JP4566234B2 - 可変吸気管長装置を備える車両 - Google Patents

可変吸気管長装置を備える車両 Download PDF

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Description

本発明は、可変吸気管長装置を備える車両に関するものである。
車両用吸気装置では、吸入空気の体積効率を向上させるために、吸気慣性、吸気脈動、吸気共鳴の各効果を利用しているが、広い範囲のエンジン回転数でそれらの効果を得るために吸気管の長さを可変にした可変吸気管長装置が採用されている。
このような従来の可変吸気管長装置を備える車両として、複数気筒の可動ファンネルを連結し、複数の可動ファンネルを一つのアクチュエータとリンク機構とで駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２１８２４３公報
特許文献１の図３、図５及び図６を以下に説明する。
エンジン１４のシリンダヘッド１７にスロットルボディ１８が接続され、このスロットルボディ１８にクリーナボックス２５が接続されている。
クリーナボックス２５内には、スロットルボディ１８に接続された固定ファンネル２７と、この固定ファンネル２７に接続されたり固定ファンネル２７から離間される可動ファンネル２８と、この可動ファンネル２８を移動させるファンネル移動機構部２９とが収納され、クリーナボックス２５から外部に突出するようにファンネル移動機構部２９の駆動源となるモータ４５が設けられている。
ファンネル移動機構部２９は、固定ファンネル２７に取付けられた支柱２７ｅと、この支柱２７ｅに２本の回動軸４１，４１を介して回動自在に取付けられた平行リンク４２と、この平行リンク４２に連結された移動部材４９及び移動軸４８と、この移動軸４８に連結されるとともにモータ４５の出力軸４５ａに取付けられた回動レバー４６とを備える。
モータ４５の出力軸４５ａが回転すると、移動部材４９及び移動軸４８が移動し、平行リンク４２を回動軸４１，４１を中心にして揺動させる。この結果、可動ファンネル２８が固定ファンネル２７に接続されて吸気管長が長くなり、エンジンの低回転域に対応可能となり、又は、可動ファンネル２８が固定ファンネル２７から離間して吸気管長が短くなり、エンジンの高回転域に対応可能となる。
モータ４５は大型であるため、クリーナボックス２５から外部に突出して大きなスペースを占有している。また、ファンネル移動機構部２９は、４気筒分の可動ファンネル２８を連結し、更に、多くの部品から構成されるため、大型になり、可動ファンネル２８の前方に大きく突出し、モータ４５及びファンネル移動機構部２９の周囲の部品の配置に制約を与えている。
本発明の目的は、可変吸気管長装置の小型化を図るとともに、可変吸気管長装置の周囲の部品の配置自由度を増すことにある。
請求項１に係る発明は、エアクリーナボックスからエンジンの吸気ポートに空気を導く吸気通路に、固定ファンネルと、この固定ファンネルに移動可能に配置された可動ファンネルとからなる吸気管が設けられ、前記エンジンの状態に応じて前記可動ファンネルをアクチュエータの駆動力で移動させて前記吸気管の長さが調整可能にされた可変吸気管長装置を備える車両において、前記アクチュエータの軸心は、前記吸気管の外形から作られる包絡線の内側に設けられ、前記アクチュエータは回転力を発生させる駆動源であり、アクチュエータの軸心となる回転軸の方向は、前記吸気管の軸心に沿うように配置され、前記可動ファンネルを移動させるために前記アクチュエータによって回転駆動される回転体は、前記吸気管内に備える回動管であり、この回動管が回動することにより前記可動ファンネルが軸方向に移動し、吸気管長が変化させ、前記アクチュエータが電動モータにより構成され、この電動モータの回転軸が各吸気管の中心軸から等距離に配置され、前記電動モータの駆動歯車が、各固定ファンネルに設けられた従動歯車に直接噛合するように配置されたことを特徴とする。
作用として、アクチュエータの軸心が、吸気管の外形から作られる包絡線の内側に設けられるため、アクチュエータが吸気管の外形からの突出量が抑えられて、可変吸気管長装置が小型になり、可変吸気管長装置の周囲に配置される部品は可変吸気管長装置に制約を受けにくくなり、上記部品の配置の自由度が増す。
また、アクチュエータの回転軸の方向を吸気管の軸心に沿うように配置したことで、吸気管にアクチュエータをより近接させて配置することが可能になり、可変吸気管長装置が小型になる。
さらに、吸気管を構成する回動管を用いて可動ファンネルを移動させることで、可動ファンネルを駆動させる駆動機構の部品数が少なくなる。また、吸気管内に回動管を備えるため、回動管が吸気管の外側に突出しないため、可変吸気管長装置が小型になる。
請求項２に係る発明は、アクチュエータが、エアクリーナボックス内に設けられていることを特徴とする。
作用として、エアクリーナボックス内を流れる空気流によって、アクチュエータが冷却される。
請求項３に係る発明は、エンジンが直列４気筒式の場合は、第１気筒及び第４気筒のアクチュエータを同時に作動させ、第２気筒と第３気筒のアクチュエータを同時に作動させることを特徴とする。
作用として、クランクシャフトの両端側に位置する第１気筒及び第４気筒の燃料サイクルの行程を同じにし、また、第１気筒及び第４気筒の内側に配置される第２気筒及び第３気筒の燃焼サイクルの行程を同じにした場合、同じ燃焼サイクルの気筒同士のアクチュエータを同時に作動させることで、エンジンの吸気効率が更に向上する。
請求項４に係る発明は、エンジンがＶ型４気筒式の場合は、一方のバンクに設けられた気筒のアクチュエータを同時に作動させ、他方のバンクに設けられた気筒のアクチュエータを同時に作動させることを特徴とする。
作用として、Ｖ型エンジンの一方のバンクの気筒同士、他方のバンクの気筒同士のそれぞれの燃焼サイクルの行程を同じにした場合、同じ燃焼サイクルの気筒同士のアクチュエータを同時に作動させることで、エンジンの吸気効率が更に向上する。
請求項５に係る発明は、固定ファンネルには、駆動ギヤとの干渉を避けるための切り欠きが形成されていることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、電動モータの回転中心が各吸気管の中心軸を繋いだ直線上に配置されていることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、駆動歯車がベースプレートに近接して配置され、吸気管延長部寄りにモーターの本体が向くように電動モータが配置されていることを特徴とする。
請求項１に係る発明では、エアクリーナボックスからエンジンの吸気ポートに空気を導く吸気通路に、固定ファンネルと、この固定ファンネルに移動可能に配置された可動ファンネルとからなる吸気管が設けられ、前記エンジンの状態に応じて前記可動ファンネルをアクチュエータの駆動力で移動させて前記吸気管の長さが調整可能にされた可変吸気管長装置を備える車両において、前記アクチュエータの軸心は、前記吸気管の外形から作られる包絡線の内側に設けられ、前記アクチュエータは回転力を発生させる駆動源であり、アクチュエータの軸心となる回転軸の方向は、前記吸気管の軸心に沿うように配置され、前記可動ファンネルを移動させるために前記アクチュエータによって回転駆動される回転体は、前記吸気管内に備える回動管であり、この回動管が回動することにより前記可動ファンネルが軸方向に移動し、吸気管長が変化させ、前記アクチュエータが電動モータにより構成され、この電動モータの回転軸が各吸気管の中心軸から等距離に配置され、前記電動モータの駆動歯車が、各固定ファンネルに設けられた従動歯車に直接噛合するように配置されているので、アクチュエータの軸心が、吸気管の外形から作られる包絡線の内側に設けられることとなり、可変吸気管長装置の小型化が図れるとともに、吸気管の周囲に設けられる部品の配置自由度を増すことができること、アクチュエータを回転力を発生させる駆動源とし、アクチュエータの軸心となる回転軸の方向が、吸気管の軸心に沿うように配置されることとなり、吸気管にアクチュエータをより近接させて配置することができ、可変吸気管長装置を小型にすることができること、吸気管を構成する回動管自体が回動して可動ファンネルを駆動させるので、部品数の増加が抑えられ、可変吸気管長装置の小型化を図ることができる等の効果を発揮する。
請求項２に係る発明では、アクチュエータが、エアクリーナボックス内に設けられているので、エンジンからアクチュエータが離れるため、アクチュエータに熱対策を施す必要がない。
また、エアクリーナボックス内の空気流によってアクチュエータを冷却することができ、アクチュエータのために特別に冷却装置や冷却構造を設ける必要がなく、コストを抑えることができる。
請求項３に係る発明では、エンジンが直列４気筒式では、第１気筒及び第４気筒のアクチュエータを同時に作動させ、第２気筒と第３気筒のアクチュエータを同時に作動させるので、直列４気筒式エンジンに最適な吸気管長の制御を行うことができる。
請求項４に係る発明では、エンジンがＶ型４気筒式の場合は、一方のバンクに設けられた気筒のアクチュエータを同時に作動させ、他方のバンクに設けられた気筒のアクチュエータを同時に作動させるので、Ｖ型４気筒式エンジンに最適な吸気管長の制御を行うことができる。
請求項５では、固定ファンネルには、駆動ギヤとの干渉を避けるための切り欠きが形成されている。
請求項６では、電動モータの回転中心が各吸気管の中心軸を繋いだ直線上に配置されている。
請求項７では、駆動歯車がベースプレートに近接して配置され、吸気管延長部寄りにモーターの本体が向くように電動モータ（１８５）が配置されている。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る可変吸気管長装置を備える車両の側面図であり、車両１０は、メインフレーム１１の前端にヘッドパイプ１２が設けられ、このヘッドパイプ１２にフロントフォーク１３が操舵自在に取付けられ、このフロントフォーク１３の下端部に前輪１４が取付けられ、フロントフォーク１３の上端に左右一対のハンドル１５，１６（手前側の符号１５のみ示す。）が取付けられ、メインフレーム１１の下部にエンジン１７が取付けられ、メインフレーム１１の後部に一体にピボットプレート１８が設けられ、このピボットプレート１８に上下スイング自在にスイングアーム２１が取付けられ、このスイングアーム２１の後端部に後輪２２が取付けられ、スイングアーム２１の下部とピボットプレート１８とにリンク機構２３が渡され、このリンク機構２３とメインフレーム１１の後部上部とにリヤクッションユニット２４が渡された自動二輪車である。
上記のメインフレーム１１、ヘッドパイプ１２、ピボットプレート１８は車体フレーム２６を構成する部分である。
エンジン１７は、Ｖ型４気筒式のものであり、前側気筒１７Ａ及び後側気筒１７Ｂに吸気装置２８が接続され、この吸気装置２８に、前側気筒１７Ａ及び後側気筒１７Ｂのそれぞれに設けられた可変吸気管長装置３１，３１を備えている。なお、符号３３，３４は前側気筒１７Ａに接続されて後方斜め下方及び後方に延びて集合部３５で集合した排気管、符号３６，３７は後側気筒１７Ｂに接続されて後方斜め下方及び下方に延びて集合部３８で集合した排気管、符号４１は各集合部３５，３８に接続して上方及び上方斜め後方に延びる後部排気管、符号４２は後部排気管４１に接続されたマフラである。
ここで、符号５１はフロントカウル、符号５２はミドルカウル、符号５３はロアカウル、符号５４はフロントフェンダ、符号５６はラジエータ、符号５７はシート、符号５８はリヤカウル、符号６１はドライブスプロケット、符号６２はドリブンスプロケット、符号６３はチェーン、６５はエンジンコントロールユニットである。
図２は本発明の参考例に係るエンジン及び吸気装置を示す要部断面図である。
図中の矢印（ＦＲＯＮＴ）は車両前方を表している。
エンジン１７は、シリンダブロック７１の上部に前側シリンダ部７１Ａ及び後側シリンダ部７１Ｂを備え、前側シリンダ部７１Ａにヘッドガスケット７２を介して前側シリンダヘッド７３が取付けられ、この前側シリンダヘッド７３にヘッドカバーガスケット７４を介して前側ヘッドカバー７６が取付けられ、また、後側シリンダ部７１Ｂにヘッドガスケット７７を介して後側シリンダヘッド７８が取付けられ、この後側シリンダヘッド７８にヘッドカバーガスケット８１を介して後ヘッドカバー８２が取付けられている。
前側シリンダ部７１Ａは、シリンダ穴７１ｃが形成され、このシリンダ穴７１ｃにピストン８５が移動自在に挿入され、このピストン８５にピストンピン８６を介してコンロッド８７が連結されている。
後側シリンダ部７１Ｂは、前側シリンダ部７１Ａと同様に、シリンダ穴７１ｃが形成され、このシリンダ穴７１ｃにピストン８５が移動自在に挿入され、このピストン８５にピストンピン８６を介してコンロッド８７が連結されている。
上記の前側シリンダ部７１Ａ、ピストン８５、ピストンピン８６、コンロッド８７、ヘッドガスケット７２、前側シリンダヘッド７３、ヘッドカバーガスケット７４、前側ヘッドカバー７６は、前述の前側気筒１７Ａを構成するものである。
また、後側シリンダ部７１Ｂ、ピストン８５、ピストンピン８６、コンロッド８７、ヘッドガスケット７７、後側シリンダヘッド７８、ヘッドカバーガスケット８１、後側ヘッドカバー８２は、前述の後側気筒１７Ｂを構成するものである。
前側気筒１７Ａと後側気筒１７Ｂとは、基本構造が同一であるため、以下では前側気筒１７Ａについてのみ説明する。
前側シリンダヘッド７３は、シリンダヘッド本体９１と、このシリンダヘッド本体９１に取付けられた動弁機構９２とからなる。
シリンダヘッド本体９１は、シリンダ穴７１ｃ、ピストン８５とで燃焼室９３を形成するために下面に形成された凹部９１ａと、この凹部９１ａから側面に延びる吸気ポート９１ｂ及び排気ポート９１ｃとが形成された部品である。
動弁機構９２は、バルブガイド９０を介してそれぞれ移動自在に取付けられて吸気ポート９１ｂ及び排気ポート９１ｃの燃焼室９３側の開口を開閉する吸気バルブ９４及び排気バルブ９５と、吸気バルブ９４の端部に取付けられたリテーナ９６及びシリンダヘッド本体９１のそれぞれの間に設けられて吸気バルブ９４を閉じる側に付勢するバルブスプリング９７，９８と、吸気バルブ９４の端部、リテーナ９６及びバルブスプリング９７，９８の端部を覆うバルブリフタ９９と、このバルブリフタ９９を直接に押し付けるカム１０１ａを備えるカムシャフト１０１と、排気バルブ９５の端部に取付けられたリテーナ１０３及びシリンダヘッド本体９１のそれぞれの間に設けられて排気バルブ９５を閉じる側に付勢するバルブスプリング１０４と、排気バルブ９５の端部、リテーナ１０３及びバルブスプリング１０４の端部を覆うバルブリフタ１０６と、このバルブリフタ１０６を直接に押し付けるカム１０７ａを備えるカムシャフト１０７とからなる。なお、１１１及び１１２は、吸気ポート９１ｂ及び排気ポート９１ｃのそれぞれの燃焼室９３側の開口部に設けられたバルブシートである。
吸気装置２８は、前側シリンダヘッド７３に取付けられた前側吸気通路部１２１と、後側シリンダヘッド７８に取付けられた後側吸気通路部１２２と、これらの前側吸気通路部１２１及び後側吸気通路部１２２に取付けられたエアクリーナボックス１２３とからなる。
前側吸気通路部１２１は、前側シリンダヘッド７３に吸気ポート９１ｂに直線状に連通するように取付けられたスロットルボディ１２５と、吸気ポート９１ｂ内に燃料を噴射するためにスロットルボディ１２５の側面に取付けられた燃料噴射弁１２６と、スロットルボディ１２５内の空気通路１２５ａの延長上に空気通路３１ａが配置されるようにスロットルボディ１２５に取付けられた可変吸気管長装置３１とからなる。なお、符号１２４はスロットルボディ１２５に設けられたスロットルバルブ、１２８はシリンダヘッド本体９１とスロットルボディ１２５との間をシールするガスケットである。
後側吸気通路部１２２は、基本構造が前側吸気通路部１２１と同一であり、詳細説明は省略する。
エアクリーナボックス１２３は、エアクリーナ本体１３１と、このエアクリーナ本体１３１の開口部を塞ぐエアクリーナカバー１３２と、エアクリーナ本体１３１の開口部近傍にエアクリーナ本体１３１とエアクリーナカバー１３２とで挟まれて固定されたエアクリーナエレメント１３３とからなり、スロットルボディ１２５，１２５と、可変吸気管長装置３１，３１との間に挟まれて固定されている。なお、１３２ａはエアクリーナカバー１３２に形成された吸気口である。
図３は本発明の参考例に係る可変吸気管長装置を示す斜視図であり、可変吸気管長装置３１は、前側気筒１７Ａ（図２参照）の気筒毎に設けられた２台の可変長エアファンネル１４１，１４１と、これらの可変長エアファンネル１４１，１４１を支持するベースプレート１４２とからなり、可変長エアファンネル１４１は、ベースプレート１４２に取付けられた固定ファンネル１４４と、この固定ファンネル１４４内に移動自在に挿入された可動ファンネル１４５とを備える。
手前側の可変長エアファンネル１４１では、可動ファンネル１４５が固定ファンネル１４４内に収納されて全長が短くなった状態が示され、奥側の可変長エアファンネル１４１では、可動ファンネル１４５が固定ファンネル１４４から上方に突出して全長が長くなった状態が示されているが、通常はエンジンの状態、即ちエンジン回転数が所定回転数よりも低いときには、２台の可変長エアファンネル１４１，１４１の全長が同様に長くなり、エンジン回転数が所定回転数か、それより高いときには、２台の可変長エアファンネル１４１，１４１の全長が同様に短くなる。
図４は本発明の参考例に係る可変吸気管長装置の一部を分解して示した分解斜視図であり、可変吸気管長装置３１の可変長エアファンネル１４１は、固定ファンネル１４４と、可動ファンネル１４５と、この可動ファンネル１４５内に挿入された回動管１５１と、この回動管１５１を回転させるアクチュエータ１４８とを備える。
固定ファンネル１４４には、４つの縦スリット１４４ａと、下端からＬ字状に延びる複数の取付フック部１４４ｃ（一つの符号１４４ｃのみ図示。）とが形成されている。
可動ファンネル１４５には、外周面に４つの突起１４５ａ，１４５ｂ（２つの突起１４５ａ，１４５ｂのみ図示。）が形成されている。
回動管１５１には、螺旋状スリット１５１ａが形成されている。
図５は図３の５−５線断面図であり、左側の可変長エアファンネル１４１が縮んだ状態、右側の可変長エアファンネル１４１が伸びた状態を示している。
可変長エアファンネル１４１は、固定ファンネル１４４と、可動ファンネル１４５と、可動ファンネル１４５を移動させる回動管１５１と、この回動管１５１を回転させるためにベースプレート１４２に取付けられたリング状のアクチュエータ１４８と、回動管１５１をアクチュエータ１４８に押し付ける皿ばね１５２とからなる。
上記の固定ファンネル１４４、可動ファンネル１４５及び回動管１５１は、吸気管１４７を構成する部品である。
ここでの左側の吸気管１４７の長さ（吸気管長）をＬ１、右側の吸気管１４７の長さ（吸気管長）をＬ２とする。
固定ファンネル１４４は、円筒状の部品であり、軸方向に延びる４つの縦スリット１４４ａと、内方に突出する内方突出壁１４４ｂと、ベースプレート１４２に形成された複数の円弧状スリット１４２ａに挿入して取付けるための複数の取付フック部１４４ｃとが形成されている。
可動ファンネル１４５は、外周面に固定ファンネル１４４の縦スリット１４４ａに挿入されてガイドされる４つの突起１４５ａ，１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｂ（一方の符号１４５ｂ，１４５ｂのみ図示。符号１４５ａは図３、図４を参照。）が形成された外筒１４５ｃと、この外筒１４５ｃに環状の上部接続部１４５ｄを介して一体に接続された内筒１４５ｅと、これらの外筒１４５ｃ及び内筒１４５ｅのそれぞれを一体に接続するピン状接続部１４５ｆとからなる。
上部接続部１４５ｄの表面１４５ｈは、内筒１４５ｅの表面１４５ｊに亘って円弧状に形成され、内筒１４５ｅの表面１４５ｊは下方に向かってすぼまるテーパ形状に形成されて、吸入空気の流速を高めるように形成されている。
回動管１５１は、可動ファンネル１４５の外筒１４５ｃと内筒１４５ｅとの間のスペース１５５に進退可能に配置された筒部１５１ｂと、皿ばね１５２によってアクチュエータ１４８に押圧されるフランジ部１５１ｃとが一体に形成された部品であり、筒部１５１ｂに可動ファンネル１４５のピン状接続部１４５ｆをガイドする螺旋状スリット１５１ａが形成されている。
上記したアクチュエータ１４８及び回動管１５１は、超音波モータ１５５を構成する部品である。
アクチュエータ１４８は、超音波振動の発生源となる圧電セラミックス１５７と、この圧電セラミックス１５７により振動が起こされる機械振動子１５８とからなり、この機械振動子１５８の固有振動数が超音波領域（２０ｋＨｚ以上）にある。なお、１６１，１６２は圧電セラミックスに給電する導線である。
アクチュエータ１４８は、その中心軸１６６が、吸気管１４７の中心軸であって回動管１５１の回転軸である中心軸１６７と合致する、あるいは近接するように配置されている。
機械振動子１５８が振動すると、機械振動子１５８の表面が周方向にうねり、進行波が生じる。進行波上の点（機械振動子１５８の表面の点）は、機械振動子１５８の表面に直交する平面に沿うように楕円運動をするから、この点が周方向に移動するときに、機械振動子１５８に押圧されている回動管１５１のフランジ部１５１ｃの下面は、その点の移動に伴ってその点に接触する点が一緒に移動するから、フランジ部１５１ｃが回転する、即ち、回動管１５１が回転する。
回動管１５１が回転すれば、これに伴って螺旋状スリット１５１ａも回転し、この螺旋状スリット１５１ａにピン状接続部１４５ｆが挿入された可動ファンネル１４５は、突起１４５ａ，１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｂが固定ファンネル１４４の縦スリット１４４ａに案内されながら上昇又は下降する。
可変長エアファンネル１４１では、皿ばね１５２によってアクチュエータ１４８の機械振動子１５８に回動管１５１のフランジ部１５１ｃが押圧されているので、機械振動子１５８とフランジ部１５１ｃとの間に摩擦力を発生させることができ、アクチュエータ１４８が停止した場合でも、回動管１５１が自然に回転して可動ファンネル１４５が下降するのを防止することができる。
図６は図３の６矢視図であり、２つの吸気管１４７，１４７の外形で作られる包絡線１６５（長円形の一点鎖線で示される部分である。）、即ち、２つの固定ファンネル１４４，１４４の外形で作られる包絡線１６５の内側にアクチュエータ１４８，１４８（図中のクロスハッチングを施した部分である。）が配置されている。
このように、吸気管１４７，１４７の外形で作られる包絡線１６５の内側にアクチュエータ１４８が配置されるため、可変長エアファンネル１４１、ひいては可変吸気管長装置３１を小型にすることができる。
図２に戻って、車体の側方から見て、吸気管１４７の前後幅内にアクチュエータ１４８（及びこのアクチュエータ１４８で構成される超音波モータ１５５）が配置されている。
図７は本発明の参考例に係る可変吸気管長装置のベースプレートを示す説明図であり、ベースプレート１４２は、吸気通路になる貫通穴１４２ｂ，１４２ｂと、これらの貫通穴１４２ｂ，１４２ｂの周囲に形成された複数の円弧状スリット１４２ａと、スロットルボディ１２５（図２参照）に取付けるためのボルトを通す複数のボルト挿通穴１４２ｃとが形成された部品である。
図８（ａ），（ｂ）は本発明の参考例に係る可変吸気管長装置の固定ファンネルを示す説明図である。
（ａ）は側面図であり、固定ファンネル１４４の縦スリット１４４ａは、固定ファンネル１４４の中心軸１４４ｄに平行に形成された部分であり、可動ファンネル１４５（図５参照）の突起１４５ａ（図５参照）（又は突起１４５ｂ（図５参照））を挿入するために、下端で下方に開口している。
取付フック部１４４ｃは、縦スリット１４４ａの下方の延長上に重なるように形成されている。
（ｂ）は固定ファンネル１４４の下方斜め側方から見た斜視図であり、取付フック部１４４ｃ，１４４ｃのそれぞれの先端部１４４ｅは、周方向で同一方向に突出している。
これは、固定ファンネル１４４をベースプレート１４２（図７参照）に取付ける際に、取付フック部１４４ｃ，１４４ｃをベースプレート１４２の円弧状スリット１４２ａ，１４２ａ（図７参照）に挿入した後に、固定ファンネル１４４を時計回りに回転させることができるようにするためであり、固定ファンネル１４４を回転させることで、先端部１４４ｅ，１４４ｅが円弧状スリット１４２ａ，１４２ａ以外の部分に移動することで固定ファンネル１４４がベースプレート１４２から抜けなくなる。
図９は本発明の参考例に係る可変吸気管長装置の回動管を示す側面図であり、回動管１５１の螺旋状スリット１５１ａは、一端が筒部１５１ｂのフランジ部１５１ｃに近接した位置に設けられ、他端に、筒部１５１ｂの円周方向に延びる周方向スリット１５１ｅが接続され、更に、周方向スリット１５１ｅの端部に回動管１５１の中心軸の軸方向に延びる縦スリット１５１ｆが接続され、この縦スリット１５１ｆは筒部１５１ｂの上端に開口している。
螺旋状スリット１５１ａに連続させて周方向スリット１５１ｅを設けることで、図５に示した皿ばね１５２による機械振動子１５８とフランジ部１５１ｃとの間に摩擦力に加えて、図５、図９において、アクチュエータ１４８の作動が停止した場合でも、固定ファンネル１４４から突出した可動ファンネル１４５が自重で短くならないように可動ファンネル１４５の位置を維持させることができ、吸気管１４７の長さを最適な長さに維持することができる。また、周方向スリット１５１ｅのような簡単な構造で可動ファンネル１４５の下降を容易に且つ確実に防止することができる。
以上に述べた可変吸気管長装置３１の作用を次に説明する。
図１及び図２において、エンジン１７を始動させたときには、アイドル回転、あるいはこれに近い状態の回転であるため、エンジン１７の回転数は低回転数であるから、図５において、可変吸気管長装置３１の吸気管１４７は、可動ファンネル１４５が上昇して右側のような最も延びた状態になり、低速回転時の吸入空気の体積効率を高める状態になる。
更に、エンジン回転数が上昇して、エンジン回転数が所定回転数（例えば、４０００ｒｐｍ）に達すると、可動ファンネル１４５は下降して左側のような最も縮んだ状態になり、高速回転時の吸入空気の体積効率を高める状態になる。
上記のような吸気管１４７の伸縮は、例えば、制御部としてのエンジンコントロールユニット６５（図１参照）がエンジン回転信号に基づいてアクチュエータ１４８を制御することにより行われる。
以上の図２、図５、図６に示したように、本発明は、エアクリーナボックス１２３からエンジン１７の吸気ポート９１ｂに空気を導く吸気通路１２１，１２２に、固定ファンネル１４４と、この固定ファンネル１４４に移動可能に配置された可動ファンネル１４５とからなる吸気管１４７が設けられ、エンジン１７の状態に応じて可動ファンネル１４５をアクチュエータ１４８の駆動力で移動させて吸気管１４７の長さが調整可能にされた可変吸気管長装置３１を備える車両１０（図１参照）において、アクチュエータ１４８が、吸気管１４７の外形から作られる包絡線１６５の内側に設けられ、アクチュエータ１４８の軸心としての中心軸１６６が、包絡線１６５の内側に設けられるので、可変吸気管長装置３１の小型化が図れるとともに、吸気管１４７の周囲に設けられる部品の配置自由度を増すことができる。
参考例は、回転力を発生させる駆動源であるアクチュエータ１４８の軸心となる回転軸、即ちアクチュエータ１４８の中心軸１６６の方向が、吸気管１４７の軸心としての中心軸１６７、あるいは回動管１５１の回転軸１６７に沿うように配置されるので、吸気管１４７にアクチュエータ１４８をより近接させて配置することができ、可変吸気管長装置３１を小型にすることができる。
参考例は、アクチュエータ１４８が、エアクリーナボックス１２３内に設けられているので、エンジン１７からアクチュエータ１４８が離れるので、アクチュエータ１４８に熱対策を施す必要がない。
また、エアクリーナボックス１２３内の空気流によってアクチュエータ１４８を冷却することができ、アクチュエータ１４８のために特別に冷却装置や冷却構造を設ける必要がなく、コストを抑えることができる。
参考例は、回転体が、吸気管１４７内に備える回動管１５１であり、この回動管１５１が回動することにより可動ファンネル１４５が軸方向に移動し、吸気管長が変化するので、例えば、可動ファンネルをリンク機構などで駆動すると、リンク機構が吸気管から大きく突出するとともに部品数が増加するが、参考例では、吸気管１４７を構成する回動管１５１自体が回動して可動ファンネル１４５を駆動させるので、部品数の増加が抑えられ、可変吸気管長装置３１の小型化を図ることができる。
参考例は、アクチュエータ１４８が超音波モータであり、この超音波モータの回転子を回動管１５１としたので、アクチュエータ１４８の回転子を吸気管１４７の一部を構成する回動管１５１とすることで可動ファンネル１４５の駆動機構の部品数の削減を図ることができる。
参考例は、アクチュエータ１４８がエンジン１７の気筒毎に設けられるので、気筒毎に最適な吸気管長に調整することができる。従って、各気筒毎に排気管３３，３４，３６，３７（図１参照）の長さを設定することができ、排気管３３，３４，３６，３７のレイアウトの自由度を増すことができる。
図１０は本発明の参考例に係る可変吸気管長装置（第２参考例）を示す説明図であり、可変吸気管長装置１７０は、直列４気筒式エンジンに搭載されるものであり、ベースプレート１７１に４つの可変長エアファンネル１４１が取付けられている。
４つの吸気管１４７の外形で作られる包絡線１７５（長円形の一点鎖線で示される部分である。）、即ち、４つの固定ファンネル１４４の外形で作られる包絡線１７５の内側に４つのアクチュエータ１４８（図中のクロスハッチングを施した部分である。）が配置されている。
この可変吸気管長装置１７０では、第１気筒用〜第４気筒用の各アクチュエータ１４８を同時に作動させる、又は第１気筒用及び第４気筒用のアクチュエータ１４８，１４８を同時に作動させ、第２気筒用と第３気筒用のアクチュエータ１４８，１４８を同時に作動させる。
あるいは、第１気筒用〜第４気筒用のそれぞれのアクチュエータ１４８を独立に作動させてもよい。
図１１は本発明に係る可変吸気管長装置（第１実施形態）を示す説明図であり、可変吸気管長装置１８０は、２つの吸気管１８４，１８４と、これらの吸気管１８４，１８４を支持するベースプレート１８２と、２つの吸気管１８４，１８４の間に吸気管１８４の全長を変更するために配置されたアクチュエータとしての電動モータ１８５と、この電動モータ１８５の動力を吸気管１８４，１８４に伝える動力伝達機構１８６とからなる。
図１２は図１１の１２−１２線断面図であり、吸気管１８４は、ベースプレート１８２に取付けられた固定ファンネル１８３と、この固定ファンネル１８３内に移動自在に挿入された可動ファンネル１４５と、電動モータ１８５の動力によって可動ファンネル１４５を直接に移動させる回動管１８７とからなる。
固定ファンネル１８３は、円筒状の部品であり、軸方向に延びる４つの縦スリット１４４ａと、ベースプレート１８２に形成された複数の円弧状スリット１４２ａに挿入して取付けるための複数の取付フック部１４４ｃとが形成されている。
回動管１８７は、可動ファンネル１４５の外筒１４５ｃと内筒１４５ｅとの間のスペース１５５に進退可能に配置された筒部１５１ｂと、この筒部１５１ｂの下端から固定ファンネル１４４の内面に内接するように環状に一体に突出する環状突出部１８７ｃと、この環状突出部１８７ｃの下部に一体に設けられたギヤ部１８７ｄとからなる。
筒部１５１ｂには螺旋状スリット１５１ａが形成されている。
動力伝達機構１８６は、電動モータ１８５の出力軸１８５ａに取付けられたモータ側ギヤ１８８と、このモータ側ギヤ１８８に噛み合う回動管１８７のギヤ部１８７ｄとからなる。
従って、電動モータ１８５を作動させることで、動力伝達機構１８６を介して２つの回動管１８７，１８７を回転させることができ、これらの回動管１８７，１８７の回転によって可動ファンネル１４５，１４５を同時に移動させることができる。
図中の符号１８１は吸気管１８４の中心軸であって回動管１８７の回転軸である中心軸、符号１８９は電動モータ１８５の中心軸である。
図１１に戻って、２つの吸気管１８４，１８４の外形で作られる包絡線１７８、即ち、２つの固定ファンネル１８３，１８３の外形で作られる包絡線１７８（長円形の一点鎖線で示される部分である。）の内側に電動モータ１８５及び動力伝達機構１８６が配置され、電動モータ１８５の中心軸１８９が、包絡線１７８の内側に設けられている。
本発明は、図１１及び図１２に示したように、回転力を発生させる駆動源であるアクチュエータとしての電動モータ１８５の軸心となる回転軸、即ち電動モータ１８５の中心軸１８９の方向が、吸気管１８４の軸心としての中心軸１８１、あるいは回動管１８７の回転軸１８１に沿うように配置されるので、吸気管１８４に電動モータ１８５をより近接させて配置することができ、可変吸気管長装置１８０を小型にすることができる。
図１３は本発明に係る可変吸気管長装置（第１実施形態）の固定ファンネルを示す斜視図であり、固定ファンネル１８３は、モータ側ギヤ１８８（図１２参照）との干渉を避けるための切欠き１８３ａが形成されている。
図１４は本発明に係る可変吸気管長装置（第２実施形態）を示す平面図であり、可変吸気管長装置１９０は、吸気管１８４，１８４と、これらの吸気管１８４，１８４を支持するベースプレート１９２と、２つの吸気管１８４，１８４の間に吸気管１８４の全長を変更するために配置されたアクチュエータとしての電動モータ１９５，１９５と、これらの電動モータ１９５，１９５の動力を吸気管１８４，１８４に伝える動力伝達機構１９６，１９６とからなる。
動力伝達機構１９６は、電動モータ１９５の出力軸１９５ａに取付けられたモータ側ギヤ１９８と、このモータ側ギヤ１９８に噛み合う回動管１８７（図１２参照）のギヤ部１８７ｄとからなる。
２つの吸気管１８４，１８４の外形で作られる包絡線１７８、即ち、２つの固定ファンネル１８３，１８３の外形で作られる包絡線１７８（長円形の一点鎖線で示される部分である。）の内側に電動モータ１９５，１９５及び動力伝達機構１９６，１９５が配置されている。
このように、吸気管１８４毎に電動モータ１９５を設けることで、２つの吸気管１８４の長さを独立して調整することができる。
図１５は本発明に係る可変吸気管長装置（第３実施形態）を示す説明図であり、直列４気筒式エンジンの近傍のエアクリーナボックス内に配置された可変吸気管長装置２００を示している。
可変吸気管長装置２００は、直列４気筒式エンジンの第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒の気筒毎にそれぞれ設けられた吸気管２０１〜２０４と、これらの吸気管２０１〜２０４を支持するベースプレート２０５と、吸気管２０１の全長を変更するために吸気管２０１，２０２間に配置された第１電動モータ２１１と、吸気管２０２，２０３の全長を変更するために吸気管２０２，２０３間に配置された第２電動モータ２１２と、吸気管２０４の全長を変更するために吸気管２０３，２０４間に配置された第３電動モータ２１３と、第１電動モータ２１１の動力を吸気管２０１に伝える第１動力伝達機構２１６と、第２電動モータ２１２の動力を吸気管２０２，２０３に伝える第２動力伝達機構２１７と、第３電動モータ２１３の動力を吸気管２０４に伝える第３動力伝達機構２１８とからなる。
吸気管２０１〜２０４はそれぞれ回動管側ギヤ２２１〜２２４を備え、第１電動モータ２１１〜第３電動モータ２１３はそれぞれの出力軸にモータ側ギヤ２２６〜２２８が取付けられ、第１動力伝達機構２１６は、モータ側ギヤ２２６と回動管側ギヤ２２１とからなり、第２動力伝達機構２１７は、モータ側ギヤ２２７と回動管側ギヤ２２２，２２３とからなり、第３動力伝達機構２１８は、モータ側ギヤ２２８と回動管側ギヤ２２４とからなる。
図中では、第１気筒用の吸気管２０１に＃１、第２気筒用の吸気管２０２に＃２、第３気筒用の吸気管２０３に＃３、第４気筒用の吸気管２０４に＃４を記載している。
４つの吸気管２０１〜２０４の外形で作られる包絡線２３１の内側に第１電動モータ２１１〜第３電動モータ２１３及び第１動力伝達機構２１６〜第３動力伝達機構２１８が配置されている。
この可変吸気管長装置２００では、第１電動モータ２１１と第３電動モータ２１３とを同時に作動させる。
以上に示したように、本発明は、エンジンが直列４気筒式では、第１気筒及び第４気筒のアクチュエータとしての第１電動モータ２１１及び第３電動モータ２１３を同時に作動させ、第２気筒と第３気筒のアクチュエータとしての第２電動モータ２１２を（気筒毎に１台ずつ備える場合は同時に）作動させるので、直列４気筒式エンジンに最適な吸気管長の制御を行うことができる
図１６は本発明に係る可変吸気管長装置（第４実施形態）を示す説明図であり、Ｖ型４気筒式エンジン１７（図２参照）の近傍のエアクリーナボックス１２３（図２参照）内に配置された可変吸気管長装置１８０Ｆ，１８０Ｒを示している。
可変吸気管長装置１８０Ｆ，１８０Ｒは、図１１に示された可変吸気管長装置１８０と同一構造であるが、ここでは識別のために符号を変えている。
可変吸気管長装置１８０Ｆは、エンジン１７の前側気筒１７Ａ（図２参照）の第２気筒用及び第４気筒用の吸気管１８４，１８４と、ベースプレート１８２と、電動モータ１８５と、動力伝達機構１８６とからなる。
可変吸気管長装置１８０Ｒは、エンジン１７の後側気筒１７Ｂ（図２参照）の第１気筒用及び第３気筒用の吸気管１８４，１８４と、ベースプレート１８２と、電動モータ１８５と、動力伝達機構１８６とからなる。
図中では、第１気筒用の吸気管１８４に＃１、第２気筒用の吸気管１８４に＃２、第３気筒用の吸気管１８４に＃３、第４気筒用の吸気管１８４に＃４を記載している。
このように、前側気筒の第１気筒用及び第３気筒用の吸気管１８４，１８４に電動モータ１８５を設けることで、これらの第１気筒用及び第３気筒用の吸気管１８４，１８４を同時に作動させることができ、また、後側気筒の第２気筒用及び第４気筒用の吸気管１８４，１８４に電動モータ１８５を設けることで、これらの第２気筒用及び第４気筒用の吸気管１８４，１８４を同時に作動させることができる。
更に、前側気筒用の電動モータ１８５と、後側気筒用の電動モータ１８５とを同時に、又は独立に作動させることもできる。
以上に示したように、本発明は、エンジン１７がＶ型４気筒式では、一方のバンクとしての前側気筒１７Ａ（図２参照）に設けられた第１気筒用及び第３気筒用のアクチュエータとしての電動モータ１８５を同時に作動させ、他方のバンクとしての後側気筒１７Ｂ（図２参照）に設けられた第２気筒用及び第４気筒用のアクチュエータとしての電動モータ１８５を同時に作動させるので、Ｖ型４気筒式エンジン１７に最適な吸気管長の制御を行うことができる。
尚、図５に示したように、可変吸気管長装置３１による吸気管１４７の長さの変更を、低速回転時の長さＬ２と、高速回転時の長さＬ１との２値に設定したが、これに限らず、エンジン回転数の区分を更に細かくして吸気管１４７の長さを変更するようにしてもよいし、また、エンジン回転数に応じて吸気管１４７の長さを連続的に変更してもよい。
図１５に示したように、第１気筒用の吸気管２０１に第１電動モータ２１１を設け、第２気筒用及び第３気筒用の吸気管２０２，２０３に第２電動モータ２１２を設け、第４気筒用の吸気管２０４に第３電動モータ２１３を設けたが、これに限らず、吸気管２０１〜２０４にそれぞれ電動モータを設けて駆動してもよい。
本発明の可変吸気管長装置は、四輪車に好適である。
本発明に係る可変吸気管長装置を備える車両の側面図である。 本発明の参考例に係るエンジン及び吸気装置を示す要部断面図である。 本発明の参考例に係る可変吸気管長装置を示す斜視図である。 本発明の参考例に係る可変吸気管長装置の一部を分解して示した分解斜視図である。 図３の５−５線断面図である。 図３の６矢視図である。 本発明の参考例に係る可変吸気管長装置のベースプレートを示す説明図である。 本発明の参考例に係る可変吸気管長装置の固定ファンネルを示す説明図である。 本発明の参考例に係る可変吸気管長装置の回動管を示す側面図である。 本発明に係る可変吸気管長装置（第２参考例）を示す説明図である。 本発明に係る可変吸気管長装置（第１実施形態）を示す説明図である。 図１１の１２−１２線断面図（第１実施形態）である。 本発明に係る可変吸気管長装置（第１実施形態）の固定ファンネルを示す斜視図である。 本発明に係る可変吸気管長装置（第２実施形態）を示す平面図である。 本発明に係る可変吸気管長装置（第３実施形態）を示す説明図である。 本発明に係る可変吸気管長装置（第４実施形態）を示す説明図である。
１０…車両、１７…エンジン、１７Ａ，１７Ｂ…バンク（前側気筒、後側気筒）、３１，１７０，１８０，１９０，２００…可変吸気管長装置、９１ｂ…吸気ポート、１２１，１２２…吸気通路（前側吸気通路部、後側吸気通路部）、１２３…エアクリーナボックス、１４４，１８３…固定ファンネル、１４５…可動ファンネル、１４７，１８４，２０１〜２０４…吸気管、１４８，１８５，１９５，２１１〜２１３…アクチュエータ、１５１，１８７…回転体（回動管）、１６５，１７５，１７８，２３１…包絡線、１６６，１８９…軸心（中心軸）、１６７，１８１…回転軸（中心軸）。

Claims (7)

  1. エアクリーナボックス（１２３）からエンジン（１７）の吸気ポート（９１ｂ）に空気を導く吸気通路（１２１，１２２）に、固定ファンネル（１８３）と、この固定ファンネル（１８３）に移動可能に配置された可動ファンネル（１４５）とからなる吸気管（１８４）が設けられ、前記エンジン（１７）の状態に応じて前記可動ファンネル（１４５）をアクチュエータ（１８５）の駆動力で移動させて前記吸気管（１８４）の長さが調整可能にされた可変吸気管長装置を備える車両において、
    前記アクチュエータ（１８５）の軸心（１８９）は、前記吸気管（１８４）の外形から作られる包絡線（１７８）の内側に設けられ、
    前記アクチュエータ（１８５）は回転力を発生させる駆動源であり、アクチュエータ（１８５）の軸心（１８９）となる回転軸（１８５ａ）の方向は、前記吸気管（１８４）の軸心（１８１）に沿うように配置され、
    前記可動ファンネル（１４５）を移動させるために前記アクチュエータ（１８５）によって回転駆動される回転体は、前記吸気管内（１８４）に備える回動管（１５１）であり、この回動管（１５１）が回動することにより前記可動ファンネル（１４５）が軸方向に移動し、吸気管長が変化させ、
    前記アクチュエータ（１８５）が電動モータにより構成され、この電動モータ（１８５）の回転軸（１８５ａ）が各吸気管（１８４，１８４）の中心軸（１８１，１８１）から等距離に配置され、
    前記電動モータ（１８５）の駆動歯車（１８８）が、各固定ファンネル（１８３，１８３）に設けられた従動歯車（１８７ｄ，１８７ｄ）に直接噛合するように配置された、
    ことを特徴とする可変吸気管長装置を備える車両。
  2. 前記アクチュエータ（１８５）は、前記エアクリーナボックス（１２３）内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の可変吸気管長装置を備える車両。
  3. 前記エンジン（１７）が直列４気筒式の場合は、第１気筒及び第４気筒の前記アクチュエータを同時に作動させ、第２気筒と第３気筒の前記アクチュエータを同時に作動させることを特徴とする請求項１記載の可変吸気管長装置を備える車両。
  4. 前記エンジンがＶ型４気筒式の場合は、一方のバンクに設けられた気筒の前記アクチュエータを同時に作動させ、他方のバンクに設けられた気筒の前記アクチュエータを同時に作動させることを特徴とする請求項１記載の可変吸気管長装置を備える車両。
  5. 前記固定ファンネル（１８３）には、前記駆動歯車（１８８）との干渉を避けるための切り欠き（１８３ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１記載の可変吸気管長装置を備える車両。
  6. 前記電動モータ（１８５）の回転中心（１８９）が各吸気管（１８４，１８４）の中心軸（１８１，１８１）を繋いだ直線上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の可変吸気管長装置を備える車両。
  7. 前記駆動歯車（１８８）がベースプレート（１８２）に近接して配置され、吸気管延長部寄りにモーターの本体が向くように電動モータ（１８５）が配置されていることを特徴とする請求項１記載の可変吸気管長装置を備える車両。
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