JP4849389B2 - 内燃機関吸気装置のフランジ部におけるフラップ弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲１に記載の上位概念による内燃機関の吸気装置に関する。

例えば特許文献１（ＤＥ １９５ ０４ ３８２）に比較対象となる吸気装置が開示されている。その発明は、切換え軸に固定されたフラップ弁を有する、内燃機関の吸気装置に配設されるフラップ弁装置について記述しており、該フラップ弁装置は吸気装置のフランジ機能或は固定機能を損なうことを回避するように吸気装置に組み込まれている。そのことは、吸気装置のフランジ側部材にフラップ弁装置を軸受するための第１の半割シェルを形成し、それに接続する軸受フレームに、組立てられた状態ではすべり軸受を構成するさらに他の半割シェルを形成することによって達成されている。

ＤＥ １９５ ０４ ３８２

本発明の課題は、軸受部材の組込みを、簡単な取り扱いによって確実な機能が保証されるように、さらに発展させることである。

この課題は、特許請求項１に記載の特徴によって解決される。

本発明の主旨は、切換え軸の軸受けを、対向して配置された2つの軸受部材に代えて1つの軸受部材で行なうことにある。この軸受は切換え軸を１８０°を越える角度範囲に亘って囲む。そのために、軸受部材には軸受面が形成されるシェル状の軸受形成部が設けられている。該軸受形成部は軸受面の外方に接線方向に開いている。通常、切換え軸は軸受面により面軸受けされるように囲まれる。しかしながら、一般的には軸受面を平面的な軸受面ではなく、円周上に配置された突起面により形成することもできる。その場合は、切換え軸と軸受形成部の間で突起頂面との線状の接触がなされる。これにより、軸受面と切換え軸間の接触面積が小さくなる。そのような形態では、例えば流入通路間に漏洩を故意に生じさせ、切換え軸と軸受形成部との間の伝熱を減じることができる。前記軸受形成部はフランジ部の軸受部材装着部に接続される軸受部材の側壁に設けられ、該軸受部材はフランジ部の全面側から前記軸受部材装着部に押し込むことができ、軸受部材の端面はフランジ部の平面と同一面となる。軸受部材をフランジ部への正確な位置決めを可能とするために、軸受部材装着部には壁段が設けられ、軸受部材組込み状態では該壁段に軸受部材の当接面が当接することになる。軸受部材は、したがって、切換え軸をひずめ状に囲む軸受形成部が片側に設けられた少なくとも一の側壁を有する。該軸受形成部と反対側には、組込んだ状態でフランジ部の平面と面一となる平面が設けられる。軸受部材の当接面は、軸受部材の前記平面と軸受形成部との中間に設けるか、あるいは軸受部材の接線面を介して形成するのが好ましい。その際、前記当接面は軸受部材の前記平面に略平行に形成して、軸受部材を組み込んだ際に軸受形成部に変形が生じることがないように注意しなければならない。軸受部材の前記当接面は側壁に形成することもできる。その際もまた、ひずめ形状部に曲げ応力が生じないように注意しなければならない。軸受部材と装着部間の嵌合もまた緩いシマリバメとし、これにより起り得る嵌合差の問題を切り抜けることができる。軸受部材装着部は流入通路間の中間壁およびフランジ部の外側壁に設けられる。軸受部材の切換え軸方向の移動を防止するために、装着部と軸受部材間では軸方向移動が生じないような構成にしなければならない。これは、軸受部材が装着部の溝に嵌るようにするか、あるいは軸受部材の側壁に切欠き部を形成し該切欠き部に装着部の案内部が嵌るようにすることによって達成できる。フランジ部の材質の選定については、ポリアミド、あるいはポリプロピレンが考えられ、その際、繊維強化材を使用することも可能である。フランジ部は、また、例えばアルミニューム圧力鋳造により製作してもよい。軸受部材は好ましくはすべり特性に優れた合成樹脂で形成される。軸受装置を組付ける際には軸受部材は切換え軸に固定される。軸受部材の切換え軸囲み角が１８０°よりも大きいので、軸受部材は切換え軸をあらゆる位置で把持することができ、したがって切換え軸に任意位置で固定できる。つぎに切換え軸を把持した軸受部材がフランジ部の装着部に押し込まれ、フランジ部は搭載可能の状態になる。本発明の装置では、切換え軸を軸受部材に完全に取付けることができるので、組込み作業を有利に行なうことができる。このため、組込み前の切換え軸の取扱いは非常に簡単になる。軸受形成部は軸受部材に一体的に形成されているので、複数の部品からなる軸受部材に較べると公差が累積する危険が最低限に抑えられる。

本発明のフラップ弁装置は、シリンダ当たりに複数の流入通路が設けられている場合に有利に適用できる。このことは、特にエンジンブロックおよびシリンダヘッドの間にフランジ部材が設けられ、フラップ弁は各第2の流入通路を閉鎖する場合にそうである。このように適用した場合、フラップ弁は導入された吸入空気の渦巻きの発生を良好にする。この場合、切換え軸は全ての流入通路を貫通し、各第2の流入通路においてのみ切換え軸に一個のフラップ弁が設けられる。これにより、一本の貫通する切換え軸で全てのシリンダのフラップ弁を有利に作動させることが可能となる。

本発明では、軸受部材は二つの側壁を有し、両側壁を一の横桁で互いに連結して一体構造に製作される。軸受部材を連結する前記横桁を、軸受部材を組み込んだ状態では軸受部材装着部の壁段に着座する当接面とすることができる。前記横桁を前記側壁の端側に下げて位置させて軸受部材の押し込み方向にH字形の断面となるように形成し、この断面形状により前記フランジ部の装着部の断面を決めることが考えられる。このように形成すると、軸受部材の支持部の幅を広くすることが可能となり、それにより軸受部材をより大きな中間壁に配置でき、幅広の支持部により軸受部材のフランジ部におけるより安定的な配置が達成される。軸受部材の側壁は吸入通路の壁に直接に嵌められるので、切換え軸に掛かる曲げモーメントは中間壁の縁部で理想的に支持される。

本発明のさらに別の有利な実施例では、前記主張との関連で両側壁の接線面が互いに反対方向に開いている。軸受部材による切換え軸の包囲は、したがって、2つの軸受面に分割される。そして、最小でも基本的に１８０°を越える角度範囲の包囲とすることにより、個々の軸受面は９０°を越える角度範囲を有することになる。切換え軸を囲む最大の角度範囲は３６０°を越えるまで広げられる。これはつぎのようにして可能となる。すなわち、個々の軸受形成部による包囲角度は１８０°を越え、個々の軸受形成部は切換え軸上で方向が反対になっているからである。本実施例では、軸受部材は二股フォーク状に形成され、両軸受形成部は互いに逆向きのひずめ形状に形成されている。軸受部材を装着するには該軸受部材の側壁を切換え軸に平行にして切換え軸に押し込み、つぎに軸受部材の接線面方向に回転する。個々の軸受面の包囲角が１８０°を越える場合は切換え軸と軸受部材はロックされる状態で連結される。このような形状では、軸受面が切換え軸に掛かるそれぞれ可能性のある荷重方向に対して適応できて有利である。主要な軸受荷重方向は流れから受ける力である結果、空気流の方向と一致する。空気の脈動流のためおよび起り得る旋回流のために、軸受面は全周に亘って全ての半径方向の荷重を受け止めなければならない。上記した形状の場合、夫々の一体形の軸受部材でもって全ての半径方向の荷重を受け止めることができるので、切換え軸の軸受穴内におけるばたつきを殆ど無くすることができる。

本発明のさらに他の形態では、両隔壁間の距離を切換え軸の直径に合致させることが提案される。その際、隔壁間距離は切換え軸直径の７０％まで縮小してもよい。
この場合、切換え軸取り付けに際して隔壁は弾性範囲内で広げられる。これにより、通路壁間で軸受面を幅広に形成することができ、しかもただ側壁間距離を切換え軸の装着が可能なところまで小さくするだけで軸受面を幅広にできる。

また、本発明では、シール溝を軸受部材に一体化することが可能となる。夫々の流路を互いに及び外側に対してシールするために、通常夫々の流路はシール手段、例えば弾性シール部材を装着したシール溝で囲まれる。軸受部材は必然的に中間壁に配置されるので、この連続する溝は軸受部材で中断されることになる。該溝を同じ断面積で連続させるために、軸受部材の端面側を溝側面および溝底面がフランジ部のシール溝と直線的につながるような溝に形成する。溝の側面は基本的に弾性シール部材を保持する機能を果たす。実際のシールは平面との接触部で行なわれる。そのため、溝底部の公差は溝幅の公差に較べ大幅に小さくしなければならない。この実施形態では、中間壁が軸受部材により中断されているにも拘わらず、夫々の流入通路を外部に対してシールして連結することが有利な方法で可能となる。

本発明のさらに他の有利な実施形態では、軸受部材の側壁にシール手段が施される。そのために、軸受部材側壁のフランジ部嵌合面に接続する面にエラストマー層を設けてもよく、その場合、エラストマーシール部材を用いる際には軸受部材の固定がその当接面とフランジ部嵌合面の壁段とを介して行なわれることを考慮しなければならない。さらに、軸受部材を接着することによりシールすることも可能であり、その際軸受部材の側壁とフランジ部嵌合面との接続面が接着剤で固着される。この気密接合により、流入通路間の漏洩が有利に減少され、軸受部材の全般的な固定が確実になり、振動および熱負荷による緩みが生じる危険が少なくなる。

本発明のさらに他の有利な実施形態は、流入通路間の接続面においてなされるものである。切換え軸は各軸受面により部分的に囲まれるに過ぎないので、流入通路間の漏れを完全にシールすることはできない。流入通路間には接線方向開口のために常に漏洩断面が存在する。これによる漏洩は、流入通路間の漏洩断面がラビリンスとして作用すれば適切に最小限に抑えることができる。これは、例えば軸受部材の側壁をできる限り薄く、軸受面が切換え軸を囲む角度範囲を、１８０°を超える角度範囲にわたってできる限り大きく、軸受部材の側壁ができる限りフランジ部の嵌合面の案内部近くに来るように、そして嵌合面ができる限り少ない隙間で切換え軸に隣接するように形成することにより達成される。このようにして、できるだけ薄く形成され、流入通路間の流れが複数の方向転換により流れ抵抗が増大するラビリンス状の漏洩断面が形成される。

上記およびその他の本発明の好ましい実施例の特徴が、請求項のほか、明細書及び図面から読み取れ、それらの特徴が個々にあるいは幾つかが組み合わされて本発明の実施形態に実施され、および他の分野で適用されて有利かつそれ自身保護され得る実施形態を具現することができ、それらに対して茲に保護を要請するものである。

図１にフラップ弁装置の取付けに要する部材分解して示した吸気装置１０のフランジ部１２の部分図が示されている。同図において、フラップ弁３３は制御弁１６に固定され、該フラップ弁３３は前記第２の流入通路１４の弁装着空間に挿入される。第１の流入通路１３には切換え軸１５が貫通するがフラップ弁は取り付けられない。前記第１の流入通路１３は中間壁２３によって前記第２の流入通路１４と分離され、図示の中間壁２３には軸受部材１６が装着されている。図示の例では、軸受部材１６には切換え軸は組み付けられていないが、前記軸受部材１６が組み込まれた際には該部材は前記フランジ部１２の平面１１とシール溝２２に基本的に面一になることが分かる。フランジ部材１２は、組付け完了した状態では図示しないフランジ面、例えば吸気管或はシリンダヘッドに接続する。組付け状態では、前記シール溝２２には図示しない弾性材（エラストマー）のシール部材が配置され、該シール部材は夫々の流入通路１３、１４を囲み、軸受部材１６の部分とともに外側に対してシールすることになる。前記中間壁23および外側壁３４には同じ形状の軸受部材装着部１８が形成されており、これにより軸受部材１６は同一形状に製作することができ互換性を持たせることができる。切換え軸１５は軸受部材１６にラジアル軸受され、フランジ部１２の一方側の外側壁３４側に延び、そこには切換え軸１５を回転駆動する図示しない駆動装置が配設されている。組付けの際には、軸受部材１６の両側壁２６間を切換え軸１５に通し、ついで接線方向開口２５の方に軸受形成部２７に向かって軸受部材を廻す。全ての軸受部材１６が切換え軸１５に装着されると、切換え軸１５を装着した軸受部材１６はフランジ部１２の軸受部材装着部１８に押し込むことができる。そして、軸受部材１６の外周はフランジ部１２の軸受部材装着部１８に接続する。軸受部材装着部１８はその側面が嵌合面１９となり、これにより軸受部材１６が軸受部材装着部１８内で捩れることが防止される。図2に見える軸受部材１６の当接面２９が嵌合部の壁段２０に当接する。軸受部材１６が押し込まれた状態では、凹部１７は前記シール溝２２の断面と同一の溝断面を形成する。軸受部材組込み状態では、嵌合部の案内部２１は軸受部材１６の両側壁２６の間の部分を埋めるとともに、軸受部材１６の軸受部材装着部１８内における追加的な捩れに対する防止面となる。前記案内部２１間の幅は切換え軸１５の直径に合わせる。これにより、両流入通路間の漏洩流路面積を理想的に小さくすることができる。

図2には軸受部材１６が斜視図で示されており、図１と同じ構成部品には同じ符号が付してある。軸受部材１６は基本的に二つの側壁２６と両側壁を連結する一の横桁３０からなっている。軸受部材１６の平面３１は組み込んだ状態ではフランジ部１２の平面１１（図１参照）と同一面となる。側壁間の距離３２は図１に示すシール溝２２の溝幅と合致する。軸受部材１６の横桁３０は両側壁２６を連結し、組付け状態では図１に示した嵌合部の壁段２０に乗る。軸受形成部２７側には両側壁２６に夫々リング状の軸受面２４が設けられ、該軸形成部２７には接線方向開口２５が設けられ、該接線方向開口２５は対向する側壁２６において互いに反対方向に開いている。

図示の実施例では、軸受面２４は基本的に１８０°を越える角度範囲に亘って囲み、したがって、その半径方向の弾性を考慮すると図１に示した切換え軸１５を完全に把持することができる。図示の実施例においては、接線面２８は切換え軸を押し込む方向に傾斜して設けてある。この傾斜した形状により、軸受部材を切換え軸に対して廻して取り付けることが容易になる。接線面２８は切換え軸を押し込む方向に直角に設けてもよく、それにより、例えば軸受部材装着部の嵌合部の壁段に接触する当接面が形成される。

図3には部分的に示された吸気装置１０のフランジ部１２が示されている。これまでの図に示された部品は該当する部品には同じ符号が付してある。同図において、切換え軸１５、フラップ弁３３、および軸受部材１６はフランジ部１２に装着され、フラップ弁３３は閉鎖状態に回転されている。第１の流入通路１４と第2の流入通路１３の間には軸受部材１６が配設され、両流入通路の間には接線方向開口２５に通じるラビリンス状の漏洩隙間が残っている。この幾重にも方向転換する漏洩流路により、漏洩流の抵抗が大きくなり漏洩流量が最小許容値になる。

本発明のさらなる詳細は実施例の図面を参照して説明される。
フランジ部の部分分解斜視図で、機能に必要な部材を分解して示した図である。 切換え軸を軸受する軸受部材の斜視図である。 フランジ部の部分分解斜視図で、軸受部材と制御弁が組み付けられた状態を示す図である。

Claims (5)

1. フランジ部（１２）に配置され、少なくとも一の流入通路（１４）と該流入通路（１４）を閉じる一のフラップ弁装置とを備え、切換え軸（１５）の作動により前記流入通路（１４）を閉じるフラップ弁（３３）が前記切換え軸（１５）に配設され、前記切換え軸（１５）は吸気装置（１０）に組み込まれ、前記フランジ部（１２）に前記切換え軸を軸受する軸受部材（１６）を有する内燃機関の吸気装置において、
   前記切換え軸（１５）は各軸受部材（１６）に１８０°を越える角度範囲に亘って包囲され、前記各軸受部材（１６）は二つの側壁（２６）を有し、該両側壁（２６）は切換え軸（１５）の方向に一定の距離を存して対向するように一の横桁（３０）により連結され、該両側壁（２６）にはそれぞれ前記切換え軸（１５）を受け入れる軸受面（２４）と、該軸受面（２４）に前記切換え軸（１５）を装着するための接線方向の開口部（２５）とを有し、
   前記軸受部材（１６）は前記フランジ部（１２）に装着された状態で、前記流入通路（１４）を囲むシール溝に合致する溝断面の凹部（１７）が前記軸受部材（１６）に形成されることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記フランジ部（１２）には複数の吸入通路が設けられ、各シリンダには一の第１の流入通路（１３）と一の第２の流入通路（１４）とが設けられ、前記切換え軸（１５）は全部の流入通路を貫いて配置され、前記フラップ弁（３３）は各第２の流入通路（１４）のみに配置されていることを特徴とする請求項１記載の吸気装置。
3. 前記両側壁（２６）の前記接線方向開口部（２５）は互いに対向して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の吸気装置。
4. 対向して設けられる一方の側壁（２６）と他方の側壁（２６）との間の距離（３２）は前記切換え軸（１５）の直径に合致する距離であることを特徴とする請求項３に記載の吸気装置。
5. 軸受形成部（２７）の軸受面（２４）が前記切換え軸（１５）を１８０°を超える角度範囲で囲み流入通路（１３、１４）間にラビリンスシール路が形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の吸気装置。

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