JP2023107539A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気流音の発生を抑制することができる弁装置を提供する。
【解決手段】流体の流路の開度を調整するよう構成された弁装置は、軸部と、弁体と、付勢部と、回転抑制部と、を備える。軸部は、流路に固定されるよう構成される。弁体は、軸部に対し回転可能であり、内部空間を有する。付勢部は、弁体の内部空間に設けられ、一端が軸部に連結され、かつ、他端が弁体に連結されており、所定の位置に回転変位するように弁体を付勢する。回転抑制部は、軸部に設けられ、弁体又は付勢部と接触することにより、あらかじめ設定した範囲を超えて弁体が回転することを抑制する。
【選択図】図４

Description

本開示は、流体の流路に設けられる弁装置に関する。

車両のエンジンからの排ガスが流下する排気管を開閉する弁装置が知られている。一例として、特許文献１に開示された弁装置は、スプリングによって排気管の軸線と直交する閉塞方向に付勢される開閉蓋を備える。当該開閉蓋は、排気管内に突出するストッパによって、閉塞状態に保持される。

実開昭５８－１８０３２２号公報

しかし、特許文献１に開示された弁装置では、ストッパが排気管内に突出しているため、排気ガスの気流が乱れてしまい、気流音が発生しやすいという問題があった。
本開示の一局面は、気流音の発生を抑制することができる弁装置を提供する。

本開示の一態様は、流体の流路の開度を調整するよう構成された弁装置であって、弁装置は、軸部と、弁体と、付勢部と、回転抑制部と、を備える。軸部は、流路に固定されるよう構成される。弁体は、軸部に対し回転可能であり、内部空間を有する。付勢部は、弁体の内部空間に設けられ、一端が軸部に連結され、かつ、他端が弁体に連結されており、所定の位置に回転変位するように弁体を付勢する。回転抑制部は、軸部に設けられ、弁体又は付勢部と接触することにより、あらかじめ設定した範囲を超えて弁体が回転することを抑制する。このような構成によれば、弁体のストッパとなる回転抑制部を弁体の内部空間に配置することにより、弁体のストッパを弁体の外部に配置する場合と比較して、流体の流れが乱れるのを抑制することができる。よって、気流音が発生するのを抑制することができる。

本開示の一態様では、回転抑制部は、弁体が開度を低減させる閉方向に回転するときに、付勢部と接触することにより、あらかじめ設定した以上に閉方向に弁体が回転することを抑制してもよい。このような構成によれば、あらかじめ設定した位置を超えて閉方向に回転することを抑制することができる。

本開示の一態様では、回転抑制部は、弁体が開度を増加させる開方向に回転するときに、付勢部と接触することにより、あらかじめ設定した以上に開方向に弁体が回転することを抑制してもよい。このような構成によれば、あらかじめ設定した位置を超えて開方向に回転することを抑制することができる。

本開示の一態様では、軸部は、一直線上に間隔を空けて配置され、それぞれ流路に固定される第１棒部及び第２棒部、を有してもよい。付勢部は、弁体の回転に伴って変位し、第１棒部と第２棒部との間の空間を移動可能であってもよい。このような構成によれば、付勢部を弁体の内部空間に配置することができると共に、付勢部が内部空間において軸部に大きく妨げられずに移動できるため、付勢部が移動するための空間を軸部に近い位置に形成することができる。よって、弁装置を小型化することができる。

マフラの長さ方向における断面側面図である。 第２筐体を組み付ける前の弁装置の斜視図である。 第２筐体を組み付ける前の弁装置の正面図である。 図４Ａは弁体が閉位置にあるときの弁装置の側面図であり、図４Ｂは弁体が閉位置と開位置との間にあるときの弁装置の側面図であり、図４Ｃは弁体が開位置にあるときの弁装置の側面図である。 変形例における弁装置の図であって、図５Ａは弁体が閉位置にあるときの弁装置の側面図であり、図５Ｂは弁体が閉位置と開位置との間にあるときの弁装置の側面図であり、図５Ｃは弁体が開位置にあるときの弁装置の側面図である。

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．実施形態］
［１－１．構成］
図１に示す弁装置１は、例えば、車両のエンジンから排ガスが流れるマフラシェルやパイプ（換言すれば、排ガスの流路）に搭載される。例えば弁装置１は、車両の排ガスの流路に搭載されたマフラシェルの内側パイプ５０に設けられる。内側パイプ５０は、一例として、略直線状に延びる円筒状の部材である。弁装置１は、内側パイプ５０内に流れる排ガスの流量を調整するように構成されている。なお、排ガスが流体の一例に相当する。

図２，図３に示すように、弁装置１は、軸部２と、弁体３と、伸縮部材４と、を備える。なお、図２，図３では、弁装置１における後述する第２筐体３２については図示省略している。

軸部２は、第１棒部２１と、第２棒部２２と、中間部２３と、を備える。これら第１棒部２１、第２棒部２２、中間部２３によって、１つの長尺状の部材が構成される。
第１棒部２１及び第２棒部２２は、内側パイプ５０を貫通するように設けられる棒状の部位である。第１棒部２１及び第２棒部２２は、内側パイプ５０に固定されており、内側パイプ５０に対する回転が不可能となっている。第１棒部２１及び第２棒部２２は、内側パイプ５０における排ガスの流れ方向に略直交する方向に延び、かつ、同一直線上に配置される。第１棒部２１及び第２棒部２２は、内側パイプ５０の中心付近において間隔を空けて配置されている。なお、内側パイプ５０の中心付近とは、内側パイプ５０における排ガスの流れ方向に直交する断面の略中心のことである。例えば、第１棒部２１及び第２棒部２２は、内側パイプ５０における排ガスの流れ方向に直交する断面の中心に対し、対称の同形状であり、かつ、対称の位置に設けられることが好ましいが、この限りでない。

中間部２３は、第１棒部２１と第２棒部２２とを連結する。中間部２３は、第１棒部２１及び第２棒部２２に固定されており、第１棒部２１及び第２棒部２２に対する回転が不可能となっている。中間部２３は、連結部２３１と、係止部２３２と、を備える。連結部２３１は、第１棒部２１及び第２棒部２２と同心円状に形成された円筒状の形状を、円筒の長さ方向に広がる平面で分割した、半円筒型の形状である。係止部２３２は、伸縮部材４の一端を引っ掛けるための部分である。係止部２３２は、連結部２３１における長さ方向（軸部２の長さ方向）に並ぶ２つの貫通孔の間の部分であって、器状に形成される連結部２３１の内側に凹んだ形状である。連結部２３１は上述した半円筒型であって内部が中空であるため、第１棒部２１と第２棒部２２の間には空間があり、中間部２３及び伸縮部材４以外は配置されない。

第１棒部２１は、第１円柱部２１０と、第１側部２１１と、第１支持部２１２と、第１延出部２１３と、を備える。第１円柱部２１０と、第１側部２１１と、第１支持部２１２と、第１延出部２１３とは、中間部２３に近い順に、この順番に配置される。第１円柱部２１０は、円柱状に構成される。第１側部２１１は、第１円柱部２１０と同心円状に形成された円柱状の部位であり、第１円柱部２１０よりも径が大きい。第１支持部２１２は、第１円柱部２１０と同心円状に形成された円柱状の部位であり、第１側部２１１よりも径が大きい。第１延出部２１３は、扁平な棒状の部位である。第１延出部２１３の一部は、内側パイプ５０の外側に突出する。

第２棒部２２は、第２円柱部２２０と、第２側部２２１と、第２支持部２２２と、第２延出部２２３と、を備える。第２円柱部２２０と、第２側部２２１と、第２支持部２２２と、第２延出部２２３とは、中間部２３に近い順に、この順番に配置される。第２円柱部２２０は、円柱状に構成される。第２側部２２１は、第２円柱部２２０と同心円状に形成された円柱状の部位であり、第２円柱部２２０よりも径が大きい。第２支持部２２２は、第２円柱部２２０と同心円状に形成された円柱状の部位であり、第２側部２２１よりも径が大きい。第２延出部２２３は、扁平な棒状の部位である。第２延出部２２３の一部は、内側パイプ５０の外側に突出する。

第１支持部２１２と、第２支持部２２２は、軸受として機能し、例えばクッション性またはシール性の少なくとも一方の機能を有し、例えばワイヤメッシュからなる。第１支持部２１２と、第２支持部２２２は、軸部２における弁体３の軸方向の移動を抑制している。すなわち、第１支持部２１２の直径および第２支持部２２２の直径は、後述する穴部３３の幅方向の長さよりも大きい。

第１支持部２１２と第２支持部２２２との間に弁体３が配置される。
弁体３は、正面視すると略円形の扁平な中空の部位である。弁体３は、軸部２を中心に回転可能に設けられる。以下、内側パイプ５０の開度を低減させる弁体３の回転方向を閉方向とし、内側パイプ５０の開度を増加させる弁体３の回転方向を開方向とする。また、内側パイプ５０内に流れる排ガスの流量が最も多くなるときの弁体３の位置を、開位置とする。図４Ｃに示すように、開位置に位置する弁体３は、排ガスの流れ方向に沿って配置された状態となる。より詳しくは、後述する閉位置において排ガスが当たる面（つまり、後述する第２筐体３２）が、排ガスの流れ方向に沿って配置された状態となる。一方、内側パイプ５０内のうち弁体３の下流側で流れる排ガスの流量が最も少なくなるときの弁体３の位置を、閉位置とする。図１及び図４Ａに示すように、閉位置に位置する弁体３は、内側パイプ５０における排ガスの流れ方向に直交する平面に沿った方向に配置された状態となる。より詳しくは、第２筐体３２が、排ガスの流れ方向に直交する平面に沿った方向に配置された状態となる。

弁体３は、第１筐体３１と、第２筐体３２と、を備える。第１筐体３１は、肉薄の器状の部分であって、側面視すると、円弧状に湾曲する部分を有する。本実施形態の第１筐体３１は、排ガスの流れ方向の下流側に向かって膨らんでおり、内部に空間が形成されている。第２筐体３２は、第１筐体３１を蓋するように配置される部分であって、側面視すると、中央部分が外側にやや膨らんだ、板状の部位である。弁体３は、第１筐体３１及び第２筐体３２を対面させて接合することで形成される。第１筐体３１と第２筐体３２とによって、内部空間３０が形成されている。この内部空間３０に、軸部２の第１円柱部２１０、第２円柱部２２０、中間部２３、伸縮部材４の大半が収容される。一方、弁体３において内部空間３０の縁に、第１側部２１１、第２側部２２１、伸縮部材４の他端のフックが位置する。弁体３が閉位置に位置するとき、第１筐体３１は下流側に位置し、第２筐体３２は上流側に位置する。

図２，図３に戻り、弁体３は、穴部３３を備える。穴部３３は、軸部２を挿入可能な溝であって、軸部２の長さ方向と交差する方向に軸部２が移動可能な溝である。
伸縮部材４は、伸縮可能な部材であり、一例として引張コイルバネである。伸縮部材４の一端は、軸部２に連結される。より詳しくは、伸縮部材４の一端は、フック状をなし、係止部２３２に引っ掛けられる。伸縮部材４の他端は、フック状をなし、弁体３に連結される。より詳しくは、第１筐体３１の下方であって、第１筐体３１の内部空間３０側に切り曲げられて形成された２つの貫通孔６１に、伸縮部材４の端部のフックが引っ掛けられる。なお、下方とは、弁体３が閉位置から開位置に移動したときに下流側に移動する弁体３の端部が、閉位置にあるときに位置する方向をいう。伸縮部材４は、閉方向に回転するように弁体３を付勢する。また、伸縮部材４は、自然長よりも引っ張られた状態で内部空間３０に設けられており、伸縮部材４を縮小させる復元力を生じている。伸縮部材４は、一端と他端との間が縮もうとする復元力により、穴部３３の開口から穴部３３の所定の位置に向かう荷重を軸部２に加える。穴部３３の所定の位置とは、穴部３３における、穴部３３の開口から最も遠い位置３３ａである。言い換えると、位置３３ａは、穴部３３の底の部分である。また、位置３３ａと貫通孔６１との距離は、弁体３が閉位置にある場合において、伸縮部材４の自然長と同一、または伸縮部材４の自然長よりも長い。

［１－２．弁装置の動作］
図４Ａ～４Ｃを用いて、弁装置１が閉位置から開位置に移動するときの動作について説明する。なお、図４Ａ～４Ｃでは、内側パイプ５０を図示省略している。

図４Ａ～４Ｃに示すように、伸縮部材４は、弁体３の回転に伴って変位し、第１棒部２１と第２棒部２２との間の空間を移動可能である。より詳しくは、伸縮部材４における軸部２側のフックの部分である第１当接部４１、及び、伸縮部材４における軸部２側のコイルの部分である第２当接部４２は、係止部２３２を中心として回転する。

図４Ａに示すように、弁装置１が閉位置にあるとき、第１当接部４１は、中間部２３における上流側の壁２３ａに当接している。弁体３がこの位置からさらに閉方向に回転しようとしても、壁２３ａと第１当接部４１とが当接しているため、その回転は抑制される。

図４Ｂに示すように、弁装置１が閉位置と開位置との間にあるとき、第１当接部４１及び第２当接部４２は、壁２３ａ及び後述する壁２３ｂには接していない。
図４Ｃに示すように、弁装置１が開位置にあるとき、第２当接部４２は、中間部２３における下流側の壁２３ｂに当接している。弁体３がこの位置からさらに開方向に回転しようとしても、壁２３ｂと第２当接部４２とが当接しているため、その回転は抑制される。

［１－３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）弁体３が回転変位するときに、伸縮部材４が中間部２３に接触することで、あらかじめ設定した以上に閉方向に弁体３が回転することを抑制する。このような構成によれば、弁体３の内部空間３０に配置される中間部２３と伸縮部材４によって、弁体３の回転を抑制するストッパの機能を発揮する。そのため、弁体３のストッパを弁体３の外部に配置する場合と比較して、排気ガスの気流が乱れるのを抑制することができる。よって、気流音が発生するのを抑制することができる。

（１ｂ）中間部２３は、弁体３が閉方向に回転するときに、伸縮部材４における第１当接部４１と接触することにより、あらかじめ設定した以上に閉方向に弁体３が回転することを抑制する。このような構成によれば、弁体３が閉位置を超えて回転するのを抑制することができる。また、壁２３ａと第１当接部４１とが速い速度で接触したとしても、伸縮部材４が曲がるように弾性変形可能であるため、接触による衝撃を吸収することができる。

（１ｃ）中間部２３は、弁体３が開方向に回転するときに、伸縮部材４における第２当接部４２と接触することにより、あらかじめ設定した以上に開方向に弁体３が回転することを抑制する。このような構成によれば、弁体３が開位置を超えて回転するのを抑制することができる。また、壁２３ｂと第２当接部４２とが速い速度で接触したとしても、伸縮部材４が曲がるように弾性変形可能であるため、接触による衝撃を吸収することができる。

（１ｄ）伸縮部材４は、弁体３の回転に伴って変位し、第１棒部２１と第２棒部２２との間の空間を移動可能である。このような構成によれば、伸縮部材４を弁体３の内部空間３０に配置することができると共に、伸縮部材４が内部空間３０において軸部２に大きく妨げられずに移動できるため、伸縮部材４が移動するための空間を軸部２に近い位置に形成することができる。よって、弁装置１を小型化することができる。

［１－４．対応関係］
伸縮部材４が付勢部に相当し、中間部２３が回転抑制部に相当する。
［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（２ａ）上記実施形態では、中間部２３は、弁体３が閉方向に回転するときに、伸縮部材４における第１当接部４１と接触することにより、あらかじめ設定した以上に閉方向に弁体３が回転することを抑制する構成を例示した。また、中間部２３は、弁体３が開方向に回転するときに、伸縮部材４における第２当接部４２と接触することにより、あらかじめ設定した以上に開方向に弁体３が回転することを抑制する構成を例示した。しかし、弁体３が移動を抑制される位置は、閉位置や開位置に限定されるものではない。あらかじめ設定した範囲を超えて弁体３が回転することを抑制されていればよい。

また、壁２３ａ及び壁２３ｂに当接する箇所は、第１当接部４１及び第２当接部４２に限定されるものではない。伸縮部材４における第１当接部４１及び第２当接部４２以外の部分が、壁２３ａ及び壁２３ｂに当接してもよい。また、中間部２３における伸縮部材４が当接する部分の形状も特に限定されない。

また、伸縮部材４に替えて、弁体３が中間部２３に当接することで、回転範囲を抑制するように構成されていてもよい。例えば、図５Ａ～５Ｃに示すように、弁体３における第２筐体３２の一部分である第３当接部１４１、及び、弁体３における第１筐体３１の一部分である第４当接部１４２が、中間部２３に当接することにより、あらかじめ設定した範囲を超えて弁体３が回転することを抑制されてもよい。

より詳しくは、図５Ａに示すように、弁装置１が閉位置にあるとき、第３当接部１４１は、中間部２３における上流側の壁２３ｃに当接している。弁体３がこの位置からさらに閉方向に回転しようとしても、壁２３ｃと第３当接部１４１とが当接しているため、その回転は抑制される。

図５Ｂに示すように、弁装置１が閉位置と開位置との間にあるとき、第３当接部１４１及び第４当接部１４２は、壁２３ｃ及び後述する壁２３ｄには接していない。
図５Ｃに示すように、弁装置１が開位置にあるとき、第４当接部１４２は、中間部２３における上方の壁２３ｄに当接している。なお、上方とは、下方と反対側の方向のことである。弁体３がこの位置からさらに開方向に回転しようとしても、壁２３ｄと第４当接部１４２とが当接しているため、その回転は抑制される。

（２ｂ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

１…弁装置、２…軸部、３…弁体、４…伸縮部材、２１…第１棒部、２２…第２棒部、２３…中間部、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…壁、３０…内部空間、３１…第１筐体、３２…第２筐体、３３…穴部、３３ａ…位置、４１…第１当接部、４２…第２当接部、５０…内側パイプ、６１…貫通孔、１４１…第３当接部、１４２…第４当接部、２１０…第１円柱部、２１１…第１側部、２１２…第１支持部、２１３…第１延出部、２２０…第２円柱部、２２１…第２側部、２２２…第２支持部、２２３…第２延出部、２３１…連結部、２３２…係止部。

Claims (4)

1. 流体の流路の開度を調整するよう構成された弁装置であって、
   前記流路に固定されるよう構成された軸部と、
   前記軸部に対し回転可能であり、内部空間を有する弁体と、
   前記弁体の内部空間に設けられる付勢部であって、一端が前記軸部に連結され、かつ、他端が前記弁体に連結されており、所定の位置に回転変位するように前記弁体を付勢する付勢部と、
   前記軸部に設けられ、前記弁体又は前記付勢部と接触することにより、あらかじめ設定した範囲を超えて前記弁体が回転することを抑制する回転抑制部と、
   を備える、弁装置。
2. 請求項１に記載の弁装置であって、
   前記回転抑制部は、前記弁体が前記開度を低減させる閉方向に回転するときに、前記付勢部と接触することにより、あらかじめ設定した以上に前記閉方向に前記弁体が回転することを抑制する、弁装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の弁装置であって、
   前記回転抑制部は、前記弁体が前記開度を増加させる開方向に回転するときに、前記付勢部と接触することにより、あらかじめ設定した以上に前記開方向に前記弁体が回転することを抑制する、弁装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の弁装置であって、
   前記軸部は、一直線上に間隔を空けて配置され、それぞれ前記流路に固定される第１棒部及び第２棒部、を有し、
   前記付勢部は、前記弁体の回転に伴って変位し、前記第１棒部と前記第２棒部との間の空間を移動可能である、弁装置。

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