(57)【要約】【課題】  バルブを駆動するアクチュエータの出力を低減することの可能な吸気装置を提供する。【解決手段】  吸気通路２１に回転可能に設けられたバルブ３１は、アクチュエータに駆動され、吸気通路２１の内壁に設けられた受壁６０に近づき又は離れることで吸気通路２１を開閉する。バルブ３１の外縁に、空気の流れを遮断するリップシール５１が設けられる。リップシール５１は、バルブ３１に固定される基部５５と、その基部５５から吸気通路２１の受壁側へ延びるリップ部５６，５７と、その基部５５とリップ部５６，５７との間に基部５５およびリップ部５６，５７よりも肉厚の薄い薄肉部５８，５９を有する。これにより、アクチュエータを駆動し、バルブ３１を受壁６０に近づけるとき、リップシール５１からアクチュエータに作用する反力は小さいものとなる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路（１１〜１４、２１〜２４）と、
前記吸気通路の内壁に設けられた受壁（６０，６１）と、
前記吸気通路に回転可能に設けられ、前記受壁に近づき又は離れることで前記吸気通路を開閉するバルブ（３１〜３４）と、
前記バルブを回転駆動するアクチュエータ（４０）と、
前記バルブの外縁に固定される基部（５５）、その基部から受壁側へ延びるリップ部（５６，５７）、および前記基部と前記リップ部との間で前記基部および前記リップ部よりも肉厚の薄い薄肉部（５８，５９）を有し、前記バルブと前記受壁との隙間を埋めることで空気の流れを遮断するリップシール（５１，５１１，５１２，５１３）と、を備えることを特徴とする吸気装置（１）。
【請求項２】
前記薄肉部は、前記基部と前記リップ部との間に設けられた溝（５８１，５８２，５９１，５９２）により形成されることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。
【請求項３】
前記薄肉部は、前記リップ部と前記受壁とが当接していないときに前記リップシールの形状を維持可能な程度に薄いことを特徴とする請求項１または２に記載の吸気装置。
【請求項４】
前記薄肉部は、射出成形可能な程度に薄いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸気装置。
【請求項５】
前記リップ部は、前記基部側の肉厚よりも先端（５６１，５７１）の肉厚が薄いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸気装置。
【請求項６】
前記リップシールは、前記基部から前記受壁側へ並んで延びる２列の前記リップ部と、それに対応する２列の前記薄肉部とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに空気を導入する吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの各気筒に空気を分配する吸気装置が知られている。吸気装置は、サージタンクと各気筒との間を長さの異なる２本の吸気通路により連通している。そして、吸気通路は、一方の吸気通路内に設けたバルブをエンジンの回転数に応じて開閉することで、慣性過給効果により吸気の体積効率を高めている。
特許文献１には、吸気装置に取り付けられる吸気制御バルブ装置が記載されている。この吸気制御バルブ装置は、吸気通路の内壁に取り付けられる環状のフレームと、そのフレームの内側に回転可能に設けられたバルブと、そのバルブの外縁に設けられたリップシールと、バルブを回転駆動するアクチュエータから構成される。この吸気制御バルブ装置を吸気通路に取り付け、アクチュエータによりバルブを回転させてリップシールとフレームとが密着すると、吸気通路の空気の流れが遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２０８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の吸気制御バルブ装置は、フレームとバルブの体格を大きくした場合、リップシールとフレームとを密着させるために必要なアクチュエータの出力が増加する。また、１個のアクチュエータで複数のバルブを同時に開閉する機構を採用した場合にも、同様にアクチュエータの出力が増加する。これにより、アクチュエータの体格が大型化することが懸念される。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、バルブを駆動するアクチュエータの出力を低減することの可能な吸気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、吸気通路を開閉するバルブを備えた吸気装置において、バルブの外縁に設けられたリップシールは、バルブに固定される基部とその基部から吸気通路の受壁側へ延びるリップ部との間に、基部およびリップ部よりも肉厚の薄い薄肉部を有することを特徴とする。
アクチュエータの出力によりバルブが受壁に近づくとき、リップシールは、バルブの回転中心側から先端部に向かい、順々に受壁に押し付けられてゆく。このとき、リップシールは、リップ部の先端が受壁に沿ってスライドし、薄肉部を起点として変形する。その際、リップシールの有する薄肉部は、その弾性力が小さいので、リップシールからアクチュエータに作用する反力は小さいものとなる。したがって、アクチュエータが出力するトルクを低減することができる。
また、リップシールの変形起点のみに薄肉部を設け、基部とリップ部の肉厚を薄肉部よりも厚くすることで、リップシールを射出成形するとき、リップシールが金型に貼り付いて破損することが防がれる。これにより、薄肉部の肉厚を、射出成形の成形限界、又はリップシールの形状保持限界まで薄くし、反力の小さいリップシールを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態による吸気装置の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【図３】吸気装置の備えるバルブおよびアクチュエータの斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による吸気装置の要部断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線の断面図である。
【図６】図４のＶＩ部分の拡大図であり、リップシールの動作の説明図である。
【図７】図４のＶＩ部分の拡大図であり、リップシールの動作の説明図である。
【図８】リップシールの圧縮量と荷重との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態による吸気装置の要部断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による吸気装置の要部断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による吸気装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明による実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の一実施形態による吸気装置を図１〜図８に示す。本実施形態の吸気装置１は、例えば４気筒エンジンの各気筒に吸気を分配して供給するインテークマニホールドである。
図１および図２に示すように、吸気装置１は、例えば樹脂またはアルミなどの金属から形成され、サージタンク２、４本の第１吸気通路１１〜１４、４本の第２吸気通路２１〜２４、４個のバルブ３１〜３４、アクチュエータ４０およびリップシール５１〜５４などを備えている。
なお、本実施形態の第１吸気通路１１〜１４と第２吸気通路２１〜２４は、特許請求の範囲に記載の「吸気通路」に相当する。
【０００８】
サージタンク２には、図示しない車両の空気取入口から導入口３を通じて空気が導入される。
第１吸気通路１１〜１４は、サージタンク２の外側を取り巻くように設けられ、一端がサージタンク２に接続され、他端が図示しないエンジンのシリンダヘッドに取り付けられる。４本の第１吸気通路１１〜１４は、サージタンク２の外側に並び、エンジンの気筒とサージタンク２とを連通する。
第２吸気通路２１〜２４は、サージタンク２と第１吸気通路１１〜１４とを連通する。サージタンク２から第２吸気通路２１〜２４を経由した気筒までの距離は、サージタンク２から第１吸気通路１１〜１４を経由した気筒までの距離よりも短い。
【０００９】
４本の第２吸気通路２１〜２４を一本のシャフト４１が貫通している。シャフト４１は、第２吸気通路２１〜２４が並ぶ方向に対し平行に設けられる。
本実施形態のバルブ３１〜３４は、バタフライ弁であり、第２吸気通路２１〜２４内でシャフト４１に固定され、シャフト４１と共に回転可能である。バルブ３１〜３４の外縁には、リップシール５１〜５４が取り付けられる。このリップシール５１〜５４については後述する。
【００１０】
アクチュエータ４０は、第２吸気通路２１〜２４の外側で、シャフト４１の先端に設けられる。
図３に、アクチュエータ４０とシャフト４１とバルブ３１〜３４のサブアッセンブリを示す。
アクチュエータ４０は、図示しないエンジンの電子制御装置（ＥＣＵ）の指令により駆動し、シャフト４１を回転することで、４個のバルブ３１〜３４を同時に回転駆動する。
【００１１】
図１及び図２では、バルブ３１〜３４が第２吸気通路２１〜２４を開放している状態を示している。
第２吸気通路２１〜２４には、その内壁から内側に突出する受壁６０，６１が設けられている。シャフト４１の径方向の一方の側の受壁６０は、バルブ３１〜３４よりサージタンク側に設けられ、シャフト４１の径方向の他方の側の受壁６１は、バルブ３１〜３４より第１吸気通路側に設けられる。バルブ３１〜３４は、受壁６０，６１に近づき又は離れることで、第２吸気通路２１〜２４を開閉可能である。
【００１２】
アクチュエータ４０の駆動によりバルブ３１〜３４が第２吸気通路２１〜２４を開放すると、第２吸気通路２１〜２４を経由して空気が流れるので、エンジンの気筒とサージタンク２との距離が短くなる。一方、アクチュエータ４０の駆動によりバルブ３１〜３４が第２吸気通路２１〜２４を閉塞すると、第１吸気通路１１〜１４を経由して空気が流れるので、エンジンの気筒とサージタンク２との距離が長くなる。
吸気装置１は、エンジンの回転数に応じ、第１吸気通路１１〜１４による慣性過給効果を利用し、又は第２吸気通路２１〜２４による慣性過給効果を利用し、吸気の体積効率を高めることが可能である。
なお、体積効率とは、気筒容積に対し、吸入行程で気筒に吸入される吸気量をいう。
【００１３】
次に、リップシールについて説明する。ここでは、１個のバルブ３１に取り付けられたリップシール５１について説明するが、他のバルブ３２〜３４に取り付けられたリップシール５２〜５４も実質的に同一の構成である。
図４〜図７は、バルブ３１が第２吸気通路２１を閉塞するときの状態を示している。
リップシール５１は、例えばゴムまたはエラストマから形成され、バルブ３１の外周に取り付けられる。リップシール５１は、基部５５、リップ部５６，５７および薄肉部５８，５９を一体で有し、バルブ３１と受壁６０，６１との隙間を埋めることで空気の流れを遮断する。
【００１４】
基部５５は、断面がコの字型に形成され、バルブ３１の外縁に被さる。基部５５とバルブ３１とは、接着または溶着などにより固定される。
リップ部５６，５７は、基部５５から受壁側へ２列に並んで延びる。２列のリップ部のうちバルブ３１の外側に位置するリップ部５６は、基部５５から受壁側に向かい、第２吸気通路２１の内壁側へ傾斜している。２列のリップ部のうちバルブ３１の内側に位置するリップ部５７は、基部５５から受壁側に向かい、第２吸気通路２１の中心側へ傾斜している。これにより、リップ部５６，５７は、受壁６０，６１に押し付けられたとき、受壁６０，６１に沿ってスライドし、互いに開くことが可能である。
【００１５】
図６に示すように、リップ部５６，５７は、基部側の肉厚よりも先端５６１，５７１の肉厚ｔ１が薄い。リップ部５６，５７の先端５６１，５７１の肉厚ｔ１は、射出成形における成形限界の肉厚である。リップ部５６，５７の先端５６１，５７１の肉厚ｔ１を薄くすることで、第２吸気通路２１を流れる空気から先端５６１，５７１による圧力損失を低減することが可能である。
一方、リップ部５６，５７の肉厚を厚くすることで、リップ部５６，５７の剛性を維持することが可能である。
【００１６】
薄肉部５８，５９は、その肉厚ｔ２が、基部５５とリップ部５６，５７との間に設けられた溝５８１、５９１により、基部５５およびリップ部５６，５７よりも薄く形成される。溝５８１、５９１及び薄肉部５８，５９は、２列のリップ部５６，５７に対応して２列設けられている。リップシール５１に設ける溝５８１、５９１の深さを調節することで、薄肉部５８，５９の肉厚ｔ２を設定することが可能である。薄肉部５８，５９の肉厚ｔ２は、射出成形における成形限界の肉厚であり、リップ部５６，５７と受壁６０，６１とが当接していないときにリップシール５１の形状を維持可能な程度に薄い。
【００１７】
リップ部５６，５７の先端から薄肉部５８，５９を形成する溝５８１、５９１の深部までの高さＬは、アクチュエータ４０の駆動によりバルブ３１が第２吸気通路２１を閉塞した時のリップシール５１の最大圧縮量となる。
図４及び図６に示す状態から、さらにバルブ３１を受壁６０，６１に近づけてゆくと、リップシール５１は、バルブ３１の回転中心側から先端部に向かい、順々に受壁６０，６１に押し付けられてゆく。
【００１８】
図７は、アクチュエータ４０の駆動により、リップシール５１が最大圧縮量Ｌの近傍まで受壁６０に押しつけられた状態を示している。リップシール５１は、２列のリップ部５６，５７の先端５６１，５７１が受壁６０に沿ってそれぞれ互いに離れる方向へスライドし、薄肉部５８，５９を起点として変形している。即ち、薄肉部５８，５９は変形起点となる。
この状態で、矢印Ａに示すように、サージタンク２の空気は、バルブ３１の内側に位置するリップ部５７によって第１吸気通路側への流れが遮断される。また、矢印Ｂに示すように、第２吸気通路２１の空気は、バルブ３１の外側に位置するリップ部５６によってサージタンク２への流れが遮断される。
このとき、リップ部５６，５７は、先端５６１，５７１の肉厚ｔ１が薄いので、第２吸気通路２１を流れる空気から先端５６１，５７１に受ける気圧が低減される。また、リップ部５６，５７は、先端５６１，５７１の肉厚よりも基部側の肉厚が厚く、剛性が保たれているので、空気の流れによって捲れ上がることが防がれる。
【００１９】
続いて、リップシール５１を圧縮するときに必要な荷重特性について図８を参照して説明する。
図８の実線Ｘに、本実施形態のリップシール５１の荷重特性を示す。破線Ｙに、比較例のリップシールの荷重特性を示す。比較例のリップシールは、本実施形態のリップシール５１と比較して、溝及び薄肉部を有していないものである。
本実施形態のリップシール５１は、比較例のリップシールに対し、圧縮量がＬ１のときに必要な荷重が約１／２である。また、本実施形態のリップシールは、比較例のリップシールに対し、最大圧縮量Ｌのときに必要な荷重が約１／４以下である。
【００２０】
本実施形態では、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態では、リップシール５１〜５４は、基部５５とリップ部５６，５７との間に薄肉部５８，５９を有する。これにより、薄肉部を有していない比較例のリップシールに対し、本実施形態のリップシール５１〜５４は、圧縮するときに必要となる荷重特性が小さい。そのため、アクチュエータ４０を駆動してリップシール５１〜５４を受壁６０、６１に押し付けるとき、リップシール５１〜５４からアクチュエータ４０に作用する反力が小さいものとなる。したがって、アクチュエータ４０が出力するトルクを低減することが可能になる。その結果、アクチュエータ４０の体格を小型化し、製造コストを低減することができる。
また、リップシール５１〜５４の変形起点のみに薄肉部５８，５９を設け、基部５５とリップ部５６，５７の肉厚を薄肉部５８，５９の肉厚よりも厚くすることで、リップシール５１〜５４の射出成形時において金型からリップシール５１〜５４を取り出すとき、リップシール５１〜５４が金型に貼り付くことが防がれる。これにより、薄肉部５８，５９の肉厚を射出成形の成形限界まで薄くすることが可能となり、反力の小さいリップシール５１〜５４を形成することができる。
【００２１】
（２）本実施形態では、薄肉部５８，５９は、基部５５とリップ部５６，５７との間に設けられた溝５８１、５９１により形成される。これにより、溝５８１、５９１の深さを調節することで、薄肉部５８，５９の肉厚ｔ２が設定される。そのため、リップシール５１〜５４の弾性力を調整し、リップシール５１〜５４を圧縮するときに必要な荷重を小さくすることができる。
【００２２】
（３）本実施形態では、薄肉部５８，５９の肉厚ｔ２は、リップ部５６，５７と受壁６０、６１とが当接していないときにリップ部５６，５７の形状を維持可能な程度に薄い。
これにより、リップ部５６，５７の形状が維持されるので、バルブ３１〜３４が受壁６０、６１に近づくとき、リップ部５６，５７が受壁６０、６１を確実に押圧する。そのため、リップ部５６，５７と受壁６０、６１との間に隙間が生じることなく、確実に当接する。したがって、慣性過給効果により吸気の体積効率を高めることができる。
【００２３】
（４）本実施形態では、薄肉部５８，５９の肉厚ｔ２は、射出成形可能な程度に薄い。
これにより、バルブ３１〜３４が受壁６０、６１に近づき、リップシール５１〜５４のリップ部５６，５７と受壁６０、６１とが当接するとき、リップシール５１〜５４からアクチュエータ４０に作用する反力を小さくすることができる。
【００２４】
（５）本実施形態では、リップ部５６，５７は、基部側の肉厚よりも先端５６１，５７１の肉厚ｔ１が薄い。
これにより、リップ部５６，５７の剛性を維持することが可能である。さらに、リップ部５６，５７の先端５６１，５７１の肉厚ｔ１を薄くすることで、吸気通路１１，２１を流れる空気から先端５６１，５７１に受ける気圧が低減する。したがって、吸気通路１１，２１を流れる空気によりリップ部５６，５７が受壁６０、６１から捲れ上がることを防ぐことができる。
【００２５】
（６）本実施形態では、リップシール５１〜５４は、基部５５から受壁側へ並んで延びる２列のリップ部５６，５７と、それに対応する２列の薄肉部５８，５９とを有する。
これにより、バルブ３１〜３４の一方の側から受ける気圧と、他方の側から受ける気圧に対し、リップシール５１〜５４は、吸気通路の空気の流れを確実に遮断することができる。
【００２６】
（第２〜第４実施形態）
本発明の第２〜第４実施形態について説明する。以下、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の吸気装置のリップシール５１１を図９に示す。リップシール５１１は、２列のリップ部５６，５７のうちバルブ３１の外側に位置するリップ部５６が、バルブ３１の外側に溝５８２を有する。また、２列のリップ部のうちバルブ３１の内側に位置するリップ部５７が、バルブ３１の内側に溝５９２を有する。
【００２７】
第３実施形態の吸気装置のリップシール５１２を図１０に示す。リップシール５１２は、１列のリップ部５６及び薄肉部５８を有するものである。このリップシール５１２は、バルブ３１の外側に溝５８２を有する。
本発明の第４実施形態を図１１に示す。第４実施形態のリップシール５１３は、１列のリップ部５６及び薄肉部５８を有する。このリップシール５１３のリップ部５６は、バルブ３１の内側に溝５８１を有する。
第２〜第４実施形態においても、第１実施形態と同様、リップシールを圧縮するときに必要となる荷重を小さくし、アクチュエータ４０が出力するトルクを低減することができる。
【００２８】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、バタフライバルブを備えた吸気装置について説明した。これに対し、他の実施形態では、吸気装置の備えるバルブは、回転軸がバルブの一端に設けられた片開き式のものであってもよい。
上述した実施形態では、４個のバルブを１個のアクチュエータにより同時に駆動する吸気装置について説明した。これに対し、他の実施形態では、アクチュエータが駆動するバルブの個数に制限はなく、アクチュエータは、１個のバルブのみを駆動するものであってもよく、又は複数個のバルブを駆動するものであってもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１        ・・・吸気装置
１１〜１４・・・第１吸気通路（吸気通路）
２１〜２４・・・第２吸気通路（吸気通路）
３１〜３４・・・バルブ
４０      ・・・アクチュエータ
５１，５１１，５１２，５１３・・・リップシール
５５      ・・・基部
５６，５７・・・リップ部
５８，５９・・・薄肉部
６０，６１・・・受壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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