CN104246161B - 排气流路用阀装置 - Google Patents

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Abstract

一种阀装置，其具有被支架支撑为能够分别以第1旋转轴线和第2旋转轴线为中心旋转移动的蝶形部件和第1连杆部件，被蝶形部件支撑为能够以第3旋转轴线为中心旋转移动的第2连杆部件，以及用于朝向闭阀方向对蝶形部件进行施力的弹簧。第1连杆部件以及第2连杆部件互相连接为能够以第4旋转轴线为中心旋转移动。而且，由连接第2旋转轴线和第4旋转轴线的第1连线与连接第3旋转轴线和第4旋转轴线的第2连线所形成的角度在蝶形部件的闭阀状态下形成为最大。

Description

排气流路用阀装置
相关申请的交叉引用
本国际申请要求2012年2月23日在日本专利局提交的日本发明专利申请第2012-037552号的优先权，所述日本发明专利申请的全部内容通过引用而并入本文。
技术领域
本发明涉及一种排气流路用阀装置。
背景技术
已知有在搭载于车辆上的内燃机的排气流路中对将排气流路的上游室和下游室连通的连通流路进行开闭的排气流路用阀装置。例如专利文献1公开了一种在通过隔板将内部划分为上游室和下游室的内燃机用消音器中的阀装置，该阀装置形成在该隔板上，并对连通上游室和下游室的开口部进行开闭。在该阀装置中，能够闭塞开口部的阀芯被支撑体支撑为能够以旋转轴为中心进行旋转，并且被螺旋弹簧朝向闭阀方向施力。
而且，当内燃机的转速低时，由于上游室内的压力作用于阀芯上的作用力小于螺旋弹簧所施加的力以及下游室内的压力之和作用于阀芯上的作用力，所以开口部为被闭塞的闭阀状态。另一方面，如果内燃机的转速增加，则上游室内的压力作用于阀芯上的作用力将会大于螺旋弹簧所施加的力以及下游室内的压力之和作用于阀芯上的作用力，从而阀芯将会从开口部离开，开口部成为被开放的开阀状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平第9-195749号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述排气流路用阀装置中，在内燃机低速旋转时要求通过关闭连通流路而降低噪音的噪音降低功能，另一方面，在内燃机高速旋转时要求打开连通流路而降低压力损失的压力损失降低功能。但是，在上述专利文献1所记载的构成中，阀芯越朝向开阀方向移动螺旋弹簧所施加的力越大。因此，如果重视低速旋转时的噪音降低功能而将螺旋弹簧的弹簧力设计为较强，则会损害高速旋转时的压力损失降低功能。相反地，如果重视高速旋转时的压力损失降低功能而将螺旋弹簧的弹簧力设计为较弱，则会损害低速旋转时的噪音降低功能。
本发明的一个方面在于，期望一起提高排气流路用阀装置所实现的低速旋转时的噪音降低功能以及高速旋转时的压力损失降低功能。
解决问题的技术方案
本发明的排气流路用阀装置包括，被支撑体支撑为能够以第1旋转轴线为中心旋转移动，并用于对将排气流路的上游室和下游室连通的连通流路进行开闭的阀芯，被所述支撑体支撑为能够以第2旋转轴线为中心旋转移动的第1连杆部件，被所述阀芯支撑为能够以第3旋转轴线为中心旋转移动的第2连杆部件，以及用于朝向闭阀方向对所述阀芯进行施力的施力部件，所述第1连杆部件和所述第2连杆部件互相连接为能够以第4旋转轴线为中心旋转移动，所述第1旋转轴线、所述第2旋转轴线、所述第3旋转轴线以及所述第4旋转轴线的轴线方向互相平行，在与所述轴线正交的平面内，在所述阀芯关闭所述连通流路的状态下，由连接所述第2旋转轴线和所述第4旋转轴线的第1连线与连接所述第3旋转轴线和所述第4旋转轴线的第2连线所形成的角度形成为最大。
根据该构成，支撑体、阀芯、第1连杆部件以及第2连杆部件构成链式肘节机构。因此，在阀芯关闭连通流路的状态(闭阀状态)下，由第1连线和第2连线所形成的角度越接近180度(第1连线和第2连线排列成一条直线的状态)，为了使得阀芯朝向开阀方向旋转移动，越需要大的外力。因此，与以往的仅通过施力部件使阀芯维持闭阀状态的构成相比，能够在减弱施力部件所施加的力的同时，增加为使阀芯开阀所需的外力。由此，能够提高内燃机低速旋转时的噪音降低功能，同时还能够提高高速旋转时的压力损失降低功能。
此外，在排气流路用阀装置中还可以形成可将由所述第1连线和所述第2连线所形成的角度限制为小于180度的角度的止挡机构。根据该构成，能够使得因由第1连线和第2连线所形成的角度达到180度而导致阀芯不能正常地开阀的不良状况难以产生。
此外，所述止挡机构也可以通过使形成在所述第1连杆部件上的第1止挡部和形成在所述第2连杆部件上的第2止挡部相抵接而将由所述第1连线和所述第2连线所形成的角度限制为小于180度的角度。根据该构成，能够降低部件尺寸的偏差或松动等要因对限制角度产生的影响。因此，能够在阀芯关闭连通流路的状态下将由第1连线和第2连线所形成的角度设计为更接近180度的角度。因此，能够提高相对于外力维持闭阀状态的性能。
附图说明
图1是在阀装置为闭阀状态下的消音器的剖面图。
图2A是实施方式的阀装置在闭阀状态下的俯视图，图2B是其IIB-IIB剖面图。
图3A是实施方式的阀装置在开阀状态下的俯视图，图3B是其IIIB-IIIB剖面图。
图4是在阀装置为开阀状态下的消音器的剖面图。
图5A是示出以往的构成以及实施方式的构成中的蝶形部件的打开载荷的曲线图，图5B是示出肘节机构以及弹簧的载荷特性的曲线图。
图6A是第1变形例的阀装置在闭阀状态下的俯视图，图6B是其VIB-VIB剖面图。
图7A是第2变形例的阀装置在闭阀状态下的俯视图，图7B是其VIIB-VIIB剖面图。
图8A是第3变形例的阀装置在闭阀状态下的俯视图，图8B是其VIIIB-VIIIB剖面图。
图9A是示出在BD＝CD的关系下的肘节机构的例子的示意图，图9B是示出在BD＞CD的关系下的肘节机构的例子的示意图，图9C是示出在BD＜CD的关系下的肘节机构的例子的示意图，图9D是示出点B的位置位于点C的圆弧形的移动轨迹的外侧时的肘节机构的例子的示意图，图9E是示出点B的位置为由线段AB和线段AC所形成的角度成为大于90度的位置时的肘节机构的例子的示意图，图9F是示出点B的位置为在AB＞AC的关系下的位置时的肘节机构的例子的示意图。
附图标记的说明
1…消音器；5…阀装置；10…箱体；31…第1室；32…第2室；33…第3室；41…入口管；42…出口管；43…内管；51…支架；52…蝶形部件；53…第1连杆部件；54…第2连杆部件；55…弹簧；71…第1旋转轴部件；71A…第1旋转轴线；72…第2旋转轴部件；72A…第2旋转轴线；73…第3旋转轴部件；73A…第3旋转轴线；74…第4旋转轴部件；74A…第4旋转轴线；221…连通孔；411…贯通孔；431…开口部；531…第1止挡部；541…第2止挡部；L1…第1连线；L2…第2连线
具体实施方式
以下，将参照附图说明适用了本发明的实施方式。
图1所示的消音器1为构成从搭载于车辆的内燃机(未图示)排出的排气的排气流路的一部分的部件，且具有箱体10，箱体10的筒形壳体部件11的两端的开口部被后盖部件12和前盖部件13闭塞。箱体10的内部由第1隔板21和第2隔板22划分为第1室31、第2室32以及第3室33的3个室。
第1室31形成在后盖部件12和第1隔板21之间。第2室32形成在第1隔板21和第2隔板22之间。第3室33形成在第2隔板22和前盖部件13之间。而且，在第2隔板22上形成有连通第2室32和第3室33的连通孔221。
此外，消音器1具有导入来自内燃机的排气气体的入口管41。入口管41贯通前盖部件13、第2隔板22以及第1隔板21，并设计为使其下游侧端部在第1室31内开口。而且，在第2室32中的入口管41的外周面上形成有连通入口管41的内部空间和第2室32的多个贯通孔411。
此外，消音器1具有与未图示的尾管相连接的、将排气气体排出的出口管42。出口管42贯通后盖部件12、第1隔板21以及第2隔板22，并设计为使其上游侧端部在第3室33内开口。
而且，消音器1具有形成连通第1室31和第3室33的连通流路的内管43。内管43贯通第1隔板21以及第2隔板22，并设计为使上游侧端部在第1室31内开口且使下游侧端部在第3室33内开口。但是，在第3室33内，在内管43的下游侧端部安装有用于对该端部的开口部431进行开闭的阀装置5。
如图2A、图2B、图3A以及图3B所示，阀装置5具有支架51、蝶形部件52、第1连杆部件53以及第2连杆部件54。支架51的位置相对于内管43的下游侧端部的开口部431被固定。蝶形部件52以及第1连杆部件53的一端被支架51支撑。第2连杆部件54的一端被蝶形部件52支撑。
蝶形部件52为能够将内管43的开口部431闭塞的形状的部件，其端部通过第1旋转轴部件71与支架51相连接。即，蝶形部件52被支架51支撑为能够以第1旋转轴部件71的旋转轴线(以下称为“第1旋转轴线71A”。)为中心旋转移动，并且根据其旋转位置对内管43的开口部431进行开闭。
第1连杆部件53的端部通过第2旋转轴部件72与支架51相连接。即，第1连杆部件53被支架51支撑为能够以第2旋转轴部件72的旋转轴线(以下称为“第2旋转轴线72A”。)为中心旋转移动。
第2连杆部件54的端部通过第3旋转轴部件73与蝶形部件52的上表面(随着开阀而升起的部分)相连接。即，第2连杆部件54被蝶形部件52支撑为能够以第3旋转轴部件73的旋转轴线(以下称为“第3旋转轴线73A”。)为中心旋转移动。
而且，第1连杆部件53和第2连杆部件54通过第4旋转轴部件74相连接。即，第1连杆部件53和第2连杆部件54互相连接为能够以第4旋转轴部件74的旋转轴线(以下称为“第4旋转轴线74A”。)为中心旋转移动。第1旋转轴线71A、第2旋转轴线72A、第3旋转轴线73A以及第4旋转轴线74A的轴线方向互相平行。
通过上述构成，支架51、蝶形部件52、第1连杆部件53以及第2连杆部件54构成链式肘节机构。而且，蝶形部件52能够从关闭内管43的开口部431的闭阀状态(图2A以及图2B)旋转移动到开放内管43的开口部431的开阀状态(图3A以及图3B)。
此外，阀装置5具有用于朝向闭阀方向对蝶形部件52进行施力的弹簧55。弹簧55安装在第3旋转轴部件73上，并会朝向靠近闭阀时的蝶形部件52以及第2连杆部件54的位置关系(角度)的方向对蝶形部件52以及第2连杆部件54进行施力。因此，在通常状态(没有对蝶形部件52施加进行开阀的外力的状态)下，蝶形部件52为闭阀状态。
而且，在闭阀状态下，第1连杆部件53和第2连杆部件54被设计为排列成接近一条直线的状态。换言之，在与第1旋转轴线71A的轴线正交的平面内，由连接第2旋转轴线72A(具体而言轴线和平面的交点。以下相同。)和第4旋转轴线74A的第1连线L1与连接第3旋转轴线73A和第4旋转轴线74A的第2连线L2所形成的角度θ为在闭阀状态下接近180度的角度(图2A以及图2B)。该角度θ被设计为蝶形部件52越朝向开阀方向旋转移动角度θ越小(图3A以及图3B)，在闭阀状态下的角度θ被形成为最大。因此，在闭阀状态下，为了使蝶形部件52朝向开阀方向旋转移动，需要大的外力。
此外，在阀装置5上形成有可将由第1连线L1和第2连线L2所形成的角度θ限制为小于180度的角度的止挡机构。具体而言，止挡机构具有形成在第1连杆部件53上的第1止挡部531以及形成在第2连杆部件54上的第2止挡部541。而且，通过使第1止挡部531和第2止挡部541抵接，而将由第1连线L1和第2连线L2所形成的角度θ限制为小于180度的角度。
并且，在本实施方式中，第1连杆部件53具有在轴向两侧所形成的侧板部532、533，以及连接这些侧板部532、533的连接板部534。此外，第2连杆部件也同样地具有在轴向两侧所形成的侧板部542、543，以及连接这些侧板部542、543的连接板部544。而且，第1连杆部件53的连接板部534和第2连杆部件的侧板部532、533构成为可相抵接。即，第1连杆部件53的连接板部534作为第1止挡部531发挥作用，第2连杆部件的侧板部532、533作为第2止挡部541发挥作用。
接下来，对阀装置5的作用进行说明。如图1中的箭头所示，来自内燃机的排气经由在入口管41上形成的多个贯通孔411被导入第2室32，通过扩张和共鸣效果进行消音。之后，第2室32的排气经由在第2隔板22上形成的连通孔221被导入第3室33，进一步通过扩张和共鸣效果进行消音。由此，压力脉动被平滑化的并且被消音的第3室33内的排气经由出口管42被排向外部。
在此，第1室31内的压力还较低，例如内燃机的转速低时，第1室31和第3室33的压力差也小。此时，第1室31内的压力作用于阀装置5的蝶形部件52上的作用力小于阀装置5的肘节机构以及弹簧55的载荷和第3室33内的压力作用于阀装置5的蝶形部件52上作用力。因此，内管43的开口部431被蝶形部件52闭塞。
另一方面，内燃机的运转状态进行变化，例如，内燃机的转速增加，排气量增加，如果压力增加到规定压力，则第1室31内的压力作用于阀装置5的蝶形部件52上的作用力变为大于阀装置5的肘节机构以及弹簧55的载荷和第3室33内的压力作用于阀装置5的蝶形部件52上的作用力。其结果为，如图4所示，蝶形部件52克服后者的力从内管43的开口部431离开，从而开口部431被开放，第1室31和第3室33经由内管43连通。
如上所述，在第1室31内的压力变为规定压力以上时，由于内管43的开口部431被开放，从而另外形成连通流路(旁通流路)，所以即使被导入第1窒31的排气的量增加，也能够迅速地排向第3室33。因此，第1室31内的压力不会升 高，即使来自内燃机的排气的压力增加，也能够抑制其背压的增加。此外，即使排气流量增加时，也能够将消音器1内的压力上升抑制在较低程度，因此，也能够降低气流噪音。
如上述说明所示，在本实施方式的阀装置5中，支架51、蝶形部件52、第1连杆部件53以及第2连杆部件54构成链式肘节机构。而且，由于在闭阀状态下由第1连线L1和第2连线L2所形成的角度θ为接近180度的角度，所以为了使蝶形部件52朝向开阀方向旋转移动则需要大的外力。因此，与只通过弹簧将蝶形部件维持在闭阀状态下的以往的构成相比，能够在减弱弹簧55所施加的力的同时，增加为了使蝶形部件52开阀所需的外力。即，能够在增加为了使蝶形部件52从闭阀状态转变为开阀状态的载荷的同时，降低蝶形部件52在开阀状态下的载荷。由此，能够在通过提高内燃机低速旋转时或初爆时的密封性而降低噪音的同时，降低高速旋转时的压力损失。此外，因为能够减弱弹簧55所施加的力，所以能够降低关闭蝶形部件52时的击打的声音。
具体而言，如图5A所示，在只通过弹簧使蝶形部件维持在闭阀状态下的以往的构成中，蝶形部件的开度(打开量)越大，转矩(将蝶形部件朝排气流动的方向推压时的打开载荷)越大(虚线L1)。与此相对，在通过肘节机构以及弹簧55使蝶形部件52维持在闭阀状态下的本实施方式的构成中，开始打开蝶形部件52时的转矩增加(实线L2)。即，如图5B所示，弹簧55具有蝶形部件52的开度越大转矩越大的线性特性(虚线L3)，肘节机构具有蝶形部件52在闭阀状态下转矩为最大的特性(实线L4)。因此，在通过肘节机构以及弹簧55使蝶形部件52维持在闭阀状态下的本实施方式的构成中，能够增加蝶形部件52在开度小的状态下的转矩，同时能够降低蝶形部件52在开度大的状态下的转矩。
此外，由于在阀装置5中形成有止挡机构，所以能够使得因由第1连线L1和第2连线L2所形成的角度θ达到180度而导致蝶形部件52不能正常地开阀的不良状况难以产生。上述止挡机构为了使得在闭阀状态下由第1连线L1和第2连线L2所形成的角度θ成为接近180度的角度非常有效。可以认为在闭阀状态下的角度θ为越接近180度的角度，由于部件尺寸的偏差或松动等的影响实际上形成的角度越容易达到180度。
特别地，本实施方式的止挡机构形成在形成第1连线L1以及第2连线L2的第1连杆部件53以及第2连杆部件54自身上，因此，能够降低部件尺寸的偏差或松动等要因对限制角度产生的影响。其结果为，可以将在闭阀状态下的角度θ设计为更接近180度的角度，从而能够实现较高的相对于外力维持闭阀状态的性能的构成。
并且，第1室31相当于上游室的一个例子，第3室33相当于下游室的一个例子。此外，阀装置5相当于排气流路用阀装置的一个例子，支架51相当于支撑体的一个例子，蝶形部件52相当于阀芯的一个例子，第1连杆部件53以及第2连杆部件54相当于第1连杆部件以及第2连杆部件的一个例子，弹簧55相当于施力部件的一个例子。此外，第1旋转轴线71A～第4旋转轴线74A相当于第1旋转轴线～第4旋转轴线的一个例子，第1连线L1以及第2连线L2相当于第1连线以及第2连线的一个例子。
以上，本发明的实施方式对进行了说明，但是，毋庸置疑，本发明并不限于上述实施方式，可以采用各种方式。
(1)在上述实施方式中，作为用于朝向闭阀方向对蝶形部件52进行施力的施力装置，例示了朝向靠近闭阀时的蝶形部件52以及第2连杆部件54的位置关系(角度)的方向对蝶形部件52以及第2连杆部件54进行施力的弹簧55，但是，并不限于该实施方式。例如，如图6A以及图6B所示，也可以将弹簧55安装在第4旋转轴部件74上，并使弹簧55朝向靠近闭阀时的第1连杆部件53以及第2连杆部件54的位置关系(角度)的方向对第1连杆部件53以及第2连杆部件54进行施力。此外，例如，如图7A以及图7B所示，也可以将弹簧55安装在第2旋转轴部件72上，并使弹簧55朝向靠近闭阀时的支架51以及第1连杆部件53的位置关系(角度)的方向对支架51以及第1连杆部件53进行施力。
(2)在上述实施方式中，例示了形成在第1连杆部件53上的第1止挡部531和形成在第2连杆部件54上的第2止挡部541相抵接而成的止挡机构，但是，并不限于该实施方式。例如，如图8A以及图8B所示，也可以使形成在第2连杆部件54上的突出部545与蝶形部件52的上表面相抵接，从而将由第1连线L1和第2连线L2所形成的角度θ限制为小于180度的角度。
(3)第1旋转轴线71A～第4旋转轴线74A的位置关系不限于上述实施方式中例示的位置关系，例如，如图9A～图9F所示，可以为各种位置关系。并且，在这些图中，第1旋转轴线71A～第4旋转轴线74A和与这些轴线正交的平面的交点，分别为A～D。此外，在这些图中，用实线表示闭阀状态，用虚线表示开阀状态。
例如，线段BD(第1连线L1的长度)和线段CD(第2连线L2的长度)的关系，可以是如图9A所示的BD＝CD的关系，也可以是如图9B所示的BD＞CD的关系，也可以是如图9C所示的BD＜CD的关系。
此外，如图9D所示，点B的位置(第2旋转轴线72A的位置)也可以位于点C的圆弧形的移动轨迹的外侧。此外，如图9E所示，点B的位置也可以为使由线段 AB和线段AC所形成的角度大于90度的位置。此外，如图9F所示，点B的位置也可以为AB＞AC的关系成立时的位置。
(4)在上述实施方式中，例示了在内管43的下游侧端部安装了阀装置5的构成，但是，阀装置5的安装位置并不限于该实施方式。例如，也可以在第2隔板22上形成贯通孔，并将阀装置5安装于该贯通孔。

Claims (8)

1.一种排气流路用阀装置,其特征在于,包括,
支撑体；
阀芯,所述阀芯被所述支撑体支撑为能够以第1旋转轴线为中心旋转移动,并用于对将排气流路的上游室和下游室连通的连通流路进行开闭；
第1连杆部件,所述第1连杆部件被所述支撑体支撑为能够以第2旋转轴线为中心旋转移动；
第2连杆部件,所述第2连杆部件被所述阀芯支撑为能够以第3旋转轴线为中心旋转移动；以及
施力部件,所述施力部件用于朝向闭阀方向对所述阀芯进行施力,
所述第1连杆部件和所述第2连杆部件互相连接为能够以第4旋转轴线为中心旋转移动,
所述第1旋转轴线、所述第2旋转轴线、所述第3旋转轴线以及所述第4旋转轴线的轴线方向互相平行,
在与所述轴线正交的平面内,在所述阀芯关闭所述连通流路的状态下,由连接所述第2旋转轴线和所述第4旋转轴线的第1连线与连接所述第3旋转轴线和所述第4旋转轴线的第2连线所形成的角度形成为最大,
其中,在所述排气流路用阀装置中形成有可限制由所述第1连线和所述第2连线所形成的角度的止挡机构,
其中,所述止挡机构通过使形成在所述第1连杆部件上的第1止挡部和形成在所述第2连杆部件上的第2止挡部相抵接而限制由所述第1连线和所述第2连线所形成的角度,
其中,所述止挡机构可将由所述第1连线和所述第2连线所形成的角度限制为小于180度的角度,
其中,在与所述轴线正交的平面内,在所述阀芯关闭所述连通流路的状态下,由所述第1连线和所述第2连线所形成的角度形成为接近180度的角度,
其中,所述第1连杆部件和第2连杆部件分别具有在轴向两侧所形成的两个侧板部以及连接所述两个侧板部的连接板部,并且
其中,所述止挡机构通过所述第1连杆部件的连接板部和所述第2连杆部件的两个侧板部抵接而限制由所述第1连线和所述第2连线所形成的角度。
2.根据权利要求1所述的排气流路用阀装置,其特征在于,
所述第3旋转轴线位于所述阀芯的前端侧。
3.根据权利要求1或2所述的排气流路用阀装置,其特征在于,
所述第1旋转轴线与所述第3旋转轴线之间的距离大于所述第2旋转轴线和所述第4旋转轴线之间的距离。
4.根据权利要求1或2所述的排气流路用阀装置,其特征在于,
所述第1旋转轴线和所述第3旋转轴线之间的距离大于所述第3旋转轴线和所述第4旋转轴线之间的距离。
5.根据权利要求1或2所述的排气流路用阀装置,其特征在于,
所述第1旋转轴线和所述第3旋转轴线之间的距离大于所述第1旋转轴线和所述第2旋转轴线之间的距离。
6.根据权利要求1或2所述的排气流路用阀装置,其特征在于,
在所述阀芯关闭所述连通流路的状态下,在与所述轴线正交的平面内,由所述第1连线和所述第2连线所形成的角度大于由连接所述第2旋转轴线和所述第1旋转轴线的线与连接所述第3旋转轴线和所述第1旋转轴线的线所形成的角度。
7.根据权利要求1或2所述的排气流路用阀装置,其特征在于,
所述施力部件通过朝向靠近闭阀时的所述阀芯以及所述第2连杆部件的位置关系的方向对所述阀芯以及所述第2连杆部件进行施力而朝向闭阀方向对所述阀芯进行施力。
8.根据权利要求1或2所述的排气流路用阀装置,其特征在于,
所述施力部件通过朝向靠近闭阀时的所述第1连杆部件以及所述第2连杆部件的位置关系的方向对所述第1连杆部件以及所述第2连杆部件进行施力而朝向闭阀方向对所述阀芯进行施力。
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