JP3326743B2 - 排気流路制御弁 - Google Patents
排気流路制御弁Info
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Description
に介設する消音器のバイパス流路を開閉するバイパス弁
等として用いる排気流路制御弁に関する。
が流通するハウジングと、ハウジングに装着した弁体
と、弁体を閉じ側に付勢する弁ばねとを備え、排気圧力
が所定値以上になったときに開弁されるように構成され
ている。
一般に、軸を中心とした弁体の回転で開閉するバタフラ
イ弁を用いているが、このものでは弁体の軸を支持する
軸受が必要でコストが高くなる。そこで、特開平11−
287118号公報により、軸受が不要な低コストの排
気流路制御弁として、ハウジングの環状の弁座部に外周
部を着座させた渦巻状の弁体を用い、渦巻の巻回軸線方
向への弁体の伸び縮みで開閉されるように構成した弁も
提案されている。
き側に対向させてばね受けを固定し、このばね受けと弁
体との間に圧縮コイルばねから成る弁ばねを介設してい
る。
体を圧縮コイルばねにより閉じ側へ付勢する排気流路制
御弁では、排気圧力が作用したときに弁体の開閉振動を
生じることがあった。また、排気圧力が所定値に達した
ら一気に開弁し、所定値を下回ったら一気に閉弁する過
渡状態の少ない弁の開閉特性にするには、圧縮コイルば
ねの巻径や巻数を増しばね定数を低く設定することが必
要になるが、結果として弁ばねが大形化し排気流路制御
弁のコンパクト化が困難になる。
化しないでばね定数を低く設定できると共に、弁体の開
閉振動も有効に防止できるようにした排気流路制御弁を
提供することを課題としている。
本発明は、エンジンの排気ガスが流通するハウジング
と、ハウジングに装着した弁体と、弁体を閉じ側に付勢
する弁ばねとを備え、排気圧力が所定値以上になったと
きに開弁されるようにした排気流路制御弁であって、弁
体として、ハウジングの環状の弁座部に外周部を着座さ
せた渦巻状の弁体を用い、渦巻の巻回軸線方向への弁体
の伸び縮みで開閉されるように構成するものにおいて、
弁ばねを、コイル状の胴部と、胴部の両端の腕部とを有
するねじりコイルばねで構成し、弁座部の周囲両側のハ
ウジングの部分に設けた1対のばね受けに両端の腕部を
各腕部の長手方向に摺動自在に係合させ、弁体を胴部を
介して閉じ側に押圧するようにしている。
付勢力は主としてねじりコイルばねの両端の腕部の撓み
反力で得られる。そして、所要のセット荷重が得られる
ように初期状態での腕部の撓み量を設定する。ここで、
弁体の開き側への伸びでねじりコイルばねの胴部が弁体
の開き側に変位すると、腕部がばね受けに対し摺動し
て、撓み反力を生ずる腕部の有効長さが長くなる。その
ため、腕部の撓み反力は左程増加せず、結局、弁ばねを
大形化せずに、ばね定数を低くすることができる。ま
た、弁体の動きに伴い、ばね受けに対する腕部の摺動摩
擦や胴部におけるコイル状線材間の摩擦を生じて、摩擦
による振動減衰作用が得られ、弁体の開閉振動が効果的
に防止される。
排気系に介設する消音器であり、筒状のシェル10と、
シェル10の一端と他端とを閉塞する端壁111,112
とで構成される消音器本体内に、第1と第2の1対のセ
パレータ121,122を設け、本体内の空間を、一端壁
111と第1セパレータ121との間の第1消音室131
と、第1セパレータ121と第2セパレータ122との間
の第2消音室132と、第2セパレータ122と他端壁1
12との間の第3消音室133とに区劃している。消音器
1には、更に、一端壁111から第1セパレータ121と
第2セパレータ122とを貫通して第3消音室133に達
する排気流入管14と、他端壁112から第2セパレー
タ122と第1セパレータ121とを貫通して第1消音室
131に達する排気流出管15と、第1消音室131と第
2消音室132とを連通する1対の第1インナパイプ1
61,161と、第3消音室133から第2セパレータ1
22を貫通して第1消音室131側にのびる第2インナパ
イプ162と、第2インナパイプ162を第1消音室13
1に連通するバイパス弁たる排気流路制御弁2とが設け
られている。
置する部分には多数の透孔14aが形成されており、排
気流入管14から流入する排気ガスが透孔14aと第2
消音室132と第1インナパイプ161と第1消音室13
1とを介して排気流出管15に流れ、第2消音室132と
第1消音室131とにおける膨張消音効果が得られるよ
うにしている。また、排気流入管14の第3消音室13
3内に位置する部分にも多数の透孔14bが形成されて
おり、常時は第3消音室133における共鳴消音効果が
得られるようにしている。
で排気圧力が上昇したときに開弁するように構成されて
いる。そして、排気流路制御弁2が開弁すると、第3消
音室133から第2インナパイプ162を介して第1消音
室131に至るバイパス通路が開通され、排気流入管1
4からの排気ガスの流通経路が、第2消音室132と第
1インナパイプ161と第1消音室131とを介して排気
流出管15に至る経路と、第3消音室132とバイパス
通路と第1消音室131とを介して排気流出管15に至
る経路との2系統になり、排気圧力の上昇によるエンジ
ンの出力低下が防止される。
如く、第2インナパイプ162からの排気ガスが流通す
るハウジング20と、ハウジング20に装着した弁体2
1と、弁体21を閉じ側に付勢する弁ばね22とを備え
ており、排気圧力が初期状態(閉弁状態)における弁ば
ね22のセット荷重に対応する圧力(開弁設定圧)以上
になったときに開弁する。
2に嵌着したパイプ状部材で構成されている。そして、
第1消音室131内に突出するハウジング20の先端を
拡径してフランジを形成し、このフランジで環状の弁座
部20aを構成している。
させた渦巻状の弁体で構成されており、渦巻の外周側と
内周側の各巻回部が相互に重り合う閉弁状態から渦巻の
巻回軸線方向に弁体21が伸びたとき開弁される。ここ
で、弁体21は、単一の渦巻板で形成しても良いが、本
実施形態では、図8に示す如く、1対の渦巻板211,
212を2重螺旋状に組合わせ、両渦巻板211,212
の半円形の中央部をその半円形の弦21aにおいて突き
合せ溶接して渦巻状の弁体21を構成している。そし
て、両渦巻板211,212の外周部を重ね合わせて弁座
部20aに着座させ、弁座部20aの周囲複数箇所に形
成した爪片20bをかしめて、両渦巻板211,212の
外周部を弁座部20aに固定している。
胴部22aの両端の腕部22b,22bとを有するねじ
りコイルばねで構成されている。そして、弁座部20a
の周囲両側のハウジング20の部分に1対の第1ばね受
け23,23を設け、両第1ばね受け23,23に弁ば
ね22の両腕部22b,22bを夫々各腕部22bの長
手方向に摺動自在に係合させ、また、弁体21の中央部
に第2ばね受け24を設けて、第2ばね受け24に弁ば
ね22の胴部22aを支持させている。かくて、弁体2
1は、弁ばね22の腕部22b,22bの撓み反力によ
り胴部22aを介して閉じ側に押圧される。
気に開弁し、所定値を下回ったら一気に閉弁する過渡状
態の少ない弁の開閉特性にするには、弁ばね22のばね
定数を低く設定することが必要になる。ここで、本実施
形態によれば、弁体21の開き側への伸びで弁ばね22
の胴部22aが弁体21の開き側に変位するのに伴い、
弁ばね22の腕部22bが第1ばね受け23に対し摺動
し、撓み反力を生ずる腕部22bの有効長さが長くな
る。そのため、腕部22bの撓み反力は左程増加せず、
結局、ばね定数が低くなる。また、弁体21の動きに伴
い、第1ばね受け23に対する腕部22bの摺動摩擦や
胴部22aにおけるコイル状線材間の摩擦を生じて、摩
擦による振動減衰作用が得られ、弁体21の開閉振動が
効果的に防止される。
3,23を弁体21の所定の第1の直径線aに関して線
対称の関係になるように設けると共に、弁体21の渦巻
の巻回軸線方向(開閉方向)から見て、弁ばね22の各
腕部22bが第1の直径線aに直交する弁体21の第2
の直径線bに対し各第1ばね受け23において斜交する
ように、弁ばね22の胴部22aを第2ばね受け24に
より胴部22aの中心線cと第1の直径線aとが所定角
度で斜交する状態に支持している。尚、弁座部20aの
周囲一側と他側のハウジング20の部分に、図5に仮想
線で示す如く、胴部22aの長手方向一方と他方にオフ
セットさせて、弁ばね22の胴部22aの中心線cに平
行な面に沿うように1対の第1ばね受け23′,23′
を設け、各第1ばね受け23′に弁ばね22の各腕部2
2bを直交状態で係合させることも考えられるが、これ
では、第1ばね受け23′の弁座部20aに対する径方
向外方への張り出し量が大きくなり、弁が大形化する。
これに対し、本実施形態のものでは、第1ばね受け23
の弁座部20aに対する径方向外方への張り出し量が小
さくなり、弁の小形化を図る上で有利である。
0とは別体の部材で構成されており、ハウジング20に
形成した各第1ばね受け23用の取付部25に各第1ば
ね受け23を結合している。この取付部25は、ハウジ
ング20に弁座部20aの周方向の間隔を存して形成し
た、弁体21の開閉方向にのびる1対の舌片25a,2
5aで構成されている。そして、各第1ばね受け23を
両舌片25a,25aに接するように形成し、両舌片2
5a,25aに各第1ばね受け23を弁体21の開閉方
向に任意の長さオーバーラップさせた状態で溶接結合し
得るようにしている。両舌片25a,25aから成る取
付部25に対する第1ばね受け23のオーバーラップ長
さを変えると、弁ばね22の腕部22bの初期状態にお
ける撓み量、即ち、弁ばね22のセット荷重が変化す
る。従って、開弁設定圧の異なる排気流路制御弁2を、
弁ばね22や第1ばね受け23を変更せずに、取付部2
5に対する第1ばね受け23のオーバーラップ長さを変
更するだけで得ることができ、部品の共用化が可能とな
ってコストダウンを図れる。
の端縁の両舌片25a,25a間に位置する部分には、
弁体21の開き方向に凹入する凹欠部23aが形成され
ており、この凹欠部23aに弁ばね22の各腕部22b
を係合させている。ここで、凹欠部23aは、両舌片2
5a,25aの内側縁に斜交する両側の斜辺23b,2
3bを備えている。そのため、弁ばね22の各腕部22
bは斜辺23bに案内されて凹欠部23aの中央部に確
実に係合し、腕部22bの係合位置のずれによる弁ばね
22のセット荷重のばらつきが防止される。
2aを受け入れる樋状の凹入形状に形成されており、胴
部22aの外周面を第2ばね受け24に着座させてい
る。尚、第2ばね受けを、胴部22aに挿入される棒状
部材と、棒状部材を支持する弁体21側の支持部材とで
構成し、組立に際し胴部22に棒状部材を挿入してから
棒状部材を支持部材に連結することも考えられるが、こ
れでは組立作業に手間がかかる。これに対し、本実施形
態のものでは、胴部22aを第2ばね受け24に着座さ
せるだけで良く、組立作業が容易になる。然し、胴部2
2aを凹入形状の第2ばね受け24に単純に着座させる
だけでは、弁体21の開閉動作で胴部22aが弁体21
の開閉方向に傾動して倒立状態になったり、胴部22a
が腕部22bの延出方向たる横方向にずれる可能性があ
る。そこで、本実施形態では、第2ばね受け24の両端
部に、夫々、胴部22aの傾動を胴部22aの端面に当
接して阻止する舌片状のストッパ24aを設けて、胴部
22aが倒立状態になることを防止できるようにしてい
る。また、第2ばね受け24の凹入深さh(図7参照)
を胴部22aの直径の1/2以上にしている。これによ
れば、胴部22aが横転しつつ横ずれしても、胴部22
a全体が第2ばね受け24から浮かない限り、第2ばね
受け24から胴部22aが脱落することはなく、胴部2
2aを第2ばね受け24で安定に支持できる。尚、第2
ばね受け24の両側の側縁部には、各腕部22bに対す
る干渉を回避するための切欠き部24bが形成されてい
る。
き側への所定量以上の伸びを弁ばね22の胴部22aに
当接して規制する開弁ストッパ26と、図6及び図7に
示す如く、弁体21が閉じ側に凹入するように湾曲する
ことを弁体21の中央部に当接して阻止する閉弁ストッ
パ27とが設けられており、弁体21に無理な応力が作
用してその耐久性に悪影響が及ぶことをこれらストッパ
26,27で防止できるようにしている。開弁ストッパ
26は、前記両第1ばね受け23,23を連結するブリ
ッジ状に形成されており、両第1ばね受け23,23と
開弁ストッパ26とを一体部品で構成している。
に、弁座部20aを含む面に直交する面、即ち、排気ガ
スの流線に平行な面に沿うように固定した板状部材で構
成されており、閉弁ストッパ27による排気ガスの流通
抵抗の増加を防止できるようにしている。そして、閉弁
ストッパ27に、弁体21の中央部に対向する当接部2
7aを、弁座部20aを含む面よりも弁体21の開き側
に突出するように形成し、弁体21の外周側と内周側の
各巻回部が相互に重り合う閉弁状態になったとき弁体2
1の中央部が当接部27aに当接するようにしている。
尚、弁体21を構成する1対の渦巻板211,212は、
上記の如く両渦巻板211,212の半円形の中央部の弦
21aにおいて接合されており、この接合箇所が閉弁ス
トッパ27から受ける衝撃で分離することがないよう、
接合箇所たる弦21aに対し交差する面に沿うように閉
弁ストッパ27を設けている。
る排気流路制御弁2に本発明を適用した実施形態につい
て説明したが、エンジンの排気系の他の部位に設ける排
気流路制御弁にも同様に本発明を適用できる。
によれば、弁ばねを大形化せずに弁ばねのばね定数を低
くすることができ、弁体の開閉振動も有効に防止でき
る。
器の断面図
拡大正面図
の側面図
側面図
背面図
Claims (1)
- 【請求項1】 エンジンの排気ガスが流通するハウジン
グと、ハウジングに装着した弁体と、弁体を閉じ側に付
勢する弁ばねとを備え、排気圧力が所定値以上になった
ときに開弁されるようにした排気流路制御弁であって、 弁体として、ハウジングの環状の弁座部に外周部を着座
させた渦巻状の弁体を用い、渦巻の巻回軸線方向への弁
体の伸び縮みで開閉されるように構成するものにおい
て、 弁ばねを、コイル状の胴部と、胴部の両端の腕部とを有
するねじりコイルばねで構成し、弁座部の周囲両側のハ
ウジングの部分に設けた1対のばね受けに両端の腕部を
各腕部の長手方向に摺動自在に係合させ、弁体を胴部を
介して閉じ側に押圧する、 ことを特徴とする排気流路制御弁。
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