JP2016217198A - 吸気装置および弁体を用いたシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体が正しい位置からずれた場合であっても、シール部により吸気ポートの内壁面と弁体との間を十分にシールすることが可能な吸気装置を提供する。【解決手段】この吸気装置１００は、吸気ポート２と、吸気ポート２の流路を切り替える回動可能な弁体３２と、を備える。吸気ポート２の内壁面２５は、弁体３２の回動方向（閉方向Ｅ１）に窪むＵ字状の凹部２６および２７を含む。弁体３２は、弁体３２の回動方向（閉方向Ｅ１）に延びており、Ｕ字状の凹部２６および２７の内側面間に挟み込まれるように凹部２６および２７にそれぞれ入り込む弾性変形可能なシール部３７および３９を含む。【選択図】図８

Description

本発明は、吸気装置および弁体を用いたシール構造に関する。

従来、吸気ポートの流路を切り替える回動可能な弁体を備えた吸気装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、吸気ポートと、吸気ポートの流路を通路長が短い短ポートと通路長が長い長ポートとに切り替える弁体と、を備えた可変吸気装置が開示されている。この可変吸気装置の弁体は、弁本体と、弁本体の外周縁に接着され、ゴム材料から構成されたシールリップとを含んでいる。また、吸気ポートは、平坦面状の内壁面を含んでおり、弁体が閉状態の場合にシールリップが平坦面状の内壁面に当接することによって、内壁面と弁体との間がシールされるように構成されている。

特開２０１０−１８４７号公報

しかしながら、上記特許文献１の可変吸気装置では、弁体を吸気ポートに組み付ける際の組み付け誤差などによって、弁体が正しい位置からずれる場合がある。この場合、シールリップが吸気ポートの平坦面状の内壁面に十分に当接しなくなることに起因して、シールリップにより内壁面と弁体との間が十分にシールされなくなるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、弁体が正しい位置からずれた場合であっても、シール部により吸気ポートの内壁面と弁体との間を十分にシールすることが可能な吸気装置および弁体を用いたシール構造を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における吸気装置は、吸気ポートと、吸気ポートの流路を切り替える回動可能な弁体と、を備え、吸気ポートの内壁面は、弁体の回動方向に窪むＵ字状の凹部を含み、弁体は、弁体の回動方向に延びており、Ｕ字状の凹部の内側面間に挟み込まれるように凹部に入り込む弾性変形可能なシール部を含む。なお、「Ｕ字状の凹部」には、凹部の内部の２つの内側面が共に平行に延びる場合に限られず、２つの内側面が互いに離間する方向に傾斜する場合など、内側面が傾斜する場合も含まれる。また、「Ｕ字状の凹部」には、凹部の底部がなだらかな円弧状である場合に限られず、凹部の底部が鋭角状である場合も含まれる。

この発明の第１の局面による吸気装置では、上記のように、吸気ポートの内壁面に弁体の回動方向に窪むＵ字状の凹部を設け、弁体に、弁体の回動方向に延び、Ｕ字状の凹部の内側面間に挟み込まれるように凹部に入り込む弾性変形可能なシール部を設ける。これにより、弁体が正しい位置からずれた場合であっても、Ｕ字状の凹部にシール部が入り込むことが可能な範囲内であれば、凹部の内側面間に位置するシール部を弾性変形させて凹部の内壁面（内側面）に十分に当接させることができるので、シール部により吸気ポートの内壁面と弁体との間を十分にシールすることができる。

上記第１の局面による吸気装置において、好ましくは、吸気ポートの内壁面は、弁体のシール部が当接する第１シール面および第２シール面をさらに含み、Ｕ字状の凹部の内部における内側の内側面および外側の内側面は、それぞれ、第１シール面および第２シール面を構成する。このように構成すれば、凹部の内側面間に入り込んだシール部が、Ｕ字状の凹部の内部における内側の内側面である第１シール面、または、Ｕ字状の凹部の内部における外側の内側面である第２シール面に当接することによって、シール部と内壁面との当接を確実に確保して、吸気ポートの内壁面と弁体との間を確実にシールすることができる。

この場合、好ましくは、シール部が内壁面に当接した際の内壁面に対するシール部の相対位置と、弁体よりも上流側における上流側圧力から弁体よりも下流側における下流側圧力を差し引いた圧力差との少なくともいずれか一方によって、シール部の内壁面への当接状態が変化するように構成されている。このようにシール部の相対位置の変化と圧力差とのいずれかが生じる場合であっても、Ｕ字状の凹部の内側面間に挟み込まれたシール部の内壁面への当接状態を変化させることによって、状況に応じたシール部と内壁面との当接をより確実に確保することができる。これにより、吸気ポートの内壁面と弁体との間をより確実にシールすることができる。

上記第１の局面による吸気装置において、好ましくは、Ｕ字状の凹部は、底部から開口端に向かって幅が大きくなるように形成されている。このように構成すれば、弁体が回動した際に、回動方向に延びるシール部を開口端側から凹部の内側面間に容易に挟み込まれるように入り込ませることができる。

この発明の第２の局面における弁体を用いたシール構造は、流体通路部と、流体通路部の流路を切り替える回動可能な弁体と、を備え、流体通路部の内壁面は、弁体の回動方向に窪むＵ字状の凹部を含み、弁体は、弁体の回動方向に延びており、Ｕ字状の凹部の内側面間に挟み込まれるように凹部に入り込む弾性変形可能なシール部を含む。

この発明の第２の局面における弁体を用いたシール構造では、上記のように、流体通路部の内壁面に弁体の回動方向に窪むＵ字状の凹部を設け、弁体に、弁体の回動方向に延び、Ｕ字状の凹部の内側面間に挟み込まれるように凹部に入り込む弾性変形可能なシール部を設ける。これにより、弁体が正しい位置からずれた場合であっても、Ｕ字状の凹部にシール部が入り込むことが可能な範囲内であれば、凹部の内側面間に位置するシール部を弾性変形させて凹部の内壁面（内側面）に十分に当接させることができるので、シール部により吸気ポートの内壁面と弁体との間を十分にシールすることができる。

なお、本出願では、以下のような他の構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記シール部の内壁面への当接状態が変化する吸気装置において、好ましくは、内壁面に対するシール部の相対位置が通常位置の場合において、圧力差が所定の範囲内の場合、または、圧力差が所定の範囲を上回る場合にはシール部と第２シール面とが当接し、圧力差が所定の範囲を下回る場合にはシール部と第１シール面とが当接し、内壁面に対するシール部の相対位置が通常位置よりも内壁面に近い場合には、シール部と第２シール面とが当接し、内壁面に対するシール部の相対位置が通常位置よりも内壁面から離間している場合において、圧力差が所定の範囲内の場合、または、圧力差が所定の範囲を下回る場合にはシール部と第１シール面とが当接し、圧力差が所定の範囲を上回る場合にはシール部と第２シール面とが当接する。

（付記項２）
また、上記第１の局面の吸気装置または上記第２の局面の弁体を用いたシール構造において、好ましくは、弁体は、シール部が側端部に嵌め込まれる弁体本体をさらに含み、シール部は、弁体の閉状態において弁体本体が内壁面に当接するのを抑制するために、内壁面に面状に当接する規制部をさらに有する。

（付記項３）
また、上記第１の局面の吸気装置または上記第２の局面の弁体を用いたシール構造において、好ましくは、シール部は、弁体の閉状態において内壁面に向かって延びる延長部と、弁体の閉状態において延長部の端部からＵ字状の凹部に向かって延びる凹部挿入部とを有する。

（付記項４）
この場合、好ましくは、延長部の厚みは、凹部挿入部の厚み以上である。

（付記項５）
また、上記延長部と凹部挿入部とを有する構成において、好ましくは、延長部と凹部挿入部とがなす角度は、９０度以上１５０度以下である。

本発明によれば、上記のように、弁体が正しい位置からずれた場合であっても、シール部により吸気ポートの内壁面と弁体との間を十分にシールすることが可能な吸気装置および弁体を用いたシール構造を提供することができる。

本発明の一実施形態による吸気装置の全体構成を示した斜視図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の全体構成を示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の弁体の閉状態を示した断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の弁体の開状態を示した断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の閉状態の弁体と内壁面とを示した平面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の弁体を示した平面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の弁体の分解図である。 図５の２００−２００線に沿った弁体の断面図である。 図５の３００−３００線に沿った弁体の断面図である。 図５の４００−４００線に沿った弁体の断面図である。 本発明の一実施形態による吸気装置の閉状態における弁体と内壁面とを示した拡大断面図である。 本発明の効果を確認するために行った内壁面の摩擦係数が０．１の場合における内壁面とシール部との当接状態のシミュレーション結果である。 本発明の効果を確認するために行った内壁面の摩擦係数が０．９の場合における内壁面とシール部との当接状態のシミュレーション結果である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［吸気装置の構造］
本発明の一実施形態による吸気装置１００は、図１〜図４に示すように、自動車用の直列４気筒エンジン１０（図３および図４参照）に設けられる吸気装置である。吸気装置１００は、サージタンク１と、サージタンク１から分岐して、サージタンク１の下流に配置された４本の吸気ポート２と、４本の吸気ポート２の内部にそれぞれ設けられた弁体３２を含む吸気制御弁３とを備えている。また、吸気装置１００は、樹脂製の本体側部分１０１ａと樹脂製のカバー部分１０１ｂとを含む吸気装置本体１０１を備えており、本体側部分１０１ａに吸気制御弁３が装着された状態で本体側部分１０１ａとカバー部分１０１ｂとが振動溶着により互いに一体的に接合されている。吸気装置１００は、図３および図４に示すように、シリンダヘッド１０ａに接続されており、４本の吸気ポート２はシリンダヘッド１０ａを介して各気筒とそれぞれ接続されている。なお、吸気ポート２は、本発明の「流体通路部」の一例である。

サージタンク１には、図示しないエアクリーナおよびスロットルを介して到達する吸気が流入される。４本の吸気ポート２の各々は、第１ポート部２１および第２ポート部２２と、第１ポート部２１および第２ポート部２２の下流側でエンジン１０の気筒に接続される出口ポート２３とを含む。第１ポート部２１は、サージタンク１から迂回するように延びて下流側の出口ポート２３に接続されている。第２ポート部２２は、サージタンク１と出口ポート２３とを吸気制御弁３を介して接続するように設けられている。第２ポート部２２と出口ポート２３との接続部分に開口部２４が形成されている。

＜吸気制御弁の構造＞
吸気制御弁３は、図２に示すように、４本の吸気ポート２を貫通するように設けられた金属製の回動軸３１と、回動軸３１に固定的に取り付けられ開口部２４を開閉する４つの弁体３２と、回動軸３１を回動させるアクチュエータ３３とを備えている。

また、図３に示すように、弁体３２が閉じた状態（閉状態）では、第１ポート部２１および出口ポート２３により吸気経路長の大きいロングポートが形成される。図４に示すように、弁体３２が開いた状態（開状態）では、第２ポート部２２および出口ポート２３により吸気経路長の小さいショートポートが形成される。これらの結果、吸気制御弁３の弁体３２は、吸気が流通する流路を切り替えることが可能なように構成されている。これにより、エンジン回転数やエンジン負荷等に応じて流路を切り替えて、より適切な量の吸気をエンジン１０に供給することが可能である。

（弁体の構造）
図２に示すように、４つの弁体３２は、４つの吸気ポート２にそれぞれ設けられている。４つの弁体３２には、Ａ方向に延びる共通の回動軸３１が挿入されており、４つの弁体３２は、回動軸３１と一体的に回動されることにより、互いに同期して開閉するように構成されている。なお、弁体３２は、軸受部材３４により回動可能に支持されている。

また、弁体３２は、図３および図４に示すように、回動軸３１周りに回動方向Ｅ（図８参照）のうちの閉方向Ｅ１に回動することによって、吸気ポート２の内壁面２５に弁体３２が当接して内壁面２５と弁体３２との間をシールする閉状態に切り替えられる。また、弁体３２は、回動方向Ｅのうちの開方向Ｅ２に回動することによって、内壁面２５に当接しない開状態に切り替えられる。

ここで、弁体３２が閉状態である際に、吸気装置１００では、弁体３２よりも上流側（サージタンク１側）と弁体３２よりも下流側（エンジン１０側）との間に圧力差が発生する場合がある。具体的には、閉状態において、吸気ポート２を吸気がエンジン１０に向かって流通している場合には、主に上流側の圧力が下流側の圧力よりも大きくなることによって、圧力差が発生する。また、閉状態において、吸気ポート２内に脈動が生じている場合には、下流側の圧力が上流側の圧力よりも大きくなることによって、圧力差が発生する。

弁体３２は、閉状態において曲線状に延びる吸気ポート２の形状に沿うように弓なり状に形成されている。これにより、閉状態において弁体３２による吸気抵抗を低減して吸気ポート２を流通する吸気の圧力損失が大きくなるのを抑制することが可能である。

また、図５〜図７に示すように、弁体３２は、略矩形の板状に形成された弁体本体３５と、弁体本体３５のエンジン１０に近い側の側端部３６（図７参照）に装着されたシール部３７と、弁体本体３５のエンジン１０から遠い側の側端部３８（図７参照）に装着されたシール部３９とを含んでいる。

略矩形の板状の弁体本体３５は、図７に示すように、４つの角部Ｃ１〜Ｃ４がＲ面取りされた形状を有している。弁体本体３５のＡ方向の両側端部に位置する４つの側端部３６ａ、３６ｂ、３８ａおよび３８ｂは、Ａ方向と直交するＢ方向に沿って略直線状に延びている。一方、側端部３６ｃは、角部Ｃ１近傍の一方端部側から角部Ｃ２近傍の他方端部側に向かってＡ方向に沿って延びるように形成されているとともに、回動軸３１から離れるＢ１側に向かって所定の曲率半径Ｒ１で湾曲している。また、側端部３８ｃは、角部Ｃ３近傍の一方端部側から角部Ｃ４近傍の他方端部側に向かってＡ方向に沿って延びるように形成されているとともに、回動軸３１から離れるＢ２側に向かって所定の曲率半径Ｒ２で湾曲している。ここで、曲率半径Ｒ１およびＲ２は、略等しくなるように構成されている。なお、曲率半径Ｒ１およびＲ２は、共に１００ｍｍ以下であるのが好ましい。

また、弁体本体３５には、それぞれ、シール部３７および３９が取り付けられた状態でシール部３７および３９が当接する当接部３５ａおよび３５ｂが一体的に形成されている。この当接部３５ａおよび３５ｂは、それぞれ、弁体本体３５の両表面から所定の突出長さＬ１（図１１参照）で突出している。なお、弁体３２において、当接部３５ａよりも側端部３６側の取付部３５ｃにシール部３７が取り付けられるとともに、当接部３５ｂよりも側端部３８側の取付部３５ｄにシール部３９が取り付けられる。また、弁体本体３５のＢ方向の略中央には、回動軸３１が貫通する回動軸挿入部３５ｃが設けられている。

シール部３７および３９は、弾性変形可能な柔軟なゴムなどから構成されている。シール部３７および３９は、それぞれ、弁体本体３５の側端部３６側および側端部３８側に取り付けられている。また、シール部３７および３９は、図５および図８〜図１０に示すように、弁体３２の閉状態において吸気ポート２の内壁面２５に当接することによって、内壁面２５と弁体３２との間がシールされる。なお、図７に示すように、シール部３７の側端部３６ｃに取り付けられる部分は、側端部３６ｃに対応するように、Ｂ１側に向かって所定の曲率半径Ｒ１で湾曲している。同様に、シール部３９の側端部３８ｃに取り付けられる部分は、側端部３８ｃに対応するように、Ｂ２側に向かって所定の曲率半径Ｒ２で湾曲している。この結果、図６に示すように、弁体３２において、回動軸３１に沿うＡ方向に沿って延びる両側端は、回動軸３１から離れる方向に湾曲している。

シール部３７は、図１１に示すように、弁体本体３５の取付部３５ｃに嵌め込まれる嵌め込み部３７ａと、弁体本体３５から離れる方向（弁体３２の閉状態において内壁面２５に向かう方向）に延びる延長部３７ｂと、延長部３７ｂから閉方向Ｅ１（Ｕ字状の凹部２６に向かう方向）に向かって延びる凹部挿入部３７ｃとを含んでいる。また、延長部３７ｂと凹部挿入部３７ｃとがなす角度θ１は、約９０度以上約１５０度以下であるのが好ましい。

凹部挿入部３７ｃは、延長部３７ｂから角度θ１でなだらかに曲げられた接続部３７ｄと、接続部３７ｄから閉方向Ｅ１に向かって直線的に延びる直線部３７ｅとを有している。直線部３７ｅの閉方向Ｅ１側の端部３７ｆは、丸み加工されている。また、延長部３７ｂの厚みｔ２は、凹部挿入部３７ｃの厚みｔ１以上である。なお、厚みｔ２は、厚みｔ１の約１倍以上約３倍以下であるのが好ましい。たとえば、厚みｔ１が約０．５ｍｍである場合には、厚みｔ２は、約０．５ｍｍ以上約１．５ｍｍ以下であるのが好ましい。また、厚みｔ２は、厚みｔ１の約１倍以上約２．５倍以下であるのがより好ましい。

ここで、シール部３７の側端部３６ｃに取り付けられる部分がＢ１側に向かって所定の曲率半径Ｒ１で湾曲していることによって、側端部３６ｃに取り付けられる部分の凹部挿入部３７ｃも、同様に、Ｂ１側に向かって所定の曲率半径Ｒ１で湾曲している。これにより、側端部３６ｃに取り付けられる部分の凹部挿入部３７ｃの断面２次モーメントを向上させることができるので、吸気ポート２を流通する吸気などによって凹部挿入部３７ｃが大きく変形するのを抑制することが可能である。

また、図７に示すように、シール部３７のうち、弁体本体３５の側端部３６ｃに対応する部分には、Ａ方向に沿って曲率半径Ｒ１で湾曲しながら延びる規制部３７ｇが形成されている。この規制部３７ｇは、図８に示すように、嵌め込み部３７ａから閉方向Ｅ１に突出するように形成されている。なお、規制部３７ｇの突出端部は、平坦面状に形成されている。これにより、規制部３７ｇは、弁体３２の閉状態において吸気ポート２の内壁面２５に面状に当接することによって、弁体３２が閉状態以上に閉方向Ｅ１に回動するのを規制する機能を有している。この結果、弁体本体３５が内壁面２５に当接するのが抑制される。

図１１に示すように、凹部挿入部３７ｃの端部３７ｆ周辺は、嵌め込み部３７ａよりも閉方向Ｅ１に突出している。なお、凹部挿入部３７ｃの回動方向Ｅへの突出長さＬ２は、弁体本体３５の当接部３５ａの突出長さＬ１以下であるのが好ましい。たとえば、凹部挿入部３７ｃの突出長さＬ２は、約３ｍｍ以下であるのが好ましい。これにより、凹部挿入部３７ｃの突出長さＬ２が大きくなるのを抑制することができるので、吸気ポート２を流通する吸気によって凹部挿入部３７ｃが大きく変形するのを抑制することが可能である。

シール部３９は、図５〜図８に示すように、シール部３７の規制部３７ｇが設けられていない点を除いて、シール部３７と同様の構造を有している。つまり、シール部３９は、嵌め込み部３９ａと、弁体本体３５から離れる方向に延びる延長部３９ｂと、延長部３９ｂから閉方向Ｅ１に向かって延びる凹部挿入部３９ｃとを含んでいる。なお、シール部３９についての詳細な説明は省略する。

＜内壁面の構造＞
吸気ポート２の内壁面２５は、図８〜図１１に示すように、弁体３２のシール部３７および３９が当接可能なように構成されている。なお、内壁面２５の摩擦係数は、約０．１以上約０．６以下であるのが好ましい。

ここで、本実施形態では、図８に示すように、吸気ポート２の内壁面２５には、Ｕ字状の凹部２６および２７が形成されている。凹部２６は、弁体３２のシール部３７が挿入されるように構成されており、弁体３２の閉方向Ｅ１（上流側、図８の右側および図９参照）に窪むように形成されている。凹部２７は、弁体３２の上流側のシール部３９が挿入されるように構成されており、弁体３２の閉方向Ｅ１（下流側、図８の左側および図１０参照）に窪むように形成されている。なお、凹部２７は、下流側に窪む点を除いて凹部２６と同様の構成を有しているため、凹部２６と凹部２６およびシール部３７の関係とについてのみ詳細に説明し、凹部２７と凹部２７およびシール部３９の関係とについての詳細な説明は省略する。つまり、図１１に示す凹部２６およびシール部３７の関係は、上流と下流とが逆になるのを除いて、凹部２７およびシール部３９の関係と同様である。

凹部２６は、内壁面２５から弁体３２の開方向Ｅ２に突出する凸部２８の外側（弁体３２から離れる側）に形成されている。この凸部２８は、樹脂製の吸気ポート２と一体的に形成されている。また、凹部２６は、図８および図９に示すように、弁体本体３５の側端部３６ａ〜３６ｃに対応する吸気ポート２の下流側の内壁面２５の３面に亘って、窪むように形成されている。そして、図１１に示すように、凹部２６は、弁体３２の閉状態において、シール部３７の凹部挿入部３７ｃを、凹部２６の内部における内側（弁体３２側）の第１シール面２６ａおよび外側の第２シール面２６ｂの間に挟み込むように構成されている。また、弁体３２の閉状態において、シール部３７は、凹部２６に凹部挿入部３７ｃが入り込んだ状態で第１シール面２６ａまたは第２シール面２６ｂに当接することによって、内壁面２５と弁体３２との間をシールする。なお、第１シール面２６ａおよび第２シール面２６ｂは、本発明の「内側面」の一例である。

また、凹部２６では、第１シール面２６ａと第２シール面２６ｂとの間隔が、底部２６ｃから開口端２６ｄに向かって大きくなるように形成されている。これにより、凹部２６は、底部２６ｃから開口端２６ｄに向かって幅が大きくなるように形成されている。ここで、第１シール面２６ａと第２シール面２６ｂとのなす角度θ２は、約２０度以上約６０度以下であるのが好ましい。また、第１シール面２６ａでは、開口端２６ｄ側が底部２６ｃ側よりもより内側に向かって傾斜している。なお、第１シール面２６ａは、凸部２８の外側の側面を兼ねている。

また、凹部２６の第２シール面２６ｂよりも下流側の内壁面２５は、第２シール面２６ｂよりも外側に向かって傾斜する傾斜部２５ｃを有している。この傾斜部２５ｃは、傾斜部２５ｃの凹部２６と反対側の直線部分２５ｄに対して、角度θ３で傾斜している。なお、角度θ３は、約０度以上約４０度以下であるのが好ましい。

ここで、底部２６ｃの最底部２６ｅを通り直線部分２５ｄに沿って延びる垂線Ｓと、凸部２８の頂点（開口端２６ｄ）との垂線Ｓと直交する方向における間隔Ｄ１は、想定ずれ量ｘ程度であるのが好ましい。さらに、垂線Ｓと直線部分２５ｄとの垂線Ｓと直交する方向における間隔Ｄ２は、後述する想定ずれ量ｘと凹部挿入部３７ｃの厚みｔ１の半分との和（＝ｘ＋ｔ／２）程度であるのが好ましい。なお、想定ずれ量ｘとは、吸気制御弁３の吸気ポート２への組み付け時において生じる回動軸３１の延びるＡ方向（図２参照）への弁体３２のずれや、樹脂製の弁体本体３５と金属製の回動軸３１との熱膨張差に起因するＡ方向への弁体３２のずれなどによって生じるずれの想定値の最大値である。たとえば、想定ずれ量ｘが約１ｍｍである場合には、内壁面２５に対するシール部３７の相対位置が通常位置よりも内壁面２５に約１ｍｍだけ近い場合から、相対位置が通常位置よりも内壁面２５から約１ｍｍだけ離間する場合までの範囲が、凹部２６にシール部３７が入り込むことが可能な範囲となる。言い換えると、内壁面２５に対するシール部３７の相対位置が通常位置からＡ方向に１ｍｍ以内の範囲が、凹部２６にシール部３７が入り込むことが可能な範囲となる。

凹部２６の底部２６ｃは、なだらかな曲線になるように形成されており、第１シール面２６ａと第２シール面２６ｂとを接続している。なお、底部２６ｃの最底部２６ｅと開口端２６ｄとの垂線Ｓの延びる方向における間隔Ｄ３は、想定ずれ量ｘの約１．５倍以上であるのが好ましい。

＜弁体と内壁面との関係＞
シール部３７の内壁面２５側の側端部３７ｈと内壁面２５との距離Ｌ３は、想定ずれ量ｘ以上になるように構成されている。これにより、Ａ方向への弁体３２のずれが生じたとしても弁体３２が内壁面２５側に押さえつけられるのを抑制することが可能である。

図８に示すように、弁体本体３５の側端部３６ｃに対応する吸気ポート２の内壁面２５には、弁体３２の閉状態において、シール部３７の規制部３７ｇが面状に当接する平坦部２５ｅが形成されている。この平坦部２５ｅと規制部３７ｇとの当接位置は、弁体３２の閉状態において、凹部挿入部３７ｃの端部３７ｆが凹部２６の底部２６ｃに近接するものの当接しないような位置に設定されている。

［シミュレーション］
次に、弁体３２のシール部３７と内壁面２５とのシール状態を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。なお、シール部３９と内壁面２５とのシール状態も、シール部３７と内壁面２５とのシール状態と同様になる。

このシミュレーションでは、閉状態における、内壁面２５と弁体３２のシール部３７との当接状態（シール状態）を確認した。ここで、内壁面２５の摩擦係数が０．１の場合と、０．９の場合とで各々シミュレーションを行った。

具体的には、閉状態において、内壁面２５に対するシール部３７の相対位置が通常位置（正しい位置）の場合、通常位置よりも内壁面２５に想定ずれ量ｘだけ近い場合、および、通常位置よりも内壁面２５から想定ずれ量ｘだけ離間する場合の３つの場合を想定した。そして、上記３つの場合の各々において、弁体３２よりも上流側における上流側圧力と弁体３２よりも下流側における下流側圧力とでほとんど差がない場合（圧力差が所定の範囲内の場合）、下流側圧力が上流側圧力と比べて３０ｋＰａだけ圧力が高い場合（圧力差が所定の範囲を下回る場合）、上流側圧力が下流側圧力と比べて３０ｋＰａだけ圧力が高い場合（圧力差が所定の範囲を上回る場合）を設定した。なお、圧力差が所定の範囲を下回る場合には、下流側から上流側に向かう力がシール部３７に加えられ、圧力差が所定の範囲を上回る場合には、上流側から下流側に向かう力がシール部３７に加えられる。そして、９つの場合の各々における、内壁面２５と弁体３２のシール部３７との当接状態（シール状態）を確認した。また、内壁面２５に当接した際のシール部３７の圧縮状態も合わせて確認した。

シミュレーションの結果を図１２および図１３に示す。図１２に示す内壁面２５の摩擦係数が０．１の場合と、図１３に示す内壁面２５の摩擦係数が０．９の場合との両方において、９つの場合のいずれにおいても、内壁面２５と弁体３２のシール部３７とが当接することによって、内壁面２５と弁体３２との間がシールされていることが確認できた。また、この際、シール部３７が内壁面２５に当接した際の内壁面２５に対するシール部３７の相対位置と、弁体３２よりも上流側における上流側圧力から弁体３２よりも下流側における下流側圧力を差し引いた圧力差とによって、シール部３７の内壁面２５への当接状態が変化することが確認された。具体的には、第１シール面２６ａにシール部３７が当接する場合と、第２シール面２６ｂにシール部３７が当接する場合とのいずれかにシール部３７の内壁面２５への当接状態が変化することが確認された。

具体的には、図１２および図１３の左側における通常位置では、圧力差が所定の範囲内の場合（圧力差ほとんどなし）および圧力差が所定の範囲を上回る場合（上流側３０ｋＰａ）には、シール部３７の凹部挿入部３７ｃとＵ字状の凹部２６の内部における外側の第２シール面２６ｂとが当接した。また、圧力差が所定の範囲を下回る場合（下流側３０ｋＰａ）には、凹部挿入部３７ｃとＵ字状の凹部２６の内部における内側の第１シール面２６ａとが当接した。これにより、ずれが生じていない通常位置において、内壁面２５と弁体３２との間がシールされていることが確認できた。

また、図１２および図１３の中央における内壁面２５に対するシール部３７の相対位置が通常位置よりも内壁面２５に想定ずれ量ｘだけ近い場合では、圧力差が所定の範囲内の場合、圧力差が所定の範囲を下回る場合（下流側３０ｋＰａ）、および、圧力差が所定の範囲を上回る場合（上流側３０ｋＰａ）のいずれにおいても、凹部挿入部３７ｃと外側の第２シール面２６ｂとが当接した。これにより、たとえ、内壁面２５に想定ずれ量ｘだけ近づく方向にずれが生じている場合であっても、内壁面２５と弁体３２との間がシールされていることが確認できた。また、シール部３７が内壁面２５側に特に圧縮されると考えられる、内壁面２５の摩擦係数が０．９であっても、内壁面２５と弁体３２とのシール状態を維持しつつ、シール部３７に過度な圧縮が加えられていないことが確認できた。この結果、内壁面２５の摩擦係数が０．６以下である場合には、シール部３７に過度な圧縮がより加えられないことが確認できた。

また、図１２および図１３の右側における内壁面２５に対するシール部３７の相対位置が通常位置よりも内壁面２５から想定ずれ量ｘだけ離間する場合では、圧力差が所定の範囲内の場合および圧力差が所定の範囲を下回る場合（下流側３０ｋＰａ）には、凹部挿入部３７ｃと内側の第１シール面２６ａとが当接した。また、圧力差が所定の範囲を上回る場合（上流側３０ｋＰａ）には、凹部挿入部３７ｃと外側の第２シール面２６ｂとが当接した。これにより、たとえ、内壁面２５から想定ずれ量ｘだけ離間する方向にずれが生じている場合であっても、内壁面２５と弁体３２との間がシールされていることが確認できた。特に、内壁面２５とシール部３７とが最も離間しやすいと考えられる、内壁面２５の摩擦係数が０．１で、かつ、圧力差が所定の範囲を上回る場合（上流側３０ｋＰａ）であっても、内壁面２５と弁体３２との間がシールされていることが確認できた。

（実施形態の効果）
上記実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、吸気ポート２の内壁面２５に、弁体３２の閉方向Ｅ１側に窪むＵ字状の凹部２６および２７を設け、弁体３２に、弁体３２の閉方向Ｅ１に延び、Ｕ字状の凹部２６および２７の内側面間に挟み込まれるように凹部２６および２７にそれぞれ入り込む弾性変形可能なシール部３７および３９を設ける。これにより、弁体３２が正しい位置からずれた場合であっても、Ｕ字状の凹部２６および２７にシール部３７および３９がそれぞれ入り込むことが可能な範囲内であれば、凹部２６および２７の内側面間にそれぞれ位置するシール部３７および３９を弾性変形させて内壁面２５に当接させることができるので、シール部３７および３９により吸気ポート２の内壁面２５と弁体３２との間を十分にシールすることができる。

また、本実施形態では、Ｕ字状の凹部２６の内部における内側の内側面および外側の内側面が、それぞれ、第１シール面２６ａおよび第２シール面２６ｂを構成する。これにより、凹部２６の第１シール面２６ａおよび第２シール面２６ｂの間に入り込んだシール部３７が、Ｕ字状の凹部２６の内部における内側の内側面である第１シール面２６ａまたはＵ字状の凹部２６の内部における外側の内側面である第２シール面２６ｂに当接することによって、シール部３７と内壁面２５との当接を確実に確保して、吸気ポート２の内壁面２５と弁体３２との間を確実にシールすることができる。

また、本実施形態では、シール部３７が内壁面２５に当接した際の内壁面２５に対するシール部３７の相対位置と、弁体３２よりも上流側における上流側圧力から弁体３２よりも下流側における下流側圧力を差し引いた圧力差との少なくともいずれか一方によって、シール部３７の内壁面２５への当接状態が変化するように構成する。このようにシール部３７の相対位置の変化と圧力差とのいずれかが生じる場合であっても、Ｕ字状の凹部２６の第１シール面２６ａおよび第２シール面２６ｂの間に挟み込まれたシール部３７の内壁面２５への当接状態を変化させることによって、状況に応じたシール部３７と内壁面２５との当接をより確実に確保することができる。これにより、吸気ポート２の内壁面２５と弁体３２との間をより確実にシールすることができる。

また、本実施形態では、Ｕ字状の凹部２６を、底部２６ｃから開口端２６ｄに向かって幅が大きくなるように形成することによって、弁体３２が回動した際に、閉方向Ｅ１に延びるシール部３７の凹部挿入部３７ｃを開口端２６ｄ側から凹部２６の第１シール面２６ａおよび第２シール面２６ｂの間に容易に挟み込まれるように入り込ませることができる。

また、本実施形態では、内壁面２５に対するシール部３７の相対位置が通常位置の場合において、圧力差が所定の範囲内の場合、または、圧力差が所定の範囲を上回る場合にはシール部３７と第２シール面２６ｂとが当接し、圧力差が所定の範囲を下回る場合にはシール部３７と第１シール面２６ａとが当接し、内壁面２５に対するシール部３７の相対位置が通常位置よりも内壁面２５に近い場合には、シール部３７と第２シール面２６ｂとが当接し、内壁面２５に対するシール部３７の相対位置が通常位置よりも内壁面２５から離間している場合において、圧力差が所定の範囲内の場合、または、圧力差が所定の範囲を下回る場合にはシール部３７と第１シール面２６ａとが当接し、圧力差が所定の範囲を上回る場合にはシール部３７と第２シール面２６ｂとが当接する。これにより、シール部３７の相対位置と圧力差とのいずれかが生じる場合であっても、シール部３７の内壁面２５への当接状態を適宜変化させて、吸気ポート２の内壁面２５と弁体３２との間をより確実にシールすることができる。

また、本実施形態では、シール部３７に、弁体３２の閉状態において弁体本体３５が内壁面２５に当接するのを抑制するために、内壁面２５に面状に当接する規制部３７ｇを設ける。これにより、弁体本体３５が内壁面２５に当接することに起因して異音が生じるのを抑制することができるとともに、弁体本体３５が破損するなどの弁体３２の不具合が生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、シール部３７に、弁体３２の閉状態において内壁面２５に向かって延びる延長部３７ｂと、弁体３２の閉状態において延長部３７ｂの端部からＵ字状の凹部２６に向かって延びる凹部挿入部３７ｃとを設ける。これにより、延長部３７ｂによりシール部３７の閉方向Ｅ１側の側端部３７ｈと内壁面２５との距離Ｌ３を確実に確保することができるので、弁体３２が正しい位置からずれた場合であっても、弁体３２と内壁面２５とが当接するのを抑制することができる。また、Ｕ字状の凹部２６に向かって延びる凹部挿入部３７ｃにより、凹部２６の第１シール面２６ａおよび第２シール面２６ｂの間にシール部３７の凹部挿入部３７を容易に入り込ませることができる。

また、本実施形態では、延長部３７ｂの厚みｔ２を凹部挿入部３７ｃの厚みｔ１以上にする。このように構成すれば、シール部３７の変形に対する耐久性を延長部３７ｂの厚みｔ２を大きくすることにより確保しつつ、厚みｔ１の小さな凹部挿入部３７ｃを凹部２６の第１シール面２６ａおよび第２シール面２６ｂの間に容易に位置させることができる。

また、本実施形態では、延長部３７ｂと凹部挿入部３７ｃとがなす角度θ１を、約９０度以上約１５０度以下にする。このように構成すれば、角度θ１が約９０度未満の場合と比べて、凹部挿入部３７ｃを、凹部２６の第１シール面２６ａおよび第２シール面２６ｂの間に容易に位置させることができる。また、角度θ１が約１５０度を超える場合と比べて、凹部挿入部３７ｃが凹部２６の第１シール面２６ａおよび第２シール面２６ｂの間に配置される前に内壁面２５に当接するのを効果的に抑制することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明の吸気装置を、自動車用の直列４気筒エンジンに適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の吸気装置を、自動車用のエンジン以外の内燃機関に適用してもよいし、直列４気筒エンジン以外の内燃機関に適用してもよい。

また、上記実施形態では、本発明の弁体を含む吸気制御弁を、吸気経路長を変更する可変吸気用の吸気制御弁に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の弁体を含む吸気制御弁を、縦渦を発生させるＴＣＶ（タンブルコントロールバルブ）や横渦を発生させるＳＣＶ（スワールコントロールバルブ）など、可変吸気用の吸気制御弁以外に適用してもよい。また、本発明の弁体は、流体が流れる通路を切り替える際に用いられるのであれば吸気制御弁以外に用いられてもよい。

また、上記実施形態では、シール部３７が入り込む凹部２６を設けるために、凹部２６の内側に凸部２８を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凹部を設けるために凸部を設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、シール部３７に弁体３２の閉状態において凹部２６に向かって延びる凹部挿入部３７ｃを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シール部を凹部に入れ込むことが可能であれば、シール部に凹部挿入部を設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、凹部２６において、底部２６ｃから開口端２６ｄに向かって幅が大きくなるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凹部において、凹部の一対の内側面を平行に延びるように形成することによって、幅が略変化しないように構成してもよいし、凹部の一対の内側面を互いに近づく方向に傾斜させることによって、幅が小さくなるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、シール部３７に、延長部３７ｂと凹部挿入部３７ｃとを設けた例を示したが、本発明ではこれに限られない。本発明では、シール部に凹部挿入部からさらに延び、内壁面に変形して当接する変形部を追加して設けてもよい。なお、シミュレーションでは、変形部を設けなくても十分なシール性が確保されている。さらに、変形部を設けないことによって、シール部が複雑な形状になるのを抑制することが可能になるとともに、シール部を構成するゴムの使用量を削減することが可能になるので、シール部に変形部を設けない方が好ましい。

また、上記実施形態では、弁体３２において、回動軸３１に沿うＡ方向に沿って延びる両側端を回動軸３１から離れる方向に湾曲させた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、弁体を湾曲させなくてもよい。

また、上記実施形態では、弁体３２の弁体本体３５を矩形状にした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、弁体を円状や楕円状、長円状に形成してもよい。

２ 吸気ポート（流体通路部）
２５ 内壁面
２６ Ｕ字状の凹部
２６ａ 第１シール面（内側面）
２６ｂ 第２シール面（内側面）
２６ｃ 底部
２６ｄ 開口端
３２ 弁体
３７ シール部
１００ 吸気装置（弁体を用いたシール構造）

Claims (5)

1. 吸気ポートと、
   前記吸気ポートの流路を切り替える回動可能な弁体と、を備え、
   前記吸気ポートの内壁面は、前記弁体の回動方向に窪むＵ字状の凹部を含み、
   前記弁体は、前記弁体の回動方向に延びており、前記Ｕ字状の凹部の内側面間に挟み込まれるように前記凹部に入り込む弾性変形可能なシール部を含む、吸気装置。
2. 前記吸気ポートの内壁面は、前記弁体の前記シール部が当接する第１シール面および第２シール面をさらに含み、
   前記Ｕ字状の凹部の内部における内側の内側面および外側の内側面は、それぞれ、前記第１シール面および前記第２シール面を構成する、請求項１に記載の吸気装置。
3. 前記シール部が前記内壁面に当接した際の前記内壁面に対する前記シール部の相対位置と、前記弁体よりも上流側における上流側圧力から前記弁体よりも下流側における下流側圧力を差し引いた圧力差との少なくともいずれか一方によって、前記シール部の前記内壁面への当接状態が変化するように構成されている、請求項２に記載の吸気装置。
4. 前記Ｕ字状の凹部は、底部から開口端に向かって幅が大きくなるように形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸気装置。
5. 流体通路部と、
   前記流体通路部の流路を切り替える回動可能な弁体と、を備え、
   前記流体通路部の内壁面は、前記弁体の回動方向に窪むＵ字状の凹部を含み、
   前記弁体は、前記弁体の回動方向に延びており、前記Ｕ字状の凹部の内側面間に挟み込まれるように前記凹部に入り込む弾性変形可能なシール部を含む、弁体を用いたシール構造。

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