JP4442898B2

JP4442898B2 - 吸気装置

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Publication number: JP4442898B2
Application number: JP2005123427A
Authority: JP
Inventors: 剛志神田; 悦史山田; 泰祐村田; 康寿亀田; 明中渡瀬
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: US7219640B2; US20060236971A1; JP2006299951A

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に全長の異なる二つの吸気通路を切り換える吸気装置に関する。

従来、内燃機関の回転数に応じて吸気通路の長さを可変に設定し、内燃機関のトルクを向上する吸気装置が公知である。このような吸気装置では、内燃機関の回転数が低いとき吸気通路の長さを延長し、回転数が高いとき吸気通路の長さを短縮することにより、内燃機関のトルクが向上する。
例えば特許文献１に開示されている発明では、弁部材は、全長の短い吸気通路に設置され、全長の短い吸気通路を開閉する。そして、全長の長い吸気通路を用いるとき、弁部材は全長の短い吸気通路を閉塞する。一方、全長の短い吸気通路を用いるとき、弁部材は全長の短い吸気通路を開放する。

また、特許文献２に開示されている発明では、弁部材は全長の短い吸気通路と全長の長い吸気通路との接続部に設置されている。これにより、弁部材は、全長の長い吸気通路を用いるとき、全長の長い吸気通路を開放するとともに、全長の短い吸気通路の端部を閉塞する。一方、全長の短い吸気通路を用いるとき、弁部材は、全長の長い吸気通路の端部を閉塞するとともに、全長の短い吸気通路を開放する。

特開２００２−１４７２９９号公報特開２００２−２５６８７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、弁部材は全長の短い吸気通路のみを開閉する。そのため、特許文献１に開示されている発明では、内燃機関の回転数に関わらず、全長の長い吸気通路は常に開放されている。これにより、全長の短い吸気通路を用いるために弁部材が全長の短い吸気通路を開放しているとき、短い吸気通路だけでなく長い吸気通路においても吸気の流れが生じる。その結果、短い吸気通路だけでなく、長い吸気通路においても不要な吸気脈動が生じ、吸気効率の低下を招く。

一方、特許文献２に開示されている発明では、全長の短い吸気通路または全長の長い吸気通路の一方が開放しているとき、他方の吸気通路は閉塞される。そのため、不要な吸気脈動は生じず、吸気効率の低下を招かない。しかしながら、特許文献２に開示されている発明のように、一方の吸気通路を開放するとき、他方の吸気通路を閉塞する構成では、弁部材は一方の端部に位置する支点を中心として回転する、いわゆる片持ち式の弁部材となる。片持ち式の弁部材の場合、吸気通路を流れる吸気の脈動によって弁部材は大きな力を受ける。そのため、弁部材を所定の位置に保持するためには、駆動手段から弁部材に大きな力を加える必要がある。その結果、駆動手段の大型化および装置全体の体格の大型化を招くという問題がある。

そこで、本発明の目的は、駆動手段の大型化を招くことなく、吸気効率を向上する吸気装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、弁部材は、一方の端部に位置する回転軸を中心に回転する、いわゆる片持ち式である。そのため、弁部材は、吸気の流れを第一吸気通路または第二吸気通路に確実に切り換える。したがって、吸気効率を高めることができる。また、請求項１記載の発明では、軸部材に回転方向へ付勢力を加える付勢手段を備えている。これにより、軸部材が回転するとき、軸部材には駆動手段からだけでなく付勢手段から付勢力が加えられる。具体的には、駆動手段によって弁部材が第一吸気通路を閉塞する位置から第二吸気通路を閉塞する位置まで回転駆動されるとき、及び、駆動手段によって弁部材が第二吸気通路を閉塞する位置から第一吸気通路を閉塞する位置まで回転駆動されるとき、当該回転駆動の途中で軸部材への付勢方向を逆転し回転駆動方向へ付勢する。そのため、弁部材が片持ち式であっても、駆動手段から軸部材に加える力が低減される。したがって、駆動手段の出力を低減することができ、駆動手段を小型化することができる。

請求項１記載の発明では、付勢手段は、弁部材が一方の吸気通路を閉塞するとき、弁部材がこの吸気通路を閉塞する方向へ軸部材を付勢する。これにより、付勢手段は、弁部材が第一吸気通路または第二吸気通路の一方を閉塞するとき、その閉塞を維持するように軸部材を付勢する。そのため、弁部材が第一吸気通路または第二吸気通路を閉塞しているとき、その閉塞を維持するために駆動手段から軸部材に加えられる力は低減される。したがって、駆動手段の出力を低減することができ、駆動手段を小型化することができる。

請求項２記載の発明では、弁部材は、一方の端部に位置する回転軸を中心に回転する、いわゆる片持ち式である。そのため、弁部材は、吸気の流れを第一吸気通路または第二吸気通路に確実に切り換える。したがって、吸気効率を高めることができる。また、請求項２記載の発明では、軸部材に回転方向へ付勢力を加える第一付勢手段を備えている。これにより、軸部材が回転するとき、軸部材には駆動手段からだけでなく第一付勢手段から付勢力が加えられる。具体的には、駆動手段によって弁部材が第一吸気通路を閉塞する位置から第二吸気通路を閉塞する位置まで回転駆動されるとき、及び、駆動手段によって弁部材が第二吸気通路を閉塞する位置から第一吸気通路を閉塞する位置まで回転駆動されるとき、当該回転駆動の途中で軸部材への付勢方向を逆転し回転駆動方向へ付勢する。そのため、弁部材が片持ち式であっても、駆動手段から軸部材に加える力が低減される。したがって、駆動手段の出力を低減することができ、駆動手段を小型化することができる。さらに、請求項２記載の発明では、軸部材は第二付勢手段によってさらに付勢されている。第一付勢手段によって軸部材を付勢することにより、例えば駆動手段から軸部材に駆動力が加えられていないときでも、弁部材は第一吸気通路または第二吸気通路の閉塞状態を維持することがある。そのため、弁部材が第一吸気通路または第二吸気通路を閉塞しているときに内燃機関が停止されると、例えば氷結などにより弁部材の作動が妨げられるおそれがある。そこで、第一付勢手段に加え、第二付勢手段で軸部材を付勢することにより、軸部材に加わる付勢力には偏りが生じる。その結果、駆動手段から駆動力が伝達されないとき、弁部材は第一吸気通路または第二吸気通路を閉塞しない位置で停止する。したがって、弁部材の作動不良を防止することができる。

請求項２記載の発明では、第一付勢手段は、弁部材が一方の吸気通路を閉塞するとき、弁部材がこの吸気通路を閉塞する方向へ軸部材を付勢する。これにより、第一付勢手段は、弁部材が第一吸気通路または第二吸気通路の一方を閉塞するとき、その閉塞を維持するように軸部材を付勢する。そのため、弁部材が第一吸気通路または第二吸気通路を閉塞しているとき、その閉塞を維持するために駆動手段から軸部材に加えられる力は低減される。したがって、駆動手段の出力を低減することができ、駆動手段を小型化することができる。

請求項３または４記載の発明では、第二付勢手段は、第一付勢手段の付勢力と合成した力が、弁部材が第一吸気通路または第二吸気通路を開放する位置で０となる付勢力を有している。これにより、軸部材に加わる付勢力には偏りが生じる。その結果、駆動手段から駆動力が伝達されないとき、弁部材は第一吸気通路または第二吸気通路を閉塞しない位置で停止する。また、第二付勢手段の付勢力を設定することにより、例えば振動などによって弁部材が回転しても、弁部材に加わる力の向きが変化しない。したがって、わずかな振動などによる弁部材の移動によって、弁部材が第一吸気通路または第二供給通路を閉塞することがない。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による吸気装置を図１および図２に示す。本実施形態による吸気装置１０は、ガソリンエンジンの吸気側に設置されている。吸気装置１０は、ハウジング１１および弁部材としてバタフライバルブ１２を備えている。ハウジング１１は、例えば樹脂などにより形成されている。ハウジング１１は、図２に示すように吸気入口１３から吸気出口１４までの間に、第一吸気通路２１および第二吸気通路２２を形成する。第一吸気通路２１は、吸気入口１３と吸気出口１４とを短絡して接続する。一方、第二吸気通路２２は、第一吸気通路２１を回り込んで吸気入口１３と吸気出口１４とを接続する。これにより、第一吸気通路２１は、第二吸気通路２２に比較して全長が短い。図１に示すように、第一吸気通路２１および第二吸気通路２２は、並列して複数設置されている。本実施形態では、二本の第一吸気通路２１および第二吸気通路２２を形成する例を説明しているが、第一吸気通路２１および第二吸気通路２２の本数は一本または三本以上など任意に変更してもよい。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線における断面を示しているが、説明の簡単のため第一吸気通路２１を形成するハウジング１１の断面を示しており、第二吸気通路２２の記載を省略している。

バタフライバルブ１２は、第一吸気通路２１と第二吸気通路２２との接続部に設置されている。バタフライバルブ１２は、例えば樹脂などにより図１に示すように半円筒状の第一吸気通路２１の形状にあわせて半円板状に形成されている。バタフライバルブ１２は、図２に示すように半円板状の径方向の一方の端部が軸部材としてのシャフト１５に接続している。バタフライバルブ１２は、シャフト１５の中心である回転軸を中心にシャフト１５とともに周方向へ回転移動する。すなわち、本実施形態の吸気装置１０は、シャフト１５の中心を回転軸とする片持ち式のバタフライバルブ１２を備えている。バタフライバルブ１２は、シャフト１５の回転軸を中心に図２の時計回りに回転すると、ハウジング１１のストッパ２３と接する。これにより、バタフライバルブ１２は、図２の時計周り方向への回転が規制される。バタフライバルブ１２がストッパ２３と突出するまで回転すると、バタフライバルブ１２は第一吸気通路２１の吸気出口側の端部を閉塞する。なお、第１実施形態では、第一吸気通路２１を半円筒状に形成し、バタフライバルブ１２を半円板状に形成する例について説明している。しかし、第一吸気通路２１およびバタフライバルブ１２の形状は任意に設定することができる。

また、バタフライバルブ１２は、シャフト１５の回転軸を中心に図２の反時計回りに回転すると、ハウジング１１のストッパ２４と接する。これにより、バタフライバルブ１２は、図２の反時計回り方向への回転が規制される。バタフライバルブ１２がストッパ２４と突出するまで回転すると、バタフライバルブ１２は第二吸気通路２２の吸気出口側の端部を閉塞する。

図１に示すようにシャフト１５は、例えば樹脂または金属などにより軸方向へ伸びて形成されている。シャフト１５は、バタフライバルブ１２を一体に有している。シャフト１５は、軸受部材１６および軸受部材１７により、ハウジング１１に回転可能に支持されている。シャフト１５は、軸方向の一方の端部が接続部材１８により駆動手段としてのアクチュエータ３０に接続している。

アクチュエータ３０は、シャフト１５に加える回転力を発生する。アクチュエータ３０は、ギアボックス３１の内部にモータ３２を有している。モータ３２は、電力を供給することにより駆動力を発生する。モータ３２から発生した駆動力は、ピニオン３３、ギヤ３４、ギヤ３５およびギヤ３６を介して駆動シャフト３７に伝達される。ギヤ３４、ギヤ３５およびギヤ３６は、モータ３２の回転を減速して駆動シャフト３７へ伝達する。駆動シャフト３７は、接続部材１８を介してシャフト１５と接続している。これにより、アクチュエータ３０の駆動力は、シャフト１５へ伝達される。モータ３２には、図示しない制御部から電力が供給される。制御部からモータ３２へ供給する電力を制御することにより、モータ３２は正回転または逆回転する。これにより、バタフライバルブ１２は図２の時計周りまたは反時計回りへ回転する。

シャフト１５は、アクチュエータ３０と反対側の端部に伝達部材４１が設置されている。伝達部材４１は、シャフト１５から径方向へ突出してシャフト１５と接続している。伝達部材４１には、付勢手段としてのスプリング４２が係止されている。スプリング４２は、一方の端部が伝達部材４１に係止され、他方の端部がハウジング１１に係止されている。

スプリング４２は、図３に示すように伝達部材４１と反対側の端部がハウジング１１の固定部４３を中心に回転可能に係止されている。スプリング４２をハウジング１１の固定部４３を中心に回転可能に係止することにより、スプリング４２の付勢力の特性は図４に示すようにある位置を境に付勢力が逆転する。図４は、バタフライバルブ１２の位置と、スプリング４２の付勢力との関係を示す模式図である。図４の横軸は、バタフライバルブ１２の位置を示している。図４の横軸において右方へ行くほど、バタフライバルブ１２は第二吸気通路２２のストッパ２４側へ移動することを意味し、第一吸気通路２１の開度は大きくなるとともに、第二吸気通路２２の開度は小さくなる。また、図４の横軸において左方へ行くほど、バタフライバルブ１２は第一吸気通路２１のストッパ２３側へ移動することを意味し、第二吸気通路２２の開度は大きくなるとともに、第一吸気通路２１の開度は小さくなる。一方、図４の縦軸は、スプリング４２の付勢力の向きおよび大きさを示している。図４の縦軸において上方へ行くほど、スプリング４２がバタフライバルブ１２を第一吸気通路２１閉塞側へ付勢する力は大きくなる。また、図４の縦軸において下方へ行くほど、スプリング４２がバタフライバルブ１２を第二吸気通路２２閉塞側へ付勢する力は大きくなる。さらに、図４の横軸と縦軸とが交わっている部分では、バタフライバルブ１２はストッパ２３に接する位置とストッパ２４に接する位置との中間にあり、スプリング４２の付勢力は０である。

図４に示す特性により、スプリング４２は、バタフライバルブ１２が第一吸気通路２１を開放する位置にあるとき、すなわちバタフライバルブ１２が第二吸気通路２２を閉塞する位置にあるとき、第一吸気通路２１の開放および第二吸気通路２２の閉塞を維持するようにシャフト１５を付勢する。一方、スプリング４２は、バタフライバルブ１２が第二吸気通路２２を開放する位置にあるとき、すなわちバタフライバルブ１２が第一吸気通路２１を閉塞する位置にあるとき、第二吸気通路２２の開放および第一吸気通路２１の閉塞を維持するようにシャフト１５を付勢する。これに対し、バタフライバルブ１２が第一吸気通路２１または第二吸気通路２２を閉塞する位置の中間にあるとき、スプリング４２の付勢力は０となる。

シャフト１５は、図１に示すように軸方向においてバタフライバルブ１２と伝達部材４１との間に規制部材４４を有している。規制部材４４は、シャフト１５ともに回転する。規制部材４４は、シャフト１５と反対側の端部がハウジング１１に設置されているストッパ４５と接する。規制部材４４とストッパ４５とが接することにより、シャフト１５の回転は規制される。規制部材４４とストッパ４５とが接することにより、バタフライバルブ１２と接するストッパ２３またはストッパ２４とともに、シャフト１５およびバタフライバルブ１２は過剰な回転が規制される。

次に、上記の構成の吸気装置１０の作動について説明する。
バタフライバルブ１２が第二吸気通路２２を閉塞しているとき、第一吸気通路２１は開放されている。これにより、吸気入口１３から流入した吸気は、第一吸気通路２１を経由して吸気出口１４へ流出する。このとき、第二吸気通路２２を閉塞するバタフライバルブ１２には、第一吸気通路２１を流れる吸気だけでなく、第二吸気通路２２へ流入した吸気からも圧力変動にともなう力を受ける。これにより、第二吸気通路２２を閉塞するバタフライバルブ１２には、第二吸気通路２２における吸気の圧力変動によって第二吸気通路２２を開放する方向、すなわち時計回りに回転する方向へ力が加わる。

このとき、スプリング４２は、シャフト１５に付勢力を加えている。スプリング４２からシャフト１５には、バタフライバルブ１２が第一吸気通路２１を開放し第二吸気通路２２を閉塞しているとき、図４に示すようにその状態を維持するように付勢力が加わる。そのため、バタフライバルブ１２は、ストッパ２４側へ押し付けられており、第二吸気通路２２における圧力変動による力が加わっても、第二吸気通路２２を開放しない。その結果、第二吸気通路２２を閉塞するバタフライバルブ１２には、吸気の圧力変動による振動が発生しない。また、このとき、バタフライバルブ１２は、スプリング４２の付勢力によってストッパ２４側へ押し付けられている。そのため、バタフライバルブ１２が第二吸気通路２２を閉塞しているとき、アクチュエータ３０からシャフト１５へバタフライバルブ１２をストッパ２４に押し付けるための駆動力を加える必要はない。その結果、バタフライバルブ１２が第二吸気通路２２の閉塞を維持するとき、アクチュエータ３０へ電力を供給する必要はない。

バタフライバルブ１２が第二吸気通路２２を閉塞している状態から第一吸気通路２１を閉塞する状態へ移動するとき、アクチュエータ３０は、シャフト１５に駆動力を加え、スプリング４２の付勢力に抗してバタフライバルブ１２を第一吸気通路２１側へ駆動する。このとき、バタフライバルブ１２が第二吸気通路２２を閉塞する位置から第一吸気通路２１を閉塞する位置までの中間付近まで回転すると、図４に示すようにシャフト１５に加わるスプリング４２の付勢力は逆転する。これにより、アクチュエータ３０からシャフト１５へ駆動力を加え、バタフライバルブ１２を中間付近まで回転させると、シャフト１５に加わるスプリング４２の付勢力により、バタフライバルブ１２は第一吸気通路２１側へ回転する。そして、バタフライバルブ１２がストッパ２３と接することにより、バタフライバルブ１２の回転は停止する。これにより、第一吸気通路２１は閉塞されるとともに、第二吸気通路２２は開放される。

バタフライバルブ１２が第一吸気通路２１を閉塞しているとき、第二吸気通路２２は開放されている。これにより、吸気入口１３から流入した吸気は、第二吸気通路２２を経由して吸気出口１４へ流出する。このとき、第一吸気通路２１を閉塞するバタフライバルブ１２は、第二吸気通路２２を流れる吸気だけでなく、第一吸気通路２１へ流入した吸気からも圧力変動にともなう力を受ける。これにより、第一吸気通路２１を閉塞するバタフライバルブ１２には、第一吸気通路２１における吸気の圧力変動によって第一吸気通路２１を開放する方向、すなわち反時計回り回転する方向へ力が加わる。

このとき、スプリング４２は、シャフト１５に付勢力を加えている。スプリング４２からシャフト１５には、バタフライバルブ１２が第二吸気通路２２を開放し第一吸気通路２１を閉塞しているとき、図４に示すようにその状態を維持するように付勢力が加わる。そのため、バタフライバルブ１２は、ストッパ２３側へ押し付けられており、第一吸気通路２１における圧力変動による力が加わっても、第一吸気通路２１を開放しない。その結果、第一吸気通路２１を閉塞するバタフライバルブ１２には、吸気の圧力変動による振動が発生しない。また、このとき、バタフライバルブ１２は、スプリング４２の付勢力によってストッパ２３側へ押し付けられている。そのため、バタフライバルブ１２が第一吸気通路２１を閉塞しているとき、アクチュエータ３０からシャフト１５へバタフライバルブ１２をストッパ２３に押し付けるための駆動力を加える必要はない。その結果、バタフライバルブ１２が第一吸気通路２１の閉塞を維持するとき、アクチュエータ３０へ電力を供給する必要はない。

以上、説明したように第１実施形態では、バタフライバルブ１２とともに回転するシャフト１５はスプリング４２によって付勢されている。スプリング４２は、図４に示すように付勢力がバタフライバルブ１２の移動領域の中間点において逆転する特性を有している。これにより、バタフライバルブ１２が第一吸気通路２１または第二吸気通路２２を閉塞しているとき、バタフライバルブ１２にはスプリング４２から常にその閉塞を維持する力が加わる。そのため、アクチュエータ３０からシャフト１５へ加えられる駆動力は低減される。これとともに、第一吸気通路２１または第二吸気通路２２の閉塞を維持するために、アクチュエータ３０からシャフト１５へ常に駆動力を加える必要はない。その結果、アクチュエータ３０の出力は低減される。したがって、片持ち式の吸気装置１０であっても、アクチュエータ３０を小型化することができるとともに、アクチュエータ３０で消費される電力を低減することができる。

また、第１実施形態では、バタフライバルブ１２は、いわゆる片持ち式であるため、第一吸気通路２１または第二吸気通路２２のいずれか一方を開放するとき、他方を確実に閉塞する。これにより、吸気の流れは第一吸気通路２１または第二吸気通路２２へ確実に切り換えられる。したがって、エンジンには適切な吸気脈動を含む吸気が供給されるので、エンジンの吸気効率が向上し、エンジンの出力を高めることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による吸気装置を図５に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態では、図５に示すようにシャフト１５は第一付勢手段としてのスプリング５１だけでなく第二付勢手段としての付加スプリング５２によっても付勢されている。スプリング５１は、図６に示すように第１実施形態と同一の付勢力特性を有している。付加スプリング５２は、スプリング５１の付勢力を一方向へ補助している。これにより、スプリング５１の付勢力と付加スプリング５２の付勢力との和は、図６に示すようにスプリング５１のみよりも、第一吸気通路２１を閉塞する側へ増大する。なお、付加スプリング５２の付勢力は、スプリング５１の付勢力との和が第二吸気通路２２を閉塞する側へ増大するように設定してもよい。付加スプリング５２により、スプリング５１の付勢力を第一吸気通路２１が閉塞される側へ増大することによって、シャフト１５に加わる付勢力には偏りが生じる。

吸気装置１０では、例えばアクチュエータ３０のギヤ間、あるいはシャフト１５と軸受部材１６、１７との間において、摩擦抵抗が生じる。そのため、バタフライバルブ１２が第一吸気通路２１を開放する位置と第二吸気通路２２を開放する位置との中間位置にあるとき、バタフライバルブ１２に加わる力が摩擦抵抗の閉塞側限界よりも大きくなると、バタフライバルブ１２は第一吸気通路２１を閉塞する側、すなわち第二吸気通路２２を開放する側へ移動する。また、バタフライバルブ１２が中間位置にあるとき、バタフライバルブ１２に加わる力が摩擦抵抗の開放側限界よりも大きくなるとバタフライバルブ１２は第一吸気通路２１を開放する側、すなわち第二吸気通路２２を閉塞する側に移動する。一方、これらの摩擦抵抗の閉塞側限界と開放側限界との間では、バタフライバルブ１２に力が加わっても、バタフライバルブ１２は摩擦抵抗により移動しない。

ところで、例えばバタフライバルブ１２とストッパ２３またはストッパ２４とが接しているとき、エンジンを停止すると、バタフライバルブ１２はストッパ２３またはストッパ２４と接した状態を維持する。このとき、エンジンを搭載した車両の周囲の温度低下、あるいはストッパ近傍に付着した異物などにより、バタフライバルブ１２とストッパ２３またはストッパ２４とが固着するおそれがある。バタフライバルブ１２とストッパ２３またはストッパ２４とが固着すると、バタフライバルブ１２は回転不能となる。そのため、バタフライバルブ１２は、エンジンを停止しているとき、ストッパ２３またはストッパ２３と離間することが望ましい。

スプリング５１のみを設置する場合、バタフライバルブ１２に加わる付勢力が０となるのは、バタフライバルブ１２が第一吸気通路２１または第二吸気通路２２を閉塞する位置のほぼ中間である。スプリング５１の付勢力特性は、付勢力が０となる付近で傾きが大きい、すなわちばね定数が大きくなっている。そのため、摩擦抵抗の閉塞側限界と開放側限界との間でバタフライバルブ１２に許容される移動量は、図６のＰとＱとの間で示されるように小さい。その結果、バタフライバルブ１２が付勢力が０となる位置からわずかに移動すると、スプリング５１の付勢力はバタフライバルブ１２に加わる摩擦抵抗の閉塞側限界または開放側限界よりも大きくなる。バタフライバルブ１２に加わるスプリング５１の付勢力が摩擦抵抗の閉塞側限界または開放側限界を超えると、バタフライバルブ１２はスプリング５１の付勢力によりストッパ２３またはストッパ２４側へ移動する。その結果、エンジン停止時に、バタフライバルブ１２が中間位置にあっても、例えば吸気装置１０の振動などにより、バタフライバルブ１２がわずかに移動すると、バタフライバルブ１２はスプリング５１の付勢力によりストッパ２３またはストッパ２４と接するまで移動する。

一方、図６に示す本実施形態のように付加スプリング５２でシャフト１５を付勢することにより、スプリング５１と付加スプリング５２との付勢力の和はバタフライバルブ１２が第一吸気通路２１を閉塞する側へ増大する。そのため、スプリング５１と付加スプリング５２との付勢力の和は、バタフライバルブ１２が第一吸気通路２１を開放する位置で０となる。これにより、摩擦抵抗の閉塞側限界と開放側限界との間では、付勢力特性の傾きが小さく、すなわちばね定数が小さくなる。その結果、バタフライバルブ１２に許容される移動量は、図６のＡとＢとの間で示されるようにスプリング５１のみで付勢する場合と比較して拡大する。これにより、バタフライバルブ１２をスプリング５１と付加スプリング５２との付勢力の和が０となる付近で停止させたとき、バタフライバルブ１２がわずかに移動しても、バタフライバルブ１２に加わる摩擦抵抗はスプリング５１および付加スプリング５２の付勢力を上回る。したがって、バタフライバルブ１２の移動量が小さいとき、バタフライバルブ１２はストッパ２３またはストッパ２４から離間した状態を維持する。

吸気装置１０を搭載したエンジンを停止するとき、アクチュエータ３０はバタフライバルブ１２をスプリング５１と付加スプリング５２との付勢力の和が０となる位置付近へ移動する。これにより、バタフライバルブ１２は、アクチュエータ３０から駆動力が供給されなくても、ストッパ２３またはストッパ２４と離間した状態を維持する。

第２実施形態では、スプリング５１の付勢力を付加スプリング５２で補助することにより、シャフト１５を付勢する付勢力特性が変化する。これにより、バタフライバルブ１２は摩擦抵抗の閉塞側限界と開放側限界との間で容易に保持され、バタフライバルブ１２とストッパ２３またはストッパ２３とが離間した状態の維持は容易になる。これにより、アクチュエータ３０からバタフライバルブ１２へ駆動力を供給しなくても、バタフライバルブ１２はストッパ２３またはストッパ２４と離間した状態を維持する。また、バタフライバルブ１２は、わずかな振動を受けても、ストッパ２３またはストッパ２４側へ移動しない。したがって、アクチュエータ３０の消費電力の増大を招くことなく、バタフライバルブ１２の固着を確実に防止することができる。

本発明の第１実施形態による吸気装置を示す図であって、図２のＩ−Ｉ線で切断した断面に対応する断面図である。本発明の第１実施形態による吸気装置の概略を示す断面図である。本発明の第１実施形態による吸気装置の伝達部材とスプリングとを示す概略図である。本発明の第１実施形態による吸気装置のスプリングの付勢力とバタフライバルブの開度との関係を示す模式図である。本発明の第２実施形態による吸気装置を示す図であって、図２のＩ−Ｉ線で切断した断面に対応する断面図である。本発明の第２実施形態による吸気装置のスプリング、付加スプリングとバタフライバルブの開度との関係を示す模式図である。

符号の説明

１０吸気装置、１１ハウジング、１２バタフライバルブ（弁部材）、１５シャフト（軸部材）、２１第一吸気通路、２２第二吸気通路、３０アクチュエータ（駆動手段）、４２スプリング（付勢手段）、５１スプリング（第一付勢手段）、５２付加スプリング（第二付勢手段）

Claims

全長の異なる第一吸気通路および第二吸気通路を形成するハウジングと、
吸気の流れを前記第一吸気通路または前記第二吸気通路へ切り換える弁部材と、
前記弁部材の一方の端部に設置され、回転軸を中心に前記弁部材とともに周方向へ回転する軸部材と、
前記軸部材に駆動力を加え、前記弁部材を前記軸部材とともに前記回転軸を中心に正回転駆動又は逆回転駆動する駆動手段と、
前記軸部材に対し、前記弁部材の回転方向へ付勢力を加えるスプリングで構成された付勢手段と、
を備え、
前記付勢手段は、
前記弁部材が、前記第一吸気通路を閉塞し前記第二吸気通路を開放しているときは、前記第一吸気通路の閉塞を維持するように前記軸部材を付勢し、
前記弁部材が、前記第二吸気通路を閉塞し前記第一吸気通路を開放しているときは、前記第二吸気通路の閉塞を維持するように前記軸部材を付勢し、
前記駆動手段によって前記弁部材が前記第一吸気通路を閉塞する位置から前記第二吸気通路を閉塞する位置まで回転駆動されるとき、及び、前記駆動手段によって前記弁部材が前記第二吸気通路を閉塞する位置から前記第一吸気通路を閉塞する位置まで回転駆動されるとき、当該回転駆動の途中で前記軸部材への付勢方向を逆転し回転駆動方向へ付勢すること
を特徴とする吸気装置。
全長の異なる第一吸気通路および第二吸気通路を形成するハウジングと、
吸気の流れを前記第一吸気通路または前記第二吸気通路へ切り換える弁部材と、
前記弁部材の一方の端部に設置され、回転軸を中心に前記弁部材とともに周方向へ回転する軸部材と、
前記軸部材に駆動力を加え、前記弁部材を前記軸部材とともに前記回転軸を中心に回転駆動する駆動手段と、
スプリングで構成され、前記軸部材に対し、前記弁部材の回転方向へ付勢力を加える第一付勢手段と、
スプリングで構成され、前記軸部材に対し、前記第一付勢手段の付勢力に加え、前記弁部材の回転方向の一方へさらに付勢力を加える第二付勢手段と、
を備え、
前記第一付勢手段は、
前記弁部材が、前記第一吸気通路を閉塞し前記第二吸気通路を開放しているときは、前記第一吸気通路の閉塞を維持するように前記軸部材を付勢し、
前記弁部材が、前記第二吸気通路を閉塞し前記第一吸気通路を開放しているときは、前記第二吸気通路の閉塞を維持するように前記軸部材を付勢し、
前記駆動手段によって前記弁部材が前記第一吸気通路を閉塞する位置から前記第二吸気通路を閉塞する位置まで回転駆動されるとき、及び、前記駆動手段によって前記弁部材が前記第二吸気通路を閉塞する位置から前記第一吸気通路を閉塞する位置まで回転駆動されるとき、当該回転駆動の途中で前記軸部材への付勢方向を逆転し回転駆動方向へ付勢すること
を特徴とする吸気装置。
前記第二付勢手段は、前記弁部材が前記第一吸気通路を閉塞する方向へ付勢し、
前記第二付勢手段は、前記第一付勢手段の付勢力と合成した力が、前記弁部材が前記第一吸気通路を開放する位置で０となる付勢力を有することを特徴とする請求項２記載の吸気装置。
前記第二付勢手段は、前記弁部材が前記第二吸気通路を閉塞する方向へ付勢し、
前記第二付勢手段は、前記第一付勢手段の付勢力と合成した力が、前記弁部材が前記第二吸気通路を開放する位置で０となる付勢力を有することを特徴とする請求項２記載の吸気装置。