JP2009197646A - Variable air intake system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータの回転出力をバルブへ伝え、バルブの回転力は電動モータへ伝えないクラッチを備えた可変吸気システムに関する。 The present invention relates to a variable intake system including a clutch that transmits a rotational output of an electric motor to a valve and does not transmit a rotational force of the valve to the electric motor.
(従来技術)
内燃機関(以下、エンジン)の吸気通路内にバルブを配置し、このバルブの開度を中間開度に保持することにより、タンブル、スワール等の渦流をエンジンの燃焼室内に発生させることで燃焼状態を改善し、エンジン始動時の排気ガスの浄化や、燃費改善効果を高めることを目的とした可変吸気システムが知られている。
このような技術では、開閉部材の開度が一定であっても、電動モータを通電して開閉部材の開度保持を行っているため、開閉部材の開度保持のための電力が必要となる。
(Conventional technology)
Combustion state by placing a valve in the intake passage of an internal combustion engine (hereinafter referred to as the engine) and maintaining a vortex flow such as tumble and swirl in the combustion chamber of the engine by maintaining the valve opening at an intermediate opening. There is known a variable intake system for improving exhaust gas, purifying exhaust gas when starting an engine, and improving fuel efficiency.
In such a technique, even if the opening degree of the opening and closing member is constant, the electric motor is energized to hold the opening degree of the opening and closing member, so electric power is required to hold the opening degree of the opening and closing member. .
そこで、回転駆動体に伝達される回転力を回転従動体へ伝え、回転従動体に伝達される回転力は固定部材であるカラーに伝えて回転駆動体へは伝えないクラッチ(例えば、特許文献1〜3参照)を用いることで、開閉部材の開度が一定の開度に保たれる際に、電動モータの通電を停止することが考えられる。
なお、特許文献1、2は、カラーを回転従動体の外周に配置した技術であり、特許文献3は、カラーを回転従動体の内周に配置した技術である。
Therefore, a clutch that transmits the rotational force transmitted to the rotational drive body to the rotational follower and transmits the rotational force transmitted to the rotational follower to the collar, which is a fixed member, is not transmitted to the rotational drive body (for example, Patent Document 1). It is conceivable to stop energization of the electric motor when the opening degree of the opening / closing member is maintained at a constant opening degree.
しかし、特許文献1〜3に示されるクラッチは、パワーウインドに用いられる技術であり、特許文献1〜3のクラッチを、可変吸気システムのバルブに適用した場合、吸気通路内に発生する圧力脈動によりバルブには脈動による回転力(具体的には、高振動、高負荷、高脈動の回転力)が与えられて、バルブの保持状態(クラッチの係合状態)が解除されてしまう不具合が発生する。即ち、クラッチによってバルブの回転を規制することができないという問題点があった。 However, the clutches disclosed in Patent Documents 1 to 3 are technologies used for power windows, and when the clutches of Patent Documents 1 to 3 are applied to a valve of a variable intake system, the pressure pulsation generated in the intake passage is caused. A rotational force (specifically, high vibration, high load, high pulsation rotational force) due to pulsation is applied to the valve, causing a problem that the valve holding state (clutch engagement state) is released. . That is, there is a problem that the rotation of the valve cannot be regulated by the clutch.
(従来技術の問題点)
そこで、カラーにおけるローラ(噛合体の一例)との噛合面に複数の窪み部を設けて、窪み部においてローラが噛合することでバルブの保持力(クラッチの係合力)を高め、バルブに脈動による回転力が与えられても、バルブの保持状態が解除されることのない技術が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
この特許文献4の技術は、カラーに窪み部を設けることで、バルブの保持力を高めているが、言い換えると窪み部がない部分においてはバルブの保持力を高めることができない。具体的には、カラーへ窪み部を均等に12カ所に設けた場合、このバルブ保持の保持分解能力は、360°/12=30°となる。即ち、クラッチの保持分解能力は荒いものとなる。
(Problems of conventional technology)
Therefore, a plurality of depressions are provided on the engagement surface of the collar with the roller (an example of the engagement body), and the holding force of the valve (clutch engagement force) is increased by engaging the roller in the depression, and the valve is caused by pulsation. A technique has been proposed in which the holding state of the valve is not released even when a rotational force is applied (see, for example, Patent Document 4).
The technique of
一方、可変吸気システムはバルブの開度を、図6に示す燃費改善有効開度範囲(燃費改善効果がゼロより大きい開度範囲:図中、必要精度)内に設定することが要求される。
しかし、従来技術において、カラーに窪み部を設けてバルブの保持力を高める技術では、上述のようにバルブ保持の保持分解能力は荒いものであったため、バルブの開度を燃費改善有効開度範囲内に設定できない可能性がある。
However, in the prior art, in the technology that increases the holding force of the valve by providing a recess in the collar, the holding and disassembling ability of the valve holding is rough as described above, so the valve opening is reduced to the fuel efficiency improving effective opening range. May not be set in
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃費改善有効開度範囲内においてバルブを確実に保持できる可変吸気システムの提供にある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a variable intake system that can reliably hold a valve within a fuel efficiency improvement effective opening range.
[請求項1の手段]
請求項1の手段を採用する可変吸気システムは、
燃費改善効果が最も大きい時のバルブのバルブ角を最大効果バルブ角θ、
バルブのバルブ角が最大効果バルブ角θから閉弁方向へ変化して燃費改善効果がゼロとなる時のバルブ角を閉弁側最小効果バルブ角α、
バルブのバルブ角が最大効果バルブ角θから開弁方向へ変化して燃費改善効果がゼロとなる時のバルブ角を開弁側最小効果バルブ角β、
バルブが最大効果バルブ角θの時においてカラーと噛合体が接触する角度位置を理想噛合角Z、
理想噛合角Zと、この理想噛合角Zに最も近い閉弁方向の窪み部の設定位置xとの間の角度を閉弁側窪み角γ1、
理想噛合角Zと、この理想噛合角Zに最も近い開弁方向の窪み部の設定位置yとの間の角度を開弁側窪み角γ2とした場合、
減速機の減速比Gが、
γ1/G≦αとγ2/G≦βの両方を満足する。
[Means of claim 1]
A variable intake system employing the means of claim 1 is provided.
The valve angle of the valve when the fuel efficiency improvement effect is greatest is the maximum effect valve angle θ,
When the valve angle of the valve changes from the maximum effect valve angle θ to the valve closing direction and the fuel efficiency improvement effect becomes zero, the valve angle is set to the valve closing side minimum effect valve angle α,
When the valve angle of the valve changes from the maximum effective valve angle θ to the valve opening direction and the fuel efficiency improvement effect becomes zero, the valve angle when the valve opening side minimum effective valve angle β,
When the valve is at the maximum effective valve angle θ, the angular position where the collar and the meshing body contact each other is the ideal meshing angle Z,
The angle between the ideal engagement angle Z and the set position x of the recess in the valve closing direction closest to the ideal engagement angle Z is defined as the valve closing side recess angle γ1,
When the angle between the ideal engagement angle Z and the setting position y of the recess in the valve opening direction closest to the ideal engagement angle Z is the valve opening side recess angle γ2,
The reduction ratio G of the reducer is
Both γ1 / G ≦ α and γ2 / G ≦ β are satisfied.
これにより、バルブが閉弁側最小効果バルブ角αの時においてカラーと噛合体が接触する角度位置を閉弁側最小効果噛合角aとし、
バルブが開弁側最小効果バルブ角βの時においてカラーと噛合体が接触する角度位置を開弁側最小効果噛合角bとした場合、
理想噛合角Zと閉弁側最小効果噛合角aの間に必ず1つ以上の窪み部が存在するとともに、理想噛合角Zと開弁側最小効果噛合角bの間に必ず1つ以上の窪み部が存在することになり、燃費改善有効開度範囲(閉弁側最小効果バルブ角αと開弁側最小効果バルブ角βの間)内においてバルブを確実に保持することができる。
Thereby, when the valve is at the valve closing side minimum effect valve angle α, the angular position where the collar and the meshing body come into contact is set as the valve closing side minimum effect engagement angle a,
When the valve is at the valve opening side minimum effect valve angle β, the angle position where the collar and the meshing body contact each other is the valve opening side minimum effect meshing angle b.
There is always at least one recess between the ideal engagement angle Z and the valve closing side minimum effect engagement angle a, and at least one recess between the ideal engagement angle Z and the valve opening side minimum effect engagement angle b. Therefore, the valve can be reliably held within the fuel efficiency improvement effective opening range (between the valve closing side minimum effect valve angle α and the valve opening side minimum effect valve angle β).
[請求項2の手段]
請求項2の手段を採用する可変吸気システムのカラーは、回転駆動体および回転従動体の外周に配置されるものである。
[Means of claim 2]
The collar of the variable intake system adopting the means of
[請求項3の手段]
請求項3の手段を採用する可変吸気システムの噛合体は、カラーに対して転動するローラである。
[Means of claim 3]
The meshing body of the variable intake system employing the means of
[請求項4の手段]
請求項4の手段を採用する可変吸気システムの窪み部は、ローラの外周面の一部が嵌まり込む溝によって設けられる。
なお、溝形状は、V字溝、円弧溝、矩形溝、傾斜溝など限定されるものではない。
[Means of claim 4]
The recess of the variable intake system employing the means of
The groove shape is not limited to a V-shaped groove, a circular arc groove, a rectangular groove, an inclined groove, or the like.
最良の形態の可変吸気システムは、通電により回転出力を発生する電動モータと、こ の電動モータによって駆動され、エンジンの吸気通路内に配置されたバルブと、電動モータの回転出力をバルブへ伝達し、このバルブの回転力を電動モータへ伝えないクラッチとを備える。
この可変吸気システムは、クラッチとバルブの間に、電動モータの回転出力を減速してバルブに伝える減速機が設けられている。
The variable intake system of the best mode is an electric motor that generates rotational output when energized, a valve that is driven by this electric motor and disposed in the intake passage of the engine, and transmits the rotational output of the electric motor to the valve. And a clutch that does not transmit the rotational force of the valve to the electric motor.
In this variable intake system, a speed reducer is provided between the clutch and the valve to decelerate the rotational output of the electric motor and transmit it to the valve.
クラッチは、電動モータによって回転駆動される回転駆動体と、この回転駆動体と周方向に当接して回転駆動される回転従動体と、回転中心の周囲に環状配置された回転不能のカラーと、回転従動体とカラーの径方向間に配置される噛合体とを備える。
回転従動体は、カラーとの径方向間に、径方向の隙間の大きい隙間大と、この隙間大の周方向の両側に、当該隙間大より径方向寸法の小さい隙間小とを形成する。
噛合体(ロータ等)は、隙間大より径方向寸法が小さく、且つ隙間小より径方向寸法が大きい。
回転駆動体は、回転従動体と周方向に当接する状態において噛合体を隙間大側に移動させる噛合解除突起を備える。
カラーは、噛合体が噛合する面に、複数の窪み部(傾斜部や溝など)を備える。
The clutch is a rotationally driven body that is rotationally driven by an electric motor, a rotational follower that is rotationally driven in contact with the rotationally driven body in the circumferential direction, a non-rotatable collar that is annularly arranged around the rotational center, A rotating follower and a meshing body disposed between the radial directions of the collar.
The rotary follower forms a large gap having a large radial gap and a small gap having a smaller radial dimension than the large gap on both sides of the gap in the circumferential direction between the collar and the collar.
The meshing body (rotor or the like) has a smaller radial dimension than the large gap and a larger radial dimension than the small gap.
The rotational driving body includes a mesh release protrusion that moves the meshing body to the large gap side in a state where the rotational driving body is in contact with the rotational follower in the circumferential direction.
The collar includes a plurality of depressions (inclined portions, grooves, and the like) on the surface with which the meshing body meshes.
ここで、燃費改善効果が最も大きい時のバルブのバルブ角を最大効果バルブ角θ、
バルブのバルブ角が最大効果バルブ角θから閉弁方向へ変化して燃費改善効果がゼロとなる時のバルブ角を閉弁側最小効果バルブ角α、
バルブのバルブ角が最大効果バルブ角θから開弁方向へ変化して燃費改善効果がゼロとなる時のバルブ角を開弁側最小効果バルブ角β、
バルブが最大効果バルブ角θの時においてカラーと噛合体が接触する角度位置を理想噛合角Z、
理想噛合角Zと、この理想噛合角Zに最も近い閉弁方向の窪み部の設定位置xとの間の角度を閉弁側窪み角γ1、
理想噛合角Zと、この理想噛合角Zに最も近い開弁方向の窪み部の設定位置yとの間の角度を開弁側窪み角γ2とした場合、
減速機の減速比Gが、
γ1/G≦αとγ2/G≦βの両方の式を同時に満足するように設けられている。
Here, the valve angle of the valve when the fuel economy improvement effect is the greatest is the maximum effect valve angle θ,
When the valve angle of the valve changes from the maximum effect valve angle θ to the valve closing direction and the fuel efficiency improvement effect becomes zero, the valve angle is set to the valve closing side minimum effect valve angle α,
When the valve angle of the valve changes from the maximum effective valve angle θ to the valve opening direction and the fuel efficiency improvement effect becomes zero, the valve angle when the valve opening side minimum effective valve angle β,
When the valve is at the maximum effective valve angle θ, the angular position where the collar and the meshing body contact each other is the ideal meshing angle Z,
The angle between the ideal engagement angle Z and the set position x of the recess in the valve closing direction closest to the ideal engagement angle Z is defined as the valve closing side recess angle γ1,
When the angle between the ideal engagement angle Z and the setting position y of the recess in the valve opening direction closest to the ideal engagement angle Z is the valve opening side recess angle γ2,
The reduction ratio G of the reducer is
It is provided so as to satisfy both the expressions γ1 / G ≦ α and γ2 / G ≦ β at the same time.
実施例1を図1〜図6を参照して説明する。
実施例1の可変吸気システムは、エンジンの吸気通路内に配置されたバルブの開度を可変させるシステムであり、バルブの他に、通電により正方向あるいは逆方向に回転する電動モータ1と、この電動モータ1の回転出力を減速してバルブに伝える減速機2と、電動モータ1と減速機2の間に介在されるクラッチ3から構成され、電動モータ1が制御装置(ECU等)に通電制御されるものである。
なお、バルブは、板状の開閉部材の一辺にバルブ駆動軸を持つヒンジ式バルブ構造を採用して全開時の空気抵抗の増加を抑えるものである。
A first embodiment will be described with reference to FIGS.
The variable intake system of the first embodiment is a system that varies the opening degree of a valve disposed in an intake passage of an engine. In addition to the valve, an electric motor 1 that rotates in a forward direction or a reverse direction when energized, The
The valve employs a hinged valve structure having a valve drive shaft on one side of a plate-like opening / closing member to suppress an increase in air resistance when fully opened.
先ず、クラッチ3の基本構造を説明する。
クラッチ3は、電動モータ1によって回転駆動される回転駆動体4と、この回転駆動体4と周方向に当接して回転駆動される回転従動体5と、回転中心の周囲に環状配置された回転不能のカラー6と、回転従動体5とカラー6の径方向間に配置されるローラ(噛合体の一例)7とを備える。なお、クラッチ3を構成する各部品は、金属部品であっても、硬質な樹脂部品であっても良い。
First, the basic structure of the clutch 3 will be described.
The
実施例1におけるカラー6は、回転駆動体4および回転従動体5の外周を覆う筒形状を呈する。カラー6の内周面8は、ローラ7との噛合面になり、カラー6の内周面8の軸心は、回転駆動体4および回転従動体5の回転中心と一致する。このカラー6は、クラッチハウジング9内に固定されて回転不能になっている。
なお、この実施例では、カラー6をクラッチハウジング9内に取り付ける例を示すが、カラー6をクラッチハウジング9と一体に設けても良い。
The
In this embodiment, an example in which the
回転従動体5は、減速機2の入力軸(クラッチ3からみたら出力側)11と結合されるものであり、回転中心から外側に向かう1つあるいは複数(この実施例では3つ)の従動扇部12を備える。従動扇部12の径方向外面には、カラー6の内周面8の接線方向に対して平行な平面形状の外面部13が形成されている。
これによって、従動扇部12の外面部13と、カラー6の内周面8との径方向間に、径方向の隙間の大きい隙間大L1と、この隙間大L1の周方向の両側に、隙間大L1より径方向寸法の小さい隙間小L2とが形成される。
The
As a result, a large gap L1 having a large radial gap between the
ローラ7は、従動扇部12の外面部13と、カラー6の内周面8との径方向間に配置された円柱体であり、ローラ7の両側が、回転従動体5および回転従動体5の回転中心に対して回転自在に支持されたホルダ14によって回転自在に支持される。
このローラ7の直径L3は、隙間大L1より径方向寸法が小さく、且つ隙間小L2より径方向寸法が大きく設けられている。即ちL1>L3>L2の関係に設けられている。これにより、ローラ7は、常に従動扇部12の外面部13と、カラー6の内周面8との径方向間に配置される。
The
The diameter L3 of the
そして、従動扇部12の外面部13と、カラー6の内周面8との径方向距離が、ローラ7の直径L3より大きい位置にローラ7が存在すると、回転従動体5はカラー6に対して回転できる。また、従動扇部12の外面部13と、カラー6の内周面8との径方向距離が、ローラ7の直径L3と一致すると、ローラ7が従動扇部12の外面部13と、カラー6の内周面8との間に挟み付けられた状態となる。即ち、回転従動体5がローラ7を介してカラー6に噛合した状態となり、回転従動体5の回転がカラー6によって阻止される。
When the
回転駆動体4は、電動モータ1の出力軸(クラッチ3からみたら入力側)15と結合されるものであり、従動扇部12の周方向間に配置される1つあるいは複数(この実施例では3つ)の駆動扇部16を備える。これにより、電動モータ1によって回転駆動体4が回転駆動されると、駆動扇部16が従動扇部12に当接し、回転駆動体4の回転力が回転従動体5に伝達される。
The
駆動扇部16の周方向の両側の側面の外側には、回転方向に突出した噛合解除突起17が設けられている。この噛合解除突起17は、駆動扇部16が従動扇部12に当接する状態において、ホルダ14を隙間大L1側に移動させて、ホルダ14に支持されるローラ7を隙間大L1側に移動させるものである。即ち、従動扇部12の外面部13と、カラー6の内周面8との径方向距離がローラ7の直径L3より大きい位置にローラ7を移動させて、従動扇部12とカラー6との間においてローラ7の回転を自由にさせるものである。
Engagement release protrusions 17 protruding in the rotational direction are provided on the outer sides of the side surfaces on both sides in the circumferential direction of the
減速機2は、歯車減速装置を採用しており、一例を図3を参照して説明する。この実施例の減速機2は、回転従動体5と一体に回転するウォームギヤ21、このウォームギヤ21に減速駆動される中間ギヤ22、この中間ギヤ22に減速駆動される最終ギヤ23からなり、最終ギヤ23に設けられた減速機出力軸24がバルブ駆動軸に結合される。
The
ここで、上記構成よりなるクラッチ3の基本作動を説明する。
(電動モータ1の通電時)
制御装置により電動モータ1が通電制御されて、電動モータ1が正方向または逆方向に回転する際は、回転駆動体4に伝えられた回転力によって、噛合解除突起17がローラ7を隙間大L1側に移動させる。これにより、回転駆動体4および回転従動体5は、カラー6に対して自由に移動できる状態となる。そして、回転駆動体4が回転従動体5に当接し、回転駆動体4の回転力が回転従動体5に伝えられ、回転駆動体4とともに回転従動体5が回転する。回転従動体5の回転が減速機2で減速されて、吸気通路内に配置されたバルブの開度を操作する。
Here, the basic operation of the clutch 3 configured as described above will be described.
(When the electric motor 1 is energized)
When the electric motor 1 is energized and controlled by the control device, and the electric motor 1 rotates in the forward direction or the reverse direction, the
(電動モータ1の通電停止時)
バルブの開度位置が目的の開度に設定されると、制御装置は電動モータ1の通電を停止する。この状態で、手動等によりバルブに回動負荷を与えて、回転従動体5に回転力を与えると、回転従動体5の僅かな回転変化によって、ローラ7が回転従動体5とカラー6の間で挟み付けられ、回転従動体5とカラー6がローラ7を介して噛合する。この結果、回転従動体5の回転は不能となり、バルブの回動が阻止される。
(When the electric motor 1 is de-energized)
When the opening position of the valve is set to the target opening, the control device stops energization of the electric motor 1. In this state, when a rotational load is applied to the valve manually and the rotational force is applied to the
(実施例1の特徴1)
しかし、吸気通路内に発生する圧力脈動により、バルブには脈動による回転力(具体的には、高振動、高負荷、高脈動の回転力)が与えられる。特にヒンジ式バルブ構造を採用するこの実施例の場合には、非常に大きな圧力脈動がバルブ駆動軸に作用する。すると、その脈動による回転力が減速機2を介して回転従動体5に伝わり、ローラ7の噛合状態が解除されてしまう。即ち、クラッチ3によってバルブの回転を規制することができなくなってしまう。
(Characteristic 1 of Example 1)
However, due to the pressure pulsation generated in the intake passage, a rotational force (specifically, high vibration, high load, high pulsating rotational force) is applied to the valve. Particularly in this embodiment employing a hinged valve structure, a very large pressure pulsation acts on the valve drive shaft. Then, the rotational force due to the pulsation is transmitted to the
そこで、この実施例1では、クラッチ3によるバルブの保持能力を高めるために、次の技術を採用している。
クラッチ3を構成するカラー6には、ローラ7と噛合する内周面8に、ローラ7が押し付けられた状態で、ローラ7の移動および回転を阻止する窪み部が設けられている。
この実施例の窪み部は、ローラ7が浅く嵌まり合うことができる溝25であり、この溝25はローラ7の軸と平行に設けられている。溝25の形状は、図2(b)に示すように、ローラ7の曲面と略一致するR面でも良いし、ローラ7の曲面より大きい曲率のR面でも良いし、ローラ7の曲面より小さい曲率のR面でも良い。また、溝形状は、R面に限定されるものではなく、矩形溝、三角溝(緩やかな傾斜面を含む)など、他の形状であっても良い。
溝25の数は、カラー6の内周面8に複数(例えば、9本)設けられるものであり、等間隔を隔てて設けられている。
Therefore, in the first embodiment, the following technique is adopted in order to increase the holding ability of the valve by the
The
The recess in this embodiment is a
A plurality of (for example, nine)
このように、クラッチ3を構成するカラー6の内周面8に溝25を設けたことにより、電動モータ1の通電が停止している状態において、ローラ7が溝25に嵌まり合うことでローラ7が強くカラー6に噛合して、ローラ7とカラー6の摩擦力に頼らず、回転従動体5の回動を阻止することができる。この結果、圧力脈動によりバルブの開度位置が変化する不具合を阻止できる。
なお、電動モータ1が駆動されて、回転駆動体4が正方向または逆方向に回転駆動される際は、噛合解除突起17がローラ7を隙間大L1側に移動させて、ローラ7による噛合を解除する。そして、回転駆動体4が回転従動体5に当接し、回転駆動体4の回転力が回転従動体5に伝わって、バルブの開度位置を操作する。
Thus, by providing the
When the electric motor 1 is driven and the
(実施例1の特徴2)
一方、可変吸気システムには、バルブの開度を燃費改善有効開度範囲内に設定することが要求される。
具体的に、(a)バルブを閉じるほどに、ポンピングロスが増大し、燃費が悪化する(図4参照)。
一方、(b)バルブの開度を小さくして、燃焼室内に渦流を発生させることで燃焼状態を改善し、内部(外部)限界EGR率を向上させることができる。即ち、バルブ開度が小さい時のEGR率を増やすことで、冷却損失、ポンピングロスを低減させて、燃費向上効果を得ることができる(図5参照)。
(
On the other hand, the variable intake system is required to set the opening of the valve within the fuel efficiency improvement effective opening range.
Specifically, (a) as the valve is closed, the pumping loss increases and the fuel consumption deteriorates (see FIG. 4).
On the other hand, (b) by reducing the valve opening and generating a vortex in the combustion chamber, the combustion state can be improved and the internal (external) limit EGR rate can be improved. That is, by increasing the EGR rate when the valve opening is small, the cooling loss and the pumping loss can be reduced, and the fuel efficiency improvement effect can be obtained (see FIG. 5).
上記(a)、(b)の関係より、燃費改善効果が得られるバルブの開度範囲が存在する(図6参照)。即ち、所定の開度範囲よりバルブを全閉に近づけた場合には、EGRによる燃費改善よりも、ポンピングロスによる燃費悪化率の影響が大きくなり、全体として燃費が悪化する。逆に、所定の開度範囲よりバルブの開度を大きくした場合には、EGRによる燃費改善効果が得られなくなって、全体として燃費が悪化する。
このように、バルブの開度には燃費を改善できる開度範囲が存在しており、可変吸気システムには、バルブの開度を燃費改善有効開度範囲内に設定することが要求される。
From the relationship of (a) and (b) above, there is a valve opening range in which a fuel efficiency improvement effect can be obtained (see FIG. 6). That is, when the valve is brought closer to full closure than the predetermined opening range, the influence of the fuel consumption deterioration rate due to the pumping loss becomes larger than the fuel consumption improvement by EGR, and the fuel consumption is deteriorated as a whole. On the other hand, when the opening of the valve is made larger than the predetermined opening range, the fuel efficiency improvement effect by EGR cannot be obtained, and the fuel efficiency is deteriorated as a whole.
Thus, there is an opening range in which the fuel consumption can be improved in the opening of the valve, and the variable intake system is required to set the opening of the valve within the fuel efficiency improvement effective opening range.
しかるに、上述したように、カラー6の内周面8に複数の溝25を設けて、溝25においてローラ7が噛合することでバルブの保持力(クラッチ3の係合力)を高める技術は、クラッチ3の保持分解能力は荒いものであり、バルブの開度を燃費改善有効開度範囲内に設定できない可能性がある。
However, as described above, a technique in which a plurality of
そこで、この実施例1では、図1に示すように、
燃費改善効果が最も大きい時のバルブのバルブ角を最大効果バルブ角θとし、
バルブのバルブ角が最大効果バルブ角θから閉弁方向へ変化して燃費改善効果がゼロとなる時のバルブ角を閉弁側最小効果バルブ角αとし、
バルブのバルブ角が最大効果バルブ角θから開弁方向へ変化して燃費改善効果がゼロとなる時のバルブ角を開弁側最小効果バルブ角βとし、
バルブが最大効果バルブ角θの時においてカラー6とローラ7が接触する角度位置を理想噛合角Zとし、
バルブが閉弁側最小効果バルブ角αの時においてカラー6とローラ7が接触する角度位置を閉弁側最小効果噛合角aとし、
バルブが開弁側最小効果バルブ角βの時においてカラー6とローラ7が接触する角度位置を開弁側最小効果噛合角bとし、
理想噛合角Zと、この理想噛合角Zに最も近い閉弁方向の溝25の設定位置xとの間の角度を閉弁側窪み角γ1とし、
理想噛合角Zと、この理想噛合角Zに最も近い開弁方向の溝25の設定位置yとの間の角度を開弁側窪み角γ2とした場合、
減速機2の減速比Gが、
γ1/G≦αと、γ2/G≦βとの両方の式を満足するように設定されている。
なお、閉弁側窪み角γ1と開弁側窪み角γ2は同じ角度であるため、共通の角度γで表した場合には、γ/G≦α、γ/G≦βを満足するように設定するものである。
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG.
The valve angle of the valve when the fuel efficiency improvement effect is the greatest is the maximum effect valve angle θ,
The valve angle when the valve angle of the valve changes from the maximum effect valve angle θ to the valve closing direction and the fuel efficiency improvement effect becomes zero is the valve closing side minimum effect valve angle α,
The valve angle when the valve angle of the valve changes from the maximum effect valve angle θ to the valve opening direction and the fuel efficiency improvement effect becomes zero is the valve opening side minimum effect valve angle β,
When the valve is at the maximum effective valve angle θ, the angular position where the
When the valve is at the valve closing side minimum effect valve angle α, the angular position where the
When the valve is at the valve-opening side minimum effect valve angle β, the angular position where the
The angle between the ideal engagement angle Z and the set position x of the
When the angle between the ideal engagement angle Z and the setting position y of the
The reduction ratio G of the
It is set so as to satisfy both the expressions γ1 / G ≦ α and γ2 / G ≦ β.
Since the valve-closing side depression angle γ1 and the valve-opening side depression angle γ2 are the same angle, they are set so as to satisfy γ / G ≦ α and γ / G ≦ β when expressed by a common angle γ. To do.
(実施例1の効果)
実施例1の可変吸気システムは、上記の構成を採用することによって、理想噛合角Zと閉弁側最小効果噛合角aの間に必ず1つ以上の溝25が存在するとともに、理想噛合角Zと開弁側最小効果噛合角bの間に必ず1つ以上の溝25が存在することになり、燃費改善有効開度範囲(閉弁側最小効果バルブ角αと開弁側最小効果バルブ角βの間)内においてバルブを確実に保持することができる。
即ち、最大効果バルブ角θにおいて電動モータ1の通電が停止された状態で、バルブの受ける高振動、高負荷、高脈動が、減速機2を介して回転従動体5に伝えられても、ローラ7が閉弁側最小効果噛合角aと開弁側最小効果噛合角bの間の溝25に嵌まって、ローラ7が強くカラー6に噛合して回転従動体5の回動が阻止されるため、燃費改善有効開度範囲内においてバルブの開度位置を固定することができる。
(Effect of Example 1)
The variable intake system of the first embodiment employs the above-described configuration, so that at least one
That is, even when energization of the electric motor 1 is stopped at the maximum effect valve angle θ, high vibration, high load, and high pulsation received by the valve are transmitted to the
[変形例]
上記の実施例では、クラッチ3とバルブとの間のみに減速機2を配置する例を示したが、電動モータ1とクラッチ3の間に別の減速機を追加配置しても良い。
窪み部(溝25、傾斜等)を設ける数について、最低条件は上述したように理想噛合角Zの閉弁方向と開弁方向にγ1/G≦α、γ2/G≦βとなる位置に2つの溝を設けることであるが、もちろんそれ以上に窪み部(溝25、傾斜等)の数が多くても良い。つまり、γ/G≦α、γ/G≦βを満たすような角度γの等間隔で窪み部(溝25、傾斜等)を設けても良い。
[Modification]
In the above embodiment, the example in which the
As for the number of depressions (
上記の実施例では、バルブの一例としてヒンジ式バルブ構造を採用する例を示したが、バタフライ式バルブ構造であっても良い。
上記の実施例では、従動扇部12の外面部13を平面に設ける例を示したが、外面部13の中心に軸方向に伸びてローラ7と噛合可能な円弧状の噛合溝を形成しても良い。
上記の実施例では、ローラ7をホルダ14で保持する例を示したが、ホルダ14を廃止したものであっても良い。
上記の実施例では、噛合体の一例として、ローラ7を示したが、ボールなど、他の転がり部品でも良い。また、転がり部品の外形は、真円である必要はなく、楕円など転がりが阻害される形状であっても良い。さらに、噛合体は、転がり部材である必要はなく、回転従動体5とカラー6との間で摺動可能な部材であっても良い。
In the above embodiment, an example in which a hinge type valve structure is adopted as an example of the valve is shown, but a butterfly type valve structure may be used.
In the above-described embodiment, an example in which the
In the above embodiment, an example in which the
In the above embodiment, the
上記の実施例では、回転駆動体4および回転従動体5の外周にカラー6を配置する例を示したが、回転駆動体4および回転従動体5の内周にカラー6を配置したものであっても良い。その場合は、カラー6の外周面が噛合体(ローラ7等)と噛合する面となるため、カラー6の外周面に窪み部(溝25や傾斜等)を設けることになる。
上記の実施例では、回転駆動体4と回転従動体5の当接部分を面接触にした例を示したが、面接触ではなく、点接触や線接触など他の当接形態でも良い。
In the above embodiment, an example in which the
In the above-described embodiment, an example in which the contact portion between the
1 電動モータ
2 減速機
3 クラッチ
4 回転駆動体
5 回転従動体
6 カラー
7 ローラ(噛合体)
17 噛合解除突起
25 溝(窪み部)
L1 隙間大
L2 隙間小
L3 ローラの直径
θ 最大効果バルブ角
α 閉弁側最小効果バルブ角
β 開弁側最小効果バルブ角
a 閉弁側最小効果噛合角
b 開弁側最小効果噛合角
Z 理想噛合角
x 理想噛合角Zより閉弁方向にある窪み部の角度位置
γ1 閉弁側窪み角
y 理想噛合角Zより開弁方向にある窪み部の角度位置
γ2 開弁側窪み角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
17
L1 Large clearance L2 Small clearance L3 Roller diameter θ Maximum effect valve angle α Valve closing side minimum effect valve angle β Valve opening side minimum effect valve angle a Valve closing side minimum effect meshing angle b Valve opening side minimum effect meshing angle Z Ideal meshing Angle x Angular position of the recess in the valve closing direction from the ideal engagement angle Z γ1 Valve closing side recess angle y Angular position of the recess in the valve opening direction from the ideal engagement angle Z γ2 Valve opening side recess angle
Claims (4)
この電動モータによって駆動され、内燃機関の吸気通路内に配置されたバルブと、
前記電動モータの回転出力を前記バルブへ伝達し、このバルブの回転力を前記電動モータへ伝えないクラッチと、
を備えた可変吸気システムにおいて、
この可変吸気システムは、前記電動モータの回転出力を減速して前記バルブに伝える減速機を備え、
前記クラッチは、前記電動モータによって回転駆動される回転駆動体と、
この回転駆動体と周方向に当接して回転駆動される回転従動体と、
回転中心の周囲に環状配置された回転不能のカラーと、
前記回転従動体と前記カラーの径方向間に配置される噛合体とを備え、
前記回転従動体は、前記カラーとの径方向間に、径方向の隙間の大きい隙間大と、この隙間大の周方向の両側に、当該隙間大より径方向寸法の小さい隙間小とを形成するものであり、
前記噛合体は、前記隙間大より径方向寸法が小さく、且つ前記隙間小より径方向寸法が大きいものであり、
前記回転駆動体は、前記回転従動体と周方向に当接する状態において前記噛合体を前記隙間大側に移動させる噛合解除突起を備えるものであり、
前記カラーは、前記噛合体が噛合する面に複数の窪み部を備えるものであり、
燃費改善効果が最も大きい時の前記バルブのバルブ角を最大効果バルブ角θとし、
前記バルブのバルブ角が最大効果バルブ角θから閉弁方向へ変化して燃費改善効果がゼロとなる時のバルブ角を閉弁側最小効果バルブ角αとし、
前記バルブのバルブ角が最大効果バルブ角θから開弁方向へ変化して燃費改善効果がゼロとなる時のバルブ角を開弁側最小効果バルブ角βとし、
前記バルブが最大効果バルブ角θの時において前記カラーと前記噛合体が接触する角度位置を理想噛合角Zとし、
前記理想噛合角Zと、この理想噛合角Zに最も近い閉弁方向の窪み部の設定位置xとの間の角度を閉弁側窪み角γ1とし、
前記理想噛合角Zと、この理想噛合角Zに最も近い開弁方向の窪み部の設定位置yとの間の角度を開弁側窪み角γ2とした場合、
前記減速機の減速比Gは、
γ1/G≦αと、
γ2/G≦βと
を満足することを特徴とする可変吸気システム。 An electric motor that generates rotational output when energized;
A valve driven by the electric motor and disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
A clutch that transmits the rotational output of the electric motor to the valve and does not transmit the rotational force of the valve to the electric motor;
In a variable intake system with
The variable intake system includes a speed reducer that decelerates and transmits the rotational output of the electric motor to the valve.
The clutch includes a rotational drive body that is rotationally driven by the electric motor;
A rotational follower that is rotationally driven in contact with the rotational drive body in the circumferential direction;
A non-rotatable collar annularly arranged around the center of rotation;
A rotating body and a meshing body disposed between the collars in the radial direction;
The rotary follower forms a large gap having a large radial gap and a small gap having a smaller radial dimension than the gap large on both sides of the gap in the circumferential direction between the collar and the collar. Is,
The meshing body has a smaller radial dimension than the large gap and a larger radial dimension than the small gap,
The rotational driving body includes a mesh release protrusion that moves the meshing body to the large gap side in a state of contacting the rotational follower in the circumferential direction,
The collar is provided with a plurality of depressions on the surface with which the meshing body meshes,
The valve angle of the valve when the fuel efficiency improvement effect is the largest is the maximum effect valve angle θ,
The valve angle when the valve angle of the valve changes from the maximum effect valve angle θ to the valve closing direction and the fuel efficiency improvement effect becomes zero is the valve closing side minimum effect valve angle α,
The valve angle when the valve angle of the valve changes from the maximum effective valve angle θ to the valve opening direction and the fuel efficiency improvement effect becomes zero is the valve opening side minimum effective valve angle β,
An ideal meshing angle Z is defined as an angular position where the collar and the meshing body come into contact when the valve has a maximum effect valve angle θ.
The angle between the ideal engagement angle Z and the setting position x of the recess in the valve closing direction closest to the ideal engagement angle Z is defined as a valve closing side recess angle γ1.
When the angle between the ideal engagement angle Z and the set position y of the recess in the valve opening direction closest to the ideal engagement angle Z is the valve opening side recess angle γ2,
The reduction ratio G of the reducer is
γ1 / G ≦ α,
A variable intake system characterized by satisfying γ2 / G ≦ β.
前記カラーは、前記回転駆動体および前記回転従動体の外周に配置されることを特徴とする可変吸気システム。 The variable intake system of claim 1,
The variable intake system according to claim 1, wherein the collar is disposed on an outer periphery of the rotary driver and the rotary follower.
前記噛合体は、前記カラーに対して転動するローラであることを特徴とする可変吸気システム。 The variable intake system according to claim 1 or 2,
The variable intake system, wherein the meshing body is a roller that rolls relative to the collar.
前記窪み部は、前記ローラの外周面の一部が嵌まり込む溝によって設けられることを特徴とする可変吸気システム。 The variable intake system of claim 3,
The variable intake system, wherein the recess is provided by a groove into which a part of the outer peripheral surface of the roller is fitted.
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