JP2008002296A - ロータリバルブの軸受け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリバルブの軸受け構造において、ロータリバルブの回動抵抗が大きくなることを抑制する。
【解決手段】ロータリバルブ２１の各バルブ本体２９の気筒列方向両端面に支軸３３をそれぞれ突設する。これら支軸３３のうち一方の支軸３３を、吸気ケーシング３の気筒列方向一端部のベアリング収容孔３５に収容されたベアリング３７に軸支する。この一方の支軸３３に、吸気ケーシング３のバルブ挿入孔１９とベアリング収容孔３５とを仕切る鍔部３３ａを吸気ケーシング３内面に摺接しないように形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ロータリバルブの軸受け構造に関するものである。

従来から、多気筒エンジンの気筒毎に形成された吸気通路を有する吸気ケーシングに気筒列方向に延びるとともに上記各吸気通路を横断するように形成されたバルブ挿入孔に、ロータリバルブがエンジン運転状態に応じて吸気の流動を可変調整するように回動可能に挿設された吸気装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

このロータリバルブは、各吸気通路に対応するようにバルブ挿入孔に配置された複数個のバルブ本体を有している。この各バルブ本体の気筒列方向両端面には支軸がそれぞれ突設されている。吸気ケーシングの気筒列方向両端部にはベアリング収容孔が形成されている。このベアリング収容孔には、支軸を軸支するベアリングが収容されている。このベアリングにより、支軸を正確かつ滑らかに回転させるようになっている。
特開２００４−５２７３３号公報

ところで、各吸気通路の上流側に排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲという）が配設されていると、ＥＧＲからの粘着成分がベアリング収容孔に流入して支軸とベアリングとの間に付着する場合がある。この場合、その付着物により支軸がベアリングに固着し、ロータリバルブの回動抵抗が大きくなることがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロータリバルブの軸受け構造において、ロータリバルブの回動抵抗が大きくなることを抑制する技術を提供することにある。

第１の発明は、多気筒エンジンの気筒毎に形成された吸気通路を有する吸気ケーシングに気筒列方向に延びるとともに上記各吸気通路を横断するように形成されたバルブ挿入孔に、エンジン運転状態に応じて吸気の流動を可変調整するように回動可能に挿設されたロータリバルブの軸受け構造であって、上記ロータリバルブは、上記各吸気通路に対応するように上記バルブ挿入孔に配置された複数個のバルブ本体を有し、上記各バルブ本体の気筒列方向両端面には支軸がそれぞれ突設され、上記吸気ケーシングの気筒列方向両端部のうち少なくとも一方にはベアリング収容孔が形成され、上記ベアリング収容孔には、該ベアリング収容孔に対応する上記支軸を軸支するベアリングが収容され、上記ベアリングに軸支された支軸には、上記バルブ挿入孔と上記ベアリング収容孔とを仕切る鍔部が上記吸気ケーシング内面に摺接しないように形成されていることを特徴とするものである。

これにより、ベアリングに軸支された支軸に、バルブ挿入孔とベアリング収容孔とを仕切る鍔部を吸気ケーシング内面に摺接しないように形成しているので、この鍔部によりＥＧＲからの粘着成分がベアリング収容孔に流入して支軸とベアリングとの間に付着することを抑制することができ、このため、その粘着成分により支軸がベアリングに固着することを抑制でき、ロータリバルブの回動抵抗が大きくなることを抑制することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記鍔部は、上記ベアリング収容孔内面に摺接しないように該ベアリング収容孔に配置されていることを特徴とするものである。

第３の発明は、上記第１の発明において、上記鍔部は、上記バルブ挿入孔内面に摺接しないように該バルブ挿入孔に配置されていることを特徴とするものである。

第４の発明は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、上記ベアリング収容孔内面には、上記ベアリングを位置決めする段差部が形成されていることを特徴とするものである。

これにより、ベアリング収容孔内面に、ベアリングを位置決めする段差部を形成しているので、この段差部によりベアリングを確実に位置決めすることができる。

本発明によれば、ベアリングに軸支された支軸に、バルブ挿入孔とベアリング収容孔とを仕切る鍔部を吸気ケーシング内面に摺接しないように形成しているので、この鍔部によりＥＧＲからの粘着成分がベアリング収容孔に流入して支軸とベアリングとの間に付着することを抑制することができ、このため、その粘着成分により支軸がベアリングに固着することを抑制でき、ロータリバルブの回動抵抗が大きくなることを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１乃至図３は、この発明の実施形態に係るロータリバルブ２１の軸受け構造を備えた吸気装置１を示す。この吸気装置１は樹脂製の吸気ケーシング３を備え、該吸気ケーシング３は、クランク軸（図示せず）の延びる方向に気筒（図示せず）が２つ並んで設けられたエンジン５に上載されている。上記吸気ケーシング３には吸気通路７がエンジン５の気筒毎に形成され、これら吸気通路７の上流端外周りには上フランジ９がそれぞれ一体に張出形成されているとともに、上記吸気ケーシング３下端には、下面に環状シール溝１１ａを有する下フランジ１１が一体に張出形成されている。

また、上記吸気ケーシング３外周には、上下方向に延びるカラー用貫通孔１３ａを有するボス部１３が上記各吸気通路７に対応して前後２個ずつ一体に形成され、該カラー用貫通孔１３ａには、金属製の円筒状カラー部材１４が挿通されている。これらカラー部材１４のうち２個の前側（図１では手前側）カラー部材１４は、ロータリバルブ２１の連結部３１に対応するとともに上下方向に延びるように吸気ケーシング３のバルブ挿入孔１９に気筒列方向に並んでそれぞれ挿通されている。そして、エンジン５上面にロータリバルブ２１を挿設した吸気ケーシング３の下フランジ１１を重ね合わせた状態で、ボルト（図示せず）を吸気ケーシング３のボス部１３のボルト挿通孔１３ａのカラー部材１４に挿通してエンジン５に形成されたねじ穴（図示せず）に螺合し、吸気ケーシング３をエンジン５に組み付けるようにしている。

さらに、上記吸気ケーシング３の上流側には、サージタンク（図示せず）に接続されたインテークマニホールド（図示せず）が配設され、該インテークマニホールド下端には、フランジ１７が上記吸気ケーシング３の上フランジ９に対応するように一体に張出形成されている。上記吸気ケーシング３の上フランジ９には、取付孔９ａが形成されていて、ロータリバルブ２１を挿設した吸気ケーシング３の上フランジ９にインテークマニホールドのフランジ１７を重ねた状態で、ボルト（図示せず）をインテークマニホールドのフランジ１７に形成された取付孔（図示せず）に挿通して吸気ケーシング３の上フランジ９の取付孔９ａに螺合し、インテークマニホールドを吸気ケーシング３に組み付けるようにしている。なお、上記サージタンクの上流側には、ＥＧＲが配設されている。

ところで、上記組付けの際、ロータリバルブ２１の連結部３１により、ロータリバルブ２１の回動範囲はエンジン５の高速運転状態に対応する開き位置（図３（ｂ）参照）とエンジン５の低速運転状態に対応する閉じ位置（図３（ａ）参照）との間で規制される。この詳細については後述する。

上記吸気ケーシング３には、気筒列方向に延びるとともに上記各吸気通路７を横断するように気筒列方向から見て円形状のバルブ挿入孔１９が形成され、該バルブ挿入孔１９に樹脂製のロータリバルブ２１がエンジン５の運転状態に応じて吸気の流動を可変調整するように回動可能に挿設されている。上記吸気ケーシング３下端には、装着孔２３ａを有するボス部２３が一体に形成され、この装着孔２３ａには、燃料噴射ノズル２５が噴射口２５ａを上記バルブ挿入孔１９下方の吸気通路７下流端に臨ませるように斜めに装着されている。

上記各吸気通路７下流端の燃料噴射ノズル２５側方には、扁平板状の仕切壁２７が吸気流通方向に沿うように接近配置され、上記ロータリバルブ２１下方の吸気通路７下流端側を、通路断面積の広い第１通路７ａと、該第１通路７ａに並設され燃料噴射ノズル２５が臨む通路断面積の狭い第２通路７ｂとに上記仕切壁２７により区画している。

図２乃至図４に示すように、上記ロータリバルブ２１は、上記各吸気通路７に対応するようにバルブ挿入孔１９に配置された２個の円柱状バルブ本体２９を備え、隣り合うバルブ本体２９間は連結部３１で一体に連結されている。この連結部３１は、４枚の板部３１ａからなる断面十文字状の連結本体３１ｂと、気筒列方向と直交するように連結本体３１ｂのバブル本体軸方向中央部に取り付けられた円形壁部３１ｃとを備えている。これら板部３１ａのうち隣り合う２枚の前側及び下側板部３１ａには、各前側カラー部材１４に対応するように半円形状の切欠き部３１ｄが２個ずつそれぞれ形成されている。これら切欠き部３１ｄは、ロータリバルブ２１の回動時に各前側カラー部材１４外面に当接することでロータリバルブ２１の回動範囲を上記開き位置（図３（ｂ）参照）と上記閉じ位置（図３（ａ）参照）との間で規制している。なお、ロータリバルブ２１は、開き位置から図３（ｂ）で示す時計回りに略９０度だけ回動することで閉じ位置まで行くようになっている。

各バルブ本体２９の気筒列方向両端面には、気筒列方向に延びる支軸３３がそれぞれ一体に突設されている。これら支軸３３のうち一方の支軸３３（図２及び図４では左側の支軸３３）の基端部側は断面十文字状に、先端部側は断面円状に形成されている。図２及び図５に示すように、この一方の支軸３３は、吸気ケーシング３のベアリング収容孔３５に嵌込収容された環状ベアリング３７に軸支されている。このベアリング収容孔３５は、吸気ケーシング３の気筒列方向一端部（図２では左側）に気筒列方向から見て円形状に形成されている。また、ベアリング収容孔３５内面には、ベアリング３７を位置決めする段差部３５ａが全周に亘って形成されている。さらに、ベアリング収容孔３５内面における上記ベアリング３７収容部分よりもバルブ本体軸方向内側部分は、バルブ本体軸方向内側に行くに従って拡径するテーパ状に形成されている。

上記一方の支軸３３における上記軸支部分よりもバルブ本体軸方向内側部分（断面十文字状の部分と断面円状の部分との境界部分）には、バルブ挿入孔１９とベアリング収容孔３５とを仕切る円盤状の鍔部３３ａが吸気ケーシング３内面に摺接しないように形成されている。この鍔部３３ａは、詳細には、ベアリング収容孔３５内面に摺接しないようにベアリング収容孔３５の開口部に配置されている。すなわち、鍔部３３ａの直径は、ベアリング収容孔３５の開口部の孔径よりも小さく設定されている。

上記支軸３３のうち他方の支軸３３は、上記一方の支軸３３と同様の構成である。そして、この他方の支軸３３は、吸気ケーシング３の気筒列方向他端部のベアリング収容孔（図示せず）に嵌込収容された環状ベアリング（図示せず）に軸支されている。なお、このベアリング収容孔内面には、上述のような段差部が形成されていない。

上記他方の支軸３３は、吸気ケーシング３の気筒列方向他端部に取り付けられた従来より周知の電動式アクチュエータ（図示せず）の出力軸に連結され、該アクチュエータはエンジン制御装置（図示せず）に接続されている。このエンジン制御装置は、エンジン５の回転数を検出して、エンジン５がアイドル回転数近傍の低速運転状態と、そのアイドル回転数よりも高回転の高速運転状態とのいずれであるかを判断するように構成されている。この判断結果によりエンジン制御装置がアクチュエータの作動を切り換え、ロータリバルブ２１を回動させるようになっている。

図２乃至図４に示すように、上記各バルブ本体２９には、上記各吸気通路７の上流側及び下流側を連通するように貫通路４３が吸気流動方向から見て略円形状に形成されている。該貫通路４３のバルブ本体軸方向両側におけるバルブ本体部分３９（以下、「円形壁部３９」という）外周面には、円形リング状のシール溝部４１がそれぞれ凹設されている。上記両円形壁部３９には、エンジン５の運転状態に応じて吸気の流動を可変調整する第１バルブ片部４５がバルブ本体軸方向に延びて一体に連結されている。この第１バルブ片部４５は外周面が矩形状かつ偏平面をなして上記バルブ本体２９外周面の一部を構成している。また、上記両円形壁部３９には、偏平板状の補強ブリッジ部４７がバルブ本体２９の中心線上に位置するように、かつ上記第１バルブ片部４５と平行になるように一体に橋絡されている。この補強ブリッジ部４７のバルブ本体軸線と直交する方向の長さは、ロータリバルブ２１の外径よりも短く設定されており、補強ブリッジ部４７のバルブ本体軸線と直交する方向の一端部４７ａがロータリバルブ２１の外周面と略同一面上に位置する一方、他端部４７ｂがロータリバルブ２１の外周面から内方に離れている。さらに、上記両円形壁部３９には、上記第１バルブ片部４５に対向するように第２バルブ片部４９がバルブ本体軸方向に延びて一体に連結されている。この第２バルブ片部４９は外周面が矩形状かつ偏平面をなして上記バルブ本体２９外周面の一部を構成している。加えて、上記補強ブリッジ部４７と各バルブ片部４５，４９との間の両円形壁部３９内面は、補強ブリッジ部４７側から各バルブ片部４５，４９側に行くに従って漸次内方に膨出している。これにより、上記両円形壁部３９は、補強ブリッジ部４７並びに第１及び第２バルブ片部４５，４９により３箇所で連結され、バルブ本体２９の剛性が高められている。そして、上記第１バルブ片部４５は、エンジン５の低速運転時には上記第１通路７ａを閉じ、該第１通路７ａはロータリバルブ２１上流側の吸気通路７との連通が遮断される（図３（ａ）参照）とともに、エンジン５の高速運転時に上記第１通路７ａを開き、該第１通路７ａはロータリバルブ２１上流側の吸気通路７と連通するようになっている（図３（ｂ）参照）。また、上記第２通路７ｂは、エンジン５の全運転域で上記バルブ本体２９の回動によって開閉されることなく常時吸気通路７上流側と連通するようになっている。

上記各バルブ本体２９にはナイロン製のシール部材５１が装着されている。このシール部材５１は、一対の板状リング部５３を備えている。そして、上記各リング部５３は、上記バルブ本体２９のシール溝部４１にバルブ本体２９の半径方向に移動可能に嵌入されるとともに、外周面が上記吸気ケーシング３のバルブ挿入孔１９内面に摺接するようになっている。

−吸気装置の作動−
次に、上述の如く構成された吸気装置１の作動について説明する。

＜エンジン５の高速運転時＞
エンジン制御装置から出力される制御信号により、アクチュエータが高速用の作動状態となると、このアクチュエータの作動により、ロータリバルブ２１は、図３（ｂ）に示すように、第１バルブ片部４５をバルブ挿入孔１９内に位置付けて第１通路７ａを開く開き位置となる。補強ブリッジ部４７は吸気の流れを阻害しないように吸気流通方向に沿うように位置付けられる。これにより、インテークマニホールドから吸気通路７に流入した吸気は、貫通路４３を経て第１通路７ａ及び第２通路７ｂに流入し、燃料噴射ノズル２５から噴射された燃料と混合して混合気を生成しながらエンジン５の吸気ポート（図示せず）を流れる。

また、ロータリバルブ２１が開き位置となると、ロータリバルブ２１の連結部３１の前側板部３１ａの切欠き部３１ｄは、前側カラー部材１４外面に当接する。これにより、ロータリバルブ２１の図３（ｂ）で示す反時計回りの回動が規制される。なお、このロータリバルブ２１の回動規制は、吸気ケーシング３をエンジン５やインテークマニホールドに組み付ける際も同様に行われる。

＜エンジン５の低速運転時＞
エンジン制御装置から出力される制御信号により、アクチュエータが低速用の作動状態となると、このアクチュエータの作動により、ロータリバルブ２１は、図３（ａ）に示すように、第１バルブ片部４５をエンジン５側に位置付けて第１通路７ａを閉じる閉じ位置となる。このとき、第２通路７ｂは開かれているとともに、補強ブリッジ部４７の他端部４７ｂとバルブ挿入孔１９内面との間に隙間Ｓが形成される。これにより、インテークマニホールドから吸気通路７に流入した吸気は、隙間Ｓを通って狭い第２通路７ｂに流入して流速が高まり、燃料噴射ノズル２５から噴射された燃料との混合が促進されて混合気を生成しながらエンジン５の吸気ポート（図示せず）を流れる。

また、ロータリバルブ２１が閉じ位置となると、ロータリバルブ２１の連結部３１の下側板部３１ａの切欠き部３１ｄは、前側カラー部材１４外面に当接する。これにより、ロータリバルブ２１の図３（ａ）で示す時計回りの回動は規制される。なお、このロータリバルブ２１の回動規制は、吸気ケーシング３をエンジン５やインテークマニホールドに組み付ける際も同様に行われる。

−効果−
以上により、本実施形態によれば、ベアリング３７に軸支された支軸３３に、バルブ挿入孔１９とベアリング収容孔３５とを仕切る鍔部３３ａを吸気ケーシング３内面に摺接しないように形成しているので、この鍔部３３ａによりＥＧＲからの粘着成分がベアリング収容孔３５に流入して支軸３３とベアリング３７との間に付着することを抑制することができ、このため、その粘着成分により支軸３３がベアリング３７に固着することを抑制でき、ロータリバルブ２１の回動抵抗が大きくなることを抑制することができる。

また、ベアリング収容孔３５内面に、ベアリング３７を位置決めする段差部３５ａを形成しているので、この段差部３５ａによりベアリング３７を確実に位置決めすることができる。

（実施形態２）
本実施形態は、鍔部３３ａの配置位置が実施形態１とは異なるものである。すなわち、図６に示すように、鍔部３３ａは、バルブ挿入孔１９内面に摺接しないようにバルブ挿入孔１９に配置されている。また、鍔部３３ａの直径は、ベアリング収容孔３５の開口部の孔径よりも大きく設定され、ＥＧＲからの粘着成分がベアリング収容孔３５に流入することを確実に抑制している。

以上により、本実施形態によれば、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、吸気ケーシング３の気筒列方向両端部にベアリング収容孔３５をそれぞれ形成し、これらベアリング収容孔３５に支軸３３を軸支するベアリング３７をそれぞれ収容したが、吸気ケーシング３の気筒列方向両端部のうち一端部にのみベアリング収容孔３５を形成してもよく、この場合にはベアリング３５に軸支されていない支軸３３に鍔部３３ａを設ける必要はない。

また、上記各実施形態では、吸気装置１を２気筒エンジンに適用した場合を例示したが、３気筒以上のエンジンにも適用することができ、この場合にはバルブ本体２９及びシール部材５１を気筒の数に合わせて設ければよい。

さらに、上記各実施形態では、吸気ケーシング３のバルブ挿入孔１９に挿設したロータリバルブ２１を切り換えて吸気通路７の断面積をエンジン５の運転状態に応じて変化させるようにした吸気装置１を例示したが、吸気通路の分岐箇所に介設したロータリバルブを切り換えて吸気通路の有効な長さをエンジンの運転状態に応じて変化させるようにした吸気装置にも適用することができるものである。

本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係るロータリバルブの軸受け構造は、ロータリバルブの回動抵抗が大きくなることを抑制する用途等に適用できる。

本発明の実施形態に係る吸気装置の斜視図である。 吸気ケーシングを気筒列方向と平行な面で切断した状態の吸気装置の斜視図である。 図１のIII−III線の矢視断面図であり、（ａ）はエンジンの低速運転時を示す図であり、（ｂ）はエンジンの高速運転時を示す図である。 ロータリバルブの斜視図である。 吸気装置の気筒列方向一端部を気筒列方向と平行な面で切断した断面図である。 吸気装置の気筒列方向一端部を気筒列方向と平行な面で切断した断面図である。

符号の説明

１ 吸気装置
３ 吸気ケーシング
５ エンジン
７ 吸気通路
１９ バルブ挿入孔
２１ ロータリバルブ
２９ バルブ本体
３１ 連結部
３３ 支軸
３３ａ 鍔部
３５ ベアリング収容孔
３５ａ 段差部
３７ ベアリング
３９ 円形壁部
４１ シール溝部
４３ 貫通路
５１ シール部材
５３ リング部

Claims (4)

1. 多気筒エンジンの気筒毎に形成された吸気通路を有する吸気ケーシングに気筒列方向に延びるとともに上記各吸気通路を横断するように形成されたバルブ挿入孔に、エンジン運転状態に応じて吸気の流動を可変調整するように回動可能に挿設されたロータリバルブの軸受け構造であって、
   上記ロータリバルブは、上記各吸気通路に対応するように上記バルブ挿入孔に配置された複数個のバルブ本体を有し、
   上記各バルブ本体の気筒列方向両端面には支軸がそれぞれ突設され、
   上記吸気ケーシングの気筒列方向両端部のうち少なくとも一方にはベアリング収容孔が形成され、
   上記ベアリング収容孔には、該ベアリング収容孔に対応する上記支軸を軸支するベアリングが収容され、
   上記ベアリングに軸支された支軸には、上記バルブ挿入孔と上記ベアリング収容孔とを仕切る鍔部が上記吸気ケーシング内面に摺接しないように形成されていることを特徴とするロータリバルブの軸受け構造。
2. 請求項１記載のロータリバルブの軸受け構造において、
   上記鍔部は、上記ベアリング収容孔内面に摺接しないように該ベアリング収容孔に配置されていることを特徴とするロータリバルブの軸受け構造。
3. 請求項１記載のロータリバルブの軸受け構造において、
   上記鍔部は、上記バルブ挿入孔内面に摺接しないように該バルブ挿入孔に配置されていることを特徴とするロータリバルブの軸受け構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のロータリバルブの軸受け構造において、
   上記ベアリング収容孔内面には、上記ベアリングを位置決めする段差部が形成されていることを特徴とするロータリバルブの軸受け構造。

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