JP5825083B2 - 内燃機関の吸気弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気通路を横断する状態に設けた回転支軸と、その吸気通路に装着した弁体とを回り止め状態で組み付けてある内燃機関の吸気弁装置に関する。

従来の上記吸気弁装置では、回転支軸と弁体とを回り止め状態で組み付けるために、全長に亘って矩形断面を有する回転支軸と、その回転支軸を挿入する角筒状の挿入部を一体に備えた弁体とを設け、挿入部に挿入した回転支軸を弁体に押し付けて固定する弾性片を、回転支軸の挿入経路に突出するように挿入部に設けてある（例えば、特許文献１参照）。

独国特許発明第１０２００７０４６２３０号明細書

従来の上記吸気弁装置では、回転支軸を挿入部に挿入して弁体に組み付けるために、回転支軸の挿入部への挿入作業の邪魔にならない姿勢に弾性片を保持するための特別な治具などが必要となるので、回転支軸と弁体との組み付けコストが高くなり易い。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、回転支軸と弁体との組み付けコストの低減を図ることができる内燃機関の吸気弁装置を提供することを目的とする。

本発明による内燃機関の吸気弁装置第１特徴構成は、回転軸芯の方向に沿って切欠き面を備え、吸気通路を横断する状態に設けられる回転支軸と、前記切欠き面を含む前記回転支軸の外周面を前記回転軸芯の径方向から当接保持するよう、互いに嵌合可能な弁部材および嵌合部材で構成される弁体と、を備え、前記回転支軸が、前記弁部材に挿通される円形断面部分を有する点にある。

このため、特別な治具などを使用することなく、嵌合部材と弁部材とを互いに嵌合する簡単な操作で、切欠き面を含む回転支軸の外周面を回転軸芯の径方向から当接保持して、回転支軸と弁体とを回り止め状態で組み付けることができる。
したがって、本構成の内燃機関の吸気弁装置であれば、回転支軸と弁体との組み付けコストの低減を図ることができる。

また、回転支軸のうちの円形断面部分が弁部材に挿通されているので、切欠き面が形成された回転支軸の回転操作に伴う捩れが生じ難い。

本発明の第２特徴構成は、前記嵌合部材の前記切欠き面に対する当接方向と前記弁部材に対する嵌合方向とを、互いに異なる方向に設定してある点にある。

本構成であれば、嵌合部材と切欠き面とを互いに離間させる方向の外力が作用しても、嵌合部材と弁部材との嵌合が外れ難くなり、回転支軸の外周面を長期に亘って当接保持することができる。

本発明の第３特徴構成は、前記嵌合部材が前記弁部材に対してスライド嵌合可能であり、前記嵌合部材のうちの前記回転軸芯の方向における両側部が嵌合する嵌合溝部分を、前記弁部材が備えている点にある。

本構成であれば、嵌合部材のうちの回転軸芯の方向における両側部を、弁部材が備える嵌合溝部分にスライド嵌合して、回転支軸と弁体とを回り止め状態で組み付けることができる。
したがって、嵌合部材と切欠き面とを互いに離間させる方向の外力が作用しても、嵌合部材と弁部材との嵌合が一層外れ難い。

本発明の第４特徴構成は、前記嵌合部材を前記弁部材に嵌合することにより、前記回転支軸を前記回転軸芯の径方向から圧接可能に設けてある点にある。

本構成であれば、嵌合部材及び弁部材と回転支軸との間に緩みが生じにくく、回転支軸の外周面を長期に亘って当接保持することができる。

本発明の第５特徴構成は、前記嵌合部材を前記弁部材に嵌合させた状態で当該嵌合部材の抜け止め方向に互いに係合する係合部を、前記嵌合部材と前記弁部材とに亘って備えている点にある。

本構成であれば、嵌合部材の弁部材からの抜け出しを防止しながら、嵌合部材を弁部材に対して位置決め状態で嵌合させることができる。

インテークマニホールドの分解斜視図である。 インテークマニホールドの斜視図である。 吸気弁装置の分解斜視図である。 吸気弁装置の正面図である。 弁体の断面図であり、（ａ）は回転支軸に平行な方向に沿う断面図、（ｂ）は回転支軸に直交する方向に沿う断面図である。 図４におけるVI−VI線断面図である。 第２実施形態における弁体の断面図であり、（ａ）は嵌合部材を嵌合する前の状態を示し、（ｂ）は嵌合部材を嵌合した状態を示す。 第３実施形態における吸気弁装置の分解斜視図である。 第３実施形態における弁体の断面図であり、（ａ）は回転支軸に平行な方向に沿う断面図、（ｂ）は回転支軸に直交する方向に沿う断面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１，図２は、本発明による内燃機関の吸気弁装置（以下、単に吸気弁装置という）Ａを装備してある自動車用四気筒ディーゼルエンジン（内燃機関の一例）のインテークマニホールドＢを示す。
インテークマニホールドＢは、図示しないスロットルボディとエンジンのシリンダヘッドの吸気ポートとの間に組み付けられる。

インテークマニホールドＢは、樹脂製の吸気マニホールド１と、図示しないシリンダヘッドの吸気ポート接続面に接合される樹脂製カートリッジ２とを備えている。
カートリッジ２には、図示しないシリンダヘッドの吸気ポート接続面にガスケット３ａ
を挟んで接合されるポート接合面３が形成され、このポート接合面３を外向きにしてカートリッジ２が吸気マニホールド１に接合されている。

カートリッジ２には、吸気マニホールド１内の空気（吸気）をエンジンにおける夫々のシリンダに供給する複数（本実施形態では八つ）の吸気通路４，４０が水平方向に並ぶように形成してある。
吸気マニホールド１は、スロットルボディ取付け部５を備え、スロットルボディ取付け部５の中心線に対して、カートリッジ２の側ほど横幅が拡がる略左右対称の形状に形成されている。

カートリッジ２は、吸気マニホールド１に接合される外周壁２ａと、外周壁２ａの内側を八つの吸気通路４に区画する七つの区画壁２ｂとを有する横長形状で左右対称に形成され、本発明による吸気弁装置Ａが装備されている。
各吸気通路４は、図４に示すように、互いに平行に対向する左右の平行壁面部４ａと、平行壁面部４ａの上縁どうし及び下縁どうしの夫々を繋ぐ半円弧面状の円弧壁面部４ｂとで囲まれた形状に形成されている。

吸気弁装置Ａは、八つの吸気通路４，４０のうちの四つの吸気通路４毎に装着される四つの樹脂製弁体８と、各吸気通路４に亘って吸気通路４を平行壁面部４ａに直交する方向から横断する状態に一連に設けられるステンレス鋼製回転支軸７と、回転支軸７を正逆に駆動回転させることにより各弁体８を一体に開閉作動させる電動モータＭとを備えている。

各弁体８は、吸気通路４の内側の通路長手方向中間位置に装着され、図３，図４に示すように、互いに平行に対向する左右の平行側縁部８ａと、平行側縁部８ａの上縁どうし及び下縁どうしの夫々を繋ぐ半円弧状の円弧縁部８ｂとを備えた形状に形成され、エンジンのシリンダに吸入される空気の吸気量を調節する。
弁体８は、開き姿勢に保持した状態で吸気通路４を通過する吸気の圧力損失を低減できるように、その両面が平行側縁部８ａに沿う方向で一連に突出する湾曲面状に形成されている。

回転支軸７と弁体８とを回り止め状態で組み付けるために、図３〜図６に示すように、回転支軸７は、回転軸芯Ｘの方向に沿った扁平な切欠き面１０を形成してある半円形断面部分７ａと、切欠き面１０を形成していない円形断面部分７ｂとを備えている。

切欠き面１０は、回転支軸７の構成材料である安価に入手し易い円形断面を有する一連の軸部材のうちの各弁体８に対応する四箇所を半円形断面となるように、周方向で同じ位置において回転軸芯Ｘの方向に沿って一定幅で切欠くことによって形成されている。

弁体８は、切欠き面１０を含む回転支軸７の外周面を弁体８で回転軸芯Ｘの径方向から当接保持することができるように、互いに嵌合可能な弁部材６と嵌合部材１２とを設けて構成してある。

回転支軸７のうちの切欠き面１０が形成されていない円形断面部分７ｂが、左右の平行側縁部８ａに対して直交する方向に沿って弁部材６の左右両側に貫通形成した一対の円形の軸孔９に回転自在に挿入されている。
各軸孔９は、平行側縁部８ａの夫々に一体形成したボス８ｃに開口している。

ボス８ｃは、図４に示すように、吸気通路４の平行壁面部４ａとの接触により、閉じ姿勢の弁体８と吸気通路４の内面との間隔ｄを全周に亘って一定に保持する。
回転支軸７は、外周壁２ａと各区画壁２ｂとを貫通する状態で各弁部材６の軸孔９に挿入され、一端側が外周壁２ａに支持され、他端側が電動モータＭにより駆動回転される。

弁部材６には、嵌合部材１２を切欠き面１０に対して面接触状態で当接するように嵌合させる嵌合溝１１を、平行側縁部８ａどうしが対向する幅方向の中央位置に、平行側縁部８ａに対して平行に形成してある。

嵌合溝１１は扁平な溝底面１１ａを備えている。溝底面１１ａには、回転支軸７の半円形断面部分７ａを切欠き面１０が溝底面１１ａと面一になるように入り込ませる支軸嵌入溝１７を形成してある。
支軸嵌入溝１７は、半円形の溝形状を有し、溝底面１１ａの長手方向中間位置を全幅に亘って横断する状態で形成してある。

嵌合溝１１は、溝底面１１ａを弁体８の厚み方向の中心位置に沿わせて、一端側が一方の円弧縁部８ｂの側に開口し、他端側が平行側縁部８ａに対して直交する方向に沿う終端面１１ｂで閉られた形状で、平行側縁部８ａに対して平行に、つまり、回転支軸７に対して直交する方向に沿わせて形成してある。

嵌合溝１１は、図５に示すように、幅狭溝部１３ａと溝底面１１ａを形成する幅広溝部１３ｂとを、幅広溝部１３ｂの両側が幅狭溝部１３ａよりも幅方向両側に凹入するように互いに平行に備えた凸形の横断面形状に形成して、嵌合部材１２を一方の円弧縁部８ｂの側からスライド嵌合可能に設けてある。

嵌合部材１２は、図５に示すように、嵌合溝１１に嵌合した状態で弁体８の外面の一部になる外面１２ａと、溝底面１１ａに面接触する扁平な嵌合底面１２ｃとを備えている。
嵌合部材１２は、嵌合方向の上手側が一方の円弧縁部８ｂを形成する形状に形成され、嵌合方向の下手側に嵌合溝１１の終端面１１ｂに接当させる接当面１２ｂを備えている。

嵌合部材１２は、幅狭溝部１３ａに嵌合される幅狭嵌合部分１４ａと、嵌合底面１２ｃが溝底面１１ａに面接触するように幅広溝部１３ｂに嵌合される幅広嵌合部分１４ｂとを、幅狭嵌合部分１４ａの両側から幅広嵌合部分１４ｂが突出する状態で互いに平行に備えた凸形の横断面形状に形成されている。

嵌合部材１２のうちの回転支軸７の軸芯方向における両側部１５を、幅広嵌合部分１４ｂのうちの幅狭嵌合部分１４ａよりも幅方向両側に突出している部分で構成してある。
嵌合溝１１は、この両側部１５が一連に嵌合する嵌合溝部分１６を備えている。
嵌合溝部分１６は、幅広溝部１３ｂのうちの幅狭溝部１３ａよりも幅方向両側に凹入する部分で構成してある。

したがって、図３に示すように、嵌合部材１２の切欠き面１０に対する当接方向と、嵌合部材１２の弁部材６に対する嵌合方向とが、互いに直交する異なる方向となるように、嵌合溝１１と嵌合部材１２とを設けてある。

図５（ｂ）に示すように、嵌合部材１２を嵌合溝１１に嵌合させた状態で、当該嵌合部材１２と弁部材６とが嵌合部材１２の抜け止め方向に互いに係合する係合部１８を、嵌合部材１２と弁部材６とに亘って設けてある。
係合部１８は、溝底面１１ａに球面状に凹入するように形成した凹面部１８ａと、嵌合部材１２の嵌合底面１２ｃから球面状に突出するように形成した凸面部１８ｂとが互いに係合するように設けてある。

弁体８の各吸気通路４への組み付け手順を説明する。
各吸気通路４に弁部材６を仮組みしておき、回転支軸７をカートリッジ２の一端側から、切欠き面１０が嵌合溝１１の溝底面１１ａと面一になるように各弁部材６に挿入しておく。
次に、嵌合部材１２を接当面１２ｂが終端面１１ｂに接当するまで嵌合溝１１に嵌合させることにより、嵌合部材１２を切欠き面１０に面接触させて、弁体８を回転支軸７とを回り止め状態で各吸気通路４に組み付ける。

〔第２実施形態〕
図７は、本発明の別実施形態を示す。
本実施形態では、支軸嵌入溝１７を回転支軸７の円形断面部分７ｂの半径よりも若干浅い深さで形成して、嵌合部材１２を弁部材６に嵌合することにより、回転支軸７を回転軸芯Ｘの径方向から圧接可能に設けてある。

つまり、図７（ａ）に示すように切欠き面１０が嵌合溝１１の溝底面１１ａよりも突出するように回転支軸７の半円形断面部分７ａを支軸嵌入溝１７に入り込ませ、図７（ｂ）に示すように、半円形断面部分７ａを乗り越えるように嵌合溝１１に嵌合した嵌合部材１２で切欠き面１０を押圧して、嵌合部材１２を切欠き面１０に対して押圧する面接触させてある。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

〔第３実施形態〕
図８，図９は、本発明の別実施形態を示す。
本実施形態では、図８に示すように、嵌合部材１２の切欠き面１０に対する当接方向と、嵌合部材１２の弁部材６に対する嵌合方向とが同じ方向となるように設定してある。

すなわち、図９（ａ）に示すように、互いに平行に対向する溝側面１１ｃと溝側面１１ｃに対して直交する扁平な溝底面１１ａとを備えた矩形状の嵌合溝１１を、弁部材６の一側面側に形成してある。
嵌合溝１１は、平行側縁部８ａどうしが対向する幅方向の中央位置に、両端部の夫々が円弧縁部８ｂの側に開口するように平行側縁部８ａに対して平行に形成してあり、支軸嵌入溝１７を溝底面１１ａの全幅に亘って横断する状態で形成してある。

嵌合部材１２は、嵌合溝１１に嵌合した状態で弁体８の外面の一部になる外面１２ａと、溝底面１１ａに面接触させる扁平な嵌合底面１２ｃとを備えた一定幅で形成されている。
嵌合部材１２を嵌合溝１１に対して溝底面１１ａに垂直な方向から嵌合させた状態で、当該嵌合部材１２と弁部材６とが嵌合部材１２の抜け止め方向に互いに係合する係合部１８を、支軸嵌入溝１７を挟む位置の二箇所に嵌合部材１２と弁部材６とに亘ってもうけてある。

係合部１８は、嵌合部材１２の嵌合底面１２ｃに突設した係止部材１９と、弁部材６の溝底面１１ａの側に溝底面１１ａに対して垂直方向に貫通形成した係止孔２０とを備えている。
係止部材１９は、係止爪１９ａを先端に備えた一対の係止軸１９ｂを、係止爪１９ａが互いに逆向きにして間隔を隔てて備えている。
係止孔２０は、溝底面１１ａの側に開口する小径部２０ａと、弁体８の外面側に開口する大径部２０ｂとを形成して係止爪１９ａが係合する段部２１を設けてある。

したがって、回転支軸７をカートリッジ２の一端側から切欠き面１０が嵌合溝１１の溝
底面１１ａと面一になるように各弁部材６に挿入した状態で、嵌合部材１２を嵌合溝１１に対して溝底面１１ａに垂直な方向から嵌合させるに伴って、一対の係止軸１９ｂが互いに近接する方向に弾性変形しながら小径部２０ａに入り込む。

そして、図９（ｂ）に示すように、嵌合底面１２ｃが切欠き面１０と溝底面１１ａとに面接触して、係止爪１９ａが大径部２０ｂに抜け出るに伴う係止軸１９ｂの復帰変形で段部２１に係止して、嵌合部材１２が切欠き面１０に面接触する状態で弁部材６に固定される。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

〔その他の実施形態〕
１．本発明による内燃機関の吸気弁装置は、嵌合部材１２の全部又は一部を弁部材６に形成した嵌合孔に嵌合することによって、切欠き面１０を含む回転支軸７の外周面を回転軸芯Ｘの径方向から当接保持するように構成されていてもよい。
２．本発明による内燃機関の吸気弁装置は、回転支軸７が弁部材６に挿入されないものであってもよい。

本発明による内燃機関の吸気弁装置は、ガソリンエンジンなどの各種内燃機関の吸気弁装置に利用することができる。

４ 吸気通路
６ 弁部材
７ 回転支軸
７ｂ 円形断面部分
８ 弁体
１０ 切欠き面
１２ 嵌合部材
１５ 側部
１６ 嵌合溝部分
１８ 係合部
Ｘ 回転軸芯

Claims (5)

1. 回転軸芯の方向に沿って切欠き面を備え、吸気通路を横断する状態に設けられる回転支軸と、
   前記切欠き面を含む前記回転支軸の外周面を前記回転軸芯の径方向から当接保持するよう、互いに嵌合可能な弁部材および嵌合部材で構成される弁体と、を備え、
   前記回転支軸が、前記弁部材に挿通される円形断面部分を有する内燃機関の吸気弁装置。
2. 前記嵌合部材の前記切欠き面に対する当接方向と前記弁部材に対する嵌合方向とを、互いに異なる方向に設定してある請求項１記載の内燃機関の吸気弁装置。
3. 前記嵌合部材が前記弁部材に対してスライド嵌合可能であり、前記嵌合部材のうちの前記回転軸芯の方向における両側部が嵌合する嵌合溝部分を、前記弁部材が備えている請求項２記載の内燃機関の吸気弁装置。
4. 前記嵌合部材を前記弁部材に嵌合することにより、前記回転支軸を前記回転軸芯の径方向から圧接可能に設けてある請求項１〜３のいずれか１項記載の内燃機関の吸気弁装置。
5. 前記嵌合部材を前記弁部材に嵌合させた状態で当該嵌合部材の抜け止め方向に互いに係合する係合部を、前記嵌合部材と前記弁部材とに亘って備えている請求項１〜４のいずれか１項記載の内燃機関の吸気弁装置。

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