JP2019506565A - 自動車の内燃エンジン用外気供給装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃エンジン用の外気供給装置（１）に関する。この装置（１）は、ハウジング（２）と、ハウジング（２）内に設けられ、内燃エンジンのシリンダに対応して、各シリンダの外気パス（５）を通る外気流れを制御するための少なくとも１つのフラップ（４）を有するフラップ機構（３）とを備える。フラップ機構（３）は、少なくとも１つのフラップ（４）に回転一体的に接続されかつフラップ機構（３）の支持部に回転軸（Ｄ）回りに回転可能に取り付けられた共通の駆動シャフト（６）を有する。駆動シャフト（６）は、少なくとも１つの駆動シャフト部（７）を有しかつ駆動シャフト部（７）内に直角曲がり部（８）を有する。直角曲がり部（８）は、ハウジング（２）に設けられたストッパ（１３）と協働して駆動シャフト（６）の回転動作を制限する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の内燃エンジン用外気供給装置と、そのような外気供給装置を備えた内燃エンジンとに関する。

通常、内燃エンジン用の外気供給装置は、内燃エンジンのシリンダヘッドに取り付けるために設けられたハウジングを備える。また、ハウジング内にフラップ機構が設けられていてもよい。フラップ機構は、内燃エンジンのシリンダに対応して、各シリンダへの外気流れを制御するためのフラップを有する。さらに、フラップ機構が共通の駆動シャフトを有することが基本的に考えられる。駆動シャフトは、フラップに回転一体的に接続され、かつフラップ機構の支持部に回転軸回りに回転可能に取り付けられる。

本発明は、外気供給装置のための改良されたまたは少なくとも従来のものに代わる実施形態を提示するという問題に関する。当該実施形態は、特に簡易化された製造性と、それゆえに低減される製造コストとによって特徴付けられる。

上記の問題は、独立請求項の主題によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。

したがって、本発明の基本思想は、外気供給装置のフラップ機構の駆動シャフトに、外気供給装置のハウジングに形成されたストッパと協働する直角曲がり部を設け、これにより駆動シャフトの回転動作をフラップ機構の正常な動作モードに必要な回転角度範囲に制限するというものである。本発明に係る外気供給装置では、駆動シャフトに別個のストッパを設けることを、上述した本発明に必須の直角曲がり部によって省略できる。これにより、フラップ機構の製造コストを大幅に節約でき、したがって外気供給装置全体の製造コストを大幅に節約できる。

本発明によると、内燃エンジン用の外気供給装置は、ハウジングと、このハウジング内に設けられたフラップ機構とを備える。フラップ機構は、内燃エンジンのシリンダに対応して、各シリンダへの外気パスを通る外気流れを制御するための少なくとも１つのフラップを有する。フラップ機構は、少なくとも１つのフラップに回転一体的に接続されかつフラップ機構の支持部に回転軸回りに回転可能に取り付けられた共通の駆動シャフトを有する。本発明によると、駆動シャフトは、少なくとも１つのフラップから離間して少なくとも１つの駆動シャフト部を有し、また駆動シャフト部内に直角曲がり部を有する。この直角曲がり部は、ハウジングに形成されたストッパと協働して駆動シャフトの回転動作を制限する。

好ましい実施形態では、駆動シャフトは、回転軸回りにおけるその回転動作に関連して、少なくとも１つの駆動シャフト部がハウジングに対してまたはハウジングに固定接続された構成要素に対して当接する少なくとも１つの端位置を有する。この構成では、ハウジングまたは当該構成要素が、駆動シャフトのシャフト部に対するストッパとして機能する。これにより、駆動シャフトの回転動作が、典型的に必要な態様において適切に、特に３６０°未満の回転角度範囲に制限され得る。

特に好ましくは、駆動シャフトは、少なくとも１つのフラップが外気パスを閉じる閉位置と、当該フラップが最大流れ断面を伴って外気が流通するように外気パスを開放する開位置との間で調節可能である。この変形例では、本発明に必須の直角曲がり部を利用する駆動シャフトによって、外気の流れ断面がゼロ値と最大値との間で連続的に調節され得る。

有利な別の態様では、駆動シャフトは、回転軸回りにおけるその回転動作に関連して、シャフト部がハウジングの第１ハウジング壁部に対して当接する第１端位置を有する。この変形例では、第１端位置は、閉位置に一致するか、またはそれに代えて開位置に一致する。この変形例では、ハウジングの一部がシャフトの直角曲がり部に対するストッパとして働く構成要素の機能を担うため、ハウジングに別個のストッパを設けなくてもよい。これにより、外気供給装置の製造がシンプル化される。別の変形例では、第１ハウジング壁部の代わりに他の構成要素、特にハウジングと別体の他の構成要素が上記ストッパの機能を担ってもよい。これにより、様々に構成された構成要素をストッパとして利用することができる。

さらに有利な別の態様では、駆動シャフトは、回転軸回りにおけるその回転動作に関連して、第１端位置とは異なる第２端位置であって、少なくとも１つの駆動シャフト部がハウジングの第２ハウジング壁部に対して当接する第２端位置を有する。この変形例では、第２端位置は、開位置に一致するか、またはそれに代えて閉位置に一致する。この変形例によっても、外気供給装置の製造がシンプル化される。別の変形例では、第１ハウジング壁部の代わりに他の構成要素、特にハウジングと別体の他の構成要素が上記ストッパの機能を担ってもよい。

別の好ましい実施形態では、外気パスは、駆動シャフトの領域に少なくとも第１および第２囲い部を有しており、第２囲い部は、第１囲い部から離間して設けられている。少なくとも第１囲い部は、少なくとも１つのフラップによって制御可能な流れ断面を囲んでいる。ここで、直角曲がり部を含む第１駆動シャフト部は、当該２つの囲い部の間の領域に配置されている。この変形例では、両囲い部によって外気パスが区画され、当該外気パスを介して内燃エンジンの特定のシリンダに外気が供給されることが好ましい。したがって、第１フラップにより、第１流れ断面がゼロ値と最大値との間で可変である。第２囲い部にフラップが設けられていない場合、第２流れ断面は一定のままであり、したがって設定される駆動シャフトの回転位置に関わらず、一定「オフセット」の外気が内燃エンジンのシリンダに対して常に供給され得る。

特に好適には、第１および／または第２ハウジング壁部は、当該２つの囲い部の間に配置されていてもよい。この変形例では、上記ストッパを設けるためにわずかな設置スペースしか必要とされない。

有利な別の態様では、第１および／または第２ハウジング壁部が当該２つの囲い部を互いに接続しており、よって特に小さな設置スペースしか必要とされない。

特に好適には、２つのハウジング壁部は、互いに対して９０°の角度をなしていてもよい。これにより、技術的にシンプルな態様で、開位置と閉位置との間に通常必要な直角が実現され得る。

別の好ましい実施形態は、特に低い製造コストに関わるものであって、２つのハウジング壁部がハウジングに一体形成される。この変形例は、ハウジングがプラスチック製でありかつプラスチック射出成形で作られる場合に特に推奨される。

別の好ましい実施形態では、駆動シャフトの閉位置における少なくとも１つのフラップの位置を介して仮想フラップ平面が規定される。この変形例では、第１または第２ハウジング壁部が、このフラップ平面内に、またはこのフラップ平面に対して平行に広がる平面内に配置される。これにより、外気供給装置を構造的にシンプルな態様で実現することができ、それによって外気供給装置、特にそのフラップ機構のエラーへの陥りやすさを相当程度まで低減できる。

有利な別の態様では、少なくとも１つの駆動シャフト部にフラップが設けられない。

別の好ましい実施形態では、駆動シャフトは、直角曲がり部を含む少なくとも１つの追加駆動シャフト部を有しており、この追加駆動シャフト部の領域において、少なくとも１つのフラップが駆動シャフトに回転一体的に接続されている。これにより、フラップが、特に安定的かつ回転一体的にシャフトに対して機械的に固定され得る。シャフトのそのような構成は、好ましくはプラスチック製のフラップを追加駆動シャフト部上に射出するのに特に適している。したがって、追加駆動シャフト部に含まれる直角曲がり部は、フラップ機構のフラップの配置に役立ち、またハウジングに形成されたストッパと協働して駆動シャフトの回転動作を制限することがない。

特に好ましくは、駆動シャフトは、一体品として構成されている。これにより、外気供給装置の製造コストが低くなる。少なくとも１つのフラップを有する駆動シャフトは、好ましくは金属製であってもよい。

好ましい実施形態では、回転軸を介して軸方向が規定される。この実施形態では、直角曲がり部を含む駆動シャフト部は、駆動シャフトの軸方向端部を構成する。これにより、直角曲がり部および対応するストッパを、駆動シャフトを調節するための駆動装置の近くに配置できる。したがって、ストッパの領域における駆動シャフトのいかなる機械的な故障も特に容易に認識され得る。なぜなら、この場合、駆動シャフト上に存在する全てのフラップが影響を受けてもはや調節不能であるためである。

特に好ましくは、外気供給装置は、駆動シャフトの長手方向端に駆動接続された好ましくは電気式の駆動装置を備える。駆動シャフトは、少なくとも２つのフラップに回転一体的に接続されており、少なくとも２つのフラップは、互いに離間して配置されている。直角曲がり部を含む駆動シャフト部は、軸方向において、駆動シャフトの長手方向端と、駆動装置に軸方向に隣り合うフラップとの間に配置されている。これにより、ストッパの領域における駆動シャフトのいかなる機械的な故障も特に容易に認識され得る。

本発明は、さらに、上述した外気供給装置を備えた内燃エンジンに関する。したがって、上で説明した外気供給装置の利点を、内燃エンジンも有する。

本発明の別の重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面から、および図面を参照した関連する図の説明から明らかになるだろう。

上述したまたは後述する特徴は、それぞれに示す組合せにおいてのみでなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組合せにおいてまたは単独でも利用可能であることを理解されたい。

図１は、本発明に係る外気供給装置の一例を示す図であって、駆動シャフトがフラップの開位置に対応する第１端位置に位置している。 図２は、図１の外気供給装置を示す図であって、駆動シャフトがフラップの閉位置に対応する第２端位置に位置している。 図３は、図１の構成を、駆動シャフトの回転軸に対して垂直な方向から見た図である。 図４は、図２の構成を、駆動シャフトの回転軸に対して垂直な方向から見た図である。 図５は、図１〜図４のフラップ機構を独立して示した図である。 図６は、図４のフラップ機構の変形例を示す図であって、複数のフラップが駆動シャフトに設けられている。

以下、本発明の好ましい例示的な実施形態について、図示すると共により詳細に説明する。ここで、同一の参照番号は、同一のもしくは類似のまたは機能的に同一の構成要素を示す。

図１は、詳しい図示を省略する内燃エンジン用の、本発明に係る外気供給装置１の一例を示している。外気供給装置１は、ハウジング２と、このハウジング２内に設けられたフラップ機構３とを備える。フラップ機構３は、内燃エンジンのシリンダ（図示せず）に対応し、各シリンダへの外気パス５を通る外気流れを制御するための少なくとも１つのフラップ４を有する。フラップ機構３は、フラップ４に回転一体的に接続され、かつハウジング２の支持部（明瞭性のために図示を省略する）に回転軸Ｄ回りに回転可能に取り付けられた駆動シャフト６を有する。少なくとも１つのフラップ４を含む駆動シャフト６は、金属から作られていることが好ましい。

図１に示すように、駆動シャフト６は、駆動シャフト部７を有していて、そこに直角曲がり部８を有する。

図１および図２に示すように、駆動シャフト部７の領域にはフラップ４が設けられていない。

図１によると、外気パス５は、駆動シャフト６の領域に、第１および第２囲い部９ａ，９ｂを有しており、ここで、第２囲い部９ｂは、第１囲い部９ａから離間して設けられている。第１囲い部９ａは、フラップ４によって制御可能な流れ断面を囲んでいる。一方、第２囲い部９ｂは、フラップによって可変でない流れ断面を囲んでいる。図１および図２にはっきりと示すように、直角曲がり部８を含む駆動シャフト部７は、ハウジング２における２つの囲い部９ａ，９ｂの間の領域１４に配置されている。

駆動シャフト６は、フラップ４と共に、図１に示す開位置と図２に示す閉位置との間で調節可能である。図１に係る開位置では、フラップ４は、最大流れ断面を伴って外気が流通するように外気パス５を開放する。図２に係る閉位置では、フラップ４は、囲い部９ａによって囲まれた外気パス５を閉じる。

駆動シャフト６は、回転軸Ｄ回りにおけるその回転動作に関連して、第１端位置と、この第１端位置とは異なる第２端位置とを有する。第１および第２端位置では、シャフト部が、ハウジング２に対してまたはハウジングに固定接続された構成要素（図示せず）に対して当接する。これは、ハウジング２または構成要素が、駆動シャフト６の駆動シャフト部７に対するストッパ１３として機能することを意味する。

図１は、第１端位置にある駆動シャフト６を示している。第１端位置では、駆動シャフト部７が、ハウジングの第１ハウジング壁部１０ａに対して当接する。図示の例では、第１端位置は、駆動シャフト６の開位置に一致している。分かりやすいように、図３は、図１の構成を、駆動シャフト６の回転軸Ｄに対して垂直な方向から見たものである。

図２は、第２端位置にある駆動シャフト６を示している。第２端位置では、駆動シャフト部７が、ハウジング２の第２ハウジング壁部１０ｂに対して当接する。この第２ハウジング壁部１０ｂは、第１ハウジング壁部１０ａとは異なる。図示の例では、第２端位置は、駆動シャフト６の閉位置に一致している。分かりやすいように、図４は、図２の構成を、駆動シャフト６の回転軸Ｄに対して垂直な方向から見たものである。

変形例では、第１端位置が閉位置に一致していてもよく、また第２端位置が駆動シャフト６の開位置に一致していてもよい。第１および第２ハウジング壁部１０ａ，１０ｂの両方とも、２つの囲い部９ａ，９ｂの間に横向きに設けられている。図１および図２の例では、第１および第２ハウジング壁部１０ａ，１０ｂは、２つの囲い部９ａ，９ｂを互いに接続している。２つのハウジング壁部は、ハウジング２に一体形成されていて、この例では互いに対して９０°の角度をなしている。

図４の位置を介して、図２に示すように、駆動シャフト６の閉位置では、仮想フラップ平面が規定される。第２ハウジング壁部１０ｂは、この仮想フラップ平面内に、または当該仮想フラップ平面に対して平行に離間して設けられた平面内に配置されている。

図５は、駆動シャフト６およびフラップ４を有するフラップ機構３を独立して示した図である。同図から、駆動シャフト６は、少なくとも１つの駆動シャフト部７に加えて、同じように直角曲がり部１２を含む追加駆動シャフト部１１を有することがわかる。追加駆動シャフト部１１の領域では、フラップ４が駆動シャフト６に対して回転一体的に接続されている。好ましくは、駆動シャフト６は、一体品として構成され、かつ金属でできている。フラップ４は、プラスチック製であって、駆動シャフト６上に、すなわち直角曲がり部１２が存在する追加駆動シャフト部１１の領域に射出される。

図６に示すフラップ機構３から、１つだけのフラップ４が駆動シャフト６に設けられていてもよいのみでなく、互いに離間した複数のフラップ４が設けられていてもよいことがわかる。当該フラップ４は、各外気パス（図５には示さない）の流れ断面を制御するためにそれぞれ機能してもよい。

また、図６に示すように、回転軸Ｄを介して軸方向Ａが規定される。したがって、直角曲がり部８を含む駆動シャフト部７は、駆動シャフト６の軸方向端部２２である。これにより、直角曲がり部８および対応するストッパ（図６には示さない）を電気駆動装置２０の近傍に配置することが可能となる。電気駆動装置２０は、図６で概略的にのみ示されていて、駆動シャフト６を駆動または調節するためのものである。ここで、直角曲がり部８を含む駆動シャフト部７は、軸方向において、駆動シャフト６の長手方向端２１と、駆動装置２０に軸方向に隣り合うフラップ４との間に配置されている。これにより、ストッパ１３の領域における駆動シャフト６のいかなる機械的故障も特に容易に認識することができる。なぜなら、この場合、駆動シャフト４上に存在する全てのフラップ４が、影響を受けてもはや電気駆動装置２０によって調節できないためである。これは、検出するのが特に容易である。

Claims (17)

1. 内燃エンジン用の外気供給装置（１）であって、
   ハウジング（２）と、
   上記ハウジング（２）内に設けられたフラップ機構（３）であって、上記内燃エンジンのシリンダに対応して、各該シリンダへの外気パス（５）を通る外気流れを制御するための少なくとも１つのフラップ（４）を有するフラップ機構（３）とを備え、
   上記フラップ機構（３）は、上記少なくとも１つのフラップ（４）に回転一体的に接続されかつ上記フラップ機構（３）の支持部に回転軸（Ｄ）回りに回転可能に取り付けられた共通の駆動シャフト（６）を有し、
   上記駆動シャフト（６）は、少なくとも１つの駆動シャフト部（７）を有しかつ該駆動シャフト部（７）内に直角曲がり部（８）を有し、
   上記直角曲がり部（８）は、上記ハウジング（２）に設けられたストッパ（１３）と協働して上記駆動シャフト（６）の回転動作を制限する
   ことを特徴とする外気供給装置。
2. 請求項１において、
   上記駆動シャフト（６）は、上記回転軸回り（Ｄ）におけるその回転動作に関連して、上記直角曲がり部（８）を含む上記駆動シャフト部（７）が上記ハウジング（２）に対してまたは該ハウジング（２）に固定接続された構成要素に対して当接する少なくとも１つの端位置を有し、
   上記ハウジングまたは上記構成要素は、上記駆動シャフト（６）の上記第１駆動シャフト部（７）に対するストッパ（１３）として機能する
   ことを特徴とする外気供給装置。
3. 請求項１または２において、
   上記駆動シャフト（６）は、上記少なくとも１つのフラップ（４）が上記外気パス（５）を閉じる閉位置と、上記フラップ（４）が最大流れ断面を伴って外気が流通するように上記外気パス（５）を開放する開位置との間で調節可能である
   ことを特徴とする外気供給装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、
   上記駆動シャフト（６）は、上記回転軸（Ｄ）回りにおけるその回転動作に関連して、上記少なくとも１つの駆動シャフト部（７）が上記ハウジング（２）の（第１）ハウジング壁部（１０ａ）に対して当接する（第１）端位置を有し、
   上記第１端位置は、上記閉位置または上記開位置に一致している
   ことを特徴とする外気供給装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、
   上記駆動シャフト（６）は、上記回転軸（Ｄ）回りにおけるその回転動作に関連して、上記第１端位置とは異なる第２端位置であって、上記少なくとも１つの駆動シャフト部（７）が上記ハウジング（２）の第２ハウジング壁部（１０ｂ）に対して当接する第２端位置を有し、
   上記第２端位置は、上記開位置または上記閉位置に一致している
   ことを特徴とする外気供給装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、
   上記外気パス（５）は、上記駆動シャフト（６）の領域において、少なくとも第１および第２囲い部（９ａ，９ｂ）を有し、
   上記第２囲い部（９ｂ）は、上記第１囲い部（９ａ）から離間して設けられ、
   少なくとも上記第１囲い部（９ａ）は、上記少なくとも１つのフラップ（４）により制御可能な流れ断面を囲んでおり、
   上記直角曲がり部（８）を含む上記第１駆動シャフト部（７）は、上記２つの囲い部の間の領域（１４）に配置されている
   ことを特徴とする外気供給装置。
7. 請求項４〜６のいずれか１項において、
   上記第１および／または第２ハウジング壁部（１０ａ，１０ｂ）は、上記２つの囲い部（９ａ，９ｂ）の間に配置されている
   ことを特徴とする外気供給装置。
8. 請求項４〜７のいずれか１項において、
   上記第１および／または第２ハウジング壁部（１０ａ，１０ｂ）は、上記２つの囲い部（９ａ，９ｂ）を互いに接続している
   ことを特徴とする外気供給装置。
9. 請求項４〜８のいずれか１項において、
   上記２つのハウジング壁部（１０ａ，１０ｂ）は、互いに対して実質的に９０°の角度をなしている
   ことを特徴とする外気供給装置。
10. 請求項４〜９のいずれか１項において、
    上記２つのハウジング壁部（１０ａ，１０ｂ）は、上記ハウジング（２）に一体形成されている
    ことを特徴とする外気供給装置。
11. 請求項３〜１０のいずれか１項において、
    上記駆動シャフト（６）の上記閉位置における上記少なくとも１つのフラップ（４）の位置を介して仮想フラップ平面が規定され、
    上記第１または第２ハウジング壁部（１０ａ，１０ｂ）は、上記フラップ平面内に配置され、または該フラップ平面に対して平行に広がる平面内に配置されている
    ことを特徴とする外気供給装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項において、
    上記少なくとも１つの駆動シャフト部（７）には、フラップ（５）が設けられていない
    ことを特徴とする外気供給装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項において、
    上記駆動シャフト（６）は、直角曲がり部（１２）を含む少なくとも１つの追加駆動シャフト部（１１）を有し、
    上記追加駆動シャフト部（１１）の領域において、上記少なくとも１つのフラップ（５）は、上記駆動シャフト（６）に回転一体的に接続され、特に該駆動シャフト（６）に取り付けられている
    ことを特徴とする外気供給装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項において、
    上記駆動シャフト（６）は、一体品として構成されている
    ことを特徴とする外気供給装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項において、
    上記回転軸（Ｄ）を介して軸方向（Ａ）が規定され、
    上記直角曲がり部（８）を含む上記駆動シャフト部（７）は、上記駆動シャフト（６）の軸方向端部（２２）を構成している
    ことを特徴とする外気供給装置。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項において、
    上記外気供給装置（１）は、上記駆動シャフト（６）の長手方向端（２１）に駆動接続された好ましくは電気式の駆動装置（２０）を備え、
    上記駆動シャフト（６）は、互いに離間して設けられた少なくとも２つの上記フラップ（４）に回転一体的に接続されており、
    上記直角曲がり部（６）を含む上記駆動シャフト部（７）は、軸方向において、上記駆動シャフト（６）の上記長手方向端（２１）と、上記駆動装置（２０）に軸方向に隣り合う上記フラップ（４）との間に配置されている
    ことを特徴とする外気供給装置。
17. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載の外気供給装置（１）を備えた内燃エンジン。
    
    

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