JP2017172510A - バタフライバルブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】気流騒音の発生を低減したバタフライバルブ構造を提供する。【解決手段】消音器内に内蔵されるパイプ２の開口部２ａと、該開口部２ａに設けられて、該開口部２ａを開閉する弁体５を有するバタフライバルブ構造１であって、前記開口部２ａが、前記パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘに対して傾斜しているとともに、前記弁体５が閉じた状態において、該弁体５における弁座６と当接する部分が、前記パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘに対して傾斜するようにした。【選択図】 図１

Description

本発明は、バタフライバルブ構造に関する。

従来、消音器において、図９に示すように、そのアウトレットパイプ１０１の上流側開口１０１ａ端部に、排気ガスの流量に応じて開閉する弁体１０２を有するバルブ１０３を設けたバタフライバルブ構造１０４を有し、弁体１０２が開くと、図示しない消音室内とアウトレットパイプ１０１内とを連通し、閉じると遮蔽するようにした消音器が知られており、この消音器においては、内燃機関の低回転時においては、弁体１０２を閉じて消音効果を高め、高回転時においては、弁体１０２を開くことにより背圧低減を図るようにしている（特許文献１参照）。

特許第４４５１７２８号公報

上記従来の消音器に用いられるバタフライバルブ構造１０４においては、図９に示すように、バルブ１０３の弁体１０２が、その閉状態において、アウトレットパイプ１０１の中心軸Ｙ−Ｙに対して直交するように設けられている。また、この弁体１０２は、図示しないスプリングの付勢力により閉方向に付勢されているため、内燃機関が２５００ｒｐｍ以上の高回転時においても、アウトレットパイプ１０１の中心軸Ｙ−Ｙと平行になるまで全開にすることはできないため、その弁体１０２の弁体開度α_１は４０°程度である。そのため、図９の点線で示す弁体１０２を全開にした開状態における弁体１０２とアウトレットパイプ１０１の中心軸Ｙ−Ｙとの角度β_１は約５０°となり、排気ガスが開口１０１ａより流入すると、この排気ガスは、弁体１０２に沿ってアウトレットパイプ１０１の内壁面に高速で衝突し、気流騒音を発生する恐れがある。

そこで、本発明は、上記気流騒音の発生を低減したバタフライバルブ構造を提案することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、消音器内に内蔵されるパイプの開口部と、該開口部に設けられて、該開口部を開閉する弁体を有するバタフライバルブ構造であって、
前記開口部が、前記パイプの中心軸に対して傾斜しているとともに、前記弁体が閉じた状態において、該弁体における弁座と当接する部分が、前記パイプの中心軸に対して傾斜していることを特徴とするものである。

また、少なくとも前記弁体の回転軸に対して直交する方向における弁体の中央部を、屈曲又は湾曲してもよい。

また、前記開口部を、前記パイプの本体部とは別体で構成された部材に設けてもよい。

本発明のバタフライバルブ構造は、開口部が、パイプの中心軸に対して傾斜しているとともに、弁体が閉じた状態において、弁体における弁座と当接する部分が、パイプの中心軸に対して傾斜していることにより、弁体の開状態において、従来技術の弁体開度α_１と同じ弁体開度とした場合に、弁体をパイプの中心軸と平行な状態に、より近づけることができ、開口部から内部に流入する流体が、パイプの内周壁へ衝突する速度が抑制され、気流騒音の発生を抑制することができる。

本発明の実施例１に係るバタフライバルブ構造を示すもので、弁体を閉じた状態の縦断面図。 図１の状態から弁体を開いた状態の縦断面図。 本発明の実施例１に係るバタフライバルブ構造の他例の縦断面図。 本発明の実施例１に係るバタフライバルブ構造の他例の縦断面図。 本願と対比するための仮のバタフライ構造における流体の流れ特性図。 図１に示すバタフライバルブ構造における流体の流れ特性図。 本発明の実施例２に係るバタフライバルブ構造の縦断面図。 本発明の実施例３に係るバタフライバルブ構造の縦断面図。 従来技術のバタフライバルブ構造の縦断面図。

本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例１に係るバタフライバルブ構造１の縦断面図を示し、バタフライバルブ構造１は、図示しない消音器内に上流側Ａ部が内蔵される排気管であるパイプ２と、バタフライバルブ（以下、バルブともいう）３で構成されている。なお、図１において、左側が上流側Ａ、右側が下流側Ｂである。

パイプ２の消音器内に開口する開口２ａ端部には、図１に示すように、バルブ３が設けられている。パイプ２の開口２ａは、パイプ２を、その中心軸Ｘ−Ｘに対して斜めに切断して形成され、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘに対して、所定角度θ傾斜して形成されている。この所定角度θは、搭載する車両の内燃機関の種類等に応じて任意に設定し、好ましくは、６０度〜８０度に設定し、本実施例においては７０度に設定した。以下、開口２ａにおいて、最も上流側Ａに位置する側を上側として説明する。

バルブ３は、回転軸４、弁体５、弁座６を有する。回転軸４は、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘと直交し、かつ、開口２ａの上端部に設けられ、この回転軸４には、バタフライバルブ弁である弁体５が固設されている。弁体５は、回転軸４を中心として、図２に示すように所定角度α_２の範囲内で回動できるようになっており、弁体５は、回転軸４を中心として、上流側に回動することにより閉じ、下流側に回動することにより開くようになっている。

弁座６は、パイプ２の内側面に設けられ、ワイヤメッシュ等からなる緩衝材６ａを有している。弁体５は、図示しないコイルスプリング等の付勢手段により、弁座６に当接する方向、すなわち、弁体５の閉方向に付勢され、弁体５が閉じた際に、弁体５と弁座６の緩衝材６ａが当接するようになっている。

上記構造により、弁体５が閉じた際には、弁体５における弁座６と当接する部分が、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘに対して、所定角度θ傾斜するようになっている。また、弁体５は、閉じた状態から、回転軸４と反対側の下端部が、パイプ２の下流側方向に向かって開動するようになっている。

なお、弁体５における弁座６と当接する部分以外は、任意の形状に形成することができる。例えば、開口２ａを閉塞する本体部５ａを、図１に示すように、全体を板状部材で平面状に形成してもよいし、図３に示すように、本体部５ａにおける回転軸４に対して直交する方向における中央部を、上流側方向に突出するように曲折したクの字形状に形成してもよいし、図４に示すように、本体部５ａを上流側方向に膨出するように弧状に湾曲して形成してもよいし、波状に形成してもよい。

以上のように、弁体５が閉状態において、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘに対して、所定角度θ傾斜して、下端部が下流側に位置するようになっていることにより、図２に示すように、弁体５が従来技術の弁体開度α_１と同じ弁体開度α_２で開いたとしても、弁体５を、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘと平行に近づけることができ、開口流路面積を従来技術よりも大きくすることができる。

図５に示すように、仮に、開口と、閉じた状態の弁体が、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘと直交するようにパイプに設け、弁体を開いた状態で排気ガスを流通させると、排気ガスがパイプの径方向に高速で流れ、パイプの内周壁に衝突し、気流騒音が発生する恐れがある。

一方、本願のバタフライバルブ構造１においては、図６に示すように、弁体５を開いた状態において、排気ガスは、パイプ２の中心部では高速で流れ、パイプ２の内周壁付近では低速で流れるために、排気ガスが、パイプ２の内周壁へ衝突する速度が抑制され、気流騒音の発生を抑制することができる。

また、少なくとも弁体５の回転軸４に対して直交する方向における弁体５の中央部が、屈曲又は湾曲するように形成したことにより、弁体５の剛性を高め、排気ガス等により生じる弁体５のびびり音を低減することができる。

なお、上記実施例では、回転軸４を、開口２ａの上端部に設けたが、回転軸４は、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘと直交すれば任意の位置に設けることができる。例えば、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘに位置する開口２ａの中央部や、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘから上方にオフセットした位置に設けることができ、好ましくは、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘと同じ位置若しくは、それよりも上方の位置に設ける。すなわち、弁体５は、その閉状態から、その少なくとも一部がパイプ２の下流側方向に向かって回動するようになっている。

［実施例２］
上記実施例１においては、パイプ２を、その中心軸Ｘ−Ｘに対して斜めに切断して開口２ａを形成したが、図７に示すように、パイプ１２の端部に、パイプ１２の本体部１２Ａとは別体で構成したアダプタ１１を設け、このアダプタ１１の端部を、パイプ１２の中心軸Ｘ−Ｘに対して斜めに切断して開口部１１ａを形成するとともに、上記実施例１と同様のバタフライバルブ３を設けてもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１と同様であるので説明を省略する。

本実施例２においても前記実施例１と同様の効果を奏する。

［実施例３］
上記実施例１においては、パイプ２を、その中心軸Ｘ−Ｘに対して斜めに切断して開口２ａを形成したが、図８に示すように、パイプ２の端部を曲げ加工し、開口２ａを、パイプ２の中心軸Ｘ−Ｘに対して、所定の角度θ傾斜するように形成してもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１と同様であるので説明を省略する。

本実施例３においても前記実施例１と同様の効果を奏する。

１ バタフライバルブ構造
２，１２ パイプ
２ａ，１１ 開口部
５ 弁体
６ 弁座

Claims (3)

1. 消音器内に内蔵されるパイプの開口部と、該開口部に設けられて、該開口部を開閉する弁体を有するバタフライバルブ構造であって、
   前記開口部が、前記パイプの中心軸に対して傾斜しているとともに、前記弁体が閉じた状態において、該弁体における弁座と当接する部分が、前記パイプの中心軸に対して傾斜していることを特徴とするバタフライバルブ構造。
2. 少なくとも前記弁体の回転軸に対して直交する方向における弁体の中央部が、屈曲又は湾曲していることと特徴とする請求項１記載のバタフライバルブ構造。
3. 前記開口部は、前記パイプの本体部とは別体で構成された部材に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のバタフライバルブ構造。