JP4623382B2 - 内燃機関用吸気装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に示される内燃機関用吸気装置は、吸気分配装置ケーシング(吸気マニホールドに相当)と、この吸気分配装置ケーシングの内部に設けた切替ローラ(ロータリバルブに相当)とを備えている。
吸気分配装置ケーシングは、複数の個別吸気管、及び、複数の短い個別吸気管により、内燃機関の複数の気筒に各別に空気供給する複数の空気供給路を形成している。
切替ローラは、開口を有したバルブ部の複数を一体回転自在に備え、各バルブ部によって個別吸気管を開閉する。
切替ローラの各バルブ部は、シールケージ(シール材に相当)を備えている。シールケージは、一対のリングエレメント(リング部に相当)と、一対のリングエレメントを連結するシール条片(ラダー部に相当)とを備えている。各リングエレメントは、バルブ部の端部に位置する溝に挿入されている。
この図に示すように、シール材60のラダー部62に、このラダー部62のシール材内側に配置したラダー係合部64を設ける。このラダー係合部64は、バルブ部11の外周側に設けたラダー係入凹部76に係入する。
バルブ11が供給切換え口7を閉じた状態においてラダー係入凹部76の内面のうち、ラダー係合部64に対して吸気マニホールド1の供給切換え口7が存在する側とは反対側に位置する内面部77と、ラダー係合部64との間にシール間隔Eを設ける。
一般に、バルブ部11及びシール材60は、樹脂成形によって成形する。このため、前記シール間隔Eの距離が狭くなっていると、バルブ部11及びシール材60に発生した製作誤差によっては、ラダー係合部64と、ラダー係入凹部62の内面部77とが当接する。すると、ラダー部62がボア部8に圧接され、バルブ部11の切換え操作が重くなる。このため、バルブ部11及びシール材60に発生する製作誤差にかかわらずラダー係合部64と内面部77との当接を回避するようシール間隔Eを設けてある。
この理由により、従来、シール間隔Eが、バルブ部11の外周縁15aとボア部11との間に設けるバルブ間隔Cよりも大きくなっていた。
また、従来、ボア部8の内周面と、バルブ部11の外周縁15aとは、バルブ部11の回転軸芯Pを中心とした同心の円弧形になっていた。
すなわち、ロータリバルブが閉じ状態に切換え操作され、バルブ部11が供給切換え口7を閉じると、内燃機関の駆動によって空気供給路に発生する吸気脈動などにより、ロータリバルブに振動が発生する。すると、ロータリバルブにバルブ部11が供給切換え口7に接近、離間する方向に繰り返して変位する変形が発生する。バルブ部11が供給切換え口7に向かって変位すると、バルブ部11がシール材60に対して相対移動し、バルブ部11の外周縁が供給切換え口7の付近でボア部8に衝突して衝突音が発生することがあった。
〔第一実施形態〕
図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関用吸気装置の縦断面図である。図3は、図1のIII−III断面矢視図である。これらの図に示すように、本発明の実施形態に係る内燃機関用吸気装置は、吸気マニホールド1と、この吸気マニホールド1の内部に設けたロータリバルブ10とを備え、四気筒形の内燃機関2に装備されている。
これらの図に示すように、ロータリバルブ10は、このロータリバルブ10の回転軸芯Pの方向に一列に同心状に並んだ四つのバルブ部11と、ロータリバルブ10の両端側に吸気マニホールド1の前記軸支部1bに回転自在に支持されるよう設けた支軸12,13とを備えている。四つのバルブ部11は、樹脂成形によって成形されている。また、四つのバルブ部11は、バルブ部11の成形と同時に各バルブ部間にバルブ部11の周方向に並べて樹脂成形された複数の連結部材14によって連結されており、一体回転する。一方の支軸12は、ロータリバルブ10の端部に一端側が一体回転自在に埋設された金属製の支軸になっている。この支軸12は、樹脂製の軸受け18と、軸調心用のオーリング19とを介して軸支部1bの支持穴に回転自在に支持されている。軸支部1bの支持穴は、空気が吸気マニホールド外に漏れ出ないように凹入形の穴になっている。他方の支軸13は、ロータリバルブ10の端部に樹脂成形によって一体成形してある。この支軸13は、アクチュエータ9の出力軸9aを介して軸支部1bに支持されている。四つのバルブ部11は、前記四つのショートポート6に各別に対応し、前記供給切換え口7に開閉作用する。ロータリバルブ10は、これの回転軸芯Pに沿う方向に並ぶ複数の側板部15のうちの前記一方の支軸12が存在する側の端部に位置する側板部15の外径が、前記他方の支軸13が存在する側の端部に位置する側板部15の外径よりも若干小さくなった抜きテーパを備えている。
これらの図に示すように、バルブ部11の両端部に、前記側板部15の外側に配置したリング支持部70を設けてある。バルブ部11どうしの間に位置する各リング支持部70は、前記側板部15と、前記各連結部材14と、この各連結部材14に連設したピン部材71とによって構成されている。このリング支持部70は、各連結部材14の端面が溝底になり、前記側板部15及び前記ピン部材71が側壁になった環状の溝形になっている。ロータリバルブ10の両端に位置するバルブ部11がこれと隣り合うバルブ部11とは反対側に備えるリング支持部70は、側板部15と、この側板部15の外面側にバルブ部11の周方向に分散させて設けた支持部材16とによって構成されている。このリング支持部70は、各支持部材16の側板と、側板部15とが側壁になった環状の溝形になっている。
この図に示すように、ロータリバルブ10が開き状態に切換えられると、バルブ部11の開領域部40が前記供給切換え口7に対向し、ポート穴41によって供給切換え口7を開く。このとき、連通領域部50の連通穴51がショートポート6の吸気口6aに対向し、供給切換え口7が吸気口6aに連通する。また、このとき、シール材60の両リング部61の外周面側が、開領域部40の外周縁よりも開領域部40の外周側に突出し、供給切換え口7のバルブ部11の回転軸芯方向での一端側に沿った位置でボア部8の内周面にリング部61の弾性力によって接触する。これにより、供給切換え口7のバルブ部回転軸芯方向での両外側におけるバルブ部11とボア部8との間がリング部61によってシールされ、ショートポート6を介して内燃機関2に供給する空気に供給切換え口7の付近での乱流が発生しにくい。さらに、このとき、バルブ部11は、開領域部40の外周縁40aの前記中央部43と、ボア部8の内周面との間にバルブ間隔B2が存在した状態になる。
これらの図に示すように、ロータリバルブ10が閉じ状態に切換えられると、バルブ部11の閉領域部20が前記供給切換え口7に対向し、側板部15と壁板部材22と底板部材21とによって供給切換え口7を閉じる。このとき、シール材60の両リング部61,61の外周面側が、閉領域部20の外周縁20aよりも閉領域部20の外周側に突出し、供給切換え口7のバルブ部11の回転軸芯方向での一端側に沿った位置でボア部8の内周面にリング部61の弾性復元力によって接触する。一方、一対のラダー部62,62は、供給切換え口7のバルブ部周方向での両側に分散し、供給切換え口7のバルブ部11の周方向での一端側に沿った位置でバルブ部11とボア部8との間に位置する。これにより、供給切換え口7のバルブ部11の回転軸芯方向での両外側におけるバルブ部11とボア部8との間がリング部61によってシールされ、供給切換え口7のバルブ部11の周方向での両外側におけるバルブ部11とボア部8との間がラダー部62によってシールされる。ただし、各ラダー部62の外周面62aは、リング部61の外周面61aよりもバルブ部11の内側に若干入り込んでおり、ボア部8の内周面に対して非接触状態になっている。
これらの図に示すように、ラダー係入凹部76の内面は、バルブ部11が供給切換え口7を閉じた状態においてラダー係合部64に対して供給切換え口7が存在する側とは反対側に位置する内面部77を備えている。この内面部77と、ラダー係合部64の前記内面部77に対向する部位との間にシール間隔Aを設けてある。シール間隔Aは、前記内面部77のバルブ部11の回転軸芯方向での全長にわたって設けてある。一方、バルブ部11は、この閉領域部20の外周縁20aの前記中央部25と、ボア部8の内周面との間にバルブ間隔B1が存在した状態になる。このバルブ間隔B1は、開領域部40が供給切換え口7を開いたときの前記バルブ間隔B2よりも大になる。ロータリバルブ10が閉じ状態になった状態では、前記シール間隔Aが前記バルブ間隔B1よりも小となる。
図13は、第二実施形態を備えた内燃機関用吸気装置のボア部8での横断面図である。この図の実線aは、ボア部8の内周面を示す。
この図に示すように、ボア部8は、バルブ部11の回転軸芯Pに沿う方向視でこの回転軸芯Pを中心とする円に沿った内面を備えている。一方、バルブ部11は、これの回転軸芯Pに沿う方向視で、閉領域部20と補強領域部30と開領域部40とにおいて、回転軸芯Pから外周縁20a,30a,40aまでの距離D1a,D2,D3aが異なる外周形状を備えている。
上記した各実施形態の如く、回転軸芯Pから補強領域部30の前記中央部33までの距離が、回転軸芯Pから閉領域部20及び開領域部40の前記中央部25,43までの距離よりも小になった構成に替えて、回転軸芯Pから補強領域部30の前記中央部33までの距離が、回転軸芯Pから閉領域部20の前記中央部25までの距離、又は回転軸芯Pから開領域部40の前記中央部43までの距離と同じになった構成を採用してもよい。この場合も、本第1,2発明の目的を達成することができる。
2 内燃機関
3 空気供給路
7 供給切換え口
8 ボア部
10 ロータリバルブ
11 バルブ部
20 閉領域部
20a 閉領域部の外周縁
25 閉領域部の外周縁の中央部
30 補強領域
30a 補強領域部の外周縁
33 補強領域部の外周縁の中央部
40 開領域部
40a 開領域部の外周縁
43 開領域部の外周縁の中央部
60 シール材
61 リング部
62 ラダー部
64 ラダー係合部
76 ラダー係入凹部
P 回転軸芯
D1,D1a 閉領域部の外周縁における中央部の回転軸芯からの距離
D2 開領域部の外周縁における中央部の回転軸芯からの距離
D3,D3a 補強領域部の外周縁における中央部の回転軸芯からの距離
A シール間隔
B1 バルブ間隔
Claims (4)
- 内燃機関の複数の気筒に各別に空気供給する複数の空気供給路を備えた吸気マニホールドの前記複数の空気供給路に各別に作用する複数のバルブ部を一体回転自在に備えたロータリバルブを、前記複数の空気供給路の空気供給形態を切り換えるよう、前記複数のバルブ部が前記吸気マニホールドの供給切換え口を開いた開き状態と、前記複数のバルブ部が前記供給切換え口を閉じた閉じ状態とに前記吸気マニホールドに回転切換え自在に支持させ、
前記バルブ部の回転軸芯方向での両端部に各別に外嵌する一対のリング部と、前記一対のリング部を連結するラダー部とを備え、前記バルブ部と前記吸気マニホールドのボア部との間にシール作用するよう、前記各バルブ部に装着したシール材と、
前記ラダー部のシール材内側に位置するラダー係合部が係入するよう前記バルブ部の外周側に設けたラダー係入凹部とを備え、
前記ロータリバルブが前記閉じ状態に切換えられると、前記ラダー部が前記供給切換え口に沿って前記バルブ部と前記ボア部との間に位置するように構成した内燃機関用吸気装置であって、
前記バルブ部の前記供給切換え口に閉じ作用する閉領域部における外周縁のバルブ部回転方向での中央部のバルブ部回転軸芯からの距離を、前記バルブ部の前記供給切換え口に開き作用する開領域部における外周縁のバルブ部回転方向での中央部のバルブ部回転軸芯からの距離よりも小に設定してある内燃機関用吸気装置。 - 前記バルブ部の前記開領域部における外周縁を、バルブ部回転軸芯を中心にした円弧縁に形成してある請求項1記載の内燃機関用吸気装置。
- 前記バルブ部に、ロータリバルブ回転軸芯に対して前記閉領域部存在側とは反対側に位置した補強領域部を設け、
前記補強領域部における外周縁のバルブ部回転方向での中央部のバルブ部回転軸芯からの距離を、前記開領域部における外周縁のバルブ部回転方向での中央部のバルブ部回転軸芯からの距離よりも小に設定してある請求項1又は2記載の内燃機関用吸気装置。 - ロータリバルブが閉じ状態に切り換えられた状態において、前記ラダー係入凹部の内面のうちの前記ラダー係合部に対して供給切換え口存在側とは反対側に位置する内面部と、ラダー係合部とのシール間隔が、バルブ部とボア部とのバルブ間隔よりも小に設定し、
バルブ部の閉領域部における外周縁のバルブ部回転方向での中央部のバルブ部回転軸芯からの距離を、バルブ部の補強領域部における外周縁のバルブ部回転方向での中央部のバルブ部回転軸芯からの距離よりも大に設定してある請求項3記載の内燃機関用吸気装置。
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