技術 吸気装置

0001

本発明は、吸気装置に関する。

0002

特許文献１には、エアクリーナについて開示がある。エアクリーナは、空気中の異物を捕集するフィルタを備える。特許文献１では、エアクリーナとエンジンとの間に弾性取付板が設けられている。エアクリーナには、弾性取付板を介してエンジンから振動が伝達される。

0003

実開昭５２−１６３６１６号公報

0004

しかし、エンジンから伝達される振動のみでは、フィルタに捕集された異物が除去され難かった。

0005

そこで、本発明は、フィルタに捕集された異物を容易に除去することが可能な吸気装置を提供することを目的とする。

0006

上記課題を解決するために、本発明の吸気装置は、空気中の異物を捕集するフィルタを有するエアクリーナと、エアクリーナと振動体を接続する振動伝達部材と、を備え、エアクリーナおよび振動伝達部材は、エアクリーナに捕集された異物の重量が所定重量未満である場合、振動体の振動と共振せず、エアクリーナに捕集された異物の重量が所定重量以上である場合、振動体の振動と共振する固有振動数を有する。

0007

振動伝達部材は、固有振動数を調整する固有振動数調整部材を有してもよい。

0008

エアクリーナには、エアクリーナに捕集された異物を排出する排出孔が形成されていてもよい。

0009

排出孔を開閉する開閉部材と、開閉部材の開度を規制する規制部材と、を有してもよい。

0010

開閉部材は、開閉部材上に堆積した異物の重量が閾値以上となったときに開いてもよい。

0011

エアクリーナと対向して配され、エアクリーナが振動体の振動と共振した際にエアクリーナと衝突する衝突部材を有してもよい。

0012

振動体は、エンジンであり、固有振動数は、エンジンがクランキング回転数あるいはアイドリング回転数で駆動する際に生じる振動の周波数帯域に設定されてもよい。

0013

本発明によれば、フィルタに捕集された異物を容易に除去することができる。

0014

車両の側面図である。
車両における吸気装置の構造を説明するための概略的な上面図である。
吸気装置におけるエアクリーナ周辺の構造を説明するための概略的な斜視図である。
開閉部材が閉位置となる状態を示す図である。
開閉部材が閉位置から開位置に移動した状態を示す図である。

0015

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

0016

図１は、車両１の側面図である。以下では、車両１の進行方向を前方（図１中、左側）、車両１の後退方向を後方（図１中、右側）として説明する。また、車両１の鉛直方向上側を上方（図１中、上側）、車両１の鉛直方向下側を下方（図１中、下側）として説明する。

0017

図１に示すように、車両１は、車体フレーム３を備える。車体フレーム３には、エンジン５が搭載される。エンジン５は、不図示のＥＣＵにより駆動される。エンジン５は、ＥＣＵにより駆動された際に振動する振動体である。車体フレーム３には、ボンネット７と、フェンダー９が取り付けられている。ボンネット７は、エンジン５の上方に配される。ボンネット７は、エンジン５の上方を覆う。フェンダー９は、車両１の前輪の上方に配される。フェンダー９は、車両１の前輪の上方を覆う。

0018

車両１には、エンジンルーム１１が形成される。エンジンルーム１１は、車体フレーム３およびボンネット７により囲繞された空間である。エンジンルーム１１内には、エンジン５と、吸気装置１３とが収容されている。吸気装置１３は、エンジン５に取り付けられる。吸気装置１３は、エンジン５に空気を供給する。

0019

図２は、車両１における吸気装置１３の構造を説明するための概略的な上面図である。吸気装置１３は、振動伝達部材１５と、エアクリーナ１７とを備える。振動伝達部材１５は、エアクリーナ１７と、エンジン５あるいは車体フレーム３とを接続する。振動伝達部材１５は、エンジン５あるいは車体フレーム３の振動をエアクリーナ１７に伝達する。振動伝達部材１５は、上流側吸気管１９と、下流側吸気管２１と、固有振動数調整部材２３とを備える。

0020

上流側吸気管１９は、略円筒形状である。上流側吸気管１９は、車体フレーム３に取り付けられる。上流側吸気管１９は、車体フレーム３の振動をエアクリーナ１７に伝達する。上流側吸気管１９は、一端がエンジンルーム１１内に開口し、他端がエアクリーナ１７に接続される。上流側吸気管１９は、エンジンルーム１１とエアクリーナ１７とを連通させる。エンジンルーム１１内の空気は、上流側吸気管１９を通ってエアクリーナ１７に供給される。

0021

エアクリーナ１７は、略直方体形状である。エアクリーナ１７は、上流側吸気管１９と下流側吸気管２１の間に配される。エアクリーナ１７は、一端が上流側吸気管１９に接続され、他端が下流側吸気管２１に接続される。上流側吸気管１９を流通する空気は、エアクリーナ１７を通って下流側吸気管２１に供給される。エアクリーナ１７は、エアクリーナ１７に供給された空気中に含まれる異物（例えば、粉塵）を捕集する。具体的に、エアクリーナ１７には、後述するフィルタ１７ａが収容されている。フィルタ１７ａは、エアクリーナ１７内を流通する空気中の異物を捕集する。

0022

下流側吸気管２１は、略円筒形状である。下流側吸気管２１は、一端がエアクリーナ１７に接続され、他端がエンジン５に接続される。下流側吸気管２１は、エンジン５の振動をエアクリーナ１７に伝達する。下流側吸気管２１は、エアクリーナ１７とエンジン５とを連通させる。エアクリーナ１７を流通する空気は、下流側吸気管２１を通ってエンジン５に供給される。

0023

上流側吸気管１９を流通する空気に含まれる異物は、エアクリーナ１７によって捕集される。これにより、下流側吸気管２１を流通する空気は、上流側吸気管１９を流通する空気よりも異物の量が低減される。したがって、エンジン５には、エアクリーナ１７により異物が低減された空気が供給される。

0024

固有振動数調整部材２３は、例えば、板バネや金属の棒体などの弾性部材を含んで構成される。固有振動数調整部材２３は、一端がエアクリーナ１７に接続され、他端がエンジン５に接続される。固有振動数調整部材２３は、エンジン５の振動をエアクリーナ１７に伝達させる。

0025

固有振動数調整部材２３は、固有振動数調整部材２３の材質、形状、および、重量を調整することで、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数を調整する。これにより、上流側吸気管１９および下流側吸気管２１の材質、形状、あるいは、重量を調整することなく、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数を容易に調整することができる。

0026

図３は、吸気装置１３におけるエアクリーナ１７周辺の構造を説明するための概略的な斜視図である。図３に示すように、吸気装置１３は、振動伝達部材１５と、エアクリーナ１７と、異物除去機構２５を備える。エアクリーナ１７の内部には、空気中の異物を捕集するフィルタ１７ａが設けられる。

0027

異物除去機構２５は、衝突部材２７と、開閉部材２９と、規制部材３１とを備える。衝突部材２７は、エアクリーナ１７の下方の端部（下面）と対向して配される。衝突部材２７は、エアクリーナ１７と固有振動数調整部材２３が接続している側とは反対側の端部に配される。つまり、衝突部材２７は、エアクリーナ１７と固有振動数調整部材２３とが接続する接続部から離隔する側に配される。

0028

衝突部材２７とエアクリーナ１７は、互いに離隔して配される。衝突部材２７とエアクリーナ１７との間には、所定の隙間が形成される。衝突部材２７は、後述するように、エアクリーナ１７がエンジン５の振動と共振した際にエアクリーナ１７と衝突する。エアクリーナ１７が衝突部材２７と衝突することで、フィルタ１７ａから異物を容易に除去することができる。

0029

開閉部材２９は、エアクリーナ１７の下方の端部（下面）に設けられる。エアクリーナ１７の下方の端部には、後述する排出孔１７ｃが形成される。エアクリーナ１７に排出孔１７ｃを形成することで、フィルタ１７ａから除去した異物をエアクリーナ１７の外部に排出することができる。

0030

図４は、開閉部材２９が閉位置となる状態を示す図である。図５は、開閉部材２９が閉位置から開位置に移動した状態を示す図である。図４に示すように、エアクリーナ１７の内部には、フィルタ１７ａと、傾斜部１７ｂと、排出孔１７ｃが設けられる。

0031

傾斜部１７ｂは、フィルタ１７ａと排出孔１７ｃの間に配される。傾斜部１７ｂは、フィルタ１７ａから落下した異物Ｃを排出孔１７ｃに案内する。排出孔１７ｃは、エアクリーナ１７の下方の端部に形成された貫通孔である。排出孔１７ｃは、エアクリーナ１７に捕集された異物をエアクリーナ１７外（エンジンルーム１１内）に排出する。

0032

排出孔１７ｃの下方には、開閉部材２９および規制部材３１が配される。開閉部材２９は、エアクリーナ１７の排出孔１７ｃを開く開位置と、エアクリーナ１７の排出孔１７ｃを閉じる閉位置とに移動可能である。つまり、開閉部材２９は、エアクリーナ１７の排出孔１７ｃを開閉することができる。開閉部材２９が排出孔１７ｃを閉じることで、エアクリーナ１７の外部に排出された異物がエアクリーナ１７の内部に進入することを低減することができる。

0033

規制部材３１は、エアクリーナ１７の下方の端部（下面）に設けられる。規制部材３１は、開閉部材２９が閉位置にあるとき、開閉部材２９と当接しない位置に配される。また、規制部材３１は、開閉部材２９が開位置にあるとき、開閉部材２９と当接する位置に配される。

0034

規制部材３１は、開閉部材２９が所定の開位置（開度）に位置するとき、開閉部材２９と当接する。規制部材３１は、開閉部材２９が所定の開位置（開度）より大きな開位置（開度）に移動することを規制する。このように、規制部材３１は、開閉部材２９の開度を規制する。開閉部材２９の開度を規制することで、開閉部材２９は開位置（開状態）から閉位置（閉状態）に移行し易くなる。

0035

上述したように、エアクリーナ１７には、振動伝達部材１５（すなわち、上流側吸気管１９と、下流側吸気管２１と、固有振動数調整部材２３）が接続される。エアクリーナ１７には、振動伝達部材１５を介して、例えばエンジン５の振動が伝達される。本実施形態では、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５は、特定の周波数でエンジン５の振動と共振する固有振動数を有する。

0036

エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数は、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の材質、形状、および、重量によって決定される。本実施形態では、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数は、エンジン５がクランキング回転数あるいはアイドリング回転数で駆動する際に生じる振動の周波数帯域（以下、目標周波数帯域という）に設定される。本実施形態では、主に、固有振動数調整部材２３の材質、形状、および、重量を調整することによって、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数を目標周波数帯域に設定することができる。

0037

エアクリーナ１７および振動伝達部材１５は、エンジン５の振動の周波数（振動周波数）が目標周波数帯域外である場合、エンジン５の振動と共振しない。エアクリーナ１７および振動伝達部材１５は、エンジン５の振動周波数が目標周波数帯域内である場合、エンジン５の振動と共振する。

0038

なお、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の重量は、エアクリーナ１７（フィルタ１７ａ）に捕集された異物の重量（総重量）によって変化する。本実施形態では、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５は、エアクリーナ１７に捕集された異物の重量（総重量）が所定重量未満である場合、エンジン５の振動と共振しない。つまり、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５は、エアクリーナ１７に捕集された異物の重量が所定重量未満である場合、エンジン５の振動周波数が目標周波数帯域内であってもエンジン５の振動と共振しない。エアクリーナ１７および振動伝達部材１５は、エアクリーナ１７に捕集された異物の重量（総重量）が所定重量以上である場合、エンジン５の振動と共振する。

0039

これにより、エアクリーナ１７に捕集された異物の重量が所定重量未満である場合、エアクリーナ１７は、衝突部材２７と衝突しない。したがって、エアクリーナ１７と衝突部材２７とが衝突した際に発生する異音を低減することができる。

0040

エアクリーナ１７の振動の振幅は、エンジン５の振動と共振する前よりも、共振した後の方が大きくなる。したがって、エアクリーナ１７がエンジン５の振動と共振すると、エアクリーナ１７に捕集された異物は、エアクリーナ１７の下方の端部に振り落とされ易くなる。つまり、エアクリーナ１７は、エンジン５の振動と共振すると、フィルタ１７ａから異物を除去し易くなる。

0041

ここで、フィルタ１７ａから除去される異物の量は、エンジン５に吸入される空気の量（以下、吸入空気量という）によって変化する。例えば、吸入空気量が大きくなるほど、異物は、フィルタ１７ａに押し付けられる力が大きくなる。したがって、吸入空気量が大きくなるほど、異物は、フィルタ１７ａから落下し難くなる。言い換えれば、吸入空気量が小さくなるほど、異物は、フィルタ１７ａから落下し易くなる。

0042

そこで、本実施形態では、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数を、クランキング時あるいはアイドリング時のエンジン５の振動と共振するように設定している。つまり、吸入空気量が比較的少ないときに、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５がエンジン５の振動と共振するように固有振動数を設定している。

0043

これにより、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５がエンジン５の振動と共振した際に、フィルタ１７ａに捕集された異物は、エアクリーナ１７の下方の端部に振り落とされ易くなる。

0044

エアクリーナ１７にエンジン５の振動が伝達されると、エアクリーナ１７は、衝突部材２７と近接する方向（以下、近接方向という）に移動（振動）する。ここで、エンジン５の振動周波数が目標周波数帯域外である場合、エアクリーナ１７が近接方向に移動する移動距離は、エアクリーナ１７と衝突部材２７の間の離隔距離より小さくなる。したがって、エアクリーナ１７は、衝突部材２７と衝突し難い。

0045

一方、エンジン５の振動周波数が目標周波数帯域内である場合、エアクリーナ１７の振動の振幅は、エンジン５の振動周波数が目標周波数帯域外である場合よりも大きくなる。その結果、エアクリーナ１７が近接方向に移動する移動距離は、エアクリーナ１７と衝突部材２７の間の離隔距離より大きくなる。したがって、エアクリーナ１７は、衝突部材２７と衝突し易くなる。

0046

エアクリーナ１７が衝突部材２７と衝突すると、フィルタ１７ａに捕集された異物は、エアクリーナ１７の下方の端部に振り落とされる。ここで、エンジン５に空気が吸入されるとき、エアクリーナ１７内は負圧になる。エアクリーナ１７内が負圧になると、開閉部材２９は、図４に示す閉位置に移動する。

0047

図４に示すように、フィルタ１７ａから落下した異物Ｃは、傾斜部１７ｂにより排出孔１７ｃに導かれる。開閉部材２９が閉位置に位置する場合、排出孔１７ｃは、開閉部材２９により閉塞される。排出孔１７ｃに導かれた異物Ｃは、排出孔１７ｃ内で開閉部材２９上に堆積する。

0048

開閉部材２９は、フィルタ１７ａから落下した異物Ｃの重量（総重量）が閾値未満である場合、閉位置を維持する。つまり、開閉部材２９は、開閉部材２９上の異物Ｃの重量が閾値未満であるとき、閉位置を維持する。開閉部材２９は、開閉部材２９上の異物Ｃの重量が閾値以上であるとき、閉位置から開位置に移動する。つまり、開閉部材２９は、開閉部材２９上に堆積した異物Ｃの重量が閾値以上となったときに開く。

0049

開閉部材２９上の異物Ｃの重量が閾値以上となると、開閉部材２９は、図５に示す開位置に移動する。開閉部材２９が開位置に移動すると、異物Ｃは、エアクリーナ１７から外部に排出される。このとき、開閉部材２９は、規制部材３１と当接することで開度が規制される。つまり、開度が規制されることで、開閉部材２９は、開位置から閉位置に移動し易くなる。

0050

異物Ｃが外部に排出されると、開閉部材２９上の異物Ｃの重量は、閾値未満となる。開閉部材２９上の異物Ｃの重量が閾値未満となると、開閉部材２９は、エアクリーナ１７内の負圧の力により、図５に示す開位置から図４に示す閉位置に移動する。

0051

本実施形態によれば、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数は、エンジン５駆動時の振動の周波数帯域内に設定される。これにより、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５は、エンジン５の振動と共振することができる。エンジン５の振動と共振することで、エアクリーナ１７の振動の振幅を大きくすることができる。

0052

エアクリーナ１７の振動の振幅を大きくすることで、フィルタ１７ａに捕集された異物を容易に除去することができる。フィルタ１７ａに捕集された異物を除去することで、フィルタ１７ａの目詰まりを低減することができる。フィルタ１７ａの目詰まりを低減することで、フィルタ１７ａの交換頻度を低減することができる。

0053

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

0054

上記実施形態では、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数をエンジン５の振動の周波数帯域内に設定する例について説明した。しかし、これに限定されず、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数は、車体フレーム３、モータ、オルタネーター、スターター、あるいは、Ｖベルトなどの振動体の振動の周波数帯域内に設定されてもよい。例えば、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数は、車両１の減速時の回生中におけるオルタネーターの振動の周波数帯域内に設定されてもよい。

0055

上記実施形態では、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数は、固有振動数調整部材２３により調整される例について説明した。しかし、固有振動数調整部材２３は、必須の構成ではない。例えば、エアクリーナ１７および振動伝達部材１５の固有振動数は、上流側吸気管１９および下流側吸気管２１の材質、形状、および、重量によって調整されてもよい。

0056

上記実施形態では、エアクリーナ１７に排出孔１７ｃが形成されている例について説明した。しかし、排出孔１７ｃは、必須の構成ではない。また、上記実施形態では、エアクリーナ１７に開閉部材２９および規制部材３１を設ける例について説明した。しかし、開閉部材２９および規制部材３１は、必須の構成ではない。例えば、エアクリーナ１７は、フィルタ１７ａを保持するフィルタ保持部と、フィルタ１７ａから除去された異物Ｃを保持する異物保持部とに分割されてもよい。その場合、フィルタ保持部は、振動伝達部材１５に支持され、異物保持部は、車体フレーム３に支持されてもよい。

0057

上記実施形態では、エアクリーナ１７と衝突可能な衝突部材２７を設ける例について説明した。しかし、衝突部材２７は、必須の構成ではない。エアクリーナ１７は、エンジン５の振動と共振することで、フィルタ１７ａから異物を除去するようにしてもよい。

0058

本発明は、吸気装置に利用できる。

0059

５エンジン
１３吸気装置
１５振動伝達部材
１７エアクリーナ
１７ｃ排出孔
１９上流側吸気管
２１下流側吸気管
２３固有振動数調整部材
２５異物除去機構
２７衝突部材
２９開閉部材
３１ 規制部材