特許 6188439 内燃機関の吸気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6188439

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】内燃機関の吸気装置

(51)【国際特許分類】

   F02B 31/06 20060101AFI20170821BHJP

   F02M 35/104 20060101ALI20170821BHJP

【ＦＩ】

   F02B31/06 500C

   F02M35/104 R

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-126236(P2013-126236)

(22)【出願日】2013年6月17日

(65)【公開番号】特開2015-1196(P2015-1196A)

(43)【公開日】2015年1月5日

【審査請求日】2016年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151209

【氏名又は名称】株式会社マーレ フィルターシステムズ

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100096459

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 剛

(72)【発明者】

【氏名】松崎 純一

(72)【発明者】

【氏名】河野 崇史

【審査官】 北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５１１６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１４４２２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０６７６３８０２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０６１２４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３１／０６

Ｆ０２Ｍ ３５／１０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気通路の通路断面積の少なくとも一部を開閉可能な弁部と、上記弁部の両側に位置して該弁部の回転軸となる回転軸部と、上記回転軸部を回転可能に支持するハウジングと、を有し、上記回転軸部の回転中心軸線に対して上記弁部がオフセットするよう構成された内燃機関の吸気装置において、
上記回転軸部を回転可能に支持するとともに、上記吸気通路の内壁面の一部を構成するように上記ハウジングに対して固定される軸受部材を有し、
上記弁部両側の上記回転軸部と上記ハウジングとの間には、上記回転軸部の円周方向に沿って、凹凸係合により上記回転軸部と上記ハウジングとの相対位置を規定するストッパー機構が設けられ、
上記軸受部材によって回転可能に支持される回転軸部には、上記ストッパー機構を構成する環状の係合溝部が形成され、
上記ハウジングには、上記係合溝部に対応して、上記ストッパー機構を構成する係合突部が形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば内燃機関の燃焼室内にタンブル流等のガス流動を発生させるために弁体を用いて吸気通路の通路断面積の少なくとも一部を開閉するような内燃機関の吸気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の燃焼室内にタンブル流等のガス流動を形成するための吸気制御弁として、気筒毎の吸気通路を複数並べて配置し、一本の回転中心軸回りに回転する多連の弁体で、各吸気通路の通路断面の一部を同時に開閉するようした構成のものが従来から知られている。

【0003】

例えば、特許文献１及び特許文献２においては、回転中心軸線そのものは各吸気通路の中心付近を横切って延びるものの、各弁部を略Ｕ字形状に形成することで、吸気通路を横切るシャフトが存在しないようにした構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許６７６３８０２号公報

【特許文献2】国際公開第２０１１／０６１２４７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このように、各吸気通路の通路断面の一部を覆う弁部が、それぞれＵ字形状をなし、その端部が円筒状の軸部を介して隣接する弁部と順次連結された多連の弁体においては、反りや撓み等の変形が生じると、弁体と各吸気通路との相対的な位置関係がずれてしまい、弁部が吸気通路の内壁面に干渉する虞がある。特に、弁体に樹脂材料等を用いた場合、熱影響等による弁体の変形量が相対的に大きなものとなり、弁部が吸気通路の内壁面に対して干渉しやすくなる。

【0006】

また、弁部と吸気通路の内壁面とのクリアランスを予め大きく設定すれば、このクリアランスからの吸気の漏れ量が大きくなってしまうという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、吸気通路の通路断面積の少なくとも一部を開閉可能な弁部と、上記弁部の両側に位置して該弁部の回転軸となる回転軸部と、上記回転軸部を回転可能に支持するハウジングと、を有し、上記回転軸部の回転中心軸線に対して上記弁部がオフセットするよう構成された内燃機関の吸気装置において、上記弁部両側の上記回転軸部と上記ハウジングとの間には、上記回転軸部の円周方向に沿って、凹凸係合により上記回転軸部と上記ハウジングとの相対位置を規定するストッパー機構が設けられていることを特徴としている。

【0008】

より具体的には、上記回転軸部を回転可能に支持するとともに、上記吸気通路の内壁面の一部を構成するように上記ハウジングに対して固定される軸受部材を有し、上記軸受部材によって回転可能に支持される回転軸部には、上記ストッパー機構を構成する環状の係合溝部が形成され、上記ハウジングには、上記係合溝部に対応して、上記ストッパー機構を構成する係合突部が形成されている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ストッパー機構により弁部及び回転軸部の軸方向に沿った位置がハウジングに対して所期の位置に固定されることになるため、総じて弁部及び回転軸部の変形を抑制することができる。また、ストッパー機構による弁部のハウジングに対する位置決めにより、弁部と吸気通路の内壁面との間に生じる回転軸部の軸方向に沿ったクリアランスを精度良く管理することが可能となる。

【0010】

そのため、弁部と吸気通路の内壁面との間に生じる回転軸部の軸方向に沿ったクリアランスを相対的に小さく設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る内燃機関の吸気装置の全体斜視図。

【図2】本発明に係る内燃機関の吸気装置の分解斜視図。

【図3】本発明に係る内燃機関の吸気装置の弁体ユニットの斜視図。

【図4】本発明に係る内燃機関の吸気装置の要部を模式的に示した説明図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【0013】

図１及び図２は、本発明を直列４気筒内燃機関のタンブル制御弁に適用した実施例を示しており、図１は全体斜視図、図２が分解斜視図である。また、図３は、後述する弁体ユニット１２の斜視図である。

【0014】

このタンブル制御弁は、図示せぬシリンダヘッドの吸気側の側面に取り付けられる制御弁ハウジング１と、４つの弁部１３を一連に備えた弁体アッセンブリ２と、から大略構成されている。

【0015】

制御弁ハウジング１は、吸気マニホールド（図示せず）の一部として硬質合成樹脂材料にて一体に成形された細長い箱状のハウジング本体３と、このハウジング本体３の前面開口部内に弁体アッセンブリ２を収容した状態でハウジング本体３前面を覆うように取り付けられる硬質合成樹脂材料からなるハウジングカバー４と、を有している。ハウジングカバー４は、ねじ５によりハウジング本体３に固定される。また、図１及び図２中の６は、ハウジング本体３の前面開口部の開口縁と、ハウジングカバー４の前面の外周縁を覆うガスケットであり、制御弁ハウジング１をシリンダヘッド（図示せず）に取り付けた際にこのシリンダヘッドと制御弁ハウジング１との間のシール性を確保するものである。

【0016】

ハウジングカバー４は、各気筒の吸気ポート上流端にそれぞれ対応する矩形の窓状の開口部７を有している。ハウジングカバー４をハウジング本体３と組み合わせて制御弁ハウジング１とした状態では、図示せぬ吸気マニホールドのブランチ部（図示せず）から図示せぬシリンダヘッドの吸気ポート（図示せず）へと連続する４本の吸気通路８が横方向に一列に並んで構成される。

【0017】

ハウジング本体３は、その長手方向の一端に、図示せぬ回転型のアクチュエータが取り付けられるアクチュエータ取付フランジ９を有している。また、ハウジング本体３は、その長手方向の他端に、図示せぬ開度センサが取り付けられるセンサ取付フランジ１０を有している。タンブル制御弁が組み立てられた状態では、弁体アッセンブリ２の回転中心軸線Ｌが、センサ取付フランジ１０中央の開口部１０ａを通り、かつ各吸気通路８の略中心を横切って延びることになる。

【0018】

本実施例における弁体アッセンブリ２は、一対の弁体ユニット１２を直列に連結した構成となっている。各弁体ユニット１２は、直列に並んだ一対の弁部１３を備えている。各弁体ユニット１２は、硬質合成樹脂材料からなり、それぞれ型成形により成形されている。

【0019】

４つの弁部１３を備えた弁体アッセンブリ２は、４つの軸受２１を介して上述した制御弁ハウジング１内に回転自在に支持される。

【0020】

軸受２１は、硬質合成樹脂から一体に成形されたものであって、各弁体ユニット１２の両端の端部軸部１６（後述）に対して軸方向から嵌め込まれる。

【0021】

各軸受２１は、弁体アッセンブリ２をハウジング本体３に組み付ける際に、ハウジング本体３の各吸気通路８の両側に設けられた段部２４内に嵌合し、ハウジング本体３にハウジングカバー４を取り付けることで、抜け止めされる。つまり、これら軸受２１によって、吸気通路８の内壁面の一部が構成される。また、ハウジングカバー４の開口部７に隣接して形成された突出片２５が段部２４に隣接した位置に入り込むことによって、各軸受２１の軸方向の位置が規制される。

【0022】

なお、タンブル制御弁は、各弁部１３が図１に示すようなハウジングカバー４に向かった回動姿勢にあるときに各吸気通路８の通路断面積の一部を一斉に閉じ、また、図１の姿勢から各弁部１３が下方へ回動した位置では、吸気通路８全体を一斉に開放する。

【0023】

ここで、弁体ユニット１２は、図１〜図３に示すように、細長い矩形板状の一対の弁部１３と、各弁部１３の両側に位置する矩形板状の連結壁部１４と、一対の弁部１３の間に位置し、各弁部１３の内側の連結壁部１４に接続された断面円形の中間軸部１５と、各弁部１３の外側の連結壁部１４にそれぞれ接続された円筒状の相対的に短い端部軸部１６と、を有している。そして、弁体ユニット１２は、弁部１３が弁体アッセンブリ２の回転中心軸線Ｌに対してオフセットすると共に、各連結壁部１４が弁体アッセンブリ２の回転中心軸線Ｌに対して直交するよう形成されている。

【0024】

弁部１３は、弁体アッセンブリ２の回転中心軸線Ｌと直交する断面における該回転中心軸線Ｌを中心とした円弧に沿うように、全体が湾曲している。この弁部１３には、剛性を高めるために、補強リブ１３ａが設定されている。補強リブ１３ａは、弁部１３の一方の面（本実施例では、閉弁時に下流側に面した面）に凹部１３ｂを形成することで、これら凹部１３ｂに隣接する相対的に厚肉となった部分によって形成される。本実施例では、弁部１３の対角線上や、弁部１３の短手方向に沿うように補強リブ１３ａが形成されている。

【0025】

中間軸部１５は、ハウジング本体３に形成された軸受部２２と、ハウジングカバー４の突出片２５に形成された軸受部２３とによって挟み込まれ、回転自在に支持される。

【0026】

中間軸部１５には、内部に金属板をプレス成形してなる芯材１５ａが埋設されている。この芯材１５ａは、曲げ剛性を高めるために、図３に示すように、断面が円弧形ないし波形に成形されている。

【0027】

端部軸部１６には、断面矩形の金属製のシャフト１７、１８、１９が圧入されている。

【0028】

中間軸部１５及び端部軸部１６は、弁体ユニット１２及び弁体アッセンブリ２の回転軸になるものであって、両者は互いの軸心が同一直線上に位置するように設定されている。中間軸部１５及び端部軸部１６の回転中心軸線は、上述した弁体アッセンブリ２の回転中心軸線Ｌと一致する。中間軸部１５と端部軸部１６は、図示例では同一径に形成されているが、それぞれ異なる径となるよう形成することも可能である。

【0029】

一対の弁体ユニット１２は、それぞれ上述したような同一の構成を有しており、これら２つの弁体ユニット１２が、中間連結シャフト１８によって互いに連結されている。中間連結シャフト１８は、その一端が一方の弁体ユニット１２の一端の端部軸部１６に圧入され、かつ他端が他方の弁体ユニット１２の一端の端部軸部１６に圧入されている。また、一方の弁体ユニット１２の他端の端部軸部１６には、短いセンサ連結シャフト１７が圧入され、他方の弁体ユニット１２の他端の端部軸部１６には、相対的に長いアクチュエータ連結シャフト１９が圧入されている。このように、一対の弁体ユニット１２をシャフト１７、１８、１９と共に直線状に組み立てることによって、４つの弁部１３が一連に並んだ弁体アッセンブリ２が構成される。

【0030】

弁体アッセンブリ２両端のセンサ連結シャフト１７及びアクチュエータ連結シャフト１９は、例えば、弁体アッセンブリ２をハウジング本体３内に収容した後に、端部軸部１６に圧入されるが、組み立てが可能であれば、個々の弁体ユニット１２に予め圧入しておいてもよい。これらのセンサ連結シャフト１７及びアクチュエータ連結シャフト１９には、最終的には、図示せぬ開度センサ、及びアクチュエータがそれぞれ連結される。

【0031】

そして、本実施例のタンブル制御弁においては、弁部１３両側の中間軸部１５及び端部軸部１６と制御弁ハウジング１との間に、これら中間軸部１５及び端部軸部１６の円周方向に沿って、凹凸係合によりこれら中間軸部１５及び端部軸部１６と制御弁ハウジング１との軸方向の相対位置を規制するストッパー機構３１が設けられている。ストッパー機構３１は、中間軸部１５と制御弁ハウジング１との間に設けられたストッパー機構３１ａと、端部軸部１６と制御弁ハウジング１との間に設けられたストッパー機構３１ｂと、からなり、本実施例では２つのストッパー機構３１ａと、４つのストッパー機構３１ｂとを有している。

【0032】

ストッパー機構３１ａは、中間軸部１５の外周面に形成された環状の係合溝部３２ａと、ハウジング本体３の軸受部２２とハウジングカバー４の軸受部２３に突出形成された係合突部３３ａと、を有し、係合溝部３２ａの全周に係合突部３３ａが連続して係合することで、中間軸部１５と制御弁ハウジング１との軸方向の相対位置を規定する。係合突部３３ａは、軸受部２２及び軸受部２３の双方に形成され、両者を突き合わせた際に環状に連続するよう設定されている。

【0033】

ストッパー機構３１ｂは、端部軸部１６の外周面に形成された環状の係合溝部３２ｂと、ハウジング本体３とハウジングカバー４の突出片２５に突出形成された係合突部３３ｂと、を有し、係合溝部３２ｂの全周に係合突部３３ｂが連続して係合することで、端部軸部１６と制御弁ハウジング１との軸方向の相対位置を規定する。係合突部３３ｂは、ハウジング本体３側と突出片２５の双方に形成され、両者を突き合わせた際に環状に連続するよう設定されている。

【0034】

すなわち、ストッパー機構３１ａ、３１ｂにより、これらストッパー機構３１ａ、３１ｂに挟まれた弁部１３の制御弁ハウジング１に対する中間軸部１５及び端部軸部１６の軸方向に沿った位置決めが行われる。

【0035】

換言すると、これらストッパー機構３１ａ、３１ｂによる弁部１３の制御弁ハウジング１に対する位置決めにより、図４に示すように、弁部１３と吸気通路８の内壁面との間に生じる中間軸部１５及び端部軸部１６の軸方向に沿ったクリアランスＣを精度良く管理することが可能となる。また、仮に弁部１３、中間軸部１５及び端部軸部１６に撓み等の変形が生じようとした場合でも、ストッパー機構３１により弁部１３、中間軸部１５及び端部軸部１６の位置が制御弁ハウジング１に対して所期の位置に固定されることになるため、総じて弁部１３、中間軸部１５及び端部軸部１６の変形を抑制することができる。

【0036】

そのため、弁部１３と吸気通路８の内壁面との間に生じる中間軸部１５及び端部軸部１６の軸方向に沿ったクリアランスＣをストッパー機構３１を設けなかった場合に比べて小さくすることができる。

【0037】

そして、弁部１３と吸気通路８の内壁面との間に生じる中間軸部１５及び端部軸部１６の軸方向に沿ったクリアランスＣを相対的に小さく設定することができるので、このクリアランスＣからの吸気の漏れ量を相対的に小さくすることができる。そのため、例えば、弁体ユニット１２が、タンブル制御弁やスワール制御弁を構成する場合には、タンブル流やスワール流をより効率よく生成することが可能となる。

【0038】

また、ストッパー機構３１において、係合溝部３２を弁体ユニット１２側に設定することで、軸受２１を端部軸部１６に軸方向から嵌め込むことができる。

【0039】

なお、弁部１３と吸気通路８の内壁面との間に生じる中間軸部１５及び端部軸部１６の軸方向に沿ったクリアランスＣは、弁部１３両側のストッパー機構３１と当該弁部との距離を近づけるほど精度よく管理することが可能であり、ひいては相対的により小さく設定可能となる。

【0040】

また、ストッパー機構３１は、係合突部３３が全体として円環状に連続するものに限定されるものではなく、例えばハウジング本体３側のみやハウジングカバー４側のみに円弧状に形成することも可能であり、あるいはハウジング本体３及びハウジングカバー４の双方に間欠的に形成することも可能である。

【符号の説明】

【0042】

１…制御弁ハウジング
２…弁体アッセンブリ
３…ハウジング本体
４…ハウジングカバー
１２…弁体ユニット
１３…弁部
１４…連結壁部
１５…中間軸部
１６…端部軸部
２１…軸受
２２…軸受部
２３…軸受部
２５…突出片
３１…ストッパー機構
３１ａ…ストッパー機構
３１ｂ…ストッパー機構
３２…係合溝部
３２ａ…係合溝部
３２ｂ…係合溝部
３３…係合突部
３３ａ…係合突部
３３ｂ…係合突部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】