JP2013087677A - 可変バルブ機構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ねじりコイルばね51と、支持部材52と、弁体53とを有し、排気通路25a内を流動する排気ガスの圧力で弁体53が付勢力に抗して回動することにより排気通路25aの開状態が変化する可変バルブ機構において、弁体53を回動自在に支持する回動軸54とねじりコイルばね51に挿通される挿通軸55とを備え、ねじりコイルばね51が、第1アーム部62および第2アーム部63とを有し、支持部材52が、第1アーム部62を支持する第1アーム支持部74と、挿通軸55を支持する挿通軸支持部73と、回動軸54を支持する回動軸支持部72とを有し、弁体53が、第2アーム部63を支持する第2アーム支持部83を有することを特徴とする。
【選択図】図5
Description
この可変バルブ機構においては、付勢部材が、弁体側作用点と固定側作用点との間での伸張方向の付勢力により、弁体を閉弁方向に付勢するようにしている。また、固定側作用点は、開口に対して弁体と反対側に設けられるとともに、付勢部材による弁体の支点軸廻りのモーメントが弁体の開度増加により減少する位置に固定側作用点を設けている。
その結果、排気ガスの流動による圧力が高まると徐々に開き易くなり、内燃機関の中・高速回転における排気ガスの背圧の上昇を抑制でき、出力を向上させることができる。
また、付勢部材が開口に対して弁体の裏側に配置されているので、付勢部材が直接、高温の排気ガスに晒され難くなり付勢部材の劣化を抑制することができる。
また、ねじりコイルばねは、弁体からオフセットされた位置であって、流体の流動方向に対して弁体の後方に配置されることになり、流体の流動に晒されることはなく、ねじりコイルばねの流体による劣化を著しく抑制することができる。
実施形態に係る排気装置20は、図1に示すように、直列4気筒の内燃機関としてのエンジン10に接続されており、エンジン10から排出される排気ガスを浄化するとともに、排気音の発生を抑制し排気ガスを大気に排出するよう構成されている。なお、本実施形態における排気ガスは、本発明の可変バルブ機構における流体を構成している。
このエンドプレート42とエンドプレート43との間には、セパレータ32が介装されるとともに、セパレータ32とエンドプレート43との間には、セパレータ33が介装されている。
また、セパレータ33は、マフラ本体31内の内部空間を拡張室30Bと、この拡張室30Bの排気方向下流側に位置する拡張室30Cとに区画している。
また、エンドプレート42には挿通孔42aが形成され、セパレータ32には挿通孔32aが形成され、さらにセパレータ33には挿通孔33aが形成されており、これらの挿通孔42a、32a、33aにはインレットパイプ部25Aが挿通されている。
また、インレットパイプ部25Aは、排気通路25aと共鳴室30Aとを連通する連通通路25cが形成された連通管25Bを有している。この連通管25Bは、インレットパイプ部25Aの軸線方向に対して略直交するようインレットパイプ部25Aから突出し、このインレットパイプ部25Aの突出方向の先端部が共鳴室30A内で開口する開口端25dを有している。
この拡張室においては、排気ガスが、流通通路から拡張室内に流入する際、その体積が急激に拡張され、内燃機関の排気脈動からなる圧力変動が弱められて、排気音の音圧レベル(dB)が広い周波数帯域に亘って低減されるといういわゆる拡張効果が得られる。
ねじりコイルばね51は、金属材料を巻回して形成されたコイル部61と、第1アーム部としての第1アーム部62と、第2アーム部としての第2アーム部63とを有している。これらの各構成要素は一体的に形成されている。
第2アーム部63も、第1アーム部62と同様には、コイル部61から延在する他方端の先端部分がコイル部61の軸線とほぼ平行になるようコイル部61側に折れ曲がって形成されている。
挿通軸支持部73は、回動軸支持部72と同様、一端で、本体部71から屈曲して形成された一端部73aと、他端で、一端部73aと同方向に屈曲して形成された他端部73bと、一端部73aおよび他端部73bを貫通して形成された貫通孔73cとを有している。
取付部75は、第1アーム支持部74の対向側で半円弧状に形成されており、図4に示すインレットパイプ部25Aの下流開口端25bの近傍に溶接などの接合手段により接合されるようになっている。
本体部81の下部は直線状にカットされており、インレットパイプ部25Aの排気通路25aが開口され、弁体53に開口53aが画成される。弁体53が閉状態のとき、排気ガスはこの開口53aを通って流通するようになっている。
第2アーム支持部83は、本体部81の回動部82の中央部分で湾曲して形成されており、ねじりコイルばね51の第2アーム部63を回動可能に支持している。
この回動軸54は、弁体53の回動部82に挿入されて弁体53と一体化されて弁体53とともに回動するようになっている。なお、この回動軸54は、弁体53の回動部82に回動可能に挿入されて、弁体53が回動軸54の外周を回動するようにしてもよい。
連結部55bは、挿通軸支持部73の一端部73aの貫通孔73cに挿入され、連結部55cは挿通軸支持部73の他端部73bの貫通孔73cに挿入されて、挿通軸55は、挿通軸支持部73に図示しない固定手段により固定されるようになっている。
図6に示すように、この挿通軸55の外周面とコイル部61の内周面との間に隙間sが画成されるようになっている。
この回動軸54と挿通軸55とは、互いに略平行になるよう支持部材52に支持されている。
共鳴室30Aで、ヘルムホルツの共鳴により、気柱共鳴が励起される特定周波数(Hz)での共鳴が減衰されるので、排気音が消音されることになる。
連通通路25cに流入しなかった排気ガスは、排気通路25aを流通し、可変バルブ機構35に到達する。
拡張室30Cに流入した排気ガスは、さらにセパレータ33の連通孔33cを通って拡張室30Bに流入し、さらに拡張効果により消音された後、アウトレットパイプ34の上流開口端34aから排気通路34cに流入し、下流開口端34bから大気に排出される。
また、インレットパイプ部25A内に導入された排気ガスの一部は、連通通路25cを通って開口端25dから共鳴室30Aにも導入されることになる。
また、弁体53の回動により、ねじりコイルばね51が変位して挿通軸55に当接したとき、弁体53の回動が規制される回動規制状態となるよう構成されている。この回動規制状態のとき、第2アーム支持部83の軸心J3は、第1アーム支持部74の軸心J1と回動軸54の軸心J2とを結ぶ直線Lと、挿通軸55との間に位置するよう構成されている。
また、挿通軸55は、インレットパイプ25Aの内壁面から放射外方に離隔した位置にオフセットされているので、例えば、弁体53の開度が全開時においても、排気通路25a内を流動する排気ガスに晒されることはなく、ねじりコイルばね51の排気ガスによる劣化を著しく抑制することができる。
また、回動軸54と挿通軸55とが略平行に配置されているので、ねじりコイルばね51がコイルの周方向に変位し易くなり、回動軸54に対するねじれやこじれの発生をより防止することができるという効果が得られる。
しかしながら、可変バルブ機構35の支持部材52をインレットパイプ部25Aの上方側以外の位置に設けるようにしてもよい。
また、例えば、マフラ30内のセパレータ33に形成された連通孔33cを開閉するよう、セパレータ33に設けるようにしてもよい。このように、本発明に係る可変バルブ機構は、任意の位置に設けることができ、設計の自由度が高まるという効果が得られる。
例えば、支持部材52と回動軸54とを一体のもので構成するようにしてもよく、支持部材52と挿通軸55とを一体のもので構成するようにしてもよい。
また、インレットパイプ92は、排気通路92cと共鳴室120Aとを連通する連通通路92eが形成された連通管92dを有しており、共鳴室120A内で開口する開口端92fを有している。
11 エンジン本体
20 排気装置
25 センターパイプ
25A インレットパイプ部(流体通路形成部材)
25a、92c 排気通路(流体通路)
25b、92b、95b 下流開口端
30、120 マフラ
30A、120A 共鳴室
30B、30C、120B 拡張室
35 可変バルブ機構
52 支持部材
51 ねじりコイルばね
53 弁体
54 回動軸
55 挿通軸
61 コイル部
62 第1アーム部
63 第2アーム部
71 本体部
72 回動軸支持部
73 挿通軸支持部
74 第1アーム支持部
75 取付部
81 本体部
82 回動部
83 第2アーム支持部
J1、J2、J3 軸心
L 直線
s 隙間
Claims (6)
- ねじりコイルばねと、前記ねじりコイルばねの付勢力により流体通路を閉状態とする弁体と、前記ねじりコイルばねおよび前記弁体を支持する支持部材とを有し、前記流体通路内を流動する流体の圧力で前記弁体が前記付勢力に抗して回動することにより前記流体通路の開状態が変化する可変バルブ機構において、
前記弁体を回動自在に支持する回動軸と、
前記ねじりコイルばねに挿通される挿通軸とを備え、
前記ねじりコイルばねが、第1アーム部および第2アーム部とを有し、
前記支持部材が、前記第1アーム部を支持する第1アーム支持部と、前記挿通軸を支持する挿通軸支持部と、前記回動軸を支持する回動軸支持部とを有し、
前記弁体が、前記第2アーム部を支持する第2アーム支持部を有することを特徴とする可変バルブ機構。 - 前記挿通軸は、前記流体通路を形成する流体通路形成部材の内壁面から放射外方に離隔した位置に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の可変バルブ機構。
- 前記回動軸と前記挿通軸とが略平行に配置されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の可変バルブ機構。
- 前記挿通軸の外周面と前記ねじりコイルばねの内周面との間に隙間が形成されたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1の請求項に記載の可変バルブ機構。
- 前記弁体の回動により、前記ねじりコイルばねが変位して前記内周面が前記外周面に当接したとき、前記弁体の回動が規制される回動規制状態となることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1の請求項に記載の可変バルブ機構。
- 前記回動規制状態のとき、前記第2アーム支持部が、前記第1アーム支持部と前記回動軸の軸心とを結ぶ直線と、前記挿通軸との間に位置することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1の請求項に記載の可変バルブ機構。
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