JP3756632B2

JP3756632B2 - 自動車用バルブ内蔵排気マフラ

Info

Publication number: JP3756632B2
Application number: JP19137397A
Authority: JP
Inventors: 康夫深江; 規永井
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: JPH1136844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マフラ内に開口するインナーパイプの端部位置にパイプ内圧力の増減に伴って開閉動作する制御バルブが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、特開平２−１６３１７号公報や特開平３−５１１２４号公報や特開平５−９８９３０号公報等に記載されているものが知られている。
【０００３】
図５に示す従来のバルブ内蔵排気マフラの一例によりその構成を説明すると、インナーパイプの端部位置に制御バルブが取り付けられていて、この制御バルブは、弁体が支持ブラケットに対し回転軸を中心に回転可能に設けられ、コイルバネによりインナーパイプの開口端に弁体を押圧している。
【０００４】
よって、パイプ内圧力と弁体との受圧面積を掛け合わせた開弁方向の力が、コイルバネによる閉弁方向の力より上回ると、弁体が回転軸を中心として回動して弁が開く。
【０００５】
【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、インナーパイプ内の圧力が開弁圧近傍にて運転されると、インナーパイプ内の細かく上下に変化する脈動圧により、弁体が開閉を繰り返し打音が発生するという問題点を有する。
【０００６】
すなわち、インナーパイプ内の圧力を受ける受圧面積が弁の開閉にかかわらず一定である単独の弁体による制御バルブ構造であるため、コイルバネ等によりわずかなヒステリシス特性を持っていても、弁が開き始める開弁圧と開いた弁が閉じる閉弁圧は、ほぼ同圧レベル（開弁圧≒閉弁圧）になることによる。
【０００７】
本発明の課題とするところは、開弁圧近傍あるいは閉弁圧近傍での運転時に脈動圧による制御バルブの開閉打音を抑え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。
【０００８】
【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、マフラ内に開口するインナーパイプの端部位置にパイプ内圧力の増減に伴って開閉動作する制御バルブが設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記制御バルブを、
インナーパイプの端部に固定され、インナーパイプの内径より大きな内径を持つ拡大パイプと、
インナーパイプの開口端を閉じる第１弁と、
前記拡大パイプの開口端を閉じる第２弁と、
前記第１弁と第２弁とを一体に連結する連接棒と、
前記第１弁をインナーパイプの開口端に押し付けるバルブ閉方向の付勢力を付与するスプリングとを有する構成としたことを特徴とする。
【０００９】
（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、
バルブ全閉時、第２弁と拡大パイプの開口端との間に若干の隙間が設定される構成としたことを特徴とする。
【００１０】
（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、
前記拡大パイプに、第１弁と第２弁とは平行配置でスプリングリテーナを固定し、
且つ、スプリングリテーナに、連接棒の摺動ガイド部を形成したことを特徴とする。
【００１１】
（解決手段４）
上記課題を解決する請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記第２弁の外周部に、拡大パイプの開口端の外周位置に回り込む折り返し部を形成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
まず、構成を説明する。
【００１３】
実施の形態１は請求項１，２，３記載の発明に対応する。
【００１４】
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制御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である。
【００１５】
図２において、Ａは制御バルブ、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インナーパイプ、１７は第２インナーパイプ、１８は排気アウトレットパイプ、１９は第１室、２０は第２室、２１は第３室である。
【００１６】
前記制御バルブＡは、パイプ内圧力の増減に伴って開閉動作するバルブで、第１室１９と第３室２１を連通する第２インナーパイプ１７の第１室側開口端に配置されている。
【００１７】
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，第２バッフルプレート１３，１４を貫通して設けられ、エンジンからの排気ガスを第２室２０及び第３室２１へ導入する。
【００１８】
前記第１インナーパイプ１６は、第１バッフルプレート１３に設けられ、一端が第１室１９に開口し、他端が第２室２０に開口している。
【００１９】
前記第２インナーパイプ１７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１９に開口する一端部に制御バルブＡが設けられ、他端が第３室２１に開口している。
【００２０】
前記排気アウトレットパイプ１８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１９に開口し、他端部は外気に開口している。
【００２１】
前記制御バルブＡが閉状態の時は、第１室１９及び第２室２０が拡張室で第３室２１がレゾネータ室であり、制御バルブＡが開状態の時には、第３室２１がレゾネータ室から拡張室へと変わる。
【００２２】
図１において、Ａは制御バルブ、１は拡大パイプ、２は第１弁、３は第２弁、４は連接棒、５はスプリング、６は隙間、７はスプリングリテーナ、１３は第１バッフルプレート、１７は第２インナーパイプ、１９は第１室、２０は第２室である。
【００２３】
前記拡大パイプ１は、第２インナーパイプ１７の端部に固定され、第２インナーパイプ１７の内径ｄより大きな内径Ｄを持つ。
【００２４】
前記第１弁２は、第２インナーパイプ１７の開口端１７ａを閉じる。
【００２５】
前記第２弁３は、拡大パイプ１の開口端１ａを閉じる。
【００２６】
前記連接棒４は、第１弁２と第２弁３とを一体に連結する。
【００２７】
前記スプリング５は、第１弁２を第２インナーパイプ１７の開口端１７ａに押し付けるバルブ閉方向の付勢力を付与する。
【００２８】
前記隙間６は、バルブ全閉時に第１弁２と第２インナーパイプ１７の開口端１７ａとの密着度を高めるため、図１に示すように、第２弁３と拡大パイプ１の開口端１ａとの間に設定される。
【００２９】
前記スプリングリテーナ７は、スプリング５の端部を支持するべく、拡大パイプ１の内部に、第１弁２と第２弁３とは平行配置で固定されたもので、このスプリングリテーナ７には、バルブ開閉時に連接棒４の軸方向摺動を案内する摺動ガイド部７ａと、差圧を作らず排気ガスを通す通孔７ｂが形成されている。
【００３０】
次に、作用を説明する。
【００３１】
エンジン低回転時や低負荷時であって、第２インナーパイプ１７の排気ガス圧（以下、インナーパイプ内圧力）が低圧で、インナーパイプ内圧力と第１弁２の排気ガス受圧面積とを掛け合わせた力が、スプリング５によるバネ力よりも小さい時には、第２インナーパイプ１７の開口部１７ａを第１弁２により塞ぐバルブ閉状態が維持される（図１）。この時、第２弁３と拡大パイプ１の開口端１ａとの間に設定される隙間６により、第１弁２と第２インナーパイプ１７の開口端１７ａとの密着度が高められる。
【００３２】
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ことで、インナーパイプ内圧力が上昇し、インナーパイプ内圧力と第１弁２の排気ガス受圧面積とを掛け合わせた力が、スプリング５によるバネ力よりもわずかでも上回ると、スプリング５を押し縮めて第１弁２を開く（この時のインナーパイプ内圧力が開弁圧）。
【００３３】
この第１弁２が少しでも開くと、拡大パイプ１の内部がインナーパイプ内圧力となることで、第１弁２より受圧面積の広い第２弁３に作用し、連接棒４にて連接されている第１弁２と第２弁３とが一気に開き始め、開弁圧と第２弁３の排気ガス受圧面積とを掛け合わせた力が、スプリング５によるバネ力とバランスする開弁量まで開く。その後、さらにインナーパイプ内圧力が高まると第２弁３の開弁特性に従って開弁量を増し、ストローク限界で大きな開口面積によるバルブ全開となる。
【００３４】
バルブ全開状態でアクセル戻し操作等によりインナーパイプ内圧力が低下すると、インナーパイプ内圧力により第２弁３を開こうとする力が低下し、スプリング５が次第に伸び、第２弁３が拡大パイプ１の開口端１ａに近づき、インナーパイプ内圧力がさらに低下して第２弁３と拡大パイプ１の開口端１ａとが予め設定された隙間６となると（この時のインナーパイプ内圧力が閉弁圧）、第１弁２が第２インナーパイプ１７の開口端１７ａを塞いでバルブ全閉となる。
【００３５】
このように、制御バルブＡのインナーパイプ内圧力に対する開弁量特性は、図３に示すように、開弁圧は受圧面積が狭い第１弁２により規定されることで高い圧力レベルとなり、閉弁圧は受圧面積が広い第２弁３により規定されることで低い圧力レベルとなり、開弁圧と閉弁圧との間には広いヒステリシス幅が持たされることになる。
【００３６】
よって、開弁圧近傍のインナーパイプ内圧力となる運転時や閉弁圧近傍のインナーパイプ内圧力となる運転時に、脈動圧によりインナーパイプ内圧力が変動してもバルブ開であればヒステリシス幅以上の圧力変化がない限りそのままバルブ開が保たれ、バルブ閉であればヒステリシス幅以上の圧力変化がない限りそのままバルブ閉が保たれることになり、第１弁２が開口端１７ａに当たる開閉打音が抑えられる。
【００３７】
次に、効果を説明する。
【００３８】
（１）制御バルブＡを、第２インナーパイプ１７の端部に固定され、第２インナーパイプ１７の内径より大きな内径を持つ拡大パイプ１と、第２インナーパイプ１７の開口端１７ａを閉じる第１弁２と、拡大パイプ１の開口端１ａを閉じる第２弁３と、第１弁２と第２弁３とを一体に連結する連接棒４と、第１弁２を第２インナーパイプ１７の開口端１７ａに押し付けるバルブ閉方向の付勢力を付与するスプリング５とを有する構成としたため、開弁圧と閉弁圧とに大きなヒステリシスが持たせられ、開弁圧近傍あるいは閉弁圧近傍での運転時に脈動圧による制御バルブＡの開閉打音を抑え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。
【００３９】
（２）バルブ全閉時、第２弁３と拡大パイプ１の開口端１ａとの間に若干の隙間６が設定される構成としたため、バルブ全閉時に第１弁２と第２インナーパイプ１７の開口端１７ａとの高い密着力を確保することができる。
【００４０】
（３）拡大パイプ１に、第１弁２と第２弁３とは平行配置でスプリングリテーナ７を固定し、且つ、スプリングリテーナ７に、連接棒４の摺動ガイド部７ａを形成したため、バルブ開閉時に第１弁２と第２弁３とに傾きを生じない安定したバルブ開閉動作を確保することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
まず、構成を説明する。
【００４２】
実施の形態２は請求項１，２，３，４記載の発明に対応する。
【００４３】
図４は実施の形態２の自動車用バルブ内蔵排気マフラの制御バルブを示す断面図である。
【００４４】
図４において、Ａ’は制御バルブ、１は拡大パイプ、２は第１弁、３は第２弁、４は連接棒、５はスプリング、６は隙間、７はスプリングリテーナ、１３は第１バッフルプレート、１７は第２インナーパイプ、１９は第１室、２０は第２室である。
【００４５】
実施の形態１と異なる点は、第２弁３の外周部に、拡大パイプ１の開口端１ａの外周位置に回り込む折り返し部３ａを形成した点である。
【００４６】
尚、他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４７】
作用的には、第２弁３の受圧面積が実施の形態１より拡大されることで、図３の開弁量特性図の１点鎖線特性に示すように、開弁圧から少しインナーパイプ圧力が上昇するだけでバルブ全開となり、バルブ全開応答性がより高くなる。
【００４８】
（他の実施の形態）
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、マフラ内に開口するインナー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。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、マフラ内に開口するインナーパイプの端部位置にパイプ内圧力の増減に伴って開閉動作する制御バルブが設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、制御バルブを、インナーパイプの端部に固定され、インナーパイプの内径より大きな内径を持つ拡大パイプと、インナーパイプの開口端を閉じる第１弁と、拡大パイプの開口端を閉じる第２弁と、第１弁と第２弁とを一体に連結する連接棒と、第１弁をインナーパイプの開口端に押し付けるバルブ閉方向の付勢力を付与するスプリングとを有する構成としたため、開弁圧近傍あるいは閉弁圧近傍での運転時に脈動圧による制御バルブの開閉打音を抑え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。
【００５０】
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、バルブ全閉時、第２弁と拡大パイプの開口端との間に若干の隙間が設定される構成としたため、請求項１記載の発明の効果に加え、バルブ全閉時に第１弁とインナーパイプの開口端との高い密着力を確保することができる。
【００５１】
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、拡大パイプに、第１弁と第２弁とは平行配置でスプリングリテーナを固定し、且つ、スプリングリテーナに、連接棒の摺動ガイド部を形成したため、請求項１または請求項２記載の発明の効果に加え、バルブ開閉時に第１弁と第２弁とに傾きを生じない安定したバルブ開閉動作を確保することができる。
【００５２】
請求項４記載の発明にあっては、請求項１ないし請求項３記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、第２弁の外周部に、拡大パイプの開口端の外周位置に回り込む折り返し部を形成したため、請求項１ないし請求項３記載の発明の効果に加え、バルブ全開応答性をより高めることができる。
【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制御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制御バルブを示す全体断面図である。
【図３】実施の形態１の制御バルブでのインナーパイプ圧力に対する開弁量特性図である。
【図４】実施の形態２の自動車用バルブ内蔵排気マフラの制御バルブを示す断面図である。
【図５】従来の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す全体断面図である。
【符号の説明】
Ａ制御バルブ
１拡大パイプ
１ａ開口端
２第１弁
３第２弁
３ａ折り返し部
４連接棒
５スプリング
６隙間
７スプリングリテーナ
７ａ摺動ガイド部
１３第１バッフルプレート
１７第２インナーパイプ
１７ａ開口端

Claims

マフラ内に開口するインナーパイプ（１７）の端部位置にパイプ内圧力の増減に伴って開閉動作する制御バルブ（Ａ）が設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記制御バルブ（Ａ）を、
インナーパイプ（１７）の端部に固定され、インナーパイプ（１７）の内径（ｄ）より大きな内径（Ｄ）を持つ拡大パイプ（１）と、
インナーパイプ（１７）の開口端を閉じる第１弁（２）と、
前記拡大パイプ（１）の開口端（１ａ）を閉じる第２弁（３）と、
前記第１弁（２）と第２弁（３）とを一体に連結する連接棒（４）と、
前記第１弁（２）をインナーパイプ（１７）の開口端（１７ａ）に押し付けるバルブ閉方向の付勢力を付与するスプリング（５）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、
バルブ全閉時、第２弁（３）と拡大パイプ（１）の開口端（１ａ）との間に若干の隙間（６）が設定され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、
前記拡大パイプ（１）に、第１弁（２）と第２弁（３）とは平行配置でスプリングリテーナ（７）を固定し、
且つ、スプリングリテーナ（７）に、連接棒（４）の摺動ガイド部（７ａ）を形成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ないし請求項３記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記第２弁（３）の外周部に、拡大パイプ（１）の開口端（１ａ）の外周位置に回り込む折り返し部（３ａ）を形成したことを特徴とする自動車用バルブ内蔵排気マフラ。