JP6188439B2 - Intake device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、例えば内燃機関の燃焼室内にタンブル流等のガス流動を発生させるために弁体を用いて吸気通路の通路断面積の少なくとも一部を開閉するような内燃機関の吸気装置に関する。 The present invention relates to an intake device for an internal combustion engine that uses a valve body to open and close at least a part of a passage cross-sectional area of the intake passage in order to generate a gas flow such as a tumble flow in a combustion chamber of the internal combustion engine.
内燃機関の燃焼室内にタンブル流等のガス流動を形成するための吸気制御弁として、気筒毎の吸気通路を複数並べて配置し、一本の回転中心軸回りに回転する多連の弁体で、各吸気通路の通路断面の一部を同時に開閉するようした構成のものが従来から知られている。 As an intake control valve for forming a gas flow such as a tumble flow in the combustion chamber of an internal combustion engine, a plurality of intake passages for each cylinder are arranged side by side, and a multiple valve body that rotates around a single rotation center axis. 2. Description of the Related Art Conventionally, a configuration in which a part of the cross section of each intake passage is simultaneously opened and closed is known.
例えば、特許文献1及び特許文献2においては、回転中心軸線そのものは各吸気通路の中心付近を横切って延びるものの、各弁部を略U字形状に形成することで、吸気通路を横切るシャフトが存在しないようにした構成が開示されている。 For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, although the rotation center axis itself extends across the vicinity of the center of each intake passage, there is a shaft that crosses the intake passage by forming each valve portion in a substantially U shape. A configuration that does not include is disclosed.
このように、各吸気通路の通路断面の一部を覆う弁部が、それぞれU字形状をなし、その端部が円筒状の軸部を介して隣接する弁部と順次連結された多連の弁体においては、反りや撓み等の変形が生じると、弁体と各吸気通路との相対的な位置関係がずれてしまい、弁部が吸気通路の内壁面に干渉する虞がある。特に、弁体に樹脂材料等を用いた場合、熱影響等による弁体の変形量が相対的に大きなものとなり、弁部が吸気通路の内壁面に対して干渉しやすくなる。 In this way, each of the valve portions covering a part of the cross section of each intake passage has a U shape, and the end portions thereof are sequentially connected to adjacent valve portions via a cylindrical shaft portion. In the valve body, when deformation such as warpage or bending occurs, the relative positional relationship between the valve body and each intake passage is displaced, and the valve portion may interfere with the inner wall surface of the intake passage. In particular, when a resin material or the like is used for the valve body, the amount of deformation of the valve body due to thermal influence or the like becomes relatively large, and the valve portion easily interferes with the inner wall surface of the intake passage.
また、弁部と吸気通路の内壁面とのクリアランスを予め大きく設定すれば、このクリアランスからの吸気の漏れ量が大きくなってしまうという問題がある。 In addition, if the clearance between the valve portion and the inner wall surface of the intake passage is set large in advance, there is a problem that the amount of intake air leakage from the clearance increases.
本発明は、吸気通路の通路断面積の少なくとも一部を開閉可能な弁部と、上記弁部の両側に位置して該弁部の回転軸となる回転軸部と、上記回転軸部を回転可能に支持するハウジングと、を有し、上記回転軸部の回転中心軸線に対して上記弁部がオフセットするよう構成された内燃機関の吸気装置において、上記弁部両側の上記回転軸部と上記ハウジングとの間には、上記回転軸部の円周方向に沿って、凹凸係合により上記回転軸部と上記ハウジングとの相対位置を規定するストッパー機構が設けられていることを特徴としている。 The present invention includes a valve portion that can open and close at least a part of a passage cross-sectional area of an intake passage, a rotation shaft portion that is located on both sides of the valve portion and serves as a rotation shaft of the valve portion, and the rotation shaft portion is rotated. An intake device for an internal combustion engine, wherein the valve unit is configured to be offset with respect to a rotation center axis of the rotary shaft unit. A stopper mechanism for defining a relative position between the rotating shaft portion and the housing by uneven engagement is provided between the housing and the housing along the circumferential direction of the rotating shaft portion.
より具体的には、上記回転軸部を回転可能に支持するとともに、上記吸気通路の内壁面の一部を構成するように上記ハウジングに対して固定される軸受部材を有し、上記軸受部材によって回転可能に支持される回転軸部には、上記ストッパー機構を構成する環状の係合溝部が形成され、上記ハウジングには、上記係合溝部に対応して、上記ストッパー機構を構成する係合突部が形成されている。 More specifically, the rotating shaft portion is rotatably supported and has a bearing member fixed to the housing so as to constitute a part of the inner wall surface of the intake passage. An annular engagement groove portion that constitutes the stopper mechanism is formed on the rotation shaft portion that is rotatably supported, and an engagement protrusion that constitutes the stopper mechanism is formed on the housing corresponding to the engagement groove portion. The part is formed.
本発明によれば、ストッパー機構により弁部及び回転軸部の軸方向に沿った位置がハウジングに対して所期の位置に固定されることになるため、総じて弁部及び回転軸部の変形を抑制することができる。また、ストッパー機構による弁部のハウジングに対する位置決めにより、弁部と吸気通路の内壁面との間に生じる回転軸部の軸方向に沿ったクリアランスを精度良く管理することが可能となる。 According to the present invention, the position along the axial direction of the valve portion and the rotary shaft portion is fixed to the desired position with respect to the housing by the stopper mechanism, so that the valve portion and the rotary shaft portion are generally deformed. Can be suppressed. Further, by positioning the valve portion with respect to the housing by the stopper mechanism, the clearance along the axial direction of the rotating shaft portion generated between the valve portion and the inner wall surface of the intake passage can be managed with high accuracy.
そのため、弁部と吸気通路の内壁面との間に生じる回転軸部の軸方向に沿ったクリアランスを相対的に小さく設定することができる。 Therefore, the clearance along the axial direction of the rotating shaft portion generated between the valve portion and the inner wall surface of the intake passage can be set relatively small.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1及び図2は、本発明を直列4気筒内燃機関のタンブル制御弁に適用した実施例を示しており、図1は全体斜視図、図2が分解斜視図である。また、図3は、後述する弁体ユニット12の斜視図である。
1 and 2 show an embodiment in which the present invention is applied to a tumble control valve of an in-line four-cylinder internal combustion engine. FIG. 1 is an overall perspective view, and FIG. 2 is an exploded perspective view. FIG. 3 is a perspective view of a
このタンブル制御弁は、図示せぬシリンダヘッドの吸気側の側面に取り付けられる制御弁ハウジング1と、4つの弁部13を一連に備えた弁体アッセンブリ2と、から大略構成されている。
This tumble control valve is roughly constituted by a control valve housing 1 attached to a side surface of a cylinder head (not shown) on the intake side, and a valve body assembly 2 having a series of four
制御弁ハウジング1は、吸気マニホールド(図示せず)の一部として硬質合成樹脂材料にて一体に成形された細長い箱状のハウジング本体3と、このハウジング本体3の前面開口部内に弁体アッセンブリ2を収容した状態でハウジング本体3前面を覆うように取り付けられる硬質合成樹脂材料からなるハウジングカバー4と、を有している。ハウジングカバー4は、ねじ5によりハウジング本体3に固定される。また、図1及び図2中の6は、ハウジング本体3の前面開口部の開口縁と、ハウジングカバー4の前面の外周縁を覆うガスケットであり、制御弁ハウジング1をシリンダヘッド(図示せず)に取り付けた際にこのシリンダヘッドと制御弁ハウジング1との間のシール性を確保するものである。
The control valve housing 1 includes an elongated box-
ハウジングカバー4は、各気筒の吸気ポート上流端にそれぞれ対応する矩形の窓状の開口部7を有している。ハウジングカバー4をハウジング本体3と組み合わせて制御弁ハウジング1とした状態では、図示せぬ吸気マニホールドのブランチ部(図示せず)から図示せぬシリンダヘッドの吸気ポート(図示せず)へと連続する4本の吸気通路8が横方向に一列に並んで構成される。
The housing cover 4 has a rectangular window-shaped opening 7 corresponding to the upstream end of the intake port of each cylinder. In a state in which the housing cover 4 is combined with the
ハウジング本体3は、その長手方向の一端に、図示せぬ回転型のアクチュエータが取り付けられるアクチュエータ取付フランジ9を有している。また、ハウジング本体3は、その長手方向の他端に、図示せぬ開度センサが取り付けられるセンサ取付フランジ10を有している。タンブル制御弁が組み立てられた状態では、弁体アッセンブリ2の回転中心軸線Lが、センサ取付フランジ10中央の開口部10aを通り、かつ各吸気通路8の略中心を横切って延びることになる。
The
本実施例における弁体アッセンブリ2は、一対の弁体ユニット12を直列に連結した構成となっている。各弁体ユニット12は、直列に並んだ一対の弁部13を備えている。各弁体ユニット12は、硬質合成樹脂材料からなり、それぞれ型成形により成形されている。
The valve body assembly 2 in the present embodiment has a configuration in which a pair of
4つの弁部13を備えた弁体アッセンブリ2は、4つの軸受21を介して上述した制御弁ハウジング1内に回転自在に支持される。
The valve assembly 2 including the four
軸受21は、硬質合成樹脂から一体に成形されたものであって、各弁体ユニット12の両端の端部軸部16(後述)に対して軸方向から嵌め込まれる。
The
各軸受21は、弁体アッセンブリ2をハウジング本体3に組み付ける際に、ハウジング本体3の各吸気通路8の両側に設けられた段部24内に嵌合し、ハウジング本体3にハウジングカバー4を取り付けることで、抜け止めされる。つまり、これら軸受21によって、吸気通路8の内壁面の一部が構成される。また、ハウジングカバー4の開口部7に隣接して形成された突出片25が段部24に隣接した位置に入り込むことによって、各軸受21の軸方向の位置が規制される。
When the valve body assembly 2 is assembled to the
なお、タンブル制御弁は、各弁部13が図1に示すようなハウジングカバー4に向かった回動姿勢にあるときに各吸気通路8の通路断面積の一部を一斉に閉じ、また、図1の姿勢から各弁部13が下方へ回動した位置では、吸気通路8全体を一斉に開放する。
The tumble control valve simultaneously closes a part of the cross-sectional area of each
ここで、弁体ユニット12は、図1〜図3に示すように、細長い矩形板状の一対の弁部13と、各弁部13の両側に位置する矩形板状の連結壁部14と、一対の弁部13の間に位置し、各弁部13の内側の連結壁部14に接続された断面円形の中間軸部15と、各弁部13の外側の連結壁部14にそれぞれ接続された円筒状の相対的に短い端部軸部16と、を有している。そして、弁体ユニット12は、弁部13が弁体アッセンブリ2の回転中心軸線Lに対してオフセットすると共に、各連結壁部14が弁体アッセンブリ2の回転中心軸線Lに対して直交するよう形成されている。
Here, as shown in FIGS. 1 to 3, the
弁部13は、弁体アッセンブリ2の回転中心軸線Lと直交する断面における該回転中心軸線Lを中心とした円弧に沿うように、全体が湾曲している。この弁部13には、剛性を高めるために、補強リブ13aが設定されている。補強リブ13aは、弁部13の一方の面(本実施例では、閉弁時に下流側に面した面)に凹部13bを形成することで、これら凹部13bに隣接する相対的に厚肉となった部分によって形成される。本実施例では、弁部13の対角線上や、弁部13の短手方向に沿うように補強リブ13aが形成されている。
The
中間軸部15は、ハウジング本体3に形成された軸受部22と、ハウジングカバー4の突出片25に形成された軸受部23とによって挟み込まれ、回転自在に支持される。
The
中間軸部15には、内部に金属板をプレス成形してなる芯材15aが埋設されている。この芯材15aは、曲げ剛性を高めるために、図3に示すように、断面が円弧形ないし波形に成形されている。
A core material 15 a formed by press-molding a metal plate is embedded in the
端部軸部16には、断面矩形の金属製のシャフト17、18、19が圧入されている。
中間軸部15及び端部軸部16は、弁体ユニット12及び弁体アッセンブリ2の回転軸になるものであって、両者は互いの軸心が同一直線上に位置するように設定されている。中間軸部15及び端部軸部16の回転中心軸線は、上述した弁体アッセンブリ2の回転中心軸線Lと一致する。中間軸部15と端部軸部16は、図示例では同一径に形成されているが、それぞれ異なる径となるよう形成することも可能である。
The
一対の弁体ユニット12は、それぞれ上述したような同一の構成を有しており、これら2つの弁体ユニット12が、中間連結シャフト18によって互いに連結されている。中間連結シャフト18は、その一端が一方の弁体ユニット12の一端の端部軸部16に圧入され、かつ他端が他方の弁体ユニット12の一端の端部軸部16に圧入されている。また、一方の弁体ユニット12の他端の端部軸部16には、短いセンサ連結シャフト17が圧入され、他方の弁体ユニット12の他端の端部軸部16には、相対的に長いアクチュエータ連結シャフト19が圧入されている。このように、一対の弁体ユニット12をシャフト17、18、19と共に直線状に組み立てることによって、4つの弁部13が一連に並んだ弁体アッセンブリ2が構成される。
The pair of
弁体アッセンブリ2両端のセンサ連結シャフト17及びアクチュエータ連結シャフト19は、例えば、弁体アッセンブリ2をハウジング本体3内に収容した後に、端部軸部16に圧入されるが、組み立てが可能であれば、個々の弁体ユニット12に予め圧入しておいてもよい。これらのセンサ連結シャフト17及びアクチュエータ連結シャフト19には、最終的には、図示せぬ開度センサ、及びアクチュエータがそれぞれ連結される。
The
そして、本実施例のタンブル制御弁においては、弁部13両側の中間軸部15及び端部軸部16と制御弁ハウジング1との間に、これら中間軸部15及び端部軸部16の円周方向に沿って、凹凸係合によりこれら中間軸部15及び端部軸部16と制御弁ハウジング1との軸方向の相対位置を規制するストッパー機構31が設けられている。ストッパー機構31は、中間軸部15と制御弁ハウジング1との間に設けられたストッパー機構31aと、端部軸部16と制御弁ハウジング1との間に設けられたストッパー機構31bと、からなり、本実施例では2つのストッパー機構31aと、4つのストッパー機構31bとを有している。
In the tumble control valve of the present embodiment, the
ストッパー機構31aは、中間軸部15の外周面に形成された環状の係合溝部32aと、ハウジング本体3の軸受部22とハウジングカバー4の軸受部23に突出形成された係合突部33aと、を有し、係合溝部32aの全周に係合突部33aが連続して係合することで、中間軸部15と制御弁ハウジング1との軸方向の相対位置を規定する。係合突部33aは、軸受部22及び軸受部23の双方に形成され、両者を突き合わせた際に環状に連続するよう設定されている。
The
ストッパー機構31bは、端部軸部16の外周面に形成された環状の係合溝部32bと、ハウジング本体3とハウジングカバー4の突出片25に突出形成された係合突部33bと、を有し、係合溝部32bの全周に係合突部33bが連続して係合することで、端部軸部16と制御弁ハウジング1との軸方向の相対位置を規定する。係合突部33bは、ハウジング本体3側と突出片25の双方に形成され、両者を突き合わせた際に環状に連続するよう設定されている。
The
すなわち、ストッパー機構31a、31bにより、これらストッパー機構31a、31bに挟まれた弁部13の制御弁ハウジング1に対する中間軸部15及び端部軸部16の軸方向に沿った位置決めが行われる。
That is, the
換言すると、これらストッパー機構31a、31bによる弁部13の制御弁ハウジング1に対する位置決めにより、図4に示すように、弁部13と吸気通路8の内壁面との間に生じる中間軸部15及び端部軸部16の軸方向に沿ったクリアランスCを精度良く管理することが可能となる。また、仮に弁部13、中間軸部15及び端部軸部16に撓み等の変形が生じようとした場合でも、ストッパー機構31により弁部13、中間軸部15及び端部軸部16の位置が制御弁ハウジング1に対して所期の位置に固定されることになるため、総じて弁部13、中間軸部15及び端部軸部16の変形を抑制することができる。
In other words, the
そのため、弁部13と吸気通路8の内壁面との間に生じる中間軸部15及び端部軸部16の軸方向に沿ったクリアランスCをストッパー機構31を設けなかった場合に比べて小さくすることができる。
Therefore, the clearance C along the axial direction of the
そして、弁部13と吸気通路8の内壁面との間に生じる中間軸部15及び端部軸部16の軸方向に沿ったクリアランスCを相対的に小さく設定することができるので、このクリアランスCからの吸気の漏れ量を相対的に小さくすることができる。そのため、例えば、弁体ユニット12が、タンブル制御弁やスワール制御弁を構成する場合には、タンブル流やスワール流をより効率よく生成することが可能となる。
Since the clearance C along the axial direction of the
また、ストッパー機構31において、係合溝部32を弁体ユニット12側に設定することで、軸受21を端部軸部16に軸方向から嵌め込むことができる。
In the
なお、弁部13と吸気通路8の内壁面との間に生じる中間軸部15及び端部軸部16の軸方向に沿ったクリアランスCは、弁部13両側のストッパー機構31と当該弁部との距離を近づけるほど精度よく管理することが可能であり、ひいては相対的により小さく設定可能となる。
The clearance C along the axial direction of the
また、ストッパー機構31は、係合突部33が全体として円環状に連続するものに限定されるものではなく、例えばハウジング本体3側のみやハウジングカバー4側のみに円弧状に形成することも可能であり、あるいはハウジング本体3及びハウジングカバー4の双方に間欠的に形成することも可能である。
Further, the
1…制御弁ハウジング
2…弁体アッセンブリ
3…ハウジング本体
4…ハウジングカバー
12…弁体ユニット
13…弁部
14…連結壁部
15…中間軸部
16…端部軸部
21…軸受
22…軸受部
23…軸受部
25…突出片
31…ストッパー機構
31a…ストッパー機構
31b…ストッパー機構
32…係合溝部
32a…係合溝部
32b…係合溝部
33…係合突部
33a…係合突部
33b…係合突部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Control valve housing 2 ...
Claims (1)
上記回転軸部を回転可能に支持するとともに、上記吸気通路の内壁面の一部を構成するように上記ハウジングに対して固定される軸受部材を有し、
上記弁部両側の上記回転軸部と上記ハウジングとの間には、上記回転軸部の円周方向に沿って、凹凸係合により上記回転軸部と上記ハウジングとの相対位置を規定するストッパー機構が設けられ、
上記軸受部材によって回転可能に支持される回転軸部には、上記ストッパー機構を構成する環状の係合溝部が形成され、
上記ハウジングには、上記係合溝部に対応して、上記ストッパー機構を構成する係合突部が形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。 A valve part capable of opening and closing at least a part of the passage cross-sectional area of the intake passage, a rotary shaft part which is located on both sides of the valve part and serves as a rotary shaft of the valve part, and rotatably supports the rotary shaft part An intake device for an internal combustion engine, wherein the valve portion is configured to be offset with respect to a rotation center axis of the rotation shaft portion.
A bearing member fixed to the housing so as to constitute a part of an inner wall surface of the intake passage, and rotatably supporting the rotating shaft portion;
A stopper mechanism for defining a relative position between the rotary shaft portion and the housing by engaging the concave and convex portions along a circumferential direction of the rotary shaft portion between the rotary shaft portions on both sides of the valve portion and the housing. Is provided ,
An annular engagement groove that constitutes the stopper mechanism is formed on the rotating shaft that is rotatably supported by the bearing member,
An intake device for an internal combustion engine, wherein the housing is formed with an engaging projection that constitutes the stopper mechanism corresponding to the engaging groove .
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