JP6179189B2 - 可変吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、可変吸気装置に関する。

従来、エンジンの回転数に応じて吸気通路の長さを切り替えることにより、エンジンのトルクを向上させる可変吸気装置が知られている。このような可変吸気装置には、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ており、分岐した吸気通路の一方を弁体で開閉することにより、吸気通路を切り替えている。

この構成では、エンジンの回転数が低い場合には吸気通路の長さを長くし、回転数が高い場合には吸気通路の長さを短くすることにより、エンジンの回転数にかかわらずトルクを向上させることが可能となっている。

また、特許文献１に開示された可変吸気装置の吸気通路には、軸部を中心として回転することにより吸気通路を開閉する弁体が設けられている。また、吸気管部の内壁面には、弾性材料からなるシール部材が設けられており、弁体が回転してシール部材に当接することによって、吸気通路を閉状態にすることが可能となっている。

特開２０１０−２６１３５９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された可変吸気装置では、吸入空気中に含まれる水分がシール部材に付着することによって、吸気通路を閉状態にする際に密封性が損なわれるという問題点がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、吸気通路を閉状態にする際の密封性を向上させることが可能な可変吸気装置を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するための手段として、本発明による可変吸気装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明による可変吸気装置は、吸気管部の吸気通路に配置された軸部及び前記軸部から延出するように形成される弁体を含む吸気制御弁と、前記吸気管部の内壁面に、吸気通路の中心側から外側に向かって凹形状となるように形成されたストッパ部と、前記弁体が当接することにより前記吸気通路が閉状態となるように前記ストッパ部に設けられたシール部材とを備える構成を前提としている。また、本発明による可変吸気装置は、前記吸気管部における、前記シール部材の近傍で且つ前記シール部材よりも重力鉛直方向上側である吸気流れ下流側に設けられ、重力鉛直方向下側方向に向かって突出する突起部とを備え、前記突起部は、前記吸気管部の内壁面よりも吸気通路の中心側に突出するように形成されていることを特徴としている。

かかる構成を備える可変吸気装置によれば、重力鉛直方向下側方向に向かって突出する突起部を設けることによって、吸入空気中に含まれる水分等が吸気管部の内壁面に沿って重力鉛直方向上側から重力鉛直方向下側に流れた際に、凹形状を有するストッパ部に設けられたシール部材への水分等の付着が突起部により抑制される。これにより、吸気制御弁の弁体のシール部材に対する密封性が損なわれないようにすることができるので、吸気通路を閉状態にする際の密封性を向上させることができる。また、内壁面に沿って移動した液体を突起部から重力鉛直方向下側に落下させることができるので、ストッパ部に設けられたシール部材へ液体（水分等）が付着するのを抑制することができる。

本発明の具体的な構成として、以下の複数のものが挙げられる。

また、本発明による可変吸気装置において、好ましくは、前記シール部材は、前記凹形状を有するストッパ部内に収容され、前記シール部材の吸気通路側の表面は、前記吸気管部の内壁面に沿った形状を有していることを特徴とする。このように構成すれば、吸気通路を流れる気流が吸気管部の内壁面に沿って流れやすくなるので、ポート内壁面に沿って流れる気流が剥離するのを抑制することができる。

また、本発明による可変吸気装置において、好ましくは、前記ストッパ部の内壁面と前記シール部材との間には、空間が形成され、前記シール部材には、前記ストッパ部の内壁面と前記シール部材との間に形成される空間と、前記吸気通路とを連通する水抜き孔が設けられていることを特徴とする。このように構成すれば、ストッパ部の内壁面とシール部材との間に形成される空間に水分等が浸入した場合であっても、水分等を水抜き孔を介して吸気通路に向かって排出することができるので、良好なシール性を維持することができる。

また、本発明による可変吸気装置において、好ましくは、前記ストッパ部は、吸気流れ上流側に形成された第１の面と、前記第１の面と接続されるとともに吸気流れ下流側に形成された第２の面とを含み、前記シール部材は、前記ストッパ部の第１の面に形成された第１部分と、前記第１部分と接続されるとともに前記ストッパ部を塞ぐように前記吸気通路側に形成された第２部分とを含み、前記シール部材の第２部分の吸気流れ下流側の端部は、前記突起部と所定の間隔を隔てて配置されていることを特徴とする。このように構成すれば、吸気通路を閉状態にする際に弁体が軸部を中心に回動してシール部材の第２部分に当接した際に、シール部材の第２部分をストッパ部の内壁面側に撓ませることができるので、弁体とシール部材との密封性（密着性）を確保することができる。

また、本発明による可変吸気装置において、好ましくは、前記吸気管部は、樹脂により形成され、前記突起部は、前記吸気管部の内壁面に樹脂により一体的に形成されていることを特徴とする。このように構成すれば、突起部を吸気管部に別部品により形成する場合と異なり、部品点数及び製造工程数を削減することができるとともに、コストを低減することができる。

上記のように、本発明による可変吸気装置によれば、吸気通路を閉状態にする際の密封性を向上させることができる。

本発明の一実施形態による吸気マニホールドを模式的に示した断面図であって、吸気制御弁開状態を示す図である。 図１に示す吸気マニホールドの要部の拡大断面図である。 図２に示すストッパ部周辺の拡大断面図である。 内壁面に沿って水分が流れる様子を示す図である。 吸気マニホールドを模式的に示した断面図であって、吸気制御弁閉状態を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態によるバタフライ式の吸気マニホールド１００は、図１に示すように、樹脂材料からなり、スロットル弁（図示せず）を介して吸気が導入されるコレクタ部１と、コレクタ部１を取り囲むように延びてコレクタ部１内の吸気を各気筒へ分配する吸気管部２とを備えている。なお、吸気マニホールド１００は、本発明の「可変吸気装置」の一例である。

吸気管部２の吸気流れ下流側端には、フランジ部３が形成されている。そして、吸気マニホールド１００は、フランジ部３を介してシリンダヘッド（図示せず）に固定されている。すなわち、コレクタ部１内の吸気を各気筒の燃焼室（図示せず）に導く吸気通路は、吸気管部２とシリンダヘッド内に形成される吸気通路（図示せず）とによって構成されている。

吸気管部２は、フランジ部３側（吸気流れ下流側）の第１ポート２１と、コレクタ部１側（吸気流れ上流側）の第２ポート２２とを有している。第１ポート２１の吸気流れ上流側の一端は、コレクタ部１の湾曲した壁面に開口形成された第１開口部４を介して、コレクタ部１と連通している。第２ポート２２の吸気流れ上流側の一端は、第２開口部５を介してコレクタ部１と連通している。第２ポート２２の吸気流れ下流側の他端は、第１ポート２１の一端側に連通している。

第１開口部４には、吸気通路を開閉する吸気制御弁６が配置されている。この吸気制御弁６により第１開口部４が開閉制御される際に、コレクタ部１内の吸気を各気筒の燃焼室に導く吸気通路の通路長が相対的に短い短ポート又は通路長が相対的に長い長ポートに切り替えられる。具体的には、吸気制御弁６により第１開口部４を閉状態とした場合には、コレクタ部１内の吸気は、第２開口部５から第２ポート２２及び第１ポート２１を経て各気筒の燃焼室に導入される。

その一方で、吸気制御弁６により第１開口部４を開状態とした場合には、コレクタ部１内の吸気は、第１開口部４から第１ポート２１を経て各気筒の燃焼室に導入される。つまり、短ポートは、第１ポート２１及びシリンダヘッド内の吸気通路とから構成され、長ポートは、第２ポート２２、第１ポート２１及びシリンダヘッド内の吸気通路とから構成されている。

吸気制御弁６は、図２に示すように、吸気通路内を横切るように配置された一本の軸部６１と、軸部６１から延出するように形成された弁体６２とを備えている。弁体６２は、樹脂材料からなり、第１開口部４の湾曲に沿うように湾曲して厚みが略一定の矩形板状に形成されている。また、弁体６２は、軸部６１により支持されており、この軸部６１がアクチュエータ（図示せず）により回転させられることによって、弁体６２が回動し、第１開口部４の開状態及び閉状態が制御される。

また、弁体６２は、第１開口部４が開状態の場合に軸部６１の回転により第１ポート２１内に位置する第１ポート側弁本体部６３と、第１開口部４が開状態の場合にコレクタ部１内に位置するコレクタ側弁本体部６４とを有している。

ここで、本実施形態では、第１ポート２１の内壁面２１ａには、図３に示すように、後述する付根部７ｃから外壁方向に向かって（吸気通路の中心側から外側に向かって）凹形状となるようなストッパ部７が形成されている。このストッパ部７は、吸気流れ上流側に第１の面７ａと、第１の面７ａと接続されるとともに吸気流れ下流側に第２の面７ｂとを有している。なお、ストッパ部７の付根部７ｃとは、第１ポート２１の内壁面（湾曲面）２１ａのうち、第１の面７ａとの境界部分周辺又は第２の面７ｂとの境界部分周辺のことである。

また、ストッパ部７には、ゴムなどの弾性部材からなるシールリップ８が収納されている。なお、シールリップ８は、本発明の「シール部材」の一例である。シールリップ８は、断面視において略Ｖ字形状を有している。具体的には、シールリップ８は、ストッパ部７の第１の面７ａに形成された第１部分８ａと、第１部分８ａと接続されるとともにストッパ部７を塞ぐように吸気通路側に形成された第２部分８ｂとを有している。また、シールリップ８（第１部分８ａ及び第２部分８ｂ）と、ストッパ部７の第２の面７ｂとの間には、空間が形成されている。

また、シールリップ８の第２部分８ｂの吸気流れ下流側の先端部８ｄは、ストッパ部７の第２の面７ｂと所定の間隔を隔てて配置されている。シールリップ８の第２部分８ｂの吸気通路側の表面は、第１ポート２１の内壁面２１ａの湾曲面Ｒに沿った形状を有している。また、シールリップ８の第２部分８ｂには、ストッパ部７の第２の面７ｂと、シールリップ８（第１部分８ａ及び第２部分８ｂ）との間の空間に溜まった水分を吸気通路側に排出する１つの水抜き孔８ｃが形成されている。

また、本実施形態では、付根部７ｃのうち、吸気管部２の内壁面２１ａの重力鉛直方向上側（矢印Ｘ１方向側）にある付根部７ｃには、重力鉛直方向下側（矢印Ｘ２方向側）に向かって突出する突起部７１が設けられている。また、突起部７１は、シールリップ８の第２部分８ｂよりも吸気通路側に向かって突出している。また、突起部７１は、第１ポート２１の内壁面２１ａのうちシールリップ８の第２部分８ｂの吸気流れ下流側に形成されている。また、突起部７１は、樹脂材料により形成されているとともに、第１ポート２１の内壁面２１ａに一体的に形成されている。

突起部７１の表面は、第１ポート２１の内壁面２１ａの湾曲面Ｒよりも吸気通路側に突出するように形成されている。また、突起部７１の下端部７１ａは、ストッパ部７の第２の面７ｂ、及び、シールリップ８の第２部分８ｂの吸気流れ下流側の先端部８ｄよりも下方に突出するように形成されている。また、突起部７１の下端部７１ａは、シールリップ８の第２部分８ｂの先端部８ｄから所定の間隔を隔てて配置されている。

また、本実施形態では、図１に示すように吸気マニホールド１００を第１ポート２１が重力鉛直方向上側（矢印Ｘ１方向側）でかつ第２ポート２２が重力鉛直方向下側（矢印Ｘ２方向側）となるように車両に搭載した場合には、図４に示すように吸入空気中に含まれる液体（水分）は、第１ポート２１の内壁面２１ａに沿って重力鉛直方向上側（吸気流れ下流側）から重力鉛直方向下側（吸気流れ上流側）に流れることとなる。この場合、第１ポート２１の内壁面２１ａに沿って流れる水分を突起部７１により受け止めるとともに下方へ落とすことが可能となるので、ストッパ部７の第２の面７ｂとシールリップ８（第１部分８ａ及び第２部分８ｂ）との間に形成される空間へ水分が侵入するのを抑制することが可能となる。

また、図５に示すように、第１開口部４が吸気制御弁６により閉状態とされた場合には、第１ポート側弁本体部６３の第１ポート側端部６３ａは、ストッパ部７に形成されたシールリップ８の第２部分８ｂと当接する。このとき、シールリップ８の第２部分８ｂは、第１ポート側弁本体部６３の第１ポート側端部６３ａのシールリップ８への押圧力によって、シールリップ８の第１部分８ａと第２部分８ｂとの接続部分を支点としてストッパ部７の第２の面７ｂ側へ撓むこととなる。

その一方で、コレクタ側弁本体部６４のコレクタ側端部６４ａには、ゴムなどの弾性部材からなるシールリップ（図示せず）が形成されており、このシールリップが第２ポート２２側の張出部９の内周面９ａに当接することにより、コレクタ部１と第１ポート２１との間の吸気の流れがシール（密封）される。

なお、コレクタ側弁本体部６４のコレクタ側端部６４ａにシールリップを形成せずに、第２ポート２２側の張出部９の内周面９ａにシールリップ（図示せず）を形成することによっても、コレクタ部１と第１ポート２１との間の吸気の流れをシール（密封）することが可能である。

以上説明したように、本実施形態による吸気マニホールド１００によれば、以下に列記するような効果が得られる。

本実施形態では、上記のように、付根部７ｃに重力鉛直方向下側方向に向かって突出する突起部７１を設ける。これにより、吸入空気中に含まれる水分等が吸気管部２の第１ポート２１の内壁面２１ａに沿って重力鉛直方向上側から重力鉛直方向下側に流れた際に、凹形状を有するストッパ部７に設けられたシールリップ８への水分等の付着が突起部７１により抑制される。その結果、吸気制御弁６の弁体６２（第１ポート側弁本体部６３）のシールリップ８に対する密封性が損なわれないようにすることができるので、吸気通路を閉状態にする際の密封性を向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、突起部７１よりも吸気流れ下流側の内壁面２１ａに付着した液体が重力により、内壁面２１ａに沿って吸気流れ上流側に移動し、突起部７１に至る。これにより、内壁面２１ａに沿って移動した液体を突起部７１から重力鉛直方向下側に落下させることができるので、ストッパ部７に設けられたシールリップ８へ水分等が付着するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、シールリップ８の第２部分８ｂの吸気通路側の表面を第１ポート２１の内壁面２１ａの表面（湾曲面Ｒ）に沿った形状にする。これにより、吸気通路を流れる気流が第１ポート２１の内壁面２１ａに沿って流れやすくなるので、第１ポート２１の内壁面２１ａに沿って流れる気流が剥離するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ストッパ部７の第２の面７ｂとシールリップ８（第１部分８ａ及び第２部分８ｂ）との間に形成される空間と、吸気通路とを連通する水抜き孔８ｃをシールリップ８の第２部分８ｂに設ける。これにより、ストッパ部７の第２の面７ｂとシールリップ８（第１部分８ａ及び第２部分８ｂ）との間に形成される空間に水分等が浸入した場合であっても、水分等を水抜き孔８ｃを介して吸気通路に向かって排出することができるので、良好なシール性を維持することができる。

また、本実施形態では、上記のように、シールリップ８の第２部分８ｂの吸気流れ下流側の先端部８ｄを、突起部７１の下端部７１ａと所定の間隔を隔てて配置する。これにより、吸気通路を閉状態にする際に弁体６２が軸部６１を中心に回動してシールリップ８の第２部分８ｂに当接した際に、シールリップ８の第２部分８ｂをストッパ部７の第２の面７ｂ側に撓ませることができるので、弁体６２とシールリップ８との密封性（密着性）を確保することができる。

また、本実施形態では、上記のように、吸気管部２を樹脂により形成し、突起部７１を吸気管部２の第１ポート２１の内壁面２１ａに樹脂により一体的に形成する。これにより、突起部７１を吸気管部２の第１ポート２１の内壁面２１ａに別部品により形成する場合と異なり、部品点数及び製造工程数を削減することができるとともに、コストを低減することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、２つの部分を有する略Ｖ字形状のシールリップをストッパ部に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１開口部が閉状態の場合に、吸気制御弁の第１ポート側弁本体部とシールリップとの間をシールすることが可能であれば、シールリップを略Ｖ字形状以外の形状に形成してもよい。すなわち、３つ以上の部分を有するシールリップをストッパ部に形成してもよい。

また、上記実施形態では、シールリップの第２部分に１つの水抜き孔を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、シールリップの第２部分に２つ以上の水抜き孔を形成してもよい。

また、上記実施形態では、２つの面を有する凹形状のストッパ部を第１ポートの内壁面に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、３つ以上の面を有する凹形状のストッパ部を第１ポートの内壁面に形成してもよい。

また、上記実施形態では、突起部を樹脂材料により形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、突起部を金属材料などにより形成してもよい。この場合、突起部を吸気マニホールドとは別部材により形成するとよい。

本発明は、可変吸気装置に利用することができる。

２ 吸気管部
２１ 第１ポート
２１ａ 内壁面
２２ 第２ポート
６ 吸気制御弁
６１ 軸部
６２ 弁体
７ ストッパ部
７ａ 第１の面
７ｂ 第２の面
７ｃ 付根部
７１ 突起部
７１ａ 下端部
８ シールリップ（シール部材）
８ａ 第１部分
８ｂ 第２部分
８ｃ 水抜き孔
８ｄ 先端部
１００ 吸気マニホールド（可変吸気装置）

Claims (5)

1. 吸気管部の吸気通路に配置された軸部及び前記軸部から延出するように形成される弁体を含む吸気制御弁と、
   前記吸気管部の内壁面に、吸気通路の中心側から外側に向かって凹形状となるように形成されたストッパ部と、
   前記弁体が当接することにより前記吸気通路が閉状態となるように前記ストッパ部に設けられたシール部材と、
   前記吸気管部における、前記シール部材の近傍で且つ前記シール部材よりも重力鉛直方向上側である吸気流れ下流側に設けられ、重力鉛直方向下側方向に向かって突出する突起部とを備え、
   前記突起部は、前記吸気管部の内壁面よりも吸気通路の中心側に突出するように形成されていることを特徴とする可変吸気装置。
2. 請求項１に記載の可変吸気装置において、
   前記シール部材は、前記凹形状を有するストッパ部内に収容され、
   前記シール部材の吸気通路側の表面は、前記吸気管部の内壁面に沿った形状を有していることを特徴とする可変吸気装置。
3. 請求項１又は２に記載の可変吸気装置において、
   前記ストッパ部の内壁面と前記シール部材との間には、空間が形成され、
   前記シール部材には、前記ストッパ部の内壁面と前記シール部材との間に形成される空間と、前記吸気通路とを連通する水抜き孔が設けられていることを特徴とする可変吸気装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変吸気装置おいて、
   前記ストッパ部は、吸気流れ上流側に形成された第１の面と、前記第１の面と接続されるとともに吸気流れ下流側に形成された第２の面とを含み、
   前記シール部材は、前記ストッパ部の第１の面に形成された第１部分と、前記第１部分と接続されるとともに前記ストッパ部を塞ぐように前記吸気通路側に形成された第２部分とを含み、
   前記シール部材の第２部分の吸気流れ下流側の端部は、前記突起部と所定の間隔を隔てて配置されていることを特徴とする可変吸気装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の可変吸気装置において、
   前記吸気管部は、樹脂により形成され、
   前記突起部は、前記吸気管部の内壁面に樹脂により一体的に形成されていることを特徴とする可変吸気装置。

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