JP5035703B2 - 吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（以下「エンジン」という）の燃焼室に連通する吸気通路の空気の流れを制御可能な気流制御弁を備えた吸気装置に関する。

従来、エンジンの各気筒の燃焼室に外部からの空気を導入する吸気管に設けられる吸気装置が知られている。特許文献１および２に開示された吸気装置では、吸気管は、気筒の配列方向に複数の吸気通路を形成している。複数の吸気通路のそれぞれには、板状のバルブが設けられている。また、吸気管には、複数の吸気通路を横切るように棒状のシャフトが設けられている。シャフトは、吸気通路に設けられた複数のバルブを串刺しにするようにしてバルブに接続している。そのため、シャフトが回転すると、複数のバルブは、シャフトを回転中心として回転する。これにより、吸気通路における複数のバルブの開度が一括で変更される。その結果、複数の吸気通路内の空気の流れが制御される。

ところで、特許文献１および２の吸気装置では、シャフトの両端部のうち少なくとも一方の端部は、吸気管に形成された穴部の内周壁によって軸受けされている。穴部の内径はシャフトの端部の外径よりもわずかに大きいため、吸気管の穴部の内周壁とシャフトの外周壁との間には、摺動クリアランスが形成されている。また、吸気管は合成樹脂により形成され、シャフトは金属により形成されているため、周囲の温度変化により前記摺動クリアランスのラジアル方向の寸法が変化する場合がある。例えば、摺動クリアランスが増大した場合、吸気通路内のバルブに吸気脈動が印加されると、バルブに接続するシャフトが吸気管の穴部内で振動し易くなる。この場合、シャフトが穴部の内周壁に衝突し、打音（異音）が生じるおそれがある。一方、摺動クリアランスが減少した場合、穴部の内周壁に対するシャフトの摺動トルクが増大することにより、バルブの動作不良、あるいはバルブの開閉弁に関する応答性の悪化といった問題を招くおそれがある。

そこで、上述の問題への対処として、例えば、吸気管の穴部の内周壁とシャフトの外周壁との間に、シャフトと線膨張率が類似する金属製の筒部材を配置し、この筒部材によりシャフトを軸受けすることが考えられる（周知ではない。この構成を「案１の構成」とする。）。この方法によれば、シャフトと筒部材との間の摺動クリアランスの変動幅を小さくすることができる。また、筒部材の外周壁と穴部の内周壁との間に、ゴムなどによる筒状の弾性部材を配置し、この弾性部材によりシャフトの振動を抑制して穴部の内周壁との衝突による打音の発生を防ぐことも考えられる（周知ではない。この構成を「案２の構成」とする。）。

特開２００７−１７０３４０号公報 特開２００８−４５４３０号公報

しかしながら、上記案１の構成の場合、シャフトと筒部材との間のクリアランス、および筒部材と吸気管の穴部の内周壁との間のクリアランスをそれぞれ所定の（ごくわずかな）値にするために、筒部材の内周壁および外周壁、ならびに穴部の内周壁の加工には高い精度が求められる。その結果、吸気装置の製造コストが増大するおそれがある。上記案２の構成の場合も、弾性部材の所定の圧縮力を確保するために穴部の内周壁の加工には高い精度が求められるため、製造コストの増大を招くおそれがある。また、穴部の内周壁の加工精度を確保するためには、部材の「ひけ」を考慮し、穴部を形成する箇所において吸気管の肉厚を薄くする必要がある。この場合、吸気管の穴部近傍の剛性が低下し、シャフトが振動し易くなるおそれがある。

さらに、案１の構成では、筒部材の材料として、線膨張率および耐摩耗性に関して所定の条件を満たす高価な金属を採用する必要がある。案２の構成では、吸気装置がガソリンエンジンに搭載される場合、弾性部材として、ガソリン環境における耐腐食性に優れた高価なゴムを採用する必要がある。このような筒部材および弾性部材を用いる場合、製造コストがさらに増大するおそれがある。
また、案２の構成のように、ゴムからなる弾性部材によってシャフトの防振効果を期待する場合、環境温度の変化（特に低温時）および経時変化（硬化）によって、防振効果が低下するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、安価に製造できるとともに、気流制御弁に接続する弁軸の防振効果が高く、その効果を維持可能な吸気装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路の空気の流れを制御する吸気装置であって、吸気管と、弁軸と、気流制御弁と、軸受部材とを備えている。吸気管は、吸気通路を形成している。弁軸は、吸気管の管軸方向に垂直に吸気通路を横切るように設けられている。気流制御弁は、弁軸から板状に延びる弁部を有し、弁軸を回転中心とし弁軸と一体に回転可能に吸気通路に設けられている。すなわち、弁軸と気流制御弁とは互いに接続している。軸受部材は、弁軸の端部を内周壁で軸受けする筒部、および筒部からその径外方向へ延びる支持部を有する。また、吸気管は、吸気通路に開口するとともに弁軸の軸方向へ凹む穴部を有する。軸受部材は、筒部が前記開口を経由して穴部に挿入され、支持部が吸気管に結合されることにより、吸気管に取り付けられている。上記構成の吸気装置によれば、弁軸とともに気流制御弁を回転させて吸気通路を開閉することにより、例えば吸気装置の下流に吸気渦流を発生させる等、吸気通路を流通する吸入空気の流れを制御可能である。

また、本発明では、軸受部材の筒部の外周壁と穴部の内周壁との間には、「所定幅」の空間が形成されている。これにより、例えば気流制御弁に吸気脈動が印加されて弁軸の端部が振動した場合、弁軸を軸受けする筒部は、穴部の内側において径方向へ移動可能となる。そのため、この筒部の径方向の移動によって、弁軸の振動を減衰することができる。このように、本発明では、軸受部材により、気流制御弁に接続する弁軸の防振効果を発揮できる。

また、吸気管の穴部および軸受部材の筒部は、穴部の内周壁と軸受部材の筒部の外周壁との間に所定幅の空間が空くように形成することができる。そのため、穴部の内周壁と筒部の外周壁とを高精度に加工する必要がない。これにより、穴部および軸受部材の加工を容易にでき、吸気装置の製造コストを低減することができる。

さらに、軸受部材を例えば樹脂により形成した場合、軸受部材を金属等により形成する場合に比べ、部材のコストを低減することができる。また、軸受部材を樹脂により形成すれば、軸受部材を例えばゴム等の弾性を有する材料により形成する場合に比べ、部材のコストを低減できるとともに、環境温度の変化（低温時）および経時変化（硬化）による、弁軸の防振効果の低下を抑制することができる。したがって、弁軸の防振効果を長期に亘って維持することができる。

請求項２に記載の発明では、軸受部材の筒部の外周壁と吸気管の穴部の内周壁との間に形成される空間の「所定幅」は、軸受部材の筒部の径方向の位置が穴部の内側において変動するとき、筒部および弁軸が穴部の内周壁から離間した状態を保持可能な程度の幅として設定されている。そのため、例えば気流制御弁に吸気脈動が印加されて弁軸の端部が振動することにより軸受部材の筒部の径方向の位置が穴部の内側において変動しても、筒部および弁軸の端部は、穴部の内周壁に衝突することがない。これにより、吸気管の穴部と筒部または弁軸との衝突による打音の発生を防ぐことができる。

請求項３に記載の発明では、吸気管は、弁軸の軸方向へ並列に複数の吸気通路を形成している。また、気流制御弁は、複数の吸気通路のそれぞれに設けられている。このような構成の吸気装置であっても、上述した請求項１および２に記載の発明による効果と同様の効果を期待できる。
請求項４に記載の発明では、軸受部材の筒部は、外周壁と内周壁とを接続し軸方向へ延びる切り欠きを少なくとも一つ有することにより弾性変形可能に形成されている。そのため、例えば気流制御弁に吸気脈動が印加されて弁軸の端部が振動した場合でも、軸受部材の筒部が弾性変形することにより、弁軸の振動を効果的に減衰可能である。したがって、軸受部材による弁軸の防振効果をより高めることができる。

請求項５に記載の発明では、支持部は、スナップフィットにより吸気管に結合されている。この構成によれば、軸受部材を吸気管に容易に取り付けることができる。したがって、吸気装置の製造コストをより低減することができる。
請求項６に記載の発明では、吸気管と軸受部材の支持部との間に、弾性変形可能な中間部材をさらに備えている。この構成では、中間部材により、弁軸の振動を効果的に減衰可能である。したがって、弁軸の防振効果を、要求される程度に応じて、より高めることができる。

請求項７に記載の発明では、軸受部材の支持部は、板状に形成される板部を有し、板部を板厚方向に貫く孔を少なくとも一つ有している。このようにして、支持部に形成する孔の形状、大きさおよび数を適宜設定することにより、軸受部材の固有振動数を、所望の値に調整することができる。軸受部材の固有振動数の値を、吸気装置の作動中に弁軸に生じ得る振動数とは異なる値に調整すれば、軸受部材による弁軸の防振効果をより高めることができる。

請求項８に記載の発明では、軸受部材は、樹脂により形成されている。これにより、軸受部材を金属等により形成する場合に比べ、部材のコストを低減することができる。また、軸受部材を例えばゴム等の弾性を有する材料により形成する場合に比べ、部材のコストを低減できるとともに、環境温度の変化（低温時）および経時変化（硬化）による、弁軸の防振効果の低下を抑制することができる。したがって、弁軸の防振効果を長期に亘って維持することができる。

請求項９に記載の発明では、軸受部材の筒部の内周壁には、フッ素樹脂が塗布されている。また、請求項１０に記載の発明では、軸受部材は、フッ素樹脂により形成されている。これにより、軸受部材の筒部と弁軸との摺動抵抗を低減することができる。その結果、弁軸と一体に回転する気流制御弁の応答性を向上できるとともに、軸受部材の筒部と弁軸とが摩耗するのを抑制することができる。

本発明の一実施形態による吸気装置を示す断面概略図。 本発明の一実施形態による吸気装置が搭載されたエンジンシステムを示す図。 本発明の一実施形態による吸気装置を示す断面図。 本発明の一実施形態による吸気装置のバルブユニットを示す斜視図。 本発明の一実施形態による吸気装置の部分断面図。 本発明の一実施形態による吸気装置の軸受部材を示す図であって、（Ａ）は軸受部材の断面図、（Ｂ）は図６（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図。 図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面の吸気管のみを示す拡大図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態は、車両のエンジンに吸気を導く吸気通路に設けられる吸気装置に適用したものである。この吸気装置は、吸気通路の空気の流れを制御する。図２に示すように、吸気装置１は、エンジン１１に外部からの空気を導入するインテークマニホールド１２に設けられている。インテークマニホールド１２は、吸気通路１４を形成している。インテークマニホールド１２の吸気口１３から流入した空気は、吸気通路１４を流通し、エンジン１１に導かれる。すなわち、吸気通路１４内の空気は、図２において左から右へ流れる。以下、図２の左側を気流の上流側、右側を下流側と称する。

インテークマニホールド１２には、エアフィルタ１５およびスロットルバルブ１６等が設けられている。エアフィルタ１５は、吸気中の異物を捕集する。スロットルバルブ１６は、開閉弁することによって吸気の流量を制御する。また、インテークマニホールド１２のスロットルバルブ１６の下流側には、容積室としてのサージタンク１７が設けられ、これにより吸気脈動および吸気音量の低減が図られている。

エンジン１１は、例えば４つの気筒１８を有している。それぞれの気筒１８内には、ピストン１９が往復移動可能に設けられている。また、気筒１８の内壁とピストン１９との間には、燃焼室２０が形成されている。インテークマニホールド１２は、サージタンク１７の下流側において４つに分岐している。そして、４つに分岐したインテークマニホールド１２の端部のそれぞれは、気筒１８の上部を形成するシリンダヘッド２１に接続している。これにより、４つに分岐したインテークマニホールド１２の内側の吸気通路１４のそれぞれは、シリンダヘッド２１に形成された通路２２を経由して各燃焼室２０に連通している。

シリンダヘッド２１に形成された複数の通路２２のそれぞれには、吸気弁２３が設けられている。吸気弁２３は、通路２２と燃焼室２０との間を開閉可能である。また、シリンダヘッド２１の吸気弁２３の上流側には、エンジン１１に燃料を供給する燃料噴射装置（インジェクタ）２４が設けられている。さらに、シリンダヘッド２１には、燃焼室２０内の燃料と吸入空気との混合気に点火する点火装置（スパークプラグ）２５が設けられている。本実施形態では、吸気装置１は、インテークマニホールド１２のエンジン１１側端部、すなわちインテークマニホールド１２とシリンダヘッド２１との接合部近傍に設けられている。

吸気装置１、スロットルバルブ１６、インジェクタ２４およびスパークプラグ２５には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２６が接続されている。このように、ＥＣＵ２６は、車両に搭載された複数の装置に接続されるとともに、これら装置および車両の様々な箇所の状態を検出可能な各種センサにも接続されている。ＥＣＵ２６は、各種センサからの情報に基づき各装置の作動を制御することにより車両を統合して制御する。

図１に示すように、吸気装置１は、吸気管３、弁軸としてのシャフト４、気流制御弁としてのバルブ５および軸受部材６等を備えている。
吸気管３は、インテークマニホールド１２の一部として形成されている。吸気管３は、例えば樹脂により形成されている。上述のように、本実施形態では、インテークマニホールド１２は、サージタンク１７の下流側において４つに分岐し、エンジン１１のシリンダヘッド２１に接続している。そのため、吸気管３は、気筒１８の配列方向に４つの吸気通路３１を形成している。なお、図１においては、４つの吸気通路３１のうち、内側の２つの吸気通路を省略して記載している。吸気通路３１のそれぞれには、バルブユニット１００が設けられている。

バルブユニット１００は、図１、３および４に示すように、カートリッジ１０１およびバルブ５等を含んで構成されている。カートリッジ１０１は、例えば樹脂により形成されている。カートリッジ１０１は、断面が例えば略方形の筒状に形成され、吸気管３の４つの吸気通路３１のそれぞれに配置されている。すなわち、本実施形態では、カートリッジ１０１（バルブユニット１００）は、吸気管３に４つ設けられている。カートリッジ１０１の外壁は、吸気通路３１を形成する吸気管３の内壁の形状に概ね対応した形状に形成されている。カートリッジ１０１は、その内壁に囲まれた通路１０２を有している。これにより、吸気通路３１の空気は、通路１０２を流通可能である。また、カートリッジ１０１は、通路１０２を横切る方向に、内壁と外壁とを接続する一対の軸受孔１０３を有している。軸受孔１０３には、略円筒状のベアリング１０４が圧入固定されている。

バルブ５は、例えば樹脂により形成されている。バルブ５は、略円柱状の軸部５１、および軸部５１から径外方向へ板状に延びる弁部５２を有している。軸部５１は、軸部５１を軸方向へ貫く貫通孔５３を有している。貫通孔５３は、軸部５１の軸に垂直な断面が例えば略正方形となるように形成されている（図３参照）。

バルブ５は、軸部５１の両端部をベアリング１０４の内周壁により軸受されている。これにより、バルブ５は、カートリッジ１０１に回転可能に支持されている。すなわち、バルブ５は、軸部５１の軸が通路１０２を横切るようにして通路１０２に設けられている。バルブ５は、通路１０２において軸部５１を回転中心として回転することで、弁部５２によって通路１０２の流路面積を変化させることができる。つまり、バルブ５の回転角度により通路１０２におけるバルブ５の開度が決定される。

弁部５２の反軸部５１側端部には、切り欠き５４が形成されている。例えばバルブ５の開度が「０」（全閉開度）のとき、吸入空気の大部分は、切り欠き５４を流通する。これにより、切り欠き５４を通過した吸入空気は、カートリッジ１０１の内壁面１０５（通路１０２の上壁面）およびシリンダヘッド２１の内壁面２７（通路２２の上壁面）に沿って流れる。その結果、吸気装置１の下流側に位置する燃焼室２０には、縦方向の旋回流（タンブル流）が生じる。

このように、吸気装置１は、バルブ５の回転角度を変化させることにより通路１０２（吸気通路３１）内の空気の流れを制御し、燃焼室２０内にタンブル流を生じさせることが可能である。燃焼室２０内にタンブル流を生じさせることにより、エンジン始動時またはアイドル運転時における燃焼室２０内での燃料の燃焼効率を向上でき、その結果、燃費やエミッションの量等を改善することができる。

図３および４に示すように、カートリッジ１０１の内側の重力方向下部には、スペーサ１１０が設けられている。スペーサ１１０は、カートリッジ１０１の内壁に向かって突出する略Ｔ字状の突出部１１１を有している（図４参照）。一方、カートリッジ１０１の内壁には、突出部１１１の位置および形状に対応する溝１０６が形成されている。

また、カートリッジ１０１は、内壁からスペーサ１１０に向かって突出するとともに互いに対向して形成されるガイド突起１０７を有している。一方、スペーサ１１０には、ガイド突起１０７の位置および形状に対応するガイド溝１１２が形成されている。
スペーサ１１０は、突出部１１１と溝１０６とを、ガイド溝１１２とガイド突起１０７とを合わせるようにして、カートリッジ１０１に挿入される。このとき、スペーサ１１０は、ガイド突起１０７により挿入が案内される。また、スペーサ１１０は、カートリッジ１０１に挿入された状態において、突出部１１１によって、カートリッジ１０１に対する位置が安定する。

スペーサ１１０は、インテークマニホールド１２がシリンダヘッド２１に接続されたとき、カートリッジ１０１の内壁面１０８（通路１０２の下壁面）とシリンダヘッド２１の内壁面２８（通路２２の下壁面）とにより形成される段差２９を埋めるようにしてカートリッジ１０１に設けられている（図３参照）。これにより、カートリッジ１０１の下部に燃料が液溜りしても、この燃料が大量かつ一気にエンジン１１の燃焼室２０に流入するのを抑制することができる。そのため、燃焼室２０内の空燃比がオーバーリッチにならず、不完全燃焼の発生を抑えることができる。その結果、エミッションの量が増大するのを抑えることができる。

図１に示すように、シャフト４は、例えば金属により棒状に形成されている。シャフト４は、吸気管３の吸気通路３１の配列方向の一方の端部に形成された軸受孔３２、および各吸気通路３１を区画する隔壁に形成された挿通孔３３に挿通されることにより、吸気管３の管軸方向に垂直に吸気通路３１を横切るように設けられている。すなわち、シャフト４は、軸が吸気通路３１の配列方向と平行になるようにして吸気管３に設けられている。シャフト４は、４つのバルブ５のそれぞれの貫通孔５３に嵌合して串刺し状態とすることにより、各バルブ５と接続している。また、図３に示すように、シャフト４のバルブ５の貫通孔５３に嵌合する部分は、軸に垂直な断面の形状が貫通孔５３の断面形状とほぼ同様の略正方形となるように形成されている。これにより、シャフト４とバルブ５との相対的な回転が規制される。

上記構成のとおり、バルブ５は、シャフト４から板状に延びる弁部５２を有している。また、バルブ５は、シャフト４を回転中心としてシャフト４と一体に回転可能である。そのため、吸気装置１では、シャフト４を回転させることにより、一括で複数のバルブ５の開度を変更可能である。

カートリッジ１０１の外壁と吸気管３の内壁との間には、弾性変形可能な角環状のガスケット１２０が設けられている。これにより、バルブユニット１００は、吸気通路３１において弾性支持されている。すなわち、バルブユニット１００は、所謂フローティングガスケット構造により支持されている。そのため、例えばバルブ５に吸気脈動が印加されると、バルブ５がカートリッジ１０１とともに吸気通路３１内で振動することがある。この場合、バルブ５に接続するシャフト４は、バルブ５およびカートリッジ１０１（バルブユニット１００）とともに振動する。

シャフト４の両端部は、シャフト４の軸に垂直な断面の形状が円形となるように形成されている。図１に示すように、シャフト４の一方の端部には、ジョイントシャフト４１が設けられている。ジョイントシャフト４１は、例えば金属により略円筒状に形成され、シャフト４の一方の端部に圧入固定されている。これにより、シャフト４の外周壁とジョイントシャフト４１の内周壁とが密着し、シャフト４とジョイントシャフト４１とは相対回転不能に結合している。ジョイントシャフト４１は、吸気管３の軸受孔３２に設けられたボールベアリング３４により軸受されている。これにより、シャフト４の一方の端部は、ジョイントシャフト４１およびボールベアリング３４を経由して、吸気管３により回転可能に支持されている。

吸気管３のシャフト４の一方の端部近傍には、アクチュエータ８が設けられている。アクチュエータ８は、電力の供給を受けて駆動力を発生するモータ（図示せず）、およびこのモータの駆動力をシャフト４に伝達する動力伝達機構等を有している。当該動力伝達機構は、モータの回転速度を所定の減速比となるように減速すると共に、モータの駆動力を増大させる歯車減速機構によって構成されている。この歯車減速機構は、モータのモータシャフトに固定されたモータギヤ、このモータギヤに噛み合う中間減速ギヤ、およびこの中間減速ギヤに噛み合う最終減速ギヤ８１を有している。これらの各ギヤは、アクチュエータ８、特にアクチュエータケースの内部に回転自在に収容されている。

最終減速ギヤ８１は、例えば樹脂によって円弧状に形成されている。最終減速ギヤ８１の内部には、吸気管３に支持固定された全開ストッパまたは全閉ストッパに選択的に係止されるストッパレバー４２がインサート成形されている。ストッパレバー４２は、ナット部材４３をジョイントシャフト４１に螺着することにより、ナット部材４３とジョイントシャフト４１とに挟み込まれている。これにより、ストッパレバー４２は、ジョイントシャフト４１に固定されている。

ストッパレバー４２の折り曲げ部４４の回転方向の一方側（開弁作動方向）には、全開ストッパに係止される全開ストッパ部が設けられている。これにより、ストッパレバー４２の全開ストッパ部が全開ストッパに当接すると、バルブ５の開度が全開開度の状態（全開位置）となるように規制される。
一方、ストッパレバー４２の折り曲げ部４４の回転方向の他方側（閉弁作動方向）には、全閉ストッパに係止される全閉ストッパ部が設けられている。これにより、ストッパレバー４２の全閉ストッパ部が全閉ストッパに当接すると、バルブ５の開度が全閉開度の状態（全閉位置）となるように規制される。

アクチュエータ８には、ＥＣＵ２６が接続されている。アクチュエータ８は、ＥＣＵ２６に通電制御されることによって、シャフト４を経由して複数のバルブ５を駆動する。ＥＣＵ２６には、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、タイマー等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。

ＥＣＵ２６は、イグニッションスイッチがオンされると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、スロットルバルブ１６および吸気装置１のアクチュエータ８を通電制御するとともに、燃料噴射系装置（電動フューエルポンプ、インジェクタ２４等）および点火系装置（イグニッションコイル、スパークプラグ２５等）を駆動するように構成されている。これにより、エンジン１１の運転中に、吸入空気量、バルブ５の開度、燃料噴射量等が指令値（目標値）となるように制御される。

また、ＥＣＵ２６は、イグニッションスイッチがオフされると、メモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づく上記の燃料噴射制御や点火制御等を含むエンジン制御が強制的に終了されるように構成されている。
また、ＥＣＵ２６は、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、バルブ開度センサ８２、冷却水温センサ、エアフローメータおよび排ガスセンサ等の各種センサからの検出信号がマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。

バルブ開度センサ８２は、シャフト４の一方の端部に固定されたマグネット８３と、このマグネット８３より放出される磁束を検出する非接触式の磁気検出素子を有するホールＩＣ８４と、マグネット８３より放出された磁束をホールＩＣ８４に集中させるための分割型ヨークとを有している。バルブ開度センサ８２は、マグネット８３の回転角度に対するホールＩＣ８４の出力変化特性を利用して複数のバルブ５の回転角度（開度）を検出する非接触式の回転角度検出装置である。すなわち、バルブ開度センサ８２は、一対の分割型ヨーク（磁性体）の対向部間に形成される磁束検出ギャップ、つまりホールＩＣ８４を通過する磁束密度の変化に基づいてバルブ５の開度を検出する。

マグネット８３は、例えば、長期間磁力を安定して発生し続ける永久磁石である。マグネット８３は、アクチュエータ８のアクチュエータケースおよびホールＩＣ８４に対して相対回転するマグネットロータ８５に接着剤等の固定手段を用いて保持固定されている。また、マグネット８３を保持したマグネットロータ８５は、樹脂により形成され、センサ固定レバー４５をインサート成形している。センサ固定レバー４５は、ナット部材４６をシャフト４の一方の端部に螺着することにより、ナット部材４６とジョイントシャフト４１との間に挟みこまれている。これにより、センサ固定レバー４５は、ジョイントシャフト４１とともにシャフト４に固定されている。そのため、マグネット８３およびマグネットロータ８５は、検出対象としての複数のバルブ５およびシャフト４の回転に伴って回転する。

シャフト４の他方の端部は、軸受部材６により軸受けされている。
以下、軸受部材６およびその近傍について詳細に説明する。
軸受部材６は、例えば樹脂により一体的に形成されている。図５および６に示すように、軸受部材６は、シャフト４の他方の端部を内周壁で軸受けする筒部６１、および筒部６１の軸方向の一方の端部からその径外方向へ延びる支持部６２を有している。また、図５および図７に示すように、吸気管３は、吸気通路３１に開口するとともにシャフト４の軸方向へ凹む穴部３５を有している。軸受部材６は、筒部６１が穴部３５の開口３６を経由して穴部３５に挿入され、支持部６２が吸気管３に結合されることにより、吸気管３に取り付けられている。これにより、支持部６２は、筒部６１およびシャフト４の端部を支持している。すなわち、シャフト４は、軸受部材６を経由して吸気管３に回転可能に支持されている。

続いて、軸受部材６の吸気管３への取り付けについて具体的に説明する。図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、軸受部材６の支持部６２は、筒部６１の軸方向の一方の端部からその径外方向へ板状に延びて形成される板部６３、および板部６３の筒部６１を挟む両方の端部から筒部６１の軸と平行に板状に延びて形成される腕部６４を有している。すなわち、筒部６１および腕部６４は、板部６３から同じ方向へ延びるようにして形成されている。腕部６４の反板部６３側端部には、筒部６１へ向かって突出する突出部６５が形成されている。

図５および７に示すように、吸気管３には、開口３６を挟む位置に２つの溝部３７が形成されている。２つの溝部３７は、吸気通路３１から穴部３５の方向を見たとき互いに平行となるように、かつ、吸気管３の吸気通路３１を形成する内壁から反吸気通路３１側へ凹むようにして形成されている。また、吸気管３の穴部３５と溝部３７との間の部分は、取付部３８として形成されている。取付部３８の吸気通路３１側端部には、穴部３５の径外方向すなわち溝部３７の内側へ向かって突出する突出部３９が形成されている。

上記構成の軸受部材６は、筒部６１が開口３６を経由して穴部３５に挿入され、かつ、支持部６２の２つの腕部６４のそれぞれが溝部３７に挿入されるようにして、吸気管３の穴部３５の近傍に取り付けられる。支持部６２の腕部６４が溝部３７に挿入されるとき、腕部６４の突出部６５は、取付部３８の突出部３９を乗り越えて、突出部３９の反板部６３側に嵌まり込む。すなわち、軸受部材６は、支持部６２の腕部６４がスナップフィットにより吸気管３の取付部３８に結合されることによって、吸気管３に取り付けられている。

また、吸気管３の取付部３８と軸受部材６の板部６３との間には、例えばゴムなどの弾性体からなる中間部材７が設けられている。中間部材７は、腕部６４の突出部６５が取付部３８の突出部３９の反板部６３側に嵌まり込んだ状態のとき、所定の量、圧縮されている。そのため、このとき、軸受部材６は、腕部６４の突出部６５が取付部３８の突出部３９に係止され、かつ、板部６３が中間部材７の弾性力により反穴部３５側へ押圧された状態となる。

図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、軸受部材６の筒部６１は、その外周壁と内周壁とを接続し筒部６１の軸方向へ延びる切り欠き６６を有している。本実施形態では、切り欠き６６は、筒部６１の反板部６３側端部から板部６３へ向かって延びて形成されている。また、切り欠き６６は、筒部６１の周方向に複数（例えば４つ）形成されている。これにより、シャフト４の端部を軸受けする筒部６１は、シャフト４の端部が穴部３５の内側で径方向へ移動するとき、弾性変形可能に構成されている。また、筒部６１の内周壁には、例えばフッ素樹脂など摩擦係数が比較的小さな樹脂が塗布されている。これにより、シャフト４が回転するときの、筒部６１の内周壁とシャフト４の外周壁との摺動抵抗を低減することができる。

軸受部材６の支持部６２は、板部６３を板厚方向に貫く孔６７および孔６８をそれぞれ複数有している。これら孔６７および孔６８の形状、大きさおよび数を適宜設定することにより、軸受部材６の固有振動数の値を調整可能である。本実施形態では、軸受部材６の固有振動数の値は、例えば、吸気装置１の作動中にシャフト４に生じ得る振動数とは異なる値に調整されている。

吸気管３の穴部３５の径は、軸受部材６の筒部６１の外径よりも十分大きく形成されている。そのため、図５に示すように軸受部材６が吸気管３に取り付けられた状態において、軸受部材６の筒部６１の外周壁と吸気管３の穴部３５の内周壁との間には、所定の幅ｄの空間９が形成されている。すなわち、空間９は、軸受部材６の筒部６１が穴部３５に挿入されることにより略円筒状に形成され、径方向の幅がｄとなる空間である。本実施形態では、幅ｄは、例えばシャフト４の端部を軸受けする筒部６１の径方向の位置が穴部３５の内側において変動するとき、筒部６１およびシャフト４の端部が穴部３５の内周壁から離間した状態を保持可能な程度の幅として設定されている。

次に、吸気装置１の作動について図１および２に基づいて説明する。
ＥＣＵ２６は、イグニッションスイッチがオンされると、スロットルバルブ１６を駆動するモータを通電制御すると共に、燃料噴射系装置（電動フューエルポンプ、インジェクタ２４等）および点火系装置（イグニッションコイル、スパークプラグ２５等）を駆動する。これにより、エンジン１１が運転される。

このとき、エンジン１１の特定の気筒１８が排気行程から、吸気弁２３が開弁しピストン１９が下降する吸気行程に移行すると、ピストン１９の下降にしたがって当該気筒１８の燃焼室２０の負圧が大きくなる。これにより、通路２２から燃焼室２０に混合気が吸い込まれる。また、エンジン１１は、吸気弁２３の開閉作動およびピストン１９の昇降運動により、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４つの行程を順次繰り返す。そのため、エンジン１１の各気筒１８毎の燃焼室２０に連通する吸気通路１４全体に吸入空気の振動、つまり吸気脈動が発生する。

また、ＥＣＵ２６は、例えばエンジン１１が温まった状態で、吸入空気量が多く必要なとき、つまりエンジン１１の中・高速回転領域または中・高負荷領域のとき、吸気装置１を駆動するアクチュエータ８への供給電力を制御（例えばアクチュエータ８に通電）する。そして、アクチュエータ８の駆動力が、歯車減速機構のピニオンギヤ、中間減速ギヤ、最終減速ギヤ８１に伝わり、さらに、最終減速ギヤ８１にインサート成形されたストッパレバー４２からジョイントシャフト４１を経由してシャフト４に伝わる。これにより、シャフト４に接続された複数のバルブ５は、アクチュエータ８の駆動力によって開弁作動方向に駆動されるため、バルブユニット１００のカートリッジ１０１に形成された通路１０２において開弁する。

本実施形態では、ストッパレバー４２の折り曲げ部４４の回転方向の一方側に全開ストッパ部が設けられている。そのため、アクチュエータ８の駆動力により最終減速ギヤ８１を開弁作動方向に回転させると、ストッパレバー４２も開弁作動方向に回転する。そして、ストッパレバー４２の全開ストッパ部が全開ストッパに当接すると、バルブ５の開度が、全開位置にて開弁した全開開度の状態となるように規制される。このとき、すなわちバルブ５の開度が全開開度のとき、カートリッジ１０１の通路１０２およびシリンダヘッド２１の通路２２を経由して燃焼室２０に流入する吸入空気には、タンブル流は発生しない。

一方、ＥＣＵ２６は、例えばエンジン１１が冷えた状態で、吸入空気量が少なくても良いとき、つまりエンジン始動時またはアイドル運転時に、吸気装置１を駆動するアクチュエータ８への供給電力を制御（例えばアクチュエータ８に通電）する。これにより、吸気装置１のバルブ５は、アクチュエータ８の駆動力によって閉弁作動方向に駆動されるため、カートリッジ１０１の通路１０２において閉弁する。

本実施形態では、ストッパレバー４２の折り曲げ部４４の回転方向の他方側に全閉ストッパ部が設けられている。そのため、アクチュエータ８の駆動力により最終減速ギヤ８１を閉弁作動方向に回転させると、ストッパレバー４２も閉弁作動方向に回転する。そして、ストッパレバー４２の全閉ストッパ部が全閉ストッパに当接すると、バルブ５の開度が、全閉位置にて閉弁した全閉開度の状態となるように規制される。このとき、すなわちバルブ５の開度が全閉開度のとき、吸入空気の大部分は、バルブ５に形成された切り欠き５４を流通する。これにより、切り欠き５４を通過した吸入空気は、カートリッジ１０１の内壁面１０５（通路１０２の上壁面）およびシリンダヘッド２１の内壁面２７（通路２２の上壁面）に沿って流れる。そのため、吸気装置１の下流側に位置する燃焼室２０には、タンブル流が発生する。その結果、エンジン始動時またはアイドル運転時における燃焼室２０内での燃料の燃焼効率を向上でき、燃費やエミッションの量等を改善することができる。

以上説明したように、本実施形態では、軸受部材６の筒部６１の外周壁と吸気管３の穴部３５の内周壁との間には、所定幅ｄの空間９が形成されている。これにより、例えばバルブ５に吸気脈動が印加されてシャフト４の端部が振動した場合、シャフト４を軸受けする筒部６１は、穴部３５の内側において径方向へ移動可能となる。そのため、この筒部６１の径方向の移動によって、シャフト４の振動を減衰することができる。このように、本実施形態では、軸受部材６により、バルブ５に接続するシャフト４の防振効果を発揮できる。

なお、軸受部材６の筒部６１の外周壁と吸気管３の穴部３５の内周壁との間に形成される空間９の「所定幅ｄ」は、軸受部材６の筒部６１の径方向の位置が穴部３５の内側において変動するとき、筒部６１およびシャフト４が穴部３５の内周壁から離間した状態を保持可能な程度の幅として設定されている。そのため、例えばバルブ５に吸気脈動が印加されてシャフト４の端部が振動することにより軸受部材６の筒部６１の径方向の位置が穴部３５の内側において変動しても、筒部６１およびシャフト４の端部は、穴部３５の内周壁に衝突することがない。これにより、吸気管３の穴部３５と筒部６１またはシャフト４との衝突による打音の発生を防ぐことができる。

また、本実施形態では、吸気管３の穴部３５および軸受部材６の筒部６１は、穴部３５の内周壁と軸受部材６の筒部６１の外周壁との間に所定幅ｄの空間９が空くように形成することができる。そのため、穴部３５の内周壁と筒部６１の外周壁とを高精度に加工する必要がない。これにより、穴部３５および軸受部材６の加工を容易にでき、吸気装置１の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態では、軸受部材６の筒部６１は、外周壁と内周壁とを接続し軸方向へ延びる切り欠き６６を複数有することにより弾性変形可能に形成されている。そのため、例えばバルブ５に吸気脈動が印加されてシャフト４の端部が振動した場合でも、軸受部材６の筒部６１が弾性変形することにより、シャフト４の振動を効果的に減衰可能である。したがって、軸受部材６によるシャフト４の防振効果をより高めることができる。

また、本実施形態では、軸受部材６の支持部６２は、スナップフィットにより吸気管３に結合されている。この構成によれば、軸受部材６を吸気管３に容易に取り付けることができる。したがって、吸気装置１の製造コストをより低減することができる。

また、本実施形態では、吸気管３と軸受部材６の支持部６２との間に、弾性変形可能な中間部材７をさらに備えている。この構成では、中間部材７により、シャフト４の振動を効果的に減衰可能である。したがって、シャフト４の防振効果を、要求される程度に応じて、より高めることができる。

また、本実施形態では、軸受部材６の支持部６２は、板状に形成される板部６３を有し、板部６３を板厚方向に貫く孔６７および孔６８を複数有している。このようにして、支持部６２に形成する孔６７および孔６８の形状、大きさおよび数を適宜設定することにより、軸受部材６の固有振動数を、所望の値に調整することができる。本実施形態では、軸受部材６の固有振動数の値は、吸気装置１の作動中にシャフト４に生じ得る振動数とは異なる値に調整されている。これにより、軸受部材６によるシャフト４の防振効果をより高めることができる。

また、本実施形態では、軸受部材６は、樹脂により形成されている。そのため、軸受部材６を例えば金属等により形成する場合に比べ、部材のコストを低減することができる。また、軸受部材６を例えばゴム等の弾性を有する材料により形成する場合に比べ、部材のコストを低減できるとともに、環境温度の変化（低温時）および経時変化（硬化）による、シャフト４の防振効果の低下を抑制することができる。したがって、シャフト４の防振効果を長期に亘って維持することができる。

さらに、本実施形態では、軸受部材６の筒部６１の内周壁には、フッ素樹脂が塗布されている。これにより、軸受部材６の筒部６１とシャフト４との摺動抵抗を低減することができる。その結果、シャフト４と一体に回転するバルブ５の応答性を向上できるとともに、軸受部材６の筒部６１とシャフト４とが摩耗するのを抑制することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、吸気装置のバルブの弁部に形成される切り欠きは、弁部の反軸部側端部ではなく、弁部の側方両端部（弁部のシャフトの軸方向両端部）に形成することとしてもよい。この場合、例えばバルブの閉弁時、弁部の切り欠きを通過した吸気がエンジンの燃焼室に流入したとき、燃焼室内に横方向の旋回流（スワール流）を生じさせることができる。この構成によっても、燃焼室内での混合気の燃焼を促進することができる。また、吸気装置（バルブ）を、燃焼室内での混合気の燃焼を促進するためのスキッシュ渦の生成が可能となるように構成してもよい。

また、本発明の他の実施形態では、バルブの貫通孔に嵌合されるシャフトの一部、およびバルブの貫通孔の断面形状は、略正方形に限らず、非円形（例えば、正方形以外の多角形、Ｄ字形等）あるいは円形など、どのような形状に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、吸気管と軸受部材の支持部との間に、中間部材を設けない構成としてもよい。また、支持部の板部に、孔を形成しない構成としてもよい。このような構成であっても、軸受部材によりシャフトの防振効果を得ることは可能である。

また、本発明の他の実施形態では、軸受部材は、筒部の内周壁にフッ素樹脂を塗布するのではなく、軸受部材自体がフッ素樹脂により形成されていてもよい。
さらに、本発明の他の実施形態では、吸気装置を、多気筒エンジンに限らず単気筒のエンジンの吸気装置として適用してもよい。すなわち、この場合の吸気装置は、吸気管は１つの吸気通路を形成し、当該吸気通路に１つのバルブが設けられる構成として実施可能である。
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

１：吸気装置、１１：エンジン（内燃機関）、２０：燃焼室、３：吸気管、３１：吸気通路、３５：穴部、３６：開口、４：シャフト（弁軸）、５：バルブ（気流制御弁）、５２：弁部、６：軸受部材、６１：筒部、６２：支持部、９：空間

Claims (10)

1. 内燃機関の燃焼室に連通する吸気通路の空気の流れを制御する吸気装置であって、
   前記吸気通路を形成する吸気管と、
   前記吸気管の管軸方向に垂直に前記吸気通路を横切るように設けられる弁軸と、
   前記弁軸から板状に延びる弁部を有し、前記弁軸を回転中心とし前記弁軸と一体に回転可能に前記吸気通路に設けられる気流制御弁と、
   前記弁軸の端部を内周壁で軸受けする筒部、および前記筒部からその径外方向へ延びる支持部を有する軸受部材と、を備え、
   前記吸気管は、前記吸気通路に開口するとともに前記弁軸の軸方向へ凹む穴部を有し、
   前記軸受部材は、前記筒部が前記開口を経由して前記穴部に挿入され、前記支持部が前記吸気管に結合されることにより、前記吸気管に取り付けられており、
   前記筒部の外周壁と前記穴部の内周壁との間には、所定幅の空間が形成されていることを特徴とする吸気装置。
2. 前記所定幅は、前記筒部の径方向の位置が前記穴部の内側において変動するとき、前記筒部および前記弁軸の端部が前記穴部の内周壁から離間した状態を保持可能な程度の幅であることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
3. 前記吸気管は、前記弁軸の軸方向へ並列に複数の前記吸気通路を形成し、
   前記気流制御弁は、複数の前記吸気通路のそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸気装置。
4. 前記筒部は、外周壁と内周壁とを接続し軸方向へ延びる切り欠きを少なくとも一つ有することにより弾性変形可能に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の吸気装置。
5. 前記支持部は、スナップフィットにより前記吸気管に結合されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の吸気装置。
6. 前記吸気管と前記支持部との間に、弾性変形可能な中間部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の吸気装置。
7. 前記支持部は、板状に形成される板部を有し、前記板部を板厚方向に貫く孔を少なくとも一つ有していることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の吸気装置。
8. 前記軸受部材は、樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の吸気装置。
9. 前記筒部の内周壁には、フッ素樹脂が塗布されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の吸気装置。
10. 前記軸受部材は、フッ素樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の吸気装置。

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