JP2010084557A - インテークマニホールドの弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インテークマニホールドの吸気通路に弁体を配設する場合に、弁体によって吸気の流通が妨げられるのを抑制して吸気効率を高める。
【解決手段】インテークマニホールドの弁装置は、インテークマニホールドの吸気通路Ｒに配設される弁体４２と、弁体４２を回動可能に支持する支持体４４とを備えている。弁体４２を回動させることによって吸気通路Ｒを絞る位置と開放する位置とに切り替えるように構成されている。吸気通路Ｒを開放する位置にある弁体４２を支持体４４に収容することで、弁体４２が吸気の流通を妨げないようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、インテークマニホールドに設けられる弁装置の構造に関するものである。

従来より、エンジンの燃焼室内でタンブル流やスワール流を生成するために、インテークマニホールドの分岐管の下流端部に弁装置を設けることが行われている。この種の弁装置としては、例えば、特許文献１に開示されているように、板状の弁体と、弁体を支持する支持体とを備えたものが知られている。支持体は、枠状をなしており、分岐管の下流端部に嵌るように形成されている。また、弁体は、支持体の内側に配置されるようにして支持体に組み付けられている。このように弁体をインテークマニホールドに対し支持体を介して組み付けるようにすることで、インテークマニホールドの形状によらず、弁体の組付作業性を良好することが可能になっている。

そして、弁体には、駆動軸が連結されており、この駆動軸をアクチュエータ等で回動させることによって弁体が吸気通路を絞る位置と開放する位置とに切り替えられるようになっている。
特開２００６−７０７２０号公報

ところが、特許文献１の弁装置のように枠状の支持体の内側に弁体を配置すると、弁体が吸気通路を絞る位置にあっても、開放する位置にあっても支持体の内面から吸気通路内方に出たままとなる。特に弁体が吸気通路を開放する位置にある場合は、吸気流量を多く確保したい場合であり、このときに弁体が吸気通路内に出たままとなっていると吸気の流通を妨げることになり、吸気効率の低下を招くことになる。

本発明は斯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、インテークマニホールドの吸気通路に弁体を配設する場合に、弁体によって吸気の流通が妨げられるのを抑制して吸気効率を高めることにある。

上記目的を達成するために、第１の発明では、インテークマニホールドの吸気通路に配設される弁体と、該弁体を回動可能に支持する支持体とを備え、該弁体を回動させることによって上記吸気通路を絞る位置と開放する位置とに切り替えるように構成されたインテークマニホールドの弁装置であって、上記支持体には、上記吸気通路を開放する位置にある弁体を収容する弁体収容部が形成されている構成とする。

第２の発明では、第１の発明において、支持体は、吸気通路の壁面に形成された凹部に収容される構成とする。

第３の発明では、第１または２の発明において、弁体に連結されて該弁体を駆動する駆動軸を備え、上記駆動軸は、吸気通路の壁面に形成された凹部に収容される構成とする。

第１の発明によれば、弁体が吸気通路を開放する位置にあるときに、支持体の弁体収容部に収容されるので、吸気通路内で吸気の流通が妨げられるのを抑制することができ、吸気効率を高めることができる。

第２の発明によれば、支持体を吸気通路の壁面に形成された凹部に収容するようにしたので、支持体が吸気の流通を妨げるようになるのを抑制でき、吸気効率をより一層高めることができる。

第３の発明によれば、弁体を駆動する駆動軸を吸気通路の壁面に形成された凹部に収容するようにしたので、駆動軸が吸気の流通を妨げるようになるのを抑制でき、吸気効率をより一層高めることができる。

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。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るインテークマニホールド１を示すものである。このインテークマニホールド１は、Ｖ型６気筒エンジン（図示せず）に装着されるものであって、マニホールド本体２と、エンジンの燃焼室内にタンブル流やスワール流を生成するため弁装置３とを備えている。

マニホールド本体２は、スロットルボディ接続管１０と、スロットルボディ接続管１０から分岐する第１及び第２サージタンク１１、１２と、第１サージタンク１１から分岐して延びる第１〜第３分岐管１３、１４、１５と、第２サージタンク１２から分岐して延びる第４〜第６分岐管１６、１７、１８とを備えている。つまり、このインテークマニホールド１の吸気通路Ｒは、マニホールド本体２のスロットルボディ接続管１０内から第１及び第２サージタンク１１、１２内、第１〜第６分岐管１３〜１８内を延びている。

スロットルボディ接続管１０の上流端には、スロットル弁を内蔵したスロットルボディ（図示せず）が締結されるフランジ２０が設けられている。スロットルボディ接続管１０は、エンジンの気筒列方向に大略水平に延びている。また、第１及び第２サージタンク１１、１２は、エンジンの気筒列方向に大略水平に、かつ、互いに間隔をあけて延びる筒状に形成されている。第１及び第２サージタンク１１、１２のスロットルボディ接続管１０と反対側の端部同士は、連通管２１により接続されている。尚、連通管２１の内部には、図示しないが、アクチュエータによって駆動される開閉弁が内蔵されており、エンジンの回転数に応じて連通管２１を開閉するようになっている。

第１〜第３分岐管１３、１４、１５は、第１サージタンク１１から水平方向に延びた後、下方へ屈曲して延びている。また、第４〜第６分岐管１６、１７、１８は、第２サージタンク１２から水平方向に延びた後、下方へ屈曲して延びている。

マニホールド本体２は、上下に分割された上側分割体２ａと下側分割体２ｂとを組み合わせて構成されている。上側分割体２ａは、スロットルボディ接続管１０の上半部と、第１及び第２サージタンク１１、１２の上半部と、第１〜第６分岐管１３〜１８の上半部と、連通管２１の上半部とが樹脂材を用いて一体成形されてなるものである。一方、下側分割体２ｂは、残りの部位が樹脂材を用いて一体成形されてなるものである。

上側分割体２ａ及び下側分割体２ｂの周縁部には、それぞれ、相手側へ向けて突出する突条部（図示せず）が全周に亘って形成されている。上側分割体２ａの突条部と下側分割体２ｂの突条部とを振動溶着することによって上側分割体２ａと下側分割体２ｂとが一体化されている。

第１〜第３分岐管１３、１４、１５の下側である下流側には、弁装置３が取り付けられる第１弁装置取付部材２５が設けられている。第４〜第６分岐管１６、１７、１８の下側である下流側にも、同様に、第２弁装置取付部材２６が設けられている。これら弁装置取付部材２５、２６は、下側分割体２ｂの一部を構成するものであり、下側分割体２ｂの本体部分とは別体とされて、該本体部分に取り付けられて一体化するようになっている。

第１弁装置取付部材２５は、第１〜第３分岐管１３、１４、１５の下流側を構成する第１〜第３管部３１、３２、３３と、第１〜第３管部３１、３２、３３を連結するように延びるフランジ３４とを備えている。第１〜第３管部３１、３２、３３は、上下方向に延びており、それらの上端部の全周に亘って形成された溶着フランジ３５（図２にも示す）が下側分割体２ｂの本体部分に振動溶着されるようになっている。また、フランジ３４はエンジンのシリンダヘッドに締結されるようになっている。

弁装置３は、第１管部３１内に配設される第１弁機構４０（図３に示す）と、第２管部３２内に配設される第２弁機構（図示せず）と、第３管部３３内に配設される第３弁機構（図示せず）と、これら第１〜第３弁機構４０を駆動するアクチュエータ４１（図１に示す）及び駆動軸４３とを備えている。

図４〜図６に示すように、第１弁機構４０は、第１管部３１内の吸気通路Ｒ内に配設される弁体４２と、弁体４２を支持する支持体４４とを備えている。弁体４２は、樹脂製であり、吸気通路Ｒの壁面に沿って該吸気通路Ｒの周方向に延びる板状をなしている。弁体４２における吸気通路Ｒの周方向（弁体４２の幅方向）両側には、吸気通路Ｒの形状に対応するように湾曲する湾曲部４２ａ、４２ａがそれぞれ設けられている。また、弁体４２の吸気流れ方向上流側には、支持体４４に回動可能に支持される一対の支持部４２ｂ、４２ｂが形成されている。両支持部４２ｂは、弁体４２の幅方向に離れていて、湾曲部４２ａ、４２ａの近傍に位置付けられている。各支持部４２ｂは、弁体４２の吸気通路Ｒ側とは反対側へ突出し、弁体４２の幅方向に延びる中心線を有する円筒形状とされている。各支持部４２ｂ、４２ｂには、その中心線を通るように嵌入孔４２ｃが貫通形成されている。嵌入孔４２ｃには、駆動軸４３が嵌入するようになっている。嵌入孔４２ｃの断面は矩形状とされている。

支持体４４は、樹脂製であり、図７及び図８に示すように、第１管部３１の下流端開口を囲むように形成された枠部４６と、枠部４６の外縁部から突出する第１及び第２アーム部４７、４８と、枠部４６の内縁部から吸気通路Ｒの壁面に沿うように延出する延出板部４９とを備えている。第１及び第２アーム部４７、４８は、弁体４２の支持部４２ｂの位置に対応するように間隔をあけて位置付けられている。また、第１及び第２アーム部４７、４８は、その先端側が互いに接離する方向に撓み変形するようになっている。第１及び第２アーム部４７、４８の先端部には、弁体４２の支持部４２ｂを挿入するための貫通孔４７ａ、４８ａが形成されている。貫通孔４７ａ、４８ａの内径は、挿入された支持部４２ｂが回動可能となるように設定されており、従って、弁体４２は支持部４２ｂの中心線周りに回動するようになっている。

また、第１アーム部４７の貫通孔４７ａ周縁部には、第１アーム部４７の縁部に近づくほど第２アーム部４８から離れるように傾斜する第１傾斜面４７ｂが形成されている。また、第２アーム部４８の貫通孔４８ａ周縁部には、第２アーム部４８の縁部に近づくほど第１アーム部４７から離れるように傾斜する第２傾斜面４８ｂが形成されている。これら傾斜面４７ｂ、４８ｂは、弁体４２を支持体４４に組み付ける際に支持部４２ｂを貫通孔４７ａ、４８ａへ案内するための案内面となっている。

延出板部４９は、吸気通路Ｒの壁面に沿って該吸気通路Ｒの周方向に延びている。延出板部４９における吸気通路Ｒの周方向の長さは、弁体４２の同方向の長さよりも長く設定されている。延出板部４９と、第１及び第２アーム部４７、４８との間には隙間が設けられており、第１及び第２アーム部４７、４８の撓み変形を延出板部４９が阻害しないようになっている。また、図４や図６に示すように、延出板部４９には、弁体４２の吸気流れ下流側の縁部に沿う形状の切欠部（弁体収容部）４９ａが形成され、この切欠部４９ａ内に弁体４２が収容されるようになっている。図７に示すように、延出板部４９の切欠部４９ａ周りは、切欠部４９ａの縁部に近づくほど薄肉となるように形成されている。

尚、第２分岐管１４に組み付けられる第２弁機構と、第３分岐管１５に組み付けられる第３弁機構とは、第１弁機構４０と同様に構成されている。

駆動軸４３は、例えば金属材料で構成されており、断面が弁体４２の嵌入孔４２ｃと同じ矩形状となっている。よって、駆動軸４３を嵌入孔４２ｃに嵌入した状態で、駆動軸４３と弁体４２とが相対回転しないようになっている。また、駆動軸４３は、第１弁装置取付部材２５の第１管部３１側から第３管部３３側まで延びている。この駆動軸４３は、第２弁機構の弁体の嵌入孔と、第３弁機構の弁体の嵌入孔とにも嵌入するようになっている。また、駆動軸４３の第３管部３３側は該第３管部３３から外方へ突出している。第３管部３３の外面にはアクチュエータ４１が配設されており、このアクチュエータ４１の出力軸は、駆動軸４３に連結されている。

アクチュエータ４１は、エンジン制御装置（図示せず）により制御されるようになっており、例えば、エンジン回転数が所定回転数よりも低い場合には、駆動軸４３を回動させることにより、弁体４２を吸気通路Ｒを絞る位置（図５に示す）とし、所定回転数以上の場合には、吸気通路Ｒを開放する位置（図４に示す）とするようになっている。弁体４２が吸気通路を絞る位置にあるときには、弁体４２における吸気流れ方向下流側が吸気通路Ｒの中心線近傍に達するようになっている。一方、弁体４２が吸気通路Ｒを開放する位置では、延出板部４９の切欠部４９ａの内方に位置して収容されるようになっている。

図２に示すように、第１弁装置取付部材２５のフランジ３４における第１管部３１の下流端周りには、窪み部５０が形成されている。図９に示すように、この窪み部５０の深さは、第１弁機構４０の枠部４６の厚さと略同じに設定されている。窪み部５０の内形状は、枠部４６の外形よりも大きく設定されており、窪み部５０の内側面と枠部４６の外周面との間には、図３に示すように、環状のシール材５１が配設されるようになっている。

図２に示すように、第１管部３１の内面には、支持体４４の第１及び第２アーム部４７、４８がそれぞれ収容されるアーム部収容凹部５３、５４が形成されている。アーム部収容凹部５３、５４の形状は第１及び第２アーム部４７、４８に合致する形状となっている。アーム部収容凹部５３、５４の内面には、駆動軸４３が挿通する挿通孔５３ａ（第１アーム部側のもののみ示す）が開口している。挿通孔５３ａは第１管部３１の周壁を貫通している。

また、第１管部３１の内面には、駆動軸４３が収容される駆動軸収容凹部５５と、支持体４４の延出板部４９が収容される延出板部収容凹部５６とが形成されている。駆動軸収容凹部５５は、駆動軸４３に接触しないように、深めに形成されている。延出板部収容凹部５６は、延出板部４９の厚みと略同じ深さに設定され、アーム部収容凹部５３、５４、駆動軸収容凹部５５及び延出板収容凹部５６と連なっている。延出板部４９の周縁部の形状に合致する形状となっている。

尚、第２管部３２及び第３管部３３も、第１管部３１と同様に構成されている。また、第２弁装置取付部材２６は、上記第１弁装置取付部材２５と同じ構造であるため、説明を省略する。

次に、上記のように構成されたインテークマニホールド１を製造する場合について説明する。まず、マニホールド本体２の上側分割体２ａと下側分割体２ｂの本体部分とを振動溶着するとともに、下側分割体２ｂの本体部分と第１及び第２弁装置取付部材２５、２６の溶着フランジ３５とを振動溶着する。

そして、第１弁装置取付部材２５に第１〜第３弁機構４０を組み付ける。詳しくは、まず、支持体４４に弁体４２を組み付ける。このとき、弁体４２の支持部４２ｂ、４２ｂを第１及び第２アーム部４７、４８の傾斜面４７ｂ、４８ｂに押し付けていくと、第１及び第２アーム部４７、４８が互いに離れる方向に撓み、支持部４２ｂ、４２ｂが傾斜面４７ｂ、４８ｂによって貫通孔４７ａ、４８ａまで案内されて該貫通孔４７ａ、４８ａに入り、第１及び第２アーム部４７、４８の形状が復元する。これにより、弁体４２と支持体４４とが一体化する。

その後、弁体４２及び支持体４４を第１管部３１内へ向けて下流端開口から挿入すると、第１及び第２アーム部４７、４８がアーム部収容凹部５３、５４にそれぞれ収容されるとともに、延出板部４９が延出板部収容凹部５６に収容される。第２及び第３管部３２、３３にも同様にして第２及び第３弁機構の弁体及び支持体を組み付ける。また、図３に示すように、シール材５１を窪み部５０に嵌める。

しかる後、駆動軸４３を第１弁装置取付部材２５に組み付けると、該駆動軸４３が第１〜第３弁機構４０の弁体４２の支持部４２ｂの嵌入孔４２ｃに嵌入する。そして、アクチュエータ４１を組み付ける。第２弁装置取付部材２６にも同様にして弁機構等を組み付ける。

次に、インテークマニホールド１を使用する場合について説明する。エンジンの回転数が所定回転数よりも低いと、図５に示すように、アクチュエータ４１により弁体４２が吸気通路Ｒを絞る位置となるまで回動する。このとき、第１〜第６弁機構４０の弁体４２が同時に回動する。これにより、第１〜第６分岐管１３〜１８内の吸気通路Ｒが絞られてエンジンの燃焼室内でタンブル流やスワール流を生成することができる。

一方、エンジンの回転数が所定回転数以上になると、図４に示すように、アクチュエータ４１により弁体４２が吸気通路Ｒを開放する位置となるまで回動する。この状態では、弁体４２が支持体４４の切欠部４９ａ内に入り込むようになって収容されるので、支持体４４の内面から吸気通路Ｒ内へ出たままとなることはない。しかも、弁体４２は、延出板部４９と共に吸気通路Ｒの延出板部収容凹部５６に収容され、弁体４２と吸気通路Ｒの壁面とは略面一となる。よって、吸気通路Ｒ内で吸気の流通が妨げられるのを抑制することが可能になる。

また、支持体４４の第１及び第２アーム部４７、４８がアーム部収容凹部５３、５４に収容されるとともに、駆動軸４３が駆動軸収容凹部５５に収容されているので、吸気通路Ｒの壁面から吸気通路Ｒ内へ向けて突出するものは無く、吸気をスムーズに流すことが可能になる。アーム部収容凹部５３、５４及び延出板部収容凹部５６は、本発明の支持体４４を収容するための凹部である。

以上説明したように、この実施形態によれば、弁体４２が吸気通路Ｒを開放する位置にあるときに、支持体４４の切欠部４９ａに収容されるようになるので、吸気通路Ｒ内で吸気の流通が妨げられるのを抑制することができ、吸気効率を高めることができる。

また、支持体４４を吸気通路Ｒの壁面に形成されたアーム部収容凹部５３、５４及び延出板部収容凹部５６に収容するようにしたので、支持体４４が吸気の流通を妨げるようになるのを抑制でき、吸気効率をより一層高めることができる。

また、駆動軸４３を吸気通路Ｒの壁面に形成した駆動軸収容凹部５５に収容するようにしたので、駆動軸４３が吸気の流通を妨げるようになるのを抑制でき、このことによっても、吸気効率をより一層高めることができる。

尚、上記実施形態では、本発明をＶ型６気筒エンジン用のインテークマニホールド１に適用した場合について説明したが、これに限らず、直列エンジン用のインテークマニホールドや水平対向エンジン用のインテークマニホールドにも適用することができる。

以上説明したように、本発明に係るインテークマニホールドの弁装置は、例えば、自動車用エンジンの吸気系に用いることができる。

実施形態に係るインテークマニホールドの斜視図である。 第１弁装置取付部材の第１管部側を下側から見た斜視図である。 弁機構が組み付けられた状態の図２におけるIII−III線断面図である。 弁体が吸気通路を開放する位置にある弁機構を吸気通路内方から見た斜視図である。 弁体が吸気通路を絞る位置にある図４相当図である。 弁体が吸気通路を開放する位置にある弁機構を吸気通路と反対側から見た斜視図である。 支持体を吸気通路内方から見た斜視図である。 支持体を吸気通路と反対側から見た斜視図である。 支持体のみが組み付けられた状態の図３相当図である。

符号の説明

１ インテークマニホールド
３ 弁装置
４２ 弁体
４３ 駆動軸
４４ 支持体
４９ａ 切欠部（弁体収容部）
５３、５４ アーム部収容凹部
５５ 駆動軸収容凹部
５６ 延出板部収容凹部
Ｒ 吸気通路

Claims (3)

1. インテークマニホールドの吸気通路に配設される弁体と、該弁体を回動可能に支持する支持体とを備え、該弁体を回動させることによって上記吸気通路を絞る位置と開放する位置とに切り替えるように構成されたインテークマニホールドの弁装置であって、
   上記支持体には、上記吸気通路を開放する位置にある弁体を収容する弁体収容部が形成されていることを特徴とするインテークマニホールドの弁装置。
2. 請求項１に記載のインテークマニホールドの弁装置において、
   支持体は、吸気通路の壁面に形成された凹部に収容されることを特徴とするインテークマニホールドの弁装置。
3. 請求項１または２に記載のインテークマニホールドの弁装置において、
   弁体に連結されて該弁体を駆動する駆動軸を備え、
   上記駆動軸は、吸気通路の壁面に形成された凹部に収容されることを特徴とするインテークマニホールドの弁装置。

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