JP2005325820A - 排気制御弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】 弁座部を径方向に大型化させることなく、かつ、弁体の開閉時における排圧感応性を悪化させることなしに、付勢手段の付勢力を弱く設定してエンジン回転数に対する弁体の開き角度を大きくすることによって中・高速走行時における低背圧化要求を満足させつつ、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を同時に満足させることができる排気制御弁の提供。
【解決手段】 弁体2を軸支する支軸3がシート面12の位置より所定の距離Lだけ下流側に離れた位置に設けられ、コイルスプリング4の軸支部が支軸3の軸心より上流側であってシート面12の位置よりは下流側に設けられ、コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラ42が備えられる。
【選択図】 図2
【解決手段】 弁体2を軸支する支軸3がシート面12の位置より所定の距離Lだけ下流側に離れた位置に設けられ、コイルスプリング4の軸支部が支軸3の軸心より上流側であってシート面12の位置よりは下流側に設けられ、コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラ42が備えられる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、消音器内に配置された排気パイプの端部や、仕切板(バッフルプレート)に形成された連通穴の部分等に設けられ、排気圧に応じて開閉する排圧感応式の排気制御弁に関する。
従来のこの種の排気制御弁は、エンジン側から流入する排気の圧力変動に対応して消音器本体内部の小室同士を任意の組み合わせで連通するように配置した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、排気圧力損失によるエンジン出力の低下を防止するために消音器内に組み込まれるようになっている。
このような排気制御弁としては、例えば、図7に示すように、消音器本体内の排気パイプ101の端部に設けられた弁座102の環状シート面103に対し支軸104を介して開閉可能に設けられた弁体105と、前記支軸104にコイル部105aが係止され前記弁体105を弁座102のシート面103に当接させて排気制御弁を閉じる方向に付勢するコイルスプリング106とを備えた構造となっており、エンジンの低速回転時には、このコイルスプリング106の付勢力によって排気パイプ101を閉じて前記小室を共鳴室として消音効果を優先させるように作用させ、エンジンの高速回転時には、排気圧がコイルスプリング106の付勢力に勝るようになった時に弁体105を押し開くことで排気パイプ101を開き、前記小室を拡張室として高速時の低背圧化によるエンジン出力の低下防止を優先させるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
このような排気制御弁としては、例えば、図7に示すように、消音器本体内の排気パイプ101の端部に設けられた弁座102の環状シート面103に対し支軸104を介して開閉可能に設けられた弁体105と、前記支軸104にコイル部105aが係止され前記弁体105を弁座102のシート面103に当接させて排気制御弁を閉じる方向に付勢するコイルスプリング106とを備えた構造となっており、エンジンの低速回転時には、このコイルスプリング106の付勢力によって排気パイプ101を閉じて前記小室を共鳴室として消音効果を優先させるように作用させ、エンジンの高速回転時には、排気圧がコイルスプリング106の付勢力に勝るようになった時に弁体105を押し開くことで排気パイプ101を開き、前記小室を拡張室として高速時の低背圧化によるエンジン出力の低下防止を優先させるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
従来のこの種の排気制御弁は、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するために消音器内に組み込まれるものであるが、従来例の排気制御弁(特許文献1)にあっては、上述のように、コイルスプリング106のコイル部106aが弁体105を軸支した支軸104に装着(軸支)された構造であるため、コイルスプリング106の付勢力は、弁体105の初期開弁時よりも、その開度が大きくなるにつれて大きくなるように作用し、このため、エンジンの高速回転時において十分に背圧を低下させることができないという問題点がある。
この場合、コイルスプリング106の付勢力を弱めに設定することにより、エンジンの高速回転時における背圧を十分に低下させて排気圧力損失を低減させることは可能であるが、その反面、エンジンの低速回転時から弁体105が開き始めることになるため、エンジンの低速回転時における低騒音化要求が満たされなくなるという問題がある。
このように、従来構造では、エンジン低速回転時の低騒音化対策と、エンジン高速回転時の低背圧化対策は二律背反の関係にあり、両要求を同時に満足させることができないという問題があった。
そこで、以上のような問題点の解決策として、図8に示すように、排気パイプ101の端部において弁体105の一端側を支軸104に軸支し、コイルスプリング106のコイル部106aを弁体105を軸支した支軸104の軸心とは異なる支軸107に装着すると共に、このコイルスプリング106の一方端を弁体105におけるシート面103よりは外側の基板部105aに設けた摺動面に対し摺動自在に当接して押圧することにより、閉弁位置でコイルスプリング106の付勢力が最大に作用し、開弁するに従ってコイルスプリング106の付勢力が小さく作用するように構成したものがある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、従来例(特許文献2)では、弁体105を軸支する支軸104は弁体105が当接するシート面103より下流側に配置されるが、コイルスプリング106を軸支する支軸107は弁体105が当接するシート面103より上流側(排気パイプ101の外側面側)に配置されると共に、このコイルスプリング106の一方端を弁体105におけるシート面103よりは外側の基板部105aに設けた摺動面に対し摺動自在に当接して押圧することにより、排気制御弁を閉じた状態に維持させる構造であったため、コイルスプリング106を軸支する支軸107の位置が排気パイプ101の外側面より外側に大きく離れた位置に配置されることになり、その結果、弁座部の構成が排気パイプ101の径方向に大型化するという問題がある。
即ち、この排気制御弁が配置される消音器内には、その幅方向並列に複数の排気パイプが配置されるため、それ等の複数の排気パイプとの位置関係やスペースとの関係で幅方向寸法における制約が多く、従って、排気制御弁にあっても弁座部の径方向における大型化は望ましくない。
そこで、上述の問題点を解決するために、本件出願人においてなした先願がある(例えば、特許文献3参照)。
この発明は、図9(イ)に示すように、前記コイルスプリング4のコイル部41を軸支する支軸5が弁体2を軸支する支軸3の軸心より上流側であってシート面12の位置よりは下流側に設けられることにより、コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力がシート面12より内側の位置である本体部21(の軸心Q2部)に作用するように構成されることで、インナーパイプ9bの外径および付勢力の作用点F1、F2の位置による制約を受けることなしに、コイルスプリング4のコイル部41を軸支する支軸5をインナーパイプ9bの軸心Q1方向内側に最大限に近付けて配置することが可能になり、従って、弁座1部を径方向にコンパクト化することができるようにしたものである。
この発明は、図9(イ)に示すように、前記コイルスプリング4のコイル部41を軸支する支軸5が弁体2を軸支する支軸3の軸心より上流側であってシート面12の位置よりは下流側に設けられることにより、コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力がシート面12より内側の位置である本体部21(の軸心Q2部)に作用するように構成されることで、インナーパイプ9bの外径および付勢力の作用点F1、F2の位置による制約を受けることなしに、コイルスプリング4のコイル部41を軸支する支軸5をインナーパイプ9bの軸心Q1方向内側に最大限に近付けて配置することが可能になり、従って、弁座1部を径方向にコンパクト化することができるようにしたものである。
また、この先願は、コイルスプリング4の軸支部が弁体2を軸支する支軸3の軸心より上流側であってシート面12の位置よりは下流側に設けられた構成とすることにより、図9(ハ)に示すように、コイルスプリング4のコイル部41が軸支された支軸5よりは下流側に位置する支軸3を中心として弁体2が回動するため、シート面12の軸心Q1位置に対し弁体2における本体部21の軸心Q2位置が開弁角θ(弁開度)に比例して支軸3(および支軸5)から遠ざかる方向に大きく移動することになるのに対し、コイルスプリング4のコイル部41が軸支された支軸5は弁体2を軸支する支軸3よりは上流側でシート面12に近い位置に配置されている関係で、弁体2の本体部21に対するコイルスプリング4の付勢力の開弁時における作用点F2が閉弁時における位置(シート面12の軸心Q2の位置)から移動する量は、前記弁体2における本体部21の軸心Q1から軸心Q2への移動量に比べて相対的に少ないため、開弁角θが大きくなるにつれて、弁体2の本体部21に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点F2が閉弁時における作用点F1から支軸3(および支軸5)方向に移動する量が大きくなることになる。
即ち、閉弁位置でコイルスプリング4の付勢力が最大に作用し、開弁するに従ってコイルスプリング4の付勢力が小さく作用するようになる。
即ち、閉弁位置でコイルスプリング4の付勢力が最大に作用し、開弁するに従ってコイルスプリング4の付勢力が小さく作用するようになる。
従って、この先願によれば、コイルスプリング4の付勢力を弱く設定してエンジン回転数に対する弁体の開き角度を大きくすることにより、中・高速走行時における低背圧化要求を満足させつつ、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を同時に満足させることができるようになる。
さらに、この先願では、前記コイルスプリング4による付勢力の作用点となる弁体2の当接面に、該弁体2の開弁初期段階における弁体2に対するコイルスプリング4の見かけ上のプリトルクを上げる方向に弁体2に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点を案内移動させる上り傾斜面6aが形成されることで、開弁初期段階におけるエンジン回転数に対する開弁タイミングを遅らせることができるため、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求をさらに満足させることができるようになっている。
また、前記上り傾斜面6aを乗り越えると逆に弁体2に対するコイルスプリング4の見かけ上のプリトルクを下げる方向に弁体2に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点を案内移動させる下り傾斜面6bが形成されることにより、弁体2が開くにつれてエンジン回転数に対する弁体の開弁度がさらに高められる方向に変化する。
従って、中・高速走行時における低背圧化要求をさらに満足させることができるようになっている。
従って、中・高速走行時における低背圧化要求をさらに満足させることができるようになっている。
しかしながら、上述の先願にあっては、図9に示すように、弁体2が開閉する際に、該弁体2に対する付勢力の作用点となるコイルスプリング4の先端が弁体2の本体部21に当接した状態で摺動する構造であるため、フリクションが大きく、このため、弁体2の開閉時における排圧感応性を悪化させるという問題があった。
また、先願では、弁体2の本体部に上り傾斜面6aと下り傾斜面6bとを有する断面略山形の突起部6が形成されているため、この突起部6にコイルスプリングリング4の先端が引っ掛かり、これにより、弁体2の開閉がスムーズに行われなくなってさらに排圧感応性を悪化させる虞があった。
また、先願では、弁体2の本体部に上り傾斜面6aと下り傾斜面6bとを有する断面略山形の突起部6が形成されているため、この突起部6にコイルスプリングリング4の先端が引っ掛かり、これにより、弁体2の開閉がスムーズに行われなくなってさらに排圧感応性を悪化させる虞があった。
本発明の解決しようとする課題は、弁座部を径方向に大型化させることなく、かつ、弁体の開閉時における排圧感応性を悪化させることなしに、付勢手段の付勢力を弱く設定してエンジン回転数に対する弁体の開き角度を大きくすることによって中・高速走行時における低背圧化要求を満足させつつ、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を同時に満足させることができる排気制御弁を提供することにある。
上記課題を解決するため請求項1記載の発明では、消音器本体内における排気流通路の途中に設けられる弁座に対し支軸を介して開閉可能に設けられた弁体と、該弁体を前記弁座のシート面に当接させて排気制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、を備え、前記弁体を軸支する支軸が前記シート面の位置より所定の距離だけ下流側に離れた位置に設けられ、前記付勢手段の軸支部が前記弁体を軸支する支軸の軸心より上流側であって前記シート面の位置よりは下流側に設けられ、前記付勢手段における前記弁体に対する付勢力が前記シート面の周面内の位置に作用するように構成されることにより、弁体に対する付勢力の作用点が閉弁時より弁開度が大きくなるにつれて前記支軸方向へ移動するように構成された排気制御弁において、前記付勢手段における前記弁体に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラが備えられていることを特徴とする手段とした。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記付勢手段による付勢力の作用点となる前記弁体の当接面には、該弁体の開弁初期段階における弁体に対する付勢手段の見かけ上のプリトルクを上げる方向に弁体に対する付勢手段の付勢力の作用点を案内移動させる上り傾斜面が形成されていることを特徴とする手段とした。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記付勢手段による付勢力の作用点となる前記弁体の当接面には、該弁体の開弁初期段階における弁体に対する付勢手段の見かけ上のプリトルクを上げる方向に弁体に対する付勢手段の付勢力の作用点を案内移動させる上り傾斜面と、該上り傾斜面を乗り越えると逆に弁体に対する付勢手段の見かけ上のプリトルクを下げる方向に弁体に対する付勢手段の付勢力の作用点を案内移動させる下り傾斜面とを有する断面略山形の突起部が形成されていることを特徴とする手段とした。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記付勢手段の軸支部が、前記シート面の位置よりは下流側で前記弁体に対する付勢力の作用点と同一もしくはそれより上流側に設けられていることを特徴とする手段とした。
請求項1記載の発明では、上述のように構成されるため、まず、エンジンの回転数が所定の低速回転数域においては開弁しない程度に付勢手段の付勢力を設定しておくことにより、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
次に、エンジン回転数が所定の低速回転域を越え、排気圧力が付勢手段の付勢力に勝って弁体がシート面から押し開かれる開弁時においては、付勢手段の軸支部よりは下流側に位置する支軸を中心として弁体が回動するため、シート面の軸心位置に対し弁体の軸心位置が弁開度に比例して支軸から遠ざかる方向に大きく移動することになるのに対し、付勢手段の軸支部は弁体を軸支する支軸よりは上流側でシート面に近い位置に配置されている関係で、付勢手段における弁体に対する付勢力の作用点が開弁時に閉弁時の位置から移動する量は、前記弁体の軸心位置の移動量に比べて相対的に少ないため、開弁するにつれて、弁体に対する付勢手段による付勢力の作用点が閉弁時における作用点から支軸方向に移動することになる。
即ち、閉弁位置で付勢手段の付勢力が最大に作用し、開弁するに従って付勢手段の付勢力が小さく作用するようになる。
従って、付勢手段の付勢力を弱く設定してエンジン回転数に対する弁体の開き角度を大きくすることにより、中・高速走行時における低背圧化要求を満足させつつ、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を同時に満足させることができるようになるという効果が得られる。
即ち、閉弁位置で付勢手段の付勢力が最大に作用し、開弁するに従って付勢手段の付勢力が小さく作用するようになる。
従って、付勢手段の付勢力を弱く設定してエンジン回転数に対する弁体の開き角度を大きくすることにより、中・高速走行時における低背圧化要求を満足させつつ、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を同時に満足させることができるようになるという効果が得られる。
また、前記付勢手段における弁体に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラが備えられることにより、弁体の開閉時におけるフリクションが大幅に低減され、従って、弁体の開閉時における排圧感応性を高めることができるようになる。
また、前記付勢手段の軸支部が弁体を軸支する支軸の軸心より上流側であってシート面の位置よりは下流側に設けられ、付勢手段における弁体に対する付勢力がシート面の周面内の位置に作用するように構成されることで、排気パイプの外径および付勢力の作用点の位置による制約を受けることなしに、付勢手段の軸支部を排気パイプの軸心方向内側に最大限に近付けて配置することが可能になる。
従って、弁座部を径方向にコンパクト化することができるようになる。
従って、弁座部を径方向にコンパクト化することができるようになる。
請求項2記載の発明では、上述のように、前記付勢手段による付勢力の作用点となる弁体の当接面には、該弁体の開弁初期段階における弁体に対する付勢手段の見かけ上のプリトルクを上げる方向に弁体に対する付勢手段の付勢力の作用点を案内移動させる上り傾斜面が形成されているため、開弁初期段階におけるエンジン回転数に対する開弁タイミングをさらに遅らせることができるようになる。
また、前記弁体の開弁初期段階を超えると、上り傾斜面が終了するため、弁体が開くにつれてエンジン回転数に対する弁体の開弁度が高まる方向に変化する。
従って、付勢手段の付勢力を弱く設定してエンジン回転数に対する弁体の開き角度を大きくすることにより、中・高速走行時における低背圧化要求を満足させつつ、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を同時にさらに満足させることができるようになるという効果が得られる。
また、前記付勢手段における弁体に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラが備えられることにより、上り傾斜面による段部が存在しても、弁体の開閉がスムーズに行われ、これにより、弁体の開閉時における排圧感応性を高めることができるようになる。
また、前記付勢手段における弁体に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラが備えられることにより、上り傾斜面による段部が存在しても、弁体の開閉がスムーズに行われ、これにより、弁体の開閉時における排圧感応性を高めることができるようになる。
請求項3記載の発明では、上述のように、前記付勢手段による付勢力の作用点となる弁体の当接面には、該弁体の開弁初期段階における弁体に対する付勢手段の見かけ上のプリトルクを上げる方向に弁体に対する付勢手段の付勢力の作用点を案内移動させる上り傾斜面が形成されているため、開弁初期段階におけるエンジン回転数に対する開弁タイミングを遅らせることができるようになる。
また、前記上り傾斜面を乗り越えると逆に弁体に対する付勢手段の見かけ上のプリトルクを下げる方向に弁体に対する付勢手段の付勢力の作用点を案内移動させる下り傾斜面が形成されているため、弁体が開くにつれてエンジン回転数に対する弁体の開弁度が高められる方向に変化する。
従って、付勢手段の付勢力を弱く設定してエンジン回転数に対する弁体の開き角度を大きくすることにより、中・高速走行時における低背圧化要求をさらに満足させつつ、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求をさらに満足させることができるようになるという効果が得られる。
また、前記付勢手段における弁体に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラが備えられることにより、断面略山形の突起部が存在しても、弁体の開閉がスムーズに行われ、これにより、弁体の開閉時における排圧感応性を高めることができるようになる。
また、前記付勢手段における弁体に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラが備えられることにより、断面略山形の突起部が存在しても、弁体の開閉がスムーズに行われ、これにより、弁体の開閉時における排圧感応性を高めることができるようになる。
請求項4記載の発明では、上述のように、前記付勢手段の軸支部が、シート面の位置よりは下流側で弁体に対する付勢力の作用点と同一もしくはそれより上流側に設けられることで、前述のように、シート面の軸心位置に対し弁体の軸心位置が弁開度に比例して支軸から遠ざかる方向に大きく移動するのに対し、弁体に対する付勢手段の作用点は付勢手段の軸支部に近付く方向に移動するようになるため、弁開度が大きくなるにつれて、弁体に対する付勢手段による付勢力の作用点が閉弁時における作用点から支軸方向に移動する量がさらに大きくなることになる。
従って、弁体の開弁度が大きくなるにつれて弁体の支軸に作用する軸部トルクが減少する度合いがさらに大きくなり、これにより、相対的に排気圧力による開弁力がさらに強くなるため、エンジンの高速回転時における低背圧化要求をさらに満足させることができるようになる。
また、開弁初期段階における作用点から支軸方向に移動する量がさらに大きくなることで、上り斜面による開弁タイミングを遅らせる効果をさらに高めることができるようになる。
この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例1の排気制御弁は、請求項1記載の発明に対応する。
まず、この実施例1の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図1は、この実施例1の排気制御弁が組み込まれた消音装置を示す概略断面図、図2はこの実施例1の排気制御弁の詳細を示す縦断面図((イ)は閉弁状態、(ロ)は開弁初期段階、(ハ)は開弁状態)である。
この実施例1の排気制御弁Aは、図2に示すように、弁座1と、弁体2と、該弁体2を軸支する支軸3と、コイルスプリング(付勢手段)4と、該コイルスプリング4を軸支する支軸5とを主な構成として備えている。
まず、この実施例1の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図1は、この実施例1の排気制御弁が組み込まれた消音装置を示す概略断面図、図2はこの実施例1の排気制御弁の詳細を示す縦断面図((イ)は閉弁状態、(ロ)は開弁初期段階、(ハ)は開弁状態)である。
この実施例1の排気制御弁Aは、図2に示すように、弁座1と、弁体2と、該弁体2を軸支する支軸3と、コイルスプリング(付勢手段)4と、該コイルスプリング4を軸支する支軸5とを主な構成として備えている。
前記弁座1は、後述の消音器本体7内におけるインナーパイプ(排気流通路)9bの上流側開口端部に接続固定されるパイプ部11と、該パイプ部11の端部から外方に向けて略水平に延設された環状のシート面12と、該シート面12の外周縁部一側から外方に向けて水平方向に延設された基板部13およびその両側面部を上向きに折曲して垂直に立ち上げた一対の軸支持部14、14とを備えている。
前記弁体2は、前記シート面12に当接する範囲の広さを有する本体部21と、該本体部21の外周縁部一側から外向き斜め上方に向けて延設されたアーム部22とを備え、該アーム部22の上端を前記軸支持部14、14間に横架された前記支軸3に対し回動自在に軸支することにより、該支軸3を中心として弁座1に対し弁体2が開閉自在な状態に組み付けられている。
即ち、前記支軸3は、シート面12の位置より所定の距離Lだけ下流側に離れた位置に設けられている。
即ち、前記支軸3は、シート面12の位置より所定の距離Lだけ下流側に離れた位置に設けられている。
前記コイルスプリング4は、前記支軸3よりはシート面12寄りの位置において前記軸支持部14、14間に横架された支軸5に対しそのコイル部41が装着されていて、その両端を弁体2における本体部21の軸心Q2部と弁座1の一端係止部15にそれぞれ当接係止させることにより、弁体2の本体部21を弁座1のシート面12に当接させて排気制御弁を閉じる方向に付勢力を作用させている。なお、排気制御弁の閉弁時においては、本体部21の軸心Q2部とインナーパイプ9bおよびシート面12の軸心Q1部とが一致した状態となっている。
即ち、コイルスプリング4の軸支部を構成する前記支軸5は、シート面12の位置より所定の距離Hだけ下流側に離れた位置に設けられると共に、閉弁時においては、弁体2に対するコイルスプリング4の付勢力がシート面12の周面内である本体部21の軸心Q2部に作用するような構成となっている。
そして、前記コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラ42が備えられている。
そして、前記コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラ42が備えられている。
この実施例1の排気制御弁Aが組み込まれた消音装置は、消音器本体7と、インナープレート8と、インレットパイプ9aと、インナーパイプ9bと、アウトレットパイプ9cとを主な構成として備えている。
前記消音器本体7は、略円筒状のアウターシェル71と、該アウターシェル71の前後両端開口部を閉塞するアウタープレート72、73とで構成されている。そして該消音器本体7の内部は、前記インナープレート8により第1消音室(拡張室)7aと第2消音室(拡張室)7bとに仕切られている。
前記インレットパイプ9aは、上流側のアウタープレート72およびインナープレート8を貫通した状態でその下流側開口部が第2消音室7bに連通され、また、前記アウトレットパイプ9cは、インナープレート8および下流側のアウタープレート73を貫通した状態でその上流側開口部が第1消音室7aに連通されている。
前記インナーパイプ9bは、インナーパネルを貫通した状態で設けられることにより第1消音室7aと第2消音室7bとの間が連通された状態となっている。そして、このインナーパイプ9bにおける第1消音室7a側開口端部に、前記排気制御弁Aが組み付けられている。
そして、前記インナープレート8には、第1消音室7aと第2消音室7bとの間を常時連通する連通孔8aが形成されている。
そして、前記インナープレート8には、第1消音室7aと第2消音室7bとの間を常時連通する連通孔8aが形成されている。
次に、本実施例1の作用・効果を説明する。
[エンジンの低速回転時]
この実施例1の排気制御弁Aでは、上述のように構成されるため、まず、アイドリング時や低速走行時等のようにエンジンの回転数が所定の低速回転数域においては開弁しない程度にコイルスプリング4の付勢力を設定しておくことにより、エンジンの低回転時においては、消音装置内を流れる排気圧力が小さいため、図1(イ)、図2(イ)に示すように、コイルスプリング4の付勢力の方が上回って排気制御弁Aが閉じた状態に維持される。
[エンジンの低速回転時]
この実施例1の排気制御弁Aでは、上述のように構成されるため、まず、アイドリング時や低速走行時等のようにエンジンの回転数が所定の低速回転数域においては開弁しない程度にコイルスプリング4の付勢力を設定しておくことにより、エンジンの低回転時においては、消音装置内を流れる排気圧力が小さいため、図1(イ)、図2(イ)に示すように、コイルスプリング4の付勢力の方が上回って排気制御弁Aが閉じた状態に維持される。
このように、エンジンの低速回転時においては、エンジンからの排気ガスは、まずインレットパイプ9aを経由して第2消音室(拡張室)7b内に流入することにより、所定の圧力損失に基づく所定の消音効果が得られる。
次に、第2消音室(拡張室)7b内に流入した排気ガスがインナープレート8に形成された連通孔8aから第1消音室(拡張室)7a内に流入することにより、所定の圧力損失に基づく所定の消音効果が得られる。
そして、第1消音室(拡張室)7a内に流入した排気ガスは、アウトレットパイプ9cを経由して消音器本体7の外部に排出される。
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
[エンジンの中・高速回転時]
次に、エンジンの回転数が所定の低速回転域を越え、排気圧力がコイルスプリング4の付勢力を越えるエンジンの中・高速回転時においては、図1(ロ)、図2(ハ)に示すように、排気制御弁Aが開弁する。
次に、エンジンの回転数が所定の低速回転域を越え、排気圧力がコイルスプリング4の付勢力を越えるエンジンの中・高速回転時においては、図1(ロ)、図2(ハ)に示すように、排気制御弁Aが開弁する。
このように、エンジンの中・高速回転時においては、エンジンからの排気ガスは、まずインレットパイプ9aを経由して第2消音室(拡張室)7b内に流入することにより、所定の圧力損失に基づく所定の消音効果が得られる。
次に、第2消音室(拡張室)7b内に流入した排気ガスの一部がインナープレート8に形成された連通孔8aから第1消音室(拡張室)7a内に流入することにより、所定の圧力損失に基づく所定の消音効果が得られる他に、第2消音室(拡張室)7b内に流入した排気ガスの大部分はインナーパイプ9bおよび開弁した排気制御弁Aを経由して第1消音室(拡張室)7a内に流入することにより、所定の圧力損失に基づく所定の消音効果が得られる。
そして、第1消音室(拡張室)7a内に流入した排気ガスは、アウトレットパイプ9cを経由して消音器本体7の外部に排出される。
従って、排気制御弁Aが開弁することにより、第2消音室(拡張室)7bから第1消音室(拡張室)7aに排気ガスが流入する際の排気抵抗が低減され、これにより、エンジンの中・高速回転時に必要とされる低背圧化要求を満足させることができる。
従って、排気制御弁Aが開弁することにより、第2消音室(拡張室)7bから第1消音室(拡張室)7aに排気ガスが流入する際の排気抵抗が低減され、これにより、エンジンの中・高速回転時に必要とされる低背圧化要求を満足させることができる。
また、エンジン回転数が所定の低速回転域を越え、排気圧力がコイルスプリング4の付勢力に勝って弁体2がシート面12から押し開かれた開弁状態においては、図2(ハ)に示すように、コイルスプリング4のコイル部41が軸支された支軸5よりは下流側に位置する支軸3を中心として弁体2が回動するため、シート面12の軸心Q1位置に対し弁体2における本体部21の軸心Q2位置が開弁角θ(弁開度)に比例して支軸3(および支軸5)から遠ざかる方向に大きく移動することになるのに対し、コイルスプリング4のコイル部41が軸支された支軸5は弁体2を軸支する支軸3よりは上流側でシート面12に近い位置に配置されている関係で、弁体2の本体部21に対するコイルスプリング4の付勢力の開弁時における作用点F2が閉弁時における位置(シート面12の軸心Q2の位置)から移動する量は、前記弁体2における本体部21の軸心Q1から軸心Q2への移動量に比べて相対的に少ないため、開弁角θが大きくなるにつれて、弁体2の本体部21に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点F2が閉弁時における作用点F1から支軸3(および支軸5)方向に移動する量が大きくなることになる。
従って、弁体2の開弁角θが大きくなるにつれて弁体2に対するコイルスプリング4の見かけ上のプリトルクが減少し、これにより、相対的に排気圧力による開弁力が強くなるもので、従って、エンジンの中・高速回転時における低背圧化要求を十分満足させることができる。
また、前記コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラ42が備えられることにより、弁体2の開閉時におけるフリクションが大幅に低減され、従って、弁体2の開閉時における排圧感応性を高めることができるようになる。
また、前記コイルスプリング4のコイル部41を軸支する支軸5が弁体2を軸支する支軸3の軸心より上流側であってシート面12の位置よりは下流側に設けられ、コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力がシート面12より内側の位置である本体部21(の軸心Q2部)に作用するように構成されることで、インナーパイプ9bの外径および付勢力の作用点F1、F2の位置による制約を受けることなしに、コイルスプリング4のコイル部41を軸支する支軸5をインナーパイプ9bの軸心Q1方向内側に最大限に近付けて配置することが可能になり、従って、弁座1部を径方向にコンパクト化することができるようになる。
なお、弁体2における本体部21の軸心Q2から支軸3までのシート面12方向の距離Mは一定である場合、シート面12から支軸5までのシート面12と直行する方向の距離Hとシート面12から支軸3までのシート面12と直行する方向の距離Lとの差W(または、シート面12から支軸3までの距離L)が長くなる程、支軸3と軸心Q1(Q2)との間のスパンが長くなる結果、閉弁時における本体部21の軸心Q1から開弁時における軸心Q2への移動量が大きくなるため、シート面12から支軸3までの距離Lを長くすればする程、弁体2の開弁角θが大きくなるにつれて相対的に排気圧力による開弁力が強くなるもので、これにより、エンジンの高速回転時における低背圧化要求をさらに満足させることができるようになる。
また、シート面12から支軸3までのシート面12と直行する方向の距離Lが一定である場合、弁体2における本体部21の軸心Q2から支軸3までのシート面12方向の距離Mが長くなる程、開弁角θに対する回動角度が相対的に小さくなる結果、閉弁時における本体部21の軸心Q1から開弁時における軸心Q2への移動量が小さくなるため、支軸3が軸心Q2からシート面12方向に遠ざかる程、弁体2の開弁角θが大きくなるにつれて相対的に排気圧力による開弁力が弱くなる。
従って、エンジンの高速回転時における低背圧化要求をより満足させるためには、支軸3をシート面12方向において軸心Q2にできるだけ近付けた方がよいことになる。
従って、エンジンの高速回転時における低背圧化要求をより満足させるためには、支軸3をシート面12方向において軸心Q2にできるだけ近付けた方がよいことになる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例と同様の構成部分については同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
この実施例2の排気制御弁は、請求項2に記載の発明に対応する。
まず、この実施例2の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図3はこの実施例2の排気制御弁を示す縦断面図(同図(イ)は閉弁状態、(ロ)は開弁初期段階、(ハ)は開弁状態)を示す。
まず、この実施例2の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図3はこの実施例2の排気制御弁を示す縦断面図(同図(イ)は閉弁状態、(ロ)は開弁初期段階、(ハ)は開弁状態)を示す。
即ち、この実施例2の排気制御弁Aは、図3に示すように、前記コイルスプリング4による付勢力の作用点となる弁体2における本体部21の当接面には、排気制御弁Aの開弁初期段階における弁体2の本体部21に対するコイルスプリング4の見かけ上のプリトルクを上げる方向に本体部21に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点を案内移動させる上り傾斜面10aを介して段部10が形成されている点が前記実施例1とは相違したものである。
この実施例2の排気制御弁では、上述のように構成されるため、図3(ロ)に示すように、開弁初期段階におけるエンジン回転数に対する開弁タイミングを遅らせることができるようになる。
また、前記弁体2の開弁初期段階を超えると、上り傾斜面10aが終了するため、弁体が開くにつれてエンジン回転数に対する弁体の開弁度が高まる方向に変化する。
また、この実施例2においても、コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラ42が備えられることにより、上り傾斜面10aによる段部10が存在しても、弁体2の開閉がスムーズに行われ、これにより、弁体2の開閉時における排圧感応性を高めることができるようになる。
また、この実施例2においても、コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラ42が備えられることにより、上り傾斜面10aによる段部10が存在しても、弁体2の開閉がスムーズに行われ、これにより、弁体2の開閉時における排圧感応性を高めることができるようになる。
ちなみに、図4はエンジン回転数(rpm)に対する排気圧力(kg/cm)特性図であり、この実施例1の排気制御弁では、実線で示すように、点線で示す従来例に比べ、開弁初期段階におけるエンジン回転数に対する開弁タイミングを遅らせることができると共に、開弁時における排気圧力(排気抵抗)を低減させることができるようになる。
従って、コイルスプリング4の付勢力を弱く設定してエンジン回転数に対する弁体2の開き角度θを大きくすることにより、中・高速走行時における低背圧化要求を十分に満足させつつ、上り傾斜面10aで開弁タイミングを遅らせることにより、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求をも同時に十分に満足させることができるようになるという効果が得られる。
この実施例3の排気制御弁は、請求項3に記載の発明に対応する。
まず、この実施例3の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図5はこの実施例3の排気制御弁を示す縦断面図(同図(イ)は閉弁状態、(ロ)は開弁初期段階、(ハ)は開弁状態)を示す。
まず、この実施例3の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図5はこの実施例3の排気制御弁を示す縦断面図(同図(イ)は閉弁状態、(ロ)は開弁初期段階、(ハ)は開弁状態)を示す。
即ち、この実施例3の排気制御弁Aは、前記コイルスプリング4による付勢力の作用点となる弁体2における本体部21の当接面には、排気制御弁Aの開弁初期段階における弁体2の本体部21に対するコイルスプリング4の見かけ上のプリトルクを上げる方向に本体部21に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点を案内移動させる上り傾斜面6aと、該上り傾斜面6aを乗り越えると逆に本体部21に対するコイルスプリング4の見かけ上のプリトルクを下げる方向に本体部21に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点を案内移動させる下り傾斜面6bとを有する断面略山形の突起部6が形成されている点が、前記実施例1、2とは相違したものである。
この実施例3では、上述のように、前記コイルスプリング4による付勢力の作用点となる弁体2の当接面には、該弁体2の開弁初期段階における弁体に対するコイルスプリング4の見かけ上のプリトルクを上げる方向に弁体2に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点を案内移動させる上り傾斜面6aが形成されているため、前記実施例2と同様に、開弁初期段階におけるエンジン回転数に対する開弁タイミングを遅らせることができるようになる。
また、前記上り傾斜面6aを乗り越えると逆に弁体2に対するコイルスプリング4の見かけ上のプリトルクを下げる方向に弁体2に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点を案内移動させる下り傾斜面6bが形成されているため、弁体2が開くにつれてエンジン回転数に対する弁体の開弁度がさらに高められる方向に変化する。
従って、コイルスプリング4の付勢力を弱く設定してエンジン回転数に対する弁体2の開き角度を大きくすることにより、中・高速走行時における低背圧化要求をさらに満足させつつ、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を同時に満足させることができるようになるという効果が得られる。
また、前記コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラ42が備えられることにより、断面略山形の突起部6が存在しても、弁体2の開閉がスムーズに行われ、これにより、弁体2の開閉時における排圧感応性を高めることができるようになる。
また、前記コイルスプリング4における弁体2に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラ42が備えられることにより、断面略山形の突起部6が存在しても、弁体2の開閉がスムーズに行われ、これにより、弁体2の開閉時における排圧感応性を高めることができるようになる。
この実施例4の排気制御弁は、請求項4に記載の発明に対応する。
まず、この実施例4の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図6はこの実施例4の排気制御弁を示す縦断面図(同図(イ)は閉弁状態、(ロ)は開弁初期段階、(ハ)は開弁状態)を示す。
まず、この実施例4の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図6はこの実施例4の排気制御弁を示す縦断面図(同図(イ)は閉弁状態、(ロ)は開弁初期段階、(ハ)は開弁状態)を示す。
即ち、この実施例4の排気制御弁は、前記弁体2における本体部21の中央部に下流側に向けて突出する付勢力作用部23が設けられることにより、前記コイルスプリング4のコイル部41を装着する支軸5が、シート面12の位置よりは下流側であって弁体2に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点Q1と同一位置となるように設けられている点が前記実施例1〜3とは相違したものである。
この実施例4では、上述のように構成されるため、弁体2の付勢力作用部23に対するコイルスプリング4の付勢力の開弁時における作用点F2が閉弁時における作用点F1の位置(シート面12の軸心Q2の位置)より支軸3(支軸5)方向に移動することになり、これにより、開弁角θが大きくなるにつれて、弁体2の付勢力作用部23に対するコイルスプリング4の付勢力の作用点F2が閉弁時における作用点F1から支軸3(および支軸5)方向に移動する量がさらに大きくなることになる。
従って、弁体2の開弁角θが大きくなるにつれて弁体2の支軸3に作用する軸部トルクが減少する度合いがさらに大きくなり、これにより、相対的に排気圧力による開弁力がさらに強くなるため、エンジンの高速回転時における低背圧化要求をさらに満足させることができるようになる。
なお、この実施例4では、前記付勢力作用部23に突起部6が形成されている。
なお、この実施例4では、前記付勢力作用部23に突起部6が形成されている。
以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例では、弁座1のシート面12および弁体2の本体部21が平面状に形成されたものを例にとったが、テーパ状に形成されたものにも本発明を適用することができる。
例えば、実施例では、弁座1のシート面12および弁体2の本体部21が平面状に形成されたものを例にとったが、テーパ状に形成されたものにも本発明を適用することができる。
また、実施例では、付勢手段として、コイルスプリング4を用いたが、その他に、板スプリング等公知の付勢手段を用いることができる。
また、実施例では、コイルスプリング4の付勢力の作用点を軸心Q1位置としたが、シート面12の周面内であればその位置は任意である。
また、実施例では、コイルスプリング4の付勢力の作用点を軸心Q1位置としたが、シート面12の周面内であればその位置は任意である。
また、実施例では、消音器本体7内のインナーパイプ9bの上流側開口端部に弁座1を設けたが、消音装置の内部構造に応じて消音器本体7内のインナープレートに設けるようにしてもよく、この場合においても同様の効果が得られる。
A 排気制御弁
1 弁座
11 パイプ部
12 シート面
13 基板部
14 軸支持部
2 弁体
21 本体部
22 アーム部
23 付勢力作用部
3 支軸
4 コイルスプリング(付勢手段)
41 コイル部
42 ローラ
5 支軸
6 突起部
6a 上り傾斜面
6b 下り傾斜面
7 消音器本体
7a 第1消音室(拡張室)
7b 第2消音室(拡張室)
71 アウターシェル
72 アウタープレート
73 アウタープレート
8 インナープレート
8a 連通孔
9a インレットパイプ
9b インナーパイプ
9c アウトレットパイプ
10 段部
10a 上り傾斜面
1 弁座
11 パイプ部
12 シート面
13 基板部
14 軸支持部
2 弁体
21 本体部
22 アーム部
23 付勢力作用部
3 支軸
4 コイルスプリング(付勢手段)
41 コイル部
42 ローラ
5 支軸
6 突起部
6a 上り傾斜面
6b 下り傾斜面
7 消音器本体
7a 第1消音室(拡張室)
7b 第2消音室(拡張室)
71 アウターシェル
72 アウタープレート
73 アウタープレート
8 インナープレート
8a 連通孔
9a インレットパイプ
9b インナーパイプ
9c アウトレットパイプ
10 段部
10a 上り傾斜面
Claims (4)
- 消音器本体内における排気流通路の途中に設けられる弁座に対し支軸を介して開閉可能に設けられた弁体と、該弁体を前記弁座のシート面に当接させて排気制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、を備え、
前記弁体を軸支する支軸が前記シート面の位置より所定の距離だけ下流側に離れた位置に設けられ、
前記付勢手段の軸支部が前記弁体を軸支する支軸の軸心より上流側であって前記シート面の位置よりは下流側に設けられ、
前記付勢手段における前記弁体に対する付勢力が前記シート面の周面内の位置に作用するように構成されることにより、弁体に対する付勢力の作用点が閉弁時より弁開度が大きくなるにつれて前記支軸方向へ移動するように構成された排気制御弁において、
前記付勢手段における前記弁体に対する付勢力の作用点となる部分には該作用点の移動方向に沿って回転するローラが備えられていることを特徴とする排気制御弁。 - 請求項1記載の発明において、前記付勢手段による付勢力の作用点となる前記弁体の当接面には、該弁体の開弁初期段階における弁体に対する付勢手段の見かけ上のプリトルクを上げる方向に弁体に対する付勢手段の付勢力の作用点を案内移動させる上り傾斜面が形成されていることを特徴とする排気制御弁。
- 請求項1記載の発明において、前記付勢手段による付勢力の作用点となる前記弁体の当接面には、該弁体の開弁初期段階における弁体に対する付勢手段の見かけ上のプリトルクを上げる方向に弁体に対する付勢手段の付勢力の作用点を案内移動させる上り傾斜面と、該上り傾斜面を乗り越えると逆に弁体に対する付勢手段の見かけ上のプリトルクを下げる方向に弁体に対する付勢手段の付勢力の作用点を案内移動させる下り傾斜面とを有する断面略山形の突起部が形成されていることを特徴とする排気制御弁。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記付勢手段の軸支部が、前記シート面の位置よりは下流側で前記弁体に対する付勢力の作用点と同一もしくはそれより上流側に設けられていることを特徴とする排気制御弁。
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- 2004-05-17 JP JP2004146842A patent/JP2005325820A/ja not_active Withdrawn
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