JP2011149346A - Valve device for muffler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、車両用エンジンの排気系に設けられる消音器用バルブ装置に関し、一層詳細には、消音器内の排気ガスの排気圧力が所定圧力まで上昇したときに閉弁状態から開弁状態に切り換わる消音器用バルブ装置に関する。 The present invention relates to a silencer valve device provided, for example, in an exhaust system of a vehicle engine. More specifically, the present invention relates to a valve opening state from a closed state when the exhaust pressure of exhaust gas in the silencer rises to a predetermined pressure. The present invention relates to a silencer valve device that switches to
一般的には、車両において、加速走行時や高速走行時の性能を向上させるため、エンジンの高速回転域の出力を確保することが要求され、また、アイドリング時や低速走行時の静穏性(静粛性)を確保するために排気騒音を低減することが要求される。すなわち、エンジンの高速回転域の出力を十分に確保しながら、少なくともエンジンの低速回転域では排気騒音を低減することが要求されている。 In general, in order to improve the performance at the time of acceleration driving and high speed driving in a vehicle, it is required to ensure the output of the high speed rotation region of the engine, and the quietness (quietness at idling or low speed driving) Therefore, it is required to reduce the exhaust noise in order to ensure the property. That is, it is required to reduce exhaust noise at least in the low-speed rotation region of the engine while sufficiently ensuring the output in the high-speed rotation region of the engine.
エンジンの出力及び排気騒音は、車両用エンジンの排気系を構成する排気通路の断面積によって大きく影響することが知られている。すなわち、排気通路の断面積を増大すると、排気抵抗が減少することによりエンジン出力を十分に確保することができる反面、排気抵抗の減少によって排気騒音が増大し、一方、これとは反対に排気通路の断面積を減少すると、排気抵抗が増大することにより排気騒音を減少することができる反面、排気抵抗の増大によってエンジン出力が低下する。 It is known that engine output and exhaust noise are greatly affected by the cross-sectional area of an exhaust passage constituting an exhaust system of a vehicle engine. That is, if the cross-sectional area of the exhaust passage is increased, the engine resistance can be sufficiently ensured by reducing the exhaust resistance, while the exhaust noise is increased by reducing the exhaust resistance, whereas the exhaust passage is opposite to this. If the cross sectional area of the engine is reduced, the exhaust noise can be reduced by increasing the exhaust resistance, but the engine output is reduced by increasing the exhaust resistance.
このため、エンジンの排気系に設けられる消音器では、排気通路に通路断面積を変更可能なバイパス通路を設けているものがある。このバイパス通路にはバルブ装置が配設され、前記バルブ装置の弁体の開閉動作によって排気通路の断面積を調整する構成が採用されている(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, some silencers provided in the exhaust system of an engine are provided with a bypass passage capable of changing the passage cross-sectional area in the exhaust passage. A valve device is disposed in the bypass passage, and a configuration is adopted in which the cross-sectional area of the exhaust passage is adjusted by opening and closing the valve body of the valve device (see, for example, Patent Document 1).
また、このようなバイパス通路を設けて排気通路の断面積を調整するバルブ装置として、例えば、特許文献2には、板状弁の先端から所定範囲の両側縁部に折り曲げ部を形成して曲げ剛性を高めることにより、共振を抑制することが可能な消音器用バルブ装置が開示され、さらに、特許文献3には、基端部に対して板状弁の弁体部を屈曲させた形状で形成し、その屈曲を減じる方向に弁座部に取り付けることにより、付勢力を容易に変更することが可能な消音器用バルブ装置が開示されている。 In addition, as a valve device that adjusts the cross-sectional area of the exhaust passage by providing such a bypass passage, for example, in Patent Document 2, a bent portion is formed at both side edges of a predetermined range from the tip of the plate valve. Disclosed is a silencer valve device capable of suppressing resonance by increasing rigidity. Further, Patent Document 3 discloses that a valve body portion of a plate-like valve is bent with respect to a base end portion. And the valve apparatus for silencers which can change urging | biasing force easily by attaching to a valve seat part in the direction which reduces the bending is disclosed.
ところで、従来技術において、消音器用バルブ装置の板状弁の開弁時における弁開度を大きくして排気ガスの流通量を増大させようとすると、装置全体が大型化すると共に、製造コストが高騰するという問題がある。 By the way, in the prior art, if it is attempted to increase the flow rate of exhaust gas by increasing the valve opening degree when the plate-like valve of the silencer valve device is opened, the entire device becomes larger and the manufacturing cost increases. There is a problem of doing.
すなわち、従来技術におけるバルブ装置では、平板状に形成された板状弁の弁体部を弁座部から離間させて屈曲するように構成すると、排気ガスの排気圧力と板状弁の弁開度との関係が線形特性を有し、実車排気圧力領域において大きな流通流量を確保することができないという問題がある。 That is, in the valve device in the prior art, if the valve body portion of the plate-shaped valve formed in a flat plate is bent away from the valve seat portion, the exhaust pressure of the exhaust gas and the valve opening of the plate valve There is a problem that a large flow rate cannot be secured in the actual vehicle exhaust pressure region.
換言すると、従来技術におけるバルブ装置では、板状弁と板ばねとの組み合わせによって設定される線形状のばね特性に基づいて、排気ガスの排気圧力に対する流量特性が決定される。このため、従来技術におけるバルブ装置において、排気圧力に対して排気ガスの流量をさらに増大させる高性能化を達成するためには、板状弁及び板ばねのそれぞれのばね特性を低く設定すること(ばね定数を小さく設定すること)が考えられるが、このような設定により共振を引き起こすおそれがあり、実車排気圧力領域において大きな流通流量を確保するためにバルブ装置全体を大型化せざるを得なくなり(板状弁及び板ばねのばね定数をそのままとして、弁孔、板状弁や板ばねの軸線と直交する幅方向の寸法を拡幅させることにより共振を抑制しつつ流通流量を確保)、製造コストが高騰する。 In other words, in the conventional valve device, the flow rate characteristic of the exhaust gas with respect to the exhaust pressure is determined based on the linear spring characteristic set by the combination of the plate valve and the leaf spring. For this reason, in the valve device in the prior art, in order to achieve high performance that further increases the flow rate of the exhaust gas with respect to the exhaust pressure, each spring characteristic of the plate valve and the leaf spring is set low ( It is conceivable to set a small spring constant), but such setting may cause resonance, and the entire valve device has to be enlarged in order to ensure a large flow rate in the actual vehicle exhaust pressure region ( With the spring constants of the plate valve and leaf spring as they are, the flow rate is secured while suppressing resonance by widening the dimension in the width direction perpendicular to the axis of the valve hole, plate valve or leaf spring), and the manufacturing cost is reduced Soaring.
例えば、特許文献2、3に開示されたバルブ装置では、板状弁が着座部から離間して開弁方向に向かって徐々に動作する際、板ばねの板状弁に対する当接位置が板状弁の基端側に変位し、板状弁が開弁方向に向かって動作するにつれて板ばねが板状弁に作用する閉弁方向へのモーメント(押圧力)が減少する。従って、特許文献2、3に開示されたバルブ装置において、排気圧力(板ばねによる閉弁方向への付勢力)と弁孔を流通する排気ガスの流量(板状弁の弁体の弁開度)との関係は、当接位置が変位することによって厳密に言うと非線形特性となっている。 For example, in the valve devices disclosed in Patent Documents 2 and 3, when the plate-like valve moves away from the seating portion and gradually moves in the valve opening direction, the contact position of the leaf spring with the plate-like valve is plate-like. The moment (pressing force) in the valve closing direction in which the leaf spring acts on the plate-like valve decreases as the plate-like valve moves toward the valve opening direction and moves toward the valve opening direction. Therefore, in the valve devices disclosed in Patent Documents 2 and 3, the exhaust pressure (the urging force in the valve closing direction by the leaf spring) and the flow rate of the exhaust gas flowing through the valve hole (the valve opening of the valve body of the plate-like valve) Strictly speaking, the non-linear characteristic is due to the displacement of the contact position.
しかしながら、特許文献2、3に開示されたバルブ装置におけるこのようなモーメント(付勢力)の減少は微々たるものであって減少度合いが小さいことから、排気圧力がある所定圧力に到達すると板ばねによる閉弁方向へのモーメント(付勢力)が急激に減少して、板状弁が一気に開弁方向に動作する(排気圧力に対して板状弁の弁開度が非線形状に急激に増大する)というスナップアクション状態を得ることができない。 However, such a decrease in moment (biasing force) in the valve devices disclosed in Patent Documents 2 and 3 is insignificant and the degree of decrease is small. Therefore, when the exhaust pressure reaches a predetermined pressure, it is caused by the leaf spring. The moment (biasing force) in the valve closing direction decreases rapidly, and the plate valve operates in the valve opening direction at once (the valve opening of the plate valve increases rapidly in a nonlinear manner with respect to the exhaust pressure). Snap action status cannot be obtained.
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、排気ガスの排気圧力に対する板状弁の弁開度に非線形特性を持たせ、装置全体の小型化を保持したまま板状弁の開弁状態における流通流量をより一層増大させることが可能な消音器用バルブ装置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 provides a non-linear characteristic to the valve opening of the plate valve with respect to the exhaust pressure of the exhaust gas so that the plate valve can be opened while maintaining the downsizing of the entire apparatus. It aims at providing the valve apparatus for silencers which can further increase the flow volume in a valve state.
前記の目的を達成するために、本発明は、消音器内に設けられ、排気ガスが流通する弁孔を有する基台と、前記弁孔を開閉する板状弁と、前記板状弁を閉弁方向に付勢する板ばねとを備え、前記板状弁に作用する排気ガスの排気圧力が上昇したとき開弁する消音器用バルブ装置であって、前記基台は、前記弁孔の一側で前記板状弁を支持すると共に、前記弁孔の他側に前記板状弁の開弁方向に傾斜する傾斜部を有し、前記板ばねは、前記基台の前記弁孔の一側に設けた保持部と前記傾斜部に設けた保持部との間で撓曲した状態で保持されると共に、前記両保持部の間で前記板状弁に当接することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a base having a valve hole through which exhaust gas flows, a plate valve for opening and closing the valve hole, and a plate valve closed in the silencer. A silencer valve device that opens when the exhaust pressure of the exhaust gas acting on the plate valve rises, wherein the base is on one side of the valve hole The plate-like valve is supported on the other side of the valve hole and has an inclined portion that is inclined in the valve-opening direction of the plate-like valve, and the leaf spring is located on one side of the valve hole of the base. The holding portion is held in a bent state between the holding portion provided and the holding portion provided in the inclined portion, and is in contact with the plate valve between the both holding portions.
本発明によれば、両保持部の間で撓曲した状態で保持される板ばねの弾性力によって、板状弁を閉じ側の方向に付勢することができる。従って、本発明では、排気圧力と板状弁の弁体の弁開度との関係を非線形特性とすることができ、板状弁の閉弁状態から開弁状態への切り換え応答性を向上させることができると共に、大型化及びコストアップすることがなく、開弁状態のときの弁体の弁開度を大きくして排気ガスの排気流量を増大させてバルブ装置の高性能化を達成することができる。 According to the present invention, the plate-like valve can be urged toward the closing side by the elastic force of the leaf spring held in a bent state between the two holding portions. Therefore, in the present invention, the relationship between the exhaust pressure and the valve opening degree of the plate valve can be made a non-linear characteristic, and the switching response of the plate valve from the closed state to the open state is improved. It is possible to achieve high performance of the valve device by increasing the valve opening of the valve body when the valve is opened and increasing the exhaust gas flow rate without increasing the size and cost. Can do.
さらに、本発明によれば、板状弁が閉弁状態から開弁状態に切り換わるとき、板ばねを側面視して両保持部の間で弁孔側に向かって凸となるように撓曲した状態から、両保持部の間で略S字状に撓曲した状態に弾性変形させることにより、排気圧力と板状弁の弁体の弁開度との関係を非線形特性とすることができ、板状弁の閉弁状態から開弁状態への切り換え応答性を向上させることができると共に、開弁状態のときの弁体の弁開度を大きくして排気ガスの排気流量を増大させ、大型化及びコストアップすることがなく、バルブ装置の高性能化を達成することができる。 Furthermore, according to the present invention, when the plate-like valve is switched from the closed state to the open state, the leaf spring is bent so that it protrudes toward the valve hole between the two holding portions when viewed from the side. From this state, the relationship between the exhaust pressure and the valve opening of the valve body of the plate valve can be made a non-linear characteristic by elastically deforming into a substantially S-shaped bend between both holding parts. In addition to improving the switching responsiveness from the closed state to the open state of the plate-like valve, the valve opening of the valve body in the open state is increased to increase the exhaust flow rate of the exhaust gas, High performance of the valve device can be achieved without increasing the size and cost.
本発明では、排気ガスの排気圧力に対応する板状弁の弁開度に非線形特性を持たせ、装置全体の小型化を保持したまま板状弁の開弁状態における流通流量をより一層増大させることが可能な消音器用バルブ装置を得ることができる。 In the present invention, the valve opening degree of the plate valve corresponding to the exhaust pressure of the exhaust gas has a non-linear characteristic, and the flow rate in the open state of the plate valve is further increased while maintaining the downsizing of the entire device. Thus, a silencer valve device that can be used can be obtained.
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、本発明の第1実施形態に係るバルブ装置が組み込まれた消音器の縦断面図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a silencer incorporating a valve device according to a first embodiment of the present invention.
図1に示されるように、例えば、自動車のエンジン等の内燃機関の排気系の途中に介装される消音器1は、消音器本体9を有し、前記消音器本体9は、筒状のシェル11と、前記シェル11の一端部と他端部とをそれぞれ閉塞する端部側壁12、13とによって構成される。また、前記消音器本体9は、その内部空間が第1セパレータ14及び第2セパレータ15によって3つに区画され、さらに、排気流入管21、インナパイプ22及び排気流出管23からなる3つのパイプによって、排気ガスの通路が形成されている。
As shown in FIG. 1, for example, a
第1セパレータ14及び第2セパレータ15は、消音器本体9内で端部側壁12、13と所定間隔離間して略平行に配設されている。前記第1セパレータ14と一方の端部側壁12との間には、第1消音室31が形成され、相互に対向する前記第1セパレータ14と第2セパレータ15との間には、第2消音室32が形成され、また、前記第2セパレータ15と他方の端部側壁13との間には、第3消音室33が形成される。
The
排気流入管21は、シェル11の軸線と略平行に延在し、一方の端部側壁12、第1セパレータ14及び第2セパレータ15を順次貫通して、図示しないエンジンからの排気通路と第3消音室33とを連通するように設けられる。また、第2消音室32に臨む前記排気流入管21の中間部位の間には、第2消音室32に連通する多数の透孔21aが形成されている。
The
インナパイプ22は、消音器本体9内の一方の端部側壁12と他方の端部側壁13の間に延在し、第1セパレータ14と第2セパレータ15を貫通して、インナパイプ22の一端部が臨む第3消音室33とインナパイプ22の他端部が臨む第1消音室31とを連通するように設けられる。また、第2消音室32に臨むインナパイプ22の中間部位には、前記第2消音室32に連通する多数の透孔22aが形成されている。この結果、インナパイプ22は、第3消音室33を介して排気流入管21と連通するように設けられると共に、前記透孔22aを介して排気流入管21と連通するように設けられる。
The
排気流出管23は、軸方向に沿った一端部が第1消音室31に臨み、第1セパレータ14、第2セパレータ15及び他方の端部側壁13を貫通して、第1消音室31と外部とを連通するように設けられる。
One end of the
消音器1のこのような構造により、排気流入管21に流入した排気ガスは、第3消音室33、インナパイプ22、第1消音室31をそれぞれ流通して排気流出管23から外部へ流出する第1経路Aと、排気流入管21の透孔21a、第2消音室32、インナパイプ22の透孔22a、インナパイプ22、及び第1消音室31を流通して排気流出管23から外部へ流出する第2経路Bとからなる2系統によって外部へ排出される。
Due to such a structure of the
ところで、エンジンの高速回転に伴って多量の排気ガスが排気流入管21内に流入すると、前記2系統からなる排気ガスの排気通路だけでは、第2消音室32及び第3消音室33内の排気圧力が高くなり、終局的には、エンジンの出力が低下する。
By the way, when a large amount of exhaust gas flows into the
このため、第1セパレータ14に第2消音室32と第1消音室31とを連通させるバイパス経路C用の開口部14aを設け、この開口部14aに対し、排気ガスの排気圧力が所定圧力に上昇したときに閉弁状態から開弁状態に切り換わるバルブ装置10を配設している。このバルブ装置10を設けることにより、エンジンの高速回転域では、前記した2系統の排気経路A、Bにバイパス経路Cを追加した3系統の排気経路A、B、Cによって多量の排気ガスを外部に対して円滑に排出するようにしている。
For this reason, the
次に、本発明の第1実施形態に係るバルブ装置10について、以下詳細に説明する。図2(a)は、図1に示される消音器に組み込まれたバルブ装置の斜視図、図2(b)は、前記バルブ装置の側面図、図3は、前記バルブ装置の分解斜視図である。
Next, the
図2及び図3に示されるように、バルブ装置10は、第1セパレータ14の開口部14aを介して、第2消音室32から排気ガスが流入(流通)する弁孔40を有する基台部材(基台)42と、前記弁孔40を開閉する板状弁44と、薄肉のプレート状に形成され前記板状弁44を閉弁方向(閉じ側)に付勢する板ばね46と、撓曲した前記板ばね46が当接することにより前記板ばね46の変位を規制するストッパ部材48とを備える。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
基台部材42は、板状弁44と比較して肉厚に形成された矩形状板材からなり、図示しない固定手段を介して第1セパレータ14に固定される固定部42aと、前記固定部42aに連続し前記固定部42aに対して鋭角状に所定角度傾斜(折曲)する傾斜部42bとから構成される。
The
固定部42aの中心部には、第1セパレータ14の開口部14aと連通可能な矩形状の弁孔40が形成され、前記弁孔40の周囲には、板状弁44の弁体44aが着座又は離間可能な着座部42cが設けられる。また、傾斜部42bの中心部には、前記弁孔40から流入した排気ガスを流出させる矩形状の流出用孔部50が形成される。なお、傾斜部42bに流出用孔部50を形成することがなく、弁孔40から流入した排気ガスを傾斜部42bと板ばね46との間から傾斜部42bの左右両側に向って流出させるようにしてもよい。
A
基台部材42の弁孔40の一側には、板状弁44の一端部44bを支持する支持部42dが設けられると共に、前記弁孔40の他側には、前記板状弁44の開弁方向に傾斜する傾斜部42bが設けられる。
On one side of the
板状弁44は、弾性変形可能な薄肉矩形状の板材(例えば、矩形状のばね鋼)で形成される。平板状に形成された板状弁44の一端部44bは、基台部材42の支持部42dに固定されるように設けられる。また、板状弁44の他端部には、断面円弧状に湾曲して板ばね46に当接する湾曲部44cが設けられる。前記板状弁44が板ばね46に当接する部位を湾曲部44cとすることにより、板状弁44が撓曲したときに板ばね46に沿って円滑に摺動変位することができる。前記板状弁44の一端部44bと湾曲部44cとの間には、弁孔40の周囲の着座部42cに着座し又は着座部42cから離間して弁孔40を開閉可能な弁体44aが設けられる。
The
基台部材42の弁孔40の一側には、前記基台部材42の軸線と直交する方向(幅方向)に延在する第1保持部52aが固定され、前記基台部材42の弁孔40の他側には、基台部材42の軸線と直交する方向に延在する第2保持部52bが固定される。第1保持部52a及び第2保持部52bは、側面視して略V字状の溝部からなるばね受け部54a、54bをそれぞれ有する。板ばね46の軸方向に沿った一端部は、第1保持部52aのばね受け部54aの溝内で多少の遊びを有する状態で保持されると共に、板ばね46の軸方向に沿った他端部は、第2保持部52bのばね受け部54bの溝内で多少の遊びを有する状態で保持される。
A first holding
また、第1保持部52aは、例えば、溶接等によって板状弁44の一端部44bと共に基台部材42の支持部42dに積層して固着され、第2保持部52bは、例えば、溶接等によって基台部材42の傾斜部42bに固着される。なお、図3中における太線の破線は、溶接部位を示したものであり、その溶接方法としては、例えば、アーク溶接、レーザ溶接、スポット溶接やシーム溶接等のいずれかが用いられるとよい。
The
この場合、弁孔40の一側に設けられた第1保持部52aのばね受け部54aの開口角度αと、弁孔40の他側に設けられた第2保持部52bのばね受け部54bの開口角度βは、それぞれ、鋭角に設定されると共に、開口角度αは、開口角度βよりも大きく設定されるとよい(α>β)。すなわち、第2保持部52b側の開口角度βを、第1保持部52a側の開口角度αよりも小さく設定することにより、第1保持部52a側と比較して第2保持部52b側における板状弁44の弁体44aに対する閉じ側への付勢力を大きくすることができ、板状弁44が開弁状態となったとき、板ばね46を側面視して略S字状に好適に撓曲変形させることができる。
In this case, the opening angle α of the
板ばね46は、基台部材42の弁孔40の一側に設けられた第1保持部52a(ばね受け部54a)と傾斜部42bに設けられた第2保持部52b(ばね受け部54b)との間で撓曲可能に保持されると共に、前記第1保持部52a及び第2保持部52b間で板状弁44の湾曲部44cに当接するように設けられる。なお、第1実施形態では、板ばね46に対する板状弁44(湾曲部44c)の当接部位が、板ばね46の軸方向に沿った中央部よりも第1保持部52a側に近接する部位に設定されているが(図2(b)参照)、後記するように、板ばね46の軸方向に沿った中央部46aに当接するようにしてもよい(図6(a)参照)。
The
ストッパ部材48の軸方向に沿った両端部は、例えば、溶接等によって前記第1保持部52a及び前記第2保持部52bにそれぞれ固着され、閉弁状態で板ばね46との間に所定の離間間隔が設けられる。このストッパ部材48は、撓曲変形した板ばね46の変位を規制するように設けられ、板ばね46が弁孔40から離間する方向に向かって凸形状に湾曲して原形状に弾性復帰することが困難となることを防止するものである。
Both end portions along the axial direction of the
この場合、板ばね46と対向するストッパ部材48の内面は、平坦面48aに形成されているが、例えば、後記する図7に示されるように、ストッパ部材48の軸方向に沿った中央部よりも第2保持部52bに近接する部位に、板ばね46側に向って突出し前記板ばね46に当接することにより閉弁方向に向かって押圧する突条部48bを形成するようにしてもよい。
In this case, the inner surface of the
消音器1に組み付けられた第1実施形態に係るバルブ装置10は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。図4は、バルブ装置の動作を説明したものであり、図4(a)は、前記バルブ装置の板状弁の弁体が着座部に着座した閉弁状態を示す縦断面図、図4(b)は、弁体が着座部から離間した開弁状態を示す縦断面図である。
The
図示しないエンジンが低い回転速度で駆動されているとき、消音器1の第2消音室32内の排気ガスの排気圧力は低くなっているため、バルブ装置10の板状弁44は、撓曲した板ばね46のばね力によって閉じ側(閉弁方向)へ押圧され、図4(a)に示されるように、弁体44aが着座部42cに着座した閉弁状態となっている。従って、基台部材42の弁孔40が板状弁44によって閉塞された状態にあり、板ばね46は、側面視して第1保持部52a及び第2保持部52bの間で弁孔40側に向かって凸となるように撓曲した初期状態にある。
When the engine (not shown) is driven at a low rotational speed, the exhaust pressure of the exhaust gas in the second silencing
次に、図示しないエンジンの回転速度が上昇して、第2消音室32内の排気圧力が所定圧力に上昇すると、弁孔40を介して板状弁44の弁体44aに付与される排気圧力(板状弁44の弁体44aを上方に向って押圧する押圧力)が高くなり、板ばね46による閉じ側への付勢力及び板状弁44自体の付勢力を合計した力を超えると、前記板状弁44が板ばね46の閉じ側への付勢力に抗して撓曲し始める(図4(b)中の一点鎖線参照)。
Next, when the rotational speed of the engine (not shown) increases and the exhaust pressure in the second silencing
続いて、排気圧力がある所定圧力に到達したとき、図4(b)の実線で示されるように、板ばね46が側面視して略S字状に撓曲することによって、板ばね46による閉弁方向への付勢力(モーメント)が急激に減少して板状弁44が一気に開弁方向に動作する(排気圧力に対して板状弁44の弁開度が非線形状に急激に増大する)というスナップアクション状態を得ることができる。
Subsequently, when the exhaust pressure reaches a predetermined pressure, as shown by the solid line in FIG. 4B, the
板ばね46の略S字状の撓曲は、図4(b)に示されるように、第1保持部52aに近接する板ばね46の一部が弁孔40から離間する方向に向かって凸となる湾曲状態に設定され、第2保持部52bに近接する板ばね46の他部が傾斜部42b側に向かって凸となる湾曲状態に設定される。なお、板状弁44の弁体44aの弁開度は、板ばね46がストッパ部材48の平坦面48aに当接することによって規制され、前記板ばね46及び板状弁44が過度に撓むことが防止される。また、板ばね46が略S字状に撓曲したときにストッパ部材48の平坦面48aに当接してその変位が規制されるが、略S字状に撓曲した板ばね46は、原形状に復帰しようとする弾性力(復元力)によって弁体44aの閉じ側に向かって付勢された状態にある。
The substantially S-shaped bending of the
本実施形態では、排気圧力が上昇して所定圧力に到達すると、板ばね46が図4(b)の一点鎖線で示した中間状態において、板状弁44の湾曲部44cに当接する板ばね46の部位が弁孔40と反対側に向かって反り返ようとする反力が作用することにより、板状弁44の弁体44aを閉じ側へ押圧する付勢力が急激に減少する。この結果、板ばね46が図4(b)の一点鎖線で示した中間状態から略S字状に撓曲した状態に瞬間的に変移し、前記板ばね46の撓曲状態に追従して板状弁44の弁体44aの弁開度が瞬時に増大する。
In the present embodiment, when the exhaust pressure rises and reaches a predetermined pressure, the
図5は、排気圧力(板ばねによる閉じ側への付勢力)と流量(板状弁の弁開度)との関係を示した特性図である。
図5中の実線で示される本実施形態に係る特性曲線では、排気圧力が所定圧力となることにより弁孔40を流通する排気ガスの流量が非線形状(曲線状)で急激に増大し、実車排気圧力領域における最大流通流量として流量Q2を得ることができる。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the exhaust pressure (the urging force to the closing side by the leaf spring) and the flow rate (the valve opening of the plate valve).
In the characteristic curve according to the present embodiment shown by the solid line in FIG. 5, when the exhaust pressure becomes a predetermined pressure, the flow rate of the exhaust gas flowing through the
これに対して、図5中の破線で示される従来技術のバルブ装置(図示せず)を用いた比較例1に係る特性曲線では、排気圧力の増大に対応して流量が線形状(直線状)に比較的緩やかに上昇するため、実車排気圧力領域における最大流通流量として、前記流量Q2の約半分である流量Q1を得ることができるだけである。 On the other hand, in the characteristic curve according to Comparative Example 1 using the conventional valve device (not shown) indicated by the broken line in FIG. 5, the flow rate is linear (linear) corresponding to the increase in exhaust pressure. ), The flow rate Q1, which is approximately half of the flow rate Q2, can only be obtained as the maximum flow rate in the actual vehicle exhaust pressure region.
換言すると、本実施形態では、バルブ装置10の排気圧力−流量特性として非線形特性を持たせることにより、従来技術に係るバルブ装置に対して同等の排気圧力で流量Q1から流量Q2まで増大した流通流量を得ることができる。
In other words, in the present embodiment, the flow rate increased from the flow rate Q1 to the flow rate Q2 at the same exhaust pressure with respect to the valve device according to the prior art by providing a nonlinear characteristic as the exhaust pressure-flow rate characteristic of the
なお、図5中の破線で示される比較例2に係る特性曲線は、比較例1の従来技術に係るバルブ装置の板ばねのばね力を弱くした場合であり、排気圧力の増大に対応して流量が線形状に比較的急激に上昇するため、実車排気圧力領域における最大流通流量として、本実施形態と同様に大きな流量Q2を得ることができるが、共振が発生するという問題があり、前記共振によって弁体の開閉動作が不安定となるおそれがある。 In addition, the characteristic curve which concerns on the comparative example 2 shown with the broken line in FIG. 5 is a case where the spring force of the leaf | plate spring of the valve apparatus which concerns on the prior art of the comparative example 1 is weakened, and respond | corresponds to the increase in exhaust pressure. Since the flow rate rises relatively abruptly in a linear shape, a large flow rate Q2 can be obtained as in the present embodiment as the maximum flow rate in the actual vehicle exhaust pressure region, but there is a problem that resonance occurs. As a result, the opening / closing operation of the valve body may become unstable.
続いて、本実施形態では、再度、図示しないエンジンの回転速度が低下したとき、板状弁44の撓曲量が小さくなって、所定撓曲量以下となることにより、板ばね46による板状弁44の閉じ側への付勢力が大きくなり、板状弁44の弁体44aが一気に着座部42cに着座して閉弁状態となり、初期状態に復帰する。
Subsequently, in the present embodiment, when the rotational speed of the engine (not shown) is reduced again, the amount of bending of the
このように、本実施形態では、排気圧力によって板状弁44の弁体44aが僅かに開きだし(弁体44aが着座部42cからの離間動作を開始し)、さらに排気圧力が所定圧力まで上昇すると排気圧力の上昇に対する板ばね46の閉じ側への付勢力の増加割合が急激に減少するため、その時点から板状弁44の弁開度が一気に大きくなる。
As described above, in this embodiment, the
この結果、本実施形態では、従来技術に係るバルブ装置と比較して、板状弁44の閉弁状態から開弁状態への切り換えが瞬時になされてレスポンスを向上させることができると共に、排気圧力が所定圧力に到達した後の板状弁44の弁開度を大きくして、バルブ装置10を大型化させることがなく小型化を保持したまま、しかも、コストアップすることがなく、バルブ装置10の高性能化(排気圧力に対する排気ガスの排気流量増大)を達成することができる。
As a result, in this embodiment, as compared with the valve device according to the prior art, the switching from the closed state to the open state of the plate-
次に、本発明の他の実施形態に係るバルブ装置を以下説明する。なお、前記第1実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略すると共に、前記第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。図6は、本発明の第2実施形態に係るバルブ装置の縦断面図であり、(a)は、閉弁状態を示し、(b)は、開弁状態を示している。 Next, a valve device according to another embodiment of the present invention will be described below. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only differences from the first embodiment will be described. 6A and 6B are longitudinal sectional views of a valve device according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 6A shows a valve closing state, and FIG. 6B shows a valve opening state.
この第2実施形態に係るバルブ装置10aでは、図6(a)に示される閉弁状態において、弁孔40側に向かって凸となるように撓曲した板ばね46の軸方向に沿った中央部46aに対して板状弁44の湾曲部44cを当接させ、さらに、第1保持部52aのばね受け部54aにおける受け面56aの延長線D1と、第2保持部52bのばね受け部54bにおける受け面56bの延長線D2とが同軸状(直線状)ではなく、略V字状に交差するように設定されている点で前記第1実施形態と相違している。
In the
このバルブ装置10aでは、受け面56aの延長線D1と受け面56bの延長線D2とを略V字状に交差するように設定することにより、板状弁44が開弁状態となったとき、板ばね66を側面視して略S字状に好適に撓曲変形させることができる。
In this
図7は、本発明の第3実施形態に係るバルブ装置の縦断面図である。
この第3実施形態に係るバルブ装置10bでは、開弁状態のときに撓曲した板ばね46が当接するストッパ部材48の内面を平坦面48aとすることがなく、ストッパ部材48の軸方向に沿った中央部から第2保持部52b側に向かって偏位した内壁に断面半円状に膨出した突条部48bを形成している点で前記第1実施形態と相違している。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a valve device according to a third embodiment of the present invention.
In the
この突条部48bは、ストッパ部材48の軸方向と略直交する方向(幅方向)に沿って延在するように設けられ、板状弁44の弁体44aが開弁状態となったとき、板ばね46が前記突条部48bに当接して前記板ばね46を閉じ側の方向に向かって付勢することにより、板ばね46を側面視して略S字状に撓曲変形させることができる。
The
図8は、本発明の第4実施形態に係るバルブ装置の縦断面図である。
この第4実施形態に係るバルブ装置10cでは、断面略V字状に屈曲して形成された第2保持部52bの一片58aを他片58bと比較して弁孔40側に向かって所定長だけ突出させている点で前記第1実施形態と相違している。この場合、第1保持部52a側の両片は、それぞれ同じ長さに設定されている。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a valve device according to a fourth embodiment of the present invention.
In the
バルブ装置10cでは、第2保持部52b側の一片58aを他片58bと比較して伸張させることにより、第1保持部52a側と比較して板ばね46を閉じ側へ向って付勢(押圧)する力が大きく作用し、板ばね46を側面視して略S字状に撓曲変形させることができる。
In the
図9は、本発明の第5実施形態に係るバルブ装置の縦断面図である。
この第5実施形態に係るバルブ装置10dでは、板ばね46の両端部を保持する第1保持部52a及び第2保持部52bと、前記板ばね46の変位を規制するストッパ部材48とを一体的に形成した部材60を備える点で前記第1実施形態と相違している。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a valve device according to a fifth embodiment of the present invention.
In the
第5実施形態では、第1実施形態におけるストッパ部材48、第1及び第2保持部材52a、52bを一体的に結合して1つの部材60で構成することにより、部品点数及び組付工数を削減して、より一層製造コストを低減することができる利点がある。
In the fifth embodiment, the
次に、上記した第1〜第5実施形態を勘案して、開弁状態における板ばね46を閉じ側への付勢力を保持しながら略S字状に撓曲変形させるための条件について、以下考察する。
Next, in consideration of the first to fifth embodiments described above, the conditions for bending and deforming the
なお、板ばね46における略S字状の撓曲変形とは、第1保持部52aに近接する板ばね46の一部が弁孔40から離間する方向に向かって凸状に湾曲変形すると共に、第2保持部52bに近接する板ばね46の他部が傾斜部42b側に向かって凸状に湾曲変形することをいう。
The substantially S-shaped bending deformation of the
板ばね46を略S字状に撓曲変形させるための条件としては、以下のものが挙げられる。
I) 板状弁44の閉弁状態において、板状弁44の湾曲部44cと板ばね46との当接部位が、板ばね46の軸方向に沿った中央部46a(図6参照)に設けられ、又は前記中央部46aから第1保持部52a側に近接した部位に設けられること(図2参照)。
II) 弁孔40の一側に設けられた第1保持部52aのばね受け部54aの開口角度αと、弁孔40の他側に設けられた第2保持部52bのばね受け部54bの開口角度βは、それぞれ、鋭角に設定されると共に、第2保持部52b側の開口角度βは、第1保持部52a側の開口角度αよりも小さく設定されること(α>β)(図2(b)参照)。
III) 第1保持部52aのばね受け部54aにおける受け面56aの延長線D1と、第2保持部52bのばね受け部54bにおける受け面56bの延長線D2とが同軸状(直線状)ではなく、略V字状に交差するように設定されること(図6(a)参照)。
IV) 板ばね46の変位を規制するストッパ部材48に、前記板ばね46を閉じ側の方向に向かって付勢する突条部48bを設けること(図7参照)。
V) 断面略V字状に屈曲して形成された第2保持部52bの一片58aを他片58bと比較して弁孔40側に向かって所定長だけ突出させること(図8参照)。
Examples of the conditions for bending and deforming the
I) When the plate-
II) The opening angle α of the
III) The extension line D1 of the receiving
IV) The
V) One piece 58a of the
この場合、上記条件I〜Vのうちのいずれか1つ又は2以上を適宜組み合わせることより、板ばね46を略S字状に好適に撓曲変形させることができる。
In this case, the
1 消音器
10、10a〜10d バルブ装置
40 弁孔
42 基台部材(基台)
42b 傾斜部
44 板状弁
46 板ばね
52a、52b 保持部
1
42b
Claims (2)
前記弁孔を開閉する板状弁と、
前記板状弁を閉弁方向に付勢する板ばねとを備え、前記板状弁に作用する排気ガスの排気圧力が上昇したとき開弁する消音器用バルブ装置であって、
前記基台は、前記弁孔の一側で前記板状弁を支持すると共に、前記弁孔の他側に前記板状弁の開弁方向に傾斜する傾斜部を有し、
前記板ばねは、前記基台の前記弁孔の一側に設けた保持部と前記傾斜部に設けた保持部との間で撓曲した状態で保持されると共に、前記両保持部の間で前記板状弁に当接することを特徴とする消音器用バルブ装置。 A base provided in the silencer and having a valve hole through which exhaust gas flows;
A plate-like valve for opening and closing the valve hole;
A valve spring for a silencer, comprising a leaf spring that biases the plate valve in a valve closing direction, and opens when an exhaust pressure of exhaust gas acting on the plate valve rises,
The base supports the plate valve on one side of the valve hole, and has an inclined portion inclined on the other side of the valve hole in the valve opening direction of the plate valve,
The leaf spring is held in a bent state between a holding portion provided on one side of the valve hole of the base and a holding portion provided on the inclined portion, and between the holding portions. A silencer valve device that abuts on the plate valve.
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