JP5049829B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気通路の通路長を切り換える開閉弁を備える内燃機関の吸気装置に関し、詳細には、該開閉弁の構造に関する。

内燃機関の吸気装置において、吸気が導入される吸気チャンバと、吸気チャンバ内の吸気を燃焼室に導く吸気通路の途中と連通させる連通口を開閉する開閉弁により、吸気通路の通路長が切り換えられるものは知られている。（例えば、特許文献１参照）
特開昭６１−９６１６７号公報

吸気通路の通路長を切り換える開閉弁が、吸気チャンバのチャンバ壁の内壁面および連通口を形成する周縁部に沿って移動することにより、該連通口を開閉するとき、開閉弁と周縁部との間のシール性を高めるために、開閉弁にゴム製のシール部材が設けられる場合や、開閉弁と周縁部との接触圧を高めるために開閉弁がチャンバ壁や周縁部に押し付けられている場合には、開閉動作の過程での開閉弁の摺動抵抗が大きくなり、弁駆動力を大きくする必要がある。
また、回動中心線を中心に回動する開閉弁が、連通口を開くときに周縁部から離れるように配置される場合には、回動中心線を中心とする径方向において開弁状態の開閉弁とチャンバ壁との間に吸気が流れにくい空間であるデッドスペースが形成されたり、開閉弁が大型化することがあり、そのために、吸気チャンバの容積の減少や、吸気チャンバ内での吸気抵抗の増加を招来して、体積効率を低下させる原因になる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、吸気通路の通路長を切り換えるための開閉弁の構造を工夫することにより、該開閉弁に起因する体積効率の低下を回避しながら、開閉弁のシール性の向上および開閉弁を開閉する弁駆動力の低減を図り、かつ簡単な構造で変換機構を構成することにより、開閉弁の小型化を図ること、開閉弁のシール性の向上を図ること、回動中心線方向での開閉弁のシール性の向上を図ること、弁体とベース部材との間に配置される弾性スペーサにより、開閉弁のシール性を向上させること、ベース部材に対して相対移動可能な弁体の振動を抑制すること、および弾性スペーサと弁体の先端部を構成する弾性シール部材との、開閉弁への組付性の向上を図ることを目的とする。

請求項１記載の発明は、吸気が導入される吸気チャンバと、前記吸気チャンバ内の吸気を燃焼室に導く吸気通路と、前記吸気チャンバと前記吸気通路の途中とを連通させる連通口とが設けられた内燃機関の吸気装置であって、前記連通口を開閉することにより前記吸気通路の通路長を切り換える開閉弁を備える内燃機関の吸気装置において、前記連通口は、前記吸気チャンバのチャンバ壁により構成される周縁部に囲まれて形成され、前記開閉弁は、回動中心線を中心に、前記チャンバ壁の内壁面および周縁部に沿って回動することにより前記連通口を開閉する弁体と、前記弁体を前記開閉弁の回動方向に相対回動可能に保持するベース部材と、前記開閉弁を閉弁方向に回動させる閉弁回動力を、前記弁体を前記周縁部に押し付ける押圧力に変換する変換機構とを備え、前記変換機構は、前記ベース部材に設けられる押圧部と、前記弁体に設けられて前記押圧部と当接可能な被押圧部とにより構成され、前記閉弁方向での前記弁体の先端部が前記チャンバ壁の当接部に当接して前記弁体が前記連通口を閉塞したときに、前記閉弁回動力により、前記ベース部材が前記弁体に対して、前記閉弁方向に相対回動することにより、前記押圧部が前記被押圧部と当接して前記押圧力が発生することを特徴とする内燃機関の吸気装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の吸気装置において、前記周縁部は、吸気の上流に向かって拡径するファンネル形状に形成されたファンネル部を有し、前記当接部は前記ファンネル部であることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の内燃機関の吸気装置において、前記吸気通路は、前記回動中心線に平行な回動中心線方向に複数並んで設けられ、前記連通口および前記開閉弁は、前記各吸気通路に設けられ、前記弁体には、前記回動中心線方向での側端部に前記開閉弁の回動方向に延びている弁側突条が設けられ、前記周縁部には、前記回動中心線を中心とした径方向または前記回動中心線方向において前記弁側突条方向に延びている壁側突条が設けられ、前記弁側突条および前記壁側突条は、ラビリンスシール構造を構成することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関の吸気装置において、前記閉弁回動力は、前記ベース部材を介して前記弁体に伝達され、前記開閉弁は、前記先端部が前記当接部に当接した状態で、前記閉弁回動力により弾性変形することにより前記ベース部材と前記弁体との間の、前記相対回動を含む相対移動を可能とする弾性スペーサを備え、前記ベース部材と前記弁体とが前記弾性スペーサを介して組み付けられることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の内燃機関の吸気装置において、前記先端部は、前記当接部との当接により弾性変形する弾性シール部材により構成され、前記弾性シール部材と前記弾性スペーサとは、一体成形された弾性部材であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、吸気通路の通路長を切り換える開閉弁が閉弁回動力により回動して連通口を閉塞するとき、閉弁回動力を押圧力に変換する変換機構は、弁体の先端部が周縁部に当接して弁体が連通口を閉塞した後に、先端部が当接部に当接した状態で、該押圧力を発生する。そして、この押圧力により弁体が当接部に押し付けられて、シール圧が高められるので、開閉弁のシール性が向上する。このように、弁体のシール性を高める押圧力は、先端部が当接部に当接して弁体が連通口を閉塞した後に弁体に作用するため、弁体が連通口を閉塞するまでの閉弁動作の過程での開弁回動力を低減することができる。
また、開閉弁の弁体はチャンバ壁の内壁面および周縁部に沿って回動するので、開閉弁が連通口を開くときにチャンバ壁または周縁部から径方向で離隔する型式の弁である場合に比べて、開弁状態にある開閉弁とチャンバ壁との間に形成される吸気が流れにくい空間であるデッドスペースが減少し、また開閉弁を小型化できる。この結果、開閉弁による吸気チャンバの容積の減少および吸気抵抗を低減できるので、体積効率が向上する。
そして、互いに当接する押圧部および被押圧部がそれぞれ設けられるベース部材および弁体を回動方向に相対回動可能とすることにより、簡単な構造で変換機構を構成することができので、変換機構を備える開閉弁を小型化することができる。
請求項２記載の事項によれば、弁体の先端部が当接する当接部が、連通口を形成する周縁部であるので、先端部と周縁部との当接により、開閉弁のシール性が向上する。また、周縁部がファンネル部を有することにより、吸気の流れが円滑になるので、圧力損失が低減して、体積効率が向上する。
請求項３記載の事項によれば、弁側突条と壁側突条とにより構成されるラビリンスシール構造により、回動中心線方向での開閉弁の側方でのシール性が向上する。また、ラビリンスシール構造であることにより、開閉弁の回動過程における弁側突条と周縁部との間の接触抵抗を低減できるので、回動力を低減することができる。
請求項４記載の事項によれば、弾性スペーサが弾性変形することより、弁体に閉弁回動力を伝達するベース部材に対して弁体が回動方向での相対回動を含めて相対移動するので、弁体と当接部との位置ズレが弾性スペーサにより吸収されて、開閉弁のシール性が向上する。また、弁体が当接部に確実に当接することで、先端部が当接部と当接することにより増加する押圧力を発生する変換機構が確実に動作するので、該押圧力による開閉弁のシール性が向上する。さらに、弁体とベース部材との間に配置される弾性スペーサにより、吸気脈動および振動に起因する弁体の振動が低減するので、弁体がベース部材に当たることで発生する異音を低減することができる。
請求項５記載の事項によれば、弁体の先端部が弾性シール部材であること、および弁体とベース部材との間に弾性スペーサが介在することにより、開閉弁において弾性変形する部材（すなわち弾性シール部材および弾性スペーサ）が２箇所に配置されるので、弁体と当接部との位置ズレが大きい場合にも該位置ズレが弾性シール部材および弾性スペーサにより吸収されて、開閉弁のシール性が向上する。また、弾性シール部材と弾性スペーサとが一体成形されて弾性部材を構成するので、開閉弁に対する弾性シール部材および弾性スペーサの組付性が向上する。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１０を参照して説明する。
図１を参照すると、本発明が適用された吸気装置１を備える内燃機関は、車両に搭載される多気筒内燃機関であり、複数である所定数としての４つのシリンダが直列に配置された４ストローク内燃機関である。

内燃機関は、４つの前記シリンダが一体成形されたシリンダブロックと、該シリンダブロックに結合されるシリンダヘッドとから構成される機関本体を備える。各シリンダに往復動可能に嵌合するピストンは、該シリンダ内でシリンダヘッドとの間に燃焼室を形成する。
内燃機関は、吸入した空気（以下、「吸気」という。）を各燃焼室に導く吸気装置１と、混合気を形成するために吸気に燃料を供給する燃料噴射弁と、各燃焼室から排出される燃焼ガスを排気ガスとして内燃機関の外部に導く排気装置とを備える。
前記ピストンは、燃焼室内での燃料の燃焼により発生する燃焼ガスの圧力により駆動されて、クランク軸を回転駆動する。

吸気装置１は、内燃機関の外部からの空気を吸気として取り入れる吸気取入部であるエアクリーナ２と、エアクリーナ２を通った吸気の流量を制御するスロットル弁が設けられるスロットルボディ３と、該スロットル弁により流量制御された吸気を各燃焼室に導く吸気マニホルドＭと、慣性過給を利用して体積効率を向上させるために吸気通路11（図２（ａ）参照）の通路長を機関回転速度に応じて変更する吸気制御装置Ｃとを、備える。
吸気マニホルドＭは、スロットルボディ３と接続される上流側端部Ｍｉと、前記シリンダヘッドと接続される下流側端部Ｍｏと、吸気の流れに沿って両端部Ｍｉ，Ｍｏの間に配置される本体部Ｍｂとを備える。
ここで、上流および下流は、吸気の流れに関してのものである。

併せて図２〜図４を参照すると、吸気マニホルドＭには、端部Ｍｉに設けられる入口10ａを有する吸気チャンバ10と、該吸気チャンバ10の下流に連なると共に端部Ｍｏで開口する吸気通路11とが設けられる。本体部Ｍｂは、吸気チャンバ10を形成するチャンバ壁12と、吸気チャンバ10から分岐する４つの吸気通路11をそれぞれ形成する４つの吸気管13とから構成される。吸気マニホルドＭにおいて、両端部Ｍｉ，Ｍｏと、チャンバ壁12と、全ての吸気管13とが、金属または合成樹脂により形成される。このとき、吸気マニホルドＭは、一体成形により形成されてもよいし、複数の分割体が結合されて形成されてもよい。
そして、吸気マニホルドＭにおいて、スロットルボディ３からの吸気が入口10ａを経て吸気チャンバ10に導入され、各吸気通路11は吸気チャンバ10内の吸気を前記燃焼室に導く。

前記所定数である４つの吸気管13（したがって吸気通路11）は、回動中心線方向に並んで設けられる。
なお、回動中心線方向とは、後述する開閉弁20の回動中心線Ｌに平行な方向であり、径方向とは、回動中心線Ｌを中心とする径方向であり、開閉弁20の回動方向Ｒは、回動中心線Ｌを中心とする周方向に一致する。

チャンバ壁12と各吸気管13とは、吸気チャンバ10および各吸気通路11を仕切る仕切壁14を共有する。そして、仕切壁14には、吸気チャンバ10と各吸気通路11の途中とを連通させると共に吸気制御装置Ｃの開閉弁20により開閉される連通口15が、吸気通路11と同数設けられる。
各吸気通路11は、連通口15が開口する部分を境に、連通口15よりも上流の上流通路11ａと、連通口15よりも下流の下流通路11ｂとに分けられる。開閉弁20による連通口15の開閉状態に応じて、連通口15が開閉弁20により閉じられたときの第１通路と、連通口15が開閉弁20により開かれたときの第２通路とに切り換えられる。上流通路11ａおよび下流通路11ｂを含む第１通路の通路長は、上流通路11ａが含まれない第２通路の通路長よりも長い。

各連通口15は、チャンバ壁12または各吸気管13である仕切壁14により構成される周縁部16に囲まれて形成される。周縁部16は、回動中心線Ｌに直交する平面（以下、「直交平面」という。）と交差すると共に回動方向Ｒで対向する前縁部16ａおよび後縁部16ｂと、前記直交平面に沿ってほぼ平行であると共に回動中心線方向で対向する１対の側縁部16ｃ，16ｄとを有する。
前縁部16ａは、チャンバ壁12の、後述するシール部材51が当接する当接部であり、該シール部材51の形状に対応して円弧状に、かつ吸気の上流に向かって拡径するファンネル形状に形成されている。具体的には、周縁部16の一部分であって、ファンネル部でもある前縁部16ａは、周縁部16のうちで、吸気チャンバ10から連通口15を通って吸気通路11に流入する吸気の流れが最も大きく屈曲して流れる部位である。このため、前縁部16ａにおいては、シール部材51が当接する当接部位から上流に向かって連通口15の径が大きくなるように滑らかに湾曲して広がっており、さらに該当接部位から下流に向かっても、連通口15の径が大きくなるように滑らかに湾曲して広がっている。
また、後縁部16ｂは、回動中心線方向にほぼ平行に直線状であり、各側縁部16ｃ，16ｄは、回動方向Ｒに円弧状である。

図１を参照すると、吸気制御装置Ｃは、吸気チャンバ10内に配置されると共に連通口15を開閉する開閉弁20と、吸気マニホルドＭに取り付けられて開閉弁20を駆動するアクチュエータである電動モータ５および該電動モータ５の回転を減速する減速歯車機構（図示されず）を有する駆動機構とを備える。逆回転可能な電動モータ５が発生する弁駆動力である回動力は、伝達機構としての前記減速歯車機構を介して開閉弁20に伝達されて、開閉弁20を開閉駆動する。
そして、電動モータ５は、内燃機関の機関回転速度が入力される制御装置により制御されて、機関回転速度が所定回転速度以下のときに開閉弁20が連通口15を閉塞し、該所定回転速度を超えるときに開閉弁20が連通口15を全開するように、開閉弁20を駆動する。

図２を併せて参照すると、開閉弁20は、電動モータ５により駆動されて回動中心線Ｌを中心に回動方向Ｒに回動する弁軸21と、チャンバ壁12の内壁面12ａおよび周縁部16に沿って回動することにより連通口15を開閉する弁体30と、弁軸21と一体に回動すると共に弁体30がそれぞれ回動方向Ｒに相対移動可能に保持されるベース部材40と、弁体30とベース部材40との間に配置されると共に弾性変形可能な弾性スペーサと、電動モータ５による閉弁回動力（図１０（ｂ）参照）を弁体30を周縁部16に押し付ける押圧力Ｆ（図１０（ｂ）参照）に変換する変換機構62と、弁体30およびベース部材40間の相対移動（ここでは相対回動）を可能にする連動機構63とを備える。
この実施形態では、弁軸21は、すべての開閉弁20に共通の１つの軸であり、すべてのベース部材40は、一体化されたベース集合体Ｂを構成する。また、内壁面12ａは、回動中心線Ｌを中心線とする円柱面である。
そして、電動モータ５の回動力は、前記駆動機構により該回動力が直接伝達される弁軸21から、ベース部材40（またはベース集合体Ｂ）に伝達され、該ベース部材40を介して弁体30に伝達される。

ここで、回動方向Ｒは、弁体30が連通口15を閉じるときの方向である閉弁方向と、閉弁方向とは反対方向の、弁体30が連通口15を開くときの方向である開弁方向とからなる。そして、電動モータ５が発生する回動力は、開閉弁20を閉弁方向に回動させる閉弁回動力と、開閉弁20を開弁方向に回動させる開弁回動力とからなる。
また、「先」および「後」との表現は、それぞれ、部材または部分等における閉弁方向での先側および後側を意味する。

吸気チャンバ10内を回動中心線方向に貫通する弁軸21は、チャンバ壁12の、回動中心線方向での両側壁（図１には、一方の側壁16dが示されている。）に回動可能に支持される。弁軸21の一方の軸端部21ｃは、側壁12ｃに固定されるカバー４および該カバー４に保持される軸受に支持されることにより、該カバー４および該軸受を介して側壁12ｃに支持され、他方の軸端部21ｄは、他方の側壁に保持される軸受に支持されることで、該軸受を介して該側壁に支持される。

ベース集合体Ｂは、弁軸21が挿通されると共に回動中心線方向に間隔をおいて配置される複数の支持アーム22〜24を有し、支持アーム22〜24とすべてのベース部材40とが合成樹脂で一体成形された１つの部材である。
複数の支持アーム22〜24は、回動中心線方向でのベース集合体Ｂの両端部に配置されて各ベース部材40が弁軸21と一体に回転するように弁軸21に固定される１対の支持アーム22，23と、回動中心線方向でのベース集合体Ｂの中央に配置されて弁軸21に支持される支持アーム24とから構成される。

図５を参照すると、各ベース部材40には、外周面側に、回動方向Ｒに延びている溝41ａを形成すると共に該溝41ａに弁体30が嵌合することにより弁体30を保持する保持部である１対の嵌合部41が設けられる。また、各ベース部材40には、図１０(b)に示すように、弁体30が当接する当接面42ａを有する押圧部42と、弁体30と係合する凹部からなる係合部43とが設けられる。
図３、図７および図８に示すように、１対の嵌合部41は、各ベース部材40の、回動中心線方向での両側端部に配置され、回動方向Ｒに円弧状に延びている。回動中心線Ｌで各溝41ａに隣接する嵌合部41の一部分は、溝41ａの底面に対して径方向外方に突出すると共に回動方向Ｒに円弧状に延びる突条41ｂを構成する。該突条41ｂは、図３に示されるように、回動中心線方向で同じ位置にある壁側突条17と径方向で対向し、径方向での両突条41ｂ，17の間隔を小さくして、突条17により構成されるラビリンスシール構造のシール性を高める。

押圧部42はベース部材40の後端部に位置する。当接面42ａは、閉弁方向に向かうにつれて径方向内方に位置する形状である（図１０（ｂ）も参照）。したがって、当接面42ａは、回動方向Ｒと交差する面であり、回動中心線Ｌを中心線とする仮想円柱面が当接面42ａで交差する面である。

係合部43は、弁体30に対してベース部材40が回動方向に相対回動することを許容するために弁体30の係合部33と非係合状態になる以外は、弾性スペーサ55の弾性力により係合部33と係合状態にあり、該係合状態で弁体30とベース部材40とが一体に回動することを可能とする。

図２，図５，図６，図９を参照すると、弁体30は、開閉弁20の閉弁時に連通口15のほぼ全体を閉塞する本体部材31と、本体部材31の先端部31ａに配置されて弁体30の先端部を構成するシール部材51とを有する。
本体部材31には、外周面側に、先端部31ａに設けられてシール部材51が係合により取り付けられる取付部としての複数の突部34と、後端部に設けられる後端シール部35（図６参照）と、回動中心線方向での両側端部に配置される１対の側端シール部36，37（図６参照）とが設けられ、内周面側に、溝41ａに嵌合する被保持部としての突部である嵌合部38と、ベース部材40の当接面42ａと当接可能な当接面32ａを有する被押圧部32と、係合部43と係合可能な係合部33とが設けられ、これら突部34、シール部35〜37、嵌合部38、被押圧部32および係合部33が合成樹脂により一体成形された１つの部材である。
そして、弁体30のシール部は、周縁部16との間で連通口15をシールする部分であり、シール部材51および各シール部35〜37により構成される。

回動中心線方向に平行に延びている後端シール部35は、周縁部16の後縁部16ｂに面接触する円柱面状のシール面35ａを有する。
各側端シール部36，37には、径方向外方に突出すると共に、前記直交平面に沿って平行に、かつ回動方向Ｒに延びている弁側突条36ａ，37ａが設けられる。そして、図３に示されるように、周縁部16の１対の側縁部16ｃ，16ｄには、径方向に突出すると共に、前記直交平面に沿って平行に、かつ回動方向Ｒに延びている壁側突条17が設けられる。
突条36ａおよび突条17、そして突条37ａおよび突条17は、径方向で互いに重なる位置まで径方向に突出している。また、突条36ａ，37ａと側縁部16ｃ，16ｄとの間には径方向の微小が隙間が形成される。そして、突条36ａおよび突条17により、そして突条37ａおよび突条17により、それぞれラビリンスシール構造が構成される。
この実施形態では、回動中心線方向で隣接する周縁部16同士の両側縁部16ｃ，16ｄは、部分的に共通部分を有し、該共通部分に１つの突条17が設けられるが、各側縁部16ａ，16ｄに別々の突条17が設けられてもよい。

被押圧部32および係合部33は、径方向内方に突出すると共に回動中心線方向に間隔をおいて配置された複数の突出部39により構成される。このため、被押圧部32および係合部33を備える本体部材31が軽量化される。また、リブ状の各突出部39は、回動方向Ｒで、後端シール部35と一部重なる位置にあり、開閉弁20が連通口15を閉塞するときに、後縁部１６ｂに押圧部42により押し付けられる後端シール部35の剛性を高めている。
各被押圧部32の当接面32ａは、閉弁方向に向かうにつれて径方向内方に位置する形状である（図１０（ｂ）も参照）。したがって、当接面42ａ，32ａは、回動方向Ｒと交差する面であり、回動中心線Ｌを中心線とする仮想円柱面が当接面42ａ，32ａ上で交差する面である。
そして、押圧部42および被押圧部32により変換機構62が構成される。

係合部43に係合する凸部からなる係合部33は、各突出部39の先端部により構成される。弾性スペーサ55のリップ56は、その弾性力により、係合部43が係合部33と係合状態となるように弁体30およびベース部材40を付勢する。そして、両係合部43，33により連動機構63が構成される。このように、被押圧部32および係合部33が１つの突出部39に形成されることで、弁体30の構造が簡単化される。
そして、この連動機構63により、開閉弁20の閉弁動作時に、弁体30およびベース部材40は、シール部材51が前縁部16ａに当接し、さらにシール部材51が前縁部16ａとの当接により弾性変形した後に、閉弁回動力により弾性スペーサ55が弾性変形を開始するまで、一体に回動する。そして、弾性スペーサ55の弾性力により両係合部43，33の係合状態が安定して維持されるので、吸気脈動や吸気マニホルドＭの振動に起因する係合部43，33同士の当たりにより発生する異音が低減する。

図１０を併せて参照すると、弧状のシール部材51は、弾性スペーサ55と一体成形されて、該弾性スペーサ55と共に開閉弁20に備えられる弾性部材50を構成する。そして、該弾性部材50は、ゴム状弾性を有する弾性材、例えばゴムにより形成される。
周縁部16の弧状の前縁部16ａに当接することにより弾性変形可能な部材である弾性シール部材であるシール部材51は、閉弁方向で前縁部16ａに当接した後に閉弁回動力により弾性変形する弧状のリップ52と、本体部材31の突部34が嵌合する孔53ａを形成する取付部53とを有する。取付部53に連なる第１リップ52は、前縁部16ａに当接を開始したとき（図１０に二点鎖線で示される。）から、前縁部16ａとの当接状態で、本体部材31を通じてシール部材51に作用する閉弁回動力により、弾性変形して回動方向Ｒに撓む第１可撓部を構成する。

ベース部材40の先端部と突出部との間に配置される弾性スペーサ55は、シール部材51と共有される取付部53と、取付部53に連なると共にベース部材40の先端部40ａに当接するリップ56と、先端部40ａに設けられた挿入孔40ｃに挿入される挿入部である突起部57とを有する。弁体30とベース部材40とは弾性スペーサ55を介して組み付けられる。そして、この弾性スペーサ55の弾性変形により、弁体30およびベース部材40は、回動方向Ｒでの相対回動を含めて、回動中心線方向を含む回動方向Ｒ以外の方向にも相対移動可能である。このため、弾性スペーサ55の弾性変形により、シール部材51が前縁部16ａに当接して開閉弁20が連通口15を閉塞するときに、弁体30と連通口15との間に位置ズレが存在する場合には、シール部材51の変形だけでなく、弾性スペーサ55の弾性変形でベース部材40に対して弁体30が相対移動することによっても、弁体30と連通口15との間の位置ズレが吸収されて、弁体30と周縁部16との隙間が確実に解消されて、弁体30のシール性が向上する。

回動方向Ｒで取付部53を挟んでリップ52とは反対側に位置する第２リップ56は、前縁部16ａと当接するリップ52が撓んだ後に、さらに閉弁回動力がベース部材40に作用するときに、先端部40ａと当接した状態で回動方向Ｒに撓んで（図１０（ａ）参照）、弁体30に対してベース部材40が閉弁方向に相対回動する。このとき、溝41ａと該溝41ａに嵌合する嵌合部38とにより、弁体30に対してベース部材40が回動方向Ｒにほぼ沿って回動するように案内されることから、溝41ａを形成する嵌合部41と、嵌合部38とは、互いに相対回動する弁体30およびベース部材40を回動方向Ｒにほぼ沿って回動させるための案内部を構成する。
この相対回動により、被押圧部32に対して押圧部42が閉弁方向に相対回動することで、主に後端シール部35でのシール圧が高まるように、弁体30を押圧する押圧力Ｆが発生する。このとき、弁体30は殆ど回動しないか、ベース部材40の回動量よりも小さな回動量で回動し、押圧部42が僅かに径方向内方に撓みながら押圧力Ｆを被押圧部32に加える。それゆえ、リップ56は、回動方向での本体部材31の先端部31ａと先端部40ａとの間で、ベース部材40に作用する閉弁回動力により、弾性変形して回動方向Ｒに撓む第２可撓部を構成する。

突部34が挿入される孔53ａを有する取付部53により弁体30に取り付けられ、突起部57が挿入される孔40ｃが設けられた先端部40ａによりベース部材40に取り付けられるシール部材51および弾性スペーサ55は、回動方向Ｒおよび回動中心線方向に若干の移動が可能である。

図２，図１０を参照して、開閉弁20の動作について説明する。
機関回転速度が前記所定回転速度以下であるとき、図２（ａ），図２（ｂ）に示されるように、電動モータ５（図１参照）により駆動された開閉弁20が連通口15を閉塞して、連通口15が全閉状態になる。このとき、吸気チャンバ10内に導入された吸気は、吸気通路11のうちの上流通路11ａを含む前記第１通路を流れて出口13から、燃焼室に向かって流出する。
機関回転速度が前記所定回転速度を超えるとき、電動モータ５の開弁回動力により、連通口15を閉塞していた開閉弁20が開弁方向に回動して、図２（ｃ）に示されるように、連通口15を全開状態にする。このとき、吸気チャンバ10内の吸気は、連通口15を通って下流通路11ｂを流れて出口13から、燃焼室に向かって流出する。

その後、機関回転速度が前記所定回転速度以下に低下すると、全開位置にある開閉弁20が、電動モータ５の閉弁回動力により、弁軸21と一体に回動するベース部材40が閉弁方向に回動して、シール部材51が前縁部16ａに当接する当接開始位置（図１０（ａ），図１０（ｂ）に二点鎖線で示される）に達して、連通口15が弁体30により閉塞される。そして、該当接開始位置から、電動モータ５の閉弁回動力によりベース部材40と一体に弁体30が閉弁方向に移動して、開閉弁20は、前縁部16ａと当接状態にあるシール部材51が弾性変形してリップ52部が開弁方向に撓む第２当接位置を占める。この第２当接位置では、シール部材51の弾性変形によりシール圧が高められてシール性が向上し、さらに連通口15毎に、弁体30と連通口15との位置ズレが存在する場合にも、シール部材51の弾性変形により、該位置ズレが吸収されて、全ての連通口15が弁体30により確実に閉塞される。一方、該第２当接位置では、弾性スペーサ55のリップ56には、変換機構62が押圧力Ｆを発生する相対回動を弁体30とベース部材40との間で生じさせる弾性変形は生じていない。

さらに、リップ52が前縁部16ａと当接した状態で、閉弁回動力により弁体30とベース部材40とが一体に閉弁方向にさらに回動すると、弾性スペーサ55のリップ56が閉弁方向に撓み始めて、弁体30に対してベース部材40が閉弁方向に相対回動して、開閉弁20は、変換機構62により閉弁回動力Ｆｒが押圧力Ｆに変換されて、該押圧力Ｆが本体部材31を周縁部16の後端縁および各側端縁に押し付ける第３当接位置を占める。この第３当接位置では、弁体30に対するベース部材40の相対移動量が大きくなるほど押圧力Ｆが増加する。このため、後端シール部35でのシール圧が高められ、また各側端シール部36，37では、突条36ａ，37ａと側縁部16ｃ，16ｄとの径方向隙間が小さくなるか、もしくは突条36ａ，37ａが側縁部16ｃ，16ｄに当接して、弁体30のシール性が向上する。

そして、開閉弁20が、連通口15の全開状態から閉弁方向に回動してリップ52が前縁部16ａに当接する（または、前記当接開始位置を占める）までの閉弁動作の過程において、各シール部35，36，37がチャンバ壁12の内壁面12ａまたは周縁部16と接触する場合には、各シール部35，36，37が合成樹脂で形成されていることにより、各シール部35，36，37がゴムにより形成されている場合に比べて摺動抵抗が低減するので、閉弁回動力を小さくすることができ、さらに開弁回動力も小さくすることができる。

次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
内燃機関の吸気装置１において、吸気通路11の通路長を切り換える開閉弁20により開閉される連通口15は、吸気チャンバ10のチャンバ壁12により構成される周縁部16に囲まれて形成され、開閉弁20は、回動中心線Ｌを中心に、チャンバ壁12の内壁面12ａおよび周縁部16に沿って回動することにより連通口15を開閉する弁体30と、開閉弁20を閉弁方向に回動させる閉弁回動力を、弁体30を周縁部16に押し付ける押圧力Ｆに変換する変換機構62とを備え、変換機構62は、閉弁方向での弁体30の先端部であるシール部材51が周縁部16の前縁部16ａに当接して弁体30が連通口15を閉塞したときに、シール部材51が前縁部16ａに当接することにより、押圧力Ｆを増加させる。
この構造により、吸気通路11の通路長を切り換える開閉弁20が電動モータ５の閉弁回動力により回動して連通口15を閉塞するとき、閉弁回動力を押圧力Ｆに変換する変換機構62は、弁体30のシール部材51が前縁部16ａに当接して弁体30が連通口15を閉塞した後に、シール部材51が前縁部16ａに当接した状態で、該押圧力Ｆを発生する。そして、この押圧力Ｆによりシール部材51が前縁部16ａに押し付けられて、シール圧が高められるので、弁体30のシール性が向上する。このように、弁体30のシール性を高める押圧力Ｆは、シール部材51が前縁部16ａに当接して弁体30が連通口15を閉塞した後に弁体30に作用するため、弁体30が連通口15を閉塞するまでの閉弁動作の過程での開弁回動力を低減することができる。
また、開閉弁20の弁体30はチャンバ壁12の内壁面12ａおよび周縁部16に沿って回動するので、開閉弁が連通口15を開くときにチャンバ壁12または周縁部16から径方向で離隔する型式の弁である場合に比べて、開弁状態にある開閉弁20とチャンバ壁12の内壁面12ａとの間に形成される吸気が流れにくい空間であるデッドスペースが減少し、また開閉弁20を小型化できる。この結果、開閉弁20による吸気チャンバ10の容積の減少および吸気抵抗を低減できるので、体積効率が向上する。

周縁部16は、吸気の上流に向かって拡径するファンネル形状に形成された前縁部16ａを有し、シール部材51が連通口15を形成する周縁部16の一部分である前縁部16ａに当接することにより、シール部材51が周縁部16に当接するので、開閉弁20のシール性が向上する。また、前縁部16ａがファンネル形状であることにより、連通口15を通る吸気の流れが円滑になるので、圧力損失が低減して、体積効率が向上する。

吸気通路11は、回動中心線Ｌに平行な回動中心線方向に複数並んで設けられ、連通口15および開閉弁20は、各吸気通路11に設けられ、弁体30には、回動中心線方向での側端部に設けられる側部シール部36，37に、開閉弁20の回動方向Ｒに延びている弁側突条36ａ，37ａが設けられ、周縁部16の各側縁部16ｃ，16ｄには、径方向において突条36ａ，37ａと重なる位置で回動方向Ｒに延びている壁側突条17が設けられ、突条36ａおよび突条17、そして、突条37ａおよび突条17は、それぞれラビリンスシール構造を構成する。このため、このラビリンスシール構造により、回動中心線方向での開閉弁20の側方でのシール性が向上する。また、ラビリンスシール構造であることにより、開閉弁20の回動過程における突条36ａ，37ａと周縁部16の側縁部16ｃ，16ｄとの間の接触抵抗を低減できるので、回動力を低減することができる。

開閉弁20は、弁体30を回動方向Ｒに相対回動可能に保持するベース部材40を備え、変換機構62は、ベース部材40に設けられる押圧部42と、弁体30に設けられて押圧部42と当接可能な被押圧部32とにより構成され、シール部材51が周縁部16に当接している状態で、閉弁回動力により、ベース部材40が弁体30に対して、または弁体30がベース部材40に対して、閉弁方向に相対回動することにより、押圧部42が被押圧部32と当接して押圧力Ｆが発生することにより、互いに当接する押圧部42および被押圧部32がそれぞれ設けられるベース部材40および弁体30を回動方向Ｒに相対回動可能とすることにより、簡単な構造で変換機構62を構成することができので、変換機構62を備える開閉弁20を小型化することができる。

閉弁回動力は、ベース部材40を介して弁体30に伝達され、開閉弁20は、弁体30の先端部であるシール部材51が周縁部16に当接した状態で、閉弁回動力により弾性変形することによりベース部材40と弁体30との間の、回動方向での相対回動を含む相対移動を可能とする弾性スペーサ55を備え、ベース部材40と弁体30とが弾性スペーサ55を介して組み付けられる。この構造により、弾性スペーサ55が弾性変形することで、弁体30に閉弁回動力を伝達するベース部材40に対して弁体30が回動方向Ｒでの相対回動を含めて相対移動するので、弁体30と周縁部16との位置ズレが弾性スペーサ55により吸収されて、開閉弁20のシール性が向上する。また、弁体30が周縁部16に確実に当接することで、シール部材51が周縁部16と当接することにより増加する押圧力Ｆを発生する変換機構62が確実に動作するので、該押圧力Ｆによる開閉弁20のシール性が向上する。しかも、吸気マニホルドＭが備えるすべての開閉弁20において、弁体30が周縁部16に確実に当接することにより、変換機構62が発生する押圧力Ｆによるシール性の向上が、すべての開閉弁20において得られる。さらに、弁体30とベース部材40との間に配置される弾性スペーサ55により、吸気脈動および振動に起因する弁体30の振動が低減するので、弁体30がベース部材40に当たることで発生する異音を低減することができる。

弁体30の先端部は、周縁部16との当接により弾性変形するシール部材51により構成され、シール部材51と弾性スペーサ55とが一体成形された弾性部材50であることにより、弁体30の先端部がシール部材51であること、および弁体30とベース部材40との間に弾性スペーサ55が介在することから、開閉弁20において弾性変形する部材（すなわちシール部材51および弾性スペーサ55）が２箇所に配置されるので、弁体30と周縁部16との位置ズレが大きい場合にも該位置ズレが弾性シール部材51および弾性スペーサ55により吸収されて、開閉弁20のシール性が向上する。また、弾性シール部材51と弾性スペーサ55とが一体成形されて弾性部材50を構成するので、開閉弁20に対するシール部材51および弾性スペーサ55の組付性が向上する。

以下、前述した実施形態の一部が変更された形態について、変更された部分を中心に説明する。
チャンバ壁において、開閉弁の弁体の先端部が当接する当接部は、連通口を形成する周縁部以外の部分であってもよい。
連通口を形成する周縁部において、前縁部以外の部分がファンネル形状に形成されてもよく、周縁部全体がファンネル形状に形成されてもよい。
すべての開閉弁20のベース部材40は、前記実施形態では、ベース集合体Ｂとして一体成形されたが、開閉弁毎に別個の部材により構成されてもよい。
シール部材51および弾性スペーサ55は別個の部材により構成されてもよい。
ラビリンスシール構造の各突条は、回動中心線方向に突出していて、回動中心線方向での微小隙間が形成されてもよい。
互いに相対化移動可能な弁体とベース部材とを備える開閉弁において、弁体に伝達されたアクチュエータの回動力が、該弁体を介してベース部材に伝達されてもよい。この場合、変換機構を構成する押圧部および被押圧部において、ベース部材に設けられる押圧部の当接面および弁体に設けられる被押圧部の当接面は、いずれも閉弁方向に向かうにつれて径方向外方に位置するように形成され、弁体がベース部材に対して閉弁方向に相対回動することにより、押圧部が被押圧部と当接して押圧力が発生する。
開閉弁を駆動するアクチュエータは、電動モータ以外の電気式のもの、または圧力式のものであってもよい。
内燃機関は、前記実施形態では車両に使用されるものであったが、鉛直方向を指向するクランク軸を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。

本発明が適用された吸気装置の概略の分解斜視図である。 （ａ）は、図１の吸気装置の開閉弁が連通口を閉塞した状態での、開閉弁の回動中心線に直交する平面での断面図であって、図３のＩＩ−ＩＩ線での断面に相当する図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ部分の拡大図であり、（ｃ）は、開閉弁が連通口を開いた状態での（ｂ）に相当する図である。 図２（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線での要部断面図である。 図１の吸気装置の吸気マニホルドの要部を一部断面で示す斜視図である。 図１の吸気装置の開閉弁の要部の分解斜視図である。 図１の吸気装置の開閉弁のベース部材および一部の弁体を示す分解斜視図である。 図６のベース部材の斜視図である。 図２（ａ）のＶＩＩＩ矢視での開閉弁のベース部材の図である。 （ａ）は、図５のＩＸａ矢視での開閉弁の弾性部材の図であり、（ｂ）は、図５のＩＸｂ矢視での開閉弁の弁体の本体部材の図である。 図２（ｂ）の要部拡大図であり、（ａ）は、開閉弁の先端部付近の図であり、（ｂ）は、開閉弁の後端部付近の図である。

符号の説明

１…吸気装置、10…吸気チャンバ、11…吸気通路、12…チャンバ壁、15…連通口、16…周縁部、17…突条、20…開閉弁、30…弁体、32…被押圧部、35〜37…シール部、36ａ，37ａ…突条、40…ベース部材、42…押圧部、50…弾性部材、51…シール部材、55…弾性スペーサ、62…変換機構、
Ｍ…吸気マニホルド、Ｌ…回動中心線、Ｒ…回動方向、Ｆ…押圧力。

Claims (5)

1. 吸気が導入される吸気チャンバ（10）と、前記吸気チャンバ（10）内の吸気を燃焼室に導く吸気通路（11）と、前記吸気チャンバ（10）と前記吸気通路（11）の途中とを連通させる連通口（15）とが設けられた内燃機関の吸気装置であって、前記連通口（15）を開閉することにより前記吸気通路（11）の通路長を切り換える開閉弁（20）を備える内燃機関の吸気装置において、
   前記連通口（15）は、前記吸気チャンバ（10）のチャンバ壁（12）により構成される周縁部（16）に囲まれて形成され、
   前記開閉弁（20）は、回動中心線（Ｌ）を中心に、前記チャンバ壁（12）の内壁面（12ａ）および周縁部（16）に沿って回動することにより前記連通口（15）を開閉する弁体（30）と、前記弁体（30）を前記開閉弁（20）の回動方向（Ｒ）に相対回動可能に保持するベース部材（40）と、前記開閉弁（20）を閉弁方向に回動させる閉弁回動力を、前記弁体（30）を前記周縁部（16）に押し付ける押圧力（Ｆ）に変換する変換機構（62）とを備え、
   前記変換機構（62）は、前記ベース部材（40）に設けられる押圧部（42）と、前記弁体（30）に設けられて前記押圧部（42）と当接可能な被押圧部（32）とにより構成され、
   前記閉弁方向での前記弁体（30）の先端部（51）が前記チャンバ壁（12）の当接部（16ａ）に当接して前記弁体（30）が前記連通口（15）を閉塞したときに、前記閉弁回動力により、前記ベース部材（40）が前記弁体（30）に対して、前記閉弁方向に相対回動することにより、前記押圧部（42）が前記被押圧部（32）と当接して前記押圧力（Ｆ）が発生する
   ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記周縁部（16）は、吸気の上流に向かって拡径するファンネル形状に形成されたファンネル部（16ａ）を有し、前記当接部（16ａ）は前記ファンネル部（16ａ）であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記吸気通路（11）は、前記回動中心線（Ｌ）に平行な回動中心線方向に複数並んで設けられ、前記連通口（15）および前記開閉弁（20）は、前記各吸気通路（11）に設けられ、前記弁体（30）には、前記回動中心線方向での側端部に前記開閉弁（20）の回動方向（Ｒ）に延びている弁側突条（36ａ，37ａ）が設けられ、前記周縁部（16）には、前記回動中心線（Ｌ）を中心とした径方向または前記回動中心線方向において前記弁側突条（36ａ，37ａ）と重なる位置で前記回動方向（Ｒ）に延びている壁側突条（17）が設けられ、前記弁側突条（36ａ，37ａ）および前記壁側突条（17）は、ラビリンスシール構造を構成することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記閉弁回動力は、前記ベース部材（40）を介して前記弁体（30）に伝達され、前記開閉弁（20）は、前記先端部（51）が前記当接部（16ａ）に当接した状態で、前記閉弁回動力により弾性変形することにより前記ベース部材（40）と前記弁体（30）との間の、前記相対回動を含む相対移動を可能とする弾性スペーサ（55）を備え、前記ベース部材（40）と前記弁体（30）とが前記弾性スペーサ（55）を介して組み付けられることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記先端部（51）は、前記当接部（16ａ）との当接により弾性変形する弾性シール部材（51）により構成され、前記弾性シール部材（51）と前記弾性スペーサ（55）とは、一体成形された弾性部材（50）であることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の吸気装置。

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