(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持されたシャフトに板状の弁体が取り付けられてなる開閉弁装置において、上記シャフトの一端に、該シャフトを駆動する電子制御型アクチュエータが配置され、かつ上記シャフトの他端に、上記弁体の開度を検出する開度センサが配置され、この開度センサは上記弁体の回転方向に付勢力を与えるリターンスプリングを内蔵し、この開度センサの回転に伴い回転変位を生じるリンクを介して該開度センサと上記シャフトとが連係されていることを特徴とする開閉弁装置。
【請求項２】
多気筒内燃機関のスワールコントロールバルブとして用いられ、上記シャフトに、各気筒の吸気通路を開閉する弁体が複数個取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の開閉弁装置。
【請求項３】
上記アクチュエータは、リンク機構を介して上記シャフトに連係していることを特徴とする請求項１または２に記載の開閉弁装置。
【請求項４】
上記アクチュエータは、ステップモータの回転をロッドの直進運動に変換する直動型の構成であり、かつリターンスプリングを具備していないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の開閉弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多気筒内燃機関のスワールコントロールバルブなどとして用いられるバタフライバルブ型の開閉弁装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、内燃機関におけるスワールの強度を可変制御するために、スワールコントロールバルブを備えた吸気系が知られている。このスワールコントロールバルブは、一般に、吸気マニホルドに設けられており、気筒列方向に沿って配置されるシャフトが吸気マニホルドに回転自在に支持されているとともに、このシャフトに複数個の板状の弁体が取り付けられており、このシャフトを回転させることで、複数気筒の吸気通路を一斉に開閉する構成となっている。なお、この種のスワールコントロールバルブは、通常、各気筒に吸気弁を２個ずつ備えた構成と組み合わせて用いられるが、弁体の一部に切欠部を設けて、閉時に吸気流を片寄らせるようにした形式のものと、各吸気弁に対応する一対の吸気通路の一方のみに弁体を配置して該通路のみを開閉するするようにした形式のもの、とが知られている。
【０００３】
そして、上記シャフトを回転駆動するアクチュエータは、例えば、特開平６−１１７２６０号公報や特開平８−２００１１６号公報などに見られるように、通常、シャフトの一端に配置されている。
【０００４】
また上記特開平８−２００１１６号公報のものは、弁体の開度を検出するための開度センサを備えているが、この開度センサは、回転型アクチュエータの端部に直列に重ねて配置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の構成では、シャフトの他端側つまりアクチュエータを具備していない方の端部は、単に吸気マニホルドに回転自在に支持されているに過ぎず、回転方向ないしは半径方向には何ら拘束されていない。従って、内燃機関自体の振動あるいは吸気系の圧力変動等によってシャフト端部が軸受孔内で微振動し、打音が発生することがある。
【０００６】
また、アクチュエータとして、オフ時にシャフト端部を回転方向の一方に付勢するようなリターンスプリングを具備していない構成のもの、例えばステップモータ式のものなどを用いる場合には、該アクチュエータとシャフト端部との間のリンク等の連結機構においても遊びが生じるため、シャフトを回転方向の一方へ付勢するリターンスプリングを別途に設けざるを得ず、構成の複雑化を招く。
【０００７】
この発明は、請求項１のように、回転自在に支持されたシャフトに板状の弁体が取り付けられてなる開閉弁装置において、上記シャフトの一端に、該シャフトを駆動する電子制御型アクチュエータが配置され、かつ上記シャフトの他端に、上記弁体の開度を検出する開度センサが配置され、この開度センサは上記弁体の回転方向に付勢力を与えるリターンスプリングを内蔵し、この開度センサの回転に伴い回転変位を生じるリンクを介して該開度センサと上記シャフトとが連係されていることを特徴としている。
【０００８】
この開閉弁装置は、例えば請求項２のように、多気筒内燃機関のスワールコントロールバルブとして用いられ、上記シャフトに、各気筒の吸気通路を開閉する弁体が複数個取り付けられる。
【０００９】
上記開度センサとしては、例えば、可変抵抗型のもの、あるいは、摺動するブラシを具備しない非接触型のもの、など種々の形式のものが利用できるが、センサ内部の可動部の遊びを除去するために、何らかのリターンスプリングを具備しているのが一般的である。本発明では、このリターンスプリングを備えた開度センサをアクチュエータと反対側のシャフト端部に、該開度センサの回転に伴い回転変位を生じるリンクを介して連係することにより、リターンスプリングの付勢力がリンクを介してシャフトの回転方向および半径方向に作用する。つまり、一方の端部に位置するアクチュエータとの間で、シャフトの捩り方向に僅かな付勢力が作用し、これによって、開度センサからシャフトを介してアクチュエータに至る間の各部の遊びが除去される。また、シャフトの各端部を半径方向の一方へ押し付けようとする反力が生じ、各端部が、軸受孔内で確実に拘束される。
【００１０】
請求項３の発明においては、上記アクチュエータは、リンク機構を介して上記シャフトに連係している。このリンク機構の遊びは、上記の付勢力によって、同時に除去される。
【００１１】
また請求項４の発明においては、上記アクチュエータは、ステップモータの回転をロッドの直進運動に変換する直動型の構成であり、かつリターンスプリングを具備していない。
【００１２】
【発明の効果】
この発明によれば、開度センサに内蔵されたリターンスプリングの付勢力を利用して、シャフトの両端部を確実に拘束でき、軸受孔内でのシャフトの微振動による打音発生を防止できる。また、開度センサからリンクおよびシャフトを介してアクチュエータに至る間の各部の遊びを、別途のスプリングを用いずに吸収除去でき、装置全体の構成を簡素化できる。
【００１３】
特に請求項３の構成では、アクチュエータ側のリンク機構のがたつきを同時に防止することができる。
【００１４】
また請求項４の構成のようにアクチュエータがリターンスプリングを具備しない場合でも、別途にリターンスプリングを設ける必要がない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、この発明を、直列４気筒内燃機関のスワールコントロールバルブに適用した実施例を示している。このスワールコントロールバルブは、図示せぬシリンダヘッドの側面に取り付けられる吸気マニホルド１に配置されるものであって、アルミニウム合金等から鋳造された吸気マニホルド１に、各気筒の吸気ポート（図示せず）に接続される４本の吸気通路２が形成されているとともに、各吸気通路２と直交するように、気筒列方向に沿って、１本のシャフト３が配置されている。このシャフト３は、吸気マニホルド１のフランジ部１ａ内部に貫通形成された軸受孔４に挿入され、回転自在に支持されている。そして、各吸気通路２に対応する位置に、板状の弁体５がそれぞれビス６により取り付けられている。上記弁体５は、その一部に切欠部を有し、閉状態では、その切欠部のみから吸気が流れるようになっている。
【００１７】
上記シャフト３の一端３ａは、吸気マニホルド１の側部から突出しており、ここにアクチュエータ７が連係している。具体的には、図３にも示すように、シャフト３の端部にアームプレート８が固定されており、アクチュエータ７のロッド９先端部および上記アームプレート８先端部が、それぞれリンクプレート１０の両端部に揺動可能に連結されている。つまり、これらのリンク機構を介して、ロッド９の直線運動がシャフト３に回転運動として伝達される。上記アクチュエータ７は、回転型のステップモータ７ａを有し、このステップモータ７ａの回転が図示せぬねじ機構によりロッド９の直線運動に変換される構成となっており、従って、弁体５の開度を実質的に連続的に可変制御することができる。なお、このアクチュエータ７は、各部の動作を一方向に付勢するリターンスプリングを具備していない。上記アクチュエータ７は、ブラケット１１を介して吸気マニホルド１に支持されている。
【００１８】
また、上記シャフト３の他端３ｂは、同様に吸気マニホルド１の側部から突出しており、ここに、開度センサ１２が連係している。具体的には、図２にも示すように、シャフト３の端部にアームプレート１３が固定されており、開度センサ１２の回転軸１２ａに固定されたセンサ側アーム１４の先端部および上記アームプレート１３先端部が、それぞれリンクプレート１５の両端部に揺動可能に連結されている。つまり、これらのリンク機構を介して、シャフト３の回転が開度センサ１２の回転軸１２ａに伝達される。上記開度センサ１２は、例えば上記回転軸１２ａに対し一体に取り付けられた図示せぬブラシが抵抗板の上を摺動する構成となっており、その回転部分の遊びを除去するために、回転軸１２ａを回転方向の一方へ付勢するリターンスプリング１７を内蔵している。なお、ブラシおよび抵抗板に代えて、非接触の角度検出手段が用いられる場合もある。上記開度センサ１２は、ブラケット１６を介して吸気マニホルド１に支持されている。
【００１９】
上記リターンスプリングは、上記回転軸１２ａを図２の反時計回り方向に常時付勢している。これにより、リンクプレート１５は矢印Ａの方向に引っ張られ、かつシャフト３は矢印Ｂの回転方向へ付勢される。このシャフト３の矢印Ｂ方向の付勢力は、アクチュエータ７側へ伝達され、図３に示すように、リンクプレート１０が矢印Ｃの方向へ引っ張られる。この引張力は、アクチュエータ７のロッド９に作用するが、アクチュエータ７の駆動力に比べてリターンスプリングの付勢力は遙かに微弱であり、しかもロッド９はねじ機構を介してステップモータ７ａのロータに噛み合っているので、上記引張力によってアクチュエータ７の制御位置がずれるようなことはない。
【００２０】
上記のような付勢力が作用する結果、開度センサ１２側においては、リンク機構の各部の遊びが吸収除去されるとともに、シャフト３の端部が半径方向の一方へ引っ張られて、確実に拘束される。アクチュエータ７側においても、同様に、リンク機構の遊びが吸収除去されるとともに、シャフト３の端部が半径方向の一方へ反力を受け、確実に拘束される。従って、内燃機関の振動や弁体５に作用する圧力変動などに対し、シャフト３が軸受孔４内で微振動して異音を生じたり、リンク機構ががたつくようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るスワールコントロールバルブを示す断面図。
【図２】図１の左側の側面を示す側面図。
【図３】図１の右側の側面を示す側面図。
【符号の説明】
１…吸気マニホルド
３…シャフト
５…弁体
７…アクチュエータ
１２…開度センサ
１７…リターンスプリング
【図１】
0003695268.tif 000002
【図２】
0003695268.tif 000003
【図３】
0003695268.tif 000004