JP2004124933A - 可変吸気装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ベアリングを用いることなく駆動軸部材の軸受けが可能であり、組み付けられる部材の位置精度が高い可変吸気装置を提供する。
【解決手段】ガイド部材７０の嵌合部７３とインテークマニホールド１０の嵌合穴１４とが嵌合することにより、嵌合部７３の外壁７３ａと嵌合穴１４の内壁１４ａとが当接し、ガイド部材７０はインテークマニホールド１０に位置決めされる。ガイド部材７０には駆動ギア６０の穴部６４の内壁６４ａと摺動する支持部材７４が形成されている。そのため、ガイド部材７０とインテークマニホールド１０とを位置決めすることにより、駆動ギア６０を介してシャフト４０を支持する支持部材７４は位置決めされる。ガイド部材７０の筒部７１の外壁７１ａはアクチュエータ５０のハウジング５１の内壁５１ａと当接する。これにより、アクチュエータ５０とインテークマニホールド１０とはガイド部材７０を介して位置決めされる。
【選択図】 図１
【解決手段】ガイド部材７０の嵌合部７３とインテークマニホールド１０の嵌合穴１４とが嵌合することにより、嵌合部７３の外壁７３ａと嵌合穴１４の内壁１４ａとが当接し、ガイド部材７０はインテークマニホールド１０に位置決めされる。ガイド部材７０には駆動ギア６０の穴部６４の内壁６４ａと摺動する支持部材７４が形成されている。そのため、ガイド部材７０とインテークマニホールド１０とを位置決めすることにより、駆動ギア６０を介してシャフト４０を支持する支持部材７４は位置決めされる。ガイド部材７０の筒部７１の外壁７１ａはアクチュエータ５０のハウジング５１の内壁５１ａと当接する。これにより、アクチュエータ５０とインテークマニホールド１０とはガイド部材７０を介して位置決めされる。
【選択図】 図１
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。
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、例えば特許文献１に開示されているバタフライ弁が公知である。
【０００３】
【特許文献１】
独国特許ＤＥ２９９１６３３３Ｕ１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
可変吸気装置は、図６に示すように吸気通路を形成するインテークマニホールド１００を備えている。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、吸気通路を形成している。吸気通路にはそれぞれ弁部材が設置されている。弁部材は、例えばモータ１０１を有するアクチュエータ１０２により駆動される。弁部材を支持するシャフト１０３の端部はアクチュエータ１０２からの駆動力が伝達される駆動ギア１０４に挿入されている。シャフト１０３が挿入された駆動ギア１０４は、ベアリング１０５によりインテークマニホールド１００に対し回転可能に支持されている。
【０００５】
近年、軽量化、断熱性および設計の自由度の向上の観点からインテークマニホールド１００および駆動ギア１０４など可変吸気装置を構成する部材の多くは例えばポリアミド系の樹脂で形成されている。これに対し、駆動ギア１０４を支持するベアリング１０５は、摺動トルクの低減ならびに駆動ギア１０４の軸受け精度および位置精度の向上のため、金属製のものが用いられている。また、駆動ギア１０４の軸方向への移動を防止するため、ベアリング１０５はインテークマニホールド１００に固定する必要がある。従来のように、インテークマニホールドを金属で形成する場合、例えばベアリングはインテークマニホールドに圧入され、固定される。
【０００６】
しかしながら、上述のようにインテークマニホールド１００を樹脂により形成する場合、インテークマニホールド１００に金属製のベアリング１０５を圧入しても、樹脂のクリープにより期間の経過とともに締め付け力が低下し、ベアリング１０５の圧入状態を維持することは困難である。そのため、インテークマニホールド１００とベアリング１０５との間にゆるみが生じ、ベアリング１０５に軸方向の力が加わると、ベアリング１０５はインテークマニホールド１００から脱離するおそれがある。また、ベアリング１０５とインテークマニホールド１００との間にゆるみが生じると、シャフト１０３および駆動ギア１０４の軸受け位置の精度が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ベアリングを用いることなく駆動軸部材の軸受けが可能であり、組み付けられる部材の位置精度が高い可変吸気装置を提供することにある。
【０００８】
【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、駆動ギアを介して駆動軸部材を支持する支持部材は駆動ギアの穴部の内壁と摺動する。これにより、駆動ギアは内周側において支持部材によって回転可能に軸受けされる。そのため、駆動ギアは、ベアリングを用いることなく支持される。したがって、例えば周囲の部材を樹脂により形成する場合でも、軸受け部分の位置精度を高めることができる。また、穴部の内壁と支持部材とが摺動することにより、駆動軸と支持部材との同軸が確保される。したがって、駆動ギアの移動は支持部材により制限され、軸受け部分の位置精度を高めることができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の可変吸気装置によると、駆動ギアとアクチュエータの間にはガイド部材が設置されている。ガイド部材の外壁はアクチュエータの内壁と当接する。ガイド部材の外壁とアクチュエータの内壁とが当接することにより、ガイド部材およびアクチュエータは位置決めされる。したがって、アクチュエータが設置される位置精度を高めることができる。
本発明の請求項３記載の可変吸気装置によると、支持部材はガイド部材から駆動ギア方向へ突出している。そのため、ガイド部材が位置決めされることにより、駆動ギアを介して駆動軸部材を支持する支持部材が位置決めされる。したがって、軸受け部分の位置精度を高めることができる。
【００１０】
本発明の請求項４記載の可変吸気装置によると、ガイド部材はインテークマニホールドと嵌合可能な嵌合部を有している。嵌合部の外壁がインテークマニホールドの内壁と当接することにより、ガイド部材とインテークマニホールドとは位置決めされる。インテークマニホールドに対するガイド部材の位置決めがされることにより、アクチュエータの位置決めがされる。すなわち、インテークマニホールドとアクチュエータとはガイド部材を介して位置決めされる。したがって、インテークマニホールドに対するアクチュエータの位置精度を高めることができる。また、例えばガイド部材に支持部材を形成することにより、インテークマニホールドとガイド部材とを位置決めしたとき、駆動ギアの軸受け部分も位置決めされる。
【００１１】
本発明の請求項５記載の可変吸気装置によると、支持部材はアクチュエータに形成されている。そのため、駆動ギアはアクチュエータにより直接支持される。したがって、駆動ギアの軸受け部分の位置精度を高めることができる。
本発明の請求項６記載の可変吸気装置によると、支持部材と駆動ギアとの間に摺動部材を備えている。摺動部材は、支持部材または駆動ギアのいずれか一方に固定され、他方と回転可能に摺動する。これにより、例えば支持部材を強度を重視した材料から形成し、摺動部材は耐摩耗性を重視した材料から形成可能である。したがって、軸受け部分の強度と摺動性とを両立して確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１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。
【００１３】
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図２に示すエアコネクタ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に分配される。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の出口側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。そして、シリンダ数に応じて分岐したインテークマニホールド１０は、さらに低回転用の吸気通路１２および高回転用の吸気通路１３とに分岐している。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。
【００１４】
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１３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１３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。
【００１５】
図３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１３には弁部材３０が設置されている。弁部材３０は、駆動軸部材としてのシャフト４０を中心に回動可能である。シャフト４０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。シャフト４０には、翼部３１および筒部３２を有する弁部材３０が取り付けられている。シャフト４０は、弁部材３０の筒部３２を貫いている。弁部材３０は翼部３１および筒部３２が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。弁部材３０にはシャフト４０が貫くシャフト孔３３が形成されている。シャフト孔３３の断面は、多角形のシャフト４０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３３にシャフト４０を挿入した場合、シャフト４０と弁部材３０との間の相対的な回転は制限される。
【００１６】
シャフト４０の一方の端部は、ブッシュ４１により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。また、シャフト４０の中間部は、軸受ガイド４２を介して吸気通路１３を形成する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。
シャフト４０の反ブッシュ側の端部には、弁部材３０を駆動するアクチュエータ５０が設置されている。図１に示すようにアクチュエータ５０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５１およびモータ５２を有している。モータ５２は図示しないＥＣＵに接続されており、ＥＣＵがモータ５２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５２の駆動力は、シャフト４０の反ブッシュ側の端部に設置されている駆動ギア６０を介してシャフト４０に伝達される。アクチュエータ５０は、スクリュー５３などによりインテークマニホールド１０に固定されている。
【００１７】
駆動ギア６０は、歯部６１および筒部６２を有している。歯部６１および筒部６２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６１はモータ５２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６２は、歯部６１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４０が挿入される挿入孔６３を有している。挿入孔６３はシャフト孔３３と同様に多角形のシャフト４０の断面と概ね同一の形状に形成されている。そのため、挿入孔６３にシャフト４０を挿入することにより、駆動ギア６０とシャフト４０との間の相対的な回転が制限される。駆動ギア６０のアクチュエータ５０側の端部には、穴部６４が形成されている。穴部６４は駆動ギア６０のアクチュエータ５０側の端面６０ａからインテークマニホールド１０側へ凹んで形成されている。
【００１８】
駆動ギア６０とアクチュエータ５０との間には、ガイド部材７０が設置されている。ガイド部材７０は、例えばポリアミド系の樹脂により形成されている。ガイド部材７０は筒部７１および底部７２を有する有底の筒状に形成されている。筒部７１の反底部側の端部には嵌合部７３が形成されている。嵌合部７３は、筒部７１から径方向外側へ突出して形成され、インテークマニホールド１０に形成されている嵌合穴１４に嵌合可能である。嵌合部７３の径方向外側の外壁７３ａと嵌合穴１４の内壁１４ａとは当接している。そのため、嵌合部７３を嵌合穴１４に嵌合させることにより、ガイド部材７０はインテークマニホールド１０に位置決めされる。嵌合部７３とアクチュエータ５０との間にはシール部材５４が設置されている。アクチュエータ５０をインテークマニホールド１０に取り付けることにより、シール部材５４はアクチュエータ５０のハウジング５１とインテークマニホールド１０とに挟持される。これにより、シール部材５４はハウジング５１とインテークマニホールド１０との間から駆動ギア６０側への異物の侵入を防止する。
【００１９】
ガイド部材７０の底部７２には、支持部材７４が形成されている。支持部材７４は、ガイド部材７０の底部７２から駆動ギア６０方向へ突出して形成されている。支持部材７４の外径は駆動ギア６０に形成されている穴部６４の内径と概ね同一である。そのため、穴部６４に挿入された支持部材７４は穴部６４の内壁６４ａと摺動可能である。支持部材７４の軸方向の長さは、例えば穴部６４の内径あるいは底部７２から駆動ギア６０までの距離などに応じて適宜設定される。支持部材７４と穴部６４の内壁６４ａとが摺動することにより、駆動ギア６０はガイド部材７０に回転可能に軸受けされる。
【００２０】
また、ガイド部材７０を構成する筒部７１、底部７２および嵌合部７３、ならびに支持部材７４は、同一の成形型を用いて樹脂により一体成形されている。これにより、ガイド部材７０の成形時に生じる寸法の誤差は小さくなり、ガイド部材７０の嵌合部７３と支持部材７４とは同軸上に形成される。そのため、ガイド部材７０をインテークマニホールド１０に対し位置決めすることにより、支持部材７４が位置決めされるとともに、駆動ギア６０を介してガイド部材７０に軸受けされるシャフト４０の端部は支持部材７４と同一の軸線上に位置する。
【００２１】
ガイド部材７０の筒部７１の外径はアクチュエータ５０のハウジング５１の内径と概ね同一である。そのため、ガイド部材７０の筒部７１の外壁７１ａとアクチュエータ５０のハウジング５１の内壁５１ａとは当接する。これにより、アクチュエータ５０はガイド部材７０により位置決めされる。ガイド部材７０はインテークマニホールド１０に位置決めされているため、ガイド部材７０の外周側にアクチュエータ５０のハウジング５１を設置することにより、アクチュエータ５０はガイド部材７０を介してインテークマニホールド１０に対し位置決めされる。
【００２２】
インテークマニホールド１０と駆動ギア６０との間には、シール部材６５が設置されている。シール部材６５は柔軟なゴムなどから形成されており、駆動ギア６０の筒部６２の外周側に緩やかに密着している。これにより、シール部材６５は、吸気通路１３からアクチュエータ５０側へ吸気が漏れるのを防止する。また、シール部材６５は、吸気に含まれる水分がアクチュエータ５０側へ侵入するのを防止する。
【００２３】
次に、上記構成の可変吸気装置１の組み付けについて説明する。
駆動ギア６０、シール部材６５およびガイド部材７０が組み付けられる。シール部材６５は駆動ギア６０の筒部６２の外周側に取り付けられる。ガイド部材７０と一体に形成されている支持部材７４は駆動ギア６０の穴部６４に挿入される。これにより、駆動ギア６０、シール部材６５およびガイド部材７０が一体に組み付けられる。ガイド部材７０の嵌合部７３をインテークマニホールド１０の嵌合穴１４に嵌合させる。これにより、ガイド部材７０はインテークマニホールド１０に位置決めされる。また、ガイド部材７０がインテークマニホールド１０に位置決めされることにより、支持部材７４が位置決めされる。このとき、シャフト４０は駆動ギア６０の挿入孔６３に挿入されるとともに、シール部材６５は駆動ギア６０の筒部６２とインテークマニホールド１０との間に設置される。
【００２４】
インテークマニホールド１０へのガイド部材７０の取り付けが完了すると、アクチュエータ５０が取り付けられる。アクチュエータ５０のハウジング５１は、ガイド部材７０の筒部７１の外壁７１ａに案内されてインテークマニホールド１０方向へ取り付けられる。これにより、アクチュエータ５０は、インテークマニホールド１０に対し位置決めされる。このとき、ガイド部材７０およびインテークマニホールド１０とアクチュエータ５０との間には、シール部材５４が設置される。アクチュエータ５０は、スクリュー５３によりインテークマニホールド１０に固定される。
以上の手順により、可変吸気装置１を構成するインテークマニホールド１０とアクチュエータ５０との組み付けが実施される。
【００２５】
以上、説明した本発明の第１実施例では、ガイド部材７０の嵌合部７３をインテークマニホールド１０の嵌合穴１４に嵌合することにより、インテークマニホールド１０とガイド部材７０とは位置決めされる。ガイド部材７０が位置決めされることにより、ガイド部材７０と一体に形成され駆動ギア６０を軸受けする支持部材７４は位置決めされる。また、ガイド部材７０の外周側にアクチュエータ５０を取り付けることにより、ガイド部材７０とアクチュエータ５０とは位置決めされる。すなわち、駆動ギア６０およびアクチュエータ５０は、ガイド部材７０を介してインテークマニホールド１０に位置決めされる。ガイド部材７０は樹脂により一体に成形されているため、ガイド部材７０の嵌合部７３と筒部７１および支持部材７４との同軸性の確保は容易である。そのため、インテークマニホールド１０に対する駆動ギア６０およびアクチュエータ５０の位置精度を高めることができる。したがって、駆動ギア６０の摺動抵抗が減少し、駆動ギア６０の外周側をベアリングにより支持する必要がない。また、ガイド部材７０をインテークマニホールド１０に組み付けた後、アクチュエータ５０をガイド部材７０を案内としてインテークマニホールド１０に組み付けることができる。したがって、インテークマニホールド１０に対するアクチュエータ５０の位置決めを容易にすることができる。
【００２６】
第１実施例では、駆動ギア６０の穴部６４の内壁６４ａと支持部材７４とが摺動する。そのため、シャフト４０および駆動ギア６０の径方向および軸方向の移動は、支持部材７４によって制限される。したがって、シャフト４０および駆動ギア６０の移動を防止し、シャフト４０および駆動ギア６０の位置精度を高めることができる。
【００２７】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による可変吸気装置を図４に示す。第１実施例と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２実施例では、アクチュエータ５０に支持部材５５が形成されている。支持部材５５はアクチュエータ５０のハウジング５１からインテークマニホールド１０方向へ突出して形成されている。支持部材５５は、例えばポリアミド系の樹脂によりハウジング５１と一体に形成されている。これにより、ガイド部材を廃止することができる。
【００２８】
ガイド部材を廃止した場合、アクチュエータ５０、ならびにアクチュエータ５０に形成されている支持部材５５をガイド部材により位置決めすることができない。しかし、インテークマニホールド１０は樹脂で形成されているため、インテークマニホールド１０の形状の設定は容易である。また、インテークマニホールド１０の形状精度も高い。そこで、図４に示すように、インテークマニホールド１０にアクチュエータ５０を取り付けるための収容部１５を形成する。インテークマニホールド１０のハウジング５１には径方向外側へ突出するフランジ部５６が形成されており、フランジ部５６は収容部１５に収容される。そして、フランジ部５６の径方向外側の外壁５６ａと収容部１５の内壁１５ａとが当接することにより、アクチュエータ５０は位置決めされる。インテークマニホールド１０にアクチュエータ５０が位置決めされることにより、ハウジング５１と一体の支持部材５５も位置決めされ、駆動ギア６０の軸受け部分の位置精度を高めることができる。
【００２９】
第２実施例では、ガイド部材を廃止する例について説明した。しかし、ガイド部材を存続させる構成とすることも可能である。すなわち、ガイド部材はアクチュエータの位置決めのために存続させるとともに、アクチュエータに形成された支持部材により駆動ギアを支持する構成としてもよい。この場合でも、アクチュエータはガイド部材により位置決めされ、アクチュエータが位置決めされることによりアクチュエータと一体の支持部材も位置決めされる。そのため、駆動ギアの軸受け部分の位置精度を高めることができる。
【００３０】
（第３実施例）
本発明の第３実施例による可変吸気装置を図５に示す。第２実施例と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３実施例では、支持部材５５に摺動部材としての摺動カラー６６が取り付けられている。摺動カラー６６は、例えば圧入などにより支持部材５５に取り付けられている。摺動カラー６６は、外周壁が駆動ギア６０の穴部６４の内壁６４ａと摺動する。すなわち、摺動カラー６５は、支持部材５５に固定され、駆動ギア６０と回転可能に摺動する。
【００３１】
第３実施例では、支持部材５５と駆動ギア６０との間に別体の摺動カラー６６を取り付けている。これにより、支持部材５５を強度の高い材料で形成し、摺動カラー６６を耐摩耗性の高い材料で形成することができる。したがって、支持部材５５の強度を高めることができるとともに、軸受け部分における摺動性を高めることができる。
なお、第３実施例では、支持部材５５に摺動カラー６６を固定する例について説明したが、駆動ギア６０の穴部６４に摺動カラー６６を固定してもよい。この場合、摺動カラー６６の内周壁と支持部材５５とが摺動する。
また、第１実施例による可変吸気装置に第３実施例で説明した摺動カラー６６を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による可変吸気装置を示す模式図であって、アクチュエータおよび駆動ギアの近傍を示す断面図である。
【図２】本発明の第１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】本発明の第１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およびアクチュエータなどを示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による可変吸気装置を示す模式図であって、アクチュエータおよび駆動ギアの近傍を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施例による可変吸気装置を示す模式図であって、アクチュエータおよび駆動ギアの近傍を示す断面図である。
【図６】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
１２、１３ 吸気通路
１４ 嵌合穴
１４ａ 内壁
３０ 弁部材
４０ シャフト（駆動軸部材）
５０ アクチュエータ
５１ａ 内壁
５５、７４ 支持部材
６０ 駆動ギア
６４ 穴部
６４ａ 内壁
６６ 摺動カラー（摺動部材）
７０ ガイド部材
７１ａ 外壁
７３ 嵌合部
【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。
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、例えば特許文献１に開示されているバタフライ弁が公知である。
【０００３】
【特許文献１】
独国特許ＤＥ２９９１６３３３Ｕ１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
可変吸気装置は、図６に示すように吸気通路を形成するインテークマニホールド１００を備えている。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、吸気通路を形成している。吸気通路にはそれぞれ弁部材が設置されている。弁部材は、例えばモータ１０１を有するアクチュエータ１０２により駆動される。弁部材を支持するシャフト１０３の端部はアクチュエータ１０２からの駆動力が伝達される駆動ギア１０４に挿入されている。シャフト１０３が挿入された駆動ギア１０４は、ベアリング１０５によりインテークマニホールド１００に対し回転可能に支持されている。
【０００５】
近年、軽量化、断熱性および設計の自由度の向上の観点からインテークマニホールド１００および駆動ギア１０４など可変吸気装置を構成する部材の多くは例えばポリアミド系の樹脂で形成されている。これに対し、駆動ギア１０４を支持するベアリング１０５は、摺動トルクの低減ならびに駆動ギア１０４の軸受け精度および位置精度の向上のため、金属製のものが用いられている。また、駆動ギア１０４の軸方向への移動を防止するため、ベアリング１０５はインテークマニホールド１００に固定する必要がある。従来のように、インテークマニホールドを金属で形成する場合、例えばベアリングはインテークマニホールドに圧入され、固定される。
【０００６】
しかしながら、上述のようにインテークマニホールド１００を樹脂により形成する場合、インテークマニホールド１００に金属製のベアリング１０５を圧入しても、樹脂のクリープにより期間の経過とともに締め付け力が低下し、ベアリング１０５の圧入状態を維持することは困難である。そのため、インテークマニホールド１００とベアリング１０５との間にゆるみが生じ、ベアリング１０５に軸方向の力が加わると、ベアリング１０５はインテークマニホールド１００から脱離するおそれがある。また、ベアリング１０５とインテークマニホールド１００との間にゆるみが生じると、シャフト１０３および駆動ギア１０４の軸受け位置の精度が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ベアリングを用いることなく駆動軸部材の軸受けが可能であり、組み付けられる部材の位置精度が高い可変吸気装置を提供することにある。
【０００８】
【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、駆動ギアを介して駆動軸部材を支持する支持部材は駆動ギアの穴部の内壁と摺動する。これにより、駆動ギアは内周側において支持部材によって回転可能に軸受けされる。そのため、駆動ギアは、ベアリングを用いることなく支持される。したがって、例えば周囲の部材を樹脂により形成する場合でも、軸受け部分の位置精度を高めることができる。また、穴部の内壁と支持部材とが摺動することにより、駆動軸と支持部材との同軸が確保される。したがって、駆動ギアの移動は支持部材により制限され、軸受け部分の位置精度を高めることができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の可変吸気装置によると、駆動ギアとアクチュエータの間にはガイド部材が設置されている。ガイド部材の外壁はアクチュエータの内壁と当接する。ガイド部材の外壁とアクチュエータの内壁とが当接することにより、ガイド部材およびアクチュエータは位置決めされる。したがって、アクチュエータが設置される位置精度を高めることができる。
本発明の請求項３記載の可変吸気装置によると、支持部材はガイド部材から駆動ギア方向へ突出している。そのため、ガイド部材が位置決めされることにより、駆動ギアを介して駆動軸部材を支持する支持部材が位置決めされる。したがって、軸受け部分の位置精度を高めることができる。
【００１０】
本発明の請求項４記載の可変吸気装置によると、ガイド部材はインテークマニホールドと嵌合可能な嵌合部を有している。嵌合部の外壁がインテークマニホールドの内壁と当接することにより、ガイド部材とインテークマニホールドとは位置決めされる。インテークマニホールドに対するガイド部材の位置決めがされることにより、アクチュエータの位置決めがされる。すなわち、インテークマニホールドとアクチュエータとはガイド部材を介して位置決めされる。したがって、インテークマニホールドに対するアクチュエータの位置精度を高めることができる。また、例えばガイド部材に支持部材を形成することにより、インテークマニホールドとガイド部材とを位置決めしたとき、駆動ギアの軸受け部分も位置決めされる。
【００１１】
本発明の請求項５記載の可変吸気装置によると、支持部材はアクチュエータに形成されている。そのため、駆動ギアはアクチュエータにより直接支持される。したがって、駆動ギアの軸受け部分の位置精度を高めることができる。
本発明の請求項６記載の可変吸気装置によると、支持部材と駆動ギアとの間に摺動部材を備えている。摺動部材は、支持部材または駆動ギアのいずれか一方に固定され、他方と回転可能に摺動する。これにより、例えば支持部材を強度を重視した材料から形成し、摺動部材は耐摩耗性を重視した材料から形成可能である。したがって、軸受け部分の強度と摺動性とを両立して確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１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。
【００１３】
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図２に示すエアコネクタ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に分配される。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の出口側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。そして、シリンダ数に応じて分岐したインテークマニホールド１０は、さらに低回転用の吸気通路１２および高回転用の吸気通路１３とに分岐している。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。
【００１４】
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１３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１３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。
【００１５】
図３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１３には弁部材３０が設置されている。弁部材３０は、駆動軸部材としてのシャフト４０を中心に回動可能である。シャフト４０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。シャフト４０には、翼部３１および筒部３２を有する弁部材３０が取り付けられている。シャフト４０は、弁部材３０の筒部３２を貫いている。弁部材３０は翼部３１および筒部３２が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。弁部材３０にはシャフト４０が貫くシャフト孔３３が形成されている。シャフト孔３３の断面は、多角形のシャフト４０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３３にシャフト４０を挿入した場合、シャフト４０と弁部材３０との間の相対的な回転は制限される。
【００１６】
シャフト４０の一方の端部は、ブッシュ４１により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。また、シャフト４０の中間部は、軸受ガイド４２を介して吸気通路１３を形成する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。
シャフト４０の反ブッシュ側の端部には、弁部材３０を駆動するアクチュエータ５０が設置されている。図１に示すようにアクチュエータ５０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５１およびモータ５２を有している。モータ５２は図示しないＥＣＵに接続されており、ＥＣＵがモータ５２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５２の駆動力は、シャフト４０の反ブッシュ側の端部に設置されている駆動ギア６０を介してシャフト４０に伝達される。アクチュエータ５０は、スクリュー５３などによりインテークマニホールド１０に固定されている。
【００１７】
駆動ギア６０は、歯部６１および筒部６２を有している。歯部６１および筒部６２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６１はモータ５２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６２は、歯部６１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４０が挿入される挿入孔６３を有している。挿入孔６３はシャフト孔３３と同様に多角形のシャフト４０の断面と概ね同一の形状に形成されている。そのため、挿入孔６３にシャフト４０を挿入することにより、駆動ギア６０とシャフト４０との間の相対的な回転が制限される。駆動ギア６０のアクチュエータ５０側の端部には、穴部６４が形成されている。穴部６４は駆動ギア６０のアクチュエータ５０側の端面６０ａからインテークマニホールド１０側へ凹んで形成されている。
【００１８】
駆動ギア６０とアクチュエータ５０との間には、ガイド部材７０が設置されている。ガイド部材７０は、例えばポリアミド系の樹脂により形成されている。ガイド部材７０は筒部７１および底部７２を有する有底の筒状に形成されている。筒部７１の反底部側の端部には嵌合部７３が形成されている。嵌合部７３は、筒部７１から径方向外側へ突出して形成され、インテークマニホールド１０に形成されている嵌合穴１４に嵌合可能である。嵌合部７３の径方向外側の外壁７３ａと嵌合穴１４の内壁１４ａとは当接している。そのため、嵌合部７３を嵌合穴１４に嵌合させることにより、ガイド部材７０はインテークマニホールド１０に位置決めされる。嵌合部７３とアクチュエータ５０との間にはシール部材５４が設置されている。アクチュエータ５０をインテークマニホールド１０に取り付けることにより、シール部材５４はアクチュエータ５０のハウジング５１とインテークマニホールド１０とに挟持される。これにより、シール部材５４はハウジング５１とインテークマニホールド１０との間から駆動ギア６０側への異物の侵入を防止する。
【００１９】
ガイド部材７０の底部７２には、支持部材７４が形成されている。支持部材７４は、ガイド部材７０の底部７２から駆動ギア６０方向へ突出して形成されている。支持部材７４の外径は駆動ギア６０に形成されている穴部６４の内径と概ね同一である。そのため、穴部６４に挿入された支持部材７４は穴部６４の内壁６４ａと摺動可能である。支持部材７４の軸方向の長さは、例えば穴部６４の内径あるいは底部７２から駆動ギア６０までの距離などに応じて適宜設定される。支持部材７４と穴部６４の内壁６４ａとが摺動することにより、駆動ギア６０はガイド部材７０に回転可能に軸受けされる。
【００２０】
また、ガイド部材７０を構成する筒部７１、底部７２および嵌合部７３、ならびに支持部材７４は、同一の成形型を用いて樹脂により一体成形されている。これにより、ガイド部材７０の成形時に生じる寸法の誤差は小さくなり、ガイド部材７０の嵌合部７３と支持部材７４とは同軸上に形成される。そのため、ガイド部材７０をインテークマニホールド１０に対し位置決めすることにより、支持部材７４が位置決めされるとともに、駆動ギア６０を介してガイド部材７０に軸受けされるシャフト４０の端部は支持部材７４と同一の軸線上に位置する。
【００２１】
ガイド部材７０の筒部７１の外径はアクチュエータ５０のハウジング５１の内径と概ね同一である。そのため、ガイド部材７０の筒部７１の外壁７１ａとアクチュエータ５０のハウジング５１の内壁５１ａとは当接する。これにより、アクチュエータ５０はガイド部材７０により位置決めされる。ガイド部材７０はインテークマニホールド１０に位置決めされているため、ガイド部材７０の外周側にアクチュエータ５０のハウジング５１を設置することにより、アクチュエータ５０はガイド部材７０を介してインテークマニホールド１０に対し位置決めされる。
【００２２】
インテークマニホールド１０と駆動ギア６０との間には、シール部材６５が設置されている。シール部材６５は柔軟なゴムなどから形成されており、駆動ギア６０の筒部６２の外周側に緩やかに密着している。これにより、シール部材６５は、吸気通路１３からアクチュエータ５０側へ吸気が漏れるのを防止する。また、シール部材６５は、吸気に含まれる水分がアクチュエータ５０側へ侵入するのを防止する。
【００２３】
次に、上記構成の可変吸気装置１の組み付けについて説明する。
駆動ギア６０、シール部材６５およびガイド部材７０が組み付けられる。シール部材６５は駆動ギア６０の筒部６２の外周側に取り付けられる。ガイド部材７０と一体に形成されている支持部材７４は駆動ギア６０の穴部６４に挿入される。これにより、駆動ギア６０、シール部材６５およびガイド部材７０が一体に組み付けられる。ガイド部材７０の嵌合部７３をインテークマニホールド１０の嵌合穴１４に嵌合させる。これにより、ガイド部材７０はインテークマニホールド１０に位置決めされる。また、ガイド部材７０がインテークマニホールド１０に位置決めされることにより、支持部材７４が位置決めされる。このとき、シャフト４０は駆動ギア６０の挿入孔６３に挿入されるとともに、シール部材６５は駆動ギア６０の筒部６２とインテークマニホールド１０との間に設置される。
【００２４】
インテークマニホールド１０へのガイド部材７０の取り付けが完了すると、アクチュエータ５０が取り付けられる。アクチュエータ５０のハウジング５１は、ガイド部材７０の筒部７１の外壁７１ａに案内されてインテークマニホールド１０方向へ取り付けられる。これにより、アクチュエータ５０は、インテークマニホールド１０に対し位置決めされる。このとき、ガイド部材７０およびインテークマニホールド１０とアクチュエータ５０との間には、シール部材５４が設置される。アクチュエータ５０は、スクリュー５３によりインテークマニホールド１０に固定される。
以上の手順により、可変吸気装置１を構成するインテークマニホールド１０とアクチュエータ５０との組み付けが実施される。
【００２５】
以上、説明した本発明の第１実施例では、ガイド部材７０の嵌合部７３をインテークマニホールド１０の嵌合穴１４に嵌合することにより、インテークマニホールド１０とガイド部材７０とは位置決めされる。ガイド部材７０が位置決めされることにより、ガイド部材７０と一体に形成され駆動ギア６０を軸受けする支持部材７４は位置決めされる。また、ガイド部材７０の外周側にアクチュエータ５０を取り付けることにより、ガイド部材７０とアクチュエータ５０とは位置決めされる。すなわち、駆動ギア６０およびアクチュエータ５０は、ガイド部材７０を介してインテークマニホールド１０に位置決めされる。ガイド部材７０は樹脂により一体に成形されているため、ガイド部材７０の嵌合部７３と筒部７１および支持部材７４との同軸性の確保は容易である。そのため、インテークマニホールド１０に対する駆動ギア６０およびアクチュエータ５０の位置精度を高めることができる。したがって、駆動ギア６０の摺動抵抗が減少し、駆動ギア６０の外周側をベアリングにより支持する必要がない。また、ガイド部材７０をインテークマニホールド１０に組み付けた後、アクチュエータ５０をガイド部材７０を案内としてインテークマニホールド１０に組み付けることができる。したがって、インテークマニホールド１０に対するアクチュエータ５０の位置決めを容易にすることができる。
【００２６】
第１実施例では、駆動ギア６０の穴部６４の内壁６４ａと支持部材７４とが摺動する。そのため、シャフト４０および駆動ギア６０の径方向および軸方向の移動は、支持部材７４によって制限される。したがって、シャフト４０および駆動ギア６０の移動を防止し、シャフト４０および駆動ギア６０の位置精度を高めることができる。
【００２７】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による可変吸気装置を図４に示す。第１実施例と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２実施例では、アクチュエータ５０に支持部材５５が形成されている。支持部材５５はアクチュエータ５０のハウジング５１からインテークマニホールド１０方向へ突出して形成されている。支持部材５５は、例えばポリアミド系の樹脂によりハウジング５１と一体に形成されている。これにより、ガイド部材を廃止することができる。
【００２８】
ガイド部材を廃止した場合、アクチュエータ５０、ならびにアクチュエータ５０に形成されている支持部材５５をガイド部材により位置決めすることができない。しかし、インテークマニホールド１０は樹脂で形成されているため、インテークマニホールド１０の形状の設定は容易である。また、インテークマニホールド１０の形状精度も高い。そこで、図４に示すように、インテークマニホールド１０にアクチュエータ５０を取り付けるための収容部１５を形成する。インテークマニホールド１０のハウジング５１には径方向外側へ突出するフランジ部５６が形成されており、フランジ部５６は収容部１５に収容される。そして、フランジ部５６の径方向外側の外壁５６ａと収容部１５の内壁１５ａとが当接することにより、アクチュエータ５０は位置決めされる。インテークマニホールド１０にアクチュエータ５０が位置決めされることにより、ハウジング５１と一体の支持部材５５も位置決めされ、駆動ギア６０の軸受け部分の位置精度を高めることができる。
【００２９】
第２実施例では、ガイド部材を廃止する例について説明した。しかし、ガイド部材を存続させる構成とすることも可能である。すなわち、ガイド部材はアクチュエータの位置決めのために存続させるとともに、アクチュエータに形成された支持部材により駆動ギアを支持する構成としてもよい。この場合でも、アクチュエータはガイド部材により位置決めされ、アクチュエータが位置決めされることによりアクチュエータと一体の支持部材も位置決めされる。そのため、駆動ギアの軸受け部分の位置精度を高めることができる。
【００３０】
（第３実施例）
本発明の第３実施例による可変吸気装置を図５に示す。第２実施例と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３実施例では、支持部材５５に摺動部材としての摺動カラー６６が取り付けられている。摺動カラー６６は、例えば圧入などにより支持部材５５に取り付けられている。摺動カラー６６は、外周壁が駆動ギア６０の穴部６４の内壁６４ａと摺動する。すなわち、摺動カラー６５は、支持部材５５に固定され、駆動ギア６０と回転可能に摺動する。
【００３１】
第３実施例では、支持部材５５と駆動ギア６０との間に別体の摺動カラー６６を取り付けている。これにより、支持部材５５を強度の高い材料で形成し、摺動カラー６６を耐摩耗性の高い材料で形成することができる。したがって、支持部材５５の強度を高めることができるとともに、軸受け部分における摺動性を高めることができる。
なお、第３実施例では、支持部材５５に摺動カラー６６を固定する例について説明したが、駆動ギア６０の穴部６４に摺動カラー６６を固定してもよい。この場合、摺動カラー６６の内周壁と支持部材５５とが摺動する。
また、第１実施例による可変吸気装置に第３実施例で説明した摺動カラー６６を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による可変吸気装置を示す模式図であって、アクチュエータおよび駆動ギアの近傍を示す断面図である。
【図２】本発明の第１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】本発明の第１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およびアクチュエータなどを示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による可変吸気装置を示す模式図であって、アクチュエータおよび駆動ギアの近傍を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施例による可変吸気装置を示す模式図であって、アクチュエータおよび駆動ギアの近傍を示す断面図である。
【図６】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
１２、１３ 吸気通路
１４ 嵌合穴
１４ａ 内壁
３０ 弁部材
４０ シャフト（駆動軸部材）
５０ アクチュエータ
５１ａ 内壁
５５、７４ 支持部材
６０ 駆動ギア
６４ 穴部
６４ａ 内壁
６６ 摺動カラー（摺動部材）
７０ ガイド部材
７１ａ 外壁
７３ 嵌合部
Claims (6)
- 駆動軸部材を中心に回動し、吸気通路の断面積を変更する弁部材と、
前記弁部材を駆動し、前記吸気通路を流れる吸気の流量を調整するアクチュエータと、
前記駆動軸部材の前記アクチュエータ側の端部に設置され、前記アクチュエータ側の端部に前記駆動軸部材と同軸の穴部を有し、前記アクチュエータからの駆動力を前記駆動軸部材に伝達する駆動ギアと、
前記駆動ギアの前記穴部の内壁と摺動し、前記駆動ギアを介して前記駆動軸部材の端部を回転可能に支持する支持部材と、
を備えることを特徴とする可変吸気装置。 - 前記駆動ギアと前記アクチュエータとの間に設置され、前記アクチュエータの内壁と当接する外壁を有し、前記アクチュエータの内壁と前記外壁とが当接することにより、前記アクチュエータを位置決めするガイド部材を備えることを特徴とする請求項１記載の可変吸気装置。
- 前記支持部材は、前記ガイド部材から前記駆動ギア方向へ突出して形成されていることを特徴とする請求項２記載の可変吸気装置。
- 前記ガイド部材は前記吸気通路を形成するインテークマニホールドと嵌合可能な嵌合部を有し、前記嵌合部の外壁は前記インテークマニホールドの内壁と当接して前記ガイド部材を位置決めすることを特徴とする請求項２または３記載の可変吸気装置。
- 前記支持部材は、前記アクチュエータから前記駆動ギア方向へ突出して形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の可変吸気装置。
- 前記支持部材と前記駆動ギアとの間に、前記支持部材または前記駆動ギアのいずれか一方に固定され、他方と回転可能に摺動する摺動部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の可変吸気装置。
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