JP2019049240A

JP2019049240A - 排気バルブ装置

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Publication number: JP2019049240A
Application number: JP2017174582A
Authority: JP
Inventors: 井上　勝文; Katsufumi Inoue; 勝文井上; 宏章鱒渕; Hiroaki Masubuchi; 瑞樹林田; Mizuki HAYASHIDA
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-03-28

Abstract

【課題】支軸に円筒状の緩衝部材を複数挿通させて、複数の緩衝部材の少なくとも一つをコイルバネと共に動かすことで、コイルバネの摩耗を簡単かつ確実に低コストで防止することができる排気バルブ装置を提供する。【解決手段】消音器中の排気通路に設置され、排気ガスの排気圧力に応じて排気通路を開閉する弁体２０と、この弁体２０が閉じた際に該弁体２０が当接する弁座１１と、この弁座１１に固定され、弁体２０を揺動自在に支持する支軸１７と、この支軸１７が挿通されるカラー部材２９Ａ〜２９Ｃと、このカラー部材２９Ａ〜２９Ｃを外装し、弁体２０を閉じる方向に付勢する捩りコイルバネ３０と、を備えて成る排気バルブ装置１０において、円筒状に形成した３つのカラー部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃを支軸１７にそれぞれ挿通させた。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンからの排気ガスの排気圧力に応じて消音器中の排気通路を開閉する排気バルブ装置（排気制御弁）に関する。

例えば、自動車用多気筒エンジンにおいて混合気の燃焼状態改善のため燃料室内にスワールを発生させる吸気制御弁には、特許文献１に開示された回転軸のがたつき防止装置が採用されている。この特許文献１に開示された吸気制御弁用の回転軸のがたつき防止装置は、中心軸線方向へ設けた切溝により拡開可能であって回転軸の小径部に回転可能に嵌装された緩衝部材と、この緩衝部材の外側周面に圧接して回転軸を中心軸線に直角の方向へ押すばね部材とを備え、緩衝部材に中心軸線方向へ延びる突起部を外側方へ突出させて設け、切溝を突起部に形成してある。

そして、ばね部材を緩衝部材に圧接させてセットするとき突起部にばね部材が当たると、突起部に作用するばね荷重の僅かな不均衡で緩衝部材が回転して切溝がばね部材と接触しない位置に移動する。また、回転軸の回転に伴って緩衝部材が回転したときは、突起部がばね部材に当たってそれ以上の回転を阻止し、切溝をばね部材に接触させない。これらにより、緩衝部材がばね部材によって拡げられ、回転軸にばね部材が直接接触して摩耗することをなくしている。

特許第４１８０７６０号公報

しかしながら、前記従来の制御弁では、緩衝部材が回転軸の小径部に回転可能に嵌装されているため、緩衝部材は、ばね部材に対して相対移動が発生してばね部材との間に摩擦が発生し、ばね部材の摩耗を確実に抑制することが難しかった。また、回転軸に緩衝部材を嵌装するための小径部を形成しなければならないため、その分コスト高であった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、支軸に円筒状の緩衝部材を複数挿通させて、複数の緩衝部材の少なくとも一つをコイルバネと共に動かすことで、コイルバネの摩耗を簡単かつ確実に低コストで防止することができる排気バルブ装置を提供することを目的とする。

本願発明は、消音器中の排気通路に設置され、排気ガスの排気圧力に応じて前記排気通路を開閉する弁体と、前記弁体が閉じた際に該弁体が当接する弁座と、前記弁座に固定され、前記弁体を揺動自在に支持する支軸と、前記支軸が挿通される緩衝部材と、前記緩衝部材を外装し、前記弁体を閉じる方向に付勢するコイルバネと、を備えて成る排気バルブ装置において、前記緩衝部材は円筒状に形成され、前記円筒状の緩衝部材が前記支軸に複数挿通されていることを要旨とする。

以上説明したように、本願発明によれば、支軸とコイルバネとの間に配置された緩衝部材を円筒状に形成して支軸に複数挿通させたことにより、複数の緩衝部材の少なくとも一つをコイルバネと共に動かすことができ、コイルバネの摩耗を簡単かつ確実に低コストで防止することができる。

本発明の第１実施形態の排気バルブ装置を内蔵した消音器の概略構成図である。上記排気バルブ装置を弁体側から見た斜視図である。上記排気バルブ装置の分解斜視図である。上記排気バルブ装置の背面図である。（ａ）は図４中Ａ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は上記弁体の支軸とコイルバネとカラー部材の関係を示す説明図である。本発明の第２実施形態の排気バルブ装置の背面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態の排気バルブ装置を内蔵した消音器の概略構成図、図２は排気バルブ装置を弁体側から見た斜視図、図３は同排気バルブ装置の分解斜視図、図４は排気バルブ装置の背面図、図５（ａ）は図４中Ａ−Ａ線に沿う断面図、図５（ｂ）は弁体の支軸とコイルバネとカラー部材の関係を示す説明図である。

図１に示すように、排気バルブ装置１０は、消音器（マフラ）１内を仕切るバッフルプレート（仕切板）９に形成された一対の貫通孔９ａ，９ｂのうちの片方の貫通孔９ｂに取り付けられており、図示しないエンジンからの排気ガスＧの排気圧力に応じて消音器１中の排気通路となる貫通孔９ｂを開閉するものである。

図１に示すように、消音器１は、略円筒状のアウタシェル２と、このアウタシェル２の前後両端開口部を閉塞するアウタプレート３，４とで消音器本体（マフラ本体）が構成されており、図示しないエンジンから発生する排気吐出音と高温の排気ガスＧを、内部に設けられたインレットパイプ（排気管）５とアウトレットパイプ６とインナパイプ７及び板状で一対のバッフルプレート（仕切板）８，９とによって消音、冷却するものである。

図１〜図４に示すように、排気バルブ装置１０は、バッフルプレート９の貫通孔９ｂにスポット溶接等により固着される金属製の弁座１１と、この弁座１１の排気通路となる円筒部（入口管）１３を開閉する金属製の弁体２０と、この弁体２０を閉じる方向に付勢する金属製の捩りコイルバネ（コイルバネ）３０と、弁座１１の排気ガスＧの流れ方向の下流側の端部１４にスポット溶接等により固着された金属製の外筒４０と、で構成されている。

図２、図３に示すように、弁座１１は、両上角側が円弧状で略矩形の平板部１２と、この平板部１２の前面中央に円筒状に一体突出形成された円筒部１３と、平板部１２の上端縁及び両側端縁より後方に一体に折り曲げ形成された上端部１４ａと両側端部１４ｂ，１４ｂとを有した端部１４とを備えている。

弁座１１の平板部１２の下端縁には、弁体２０の揺動を規制するストッパ受部１５を後方に一体に折り曲げ形成してある。このストッパ受部１５の一側端部１４ｂ寄りには切欠き部１５ａを形成してある。また、弁座１１の両側端部１４ｂ，１４ｂの下側には、中央に軸貫通孔１６ａを有した一対のフランジ１６，１６を一体形成してある。この一対のフランジ１６，１６の各軸貫通孔１６ａ間には支軸１７が貫通している。この一対のフランジ１６，１６の各軸貫通孔１６ａを貫通した支軸１７の両端側は、一対のフランジ１６，１６に溶接等により固定されている。

図２、図３に示すように、弁体２０は、両上角側が円弧状で略矩形の平板部２１と、この平板部２１の上端縁及び両側端縁より後方に一体に折り曲げ形成された上部２２と両側部２３，２３とを備えている。

弁体２０の平板部２１の下端縁には、傾斜片部２４を後方に傾斜させて折り曲げ形成してある。この傾斜片部２４の中央には、弁座１１のストッパ受部１５に当接するストッパ２５を一体突出形成してある。この弁体２０のストッパ２５が弁座１１のストッパ受部１５に当接して弁体２０の揺動する角度が規制されるまでの角度が弁体２０の所定開度となっている。

また、傾斜片部２４の一側部２３寄りには、切欠き部２４ａを形成してある。さらに、弁体２０の両側部２３，２３の下側には、中央に軸貫通孔２６ａを有した一対のフランジ２６，２６を一体形成してある。この一対のフランジ２６，２６の各軸貫通孔２６ａ内に弁座１１に対して弁体２０を揺動自在に支持する支軸１７が貫通されている。

さらに、弁体２０の平板部２１の中央には、円形状の凸部２１ａを前面側に一体突出形成してあり、この平板部２１の前面の円形状の凸部２１ａの周りには、耐熱性で円環板状の緩衝マット２７をスポット溶接等により固着してある。弁体２０が閉じた際に、弁体２０の平板部２１が緩衝マット２７を介して弁座１１の平板部１２に隙間なく当接するようになっている。また、弁座１１の一対のフランジ１６，１６と弁体２０の一対のフランジ２６，２６の各間の支軸１７には円環状のブッシュ２８をそれぞれ貫通させている。この一対のブッシュ２８，２８を介して支軸１７に弁体２０を揺動自在に軸支してある。

また、図２、図４、図５に示すように、弁体２０の一対のフランジ２６，２６間の支軸１７には、金属製で円筒状のカラー部材（緩衝部材）２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが挿通されている。図２及び図４中右側に位置する円筒状で短尺のカラー部材２９Ａは、捩りコイルバネ３０の一端３１が弁体２０を付勢する部位に対向する支軸１７の位置に配置されていて、図２及び図４中左側に位置する円筒状のカラー部材２９Ｃと同じ長さに形成されている。また、中央に位置するカラー部材２９Ｂは、左右の円筒状のカラー部材２９Ａ，２９Ｃよりも長尺に形成されている。これら各カラー部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃは、捩りコイルバネ３０を外装していて、図５（ｂ）に示すように、支軸１７との間に所定のクリアランスＫを有している。そして、弁体２０の開閉時に、図５（ｂ）に示すように、３つの円筒状のカラー部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃのうちのカラー部材２９Ａは捩りコイルバネ３０の一端３１の回転に応じて共に回転して、捩りコイルバネ３０の一端３１側の摩耗を防ぐようになっている。

図２及び図４に示すように、捩りコイルバネ３０は、支軸１７に挿通された３分割のカラー部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃに外装されていて、その一端３１側を弁体２０の平板部２１の裏面に当接係止させ、他端３２を弁座１１のストッパ受部１５の切欠き部１５ａに係止させている。この捩りコイルバネ３０により弁座１１に対して弁体２０を閉じる方向に付勢している。

図２、図３に示すように、外筒４０は、弁座１１の端部１４の上端部１４ａを覆う上壁（天井壁）４１と、中央部４２ａが円弧状に突出した弁座１１の端部１４の両側端部１４ｂ，１４ｂを覆う両側壁４２，４２とを備えて略逆Ｕ字板状に形成されていて、弁座１１の端部１４に点付け溶接等により固着されている。

弁体２０が所定開度である場合に、外筒４０の上壁４１と両側壁４２，４２の各円弧状の中央部４２ａが、捩りコイルバネ３０の付勢力に抗した開いた弁体２０の上部２２と両側部２３，２３をそれぞれ覆うようになっている。尚、弁体２０の所定開度は、排気ガスＧの排気圧力が最大であるときに弁体２０が揺動する角度であり、例えば、最大４５°に設定されている。これにより、弁体２０が開いたときに、弁体２０の周囲を外筒４０で覆うことで、弁体２０の開度を増加させ、低背圧化の効果が得られるようになっている。

以上実施形態の排気バルブ装置１０によれば、エンジンの低回転時において、消音器１内を流れる排気ガスＧの排気圧力が小さいため、排気バルブ装置１０の弁体２０は閉じている。この弁体２０が閉じている場合、排気ガスＧは、消音器１内を図１の矢印Ｒ１で示すように流れ、インレットパイプ５の端部５ａからインナパイプ７の中間ルートでは、バッフルプレート９の貫通孔９ａを通過し、この貫通孔９ａの孔径（通気抵抗）により音レベルの低減が図られる。

また、エンジンの回転数が所定の低速回転域を超え、排気ガスＧの排気圧力が捩りコイルバネ３０の弾性による付勢力を超える中・高回転時においては、排気バルブ装置１０の弁体２０が捩りコイルバネ３０の弾性付勢力に抗して開く。この場合、インレットパイプ５の端部５ａからインナパイプ７の中間ルートでは、バッフルプレート９の貫通孔９ａを通過する図１の矢印Ｒ１で示す流れと、排気バルブ装置１０の弁座１１の円筒部１３（バッフルプレート９の貫通孔９ｂ）を通過する図１の矢印Ｒ２で示す流れの２つの流れとなり、排気ガスＧが流れる断面積が増え、通気抵抗が低減する。

さらに、弁座１１の一対のフランジ１６，１６の間の同一の支軸１７に、ブッシュ２８を介して弁体２０の一対のフランジ２６，２６を揺動自在に支持すると共に、弁体２０を閉じる方向に付勢する捩りコイルバネ３０を外装してあるため、その分、部品点数を減らすことができ、全体の構造を簡素化することができる。

また、図２、図４，図５（ａ），（ｂ）に示すように、弁体２０の一対のフランジ２６，２６間の支軸１７に３分割された円筒状のカラー部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃをそれぞれ挿通させたことにより、弁体２０の開閉時に、３つの円筒状のカラー部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃのうちのカラー部材２９Ａが捩りコイルバネ３０の一端３１の回転に応じて共に回転することで、捩りコイルバネ３０の一端３１側の摩耗を簡単かつ確実に低コストで防止することができる。即ち、カラー部材２９Ａが捩りコイルバネ３０の一端３１の回転に応じて同一方向に回転し、捩りコイルバネ３０とカラー部材２９Ａの相対速度が発生しないため、捩りコイルバネ３０の一端３１側が摩耗することはない。

さらに、弁体２０の揺動を規制するストッパ受部１５を弁座１１に設けたことにより、弁体２０のストッパ２５が弁座１１のストッパ受部１５に当たって規制される開度（揺動角度）を最大角度とすることができる。

図６は本発明の第２実施形態の排気バルブ装置の背面図である。

この第２実施形態の排気バルブ装置１０′では、弁体２０の一対のフランジ２６，２６間の支軸１７に、２分割された金属製の同長で円筒状のカラー部材（緩衝部材）２９Ｄ，２９Ｅが挿通されている点が、前記第１実施形態と異なる。尚、他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、前記第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

以上第２実施形態の排気バルブ装置１０′によれば、弁体２０の一対のフランジ２６，２６間の支軸１７に２分割された円筒状のカラー部材２９Ｄ，２９Ｅをそれぞれ挿通させたことにより、弁体２０の開閉時に、２つの円筒状のカラー部材２９Ｄ，２９Ｅのうちのカラー部材２９Ｄが捩りコイルバネ３０の一端３１の回転に応じて共に回転することで、捩りコイルバネ３０の一端３１側の摩耗を簡単かつ確実に低コストで防止することができる。

尚、前記各実施形態では、支軸１７に３分割の円筒状のカラー部材２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ、或いは、２分割の円筒状のカラー部材２９Ｄ，２９Ｅをそれぞれ挿通させて、捩りコイルバネ３０の一端３１側に位置するカラー部材２９Ａ、或いは、カラー部材２９Ｄを捩りコイルバネ３０の一端３１側の回転に応じて共に回転させて、捩りコイルバネ３０の摩耗を防止するようにしているが、これは、支軸に１本のカラー部材だけを挿通させた構造においては捩りコイルバネの一端側の回転に応じて１本のカラー部材では捩りコイルバネと共に回転しないためである。

また、前記各実施形態によれば、消音器内を仕切るバッフルプレート（仕切板）に形成した貫通孔に排気バルブ装置を取り付けたが、消音器中にあるインレットパイプ（排気管）の端部に排気バルブ装置を取り付けるようにしても良い。

１消音器
９バッフルプレート（仕切板）
９ｂ貫通孔（排気通路）
１０，１０′ 排気バルブ装置
１１弁座
１７支軸
２０弁体
２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ，２９Ｅカラー部材（緩衝部材）
３０捩りコイルバネ（コイルバネ）
３１一端（コイルバネが弁体を付勢する部位）
Ｇ排気ガス
Ｋクリアランス

Claims

消音器中の排気通路に設置され、排気ガスの排気圧力に応じて前記排気通路を開閉する弁体と、
前記弁体が閉じた際に該弁体が当接する弁座と、
前記弁座に固定され、前記弁体を揺動自在に支持する支軸と、
前記支軸が挿通される緩衝部材と、
前記緩衝部材を外装し、前記弁体を閉じる方向に付勢するコイルバネと、
を備えて成る排気バルブ装置において、
前記緩衝部材は円筒状に形成され、前記円筒状の緩衝部材が前記支軸に複数挿通されていることを特徴とする排気バルブ装置。
請求項１記載の排気バルブ装置であって、
前記複数の円筒状の緩衝部材の一つは、少なくとも前記コイルバネが前記弁体を付勢する部位と前記支軸との間に設けられることを特徴とする排気バルブ装置。
請求項１または２記載の排気バルブ装置であって、
前記複数の円筒状の緩衝部材は、前記支軸との間に所定のクリアランスを有することを特徴とする排気バルブ装置。