JP2010065530A - Exhaust flow control valve - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンから排出される排気ガスが流通する排気系に設けられる排気流量制御弁に関する。 The present invention relates to an exhaust flow control valve provided in an exhaust system through which exhaust gas discharged from an engine flows.
従来、エンジンから排出される排気ガスが流通する排気系に、弾性部材により閉じ側へ付勢される開閉弁を設け、排気ガスの圧力の作用によって前記開閉弁が弾性部材の付勢力に抗して開き側へ切り換わることにより、前記排気系を構成する排気通路を開閉し、又は排気ガスの流路断面積を増減変更させる排気流量制御弁が知られている。 Conventionally, an exhaust valve through which exhaust gas discharged from an engine flows is provided with an on-off valve that is urged to the closing side by an elastic member, and the on-off valve resists the urging force of the elastic member by the action of the pressure of the exhaust gas. There is known an exhaust flow control valve that opens and closes an exhaust passage constituting the exhaust system or changes the flow passage cross-sectional area of the exhaust gas by switching to the open side.
この種の排気流量制御弁に関し、本出願人は、同一種類のねじりコイルばねを用いて、エンジンの出力特性に合わせて開閉弁の開閉特性の設定を容易に変更することが可能な排気流量制御弁を提案している(特許文献1参照)。 With regard to this type of exhaust flow control valve, the present applicant uses the same type of torsion coil spring and can easily change the setting of the open / close characteristics of the open / close valve according to the output characteristics of the engine. A valve has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献1に開示された排気流量制御弁では、シャフトに固定されて排気通路を開閉する弁体と、前記シャフトに装着されたU字状部材と、前記U字状部材の鉤部に係合するコロブッシュと、一端部が前記コロブッシュに係着されると共に、他端部が固定部材に係止されるねじりコイルばね(トーションバースプリング)とを備えて構成されている。
しかしながら、前記特許文献1に開示された排気流量制御弁では、例えば、シャフト、弁体、U字状部材、コロブッシュ、ねじりコイルばね(トーションバースプリング)及び固定部材等の複数の部材によって構成されているため、部品点数が多数となって製造コスト面で不利である。 However, the exhaust flow control valve disclosed in Patent Document 1 is configured by a plurality of members such as a shaft, a valve body, a U-shaped member, a roller bush, a torsion coil spring (torsion bar spring), and a fixing member. Therefore, the number of parts is large, which is disadvantageous in terms of manufacturing cost.
また、前記特許文献1に開示された排気流量制御弁では、部品点数が多数となるため、各部品寸法のバラツキ(製造誤差)によって弁体の弁開度精度に影響を与えるおそれがあると共に、各部品単体の寸法精度及び組み付け精度を向上させる必要があるため、大量生産したときに生産性の難易度が高くなるという難点がある。 Moreover, in the exhaust flow control valve disclosed in Patent Document 1, since the number of parts is large, there is a possibility that the valve opening accuracy of the valve body may be affected by the variation (manufacturing error) of each part size, Since it is necessary to improve the dimensional accuracy and assembly accuracy of each component, there is a problem that the difficulty of productivity increases when mass production is performed.
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、簡素な構造とすることにより、部品点数を削減して製造コストを低減すると共に、生産性を向上させることが可能な排気流量制御弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and has an exhaust flow rate control valve capable of reducing the number of parts and manufacturing costs and improving productivity by adopting a simple structure. The purpose is to provide.
前記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気ガスを排出する排気管に設けられ、排気ガスが流通する流通路の流路断面積を小さくする閉じ側と、前記流路断面積を大きくする開き側とを開閉動作によって切り換える弁体と、前記弁体を閉じ側に付勢する弾性部材とを備え、前記弁体に作用する排気ガスの圧力増加により、前記弾性部材の付勢力に抗して前記弁体を閉じ側から開き側に切り換える排気流量制御弁において、前記弁体に固定され前記弁体と一体的に回動する回動軸と、前記回動軸から延出し前記回動軸と一体的に回動するアームと、前記排気管に固定される支持部と、前記弾性部材として用いられ、前記アームの基部と前記支持部との間で弾性力を有する状態で保持される板ばねと、を有し、前記弁体が開き側に動作した際、閉じ側から弾性変形した前記板ばねの復元力によって前記アームが前記弁体の閉じ側に向かって付勢されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a closed side which is provided in an exhaust pipe for exhausting exhaust gas from an engine and reduces a flow passage sectional area of a flow passage through which the exhaust gas flows, and the flow passage sectional area. And an elastic member that urges the valve body toward the closing side, and an urging force of the elastic member due to an increase in pressure of exhaust gas acting on the valve body In the exhaust flow control valve for switching the valve body from the closed side to the open side against the above, a rotating shaft fixed to the valve body and rotating integrally with the valve body, and extending from the rotating shaft An arm that rotates integrally with the rotation shaft, a support portion fixed to the exhaust pipe, and used as the elastic member, is held in a state having an elastic force between the base portion of the arm and the support portion. A leaf spring, and the valve body is moved to the open side. When the said arm by the restoring force of the plate spring being elastically deformed from the closed side is characterized in that it is urged toward the closing side of the valve body.
本発明によれば、弁体から延出するアームと支持部との間に介装された板ばねの弾性力によって弁体を開閉動作させるという簡素な構造を採用することにより、部品点数を削減して製造コストを低減すると共に、生産性を向上させることができる。 According to the present invention, the number of parts is reduced by adopting a simple structure in which the valve body is opened and closed by the elastic force of a leaf spring interposed between the arm extending from the valve body and the support portion. Thus, the manufacturing cost can be reduced and the productivity can be improved.
また、本発明によれば、弁体が開き側に動作した際、板ばねが側面視して略S字状に撓曲するように設けられ、閉じ側から弾性変形した前記板ばねの復元力によってアームが弁体の閉じ側に向かって付勢されているため、前記弁体を開き側から閉じ側に向かって確実且つ迅速に切り換える(弁体の開度の調節をする)ことができる。 Further, according to the present invention, when the valve body is moved to the opening side, the leaf spring is provided so as to bend in a substantially S shape when viewed from the side, and the restoring force of the leaf spring elastically deformed from the closing side. Since the arm is biased toward the closing side of the valve body, the valve body can be switched reliably and quickly from the opening side to the closing side (adjustment of the opening degree of the valve body).
本発明では、簡素な構造とすることにより、部品点数を削減して製造コストを低減すると共に、生産性を向上させることが可能な排気流量制御弁を得ることができる。 In the present invention, an exhaust flow rate control valve capable of reducing the number of parts and reducing the manufacturing cost and improving the productivity can be obtained by adopting a simple structure.
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る排気流量制御弁を自動車のエンジンの排気系に適用した概略側面図、図2(a)は、前記排気流量制御弁の一部破断拡大平面図、図2(b)は、図2(a)のB−B線に沿った縦断面図、図3(a)は、前記排気流量制御弁の弁体が閉じ側で初期状態にあるときの一部断面側面図、図3(b)は、前記排気流量制御弁の弁体が開き側にある状態の一部断面側面図、図3(c)は、前記排気流量制御弁の弁体が開き側から閉じ側に復元しようとする状態の一部断面側面図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a schematic side view in which an exhaust flow control valve according to an embodiment of the present invention is applied to an exhaust system of an automobile engine, and FIG. 2A is a partially broken enlarged plan view of the exhaust flow control valve. 2 (b) is a longitudinal sectional view taken along line BB in FIG. 2 (a), and FIG. 3 (a) is a part when the valve body of the exhaust flow control valve is in the initial state on the closed side. FIG. 3 (b) is a sectional side view, FIG. 3 (b) is a partial sectional side view of the exhaust flow control valve on the open side, and FIG. 3 (c) is an open side of the exhaust flow control valve. FIG.
図1に示されるように、自動車1に搭載されたエンジン2には、前記エンジン2から排出された排気ガスを大気に排出するための排気系3が配設されている。この排気系3は、エンジン2の排気ポートに接続される排気マニホールド4と、前記排気マニホールド4の下流側に接続される排気ガス浄化用の触媒5と、前記触媒5の下流側に接続される複数の排気管6と、前記排気管6の途中に配設される本実施形態に係る排気流量制御弁10と、前記排気流量制御弁10の下流側に順次配設されるプリチャンバ7及び消音器8とを有する。
As shown in FIG. 1, an
エンジン2の駆動によって排出された排気ガスは、触媒5によって有害成分が浄化された後、本実施形態に係る排気流量制御弁10を通過しプリチャンバ7によって一次的に消音され、さらに、消音器8によって二次的に消音されて大気中に排出される。
Exhaust gas discharged by driving the
図1に示されるように、本実施形態に係る排気流量制御弁10は、触媒5の出口側に接続される上流側の排気管6と、プリチャンバ7の入口に接続される下流側の排気管6との間に介装される。
As shown in FIG. 1, the exhaust
図2に示されるように、排気流量制御弁10は、エンジン2の排気ポートから排出された排気ガスが流通する流通路として機能する内側の内管12と、環状の間隙14を介して前記内管12を囲繞する外側の外管16とを備える。
As shown in FIG. 2, the exhaust
前記内管12の内部には、排気ガスが流通する内管12の流路断面積を小さくする閉じ側と、前記流路断面積を大きくする開き側とを開閉動作によって開度を切り換える弁体18が配設される。前記弁体18の上部には、該弁体18と一体的に回動するシャフト20(回動軸)が固定され、前記シャフト20は、内管12の外周面に固着された一対の軸受部材22a、22bを介して回動自在に軸支される。
Inside the
また、前記シャフト20は、内管12を軸方向と直交する方向に貫通し、前記内管12を貫通した前記シャフト20の一端部20aが外管16側に所定長だけ突出して後記する空間部24に臨むように設けられる。なお、前記シャフト20は、その外周面に装着される一対のリング体によって抜け止めがなされる。
The
この場合、前記弁体18は、内管12の軸方向と直交する縦断面形状に対応する形状からなり、シャフト20に近接する幅狭の部分から離間する下部側に向かって幅広となるように形成される。
In this case, the
前記内管12のシャフト20に隣接する部位には、該内管12の軸方向に沿って所定長だけ延在し内径側に向かって窪む窪み部26が形成され(図2(b)参照)、前記内管12の窪み部26と外管16との間で空間部24が形成される。前記空間部24に臨むシャフト20の一端部20aには、前記シャフト20の軸方向と略直交する方向(内管12の軸方向と平行)に沿って延出し、前記シャフト20と一体的に回動するアーム28が設けられる。なお、本実施形態では、前記アーム28をシャフト20と別体で構成しているが、これに限定されるものではなく、前記アーム28をシャフト20と一体的に構成してもよい。
A portion of the
図3(a)〜(c)に示されるように、前記アーム28の軸方向に沿った一端部(自由端部)には、後記する薄板ばね(弾性部材)30に係合する断面L字状の押圧部32が設けられ、前記アーム28の軸方向に沿った他端部(アームの基部)には、断面略V字状に拡開して後記する薄板ばね30の一端部30aを保持(係止)する第1ばね受け部34aが設けられる。
As shown in FIGS. 3A to 3C, one end (free end) along the axial direction of the
また、前記シャフト20から内管12の軸方向に沿って所定距離離間する内管12の側部には、図2に示されるように、前記内管12の軸方向と略直交する方向に突出する支持部36が固定される。前記支持部36には、断面略V字状に拡開して後記する薄板ばね30の他端部30bを保持(係止)する第2ばね受け部34bが設けられる(図3参照)。
Further, as shown in FIG. 2, the side portion of the
前記アーム28の第1ばね受け部34aと前記支持部36の第2ばね受け部34bとの間には、図2及び図3に示されるように、弁体18を閉じ側に付勢する弾性部材として機能する薄板ばね(板ばね)30が、弾性力を有する状態(弾性力が発揮可能な状態)で保持(係止)される。
Between the first
すなわち、図3(a)に示されるように、前記薄板ばね30は、初期状態において、アーム28の第1ばね受け部34aと支持部36の第2ばね受け部34bとの間で上側に向かって湾曲した状態に保持され、前記薄板ばね30の弾性力(ばね力)によって弁体18が閉じ側に向かって付勢されている。なお、この場合、前記薄板ばね30が下側に向かって湾曲することを防止するために、図示しない突起部を設けるようにしてもよい。
That is, as shown in FIG. 3A, in the initial state, the
この薄板ばね30は、所定の厚さを有する長尺な帯状に形成され、本実施形態では、1枚の金属製プレートで形成された単板ばねを例示している。
The
この場合、前記薄板ばね30は、金属製材料に限定されるものではなく、例えば、ゴム製材料、樹脂製材料や形状記憶合金(超弾性合金)等の弾性力を有する部材によって形成されてもよい。また、1枚の単板ではなく、例えば、複数枚の異なる材質の板ばねを一体的に結合(接着)して構成してもよい。さらに、複数枚の板ばねが積層して構成された重ね板ばねを用いてもよい。さらにまた、前記薄板ばね30は、ばね定数が一定(線形特性)であるもの、又は、ばね定数が変化する(非線形特性)ものであってもよい。
In this case, the
本実施形態に係る排気流量制御弁10は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
The exhaust
なお、初期状態では、図3(a)に示されるように、薄板ばね30の上側に湾曲して発揮される弾性力によって前記薄板ばね30からアーム28に対して時計周り方向の力が付与されることにより、弁体18がシャフト20を支点として閉じ側(時計周り方向)に付勢された状態にある。
In the initial state, as shown in FIG. 3A, a clockwise force is applied from the
このような初期状態において、エンジン2が駆動されることにより内管12を流通する排気ガスが弁体18に作用し、前記排気ガスの圧力(排気圧力)が増加するにつれて、シャフト20を支点として弁体18を反時計周り方向に押圧する力が増大する。この結果、前記薄板ばね30の付勢力に抗して前記弁体18がシャフト20を支点として反時計回り方向に所定角度だけ回動することにより、前記弁体18が閉じ側(初期状態)から開き側に切り換えられる(図3(b)参照)。
In such an initial state, when the
その際、弁体18が初期状態から反時計回り方向に所定角度だけ回動して閉じ側から開き側に切り換わることにより、前記弁体18、シャフト20及びアーム28が一体的に回動し、前記アーム28の一端部に設けられ略L字状に屈曲する押圧部32が上側に湾曲する薄板ばね30の中間部位を下方側に押圧して、図3(b)に示されるように前記薄板ばね30が側面視して略S字状に撓曲した状態となる。
At that time, the
排気流量制御弁10の弁体18が開き側に位置することにより弁開状態となり、内管12と弁体18との隙間を通過した排気ガスが排気管6を通じて下流側に排出される。
When the
一方、弁体18が開き側にある状態において、例えば、エンジン2がアイドリング状態等の低速運転状態となり、弁体18を押圧する排気ガスの圧力よりも薄板ばね30の弾性力が打ち勝ったとき、前記薄板ばね30の復元力によってアーム28を時計周り方向に回動させようとする力が作用し、シャフト20を支点として弁体18を時計周り方向に回動させて閉じ側の状態(初期状態)に復帰する。
On the other hand, when the
すなわち、弁体18が開き側の状態(図3(b)参照)にあるとき、閉じ側から弾性変形し側面視して略S字状に撓曲した薄板ばね30が原形状に復帰しようとする弾性力(復元力)によってアーム28が弁体18の閉じ側に向かって付勢されており、弁体18を開き側に押圧する排気ガスの圧力に対して薄板ばね30の原形状に復帰しようとする弾性力(復元力)が打ち勝つことによって(図3(c)参照)、前記弁体18がシャフト20を支点として時計周り方向に回動して閉じ側の初期状態(図3(a)参照)に復帰する。
That is, when the
本実施形態では、弁体18から延出するアーム28と支持部36との間に介装された薄板ばね30の弾性力によって弁体18を開閉動作させるという簡素な構造を採用することにより、部品点数を削減して製造コストを低減すると共に、生産性を向上させることができる。
In the present embodiment, by adopting a simple structure in which the
換言すると、本実施形態では、弾性部材である薄板ばね30と弁体18との間に設けられるリンク機構の構成要素を減少させることにより、部品点数を削減して低コスト化を実現することができると共に、各部品を組み付けたアッシー精度における品質管理項目を減少させることにより、生産性を向上させることができる。
In other words, in this embodiment, by reducing the number of components of the link mechanism provided between the
また、本実施形態では、弁体18が開き側に動作した際、薄板ばね30が側面視して略S字状に撓曲するように設けられ、閉じ側から弾性変形した前記薄板ばね30の復元力によってアーム28が弁体18の閉じ側に向かって付勢されているため、前記弁体18を開き側から閉じ側に向かって確実且つ迅速に切り換えることができる。
Further, in the present embodiment, when the
この場合、側面視して略S字状に撓曲する薄板ばね30において、S字を構成する左側の第1円弧部(上側に向かって湾曲)31aの水平方向に沿った距離A1と右側の第2円弧部(下側に向かって湾曲)31bの水平方向に沿った距離A2との関係は、例えば、図4(a)に示されるように、A1=A2でもよいし、又は、図4(b)に示されるように、A1>A2となるように、薄板ばね30の中間部と係合するアーム28の押圧部32の位置を調整するとよい。
In this case, in the
なお、本実施形態では、長尺な帯状の単板からなる薄板ばね30を用い、閉じ側から開き側に切り換わったときに側面視して略S字状に撓曲するように設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、図示しない重ね板ばねを用い、閉じ側から弾性変形した前記重ね板ばねの復元力によってアーム28が弁体18の閉じ側に向かって付勢されるようにしてもよい。
In the present embodiment, a
さらに、図5に示されるように、例えば、薄板ばね30と係合するアーム28の押圧部32の屈曲部、第1ばね受け部34aの開口部や支持部36の第2ばね受け部34bの開口部に対して、ステンレスメッシュからなるダンピング部材40a〜40cをそれぞれ装着(固着)するとよい。前記ダンピング部材40a〜40cを設けることにより、前記薄板ばね30との接触音を低減して静穏性を確保することができる。
Further, as shown in FIG. 5, for example, the bent portion of the
次に、図6は、縦軸に弁体18が閉じる方向(閉じ側)に向かって作用する薄板ばね30の弾性力をトルクとして設定し、横軸に弁体18の弁開度(開き側の角度)を設定した特性図である。図6から諒解されるように、本実施形態では、弁体18の弁開度が増大するにつれて薄板ばね30の弾性力が直線的(リニア)に上昇することを回避するように設定することができる。このように設定することにより、例えば、弁体18の弁開度の通常使用領域において、弁体18を開き側と閉じ側との間でより一層迅速に切り換えることができる。
Next, in FIG. 6, the elastic force of the
10 排気流量制御弁
12 内管
16 外管
18 弁体
20 シャフト(回動軸)
28 アーム
30 薄板ばね(弾性部材)
36 支持部
10 Exhaust
28
36 Supporting part
Claims (2)
前記弁体に固定され前記弁体と一体的に回動する回動軸と、
前記回動軸から延出し前記回動軸と一体的に回動するアームと、
前記排気管に固定される支持部と、
前記弾性部材として用いられ、前記アームの基部と前記支持部との間で弾性力を有する状態で保持される板ばねと、
を有し、
前記弁体が開き側に動作した際、閉じ側から弾性変形した前記板ばねの復元力によって前記アームが前記弁体の閉じ側に向かって付勢されることを特徴とする排気流量制御弁。 A valve body that is provided in an exhaust pipe that discharges exhaust gas from an engine and switches between a closed side that reduces a flow passage cross-sectional area of a flow passage through which exhaust gas flows and an open side that increases the flow passage cross-sectional area by an opening / closing operation. And an elastic member that urges the valve body toward the closed side, and the valve body is opened from the closed side to the open side against the urging force of the elastic member by increasing the pressure of the exhaust gas acting on the valve body. In the exhaust flow control valve to switch to
A rotating shaft fixed to the valve body and rotating integrally with the valve body;
An arm extending from the pivot shaft and pivoting integrally with the pivot shaft;
A support portion fixed to the exhaust pipe;
A leaf spring that is used as the elastic member and is held in a state having an elastic force between a base portion of the arm and the support portion;
Have
The exhaust flow control valve according to claim 1, wherein when the valve body is moved to the opening side, the arm is biased toward the closing side of the valve body by a restoring force of the leaf spring elastically deformed from the closing side.
前記板ばねは、前記弁体が開き側に動作した際、側面視して略S字状に撓曲するように設けられることを特徴とする排気流量制御弁。 The exhaust flow control valve according to claim 1,
The said leaf | plate spring is provided so that it may bend in a substantially S shape by side view when the said valve body operate | moves to the open side.
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JP2012092826A (en) * | 2010-09-29 | 2012-05-17 | Faurecia Systemes D'echappement | Valve for motor vehicle exhaust muffler |
WO2021065785A1 (en) * | 2019-10-02 | 2021-04-08 | フォスター電機株式会社 | Actuator |
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