(57)【要約】【課題】吸気通路構造体に切換弁を簡便に組み込むことができ、かつ吸気通路構造体の歪の影響を受けることなく切換弁を円滑に作動させることができる可変吸気装置を提供する。【解決手段】吸気通路構造体の吸気通路を切換えるための切換弁が設けられるとともに、該切換弁の弁軸３３の一方の端部に連結されたアクチュエータが前記吸気通路構造体の中央構造部２１の側壁に固定され、前記弁軸３３の他方の端部３３ａが吸気通路構造体内の軸受け部材６１によって回転自在に支持された可変吸気装置において、前記吸気通路構造体は、少なくとも前記軸受け部材６１を通る面で複数の構造体に分割されるとともに、これら分割された構造体どうしが溶着接合されてなり、この接合された構造体のメイン構造部７と中央構造部２１との間に前記軸受け部材６１が挟まれた状態に保持されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路構造体の吸気通路を切換えるための切換弁が設けられるとともに、該切換弁の弁軸の一方の端部に連結されたアクチュエータが前記吸気通路構造体の側壁に固定され、前記弁軸の他方の端部が吸気通路構造体内の軸受け部材によって回転自在に支持された可変吸気装置において、
前記吸気通路構造体は、少なくとも前記軸受け部材を通る面で複数の構造体に分割されるとともに、これら分割された構造体どうしが溶着によって接合されてなり、この分割された構造体の間に前記軸受け部材が挟まれた状態に保持されていることを特徴とする可変吸気装置。
【請求項２】
分割された各構造体と前記軸受け部材の外周面との間にクリアランスが設けられていることを特徴とする請求項１記載の可変吸気装置。
【請求項３】
分割された各構造体と前記軸受け部材との間にクッション部材が挟持されていることを特徴とする請求項２記載の可変吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気通路構造体の吸気通路を切換えるための切換弁が設けられた可変吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変吸気装置は、エンジンの運転状況によって吸気管の長さ等を変化させることができるようになっており、低速時のトルクと高速時のパワーとを両立させることができるものである。
このような可変吸気装置において、軽量化及びコスト低減のために吸気通路構造体を合成樹脂によって製造したものがある。例えば特許文献１に示す可変吸気装置は、エンジンの各気筒に対して二つずつの吸気管路が並列して形成されるとともに、その一方に設けた切換弁を作動させることにより、吸気経路を変化させることができるようになっており、その吸気通路構造体が複数の構造体に分割され、これら分割構造体を射出成形によってそれぞれ形成しておき、振動溶着等によって一体接合した構成とされている。この場合、切換弁の弁軸を吸気通路構造体に固定するために軸ホルダが組み込まれており、該軸ホルダは、分割構造体の一つに一体に形成されたもの、及び個別に単独で形成されたものの複数備えられ、これら軸ホルダによって弁軸の複数箇所をそれぞれ支持しながら各分割構造体を接合することにより、切換弁が吸気通路構造体内に組み込まれる構成とされている。
【特許文献１】特開２００５−２９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、合成樹脂製の吸気通路構造体は、金属製のものに比べて成形歪や溶着時の歪が生じ易く、特許文献１記載のように複数個の軸ホルダを一つずつ取り付けながら切換弁の複数箇所を支持して組み込む構成であると、分割構造体の歪の影響を個別に調整しながら取り付けていく必要があり、組み立て作業が煩雑になる。また、各軸ホルダ毎の取付精度がばらつき易く、切換弁の作動を妨げるおそれもある。
【０００４】
本発明は、前記事情に鑑みて提案されたもので、吸気通路構造体に切換弁を簡便に組み込むことができ、かつ吸気通路構造体の歪の影響を受けることなく切換弁を円滑に作動させることができる可変吸気装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の可変吸気装置は、吸気通路構造体の吸気通路を切換えるための切換弁が設けられるとともに、該切換弁の弁軸の一方の端部（実施形態では基端部）に連結されたアクチュエータが前記吸気通路構造体の側壁に固定され、前記弁軸の他方の端部（実施形態では先端部）が吸気通路構造体内の軸受け部材によって回転自在に支持された可変吸気装置において、前記吸気通路構造体は、少なくとも前記軸受け部材を通る面で複数の構造体に分割されるとともに、これら分割された構造体どうしが溶着によって接合されてなり、この分割された構造体の間に前記軸受け部材が挟まれた状態に保持されていることを特徴とする。
【０００６】
すなわち、切換弁の弁軸を回転自在に支持する軸受け部材を分割された構造体の間に挟み込んだ状態としてこれら構造体を接合するのであり、軸受け部材を挟み込むという簡便な方法で切換弁を組み込むことができる。この場合、弁軸の一方の端部に連結されたアクチュエータは吸気通路構造体の側壁に固定され、他方の端部を支持する軸受け部材は構造体に挟まれて支持される構成であり、吸気通路構造体への支持個所が少ないとともに、軸受け部材の挟持部分で歪を吸収することが可能であり、吸気通路構造体の歪の影響を少なくすることができる。
なお、分割された構造体は、必ずしも弁軸の軸心を通る面でなくとも軸受け部材が分割構造体の間に挟まれるように分割されていればよい。
【０００７】
また、本発明の可変吸気装置において、分割された各構造体と前記軸受け部材の外周面との間にクリアランスが設けられている構成としてもよい。
吸気通路構造体の歪をクリアランスによって吸収することができ、その歪等によって軸受け部材の作動が妨げられることはない。この場合のクリアランスは、軸受け部材により支持される弁軸の回転によって軸受け部材も同時に回動してしまうことがない程度に設定される。
【０００８】
また、本発明の可変吸気装置において、分割された各構造体と前記軸受け部材との間にクッション部材が挟持されている構成として、前記クリアランスの分をクッション部材によって埋めるようにしてもよく、がたつきの発生を確実に防止して、より高精度に軸受け部材を保持することが可能になる。
なお、本発明の可変吸気装置において、前記軸受け部材の外周面に少なくとも一つの平面が形成され、分割された構造体は、軸受け部材の前記平面に面接触している構成とすることにより、軸受け部材を回り止めした状態に保持することができる。この平面は一つでもよいし、複数形成してもよく、複数の場合は横断面多角形状となる外周面に形成することも可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の可変吸気装置によれば、複数に分割された構造体によって軸受け部材を挟み込むという簡便な方法で切換弁を組み込むことができ、この場合に、吸気通路構造体への支持個所が少なくなるとともに、軸受け部材の挟持部分で歪を吸収することが可能であり、吸気通路構造体の歪の影響を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の可変吸気装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
この可変吸気装置１の吸気通路構造体２は、４気筒エンジンに対応したものであり、合成樹脂からなる複数の構造体に分割されて、これら分割された構造体を溶着接合することにより一体化した構成とされている。この実施形態では、吸気通路構造体２は、図１に示すように上側分割構造体３と下側分割構造体４とに大きく分割されている。
【００１１】
上側分割構造体３は、図４にも断面にして示すように、吸気室５を囲むサージタンク部６の上半分６Ａを構成するメイン構造部７と、該メイン構造部７の上側面との間で４本の吸気通路８の後段部８Ａを形成する吸気通路後段カバー部９とから構成されており、該吸気通路後段カバー部９と前記メイン構造部７との接合によって形成される各吸気通路８の接合部にまたがってファンネル部１０が取り付けられ、エンジン（図示略）からのブローバイガスを前記吸気通路８に取り込むＰＣＶ（Positive Crankcase  Ventilation）部１１がさらに取り付けられている。そして、前記メイン構造部７に、前記吸気室５をスロットルボディのダクト（図示略）に接続可能なフランジ１２と、各吸気通路８をエンジンの各気筒（図示略）に接続するためのフランジ１３とが一体成形されている。
【００１２】
一方、下側分割構造体４は、サージタンク部６の下半分６Ｂを構成する中央構造部２１と、該中央構造部２１の下側面との間で４本の吸気通路８の前段部８Ｂを形成する吸気通路前段カバー部２２とを主な要素として構成されている。この吸気通路８の前段部８Ｂは、一端が吸気室５に開口するとともに、他端の開口部２３も吸気室５に臨んで設けられている。
【００１３】
これら上側分割構造体３及び下側分割構造体４の接合部分の詳細について説明すると、前記上側分割構造体３におけるメイン構造部７は、前述したようにサージタンク部６の上半分６Ａを構成しており、該上半分６Ａの下方が開放状態とされている。一方、下側分割構造体４における中央構造部２１は、サージタンク部６の下半分６Ｂを構成しており、該下半分６Ｂの上方が開放状態とされている。そして、上側分割構造体３におけるメイン構造部７の下向きの周縁部７ａと、下側分割構造体４における中央構造部２１の上向きの周縁部２１ａとは、これら上側分割構造体３と下側分割構造体４との接合部になっており、これら周縁部７ａ，２１ａどうしを接合することによりサージタンク部６に囲まれた吸気室５が形成される構造である。
【００１４】
一方、下側分割構造体４の中央構造体２１に形成されている吸気通路８の前記他端の開口部２３は、該中央構造体２１の周縁部２１ａよりも内方に引き込んだ位置に設けられており、下側分割構造体４に上側分割構造体３を接合すると、下側分割構造体４における吸気通路８の前段部８Ｂと、上側分割構造体３における吸気通路８の後段部８Ａとの間に図４に示すように比較的大きい間隙Ｇがあけられた状態で両者の開口部、つまり下側分割構造体４における前記開口部２３と上側分割構造体３における前記ファンネル部１０とが対向するようになっている。そして、この対向間に切換弁３１の後述する筒体３４が配置されている。
【００１５】
この切換弁３１は、この実施形態の場合はスライド式バルブであり、図３に示すように、アクチュエータ３２によって回動させられる弁軸３３の途中が下側分割構造体４における前記開口部２３と上側分割構造体３における前記ファンネル部１０との間の空間を避けるように屈曲形成されるとともに、下側分割構造体４における前記開口部２３に、該開口部２３と上側分割構造体３における前記ファンネル部１０との間を連結可能な長さを有する筒体３４がそれぞれ摺動自在に被せられ、前記弁軸３３に、各筒体３４の外側部に設けた突起３５に係合するフォーク部３６が設けられ、弁軸３３の回動によりフォーク部３６が揺動して筒体３４を図４の矢印で示すように往復スライドする構成である。図３に示す例では、前記弁軸３３は、その先端部３３ａ及び基端部３３ｂと中央部３３ｃとの間がそれぞれコ字状に屈曲形成され、これら屈曲部３３ｄの中に前記筒体３４が二つずつ配置され、これら筒体３４どうしが連結状態とされている。
【００１６】
そして、弁軸３３を回動させることにより筒体３４を上側分割構造体３における前記ファンネル部１０に接近させて、図４に示すように、ファンネル部１０と下側分割構造体４における前記開口部２３との間を筒体３４によって連結状態としたときに、下側分割構造体４における吸気通路８の前段部８Ｂと上側分割構造体３における吸気通路８の後段部８Ａとが連通状態となり、吸気室５から吸気通路８の全長を経由してエンジンに至る長い吸気通路長に設定される。
一方、切換弁３１の筒体３４を上側分割構造体３における前記ファンネル部１０から離間させて、下側分割構造体４における前記開口部２３と上側分割構造体３における前記ファンネル部１０との間隙Ｇを開けると、吸気室５には上側分割構造体３における吸気通路８の後段部８Ａが直接開口することになり、該吸気室５から吸気通路８の後段部８Ｂを経由する短い吸気通路長に設定されるものである。
【００１７】
前記アクチュエータ３２は、図３に示すように、下側分割構造体４における中央構造部２１の外側部に取り付けられるようになっており、該中央構造部２１の側壁に形成された比較的大きい孔部４１に取り付けられ弁軸３３の基端部３３ｂを回転自在に支持する軸受け機構部４２と、該軸受け機構部４２の外側に接続され弁軸３３を回動する駆動部４３とから構成されている。
【００１８】
そして、前記弁軸３３の先端部３３ａには、これを回転自在に支持する円筒状の軸受け部材（他の軸受け部材と区別するために先端部軸受け部材と称することがある）６１が設けられており、図５に示すように、該軸受け部材６１が下側分割構造体４の中央構造部２１に形成された支持凹部６２内に設置され、その上から上側分割構造体３のメイン構造部７に形成された押さえ部６３が被せられ、この状態で両分割構造体３，４が接合されることにより、軸受け部材６１が両分割構造体３，４の間に挟持された状態に保持されている。この場合、図５に示すように、前記中央構造部２１における支持凹部６２の内面と軸受け部材６１の外周面との間、及びメイン構造部７における押さえ部６３の下面と軸受け部材６１の外周面との間にはそれぞれクリアランスＣ１が形成されるようになっている。このクリアランスＣ１は、軸受け部材６１により支持される弁軸３３の回転によって軸受け部材６１も一緒に回ってしまうことがない程度に設定される。例えば、軸受け部材６１としてコロ軸受けを用いる、又は、すべり軸受けの場合でも、外周面の摩擦に比べて内周面の弁軸３３の回転に対する抵抗を極めて小さくしたものが好ましい。
あるいは、図６に示すように、前記クリアランスＣ１内にクッション部材１１１を設けるようにしてもよい。このクッション部材１１１は例えばＯリングにより構成され、その軸方向の前後には前記クリアランスＣ１が残るようにされており、軸受け部材６１が若干傾くことが許容されるようにするとよい。
【００１９】
一方、弁軸３３の中央部３３ｃは、下側分割構造体４の中央構造部２１の中央部に突出形成した隆起部６５の上に支持されている。図７に示すように、この隆起部６５は、上面に円弧状凹部６６が形成され、該円弧状凹部６６に軸受け部材（他の軸受け部材と区別するために中間部軸受け部材と称することがある）６７が載置されるようになっている。この軸受け部材６７は、円筒体を縦割りしてなる一対の半円筒部材６８を接合した構成であり、両半円筒部材６８には、その長さ方向に沿う平板部６９が両側縁から半径方向に連続するように一体形成されている。また、両半円筒部材６８の平板部６９には、これらを接合したときに両者を貫通する貫通孔部７０が形成されており、中央構造部２１における前記隆起部６５にも、前記円弧状凹部６６に軸受け部材６７を載置したときに前記貫通孔部７０と対応する位置に貫通孔部７１が貫通して形成されている。そして、これら軸受け部材６７及び中央構造部２１の貫通孔部７０，７１に係止されるように軸受けホルダー７５が取り付けられている。
【００２０】
この軸受けホルダー７５は、軸受け部材６７の上半分を覆う半円カバー部７６の両側縁に平板部７７が一体形成され、各平板部７７に、その面に直交する方向に延びる爪部７８が一体に形成された構成とされている。これら爪部７８は、図示例では、相互に平行なアーム７９の先端部に、外向きフック部８０が一体に形成されるとともに、これらフック部８０の外側面が、両爪部７８の外側面間の寸法を先端に向けて徐々に小さくするように先細りのテーパ面８０ａに形成された構成とされている。
【００２１】
この場合、軸受けホルダー７５は、弾性変形容易な合成樹脂材料によって製作され、前記爪部７８は、そのフック部８０の相互間隔を狭める方向に弾性変形可能であり、該相互間隔を狭めることにより、両フック部８０に外向きの復元力が生じるものである。そして、これら爪部８０のテーパ面８０ａ間の最大寸法が、軸受け部材６７及び中央構造部２１の貫通孔部７０，７１の外側端縁間の最大寸法よりも大きく設定されており、このため、これら貫通孔部７０，７１に軸受けホルダー７５の爪部７８を挿入すると、爪部７８先端のフック部８０が貫通孔部７０，７１を通過する際に、フック部８０のテーパ面８０ａが貫通孔部７０，７１の内縁で押されることにより、爪部７８が相互間隔を押し縮められながら挿入され、このテーパ面８０ａが貫通孔部７０，７１を通過すると、爪部７８が復元させられることにより、該爪部７８のフック部８０が中央構造部２１の背面側に突出し、該中央構造部２１の貫通孔部７１の周縁に係止されて抜け止めされる構成である。
【００２２】
なお、軸受けホルダー７５の半円カバー部７６の内周面における中央位置には、図８に示すように溝８１が周方向に沿って形成され、該溝８１内にＯリング等の弾性リング８２が設けられ、該弾性リング８２が軸受け部材６７の外周面に弾性的に接触するようになっており、この弾性リング８２の前後は、半円カバー部７６と軸受け部材６７との間に若干のクリアランスＣ２が形成されている。
【００２３】
次に、このように構成された可変吸気装置１を組み立てる方法について説明する。
まず、メイン構造部７、吸気通路後段カバー部９、ファンネル部１０、ＰＣＶ部１１からなる上側分割構造体３と、中央構造部２１、吸気通路前段カバー部２２からなる下側分割構造体４とを別々に組み立てる。この組み立てに際しては、各構成要素を接合して振動を加えながら加圧して溶着することが行われる。構成要素が小さい部品等である場合、例えば各ファンネル部１０の溶着に際しては、超音波によって振動が加えられる。
【００２４】
そして、このようにして一体化した両分割構造体３，４のうち、下側分割構造体３に切換弁３１を組み込むのであるが、このとき、図１０（ａ）に示すように、先に下側分割構造体４の中央構造部２１の隆起部６５における円弧状凹部６６の上に中間部軸受け部材６７の一方の半円筒部材６８を載置しておく。そして、切換弁３１の弁軸３３の先端部３３ａには円筒状の先端部軸受け部材６１を取り付け、該先端部軸受け部材６１を図１０（ｂ）に示すように下側分割構造体４の中央構造部２１における支持凹部６２内に配置し、弁軸３３の中央部３３ｃを先に配置した中間部軸受け部材６７の半円筒部材６８上に載置する。次に、弁軸３３の中央部３３ｃの上に中間部軸受け部材６７のもう一方の半円筒部材６８を被せた後、さらにその上から軸受けホルダー７５を取り付け、該軸受けホルダー７５の爪部７８を軸受け部材６７及び中央構造部２１の貫通孔部７０，７１に挿入して抜け止めする。
一方、切換弁３１の弁軸３３の基端部３３ｂは下側分割構造体４の中央構造部２１の側部における孔部４１から臨ませておき、図１０（ｃ）に示すように、この弁軸３３の基端部３３ｂに接続するようにアクチュエータ３２の軸受け機構部４２を取り付け、該軸受け機構部４２に駆動部４３を接続した状態で中央構造部２１の外側部に固定する。
【００２５】
このようにして切換弁３１を下側分割構造体４の中央構造部２１に保持した状態とすると、該切換弁３１の弁軸３３の基端部３３ｂはアクチュエータ３２に接続されるとともに、該アクチュエータ３２が下側分割構造体４にねじ止め等により強固に固定された状態とされ、一方、弁軸３３の先端部３３ａは先端部軸受け部材６１が取り付けられた状態で下側分割構造体４の支持凹部６２に載置され、弁軸３３の中央部３３ｃは中間部軸受け部材６７が取り付けられた状態で軸受けホルダー７５によって下側分割構造体４の隆起部６５上に保持されている。
この切換弁３１を設置した状態で下側分割構造体４に上側分割構造体３を被せ、両者の接合部（メイン構造部７と中央構造部２１との各周縁部７ａ，２１ａ）を合わせて振動溶着することにより全体が組み立てられ、これにより、下側分割構造体４の支持凹部６２内に配置された切換弁３１の弁軸３３先端の軸受け部材６１は、上側分割構造体３の押さえ部６３によって押さえられるようにして挟持される。
【００２６】
すなわち、この可変吸気装置１の組み立てにおいては、上側分割構造体３と下側分割構造体４とを別々に組み立てておき、下側分割構造体４に切換弁３１を設置して、その弁軸３３の基端部３３ｂをアクチュエータ３２と一緒に下側分割構造体４に固定するとともに、弁軸３３の中央部３３ｃは軸受けホルダー７５によって仮止めするように保持しておき、両分割構造体３，４を溶着接合することにより、切換弁３１の弁軸３３先端の軸受け部材６１を両分割構造体３，４の間に挟持状態に保持するのである。
このようにして切換弁３１を組み込む作業としては、下側分割構造体４にアクチュエータ３２を固定する以外は、弁軸３３の中央部３３ｃを軸受けホルダー７５によって仮止めするだけで他の部分はフリーな状態としておき、この下側分割構造体４に上側分割構造体３を溶着すれば組み立てることができ、切換弁３１を組み込んだ吸気通路構造体２を極めて簡便に製作することができるものである。
【００２７】
なお、本発明の可変吸気装置は、前記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能であり、例えば、切換弁として、前記実施形態のスライド式バルブに代えて、ロータリーバルブやバタフライバルブ等も適用することができ、この場合も、前記実施形態と同様に、中間部軸受け部材を軸受けホルダーによって下側分割構造体に保持するとともに、先端部軸受け部材を両分割構造体の間に挟持して保持することができる。また、前記先端部軸受け部材としては、外周面が円形の円筒形状のものでなくとも、その内周部で弁軸を回転自在に支持するものであればよく、外周面に平面が形成され、その平面に分割構造体の一方が面接触することにより、軸受け部材を回り止めする構成としてもよい。その他、外周面を断面角形に形成してもよいし、横断面が楕円状となる外形のように、軸受け部材の中心からの距離が周方向に沿って徐々に変化する形状も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の可変吸気装置の実施形態における吸気通路構造体の分解斜視図である。
【図２】図１の吸気通路構造体の下側分割構造体に切換弁を組み込んだ状態を斜め上から見た斜視図である。
【図３】図２の下側分割構造体を切換弁の弁軸を中心とする横断面図である。
【図４】前記実施形態の可変吸気装置全体を断面にした縦断面図である。
【図５】前記実施形態における切換弁の弁軸先端部の軸受け部材を上下の分割構造体で挟持した状態を示す縦断面図である。
【図６】図５に示す軸受け部材の挟持構造部分にクッション部材を介在させた例を示す縦断面図である。
【図７】前記実施形態における切換弁の弁軸中間部の軸受け部材を下側分割構造体に保持した状態を示す縦断面図である。
【図８】図７に示す部分を弁軸方向に沿って縦断面にした断面図である。
【図９】図１の吸気通路構造体の組み立て状態を示す斜視図である。
【図１０】図２の下側分割構造体に切換弁を組み込んでいく工程を（ａ）〜（ｃ）の順に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  可変吸気装置
２  吸気通路構造体
３  上側分割構造体
４  下側分割構造体
７  メイン構造部
７ａ  周縁部（接合部）
８  吸気通路
１０  ファンネル部
２１  中央構造部
２１ａ  周縁部（接合部）
２３  開口部
３１  切換弁
３２  アクチュエータ
３３  弁軸
３３ａ  先端部
３４  筒体
６１  軸受け部材（先端部軸受け部材）
６２  支持凹部
６３  押さえ部
６７  軸受け部材（中間部軸受け部材）
Ｇ  間隙
Ｃ１  クリアランス
【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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