(57)【要約】【課題】高いシール性を確保して吸気管長の切替えを円滑に行うことができる内燃機関の吸気管長切替機構を供する。【解決手段】スライド式の吸気管長切替機構において、可動管31と第２固定管21の相対向する開口端部の一方の開口端部には、他方に向けて拡開するファンネル状端部22が形成され、他方の開口端部には、ファンネル状端部22の内側に向けて延出する内側リップ32ｉとファンネル状端部32の外側に向けて延出する外側リップ32ｏを備える弾性シール部材32が取り付けられ、ファンネル状端部22と弾性シール部材32が当接した際に、ファンネル状端部22と内側リップ32ｉと外側リップ32ｏとで囲まれて形成されるリップ内空間37を同リップ内空間の外側の外空間と連通する切欠き32ａが、ファンネル状端部22または弾性シール部材32に形成される内燃機関の吸気管長切替機構。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１固定管と、前記第１固定管に摺動自在に嵌合して同第１固定管に対して進退して管長を伸縮する可動管と、前記可動管の前進に伴う管長の伸長により同可動管の一方の開口端部が当接して連通する第２固定管とを備えて内燃機関の吸気通路が構成され、前記可動管の進退に伴う前記第２固定管との接離により吸気管長が切替えられるスライド式の吸気管長切替機構において、
前記可動管と前記第２固定管の相対向する開口端部の一方の開口端部には、他方に向けて拡開するファンネル状端部が形成され、他方の開口端部には、前記ファンネル状端部の内側に向けて延出する内側リップと前記ファンネル状端部の外側に向けて延出する外側リップを備える弾性シール部材が取り付けられ、
前記ファンネル状端部と前記弾性シール部材が当接した際に、前記ファンネル状端部と前記内側リップと前記外側リップとで囲まれて形成されるリップ内空間を同リップ内空間の外側の外空間と連通する切欠きが、前記ファンネル状端部または前記弾性シール部材に形成されることを特徴とする内燃機関の吸気管長切替機構。
【請求項２】
前記ファンネル状端部は、シリンダヘッドの吸気ポートに連通するとともに、吸気チャンバ内に開口し、
前記切欠きは、前記弾性シール部材の前記内側リップが接する前記ファンネル状端部の当接面または前記内側リップに形成されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気管長切替機構。
【請求項３】
前記ファンネル状端部は、前記第２固定管に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関の吸気管長切替機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に内燃機関の運転状態に応じて吸気管長を切替える吸気管長切替機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気装置において、機関回転数の低回転と高回転に応じて吸気管長を長尺と短尺に切替えることにより、中低速走行時および高速走行時の双方において吸気における慣性過給効果が得られるようにした吸気管長切替機構については、既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
同特許文献１に開示された吸気管長切替機構は、１次側吸気管の端部に延設されたガイドパイプに可動管であるスライダが摺動自在に外嵌され、２次側吸気管の端部にファンネル状のガイドリングが固定されており、スライダの開口端部とガイドリングの開口端部がサージタンク内で対向している。
【０００４】
スライダの開口端部は先細にテーパしており、ファンネル状のガイドリングに差し込まれるように当接して吸気管内をシールするが、環状の当接シール部は１重であって、確実にシールするためには、スライダの先細テーパ面を有した開口端部をガイドリングに深く差し込むようにしなければならず、すると今度は離隔するときに、大きな摩擦抵抗が生じ円滑な吸気管長の切替えができなくなる。
【０００５】
そこで、可動吸気管の端部をファンネル状の開口端部とし、これに当接する固定吸気管の開口端部に筒状の第１リップとシール半径方向に延びる第２リップとを備える筒状シールが設けられた例がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−２５２９１８号公報
【特許文献２】特許第３２３５４３６号公報
【０００７】
同特許文献２に開示された吸気管長切替機構においては、可動吸気管のファンネル状の開口端部が固定吸気管の筒状シールに当接すると、筒状シールの第１リップはファンネル状の開口端部の内側に接し、第２リップはファンネル状の開口端部の外側に接して、環状の当接シール部は内外２重であって、筒状シールをファンネル状の開口端部に差し込むことなく、シールが確実になされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかるに、前記特許文献２においても、固定吸気管の筒状シールの第１リップと第２リップが、可動吸気管のファンネル状の開口端部に接すると、同開口端部と第１リップと第２リップにより囲まれて形成されるリップ内空間が閉塞された状態となるため、ファンネル状の開口端部が離隔するときに、第１リップと第２リップが吸盤のように作用して抵抗となり離隔することが困難となって吸気管長の切替えが円滑にできなくなる。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、高いシール性を確保して吸気管長の切替えを円滑に行うことができる内燃機関の吸気管長切替機構を供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、第１固定管と、前記第１固定管に摺動自在に嵌合して同第１固定管に対して進退して管長を伸縮する可動管と、前記可動管の前進に伴う管長の伸長により同可動管の一方の開口端部が当接して連通する第２固定管とを備えて内燃機関の吸気通路が構成され、前記可動管の進退に伴う前記第２固定管との接離により吸気管長が切替えられるスライド式の吸気管長切替機構において、前記可動管と前記第２固定管の相対向する開口端部の一方の開口端部には、他方に向けて拡開するファンネル状端部が形成され、他方の開口端部には、前記ファンネル状端部の内側に向けて延出する内側リップと前記ファンネル状端部の外側に向けて延出する外側リップを備える弾性シール部材が取り付けられ、前記ファンネル状端部と前記弾性シール部材が当接した際に、前記ファンネル状端部と前記内側リップと前記外側リップとで囲まれて形成されるリップ内空間を同リップ内空間の外側の外空間と連通する切欠きが、前記ファンネル状端部または前記弾性シール部材に形成される内燃機関の吸気管長切替機構とした。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の吸気管長切替機構において、前記ファンネル状端部は、シリンダヘッドの吸気ポートに連通するとともに、吸気チャンバ内に開口し、前記切欠きは、前記弾性シール部材の前記内側リップが接する前記ファンネル状端部の当接面または前記内側リップに形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の内燃機関の吸気管長切替機構において、前記ファンネル状端部は、前記第２固定管に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の内燃機関の吸気管長切替機構によれば、可動管と第２固定管の相対向する開口端部の一方のファンネル状端部に他方の弾性シール部材が当接すると、弾性シール部材の内側リップがファンネル状端部の内側に接し、外側リップがファンネル状端部の外側に接して、環状の当接シール部は内外２重となり、一方は全周シールをなし、他方は切欠きを除いた略全周シールをなすことで、シール性を確保することができる。
【００１４】
そして、ファンネル状端部と弾性シール部材が当接した際に、ファンネル状端部と内側リップと外側リップとで囲まれて形成されるリップ内空間を同リップ内空間の外側の外空間と連通する切欠きが、ファンネル状端部または弾性シール部材に形成されるので、ファンネル状端部と弾性シール部材が離隔するときに、リップ内空間が外空間と切欠きにより連通しているために内側リップと外側リップは吸盤のように作用することがなく、抵抗なく離隔でき、吸気管長の切替えを円滑に行うことができる。
【００１５】
請求項２記載の内燃機関の吸気管長切替機構によれば、ファンネル状端部はシリンダヘッドの吸気ポートに連通するとともに吸気チャンバ内に開口し、ファンネル状端部の前記切欠きは、弾性シール部材の内側リップが接するファンネル状端部の当接面または弾性シール部材に形成されるので、リップ内空間が外空間と切欠きにより連通して吸盤作用を無効とするとともに、切欠きを介してシリンダヘッドに連通するリップ内空間にも負圧が作用して外側リップが益々ファンネル状端部に圧接してシール性をより高く維持することができる。
【００１６】
請求項３記載の内燃機関の吸気管長切替機構によれば、ファンネル状端部は、第２固定管に設けられ、可動管には設けられないので、可動管の重量増加を回避でき、可動管の摺動に必要な力を低減し、小さい慣性力で円滑に可動管を進退させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図５に基づいて説明する。
本実施の形態の内燃機関Ｅは、自動車に搭載される４ストロークの直列４気筒内燃機関である。
図１および図２は、内燃機関Ｅのシリンダヘッドの側壁に設けられる吸気装置１の要部を示した斜視図であり、吸気チャンバ３の一部を欠損して内部に構成されたスライド式の吸気管長切替機構10を示している。
【００１８】
吸気チャンバ３は、直方体状の筐体ケース４の下方に開いた開口を底蓋体５が閉塞する構造であり、底蓋体５からは直列に配列された４本の１次側吸気管２が下方に延出しており、同１次側吸気管２は、その両端が吸気チャンバ３内に開口され、吸気チャンバ３は、図示されないが、吸気入口を介してスロットルボディを経てエアクリーナに至る。
【００１９】
筐体ケース４の上壁とシリンダヘッドの側壁との間には、４本の２次側吸気管７が並列に一体化された吸気マニホールド７Ｍが介装されており、各２次側吸気管７は、図示されないが、シリンダヘッドの各気筒の吸気ポートに連通する。
【００２０】
底蓋体５は、筐体ケース４との合せ面５ｓの矩形の内側が下方に膨出しており、膨出した底壁には前記１次側吸気管２に連通する延長管２eを介して円筒状の第１固定管11が上方に突出している。
直列に配列された４本の第１固定管11は、その下方基端部が第１ベースプレート12と一体に形成されて互いに連結されている。
この第１ベースプレート12が底蓋体５の４隅にボルト13により締結固定される。
【００２１】
一方、筐体ケース４の上壁には前記２次側吸気管７に連通する円筒状の第２固定管21が下方に突出しており、直列に配列された４本の第２固定管21は一体に連結されている。
４本の第２固定管21の下端にはファンネル状に湾曲開口面を形成したファンネル状端部23が固着されており、この４つのファンネル状端部22はフランジ状に延出した第２ベースプレート23により一体に連結されている。
【００２２】
下側の第１ベースプレート12と上側の第２ベースプレート23は、平行で、両者間に５本のスタッドボルト25が介装されており、吸気チャンバ３内において、下側に直列に配列された４本の第１固定管11と、上側に直列に配列された４本の第２固定管21とが、一定の間隔を存してそれぞれ同軸に位置している。
【００２３】
下側に配列された４本の第１固定管11の各々に、軸方向（上下方向）に摺動自在に可動管13が外嵌され、かかる４本の可動管31は連結部31ｃで互いに連結されて一体化されており、一斉に昇降する。
【００２４】
中央を除く両側の連結部31ｃは側方に膨出して２本のスタッドボルト25によりそれぞれ貫通されて４本の可動管31が常に姿勢を維持して昇降できるようにしている。
可動管31の内周面の下端近傍にシールリング33が嵌着されており、同シールリング33は第１固定管11と摺接して同第１固定管11と可動管31との隙間を塞いでいる。
【００２５】
可動管31は、第１固定管11に対して進退して管長を伸縮する。
すなわち、可動管31は、後退（下降）したとき第１固定管11を全部内側に収め管長を縮小し（図１参照）、前進（上昇）すると第１固定管11から突出して管長を伸長する（図２参照）。
【００２６】
可動管31の上側開口端には弾性部材である環状の弾性シール部材32が嵌着されており、同弾性シール部材32が対向する第２固定管21の下端には前記ファンネル状端部22が設けられている。
したがって、可動管31が前進（上昇）したとき、可動管31の上側開口端の弾性シール部材32が、第２固定管12のファンネル状端部22に当接して、第１固定管11と第２固定管21とを可動管31が連通する（図２、図４参照）。
【００２７】
ここに、第２固定管21の下端のファンネル状端部22には、図３に示すように、開口湾曲面の上側小径内周面に斜め上方に指向した溝状の切欠き22ａが各開口湾曲面に１本ずつ形成されている。
【００２８】
一方の可動管31の上側開口端の環状の弾性シール部材32は、図４に示すように、ファンネル状端部22の内側に向けて略上方に延出する内側リップ32ｉとファンネル状端部22の外側に向けて斜め上方に延出する外側リップ32ｏとを備える。
【００２９】
ファンネル状端部22に弾性シール部材32が当接すると、図５および図６に示すように、弾性シール部材32の内側リップ32ｉはファンネル状端部22の開口湾曲面の上側小径内周面に摺接して内側に反り返るように弾性変形し、外側リップ32ｏはファンネル状端部22の開口湾曲面の下側大径展開面に摺接して外側に反り返るように弾性変形する。
【００３０】
したがって、ファンネル状端部22の開口湾曲面に摺接して弾性変形した内側リップ32ｉと外側リップ32ｏおよびファンネル状端部22により囲まれたリップ内空間37が形成される。
【００３１】
ファンネル状端部22の開口湾曲面に形成された前記切欠き22ａは、弾性シール部材32の内側リップ32ｉが当接する開口湾曲面の上側小径内周面に形成されており、図６に示すように、ファンネル状端部22に弾性シール部材32が当接したときに、リップ内空間37は切欠き22ａによりファンネル状端部22の内部すなわち第２固定管21の内部と連通している。
【００３２】
図１および図２を参照して、４本の直列に配列された可動管31の配列方向に指向して４本の可動管31に沿って回転作動軸41が、筐体ケース４の対向する側壁間に架設され回転自在に軸支されている。
回転作動軸41の一方の側壁を貫通した端部は、電動モータ40の出力軸に連動し、電動モータ40の駆動で回転作動軸41が回動する。
【００３３】
直列に連結された４本の可動管31の両端部には突起35，36が突設されている。
そして、回転作動軸41の両端近傍に基端部を固着された揺動アーム42，43の先端の２又に分岐した挟持片が、突起35，36をそれぞれ摺動自在に挟んでいる。
【００３４】
したがって、電動モータ40が駆動して回転作動軸41が回動すると、揺動アーム42，43が一体に上下に揺動して、揺動アーム42，43の挟持片が挟んでいる突起35，36を介して４本の可動管31を上下に昇降することができる。
【００３５】
４本の可動管31が上昇した状態を示す図２を参照して、両端の第１固定管11，11における第１ベースプレート12に連結する基端部の周囲の第１ベースプレート12の上面に緩衝材50が固定プレート51に挟まれてボルト13の締結により固着されている。
【００３６】
半円弧状の緩衝材50は内周縁が第１固定管11の基端部の外周面に接しているが、半円弧状の固定プレート51の内周縁は、第１固定管11の外周面から一定距離離れて緩衝材50が円弧状に露出しており、この緩衝材50の第１固定管11の周囲の露出部分が、可動管31の下側開口端に互いに対向しており（図２参照）、当接に際して緩衝効果が得られる。
【００３７】
以上のように、本吸気管長切替機構10は、機関回転数が低回転時には４本の可動管31を前進（上昇）させ、４本の可動管31の上側開口端の弾性シール部材32を第２固定管12のファンンネル状端部22に当接して、第１固定管11と第２固定管21とを可動管31が連通することで、１次側吸気管から吸気ポートまで連通して有効吸気管長を長尺として低機関回転数における慣性過給効果が得られるようにし、一方で、機関回転数が高回転になると、電動モータ40の駆動により４本の可動管31を後退（下降）させ、第１固定管11と第２固定管21の間の連通が吸気チャンバ３内で開放され、有効吸気管長を２次側吸気管から吸気ポートまでの短尺に切り替え、高機関回転数においても慣性過給効果が得られるようにすることができる。
【００３８】
そして、吸気管長切替時に、電動モータ40の駆動による可動管31の前進による第２固定管21の下端のファンネル状端部22との当接は弾性シール部材32の介在で緩衝され、可動管31の後退による第１固定管11側の第１ベースプレート12との当接は緩衝材50の介在により緩衝され、異音や磨耗の発生を防止できる。
【００３９】
可動管31の前進による弾性シール部材32のファンネル状端部22への当接に際しては、前記したように、弾性シール部材32の内側リップ32ｉと外側リップ32ｏがファンネル状端部22の開口湾曲面に摺接して（図５，図６参照）、環状の当接シール部は内外２重となる。  一方の外側リップ32ｏによる当接シール部はファンネル状端部22の全周をシールする。
他方の内側リップ32ｉによる当接シール部は切欠き22ａを除いたファンネル状端部22の略全周をシールする。
【００４０】
そして、吸気チャンバ３内に開口し第２固定管21および２次側吸気管７を介して吸気ポートと連通するファンネル状端部22に形成された切欠き22ａは、ファンネル状端部22と内側リップ32ｉと外側リップ32ｏとで囲まれて形成されるリップ内空間37を吸気ポートと連通して、リップ内空間37に負圧を作用させ、外側リップ32ｏを益々ファンネル状端部に圧接させる。
これにより切欠き22ａを形成することによるシール性能低下を防ぎ、シール性能を高く維持することができる。
【００４１】
また、可動管31の前進による弾性シール部材32のファンネル状端部22への当接時、リップ内空間37が切欠き22ａにより外空間（第２固定管21の内側空間）と連通しているので、内側リップ32ｉと外側リップ32ｏが吸盤のようにファンネル状端部22に貼り付くことがなく、そのためファンネル状端部22から弾性シール部材32が離隔するときに抵抗がなく、吸気管長の切替えを円滑に行うことができる。
【００４２】
ファンネル状端部22は、第２固定管21に設けられ、可動管31側には設けられないので、可動管31の重量増加を回避でき、可動管31の摺動に必要な力を低減し、小さい慣性力で円滑に可動管31を進退させることができる。
可動管31の当接に伴う衝撃力も小さく、益々異音や磨耗の発生を抑制でき、かつ電動モータも小型軽量のものを使用することができる。
【００４３】
以上の実施の形態では、ファンネル状端部22の開口湾曲面のうち内側リップ32ｉが当接する上側小径内周面に切欠き22ａが形成されていたが、図７に示す実施の形態では、ファンネル状端部60の開口湾曲面のうち外側リップ32ｏが当接する下側大径展開面に溝状の切欠き60ａが形成されている。
なお、図７では、可動管と弾性シール部材は前記実施の形態と同じで、同じ符号を用いている。
【００４４】
可動管31の前進による弾性シール部材32のファンネル状端部60への当接時、リップ内空間65が切欠き60ａにより外空間（吸気チャンバ３の内側空間）と連通しているので、内側リップ32ｉと外側リップ32ｏが吸盤のようにファンネル状端部22に貼り付くことがなく、そのためファンネル状端部60から弾性シール部材32が離隔するときに抵抗がなく、吸気管長の切替えを円滑に行うことができる。
【００４５】
また、切欠きをファンネル状端部ではなく、弾性シール部材に形成してもよい。
例えば、図８に示す例では、切欠きのないファンネル状端部70に当接する弾性シール部材72の外側リップ72ｏと内側リップ72ｉのうち、内側リップ72ｉの一部に切欠き75が形成されている。
この例でも図６に示す実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
あるいは、図９に示す例のように、切欠きのないファンネル状端部80に当接する弾性シール部材82の外側リップ82ｏと内側リップ82ｉのうち、外側リップ82ｏの一部に切欠き85を形成してもよい。
この場合も図７に示す実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
また、以上の実施の形態とは逆に、可動管側に切欠きを備えたファンネル状端部を形成し、第２固定管側に内側リップと外側リップとを備えた弾性シール部材を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る内燃機関のシリンダヘッドの側壁に設けられる吸気装置の吸気チャンバの一部を欠損して内部に構成された吸気管長切替機構を示している斜視図である。
【図２】可動管が前進し上昇した状態を示す同斜視図である。
【図３】第２固定管の下端のファンネル状端部の斜視図である。
【図４】可動管が後退し下降した状態の吸気管長切替機構の一部断面図である。
【図５】可動管が前進し上昇した状態の吸気管長切替機構の一部断面図である。
【図６】同要部拡大図である。
【図７】別の実施の形態の吸気管長切替機構の要部拡大図である。
【図８】また別の実施の形態の吸気管長切替機構の要部拡大図である。
【図９】さらに別の実施の形態の吸気管長切替機構の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…吸気装置、２…１次側吸気管、３…吸気チャンバ、４…筐体ケース、５…底蓋体、７Ｍ…吸気マニホールド、７…２次側吸気管、
10…吸気管長切替機構、11…第１固定管、12…第１ベースプレート、13…ボルト、
21…第２固定管、22…ファンネル状端部、22ａ…切欠き、23…第２ベースプレート、25…スタッドボルト、
31…可動管、31ｃ…連結部、32…弾性シール部材、32ｉ…内側リップ、32ｏ…外側リップ、33…シールリング、35，36…突起、37…リップ内空間、
40…電動モータ、41…回転作動軸、42，43…揺動アーム、
50…緩衝材、51…固定プレート、
60…ファンネル状端部、60ａ…切欠き、65…リップ内空間。
70…ファンネル状端部、72……弾性シール部材、72ｉ…内側リップ、75…切欠き、
80…ファンネル状端部、82……弾性シール部材、82ｏ…外側リップ、85…切欠き。
【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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