JP2006266364A - リードバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】開閉動作回数が多くてもリード板の先端部やリード板弁座と衝突する部分の割れが生じない耐久性の高いリードバルブを提供する。
【解決手段】中央部付近に二次空気流通口が形成された板状の弁座部と、
前記弁座部に一端が揺動可能に固定された弾性を有するとともに前記二次空気流通口を遮蔽できる薄板状のリード板と、を備えるリードバルブであって、前記弁座部には中央部付近から前記リード板の自由端側に向かって前記リード板から離隔していく傾斜が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、リード板の割れを防止できるリードバルブに係り、特に弁座部を湾曲させてリード板の割れを防ぐリードバルブに関する。

リードバルブは、２サイクルエンジンや４サイクルエンジンにおける燃料の燃焼により発生する排気ガスを触媒で浄化することが行われており、触媒において十分な浄化を行わせるために二次空気供給装置により二次空気を供給することが行われている。

二次空気供給装置では、エアクリーナと排気系の管との間に接続されている連結管にリードバルブを設け、排気が脈動を行うことによって排気系に発生する負圧、あるいは排気系の絞り効果によって発生する負圧によって前記リードバルブのリード板が開くことで排気系の排気ガス中に二次空気を供給し、排気系が正圧になると、リードバルブのリード板が閉じて排気ガスが二次空気供給装置の制御バルブおよびエアクリーナに逆流することを防止している。

しかしながら、前記リード板は閉開動作回数が増えるにしたがって、該リード板部分の割れが生じてくる。

そこで、弁孔部周辺にゴム部材を設けることで、リード板と弁座の衝突を和らげる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、弁孔部分は高温であるため、これに耐えることのできる素材を選びがたく、耐久性の面からも問題がある。

これに対して、リードバルブのリード板の先端をバルブシートの弁座面よりも外側まで延長し、リード板の先端に対応するバルブシート着座面の外側上縁角部R7以上の曲面にすることで、バルブシート弁座面の縁部に当接する部分に集中的な応力がかかることがないため、リード板の寿命の低下を防ぐ技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
実開平０６−３７７６６４号公報 特開平０７−１１００７５号公報

しかしながら、かかる技術によっては、リード板先端部の割れを防ぐことはできても、リード板と弁座部の衝突する部位の割れは防ぐことはできない。リード板を弁座面と反対方向に反らせて、リード板が弁座面と衝突した際の衝撃を和らげる方法もあるが、薄いリード板を精度よく湾曲させるのは困難であるとともに、ターボエンジンのように排気ガス量が多く排気圧が高くなるものではリード板の先端以外も破壊されるおそれがある。また、弁座の穴の角部とリード板との接触部には強度に対する不安がある。

本発明の課題は、開閉動作回数が多くてもリード板の先端部やリード板弁座と衝突する部分の割れが生じない耐久性の高いリードバルブ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に記載の発明は、中央部付近に二次空気流通口が形成された板状の弁座部と、前記弁座部に一端が揺動可能に固定された弾性を有するとともに前記二次空気流通口を遮蔽できる薄板状のリード板と、を備えるリードバルブであって、前記弁座部には中央部付近から前記リード板の自由端側に向かって前記リード板から離隔していく傾斜が形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、弁座部が中央部からリード板の揺動する側の端部に向かって傾斜するように形成されているので、リード板がガス圧に押されて弁座部に衝突する際の衝撃が軽減される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記弁座部に設けられる傾斜は前記リード板に対するガス圧が大きいほど大きくなるように形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、リード板が大きいガス圧によって弁座部に強く押し付けられる場合でも弁座部に設けられた傾斜が大きくなっているので、リード板が勢いよく弁座部方向に押し付けられても、リード板の自由端がいきなり弁座部に衝突することはない。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のリードバルブにおいて、前記弁座部には、前記リード板の揺動範囲を規制するストッパが取り付けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、ストッパにより揺動範囲を規制することでリード板が必要以上に湾曲することを防止することができる。

請求項１に記載の発明によれば、弁座部に傾斜が形成されているのでリード板が弁座部に衝突する際の衝撃が軽減され、リード板の先端の割れを防ぐことができる。

請求項２に記載の発明によれば、リード板が大きいガス圧によって弁座部に強く押し付けられる場合でも弁座部に設けられた傾斜が大きくなっているので、リード板が弁座部に衝突する際の衝撃を軽減させて、リード板の先端の割れを防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１及び請求項２に記載と同様の効果を奏する他に、リード板が必要以上に揺動してリード板自体が固定されている部分から折れたり、リード板が周辺部材と衝突して損傷させたりすることを防ぐことができる。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

図１は排気ガス浄化装置の二次空気供給用のコンビバルブ１が用いられる排気ガス制御装置の模式図である。図２は、本発明に用いられるコンビバルブ１の縦方向断面図である。

例えば、自動車の車体には、エンジン２が備えられており、エンジン２の上部には、エンジン２から排出される排気ガス搬送するための排気管３が連結されている。排気管３の他端には排気ガスを浄化するための触媒４が連結されている。

排気管３には、第１連結管５を介してコンビバルブ１が連結されており、コンビバルブ１には第２連結管６を介してエアクリーナ９と連結されている。また、コンビバルブ１とエアクリーナ９にはECU（Electric Control Unit）１０が連結されており、ECU１０は、エンジン２の図示しない水温センサ、機関回転数等の信号を取り込んで、エアクリーナ９が供給する二次空気の量をコンビバルブ１に調整させて排気管３に吹き込むようになっている。また、ECU１０は制御電流をコンビバルブ１に供給するようになっている。

図２に示すように、コンビバルブ１には上部側ハウジング１１と下部側ハウジング１２とが備えられている。

下部側ハウジング１２の底部には第１連結管５と連結するための第１連結口１３が設けられている。また、上部側ハウジング１１の一方の側壁には第２連結管６と連結するための第２連結口１４が設けられている。第１連結口１３及び第２連結口１４は、上部側ハウジング１１と下部側ハウジング１２の境界付近に設けられた二次空気供給口１５により連通されている。

上部側ハウジング１１には、ポペットバルブ１６が収納されている。ポペットバルブ１６には上部側ハウジング１１の内壁に配置されたソレノイド１９が備えられている。また、上部側ハウジング１１の中央部には可動鉄心２０が配置されており、可動鉄心２０の中心部には上下方向に延在する上下方向に移動自在の円柱状のシャフト２１が配置されている。

シャフト２１の下端部は二次空気供給口１５より第１連結口１３側に位置しており、シャフト２１の下端には、二次空気供給口１５を遮蔽できるような形状に形成された板状の弁体２２が取り付けられている。弁体２２は二次空気供給口１５の第１連結口１３側に位置させられている。

また、ソレノイド１９は、上部側ハウジング１１の上端部の側壁付近に配置されたリレー２３と連結されており、ソレノイド１９はリレー２３を通じてECU１０から電流が供給されると、可動鉄心２０を吸引するようになっている。

また、可動鉄心２０の二次空気供給口１５側の下端部にはバネ２４が可動鉄心２０の下端部に当接するように配置されており、バネ２４は可動鉄心２０に対して常時それぞれのバネ２４の伸び方向に付勢力を加えるようになっている。

そのため、ソレノイド１９に電流が供給されていない場合には、バネ２４が可動鉄心２０及び可動鉄心２０が取り付けられているシャフト２１に付勢力を加えポペットバルブ１６の弁体２２は二次空気供給口１５に押し付けられて二次空気供給口１５を閉鎖するようになっている。

これに対して、ECU１０からソレノイド１９に電流が供給されている時は、ソレノイド１９から可動鉄心２０に働く吸引力はバネ２４の付勢力に抗するように働くようになっている。可動鉄心２０に働く吸引力がバネ２４の付勢力を上回ると可動鉄心２０によりバネ２４は収縮されるとともにシャフト２１も下方に向かって移動する。その結果、弁体２２も下方に移動し、二次空気供給口１５が開放されるようになっている。

上部側ハウジング１１と下部側ハウジング１２の境界面には、リードバルブ２５が配設されている。リードバルブ２５は、二次空気を供給するのに十分な大きさの二次空気流通口２６が形成されている板状の弁座部２９と弁座部２９に形成されている二次空気流通口２６の開閉を行うためのリード板３０が備えられている。

図３に示すように、リード板３０は、弁座部２９の一端に形成されたねじ穴３１，３１とそれらに対応してリード板３０に形成されたねじ穴にねじ３２を貫通されて揺動可能なように弁座部２９に固定されている。また、リード板３０は、負圧も正圧もかかっていない状態においては、弁座部２９に当接しておらず、弁座部２９から離隔して二次空気流通口２６を開放するようになっている。なお、リード板３０は揺動可能であれば、リード板３０を弁座部２９に溶接して固定することとしてもよい。

弁座部２９の二次空気流通口２６は、例えば中央部付近に二次空気を供給するのに十分な大きさのものが形成されている。また、図４に示すように弁座部２９には、中央部付近からリード板３０の自由端側に向かってリード板３０から離隔していく傾斜が形成されている。リード板３０にかかるガス圧が大きい場合は、弁座部２９に設ける傾斜の傾斜角度を大きくするものとしてもよい。

ここにリードバルブの寸法一例を示す。例えば、リード板３０の実効長、即ち、ねじ穴３１の中心からリード板３０の揺動する側の端部までの長さが５０mmである場合、二次空気流通口２６における傾斜の開始位置はねじ穴３１の中心から３０mmの位置であり、二次空気流通口２６の曲率半径は３００mmとされる。この際、リード板３０の自由端の当接する位置から二次空気流通口２６のリード板３０の自由端側の端部までの距離は５mm前後となることが好ましい。

リード板３０は、薄板状の弾性を有する部材により構成されているとともに、リード板３０の弁座部２９と当接する面の面積は、二次空気流通口２６の開口面積よりも大きく形成されている。

リード板３０は、エンジン２から排出される排気の脈動によって排気系に発生する負圧又は排気系の絞り効果によって発生する負圧によって、ねじ３２によってねじ止めされている部分を軸に下方に向かって湾曲して、二次空気供給口１５を開放するようになっている。

また、リード板３０は、排気系が正圧になると弁座部２９に押し付けられ、二次空気流通口２６を遮蔽するようになっている。

また、リードバルブ２５には、リード板３０が必要以上に揺動してリード板３０自体が固定されている部分から折れたり、リード板３０が周辺部材と衝突して損傷させたりすることを防ぐためにリード板の揺動範囲を規制するために例えば、針金からなるストッパ３３が備えられている。ストッパ３３は、リード板３０が必要な範囲で揺動可能とすると共に、必要な範囲を超えて揺動することと規制できるものであればよい。ストッパ３３は、例えば図３に示すようにその一端をリード板３０がねじ３２により固定されている部分と一致させた状態で固定されている。

以下において、本実施の形態に係るリードバルブの作用について説明する。

エンジン２が始動を開始すると、燃焼された排気ガスは排気管３を通って、触媒４に流入する。また、エンジン２の始動と同時に、ECU１０からの信号によりポペットバルブ１６は二次空気供給口１５を遮蔽する。そして、排気系は正圧となるため、弁座部２９から離隔していたリード板３０は弁座部２９に押し付けられる。その際、弁座部２９には、その中央部からリード板３０の自由端側に向かってリード板３０から離隔するように傾斜が設けられているので、弾性を有するリード板３０は弁座部２９の傾斜に沿うよう湾曲しながら弁座部２９に衝突して二次空気流通口２６を閉鎖する。そのため、排気ガスがエアクリーナ９側に逆流することが阻止される。

エアクリーナ９から二次空気が噴出される場合には、ECU１０からの信号によってポペットバルブ１６は二次空気供給口１５を開放する。そしてエンジン２から排出される排気によって生ずる脈動によって排気系に発生する負圧又は排気系の絞り効果によって発生する負圧によってリード板３０は、ねじ３２により固定された端部を軸に排気管３側に湾曲して二次空気流通口２６を更に開放して、エアクリーナ９から供給されてくる二次空気を排気管３を通して触媒４に供給し、触媒において排気ガスが浄化されることとなる。

以上のように、本実施の形態に係る発明によれば、二次空気流通口２６に傾斜が形成されているのでリード板が弁座部に衝突する際の衝撃が軽減され、リード板３０の先端の割れを防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係るリードバルブが用いられる排気ガス浄化装置用二次供給弁の模式図である。 本発明に係るコンビバルブの縦方向断面図である。 本発明に係るリードバルブの上面図である。 本発明に係るリードバルブの縦方向断面図である。

符号の説明

１ コンビバルブ
２ エンジン
３ 排気管
４ 触媒
５ 連結管
６ 連結管
９ エアクリーナ
１５ 二次空気供給口
１６ ポペットバルブ
１９ ソレノイド
２０ 可動鉄心
２１ シャフト
２２ 弁体
２５ リードバルブ
２６ 二次空気流通口
２９ 弁座部
３０ リード板
３３ ストッパ

Claims (3)

1. 中央部付近に二次空気流通口が形成された板状の弁座部と、
   前記弁座部に一端が揺動可能に固定された弾性を有するとともに前記二次空気流通口を遮蔽できる薄板状のリード板と、
   を備えるリードバルブであって、
   前記弁座部には中央部付近から前記リード板の自由端側に向かって前記リード板から離隔していく傾斜が形成されていることを特徴とするリードバルブ。
2. 前記弁座部に設けられる傾斜は前記リード板に対するガス圧が大きいほど大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリードバルブ。
3. 前記弁座部には前記リード板の揺動範囲を規制するストッパが取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリードバルブ。

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