は弁部材30を貫いている。弁部材30は、ポリアミド系の樹脂によりカバー42と一体に成形されている。弁部材30およびカバー42にはシャフト41が貫くシャフト孔43が形成されている。シャフト孔43の断面は、多角形のシャフト41の断面と概ね同一の形状に形成されている。そのため、シャフト孔43にシャフト41を挿入した場合、シャフト41と弁部材30およびカバー42との相対的な回転は制限される。
【0018】
駆動軸部材40は、軸受部材を介してインテークマニホールド10に回転可能に支持されている。軸受部材は、駆動軸部材40の反アクチュエータ側の端部を支持する端部軸受部材51を備えている。また、軸受部材は、アクチュエータ60と端部軸受部材51との間において駆動軸部材40を支持する中間軸受部材52を備えている。
【0019】
本実施例の場合、中間軸受部材52はインテークマニホールド10と別体に形成されている。なお、中間軸受部材52は、インテークマニホールド10と一体すなわちインテークマニホールド10自体で構成してもよい。中間軸受部材52は、例えばポリアミド系の樹脂により形成されている。中間軸受部材52は、駆動軸部材40を回動可能にインテークマニホールド10に支持している。駆動軸部材40の中間部は、吸気通路131側の端部と比較して吸気の脈動にともなう揺れが小さい。そのため、駆動軸部材40のカバー42の外周側と中間軸受部材52の内周側との間に形成されるクリアランスを小さくする必要はない。これにより、中間軸受部材52は形状精度が低い樹脂であっても成形することができる。
【0020】
駆動軸部材40の端部軸受部材51と反対側の端部には、弁部材30を駆動するアクチュエータ60が設置されている。アクチュエータ60は、ポリアミド系の樹脂により形成されているハウジング61およびモータ62を有している。モータ62は図示しないECUに接続されており、ECUがモータ62への通電を断続することにより、弁部材30の駆動が制御される。モータ62の駆動力は、シャフト41の反ブッシュ側の端部に設置されている駆動ギア63を介してシャフト41に伝達される。
【0021】
駆動ギア63は、歯部64および筒部65を有している。歯部64および筒部65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。歯部64はモータ62に取り付けられている図示しないピニオンと噛み合い可能である。筒部65は、歯部64からインテークマニホールド10側へ突出して形成され、内周側にシャフト41が挿入される挿入孔66を有している。挿入孔66はシャフト41と同様に多角形のシャフト41の断面と概ね同一の形状に形成され、駆動ギア63とシャフト41との相対的な回転が制限されている。駆動ギア63とインテークマニホールド10との間には、ベアリング67が設置されている。ベアリング67は駆動ギア63を介してシャフト41を支持している。これにより、駆動軸部材40のアクチュエータ60側の端部は、駆動ギア63を介してベアリング67によりインテークマニホールド10に支持されている。
【0022】
次に、駆動軸部材40の反アクチュエータ側の端部について詳細に説明する。
端部軸受部材51は、例えばアルミニウムや鉄などの金属により円環状に形成されている。端部軸受部材51とインテークマニホールド10との間には、弾性部材としての弾性ブッシュ53が設置されている。端部軸受部材51を金属により形成することにより、駆動軸部材40のうち端部軸受部材51により支持されるカバー42は端部軸受部材51と材質が異なる。すなわち、カバー42は樹脂により形成され、端部軸受部材51は金属により形成される。そのため、駆動軸部材40のカバー42と端部軸受部材51との間の限界PV値が向上し、摩耗が低減される。また、端部軸受部材51を金属により形成することにより、端部軸受部材51の形状精度が向上する。そのため、駆動軸部材40のカバー42の外周側と端部軸受部材51の内周側との間に形成されるクリアランスは縮小可能である。その結果、駆動軸部材40のカバー42と端部軸受部材51との間に形成されるクリアランスは、駆動軸部材40のカバー42と中間軸受部材52との間に形成されるクリアランスよりも小さくすることができる。
【0023】
弾性ブッシュ53は、例えばゴムなどの弾性を有する材料から形成されている。端部軸受部材51とインテークマニホールド10との間に弾性ブッシュ53を設置することにより、駆動軸部材40と端部軸受部材51との軸のずれは弾性ブッシュ53が吸収する。上述のように、端部軸受部材51を金属で形成し駆動軸部材40と端部軸受部材51との間のクリアランスを小さくすると、駆動軸部材40と端部軸受部材51との同軸度が低い場合、駆動軸部材40と端部軸受部材51との間で摺動抵抗の増大を招く。そこで、駆動軸部材40と端部軸受部材51との軸のずれを弾性ブッシュ53が吸収することにより、駆動軸部材40と端部軸受部材51との間の同軸度が向上し、摺動抵抗は減少する。また、吸気通路131〜134を流れる吸気の脈動により駆動軸部材40が振動した場合、弾性ブッシュ53は駆動軸部材40の振動を吸収する。そのため、駆動軸部材40と端部軸受部材51との衝突による衝撃は緩和される。
【0024】
以上、説明したように、本発明の一実施例では、駆動軸部材40の反アクチュエータ側の端部を金属製の端部軸受部材51により支持している。そのため、駆動軸部材40と端部軸受部材51との間に形成されるクリアランスは低減され、吸気脈動による駆動軸部材40の振動が低減される。したがって、駆動軸部材40と端部軸受部材51との衝突による異音の発生を防止することができる。また、駆動軸部材40の反アクチュエータ側において互いに接触するカバー42と端部軸受部材51との材質が異なるため、限界PV値を大きくすることができる。したがって、駆動軸部材40および端部軸受部材51の摩耗を低減することができる。
【0025】
また、本発明の一実施例によると、端部軸受部材51とインテークマニホールド10との間には弾性ブッシュ53が設置されている。そのため、駆動軸部材40と端部軸受部材51との間のクリアランスを小さくした場合でも、駆動軸部材40と端部軸受部材51の軸のずれは弾性ブッシュ53により吸収される。したがって、駆動軸部材40と端部軸受部材51との摺動抵抗の増大を抑制することができる。また、弾性ブッシュ53は、駆動軸部材40と端部軸受部材51との衝突の衝撃を吸収する。したがって、駆動軸部材40と端部軸受部材51との間の摩耗を低減することができる。
【0026】
以上説明した本発明の一実施例では、駆動軸部材の反アクチュエータ側の端部を支持する端部軸受部材のみを駆動軸部材とは異なる材料で形成する場合について説明した。しかし、端部軸受部材だけに限らず、中間軸受部材を端部軸受部材と同様に例えば金属により形成し弾性部材を介してインテークマニホールドに設置してもよい。また、本実施例では、端部軸受部材を円環状に形成する場合について説明したが、端部軸受部材あるいは中間軸受部材として例えばボールベアリングなどを適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による可変吸気装置を示す模式図であって、吸気通路に設置された弁部材をおよびアクチュエータなどを示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例による可変吸気装置を適用したエンジンを示す模式図である。
【図3】従来の可変吸気装置を示す模式図であって、アクチュエータの近傍を示す断面図である。
【符号の説明】
1 可変吸気装置
10 インテークマニホールド
12 吸気通路
13 吸気通路
30 弁部材
40 駆動軸部材
41 シャフト
42 カバー
51 端部軸受部材
52 中間軸受部材
53 弾性ブッシュ(弾性部材)
60 アクチュエータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable intake device for an internal combustion engine (hereinafter, the internal combustion engine is referred to as an “engine”).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a variable intake device has been proposed in which the length of the intake passage is variably set in accordance with the engine speed to improve the engine torque. By increasing the length of the intake passage when the engine speed is low, and shortening the length of the intake passage when the engine speed is high, the torque can be improved regardless of the engine speed.
[0003]
In such a variable intake device, for example, intake passages having different passage lengths are branched and formed, and the overall length of the intake passage and the cross-sectional area of the intake passage are changed by opening and closing the intake passage by a valve member. As a valve member that opens and closes an intake passage of a variable intake device, for example, a butterfly valve disclosed in DE 29916333U1 of Germany is known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 3, the
[0005]
In recent years, from the viewpoint of weight reduction and improvement in heat insulation and design flexibility, for example, polyamide resin instead of metal is used as the material of members constituting the intake device such as the
[0006]
Incidentally, the intake air flowing through the
[0007]
Further, the outer peripheral side of the
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a variable intake device that reduces wear and prevents the occurrence of vibration and abnormal noise.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the variable intake device of the first aspect of the present invention, the clearance formed between the end bearing member and the drive shaft member is smaller than the clearance formed between the intermediate bearing member and the drive shaft member. . Therefore, the swing of the drive shaft member on the non-actuator side is reduced. As a result, even when the valve member, particularly the valve member located away from the actuator, is vibrated by the pulsation of intake air, the collision between the drive shaft member and the end bearing member is alleviated, and the drive shaft member and the end bearing member are worn. Is reduced. Therefore, it is possible to prevent vibration due to the shaking of the drive shaft member and generation of abnormal noise due to the collision between the drive shaft member and the end bearing member.
[0010]
According to the variable intake device of the second or third aspect of the present invention, the drive shaft member and the end bearing member are made of different materials. Therefore, the wear of the drive shaft member and the end bearing member is reduced by selecting the material of the end bearing member whose limit PV value increases in accordance with the material of the drive shaft member. Therefore, it is possible to prevent vibration due to the shaking of the drive shaft member and generation of abnormal noise due to the collision between the drive shaft member and the end bearing member. Further, not only the end bearing member but also the intermediate bearing member can be made of a material different from that of the drive shaft member.
[0011]
According to the variable intake device of the fourth aspect of the present invention, the portion of the drive shaft member that is supported by the end bearing member is formed of resin. On the other hand, the end bearing member is made of metal. Therefore, the limit PV value increases between the drive shaft member and the end bearing member, and wear of the drive shaft member and the end bearing member is reduced. Therefore, it is possible to prevent vibration due to the shaking of the drive shaft member and generation of abnormal noise due to the collision between the drive shaft member and the end bearing member. Moreover, the shape accuracy of an end bearing member improves by forming an end bearing member with a metal. Therefore, the clearance formed between the drive shaft member and the end bearing member can be reduced.
[0012]
According to the variable intake device of the fifth aspect of the present invention, the elastic member is installed between the end bearing member and the intake manifold. Even when the clearance formed between the drive shaft member and the end bearing member is reduced by installing the elastic member, the shaft shift between the drive shaft member, the end bearing member, and the intermediate bearing member is prevented. Absorbed. Therefore, sliding resistance between the drive shaft member and the end bearing member is reduced, and wear of the drive shaft member and the end bearing member is reduced. Therefore, it is possible to prevent vibration due to the shaking of the drive shaft member and generation of abnormal noise due to the collision between the drive shaft member and the end bearing member. Further, the vibration of the drive shaft member can be absorbed by installing the elastic member.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example showing an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A variable intake device according to an embodiment of the present invention is installed in an intake system of an engine. As shown in FIG. 2, the variable intake device 1 includes an
[0014]
Intake air drawn from a suction duct (not shown) flows into the
[0015]
The low-
[0016]
As shown in FIG. 1, the high-
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
In the present embodiment, the
[0020]
An actuator 60 that drives the
[0021]
The
[0022]
Next, the end of the
The
[0023]
The
[0024]
As described above, in the embodiment of the present invention, the end of the
[0025]
According to one embodiment of the present invention, the
[0026]
In the embodiment of the present invention described above, the case where only the end bearing member that supports the end of the drive shaft member on the side opposite to the actuator is formed of a material different from that of the drive shaft member has been described. However, the intermediate bearing member is not limited to the end bearing member, and the intermediate bearing member may be formed of metal, for example, like the end bearing member, and installed in the intake manifold via the elastic member. In the present embodiment, the case where the end bearing member is formed in an annular shape has been described. However, for example, a ball bearing may be applied as the end bearing member or the intermediate bearing member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a variable intake device according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a valve member, an actuator, and the like installed in an intake passage.
FIG. 2 is a schematic view showing an engine to which a variable intake device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 3 is a schematic view showing a conventional variable intake device, and is a cross-sectional view showing the vicinity of an actuator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
60 Actuator
Claims (5)
駆動軸部材を中心に回動し、前記吸気通路の断面積を変更する弁部材と、
前記弁部材を駆動するアクチュエータと、
前記駆動軸部材を、前記アクチュエータとは反対側の端部で前記インテークマニホールドに支持する端部軸受部材と、
前記駆動軸部材を、前記アクチュエータと前記端部軸受部材との間で前記インテクマニホールドに支持する中間軸受部材とを備え、
前記端部軸受部材と前記駆動軸部材との間に形成されるクリアランスは、前記中間軸受部材と前記駆動軸部材との間に形成されるクリアランスよりも小さいことを特徴とする可変吸気装置。An intake manifold that forms an intake passage;
A valve member that rotates about a drive shaft member and changes a cross-sectional area of the intake passage;
An actuator for driving the valve member;
An end bearing member for supporting the drive shaft member on the intake manifold at an end opposite to the actuator;
An intermediate bearing member for supporting the drive shaft member on the in-tech manifold between the actuator and the end bearing member;
The variable intake device, wherein a clearance formed between the end bearing member and the drive shaft member is smaller than a clearance formed between the intermediate bearing member and the drive shaft member.
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