JP2009013960A - Exhaust system valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関等の排気系に設けられる排気系バルブに関する。特に、排気系バルブのシャフトを回転付勢するばねが排気ガスの熱の影響によって、高温に加熱されることを防止する排気系バルブに関する。 The present invention relates to an exhaust system valve provided in an exhaust system of an internal combustion engine or the like. In particular, the present invention relates to an exhaust system valve that prevents a spring that rotationally biases the shaft of the exhaust system valve from being heated to a high temperature due to the influence of heat of the exhaust gas.
内燃機関等の排気系に、排気ガスの流路切換え、排気ガスの流量制御などを目的として、排気系バルブが設けられることがある。 An exhaust system valve may be provided in an exhaust system of an internal combustion engine or the like for the purpose of switching an exhaust gas flow path, controlling an exhaust gas flow rate, or the like.
特許文献1〜4に開示されている排気系バルブは、排気管を貫通して設けられたシャフトに、バルブ本体(弁体)が固定されてなるものである。シャフトが正逆方向へ回転されることによりバルブ本体が排気管の管路の開閉ないし開度調整を行う構造になっている。何れの特許文献に開示されているシャフトもコイルばね(ねじりコイルばね)によって、バルブ本体が開放又は閉鎖される方向へ、回転付勢されている。
In the exhaust system valves disclosed in
特許文献1に開示されている排気系バルブでは、排気管を貫通して設けられたシャフトに、互いに直角に配された2枚の薄板からなるバルブ本体が固定されている。この排気系バルブのシャフトを回転付勢するコイルばねは、当該シャフトの一端部に係合されている。
In the exhaust system valve disclosed in
排気管内を流れる排気ガスは概ね排気管の管路に沿って流れるが、その一部は、排気系バルブのシャフトと、このシャフトを支持する支持筒との隙間を通り抜け、更に、支持筒と、支持筒の開口端部に嵌め込まれた筒体との隙間を通り抜けて排気管の外へ漏出する。コイルばねは、排気ガスの漏出箇所に設置されており、漏出した排気ガスが吹き当たることにより、高温に加熱される。また、上記コイルばねは、排気ガスの熱によって高温になった排気管からの放射熱によっても高温に加熱される。 The exhaust gas flowing in the exhaust pipe flows generally along the pipe line of the exhaust pipe, but a part of the exhaust gas passes through the gap between the shaft of the exhaust system valve and the support cylinder supporting the shaft, and further, the support cylinder, It leaks out of the exhaust pipe through a gap with the cylinder fitted in the opening end of the support cylinder. The coil spring is installed at the exhaust gas leakage location, and is heated to a high temperature when the leaked exhaust gas blows. The coil spring is also heated to a high temperature by radiant heat from the exhaust pipe that has become a high temperature due to the heat of the exhaust gas.
特許文献2に開示されている排気系バルブは、2本の排気管を連通する連通管を貫通して設けられたシャフトに、バルブ本体が固定されてなるものである。この排気系バルブのシャフトを回転付勢するコイルばねは、当該シャフトの上端部に係合されている。
The exhaust system valve disclosed in
シャフトの連通管を貫通する部位には、シャフトと、このシャフトの連通管貫通部との隙間の気密性を確保するために、カバーが設けられている。しかし、このカバーは単に上記隙間を蓋するだけの構造で、十分に排気ガスの漏出を防止できないため、連通管内を流れる排気ガスの一部は、シャフトと、シャフトの連通管貫通部との間の隙間を通り抜ける。さらにはシャフトと上記カバーとの隙間を通り抜けて連通管の外へ漏出する。コイルばねは、排気ガスの漏出箇所に設置されており、漏出した排気ガスが吹き当たることにより、高温に加熱される。また、コイルばねは、排気ガスの熱によって高温になった連通管からの放射熱によっても高温に加熱される。 A cover is provided at a portion that penetrates the communication pipe of the shaft in order to ensure airtightness of a gap between the shaft and the communication pipe penetration portion of the shaft. However, this cover simply covers the gap and cannot sufficiently prevent the leakage of exhaust gas. Therefore, a part of the exhaust gas flowing in the communication pipe is between the shaft and the communication pipe penetration part of the shaft. Go through the gap. Furthermore, it leaks out of the communication pipe through the gap between the shaft and the cover. The coil spring is installed at the exhaust gas leakage location, and is heated to a high temperature when the leaked exhaust gas blows. The coil spring is also heated to a high temperature by radiant heat from the communication pipe that has become a high temperature due to the heat of the exhaust gas.
特許文献3に開示されている排気系バルブは、排気管を貫通して配置されたシャフトに、バルブ本体が固定されてなるものである。この排気管は、冷媒を介して排気ガスの熱を回収する排気熱回収装置の一部を構成している。排気管は、内管、中管、外管の3重構造であり、上記バルブ本体は、中管を開閉するように配設されている。この排気系バルブのシャフトの上端部にも、シャフトを回転付勢するコイルばねが係合されている。
The exhaust system valve disclosed in
外管内を流れる排気ガスは概ねその管路に沿って流れるが、その排気ガスの一部は、シャフトと、シャフトの外管貫通部との隙間から漏出する。コイルばねは、排気ガスの漏出箇所に設置されており、漏出した排気ガスが吹き当たることにより高温に加熱される。また、コイルばねは、排気ガスの熱によって高温になった外管に接触しているため、外管からの熱伝導によっても、高温に加熱される。さらに、コイルばねは、排気ガスの熱によって高温になったシャフトからの放射熱によっても高温に加熱される。 Exhaust gas flowing in the outer pipe flows generally along the pipe line, but part of the exhaust gas leaks from a gap between the shaft and the outer pipe penetrating portion of the shaft. The coil spring is installed at the exhaust gas leakage location, and is heated to a high temperature when the leaked exhaust gas blows. Further, since the coil spring is in contact with the outer tube that has become high temperature due to the heat of the exhaust gas, the coil spring is also heated to high temperature by heat conduction from the outer tube. Further, the coil spring is also heated to a high temperature by the radiant heat from the shaft that has become a high temperature by the heat of the exhaust gas.
特許文献4に開示されている排気系バルブも、排気管を貫通して設けられたシャフトに、バルブ本体が固定されてなり、そのシャフトの上端部に、当該シャフトを回転付勢するコイルばねが係合されている。 The exhaust system valve disclosed in Patent Document 4 also has a valve body fixed to a shaft provided through the exhaust pipe, and a coil spring that urges the shaft to rotate at the upper end of the shaft. Is engaged.
この排気系バルブでは、排気管とコイルばねとの間において、ガス漏れ防止構造が装備されている。このガス漏れ防止構造は、シャフト周りに円筒状ケースが配設され、円筒状ケース内のシャフトにリング状の合金板が挿通されて構成されている。円筒状ケース内の合金板は、シャフトと、シャフトの排気管貫通部との隙間から漏出する排気ガスを円筒状ケース内に封止するので、排気ガスが漏出して直接コイルばねに当たることは考え難い。
上記に挙げた特許文献1〜3に開示されている排気系バルブのように、シャフトを回転付勢しているばねが、排気管内を流れる排気ガスの熱の影響によって高温に加熱されると、ばねの性能が劣化し易くなり、設計上必要とされる性能が早期に満たされなくなるという問題がある。
As in the exhaust system valves disclosed in
排気ガスの熱の影響によるばねの性能劣化を防止するために、耐熱性に優れたニッケル合金材等の材料からなるばねが採用されることがあるが、そのようなばねは、高価であり、排気系バルブ全体の製造コストが高くつくという点で問題がある。 In order to prevent the deterioration of the spring performance due to the heat of the exhaust gas, a spring made of a material such as a nickel alloy material having excellent heat resistance may be employed, but such a spring is expensive, There is a problem in that the manufacturing cost of the entire exhaust system valve is high.
また、そのような耐熱性に優れた高価なばねを採用することで、ばねの性能劣化の進行は、ある程度抑制されるものの、長期間に亘って設計上必要とされる性能を維持するためには、定期的にばねの交換、点検等を行う必要があり、点検、メンテナンス等の負担を強いられる。 In addition, by adopting such an expensive spring having excellent heat resistance, the progress of the spring performance deterioration is suppressed to some extent, but in order to maintain the performance required for the design over a long period of time. It is necessary to periodically replace and inspect springs, which imposes a burden on inspection and maintenance.
上記に挙げた特許文献4に開示されている排気系バルブのように、排気管とコイルばねとの間にガス漏れ防止構造が設けられているものでは、漏出した排気ガスがコイルばねに直接吹き当たるとは考え難い。しかし、上記ガス漏れ防止構造を設けるために、シャフトの長手方向に大きなスペースを確保することが必要となり、排気系バルブがシャフトの長手方向へ大型化するという問題が生じる。 In the case where a gas leakage prevention structure is provided between the exhaust pipe and the coil spring as in the exhaust system valve disclosed in Patent Document 4 mentioned above, the leaked exhaust gas is blown directly to the coil spring. It ’s hard to think of it. However, in order to provide the gas leakage prevention structure, it is necessary to secure a large space in the longitudinal direction of the shaft, which causes a problem that the exhaust system valve is enlarged in the longitudinal direction of the shaft.
また、上記ガス漏れ防止構造では、リング状の合金板と円筒状ケースの内面との間に高い気密性を持たせるために、それらの加工に高い精度が要求される。その結果、製造コストが高くつくという問題が生じる。 Moreover, in the said gas leak prevention structure, in order to give high airtightness between a ring-shaped alloy plate and the inner surface of a cylindrical case, high precision is required for those processes. As a result, there arises a problem that the manufacturing cost is high.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、排気系バルブのシャフトを回転付勢するばねが排気ガスの熱の影響によって高温に加熱されることを防止し、しかも、その防止を省スペース且つ安価な構造で実現することを可能とする排気系バルブを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and prevents the spring that rotationally biases the shaft of the exhaust system valve from being heated to a high temperature due to the influence of the heat of the exhaust gas. An object of the present invention is to provide an exhaust system valve that can be realized with a space and an inexpensive structure.
上述の課題を解決するための手段として、本発明の排気系バルブは、以下のように構成されている。すなわち、本発明の排気系バルブは、排気管内のバルブ本体を開閉するために正逆方向へ回転されるシャフトが、少なくともその一端側が排気管から露出するように、排気管に貫通して設けられており、そのシャフトの排気管からの露出部の周囲に、当該シャフトを回転付勢するようにばねが配設されている。さらに、前記露出部と前記ばねとの間に漏出ガス案内筒が挿通され、この漏出ガス案内筒の基端部が、シャフトの排気管貫通部を通じて漏出する排気ガスの漏出箇所を内包するように、接続される一方、先端部が大気に開放されている。さらにまた、前記排気管から前記ばねへの放射熱を遮るように、前記排気管と前記ばねとの間にシールドが設けられている。なお、前記シールドには、前記排気管から前記ばねへの放射熱の全てを遮るものに限らず、その放射熱の一部を遮るものも含まれる。 As means for solving the above-described problems, the exhaust system valve of the present invention is configured as follows. That is, in the exhaust system valve of the present invention, a shaft that is rotated in the forward and reverse directions to open and close the valve body in the exhaust pipe is provided through the exhaust pipe so that at least one end side thereof is exposed from the exhaust pipe. A spring is disposed around the exposed portion of the shaft from the exhaust pipe so as to urge the shaft to rotate. Further, a leak gas guide tube is inserted between the exposed portion and the spring, and a base end portion of the leak gas guide tube includes an exhaust gas leak point leaking through the exhaust pipe penetrating portion of the shaft. , While being connected, the tip is open to the atmosphere. Furthermore, a shield is provided between the exhaust pipe and the spring so as to block radiant heat from the exhaust pipe to the spring. The shield is not limited to blocking all of the radiant heat from the exhaust pipe to the spring, but also includes a shield that blocks a part of the radiant heat.
かかる構成を備える排気系バルブ用ばねの遮熱構造によれば、ばねが、シャフトの排気管からの露出部の周囲に配設されていること、および、シャフトの排気管貫通部を通じて漏出する排気ガスが、漏出ガス案内筒によってばねの内周側を通じてシャフトの先端側へ案内され大気へ開放されること、からばねに排気ガスが直接吹き当たることが防止ないしは抑制される。 According to the heat shielding structure for the exhaust system valve spring having such a configuration, the spring is disposed around the exposed portion from the exhaust pipe of the shaft, and the exhaust gas leaks through the exhaust pipe penetrating portion of the shaft. It is prevented or suppressed that the exhaust gas is directly blown to the spring from the fact that the gas is guided to the tip end side of the shaft through the inner peripheral side of the spring by the leaked gas guide cylinder and released to the atmosphere.
また、漏出ガス案内筒が、シャフトとばねとの間に挿通されているので、排気ガスにより加熱され高温になったシャフトの露出部からばねに向かう放射熱は、漏出ガス案内筒によってほぼ遮られる。このため、ばねがシャフトからの放射熱によって加熱されることが防止ないしは抑制される。 Further, since the leakage gas guide tube is inserted between the shaft and the spring, the radiant heat directed from the exposed portion of the shaft heated by the exhaust gas to a high temperature toward the spring is substantially blocked by the leakage gas guide tube. . For this reason, it is prevented or suppressed that the spring is heated by the radiant heat from the shaft.
また、排気管からばねへの放射熱を遮るように、ばねと排気管との間にシールドが設けられているので、ばねが排気管からの放射熱によって加熱されることが防止ないしは抑制される。 Further, since a shield is provided between the spring and the exhaust pipe so as to block the radiant heat from the exhaust pipe to the spring, the spring is prevented or suppressed from being heated by the radiant heat from the exhaust pipe. .
また、ばねと排気管との間に設けられる部材は、大きなスペースを要しないシールドなどであるため、シャフトの長手方向への構造が大型化することなく、上記したばねの加熱の防止ないしは抑制が図られる。 Further, since the member provided between the spring and the exhaust pipe is a shield or the like that does not require a large space, the above structure prevents the spring from being heated or suppressed without increasing the size of the shaft in the longitudinal direction. Figured.
また、本発明の排気系バルブは簡易な構造で実施できるため、上記したばねの加熱の防止ないし抑制を低コストで実現することができる。 In addition, since the exhaust system valve of the present invention can be implemented with a simple structure, the above-described prevention or suppression of heating of the spring can be realized at low cost.
また、本発明の排気系バルブは、上記構成において、前記シャフトの前記露出部および前記漏出ガス案内筒は、水没時に、前記漏出ガス案内筒内に空気溜りが形成されるように、前記排気管側から下方ないし斜め下方に向かって延出されている。 In the exhaust system valve according to the present invention, the exhaust pipe may be configured such that the exposed portion of the shaft and the leaked gas guide tube form an air pocket in the leaked gas guide tube when submerged. It extends downward or obliquely downward from the side.
かかる構成を備える排気系バルブによれば、この遮熱構造を搭載した車両底部の排気系が水溜りなどに水没したときに、漏出ガス案内筒の内部に空気溜が形成される。故に、漏出ガス案内筒内の奥部に配置されている、例えば軸受、ラビリンスなどの浸水に弱い部品などが保護される。 According to the exhaust system valve having such a configuration, when the exhaust system at the bottom of the vehicle on which this heat shield structure is mounted is submerged in a water reservoir or the like, an air reservoir is formed inside the leaked gas guide tube. Therefore, parts that are vulnerable to water immersion, such as bearings and labyrinths, disposed in the inner part of the leaked gas guide tube are protected.
また、本発明の排気系バルブでは、上記何れかの構成において、前記シールドは、水没時に、その内部に空気溜りを形成するように、下方ないし斜め下方に開口した容器体である。 In the exhaust system valve according to the present invention, in any one of the above-described configurations, the shield is a container body that is opened downward or obliquely downward so as to form an air pocket therein when submerged.
かかる構成を備える排気系バルブによれば、この排気系バルブを搭載した車両底部の排気系が水溜りなどに水没したときに、シールド内部に空気溜が形成される。故に、シールド内部に配置されているばね、漏出ガス案内筒内の奥部に配置されている、例えば軸受、ライビリンスなどの浸水に弱い部品などが保護される。 According to the exhaust system valve having such a configuration, when the exhaust system at the bottom of the vehicle on which the exhaust system valve is mounted is submerged in a water reservoir or the like, an air reservoir is formed inside the shield. Therefore, the springs arranged inside the shield, and the parts vulnerable to water immersion such as bearings and labyrinth, which are arranged in the inner part of the leakage gas guide cylinder, are protected.
本発明の排気系バルブによれば、排気系バルブのシャフトを付勢するばねが、排気ガスの熱影響によって高温に加熱されることが防止ないしは抑制される。 According to the exhaust system valve of the present invention, the spring energizing the shaft of the exhaust system valve is prevented or suppressed from being heated to a high temperature by the heat effect of the exhaust gas.
また、ばねと排気管との間に設けられる部材は、大きなスペースを要しないシールドなどであるため、従来例に係るバルブのように、シャフトの長手方向へ構造が大型化するという問題は生じない。 Further, since the member provided between the spring and the exhaust pipe is a shield or the like that does not require a large space, there is no problem that the structure increases in the longitudinal direction of the shaft unlike the valve according to the conventional example. .
さらに、本発明の排気系バルブは簡易な構造で実施できるため、上記したばねの加熱の防止ないし抑制を低コストで実現することができる。 Furthermore, since the exhaust system valve of the present invention can be implemented with a simple structure, the above-described prevention or suppression of the heating of the spring can be realized at low cost.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1〜図5は本発明の排気系バルブを備える排気熱回収装置1を示している。この排気熱回収装置1は、例えば自動車のエンジンなどの排気系の一部を構成するものとして設置される。図1は、排気熱回収装置1の正面図、図2は図1のA−A断面図、図3は排気熱回収装置1の右側面図、図4は図1の縦断面図、図5は図2のB−B断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 5 show an exhaust
<排気熱回収装置の説明>
排気熱回収装置1は、内筒部2、バルブ本体(弁体)3、冷却水流路4a、4b、熱回収排気ガス流路5a、5b、外筒部6などで主に構成されている。内筒部2および外筒部6はいわゆる排気管である。
<Description of exhaust heat recovery device>
The exhaust
内筒部2の排気系上流側(以下単に「上流側」という。)端部には、上流側の構成部材に接続され、上流側から排気ガスが導入される排気ガス導入口2aが形成されている。一方、内筒部2の排気系下流側(以下単に「下流側」という。)端部の開口部2bには、バルブ受座2cが形成されている。ここにバルブ本体3が嵌脱自在に嵌まり込んで内筒部2の開口部2bが開閉される。また、内筒部2の周側面には、内筒部2の内外空間を連通する多数の連通孔2dが形成されている。
An
冷却水流路4a、4bおよび熱回収排気ガス流路5a、5bは、内筒部2と外筒部6との間に形成されている。つまり、内筒部2の外周側に、中心から外径方向に向かって順に、内側熱回収排気ガス流路5a、内側冷却水流路4a、外側熱回収排気ガス流路5b、および外側冷却水流路4bが形成されている。内側冷却水流路4aと外側冷却水流路4bとは複数箇所において連通部Hにより冷却水が流通可能なように連通されている。
The cooling
外筒部6は、外側冷却水流路4bの外周壁を構成するとともに、バルブ本体3の配置箇所より更に下流側へ延出している。外筒部6の下流側端部には、この排気熱回収装置1の下流側の排気系構成部材と接続されるとともに、外筒部6内を通過した排気ガスを排出する排出口6aが形成されている。なお、外筒部6の上流側端部と内筒部2の外周面との間は閉塞部材9によって、内筒部2の外周面と内側冷却水流路形成部材7の下流側端部との間は閉塞部材10によって、それぞれ閉塞されており、導入された排気ガスが所望の流路へ案内されるようになっている。
The
外筒部6には、バルブ本体3を開閉するためのシャフト12が貫通されている。外筒部6のシャフト12の貫通部およびその近傍、並びに、シャフト12の延長線と外筒部6との交差部およびその近傍には、例えば図2に示すように、外筒部6のその他の部分と比較して、内方に向ってくびれたくびれ部6Aが形成されている。
A
一方、外筒部6の底部付近には、内側冷却水流路4aおよび外側冷却水流路4bに連通し、これら冷却水流路4a、4bに冷却水を導入する冷却水導入用ホース13が接続されている。また、外筒部6の上部には、外側冷却水流路4bに連通し、加熱された冷却水を排出するための冷却水排出用ホース14が接続されている。
On the other hand, a cooling
以下に、上記した構成からなる排気熱回収装置1において、排気ガスの熱回収が行われる場合について以下に簡単に説明する。なお、バルブ本体3を開閉させるためのシャフト12などの構成については、この説明後に詳しく説明する。
Hereinafter, a case where exhaust gas heat recovery is performed in the exhaust
エンジンの作動により、上流側から内筒部2内へ排気ガスが導入されているときに、バルブ本体3が閉塞されると、内筒部2を通過していた排気ガスは、図4に示すように、連通孔2dを通じて、内側熱回収排気ガス流路5aへ導かれ、図4矢印の方向へ向かって流れる。内側熱回収排気ガス流路5aを流れる排気ガスは、内側冷却水流路4a内の冷却水との間で熱交換を行った後、閉塞部材9内で反転して外側熱回収排気ガス流路5bへ導入される。同様に、外側熱回収排気ガス流路5b内を流れる排気ガスも、内側冷却水流路4aおよび外側冷却水流路4b内の冷却水との間で熱交換を行いつつ、外側熱回収排気ガス流路5bを通り抜け、外筒部6の排出口6aに接続された下流側の排気系構成部材へと排出される。
When exhaust gas is introduced into the
冷却水導入用ホース13から冷却水流路4a、4b内に導入された冷却水は、熱回収排気ガス流路5a、5bを流通する排気ガスとの熱交換によって加熱され、冷却水排出用ホース14から排気熱回収装置1の外へ導出される。
The cooling water introduced into the cooling
排気熱回収装置1で排気ガスの熱を回収しない場合、あるいは回収する熱量を抑える場合は、バルブ本体3が開放される。バルブ本体3が開放されると、内筒部2の連通孔2dを通じて、内側熱回収排気ガス流路5aへ導かれていた排気ガスの大部分が、内筒部2の下流側の開口部2bを通過して、外筒部6の排出口6aから下流側の排気系構成要素へ排出される。このとき、熱回収排気ガス流路5a、5bに導入される排気ガスが大幅に減少するため、回収される排気ガスの熱量が抑制される。
When the exhaust
<第1の実施の形態に係る排気系バルブの説明>
以下に、本発明の第1の実施の形態に係る排気系バルブについて説明する。図2および図3に示すように、バルブ本体3の一側部は、シャフト12にビスなどの固定具16にて固定されており、シャフト12が正逆方向へ回転されることにより、外筒部6内のバルブ本体3は開閉動作を行うようになっている。
<Description of Exhaust System Valve According to First Embodiment>
Hereinafter, an exhaust system valve according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, one side of the
シャフト12は、その一端側が斜め下方(例えば水平方向に対して下方45度)に向かって外筒部6から露出するように、当該外筒部6に貫通して設けられている。ここで、前記斜め下方は、本発明の実施の形態に係る排気系バルブが車両に搭載された状態での方向である。このシャフト12は、外筒部6のくびれ部6A、6A間に架設された円筒部材からなるシャフトケース17内に収容されており、シャフトケース17内の両端付近に固定された軸受18、19に回転自在に支持されている。シャフトケース17の中間部には、バルブ本体3の可動領域を確保するための窓部17aが形成されている。
The
シャフト12の外筒部6からの露出部12a側の軸受18の外隣には、排気ガスの漏出を抑えるラビリンス21が嵌め込み装着されている。一方、シャフトケース17の反露出部12a側の開口は、密閉キャップ22により密閉され、排気ガスが外筒部6から当該開口を通じて外へ漏出しないようになっている。なお、シャフトケース17と、外筒部6のシャフトケース17の貫通部とは、これらの境界から排気ガスが漏出することがないように、溶接施工などにより隙間なく接合されている。
A
シャフト12の露出部12aの周囲には、このシャフト12を、バルブ本体3が閉塞する方向へ回転付勢するねじりコイルばね20(以下単に「コイルばね20」という。)が配設されている。図5に示すように、コイルばね20の一端は、後述する第1シールド部25aに形成されたばね係合部26に係合され、コイルばね20の他端は、シャフト12の露出部12aの先端に固設されたばね係合部27に係合されている。なお、シャフト12の露出部12aの周囲に配置されるばねは、コイルばね20に限定されず、シャフト12を回転付勢することができるばねであれば、その他のばねを採用してもよい。
Around the exposed
コイルばね20とシャフト12との間には、漏出ガス案内筒23が挿通されている。この漏出ガス案内筒23の基端部は、外筒部6内からシャフト12の外筒部6の貫通部を通じて漏出する排気ガスの漏出箇所を内包するように、当該漏出箇所の周囲に接続されている。ここで、排気ガスは、外筒部6内からシャフト12と軸受18およびラビリンス21との隙間を通過してシャフトケース17の斜め下方端部の開口から漏出されるので、上記排気ガスの漏出箇所は、シャフトケース17の斜め下方端部の開口となる。したがって、漏出ガス案内筒23の基端部は、当該開口を内包するように、シャフトケース17の斜め下方端部に接続されている。
A leakage
漏出ガス案内筒23の基端部と排気ガスの漏出箇所との接続は、接続部からガス漏れすることのないように、例えば溶接施工などにより、行われる。一方、漏出ガス案内筒23の先端部は、開口されており、大気に開放されている。
The connection between the base end portion of the leaked
なお、漏出ガス案内筒23は、水没時に、その内部に空気溜りが形成されるように、シャフト12の露出部12aとともに、外筒部6側から斜め下方に向って延出されている。なお、前記斜め下方は、本発明の実施の形態に係る排気系バルブが車両に搭載された状態での方向である。
The leaking
コイルばね20と外筒部6との間には、外筒部6からコイルばね20への放射熱を遮るようにシールド25が設けられている。シールド25は、第1シールド部25aと第2シールド部25bとで構成されている。
A
第1シールド部25aは、コイルばね20と外筒部6との間の位置において、漏出ガス案内筒23の外周部に接合されている。第1シールド部25aは、外筒部6、シャフトケース17等からの熱伝導の影響を抑制するために、軸受18からシャフト12の延出方向へ十分な距離をおくことが望ましい。なお、本実施の形態においては、第1シールド部25aは、薄肉環状部材で構成されており、この薄肉環状部材と漏出ガス案内筒23との接合部には、補強目的で、断面L字型の環状部材24が溶接固定されている。
The
第2シールド部25bは、第1シールド部25aに一体的に接合されている。また、第2シールド部25bは、本発明の実施の形態に係る排気系バルブを搭載した車両の走行中に、当該車両の前車輪などによる前方からの撥ね水、撥ね泥などがコイルばね20、シャフト12等に衝突しないように、後斜め下方の開口部25cを除いて、コイルばね20およびシャフト12を包囲している。勿論、外筒部6からのコイルばね20への放射熱の遮蔽だけを目的とする場合は、シールド25は、外筒部6とコイルばね20との間にのみ形成すればよい。なお、前記後斜め下方は、本発明の実施の形態に係る排気系バルブが車両に搭載された状態での方向である。
The
なお、第2シールド部25bの後斜め下方に開口部25cが形成されているため、外筒部6からの放射熱の一部が、この開口部25cからコイルばね20へ侵入するが、比較的熱影響の大きい、コイルばね20の外筒部6側は、第1シールド部25aにより遮られているので、コイルばね20への熱害は十分に抑制される。
Since the
シャフト12の露出部12aには、アクチュエータ28と連動するアクチュエータ接続部12bが設けられている。このアクチュエータ接続部12bは、シリンダ型のアチュエータ28の伸縮ロッド28aがシャフト12の偏芯位置で当接可能なように、シャフト12に固設された当接部材からなる。なお、第2シールド部25bには、伸縮ロッド28aの挿通孔が形成されており、アクチュエータ28は、外筒部6にブラケット29を介して固定されている。
The exposed
アクチュエータ28の伸縮ロッド28aが伸長しているときは、伸縮ロッド28aの先端部がアクチュエータ接続部12bを押圧し、コイルばね20の回転付勢力に抗してシャフト12をバルブ本体3が開放する方向へ回転させる。この状態で、内筒部2へ排気ガスが導入されると、排気ガスの大部分は内筒部2を通過して外筒部6の排出口6aに接続された下流側の排気系構成部材へと排出される。このとき、排気ガスの主流は、概ね内筒部2の中心軸に沿って形成される。
When the
一方、アクチュエータ28の伸縮ロッド28aが収縮しているときは、コイルばね20の付勢力により、シャフト12はバルブ本体3が閉塞する方向へ回転される。この状態で、内筒部2へ排気ガスが導入されると、排気ガスの大部分は、連通孔2d、熱回収排気ガス流路5a、5bを順に通過した後、外筒部6内で排出口6a側へ向って流路を形成する。このとき、外筒部6にくびれ部6Aが形成されていることにより、排気ガスの主流はくびれ部6Aから離れた位置で形成され易い。例えば図2の断面図では、内筒部2の中心より右下側に排気ガスの主流が形成され易い。この結果、くびれ部6A、6A間に架け渡されたシャフト12から離れた位置で排気ガスの主流が形成されるので、シャフト12に排気ガスの主流が吹き当たらず、シャフト12の温度上昇が抑制される。
On the other hand, when the
つぎに、外筒部6からの排気ガスの漏出について説明する。バルブ本体3の開閉状態にかかわらず、排気ガスは、シャフトケース17の窓部17aからシャフト12の軸受18側に侵入し、シャフト12と軸受18との隙間およびラビリンス21の隙間を通過して外筒部6の外側へ漏出する。
Next, the leakage of exhaust gas from the
しかし、漏出した排気ガスは、当該漏出箇所に接続された漏出ガス案内筒23に案内されて、コイルばね20の内側を通過し、漏出ガス案内筒23の先端の開口23aおよびシールド25の開口部25cを通じて大気へ開放される。このため、コイルばね20に漏出した排気ガスが吹き当たることが回避ないしは抑制される。
However, the leaked exhaust gas is guided by the leaked
なお、図示する漏出ガス案内筒23の先端部はコイルばね20の端部より少し外筒部6側へ入り込んでいるが、漏出する排気ガスは、主に、漏出ガス案内筒23の延長線方向へ向って排出されるので、直接排気ガスがコイルばね20の端部に吹き当たってコイルばね20を高温に加熱するおそれは少ない。仮に漏出ガス案内筒23の長さがこれより少し短くなると、排気ガスがコイルばね20の端部に直接吹き当たるおそれがあるが、漏出ガス案内筒23の先端側では基端側より排気ガスの温度は大きく低下しており、しかも、排気ガスが吹き当たるコイルばね20の範囲も少ないため、コイルばね20の温度上昇は十分に抑制される。
In addition, although the front-end | tip part of the leaking
また、漏出ガス案内筒23内へ漏出する排気ガスは、排気ガスの主流付近のものではなく、排気ガスの主流から離れた位置にあるシャフトケース17の端部から導入される比較的温度の低い排気ガスである。このため、漏出ガス案内筒23の温度上昇は抑えられ、僅かながら影響し得る漏出ガス案内筒23からコイルばね20への熱放射も抑制される。
Further, the exhaust gas leaking into the leaked
また、外筒部6内のシャフト12が、排気ガスによって高温に加熱され、熱伝導によって高温になったシャフト12の露出部12aから熱放射が生じる。しかし、漏出ガス案内筒23が、コイルばね20とシャフト12との間に挿通されているので、露出部12aから放射された熱は漏出ガス案内筒23により遮られる。この結果、コイルばね20がシャフト12の露出部12aからの放射熱によって加熱されることが防止ないしは抑制される。
Further, the
また、排気ガスの熱によって、外筒部6は加熱されて高温となり、この外筒部6よりコイルばね20の方向へ向って熱放射が生じる。しかし、コイルばね20と外筒部6との間には、シールド25が設けられているので、外筒部6から放射された熱はこのシールド25によって遮られる。この結果、コイルばね20が外筒部6からの熱放射によって、加熱されることが防止ないしは抑制される。
Further, the heat of the exhaust gas heats the
ところで、本発明の第1の実施の形態に係る排気系バルブによれば、コイルばね20への排気ガスの熱影響が防止されるほかに、以下の利点がある。すなわち、既述したように、シャフト12の露出部12aおよび漏出ガス案内筒23が、外筒部6側から斜め下方に向って延出されているため、この排気系バルブを備える排気系が水溜りなどに水没しても、漏出ガス案内筒23内に空気溜りが形成される。したがって、漏出ガス案内筒23内の奥部に配置されている、軸受18、ラビリンス21などへの浸水が防止され、さらには、排気管2、6内への浸水も防止されるという利点がある。
By the way, according to the exhaust system valve | bulb which concerns on the 1st Embodiment of this invention, in addition to preventing the thermal influence of the exhaust gas to the
かかる利点を得るために、シャフト12の露出部12aおよび漏出ガス案内筒23は、水没時に、漏出ガス案内筒23内に空気溜りが形成されるように、外筒部6側から下方ないし斜め下方に向って延出されたものであればよく、図示するような斜め下方45度に延出方向は限定されない。なお、前記した下方ないし斜め下方は、本発明の実施の形態に係る排気系バルブが車両に搭載された状態での方向である。
In order to obtain such an advantage, the exposed
<第2の実施の形態に係る排気系バルブの説明>
以下に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
<Description of Exhaust System Valve According to Second Embodiment>
The second embodiment of the present invention will be described below. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図6〜図9に示すように、第2の実施の形態に係る排気系バルブでは、シールド30の形状が第1の実施の形態に係るシールド25と相違する。
As shown in FIGS. 6-9, in the exhaust system valve | bulb which concerns on 2nd Embodiment, the shape of the
すなわち、第2の実施の形態の第2シールド部30bは、コイルばね20の外周全域を包囲し、第1の実施の形態の第2シールド部25bと比較して、後斜め下方の開口部30cがシャフト12の先端側(露出部12a側)へ偏っている。
That is, the
このため、排気ガスの熱によって高温になった外筒部6からコイルばね20への放射熱を第1シールド部25aおよび第2シールド部30bにて完全に遮蔽することができるようになっている。
For this reason, the radiant heat from the
また、シールド30は、第2の実施の形態に係る排気系バルブを備える排気系が水溜りなどに水没したときに、その内部に空気溜りが形成されるように、前記開口部30cが斜め下方に開口した容器体となっている。このため、排気系の浸水時にシャフト12の軸受18、ラビリンス21に加えて、コイルばね20の浸水が防止される。なお、シールド30は、水没時に、その内部に空気溜りが形成されるように、下方ないし斜め下方に開口した容器体であればよく、開口部30cの位置は図示するような斜め下方に形成されたものには限定されない。なお、前記下方ないし斜め下方は、本実施の形態に係る排気系バルブが車両に搭載された状態での方向である。
In addition, the
以上では、本発明の第1および第2の実施の形態に係る排気系バルブが排気熱回収装置1、1Aに適用された場合を例に挙げて説明したが、本発明に係る排気系バルブは、排気熱回収装置に限らず、シャフトの回転により排気系バルブを開閉するものであって、そのシャフトを回転付勢するばねを備えるものに適用可能である。例えば、そのようなシャフトおよびばねを備える排気ガス浄化装置などにも適用可能である。
In the above, the case where the exhaust system valve according to the first and second embodiments of the present invention is applied to the exhaust
本発明は、内燃機関等の排気系に設けられる排気系バルブにおいて、バルブ本体をシャフトの回転により開閉し、当該シャフトを回転付勢するコイルばねを備えるものに適用することが可能である。 The present invention can be applied to an exhaust system valve provided in an exhaust system of an internal combustion engine or the like provided with a coil spring that opens and closes a valve body by rotation of a shaft and urges the shaft to rotate.
6 外筒部(排気管)
3 バルブ本体
12 シャフト
12a 露出部
20 コイルばね(ばね)
23 漏出ガス案内筒
25、30 シールド
25c、30c シールドの開口部
6 Outer tube (exhaust pipe)
3
23 Leakage
Claims (3)
前記シャフトの排気管からの露出部の周囲に、前記シャフトを回転付勢するように配設されたばねと、
前記露出部と前記ばねとの間に挿通され、前記シャフトの排気管貫通部を通じて漏出する排気ガスの漏出箇所を内包するように基端部が接続される一方、先端部が大気に開放された漏出ガス案内筒と、
前記排気管から前記ばねへの放射熱を遮るように、前記排気管と前記ばねとの間に設けられたシールドと、
を備えることを特徴とする排気系バルブ。 A shaft that is provided through the exhaust pipe so that at least one end side is exposed from the exhaust pipe, and is rotated in the forward and reverse directions to open and close the valve body in the exhaust pipe;
A spring disposed around the exposed portion of the shaft from the exhaust pipe so as to urge the shaft;
The base end portion is connected so as to include the leaked portion of the exhaust gas that is inserted between the exposed portion and the spring and leaks through the exhaust pipe penetrating portion of the shaft, while the distal end portion is opened to the atmosphere. A leaking gas guide tube;
A shield provided between the exhaust pipe and the spring so as to block radiant heat from the exhaust pipe to the spring;
An exhaust system valve comprising:
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