JP2007046470A

JP2007046470A - 吸気装置

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Publication number: JP2007046470A
Application number: JP2005228675A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Akagawa; 政道赤川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2007-02-22
Also published as: US7341036B2; US20070028891A1; DE102006000391A1

Abstract

【課題】空気の漏れが低減されるとともに、安定した作動が確保される吸気装置を提供する。
【解決手段】インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間には、変形にともなう反発力が小さなシール部材１４が設置されている。そのため、インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間の寸法誤差は、シール部材１４によって吸収される。これにより、バルブユニット３０は、インテークマニホールド１２の収容室１８に挿入するとき、ハウジング３１の変形が低減される。また、インテークマニホールド１２の複数の収容室１８に挿入される各バルブユニット３０の位置のずれは、シール部材１４の変形によって吸収される。これらの結果、ハウジング３１とバタフライ３２との干渉、および各バルブユニット３０間の軸ずれは低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの吸気装置に関し、特に吸気の流れを切り換える弁部材を備える吸気装置に関する。

従来、吸気の流れを切り換える弁部材を備える吸気装置が公知である（特許文献１参照）。特許文献１に開示されている吸気装置は、樹脂製の弁部材および弁部材を収容する樹脂製のハウジングからなるバルブユニットと、吸気通路を形成する樹脂製のインテークマニホールドとから構成されている。弁部材およびハウジングは、バルブユニットとして組み付けられた後、インテークマニホールドが形成する吸気通路に取り付けられる。そのため、組み付けた後に弁部材とハウジングとの干渉を防止するため、弁部材とハウジングとの間、およびハウジングとインテークマニホールドとの間には寸法に余裕を確保する必要がある。

特表２００３−５０９６３４公報

しかしながら、寸法に余裕を確保すると、弁部材とハウジングとの間、およびハウジングとインテークマニホールドとの間には隙間が形成される。そのため、弁部材で吸気通路を閉鎖する場合でも、空気の漏れ量が増大し、エンジン性能の低下を招く。また、弁部材、ハウジングおよびインテークマニホールド間の寸法誤差は、樹脂で形成されたハウジングの変形によって吸収される。そのため、インテークマニホールドが形成する複数の吸気通路にそれぞれバルブユニットを設置すると、各バルブユニット間で同軸度が低下する。その結果、複数のバルブユニットの弁部材を一本のシャフトで一体的に駆動する場合、シャフトにはねじれあるいは変形などが生じる。これにより、シャフトの駆動トルクの増加を招き、吸気装置の作動不良を招くおそれがある。
そこで、本発明の目的は、空気の漏れが低減されるとともに、安定した作動が確保される吸気装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、バルブユニットのハウジングとインテークマニホールドとの間には、変形部材が設置されている。変形部材は、ハウジングとインテークマニホールドとの間において、ハウジングおよびインテークマニホールドの形状に追従して変形する。これにより、バルブユニットとインテークマニホールドとの間に生じる寸法誤差は、変形部材の変形によって吸収される。すなわち、バルブユニットをインテークマニホールドに設置するとき、バルブユニットとインテークマニホールドとの間の寸法誤差は変形部材が変形することによって吸収される。そのため、バルブユニット自身が変形することはない。これにより、バルブユニットは、作動の安定性を確保するために、弁部材とハウジングとの間に設定される寸法の余裕が低減される。また、バルブユニットの変形が低減されるため、バルブユニットはインテークマニホールドに高精度に取り付けられる。したがって、バルブユニットとインテークマニホールドとの間における空気漏れを低減することができる。

また、請求項１記載の発明では、変形部材が変形することにより、バルブユニットとインテークマニホールドとの間の寸法誤差が吸収される。そのため、バルブユニットをインテークマニホールドに取り付けたとき、バルブユニットが変形することはない。これにより、弁部材およびハウジングを寸法に余裕を確保することなく高精度に組み付けた場合でも、弁部材とハウジングとの干渉は防止される。また、隣接する複数の吸気通路に設置される各バルブユニットは、変形部材の変形によって同軸度のずれが吸収される。そのため、シャフトは、複数のバルブユニットの各弁部材をほぼ同軸上で駆動する。これにより、シャフトの駆動トルクが増加することはない。したがって、弁部材の安定した作動を確保することができる。
さらに、請求項１記載の発明では、バルブユニットが変形することはないため、弁部材およびハウジングを高精度に組み付けることができる。これにより、弁部材とハウジングとの間における空気漏れが低減される。したがって、エンジンの性能を向上することができる。

請求項２、３または４記載の発明では、変形部材はハウジングの外壁とインテークマニホールドの内壁との間に設置される。これにより、変形部材は、バルブユニットをインテークマニホールドに取り付ける前、またはバルブユニットとともにインテークマニホールドに取り付けられる。したがって、変形部材は容易に組み付けることができ、組み付け工数が増大することはない。

請求項５記載の発明では、変形部材は変形時における復元力が小さな材料から形成されている。変形部材は、変形することによりバルブユニットとインテークマニホールドとの寸法誤差を吸収する。そのため、復元力が大きくなると、寸法誤差の吸収能力が低下する。そこで、変形部材は、変形しても復元力が小さく、変形状態を維持する低反発性の柔軟な材料で形成することが望ましい。

請求項６記載の発明では、変形部材はバルブユニットの外壁とインテークマニホールドの内壁とに密着している。これにより、変形部材は、バルブユニットとインテークマニホールドとの間を塞ぐ。すなわち、変形部材は、バルブユニットとインテークマニホールドとの間の寸法誤差を吸収するだけでなく、バルブユニットとインテークマニホールドとの間をシールする。したがって、バルブユニットとインテークマニホールドとの間における空気漏れをさらに低減することができる。

請求項７記載の発明では、変形部材は吸気の流れ方向においてバルブユニットのシャフトよりも下流側に設置される。これにより、吸気通路を流れる吸気は、インテークマニホールドとバルブユニットの隙間を通って外部へもれるのを防止できる。

以下、本発明による吸気装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による吸気装置を図１から図３に示す。吸気装置１０は、例えば図示しないサージタンクとインテークマニホールドとの間に設置される。これにより、サージタンクに吸入された空気は、吸気装置１０を経由して図示しないインテークマニホールドに流出する。図示しないインテークマニホールドは、全長の異なる複数の吸気通路を有している。吸気装置１０は、吸気の流れをインテークマニホールドのいずれかの吸気通路へ切り換える。

吸気装置１０は、図１から図３に示すようにインテークマニホールド１２、バルブユニット３０、変形部材としてのシール部材１４、およびシャフト１６を備えている。インテークマニホールド１２は、樹脂により形成され、四つの収容室１８を形成している。本実施形態の場合、吸気装置１０は四気筒のエンジンに適用される。そのため、インテークマニホールド１２は、四つの吸気通路２０に対応する四つの収容室１８を有している。インテークマニホールド１２の収容室１８は、サージタンクとインテークマニホールドとを接続する吸気通路２０の一部を構成している。

バルブユニット３０は、インテークマニホールド１２の各収容室１８にそれぞれ収容されている。バルブユニット３０は、図４に示すようにハウジング３１および弁部材としてのバタフライ３２を有している。ハウジング３１は、筒状に形成され、内部に通路３３を形成している。本実施形態の場合、インテークマニホールド１２の収容室１８は吸気通路２０に垂直な断面が略矩形状である。そのため、ハウジング３１は、吸気通路２０および通路３３に垂直な断面が収容室１８に対応する略矩形状に形成されている。すなわち、ハウジング３１は、断面が略矩形状の四角筒状に形成されている。ハウジング３１が形成する通路３３は、エアクリーナからサージタンクへ流入する吸気が流れる。そのため、通路３３は、吸気通路２０を構成している。ハウジング３１は、インテークマニホールド１２の収容室１８よりもやや小さく形成されている。

ハウジング３１は、内部にバタフライ３２を有している。バタフライ３２は、ハウジング３１の内部においてシャフト１６とともに回転可能である。バタフライ３２は、シャフト１６とともに回転することにより、ハウジング３１が形成する通路３３を開閉する。ハウジング３１およびバタフライ３２は、樹脂により成形されている。

バタフライ３２は、図１および図４に示すように筒部３４を有している。筒部３４は、通路３３方向においてバタフライ３２の中央部に設置されている。筒部３４は、バタフライ３２の通路３３と垂直な両端部から突出して形成されている。筒部３４は、内部にシャフト１６が貫く軸孔３５を有している。また、筒部３４は、ハウジング３１の支持孔３６に支持されている。筒部３４の外径は、支持孔３６の内径よりもやや小さい。これにより、バタフライ３２は、ハウジング３１の支持孔３６に回転可能に支持される。

シャフト１６は、インテークマニホールド１２および複数のバルブユニット３０を貫いている。シャフト１６は、図３に示すようにインテークマニホールド１２の軸孔２１を貫いている。また、シャフト１６は、図１に示すようにバタフライ３２の筒部３４の内側を貫いている。シャフト１６は、各バルブユニット３０のバタフライ３２を全て貫いている。これにより、シャフト１６の回転にともなって、各バルブユニット３０のバタフライ３２は同時に回転する。

シール部材１４は、図１および図３に示すようにインテークマニホールド１２と各バルブユニット３０との間にそれぞれ設置されている。これにより、シール部材１４は、図１に示すようにインテークマニホールド１２の内壁とバルブユニット３０の外壁との間に挟み込まれている。詳細には、シール部材１４は、図１（Ｂ）に示すように通路３３の軸方向において、ハウジング３１の端部３７と、この端部３７に対向するインテークマニホールド１２の内壁２４との間に設置されている。シール部材１４は、例えばゲル状のゴムなどのように柔軟な材料で形成されている。このような柔軟な材料からなるシール部材１４は、インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間に挟み込んだとき、インテークマニホールド１２の内壁２４およびバルブユニット３０の端部３７の形状にしたがって変形する。そして、シール部材１４は、変形にともなう反発力が小さい、すなわち元の形状に復帰する弾性力が小さい。そのため、シール部材１４は、インテークマニホールド１２と各バルブユニット３０との間において変形する一方、インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間に変形にともなう逆方向へ押し付ける力の発生を抑止することができる。

シール部材１４は、変形することにより、インテークマニホールド１２の内壁２４およびバルブユニット３０のハウジング３１の端部３７に密着する。また、シール部材１４は吸気の流れ方向においてバルブユニット３０のシャフト１６の下流側に設置されている。これにより、インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間は、シール部材１４によって塞がれる。その結果、吸気通路２０を流れる吸気は、ハウジング３１が形成する通路３３を流れ、インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間を経由して漏れることがない。

次に、上記構成の吸気装置１０の組み付けについて説明する。
バルブユニット３０は、ハウジング３１とバタフライ３２とが樹脂により成形され、一体に組み付けられる。
一体に組み付けられたバルブユニット３０は、インテークマニホールド１２の収容室１８に設置される。本実施形態の場合、インテークマニホールド１２は四気筒のエンジンに適用され、四つの収容室１８を有している。そのため、インテークマニホールド１２には、四つのバルブユニット３０が設置される。バルブユニット３０を収容室１８に設置するとき、インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間にシール部材１４が設置される。シール部材１４は、インテークマニホールド１２の内壁２４に設置される。そして、シール部材１４が設置されたインテークマニホールド１２の収容室１８にバルブユニット３０が挿入される。その結果、インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間に、シール部材１４が設置される。

収容室１８にシール部材１４およびバルブユニット３０が挿入されると、シャフト１６が設置される。シャフト１６は、図３に示すようにインテークマニホールド１２の一方の側部２６側から他方の側部２８側へ軸孔２１を貫いて挿入される。シャフト１６は、インテークマニホールド１２を貫くとともに、各バルブユニット３０のバタフライ３２を貫く。

インテークマニホールド１２と各バルブユニット３０との間には、寸法の誤差が生じている。本実施形態の場合、インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間に挟み込まれている柔軟なシール部材１４は、通路３３の軸方向だけでなく軸に垂直な方向、すなわち三次元の方向へ自由に変形する。これにより、インテークマニホールド１２と各バルブユニット３０との間の位置のずれ、および各バルブユニット３０間におけるバタフライ３２の軸のずれは、シール部材１４の変形によって吸収される。さらに、シール部材１４は、変形にともなう反発力の小さな材料で形成されている。そのため、シール部材１４は、位置のずれや軸のずれを吸収しても、インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間にその変形による反発力を加えない。その結果、バルブユニット３０をインテークマニホールド１２に取り付けたとき、バルブユニット３０のハウジング３１の変形、および各バルブユニット３０の間におけるシャフト１６の曲がりは低減される。したがって、バタフライ３２がハウジング３１に干渉することなく、バルブユニット３０の確実な作動を確保することができる。

また、シール部材１４は、インテークマニホールド１２と各バルブユニット３０との間に挟み込まれることにより、インテークマニホールド１２の内壁２４およびバルブユニット３０の端部３７に密着する。これにより、シール部材１４は、インテークマニホールド１２と各バルブユニット３０との間を塞ぐ。その結果、インテークマニホールド１２と各バルブユニット３０との間はシールされる。

インテークマニホールド１２へバルブユニット３０が挿入され、シャフト１６が取り付けられると、バルブユニット３０はインテークマニホールド１２に固定される。本実施形態では、図１に示すようにインテークマニホールド１２の端部、すなわち通路３３の軸方向においてシール部材１４とは反対側の端部がかしめ部４０としてバルブユニット３０側へ折り曲げられる。インテークマニホールド１２は、図５に示すように内側の収容室１８にバルブユニット３０を収容しているとき、シール部材１４とは反対側の端部２９がバルブユニット３０よりも外側に突出している。そこで、樹脂製のインテークマニホールド１２の端部２９を加熱することにより、突出している端部２９をバルブユニット３０側へ折り返す。これにより、バルブユニット３０は、折り曲げられたインテークマニホールド１２の端部が形成するかしめ部４０によってかしめ固定される。したがって、シール部材１４の変形によってインテークマニホールド１２に位置が決められた各バルブユニット３０は、インテークマニホールド１２のかしめ部４０によりインテークマニホールド１２に固定される。

上述のように、第１実施形態では、インテークマニホールド１２と各バルブユニット３０との間に反発力の小さなシール部材１４が設置されている。そのため、インテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間の寸法誤差は、シール部材１４の変形によって吸収される。これにより、バルブユニット３０は、インテークマニホールド１２の収容室１８に挿入するとき、ハウジング３１の変形が低減される。また、インテークマニホールド１２の複数の収容室１８に挿入される各バルブユニット３０の位置のずれは、シール部材１４の変形によって吸収される。これらの結果、ハウジング３１とバタフライ３２との干渉が低減される。したがって、バルブユニット３０の確実な作動を確保することができる。

また、バルブユニット３０の変形が低減されるため、ハウジング３１とバタフライ３２との間に大きなクリアランスを確保する必要がない。そのため、ハウジング３１とバタフライ３２との間を経由した空気の漏れが低減される。さらに、シール部材１４がインテークマニホールド１２とバルブユニット３０との間の空気漏れを低減する。その結果、吸気通路２０を流れる空気の不要な漏れが低減される。したがって、エンジンの性能を安定させることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による吸気装置を図６および図７に示す。なお、第１実施形態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実施形態では、図６および図７に示すように吸気装置１０は、インテークマニホールド１２のシール部材１４とは反対側の端部に設置されるカバープレート５０を備えている。カバープレート５０は、インテークマニホールド１２が形成する収容室１８と同一形状の開口５１を有している。カバープレート５０は、樹脂で形成されている。カバープレート５０は、例えば熱溶着などによりインテークマニホールド１２に固定されている。カバープレート５０をインテークマニホールド１２に取り付けることにより、バルブユニット３０はシール部材１４と反対側の端部がカバープレート５０と接する。カバープレート５０はインテークマニホールド１２に固定されるため、バルブユニット３０はインテークマニホールド１２に固定される。すなわち、第１実施形態では熱かしめによりバルブユニット３０をインテークマニホールド１２に固定した。第２実施形態では、これに代えて、インテークマニホールド１２と別部材であるカバープレート５０によりバルブユニット３０をインテークマニホールド１２に固定している。

第２実施形態では、カバープレート５０を設置することにより、バルブユニット３０をインテークマニホールド１２に固定することができる。また、カバープレート５０は、インテークマニホールド１２と別体であるため、インテークマニホールド１２と反対側の端部の形状が任意に設定される。そのため、吸気装置１０を接続する相手部材の形状にあわせてカバープレート５０の形状を変更することができ、吸気装置１０と相手部材との接続を容易かつ確実にすることができ、さらには接続部先端形状にＲを設定できるため通気抵抗も低減可能となる。

（その他の実施形態）
上述の複数の実施形態では、本発明の吸気装置１０をサージタンクの直下流側に設置し、吸気装置１０をインテークマニホールドが形成する全長の異なる吸気通路の切り換えに適用する例について説明した。しかし、吸気装置１０は、エンジンの燃焼室の入口側に設置してもよい。吸気装置１０をエンジンの燃焼室の入口側に設置することにより、燃焼室へ流入する吸気の流れ、すなわちタンブル流の方向を変化させることができる。

また、上述の複数の実施形態では、シール部材１４をハウジング３１の端部３７とインテークマニホールド１２の内壁２４との間に設置する例について説明した。しかし、シール部材１４は、図８に示すようにバルブユニット３０のハウジング３１において通路３３の軸方向の途中とインテークマニホールド１２との間に設置してもよい。これにより、シール部材１４は、ハウジング３１の外周壁とインテークマニホールド１２の内周壁との間に設置される。

さらに、シール部材１４は、図９の示すようにハウジング３１のシャフト１６を挟んだ両側においてインテークマニホールド１２との間に設置してもよい。これにより、ハウジング３１の姿勢を安定させ、バルブの回転性とハウジング３１とインテークマニホールド１２とのシール性を向上することができる。
さらにまた、シール部材１４を図１０の示すようにバルブユニット３０のハウジング３１において、ハウジング３１の一方の端部と、この端部と対向するインテークマニホールド１２の内壁との間に設置し、シール部材１４の弾性力を周方向および軸方向に発生させるようにしてもよい。これにより、ハウジング３１の姿勢を安定させ、バルブの回転性とハウジング３１とインテークマニホールド１２とのシール性を向上することができる。

さらに、上述の実施形態では、吸気装置１０を四気筒のエンジンに適用する例について説明した。しかし、吸気装置１０は、二気筒以上のエンジンであれば気筒数にかかわらず適用することができる。
さらに、上述の実施形態では、断面が略矩形状の吸気通路２０を備える吸気装置１０を例について説明した。しかし、吸気通路２０の断面およびハウジング３１の断面は、略矩形状に限らず、円形状あるいは楕円形状など任意に設定可能である。

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実施形態に適用可能である。

本発明の第１実施形態による吸気装置を示す概略図であって、（Ａ）は図２のＩ−Ｉ線で切断した断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部分の拡大図である。本発明の第１実施形態による吸気装置を示す概略図である。本発明の第１実施形態による吸気装置の構成の概略を示す分解図である。本発明の第１実施形態による吸気装置のバルブユニットを示す概略斜視図である。本発明の第１実施形態による吸気装置におけるバルブユニットのかしめ固定の手順を示す概略図である。本発明の第２実施形態による吸気装置を示す概略図であって、（Ａ）は概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。図６のVII−VII線で切断した断面図である。本発明の変形例による吸気装置を示す断面図である。本発明の変形例による吸気装置を示す断面図である。本発明の変形例による吸気装置を示す断面図である。

符号の説明

１０吸気装置、１２インテークマニホールド、１４シール部材（変形部材）、１６シャフト、２０吸気通路、２４内壁、３０バルブユニット、３１ハウジング、３２バタフライ（弁部材）、３３通路、３７端部

Claims

内部に通路を形成する筒状のハウジング、および前記ハウジングの内部で回転し前記通路を開閉する弁部材を有するバルブユニットと、
複数の吸気通路を形成し、前記吸気通路のそれぞれに前記バルブユニットを収容するインテークマニホールドと、
前記インテークマニホールドを貫いて設置され、前記弁部材を回転可能に支持するシャフトと、
前記ハウジングと前記インテークマニホールドとの間に挟まれ、前記ハウジングおよび前記インテークマニホールドの形状に追従して変形する変形部材と、
を備える吸気装置。
前記変形部材は、前記ハウジングの外壁と前記インテークマニホールドの内壁との間に設置される請求項１記載の吸気装置。
前記変形部材は、前記ハウジングが形成する前記通路の軸方向において、前記ハウジングの一方の端部と、前記端部と対向する前記インテークマニホールドの内壁との間に設置される請求項２記載の吸気装置。
前記変形部材は、前記ハウジングの外周壁と前記インテークマニホールドの内壁との間に設置される請求項２記載の吸気装置。
前記変形部材は、変形時における復元力が小さな材料から形成されている請求項１から４のいずれか一項記載の吸気装置。
前記変形部材は、前記バルブユニットの外壁と前記インテークマニホールドの内壁とに密着し、前記バルブユニットと前記インテークマニホールドとの間を塞ぐ請求項１から５のいずれか一項記載の吸気装置。
前記変形部材は、吸気流れ方向において前記バルブユニットの前記シャフトよりも下流側に設置される請求項６記載の吸気装置。