JP2562593B2 - 排気制御弁の軸受装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの排気流路面積を変える排気制御
弁の軸受装置に関するものである。

（発明の背景） エンジンの排気系に排気流路面積を変える排気制御弁
を設けたものがある。例えば排気管の膨張室への開口端
付近にこれを設け、排気系の慣性効果や脈動効果などの
動的効果が体積効率を低下させるように作用する回転速
度域で排気流路面積を減少し、動的効果の影響を消して
出力特性の向上を図るものがある（特願昭60−263752
号）。また多気筒エンジンで気筒間の排気干渉による悪
影響が生じる速度域で排気制御弁を閉じることも知られ
ている（特願昭60−263753号）。

さらに排気管の背圧を制御して燃焼を改善したり、排
気ブレーキとして利用するために排気制御弁を設けたも
のもある。

このように種々の目的で設けられる排気制御弁は、常
に高温の排気にされされるため、その弁軸の軸受には油
脂系潤滑剤を用いることができず、耐熱性に優れかつ自
己潤滑性に優れた材料を用いる必要が生じる。例えば弁
軸とこの弁軸の支持部材をハイシリコンダクタイル鋳鉄
で作った場合には、これらをニッケルリンメッキして耐
腐食を向上させる一方、軸受部分にアルミ青銅や鉛青銅
製のブッシュを介在させることが考えられる。

しかしこの場合には、排気中のカーボン微粒子がこの
軸受部分に入って、弁軸の回動時に異音を発生し易いと
いう問題があることが解った。

またこの弁軸の回転範囲は狭い範囲に限定され荷重の
かかる方向もほぼ一定なので、弁軸はブッシュに片当た
りすることになる。このため軸受部分に偏摩耗を発生
し、カーボン微粒子が一層噛み込んで動きが円滑でなく
なったり異音が出易くなるという問題もあることが解っ
た。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
耐熱性が高くなると共に、軸受部分にカーボン微粒子が
噛み込みにくくかつブッシュの偏摩耗が発生しにくく、
動きが円滑でかつ異音が発生しにくい排気制御弁の軸受
装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明によればこの発明は、軸方向に隣接して排気側
と排気から遠い側とに配設されたシールおよびブッシュ
を介して弁軸を支持部材に回転自在に支持する排気制御
弁の軸受装置において、前記支持部材に形成するシール
の装填室をブッシュの装填室より大径として両装填室間
に段部を形成し、前記シールは少なくとも前記弁軸との
接触部分の全面をグラファイト製として弁軸に摺接さ
せ、このシールの外周および排気側の端面を金属製カッ
プで覆い、その排気側の端面全面を排気側に露出させる
一方、前記ブッシュを前記弁軸と支持部材との間で常に
遊転自在としたことを特徴とする排気制御弁の軸受装置
により達成される。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例である排気制御弁を一部断
面した平面図、第２図は要部の拡大断面図、第３図はプ
ーリのカバーを取外した第１図におけるIII矢視図、第
４図はこの排気制御弁を用いた自動二輪車の排気系の平
面図、第５図はこの排気系を用いた自動二輪車の側面図
である。

第５図において符号10は４サイクル４気筒エンジンで
あり、車体中央付近に搭載されている。このエンジン10
はクランクケース12から斜め上前方へのびるシリンダ14
を有する。排気系は、シリンダ14の前面からクランクケ
ース12の下方にのびる４本の排気管16（16a〜16d）と、
排気管16の後端に接続され各排気管16の排気を集合して
消音器18に導く排気制御弁20とを備える。

排気制御弁20のボデー22は第１図に示すように、４本
の各排気管16に接続され排気管16と共に排気管を形成す
る分岐管部24（24a〜24d）と、この分岐管部24の下流側
開口端16A〜16Dが開口する膨張室26と、１本の集合管部
27とを備え、これらはステンレス鋳鋼により一体に鋳造
されている。分岐管部24はその上流側の各分岐端が各排
気管16に接続されている。また分岐管24の下流側開口端
16A〜16Dは縦長の四角形の開口形状とされ、膨張室26に
並列して開口している。前記集合管部27には連結管27a
が一体に結合され、前記消音器18はこの連結管27aに締
着具27bによって着脱可能に接続され、消音器18のみの
交換が可能となっている。

28はハイシリコンダクタイル鋳鉄で作られたクランク
状の弁体であり（第１図）、この弁体28は両端が開口端
16A〜16Dの後方で膨張室26の左右壁に回動自在に軸支さ
れ、その中間部分30は断面弧状に形成されている。膨張
室26の左右壁には円形の開口が形成され、これら開口は
弁軸28a、28bの支持部材としての軸受板32、34で閉じら
れている。弁体28の両端の弁軸28a,28bはそれぞれ軸受
板32、34に軸支され、一方の弁軸28aは軸受板32を貫通
して外へ突出し、この突出端にプーリ36が固定されてい
る。弁体28の中間部分30は前記分岐部24の下流側開口す
なわち排気管16の下流側開口端16A〜16Dに対向してい
る。なおこの中間部分30の外周面と排気管16の下流側開
口端16A〜16Dとは、第２、３図に示すように弁体28の回
動中心を中心とする円弧状に形成され、互いに近接して
いる。プーリ36はワイヤを介してサーボモータ（共に図
示せず）によってエンジン10の回転速度に対応して回動
され、排気制御弁20は例えばエンジン10の低中速域で閉
じ、高速域で開くように制御される。

排気制御弁20のボデー22には第１、４図に示すように
ブラケット38が固着され、このブラケット38が車体フレ
ーム40にゴムブッシュ42を介して取付けられている。す
なわち車体フレーム40はエンジン10の後部に沿って下方
にのびる左右一対の垂下部42（一方のみ図示）を備え、
両垂下部42をつなぐクロスメンバにはブラケット44（第
４図）が固着されている。このブラケット44にはリンク
46と垂下板48とが共締めされ、この垂下板48の下端には
前記ボデー22に固着されたブラケット38がゴムブッシュ
42を介して弾性的に取付けられている。

第５図で50はリヤアームであり、その前端は車体フレ
ーム40の垂下部42に軸支され、後端に後輪52が取付けら
れている。前記リンク48の回動端は左右一対のリンク5
4、54によってリヤアーム50に連結されている。なおリ
ンク46の回動端には緩衝器（図示せず）の下端が軸支さ
れる支持アーム56が突設されている。

次に排気制御弁20の弁軸28a、28bの軸受装置を第１、
２図に基づき説明する。左の弁軸28aの軸受部は、２つ
のシール58と、これら両シール58、58間にあって遊転可
能なブッシュ60とを備える。シール58はステンレス製の
カップ58aと、これに一体的に圧入された円柱状のグラ
ファイト58bとを備え、カップ58aの外周が軸受板32側に
嵌合されグラファイト58b内周面が弁軸28aの外周に摺接
する。ブッシュ60はグラファイト入り銅系焼結合金で作
られ、その内、外周面は弁軸28aおよび軸受板32との間
に僅かな間隙を有する。またこのブッシュ60とその両側
のシール58、58との間にも僅かな間隙が形成されてい
る。ブッシュ60はこのため低温時は勿論であるが高温時
においても遊転可能である。

ここにシール58の装填室58Aはブッシュ60の装填室60A
よりも大径であり、両装填室58Aと60Aとの間に段部58B
が形成されている。シール58の装填室58Aは軸受板32の
表面に開いている。このためシール58はこの装填室58A
に嵌合された時に、その一方の端面の全面が軸受板32の
表面に露出する。

なお前記のカップ58aはグラファイト58bの外周面と一
方の端面とを覆うように形成され、このカップ58aで覆
われた端面が軸受板32の表面に露出している。従って排
気側（膨張室26に接する側）のシール58（第２図で上側
のシール）は排気に直接接触する。

右側の弁軸28bの軸受部は、膨張室26側にあって排気
に接触する側のシール58と排気から遠い側のブッシュ60
とを備える。これらシール58、ブッシュ60とは前記左側
の軸受部に用いたものと同じである。

なお第５図において、62は前輪、64は操向ハンドル、
66は燃料タンク、68は運転シートである。

従って排気管16の径および長さなどを、エンジン10が
高速域で体積効率が高くなるように設定した場合には、
排気制御弁20は低中速域で閉じ、高速域で開くようにサ
ーボモータで駆動される。

エンジン10の排気弁の開弁による正の圧力波は音速で
排気管16内を伝播し、その開口端16A〜16Dにおける急激
な膨張により発生する負の圧力波が排気管16を音速で逆
方向に伝播してエンジン10の排気弁に引き返す。この開
口端16A〜16D付近に位置する排気制御弁20を閉じておけ
ば、排気弁の開弁による正の圧力波はこの排気制御弁20
で反射され正の圧力波として音速で排気弁に引き返す。
従って動的効果が逆に作用して体積効率を低下させる中
速域で排気流路面積を1/2とするように排気制御弁20を
制御すれば、排気管の開口端により発生して引き返す負
の圧力波と、排気制御弁20により反射される正の圧力波
との和は零となる。この時には脈動効果が打ち消され、
中速域での体積効率の低下（トルク谷の発生）を抑制で
きる。

またこの排気制御弁20を気筒間の排気干渉によるトル
ク低下を防止する目的で用いる場合には、排気干渉によ
るトルク低下の著しい回転領域でこの排気制御弁20を閉
じればよい。

排気制御弁20の軸受部は、排気に接触する側にシール
58が装着されているので、グラファイト58bの固体潤滑
剤としての機能を生かしつつ耐熱性の高いシール機能を
得ることができる。このため排気中のカーボン微粒子が
ブッシュ60側に浸入するおそれが少なく、異音が発生し
にくくなる。

またブッシュ60は遊転可能なので、万一カーボン微粒
子がこのブッシュ60と弁軸28aまたは28bとの間の一方に
浸入して噛み込んでも、ブッシュ60の外周と軸受板32ま
たは34との間およびブッシュ60と両シール58、58との間
に間隙があり、またシール58に排気圧が加わってもシー
ル58の装填室58Aに設けた段部58Bがあるため、シール58
がブッシュ60を押圧してブッシュ60の遊転を規制するこ
ともない。このためブッシュ60自身が常に回動可能とな
る。このため弁体28の回動が常に円滑である。

さらにブッシュ60自身が回動するので弁軸28a,28bの
荷重がブッシュ60の一部の場所に偏って当って偏摩耗す
ることがない。このため動きが円滑で異音も発生しにく
くなる。

この実施例ではブッシュ60にグラファイト入りの銅系
焼結合金を用いたが、無定形炭素とグラファイトとの混
合物を固形化したブッシュを用いることができる。また
弁体28はハイシリコンダクタイル鋳鉄に変えてNi−Cr−
Cu鋳鉄（ニレジスト）を用いたり、その表面にNi−Ｐメ
ッキを施したものを用いることができる。

さらに本実施例ではシール58はステンレスのカップ58
aとグラファイト58bとを一体化して形成したので、柔か
いグラファイト58bに傷をつけず取扱いを容易にでき
る。

（発明の効果） 本発明は以上のように、排気側にグラファイト製シー
ルの一端面全面を露出させたものであるから耐熱性が高
くなり、排気のカーボン微粒子がブッシュに噛み込みに
くく、異音が発生しにくくなる。また排気圧が加わるシ
ールもその装填室に設けた段部によってブッシュ側への
移動が規制されるから、ブッシュはその装填室内で常に
遊転可能となる。このためブッシュの偏摩耗も防止で
き、万一カーボンがブッシュの内外周の一方に噛み込ん
でも回転が円滑に保たれ異音の発生も妨げる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である排気制御弁を一部断面
した平面図、第２図はその要部の拡大断面図、第３図は
プーリのカバーを取外した第１図におけるIII矢視図、
第４図はこの排気制御弁を用いた自動二輪車の排気系の
平面図、第５図はこの排気系を用いた自動二輪車の側面
図である。 10……エンジン、 16……排気管、 20……排気制御弁、 26……膨張室、 28a,28b……弁軸、 32,34……支持部材としての軸受板、 58……シール、 58a……カップ、 58b……グラファイト、 58A……シールの装填室、 58B……段部、 60……ブッシュ、 60A……ブッシュの装填室。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に隣接して排気側と排気から遠い側
   とに配設されたシールおよびブッシュを介して弁軸を支
   持部材に回転自在に支持する排気制御弁の軸受装置にお
   いて、 前記支持部材に形成するシールの装填室をブッシュの装
   填室より大径として両装填室間に段部を形成し、前記シ
   ールは少なくとも前記弁軸との接触部分の全面をグラフ
   ァイト製として弁軸に摺接させ、このシールの外周およ
   び排気側の端面を金属製カップで覆い、その排気側の端
   面全面を排気側に露出させる一方、前記ブッシュを前記
   弁軸と支持部材との間で常に遊転自在としたことを特徴
   とする排気制御弁の軸受装置。
2. 【請求項２】前記ブッシュをグラファイト入り銅系焼結
   合金としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の排気制御弁の軸受装置。