JP2010223128A

JP2010223128A - 吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータおよび管長切替バルブ用アクチュエータを有する吸気マニホールド

Info

Publication number: JP2010223128A
Application number: JP2009072506A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kawamata; 文雄川又; Ryoji Ohashi; 良次大橋; Jun Sugihara; 純杉原
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】検出感度が良好な回転角度センサーを備えた吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータを提供する。
【解決手段】吸気通路の長さを切り替え可能に開閉動作を行う切替バルブ機構16を有し、前記切替バルブ機構は、支持孔内でその軸線方向を中心に回転自在に支承される回転シャフト42を有し、該回転シャフトは軸線方向を中心に回転可能なように固定される弁体を有し、前記回転シャフトの一方の端面側の一端には、マグネット105が付設され、さらに、前記回転シャフトをその軸線方向を中心に回転駆動する駆動モータ22と、ホール素子を内蔵する回転角度センサー104とを有し、該回転角度センサーの検出面が、該マグネットと対向する形態で、該マグネットから間隔を隔てて位置決めされ、前記回転角度センサーは、前記検出面が前記回転シャフトの軸方向に対して略平行となるように前記回転シャフトの側方に位置決めされる。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータおよび管長切替バルブ用アクチュエータを有する吸気マニホールドに関し、より詳細には、検出感度が良好な回転角度センサーを備えた吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータおよび管長切替バルブ用アクチュエータを有する吸気マニホールドに関する。

従来から、バルブの開閉動作により吸気通路の管長を可変とした吸気マニホールドが採用され、そのために吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータが用いられている。
吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータは、たとえば特許文献１に開示されている。
この吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータ２００は、図８〜９に示すように、並列配置された複数の吸気通路を有する吸気マニホールド２０２の並列方向の一方の端面に設けられた開口から、各吸気通路の副吸気通路の中間部を横切る支持孔に挿入され、各吸気通路の長さを切り替え可能に開閉動作を行う切替バルブ機構２１６を有する。切替バルブ機構２１６の一端は、バルブカバー２１８によって支持され、このバルブカバー２１８は、一方の端面に対して密封可能に固定される突き合わせ面を備える。切替バルブ機構２１６は、軸線方向に沿って支持孔に挿入され、支持孔内で軸受２１５により軸線方向を中心に回転自在に支承される回転シャフト２１９を有する（図９参照）。回転シャフト２１９は、各吸気通路の副吸気通路の中間部に対応するように軸線方向に所定間隔を隔て、かつ軸線方向を中心に回転可能なように回転シャフト２１９に固定される一つ又は複数の弁体２２１を備える。さらに、図１０に示すように、回転シャフト２１９をその軸線方向を中心に回転駆動する駆動モータ２２３がアクチュエータケース２２５内に収容されている。また、回転シャフト２１９の一方の端面側の一端には、マグネット２２７が付設される一方、ホール素子を内蔵するバブル回転角度センサー２２９が設けられ、バブル回転角度センサー２２９の検出面２３１が、マグネット２２７と対向する形態で、マグネット２２７から間隔を隔てて位置決めされる。

このような構成により、駆動モータ２２３により切替バルブ機構２１６を駆動し、回転シャフト２１９をその軸線を中心として回転させ、各吸気通路の副吸気通路の中間部に対応するように配置された一つ又は複数の弁体２２１を軸線を中心として回転させ、このようなバルブの開閉動作を通じて、副吸気通路の連通あるいは遮断を行うことにより各吸気通路の管長を切り替えることが可能である。
その際、回転角度センサー２２９が、バルブの回転角度を検出し、バルブの開閉状態を判定するようにしている。
より詳細には、回転角度センサー２２９は、ホール素子を内蔵し、回転シャフト２１９の軸線方向を中心とする回転によるマグネット２２７の磁束の変化を検出し、磁束の変化により起電力が発生するホール効果を利用することにより、回転シャフト２１９に固定されたバルブの回転角度を検出するようにしている。
このため、図９に示すように、回転角度センサー２２９は、その検出面２３１がマグネット２２７に対向するように、マグネット２２７から回転シャフト２１９の端面から軸線方向に間隔を隔てて位置決めされている。

しかしながら、このような従来の吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータ２００には、以下のような技術的問題点が存する。
第１に、回転角度センサー２２９の回転シャフト２１９に対する相対位置に起因して、回転角度センサー２２９の検出感度が悪い点である。
より具体的には、回転角度センサー２２９は、マグネット２２７に対して回転シャフト２１９の軸方向に間隔を隔てて位置決めされているところ、回転シャフト２１９は、周囲の温度変化による影響により、軸方向に熱膨張あるいは熱収縮を繰り返し、そのたびに回転シャフト２１９の軸長が変動する。この長さの変動に起因して、マグネット２２７と回転角度センサー２２９の検出面２３１との間のギャップＧが変動し、それにより検出感度が劣化し、場合によっては、たとえばバルブが開状態でないのに開状態であると誤検出をすることも生じ得る。

第２に、従来の吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータ２００は、軸力伝達軸と回転伝達軸の２軸構成を採用することと相まって、全体の軸方向長が嵩む点である。
より詳細には、図１０に示すように、従来、軸力伝達軸である回転シャフト２１９と、回転シャフト２１９の軸線方向に平行して、回転シャフト２１９から離間する向きに延びる回転伝達軸である第２軸２３３とが設けられ、マグネット２２７は、回転シャフト２１９の一端に設けられたスパーギア２３５に設置され、回転伝達軸の回転シャフト側の一端には、スパーギア２３５と噛み合うピニオンギア２３７と、駆動モータ２２３のウォーム２３９と噛み合うウォームホイールギア２４１とが、間にクッションラバー２４３を介在させて設けられ、駆動モータ２２３の回転駆動力がウォーム２３９、ウォームホイールギア２４１、クッションラバー２４３、ピニオンギア２３７およびスパーギア２３５を介して、回転シャフト２１９に伝達されるようにしている。このため、単一軸を用いる場合に比べて、全体の軸方向長が長くなっていた。さらに、回転角度センサー２２９をマグネット２２７が設けられたスパーギア２３５に対して軸線方向に対向するように、スパーギア２３５から間隔を隔てて設けていたので、その分、軸方向のスペースが占有されていた。

以上の技術的問題に鑑み、本発明の目的は、検出感度が良好な回転角度センサーを備えた吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータおよび管長切替バルブ用アクチュエータを有する吸気マニホールドを提供することにある。
以上の技術的問題に鑑み、本発明の目的は、バルブ回転位置を良好に検出可能であるとともに、全体の軸長を短縮化した吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータおよび管長切替バルブ用アクチュエータを有する吸気マニホールドを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る吸気マニホールドに係る管長切替バルブ用アクチュエータは、
並列配置された複数の吸気通路を有する吸気マニホールドの並列方向の一方の端面に設けられた開口から、各吸気通路の副吸気通路の中間部を横切る支持孔に挿入され、各吸気通路の長さを切り替え可能に開閉動作を行う切替バルブ機構を有し、
前記切替バルブ機構は、軸線方向に沿って前記支持孔に挿入され、前記支持孔内でその軸線方向を中心に回転自在に支承される回転シャフトを有し、該回転シャフトは、各吸気通路の副吸気通路の中間部に対応するように軸線方向に所定間隔を隔てて軸線方向を中心に回転可能なように固定される一つ又は複数の弁体を有し、前記回転シャフトの前記一方の端面側の一端には、マグネットが付設され、
さらに、前記回転シャフトをその軸線方向を中心に回転駆動する駆動モータと、ホール素子を内蔵する回転角度センサーとを有し、該回転角度センサーの検出面が、該マグネットと対向する形態で、該マグネットから間隔を隔てて位置決めされる、吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータにおいて、
前記回転角度センサーは、前記検出面が前記回転シャフトの軸方向に対して略平行となるように前記回転シャフトの側方に位置決めされる、構成としている。

以上の構成を有する吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータによれば、
切替バルブ機構を、並列配置された複数の吸気通路を有する吸気マニホールドの並列方向の一方の端面に設けられた開口から、各吸気通路の副吸気通路の中間部を横切る支持孔に挿入したうえで、駆動モータによる回転駆動力を回転シャフトに伝達し、回転シャフトをその軸線を中心として回転させることにより、軸線方向を中心に回転可能なように回転シャフトに固定される一つ又は複数の弁体が軸線を中心として回転することにより、一つ又は複数の弁体は各吸気通路の副吸気通路の中間部に対応するように軸線方向に所定間隔を隔てていることから、一つ又は複数の弁体の開閉動作を通じて各吸気通路の副吸気通路を連通あるいは遮断を行って、吸気マニホールドの吸気通路の管長を可変とすることが可能である。
その際、ホール素子を内蔵する回転角度センサーが、その検出面が回転シャフトの一方の端面側の一端に付設されたマグネットと対向する形態で、マグネットから間隔を隔てて位置決めされるように設けられ、マグネットの回転シャフトの軸線を中心とする回転に伴う磁束の変化を起電力に変換することにより、一つ又は複数の弁体の開閉状態を判定することが可能である。

このとき、回転角度センサーの検出面が回転シャフトの軸方向に対して略平行となるように回転角度センサーを回転シャフトの側方に位置決めすることにより、回転シャフトの周囲の温度変化により、軸長が熱膨張あるいは熱収縮を繰り返し、それにより軸長が変動するとしても、検出面とマグネットとの間のギャップＧが一定に維持されることから、回転角度センサーの検出精度を確保することが可能である。

また、前記該回転シャフトはさらに、前記一方の端面側に、前記回転シャフトに締結されるナットと、前記回転シャフトに外嵌するウォームホイールギアと、前記回転シャフトに対して軸線方向および軸線を中心とする回転方向にそれぞれ固定され、かつ軸線を中心とする前記回転シャフトの回転を規制するストッパレバーとを、前記支持孔の内方に向かってこの順に有し、
筒状カラーが、前記回転シャフトに外嵌するとともに、前記ナットの締結により前記ストッパレバーに当接するように設けられ、
前記ウォームホイールギアは、前記筒状カラーに対して軸線方向に摺動可能に外嵌し、
前記ウォームホイールギアと前記ストッパレバーとの間に介在し、かつ前記筒状カラーに対して軸方向に摺動可能に外嵌するように筒状クッションラバーがさらに設けられ、
該筒状クッションラバーは、前記ウォームホイールギアおよび前記ストッパレバーそれぞれに対して、軸線方向を中心に一体で回転可能なように係合し、
前記筒状カラーは、前記ウォームホイールギアの軸長と前記筒状クッションラバーの軸長との合計長さより短い軸長を有し、
前記マグネットは、前記ストッパレバーに設けられるのがよい。

さらにまた、前記切替バルブ機構の一端を支持するバルブカバーであって、前記端面に対して固定される突き合わせ面を備え、該突き合わせ面には、前記切替バルブ機構の一端を取り囲む環状シール面が設けられるバルブカバーと、
前記突き合わせ面の反対側の面に設けられ、駆動モータを内蔵するアクチュエータケースとを有し、
前記バルブカバーは、その中央部に、前記突き合わせ面から反対側の面まで延び、前記回転シャフトの前記一方の端面側の一端が抜ける貫通穴と、この貫通穴に連通し、該反対側の面から前記バルブカバーの厚み方向に延びる第１中空円筒部とを有し、
該第１中空円筒部内に、前記ウォームホイールギア、前記筒状クッションラバーおよび前記ストッパレバーが収容され、
前記アクチュエータケースは、前記第１中空円筒部に横向きに連通し、前記駆動モータを収容する第２中空円筒部を有し、
前記回転角度センサーは、前記第２中空円筒部を通って、前記第１中空円筒部内の前記ストッパレバーに向かって延びるように設けられるのがよい。

加えて、前記バルブカバーは、前記突き合わせ面と反対側の面に窪み部を有し、前記アクチュエータケースは、前記窪み部に対して一体に成形されるのがよい。

本発明に係る吸気マニホールドに係る管長切替バルブ用アクチュエータによれば、ホール素子を内蔵する回転角度センサーが、その検出面が回転シャフトの一方の端面側の一端に付設されたマグネットと対向する形態で、マグネットから間隔を隔てて位置決めされるように設けられ、マグネットの回転シャフトの軸線を中心とする回転に伴う磁束の変化を起電力に変換することにより、一つ又は複数の弁体の開閉状態を判定することが可能である。このとき、回転角度センサーの検出面が回転シャフトの軸方向に対して略平行となるように回転角度センサーを回転シャフトの側方に位置決めすることにより、回転シャフトの周囲の温度変化により、軸長が熱膨張あるいは熱収縮を繰り返し、それにより軸長が変動するとしても、検出面とマグネットとの間のギャップＧが一定に維持されることから、回転角度センサーの検出精度を確保することが可能である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
図１ないし図３に示すように、吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータ１０は、吸気マニホールド１２内に挿入されて、吸気マニホールド１２の各吸気通路１４の長さを切り替え可能に開閉動作を行う切替バルブ機構１６と、切替バルブ機構１６の一端を支持し、切替バルブ機構１６が挿入される吸気マニホールド１２の開口１８（図４参照）を密閉可能に閉鎖するアクチュエータバルブカバー２０と、切替バルブ機構１６を駆動するアクチュエータバルブカバー２０内の駆動モータ２２とから概略構成されている。

吸気マニホールド１２は、４気筒エンジンに対応したものであり、吸気集合室を形成するサージタンク２６と、吸気集合室に連通する主吸気通路２８をそれぞれ形成するようにして、一端がサージタンク２６に共通に接続される４つの相互に独立した分岐管３０と、各分岐管３０の他端に連設されるエンジン取付用フランジ３２とを有し、４つの分岐管３０が水平方向に並列配置されている。
吸気マニホールド１２は、例えば合成樹脂からなり、複数、たとえば３つの接合部材を相互に溶着して構成される。
各分岐管３０の並列方向に沿うサージタンク２６の一端には、大気導入口３４が設けられ、この大気導入口３４にはスロットルボディ（図示せず）を介してエアクリーナー（図示せず）が接続され、スロットルボディにおけるスロットルの開度に応じた量の大気が吸気集合室に導入されるようにしている。
図２に示すように、サージタンク２６の下部に一端が接続される各分岐管３０は、略Ｃ字状に湾曲するように形成され、各分岐管３０の他端に連設されるエンジン取付用フランジ３２がサージタンク２６の下流側に配置される。
吸気マニホールド１２には、吸気集合室に一端を開口させるとともに他端を主吸気通路２８の途中に開口させる副吸気通路３６が設けられ、副吸気通路３６により吸気集合室内からエンジンに至るまでの通路としてバイパスが可能とされている。

図３に示すように、各副吸気通路３６の連通あるいは遮断は、吸気マニホールド１２に回動可能に支承されるバタフライ式弁を備えた切り替えバルブ機構１６により切り替えられる。切り替えバルブ機構１６は、回転シャフト４２と、各副吸気通路３６の断面に対応し、開口４４が回転シャフト４２の軸線方向に４つ整列して設けられたプレート部４６と、４つの開口４４の位置に対応して、回転シャフト４２の軸線方向に所定間隔を隔てて回転シャフト４２に固定された４つの弁体４８とを有する。
各弁体４８は、プレート状であり、各副吸気通路３６に対応させて、後に説明するアクチュエータにより、図２（a）に示すように、副吸気通路３６を連通する位置と、図２（b）に示すように、副吸気通路３６を遮断する位置との間で軸線まわりに回動可能としている。
図４に示すように、吸気マニホールド１２の端面１１４には、各副吸気通路３６の中間部を横切る略矩形断面の空間が設けられ、４つの分岐管３０の並列方向の一端に設けた開口１８を通じて、切り替えバルブ機構１６が、回転シャフト４２の長手方向に沿ってサージタンク２６に挿入されるようにしている。

プレート部４６は、回転シャフト４２が４つの開口４４それぞれを軸線方向に貫通するようにされ、各開口４４内で回転シャフト４２に弁体４８が固定され、回転シャフト４２の軸線方向を中心とする回転により各弁体４８が回転し、以て対応する開口４４を開閉するようにしている。プレート部４６の一端には、回転シャフト４２が抜ける円形開口５４が設けられ、この円形開口５４の周縁部には、Ｏリング５６が付設され、この円形開口５４が後に説明するアクチュエータバルブカバー２０の第１中空円筒部８８に対して密封可能に内嵌するようにしている（図５参照）。
図５に示すように、回転シャフト４２は、支持孔４０の壁面によって固定支持された軸受５８によって、軸線方向を中心に回転自在に支承されている。回転シャフト４２には、軸受５８から回転シャフト４２の一端に向かって、第１筒状カラー６０、ストッパレバー６２、第２筒状カラー６４、クッションラバー６６、ウォームホイールギア６８がこの順に外嵌している。
より詳細には、第１筒状カラー６０は、軸受５８とストッパレバー６２との間に介在し、回転シャフト４２の一端から締結されるフランジナット５９による軸力をストッパレバー６２から軸受５８に伝達するようにしている。

ストッパレバー６２は、回転シャフト４２に対して軸線を中心とする回転方向に固定され、回転シャフト４２と一体で回転するようにしている。ストッパレバー６２には、回転シャフト４２から半径方向に張り出す張り出し部７０が設けられ、回転シャフト４２の回転によりこの張り出し部７０が軸線方向を中心として回転することにより、回転シャフト４２が挿入される支持孔４０の内壁に設けられた回転規制部材（図示せず）に当接するようにされ、回転シャフト４２の回転範囲を規制するようにしてある。より具体的には、回転シャフト４２に設けられたバルブが閉じ位置に相当する回転角度位置と、開き位置に相当する回転角度位置との間で回転シャフト４２が回転可能なようにしている。このように、回転シャフト４２は、張り出し部７０が支持孔４０の内壁に設けられた回転規制部材に当接することにより、回転規制が行われることから、バルブが閉じ位置および開き位置に位置決めされるとき、張り出し部７０が支持孔４０の内壁に設けられた回転規制部材に衝突することに伴い衝撃荷重が生じ、この衝撃荷重が回転シャフト４２を通じて駆動モータ２２に伝達されるが、後に説明するストッパレバー６２と駆動モータ２２との間に介在するクッションラバー６６によりこのような衝撃荷重が吸収され、駆動モータ２２に伝達される衝撃荷重を緩和し、以て駆動モータ２２の十全な保護を図るようにしている。

第２筒状カラー６４は、ストッパレバー６２とフランジナット５９との間に介在し、フランジナット５９の締結による軸力を第２筒状カラー６４を介してストッパレバー６２に伝達するようにしている。第２筒状カラー６４は、フランジナット５９に向かう一方の端に、環状張り出しフランジ７２を有し、環状張り出しフランジ７２の環状外面７４がフランジナット５９の締結力を受けるとともに、第２筒状カラー６４の軸部には、環状張り出しフランジ７２に向かって、クッションラバー６６およびウォームホイールギア６８がこの順に軸線方向に摺動可能に外嵌し、ウォームホイールギア６８の一方の端面が環状張り出しフランジ７２の環状内面７８に当接するように配置されている。

第２筒状カラー６４の軸部の軸長は、クッションラバー６６の軸長とウォームホイールギア６８のフランジ厚との合計長さより短く設定され、それにより、フランジナット５９の締結によりクッションラバー６６とウォームホイールギア６８とは、軸線方向に摺動し、第２筒状カラー６４の軸部の軸長と、クッションラバー６６の軸長とウォームホイールギア６８のフランジ厚との合計長さとの差に応じて、クッションラバー６６が軸線方向にわずか押しつぶされ、その反発力がフランジナット５９の締結による軸力と反対向きに作用し、ウォームホイールギア６８を環状張り出しフランジ７２の環状内面７８に押し当て、以てウォームホイールギア６８を軸線方向に固定するようにしている。この点において、第２筒状カラー６４の軸部の軸長は、フランジナット５９の締結によりウォームホイールギア６８を軸線方向に固定する際、クッションラバー６６の軸線方向への押しつぶれが適正な許容範囲となるように設定する必要がある。

クッションラバー６６は、中空円筒形の合成ゴム製であり、前述のように、ストッパレバー６２により回転シャフト４２の軸線方向を中心とする衝撃荷重が発生したとき、このような衝撃荷重によりクッションラバー６６が軸線方向を中心としてねじれ弾性変形を生じ、このねじれ弾性変形により衝撃荷重を吸収して、駆動モータ２２に伝達される衝撃荷重を緩和し、以て駆動モータ２２の十全な保護が達成可能である限り、その厚み、材質等は適宜に選定すればよい。クッションラバー６６は、一方の端面がストッパレバー６２の端面に当接し、この一方の端面には、周方向に複数の窪み部Ａ８０が設けられ、各窪み部Ａ８０がストッパレバー６２の端面に設けられた突起部Ａ８２に嵌り込むことにより、クッションラバー６６とストッパレバー６２とが、軸線方向を中心として一体に回転するようにしてある。一方、クッションラバー６６は、他方の端面がウォームホイールギア６８の端面に当接し、この他方の端面には、一方の端面と同様に、周方向に複数の窪み部Ｂ８１が設けられ、各窪み部Ｂ８１がウォームホイールギア６８の端面に設けられた突起部Ｂ８３に嵌り込むことにより、クッションラバー６６とウォームホイールギア６８とが、軸線方向を中心として一体に回転するようにしてある。以上より、ストッパレバー６２、クッションラバー６６およびウォームホイールギア６８は、軸線方向を中心として一体的に回転可能とされ、後に説明する駆動モータ２２の回転駆動力がウォームホイールギア６８、クッションラバー６６およびストッパレバー６２に伝達され、ストッパレバー６２は、回転シャフト４２と一体的に回転することから、駆動モータ２２により、回転シャフト４２を回転するようにしてある。

図３に示すように、切り替えバルブ機構１６の一端には、駆動モータ２２を内蔵するアクチュエータケースとバルブカバーとが一体化されたアクチュエータバルブカバー２０が設けられる。
アクチュエータバルブカバー２０は、例えば一体成形の樹脂製である。
これにより、アクチュエータケースとバルブカバーとが別体であり、アクチュエータケースをナット等によりバルブカバーに固定される従来のものに比べて、部品点数の削減、あるいは組立工数の低減によるコストダウンが可能であるとともに、アクチュエータケースとバルブカバーとを一体化することにより、耐振動特性を向上することが可能である。特に、バルブカバー２０の突き合わせ面８４と反対側の面８５の窪みに対してアクチュエータケースを一体化することにより、切替バルブ用アクチュエータ１０の軸長を短縮化することが可能である。

図３に示すように、アクチュエータバルブカバー２０は、プレート状であり、図６に示すように、その一方の面が、吸気マニホールド１２の端面との突き合わせ面８４を構成する。突き合わせ面８４は、その中央部に円形開口８６を有し、円形開口８６からアクチュエータバルブカバー２０の厚み方向に延びる第１中空円筒部８８が設けられ、この第一中空円筒部８８の内部の第１スペース１１０に、ストッパレバー６２、クッションレバー６６、ウォームホイールギア６８およびフランジナット５９が収容されている。この第１中空円筒部８８の側壁には、円形開口９０が設けられ、この円形開口９０からアクチュエータバルブカバー２０の横方向に延びる第２中空円筒部９２が設けられ、図３に示すように、この第２中空円筒部９２の反対側の端面は開口している。この第２中空円筒部９２の内部の第２スペース１１２には、後に説明する駆動モータ２２が収容される。
図６に示すように、突き合わせ面８４には、円形開口８６を取り囲むように環状シール面９４が設けられ、環状シール面９４を吸気マニホールド１２の端面１１４と突き合わせたときに、突き合わせ面８４が密閉されるようにしている。アクチュエータバルブカバー２０の周囲には、吸気マニホールド１２の端面１１４に設けた取り付け穴１１３と対応するように、取付穴９６が設けられ、アクチュエータバルブカバー２０を吸気マニホールド１２の端面１１４に固定するようにしている。なお、参照番号２４は、アクチュエータバルブカバー２０内外の圧力差を解消するための呼吸穴である。

以上の構成により、切り替えバルブ機構１６を回転シャフト４２の軸線方向に沿ってサージタンク２６に挿入し、アクチュエータバルブカバー２０の突き合わせ面８４を吸気マニホールド１２の端面１１４と突き合わせて、取付穴９６により吸気マニホールド１２に固定することにより、環状シール面９４により密閉保持しつつ、回転シャフト４２の一端が第１中空円筒部８８の第１スペース１１０内に収まり、回転シャフト４２がウォームホイールギア６８およびウォーム９８を通じて第２中空円筒部９２の第２スペース１１２内に配置される駆動モータ２２と噛合い、駆動モータ２２により回転シャフト４２を回転するようにしている。

図３に示すように、駆動モータ２２は、従来既知のもので、回転軸２３の先端には、ウォーム９８が設けられ、回転シャフト４２のウォームホイールギア６８に噛み合うことにより、駆動モータ２２の回転駆動力がウォーム９８、ウォームホイールギア６８を介して回転シャフト４２に伝達されるようにしている。駆動モータ２２は、第２中空円筒部９２の第２スペース１１２内に収容され、第１中空円筒部８８の第１スペース１１０内に一端が収容される回転シャフト４２の軸線方向に対して、駆動モータ２２の回転軸２３が略直交する向きに配置される。第２中空円筒部９２の開口の周縁部には、パッキン１００が設けられ、蓋部１０２により密封可能に開口を閉鎖するようにしている。

蓋部１０２には、回転角度センサー１０４が付設され、蓋部１０２により開口を閉鎖したときに、回転角度センサー１０４が第１中空円筒部８８の第１スペース１１０に位置するストッパレバー６２に設けたマグネット１０５と対向する位置まで延びるようにしている。マグネット１０５は、回転角度センサー１０４により磁束の変化が検出が可能な限り、任意のタイプでよいが、永久磁石が好ましい。
回転角度センサー１０４は、ホール素子を内蔵する既知のものであり、軸線方向を中心とする回転シャフト４２の回転によるマグネット１０５の磁束の変化を検出し、磁束変化により起電力が発生するホール効果を利用して、回転シャフト４２に固定されたバルブの回転角度を検出するようにしている。

回転角度センサー１０４の検出面１０３とマグネット１０５との相対的な位置関係を模式的に示したのが、図７である。図７に示すように、回転角度センサー１０４は、検出面１０３が回転シャフト４２の軸方向に対して略平行となるように回転シャフト４２の側方に位置決めされ、それにより回転シャフト４２が周囲の温度変化による影響により、軸方向に熱膨張あるいは熱収縮を繰り返し、そのたびに回転シャフト４２の軸長が変動するとしても、検出面１０３とマグネット１０５との間のギャップＧが一定に維持され、以て回転角度センサー１０４の検出精度を維持し、バルブの開閉状態を正確に判定できるようにしている。なお、検出面１０３とマグネット１０５との間のギャップＧは、採用する回転角度センサー１０４およびマグネット１０５の磁力に応じて、適宜に設定すればよい。

また、従来は、回転角度センサー１０４が回転シャフト４２の軸方向に位置決めされていたところ（図９参照）、回転角度センサー１０４が回転シャフト４２の側方に位置決めされるように変更したことに伴い、回転シャフト４２の軸方向の占有スペースを削減し、管長切替バルブ用アクチュエータ１０の軸長を短縮化することも可能となった。

以上の構成を有する吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータ１０について、図面を参照しながら、その作用を以下に詳細に説明する。
切替バルブ機構１６を、並列配置された複数の吸気通路１４を有する吸気マニホールド１２の並列方向の一方の端面に設けられた開口から、各吸気通路１４の副吸気通路３６の中間部を横切る支持孔に挿入したうえで、駆動モータ２２による回転駆動力を回転シャフト４２に伝達し、回転シャフト４２をその軸線を中心として回転させることにより、軸線方向を中心に回転可能なように回転シャフト４２に固定される一つ又は複数の弁体４８が軸線を中心として回転することにより、一つ又は複数の弁体４８は各吸気通路１４の副吸気通路３６の中間部に対応するように軸線方向に所定間隔を隔てていることから、一つ又は複数の弁体４８の開閉動作を通じて各吸気通路１４の副吸気通路３６を連通あるいは遮断を行って、吸気マニホールド１２の吸気通路１４の管長を可変とすることが可能である。

吸気マニホールド１２の吸気通路１４を短くするために、副吸気通路３６によりバイパスすべく、切り替えバルブ機構１６を閉じ状態から開き状態に切り替える場合、駆動モータ２２を駆動することにより、ウォーム９８とウォームホイールギア６８との噛合いを通じて、回転シャフト４２が回転し、各副吸気通路３６において、回転シャフト４２に固定された対応するバルブが開動作を行うことにより、吸気通路１４を短くすることが可能である。
なお、逆に、吸気マニホールド１２の吸気通路１４を長くするために、切り替えバルブ機構１６を開き状態から閉じ状態に切り替える場合には、上述の場合と逆の動作を行うことにより達成すればよい。

その際、ホール素子を内蔵する回転角度センサー１０４が、その検出面１０３が回転シャフト４２の一方の端面側の一端に付設されたマグネット１０５と対向する形態で、マグネット１０５から間隔を隔てて位置決めされるように設けられ、マグネット１０５の回転シャフト４２の軸線を中心とする回転に伴う磁束の変化を起電力に変換することにより、一つ又は複数の弁体４８の開閉状態を判定することが可能である。
このとき、回転角度センサー１０４の検出面１０３が回転シャフト４２の軸方向に対して略平行となるように回転角度センサー１０４を回転シャフト４２の側方に位置決めすることにより、回転シャフト４２の周囲の温度変化により、軸長が熱膨張あるいは熱収縮を繰り返し、それにより軸長が変動するとしても、検出面１０３とマグネット１０５との間のギャップＧが一定に維持されることから、回転角度センサー１０４の検出精度を確保することが可能である。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明から逸脱しない範囲内において、当業者であれば種々の修正あるいは変形が可能である。たとえば、本実施の形態においては、切替バルブ用アクチュエータを４気筒エンジンに対応したものとして説明したが、それに限定されることなく、たとえばそれ以下、それ以上の気筒数を有するエンジンに対応したものでもよい。また、本実施の形態においては、バタフライ式のバルブ切替機構を説明したが、それに限定されることなく、たとえばロータリ式バルブ切替機構でもよい。さらに、本実施の形態においては、バルブカバーとアクチュエータケースとが一体化されたアクチュエータバルブカバーを採用しているが、これに限定されることなく、バルブカバーとアクチュエータケースとが別体のものでもかまわない。さらにまた、本実施の形態においては、単一の回転シャフトに対して直接駆動モータの回転駆動力を伝達する１軸タイプの切替バルブ用アクチュエータを説明したが、それに限定されることなく、アクチュエータケース内に収容される駆動モータにより回転シャフトを回転駆動する限り、多軸タイプのものでもよい。

本発明の実施形態に係る吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータを備えた吸気マニホールドの概略正面図である。本発明の実施形態に係る吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータの作用を示す概略図である。本発明の実施形態に係る吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータの分解斜視図である。本発明の実施形態に係る吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータにおいて、吸気マニホールドの一方の端面図である。本発明の実施形態に係る吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータのアクチュエータバルブケースとの取り付け状態を示す部分断面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う方向から見たバルブカバーの断面図である。本発明の実施形態に係る吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータのアクチュエータバルブケースにおいて、回転角度センサーが設けられている状態を模式的に示す図である。従来の吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータを備えた吸気マニホールドの概略斜視図である。従来の吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータにおいて、図７と同様な図である。従来の吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータに設けられる駆動モータまわりを示す部分斜視図である。

１０吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータ
１２吸気マニホールド
１４吸気通路
１６切替バルブ機構
１８開口
２０アクチュエータバルブカバー
２２駆動モータ
２４呼吸穴
２６サージタンク
２８主吸気通路
３０分岐管
３２エンジン取付用フランジ
３４大気導入口
３６副吸気通路
４０支持孔
４２回転シャフト
４４開口
４６プレート部
４８弁体
５４円形開口部
５６Ｏリング
５８軸受
５９フランジナット
６０第１筒状カラー
６２ストッパレバー
６４第２筒状カラー
６６クッションラバー
６８ウォームホイールギア
７０張り出し部
７２環状張り出しフランジ
７４環状外面
７８環状内面
８０窪み部Ａ
８１窪み部Ｂ
８２突起部Ａ
８３突起部Ｂ
８４突き合わせ面
８６円形開口
８８第１中空円筒部
９０円形開口
９２第２中空円筒部
９４環状シール面
９６取付穴
９８ウォーム
１００パッキン
１０２蓋部
１０３検出面
１０４回転角度センサー
１０５マグネット
１１０第１スペース
１１２第２スペース
１１３取付穴
１１４端面

Claims

並列配置された複数の吸気通路を有する吸気マニホールドの並列方向の一方の端面に設けられた開口から、各吸気通路の副吸気通路の中間部を横切る支持孔に挿入され、各吸気通路の長さを切り替え可能に開閉動作を行う切替バルブ機構を有し、
前記切替バルブ機構は、軸線方向に沿って前記支持孔に挿入され、前記支持孔内でその軸線方向を中心に回転自在に支承される回転シャフトを有し、該回転シャフトは、各吸気通路の副吸気通路の中間部に対応するように軸線方向に所定間隔を隔てて軸線方向を中心に回転可能なように固定される一つ又は複数の弁体を有し、前記回転シャフトの前記一方の端面側の一端には、マグネットが付設され、
さらに、前記回転シャフトをその軸線方向を中心に回転駆動する駆動モータと、ホール素子を内蔵する回転角度センサーとを有し、該回転角度センサーの検出面が、該マグネットと対向する形態で、該マグネットから間隔を隔てて位置決めされる、吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータにおいて、
前記回転角度センサーは、前記検出面が前記回転シャフトの軸方向に対して略平行となるように前記回転シャフトの側方に位置決めされる、ことを特徴とする吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータ。
前記該回転シャフトはさらに、前記一方の端面側に、前記回転シャフトに締結されるナットと、前記回転シャフトに外嵌するウォームホイールギアと、前記回転シャフトに対して軸線方向および軸線を中心とする回転方向にそれぞれ固定され、かつ軸線を中心とする前記回転シャフトの回転を規制するストッパレバーとを、前記支持孔の内方に向かってこの順に有し、
筒状カラーが、前記回転シャフトに外嵌するとともに、前記ナットの締結により前記ストッパレバーに当接するように設けられ、
前記ウォームホイールギアは、前記筒状カラーに対して軸線方向に摺動可能に外嵌し、
前記ウォームホイールギアと前記ストッパレバーとの間に介在し、かつ前記筒状カラーに対して軸方向に摺動可能に外嵌するように筒状クッションラバーがさらに設けられ、
該筒状クッションラバーは、前記ウォームホイールギアおよび前記ストッパレバーそれぞれに対して、軸線方向を中心に一体で回転可能なように係合し、
前記筒状カラーは、前記ウォームホイールギアの軸長と前記筒状クッションラバーの軸長との合計長さより短い軸長を有し、
前記マグネットは、前記ストッパレバーに設けられる、請求項１に記載の吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータ。
前記切替バルブ機構の一端を支持するバルブカバーであって、前記端面に対して固定される突き合わせ面を備え、該突き合わせ面には、前記切替バルブ機構の一端を取り囲む環状シール面が設けられるバルブカバーと、
前記突き合わせ面の反対側の面に設けられ、駆動モータを内蔵するアクチュエータケースとを有し、
前記バルブカバーは、その中央部に、前記突き合わせ面から反対側の面まで延び、前記回転シャフトの前記一方の端面側の一端が抜ける貫通穴と、この貫通穴に連通し、該反対側の面から前記バルブカバーの厚み方向に延びる第１中空円筒部とを有し、
該第１中空円筒部内に、前記ウォームホイールギア、前記筒状クッションラバーおよび前記ストッパレバーが収容され、
前記アクチュエータケースは、前記第１中空円筒部に横向きに連通し、前記駆動モータを収容する第２中空円筒部を有し、
前記回転角度センサーは、前記第２中空円筒部を通って、前記第１中空円筒部内の前記ストッパレバーに向かって延びるように設けられる、請求項２に記載の吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータ。
前記バルブカバーは、前記突き合わせ面と反対側の面に窪み部を有し、前記アクチュエータケースは、前記窪み部に対して一体に成形される、請求項３に記載の吸気マニホールドの管長切替バルブ用アクチュエータ。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の管長切替バルブ用アクチュエータを有する吸気マニホールド。