(57)【要約】【課題】軸部材と弁本体との間のクリアランスの形成を低減し、異音の発生が低減される可変吸気装置を提供する。【解決手段】各吸気通路１３１〜１３４を開閉する弁本体３０は、シャフト４０に支持されている。シャフト４０はオーステナイト系のステンレスにより形成されている。そのため、シャフト４０の表面に腐食を防止するためのめっき層を必要とせず、シャフト４０の寸法精度を高めることができる。また、オーステナイト系のステンレスにより形成されているシャフト４０は、鉄で形成されたものと比較して、線膨張率が樹脂により形成されている弁本体３０に近くなる。そのため、温度の変化が生じても、シャフト４０と弁本体３０との間におけるクリアランスの形成が低減される。したがって、吸気通路１３１〜１３４を流れる吸気の脈動によって弁本体３０が振動しても、弁本体３０とシャフト４０との衝突が低減され、異音の発生が低減される。【選択図】　　図１
2004060595.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、ならびに前記吸気通路を流れる吸気の流量を調整する弁手段を備える可変吸気装置であって、
前記弁手段は、
樹脂で形成され、前記吸気通路の断面積を変更する弁本体と、
ステンレス系の金属で形成され、前記弁本体に圧入され、前記弁本体を前記インテークマニホールドに回動可能に支持する軸部材と、
を備えることを特徴とする可変吸気装置。
【請求項２】
前記軸部材は、オーステナイト系のステンレスであ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】
吸気通路を形成するインテークマニホールド、ならびに前記吸気通路を流れる吸気の流量を調整する弁手段を備える可変吸気装置であって、
前記弁手段は、
樹脂で形成され、前記吸気通路を開閉する弁本体と、
アルミニウム系の金属で形成され、前記弁本体に圧入され、前記弁本体を前記インテークマニホールドに回動可能に支持する軸部材と、
を備えることを特徴とする可変吸気装置。
【請求項４】
吸気通路を形成するインテークマニホールド、ならびに前記吸気通路を流れる吸気の流量を調整する弁手段を備える可変吸気装置であって、
前記弁手段は、
樹脂で形成され、前記吸気通路を開閉する弁本体と、
銅系の金属で形成され、前記弁本体に圧入され、前記弁本体を前記インテークマニホールドに回動可能に支持する軸部材と、
を備えることを特徴とする可変吸気装置。
【請求項５】
前記弁手段は、前記弁本体を二つ以上有し、前記弁本体は一本の前記軸部材により支持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として、例えば独国のＤＥ１９５０４２５６Ａ１に開示されている技術が公知である。ＤＥ１９５０４２５６Ａ１に開示されている技術では、例えば通路長の異なる吸気通路が二方に分岐して形成され、分岐した吸気通路の一方を弁手段で開閉することにより、吸気通路を切り替えている。弁手段は、吸気通路を開閉する弁本体と、弁本体が固定されている軸部材とを有している。弁本体は、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、例えばポリアミド系の樹脂または繊維強化されたポリアミド系の樹脂などから形成されている。また、軸部材は、強度およびコストの面から鉄で形成されている。例えば図４に示すように、軸部材１００は軸に垂直な断面が多角形に形成されており、弁本体１０１に形成され軸部材１００が貫く孔部１０２の形状は軸部材１００の断面形状に対応している。これにより、軸部材１００と弁本体１０１との間の相対的な回転が防止されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、弁本体１０１に形成されている孔部１０２と軸部材１００との間にわずかなクリアランスが形成されると、弁本体１０１と軸部材１００との間にゆるみが生じる。弁本体１０１と軸部材１００との間にゆるみが生じると、吸気通路を流れる吸気の脈動により弁本体１０１と軸部材１００との間に相対的な動きが生じる。
【０００５】
鉄で形成されている軸部材１００と、樹脂で形成されている弁本体１０１とは、温度の変化にともなう線膨張係数が異なる。そのため、高温雰囲気になりやすいエンジンルームでは、軸部材１００と弁本体１０１との膨張率の差により、軸部材１００と弁本体１０１との間にクリアランスが形成されやすい。また、鉄で形成されている軸部材１００は、表面に腐食を防止するためにめっき層が形成されている。軸部材１００は弁本体１０１の孔部１０２に圧入されるため、めっき層の厚みにばらつきが生じると、軸部材１００と弁本体１０１との間にクリアランスが形成される。一方、めっき層の厚みは数μｍであるため、めっき層の厚さを精密な厚さに管理し、均一な厚さにするためには工数およびコストの増大を招く。
【０００６】
以上のように、軸部材１００と弁本体１０１との間にクリアランスが形成され、軸部材１００と弁本体１０１との間に相対的な動きが生じると、軸部材１００および弁本体１０１は摩耗し、軸部材１００に形成されているめっき層が剥離することがある。軸部材１００からめっき層が剥離すると、軸部材１００と弁本体１０１との間に形成されるクリアランスが拡大し、軸部材１００と弁本体１０１との間の相対的な動きも拡大する。その結果、吸気の脈動によって弁本体１０１が振動した場合、軸部材１００と弁本体１０１との間の衝突速度が増大し、異音の発生を招くという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、軸部材と弁本体との間のクリアランスの形成を低減し、異音の発生が低減される可変吸気装置を提供することにある。
【０００８】
【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、軸部材はステンレス系の金属からなる。そのため、軸部材の表面に腐食を防止するためのめっき層を形成する必要がない。これにより、めっき層の厚さのばらつきによる軸部材と弁本体との間のクリアランスの形成、ならびにめっき層の剥離によるクリアランスの拡大が防止される。したがって、軸部材と弁本体との衝突にともなう異音の発生を低減することができる。また、軸部材をステンレス系の金属で形成することにより、鉄と比較して硬く剛性が高い。そのため、軸部材の摩耗が低減される。また、軸部材はたわみが低減されるため、弁本体を精度よく駆動することができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の可変吸気装置によると、軸部材はオーステナイト系のステンレスである。オーステナイト系のステンレスは、鉄と比較して線膨張係数が大きく、弁本体を形成する樹脂の線膨張係数に近い。そのため、軸部材と弁本体との間の膨張率の差が小さくなり、温度の変化にともなう軸部材と弁本体との間のクリアランスの形成が低減される。したがって、軸部材と弁本体との衝突にともなう異音の発生を低減することができる。
【００１０】
本発明の請求項３記載の可変吸気装置によると、軸部材はアルミニウム系の金属からなる。そのため、軸部材の表面に腐食を防止するためのめっき層を形成する必要がない。また、アルミニウム系の金属は、鉄と比較して線膨張係数が大きく、弁本体を形成する樹脂の線膨張係数に近い。そのため、軸部材と弁本体との間の膨張率の差が小さくなり、温度変化にともなう軸部材と弁本体との間のクリアランスの形成が低減される。したがって、軸部材と弁本体との衝突にともなう異音の発生を低減することができる。
【００１１】
本発明の請求項４記載の可変吸気装置によると、軸部材は銅系の金属からなる。そのため、軸部材の表面に腐食を防止するためのめっき層を形成する必要がない。また、銅系の金属は、鉄と比較して線膨張係数が大きく、弁本体を形成する樹脂の線膨張係数に近い。そのため、軸部材と弁本体との間の膨張率の差が小さくなり、温度変化にともなう軸部材と弁本体との間のクリアランスの形成が低減される。したがって、軸部材と弁本体との衝突にともなう異音の発生を低減することができる。
【００１２】
本発明の請求項５記載の可変吸気装置によると、軸部材は二つ以上の弁本体を支持している。例えば分岐した吸気通路にそれぞれ弁本体を設置する場合、各吸気通路を流れる吸気の脈動によって弁本体は振動する。この場合でも、軸部材と弁本体との間に形成されるクリアランスを低減することにより、軸部材と弁本体との衝突にともなう異音の発生を低減することができる。
【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１２、１３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１３を開閉し断面積を変更する弁本体３０が設置されている。弁本体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、弁本体３０が吸気通路１３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を流れる吸気の流量を変更することにより、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た吸気通路１３１〜１３４を有しており、各吸気通路１３１〜１３４にはそれぞれ弁本体３０が設置されている。弁本体３０は、軸部材としてのシャフト４０を中心に回動可能である。弁本体３０とシャフト４０により弁手段が構成されている。シャフト４０は、オーステナイト系のステンレスにより形成されている。図３に示すように、シャフト４０の軸に垂直な断面の形状は、矩形に形成されている。なお、シャフト４０の軸に垂直な断面は、矩形に限らず真円でなければ例えば三角形や五角形などの多角形、または長円形もしくは楕円形などでもよい。
【００１７】
弁本体３０は、翼部３１および筒部３２を有している。翼部３１および筒部３２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。筒部３２には、シャフト４０が貫くシャフト孔３３が形成されている。シャフト４０はシャフト孔３３に圧入され、弁本体３０はシャフト４０に支持されている。シャフト孔３３の断面は、矩形のシャフト４０の断面形状と概ね同一の形状に形成されている。これにより、シャフト孔３３にシャフト４０を圧入した場合、シャフト４０と弁本体３０との間の相対的な回転は制限される。また、シャフト４０を弁本体３０に圧入することにより、シャフト４０は弁本体３０により締め付けられる。そのため、シャフト４０と弁本体３０との軸方向への相対移動も制限される。
【００１８】
図１に示すように、各吸気通路１３１〜１３４に設置されている弁本体３０は、一本のシャフト４０に串刺し状に取り付けられている。したがって、シャフト４０が回動することにより、各吸気通路１３１〜１３４に設置されている弁本体３０は、各吸気通路１３１〜１３４を一体に開閉する。
【００１９】
シャフト４０は、一方の端部がブッシュ４１により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。ブッシュ４１は、シャフト４０の外周側を覆っている筒部３２を介してシャフト４０を支持している。また、シャフト４０の中間部は、軸受ガイド４２を介してインテークマニホールド１０に支持されている。軸受ガイド４２は、ブッシュ４１と同様にシャフト４０を直接支持するのではなく、筒部３２を介してシャフト４０を支持している。
【００２０】
シャフト４０の反ブッシュ側の端部には、弁本体３０を駆動するアクチュエータ５０が設置されている。アクチュエータ５０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５１と、ハウジング５１に収容されているモータ５２とを有している。モータ５２は図示しないＥＣＵに接続されており、ＥＣＵがモータ５２への通電を断続することにより、弁本体３０の駆動が制御される。モータ５２の駆動力は、シャフト４０の反ブッシュ側の端部に設置されている駆動ギア６０を介してシャフト４０に伝達される。
【００２１】
駆動ギア６０は、歯部６１および筒部６２を有している。歯部６１および筒部６２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６１はモータ５２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６２は、歯部６１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４０が挿入される挿入孔６３が形成されている。挿入孔６３は、シャフト孔３３と同様にシャフト４０の多角形の断面と概ね同一の形状に形成されている。そのため、挿入孔６３にシャフト４０を挿入することにより、駆動ギア６０とシャフト４０との間の相対的な回転は制限される。
【００２２】
駆動ギア６０とインテークマニホールド１０との間には、ベアリング６４が設置されている。ベアリング６４は駆動ギア６０を介してシャフト４０を支持している。これにより、シャフト４０のアクチュエータ５０側の端部は、駆動ギア６０を介してベアリング６４によりインテークマニホールド１０に支持されている。
【００２３】
以上説明したように、本発明の一実施例では、シャフト４０はオーステナイト系のステンレスにより形成されている。そのため、シャフト４０の表面に腐食を防止するためのめっき層を必要としない。これにより、シャフト４０の寸法精度を高めることができ、シャフト４０と弁本体３０との間のクリアランスの形成、ならびにめっき層の剥離によるクリアランスの拡大を防止することができる。
【００２４】
また、オーステナイト系のステンレスは、鉄と比較して線膨張係数が大きく、弁本体３０を形成するポリアミド系の樹脂の線膨張係数により近くなる。そのため、周囲の温度が変化する場合でも、シャフト４０と弁本体３０との間に生じるゆるみが低減される。これにより、シャフト４０と弁本体３０との間に形成されるクリアランスが低減されるとともに、シャフト４０と弁本体３０との周方向および軸方向への相対移動が防止される。これらにより、吸気通路１３１〜１３４を流れる吸気の脈動によって弁本体３０が振動する場合でも、シャフト４０と弁本体３０との衝突によってシャフト４０または弁本体３０に摩耗が生じたり、クリアランスが拡大することがない。したがって、シャフト４０と弁本体３０との衝突にともなう異音の発生を低減することができる。
【００２５】
また、シャフト４０をオーステナイト系のステンレスで形成することにより、シャフト４０の剛性が向上する。そのため、シャフト４０のたわみが低減され、各吸気通路１３１〜１３４に配置された複数の弁本体３０を精度よく開閉することができる。また、シャフト４０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、オーステナイト系のステンレスからシャフトを形成する例について説明した。しかし、シャフトは、オーステナイト系のステンレスに限らず、アルミニウム系または銅系の金属により形成してもよい。アルミニウム系または銅系の金属は、従来シャフトとして使用されている鉄と比較して腐食しにくい。そのため、アルミニウム系または銅系の金属からシャフトを形成する場合、表面にめっき層を形成する必要がない。また、アルミニウム系または銅系の金属は、線膨張係数が大きい。したがって、上記の一実施例で説明したオーステナイト系のステンレスと同様に、弁本体の振動にともなう異音の発生を防止することができる。
【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の高回転用の吸気通路を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施例による可変吸気装置を示す模式的な断面図である。
【図３】弁本体およびシャフトを図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図である。
【図４】従来の可変吸気装置の弁本体およびシャフトを図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に対応する位置で切断した断面図である。
【符号の説明】
１　　可変吸気装置
１２　　吸気通路
１３　　吸気通路
３０　　弁本体
３３　　シャフト孔
４０　　シャフト（軸部材）
１３１、１３２、１３３、１３４　　吸気通路
【図１】
2004060595.tif 000003
【図２】
2004060595.tif 000004
【図３】
2004060595.tif 000005
【図４】
2004060595.tif 000006