JP3196646U - リードバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】排気の脈動に伴って、リードが弁座に対し往復離接移動（振動）して、リードと弁座とが繰返し衝突して高速で開閉動作が生じたとしても、衝突による異音の発生を抑制したリードバルブを提供する。【解決手段】流体が通過可能な弁孔１８、および弁孔の周縁部１８ａに沿って取り付けられたゴム状弾性材料からなる弁座２０を有するボディ１２と、一端が固定端１４ｂとしてボディに取り付けられ、他端が自由端１４ａとなり、弁座に対向して位置する弁座当接リード部が、流体圧に応じて弁座に対し離接移動して弁孔の開閉を行なう金属製のリード１４と、リードが離接移動する範囲の上限を規制するストッパー１６とを具え、弁座の厚さｔが、弁座当接リード部の少なくとも自由端側に対向する第１弁座部分２０ａにおいて、２ｍｍ以上である。【選択図】図１

Description

本考案は、リードバルブに関し、特にガソリンエンジン等の内燃機関の排気ガスを浄化するため、排気経路内に２次空気を供給する２次空気導入装置に用いられるリードバルブに関する。

例えば二輪自動車などの車両の内燃機関、特にガソリンエンジン等のエンジンの排ガス浄化対策のため、排気経路内に２次空気を供給し、排気ガスを再燃焼させることによって、排気ガス中に含まれる未燃成分を燃焼させる２次空気導入装置が知られている。また、２次空気導入装置はリードバルブを有しているのが一般的である。

リードバルブ１００は、図５に示すように、流体が通過可能な弁孔１８０、およびこの弁孔１８０の周縁部１８０ａに沿って取り付けられたゴム状弾性材料からなる弁座２００を有するボディ１２０と、一端が固定端１４０ｂとしてボディ１２０に取り付けられ、他端が自由端１４０ａとなり、弁座２００に対向して位置する弁座当接リード部１５０が、流体圧に応じて弁座２００に対し離接移動することで弁孔１８０の開閉を行なう金属製のリード１４０と、このリード１４０が離接移動する範囲の上限を規制するストッパー１６０とを具え、二次空気導入装置においては、エアクリーナと排気系配管との間に接続される連結管に配設され、排気系配管内の排気ガスが脈動することによって生じるリードバルブ１００の吐出側Ｄと吸入側Ｉとの圧力差を利用して、エアクリーナから排気系配管内の排気ガス中に、開弁状態のリードバルブ１００を介して２次空気を供給し、排気ガスの再燃焼を図ることによって排気ガス中の未燃成分の燃焼を行わせることができる一方、リードバルブ１００によって吐出側Ｄたる排気系配管側の圧力が高いときには、閉弁状態のリードバルブ１００によって、排ガスがエアクリーナ側に逆流しないような構成を有している。

このような構成を有する従来のリードバルブ１００は、排気ガスの脈動に伴うボディ１２０の吐出側Ｄと吸入側Ｉとの圧力差によって、リード１４０が、弁座２００に着座（当接）する閉弁位置（図５に示す状態）と、弁座２００から離隔移動した開弁位置との間で、弁座２００に対し往復離接移動（振動）してリード１４０と弁座２００とが繰返し衝突し、高速で開閉動作を行なう場合が想定されるが、この場合、リード１４０と弁座２００とが繰返し衝突する際に異音が発生し、この発生した異音がリードバルブ１００のボディ１２０を通じて車両に伝播する結果、車両騒音として認知される傾向があるため、改善する必要があった。

本考案の目的は、弁座の適正化を図ることにより、特に排気ガスの脈動に伴って、リードが弁座に対し往復離接移動（振動）してリードと弁座とが繰返し衝突し、高速で開閉動作が生じたとしても、衝突による異音の発生を抑制して車両騒音の低減を図ることが可能なリードバルブを提供することにある。

上記目的を達成するため、本考案の要旨構成は以下の通りである。
（１）流体が通過可能な弁孔、および該弁孔の周縁部に沿って取り付けられたゴム状弾性材料からなる弁座を有するボディと、一端が固定端として前記ボディに取り付けられ、他端が自由端となり、前記弁座に対向して位置する弁座当接リード部が、流体圧に応じて前記弁座に対し離接移動することで前記弁孔の開閉を行なう金属製のリードと、該リードが離接移動する範囲の上限を規制するストッパーとを具え、前記弁座の厚さが、前記リードの前記弁座当接リード部の少なくとも前記自由端側部分に対向する弁座部分である第１弁座部分で、２ｍｍ以上であることを特徴とするリードバルブ。

（２）前記弁座の厚さは、全周にわたって均一であることを特徴とする上記（１）に記載のリードバルブ。

（３）前記弁座の厚さは、前記第１弁座部分が、前記リードの前記弁座当接リード部の前記固定端側部分に対向する弁座部分である第２弁座部分よりも厚いことを特徴とする上記（１）に記載のリードバルブ。

（４）前記弁座の厚さは、前記第２弁座部分から前記第１弁座部分に向かって漸増することを特徴とする上記（３）に記載のリードバルブ。

（５）前記ボディは、端部全周にわたって１ｍｍ以上の厚さで被覆したゴム状弾性材料からなる被覆層を有することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のリードバルブ。

本考案によれば、弁座の厚さを、前記リードの前記弁座当接リード部の少なくとも前記自由端側部分に対向する弁座部分である第１弁座部分で、２ｍｍ以上とすることにより、特に排気ガスの脈動に伴って、リードが弁座に対し往復離接移動（振動）してリードと弁座とが繰返し衝突し、高速で開閉動作が生じたとしても、衝突による異音の発生を抑制して車両騒音の低減を図ることが可能なリードバルブを提供することが可能になった。

図１は、本考案に従う代表的なリードバルブの断面図である。 図２は、図１に示すリードバルブの概略平面図であって、弁孔および弁座が見えるようにリードおよびストッパーを仮想線で示す。 図３は、本考案の他のリードバルブの断面図である。 図４は、別のリードバルブの断面図である。 図５は、従来のリードバルブの断面図である。

次に、本考案の実施形態について図面を参照しながら以下で説明する。
図１は、本考案に従う代表的なリードバルブの縦断面を示したものであり、図２は、図１に示すリードバルブを、弁孔および弁座が見えるようにリードおよびストッパーを仮想線で示したものである。

図示のリードバルブ１０は、ガソリンエンジンの排気系配管中の排気ガスを浄化するための２次空気導入装置に用いられるものであって、ボディ１２とリード１４とストッパー１６とを主に具えている。

ボディ１２は、流体である空気（２次空気）が通過可能な弁孔１８と、この弁孔１８の縁部１８ａに沿って取り付けられたゴム状弾性材料からなる弁座２０とを有し、さらに、図１では、リード１４とストッパー１６の一端を締結部材、図１ではボルト２２で固定するための孔を有している。

ボディ１８の材質は、特に限定はしないが、例えば、アルミニウム、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）、ステンレス鋼のような金属材料や、ガラス入りナイロン、フェノール、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）のような樹脂材料が挙げられる。

弁座２０を構成するゴム状弾性材料としては、特に限定はしないが、例えば、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）のような合成ゴムや、軟質樹脂等が挙げられる。

ボディ１２を構成する弁孔１８の縁部１８ａへの弁座２０の取付方法としては、例えば、モールド（図示せず）内にセットされたボディ１２の弁孔の縁部に沿った部分（凹部）内にゴム状弾性材料を流し込み、その後加硫接着するのが好ましいが、かかる方法だけには限定されない。

リード１４は、ステンレス等の金属、プラスチック、カーボンのような弾性を有する薄板からなり、一端がボディ１２に固定端１４ｂとして取り付けられ、リード１４の固定端１４ｂに、ボルト２２を取り付けるための孔が設けられていて、他端を自由端１４ａとすることによって、弾性片持ち梁のように弾性変形可能にして、弁座２０に対向して位置する弁座当接リード部１５（図２の斜線を施した部分）が、流体圧に応じて弁座２０に対し離接移動することで弁孔１８の開閉を行なうように構成されている。

また、リード１４は、その弁座当接リード部１５を、弁孔１８の縁部１８ａに沿って設けた弁座２０に着座（当接）させて弁孔１８を閉弁すると共に、ボディ１の吸入側Ｉに位置する２次空気導入配管（図示せず）を通って弁孔１８に流れる圧力流体（２次空気）の圧力の押圧を受けて、リード１４は、弓なりに弾性変形して弁座２０から離隔することによって開弁するように構成されていて、作動流体（２次空気や排気ガス等）の圧力、特にボディ１２の吐出側Ｄで生じる排気ガスの脈動に伴って、リード１４が弁座２０に対し往復離接移動（振動）し、リード１４と弁座２０とが繰り返し衝突（当接）することで高速で開閉動作することができる。

ストッパー１６は、リード１４が離接移動する範囲の上限を規制するために設けたものであって、一端がボディ１２に固定端１６ｂとして取り付けられ、ストッパー１６の固定端１６ｂに、ボルト２２を取り付けるための孔が設けられていて、他端を自由端１６ａとして、片持ち梁形状に形成するが、リード１４の離接移動範囲を規制するため、ストッパー１６はリード１４よりも厚肉で変形しないように形成されている。

そして本考案では、弁座２０の適正化を図ること、より具体的には、弁座２０の厚さｔを、リード１４の弁座当接リード部１５の少なくとも自由端１４ｂ側の部分１５ａに対向する弁座部分である第１弁座部分２０ａで、２ｍｍ以上とすることにあり、この構成を採用することによって、特に排気ガスの脈動に伴って、リード１４が弁座２０に対し往復離接移動（振動）してリード１４と弁座２０とが繰返し衝突し、高速で開閉動作が生じたとしても、衝突による異音の発生を抑制して車両騒音の低減を図ることができる。

従来のリードバルブ１００は、図５に示すように、リード１４０の周縁部が当接する弁座２００の厚さを、全周にわたって２ｍｍ未満の厚さ（図５では例えば１ｍｍ程度）で均一に設けていたが、かかる構成では、リード１４０と弁座２００とが衝突したことによる異音の発生を有効に抑制することができなかった。

このため、本考案者がリード１４と弁座２０とが衝突したことによる異音の発生を抑制するための検討を行ったところ、リード１４が当接する弁座２０において、特に、弁座２０から最も離れた位置まで離隔移動するとともに、最大離隔位置から弁座２０に衝突することが想定される、リード１４の自由端１４ｂ側の部分１５ａと対向する位置関係にある弁座２０の第１弁座部分２０ａでの衝突による異音の音圧レベルが最も大きくなることが判明し、さらにこの知見に基づいて、弁座２０の少なくとも第１弁座部分２０ａの厚さを２ｍｍ以上と厚くしたところ、リード１４と弁座２０とが衝突したことによる異音の発生およびその音圧レベルを効果的に抑制できることを見出し、本考案を完成させるに至った。

なお、弁座２０の厚さｔは、図１に示すように全周にわたって均一に設けてもよいが、弁座２０を構成するゴム状弾性材料の使用量を極力低減する必要がある場合には、図３に示すリードバルブ１０Ａのように、第１弁座部分２０ａを、リード１４の固定端１４ｂ側に位置する第２弁座部分２０ｂよりも厚くすることが好ましく、さらには、第２弁座部分２０ｂから第１弁座部分２０ａに向かって漸増するように構成することがより好適である。

加えて、リード１４と弁座２０とが衝突したことによる異音がリードバルブ１９のボディ１２を通じて車両に伝播するのをより一層抑制する必要がある場合には、図４に示すようにリードバルブ１０Ｂのように、ボディ１２が、端部全周にわたって１ｍｍ以上の厚さで被覆したゴム状弾性材料からなる被覆層２４を有することが好ましい。なお、この被覆層２４を構成するゴム状弾性材料としては、弁座２０を構成するゴム状弾性材料と同様の材質を使用することができる。また、図１および図３に示すリードバルブ１０Ａおよび１０Ｂには、ボディ１２の端部全周にわたって、被覆層２４の接着を強化するための複数の係止突起２６を設けた場合を示しているが、かかる構成は必要に応じて適宜設けることができる。

上述したところは、この考案の実施形態の例を示したにすぎず、実用新案登録請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

本考案によれば、特に排気ガスの脈動に伴って、リードが弁座に対し往復離接移動（振動）してリードと弁座とが繰返し衝突し、高速で開閉動作が生じたとしても、衝突による異音の発生を抑制して車両騒音の低減を図ることが可能なリードバルブを提供することが可能になった。本考案のリードバルブは、２次空気制御システムだけではなく、ＥＧＲ（排気還流）などの様々な技術分野の制御弁に適用することが期待される。

１０、１０Ａ、１０Ｂ リードバルブ
１２ ボディ
１４ リード
１４ａ リードの自由端
１４ｂ リードの固定端
１５ リードの弁座当接リード部
１５ａ 弁座当接リード部の自由端側部分
１５ｂ 弁座当接リード部の固定端側部分
１６ ストッパー
１６ａ ストッパーの自由端
１６ｂ ストッパーの固定端
１８ 弁孔
１８ａ 弁孔の縁部
２０ 弁座
２０ａ 弁座の第１弁座部分
２０ｂ 弁座の第２弁座部分
２２ ボルト
２４ 被覆層
２６ 係止突起
ｔ 弁座の厚さ
Ｄ ボディの吐出側
Ｉ ボディの吸入側

Claims (5)

1. 流体が通過可能な弁孔、および該弁孔の周縁部に沿って取り付けられたゴム状弾性材料からなる弁座を有するボディと、
   一端が固定端として前記ボディに取り付けられ、他端が自由端となり、前記弁座に対向して位置する弁座当接リード部が、流体圧に応じて前記弁座に対し離接移動することで前記弁孔の開閉を行なう金属製のリードと、
   該リードが離接移動する範囲の上限を規制するストッパーと
   を具え、
   前記弁座の厚さが、前記リードの前記弁座当接リード部の少なくとも前記自由端側部分に対向する弁座部分である第１弁座部分で、２ｍｍ以上であることを特徴とするリードバルブ。
2. 前記弁座の厚さは、全周にわたって均一であることを特徴とする請求項１に記載のリードバルブ。
3. 前記弁座の厚さは、前記第１弁座部分が、前記リードの前記弁座当接リード部の前記固定端側部分に対向する弁座部分である第２弁座部分よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載のリードバルブ。
4. 前記弁座の厚さは、前記第２弁座部分から前記第１弁座部分に向かって漸増することを特徴とする請求項３に記載のリードバルブ。
5. 前記ボディは、端部全周にわたって１ｍｍ以上の厚さで被覆したゴム状弾性材料からなる被覆層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリードバルブ。

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