JP2023049923A - 可変エアファンネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可動ファンネルのストローク量が小さくても、出力特性の最適化のためにファンネル有効長さの必要な変化量を確保でき、可動ファンネルを小型化できる可変エアファンネル装置を供する。
【解決手段】アクチュエータ40の駆動により固定ファンネル22に対して可動ファンネル23を伸縮移動して吸気通路長を可変とする可変エアファンネル装置において、エアファンネルアッシー21は、可動ファンネル23の上流側に同軸に上流側ファンネル24が配置され、可動ファンネル23は、固定ファンネル22に対して伸長移動で上流側ファンネル24に接続し、固定ファンネル22に対して短縮移動で上流側ファンネル24から離間する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関の吸気通路に吸気通路長を変更可能なエアファンネルアッシーが設けられた可変エアファンネル装置に関する。

内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルボディに吸気を導入するエアファンネルアッシーには、内燃機関の回転数に応じて可動ファンネルを移動して吸気通路として働くファンネル有効長さを変えることで、吸気通路長を変更して内燃機関の出力特性を最適化する可変エアファンネル装置の例（例えば特許文献１参照）がある。

特開２００３－９７３９１号公報

特許文献１に開示されたエアファンネルアッシーが構成する可変エアファンネル装置は、スロットル本体（スロットルボディ）の上流側入口を構成する第１の部分（固定ファンネルに相当）に、同軸に摺動自在に第２の部分（可動ファンネルに相当）の下流側部分が嵌入している。
第１の部分に対して第２の部分が軸方向に伸縮移動して、第１の部分と第２の部分からなるファンネル有効長さを変えることで、吸気通路長を変更して、内燃機関の出力特性を最適化している。

特許文献１に開示された可変エアファンネル装置では、固定ファンネルに相当する第１の部分から可動ファンネルに相当する第２の部分が伸縮するストローク量が、ファンネル有効長さの変化量である。
したがって、ファンネル有効長さの変化量として所定の変化量を得るために、この変化量と同じストローク量を可動ファンネルが必要とするとともに、このストローク量を確保するため、可動ファンネル自体も相応の大きさを必要とする場合がある。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、可動ファンネルのストローク量が小さくても、内燃機関の出力特性の最適化のためにファンネル有効長さの必要な変化量を確保でき、可動ファンネルの小型化を図ることができる可変エアファンネル装置を供する点にある。

上記目的を達成するために、本発明は、
車両に搭載される内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルボディに吸気を導入するエアファンネルアッシーが、エアクリーナケースの内部に設けられ、
前記エアファンネルアッシーは、前記スロットルボディの上流側入口に設けられる固定ファンネルと、前記固定ファンネルに対して同軸に移動して伸縮可能に摺接される可動ファンネルとを備え、
アクチュエータの駆動により前記固定ファンネルに対して前記可動ファンネルを伸縮移動して吸気通路長を可変とする可変エアファンネル装置において、
前記エアファンネルアッシーは、前記可動ファンネルの上流側に同軸に上流側ファンネルが配置され、
前記可動ファンネルは、前記固定ファンネルに対して伸長移動で前記上流側ファンネルに接続し、前記固定ファンネルに対して短縮移動で前記上流側ファンネルから離間することを特徴とする可変エアファンネル装置を提供する。

この構成によれば、可動ファンネルは、固定ファンネルに対して伸長移動で上流側ファンネルに接続し、固定ファンネルに対して短縮移動で上流側ファンネルから離間するので、可動ファンネルは固定ファンネルに対して短縮位置から伸長移動により上流側ファンネルに接続するまでの距離が可動ファンネルのストローク量であり、ファンネル有効長さの変化量は、このストローク量に上流側ファンネルの軸長を加えた量となる。

したがって、可動ファンネルの小さいストローク量で、ファンネル有効長さの必要十分な変化量を容易に確保して、内燃機関の出力特性の最適化を図ることができる。
可動ファンネルのストローク量が小さくて済むので、可動ファンネル自体の軸長も短くて済み、可動ファンネルの小型化および軽量化を図ることができる。

本発明の好適な実施形態では、
前記上流側ファンネルの通路断面積は、前記可動ファンネルの通路断面積よりも小さい。

この構成によれば、上流側ファンネルの通路断面積は、可動ファンネルの通路断面積よりも小さいので、可動ファンネルが伸長移動により上流側ファンネルに接続したとき、ファンネル有効長さを長くするとともに通路断面積を簡単に小さく変えて、さらに吸気量を抑制することができ、上流側ファンネルの軸長を長くすることなく内燃機関の出力特性の最適化を図ることができる。

本発明の好適な実施形態では、
前記上流側ファンネルは、前記可動ファンネルの移動をガイドするガイド部材に取り付けられる。

この構成によれば、上流側ファンネルは、可動ファンネルの移動をガイドするガイド部材に取り付けられるので、可動ファンネルに対する上流側ファンネルの位置ずれを防止でき、上流側ファンネルに可動ファンネルを的確に位置決めして接続できて吸気の漏れを防止することが容易にできる。

本発明の好適な実施形態では、
前記ガイド部材は、前記可動ファンネルの移動方向に指向した少なくとも２本の柱状ガイド部材であり、
前記可動ファンネルは、前記柱状ガイド部材に沿って摺動する。

この構成によれば、ガイド部材は、可動ファンネルの移動方向に指向した少なくとも２本の柱状ガイド部材であり、可動ファンネルはこの柱状ガイド部材に沿って摺動するので、ガイド部材を柱状ガイド部材とすることで、ガイド部材を簡素化して可変エアファンネル装置をコンパクトに組付けることができ、エアファンネルアッシーの小型化を図ることができる。

本発明の好適な実施形態では、
多気筒内燃機関の複数の吸気通路ごとに設けられた前記上流側ファンネルは、隣りどうしが連結して一体に形成される。

この構成によれば、多気筒内燃機関の複数の吸気通路ごとに設けられた上流側ファンネルは、隣りどうしが結合して一体に形成されるので、隣りどうしが結合して一体に形成された上流側ファンネルが少なくとも２本の柱状ガイド部材に取り付けられることで、可動ファンネルを摺動支持する柱状ガイド部材の支持剛性が高められる。

本発明の好適な実施形態では、
前記固定ファンネルは、その筒状部の下流端が前記スロットルボディの上流側入口に形成された拡径筒部に位置決めされて前記ガイド部材に取り付けられる。

この構成によれば、固定ファンネルは、その筒状部の下流端がスロットルボディの上流側入口に形成された拡径筒部の軸方向延長に位置決めされるので、可動ファンネルがスロットルボディの拡径筒部を摺動可能とすることで、可動ファンネルのストローク量の確保によるスロットルボディの大型化を防止できるとともに、固定ファンネル側の段差回避による機関性能の向上を図ることができる。

本発明の好適な実施形態では、
前記固定ファンネルは、前記ガイド部材に取り付けられる。

この構成によれば、固定ファンネルは、ガイド部材に取り付けられるので、ガイド部材26により可動ファンネルと上流側ファンネルとともに固定ファンネル22が一体に支持されて、エアファンネルアッシーをユニット化してスロットルボディに対して組付け可能とし、組付け性を向上させることができる。

本発明の好適な実施形態では、
前記スロットルボディの上流側入口に形成された拡径筒部が上流側に延出して前記固定ファンネルが一体に形成される。

この構成によれば、スロットルボディの上流側入口に形成された拡径筒部が上流側に延出して固定ファンネルが一体に形成されるので、部品点数を削減できるとともに、スロットルボディの内径との段差を小さくして吸気の流れをスムーズにして吸気性能を向上させることができる。

本発明は、エアファンネルアッシーは、さらに可動ファンネルの上流側に同軸に上流側ファンネルが配置され、可動ファンネルは、固定ファンネルに対して伸長移動で上流側ファンネルに接続し、固定ファンネルに対して短縮移動で上流側ファンネルから離間するので、可動ファンネルの小さいストローク量で、ファンネル有効長さの必要十分な変化量を容易に確保して、内燃機関の出力特性の最適化を図ることができる。
可動ファンネルのストローク量が小さくて済むので、可動ファンネル自体の軸長も短くて済み、可動ファンネルの小型化および軽量化を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係る可変エアファンネル装置を有した内燃機関を搭載した自動二輪車の全体側面図である。 エアクリーナケースの内部構造および可変エアファンネル装置の構造を示す断面図である。 可変エアファンネル装置の斜視図である。 同可変エアファンネル装置を前方から視た前面図である。 同可変エアファンネル装置を上方から視た上面図である。 同可変エアファンネル装置の一部断面とした部分斜視図である。 保持部材の斜視図である。 高回転時の同可変エアファンネル装置の状態を示す断面図である。 低回転時の同可変エアファンネル装置の状態を示す断面図である。 別の実施の形態に係る可変エアファンネル装置の高回転時の可変エアファンネル装置の状態を示す断面図である。 同可変エアファンネル装置の低回転時の状態を示す断面図である。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図９に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る吸気装置が適用された内燃機関１が搭載された自動二輪車100の全体左側面図である。
なお、本明細書の説明において、前後左右の向きは、自動二輪車100の直進方向を前方とし、車両の通常の基準に従うものとする。

図１に示されるように、自動二輪車100の車体フレーム101は、前輪112を軸支するフロントフォーク111を操向可能に支承するヘッドパイプ102と、ヘッドパイプ102から後下がりに延びる左右一対のメインフレーム103と、ヘッドパイプ102と左右のメインフレーム103の前部に連接されるとともにメインフレーム103の下方で後下がりに延びる左右一対のエンジンハンガ105と、メインフレーム103の後端部に連設されて下方に延びる左右一対のピボットフレーム104と、両メインフレーム103の後部から後上がりに延びる左右一対のシートレール106と、を備える。

車体フレーム101には、メインフレーム103の下方にエンジンハンガ105とピボットフレーム104により前後を懸架されて内燃機関１が搭載され、ピボットフレーム104に前端を軸支されたスイングアーム113が後方に延び、その後端部に後輪114が軸支され、内燃機関１の出力軸９に嵌着される駆動スプロケット115と後車軸に嵌着される被動スプロケット116とに無端状のチェーン117が巻き掛けられる。

内燃機関１の上方には、車体フレーム101におけるヘッドパイプ102の後方に位置するようにしてエアクリーナ12が配置され、エアクリーナ12の後部および上部を覆う燃料タンク17が、車体フレーム101における両メインフレーム103上に搭載され、燃料タンク17の後方には、メインシート107およびピリオンシート108がシートレール106に支持されて設けられている。
内燃機関１の前方にはラジエータ18が配置されている。

内燃機関１は、クランクケース２内に変速機８を備えた、いわゆるパワーユニットを構成している。
本内燃機関１は、水冷４ストロークサイクル並列４気筒内燃機関であり、クランクシャフト７を車幅方向（左右方向）に指向させ、４つの気筒を車幅方向に等間隔に並べて配列させて車体フレーム101に横置きに搭載される。

クランクケース２は、車幅方向（左右方向）に指向するクランクシャフト７を上下から挟んで軸支するように、上側クランクケース２ａと下側クランクケース２ｂの上下割りに構成されている。
上側クランクケース２ａの前方上部にやや前傾してシリンダブロック３が一体に形成され、シリンダブロック３上に、シリンダヘッド４が重ねられてスタッドボルトにより一体に締結され、シリンダヘッド４の上にはシリンダヘッドカバー５が被せられ、下側クランクケース２Ｂの下にはオイルパン６が取り付けられる。

クランクケース２にはクランクシャフト７が回転自在に軸支されるとともに、クランクシャフト７の後方には変速機８が内蔵される。
若干前傾したシリンダヘッド４の後側壁４Ｒには吸気ポート４ａに接続して４つのスロットルボディ10および４つのエアファンネルアッシー21が気筒配列方向に配列して上方に突設されて吸気装置が構成されている。
図２に示されるように、エアファンネルアッシー21はエアクリーナ12のクリーンサイドに嵌入している。

シリンダヘッド４の前側壁４Ｆには、排気ポート４ｂに接続して排気管15が前方に延出し、下方に屈曲して内燃機関１の下方に回り込んで後方に延び、さらに上方に屈曲してピリオンシート108の下に配設される排気マフラー16に接続されている（図１参照）。

図２に示されるように、エアクリーナ12は、下エアクリーナケース13ａと上エアクリーナケース13ｂで構成されるエアクリーナケース13と、エアクリーナケース13の内部に配置されるフィルター14とを有している。
下エアクリーナケース13ａに上エアクリーナケース13ｂが取り付けられて、エアクリーナケース13は外部と仕切られた空間を構成している。
エアクリーナケース13の内部は、フィルター14を挟んでダーティーサイドとクリーンサイドに分割される。

図２を参照して、エアクリーナケース13の車両方向前方側に、フィルター14が取り付けられており、後方側にエアファンネルアッシー21が配設されている。
内燃機関１のそれぞれの気筒に対応してエアファンネルアッシー21を備えている。

エアファンネルアッシー21はアクチュエータ40を備えており、アクチュエータ40の駆動力により、内燃機関１のエンジン回転数に応じて、吸気通路として働くファンネル有効長さを変更する可変エアファンネル装置20を構成している。
可変エアファンネル装置20は、エンジン回転数が低速域の際にはエアファンネルアッシー21のファンネル有効長さを長くし、エンジン回転数が高速域の場合にはファンネル有効長さを短くして吸気量を調整し、エンジン回転数の全域で出力特性の最適化を図る。

図３は可変エアファンネル装置20を示した斜視図であり、図４は可変エアファンネル装置20を前方から視た図であり、図５は可変エアファンネル装置20を上方から視た図である。
それぞれのエアファンネルアッシー21は、固定ファンネル22と、固定ファンネル22に対して固定ファンネル22の中心軸線Ｌ方向に移動する可動ファンネル23と、可動ファンネル23の上流側に同軸に上流側ファンネル24を具備している。

固定ファンネル22と可動ファンネル23と上流側ファンネル24は、中心軸線Ｌを同じくする。
なお、上流側ファンネル24のさらに上流側に離れて、上側燃料噴射弁60が上エアクリーナケース13ｂに取り付けられ、上流側ファンネル24の上流側開口に向けて燃料を噴射するように配置されている（図２参照）。
スロットルボディ10には下側燃料噴射弁61が取り付けられている。

エアファンネルアッシー21は、保持部材25を介して下エアクリーナケース13ａに支持される。
保持部材25は、図７に示されるように、左右方向に棒状に延びる上側棒状本体部25Ａと下側棒状本体部25Ｂが上下に接近して前後にずれて位置し、上側棒状本体部25Ａと下側棒状本体部25Ｂは連結されて一体に構成されている。

上側棒状本体部25Ａの両端近傍には、それぞれ回動軸支持部25Ｓ，25Ｓが設けられている。
下側棒状本体部25Ｂは、上側棒状本体部25Ａより左右に長く、中央から前方に向かって延出部25Ｃが形成され、延出部25Ｃの先端は二股に分かれた延出枝部25Ｄ，25Ｄとなっており、一方が斜め右前方に向かい、他方が斜め左前方に向かっている。

上側棒状本体部25Ａの左右両端と、延出部25Ｃの延出枝部25Ｄ，25Ｄの分岐部の３か所に、ボルト30が挿通されるボルト孔25ｐが形成されている。
また、下側棒状本体部25Ｂの左右両端と、延出枝部25Ｄ，25Ｄの各端部の４か所に、後述する柱状ガイド部材26を保持するガイド部材保持部25ｑが形成される。

図２ないし図４を参照して、下エアクリーナケース13ａには所定３か所から上方に円筒状のボルト固定部13ａｆが突設され、そのうち後方の左右２つのボルト固定部13ａｆに保持部材25の上側棒状本体部25Ａの左右両端が保持されて、その両端のボルト孔25ｐに挿通されるボルト30が左右２つのボルト固定部13ａｆに締結され、また残りの中央前方のボルト固定部13ａｆに保持部材25の延出部25Ｃの二股の分岐部が保持されて、その分岐部のボルト孔25ｐに挿通されるボルト30がそのボルト固定部13ａｆに締結されることで、保持部材25が、下エアクリーナケース13ａに固定保持される。

下エアクリーナケース13ａに固定保持された保持部材25は、左右に４つ並んだスロットルボディ10よりも上方に配置され、左右方向に延びる上側棒状本体部25Ａと下側棒状本体部25Ｂがスロットルボディ10の斜め後方に位置し、下側棒状本体部25Ｂの中央から前方に延びる延出部25Ｃが内側２つのスロットルボディ10の間の上方に位置し、延出枝部25Ｄ，25Ｄの端部が内側２つのスロットルボディ10の上方の斜め前方に位置する。

保持部材25の下側棒状本体部25Ｂの左右両端と、延出枝部25Ｄ，25Ｄの各端部の４か所のガイド部材保持部25ｑには、図３ないし図６を参照して、円柱状の柱状ガイド部材26が下端を固定されて立設される。

エアファンネルアッシー21の固定ファンネル22は、吸気が通過する筒状部22ａを有し、スロットルボディ10の上流側入口に設けられる。
図８および図９を参照して、スロットルボディ10の上流側入口には拡径筒部10ａが形成されており、固定ファンネル22の筒状部22ａの内径は、スロットルボディ10の拡径筒部10ａの内径に等しく、固定ファンネル22は、筒状部22ａをスロットルボディ10の拡径筒部10ａの端面に当接して、固定ファンネル22の中心軸線Ｌをスロットルボディ10の拡径筒部10ａの中心軸に一致させて同軸に拡径筒部10ａの軸方向延長に位置決めされる。

４つ左右に配列された固定ファンネル22は、左側２つの隣り合う固定ファンネル22の筒状部22ａどうしが連結部22ｃにより連結されて一体となり、同様に右側２つの隣り合う固定ファンネル22の筒状部22ａどうしが連結部22ｃにより連結されて一体となっている。

４つの固定ファンネル22の筒状部22ａが４つのスロットルボディ10の拡径筒部10ａにそれぞれ位置決めされたとき、外側２つの筒状部22ａの外周面には、保持部材25の下側棒状本体部25Ｂの左右両端のガイド部材保持部25ｑに立設される柱状ガイド部材26が嵌挿して位置決め保持する保持ブラケット22ｑが突設されている。
また、内側２つの固定ファンネル22の筒状部22ａの外周面には、保持部材25の延出枝部25Ｄ，25Ｄの各端部のガイド部材保持部25ｑに立設される柱状ガイド部材26が嵌挿して位置決め保持する保持ブラケット22ｑが突設されている。

連結部22ｃにより一体となった一対の固定ファンネル22は、その車体外側後方と車体内側前方の対角位置に配設された柱状ガイド部材26により位置決め保持される。
一対の固定ファンネル22の筒状部22ａの外周面に突設された保持ブラケット22ｑは、保持部材25のガイド部材保持部25ｑの上面に接して柱状ガイド部材26に嵌挿されて固定されている。

可動ファンネル23は、吸気が通過する筒状部23ａを備え、筒状部23ａの上端は鍔状のフランジ部23ｂに形成されている。
可動ファンネル23は、その筒状部23ａの外径が固定ファンネル22の筒状部22ａの内径（および同径のスロットルボディ10の拡径筒部10ａの内径）より僅かに小さく、固定ファンネル22に対して同軸に移動して伸縮可能に摺接される。

可動ファンネル23の筒状部23ａのフランジ部23ｂより下方の軸方向長さは、固定ファンネル22の筒状部22ａの軸方向長さにスロットルボディ10の拡径筒部10ａの軸方向長さを加えた長さより長い。

したがって、可動ファンネル23は、固定ファンネル22の筒状部22ａの内側を軸方向に移動して伸縮可能に摺接され、短縮移動したときは、図８に示されるように、可動ファンネル23の筒状部23ａの下部はスロットルボディ10の拡径筒部10ａ内に入り、拡径筒部10ａの下部の段部10ｂに当接して停止する。
この可動ファンネル23の短縮位置では、可動ファンネル23の上端のフランジ部23ｂは、固定ファンネル22の筒状部22ａの上端より若干上に位置する。

４つ左右に配列された可動ファンネル23は、左側２つの隣り合う可動ファンネル23の筒状部23ａどうしが連結部23ｃにより連結されて一体となり、同様に右側２つの隣り合う可動ファンネル23の筒状部23ａどうしが連結部23ｃにより連結されて一体となっている。

連結部23ｃにより連結されて一体となった一対の可動ファンネル23は、一対の固定ファンネル22の車体外側後方と車体内側前方の対角位置に配設された柱状ガイド部材26に摺動自在に嵌挿される摺動ブラケット23ｑが筒状部23ａの上端のフランジ部23ｂに突設されており、一対の可動ファンネル23は、対角位置に配設された柱状ガイド部材26により位置決めされて柱状ガイド部材26に沿って上下に摺動する。

可動ファンネル23は、下方に摺動したとき、筒状部23ａの大部分が固定ファンネル22の筒状部22ａと重なるので、連結部23ｃが干渉しないように、固定ファンネル22の筒状部22ａには、上方に開口した切欠き22ｈが形成されている（図４，図６参照）。

可動ファンネル23の上流側に同軸に上流側ファンネル24が配置される。
図８および図９に示されるように、上流側ファンネル24は、吸気が通過する筒状の内筒部24ａｉと外筒部24ａｅの２重筒壁を備え、内筒部24ａｉと外筒部24ａｅの上端は鍔状のフランジ部24ｂに形成されている。

内筒部24ａｉの内径は、可動ファンネル23の筒状部23ａの内径より小さい。
外筒部24ａｅは、可動ファンネル23の筒状部23ａより径が大きく、可動ファンネル23のフランジ部23ｂに対向する。
上流側ファンネル24の内筒部24ａｉと外筒部24ａｅの軸方向長さは、所要の長さに設定されている。

４つ左右に配列された上流側ファンネル24は、左側２つの隣り合う上流側ファンネル24の外筒部24ａｅどうしが連結部24ｃにより連結されて一体となり、同様に右側２つの隣り合う上流側ファンネル24の外筒部24ａｅどうしが連結部24ｃにより連結されて一体となっている。

連結部24ｃにより連結されて一体となった一対の上流側ファンネル24は、一対の固定ファンネル22の車体外側後方と車体内側前方の対角位置に配設された柱状ガイド部材26の上端部に固定保持される保持ブラケット24ｑが外筒部24ａｅに突設されており、一対の上流側ファンネル24は、対角位置に配設された柱状ガイド部材26により位置決めされて保持される。

固定ファンネル22に対して伸縮移動する可動ファンネル23が固定ファンネル22に対して伸長移動したときは、図９（および図２ないし図４）に示されるように、可動ファンネル23の上端のフランジ部23ｂが上流側ファンネル24の外筒部24ａｅの下端に当接して接続し、逆に可動ファンネル23が短縮移動すると、図８（および図６）に示されるように、上流側ファンネル24から離間する。

上流側ファンネル24の保持ブラケット24ｑと可動ファンネル23の摺動ブラケット23ｑとの間に弾性部材としてのスプリング27が配設されている。
スプリング27の内部を柱状ガイド部材26が挿通するように、スプリング27は柱状ガイド部材26に取り付けられている。
スプリング27は、保持ブラケット24ｑと摺動ブラケット23ｑの間で圧縮した状態で取り付けられ、可動ファンネル23は常に固定ファンネル22の方向に付勢されている。

図２および図３に示されるように、下エアクリーナケース13ａの後壁の外面に取り付けられたアクチュエータ40が右側のエアファンネルアッシー21の後方に位置する。
アクチュエータ40は出力軸40ａを備えており、出力軸40ａには、第１リンク部材41の一端が、相対回転不能に取り付けられている。
第１リンク部材41の他端には、第２リンク部材42の一端が、第２リンク部材42の他端には第３リンク部材43の一端が、それぞれ回動自在に連結されている。
図２に示されるように、第２リンク部材42が下エアクリーナケース13ａの後壁を貫通しており、第２リンク部材42に連結された第３リンク部材43はエアクリーナケース13内にある。

第３リンク部材43の他端には、保持部材25に回動可能に支承された回動軸45が、相対回転不能に取り付けられている。
アクチュエータ40の回転力は、相互に回動可能に連結された第１リンク部材41、第２リンク部材42および第３リンク部材43を介して回動軸45に伝達される。

図３に示されるように、回動軸45は、左右方向に長尺であり、エアファンネルアッシー21の後側に保持部材25の上側棒状本体部25Ａの両端近傍に設けられた回動軸支持部25Ｓ，25Ｓに回動自在に支承されてエアファンネルアッシー21の後側に配設されている。

なお、図７に示されるように、回動軸支持部25Ｓの上面には、回動軸45を支承する凹部25ｇが形成されており、回動軸45を凹部25ｇに載置した後、図３および図６に示されるように、回動軸支持部25Ｓの上面を板状部材25ｈで覆った後、板状部材25ｈをボルト25ｉで回動軸支持部25Ｓに固定し、回動軸45を回動可能に支持する。
アクチュエータ40の回転力は、相互に回動可能に連結された第１リンク部材41、第２リンク部材42および第３リンク部材43を介して回動軸45に伝達される。

回動軸45には、左右に位置して２つの回動レバー46が前方に突出するように取り付けられている。
それぞれの回動レバー46は、一対の可動ファンネル23を一体に連結する連結部23ｃの位置に対応するように取り付けられている。
回動レバー46は、一端が回動軸45に一体に固着されて、前方に突出した他端が回動軸45の回動で上下に揺動する。
回動レバー46の他端には、ローラ47が回動可能に取り付けられている。

図６に示されるように、一対の可動ファンネル23どうしを連結する連結部23ｃは、前後方向の切断面において、後方に開口したコの字形状の凹部23ｃｆが形成されている。
この連結部23ｃの凹部23ｃｆ内には、回動レバー46の他端に取り付けられたローラ47が前方から挿入される。
コの字形状をした連結部23ｃの凹部23ｃｆの上下面とローラ47の外周面とは接するように設定されており、ローラ47は、凹部23ｃｆ内を回転しつつスムーズに前後方向に移動する。

可動ファンネル23は、アクチュエータ40の駆動力とスプリング27の付勢力により、柱状ガイド部材26に沿って中心軸線Ｌ方向の上下方向に移動する。
可動ファンネル23は、固定ファンネル22の内側に嵌挿されて、常に一部が重なっているので、固定ファンネル22に対して伸縮移動する。

アクチュエータ40には、アーム位置検出センサ50が設けられている。
アーム位置検出センサ50は、出力軸40ａの回動角度を検出し、可動ファンネル23が固定ファンネル22に対して短縮状態にあるときに、可動ファンネル23の位置についてフィードバック制御をするものである。
アーム位置検出センサ50により、可動ファンネル23を連続的に移動制御することができ、また移動速度をコントロールすることが可能となる。

次に可変エアファンネル装置20の動作について説明する。
図８に示されるように、アクチュエータ40が作動していない場合には、可動ファンネル23は、スプリング27の付勢力のみを受けて、固定ファンネル22側に移動する。
可動ファンネル23は、固定ファンネル22側に短縮移動し、可動ファンネル23の筒状部23ａが固定ファンネル22を貫通して、スロットルボディ10の拡径筒部10ａに入り、拡径筒部10ａの下部の段部10ｂに可動ファンネル23の下端が当接する。

図８に示されるように、可動ファンネル23が固定ファンネル22に対して短縮移動すると、可動ファンネル23は、上流側ファンネル24から離間し、可動ファンネル23の上流側は大きく開放される。
したがって、吸気は、可動ファンネル23の上流端開口から導入され、エアファンネルアッシー21の吸気通路として働くファンネル有効長さＬＨは、固定ファンネル22の下端から可動ファンネル23のフランジ部23ｂの上流端開口までの長さで、最も短い長さである。
このとき、ファンネル有効長さＬＨが短く、吸気量を可動ファンネル23の上流端開口から多量に導入できるので、内燃機関１が高回転時に設定される。

この状態からアクチュエータ40が作動すると、図９に示されるように、アクチュエータ40の出力軸40ａが図において時計回りに回動し、第１リンク部材41、第２リンク部材42および第３リンク部材43を介して、回動軸45が図において時計回りに回動され、回動レバー46が回動軸45と一体に回動する。

回動レバー46が回動すると、回動レバー46の前方に突出した先端のローラ46ｃが斜め上方に向かって揺動し、ローラ46ｃは、可動ファンネル23の連結部23ｃの凹部23ｃｆの上面を押圧しつつ前方に向かって転動する。

可動ファンネル23は、アクチュエータ40の駆動力によりスプリング27の付勢力に抗して、柱状ガイド部材26に沿って中心軸線Ｌ方向の上方に移動し、固定ファンネル22に対し伸長して。図９に示されるように、可動ファンネル23の上端のフランジ部23ｂが上流側ファンネル24の外筒部24ａｅの下端に当接して接続する。

可動ファンネル23が固定ファンネル22に対して伸長移動して上流側ファンネル24に接続すると、図９に示されるように、エアファンネルアッシー21は、固定ファンネル22と可動ファンネル23と上流側ファンネル24が連続した状態となり、吸気は、上流側ファンネル24の上流端開口から導入され、吸気通路として働くファンネル有効長さＬ_Ｌは、固定ファンネル22の下端から上流側ファンネル24のフランジ部23ｂの上流端開口までの長さとなる。
このときのファンネル有効長さＬ_Ｌは、高回転時に設定されるファンネル有効長さＬ_Ｈより相当程度長く、吸気量が抑制されるので、内燃機関１が低回転時に設定される。

低回転時の可動ファンネル23の固定ファンネル22に対する短縮位置（図８参照）から高回転時の可動ファンネル23の上流側ファンネル24に接続する伸長位置（図９参照）までの可動ファンネル23が移動するストローク量Ｓ_Ｆは、図８に示す可動ファンネル23の固定ファンネル22に対する短縮位置にあるときの、可動ファンネル23と上流側ファンネル24との離間した距離である。

本可変エアファンネル装置20における低回転時のファンネル有効長さＬ_Ｌと高回転時のファンネル有効長さＬ_Ｈの差であるファンネル有効長さの変化量ΔＬ（＝Ｌ_Ｌ―Ｌ_Ｈ）は、可動ファンネルのストローク量Ｓ_Ｆを大きく上回り、ストローク量Ｓ_Ｆに上流側ファンネル24の軸長を加えた量となる。

したがって、可動ファンネル23の小さいストローク量で、出力特性の最適化を図るためのファンネル有効長さの必要十分な変化量を確保することができる。
可動ファンネル23のストローク量が小さくて済むので、可動ファンネル23自体の軸長も小さくて済み、可動ファンネル23の小型化および軽量化を図ることができる。

また、図８および図９に示されるように、上流側ファンネル24の吸気が導入される内筒部24ａｉの内径（通路断面積）は、可動ファンネル23の筒状部23ａの内径（通路断面積）より小さいので、可動ファンネルが伸長移動により上流側ファンネルに接続した低回転時に、ファンネル有効長さを長くするとともに通路断面積を簡単に小さく変えて、さらに吸気量を抑制することができ、上流側ファンネル24の軸長を長くすることなく低回転時の出力特性の更なる向上を図り、出力特性の最適化を図ることができる。

図３および図４に示されるように、上流側ファンネル24は、可動ファンネル23の移動をガイドする柱状ガイド部材26に取り付けられるので、可動ファンネル23に対する上流側ファンネル24の位置ずれを防止でき、上流側ファンネル24に可動ファンネル23を的確に位置決めして接続できて吸気の漏れを防止することが容易にできる。

可動ファンネル23は可動ファンネルの移動方向に指向した２本の柱状ガイド部材26に沿って摺動するので、ガイド部材を柱状ガイド部材26とすることで、ガイド部材を簡素化して可変エアファンネル装置20をコンパクトに組付けることができ、エアファンネルアッシー21の小型化を図ることができる。

図３および図４を参照して、４気筒内燃機関の４つの吸気通路ごとに設けられた上流側ファンネル24は、隣りどうしが連結部24ｃにより結合して一体に形成されるので、隣りどうしが結合して一体に形成された上流側ファンネル24が２本の柱状ガイド部材26に取り付けられることで、可動ファンネル23を摺動支持する柱状ガイド部材26の支持剛性が高められる。

図８および図９に示されるように、固定ファンネル22は、その筒状部22ａの下流端がスロットルボディ10の上流側入口に形成された拡径筒部10ａの軸方向延長に位置決めされるので、可動ファンネル23がスロットルボディ10の拡径筒部10ａを摺動可能とすることで、可動ファンネル23のストローク量の確保によるスロットルボディ10の大型化を防止できるとともに、固定ファンネル22側の段差回避による機関性能の向上を図ることができる。

図３，図４，図６および図９に示されるように、一体となった一対の固定ファンネル22は、２本の保持ブラケット22ｑを介して柱状ガイド部材26に取り付けられるので、２本の柱状ガイド部材26により可動ファンネル23と上流側ファンネル24とともに固定ファンネル22のそれぞれ一対ずつが一体に支持されて、一対のエアファンネルアッシー21をユニット化してスロットルボディ10に対して組付け可能とし、組付け性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、二対のエアファンネルアッシー21が保持部材25により一体に支持されてユニット化されており、ユニット化された４つのエアファンネルアッシー21は、保持部材25を下エアクリーナケース13ａに固定保持することで、スロットルボディ10に組付けることができ、組付け性がより向上している。

以上の実施の形態では、固定ファンネル22をスロットルボディ10とは別体としたが、固定ファンネルをスロットルボディと一体に形成した別の実施の形態の可変エアファンネル装置を図１０および図１１に示し説明する。

本実施の形態の可変エアファンネル装置は、先の実施の形態の可変エアファンネル装置20におけるスロットルボディ10とは別体とされた固定ファンネルを、スロットルボディと一体に形成したもので、固定ファンネルとスロットルボディ以外は先の実施の形態と同じであり、同じ部材には同じ符号を用いる。

図１０および図１１に示されるように、本実施の形態におけるスロットルボディ80は、上流側に拡径筒部80ａが形成され、拡径筒部80ａの下部に段部80ｂが形成されている。
そして、拡径筒部80ａが上流側に長尺に延出して固定ファンネル80ａｆが一体に形成されている。
拡径筒部80ａの固定ファンネル80ａｆがスロットルボディ80に吸気を導入する上流側入口を構成する。

このようにスロットルボディ80の上流側入口に形成された拡径筒部80ａが上流側に延出して固定ファンネル80ａｆが一体に形成されるので、部品点数を削減でき、シール部品等の部材も不要であるとともに、スロットルボディの内径との段差を小さくして吸気の流れをスムーズにして吸気性能を向上させることができる。

以上、本発明に係る一実施の形態に係る可変エアファンネル装置について説明したが、本発明の態様は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲で、多様な態様で実施されるものを含むものである。

１…内燃機関、２…クランクケース、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…シリンダヘッドカバー、６…オイルパン、７…クランクシャフト、８…変速機、９…、 10…スロットルボディ、10ａ…拡径筒部、10ｂ…段部、11…、12…エアクリーナ、13…エアクリーナケース、13ａ…下エアクリーナケース、13ｂ…上エアクリーナケース、14…フィルター、15…排気管、16…排気マフラー、
20…可変エアファンネル装置、21…エアファンネルアッシー、
22…固定ファンネル、22ａ…筒状部、22ｃ…連結部、22ｑ…保持ブラケット、22ｈ…切欠き、
23…可動ファンネル、23ａ…筒状部、23ｂ…フランジ部、23ｃ…連結部、23ｃｆ…凹部、23ｑ…摺動ブラケット、
24…上流側ファンネル、24ａｉ…内筒部、24ａｅ…外筒部、24ｂ…フランジ部、24ｃ…連結部、24ｑ…保持ブラケット、
25…保持部材、25Ａ…上側棒状本体部、25Ｂ…下側棒状本体部、25ｐ…ボルト孔、25ｑ…ガイド部材保持部、
26…柱状ガイド部材、27…スプリング、30…ボルト、
40…アクチュエータ、41…第１リンク部材、42…第２リンク部材、43…第３リンク部材、45…回動軸、46…回動レバー、47…ローラ、
50…アーム位置検出センサ、60…上側燃料噴射弁、61…下側燃料噴射弁、
80…スロットルボディ、80ａ…拡径筒部、80ａｆ…固定ファンネル、80ｂ…段部、
100…自動二輪車。

Claims (8)

1. 車両に搭載される内燃機関(1)の吸気通路に設けられたスロットルボディ(10;80)に吸気を導入するエアファンネルアッシー(21)が、エアクリーナケース(13)の内部に設けられ、
   前記エアファンネルアッシー(21)は、前記スロットルボディ(10;80)の上流側入口に設けられる固定ファンネル(22)と、前記固定ファンネル(22)に対して同軸に移動して伸縮可能に摺接される可動ファンネル(23)とを備え、
   アクチュエータ(40)の駆動により前記固定ファンネル(22;80af)に対して前記可動ファンネル(23)を伸縮移動して吸気通路長を可変とする可変エアファンネル装置において、
   前記エアファンネルアッシー(21)は、前記可動ファンネル(23)の上流側に同軸に上流側ファンネル(24)が配置され、
   前記可動ファンネル(23)は、前記固定ファンネル(22;80af)に対して伸長移動で前記上流側ファンネル(24)に接続し、前記固定ファンネル(22;80af)に対して短縮移動で前記上流側ファンネル(24)から離間することを特徴とする可変エアファンネル装置。
2. 前記上流側ファンネル(24)の通路断面積は、前記可動ファンネル(23)の通路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の可変エアファンネル装置。
3. 前記上流側ファンネル(24)は、前記可動ファンネル(23)の移動をガイドするガイド部材(26)に取り付けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可変エアファンネル装置。
4. 前記ガイド部材(26)は、前記可動ファンネル(23)の移動方向に指向した少なくとも２本の柱状ガイド部材(26)であり、
   前記可動ファンネル(23)は、前記柱状ガイド部材(26)に沿って摺動することを特徴とする請求項３に記載の可変エアファンネル装置。
5. 多気筒内燃機関の複数の吸気通路ごとに設けられた前記上流側ファンネル(24)は、隣りどうしが結合して一体に形成されることを特徴とする請求項４に記載の可変エアファンネル装置。
6. 前記固定ファンネル(22)は、その筒状部の下流端が前記スロットルボディ(10)の上流側入口に形成された拡径筒部(10a)の軸方向延長に位置決めされることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の可変エアファンネル装置。
7. 前記固定ファンネル(22)は、前記ガイド部材(26)に取り付けられることを特徴とする請求項６に記載の可変エアファンネル装置。
8. 前記スロットルボディ(80)の上流側入口に形成された拡径筒部(80a)が上流側に延出して前記固定ファンネル(80af)が一体に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の可変エアファンネル装置。

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