JP4495065B2 - Engine intake system - Google Patents
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Description
この発明は、エンジンの吸気装置の改良に関し、特に、吸気ケーシング内に配置された弁体を回動させる動力伝達系に関わるものである。 The present invention relates to an improvement of an intake device for an engine, and particularly relates to a power transmission system that rotates a valve body disposed in an intake casing.
特許文献1には、バタフライバルブを多気筒エンジンの気筒毎に形成された吸気通路の分岐箇所に介設し、該バタフライバルブをエンジンの運転状態に応じて切り換えて上記各吸気通路の有効長さを変化させることにより、吸気の流動を可変調整するようにした吸気装置が開示されている。
In
この特許文献1では、弁体を支持する駆動軸の一端に駆動ギヤが一体に連結され、駆動モータを収容するハウジングが上記駆動ギヤを覆うようにインテークマニホールドに取り付けられている。上記ハウジングにはボス状の支持部が駆動ギヤの回動中心に合致するように駆動ギヤ側に向かって突設され、一方、駆動ギヤの支持部側には凹部がその中心を駆動軸の軸心に合致するように凹設され、上記ハウジングの支持部先端を駆動ギヤの凹部に嵌合して駆動ギヤが駆動軸の軸心方向に移動しないようにするとともに、上記駆動モータの出力軸に連結された出力ギヤを上記駆動ギヤに噛合させている。そして、駆動モータの回転トルクを出力ギヤ、駆動ギヤ及び駆動軸に伝達することにより上記弁体を回動させ、エンジンの運転状態に応じて吸気の流動を可変調整するようにしている。
しかし、上記の特許文献1では、駆動ギヤの凹部の中心が製作誤差により駆動軸の軸心に対して偏心している場合、ハウジングの支持部を上記駆動ギヤの凹部に嵌合してハウジングをインテークマニホールドに取り付けると、駆動モータの出力軸に連結されている出力ギヤが駆動ギヤに適正に噛合せず、弁体の回動に支障を来すことになる。
However, in the above-mentioned
この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、駆動源側の出力ギヤと弁体側の駆動ギヤとを適正に噛合させることである。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to appropriately mesh the output gear on the drive source side with the drive gear on the valve body side.
上記の目的を達成するため、この発明は、弁体を回動させる駆動軸を駆動源側のハウジングに直接支持させるようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the drive shaft for rotating the valve body is directly supported by the housing on the drive source side.
具体的には、この発明は、弁体が吸気ケーシング内に該弁体と一体の駆動軸回りに回動可能に配置され、駆動源に連結された出力ギヤを上記駆動軸に連結された駆動ギヤに噛合させて上記駆動源の回転トルクを出力ギヤ、駆動ギヤ及び駆動軸に伝達することにより上記弁体を回動させ、エンジンの運転状態に応じて吸気の流動を可変調整するように構成されたエンジンの吸気装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。 Specifically, in the present invention, the valve body is disposed in the intake casing so as to be rotatable around a drive shaft integral with the valve body, and an output gear connected to a drive source is connected to the drive shaft. The valve body is rotated by meshing with the gear and transmitting the rotational torque of the drive source to the output gear, drive gear and drive shaft, and the flow of intake air is variably adjusted according to the operating state of the engine. The following measures were taken for the engine intake system.
すなわち、この発明は、上記駆動源は、上記吸気ケーシングの駆動軸側の端部を閉塞する蓋部材の外側に取り付けられたハウジング内に収容され、上記駆動ギヤは、基端側部が上記駆動軸に一体に回動するよう上記駆動軸に外嵌合されて上記蓋部材に回動可能に支持されるとともに先端側部に上記出力ギヤの歯部と噛合する歯部が形成され、上記駆動軸には、上記駆動ギヤの回動中心を軸方向に貫通して上記ハウジング内に突出する延長軸部が形成され、上記ハウジングには、上記延長軸部を回動可能に摺接して嵌合支持する凹部が該凹部中心を上記延長軸部の軸心に合致させるように形成されていることを特徴とする。 That is, according to the present invention, the drive source is housed in a housing attached to the outside of a lid member that closes an end portion on the drive shaft side of the intake casing, and the drive gear has a base end side portion that is driven by the drive member. A tooth portion that is fitted to the drive shaft so as to rotate integrally with the shaft, is rotatably supported by the lid member, and meshes with a tooth portion of the output gear on the tip side portion, and the drive The shaft is formed with an extension shaft portion that penetrates the rotation center of the drive gear in the axial direction and protrudes into the housing, and the extension shaft portion is slidably fitted to the housing so as to be rotatable. The supporting recess is formed so that the center of the recess matches the axis of the extension shaft.
この発明によれば、駆動ギヤが外嵌合された駆動軸の延長軸部を駆動源が収容されたハウジングの凹部に、上記延長軸部の軸心と凹部の中心とが合致するように回動可能に摺接させて嵌合支持したので、上記駆動ギヤと駆動源側の出力ギヤとを位置ずれすることなく適正に噛合させて弁体をスムーズに回動させることができる。 According to the present invention, the extension shaft portion of the drive shaft, to which the drive gear is fitted, is rotated so that the shaft center of the extension shaft portion and the center of the recess coincide with the recess portion of the housing in which the drive source is accommodated. Since the drive gear and the output gear on the drive source side are properly engaged with each other without being displaced, the valve body can be smoothly rotated without sliding.
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2及び図3はこの発明の実施形態に係る吸気装置1を示す。この吸気装置1は樹脂製の吸気ケーシング3を備え、該吸気ケーシング3は、クランク軸(図示せず)の延びる方向に気筒(図示せず)が2つ並んで設けられたエンジン5に上載されている。上記吸気ケーシング3には吸気通路7がエンジン5の気筒毎に形成され、これら吸気通路7の上流端外周りには上フランジ9がそれぞれ一体に張出形成されているとともに、上記吸気ケーシング3下端には、下面に環状シール溝11aを有する下フランジ11が一体に張出形成されている。また、上記吸気ケーシング3外周には、ボルト挿通孔13aを有するボス部13が上記各吸気通路7に対応して前後2個ずつ一体に形成されている。さらに、上記吸気ケーシング3の上流側には、サージタンク(図示せず)に接続されたインテークマニホールド15が配設され、該インテークマニホールド15下端には、フランジ17が上記吸気ケーシング3の上フランジ9に対応するように一体に張出形成されている。このフランジ17及び上記吸気ケーシング3の上フランジ9には、取付孔(図示せず)が上記ボス部13のボルト挿通孔13aに対応するように形成されていて、エンジン5上面に吸気ケーシング3の下フランジ11を重ね合わせるとともに、吸気ケーシング3の上フランジ9にインテークマニホールド15のフランジ17を重ねた状態で、ボルト(図示せず)をインテークマニホールド15の取付孔に挿通した後、吸気ケーシング3のボス部13のボルト挿通孔13aに挿通してエンジン5に形成されたねじ穴(図示せず)に螺合し、インテークマニホールド15及び吸気ケーシング3をエンジン5に一体に組み付けるようにしている。
2 and 3 show an
上記吸気ケーシング3には、気筒列方向に延びるとともに上記各吸気通路7を横断するように気筒列方向から見て円形状のバルブ挿入孔19が形成され、該バルブ挿入孔19に弁体としての樹脂製のロータリバルブ21がエンジン5の運転状態に応じて吸気の流動を可変調整するように回動可能に挿設されている。上記吸気ケーシング3下端には、装着孔23aを有するボス部23が一体に形成され、この装着孔23aには、燃料噴射ノズル25が噴射口25aを上記バルブ挿入孔19下方の吸気通路7下流端に臨ませるように斜めに装着されている。
A circular
上記各吸気通路7下流端の燃料噴射ノズル25側方には、扁平板状の仕切壁27が吸気流通方向に沿うように接近配置され、上記ロータリバルブ21下方の吸気通路7下流端側を、通路断面積の広い第1通路7aと、該第1通路7aに並設され燃料噴射ノズル25が臨む通路断面積の狭い第2通路7bとに上記仕切壁27により区画している。
On the side of the
上記ロータリバルブ21は、図4に示すように、上記各吸気通路7に対応するようにバルブ挿入孔19に配置された2個の円柱状バルブ本体29を備え、隣り合うバルブ本体29間は該バルブ本体29と同じ径の連結部31で一体に連結され、各バルブ本体29の気筒列方向一端面(図4右側)には駆動軸33が一体に突設されているとともに、他端面(図4左側)には従動軸35が一体に突設されている。
As shown in FIG. 4, the
上記各バルブ本体29には、上記各吸気通路7の上流側及び下流側を連通するように貫通路37が吸気流動方向から見て略円形状に形成されている。該貫通路37のバルブ本体軸方向両側におけるバルブ本体部分39(以下、「円形壁部39」という)には、エンジン5の運転状態に応じて吸気の流動を可変調整するバルブ片部41がバルブ本体軸方向に延びて一体に連結されている。上記両円形壁部39には、偏平板状の補強ブリッジ部43がバルブ本体29の中心線上に位置するように、かつ上記バルブ片部41と平行になるように一体に橋絡されている。この補強ブリッジ部43のバルブ本体軸線と直交する方向の長さは、ロータリバルブ21の外径よりも短く設定されており、補強ブリッジ部43のバルブ本体軸線と直交する方向の一端部43aがロータリバルブ21の外周面と略同一面上に位置する一方、他端部43bがロータリバルブ21の外周面から内方に離れている。これにより、上記両円形壁部39は、補強ブリッジ部43及びバルブ片部41により2箇所で連結され、バルブ本体29の剛性が高められている。そして、上記バルブ片部41は、エンジン5の低速運転時には上記第1通路7aを閉じ、該第1通路7aはロータリバルブ21上流側の吸気通路7との連通が遮断される(図3(b)参照)とともに、エンジン5の高速運転時に上記第1通路7aを開き、該第1通路7aはロータリバルブ21上流側の吸気通路7と連通するようになっている(図3(a)参照)。また、上記第2通路7bは、エンジン5の全運転域で上記バルブ本体29の回動によって開閉されることなく常時吸気通路7上流側と連通するようになっている。なお、上記ロータリバルブ21には、吸気ケーシング3のバルブ挿入孔19内面に摺接するシール部材が装着されているが、図面では省略している。
A through
上記吸気ケーシング3の従動軸35側の端部は、偏平な樹脂製の蓋部材45がボルト(図示せず)により取り付けられて閉塞されている。上記吸気ケーシング3の駆動軸33側の端部も樹脂製の蓋部材46で閉塞されているが、この蓋部材46は平行に配置された2枚のフランジ部46a,46bを備え、上記吸気ケーシング3の駆動軸33側の端部は、一方のフランジ部46aがボルト47により取り付けられて閉塞されている。また、上記吸気ケーシング3の駆動軸33側の蓋部材46の外側には、収容部49aとフランジ部49bとからなる樹脂製のハウジング49が配置され、該ハウジング49は上記フランジ部49bを上記蓋部材46のフランジ部46bに重ねてボルト51により締結することで蓋部材46外側に取り付けられている。上記ハウジング49の収容部49aには、図1に拡大詳示するように、駆動源である従来より周知の電動式駆動モータ53が収容され、該駆動モータ53の出力軸55には、外周に複数の歯部57aを有する樹脂製の出力ギヤ57が一体に連結されている。上記駆動モータ53はエンジン制御装置(図示せず)に接続されている。このエンジン制御装置は、エンジン5の回転数を検出して、エンジン5がアイドル回転数近傍の低速運転状態と、そのアイドル回転数よりも高回転の高速運転状態とのいずれであるかを判断するように構成されている。この判断結果によりエンジン制御装置が駆動モータ53の作動を切り換え、ロータリバルブ21を回動させるようになっている。
The end of the
一方、上記ロータリバルブ21の駆動軸33には、樹脂製の駆動ギヤ59が連結されている。具体的には、この駆動ギヤ59は、筒状の基端側部61及び先端側部63を備え、上記先端側部63先端には、上記出力ギヤ57の歯部57aと噛合する歯部63aが周方向の所定範囲に亘って形成されている。上記基端側部61内周面には複数条の凹条部61aが駆動ギヤ59の回転中心線方向に沿って平行に形成され、一方、上記駆動軸33外周面には複数条の突条部33aが駆動軸33の軸心方向に沿って平行に形成されている。また、上記基端側部61と先端側部63との間には軸挿通孔65が形成されている。そして、上記基端側部61の凹条部61aを駆動軸33の突条部33aに外嵌合させ、駆動ギヤ59と駆動軸33とが一体に回動するように両者をスプライン結合している。上記駆動ギヤ59の基端側部61は、上記蓋部材46のほぼ中央に形成されたボス部46cの軸孔46dに挿入されて回動可能に支持されるとともに、上記先端側部63が上記ハウジング49内に突出している。これにより、上記駆動軸33が上記駆動モータ53に駆動連結され、該駆動モータ53の回転トルクを出力ギヤ57、駆動ギヤ59及び駆動軸33に伝達することにより上記ロータリバルブ21を吸気ケーシング3内で回動させ、エンジン5の運転状態に応じて吸気通路7の断面積を変更して吸気の流動を可変調整するようになっている。
On the other hand, a
上記駆動軸33には断面円形の延長軸部67が形成されている。この延長軸部67は上記駆動ギヤ59の軸挿通孔65の回動中心を軸方向に貫通して上記ハウジング49内に突出している。一方、上記ハウジング49には円形凹部69が形成され、この凹部69は上記延長軸部67を回動可能に摺接して嵌合支持して該凹部中心を上記延長軸部67の軸心に合致させている。なお、上記吸気ケーシング3と蓋部材46のフランジ部46aとの間にはゴム製のOリング71が介装され、上記蓋部材46のフランジ部46bとハウジング49のフランジ部49bとの間にはゴム製のシール材75が介装され、吸気ケーシング3内とその外部とをシールしている。また、上記蓋部材46のボス部46cと駆動ギヤ59の基端側部61との間には樹脂製のシール材73が介装され、駆動ギヤ59の回転によりその基端側部61の外周が摩耗するのを防止している。
The
このように構成された吸気装置1は、次のようにして組み付けられる。
The
まず、吸気ケーシング3内にロータリバルブ21を収容する。次いで、吸気ケーシング3の従動軸35側の端部に蓋部材45を吸気ケーシング3との間にOリング(図示せず)が介装された状態でボルト(図示せず)で取り付ける。吸気ケーシング3の駆動軸33側の端部にも蓋部材46をそのフランジ部46aと吸気ケーシング3との間にOリング71が介装された状態でボルト47で取り付ける。その後、駆動ギヤ59の基端側部61を蓋部材46の軸孔46dにシール材73が介装された状態で挿入する。しかる後、駆動モータ53が収容されたハウジング49をそのフランジ部49bと蓋部材46のフランジ部46bとの間にシール材75が介装された状態で蓋部材46の外側にボルト51で取り付ける。この際、出力ギヤ57の歯部57aと駆動ギヤ59の歯部63aとの噛合位置をロータリバルブ21の回動範囲に合わせて調整する。
First, the
次に、上述の如く構成された吸気装置1の作動について説明する。
Next, the operation of the
<エンジン5の高速運転時>
エンジン制御装置から出力される制御信号により、駆動モータ53が高速用の作動状態となると、この駆動モータ53の作動により、ロータリバルブ21は、図3(a)に示すように、バルブ片部41をバルブ挿入孔19内に位置付けて第1通路7aを開く開き位置となる。補強ブリッジ部43は吸気の流れを阻害しないように吸気流通方向に沿うように位置付けられる。これにより、インテークマニホールド15から吸気通路7に流入した吸気は、貫通路37を経て第1通路7a及び第2通路7bに流入し、燃料噴射ノズル25から噴射された燃料と混合して混合気を生成しながらエンジン5の吸気ポート(図示せず)へ流れる。
<During high-speed operation of
When the
<エンジン5の低速運転時>
エンジン制御装置から出力される制御信号により、駆動モータ53が低速用の作動状態となると、この駆動モータ53の作動により、ロータリバルブ21は、図3(b)に示すように、バルブ片部41をエンジン5側に位置付けて第1通路7aを閉じる閉じ位置となる。このとき、第2通路7bは開かれているとともに、補強ブリッジ部43の他端部43bとバルブ挿入孔19内面との間に隙間Sが形成される。これにより、インテークマニホールド15から吸気通路7に流入した吸気は、隙間Sを通って狭い第2通路7bに流入して流速が高まり、燃料噴射ノズル25から噴射された燃料との混合が促進されて混合気を生成しながらエンジン5の吸気ポート(図示せず)へ流れる。
<During
When the
このように、この実施形態では、駆動ギヤ59が外嵌合された駆動軸33の延長軸部67を駆動モータ53が収容されたハウジング49の凹部69に、上記延長軸部67の軸心と凹部69の中心とが合致するように回動可能に摺接させて嵌合支持したので、上記駆動ギヤ59と駆動モータ53側の出力ギヤ57との噛合精度を高めてロータリバルブ21をスムーズに回動させることができる。
As described above, in this embodiment, the
なお、この実施形態では、駆動ギヤ59の先端側部63を筒状に形成してその先端に歯部63aを形成し、かつハウジング49の凹部69が形成されたボス部を上記筒状の先端側部63の凹部に挿入して駆動軸33の延長軸部67を上記凹部69で嵌合支持するようにしたが、先端側部63を実施形態よりもギヤ回転中心線方向の寸法が短い円板状に形成してその外周に歯部63aを形成し、かつハウジング49の凹部69が形成されたボス部を上記円板状の先端側部63の端面に対向させて駆動軸33の延長軸部67を上記凹部69で嵌合支持するようにしてもよい。
In this embodiment, the
さらに、この実施形態では、弁体がロータリバルブ21である場合を示したが、バタフライバルブ(スロットルバルブ)であってもよい。
Furthermore, in this embodiment, although the case where the valve body was the
また、この実施形態では、隣り合うバルブ本体29間を同じ径の連結部31で一体に連結した場合を例示したが、連結部31の形状はこれに限らず、例えば、軽量化を図るために断面十文字状や小径の連結部31で隣り合うバルブ本体29を一体に連結してもよい。
Moreover, in this embodiment, although the case where the adjacent valve
さらにまた、この実施形態では、吸気装置として、吸気ケーシング3のバルブ挿入孔19に挿設したロータリバルブ21を切り換えて吸気通路7の断面積をエンジン5の運転状態に応じて変化させるようにした吸気装置1を例示したが、特許文献1のように、吸気通路の分岐箇所に介設したバタフライバルブを切り換えて吸気通路の有効な長さをエンジンの運転状態に応じて変化させるようにした吸気装置にも適用することができるものである。
Furthermore, in this embodiment, as the intake device, the
加えて、この実施形態では、吸気装置1を2気筒エンジンに適用した場合を例示したが、3気筒以上のエンジンにも適用することができ、この場合にはバルブ本体29及びシール部材51を気筒の数に合わせて設ければよい。
In addition, in this embodiment, the case where the
この発明は、吸気ケーシング内に配置された弁体を回動させる動力伝達系を備えたエンジンの吸気装置として有用である。 The present invention is useful as an intake device for an engine provided with a power transmission system for rotating a valve element disposed in an intake casing.
1 吸気装置
3 吸気ケーシング
5 エンジン
7 吸気通路
21 ロータリバルブ(弁体)
33 駆動軸
46 蓋部材
49 ハウジング
53 駆動モータ(駆動源)
55 出力軸
57 出力ギヤ
57a 歯部
59 駆動ギヤ
61 基端側部
63 先端側部
63a 歯部
67 延長軸部
69 凹部
1
33
55
Claims (1)
上記駆動源は、上記吸気ケーシングの駆動軸側の端部を閉塞する蓋部材の外側に取り付けられたハウジング内に収容され、
上記駆動ギヤは、基端側部が上記駆動軸に一体に回動するよう上記駆動軸に外嵌合されて上記蓋部材に回動可能に支持されるとともに先端側部に上記出力ギヤの歯部と噛合する歯部が形成され、
上記駆動軸には、上記駆動ギヤの回動中心を軸方向に貫通して上記ハウジング内に突出する延長軸部が形成され、
上記ハウジングには、上記延長軸部を回動可能に摺接して嵌合支持する凹部が該凹部中心を上記延長軸部の軸心に合致させるように形成されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。 A valve body is disposed in the intake casing so as to be rotatable around a drive shaft integral with the valve body, and an output gear coupled to the drive source is engaged with a drive gear coupled to the drive shaft to An engine intake device configured to rotate the valve body by transmitting rotational torque to an output gear, a drive gear, and a drive shaft, and to variably adjust the flow of intake air according to the operating state of the engine. ,
The drive source is housed in a housing attached to the outside of a lid member that closes an end of the intake casing on the drive shaft side,
The drive gear is externally fitted to the drive shaft so that the base end side portion rotates integrally with the drive shaft, is rotatably supported by the lid member, and has teeth of the output gear on the distal end side portion. A tooth portion meshing with the portion is formed,
The drive shaft is formed with an extension shaft portion that penetrates the rotation center of the drive gear in the axial direction and protrudes into the housing.
The engine is characterized in that a recess for slidingly fitting and supporting the extension shaft portion is formed in the housing so that the center of the recess matches the axis of the extension shaft portion. Intake device.
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