JP2004204792A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】吸気制御弁を有する樹脂製のサージタンクを複数の分割ピースで分解するとともにこの分解ピースを振動溶着で結合するものにおいて、振動溶着時に吸気制御弁が破損したり、特性が変化しないようにする。また、部品間のシール性を確保する。
【解決手段】サージタンク２内に水平方向の仕切壁１９を設けてサージタンク２内を第１の部屋と第２の部屋に分割する。サージタンク２を、前記仕切壁１９を一体に成形した樹脂性のミドルピース１４と、樹脂製のロアーピース１５と、樹脂製のアッパピース１６とに分割するとともに、これらのピースを振動溶着により結合して形成する。前記仕切壁１９には、前記第１の部屋と第２の部屋を連通する連通穴２４を形成し、該連通穴２４には、該連通穴２４を開閉する弁体２６を設ける。ミドルピース１４の外面に前記弁体２６を開閉制御する駆動手段１１を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】サージタンク２内に水平方向の仕切壁１９を設けてサージタンク２内を第１の部屋と第２の部屋に分割する。サージタンク２を、前記仕切壁１９を一体に成形した樹脂性のミドルピース１４と、樹脂製のロアーピース１５と、樹脂製のアッパピース１６とに分割するとともに、これらのピースを振動溶着により結合して形成する。前記仕切壁１９には、前記第１の部屋と第２の部屋を連通する連通穴２４を形成し、該連通穴２４には、該連通穴２４を開閉する弁体２６を設ける。ミドルピース１４の外面に前記弁体２６を開閉制御する駆動手段１１を備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関（エンジンともいう）の吸気装置として、エアクリーナ側に接続される吸気管と、該吸気管の下流側に接続されたサージタンクと、該サージタンクとエンジン間を接続する複数の吸気枝管とからなり、前記サージタンク内を第１サージタンクと第２サージタンクに分割するとともに該分割部に吸気制御弁を備え、吸気制御弁の全開により第１サージタンクと第２サージタンクを連通させ、吸気制御弁の全閉により第１サージタンクと第２サージタンクの連通を遮断するようにした吸気装置が知られている。
【０００３】
そして、前記の装置において、エンジンの運転状態に応じて吸気制御弁を開閉制御することにより、すなわち、エンジンの高負荷低速回転時に閉弁し、高負荷高速運転時に開弁することにより、吸気通路の等価管長を変化させ、それにより吸気慣性効果を利用してエンジンの全回転数領域にわたって高い充填効率を確保するようにしている。
【０００４】
このような内燃機関の吸気装置において、従来、図５に示すようなものが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
図５に示す吸気装置のサージタンク部は、エンジンの運転状態に応じて開閉制御される吸気制御弁１０１の外面を受け且つ吸気制御弁１０１に対応する形状の受部１０２をその内部にもつサージタンク１０３を有し、前記受部１０２の全体を含む前記サージタンク１０３の一部を一体的に有する樹脂製の第１分割体（ロアーピース）１０４と、前記サージタンク１０３の残部を一体的に有し、振動溶着により前記第１分割体１０４と結合される樹脂製の第２分割体（アッパーピース）１０５とを備え、前記受部１０２は、前記第１及び第２分割体１０４，１０５間の分割ラインに連続する外面を持ち、前記第２分割体１０５は、前記受部１０２の外面に対応する形状の内壁を一体的に有し、前記第１及び第２分割体１０４，１０５を、それぞれの溶着面１０６，１０７において振動溶着することにより、同時に前記第２分割体１０５における内壁を前記受部１０２の外面と振動溶着により結合して構成している。
【０００６】
また、前記の吸気制御弁１０１は、前記第１分割体１０４に形成した挿入穴１０８を通じて前記受部１０２に配置されるようになっており、かつ、該吸気制御弁１０１は、ホルダ１１０と、回転軸１１１と、バタフライ弁体１１２と、フランジ部１１３とからなり、フランジ部１１３をボルト１１４で第１分割体１０４に固着される。更に、前記ホルダ１１０の外周にはシールリング１１５が配設されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１２５９７０号公報（第２頁、図４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構造においては、前記第１分割体１０４と第２分割体１０５とを振動溶着する際に、前記受部１０２の剛性が低いことから、この受部１０２が振動によって変形するおそれがあり、その受部１０２と第２分割体１０５との振動溶着が十分に行われないおそれがある。
【０００９】
更に、吸気制御弁１０１を組み付けたホルダ１１０を、第１分割体１０４に形成した挿入穴１０８より挿入して受部１０２に配置する構造であるため、このホルダ１１０と受部１０２とのシールに高い精度を必要とする上にそのシールリング１１５が経年によりへたり、ホルダ１１０と受部１０２とのシールが低下する問題がある。
【００１０】
そこで本発明は、前記の問題を解決する内燃機関の吸気装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、サージタンク内に水平方向の仕切壁を設けてサージタンク内を第１の部屋と第２の部屋に分割し、第１の部屋に導入された吸気を一群の吸気分岐管に供給し、第２の部屋に導入された吸気を他の一群の吸気分岐管に供給する内燃機関の吸気装置であって、
前記サージタンクを、前記仕切壁を一体に成形した樹脂製のミドルピースと、該ミドルピースの下側に配置される樹脂製のロアーピースと、ミドルピースの上側に配置される樹脂製のアッパピースとに分割するとともに，これらのピースを振動溶着により結合して形成し、前記ミドルピースに設けられた仕切壁には、前記第１の部屋と第２の部屋を連通する連通穴を形成し、該連通穴には、該連通穴を開閉する弁体を設け、ミドルピースの外面に前記弁体を開閉制御する駆動手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明において、ミドルピースとロアーピースとアッパピースを振動溶着法により結合する際には、ミドルピースを治具により振動しないように固定し、ロアーピースとアッパピースを振動させてミドルピースに溶着する。この振動溶着時には、吸気制御弁が振動しないため、吸気制御弁が破損したり、制御特性が変化することがない。更に、ミドルピースを略板状に形成するとともに振動溶着時の振動方向をミドルピースの板面方向にすることにより、ミドルピースの振動に対する剛性が高くなり、前記の吸気制御弁の破損や特性変化を一層防止することができる。
【００１３】
また、仕切壁を分割しない状態でサージタンクが分割されているため、仕切壁で分割された第１の部屋と第２の部屋との間のシール性が確保される。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記弁体が板状であってその周縁にシール部材を有し、該弁体のシール部材が当接するシート面を、前記仕切壁で形成したものである。
【００１５】
本発明においては、弁体の閉弁時には、弁体に設けたシール部材が仕切壁自体で形成したシート面に当接する。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２記載の発明において、前記弁体の回転軸をミドルピースに備え、該回転軸と前記駆動手段の駆動軸とを別体とし、駆動手段をミドルピースに付設することにより駆動軸と回転軸とが一体的に回転するようにしたものである。
【００１７】
本発明においては、吸気制御弁と駆動手段とを独立して形成できるため、機種の異なる吸気制御弁に対しても同一の駆動手段を用いて駆動手段の共通化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図１乃至図４に示す実施例に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の内燃機関の吸気装置を示すもので、各部品を組み付けた状態の斜視図、図２は図１の構成部品を分解した斜視図、図３は図２のミドルピースの平面図、図４は図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００２０】
なお、本発明は、多気筒内燃機関の吸気装置として適用されるものであるが、実施例では６気筒の内燃機関の各気筒に吸気を導入するために、６本の吸気分岐管を有する吸気装置に適用した例である。
【００２１】
図１に示すように、吸気装置１は、サージタンク２と、該サージタンク２の長手方向の一端側に連設されて図示しないスロットルボデーからの吸気をサージタンク２に導入する吸気管３と、前記サージタンク２の長手方向（Ｂ−Ｃ方向）と直交する側の一側面４に連設され、吸気動作が連続しない気筒にグループ化された２群の吸気分岐管５〜７、８〜１０と、サージタンク２の長手方向の他端側に設けられて、サージタンク２内に設けた吸気制御弁を開閉制御する駆動手段１１と、前記吸気管３をスロットルボデーへ接続するためのフランジ１２と、前記吸気分岐管５〜１０を図示しないエンジン側へ接続するためのフランジ１３とからなる。
【００２２】
次に、図２乃至図４により各部品の構造を詳述する。
前記サージタンク２と吸気管３と吸気分岐管５〜１０は図２に示すように、上下方向の中間に配置されるミドルピース１４と、該ミドルピース１４の下側に配置されるロアーピース１５と、ミドルピース１４の上側に配置されるアッパーピース１６で構成されて３分割されている。これら各ピース１４〜１６は振動溶着法により溶着できる樹脂、例えばポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂で成形されている。
【００２３】
前記ミドルピース１４は、前記サージタンク２部と吸気管３部にわたって高さＨ（図４参照）を略同一寸法で形成した両側壁１７，１８と、該両側壁１７，１８の高さ方向の中間に位置して両側壁１７，１８間にわたって水平方向に配置するとともに両側壁１７，１８と一体成形した仕切壁１９を有し、サージタンク構成部２０と吸気管構成部２１を有する。前記両側壁１７，１８の下面と上面は溶着面Ｗ１，Ｗ２になっている。
【００２４】
前記ミドルピース１４の両側壁１７，１８における吸気管構成部２１の端部には前記フランジ１２が一体成形にて設けられている。また、ミドルピース１４の両側壁１７，１８におけるサージタンク構成部２０の端部にはフランジ２２が一体成形にて設けられている。
【００２５】
また、前記仕切壁１９における吸気管構成部２１側の端部１９ａは、前記フランジ１２から離間しており、該端部１９ａとフランジ１２との間に連通穴２３が形成されている。また、前記仕切壁１９におけるサージタンク構成部２０には、前記フランジ２２側に片寄った位置において連通穴２４が形成されている。該連通穴２４には、図３に示すように、回転軸２５がサージタンク２の長手方向に沿って配置されており、その基端部２５ａが前記フランジ２２に回転可能に支持され、先端部２５ｂが前記仕切壁１９の回転可能に支持されている。なお、前記回転軸２５の基端部２５ａの端はフランジ２２内に位置しており、この基端部２５ａに、後述するアクチュエータ１１の駆動軸３５を連結するようになっている。また、この基端部２５ａと先端部２５ｂにおいて、ミドルピース１４側に、該ミドルピース１４と別材質からなるすべり軸受部を設けて、回転軸２５の回転の円滑性を高めてもよい。
【００２６】
前記回転軸２５には板状の弁体２６がねじ２７により固着されており、回転軸２５の回転により弁体２６が開閉作動するようになっている。また、弁体２６の周縁には図３及び図４に示すように、ゴム等からなるシール部材２８，２９が設けられている。前記回転軸２５と弁体２６により吸気制御弁３０を形成している。
【００２７】
前記仕切壁１９における連通穴２４の外周部には、前記弁体２６の周縁、すなわち、シール部材２８，２９が当接するシート面３１，３２が形成されており、弁体２６が図４において矢印Ｄ方向に回転することにより連通穴２４を開き、矢印Ｅ方向に回転することによってシール部材２８，２９がシート面３１，３２に接して連通穴２４を閉じるようになっている。
【００２８】
前記ミドルピース１４のフランジ２２の外面には、前記回転軸２５の駆動手段であるアクチュエータ１１が、そのフランジ３３をビスやレーザー溶接などの固着手段３４によって固着して備えられており、該アクチュエータ１１を固設することにより、その駆動軸３５が前記回転軸２５の基端部２５ａに連結され、駆動軸３５の回転により回転軸２５が一体的に回転するようになっている。
【００２９】
前記ロアーピース１５は、前記ミドルピース１４におけるサージタンク構成部２０の下側に配置されるサージタンク構成部３６と、前記ミドルピース１４における吸気管構成部２１の下側に配置される吸気管構成部３７を有する。該サージタンク構成部３６と吸気管構成部３７の周縁は、前記ミドルピース１４の溶着面Ｗ１と結合する溶着面Ｗ３になっている。そして、ミドルピース１４の下側にロアーピース１５を溶着面Ｗ１，Ｗ３で接合して配置することにより、ミドルピース１４の仕切壁１９とロアーピース１５のサージタンク構成部３６によってサージタンク２内に第１の部屋３８を形成し、ミドルピース１４の吸気管構成部２１とロアーピース１５の吸気管構成部３７によって、前記第１の部屋３８に連通するロアー吸気通路を形成するようになっている。
【００３０】
また、アッパピース１６は、前記ミドルピース１４におけるサージタンク構成部２０の上側に配置されるサージタンク構成部３９と、前記ミドルピース１４における吸気管構成部２１の上側に配置される吸気管構成部４０を有する。該サージタンク構成部３９と吸気管構成部４０の周縁は、前記ミドルピース１４の溶着面Ｗ２と接合する溶着面Ｗ４になっている。そして、ミドルピース１４の上側にアッパーピース１６を溶着面Ｗ２，Ｗ４で接合して配置することにより、ミドルピース１４の仕切壁１９とアッパーピース１６のサージタンク構成部３９によってサージタンク２内に第２の部屋４１を形成し、ミドルピース１４の吸気管構成部２１とアッパーピース１６の吸気管構成部４０によって、前記第２の部屋４１に連通するアッパ吸気通路を形成するようになっている。
【００３１】
前記ミドルピース１４には、前記一群の吸気分岐管５〜７における上半部を形成する分岐管構成壁５ａ〜７ａが一体に成形されている。該分岐管構成壁５ａ〜７ａの周縁には溶着面Ｗ５が形成されている。
【００３２】
また、前記ロアーピース１５には、前記一群の吸気分岐管５〜７の下半部を形成する分岐管構成壁５ｂ〜７ｂが一体に成形されている。該分岐管構成壁５ｂ〜７ｂの周縁には溶着面Ｗ６が形成されている。更に、分岐管構成壁５ｂ〜７ｂの先部には前記のフランジ１３が一体成形されている。
【００３３】
そして、ミドルピース１４の下側にロアーピース１５を接合配置することにより、前記ミドルピース１４側の分岐管構成壁５ａ〜７ａと前記ロアーピース１５側の分岐管構成壁５ｂ〜７ｂが接合して、その溶着面Ｗ５とＷ６を溶着することにより、一端が前記サージタンク２部の第１の部屋３８に連通し、他端がエンジン側に連通する吸気分岐管５〜７が形成されるようになっている。
【００３４】
更に、前記ミドルピース１４には、前記一群の吸気分岐管８〜１０における下半部を形成する分岐管構成壁８ａ〜１０ａが一体に成形されている。該分岐管構成壁８ａ〜１０ａの周縁には溶着面Ｗ７が形成されている。
【００３５】
また、前記アッパピース１６には、前記一群の吸気分岐管８〜１０の上半部を形成する分岐管構成壁８ｂ〜１０ｂが一体に成形されている。該分岐管構成壁８ｂ〜１０ｂの周縁には溶着面Ｗ８が形成されている。
【００３６】
そして、ミドルピース１４の上側にアッパピース１６を接合配置することにより、前記ミドルピース１４側の分岐管構成壁８ａ〜１０ａと前記アッパピース１６側の分岐管構成壁８ｂ〜１０ｂが接合して、その溶着面Ｗ７とＷ８を溶着することにより、一端が前記サージタンク２部の第２の部屋４１に連通し、他端がエンジン側に連通する吸気分岐管８〜１０が形成されるようになっている。前記フランジ１３には、前記吸気分岐管８〜１０をエンジン側へ連通するための穴８ｃ〜１０ｃが形成されている。前記分岐管構成壁８ａ〜１０ａの端面と穴８ｃ〜１０ｃの外部周面も溶着面Ｗ５，Ｗ６になっており、これらを溶着するようになっている。
【００３７】
次に前記の構成部品の組み付けについて説明する。
先ず、ミドルピース１４のフランジ２２側から回転軸２５を挿入して該回転軸２５を図３に示すように連通穴２４の中央部に回転可能に配置する。なお、すべり軸受部を設ける場合は、このすべり軸受部に回転軸２５を挿入する。次に、該回転軸２５に弁体２６をねじ２７により固着し、吸気制御弁３０を形成する。
【００３８】
次に、前記ミドルピース１４を治具により振動しないように固定した状態において、該ミドルピース１４の下側にロアーピース１５を、相互の溶着面を接合させた状態で配置するとともに、ミドルピース１４の上側にアッパピース１６を、相互の溶着面を接合させた状態で配置し、振動溶着方法により、ロアーピース１５とアッパピース１６を、図１に示す矢印Ｂ−Ｃ方向に振動させて、各溶着面を振動溶着し、ミドルピース１４にロアーピース１５とアッパピース１６を固着させる。
【００３９】
この振動溶着時において、加振されないミドルピース１４に吸気制御弁３０が設けられているため、吸気制御弁３０が振動により破損したり、吸気制御弁３０の開閉特性が変化することを防止することができる。更に、ミドルピース１４が略板状であるとともに該板状のミドルピース１４の板面方向（長手方向Ｂ−Ｃ）に加振されるため、ミドルピース１４の振動に対する剛性が高い。そのため、振動溶着を確実に行うことができ、各溶着部での密着接合を確実に行い、各ピース間の接合部における吸気洩れを確実に防止することができる。
【００４０】
前記の振動溶着後において、アクチュエータ１１のフランジ３３を、ミドルピース１４のフランジ２２にビスやレーザー溶接などの固着手段３４により固着する。このフランジ３３の固着により、アクチュエータ１１の駆動軸３５と前記弁体２６の回転軸２５とが、これら両軸３５，２６が一体的に回転するように連結される。
【００４１】
以上により、図１に示すように組み付けられた吸気装置１が形成される。
次に、前記の吸気装置１におけるフランジ１３をエンジン側へ連結し、フランジ１２をスロットルボデーに連結し、前記アクチュエータ１１をエンジン制御部に接続する。なお、アクチュエータ１１は、エンジンの高負荷低速運転時に弁体２６を閉弁し、エンジンの高負荷高速運転時に弁体２６を開弁するようになっている。
【００４２】
そして、エンジンが運転されると、スロットルボデーから導入された吸気は、フランジ１２部から吸気管３内に入り、連通穴２３から仕切壁１９で仕切られたロアー吸気通路とアッパ吸気通路に分流され、サージタンク２における仕切壁１９で仕切られた第１の部屋３８と第２の部屋４１に導入される。更に、第１の部屋３８に入った吸気は一群の吸気分岐管５〜７からエンジンへ供給され、第２の部屋４１に入った吸気は他の一群の吸気分岐管８〜１０からエンジンへ供給される。
【００４３】
このとき、エンジンの高負荷低速運転時にはアクチュエータ１１により弁体２６が閉弁し、高負荷高速運転時にはアクチュエータ１１により弁体２６が開弁して、吸気共鳴効果を利用してエンジンの出力の向上が図られる。
【００４４】
なお、駆動手段を構成する前記アクチュエータ１１は、回転軸２５を所定角度回転させるものであればよく、電気式モータや電磁ソレノイド、更には負圧などを利用したものであってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上のようであるから、請求項１記載の発明によれば、振動溶着による吸気制御弁の破損や特性の変化を防止することができる。更に、サージタンクの仕切壁が分割されないため、サージタンク内の第１の部屋と第２の部屋との間のシール性が確保される。
【００４６】
請求項２記載の発明によれば、更に、前記従来の装置のように弁体を備えたホルダをサージタンク内へ挿入配置し、シールリングでシールするものに比べて、組付工程及び部品点数の低減を図り、コストの低減化を図ることができる。
【００４７】
請求項３記載の発明によれば、更に、機種の異なる吸気制御弁に対しても同一の駆動手段を用いて駆動手段の共通化をはかり、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸気装置を示す斜視図。
【図２】図１の吸気装置の分解斜視図。
【図３】図２に示すミドルピースに駆動手段を付設した状態の要部平面図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図。
【図５】従来の吸気装置を示す分解斜視図。
【符号の説明】
１ 吸気装置
２ サージタンク
３ 吸気管
５〜７ 一群の吸気分岐管
８〜１０ 他の一群の吸気分岐管
１１ 駆動手段
１４ ミドルピース
１５ ロアーピース
１６ アッパピース
１９ 仕切壁
２４ 連通穴
２５ 回転軸
２６ 弁体
２８，２９ シール部材
３０ 吸気制御弁
３１ シート面
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関（エンジンともいう）の吸気装置として、エアクリーナ側に接続される吸気管と、該吸気管の下流側に接続されたサージタンクと、該サージタンクとエンジン間を接続する複数の吸気枝管とからなり、前記サージタンク内を第１サージタンクと第２サージタンクに分割するとともに該分割部に吸気制御弁を備え、吸気制御弁の全開により第１サージタンクと第２サージタンクを連通させ、吸気制御弁の全閉により第１サージタンクと第２サージタンクの連通を遮断するようにした吸気装置が知られている。
【０００３】
そして、前記の装置において、エンジンの運転状態に応じて吸気制御弁を開閉制御することにより、すなわち、エンジンの高負荷低速回転時に閉弁し、高負荷高速運転時に開弁することにより、吸気通路の等価管長を変化させ、それにより吸気慣性効果を利用してエンジンの全回転数領域にわたって高い充填効率を確保するようにしている。
【０００４】
このような内燃機関の吸気装置において、従来、図５に示すようなものが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
図５に示す吸気装置のサージタンク部は、エンジンの運転状態に応じて開閉制御される吸気制御弁１０１の外面を受け且つ吸気制御弁１０１に対応する形状の受部１０２をその内部にもつサージタンク１０３を有し、前記受部１０２の全体を含む前記サージタンク１０３の一部を一体的に有する樹脂製の第１分割体（ロアーピース）１０４と、前記サージタンク１０３の残部を一体的に有し、振動溶着により前記第１分割体１０４と結合される樹脂製の第２分割体（アッパーピース）１０５とを備え、前記受部１０２は、前記第１及び第２分割体１０４，１０５間の分割ラインに連続する外面を持ち、前記第２分割体１０５は、前記受部１０２の外面に対応する形状の内壁を一体的に有し、前記第１及び第２分割体１０４，１０５を、それぞれの溶着面１０６，１０７において振動溶着することにより、同時に前記第２分割体１０５における内壁を前記受部１０２の外面と振動溶着により結合して構成している。
【０００６】
また、前記の吸気制御弁１０１は、前記第１分割体１０４に形成した挿入穴１０８を通じて前記受部１０２に配置されるようになっており、かつ、該吸気制御弁１０１は、ホルダ１１０と、回転軸１１１と、バタフライ弁体１１２と、フランジ部１１３とからなり、フランジ部１１３をボルト１１４で第１分割体１０４に固着される。更に、前記ホルダ１１０の外周にはシールリング１１５が配設されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１２５９７０号公報（第２頁、図４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構造においては、前記第１分割体１０４と第２分割体１０５とを振動溶着する際に、前記受部１０２の剛性が低いことから、この受部１０２が振動によって変形するおそれがあり、その受部１０２と第２分割体１０５との振動溶着が十分に行われないおそれがある。
【０００９】
更に、吸気制御弁１０１を組み付けたホルダ１１０を、第１分割体１０４に形成した挿入穴１０８より挿入して受部１０２に配置する構造であるため、このホルダ１１０と受部１０２とのシールに高い精度を必要とする上にそのシールリング１１５が経年によりへたり、ホルダ１１０と受部１０２とのシールが低下する問題がある。
【００１０】
そこで本発明は、前記の問題を解決する内燃機関の吸気装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、サージタンク内に水平方向の仕切壁を設けてサージタンク内を第１の部屋と第２の部屋に分割し、第１の部屋に導入された吸気を一群の吸気分岐管に供給し、第２の部屋に導入された吸気を他の一群の吸気分岐管に供給する内燃機関の吸気装置であって、
前記サージタンクを、前記仕切壁を一体に成形した樹脂製のミドルピースと、該ミドルピースの下側に配置される樹脂製のロアーピースと、ミドルピースの上側に配置される樹脂製のアッパピースとに分割するとともに，これらのピースを振動溶着により結合して形成し、前記ミドルピースに設けられた仕切壁には、前記第１の部屋と第２の部屋を連通する連通穴を形成し、該連通穴には、該連通穴を開閉する弁体を設け、ミドルピースの外面に前記弁体を開閉制御する駆動手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明において、ミドルピースとロアーピースとアッパピースを振動溶着法により結合する際には、ミドルピースを治具により振動しないように固定し、ロアーピースとアッパピースを振動させてミドルピースに溶着する。この振動溶着時には、吸気制御弁が振動しないため、吸気制御弁が破損したり、制御特性が変化することがない。更に、ミドルピースを略板状に形成するとともに振動溶着時の振動方向をミドルピースの板面方向にすることにより、ミドルピースの振動に対する剛性が高くなり、前記の吸気制御弁の破損や特性変化を一層防止することができる。
【００１３】
また、仕切壁を分割しない状態でサージタンクが分割されているため、仕切壁で分割された第１の部屋と第２の部屋との間のシール性が確保される。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記弁体が板状であってその周縁にシール部材を有し、該弁体のシール部材が当接するシート面を、前記仕切壁で形成したものである。
【００１５】
本発明においては、弁体の閉弁時には、弁体に設けたシール部材が仕切壁自体で形成したシート面に当接する。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２記載の発明において、前記弁体の回転軸をミドルピースに備え、該回転軸と前記駆動手段の駆動軸とを別体とし、駆動手段をミドルピースに付設することにより駆動軸と回転軸とが一体的に回転するようにしたものである。
【００１７】
本発明においては、吸気制御弁と駆動手段とを独立して形成できるため、機種の異なる吸気制御弁に対しても同一の駆動手段を用いて駆動手段の共通化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図１乃至図４に示す実施例に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の内燃機関の吸気装置を示すもので、各部品を組み付けた状態の斜視図、図２は図１の構成部品を分解した斜視図、図３は図２のミドルピースの平面図、図４は図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００２０】
なお、本発明は、多気筒内燃機関の吸気装置として適用されるものであるが、実施例では６気筒の内燃機関の各気筒に吸気を導入するために、６本の吸気分岐管を有する吸気装置に適用した例である。
【００２１】
図１に示すように、吸気装置１は、サージタンク２と、該サージタンク２の長手方向の一端側に連設されて図示しないスロットルボデーからの吸気をサージタンク２に導入する吸気管３と、前記サージタンク２の長手方向（Ｂ−Ｃ方向）と直交する側の一側面４に連設され、吸気動作が連続しない気筒にグループ化された２群の吸気分岐管５〜７、８〜１０と、サージタンク２の長手方向の他端側に設けられて、サージタンク２内に設けた吸気制御弁を開閉制御する駆動手段１１と、前記吸気管３をスロットルボデーへ接続するためのフランジ１２と、前記吸気分岐管５〜１０を図示しないエンジン側へ接続するためのフランジ１３とからなる。
【００２２】
次に、図２乃至図４により各部品の構造を詳述する。
前記サージタンク２と吸気管３と吸気分岐管５〜１０は図２に示すように、上下方向の中間に配置されるミドルピース１４と、該ミドルピース１４の下側に配置されるロアーピース１５と、ミドルピース１４の上側に配置されるアッパーピース１６で構成されて３分割されている。これら各ピース１４〜１６は振動溶着法により溶着できる樹脂、例えばポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂で成形されている。
【００２３】
前記ミドルピース１４は、前記サージタンク２部と吸気管３部にわたって高さＨ（図４参照）を略同一寸法で形成した両側壁１７，１８と、該両側壁１７，１８の高さ方向の中間に位置して両側壁１７，１８間にわたって水平方向に配置するとともに両側壁１７，１８と一体成形した仕切壁１９を有し、サージタンク構成部２０と吸気管構成部２１を有する。前記両側壁１７，１８の下面と上面は溶着面Ｗ１，Ｗ２になっている。
【００２４】
前記ミドルピース１４の両側壁１７，１８における吸気管構成部２１の端部には前記フランジ１２が一体成形にて設けられている。また、ミドルピース１４の両側壁１７，１８におけるサージタンク構成部２０の端部にはフランジ２２が一体成形にて設けられている。
【００２５】
また、前記仕切壁１９における吸気管構成部２１側の端部１９ａは、前記フランジ１２から離間しており、該端部１９ａとフランジ１２との間に連通穴２３が形成されている。また、前記仕切壁１９におけるサージタンク構成部２０には、前記フランジ２２側に片寄った位置において連通穴２４が形成されている。該連通穴２４には、図３に示すように、回転軸２５がサージタンク２の長手方向に沿って配置されており、その基端部２５ａが前記フランジ２２に回転可能に支持され、先端部２５ｂが前記仕切壁１９の回転可能に支持されている。なお、前記回転軸２５の基端部２５ａの端はフランジ２２内に位置しており、この基端部２５ａに、後述するアクチュエータ１１の駆動軸３５を連結するようになっている。また、この基端部２５ａと先端部２５ｂにおいて、ミドルピース１４側に、該ミドルピース１４と別材質からなるすべり軸受部を設けて、回転軸２５の回転の円滑性を高めてもよい。
【００２６】
前記回転軸２５には板状の弁体２６がねじ２７により固着されており、回転軸２５の回転により弁体２６が開閉作動するようになっている。また、弁体２６の周縁には図３及び図４に示すように、ゴム等からなるシール部材２８，２９が設けられている。前記回転軸２５と弁体２６により吸気制御弁３０を形成している。
【００２７】
前記仕切壁１９における連通穴２４の外周部には、前記弁体２６の周縁、すなわち、シール部材２８，２９が当接するシート面３１，３２が形成されており、弁体２６が図４において矢印Ｄ方向に回転することにより連通穴２４を開き、矢印Ｅ方向に回転することによってシール部材２８，２９がシート面３１，３２に接して連通穴２４を閉じるようになっている。
【００２８】
前記ミドルピース１４のフランジ２２の外面には、前記回転軸２５の駆動手段であるアクチュエータ１１が、そのフランジ３３をビスやレーザー溶接などの固着手段３４によって固着して備えられており、該アクチュエータ１１を固設することにより、その駆動軸３５が前記回転軸２５の基端部２５ａに連結され、駆動軸３５の回転により回転軸２５が一体的に回転するようになっている。
【００２９】
前記ロアーピース１５は、前記ミドルピース１４におけるサージタンク構成部２０の下側に配置されるサージタンク構成部３６と、前記ミドルピース１４における吸気管構成部２１の下側に配置される吸気管構成部３７を有する。該サージタンク構成部３６と吸気管構成部３７の周縁は、前記ミドルピース１４の溶着面Ｗ１と結合する溶着面Ｗ３になっている。そして、ミドルピース１４の下側にロアーピース１５を溶着面Ｗ１，Ｗ３で接合して配置することにより、ミドルピース１４の仕切壁１９とロアーピース１５のサージタンク構成部３６によってサージタンク２内に第１の部屋３８を形成し、ミドルピース１４の吸気管構成部２１とロアーピース１５の吸気管構成部３７によって、前記第１の部屋３８に連通するロアー吸気通路を形成するようになっている。
【００３０】
また、アッパピース１６は、前記ミドルピース１４におけるサージタンク構成部２０の上側に配置されるサージタンク構成部３９と、前記ミドルピース１４における吸気管構成部２１の上側に配置される吸気管構成部４０を有する。該サージタンク構成部３９と吸気管構成部４０の周縁は、前記ミドルピース１４の溶着面Ｗ２と接合する溶着面Ｗ４になっている。そして、ミドルピース１４の上側にアッパーピース１６を溶着面Ｗ２，Ｗ４で接合して配置することにより、ミドルピース１４の仕切壁１９とアッパーピース１６のサージタンク構成部３９によってサージタンク２内に第２の部屋４１を形成し、ミドルピース１４の吸気管構成部２１とアッパーピース１６の吸気管構成部４０によって、前記第２の部屋４１に連通するアッパ吸気通路を形成するようになっている。
【００３１】
前記ミドルピース１４には、前記一群の吸気分岐管５〜７における上半部を形成する分岐管構成壁５ａ〜７ａが一体に成形されている。該分岐管構成壁５ａ〜７ａの周縁には溶着面Ｗ５が形成されている。
【００３２】
また、前記ロアーピース１５には、前記一群の吸気分岐管５〜７の下半部を形成する分岐管構成壁５ｂ〜７ｂが一体に成形されている。該分岐管構成壁５ｂ〜７ｂの周縁には溶着面Ｗ６が形成されている。更に、分岐管構成壁５ｂ〜７ｂの先部には前記のフランジ１３が一体成形されている。
【００３３】
そして、ミドルピース１４の下側にロアーピース１５を接合配置することにより、前記ミドルピース１４側の分岐管構成壁５ａ〜７ａと前記ロアーピース１５側の分岐管構成壁５ｂ〜７ｂが接合して、その溶着面Ｗ５とＷ６を溶着することにより、一端が前記サージタンク２部の第１の部屋３８に連通し、他端がエンジン側に連通する吸気分岐管５〜７が形成されるようになっている。
【００３４】
更に、前記ミドルピース１４には、前記一群の吸気分岐管８〜１０における下半部を形成する分岐管構成壁８ａ〜１０ａが一体に成形されている。該分岐管構成壁８ａ〜１０ａの周縁には溶着面Ｗ７が形成されている。
【００３５】
また、前記アッパピース１６には、前記一群の吸気分岐管８〜１０の上半部を形成する分岐管構成壁８ｂ〜１０ｂが一体に成形されている。該分岐管構成壁８ｂ〜１０ｂの周縁には溶着面Ｗ８が形成されている。
【００３６】
そして、ミドルピース１４の上側にアッパピース１６を接合配置することにより、前記ミドルピース１４側の分岐管構成壁８ａ〜１０ａと前記アッパピース１６側の分岐管構成壁８ｂ〜１０ｂが接合して、その溶着面Ｗ７とＷ８を溶着することにより、一端が前記サージタンク２部の第２の部屋４１に連通し、他端がエンジン側に連通する吸気分岐管８〜１０が形成されるようになっている。前記フランジ１３には、前記吸気分岐管８〜１０をエンジン側へ連通するための穴８ｃ〜１０ｃが形成されている。前記分岐管構成壁８ａ〜１０ａの端面と穴８ｃ〜１０ｃの外部周面も溶着面Ｗ５，Ｗ６になっており、これらを溶着するようになっている。
【００３７】
次に前記の構成部品の組み付けについて説明する。
先ず、ミドルピース１４のフランジ２２側から回転軸２５を挿入して該回転軸２５を図３に示すように連通穴２４の中央部に回転可能に配置する。なお、すべり軸受部を設ける場合は、このすべり軸受部に回転軸２５を挿入する。次に、該回転軸２５に弁体２６をねじ２７により固着し、吸気制御弁３０を形成する。
【００３８】
次に、前記ミドルピース１４を治具により振動しないように固定した状態において、該ミドルピース１４の下側にロアーピース１５を、相互の溶着面を接合させた状態で配置するとともに、ミドルピース１４の上側にアッパピース１６を、相互の溶着面を接合させた状態で配置し、振動溶着方法により、ロアーピース１５とアッパピース１６を、図１に示す矢印Ｂ−Ｃ方向に振動させて、各溶着面を振動溶着し、ミドルピース１４にロアーピース１５とアッパピース１６を固着させる。
【００３９】
この振動溶着時において、加振されないミドルピース１４に吸気制御弁３０が設けられているため、吸気制御弁３０が振動により破損したり、吸気制御弁３０の開閉特性が変化することを防止することができる。更に、ミドルピース１４が略板状であるとともに該板状のミドルピース１４の板面方向（長手方向Ｂ−Ｃ）に加振されるため、ミドルピース１４の振動に対する剛性が高い。そのため、振動溶着を確実に行うことができ、各溶着部での密着接合を確実に行い、各ピース間の接合部における吸気洩れを確実に防止することができる。
【００４０】
前記の振動溶着後において、アクチュエータ１１のフランジ３３を、ミドルピース１４のフランジ２２にビスやレーザー溶接などの固着手段３４により固着する。このフランジ３３の固着により、アクチュエータ１１の駆動軸３５と前記弁体２６の回転軸２５とが、これら両軸３５，２６が一体的に回転するように連結される。
【００４１】
以上により、図１に示すように組み付けられた吸気装置１が形成される。
次に、前記の吸気装置１におけるフランジ１３をエンジン側へ連結し、フランジ１２をスロットルボデーに連結し、前記アクチュエータ１１をエンジン制御部に接続する。なお、アクチュエータ１１は、エンジンの高負荷低速運転時に弁体２６を閉弁し、エンジンの高負荷高速運転時に弁体２６を開弁するようになっている。
【００４２】
そして、エンジンが運転されると、スロットルボデーから導入された吸気は、フランジ１２部から吸気管３内に入り、連通穴２３から仕切壁１９で仕切られたロアー吸気通路とアッパ吸気通路に分流され、サージタンク２における仕切壁１９で仕切られた第１の部屋３８と第２の部屋４１に導入される。更に、第１の部屋３８に入った吸気は一群の吸気分岐管５〜７からエンジンへ供給され、第２の部屋４１に入った吸気は他の一群の吸気分岐管８〜１０からエンジンへ供給される。
【００４３】
このとき、エンジンの高負荷低速運転時にはアクチュエータ１１により弁体２６が閉弁し、高負荷高速運転時にはアクチュエータ１１により弁体２６が開弁して、吸気共鳴効果を利用してエンジンの出力の向上が図られる。
【００４４】
なお、駆動手段を構成する前記アクチュエータ１１は、回転軸２５を所定角度回転させるものであればよく、電気式モータや電磁ソレノイド、更には負圧などを利用したものであってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上のようであるから、請求項１記載の発明によれば、振動溶着による吸気制御弁の破損や特性の変化を防止することができる。更に、サージタンクの仕切壁が分割されないため、サージタンク内の第１の部屋と第２の部屋との間のシール性が確保される。
【００４６】
請求項２記載の発明によれば、更に、前記従来の装置のように弁体を備えたホルダをサージタンク内へ挿入配置し、シールリングでシールするものに比べて、組付工程及び部品点数の低減を図り、コストの低減化を図ることができる。
【００４７】
請求項３記載の発明によれば、更に、機種の異なる吸気制御弁に対しても同一の駆動手段を用いて駆動手段の共通化をはかり、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸気装置を示す斜視図。
【図２】図１の吸気装置の分解斜視図。
【図３】図２に示すミドルピースに駆動手段を付設した状態の要部平面図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図。
【図５】従来の吸気装置を示す分解斜視図。
【符号の説明】
１ 吸気装置
２ サージタンク
３ 吸気管
５〜７ 一群の吸気分岐管
８〜１０ 他の一群の吸気分岐管
１１ 駆動手段
１４ ミドルピース
１５ ロアーピース
１６ アッパピース
１９ 仕切壁
２４ 連通穴
２５ 回転軸
２６ 弁体
２８，２９ シール部材
３０ 吸気制御弁
３１ シート面
Claims (3)
- サージタンク内に水平方向の仕切壁を設けてサージタンク内を第１の部屋と第２の部屋に分割し、第１の部屋に導入された吸気を一群の吸気分岐管に供給し、第２の部屋に導入された吸気を他の一群の吸気分岐管に供給する内燃機関の吸気装置であって、
前記サージタンクを、前記仕切壁を一体に成形した樹脂製のミドルピースと、該ミドルピースの下側に配置される樹脂製のロアーピースと、ミドルピースの上側に配置される樹脂製のアッパピースとに分割するとともに，これらのピースを振動溶着により結合して形成し、前記ミドルピースに設けられた仕切壁には、前記第１の部屋と第２の部屋を連通する連通穴を形成し、該連通穴には、該連通穴を開閉する弁体を設け、ミドルピースの外面に前記弁体を開閉制御する駆動手段を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。 - 前記弁体が、板状であってその周縁にシール部材を有し、該弁体のシール部材が当接するシート面を、前記仕切壁で形成した請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
- 前記弁体の回転軸をミドルピースに備え、該回転軸と前記駆動手段の駆動軸とを別体とし、駆動手段をミドルピースに付設することにより駆動軸と回転軸とが一体的に回転するようにした請求項１又は２記載の内燃機関の吸気装置。
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