JP2010223129A - Actuator for pipe length switching valve of intake manifold, and intake manifold having actuator for pipe length switching valve - Google Patents
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Abstract
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、バルブからの衝撃荷重に対してアクチュエータを十全に保護しつつ、部品点数および組立工数の削減を可能と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に関する。 The present invention relates to an actuator for a pipe length switching valve of an intake manifold and an intake manifold having an actuator for a pipe length switching valve, and more particularly, the number of parts and assembly while fully protecting the actuator against impact load from the valve. The present invention relates to an intake manifold pipe length switching valve actuator and an intake manifold having a pipe length switching valve actuator capable of reducing man-hours.
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7〜図8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219を有する。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に固定される複数の弁体221を備える。さらに、図9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。
Conventionally, an intake manifold in which the pipe length of the intake passage is made variable by opening and closing the valve has been adopted, and an actuator for switching the pipe length of the intake manifold has been used for that purpose.
An actuator for a pipe length switching valve of an intake manifold is disclosed in Patent Document 1, for example.
As shown in FIGS. 7 to 8, this intake manifold pipe length
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。
With such a configuration, the
しかしながら、従来の吸気マニホールド202の管長切替バルブ用アクチュエータ200には、2軸構成を採用していたことに関連して、以下のような技術的問題点が存する。
すなわち、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、駆動モータ223の回転駆動力を回転シャフト219に伝達するのに、回転シャフト219以外にもう1軸設けた2軸構成を採用している。より詳細には、図8に示すように、回転シャフト219には、吸気マニホールドの一方の端面から支持孔の内方に、ナット229、スプリングワッシャ249、ワッシャ251、スパーギア231、筒状カラー233、ストッパレバー235、筒状カラー237および軸受239がこの順に設けられ、ナット229の締結による軸力により、スパーギア231、ストッパレバー235および筒状カラー233,237が支持孔に対して固定された軸受239に対して押し付けられて、スパーギア231が回転シャフト219に対して一体化されている。
However, the conventional pipe length
That is, the conventional pipe manifold
他方、図9に示すように、回転シャフト219と所定間隔を隔て、回転シャフト219に平行に吸気マニホールドの一方の端面から離れる向きに延び、駆動モータ223による回転駆動力を直接受ける第2軸227が設けられている。第2軸227には、第2軸227の回転シャフト219への近位端から軸線方向に、ピニオンギア241、クッションラバー243およびウォームホイールギア245がこの順に設けられ、ピニオンギア241は、回転シャフト219のスパーギア231に噛み合い、ウォームホイールギア245は、駆動モータ223の回転シャフトの先端に設けられたウォーム247と噛み合うようにし、ピニオンギア241とクッションラバー243、およびクッションラバー243とウォームホイールギア245はそれぞれ、嵌合関係で連結し、ウォーム247の回転に起因する軸力以外軸力が伝達されないようになっている。
バルブが閉じ角度位置および開き角度位置に位置決めされる際、ストッパレバー235を通じてバルブの回転が強制的に急に停止されることから、回転シャフト219に衝撃荷重が負荷され、それが駆動モータ223に伝達される。この点、駆動モータ223の保護を図る観点から、ピニオンギア241とウォームホイールギア245との間にクッションラバー243を設け、回転シャフト219の軸線方向まわりの衝撃荷重をクッションラバー243の軸線まわりの捻じれ変形により吸収し、以て衝撃荷重を緩和して、駆動モータ223に伝達するようにしている。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the
When the valve is positioned at the closing angle position and the opening angle position, the rotation of the valve is forcibly and suddenly stopped through the
このような構成によれば、駆動モータ223の回転駆動力によりウォーム247とウォームホイールギア245との噛み合いを通じて、ウォームホイールギア245が回転し、クッションラバー243を介して、ピニオンギア241とスパーギア231との噛み合いにより、回転シャフト219が回転するようにし、バルブの開閉に伴う回転シャフト219の軸線方向まわりのねじり衝撃荷重を緩和して、アクチュエータに伝達するようにしている。
換言すれば、2軸構成として、回転シャフト側の軸力伝達軸と、駆動モータ側の回転力伝達軸とを別々とすることにより、回転力伝達軸側である第2軸に柔軟なクッションラバー243の設置を可能として、アクチュエータの十全な保護を図っている。
しかしながら、上述のような2軸構成を採用することに起因して、部品点数が多く組立工数が嵩むことから、総じてコストアップとなる。
この点、単に従来設けていた第2軸を省略すると、クッションラバー243が削除されることから、バルブの開閉動作に伴う回転シャフト219の軸線方向まわりのねじり衝撃荷重が直接駆動モータ223に伝達されることとなり、駆動モータ223の不具合あるいは故障を引き起こしかねない。
According to such a configuration, the
In other words, as a two-axis configuration, the axial force transmission shaft on the rotary shaft side and the rotational force transmission shaft on the drive motor side are separated, so that a flexible cushion rubber is provided on the second shaft on the rotational force transmission shaft side. 243 can be installed, and the actuator is fully protected.
However, due to the adoption of the two-axis configuration as described above, the number of parts is large and the number of assembling steps is increased, which generally increases the cost.
In this regard, if the conventional second shaft is simply omitted, the
以上の技術的問題に鑑み、本発明の目的は、バルブからの衝撃荷重に対してアクチュエータを十全に保護しつつ、部品点数および組立工数の削減を可能と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。 In view of the above technical problems, an object of the present invention is to provide an intake manifold pipe length switching valve actuator capable of reducing the number of parts and the number of assembly steps while fully protecting the actuator against an impact load from the valve. And providing an intake manifold having an actuator for a pipe length switching valve.
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の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、かつ軸線方向を中心に回転可能なように該回転シャフトに固定される複数の弁体を備え、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ーとを、前記支持孔の内方に向かってこの順に有し、
さらに、前記ウォームホイールギアと噛み合うことにより、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おいて、
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する、構成としている。
In order to achieve the above object, an actuator for a pipe length switching valve of an intake manifold according to the present invention includes:
The length of each intake passage is inserted into a support hole that crosses the middle portion of the sub intake passage of each intake passage from an opening provided on one end face in the parallel direction of the intake manifold having a plurality of intake passages arranged in parallel. Has a switching valve mechanism that opens and closes in a switchable manner,
The switching valve mechanism has a rotating shaft that is inserted into the support hole along the axial direction and is rotatably supported around the axial direction in the support hole.
The rotary shaft has a plurality of valve bodies fixed to the rotary shaft so as to be rotatable about the axial direction at a predetermined interval in the axial direction so as to correspond to an intermediate portion of the auxiliary intake passage of each intake passage. The rotary shaft further includes a nut fastened to the rotary shaft, a worm wheel gear fitted to the rotary shaft, and an axial direction and an axis centered on the rotary shaft on the one end surface side. Each having a stopper that is fixed in the rotation direction and restricts the rotation of the rotation shaft about the axis, in this order toward the inside of the support hole,
Furthermore, in the actuator for a pipe length switching valve of the intake manifold, which has a drive motor that rotates the rotation shaft about its axial direction by meshing with the worm wheel gear,
A cylindrical collar is provided so as to be externally fitted to the rotary shaft and to come into contact with the stopper by fastening of the nut.
The worm wheel gear is slidably fitted in the axial direction with respect to the cylindrical collar,
A cylindrical cushion rubber is further provided so as to be interposed between the worm wheel gear and the stopper and slidably fitted in the axial direction with respect to the cylindrical collar,
The cylindrical cushion rubber is engaged with each of the worm wheel gear and the stopper so as to be integrally rotatable around the axial direction,
The cylindrical collar has a shorter axial length than the total length of the axial length of the worm wheel gear and the axial length of the cylindrical cushion rubber.
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、駆動モータの回転駆動力をウォームホイールギアとの噛合いを介して、直接回転シャフトに伝達することにより、回転シャフトがその軸線を中心に回転し、それにより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、回転シャフトに固定された弁体が開閉動作を行うことを通じて、回転シャフトのみの1軸構成で、吸気マニホールドの各吸気通路の管長を変えることが可能であるとともに、バルブの開閉に伴う衝撃荷重を筒状クッションラバーの軸線方向を中心とするねじり変形により吸収し、以て衝撃荷重を緩和してアクチュエータに伝達することにより、アクチュエータの十全な保護を図ることも可能である。
より詳細には、筒状クッションラバーがウォームホイールギアとストッパーとの間に介在し、筒状クッションラバー、ウォームホイールギアおよびストッパーが軸線を中心に一体で回転可能なように係合するので、ウォームホイールギアに伝達された駆動モータからの回転駆動力は、筒状クッションラバーを介してストッパーに伝達され、ストッパーは、回転シャフトに対して軸線を中心とする回転方向に固定されていることから、ストッパーを介して回転駆動力を回転シャフトに伝達することが可能であり、それによりバルブの開閉動作が行われる。
According to the intake manifold pipe length switching valve actuator having the above-described configuration, the rotation shaft transmits its rotational axis directly to the rotation shaft through meshing with the worm wheel gear, so that the rotation shaft changes its axis. It is arranged so as to correspond to the middle part of the sub-intake passage of each intake passage by rotating to the center, and a valve body fixed to the rotation shaft performs an opening / closing operation, thereby having a single shaft configuration of only the rotation shaft, It is possible to change the pipe length of each intake passage of the intake manifold and absorb the impact load accompanying opening and closing of the valve by torsional deformation around the axial direction of the cylindrical cushion rubber, thereby reducing the impact load By transmitting to the actuator, it is possible to fully protect the actuator.
More specifically, the cylindrical cushion rubber is interposed between the worm wheel gear and the stopper, and the cylindrical cushion rubber, the worm wheel gear and the stopper are engaged with each other so as to rotate integrally around the axis. The rotational driving force from the drive motor transmitted to the wheel gear is transmitted to the stopper via the cylindrical cushion rubber, and the stopper is fixed in the rotational direction around the axis with respect to the rotating shaft. It is possible to transmit the rotational driving force to the rotating shaft through the stopper, thereby opening and closing the valve.
一方、ウォームホイールギアおよび筒状クッションラバーは、回転シャフトに外嵌する筒状カラーに対して軸線方向に摺動可能に外嵌することから、一方の端面側の回転シャフトの端からナットを締結することにより、筒状カラーの端面に対してストッパーに向かう軸力を負荷することにより、筒状カラーの他方の端面がストッパーに当接するまで、筒状カラーの軸長とウォームホイールギアの軸長と筒状クッションラバーの軸長との合計長さとの差に応じて、筒状クッションラバーが軸方向にある程度押しつぶされ、その反発力によりウォームホイールギアは、軸力の向きと反対向きに押し戻されることにより、ウォームホイールギアをストッパーを介して回転シャフトに対して軸方向に位置決めすることが可能である。 On the other hand, the worm wheel gear and the cylindrical cushion rubber are fitted externally so as to be slidable in the axial direction with respect to the cylindrical collar fitted on the rotary shaft, and thus a nut is fastened from the end of the rotary shaft on one end face side. By applying an axial force toward the stopper to the end surface of the cylindrical collar, the axial length of the cylindrical collar and the axial length of the worm wheel gear until the other end surface of the cylindrical collar contacts the stopper. The cylindrical cushion rubber is crushed to some extent in the axial direction according to the difference between the axial length of the cylindrical cushion rubber and the cylindrical cushion rubber, and the worm wheel gear is pushed back in the opposite direction to the axial force by the repulsive force This makes it possible to position the worm wheel gear in the axial direction with respect to the rotating shaft via the stopper.
以上より、従来のように、軸力伝達軸と回転力伝達軸とを別々に設けたうえで、回転力伝達軸側にバルブの開閉動作に伴う衝撃荷重を緩衝するクッションラバーを設置する必要なしに、単一軸の回転シャフトに軸力伝達軸および回転力伝達軸の両方の機能を担わせつつクッションラバーを設けることにより、部品点数および組立工数の削減を達成するとともに、アクチュエータの十全な保護をも達成することが可能である。
From the above, there is no need to install a cushion rubber that cushions the impact load that accompanies the opening / closing operation of the valve on the side of the rotational force transmission shaft after providing the axial force transmission shaft and the rotational force transmission shaft separately as in the past. In addition, by providing cushion rubber while having both the axial force transmission shaft and the rotational force transmission shaft function on a single axis rotation shaft, the number of parts and assembly man-hours can be reduced, and the actuator can be fully protected Can also be achieved.
さらに、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するのでもよいし、長い軸長を有するのでもよい。
また、前記筒状カラーは、一端に環状張り出しフランジ部を有し、前記筒状カラーは、該環状張り出しフランジ部が前記ウォームホイールギアに当接するように配置されるのがよい。
さらに、前記ストッパーは、前記回転シャフトの半径方向に張り出し部を備えたレバーであるのがよい。
さらにまた、前記筒状クッションラバーは、その一方の端面に窪み部を有し、前記ウォームホイールギアの該一方の端面に対向する端面には、該窪み部に対応する突起部が設けられ、前記窪み部が前記突起部に対して嵌り込むことにより、前記筒状クッションラバーが前記ウォームホイールギアに対して軸線を中心とする回転方向に固定されるのがよい。
加えて、前記筒状クッションラバーは、その他方の端面に窪み部を有し、前記ストッパーの該他方の端面に対向する端面には、該窪み部に対応する突起部が設けられ、前記窪み部が前記突起部に対して嵌り込むことにより、前記筒状クッションラバーが前記ストッパーに対して軸線を中心とする回転方向に固定されるのがよい。
Furthermore, the cylindrical collar may have an axial length shorter than the total length of the axial length of the worm wheel gear and the axial length of the cylindrical cushion rubber, or may have a long axial length.
The cylindrical collar may have an annular projecting flange portion at one end, and the tubular collar may be arranged so that the annular projecting flange portion contacts the worm wheel gear.
Furthermore, the stopper may be a lever having a protruding portion in the radial direction of the rotating shaft.
Furthermore, the cylindrical cushion rubber has a recess on one end surface thereof, and an end surface facing the one end surface of the worm wheel gear is provided with a protrusion corresponding to the recess, It is preferable that the cylindrical cushion rubber is fixed to the worm wheel gear in the rotation direction centering on the axis line by fitting the recess into the protrusion.
In addition, the cylindrical cushion rubber has a recess on the other end surface, and a protrusion corresponding to the recess is provided on the end surface of the stopper facing the other end surface. It is preferable that the cylindrical cushion rubber is fixed in the rotation direction about the axis with respect to the stopper by being fitted to the protrusion.
また、前記切替バルブ機構は、バタフライ式バルブであり、前記複数の弁体はそれぞれ、プレートからなり、前記切替バルブ機構は、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の間隔を隔てて一つ又は複数の開口を有するのがよい。
Further, the switching valve mechanism is a butterfly valve, and each of the plurality of valve bodies is made of a plate, and the switching valve mechanism is arranged in the axial direction so as to correspond to an intermediate portion of the auxiliary intake passage of each intake passage. One or a plurality of openings may be provided at a predetermined interval.
本発明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よれば、筒状クッションラバーがウォームホイールギアとストッパーとの間に介在し、筒状クッションラバー、ウォームホイールギアおよびストッパーが軸線を中心に一体で回転可能なように係合するので、ストッパーを介して回転駆動力を回転シャフトに伝達することが可能であり、それによりバルブの開閉動作が行われ、一方、ウォームホイールギアおよび筒状クッションラバーは、回転シャフトに外嵌する筒状カラーに対して軸線方向に摺動可能に外嵌することから、一方の端面側の回転シャフトの端からナットを締結することにより、筒状カラーの端面に対してストッパーに向かう軸力を負荷することにより、筒状クッションラバーが軸方向にある程度押しつぶされ、その反発力によりウォームホイールギアは、軸力の向きと反対向きに押し戻されることにより、ウォームホイールギアをストッパーを介して回転シャフトに対して軸方向に位置決めすることが可能であり、単一軸の回転シャフトに軸力伝達および回転力伝達の両方の機能を担わせつつクッションラバーを設けることにより、部品点数および組立工数の削減を達成するとともに、アクチュエータの十全な保護をも達成することが可能である。 According to the pipe manifold switching valve actuator of the present invention, the cylindrical cushion rubber is interposed between the worm wheel gear and the stopper, and the cylindrical cushion rubber, the worm wheel gear and the stopper are integrally formed around the axis. Since it engages so that it can rotate, it is possible to transmit the rotational driving force to the rotating shaft via the stopper, thereby opening and closing the valve, while the worm wheel gear and the cylindrical cushion rubber are Because it is fitted externally so as to be slidable in the axial direction with respect to the cylindrical collar that is fitted on the rotary shaft, the nut is fastened to the end face of the cylindrical collar by fastening the nut from the end of the rotary shaft on one end face side. By applying axial force toward the stopper, the cylindrical cushion rubber is crushed to some extent in the axial direction. The worm wheel gear is pushed back in the direction opposite to the direction of the axial force by the repulsive force, so that the worm wheel gear can be positioned in the axial direction with respect to the rotating shaft via the stopper. By providing cushion rubber while having both the axial force transmission and rotational force transmission functions on the rotating shaft, it is possible to reduce the number of parts and assembly man-hours, and also achieve full protection of the actuator It is.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the
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、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。
The
The
An
As shown in FIG. 2, each
The
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。
As shown in FIG. 3, the communication or blocking of each
Each
As shown in FIG. 4, the
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。
In the
As shown in FIG. 5, the
More specifically, the first
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)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。
The
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に対向配置されている。
The second
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長く設定され、それにより、ウォームホールギア68端面と第2筒状カラー64の環状内面78との摺動を防止している。ウォームホールギア68の材質に応じて、その摺動部分の摩耗が問題とならないのであれば、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のフランジ厚の合計長さより短く設定することにより、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もよい。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、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。
The shaft length of the shaft portion of the second
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、張り出し部70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。
The
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。
As shown in FIG. 3, an
The
As a result, the actuator case and valve cover are separate, and the number of parts can be reduced or the cost can be reduced by reducing the number of assembly steps compared to the conventional case where the actuator case is fixed to the valve cover with a nut or the like. In addition, the vibration resistance can be improved by integrating the actuator case and the valve cover. In particular, it is possible to shorten the axial length of the switching
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1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、クッションラバー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、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、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に設けた取付穴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、呼吸穴であり、呼吸穴24により、アクチュエータバルブカバー20内部と外気とを連通し、駆動モータ22の発熱に伴う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ようにしてある。
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 6, the abutting
以上の構成により、図3に示すように、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の一端につくウォームホイールギア68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98およびウォームホイールギア68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に設けたウォーム98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。
With the above configuration, as shown in FIG. 3, the switching
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、回転角度検出センサー104が付設され、蓋部102により開口を閉鎖したときに、回転角度検出センサー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。回転角度検出センサー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。
As shown in FIG. 3, the
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。
駆動モータ22に取り付けたウォーム98の回転駆動力をウォームホイールギア68との噛合いを介して、直接回転シャフト42に伝達することにより、回転シャフト42がその軸線を中心に回転し、それにより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、回転シャフト42に固定された弁体48が開閉動作を行うことを通じて、回転シャフト42のみの1軸構成で、吸気マニホールド12の各吸気通路の管長を変えることが可能であるとともに、バルブの開閉に伴う衝撃荷重をクッションラバー66の軸線方向を中心とするねじり変形により吸収し、以て衝撃荷重を緩和してアクチュエータに伝達することにより、アクチュエータの十全な保護を図ることも可能である。
より詳細には、筒状クッションラバー66がウォームホイールギア68とストッパレバー62との間に介在し、筒状クッションラバー66、ウォームホイールギア68およびストッパレバー62が軸線を中心に一体で回転可能なように係合するので、ウォームホイールギア68に伝達された駆動モータ22からの回転駆動力は、筒状クッションラバー66を介してストッパレバー62に伝達され、ストッパレバー62は、回転シャフト42に対して軸線を中心とする回転方向に固定されていることから、ストッパレバー62を介して回転駆動力を回転シャフト42に伝達することが可能であり、それによりバルブの開閉動作が行われる。
The operation of the intake manifold pipe length switching
By transmitting the rotational driving force of the
More specifically, the
一方、ウォームホイールギア68および筒状クッションラバー66は、回転シャフト42に外嵌する第2筒状カラー64に対して軸線方向に摺動可能に外嵌することから、一方の端面側の回転シャフト42の端からフランジナット59を締結することにより、第2筒状カラー64の端面に対してストッパレバー62に向かう軸力を負荷することにより、第2筒状カラー64の他方の端面がストッパレバー62に当接するまで、第2筒状カラー64の軸長とウォームホイールギア68のフランジ厚と筒状クッションラバー66の軸長との合計長さとの差に応じて、筒状クッションラバー66が軸方向にある程度押しつぶされ、その反発力によりウォームホイールギア68は、軸力の向きと反対向きに押し戻されることにより、ウォームホイールギア68をストッパレバー62を介して回転シャフト42に対して軸方向に位置決めすることが可能である。
On the other hand, the
以上より、従来のように、軸力伝達軸と回転力伝達軸とを別々に設けたうえで、回転力伝達軸側にバルブの開閉動作に伴う衝撃荷重を緩衝するクッションラバーを設置する必要なしに、単一軸の回転シャフト42に軸力伝達軸および回転力伝達軸の両方の機能を担わせつつクッションラバーを設けることにより、部品点数および組立工数の削減を達成するとともに、アクチュエータの十全な保護をも達成することが可能である。
たとえば、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(図2(a)参照)。
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(図2(b)参照)。
From the above, there is no need to install a cushion rubber that cushions the impact load that accompanies the opening / closing operation of the valve on the side of the rotational force transmission shaft after providing the axial force transmission shaft and the rotational force transmission shaft separately as in the past. Further, by providing a cushion rubber while allowing the single-
For example, when the switching
On the contrary, when the switching
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。 While the embodiments of the present invention have been described in detail above, various modifications and variations can be made by those skilled in the art without departing from the present invention. For example, in the present embodiment, the switching valve actuator has been described as corresponding to a four-cylinder engine. However, the present invention is not limited to this. For example, the switching valve actuator may be compatible with an engine having a smaller number of cylinders. Good. Further, in the present embodiment, the butterfly type valve switching mechanism has been described. However, the present invention is not limited thereto, and for example, a rotary valve switching mechanism may be used. Further, in the present embodiment, an actuator valve cover in which the valve cover and the actuator case are integrated is adopted. However, the present invention is not limited to this, and the valve cover and the actuator case may be separate. It doesn't matter.
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
56 Oリング
58 軸受
59 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
104 回転角度検出センサー
110 第1スペース
112 第2スペース
113 取付穴
114 端面
10 Intake manifold pipe length switching
81 Indentation B
82 Protrusion A
83 Projection B
84
Claims (9)
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、かつ軸線方向を中心に回転可能なように該回転シャフトに固定される複数の弁体を備え、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ヘリカルギアと、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ーとを、前記支持孔の内方に向かってこの順に有し、
さらに、前記ヘリカルギアと噛み合うことにより、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おいて、
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ーに当接するように設けられ、
前記ヘリカルギアは、前記筒状カラーに対して軸線方向に摺動可能に外嵌し、
前記ヘリカルギアと前記ストッパーとの間に介在し、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、前記ヘリカルギアおよび前記ストッパ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する、
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。 The length of each intake passage is inserted into a support hole that crosses the middle portion of the sub intake passage of each intake passage from an opening provided on one end face in the parallel direction of the intake manifold having a plurality of intake passages arranged in parallel. Has a switching valve mechanism that opens and closes in a switchable manner,
The switching valve mechanism has a rotating shaft that is inserted into the support hole along the axial direction and is rotatably supported around the axial direction in the support hole.
The rotary shaft has a plurality of valve bodies fixed to the rotary shaft so as to be rotatable about the axial direction at a predetermined interval in the axial direction so as to correspond to an intermediate portion of the auxiliary intake passage of each intake passage. The rotary shaft further includes a nut fastened to the rotary shaft, a helical gear fitted to the rotary shaft on the one end surface side, and an axial direction and an axis centered on the rotary shaft. Each having a stopper that is fixed in a rotating direction and restricts rotation of the rotating shaft around the axis, in this order toward the inside of the support hole,
Further, in the actuator for a pipe length switching valve of the intake manifold, which has a drive motor that rotates the rotation shaft around its axial direction by meshing with the helical gear.
A cylindrical collar is provided so as to be externally fitted to the rotary shaft and to come into contact with the stopper by fastening of the nut.
The helical gear is externally slidable in the axial direction with respect to the cylindrical collar,
A cylindrical cushion rubber is further provided so as to be interposed between the helical gear and the stopper and slidably fitted in the axial direction with respect to the cylindrical collar,
The cylindrical cushion rubber engages with each of the helical gear and the stopper so as to be integrally rotatable around the axial direction.
An actuator for a pipe length switching valve of an intake manifold.
Priority Applications (1)
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JP2009072519A JP2010223129A (en) | 2009-03-24 | 2009-03-24 | Actuator for pipe length switching valve of intake manifold, and intake manifold having actuator for pipe length switching valve |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013137349A1 (en) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | 日産自動車株式会社 | Variable intake device for internal combustion engine |
JP2014101773A (en) * | 2012-11-19 | 2014-06-05 | Aisin Seiki Co Ltd | Intake control valve |
KR101476694B1 (en) * | 2013-08-05 | 2015-01-08 | 주식회사 현대케피코 | Engine Intake Apparatus and Production Method thereof |
US20190323462A1 (en) * | 2018-04-19 | 2019-10-24 | Hyundai Motor Company | Structure for mounting intake flow control valve |
-
2009
- 2009-03-24 JP JP2009072519A patent/JP2010223129A/en active Pending
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