(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒に連通する吸気通路と、
該吸気通路に配設されこれを開閉するための吸気制御弁と、
該吸気制御弁を回動させるべく該吸気制御弁の回動軸心とねじれの位置、且つ該回動軸心の半径方向と平行な方向に往復動する作動軸を備えるアクチュエータとを有し、
前記吸気制御弁の回動軸の端部には前記回動軸心と段違い平行な関係にピン孔を有し前記回動軸と一体に回動する第１リンク部材と、
該第１リンク部材と前記アクチュエータの前記作動軸の間に配設され、一端に前記第１リンク部材の前記ピン孔内に相対回転可能に挿入されるピンを有するとともに他端に前記作動軸の軸方向の力を受ける受力部を有し、前記ピンから前記作動軸に向って延在する第２リンク部材と、
を備える吸気制御装置において、
前記作動軸の端部と前記第２リンク部材の前記受力部の間には、前記吸気制御弁が開く方向に付勢力を奏する弾性部材が配設されることを特徴とする吸気制御装置。
【請求項２】
前記作動軸の端部と前記第２リンク部材の前記受力部との一方は球面形状を呈し、他方は該球面形状と面接触可能な形状を呈することを特徴とする、請求項１の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する分野】
本発明は、吸気管と気筒の間に配設され、気筒への空気の量を制御可能な吸気制御弁と、この吸気制御弁を開閉駆動するアクチュエータと、を有する吸気制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の吸気制御装置について図９及び図１０を用いて説明する。
【０００３】
吸気制御装置４０は、吸気通路４１を通って吸気管に流れる空気の量を制御するための吸気制御弁４３を備え、吸気制御弁４３はアクチュエータ４４の作動により開閉制御される。
【０００４】
アクチュエータ４４はサージタンク４５の外部に配置されて、往復動可能な作動軸４７を有しており、吸気制御弁４３はサージタンク４５の内部に配置された回動軸４３ａに固定されて回動軸４３ａとともに回動可能に設けられている。
【０００５】
アクチュエータ４４の作動軸４７と回動軸４３ａの連結部分について説明する。
【０００６】
従来の技術では、組み付け上の問題から、回動軸４３ａと同一直線上に設けられ回動軸４３ａと一体に回転する連結軸４８を介して作動軸４７と回動軸４３ａとが連結されている。作動軸４７の端部には、回動軸４３ａに平行な方向に突出するピン４７ａが設けられている。一方、回動軸４３ａと一体回転する連結軸４８はサージタンク４５の外側に突出させた一端に、リンク部材４９が設けられている。そしてリンク部材４９に設けた係合孔に作動軸４７のピン４７ａを係合させて、アクチュエータ４４と回動軸４３ａとを連結している。
【０００７】
このような構成の吸気制御装置において、回動軸４３ａにより作動軸４７の往復運動を回転運動に変換し、回動軸４３ａを回動させる。即ち、図１０に示すごとく作動軸４７が往復動作すると、これとともに動作するピン４７ａが回動軸４３ａの軸心を回転中心としてリンク部材４９を円弧状に移動させ、回動軸４３ａを回動し吸気制御弁を開閉する。
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の吸気制御装置には次の問題がある。即ち、図１０に示すように、作動軸４７のピン４７ａと回動軸４３ａ端部のリンク部材４９とが回動可能に係合しており、そのために作動軸４７の往復動時にはピン４７ａの位置はリンク部材４９と共に円弧状に移動する。それ故、作動軸４７はリンク部材４９の円弧動作に干渉されて、図１１に示すように軸心を若干ずらしながら往復動する。作動軸４７の軸心がずれると、エンジンルーム内の外気等によって作動軸４７とリンク部材４９との連結部分が劣化しやすくなる。また、作動軸４７の往復動のストロークが不安定になったり、アクチュエータ４４の耐久性が低下する等の不具合の可能性があるため、好ましくない。
【０００９】
そこで本発明は、上記の問題点を解決すべくアクチュエータの作動軸の往復動を吸気制御弁の回動軸の回動に変換する際に、作動軸の軸心がずれることがなく、耐久性に優れた吸気制御装置を提供することを技術的課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、気筒に連通する吸気通路と、吸気通路に配設されこれを開閉するための吸気制御弁と、吸気制御弁を回動させるべく吸気制御弁の回動軸心と垂直な方向に往復動する作動軸を備えるアクチュエータとを有し、吸気制御弁の回動軸の端部には回動軸心と段違い平行な関係にピン孔を有し回動軸と一体に回動する第１リンク部材と、第１リンク部材とアクチュエータの作動軸の間に配設され、一端に第１リンク部材のピン孔内に相対回転可能に挿入されるピンを有するとともに他端に作動軸の軸方向の力を受ける受力部を有し、ピンから作動軸に向って延在する第２リンク部材と、を備える吸気制御装置において、作動軸の端部と第２リンク部材の受力部の間には、吸気制御弁が開く方向に付勢力を奏する弾性部材が配設されるようにした。
【００１１】
請求項１によると、気筒への空気の吸入量を制御するときには、吸気制御弁が回転動作して吸気管から気筒への空気の量が制御される。アクチュエータの作動軸が往復動すると、作動軸の軸方向の力は受力部を介して第２リンク部材に伝達され第１リンク部材が回動軸を中心に回動する。このときピン孔内に挿入される第２リンク部材のピンはピン孔内で回転している。ここで、作動軸と第２リンク部材の受力部とは別体に構成されているため、作動軸は軸心がずれることなく往復動し、作動軸からの軸方向の力が第２リンク部材の受力部に付与されて第２リンク部材の軸心が作動軸の軸心とずれながら移動して第１リンク部材を回動させる。このような構成により、吸気制御弁の開閉作動時に作動軸の軸心がずれることがなくなり、作動軸のストロークが安定するとともに、弾性部材により作動軸と第２リンク部材の受力部の間での衝撃が吸収され、作動軸の往復動作が円滑に第２リンク部材に伝達されるので、耐久性に優れた吸気制御装置を提供できる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１において、作動軸の端部と第２リンク部材の受力部との一方は球面形状を呈し、他方は球面形状と面接触可能な形状を呈するようにしたことである。
【００１８】
請求項２によると、作動軸の端部と第２リンク部材の受力部とは球面形状にて面接触するので、第２リンク部材の軸心が作動軸の往復動方向とずれた場合であっても、作動軸と第２リンク部材とは接触した状態を保持するので、第２リンク部材は軸心がずれても作動軸からの軸方向の力が伝達され、アクチュエータの作動に応じて回動軸を確実に回動させることが可能になる。
【００１９】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における吸気制御装置を図面を参照して説明する。図１から図６は本発明の第１の実施の形態における吸気制御装置１に関する図であり、可変吸気システムを有する直列４気筒エンジンに吸気制御装置１を用いた場合について説明する。
【００２０】
第１の実施の形態の吸気制御装置１は、気筒に連通する吸気通路２と、吸気通路２に配設されこれを開閉するための吸気制御弁３と、吸気制御弁３を回動させるためのアクチュエータ４とを備える。
【００２１】
以下、各構成について説明する。
【００２２】
吸気通路２は、吸気脈動を防止するためのサージタンク５とシリンダヘッド６に設けた４つの気筒（図示せず）との間に湾曲状に配設されており、各気筒に対応させて４本形成されている。各吸気通路２の上端は共通のサージタンク５に連通されており、一方、各吸気通路２の下端はそれに対応した気筒に連通されている。
【００２３】
また、各吸気通路２は、その内部に分流壁２ａを有しており、湾曲した吸気通路２の外側がロングポート２ｂを形成し、内側がショートポート２ｃを形成している。そして、各吸気通路２のショートポート２ｃには吸気経路の長さを調整するための吸気制御弁３が設けられている。吸気制御弁３はバタフライ弁であり、回動軸３ａにネジ止めされている。
【００２４】
アクチュエータ４は電磁式アクチュエータであり、ハウジング４ａ内に配設される中空円筒形状のコイル４ｂの内周に固定コア４ｃと可動コア４ｄを配設し、コイル４ｂへの通電切替により可動コア４ｄに取り付けられた作動軸７が往復動するように構成されている。図に示すごとく、作動軸７の軸心が吸気制御弁３の回動軸３ａの軸心とねじれの位置となるように吸気通路２とアクチュエータ４のハウジング４ａとをボルト８によって止めている。
【００２５】
アクチュエータ４の作動軸７と吸気制御弁３の回動軸３ａの間の連結について説明する。
【００２６】
吸気制御弁３の回動軸３ａの端部には、回動軸心と段違い平行な関係にピン孔９ａを形成して回動軸３ａと一体に回動する第１リンク部材９が取り付けられている。この第１リンク部材９とアクチュエータ４の作動軸７の間には、一端が第１リンク部材９のピン孔９ａ内に相対回転可能に挿入されるピン１０ａを有し、他端が作動軸７の軸方向の力を受ける受力部１０ｂを有して、ピン１０ａから作動軸７に向って延在する第２リンク部材１０が配設されている。また、作動軸７の端部と第２リンク部材１０の受力部１０ｂの間には、吸気制御弁３が閉じる方向に付勢力を奏する弾性部材１１が配設される。
【００２７】
第1リンク部材９と第２リンク部材１０とは別部材から構成されており、ピン１０ａがピン孔９ａ内に回転可能に挿入されることで第1リンク部材９と第２リンク部材１０とが連結される。また、第２リンク部材１０と作動軸７とは別部材で構成されており、作動軸７の端部と受力部１０ｂとは弾性部材１１の弾性力により接触し、作動軸７の往復動に対応して第２リンク部材１０が動作するように構成される。
【００２８】
弾性部材１１はコイルスプリングにて構成され、アクチュエータ４の外周面から作動軸７の軸心と平行且つ作動軸７の突出方向に延在してから作動軸７と垂直な方向に向って屈曲するハウジング４ａの屈曲部４ａ１と、第２リンク部材１０の軸心から径方向に延在するリテーナ１２との間に配設されている。尚、弾性部材１１の弾性力は、コイル４ｂへの通電により可動コア４ｄが受ける電磁力より小さく設定されており、コイル４ｂへの通電時には弾性部材１１の弾性力に抗して作動軸７が作動する。
【００２９】
作動軸７の端部は球面形状を呈しており、第２リンク部材１０の受力部１０ｂは作動軸７の球面形状と面接触可能な形状を呈して接触している。
【００３０】
吸気制御装置１の作動について説明する。
【００３１】
図示しない電子制御装置からの信号によってコイル４ｂが通電すると弾性部材１１の弾性力に抗してアクチュエータ４の作動軸７が突出する方向に動作して、第2リンク部材１０を介して第1リンク部材９を回動させ、回動軸を回動させる。ここで、第1リンク部材９及び第2リンク部材１０により作動軸７の軸心方向の動作を回動運動に変換して、吸気通路２の開閉を調整している。
【００３２】
例えば、内燃機関の始動時の回転数が予め設定された回転数以下の場合には、吸気制御弁３を閉じてショートポート２ｃ側を閉じる。これにより吸入空気の流れをロングポート２ｂ側に移動させ、サージタンク５から気筒までの間に、比較的長い吸気経路を形成する。
【００３３】
内燃機関の回転数が設定された回転数を越えた場合には、吸気制御弁３を回動させてショートポート２ｃ側を開く。これにより、ショートポート２ｃ側にも吸入空気が流れるようにして、サージタンク５から気筒までの間に、比較的短い吸気経路を形成する。
【００３４】
上述したように、内燃機関の回転数に応じて吸気経路の長さを変化させることによりサージタンク５内を共鳴させて、内燃機関の各回転数域に対応して各気筒への吸入空気量を変化させる。これにより、内燃機関の出力の増大、低燃費化が可能になる。
【００３５】
吸気制御弁３の開閉動作について説明する。
【００３６】
図２はコイル４ｂの非通電時で吸気制御弁３が閉のとき、図３は吸気制御弁３２の開度が５０％のとき、図４は吸気制御弁３２が全開のときのアクチュエータ４及び各リンク部材９，１０の断面図を示している。
【００３７】
図２は図１のＡ視図であり、第2リンク部材１０の軸心は作動軸７の軸心に対して所定量ずれている。この状態では弾性部材１１により第2リンク部材１０が作動軸方向に付勢されており、受力部１０ｂと作動軸７とは常に接触した状態を保持している。
【００３８】
コイル４ｂが通電すると、電磁力により可動コア４ｄが固定コア４ｃに吸引されて可動コア４ｄに取り付けられた作動軸７がアクチュエータ４から突出する方向に作動する。作動軸７が往復動すると第2リンク部材１０が第1リンク部材９を回動させる。このとき、第1リンク部材９を回動させることで第2リンク部材１０のピン１０ａは円弧状に動作し、吸気制御弁３の開度が５０％となったとき（図３）に第2リンク部材１０の軸心が作動軸７の軸心と一致する。
【００３９】
更に作動軸７がアクチュエータ４から突出するように動作すると、回動軸３ａが更に回動して吸気制御弁３が全開となる。この状態では第2リンク部材１０のピン１０ａは円弧状に動作して、図３に示すような軸心が一致した状態から再び第2リンク部材１０の軸心が作動軸７の軸心からずれる（図４）。
【００４０】
内燃機関の始動後における吸気制御弁３の開度は、負荷や回転数等の運転状態に応じて決定される。ここで、作動軸７の往復動の量、即ち可動コア４ｄの動作量はコイル４ｂへの通電量に応じて任意に設定が可能であり、通電量によって吸気制御弁３の開度が制御される。
【００４１】
図２から図４に示すように、第１の実施の形態では作動軸７の往復運動を吸気制御弁３の回転運動に変換する際には、第2リンク部材１０のピン１０ａが円弧状に動作して第2リンク部材１０の軸心が作動軸７の軸心からずれても、作動軸７と第2リンク部材１０とは別体で構成され、作動軸７と受力部１０ｂが球面接触しているので、回動軸３ａの回動により作動軸７の軸心がずれることがなくなり、アクチュエータ４は安定したストロークで往復動し、更にアクチュエータ４の耐久性が向上する。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態について図７及び図８を用いて説明する。
【００４３】
第２の実施の形態における吸気制御装置は、第１の実施の形態における吸気制御装置に対してアクチュエータ２４の作動軸２７と第1リンク部材２９とを連結する第２リンク部材３０の構成が異なるものであり、第１の実施の形態と同一の構成に関しては説明を省略する。
【００４４】
第２の実施の形態における第２リンク部材３０について説明する。第２リンク部材３０は、一端に第1リンク部材２９のピン孔２９ａ内に回転可能に挿入するピン３０ａを有し他端には弾性部材３１を介してアクチュエータ２４の作動軸２７の端部からの軸方向の力を受ける受力部３０ｂを有している。第２の実施の形態では、作動軸２７の端部と第２リンク部材３０の受力部３０ｂとの間に配設される弾性部材３１は、吸気制御弁が開く方向に第２リンク部材３０を付勢しており、第２リンク部材３０と作動軸２７の間での軸方向の衝撃を吸収している。ここで、アクチュエータ２４内には吸気制御弁が閉じる方向に可動コアを付勢する弾性部材（図示せず）が配設され、この弾性部材は受力部３０ｂと作動軸２７の間にある弾性部材３１より付勢力が大きく設定されているので、アクチュエータ２４の非作動時には吸気制御弁は閉じている。
【００４５】
吸気制御弁の開閉動作について説明する。
【００４６】
図７はコイルの非通電時で吸気制御弁が閉のとき、図８は吸気制御弁の開度が５０％のときの各リンク部材２９、３０の断面図を示している。
【００４７】
図７の状態では、第２リンク部材３０の軸心は作動軸２７の軸心と一致している。この状態ではアクチュエータ２４内の弾性部材と作動軸２７と受力部３０ｂの間の弾性部材３１との釣り合いにより吸気制御弁の閉方向に第２リンク部材３０が位置されている。
【００４８】
コイルが通電すると、電磁力により可動コアが固定コアに吸引されて可動コアに取り付けられた作動軸２７がアクチュエータ２４から突出する方向に作動する。作動軸２７が動作すると弾性部材３１を介して第２リンク部材３０に軸方向の力が加わって、第1リンク部材２９を回動させる。このとき、第1リンク部材２９を回動させることで第２リンク部材３０のピン３０ａは円弧状に動作し、吸気制御弁が開くと第２リンク部材３０の軸心が作動軸の軸心とずれる。
【００４９】
第２の実施の形態によると、作動軸２７の往復動作を回動軸の回動に変換する際に、第２リンク部材３０の軸心が作動軸２７の軸心からずれるが、このずれは弾性部材３１が吸収するので作動軸２７の軸心がずれることはない。
【００５０】
以上説明したように、本発明によると、作動部の上下方向の作動時に発生する吸気制御弁の回転軸心に対するずれは、第２リンク部材の受力部が作動軸の端部と接触しながら軸心をずらすことによって吸収される。したがって、作動部の往復動時には作動部の軸心がずれることがなくなる。これによって作動軸の往復動のストロークが安定し、アクチュエータの耐久性の向上に繋がる。
【００５１】
【効果】
請求項１によると、作動軸と第２リンク部材の受力部とは別体に構成されているため、作動軸は軸心がずれることなく往復動し、作動軸からの軸方向の力が第２リンク部材の受力部に付与されて第２リンク部材の軸心が作動軸の軸心とずれながら移動して第1リンク部材を回動させる。このような構成により、吸気制御弁の開閉作動時に作動軸の軸心がずれることがなくなり、作動軸のストロークが安定するとともに耐久性に優れた吸気制御装置を提供できる。
【００５２】
請求項２によると、弾性部材により作動軸と第２リンク部材の受力部の間での衝撃が吸収され、作動軸の往復動作が円滑に第２リンク部材に伝達されるので、好適である。
【００５３】
請求項３及び請求項４によると、弾性部材により吸気制御弁が閉じる方向に第２リンク部材が付勢されているので、作動軸と第２リンク部材の間での衝撃が吸収されるとともに、作動軸の往復動作の応答性も向上する。更に、電磁力により可動コアを動作させる電磁式アクチュエータを用いた場合には、可動コアを初期位置に戻すためのスプリングを余分に設ける必要がなくなり、好適である。
【００５４】
請求項５によると、作動軸の端部と第２リンク部材の受力部とは球面形状にて面接触するので、第２リンク部材の軸心が作動軸の往復動方向とずれた場合であっても、作動軸と第２リンク部材とは接触した状態を保持するので、第２リンク部材は軸心がずれても作動軸からの軸方向の力が伝達され、アクチュエータの作動に応じて回動軸を確実に回動させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における吸気制御装置の正面図である。
【図２】第１の実施の形態における吸気通路の説明図である。
【図３】第１の実施の形態におけるアクチュエータと第１リンク部材の間の連結を示す断面図である。
【図４】図３のＡ視図である。
【図５】図４の別の状態を示す図である。
【図６】図４の別の状態を示す図である。
【図７】第２の実施の形態におけるアクチュエータと第１リンク部材の間の連結を示す断面図である。
【図８】図７の別の状態を示す図である。
【図９】従来の吸気制御弁の断面図である。
【図１０】図９のＢ視図である。
【図１１】図１０の別の状態を示す図である。
【符号の説明】
１・・・吸気制御装置
２・・・吸気通路
３・・・吸気制御弁
３ａ・・・回動軸
４、２４・・・アクチュエータ
５・・・サージタンク
６・・・シリンダヘッド
７、２７・・・作動軸
９、２９・・・第１リンク部材
１０、３０・・・第２リンク部材
１１、３１・・・弾性部材
【図１】
0004013363.tif 000002
【図２】
0004013363.tif 000003
【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】
0004013363.tif 000008
【図８】
0004013363.tif 000009
【図９】
0004013363.tif 000010
【図１０】
0004013363.tif 000011
【図１１】
0004013363.tif 000012