(57)【要約】【課題】摩耗を低減し、振動および異音の発生を防止する可変吸気装置を提供する。【解決手段】駆動軸部材４０のアクチュエータ６０と反対側の端部は、端部軸受部材５１により支持されている。端部軸受部材５１は金属により形成され、駆動軸部材４０のカバー４２と摺動する。金属で形成されている端部軸受部材５１は形状精度が高いため、駆動軸部材４０のカバー４２と端部軸受部材５１との間のクリアランスを小さくすることができる。カバー４２と端部軸受部材５１との間のクリアランスが小さな場合でも、カバー４２と端部軸受部材５１との軸のずれは端部軸受部材５１とインテークマニホールド１０との間に設置されている弾性ブッシュ５３により吸収される。また、駆動軸部材４０のカバー４２と端部軸受部材５１とを異なる材質とすることにより、限界ＰＶ値が大きくなり、摩耗が低減される。【選択図】　　図１
2004060525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路を形成するインテークマニホールドと、
駆動軸部材を中心に回動し、前記吸気通路の断面積を変更する弁部材と、
前記弁部材を駆動するアクチュエータと、
前記駆動軸部材を、前記アクチュエータとは反対側の端部で前記インテークマニホールドに支持する端部軸受部材と、
前記駆動軸部材を、前記アクチュエータと前記端部軸受部材との間で前記インテクマニホールドに支持する中間軸受部材とを備え、
前記端部軸受部材と前記駆動軸部材との間に形成されるクリアランスは、前記中間軸受部材と前記駆動軸部材との間に形成されるクリアランスよりも小さいことを特徴とする可変吸気装置。
【請求項２】
前記駆動軸部材は、前記端部軸受部材と材質が異な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】
前記駆動軸部材は、前記中間軸受部材と材質が異なることを特徴とする請求項２記載の可変吸気装置。
【請求項４】
前記駆動軸部材は前記端部軸受部材により支持される部位が樹脂により形成され、前記端部軸受部材は金属により形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の可変吸気装置。
【請求項５】
前記端部軸受部材と前記インテークマニホールドとの間に、弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の可変吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の可変吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの回転数に応じて吸気通路の長さを可変に設定し、エンジンのトルクを向上する可変吸気装置が提案されている。エンジンの回転数が低いときは吸気通路の長さを延長し、回転数が高いときは吸気通路の長さを短縮することにより、エンジンの回転数にかかわらずトルクを向上することができる。
【０００３】
このような可変吸気装置では、例えば通路長の異なる吸気通路が分岐して形成され、弁部材によって吸気通路を開閉することにより、吸気通路の全長および吸気通路の断面積を変更している。可変吸気装置の吸気通路を開閉する弁部材として、例えば独国のＤＥ２９９１６３３３Ｕ１に開示されているバタフライ弁が公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示すように、インテークマニホールド１００はエンジンのシリンダ数に応じて分岐し、吸気通路１０１〜１０４を形成している。弁部材１０５は、分岐した吸気通路１０１〜１０４にそれぞれ配置されている。弁部材１０５は駆動軸部材１０６を中心として回動する。駆動軸部材１０６は、シャフト１０７とシャフト１０７の外周側を覆っているカバー１０８とから構成されている。駆動軸部材１０６のアクチュエータ１０９側の端部は例えばベアリング１１０などにより軸受けされている。これにより、駆動軸部材１０６はインテークマニホールド１００に回転可能に支持されている。
【０００５】
近年、軽量化、ならびに断熱性および設計自由度の向上の観点から、例えばインテークマニホールド１００および駆動軸部材１０６のカバー１０８など吸気装置を構成する部材の材質として、金属に代えて例えばポリアミド系の樹脂が広く用いられている。しかし、樹脂を用いる場合、金属と比較して形状精度が低下する。そのため、駆動軸部材１０６とインテークマニホールド１００の軸受部１１１との間に形成されるクリアランスを小さくすると、駆動軸部材１０６とインテークマニホールド１００の軸受部１１１とが接触し、摺動抵抗が増大する。摺動抵抗の増大を抑制するため、駆動軸部材１０６とインテークマニホールド１００との間には大きなクリアランスを確保する必要がある。その結果、駆動軸部材１０６の反アクチュエータ側の端部すなわち吸気通路１０１側の端部は、軸受部１１１により移動が拘束されない自由端となる。
【０００６】
ところで、吸気通路１０１〜１０４を流れる吸気はエンジンの回転による脈動をともなう。そのため、吸気通路１０１〜１０４に設置されている弁部材１０５は脈動によって振動する。特に、自由端となっている吸気通路１０１側の弁部材１０５に脈動にともなう吸気圧力が作用した場合、駆動軸部材１０６の反アクチュエータ側の端部は大きく振動する。その結果、駆動軸部材１０６と駆動軸部材１０６を軸受けするインテークマニホールド１００との衝突速度は増大する。
【０００７】
また、駆動軸部材１００の外周側は、樹脂からなるカバー１０８によって覆われている。そのため、駆動軸部材１００の反アクチュエータ側の端部では、樹脂からなるカバー１０８と樹脂からなるインテークマニホールド１００の軸受部１１１とが接触する。樹脂からなる部材同士が接触する部位では、滑りやすさを示す限界ＰＶ値は小さい。そのため、駆動軸部材１０６と軸受部１１１との間では摩耗が進行する。摩耗が進行すると、駆動軸部材１００６軸受部１１１との間に形成されるクリアランスは拡大する。その結果、振動にともなう駆動軸部材１０６の揺れは拡大し、駆動軸部材１０６と軸受部１１１との衝突速度はさらに増大するため、異音の発生を招くという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、摩耗を低減し、振動および異音の発生を防止する可変吸気装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の可変吸気装置によると、端部軸受部材と駆動軸部材との間に形成されるクリアランスは、中間軸受部材と駆動軸部材との間に形成されるクリアランスよりも小さい。そのため、駆動軸部材の反アクチュエータ側における揺れは低減される。これにより、弁部材、特にアクチュエータから離れて位置する弁部材が吸気の脈動によって振動した場合でも、駆動軸部材と端部軸受部材との衝突が緩和され、駆動軸部材および端部軸受部材の摩耗が低減される。したがって、駆動軸部材の揺れによる振動、ならびに駆動軸部材と端部軸受部材との衝突による異音の発生を防止することができる。
【００１０】
本発明の請求項２または３記載の可変吸気装置によると、駆動軸部材と端部軸受部材とは材質が異なる。そのため、駆動軸部材の材質に合わせて限界ＰＶ値が大きくなる端部軸受部材の材質を選択することにより、駆動軸部材および端部軸受部材の摩耗が低減される。したがって、駆動軸部材の揺れによる振動、ならびに駆動軸部材と端部軸受部材との衝突による異音の発生を防止することができる。また、端部軸受部材だけでなく中間軸受部材の材質を駆動軸部材の材質と異なるものにすることができる。
【００１１】
本発明の請求項４記載の可変吸気装置によると、駆動軸部材は端部軸受部材により支持される部位が樹脂により形成されている。一方、端部軸受部材は金属により形成されている。そのため、駆動軸部材と端部軸受部材との間で限界ＰＶ値が大きくなり、駆動軸部材および端部軸受部材の摩耗が低減される。したがって、駆動軸部材の揺れによる振動、ならびに駆動軸部材と端部軸受部材との衝突による異音の発生を防止することができる。また、端部軸受部材を金属で形成することにより、端部軸受部材の形状精度が向上する。したがって、駆動軸部材と端部軸受部材との間に形成されるクリアランスを小さくすることができる。
【００１２】
本発明の請求項５記載の可変吸気装置によると、端部軸受部材とインテークマニホールドとの間には弾性部材が設置されている。弾性部材を設置することにより、駆動軸部材と端部軸受部材との間に形成されるクリアランスを小さくする場合でも、駆動軸部材と端部軸受部材と中間軸受部材との間の軸のずれが吸収される。そのため、駆動軸部材と端部軸受部材との間の摺動抵抗が低減され、駆動軸部材および端部軸受部材の摩耗が低減される。したがって、駆動軸部材の揺れによる振動、ならびに駆動軸部材と端部軸受部材との衝突による異音の発生を防止することができる。また、弾性部材を設置することにより、駆動軸部材の振動を吸収することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による可変吸気装置は、エンジンの吸気系に設置されている。図２に示すように、可変吸気装置１はインテークマニホールド１０を備えている。インテークマニホールド１０は、エアコネクタ１１とエンジン本体２０のシリンダとを連通している。
【００１４】
図示しない吸入ダクトから吸入された吸気は、図示しないエアクリーナおよびスロットルバルブを経由してエアコネクタ１１へ流入し、サージタンク１０ａを経由してインテークマニホールド１０が形成する吸気通路へ分配される。インテークマニホールド１０は、図示しないスロットルバルブに連通しているエアコネクタ１１の出口側のサージタンク１０ａからエンジン本体２０のシリンダ数に対応して分岐している。インテークマニホールド１０は、ポリアミド系の樹脂により一体に形成されている。
【００１５】
低回転用の吸気通路１２は、エンジン本体２０までの全長が高回転用の吸気通路１３よりも長く形成されている。分岐した低回転用の吸気通路１２と高回転用の吸気通路１３とは、吸気の流れ下流側すなわちエンジン本体２０側で再び合流している。高回転用の吸気通路１３には吸気通路１を開閉し断面積を変更する弁部材３０が設置されている。弁部材３０が吸気通路１３を閉塞すると、吸気は低回転用の吸気通路１２を経由してエンジン本体２０へ供給される。一方、弁部材３０が吸気通路１２を開放すると、吸気はより流通抵抗の小さな高回転用の吸気通路１３を経由してエンジン本体２０へ供給される。すなわち、吸気通路１３の断面積を変更することにより、吸気通路１３を流れる吸気の流量が変更され、吸気が流れる吸気通路の全長が変更される。
【００１６】
図１に示すように、高回転用の吸気通路１３はエンジン本体２０のシリンダ数に応じて分岐しており、各吸気通路１３１〜１３４には弁部材３０が設置されている。弁部材３０は、駆動軸部材４０を中心に回動可能である。駆動軸部材４０は、シャフト４１とシャフト４１の外周側を覆うカバー４２とから構成されている。シャフト４１は、例えば鉄などの金属により軸に垂直な断面が多角形に形成されている。断面が多角形のシャフト４１を直接インテークマニホールド１０に支持しても、シャフト４１は滑らかに回転することができない。そのため、シャフト４１のカバー４２により覆われ、外周側が円周面状のカバー４２を介してシャフト４１はインテークマニホールド１０に支持されている。
【００１７】
シャフト４１は弁部材３０を貫いている。弁部材３０は、ポリアミド系の樹脂によりカバー４２と一体に成形されている。弁部材３０およびカバー４２にはシャフト４１が貫くシャフト孔４３が形成されている。シャフト孔４３の断面は、多角形のシャフト４１の断面と概ね同一の形状に形成されている。そのため、シャフト孔４３にシャフト４１を挿入した場合、シャフト４１と弁部材３０およびカバー４２との相対的な回転は制限される。
【００１８】
駆動軸部材４０は、軸受部材を介してインテークマニホールド１０に回転可能に支持されている。軸受部材は、駆動軸部材４０の反アクチュエータ側の端部を支持する端部軸受部材５１を備えている。また、軸受部材は、アクチュエータ６０と端部軸受部材５１との間において駆動軸部材４０を支持する中間軸受部材５２を備えている。
【００１９】
本実施例の場合、中間軸受部材５２はインテークマニホールド１０と別体に形成されている。なお、中間軸受部材５２は、インテークマニホールド１０と一体すなわちインテークマニホールド１０自体で構成してもよい。中間軸受部材５２は、例えばポリアミド系の樹脂により形成されている。中間軸受部材５２は、駆動軸部材４０を回動可能にインテークマニホールド１０に支持している。駆動軸部材４０の中間部は、吸気通路１３１側の端部と比較して吸気の脈動にともなう揺れが小さい。そのため、駆動軸部材４０のカバー４２の外周側と中間軸受部材５２の内周側との間に形成されるクリアランスを小さくする必要はない。これにより、中間軸受部材５２は形状精度が低い樹脂であっても成形することができる。
【００２０】
駆動軸部材４０の端部軸受部材５１と反対側の端部には、弁部材３０を駆動するアクチュエータ６０が設置されている。アクチュエータ６０は、ポリアミド系の樹脂により形成されているハウジング６１およびモータ６２を有している。モータ６２は図示しないＥＣＵに接続されており、ＥＣＵがモータ６２への通電を断続することにより、弁部材３０の駆動が制御される。モータ６２の駆動力は、シャフト４１の反ブッシュ側の端部に設置されている駆動ギア６３を介してシャフト４１に伝達される。
【００２１】
駆動ギア６３は、歯部６４および筒部６５を有している。歯部６４および筒部６５は、例えばポリアミド系の樹脂により一体に形成されている。歯部６４はモータ６２に取り付けられている図示しないピニオンと噛み合い可能である。筒部６５は、歯部６４からインテークマニホールド１０側へ突出して形成され、内周側にシャフト４１が挿入される挿入孔６６を有している。挿入孔６６はシャフト４１と同様に多角形のシャフト４１の断面と概ね同一の形状に形成され、駆動ギア６３とシャフト４１との相対的な回転が制限されている。駆動ギア６３とインテークマニホールド１０との間には、ベアリング６７が設置されている。ベアリング６７は駆動ギア６３を介してシャフト４１を支持している。これにより、駆動軸部材４０のアクチュエータ６０側の端部は、駆動ギア６３を介してベアリング６７によりインテークマニホールド１０に支持されている。
【００２２】
次に、駆動軸部材４０の反アクチュエータ側の端部について詳細に説明する。
端部軸受部材５１は、例えばアルミニウムや鉄などの金属により円環状に形成されている。端部軸受部材５１とインテークマニホールド１０との間には、弾性部材としての弾性ブッシュ５３が設置されている。端部軸受部材５１を金属により形成することにより、駆動軸部材４０のうち端部軸受部材５１により支持されるカバー４２は端部軸受部材５１と材質が異なる。すなわち、カバー４２は樹脂により形成され、端部軸受部材５１は金属により形成される。そのため、駆動軸部材４０のカバー４２と端部軸受部材５１との間の限界ＰＶ値が向上し、摩耗が低減される。また、端部軸受部材５１を金属により形成することにより、端部軸受部材５１の形状精度が向上する。そのため、駆動軸部材４０のカバー４２の外周側と端部軸受部材５１の内周側との間に形成されるクリアランスは縮小可能である。その結果、駆動軸部材４０のカバー４２と端部軸受部材５１との間に形成されるクリアランスは、駆動軸部材４０のカバー４２と中間軸受部材５２との間に形成されるクリアランスよりも小さくすることができる。
【００２３】
弾性ブッシュ５３は、例えばゴムなどの弾性を有する材料から形成されている。端部軸受部材５１とインテークマニホールド１０との間に弾性ブッシュ５３を設置することにより、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との軸のずれは弾性ブッシュ５３が吸収する。上述のように、端部軸受部材５１を金属で形成し駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との間のクリアランスを小さくすると、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との同軸度が低い場合、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との間で摺動抵抗の増大を招く。そこで、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との軸のずれを弾性ブッシュ５３が吸収することにより、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との間の同軸度が向上し、摺動抵抗は減少する。また、吸気通路１３１〜１３４を流れる吸気の脈動により駆動軸部材４０が振動した場合、弾性ブッシュ５３は駆動軸部材４０の振動を吸収する。そのため、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との衝突による衝撃は緩和される。
【００２４】
以上、説明したように、本発明の一実施例では、駆動軸部材４０の反アクチュエータ側の端部を金属製の端部軸受部材５１により支持している。そのため、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との間に形成されるクリアランスは低減され、吸気脈動による駆動軸部材４０の振動が低減される。したがって、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との衝突による異音の発生を防止することができる。また、駆動軸部材４０の反アクチュエータ側において互いに接触するカバー４２と端部軸受部材５１との材質が異なるため、限界ＰＶ値を大きくすることができる。したがって、駆動軸部材４０および端部軸受部材５１の摩耗を低減することができる。
【００２５】
また、本発明の一実施例によると、端部軸受部材５１とインテークマニホールド１０との間には弾性ブッシュ５３が設置されている。そのため、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との間のクリアランスを小さくした場合でも、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１の軸のずれは弾性ブッシュ５３により吸収される。したがって、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との摺動抵抗の増大を抑制することができる。また、弾性ブッシュ５３は、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との衝突の衝撃を吸収する。したがって、駆動軸部材４０と端部軸受部材５１との間の摩耗を低減することができる。
【００２６】
以上説明した本発明の一実施例では、駆動軸部材の反アクチュエータ側の端部を支持する端部軸受部材のみを駆動軸部材とは異なる材料で形成する場合について説明した。しかし、端部軸受部材だけに限らず、中間軸受部材を端部軸受部材と同様に例えば金属により形成し弾性部材を介してインテークマニホールドに設置してもよい。また、本実施例では、端部軸受部材を円環状に形成する場合について説明したが、端部軸受部材あるいは中間軸受部材として例えばボールベアリングなどを適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による可変吸気装置を示す模式図であって、吸気通路に設置された弁部材をおよびアクチュエータなどを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例による可変吸気装置を適用したエンジンを示す模式図である。
【図３】従来の可変吸気装置を示す模式図であって、アクチュエータの近傍を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　可変吸気装置
１０　　インテークマニホールド
１２　　吸気通路
１３　　吸気通路
３０　　弁部材
４０　　駆動軸部材
４１　　シャフト
４２　　カバー
５１　　端部軸受部材
５２　　中間軸受部材
５３　　弾性ブッシュ（弾性部材）
６０　　アクチュエータ
【図１】
2004060525.tif 000003
【図２】
2004060525.tif 000004
【図３】
2004060525.tif 000005