JP6437864B2 - 吸気流制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気流制御装置、特に内燃機関の燃焼室に連なる吸気通路の一部を構成する吸気道を有するスロットルボディと、そのスロットルボディに回転自在に軸支されて吸気道を開閉し得るスロットル弁と、そのスロットル弁よりも下流側の吸気道に配置されてスロットルボディに回転自在に軸支されるタンブル弁と、それらスロットル弁及びタンブル弁を各々閉弁方向に付勢する弁ばねと、それら弁ばねの付勢力に抗してスロットル弁及びタンブル弁を各々の閉じ位置に保持し得るストッパ部とより成り、タンブル弁が、それよりも下流側で吸気流を分割する一対の吸気通路部分のうちの一方を開閉できるようにした吸気流制御装置に関する。

従来、斯かる吸気流制御装置において、手動操作されるスロットル弁と一体的に回転するスロットルレバーと、タンブル弁と一体的に回転するタンブルレバーとの間に、スロットルレバーに対し同一回転方向にタンブルレバーを連動回転させ得る連動機構を介装したものは、例えば下記特許文献１に記載されているように公知である。そして、この従来装置では、スロットル弁に連動するタンブル弁で上記一方の吸気通路部分を開閉することにより、燃焼室内のタンブル流（縦渦流）の強さを調整できるようになっている。

特開２０１４−１９９０３５号公報

ところが上記従来装置では、スロットル弁にタンブル弁を連動させる連動機構が、その両弁間を機械的に連動連結する複数のリンクから成るリンク機構で構成されている。

またこの従来装置では、スロットル弁の特に低開度域では、タンブル流を強めて内燃機関の低負荷運転を安定させるべくタンブル弁を閉じておき、スロットル弁が或る程度開弁してからタンブル弁を開弁開始させるようにしている。そのために、複数のリンクの組み合わせから成る上記連動機構中には、スロットル弁の低開度域でタンブル弁を閉弁状態に保持するためのロストモーション機構を特別に組込む必要がある。

従って、全体として連動機構の構造が複雑化すると共に大型化して、装置のコスト増や大型化、組立作業性の低下等を来たす等の問題がある。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、上記問題を簡単な構造で一挙に解決し得る前記吸気流制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の燃焼室に連なる吸気通路の一部を構成する吸気道を有するスロットルボディと、そのスロットルボディに回転自在に軸支されて吸気道を開閉し得るスロットル弁と、そのスロットル弁よりも下流側の吸気道に配置されてスロットルボディに回転自在に軸支されるタンブル弁と、それらスロットル弁及びタンブル弁を各々閉弁方向に付勢する弁ばねと、それら弁ばねの付勢力に抗してスロットル弁及びタンブル弁を各々の閉じ位置に保持し得るストッパ部とより成り、タンブル弁が、それよりも下流側で吸気流を分割する一対の吸気通路部分のうちの一方を開閉可能である吸気流制御装置であって、手動操作されるスロットル弁と一体的に回転するスロットルレバーと、タンブル弁と一体的に回転するタンブルレバーとの間に、スロットルレバーに対し同一回転方向にタンブルレバーを連動回転させ得る連動機構が介装されるものにおいて、前記連動機構は、前記スロットルレバーと一体的に回転する駆動部と、この駆動部に対し接離可能であり且つ前記タンブルレバーと一体的に回転する従動部とを備えていて、スロットル弁がそれの閉じ位置から開弁方向に回転する開弁過程では、その回転の途中で前記駆動部が前記従動部に、両弁の回転軸線を含む仮想平面の一側方で接触し始め、その接触により従動部が駆動部に押されることでタンブル弁が閉じ位置から開き側に回転するものであり、前記タンブル弁は、吸気通路を横切るように延びてスロットルボディに回転自在に支持される弁軸と、その弁軸にこれと一体的に回転するよう結合される板状の弁本体と、そのタンブル弁が前記閉じ位置にあるときに弁軸を挟んで弁本体とは反対側で吸気の流通を許容する切欠き部とを有しており、吸気通路に沿う方向で、全開位置にあるときの前記スロットル弁のバタフライ型弁体と、前記タンブル弁の弁軸との間に、前記開弁過程での前記駆動部と前記従動部との接触開始点が位置することを第１の特徴とする。

さらに本発明は、第１の特徴に加えて、前記駆動部及び前記従動部は、その両者の相互接触によりスロットル弁に連動してタンブル弁が開弁する過程で、スロットル弁の開弁角の時間変化率に対するタンブル弁の開弁角の時間変化率の比率が、タンブル弁の開弁初期よりも、その後にタンブル弁が更に開いたときに大きくなるような形状に形成されることを第２の特徴とする。

さらに本発明は、第１又は第２の特徴に加えて、前記従動部が、前記タンブル弁の弁軸に固定される前記タンブルレバーをインサート部品として、合成樹脂でモールド成形されることを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は、第１又は第２の特徴に加えて、前記タンブル弁は、これが前記閉じ位置まで回転したときに、前記ストッパ部として機能する前記吸気道の周壁に該タンブル弁の弁本体の外周縁部を当接させることで閉じ位置に保持されることを第４の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、スロットルレバーと同一回転方向にタンブルレバーを連動回転させる連動機構が、スロットルレバーと一体的に回転する駆動部と、この駆動部に対し接離可能であり且つタンブルレバーと一体的に回転する従動部とを備えていて、スロットル弁がそれの閉じ位置から開弁方向に回転する開弁過程では、その回転の途中で駆動部が従動部に、両弁の回転軸線を含む仮想平面の一側方で接触し始め、その接触により従動部が駆動部に押されることでタンブル弁が閉じ位置から開き側に回転するので、スロットルレバーとタンブルレバー間を構造複雑なリンク機構で機械的に連動連結しなくても、スロットル弁の開弁動作に連動してタンブル弁を的確に開弁させることができる。しかもスロットル弁の開弁途中で上記駆動部が従動部に当接するまでは（即ちスロットル弁の低開度域では）、構造複雑なロストモーション機構を用いることなく、タンブル弁をスロットル弁に連動させずに閉じ位置に保持でき、これにより、連動機構の構造簡素化・小型化を図りながら、燃焼室内でのタンブル流を強め内燃機関の低負荷運転を安定させることができる。以上の結果、全体として連動機構の大幅な構造簡素化・小型化を達成できるから、装置のコスト節減、小型化および組立作業性向上に大いに寄与することができる。

また、吸気通路に沿う方向で、全開位置にあるときのスロットル弁のバタフライ型弁体とタンブル弁の弁軸との間に、スロットル弁の開弁過程での駆動部と従動部との接触開始点が位置するので、タンブル弁の回動軸線と直交する投影面で見て、その回動軸線と前記接触開始点とを結ぶ仮想線（即ち従動部が駆動部より受けるモーメントの腕）が、前記仮想平面に対し駆動部側（スロットル弁軸側）に傾倒する配置となる。これにより、従動部が前記仮想平面から離れる方向に長く張出すのを抑えながら、上記モーメントの腕の有効長さを十分長く確保可能となるため、同方向に連動機構が嵩張るのを回避して連動機構の小型化を図ることができると共に、駆動部と従動部との接触点荷重を低減できて接触部の摩耗を効果的に抑制することができる。しかもスロットル弁及びタンブル弁は、それらの全開状態では吸気通路に沿う方向に互いに近接した配置となることから、その両弁間で吸気流に乱れが生じるのを効果的に回避して、吸気抵抗の低減に寄与することができる。

本発明の第２の特徴によれば、駆動部及び従動部は、その両者の相互接触によりスロットル弁に連動してタンブル弁が開弁する過程で、スロットル弁の開弁角の時間変化率に対するタンブル弁の開弁角の時間変化率の比率が、タンブル弁の開弁初期よりも、その後にタンブル弁が更に開いたときに大きくなるような形状に形成されるので、スロットル弁の開弁過程で駆動部が従動部に接触し始めるときは、タンブル弁の開弁角変化率が比較的小さくなって、その接触の際の衝撃を低減でき、これにより、その接触部の摩耗損傷や接触音発生を効果的に抑制できる。一方、スロットル弁の閉弁過程で駆動部が従動部から離れてタンブル弁がストッパ部に係合するときは、タンブル弁の開弁角変化率が比較的小さくなって、そのストッパ部との係合の際の衝撃を低減でき、これにより、その係合部の摩耗損傷や接触音発生を効果的に抑制できる。

本発明の第３の特徴によれば、従動部が、タンブル弁の弁軸に固定されるタンブルレバーをインサート部品として、合成樹脂でモールド成形されるので、従動部を精度よく樹脂成形しつつ、その成形と同時にタンブルレバーと結合一体化でき、コスト節減や量産性向上に寄与することができる。

本発明の第４の特徴によれば、タンブル弁は、これが閉じ位置まで回転したときに、吸気道の周壁に該タンブル弁の弁本体の外周縁部を当接させることで閉じ位置に保持されるので、スロットルボディには吸気道外でタンブル弁に対する閉弁ストッパを特別に設ける必要はなくなり、即ち、吸気道の周壁が閉弁ストッパを兼ねることから、部品点数を削減できて、コスト節減に寄与することができる。

本発明に係る吸気流制御装置とこれに連なる内燃機関の一実施形態を示す側面図 前記吸気流制御装置の平断面図（図１の２−２線断面図）と一部拡大図 前記吸気流制御装置の縦断面図（図２の３−３線断面図）と一部拡大図及び一部横断面図 タンブル弁・スロットル弁の連動態様を説明するための、前記吸気流制御装置の一部破断側面図

本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

先ず、図１において、自動二輪車用内燃機関Ｅに導入すべき吸気流を制御する吸気流制御装置Ａは、金属製のスロットルボディＢと、そのスロットルボディＢを貫通する横断面略円形状の吸気道２とを有しており、その吸気道２は、内燃機関ＥのシリンダヘッドＥｃｈに形成されて燃焼室１に下流端が開口する吸気ポート３の上流端が直接又は吸気管４を介して接続される。その吸気ポート３の下流端、即ち吸気弁口が、図示しないクランク軸の回転に連動して開閉する吸気弁Ｖｉで開閉される。また、吸気管４又はシリンダヘッドＥｃｈには、吸気と混合させるべき燃料を吸気ポート３又は燃焼室１に向けて噴射する燃料噴射装置（図示せず）が設けられる。而して、吸気道２と吸気ポート３とに亘って延びる一連の通路が、内燃機関Ｅの燃焼室１に連なる吸気通路Ｉを構成する。尚、図１では、スロットルボディＢと内燃機関Ｅとを異なる縮尺で描いている。

また図２及び図３も併せて参照して、前記吸気流制御装置Ａは、スロットルボディＢに回転自在に軸支されて吸気道２を開閉し得るスロットル弁Ｖ１と、そのスロットル弁Ｖ１よりも下流側の吸気道２に配置されてスロットルボディＢに回転自在に軸支される流量制御弁としてのタンブル弁Ｖ２と、それらスロットル弁Ｖ１及びタンブル弁Ｖ２を各々閉弁方向に弾発付勢する第１，第２弁ばねＳＰ１，ＳＰ２と、それら弁ばねＳＰ１，ＳＰ２の付勢力に抗してスロットル弁Ｖ１及びタンブル弁Ｖ２を各々の閉じ位置に保持し得る第１，第２ストッパ部ＳＴ１，ＳＴ２とを備える。

スロットル弁Ｖ１は、吸気道２を横切るように延びるスロットル弁軸ｊ１と、そのスロットル弁軸ｊ１にこれと一体的に回転するよう結合される概ね円板状（厳密に言えば楕円状）の弁本体ｂ１とを備える。その弁本体ｂ１の中間部は、スロットル弁軸ｊ１の中間扁平部に形成したスリットに挿入され、弁本体ｂ１を貫通する複数のビス３１でスロットル弁軸ｊ１の中間扁平部に着脱可能に結合される。スロットル弁軸ｊ１の両端部外周と、これを回転自在に支持するスロットルボディＢの軸受孔との間には、その各間をシールする環状シール部材ＳＥ１，ＳＥ１がそれぞれ介装される。

スロットル弁軸ｊ１の、スロットルボディＢ外に臨む一端には、金属製のスロットルレバーＬ１が一体的に回転するよう結合される。そのスロットルレバーＬ１は、一対のスロットルワイヤｗ１，ｗ２の各一端部を異なる二方向に巻き付け可能な溝部８ｇを外周に有する円形ドラム状のレバー本体８と、そのレバー本体８に一体に連設されて後述するタンブルレバーＬ２側に延びる駆動部Ｄとを備える。そのスロットルレバーＬ１とスロットルボディＢ間には、スロットルレバーＬ１を閉弁方向に付勢する捩じりコイルばねよりなる前記弁ばねＳＰ１が介装される。

各々のスロットルワイヤｗ１，ｗ２の一端末は、レバー本体８に結合されており、またその他端末は、図示しない自動二輪車のアクセルグリップと一体のスロットルドラムに結合される。従って、そのアクセルグリップに対する手動の回転操作により、スロットルワイヤｗ１，ｗ２を介してスロットル弁Ｖ１を開閉できるようになっている。

また、そのレバー本体８には、スロットルボディＢに設けたアジャストスクリュ９付きの第１ストッパ部ＳＴ１と協働してスロットル弁Ｖ１の閉弁位置を任意に調節可能に規定する係止突起部８ｓが突設される。即ち、スロットル弁Ｖ１が閉弁位置まで閉じられたときにその係止突起部８ｓが第１ストッパ部ＳＴ１のアジャストスクリュ９に係合することで、スロットル弁Ｖ１が弁ばねＳＰ１の弾発力に抗して最小弁開度に保持される。尚、この最小弁開度でも吸気道２が完全に閉じられることはなく、内燃機関Ｅの低負荷運転に必要な最小限の吸気量はスロットル弁Ｖ１を通して流通確保可能である。

一方、タンブル弁Ｖ２は、それよりも下流側で吸気流を分割する上下一対の吸気通路部分５，６のうちの一方（図示例では下部吸気通路部分６）を開閉するものである。その上下一対の吸気通路部分５，６は、吸気管４及び吸気ポート３を縦通する仕切り板７で、タンブル弁Ｖ２下流側の吸気通路Ｉを上下に区画することで各々、横断面略半円状に画成される。

そして、タンブル弁Ｖ２が所定の閉じ位置に在って下部吸気通路部分６を閉じるときには、スロットル弁Ｖ１を通過して吸気道２を流れる吸気流は、タンブル弁Ｖ２で上部吸気通路部分５を流通するよう制御されて燃焼室１に向かう。これにより、燃焼室１内に流入する吸気流速を高めることができて、燃焼室１で発生する吸気のタンブル流Ｔ（縦渦流）を強めることができる。また、タンブル弁Ｖ２下流側の吸気通路Ｉを上下に区画することで、吸気流はタンブル弁Ｖ２で上部吸気通路部分５のみを流通するよう制御されて燃焼室１に向かう。これにより、燃焼室１で発生する吸気のタンブル流Ｔを更に強めることができる。

一方、タンブル弁Ｖ２が全開位置に在って下部吸気通路部分６が十分に開かれるときには、スロットル弁Ｖ１を通過して吸気道２を流れる吸気流は、タンブル弁Ｖ２で邪魔されることなく下部吸気通路部分６にも流れて燃焼室１に向かう。かくして、タンブル弁Ｖ２の開閉により前記タンブル流Ｔの強さを調整可能である。

次にタンブル弁Ｖ２の具体的構造及びスロットルボディＢへの支持構造について、説明する。

タンブル弁Ｖ２は、スロットル弁Ｖ１下流側で吸気通路Ｉを横切るように延びる金属製のタンブル弁軸ｊ２と、そのタンブル弁軸ｊ２にこれと一体的に回転するよう結合される金属製の板状の弁本体ｂ２とを備える。その弁本体ｂ２は、概ね半円形状（厳密に言えば略半楕円状）に形成されるものであり、その半円形の弦の位置に対応する、弁本体ｂ２の基部２０ｋは、タンブル弁軸ｊ２に沿って直線状に延び且つ前記仕切り板７の上流側端縁に近接対向している。即ち、弁本体ｂ２は、それの前記基部２０ｋの外側端において、略円形状のバタフライ型弁体を半分（即ち半円形状に）切欠いたような切欠き部Ｋを有するものであり、この切欠き部Ｋは、タンブル弁Ｖ２が閉じ位置に在って前記下部吸気通路部分６を閉じるときでも、タンブル弁軸ｊ２を挟んで弁本体ｂ２とは反対側での（即ち前記上部吸気通路部分５での）吸気の流通を許容する。

タンブル弁軸ｊ２の中間部は、両端部よりも扁平に形成されており、その扁平中間部には、弁本体ｂ２の基部２０ｋを挿入させるスリットが設けられる。そして、その基部２０ｋは、これを貫通する複数のビス３２でタンブル弁軸ｊ２の扁平中間部に着脱可能に結合される。尚、その基部２０ｋに形成されてビス３２を通すビス挿通孔は、ビス３２のネジ軸部よりも多少大径のバカ穴とされ、従って、後述するようタンブル弁軸ｊ２をスロットルボディＢに組み付けた後に、タンブル弁軸ｊ２に弁本体ｂ２をビス止めする際に弁本体ｂ２の円弧状外周縁部２０ｃを吸気道２の周壁下半部（即ち第２ストッパ部ＳＴ２）に的確に当接させ得るようになっている。

また、タンブル弁軸ｊ２の一端部は、スロットルボディＢの一側部に設けた第１軸受部Ｂｂ１に回転自在に支持されていて、帯板状の金属製タンブルレバーＬ２にスロットルボディＢ外で一体的に結合される。そのタンブルレバーＬ２とスロットルボディＢ間には、タンブルレバーＬ２を閉弁方向に付勢する捩じりコイルばねよりなる弁ばねＳＰ２が介装される。またタンブル弁軸ｊ２の他端部は、スロットルボディＢの、吸気通路Ｉを挟んで第１軸受部Ｂｂ１とは反対側に設けた第２軸受部Ｂｂ２に回転自在に支持される。

次にそれら軸受部Ｂｂ１，Ｂｂ２の構造を、主に図２を参照して説明する。第１軸受部Ｂｂ１には、タンブル弁軸ｊ２の一端部を回転自在に支持する第１軸受孔１１と、その第１軸受孔１１のタンブルレバーＬ２側の端部に段差部ｓを介して連なる、第１軸受孔１１よりも大径の取付孔１３とが形成される。その第１軸受孔１１とタンブル弁軸ｊ２の一端部外周との間には、その間の何れか一方（図示例では第１軸受孔１１）に凹設した環状シール溝に嵌着されてその間をシールする環状シール部材ＳＥ２が介装される。

前記取付孔１３には、タンブル弁軸ｊ２の一端部外周に突設したフランジ部１４が挿入され、このフランジ部１４の一側面（即ち内側面）を前記段差部ｓに対面させるようにする。そのフランジ部１４は、図示例では金属製のタンブル弁軸ｊ２とは異なる適宜材料、例えば合成樹脂でＣ字状に形成されており、それの弾性拡開変形を利用してタンブル弁軸ｊ２の一端部外周の環状溝部１５に嵌装される。尚、フランジ部１４は、これを半円弧状の一対のフランジ半体より構成して前記環状溝部に嵌装又は固着してもよく、或いはまた、フランジ部１４をタンブル弁軸ｊ２の一端部外周に一体に形成してもよい。

また、フランジ部１４の他側面（即ち外側面）側でタンブル弁軸ｊ２の一端部外周には、タンブル弁軸ｊ２をスロットルボディＢに対し軸方向に位置決めし且つ抜け止め保持するための円筒状カラーＣが該一端部外周を囲繞するように配置される。このカラーＣは、それの内端Ｃｉと前記段差部ｓとの間にフランジ部１４を挟むようにして、取付孔１３に軸方向外方側より圧入される。そのカラーＣの外端Ｃｏには、第１軸受部Ｂｂ１の、取付孔１３が開口する外端面１６に係合するストッパフランジＣｏｓが一体に突設され、そのストッパフランジＣｏｓと前記外端面１６との係合により、カラーＣの取付孔１３への圧入限界位置が精度よく規定される。

而して、カラーＣが取付孔１３に圧入されたセット状態では、カラーＣのストッパフランジＣｏｓの内側面（即ち第１軸受部Ｂｂ１の外端面１６）と前記段差部ｓとの軸方向距離をｓ１とし、またフランジ部１４の軸方向幅をｓ２とし、またカラーＣの内端ＣｉとストッパフランジＣｏｓの内側面との間の軸方向距離をｓ３とした場合に、
ｓ１＞（ｓ２＋ｓ３）
の関係を満たすように各部のサイズが設定される。

従って、カラーＣが取付孔１３に圧入された後も、フランジ部１４は、カラーＣの内端Ｃｉと段差部ｓとの間で、ｓ１−（ｓ２＋ｓ３）に相当する所定の遊び範囲で軸方向に移動できる。これにより、フランジ部１４、即ちタンブル弁軸ｊ２は、スロットルボディＢに対し前記遊びの分だけ軸方向に僅かに相対摺動可能である。

更にタンブル弁軸ｊ２の一端部先端には、外周に回り止め用扁平部を有する小径軸部１９が一体に形成される。この小径軸部１９を、それと略同一の横断面形状となるようタンブルレバーＬ２に穿設した係止孔に相対回転不能に嵌合させ、且つその小径軸部１９の端面をカシメ工具で叩いて径方向外方に塑性変形させることで、タンブルレバーＬ２が小径軸部１９にカシメ固定４０される。そのカシメ固定４０の後で、カラーＣの外端面には、タンブル弁軸ｊ２の一端部の軸方向外方側からタンブルレバーＬ２を見て（即ちタンブル弁軸ｊ２と直交する投影面で見て）タンブルレバーＬ２と重ならない複数の部分２１〜２３が存在しており、それらの重ならない部分２１〜２３を通してカラーＣに対し圧入荷重を付与可能となっている。

特に本実施形態では、カラーＣ及びフランジ部１４が予め一端部外周にセットされたタンブル弁軸ｊ２をスロットルボディＢに組付ける前に、タンブルレバーＬ２をタンブル弁軸ｊ２の一端部にカシメ固定４０するようにしているが、そのカシメ固定４０の後であっても、カラーＣの外端面には、上記のようなタンブルレバーＬ２と重ならない複数の部分２１〜２３が存在することから、タンブルレバーＬ２に邪魔されずにカラーＣを取付孔１３に難なく圧入固定することができて、組立作業性が良好である。

尚、図示例では、カラーＣの外端面においてタンブルレバーＬ２と重ならない複数の部分２１〜２３が、タンブル弁軸ｊ２と直交する投影面で見てタンブル弁軸ｊ２の軸線を囲む三角形の頂点２１ｐ〜２３ｐを含む少なくとも３つの領域に分散している。このため、それら部分２１〜２３を通してカラーＣに対し圧入荷重をバランスよく付与することが可能となるから、カラーＣを、タンブル弁軸ｊ２の軸線に対し倒れのない適正な圧入姿勢で取付孔１３に的確に圧入可能である。

一方、前記第２軸受部Ｂｂ２は、吸気道２に一端が開口し且つ他端が閉塞されるようスロットルボディＢに袋孔状に形成した第２軸受孔１７で構成されており、その第２軸受孔１７にタンブル弁軸ｊ２の他端部が吸気通路Ｉ側より回転自在に挿入される。そして、その挿入状態では、第２軸受孔１７の底部とタンブル弁軸ｊ２の他端面との間に、空隙が形成される。

ところでタンブル弁Ｖ２は、その弁本体ｂ２が前述のように半円形の板状に形成されており、タンブル弁Ｖ２が所定の閉じ位置まで回転したときには、弁本体ｂ２の、タンブル弁軸ｊ２から見て一方側の円弧状外周縁部２０ｃだけを吸気道２の周壁下半部（即ち第２ストッパ部ＳＴ２）に当接させることによりタンブル弁Ｖ２の最小弁開度が規定され、即ち前記所定の閉じ位置に保持される。これにより、スロットルボディＢの吸気道２周壁が、タンブル弁Ｖ２に対する閉弁ストッパＳＴ２に兼用されることとなって、スロットルボディＢには吸気道２外でタンブル弁Ｖ２に対する閉弁ストッパを特別に設ける必要はなくなるため、それだけ部品点数が削減されて、コスト節減が図られる。尚、上記弁本体ｂ２は、タンブル弁Ｖ２が閉じ位置にあるときに、吸気道２軸線と直交する仮想平面に対し吸気上流側に多少傾斜した配置とされる。

また、その弁本体ｂ２の円弧状外周縁部２０ｃの少なくとも、タンブル弁軸ｊ２と直交し且つ吸気通路Ｉの中心線を通る仮想平面ｆ′を跨いで弁本体ｂ２の周方向に連続する所定領域（図示例では円弧状外周縁部２０ｃの略全部の領域）において、円弧状外周縁部２０ｃの、吸気道２の周壁下半部（即ちストッパ部ＳＴ２）との当接面が横断面円弧状のアール面ｒに形成される。そのため、このアール面ｒのみで弁本体ｂ２を吸気道２周壁に当接させることになるから、その当接部の摩耗を効果的に抑制できるばかりか、弁本体ｂ２が吸気道２周壁にかじり付いて固着し開弁不能となる故障を未然に且つ効果的に防止できる。しかもその弁本体ｂ２の円弧状外周縁部２０ｃは、前記仮想平面ｆ′を跨いで弁本体周方向に連続する所定領域において吸気道２周壁にバランスよく突き当て可能であり、また当該所定領域は、タンブル弁軸ｊ２軸線から径方向に最も離れた部位（即ち弁本体ｂ２の自由端部及びその周辺部）に在って、弁本体ｂ２から吸気道２周壁が受ける閉弁力を効果的に低減できるので、上記当接部の摩耗抑制に一層効果的である。

また本実施形態においてタンブル弁Ｖ２の弁本体ｂ２は、それの板面と直交する方向（特に弁本体ｂ２の閉弁時に吸気下流側を向く一面側から、同上流側を向く他面側に向かう方向）のプレス荷重によるプレス抜き加工を以て成形されるものである。この場合、前記アール面ｒは、プレス抜き加工の際に弁本体ｂ２の、閉弁時に吸気下流側を向く一面側（即ちプレス抜き加工で打抜き用パンチが最初に板状ワークに当たる面の側）で、円弧状外周縁部２０ｃを含む弁本体ｂ２の全周部に不可避的に生じる所謂ダレ面と呼ばれるアール面で形成される。これにより、プレス抜き加工の際に弁本体ｂ２の前記一面側でその弁本体ｂ２の外周縁部に不可避的に生じる所謂ダレ面を上記アール面ｒとしてそのまま利用可能となるから、そのアール面ｒを得るための特別な工程作業が不要となって、コスト節減が図られる。

更に本実施形態では、手動操作されるスロットルレバーＬ１と、タンブルレバーＬ２との間に、スロットルレバーＬ１に対し同一回転方向にタンブルレバーＬ２を機械的に連動回転させ得る連動機構Ｍが介装される。

その連動機構Ｍは、スロットルレバーＬ１と一体的に回転する駆動部Ｄと、この駆動部Ｄに対し接離可能であり且つタンブルレバーＬ２と一体的に回転する従動部Ｆとを備えていて、スロットル弁Ｖ１がそれの閉じ位置から開弁方向に回転する開弁過程では、その回転の途中で駆動部Ｄが、図４（Ｂ）に示すように従動部Ｆに対して、両弁Ｖ１，Ｖ２の回転軸線を含む仮想平面ｆの一側方（図１，図４で上方）の接触開始点ｘで接触し始め、その接触により従動部Ｆが駆動部Ｄに押されることでタンブル弁Ｖ２が閉じ位置から開き側に回転する。特に本実施形態では、駆動部Ｄが、スロットルレバーＬ１のレバー本体８の外周部一側に一体に連設される帯板部で構成され、また従動部Ｆが、タンブル弁軸ｊ２の一直径線に沿って延びる帯板状のレバー本体１０の先部に一体的に結合した合成樹脂製又は硬質ゴム製成形部で構成される。尚、そのレバー本体１０の先部には、抜け止め用のアンカ突起部１０ａが一体に形成される。

また本実施形態では、吸気通路Ｉに沿う方向で、全開位置にあるときのスロットル弁Ｖ１のバタフライ型弁体ｂ１とタンブル弁Ｖ２の弁軸ｊ２との間の領域Ｚ（図４（Ｂ）参照）に、スロットル弁Ｖ１の開弁過程での駆動部Ｄと従動部Ｆとの接触開始点ｘが位置している。しかも駆動部Ｄ及び従動部Ｆは、その両者の相互接触によりスロットル弁Ｖ１に連動してタンブル弁Ｖ２が開弁する過程で、スロットル弁Ｖ１の開弁角αの時間変化率ｄα／ｄｔに対するタンブル弁Ｖ２の開弁角βの時間変化率ｄβ／ｄｔの比率Ｐ、即ち、
（ｄβ／ｄｔ）／（ｄα／ｄｔ）が、タンブル弁Ｖ２の開弁初期よりも、その後にタンブル弁Ｖ２が更に開いたときに大きくなるような形状、即ちタンブル弁Ｖ２の開弁初期に最小となるような形状に設定される。この関係を図４（Ｂ）で図示すれば、タンブル弁Ｖ２の開弁初期の比率Ｐ１、即ち（ｄβ１／ｄｔ）／（ｄα１／ｄｔ）よりも、その後にタンブル弁Ｖ２が更に開いたときの比率Ｐ２、即ち（ｄβ２／ｄｔ）／（ｄα２／ｄｔ）の方が大きく（即ちＰ２＞Ｐ１の関係に）なっていることが明らかである。

そして、前記比率Ｐの設定に際して、本実施形態では、スロットル弁Ｖ１の開弁過程で駆動部Ｄが従動部Ｆに接触し始めたときからタンブル弁Ｖ２の開弁角βが増えるに従って、スロットル弁Ｖ１の開弁角αの時間変化率ｄα／ｄｔよりもタンブル弁Ｖ２の開弁角βの時間変化率ｄβ／ｄｔの方が漸次大きくなるような形状に駆動部Ｄ及び従動部Ｆが形成される。このような形状として、本実施形態では、駆動部Ｄ及び従動部Ｆの、相互に接離可能に対面する作用面のうちの何れか一方（図示例では駆動部Ｄの作用面）が、両弁Ｖ１，Ｖ２の回転軸線を含む仮想平面ｆに対しその何れか他方（図示例では従動部Ｆ）に向かって外側方、特にタンブル弁体ｂ２とは反対側の外側方の側に傾斜した傾斜面に形成され、またその何れか他方の作用面（図示例では従動部Ｆの作用面）が、両弁Ｖ１，Ｖ２の回転軸線と直交する投影面で見た横断面形状が円弧状に形成される。尚、その傾斜面及び円弧状面と、駆動部Ｄ及び従動部Ｆとの組み合わせを、図示例とは逆に設定、即ち駆動部Ｄの作用面を円弧状面に、また従動部Ｆの作用面を傾斜面に形成してもよい。尚また、前記傾斜面は、図示例では平面であるが、緩やかな曲面であってもよい。

また、本実施形態では、従動部Ｆが、タンブル弁Ｖ２の弁軸ｊ２に固定されるタンブルレバーＬ２をインサート部品として、合成樹脂でモールド成形される。これにより、従動部Ｆを精度よく樹脂成形しつつ、その成形と同時にタンブルレバーＬ２と結合一体化できるため、コスト節減や量産性向上が図られる。

次に、この実施形態の作用について説明する。スロットル弁Ｖ１が閉じ位置にあるときには、それのスロットルレバーＬ１と一体の駆動部Ｄが、図１及び図４（Ａ）に示すようにタンブル弁Ｖ２側の従動部Ｆと離れているため、タンブル弁Ｖ２は、弁ばねＳＰ２の弾発力により、弁本体ｂ２の円弧状外周縁部２０ｃが吸気道２周壁下半部に当接する所定の閉じ位置に保持される。従って、スロットル弁Ｖ１が閉じられる内燃機関Ｅの低負荷運転、例えばアイドリング運転の状態では、閉じ位置にあるスロットル弁Ｖ１により絞られて吸気道２を通過しようとする吸気流が、タンブル弁Ｖ２で上部吸気通路部分５のみを流通するよう流動制御されて燃焼室１に向かう。これにより、燃焼室１内に流入する吸気流速を高めることができて、燃焼室１で発生する吸気のタンブル流Ｔ（縦渦流）を強めることができるから、低負荷運転時であっても燃焼室１内での混合気の燃焼を安定化させることができる。

また、この状態からスロットル弁Ｖ１が徐々に開かれると、それが所定の中間開度に達した時点で、図４（Ｂ）に示すように駆動部Ｄが従動部Ｆと当接し始め、その接触により従動部Ｆが駆動部Ｄに押されることでタンブル弁Ｖ２が、スロットル弁Ｖ１に連動して閉じ位置から開き側に回転する。このようにスロットル弁Ｖ１の開弁途中からは、タンブル弁Ｖ２も開弁するようになって、上部吸気通路部分５のみならず下部吸気通路部分６にも吸気が流通するようになり、最終的には、図４（Ｃ）に示すようにスロットル弁Ｖ１及びタンブル弁Ｖ２が共に全開位置となる。従って、スロットル弁Ｖ１の高開度域では燃焼室１に吸気が効率よく導かれて、内燃機関Ｅの中負荷乃至は高負荷運転領域での吸気効率が高められる。尚、この場合、燃焼室１で発生する吸気のタンブル流Ｔは弱まっても、燃焼室１には中負荷乃至は高負荷運転に十分な吸気量が確保され、内燃機関Ｅを中出力乃至は高出力状態で支障なく運転可能である。

かくして、本実施形態によれば、スロットルレバーＬ１とタンブルレバーＬ２間を、従来装置のように構造複雑なリンク機構で機械的に連動連結しなくても、スロットル弁Ｖ１の開弁動作に連動してタンブル弁Ｖ２を的確に開弁させることができる。しかもスロットル弁Ｖ１の開弁途中で駆動部Ｄが従動部Ｆに当接するまでは（即ちスロットル弁Ｖ１の低開度域では）、構造複雑なロストモーション機構を用いることなく、タンブル弁Ｖ２をスロットル弁Ｖ１に連動させずに閉じ位置に保持できるため、連動機構Ｍの構造簡素化・小型化を図りながら、燃焼室１内での吸気タンブル流Ｔを強めることができる。このようにして本実施形態では、全体として連動機構Ｍの大幅な構造簡素化・小型化を達成可能となるから、吸気流制御装置Ａのコスト節減、小型化および組立作業性向上が図られる。

さらに本実施形態では、吸気通路Ｉに沿う方向で、全開位置にあるときのスロットル弁Ｖ１のバタフライ型弁本体ｂ１とタンブル弁Ｖ２の弁軸ｊ２との間の領域（図４（Ｂ）で符号Ｚで示す）に、スロットル弁Ｖ１の開弁過程での駆動部Ｄと従動部Ｆとの接触開始点ｘが位置するように、駆動部Ｄと従動部Ｆとが配置構成される。そして、この配置構成によれば、タンブル弁Ｖ２の回動軸線（即ち弁軸ｊ２軸線）と直交する投影面で見て、その回動軸線と前記接触開始点ｘとを結ぶ仮想線（即ち従動部Ｆが駆動部Ｄより受けるモーメントの腕）が、両弁Ｖ１，Ｖ２の回転軸線を含む仮想平面ｆに対し駆動部Ｄ側（即ちスロットル弁軸ｊ１側）に傾倒する配置となる。

これにより、従動部Ｆが前記仮想平面ｆから離れる方向に長く張出すのを抑えつつ、上記モーメントの腕の有効長さを十分長く確保可能となるため、同方向に連動機構Ｍが嵩張るのを回避して連動機構Ｍの小型化を図ることができると共に、駆動部Ｄと従動部Ｆとの接触点荷重を低減できて接触部の摩耗を効果的に抑制することができる。しかもスロットル弁Ｖ１及びタンブル弁Ｖ２は、それらの全開状態では吸気通路Ｉ（吸気道２）に沿う方向に互いに近接した配置となることから、その両弁Ｖ１，Ｖ２間で吸気流に乱れが生じるのを効果的に回避して吸気をスムーズに流動させ、吸気抵抗の低減が図られる。

更にまた本実施形態では、駆動部Ｄ及び従動部Ｆは、その両者の相互接触によりスロットル弁Ｖ１に連動してタンブル弁Ｖ２が開弁する過程で、スロットル弁Ｖ１の開弁角αの時間変化率ｄα／ｄｔに対するタンブル弁Ｖ２の開弁角βの時間変化率ｄβ／ｄｔの比率Ｐ、即ち（ｄβ／ｄｔ）／（ｄα／ｄｔ）が、タンブル弁Ｖ２の開弁初期よりも、その後にタンブル弁Ｖ２が更に開いたときに大きくなるような形状に形成される。このため、前述のようにスロットル弁Ｖ１の開弁過程で駆動部Ｄが従動部Ｆに接触し始めるときは、タンブル弁Ｖ２の開弁角変化率ｄβ／ｄｔが相対的に小さいことから、その接触の際の衝撃を低減できて、その接触部の摩耗損傷や接触音発生が効果的に抑制される。一方、スロットル弁Ｖ１の閉弁過程で駆動部Ｄが従動部Ｆから離れてタンブル弁Ｖ２が吸気道２周壁（即ちストッパ部ＳＴ２）に係合するときは、タンブル弁Ｖ２の開弁角変化率ｄβ／ｄｔが比較的小さいことから、その吸気道２周壁（即ちストッパ部ＳＴ２）との係合の際の衝撃が低減され、これにより、その係合部の摩耗損傷や接触音発生が効果的に抑制される。

更に本実施形態において、タンブル弁Ｖ２を軸支するスロットルボディＢ一側の第１軸受部Ｂｂ１には、タンブル弁軸ｊ２の一端部を支持する第１軸受孔１１と、それに段差部ｓを介して連なる大径の取付孔１３とが形成され、その取付孔１３に、タンブル弁軸ｊ２の一端部外周に突設したフランジ部１４が、それの一側面を段差部ｓに対面させるようにして挿入され、そのフランジ部１４の他側面側でタンブル弁軸ｊ２の一端部外周を囲繞するカラーＣが、それの内端Ｃｉと段差部ｓとの間でフランジ部１４を挟むようにして取付孔１３に圧入され、そのカラー外端Ｃｏに、第１軸受部Ｂｂ１の外端面１６に係合するストッパフランジＣｏｓが一体に突設される。このため、取付孔１３にタンブル弁軸ｊ２一端部外周のフランジ部１４を挿入させた後に、そのフランジ部１４を段差部ｓとカラー内端Ｃｉとの間に挟むようにしてカラーＣを取付孔１３に単に圧入させるだけで、第１軸受部Ｂｂ１に対するタンブル弁軸ｊ２一端部の軸方向位置決め保持を簡単且つ的確に行うことができるから、カラー固定用の機能部品（例えばボルト・ナット等）を特別に設ける必要はない。

一方、吸気道２を挟んで第１軸受部Ｂｂ１とは反対側に配設される第２軸受部Ｂｂ２は、スロットルボディＢに袋孔状に形成した第２軸受孔１７で構成されていて、その第２軸受孔１７にタンブル弁軸ｊ２の他端部が挿入されるので、その挿入と同時に第２軸受部Ｂｂ２に対するタンブル弁軸ｊ２他端部の組付けも完了し、第２軸受孔１７を蓋体等で特別に塞ぐ必要はない。これらにより、全体としてタンブル弁軸ｊ２の一端部及び他端部に対する軸受保持構造が頗る簡素化されて、コスト節減や組立作業性の向上が図られる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、スロットル弁Ｖ１が閉じ位置にあるときに吸気がスロットル弁本体ｂ１と吸気道２との隙間を通して流通するようにしたものを示したが、スロットル弁Ｖ１をバイパスして吸気を流通させる開閉弁付きのバイパス吸気通路をスロットルボディＢに付設して、スロットル弁Ｖ１が閉じ位置にあるときに該バイパス吸気通路を通して吸気を流通させるようにしてもよい。

Ｂ・・・・・スロットルボディ
ｂ１・・・・スロットル弁のバタフライ型弁体
ｂ２・・・・タンブル弁の弁本体
Ｄ・・・・・駆動部
Ｅ・・・・・内燃機関
Ｆ・・・・・従動部
ｆ・・・・・仮想平面
Ｉ・・・・・吸気通路
ｊ２・・・・弁軸としてのタンブル弁軸
Ｋ・・・・・切欠き部
Ｌ１・・・・スロットルレバー
Ｌ２・・・・タンブルレバー
Ｍ・・・・・連動機構
Ｐ・・・・・比率
ＳＰ１，ＳＰ２・・弁ばね
ＳＴ１，ＳＴ２・・ストッパ部
Ｖ１・・・・スロットル弁
Ｖ２・・・・タンブル弁
ｘ・・・・・接触開始点
α・・・・・スロットル弁の開弁角
β・・・・・タンブル弁の開弁角
ｄα／ｄｔ・・スロットル弁の開弁角の時間変化率
ｄβ／ｄｔ・・タンブル弁の開弁角の時間変化率
１・・・・・燃焼室
２・・・・・吸気道
５，６・・・一対の吸気通路部分としての上，下部吸気通路部分
２０ｃ・・・外周縁部

Claims (4)

1. 内燃機関（Ｅ）の燃焼室（１）に連なる吸気通路（Ｉ）の一部を構成する吸気道（２）を有するスロットルボディ（Ｂ）と、そのスロットルボディ（Ｂ）に回転自在に軸支されて吸気道（２）を開閉し得るスロットル弁（Ｖ１）と、そのスロットル弁（Ｖ１）よりも下流側の吸気道（２）に配置されてスロットルボディ（Ｂ）に回転自在に軸支されるタンブル弁（Ｖ２）と、それらスロットル弁（Ｖ１）及びタンブル弁（Ｖ２）を各々閉弁方向に付勢する弁ばね（ＳＰ１，ＳＰ２）と、それら弁ばね（ＳＰ１，ＳＰ２）の付勢力に抗してスロットル弁（Ｖ１）及びタンブル弁（Ｖ２）を各々の閉じ位置に保持し得るストッパ部（ＳＴ１，ＳＴ２）とより成り、タンブル弁（Ｖ２）が、それよりも下流側で吸気流を分割する一対の吸気通路部分（５，６）のうちの一方（６）を開閉可能である吸気流制御装置であって、
   手動操作されるスロットル弁（Ｖ１）と一体的に回転するスロットルレバー（Ｌ１）と、タンブル弁（Ｖ２）と一体的に回転するタンブルレバー（Ｌ２）との間に、スロットルレバー（Ｌ１）に対し同一回転方向にタンブルレバー（Ｌ２）を連動回転させ得る連動機構（Ｍ）が介装されるものにおいて、
   前記連動機構（Ｍ）は、前記スロットルレバー（Ｌ１）と一体的に回転する駆動部（Ｄ）と、この駆動部（Ｄ）に対し接離可能であり且つ前記タンブルレバー（Ｌ２）と一体的に回転する従動部（Ｆ）とを備えていて、スロットル弁（Ｖ１）がそれの閉じ位置から開弁方向に回転する開弁過程では、その回転の途中で前記駆動部（Ｄ）が前記従動部（Ｆ）に、両弁（Ｖ１，Ｖ２）の回転軸線を含む仮想平面（ｆ）の一側方で接触し始め、その接触により従動部（Ｆ）が駆動部（Ｄ）に押されることでタンブル弁（Ｖ２）が閉じ位置から開き側に回転するものであり、
   前記タンブル弁（Ｖ２）は、吸気通路（Ｉ）を横切るように延びてスロットルボディ（Ｂ）に回転自在に支持される弁軸（ｊ２）と、その弁軸（ｊ２）にこれと一体的に回転するよう結合される板状の弁本体（ｂ２）と、そのタンブル弁（Ｖ２）が前記閉じ位置にあるときに弁軸（ｊ２）を挟んで弁本体（ｂ２）とは反対側で吸気の流通を許容する切欠き部（Ｋ）とを有しており、吸気通路（Ｉ）に沿う方向で、全開位置にあるときの前記スロットル弁（Ｖ１）のバタフライ型弁体（ｂ１）と前記タンブル弁（Ｖ２）の弁軸（ｊ２）との間に、前記開弁過程での前記駆動部（Ｄ）と前記従動部（Ｆ）との接触開始点（ｘ）が位置することを特徴とする吸気流制御装置。
2. 前記駆動部（Ｄ）及び前記従動部（Ｆ）は、その両者の相互接触によりスロットル弁（Ｖ１）に連動してタンブル弁（Ｖ２）が開弁する過程で、スロットル弁（Ｖ１）の開弁角（α）の時間変化率（ｄα／ｄｔ）に対するタンブル弁（Ｖ２）の開弁角（β）の時間変化率（ｄβ／ｄｔ）の比率（Ｐ）が、タンブル弁（Ｖ２）の開弁初期よりも、その後にタンブル弁（Ｖ２）が更に開いたときに大きくなるような形状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の吸気流制御装置。
3. 前記従動部（Ｆ）は、前記タンブル弁（Ｖ２）の弁軸（ｊ２）に固定される前記タンブルレバー（Ｌ２）をインサート部品として、合成樹脂でモールド成形されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の吸気流制御装置。
4. 前記タンブル弁（Ｖ２）は、これが前記閉じ位置まで回転したときに、前記ストッパ部（ＳＴ２）として機能する前記吸気道（２）の周壁に該タンブル弁（Ｖ２）の弁本体（ｂ２）の外周縁部（２０ｃ）を当接させることで閉じ位置に保持されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の吸気流制御装置。

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