(57)【要約】【課題】アクチュエータを大型化することなく、応答性の良い弁開閉機構を得る。【解決手段】エンジンの通気路に設けられた弁体をアクチュエータ３によって回動させることで通気路の断面積を調節する弁作動機構であって、弁体に、当該弁体を支持する軸体２を介して弁体と一体回転するリンク部材４を連接し、アクチュエータ３の駆動力を伝達するアクチュエータロッド３１をリンク部材４に枢支連結すると共に、リンク部材４とアクチュエータロッド３１とが互いに当接するよう付勢する付勢部材５を、リンク部材４とアクチュエータロッド３１とに亘って設けてある。【選択図】図３
2008038700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの通気路に設けられた弁体をアクチュエータによって回動させることで前記通気路の断面積を調節する弁作動機構であって、
前記弁体に、当該弁体を支持する軸体を介して前記弁体と一体回転するリンク部材を連接し、
前記アクチュエータの駆動力を伝達するアクチュエータロッドを前記リンク部材に枢支連結すると共に、
前記リンク部材と前記アクチュエータロッドとが互いに当接するよう付勢する付勢部材を、前記リンク部材と前記アクチュエータロッドとに亘って設けてあるエンジンの弁作動機構。
【請求項２】
前記付勢部材による付勢方向を、前記アクチュエータロッドの突出引退方向に近づけて設定してある請求項１に記載の弁作動機構。
【請求項３】
前記アクチュエータロッドが前記枢支連結を行う枢支軸を備え、当該枢支軸のうち前記リンク部材から突出した部位に前記付勢部材の当接位置を設定し、当該当接位置に樹脂製の保護部材を備えている請求項１又は２に記載の弁作動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの通気路に設けられた弁体をアクチュエータによって回動させることで前記通気路の断面積を調節する弁作動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の弁作動機構は、例えば、自動車のインテークマニホールドに設けられる可変吸気バルブの作動機構として用いられている。当該可変吸気バルブは、吸気経路中に開閉自在に枢支され、その開閉により吸気流速を変化させ、エンジンの燃焼の改善を図るものである。
【０００３】
上述のような可変吸気バルブの作動機構として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
この作動機構は、吸気管に設けられた弁体と、弁体を一体回転可能に支持する軸体と、当該軸体と一体回転可能に接続されるとともに、アクチュエータに対して突出引退するアクチュエータロッドに枢支連結されるリンク部材とを備える。上述の構成により、アクチュエータロッドの突出・引退動作が、回動動作として軸体に伝達され弁体が開閉作動される。
このような作動機構では、エンジンの回転数などの状況に応じて適切に弁体の開度を調節する必要がある。そこで、アクチュエータロッドとリンク部材との枢支連結部のガタを防止するために、トーションスプリングが設けてある。このトーションッスプリングは、その一端がリンク部材に係止され、他端がアクチュエータをインテークマニホールドの外周部に固定するためのアクチュエータブラケットに係止されている。そして、リンク部材とアクチュエータロッドとが互いに近接する方向に付勢することにより、アクチュエータロッドとリンク部材との連結部のガタを防止している。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−６９４７４号公報（明細書［０００９］段落、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の弁作動機構では、移動側のリンク部材と固定側のアクチュエータブラケットとに亘ってトーションスプリングが設けてあるので、アクチュエータが作動する際に、トーションスプリングの付勢力に抗する必要がある。このため、弁の開閉の応答性を良くするために、アクチュエータを大型化しなければならない場合があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アクチュエータを大型化することなく、応答性の良い弁作動機構を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１特徴構成は、エンジンの通気路に設けられた弁体をアクチュエータによって回動させることで前記通気路の断面積を調節する弁作動機構であって、前記弁体に、当該弁体を支持する軸体を介して前記弁体と一体回転するリンク部材を連接し、前記アクチュエータの駆動力を伝達するアクチュエータロッドを前記リンク部材に枢支連結すると共に、前記リンク部材と前記アクチュエータロッドとが互いに当接するよう付勢する付勢部材を、前記リンク部材と前記アクチュエータロッドとに亘って設けた点にある。
【０００８】
本構成により、付勢部材が、リンク部材とアクチュエータロッドとが互いに当接するよう両者を付勢することとなるので、リンク部材とアクチュエータロッドとの枢支連結部のガタを防止することができる。
また、従来の如く、移動するリンク部材と、固定側のアクチュエータ本体とに渡って付勢部材を設けるのではなく、リンク部材と当該リンク部材と略同方向に移動するアクチュエータロッドとに亘って付勢部材が設けてある。このため、リンク部材とアクチュエータロッドとが移動する際に付勢部材の付勢力に抗する必要がない。この結果、アクチュエータを大型化することなく応答性の良い弁作動機構を得ることができる。
【０００９】
本発明の第２特徴構成は、前記付勢部材による付勢方向を、前記アクチュエータロッドの突出引退方向に近づけて設定してある点にある。
【００１０】
リンク部材とアクチュエータロッドとの枢支連結部のガタは主にアクチュエータの突出引退方向に沿って生じる。そこで、本構成の如く、付勢部材による付勢方向を、アクチュエータロッドの突出引退方向に近づけて設定することにより、ガタの方向における付勢部材の付勢力を大きくすることができる。この結果、より効果的にガタを防止することができる。
【００１１】
本願の第３の特徴構成は、前記アクチュエータロッドが前記枢支連結を行う枢支軸を備え、当該枢支軸のうち前記リンク部材から突出した部位に前記付勢部材の当接位置を設定し、当該当接位置に樹脂製の保護部材を備えている点にある。
【００１２】
本構成により、付勢部材が、保護部材を介してアクチュエータロッドの枢支軸に係止されることとなる。このため、付勢部材の摺動による枢支軸の磨耗を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本発明の弁作動機構は、例えばエンジンに供給する空気の流速を調整する吸気制御装置の可変吸気バルブを開閉する弁開閉機構に適用することができる。
【００１４】
図１及び図２に、直列４気筒エンジンに供給する空気の流速を調整する吸気制御装置に本発明に係る弁作動機構を適用した例を示す。
当該吸気制御装置は複数の吸気管１００（本実施形態では４つ）を備えたインテークマニホールドを有し、各吸気管１００の一端が各シリンダＳに連結されている。各吸気管１００の途中には、シリンダＳの近傍に可変吸気バルブ１０が設けられている。吸気制御装置は、吸気管１００を流れる空気の通過断面を変化させて流速調整することにより、エンジンの燃焼改善を図る。
【００１５】
上述の弁開閉機構は、各吸気管内１００に回動自在に設けられたバタフライ式の可変吸気バルブ１０（本願の弁体１に相当）と、可変吸気バルブ１０を回動させる軸体２と、軸体２を駆動するアクチュエータ３とを有する。
【００１６】
軸体２は、インテークマニホールドの４つの吸気路１００と直交するように配置されている。この軸体２は、インテークマニホールドのフランジ部１０１の付近に形成された軸受孔に挿入されて、回動自在に支持される。そして、軸体２の各吸気管１００に対応する位置に、可変吸気バルブ１０が例えばネジにより取り付けてある。
【００１７】
図３に示すように、アクチュエータ３は、ブラケット６を介してインテークマニホールドの外周部に支持してある。ブラケット６は、アクチュエータ３が取り付けられる第１壁部６１と当該第１壁部６１に立設された第２壁部６２とを有する。第２壁部６２が、例えばボルト６２ａによりインテークマニホールドの外周部に形成された取付部に取り付けられることにより、アクチュエータ３がインテークマニホールドの外周部に支持される。
【００１８】
このアクチュエータ３は、特に限定はされないが、例えばダイアフラム式のアクチュエータ３であり、アクチュエータ本体３２とアクチュエータ本体３２に対して突出・引退するアックチュエータロッド３１とを有する。
アクチュエータ本体３２の内部は、ダイアフラム（不図示）により大気圧室（不図示）と負圧室（不図示）とに区画してある。また、ダイアフラムは大気圧室の側に付勢されている。
ダイアフラムには、アクチュエータロッド３１のアクチュエータ本体３２の側の端部が接続されており、負圧室への負圧の印加により、アクチュエータロッド３１がアクチュエータ本体３２に向かって引退する。また、負圧室への負圧の印加を解除することにより、アクチュエータロッド３１がアクチュエータ本体３２から突出する。
アクチュエータロッド３１の先端部には、前記軸体２と平行な方向に突出した枢支軸３１ａが設けてある。
【００１９】
図２及び図３に示すように、軸体２の一端はインテークマニホールドの側部から突出していて、この突出部分とアクチュエータロッド３１とが、リンク部材４を介して接続してある。つまり、図５及び図６に示すように、リンク部材４には軸体２が挿入される孔部４１が設けてあり、その孔部４１に一体回転可能に軸体２の突出部が挿通され、リンク部材４と軸体２とが一体回転可能に接続してある。また、リンク部材４に設けた孔部４２に、アクチュエータロッド３１の先端部に設けた枢支軸３１ａを挿通することにより、アクチュエータロッド３１とリンク部材４とが相対回動可能に枢支連結してある。これにより、図４及び図５に示すように、アクチュエータロッド３１の突出・引退運動が、リンク部材４を介して回動運動として軸体２に伝達される。
【００２０】
図３に示すように、リンク部材４には、後述するトーションスプリング５１（付勢部材５の一例）を係止する係止部４３が、リンク部材４の一部を屈曲形成して設けてある。また、図６に示すように、枢支軸３１ａのリンク部材４からの突出部に、樹脂製のブッシュ３１ｂ（本発明の保護部材に相当）が外装してある。
【００２１】
図３、図５及び図７に示すように、トーションスプリング５１は、直線部５１ａ，５１ｂとコイル状部５１ｃとを有し、直線部５１ａ，５１ｂとが離間する方向に付勢するように構成してある。
このトーションスプリング５１がリンク部材４と、アクチュエータロッド３１とに亘って設けてある。つまり、図３及び図６に示すように、軸体２のリンク部材４からの突出部に、例えば樹脂製のブッシュ２１を介してトーションスプリング５１のコイル状部５１ｃが巻回してあるとともに、直線部５１ａがリンク部材４の係止部４３に、直線部５１ｂが枢支軸３１ａに設けたブッシュ３１ｂに、夫々係止してある。
これにより、リンク部材４とアクチュエータロッド３１とが互いに近接する方向に付勢される。つまり、本実施形態では、リンク部材４の孔部４２の内周部分と、アクチュエータロッド３１に設けた枢支軸３１ａの外周部分とが、互いに近接する方向に付勢されている。また、図７に示すように、この付勢方向は、アクチュエータロッド３１の突出引退方向と略沿った方向に設定してある。
【００２２】
上述のように、リンク部材４と当該リンク部材４と略同方向に移動するアクチュエータロッド３１とに亘ってトーションスプリング５１を設けることにより、リンク部材４とアクチュエータロッド３１とが移動する際にトーションスプリング５１の付勢力に抗する必要がない。この結果、アクチュエータ３を大型化することなく応答性の良い弁作動機構を得ることができる。
また、枢支軸３１ａとリンク部材４の孔部４２との間のガタは主にアクチュエータロッド３１の突出引退方向に沿って生じる。そこで、図７に示すように、トーションスプリング５１による付勢方向を、アクチュエータロッド３１の突出引退方向に近づけて設定することにより、ガタの方向における付勢力を大きくすることができる。この結果、より効果的にガタを防止することができる。
また、トーションスプリング５１が、ボス３１ｂを介してアクチュエータロッド３１の枢支軸３１ａに係止されることとなる。このため、トーションスプリング５１の摺動による枢支軸３１ｂの磨耗を防止することができる。
【００２３】
図３に示すように、上述のブラケット６において、第１壁部６１はリンク部材４の付近まで延在している。図５（ａ）に示すように、この第１壁部６１の延在部の一方の面は、リンク部材４の一方の揺動方向における揺動限界を規定する第１ストッパ部６３として機能する。
また、図５（ｂ）に示すように、第１ストッパ部６３の裏面にリンク部材４の他方の揺動方向における揺動限界を規定する第２ストッパ部６４が形成してある。第２ストッパ部６４は、例えば第１壁部６１に形成した雌ネジ部にリンク部材４が当接するボルト６４ｂを螺合させ、これに緩み止めのナット６４ａを螺合することにより形成してある。ボルト６４ｂを回転させ先端位置を調整することにより、リンク部材４の揺動限界位置を調節することができる。
【００２４】
次に、この弁作動機構の動作について説明する。
図５（ａ）に示すように、アクチュエータ３の負圧室に負圧が印加されていないとき、アクチュエータロッド３１は、突出側に付勢されている。このため、リンク部材４が、第１ストッパ部６３に当接した状態で停止している。このとき可変吸気バルブ１０は開状態である（図４の実線）。
【００２５】
図５（ｂ）に示すように、負圧室に負圧を印加していくと、アクチュエータロッド３１がアクチュエータ本体３２の側へ引退する。アクチュエータロッド３１の引退に伴い、リンク部材４が揺動され、軸体２が回動され弁体１０が閉方向に回動する。そして、リンク部材４が第２ストッパ部６４に当接した状態で、可変吸気バルブ１０が閉状態となる（図４の破線）。
【００２６】
上述のように、負圧室に印加する負圧を調節することにより、弁体を開状態と、閉状態との間の任意の位置で維持できる。ここで、負圧室に負圧を印加する例えば、真空ポンプなどの負圧手段（不図示）は、例えばエンジンの回転センサと接続され、エンジンの回転数に応じて負圧室に負圧を印加する。これにより、エンジンの回転数に応じて、可変吸気バルブ１０の開度を調節することができる。
【００２７】
［別実施形態］
本発明に係る弁作動機構は、図８に示すように、シリンダＳへの吸気経路を切り替えるための可変吸気バルブ１０として用いることもできる。
インテークマニホールドはシリンダＳに空気を分配するための空気分配室１０４を有し、当該空気分配室１０４を取り囲むように吸気管１００が設けられている。当該吸気管１００は一方が空気分配室に開口を有し、他方がシリンダに連結されている。前記吸気管の途中には、前記空気分配室に開口を有する第二吸気管１０５が設けられ、当該第二吸気管１０５の前記開口には当該開口を開閉可能な可変吸気バルブ１０が設けられている。
【００２８】
前記可変吸気バルブ１０はエンジンの回転数に応じて吸気管長を変化させることによって吸気効率を向上させるものである。
一般的に、エンジンの低回転時には吸気管長が長い方が好ましく、エンジンの高回転時には吸気管長が短いほうが好ましいことが知られている。そこで、前記低回転時には可変吸気バルブ１０を閉じることによって、空気を吸気管の前記開口から吸気管を経てシリンダに供給し（図８中実線矢印）、前記高回転時には前記可変吸気バルブを開くことによって、第２吸気管の前記開口からも空気を供給する（図８中破線矢印）。上述の構成によって、前記低回転時には長い吸気管長を確保し、前記高回転時には前記吸気管長を短くすることができ、幅広いエンジンの回転数の範囲で効率的に空気を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る弁作動機構を適用した可変吸気装置の一例を示す図
【図２】本発明に係る弁開閉機構の一例を示す図
【図３】弁作動機構の要部を示す側面図
【図４】弁体の開閉を示す図
【図５】弁作動機構の動作を示す図
【図６】弁作動機構の要部を示す断面図
【図７】リンク部材とアクチュエータロッドとの連結部を示す図
【図８】本発明に係る弁作動機構の別の適用例を示す図
【符号の説明】
【００３０】
１      弁体
２      軸体
３      アクチュエータ
４      リンク部材
５      付勢部材
３１    アクチュエータロッド
３１ａ  枢支軸
【図１】
2008038700.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008038700.tif 000005
【図４】
2008038700.tif 000006
【図５】
2008038700.tif 000007
【図６】
2008038700.tif 000008
【図７】
2008038700.tif 000009
【図８】
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