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JP4733889B2 - 軸受装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
本発明は、制御要素を内燃機関の気体流通管路内で回動可能に受ける軸受装置に関し、制御要素を回動可能に受け入れて前記管路内に固定される一対の軸受収容部を備えた軸受装置に関するものである。
【０００２】
ここで、制御要素は好ましくは渦流フラップ又は流路長切替フラップであり、また気体流通管路は例えば自動車の吸気管である。
【０００３】
また前記フラップは、ほぼ長手方向に延在して軸受収容部に回動可能に支承される一対の突出端部を有している。更に突出端部とフラップ及び軸受収容部にはそれらを貫通する鋼製シャフトが装着され、この鋼製シャフトはフラップに相対回転不能に結合されている。鋼製シャフトは好ましくはステッピングモータとして構成される操作ユニットにより回動され、これによって鋼製シャフトに結合されているフラップの設定角度が変更される。このフラップ板の設定角度はステッピングモータの位置制御で所望に調節される。吸気系における渦流フラップの動作モードと使用部位は当業者によく知られていることである。
【０００４】
フラップ上の突出端部は必ずしも不可欠ではない。また軸受収容部に鋼製シャフトを回動可能に収容し、このシャフト上にフラップを相対回転不能に配置してもよい。鋼製シャフトを用いる利点は移動可能に支持可能である点にあり、それにより鋼製シャフトが熱膨張してもフラップの膠着を防止することができる。
【０００５】
従来より、個々のフラップを吸気管内に装着するためには少なくとも３つの一緒に組み立てるべき部品が必要とされている。即ち、フラップとその両突出端部を支承する二つの軸受収容部であり、これは屡々「軸受ブロック」と称される。これらの軸受収容部は、軸受として機能する貫通穴を備えたほぼ板状のプラスチック部材からなる。軸受収容部は、それ自身が吸気管の受け入れ部における組み込み位置に装着されなければならない。この装着操作は窮屈なエンジンルーム内で種々の問題を伴う作業である。更に、従来技術によるその固定構造は、軸受ブロックが望ましくない傾動を起こさないように或る最小限の幅寸法のものでなければならないとされているので、比較的大きなスペースを必要としている。
【０００６】
従って、本発明で課題とするところは、上述のタイプの軸受装置をその取付けが容易となるように改良することにある。
【０００７】
本発明においては、一対の軸受収容部同士を少なくとも一部に弾性部を備えた連結部材によって互いに連結して一つの軸受ユニットを形成できるようにし、この軸受ユニットを連結部材及び装着したフラップと共に吸気管内に設けられた受け入れ部に装着可能とすることによって上記の課題を解決したものである。このような構成により、軸受ユニットを予め外部で組立てておくことができ、従ってエンジンの組立時には、既に組み上がっている軸受ユニットを気体流通管路、即ち吸気管に設けられた装着用の受け入れ部に装着するだけで済むことになる。この場合、軸受は既に連結部材によって基準位置に保持されているので、軸受の挿入と正確な調整は不要である。連結部材の弾性部は、剛性のフラップを軸受穴に装着する際に必要な軸受ユニットの変形にも寄与する。
【０００８】
本発明の実質的な利点は、軸受ユニットを予め組み立てておくことができる点と、軸受ユニットを任意の所望形状のものとすることができる点とにあり、これによりプラスチック技術の観点から設計の自由度を大きくすることができる。
【０００９】
本発明の好適な一形態においては、軸受収容部と連結部材がブッシュ状の形態の軸受ユニットとして一体に構成されている。このブッシュ状の形態の軸受ユニット、即ち連結部材と二つの軸受収容部は、フラップを受け入れるための開口と共に好ましくは単一のプラスチック部品として射出成形される。この場合、ガラス繊維強化ポリアミドを使用することがその耐熱性及びエンジンで生じる媒体に対する耐性の観点から特に望ましい。
【００１０】
組立に際しては軸受ユニットを曲げ変形させて開き、フラップを挿入する。フラップを軸受収容部の内側に正しく位置せしめてから軸受ユニットを閉じ、原形状に復帰させる。
【００１１】
軸受ユニットのブッシュ状の形態としては略Ｃ字形の輪郭形状とすることが好ましく、このＣ字形の離れている部分が開かれるように曲げ変形できるものとすることが特に望ましい。また、軸受ユニットの組み込みの簡素化及び吸気管への正確な固定のためには、吸気管側に装着位置で軸受ユニットに係合して位置決めの役目を果たすガイド棒を設けておくことが好ましい。
【００１２】
更に、軸受ユニットは装着状態において上縁部となるシール縁部を備えていてもよく、この縁部は吸気管に固定されるべき他の組立部品に対するシール機能を果たすことができる。このようにして例えば吸気管とシリンダヘッドとの間の余分なシール要素を省くことができる。
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳しく説明する。
【００１４】
特に図１及び図２から判るように、本実施例に係る軸受ユニットは略矩形状の輪郭形状を有するブッシュ状プラスチック本体を備えている。この軸受ユニット１には、同様にプラスチック製の渦流フラップ２が回動可能に装着されている。尚、これらの図においては、軸受ユニット１は、図６に示した吸気マニホルド３の各吸気管への装着状態に対して１８０度裏返した状態で示されている。
【００１５】
変形例として、フラップ２は金属製とすることもでき、その場合はエンジンのミスファイヤ時にフラップからプラスチック材が粒子状に剥がれる虞はない。フラップ２と軸受ユニット１との間に最適な摩擦接触を実現するために、渦流フラップ２の支軸部、即ち突出端部２２，２３は、周面が適切なプラスチック材で射出成形により被覆されている。フラップを鋼製とすると、プラスチック材で成形した場合に比べて寸法安定性が更に良好となり、エンジンのミスファイヤに対する安定性が一層向上する。しかもフラップの断面もプラスチック製とする場合に比べて薄くすることができ、これによって吸気管の流路断面積に対するフラップによる流路障壁断面積を減少させることができる。
【００１６】
軸受ユニット１は、二つの互いにほぼ平行な軸受収容部１０，１１を備えており、これらの軸受収容部は軸受ユニットの両側の腕部を形成している。軸受収容部１０，１１はそれぞれ一つずつの孔１２，１３を備え、これらの孔は互いに同軸上に配置されている。これらの孔には、渦流フラップ２の各突出端部が装着状態で回動可能に組み込まれる。
【００１７】
軸受収容部１０，１１は、単一部品として一緒に一体射出成形された連結部材１４により互いに連結されている。この連結部材は軸受ユニット１の縦辺部を形成し、これに対して軸受収容部１０，１１が軸受ユニットの両横辺部を形成している。連結部材１４は、渦流フラップを軸受ユニット１に装着可能とするために部分的に曲げることができる。曲げられた軸受ユニット１は再び図２に示す原形状に復帰する。この曲げ変形操作により軸受収容部１０，１１もフラップ２を挿入するために図２に示す原位置から図４に示す曲げ位置へと変位させることができる。
【００１８】
軸受収容部１０，１１に隣接しているのは、各軸受収容部１０，１１に対して更に直角方向に延在するリム部１５，１６である。リム部１５，１６は連結部材１４に対してはほぼ平行に延在しており、軸受収容部１０，１１と一体に射出成形されている。
【００１９】
各リム部１５，１６の互いに向き合った自由端同士の間は分離部、即ち開放部となっており、両リム部１５，１６の自由端同士が接触することはない。各リム部の自由端には、各リム部に対して外側へ直角に延在する固定用リム１５ａ，１６ａが一体に形成されている。更に、各固定用リム１５ａ，１６ａの互いに向き合った内面部にはガイド溝１５ｂ，１６ｂが設けられており、例えば吸気管に設けられた固定ガイド棒がこれらのガイド溝に係合することになる。このような構成によれば、軸受ユニット１を収容対象の組立構体に正確且つ簡単に固定することが可能である。即ち、組み込みのためには、既に渦流フラップ２を装着した軸受ユニット１を単に吸気管側のガイド棒に合わせて嵌め込むだけでよい。
【００２０】
図３には渦流フラップ２を斜視図で示してある。この場合の渦流フラップ２はほぼ平らなフラップ板２０を備え、このフラップ板には、ほぼその中心線上でフラップ２の長手方向に延在する通し軸用の貫通孔２１が設けられている。この貫通孔２１は内周の断面形状が正方形であり、対応する正方形断面形状の軸がその内部に係合して渦流フラップ２との相対回転不能な結合が果たされるようになっている。渦流フラップ２には、貫通孔２１の長手方向の両端部にブッシュ状の突出端部２２，２３が設けられており、これら突出端部は外周形状が円筒輪郭であってフラップ板２０の両端から突出している。渦流フラップ２はこれら突出端部２２，２３によって軸受ユニットの軸受収容部１０，１１内に装着可能であり、装着状態では突出端部２２，２３は軸受収容部内で回動可能に、且つ遊隙なしに支承される。
【００２１】
軸受ユニット１に渦流フラップ２を装着する際の様子を図４に示す。最も単純な例では、装着のために固定用リム１５ａ，１６ａを互いに離反する方向へ広げると連結部材１４がほぼ中央部に位置する部分１４ａで曲げられ、これにより軸受ユニット１の軸受収容部１０，１１内へフラップの両端の突出端部２２，２３を嵌め込むことが可能となる。固定用リム１５ａ，１６ａから手を離すと軸受ユニットは再び閉じて元の形状に復帰する。
【００２２】
図５に示す側方から見た断面図で判るように、リム部１５，１６は渦流フラップ２に対面する側の内壁面が空気の流れ方向４に対して斜めに延在する流路壁面１５ｃ，１６ｃとして構成されており、この流路壁面が流入空気を渦流フラップ２へと導くようになっている。フラップ２が閉位置のときは軸受ユニット１が渦流フラップ２をほぼ全周で取り囲むことになる。
【００２３】
使用状況に応じて異なる傾斜角度の流路壁面１５ｃ，１６ｃを有する種々の軸受ユニット１を採用することにより、吸気マニホルド３をそっくり交換せずとも所要の流れ特性を実現することができる。また、別のやり方として、軸受ユニット１のみを適宜異なる形状のものと交換し、流れ特性を軸受ユニット１によるモジュール方式で変更することもできる。即ち、軸受ユニットはそれ自体で吸気マニホルド３の個々の吸気管の内部幾何学的形状を決定する機能をもっている。
【００２４】
流路壁面１５ｃにはフラップ軸方向に沿ってリム部の長手方向に延在する開口溝１５ｄが設けられており、この開口溝により閉位置のフラップ２の長手縁と軸受ユニット１との間に予め定められた間隙公差が保たれるようになっている。
【００２５】
図６は４気筒エンジン向け吸気マニホルド３の斜視図であり、このマニホルドにはそれぞれ渦流フラップ２を備えた４つの軸受ユニット１が装着されている。各軸受ユニット１は、図１、図２、図４及び図５に示した向きに対して１８０度裏返した向きで吸気マニホルド３に適切に設けられた４つの吸気管開口部に装着されている。
【００２６】
装着状態において上側となる軸受ユニット１の縁部は、更に吸気管の上部に接続される例えばシリンダヘッドの主フランジなどの別の部品のためのシール縁部１７として機能する。従って、軸受ユニットに外方へ隆起したシール縁部１７を一体成形しておくことによって吸気管とシリンダヘッドとの間に余分なシール具を介装する必要がなくなり、これによりマニホルドアッセンブリーの組立が著しく容易となる。
【００２７】
以上の実施例では制御要素として渦流フラップを例に挙げて説明したが、当業者に自明なように制御要素は必ずしもフラップとして構成しておく必要はなく、例えばローラとして構成しておくこともできることは述べるまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フラップを装着した状態の軸受ユニットを示す斜視図である。
【図２】 フラップを装着していない状態の軸受ユニットを示す斜視図である。
【図３】 フラップの斜視図である。
【図４】 フラップ装着中の軸受ユニットを示す斜視図である。
【図５】 図２のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】 軸受ユニットを装着した吸気マニホルドの斜視図である。
【符号の説明】
１ 軸受ユニット
２ 渦流フラップ
３ 吸気マニホルド
４ 空気の流れ方向
１０ 軸受収容部
１１ 軸受収容部
１２ 孔
１３ 孔
１４ 連結部材
１４ａ 曲げ部
１５ リム部
１５ａ 固定用リム
１５ｂ ガイド溝
１５ｃ 流路壁面
１５ｄ 開口溝
１６ リム部
１６ａ 固定用リム
１６ｂ ガイド溝
１７ シール縁部
２０ フラップ板
２１ 貫通孔
２２ 突出端部
２３ 突出端部

Claims (6)

  1. 渦流フラップ（２）又は流路長切替フラップをはじめとする制御要素を内燃機関の気体流通管路内で回動可能に受ける軸受装置であって、制御要素を回動可能に受け入れて前記管路内に固定される一対の軸受収容部（１０、１１）を有し、該軸受収容部同士が単一部品として一体成形された連結部材（１４）により互いに連結されて両軸受収容部と前記連結部材とによって前記管路に設けられた受け入れ部に装着可能なブッシュ状の形態の軸受ユニット（１）を形成しているものにおいて、前記連結部材が両軸受収容部の間の位置で少なくとも一部に弾性部（１４ａ）を備えると共に該弾性部に対向する部分に分離部（１５ａ，１６ａ）を備えることにより、前記軸受ユニットが前記制御要素の装着のために部分的な変形で開くことができることを特徴とする軸受装置。
  2. 軸受収容部（１０、１１）と連結部材（１４）が一体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
  3. 軸受ユニット（１）がＣ字形の輪郭形状を有し、このＣ字形の離れている部分が前記分離部を形成していることを特徴とする請求項２に記載の軸受装置。
  4. 軸受ユニット（１）の内壁が軸受ユニット内を貫流する気体の流れ方向に対して斜めに延在する流路壁面（１５ｃ）を有することを特徴とする請求項３に記載の軸受装置。
  5. 連結部材がシール縁部（１７）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受装置。
  6. 流路壁面（１５ｃ）に前記制御要素の軸方向に沿って延在する開口溝（１５ｄ）が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の軸受装置。
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