(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒に通じる互いに区画された複数の吸気管と、
前記複数の吸気管との間に連通用の開口部を有し、回転可能であって、回転したときに前記開口部に連通する前記吸気管の長さが変化するサージタンクと、
前記吸気管の少なくとも一部を含み、前記サージタンクを収納する収納部材と、
前記収納部材の内部に固定され、前記サージタンクを包囲する包囲部材とを備え、
前記包囲部材は、前記複数の吸気管のそれぞれの区画位置に対応して設けられた複数の分割部材によって構成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記サージタンクの外周であって前記複数の吸気管のそれぞれの区画位置に対応させて、周回したつば部を形成することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記サージタンクの外周にリング部材を装着することにより、前記つば部を形成することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記サージタンクの外周に周回した溝部を形成するとともに、この溝部にリング部材を装着し、このリング部材を前記包囲部材の内周面に当接させることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記包囲部材は、円筒形状の一方端を細く、他方端を太く形成するとともに、円筒面の内径を連続的にあるいは不連続的に変化させることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記収納部材は、樹脂材料によって形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【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（エンジン）の回転数に応じて吸気通路の長さが可変に設定される内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジンのトルクを向上させるためには、吸気慣性効果を利用して、低速回転時には吸気マニホールドの長さを長く設定し、高速回転時には短く設定することが有効である。このように、エンジン回転数に応じて吸気マニホールドの長さを可変に設定するために、従来から各種の吸気装置が提案されている。例えば、特開昭６０−１３２０２３号公報には、サージタンクを回転部材を用いて構成し、この回転部材を回転させて吸気管との間の連通部の位置を変えることにより、エンジンへ通じる吸気管の長さを可変に設定可能な吸気装置が開示されている。また、特開昭５９−１８８０２７号公報や特開昭６２−２１４２２３号公報にも同種の吸気装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した各種の公報に開示された吸気装置は、ハウジングに収納された回転部材を回転させることにより、この回転部材に形成された連通部の位置を回転させている。ところで、この回転部材を収納するハウジングは複雑な形状を有しており、通常は型成形によって製造される。特に最近では、軽量化やコストダウンの要請から、樹脂材料によって吸気装置のハウジングを形成することも多いが、樹脂成形によって製造されたハウジングの寸法精度はあまりよくないため、上述した回転部材の回転精度が悪くなったり、吸気マニホールドを構成する各吸気管の間の良好な気密性が確保しにくく、充分な吸気慣性効果が得られないおそれがある。また、型成形によってハウジングを製造する場合に、通常はハウジングを２分割あるいはそれ以上の複数分割したものを別々に製造した後に、これらを振動溶着等によって接合して一体化する手法が汎用されているが、このような手法によって製造されたハウジングには接合部に段差が生じやすく、上述した回転精度の悪化や気密性の確保がますます困難になる。このような接合部分に生じる段差は、ハウジングを樹脂成形によって製造した場合のみならず、アルミニウム等の金属材料を用いて製造した場合も同様に生じるため、同じような問題がある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、回転機構の寸法精度が確保でき、しかも各吸気管の間の気密性を確保することができる内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の内燃機関の吸気装置は、回転させることにより各吸気管の長さを可変に設定するサージタンクとこれを収納する収納部材との間に、サージタンクを包囲する包囲部材を備えており、この包囲部材を収納部材とは別体の部品として製造することにより高い加工精度を保つことができ、サージタンクの回転精度を高くするとともに、サージタンクと収納部材との間の隙間を狭くして各吸気管の間の気密性を確保することができる。
【０００６】
なお、上述した包囲部材は円筒形状とすることが好ましい。回転体としてのサージタンクは一般には円筒形状を有しているため、これを包囲する場合に、包囲部材も円筒形状に形成することにより、包囲部材にサージタンクを内包するだけでそれらの回転中心を合わせることができ、高い回転精度を得ることが容易となる。しかも円筒部材同士を組み合わせた場合には、それらの間の隙間の管理等が容易となり、各吸気管の間の気密性を高めることができる。
【０００７】
さらに、上述した包囲部材は、単独の部品として形成する場合の他に、複数の分割部材として形成し、これらを各吸気管のそれぞれの区画位置に対応させて取り付けるようにする。各区画位置に分割部材が配置されるため、それぞれにおいて各吸気管の間の気密性が確保される。また、サージタンクの外周全体を広範囲にわたって包囲部材の内周面に対向させる代わりに、サージタンクの外周に周回したつば部を形成して、これを包囲部材に接触させるようにしてもよい。サージタンクのつば部外周のみが包囲部材に接するため、その接触抵抗が小さくなり、少ない回転力でサージタンクを回転させることができ、回転駆動部を小さくすることができる。このつば部は、サージタンク外周にリング部材を装着することにより容易に生成することができる。この場合には、直管状の部材にリング部材を装着することによりつば部を有するサージタンクを容易に製造することができる。
【０００８】
また、サージタンクの外周に周回した溝部を形成し、この溝部にリング部材を装着して上述したつば部を形成するようにしてもよい。この場合には、リング部材を包囲部材の内周面に当接させることにより、サージタンクと包囲部材との間の隙間をなくすことができ、各吸気管の間の気密性を良好に維持することができる。
【０００９】
また、上述した包囲部材は、サージタンクを組み付けやすくするために、一方端を細く、他方端を太くして、途中の円筒面の径を連続的あるいは不連続的に変化させることが好ましい。また、本発明によれば、収納部材を樹脂材料で形成してその寸法精度が悪い場合であっても、包囲部材に内包したサージタンクにおいて良好な回転精度を得ることができ、しかも各吸気管の間の気密性を確保することができるため、特に収納部材を樹脂材料で形成した場合に有効である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した一実施形態のエンジンの吸気装置は、可変長の吸気管を実現するために用いられる回転式の円筒形状のサージタンクの外側に、このサージタンクを包囲する円筒部材を装着することに特徴がある。以下、本発明を適用した一の実施形態のエンジンの吸気装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１１】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明を適用した第１の実施形態によるエンジンの吸気装置の構造を示す断面図である。また、図２は図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１、図２に示すように、本実施形態の吸気装置１は、吸入空気を取り入れる通路１０と、この通路１０と開口部２１を介して連通して回転可能に装着されたサージタンク２０と、このサージタンク２０を内包する包囲部材としての円筒部４０と、円筒部４０が固定されてその周辺に４本の吸気管５２と共鳴室５４とを形成する収納部材としてのハウジング５０と、サージタンク２０を回転駆動する駆動部７０とを含んで構成されている。
【００１２】
サージタンク２０は、直管状の円筒部材であって、中心軸回りに回転可能に取り付けられている。サージタンク２０の円筒面には、通路１０に連通する開口部２１と、各吸気管５２に連通する開口部２２と、共鳴室５４に連通する開口部２３が形成されている。また、サージタンク２０の外周面には、各吸気管５２を区画する位置に対応して周回方向に複数の溝部２４が形成されており、この溝部２４にはつば部を形成するためのリング部材２５が緩挿されている。
【００１３】
図３は、サージタンク２０の外周面の形状を示す図である。同図（ａ）に示すように、サージタンク２０の外周面の６箇所に周方向の溝部２４が形成されており、各溝部２４に同図（ｂ）に示すリング部材２５が緩挿される。リング部材２５は、切り欠き部２６を有しており、この切り欠き部２６を押し広げた状態でサージタンク２０外周面の各溝部２４に装着される。
【００１４】
また、サージタンク２０の一方の端面である底面部２７の中心には回転軸２８が一体に形成され、外向きに突出している。また、サージタンク２０の他方の端面には、回転軸２９とこの回転軸２９の回りに一体に形成された歯車３０を有する蓋部３１が接合されている。
円筒部４０は、サージタンク２０を内包するようにハウジング５０に固定されており、サージタンク２０の外周面との間にほぼ均一な隙間が形成されるように、内径寸法が精度よく形成されている。この円筒部４０は、サージタンク２０の外周面に装着されたリング部材２５が当接しており、この当接部分以外については、サージタンク２０に形成された各開口部２１、２２、２３と通路１０、吸気管５２、共鳴室５４との間を連通する妨げとならないように、大きな開口が形成されている。
【００１５】
ハウジング５０は、内部に接合された円筒部４０を周回するように螺旋状の４本の吸気管５２と、通路１０と、共鳴室５４とを一体に形成している。図２に示すように、各吸気管５２は、内包した円筒部４０の周囲を覆うように一巡しており、その先端に延びた取付部５６がエンジン（図示せず）にボルト等によって取り付けられる。
【００１６】
図４は、円筒部４０を内包したハウジング５０の構造を示す図である。同図に示すように、ハウジング５０には円筒部４０が内包されており、円筒部４０の内周であってハウジング５０に形成された４本の吸気管５２を区画する位置５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅに、サージタンク２０の外周面の溝部２４に装着されたリング部材２５が当接される。この当接部分以外の円筒部４０には、各吸気管５２とサージタンク２０の開口部２２との連通を妨げないように、ほぼ全周にわたって開口部５９が形成され、通路１０と共鳴室５４との連通を妨げないように、開口部６０、６１がそれぞれ形成されている。
【００１７】
共鳴室５４は、吸気騒音を低減するためのものであり、エンジン回転に応じて生じる共振音を低減するために、吸気通路の一部を構成するサージタンク２０に連通するように取り付けられる。本実施形態の吸気装置１では、サージタンク２０に形成された開口部２３と円筒部４０に形成された開口部６１とを介して、サージタンク２０と共鳴室５４とが連通している。
【００１８】
また、図１に示すように、サージタンク２０の開口部２３の形状を周方向に沿って軸方向の長さが変化する三角形状とした場合には、この開口部２３と円筒部４０に形成された開口部６１との重複状態によって決まるサージタンク２０と共鳴室５４との間の連通部の断面積がサージタンク２０の回転状態によって変化するため、可変周波数型のレゾネータが実現される。
【００１９】
また、駆動部７０は、サージタンク２０の一方の回転軸２９の軸受け部を兼ねたカバー７２に収納固定された歯車付きのモータ７４を有しており、この歯車を介してサージタンク２０の蓋部３１に形成された歯車３０に回転駆動力を伝達することにより、サージタンク２０を回転させる。
本実施形態の吸気装置１はこのような構成を有しており、次にその作動を説明する。取込口から取り込まれた空気は、エアクリーナやスロットル等（図示せず）を介して吸入口１２から通路１０内に吸引され、開口部２１を通してサージタンク２０内に導入される。この、開口部２１は、サージタンク２０の円筒面のほぼ全周にわたって形成されているため、サージタンク２０がどのような回転状態にあっても、通路１０から抵抗なくサージタンク２０内部に導入される。
【００２０】
このサージタンク２０内に導入された空気は、サージタンク２０の円筒面に形成された４箇所の開口部２２から各吸気管５２に分配され、エンジンに吸入される。ここで、４箇所の開口部２２の周方向の位置は、エンジンの回転数に応じて各吸気管の長さが最適になるように設定される。開口部２２の設定可能範囲は、図２に示す区間Ａで示した範囲であり、この開口部２２の周方向の位置を変えることにより、開口部２２から各吸気管５２の先端部までの長さが最大で区間Ａだけ変化する。例えば、図２に示した断面構造は、開口部２２から各吸気管５２の先端までの長さが最も長い場合の開口部２２の位置を示しており、エンジンの低速回転時に対応する。また、図５に示した断面構造は、開口部２２から各吸気管５２の先端までの長さが最も短い場合の開口部２２の位置を示しており、エンジンの高速回転時に対応する。エンジン回転数に応じてどの程度開口部２２の周方向の位置を変化させる必要があるかは予め決まっているため、エンジン制御部（図示せず）等によってモータ７４に回転指示を与えてサージタンク２０を所定量回転駆動し、開口部２２の周方向の位置を設定する。
【００２１】
このように、本実施形態の吸気装置１は、回転自在な円筒形状のサージタンク２０を有しており、各吸気管に連通する開口部２２の周方向の位置をエンジン回転数に応じて変えることにより、各吸気管５２の長さを可変に設定することができ、吸気慣性効果を利用してエンジンの各回転数におけるトルクの増加を図ることができる。
【００２２】
また、上述した吸気装置１は、サージタンク２０をハウジング５０に直接内包して保持するのではなく、その間に円筒部４０が介在している。この円筒部４０は、単純な構造を有しているため、単一部品として製造することができ、サージタンク２０を内包する内周面の高い寸法精度を確保することができる。また、複数の部品を溶着等によって接合した場合であっても、その内径面を切削することが容易であり、寸法精度を高くすることは容易である。したがって、この円筒部４０の内部にサージタンク２０を内挿して回転させた場合に、高い回転精度を確保することができる。また、ハウジング５０を樹脂成形によって製造した場合にその寸法精度をあまり高くすることはできないが、サージタンク２０の回転精度や各吸気管５２の間の気密性の確保は、円筒部４０を装着することにより可能になるため、円筒部４０を用いる本発明の手法はハウジング５０を樹脂で形成した場合に特に有効である。
【００２３】
また、円筒部４０の内周面であって各吸気管５２を区画する位置に、サージタンク２０の外周面の溝部２４に装着したリング部材２５を付勢力をもって当接させることにより、リング部材２５と円筒部４０の内周面との隙間をほとんどなくすことができ、各吸気管の間で充分な気密性を確保することができる。したがって、吸気慣性効果を充分に利用して各エンジン回転数におけるトルクの増加を図ることができ、低回転から高回転まで高出力を得ることが可能となる。
【００２４】
〔第２の実施形態〕
上述した第１の実施形態では、円筒部４０を単一の部品として形成したが、各吸気管５２に対応する部分についてはほとんどが開口部５９でしめられていることから、各吸気管５２に対応する部分で分割した複数の分割部材としての分割円筒部に置き換えるようにしてもよい。
【００２５】
図６は、本発明を適用した第２の実施形態によるエンジンの吸気装置の構造を示す断面図である。図７は、図６に示す吸気装置に含まれるハウジングと分割円筒部を抜き出して示した図である。これらの図に示す吸気装置２は、上述した第１の実施形態の吸気装置１に対して円筒部４０を分割円筒部に置き換えた点が異なっており、この相違点に着目して説明する。
【００２６】
図７に示すように、本実施形態の分割円筒部４０ａ〜４０ｅは、４本の吸気管５２の区画位置に対応するように５個に分割されており、それぞれが各吸気管５２の区画位置に内包されて接合される。また、各分割円筒部４０ａ等には、半径方向に外側に延びたつば部４２が一体に形成されており、サージタンク２０の軸方向に沿った位置決め用に使用される。
【００２７】
このように、各吸気管５２の区画位置に分割円筒部４０ａ〜４０ｅを配置し、サージタンク２０の外周面に装着されたリング部材２５をこれらの各分割円筒部４０ａ等に付勢力をもって当接させることにより、リング部材２５と分割円筒部４０ａ等の内周面との隙間をほとんどなくすことができるため、上述した第１の実施形態の吸気装置１と同様に、吸気慣性効果を充分に利用して各エンジン回転数におけるトルクの増加を図ることができ、低回転から高回転まで高出力を得ることが可能となる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、サージタンク２０の外周面に複数の溝部２４を形成し、各溝部２４にリング部材２５を装着して、その外周を円筒部４０や分割円筒部４０ａ等の内周面に付勢力をもって当接するようにしたが、溝部２４の外径の寸法精度を高くしてこの外径部分に各リング部材２５の内径を付勢力をもって当接するようにしてもよい。リング部材２５は、高い寸法精度で形成することが可能であるため、これを溝部２４にはめ込んで内径側を拘束することにより、リング部材２５の外径の寸法精度も高くなる。したがって、リング部材２５と円筒部４０や分割円筒部４０ａの内周面との間の隙間を少なくすることができ、各吸気管５２の間の気密性を良好に保つことができる。
【００２９】
また、サージタンク２０とは別部材としてのリング部材２５を用いてつば部を形成するのではなく、サージタンク２０と一体に成形するようにしてもよい。例えば、図８に示すように、サージタンク２０を成形する際に二次射出成形を行ってサージタンク本体２０ａとつば部２０ｂとを異種材料で形成するようにすれば、サージタンク本体２０ａと円筒部４０等を同一材料で成形したとしても、つば部２０ｂだけは別材料となるため、つば部２０ｂの外周部が円筒部４０等の内周面に接着されず、気密性を保ちながら滑らかにサージタンク２０を回転させることができる。
【００３０】
また、上述した実施形態では、モータ７４を回転させて、歯車を介してサージタンク２０の回転軸２９に回転力を伝達するようにしたが、図９に示すように、ステップモータ７６を用いて回転軸２９を直接回転駆動するようにしてもよい。あるいは、バキュームアクチュエータを用いて発生した直線的な駆動力を回転力に変換して用いるようにしてもよい。
【００３１】
また、上述した本実施形態の吸気装置１、２においては、直管状のサージタンク２０を用いるようにしたが、組み付け作業の容易性等を考えると、サージタンク２０と円筒部４０の反モータ側端部を細く、モータ側端部を太くするとともに、円筒面の径を連続的に（いわゆるテーパ状に）変化させたり、不連続的に（多段階に）変化させたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態によるエンジンの吸気装置の構造を示す断面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】サージタンクの外周面の形状を示す図である。
【図４】円筒部を内包したハウジングの構造を示す図である。
【図５】吸気管の長さを変更した場合の吸気装置の断面図である。
【図６】第２の実施形態によるエンジンの吸気装置の構造を示す断面図である。
【図７】図６に示す吸気装置に含まれるハウジングと分割円筒部を抜き出して示した図である。
【図８】サージタンクの他の例を示す図である。
【図９】吸気装置の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  吸気装置
１０  通路
２０  サージタンク
２１、２２、２３  開口部
４０  円筒部
５０  ハウジング
５２  吸気管
５４  共鳴室
７０  駆動部
【図１】
0003784158.tif 000002
【図２】
0003784158.tif 000003
【図３】
0003784158.tif 000004
【図４】
0003784158.tif 000005
【図５】
0003784158.tif 000006
【図６】
0003784158.tif 000007
【図７】
0003784158.tif 000008
【図８】
0003784158.tif 000009
【図９】
0003784158.tif 000010