JP3756631B2

JP3756631B2 - 自動車用バルブ内蔵排気マフラ

Info

Publication number: JP3756631B2
Application number: JP18191497A
Authority: JP
Inventors: 榮朗伊藤
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: JPH1122447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブがマフラ内パイプの端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用バルブ内蔵排気マフラとしては、例えば、図４に示すマフラが知られている（国際公開ＷＯ９５／１３４６０号公報等を参照）。
【０００３】
この排気マフラは、図４に示すように、マフラ内に設置されたバルブ（この場合はパイプの開口面積を変更）は、バネ力により閉じようとする力に対し、排気ガス流によりバルブを開き、内部ガス圧を一定に制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動車用バルブ内蔵排気マフラにあっては、下記に列挙する問題点を有する。
【０００５】
(1) マフラ内のパイプ開口端の近傍に設定した支点を中心として弁が揺動するため、片持ちの弁支持となり、排気ガス流量の変動に対して弁の開閉動作変動量（バタツキ）が大きい。
【０００６】
(2) １つのバネにより設定した排気ガス圧で弁が開くように設定するものであるため、細かなチューニングを行ない難いし、適するバネを選定するのが困難である。
【０００７】
(3) バルブのピンを支持するブラケットをパイプに取り付ける構造であるため、加工が困難である。
【０００８】
そこで、弁のバタツキ対策として、実開平１−１３９０１１号公報や実開平２−３００９号公報に記載のように、マフラ内のパイプ開口端位置に配置した弁を往復動させることで開閉される平行往復動弁が提案されている。
【０００９】
しかしながら、この構成は、図５に示すように、パイプと向き合った弁が往復動することにより開閉が行なわれる対向型の平行往復動弁であるため、下記に列挙する問題点を有する。
【００１０】
(4) パイプを支持するバッフルプレートと、弁をバネを介して支持するエンドプレートとの２枚のプレートが必要である。
【００１１】
(5) 別々に設定される弁とパイプとの位置合わせ作業等が必要であり、製造に手間を要するし、初期設定や熱変形等により弁とパイプに位置ズレを生じた場合には、バルブ全閉状態を実現できない。
【００１２】
(6) １本の支持棒による弁支持構造を採用しているため、バルブ開閉動作がふらつく。
【００１３】
本発明の課題とするところは、２枚のプレートを要さない容易な製造と、弁のふらつきが抑えられた安定したバルブ開閉動作と、適正なバネ選択や細かなチューニングが容易な流量感応バルブを内蔵した自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
（解決手段１）
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブがマフラ内パイプの端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記流量感応バルブを、
マフラ内パイプが固定されたバッフルプレートと平行に配置されるプレート弁体と、
該プレート弁体の外周位置に一端が固定され、前記バッフルプレートを垂直に貫通する少なくとも２本以上の支持棒と、
前記バッフルプレートと支持棒の他端に設けられたストッパ部との間に介装され、プレート弁体をマフラ内パイプの開口端部を塞ぐ方向に付勢するバネと、
を有する構成としたことを特徴とする。
【００１５】
（解決手段２）
上記課題を解決する請求項２記載の発明は、請求項１記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記バッフルプレートの支持棒が垂直に貫通する位置に、支持棒の往復動作をガイドするガイドスペーサを設けたことを特徴とする。
【００１６】
（解決手段３）
上記課題を解決する請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記支持棒を、９０度の等間隔に４本設定し、前記バネを支持棒の外周から少し離れた位置に巻き付け状態で設けられるコイルバネとしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
まず、構成を説明する。
【００１８】
実施の形態１は請求項１，２，３記載の発明に対応する。
【００１９】
図１は実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す断面図、図２は実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す全体断面図、図３は実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２０】
図２及び図３において、Ａは流量感応バルブ、１０はマフラシェル、１１はフロントエンドプレート、１２はリヤエンドプレート、１３は第１バッフルプレート、１４は第２バッフルプレート、１５は排気インレットパイプ、１６は第１マフラ内パイプ、１７は第２マフラ内パイプ、１８は第３マフラ内パイプ、１９は第４マフラ内パイプ、２０は排気アウトレットパイプ、２１は第１室、２２は第２室、２３は第３室である。
【００２１】
前記流量感応バルブＡは、排気流量の増減に伴って開閉動作するバルブで、第１室２１と第３室２３を連通する第４マフラ内パイプ１９の第１室側開口端に配置されている。
【００２２】
前記排気インレットパイプ１５は、フロントエンドプレート１１と第１バッフルプレート１３を貫通して設けられ、エンジンからの排気ガスを第２室２２へ導入する。
【００２３】
前記第１マフラ内パイプ１６は、排気インレットパイプ１５の延長位置の第２バッフルプレート１４に設けられ、一端が第２室２２に開口し、他端が第３室２３に開口している。
【００２４】
前記第２マフラ内パイプ１７は、第１マフラ内パイプ１６と隣接する位置の第２バッフルプレート１４に設けられ、一端が第２室２２に開口し、他端が第３室２３に開口している。
【００２５】
前記第３マフラ内パイプ１８は、第２マフラ内パイプ１７の延長位置の第１バッフルプレート１３に設けられ、一端が第１室２１に開口し、他端が第２室２２に開口している。
【００２６】
前記第４マフラ内パイプ１９は、第１バッフルプレート１３と第２バッフルプレート１４とに掛け渡して設けられ、第１室２１に開口する一端部に流量感応バルブＡが設けられ、他端が第３室２３に開口している。
【００２７】
前記排気アウトレットパイプ２０は、第１バッフルプレート１３と第２バッフルプレート１４とリヤエンドプレート１２を貫通して設けられ、一端部は第１室２１に開口し、他端部は外気に開口している。
【００２８】
前記流量感応バルブＡが閉状態の時は、第１室２１及び第２室２２が拡張室で第３室２３がレゾネータ室であり、流量感応バルブＡが開状態の時には、第３室２３がレゾネータ室から拡張室へと変わる。
【００２９】
図１において、Ａは流量感応バルブ、１はプレート弁体、２は支持棒、３はコイルバネ、４はガイドスペーサ、１３は第１バッフルプレート、１９は第４マフラ内パイプ、２１は第１室、２２は第２室である。
【００３０】
前記プレート弁体１は、第４マフラ内パイプ１９が固定された第１バッフルプレート１３と平行に配置され、中央部は第４マフラ内パイプ１９のバルブ全閉時に開口端形状に合致するように円形凹部とされ、その外周部は平板状とされている。
【００３１】
前記支持棒２は、プレート弁体１の外周位置に一端が固定され、第１バッフルプレート１３を垂直に貫通する棒で、図３に示すように、支持棒２はプレート弁体１の外周位置に９０度の等間隔にて４本設定されている。
【００３２】
前記コイルバネ３は、第１バッフルプレート１３と支持棒２の他端に設けられたストッパ部２ａとの間に介装され、プレート弁体１を第４マフラ内パイプ１９の開口端部を塞ぐ方向に付勢するバネで、支持棒２の外周から少し離れた位置に巻き付け状態で設けられている。
【００３３】
前記ガイドスペーサ４は、第１バッフルプレート１３の支持棒２が垂直に貫通する位置に、支持棒２の往復動作をガイドするべく設けられている。
【００３４】
次に、作用を説明する。
【００３５】
［低流量時］
エンジン低回転時や低負荷時であって、排気ガス流量が低い低流量時には、第４マフラ内パイプ１９からの排気ガス圧とプレート弁体１の排気ガス受圧面積とを掛け合わせた力が、コイルバネ３によるバネ力よりも小さく、第４マフラ内パイプ１９の開口部をプレート弁体１により塞ぐバルブ閉状態となる（図２）。
【００３６】
［流量増大時］
アクセル踏み込み操作等によりエンジン回転数を上げてゆくと排気ガス流量が増大し、第４マフラ内パイプ１９からの排気ガス圧とプレート弁体１の排気ガス受圧面積とを掛け合わせた力が、コイルバネ３によるバネ力よりも大きくなると、コイルバネ３が縮まることによりプレート弁体１が、第１バッフルプレート１３との平行を保ったままストローク移動し、第４マフラ内パイプ１９の開口端が開かれる（図１）。
【００３７】
そして、さらに排気ガス流量が増大すると、この増大に伴って、コイルバネ３の縮みも大きくなり、プレート弁体１が第１バッフルプレート１３との平行を保ったままさらにストローク移動し、コイルバネ３の縮み限界となる支持棒２のストローク限界位置でもって、第４マフラ内パイプ１９の開口端とプレート弁体１との間に大きな開口面積が確保されたバルブ全開となる。
【００３８】
［流量減少時］
バルブ全開状態でアクセル戻し操作等により排気ガスの流量が減少すると、排気ガス圧によりプレート弁体１に作用する力が低下し、コイルバネ３が次第に伸び、第４マフラ内パイプ１９の開口端とプレート弁体１との間が平行度を保ったまま近づき、流量感応バルブＡが閉じ始め、第４マフラ内パイプ１９からの排気ガス圧とプレート弁体１の排気ガス受圧面積とを掛け合わせた力が、コイルバネ３によるバネ力よりも小さくなると、第４マフラ内パイプ１９の開口端をプレート弁体１により塞ぐバルブ全閉となる。
【００３９】
次に、効果を説明する。
【００４０】
（１）流量感応バルブＡを、第４マフラ内パイプ１９が固定された第１バッフルプレート１３と平行に配置されるプレート弁体１と、該プレート弁体１の外周位置に一端が固定され、第１バッフルプレート１３を垂直に貫通する４本の支持棒２と、第１バッフルプレート１３と支持棒２の他端に設けられたストッパ部２ａとの間に介装され、プレート弁体１を第４マフラ内パイプ１９の開口端部を塞ぐ方向に付勢するコイルバネ３と、を有する構成としたため、２枚のプレートを要さない容易な製造と、弁のふらつきが抑えられた安定したバルブ開閉動作と、適正なバネ選択や細かなチューニングが容易な流量感応バルブＡを内蔵した自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することができる。
【００４１】
すなわち、従来の対向型の平行往復動弁のように２枚のプレートを要さず、第４マフラ内パイプ１９が支持される第１バッフルプレート１３に弁を支持する共通支持型の平行往復動弁であり、プレート弁体１と第４マフラ内パイプ１９の開口端との位置合わせも確実で容易に製造することができる。また、プレート弁体１を複数の支持棒２にて支持するものであるため、従来の片持ち支持による揺動弁のような弁のふらつきが抑えられ、プレート弁体１と第４マフラ内パイプ１９の開口端との平行度が保たれる安定したバルブ開閉動作が得られる。また、複数のコイルバネ３によりバネ力を設定できるものであるため、従来のように１つのバネにてバネ力を設定するものに比べ適正なバネ選択ができるし、細かなバネ力のチューニングも容易に行なえる。
【００４２】
（２）第１バッフルプレート１３の支持棒２が垂直に貫通する位置に、支持棒２の往復動作をガイドするガイドスペーサ４が設けられているため、バルブ開閉時に第１バッフルプレート１３に対する支持棒２の垂直ストローク案内がガイドスペーサ４により行なわれ、バルブ開閉動作中にプレート弁体１と第４マフラ内パイプ１９の開口端との高い平行度が保たれ、排気ガス流量に対するバルブ開度特性のこじれ力等によるバラツキや変動が抑えられる。
【００４３】
（３）支持棒２を、９０度の等間隔に４本設定し、バネを支持棒２の外周から少し離れた位置に巻き付け状態で設けられるコイルバネ３としたため、バルブ開閉動作の高い安定性が得られると共に、バネ定数が安定している伸縮のコイルバネ３を使うことで適正なバネ選択が容易であるし、１本の支持棒２に対して２個以上のコイルバネ３の組み合わせも可能なことで細かなチューニングができる。
【００４４】
（他の実施の形態）
実施の形態１では、ガイドスペーサ４を設けた例を示したが、第１バッフルプレート１３の穴加工時に立ち上げ部を一体に形成し、これを支持棒２のガイドスペーサとする例としても良い。
【００４５】
実施の形態１では、支持棒２を９０度の等間隔に４本設定した例を示したが、２本以上であれば３本設定しても５本以上設定しても良い。
【００４６】
実施の形態１では、コイルバネ３により付勢力を与える例を示したが、他の種類のバネ、例えば、特殊な形状の専用バネや板バネ等を用いても良い。
【００４７】
実施の形態１では、図２に示す自動車用バルブ内蔵排気マフラへの適用例を示したが、排気ガスが通るマフラ内パイプを有する排気マフラであれば図２以外の構造の排気マフラに適用できるのは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブがマフラ内パイプの端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、流量感応バルブを、マフラ内パイプが固定されたバッフルプレートと平行に配置されるプレート弁体と、プレート弁体の外周位置に一端が固定され、バッフルプレートを垂直に貫通する少なくとも２本以上の支持棒と、バッフルプレートと支持棒の他端に設けられたストッパ部との間に介装され、プレート弁体をマフラ内パイプの開口端部を塞ぐ方向に付勢するバネと、を有する構成としたため、２枚のプレートを要さない容易な製造と、弁のふらつきが抑えられた安定したバルブ開閉動作と、適正なバネ選択や細かなチューニングが容易な流量感応バルブを内蔵した自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することができる。
【００４９】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、バッフルプレートの支持棒が垂直に貫通する位置に、支持棒の往復動作をガイドするガイドスペーサを設けたため、請求項１記載の発明の効果に加え、バルブ開閉動作中にプレート弁体とマフラ内パイプの開口端との高い平行度が保たれ、排気ガス流量に対するバルブ開度特性のこじれ力等によるバラツキや変動を抑えることができる。
【００５０】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１または請求項２記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、支持棒を、９０度の等間隔に４本設定し、前記バネを支持棒の外周から少し離れた位置に巻き付け状態で設けられるコイルバネとしたため、請求項１または請求項２記載の発明の効果に加え、バルブ開閉動作の高い安定性が得られると共に、バネ定数が安定している伸縮のコイルバネを使うことで適正なバネ選択が容易であるし、１本の支持棒に対して２個以上のコイルバネの組み合わせも可能なことで細かなチューニングができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す断面図である。
【図２】実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラの流量感応バルブを示す全体断面図である。
【図３】実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】従来の排気マフラに内蔵される流量感応バルブを示す断面図である。
【図５】従来の排気マフラに内蔵される制御バルブを示す該略図である。
【符号の説明】
Ａ流量感応バルブ
１プレート弁体
２支持棒
２ａストッパ部
３コイルバネ
４ガイドスペーサ
１３第１バッフルプレート
１９第４マフラ内パイプ

Claims

排気流量の増減に伴って開閉動作する流量感応バルブ（Ａ）がマフラ内パイプ（１９）の端部位置に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記流量感応バルブ（Ａ）を、
マフラ内パイプ（１９）が固定されたバッフルプレート（１３）と平行に配置されるプレート弁体（１）と、
該プレート弁体（１）の外周位置に一端が固定され、前記バッフルプレート（１３）を垂直に貫通する少なくとも２本以上の支持棒（２）と、
前記バッフルプレート（１３）と支持棒（２）の他端に設けられたストッパ部（２ａ）との間に介装され、プレート弁体（１）をマフラ内パイプ（１９）の開口端部を塞ぐ方向に付勢するバネ（３）と、
を有する構成としたことを特徴とする自動車用バルブ内蔵排気マフラ。
請求項１記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記バッフルプレート（１３）の支持棒（２）が垂直に貫通する位置に、支持棒（２）の往復動作をガイドするガイドスペーサ（４）を設けたことを特徴とする自動車用バルブ内蔵排気マフラ。
請求項１または請求項２記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記支持棒（２）を、９０度の等間隔に４本設定し、前記バネを支持棒（２）の外周から少し離れた位置に巻き付け状態で設けられるコイルバネ（３）としたことを特徴とする自動車用バルブ内蔵排気マフラ。