JP2603321Y2 - 内燃機関の消音器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は内燃機関用の消音器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関の消音器では、その器
内を複数の室に区画すると共にこれらの室を画壁に固定
されたインナパイプで連通し、しかもそのインナパイプ
にエンジンの回転状況に応じて開閉する開閉バルブを設
け、該開閉バルブを、例えばエンジンの低回転時には消
音効果を重視して閉弁し、エンジンの高回転時には背圧
低減による高出力を重視して開弁する等、所期の目的に
応じて開閉制御するようにしたものが開示されてる。

【０００３】図７は実開昭６０−１６４６１８号公報に
開示されているもので消音器１のインレットパイプ２の
下流端３を斜めに切断し、この下流端３に開閉バルブ４
を設けている。

【０００４】開閉バルブ４は支軸５の周りに揺動可能
で、エンジンの低回転時には図示のように開弁バルブの
自重で開閉し、エンジンの高回転時には排気ガスにより
開弁作動する。

【０００５】６はアウトレットパイプである。図８は実
開昭６２−１８５８１５号公報に開示されているもの
で、消音器１に第１のアウトレットパイプ６と第２のア
ウトレットパイプ７を設け、第２のアウトレットパイプ
７に減速ギヤ８を介してモータ９で開閉駆動される開閉
バルブ１０を設けている。

【０００６】こうすることで、開閉バルブ１０のチャタ
リングを防止している。図９は実開平４−４４４１９号
公報に開示されているもので、インナパイプ１１に設け
たバタフライ形の開閉バルブ１２の軸１３を消音器のケ
ース外に突出させて、その左端にレバー機構１４を介し
てダイヤフラム装置１５を連結し、そのダイヤフラム室
に圧力導管１６を介してインレットパイプ２内の排気ガ
スの圧力を導いたもので、エンジン回転数に応じて変わ
るインレットパイプ２内の排気ガスの圧力でダイヤフラ
ム装置が作動して開閉バルブ１２を開閉する。

【０００７】こうしてダイヤフラム装置のダンピング作
用で開閉バルブ１２のチャタリングを防止している。図
１０〜図１３は実開平３−１７１３０号公報に開示され
ているもので、開閉バルブをユニット化して、消音器に
着脱可能にし、組付作業の容易化と、組付後における開
閉バルブの交換を可能としたものである。

【０００８】そのために、取付基板１７の裏面に通気管
１８を固設すると共に、通気管１８の端部１８ｂ内に開
閉バルブ１２を設け、開弁バルブ１２の軸１３を取付基
板１７の表側に突出させて、その左端にプーリ１９を固
着してある。

【０００９】プーリ１８には、エンジンの回転状態、背
圧状態、排出ガス量或いは温度等によって駆動される駆
動源に連結されたワイヤー２０が巻設されており、ワイ
ヤー２０の引き作動及び戻し作動により開閉バルブ１２
が開閉作動するようになっている。

【００１０】２１は軸１３の復帰用スプリング、２２は
開閉バルブユニット、２３はインナパイプで、開閉バル
ブユニット２２の取付基板１７が消音器１の前壁２４に
おける取付窓２５の周壁に対してボルト及びナット２６
により着脱可能に取付けられている。

【００１１】取付基板１７の内面には、一端がインナパ
イプ２３の端部に対向してこれに嵌合するようにエルボ
状に形成した前記通気管１８が支板２７により固設され
ている。

【００１２】通気管１８のインナパイプ２３に嵌合する
一端部１８ａの先端はラッパ状に形成され、インナパイ
プ１０との嵌合が容易となっている。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】前記従来技術のうち、
図７に示すものは、開閉バルブ４が開く瞬間、つまり排
気ガスの圧力による支軸５を中心として開閉バルブ４を
開くトルクと、バルブの自重或いは、閉弁用のばねの力
による閉めるトルクが釣り合った時、開閉バルブ４が排
気ガスの脈動によって振動しているので、開閉バルブ４
とインレットパイプ２の下流端３とが衝突して不快な打
音が発生するという第１の問題点があるため、このまま
の構造では実用化されておらず、図８〜図１３に示すよ
うに、開閉バルブ１０や１２を、モータ、ダイヤフラム
装置などにより、チャタリングが発生しないようにゆっ
くり駆動する構造でしか実用化されていなかった。

【００１４】又、図７の従来技術は、開閉バルブの開度
が大きくなるにつれて、開閉バルブが排気ガスの圧力を
受ける受圧面積が低下して、排気ガスによる開弁トルク
が有効に増大せず、かつ自重やばねによる閉めるトルク
は開く角度に比例する以上に増大するので、大流量時に
開閉バルブを十分大きく開くことができないという第２
の問題点があった。

【００１５】ところが、図８〜図１３の従来技術は、開
閉バルブを開閉作動させるために複雑な構造のアクチュ
エータを要するため、コスト、搭載スペース、重量等の
面で難点があるという第３の問題点があった。

【００１６】そこで本考案はこれらの問題点を解消でき
る内燃機関の消音器を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記第１と第３の問題点
を解消するために、第１の考案の内燃機関の消音器は、
バルブ中心に対して偏心して取付けた回転軸（４３）を
備えたバタフライバルブ（４４、４４Ａ、４４Ｂ）をハ
ウジング（４０）に設けると共に、バタフライバルブを
閉弁方向に付勢するスプリング（５３）を設けて、消音
器内の圧力変動によってバタフライバルブ（４４、４４
Ａ、４４Ｂ）が開閉する動圧開閉式バルブとし、更にバ
タフライバルブ（４４、４４Ａ、４４Ｂ）の閉弁時の位
置を定めるストッパ（４９）と、衝突音を防止するため
にストッパ部に設けた緩衝部材（５８）とを具備し、ス
トッパ（４９）がバタフライバルブ（４４、４４Ａ、４
４Ｂ）を閉弁位置に位置決めしている状態で、バタフラ
イバルブ（４４、４４Ａ、４４Ｂ）の全周がハウジング
（４０）との間に一定のクリアランス（ｇ１、ｇ２）を
有することを特徴とする。

【００１８】第２の考案では前記第１〜第３の問題点を
解消するために、第１の考案におけるバタフライバルブ
（４４Ａ）の少なくとも一端部を上流側へ指向して湾曲
させた。そして、第３の考案では、前記第１〜第３の問
題点を解消するために、第１又は第２の考案におけるバ
タフライバルブ（４４Ｂ）を次のようにした。

【００１９】即ち、バタフライバルブ（４４Ｂ）の回転
軸（４３）からの長さが短い方において、その上流側の
流れに沿った周辺長（Ａ′）を下流側の流れに沿った周
辺長（Ｂ′）より長くすると共に、回転軸（４３）から
の長さが長い方において、その上流側の流れに沿った周
辺長（Ｃ′）を下流側の流れに沿った周辺長（Ｄ′）よ
り短く定めた。

【００２０】

【作用】第１の考案では、エンジンの回転数が大きくな
ると、偏心したバタフライバルブにかかる排気ガスによ
る開弁トルクがスプリング（５３）に抗してバタフライ
バルブを開く。

【００２１】エンジンの回転数が小さくなると排気ガス
によりバタフライバルブに作用するトルクが減少し、バ
ルブはスプリング（５３）の力で閉弁し、ストッパ（４
９）がバルブの閉弁位置を定める。また、バタフライバ
ルブ（４４）の全周はハウジング（４０）との間にクリ
アランス（ｇ１、ｇ２）を有するため、常時このクリア
ランス（ｇ１、ｇ２）を排気ガスが通過しており、釣り
合い時の微少な圧力変動はこの隙間が緩衝の役目を持
ち、チャタリングが発生しやすい圧力変動に対し鈍感に
なる。したがって、チャタリングを防止できる。

【００２２】また、閉弁時には緩衝部材（５８）の作用
でストッパ部から衝突音の発生が防止される。又、バタ
フライバルブ（４４）の全周はハウジング（４０）との
間にクリアランス（ｇ１、ｇ２）があるため、この部分
での衝突音も発生しない。

【００２３】第２の考案では、バタフライバルブ（４４
Ａ）が開いたときに、その回転軸（４３）から長い方の
湾曲部が排気ガスの流れを受け、積極的にバタフライバ
ルブ（４４Ａ）が開く。又、バタフライバルブ（４４
Ａ）の回転軸（４３）から短い方の湾曲部は、ハウジン
グ（４０）の内壁から大きく離れて排気ガスを流れ易く
する。

【００２４】そして、第３の考案では、バタフライバル
ブ（４４Ｂ）が開いたときに、バタフライバルブ（４４
Ｂ）周辺に沿って流れる排気ガスの流れにより周辺長差
による揚力が発生し、バタフライバルブ（４４Ｂ）をよ
り大きく開く方向のトルクが加わり確実にバタフライバ
ルブ（４４Ｂ）を大きく開く。

【００２５】

【実施例】図１〜図４に示す第１実施例は、前記図１１
〜図１３の従来技術のように開閉バルブユニットが消音
器に着脱可能なユニット構造となっている。

【００２６】図４で１は消音器で、筒形のアウタシェル
２８の前後端部にアウタプレート２９、３０が取付けら
れ、更にインナプレート３１、３２で内部が３室に区画
されている。

【００２７】３３はインレットパイプ、３４、３５、３
６はインナパイプ、３７はアウトレットパイプ、３８は
開閉バルブユニットで、アウタプレート２９に着脱可能
に装着されている。

【００２８】次に、図１〜図３に基づいて開閉バルブユ
ニット３８の詳細を説明する。３９は取付基板で、その
内側には、ハウジング４０とサポート４１とエルボ状の
ガイドパイプ４２とが溶接固定されている。

【００２９】ハウジング４０にはガイドパイプ４２の排
気通路と連通する通路が形成され、この通路４０ａにバ
ルブ中心に対して偏心して取付けた回転軸４３を備えた
バタフライバルブ４４が設けられている。

【００３０】４５はバタフライバルブ４４を回転軸４３
に取付けるスクリュである。４６、４７は回転軸４３を
支承する軸受で、ハウジング４０に圧入固定されてい
る。４８は環状のスプリング・シャフトで、ストッパ４
９と共に回転軸４３の一端に嵌合され、ワッシャー５０
とナット５１で回転軸４３に固着されている。

【００３１】ストッパ４９は板材を図２に示すようにＬ
字形に打曲げ形成され、折曲げられた部分が位置決め面
４９ａを構成する。５２はハウジング４０が取付基板３
９の表側へ突出した部分へ固定したスプリング・ベース
で、コイルスプリング５３の一端を係合する五つの選択
穴が明けられ（図１）、その一つにスプリング５３の一
端５３ａが挿入されている（図３）。

【００３２】スプリング５３の他端５３ｂはストッパ４
９の穴に挿入係止されている（図１（Ａ））。５４は板
材で形成したブラケットで、ボルト５５、ワッシャー５
６及びナット５７で取付基板３９の表側に固定され、そ
の下面５４ａには、線径０．１５ｍｍのステンレスワイ
ヤを２ｇ／ｃｍ³ の密度に圧縮成形した緩衝部材５８が
取付けられてる。

【００３３】そして、バタフライバルブ４４の閉弁状態
ではストッパ４９の位置決め面４９ａが、緩衝部材５８
の下面にスプリング５３の荷重で押し付けられて位置決
めされ、この状態では、図１（Ｂ）に示すように、バタ
フライバルブ４４の外周はハウジング４０の内壁との間
に一定のクリアランスｇ１、ｇ２を備えている。

【００３４】上述の開閉バルブユニット３８は、図４に
示すように、消音器１のアウタプレート２９に装着して
用いられる。そしてインナパイプ３６の排気ガスの圧力
が大きくなると、スプリング５３に抗してバタフライバ
ルブ４４が図１（Ｂ）で時計方向に回動して開弁する。

【００３５】そして排気ガスの圧力が小さくなると、バ
タフライバルブ４４はスプリング５３の荷重で閉弁し、
ストッパ４９の位置決め面が緩衝部材５８の下面に当た
って止まる。このとき緩衝部材５８のクッション作用で
衝突音の発生が防止され、かつバタフライバルブ４４が
ハウジング４０に当たることもないため、異音（打音）
の発生はない。

【００３６】図５は本考案の第２実施例で同図（Ａ）は
第１実施例の図１（Ｂ）に相当する。この第２実施例は
前記第１実施例と比較して、バタフライバルブの形状
と、ハウジングの排気ガス流れ方向の長さが異なる。

【００３７】バタフライバルブ４４Ａは回転軸４３から
離れた端部４４ａ、４４ｂが上流側へ湾曲しており、ハ
ウジング４０Ａは前記第１実施例のハウジング４０より
も、下流方向に長く延長されている。

【００３８】そしてバタフライバルブ４４Ａが同図
（Ｂ）のように開くと端部４４ａはハウジング４０ａの
内壁より速やかに離れ、端部４４ｂは、排気ガスの流れ
を受けて積極的にバタフライバルブ４４Ａをより大きく
開くようなトルクを生じる。

【００３９】こうして図５の第２実施例は、前記第１実
施例に比較して、大流量時により大きくバタフライバル
ブ４４Ａを開くことができる。図６（Ａ）、（Ｂ）は本
考案の第３実施例で、上記第２実施例の図５（Ａ）、
（Ｂ）に相当する。

【００４０】この第３実施例では、バタフライバルブ４
４Ｂの断面形状が飛行機の翼断面に類似した形状に形成
され、同図（Ｂ）のようにバルブが開いた状態で、バタ
フライバルブ４４Ｂは排気ガスの流れによってバルブを
開く方向の揚力を受けて、より大きく開く。

【００４１】即ち、同図（Ｂ）のように、バルブの回転
軸４４からの長さが短い方では、その上流側の流速Ａが
下流側の流速Ｂより速くなり、バルブ回転軸４４からの
長さが長い方では、その上流側の流速Ｃが下流側の流速
Ｄより遅くなるようにバタフライバルブ４４Ｂの断面形
状が定められる。こうして、回転軸４３からの長さが短
い方と長い方とが、流速と直角な揚力により、時計方向
に回動してバルブを開くトルクを受ける。

【００４２】このように、流速Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの大小関
係を生じるためには同図（Ａ）に示す周辺長Ａ′を周辺
長Ｂ′より長く、又周辺長Ｄ′を周辺長Ｃ′よりも長く
する。

【００４３】

【考案の効果】本考案は、特に、バタフライバルブを駆
動手段により強制的に開閉することなく、消音器内の差
圧によって自動的に開閉する動圧開閉式バルブにおい
て、バタフライバルブの全周にクリアランスを設けたの
で、消音器内の圧力変動を緩和し、チャタリングを抑制
することができる。このことは、バタフライバルブの開
閉作動時に打音を発生しない利点がある。更にアクチュ
エータを特別に要しないため、構造が簡単で軽くなる。

【００４４】又、第２、第３の考案では、バタフライバ
ルブの開度が大きくなったときに排気ガスの流れによっ
てバルブをより大きく開くトルクが加わるため、十分に
バルブを開くことができる。なお、本考案ではストッパ
部および緩衝部材をマフラ外に配置したが、これに限ら
ず配置は任意である。 例えば、バタフライバルブとパイ
プにストッパ部を設けたり、その間に緩衝部材を配する
などしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の第１実施例の要部で、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図。

【図２】 図１（Ａ）の側面図。

【図３】 図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】 本考案の消音器の第１実施例の縦断面図。

【図５】 本考案の第２実施例の要部断面図で、（Ａ）
は第１実施例の図１（Ｂ）に相当する図、（Ｂ）はバタ
フライバルブの開いた態様の図。

【図６】 本考案の第３実施例の要部断面図で、（Ａ）
は第１実施例の図１（Ｂ）に相当する図、（Ｂ）はバタ
フライバルブの開いた態様の図。

【図７】 従来技術の一例で（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）
はその要部拡大図。

【図８】 従来技術の他の例の縦断面図。

【図９】 従来技術の更に他の例の縦断面図。

【図１０】 従来技術の更に他の例の縦断面図。

【図１１】 図１０の一部を拡大した部分断面図。

【図１２】 図１０の左側面図。

【図１３】 図１１の下面図。

【符号の説明】

４０、４０Ａ ハウジング ４３ 回転軸 ４４、４４Ａ、４４Ｂ バタフライバルブ ４９ ストッパ ５３ スプリング ５８ 緩衝部材 ｇ１、ｇ２ クリアランス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−98930（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−27713（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−87925（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−32143（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 1/02 F01N 1/08 F01N 7/18 F02D 9/04

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブ中心に対して偏心して取付けた回
   転軸（４３）を備えたバタフライバルブ（４４、４４
   Ａ、４４Ｂ）をハウジング（４０）に設けると共に、バ
   タフライバルブを閉弁方向に付勢するスプリング（５
   ３）を設けて、消音器内の圧力変動によってバタフライ
   バルブ（４４、４４Ａ、４４Ｂ）が開閉する動圧開閉式
   バルブとし、更にバタフライバルブ（４４、４４Ａ、４
   ４Ｂ）の閉弁時の位置を定めるストッパ（４９）と、衝
   突音を防止するためにストッパ部に設けた緩衝部材（５
   ８）とを具備し、ストッパ（４９）がバタフライバルブ
   （４４、４４Ａ、４４Ｂ）を閉弁位置に位置決めしてい
   る状態で、バタフライバルブ（４４、４４Ａ、４４Ｂ）
   の全周がハウジング（４０）との間に一定のクリアラン
   ス（ｇ１、ｇ２）を有することを特徴とする内燃機関の
   消音器。
2. 【請求項２】 バタフライバルブ（４４Ａ）の少なくと
   も一端部が上流側を指向して湾曲している請求項１の内
   燃機関消音器。
3. 【請求項３】 バタフライバルブ（４４Ｂ）の回転軸
   （４３）からの長さが短い方において、その上流側の流
   れに沿った周辺長（Ａ′）を下流側の流れに沿った周辺
   長（Ｂ′）より長くすると共に、回転軸（４３）からの
   長さが長い方において、その上流側の流れに沿った周辺
   長（Ｃ′）を下流側の流れに沿った周辺長（Ｄ′）より
   短く定めた請求項１又は２の内燃機関の消音器。