JP2002295250A

JP2002295250A - エンジン排気系のバルブ構造

Info

Publication number: JP2002295250A
Application number: JP2001099113A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nagai; 規永井; Tamio Oshima; 民雄大島
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP4056227B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジン排気系バルブの弁体の共振による振
動を防止する。【解決手段】マフラパイプ１の端部に管状部１１を有
する支持部材１０が接合され、支持部材は弁座としての
フランジ１２と支持ブラケット１４を形成する。支持ブ
ラケット１４にはヒンジ軸１５を介して弁体２０が回動
可能に支持される。弁体２０は、弁壁２１の裏面に、ヒ
ンジ軸から離れた円弧部Ｒのフランジ２２にそって、弧
状の重り３０が溶接されている。ヒンジ軸に巻きまわし
たスプリング１６の一端１８が弁壁２１の裏面に係止さ
れ、他端１９が支持ブラケットに係止されている。重り
がヒンジ軸から遠いので、軽い重りによって有効に共振
振動数を低減し、エンジンの常用域回転数におけるうな
り音の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン排気系に
設置されるバルブの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のバルブとして、車両のマ
フラ内の管通路にバルブを設置した構造が知られてい
る。これは、エンジン側から流入する排気の圧力変動に
対応して排気通路を開閉することにより消音効果を向上
させつつ、エンジン出力の低下を防止しようとするもの
である。このような排気圧感応のバルブにおいては、弁
体を閉方向に付勢するスプリングが付設され、そのスプ
リングによる付勢力に打ち勝つ大きさの排気圧が作用し
たときに開くようになっている。

【０００３】ところで、高温の排気が流れる環境におい
て、弁体を支持するヒンジ部の嵌め合わせは熱膨張によ
る伸縮を考慮すると緻密なものとすることができず、そ
の回動軸の精度は比較的に粗いものとせざるを得ない。
このため、弁体と弁座との当たり面が例えば錐状に傾斜
していると、バルブが閉じた状態と言えども両者の中心
がずれて実際には隙間ができてしまうという問題を招
く。

【０００４】したがって、図８に示すように、弁体と弁
座との当たり面は一般に平面とされる。図に示したバル
ブ構造では、マフラパイプ１から延びる支持部材１０が
フランジ１２を備えて弁座を形成している。支持部材１
０の支持ブラケット１４にヒンジ軸１５で支持された弁
体４０は、支持部材のフランジ１２に対向して全面平滑
面とされ、その周縁にフランジ４１を備えている。スプ
リング１６はヒンジ軸１５に巻き回わされて弁体４０を
弁座であるフランジ１２に付勢している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、弁体４０は排
気圧が高まったとき開き、排気圧が低下したとき閉じる
動作を繰り返すが、薄板からプレス成形等により作製さ
れた弁体の場合、その付設されたスプリング１６との組
合せによる共振周波数が高くなり、エンジンの常用域の
回転数である２０００〜３０００ｒｐｍにおいて弁体４
０の振動が発生して、これにより、うなり音が生じて車
両の品質感を低下させるという問題が出ている。

【０００６】この弁体の振動を抑えるために、弁体４０
を閉じ方向に付勢しているスプリング１６の付勢力を大
きくすることが考えられるが、スプリング力を大きくす
ると、排気圧が相当に高くなるまでバルブが開かないこ
とになり、本来の目的が達せられない。一方、スプリン
グ力を小さくして共振周波数を下げようとすれば、バル
ブを開く開弁圧が低くなって、弁体４０自体が軽量であ
ることも加わりわずかな排気圧変動でも頻繁に開閉して
しまうこととなる。

【０００７】したがって本発明は、上記従来の問題点に
鑑み、薄板で形成された軽量の弁体とした場合にも弁体
の共振による振動が発生しないようにしたエンジン排気
系のバルブ構造を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の本
発明は、排気の通路に設置され、スプリングにより閉じ
方向に付勢された弁体が回動軸に支持されて排気圧に応
じて開閉するバルブにおいて、弁体には、その弁壁の回
動軸から最も離間した円弧部を含む外周縁にそった裏面
に、弧状の重りが固定されているものとした。弁壁に重
りを固定することにより、スプリングを所定の特性に保
持しながら弁体の共振振動数を変えることができる。そ
してとくに、重りが弁体外周縁の円弧部にそって固定さ
れているので、回動軸に対して最大のモーメント力が得
られる。

【０００９】請求項２の発明は、とくに弁壁の外周にフ
ランジが形成され、重りはフランジの内側にそって配置
されてそのフランジに溶接されているものとした。重り
をフランジに突き当てて位置決めできる。

【００１０】請求項３の発明は、フランジにさらに突出
片が設けられ、重りは該突出片の先端で溶接されている
ものとした。溶接部位が弁壁の当たり面から離れている
ので、当たり面に溶接熱の影響が及ばない。

【００１１】請求項４の発明は、弁壁の外周に保持片を
備えるフランジが形成されるとともに、弁壁の弁座との
当たり面より内側には裏面側へ膨出する凸部が形成され
て、重りはフランジの内側にそって当該フランジと凸部
に挟まれて配置され、保持片のカシメにより弁壁に押し
付けられて固定されているものとした。保持片のカシメ
により重りが固定されるので、溶接熱の影響が一切生じ
ない。

【００１２】請求項５の発明は、重りが帯鋼板からのカ
ッティングにより形成されているものである。カッティ
ング形状を弁体外周縁の円弧部にそう弧状とすることに
より歩留まり良く形成される。また請求項６の発明は、
重りが一定断面の鋼材を曲げて形成されているものであ
る。鋼材を切断して曲げるだけであるから、これによっ
ても歩留まり良く形成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例により説明する。図１はマフラ内部のマフラパイプに
発明を適用した第１の実施例を示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ部断面図である。また、
図２は弁体の側面図である。マフラパイプ１の端部に管
状部１１を有する支持部材１０が接合され、支持部材１
０の管端には弁座としてフランジ１２が形成されてい
る。フランジ１２の一部は図中下方に延ばしたうえマフ
ラパイプ１と反対方向へコ字形状に折り曲げて支持ブラ
ケット１４を形成している。

【００１４】支持ブラケット１４には回動軸としてのヒ
ンジ軸１５が支持され、このヒンジ軸１５に弁体２０が
支持されて回動可能となっている。弁体２０は支持部材
１０のフランジ１２に対向する弁壁２１を有し、弁壁２
１の周縁に後述するフランジ２２を備えている。ヒンジ
軸１５に巻きまわしたスプリング１６の一端１８が弁壁
２１の裏面に係止され、他端１９が支持ブラケット１４
に係止されている。

【００１５】とくに図１の（ｂ）に明らかなように、
弁体の弁壁２１は支持部材１０のフランジ１２に直接対
向して当たり面となるリング状の外周部２３が平滑平面
とされ、それより内径部分は外周部２３よりも裏側、す
なわち支持部材１０のフランジ１２から離れる方向に膨
出するビード部２４となっている。

【００１６】外周部２３の外周縁にはフランジ２２が形
成され、フランジ２２の一部を延ばして、コ字形状の支
持ブラケット１４に整合するよう、ベース部２６とその
両端から立ち上がる軸受部２７からなるコ字形状のヒン
ジ部２５となっている。なお、２５ａは支持ブラケット
１４に係止されるスプリング１６の端１９との干渉を避
ける切り欠きである。

【００１７】軸受部２７にはピアス加工による穴が設け
られ、ステンレス材のメッシュで形成されヒンジ軸１５
を通す内径を有するワッシャ２９が嵌め込まれている。
弁壁２１のヒンジ軸１５から離れた円弧部Ｒにおいて、
フランジ２２には２個所にフランジをそのまま延ばした
突出片３２が形成されている。この突出片３２は図１の
（ａ）において、弁壁２１の中心を通りヒンジ軸１５に
垂直の中心線Ｓに関して左右対称に配置されている。

【００１８】弁壁２１の裏面には、円弧部Ｒのフランジ
２２の内側にそって、中心線Ｓの左右に対称に延びて弧
状の重り３０が配置され、フランジの突出片３２に隅肉
溶接（Ｗ）されている。重り３０は、図３に示すよう
に、帯鋼板Ｐからカッタにより切断して作製され、その
長辺が弁壁２１のフランジ２２の内壁に整合する弧状、
短辺が並行直線となっている。

【００１９】本実施例は以上のように構成され、弁体２
０と弁座（フランジ１２）相互の当たり面を傾斜面では
なく平面として、弁体２０の回動軸の精度が比較的に粗
くても閉じたときに隙間の発生がないようにするととも
に、弁体２０に重り３０を備えているので、スプリング
１６の付勢力を変えることなく、共振振動数が低減さ
れ、エンジンの常用域回転数におけるうなり音の発生が
防止される。

【００２０】そして、とくに、重り３０が弁体外周縁の
フランジ２２の円弧部Ｒにそって固定されているので、
ヒンジ軸１５に対して最大のモーメント力が得られる。
このため、重り３０の重量を比較的に軽く設定しなが
ら、有効に共振振動数を低減することができる。例え
ば、弁壁２１の中央に９０ｇの重りを固定する場合と比
較すれば、６０ｇ弱の重り３０で同じモーメントを得る
ことができる。重り３０は帯鋼板Ｐから端材を生じず歩
留まり良く連続的に製作できるので、重りの製作コスト
も低減する。そして、必要に応じて重量を変更したい場
合には帯鋼板Ｐ板厚を変えるだけで任意の重量とするこ
とができる。

【００２１】また、重り３０はフランジ２２から延びる
突出片３２に溶接するものとしたので、溶接時の熱の影
響が抑えられ、弁壁２１の当たり面（外周部２３）を歪
ませることがない。さらに、弁壁にはビードを形成した
ので、剛性がいっそう向上し、弁座との当たり面の平滑
度が保持される。

【００２２】なお、上記実施例では、重り３０のカッテ
ィング形状を単純円弧状としたが、図４に示すように、
長辺の両端に、短辺の直線に対して直角の段部３０ａを
形成した重り３０Ａとすることにより、端部の鋭角がな
くなるので、製作時の取り扱いが容易になる。

【００２３】つぎに第２の実施例について説明する。こ
れは重りを丸棒鋼材で形成したものである。図５は、第
２の実施例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＢ−Ｂ部断面図、（ｃ）は弁体の側面図
である。弁体２０Ｂの弁壁２１Ｂは支持部材１０のフラ
ンジ１２との当たり面となるリング状の外周部２３が平
滑平面とされ、それより内径部分は外周部２３よりも裏
側に膨出するビード部２４となっている。

【００２４】外周部２３の外周縁にはフランジ２２が形
成され、前実施例と同様に、フランジ２２の一部を延ば
して、コ字形状の支持ブラケット１４に整合するよう、
ベース部２６とその両端から立ち上がる軸受部２７から
なるコ字形状のヒンジ部２５となっている。フランジ２
２は外周部２３にそう円弧部Ｒのうち、ヒンジ軸１５か
ら最も離れた所定範囲で短い幅となっているが、それよ
りヒンジ軸１５側へ向かっては幅広部２２ａとなって軸
受部２７へ連なっている。

【００２５】弁壁２１Ｂの裏面には、円弧部Ｒのフラン
ジ２２の内側にそって、弧状に曲げられた丸棒鋼材から
なる重り３０Ｂが配置され、フランジの幅広部２２ａに
隅肉溶接（Ｗ）されている。重り３０Ｂは、図５の
（ａ）において弁壁２１Ｂの中心線Ｓに対して左右対称
で、溶接部（Ｗ）も左右対称となっている。その他の構
成は、マフラパイプ側を含めて前実施例と同じである。

【００２６】本実施例は以上のように構成され、重り３
０Ｂが弁体外周縁のフランジ２２の円弧部Ｒにそって固
定されているので、前実施例と同じく、重りの重量を比
較的に軽く設定して、有効に共振振動数を低減すること
ができる。また、重り３０Ｂは丸棒鋼材を必要長さだけ
切断して曲げるだけであるから、歩留まり良く連続的に
製作できるので、重りの製作コストも低減する。そし
て、必要に応じて重量を変更したい場合には鋼材の径、
あるいは切断する長さを変えるだけで任意の重量とする
ことができる。

【００２７】そしてまた、重り３０Ｂの溶接部はフラン
ジの幅広部２２ａであるから、溶接時の熱の影響が弁壁
２１Ｂの当たり面に及んでこれを歪ませることがない。
また、前実施例と同じく、弁壁２１Ｂにはビードを形成
したので、剛性がいっそう向上し、弁座との当たり面の
平滑度が保持される。

【００２８】つぎに、第３の実施例について説明する。
これは前実施例と同じく丸棒鋼材の重りを用いたもので
ある。図６は第３の実施例を示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ部断面図、（ｃ）は弁体
の側面図である。弁体２０Ｃの弁壁２１Ｃは、全面が平
滑平面とされてその外周領域が支持部材１０のフランジ
１２との当たり面となっている。弁壁２１Ｃの外周縁に
はフランジ２２が形成され、フランジ２２は所定幅のま
ま軸受部２７に連なっている。

【００２９】弁壁２１Ｃのヒンジ軸１５から離れた円弧
部Ｒにおいて、フランジ２２には２個所にフランジをそ
のまま延ばした保持片３４が、図の（ａ）において、中
心線Ｓに関して左右対称の配置で形成されている。弁壁
２１Ｃの裏面には、円弧部Ｒのフランジ２２の内側にそ
って、弧状に曲げられた丸棒鋼材からなる重り３０Ｂが
配置され、フランジ２２の保持片３４がカシメにより重
り３０Ｂ上に延びて該重り３０Ｂを弁壁２１Ｃの裏面に
押し付けている。

【００３０】さらに、弁壁２１Ｃには中心線Ｓ上で、保
持片３４、３４の間に裏面側へ膨出する凸部３６が形成
され、重り３０Ｂの弧の内側面に接するようになってい
る。これにより、重り３０Ｂは、弁壁２１Ｃの裏面にそ
う方向ではフランジ２２と凸部３６に挟まれ、裏面に垂
直な方向では当該裏面と保持片３４の間に挟まれて、確
実に弁壁２１Ｃに固定されている。その他の構成は、前
実施例と同じである。

【００３１】本実施例は以上のように構成され、丸棒鋼
材を曲げた重り３０Ｂが弁体外周縁のフランジ２２の円
弧部Ｒにそって固定されているので、前実施例と同じ
く、重りの重量を比較的に軽く設定して、低コストで、
有効に共振振動数を低減することができ、また重量の変
更も容易である。また、重り３０Ｂが弁壁に形成した凸
部３６と保持片３４によるカシメとで固定されているの
で、溶接が不要であるから、溶接熱による影響が一切な
く、弁壁２１Ｃの当たり面を歪ませることもない。

【００３２】なお、本実施例においては前実施例と同じ
丸棒鋼材の重り３０Ｂを用いたが、図７に示すように、
矩形断面の重り３０Ｃとすることもできる。これによっ
ても、弁壁２１Ｃの裏面にそう方向ではフランジ２２と
凸部３６に挟まれ、裏面に垂直な方向では当該裏面と保
持片３４の間に挟まれて、溶接なしに確実に弁壁２１Ｃ
に固定される。もちろん、その他の多角形断面の鋼材で
も断面が一定であれば、同様に用いることができる。

【００３３】また、上記各実施例においては、弁体は弁
座である支持部材１０のフランジ１２に直接当接するも
のとしたが、フランジ１２から管状部１１内壁にかけて
ステンレス材のメッシュシートを貼り付け、弁体が閉じ
るときの当接音の発生をさらに確実に阻止するようにし
てもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のとおり、本発明は、スプリングに
より閉じ方向に付勢された弁体が回動軸に支持されて排
気圧に応じて開閉するバルブにおいて、弁体には、その
弁壁の回動軸から最も離間した円弧部を含む外周縁にそ
った裏面に、弧状の重りが固定されているものとしたの
で、スプリングを所定の特性に保持しながら弁体の共振
振動数を変えることができ、エンジンの常用回転域にお
いて弁体の振動によるうなり音の発生が防止され、車両
の品質感が向上する。そして、重りが弁体外周縁の円弧
部にそって固定されているので、回動軸に対して最大の
モーメント力が得られるから、重りの重量を軽くしなが
ら、上記の共振振動数を制御できる。

【００３５】また、弁壁の外周にフランジを形成するこ
とにより、重りはフランジの内側に突き当てて位置決め
でき、フランジに溶接することで強固に固定される。こ
の際、フランジにさらに突出片を設けて、重りをこの突
出片の先端で溶接することにより、溶接部位が弁座との
当たり面から遠く離れ、当たり面への溶接熱の影響が抑
えられる。

【００３６】また、弁壁の外周のフランジに保持片を備
え、弁壁の弁座との当たり面より内側には裏面側へ膨出
する凸部を形成して、重りをフランジと凸部の間に挟
み、保持片のカシメにより弁壁に押し付けられて固定す
るものとした場合には、溶接を用いないので、溶接熱の
影響が一切生じない。

【００３７】重りは、帯鋼板からのカッティングにより
形成し、あるいは一定断面の鋼材を曲げて形成すること
により、歩留まり良く製作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】第１の実施例の側面図である。

【図３】重りの作製要領を示す説明図である。

【図４】重りの変形例を示す図である。

【図５】第２の実施例を示す図である。

【図６】第３の実施例を示す図である。

【図７】変形例を示す図である。

【図８】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１マフラパイプ１０支持部材１１管状部１２フランジ１４支持ブラケット１５ヒンジ軸１６スプリング２０、２０Ｂ、２０Ｃ弁体２１、２１Ｂ、２１Ｃ弁壁２２フランジ２２ａ幅広部２３外周部２４ビード部２５ヒンジ部２５ａ切り欠き２６ベース部２７軸受部２９ワッシャ３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ重り３０ａ段部３２突出片３４保持片３６凸部Ｒ円弧部Ｓ中心線Ｐ帯鋼板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G004 DA09 DA24 EA02 EA03 GA04 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気の通路に設置され、スプリング（１
６）により閉じ方向に付勢された弁体（２０、２０Ｂ、
２０Ｃ）が回動軸（１５）に支持されて排気圧に応じて
開閉するバルブにおいて、前記弁体には、その弁壁（２
１、２１Ｂ、２１Ｃ）の前記回動軸から最も離間した円
弧部を含む外周縁にそった裏面に、弧状の重り（３０、
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）が固定されていることを特徴
とするエンジン排気系のバルブ構造。
【請求項２】前記弁壁（２１、２１Ｂ）の外周にはフ
ランジ（２２）が形成され、前記重り（３０、３０Ａ、
３０Ｂ、３０Ｃ）は前記フランジの内側にそって配置さ
れ、前記フランジに溶接されていることを特徴とする請
求項１記載のエンジン排気系のバルブ構造。
【請求項３】前記フランジ（２２）には突出片（３
２）が設けられ、前記重り（３０、３０Ａ、３０Ｂ、３
０Ｃ）は該突出片の先端で前記溶接されていることを特
徴とする請求項２記載のエンジン排気系のバルブ構造。
【請求項４】前記弁壁（２１Ｃ）の外周には保持片
（３４）を備えるフランジ（２２）が形成されるととも
に、弁壁の弁座との当たり面より内側には裏面側へ膨出
する凸部（３６）が形成されて、前記重り（３０Ｂ、３
０Ｃ）は前記フランジの内側にそって当該フランジと前
記凸部に挟まれて配置され、前記保持片のカシメにより
弁壁に押し付けられて固定されていることを特徴とする
請求項１記載のエンジン排気系のバルブ構造。
【請求項５】前記重り（３０、３０Ａ）は、帯鋼板か
らのカッティングにより形成されていることを特徴とす
る請求項１、２、３または４記載のエンジン排気系のバ
ルブ構造。
【請求項６】前記重り（３０Ｂ、３０Ｃ）は、一定断
面の鋼材を曲げて形成されていることを特徴とする請求
項１、２、３または４記載のエンジン排気系のバルブ構
造。