JP4141601B2 - 自動車用制御型消音器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用排気系においてエンジンの回転数が低速時に必要とされる低騒音化対策と高速時に必要とされる低背圧化対策を同時に満たすことができる自動車用制御型消音器の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車用制御型消音器としては、例えば、下記に列挙するようなものが知られている。
(1) 特許第2892160号公報
この公報に記載の自動車用制御型消音器は、図7,図8に示すように、消音器本体内部の小室同士を任意の組み合わせで連通するように配置した連通管50において、その連通管50の下流端51を開閉するバルブ52は、連通管50の下流端周縁に突設したステー53に固定した支軸54に一端側が回動自在に支持され、さらに、その支軸54に挿入したねじりコイルバネ55の一方のフック部56が背面57側に係止されている。58は係止点である。
また、前記ねじりコイルバネ55の他方のフック部59は前記ステー53に係止されており、エンジンの低速時には、その付勢力によってバルブ52が連通管50を閉塞して前記小室を共鳴室として騒音対策をなすように作用させ、エンジンの高速時には、排気ガス圧が前記付勢力に勝るようになった時バルブ52を開いて前記小室を拡張室として高速時の低背圧化をなすように形成されている。
(2) 特開平9−303143号公報
この公報に記載の自動車用制御型消音器は、小室開口部に固定するケーシング内でバルブを軸止し、この軸の一端側とケーシング一端側との間にねじりコイルバネを装着してその付勢力によって開口部を閉塞させ、かつ前記軸の他端側にはリンクを固定し、このリンクとケーシング他端側との間に排気ガス圧で開きかけたバルブの回転を補助するターンオーバ機構を備えている。
(3) 実用新案登録第2564002号公報
この公報に記載の自動車用制御型消音器は、小室開口部に設けたバルブシートを開閉するバルブにおいて、このバルブの支軸よりも前記バルブシートに近い部分にピンが突設され、コイルバネの一端が前記ピンに係止され他端が小室側壁面に係止されている。
【0003】
【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制御型消音器にあっては、下記のような問題がある。
(1) 特許第2892160号公報に記載の自動車用制御型消音器は、フック部56のバルブ背面57に対する係止点58は、そのバルブ52の開角度が変化しても常に一定であるから、排気ガス圧によってバルブが開いた後も、バネの付勢力がバルブを閉じる方向に同じ大きさで働くため、背圧を十分に低減させることができなかった。この場合、バネ力を小さく設定するとエンジンの低速時からバルブが開き始めるようになるため、低速時の低騒音化要求を満たすことが困難となり、この低速時低騒音化対策と高速時の低背圧化対策は二律背反の関係にあることから、この構成では両方を同時に達成することは困難である。
(2) 特開平9−303143号公報に記載の自動車用制御型消音器は、ねじりコイルバネを使用し、このねじりコイルバネだけでは前記同様にバネの反力がバルブを常時閉じる方向に同じ大きさで働くため、それを補佐するターンオーバ機構を備えているが、軸支部や摺動部、それに部品点数が多く、コストアップの要因となっている。
(3) 実用新案登録第2564002号公報に記載の自動車用制御型消音器は、ピンのバルブ軸に対する回転位置によってコイルバネの引張り力の変更を行なうものであるから、コイルバネの引張り方向をピンの回動面に沿って配置する必要があり、つまりコイルバネはコイルの軸心がバルブと離反する方向に向けて配置されているから制御部のコンパクト化が困難である。
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、自動車用排気系に取り付けられる制御型消音器において、制御部の小型軽量、低コスト、高感度、高耐久性を達成しながらエンジン低速時の低騒音化対策と高速時の低背圧化要求を同時に満たすことができる実用価値の高い自動車用制御型消音器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
(解決手段1)
上記課題を達成するため請求項1記載の発明では、自動車の消音器本体内部に複数の小室が画成され、この小室同士を連通する連通管が配置され、前記連通管のうち所定の連通管の端部おいて一端側を軸支されたバルブがこの連通管をバネの付勢力によって閉塞すると共に排ガス圧によって開動作する流路制御手段を有した自動車用制御型消音器において、
前記流路制御手段は、前記バネの作用点が前記バルブに設けた摺動面であってバルブ中心寄り側を押圧することによりバルブの閉位置でバネの付勢力が最大に作用し、かつ前記バルブが開側に回動するに従ってバネ付勢力の作用点がバルブの軸支側に摺動することによりバネの付勢力が小さく作用するバネ取付け構造を有することを特徴とする。
【0006】
【作用】
本発明の自動車用制御型消音器では、自動車の消音器内部に画成した小室同士を連通する連通管端部に一端を軸支したバルブの閉塞用バネは、バルブの閉弁時は中心寄り側を押圧し開弁し始めるに従って軸支側に摺動して付勢力の作用を減少させエンジン高速時の排ガス圧で開弁させて低背圧化に十分対応できるから、その分バネの付勢力を大きくしてエンジン低速時の低騒音化をも十分に達成できるようになる。
この場合、バネの取付け構造は、バルブの開閉に従って傾斜する摺動面をバネの押圧点が摺動するように設けたものであるから、部品点数が少なく構造を簡単として上記作用を行なうことができる。
またバネをねじりコイルバネとし、そのフック部がバルブの摺動面を摺動するようにしてコイル軸心をバルブ支軸の軸心と異軸にして平行に配置することにより、バネ取付け構造をコンパクトに設けながら上記作用を行なうことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
まず、構成を説明する。
実施の形態1は請求項1,2記載の発明に対応する。
図1は実施の形態1の自動車用制御型消音器のバネ取付け構造を示す断面図であり、(イ)は閉弁状態、(ロ)は開弁状態を示す。また、図2はバネ取付け構造を示す平面図、図3は同右側面図である。
【0008】
図において、1は連通管、2は連通管終端の開口部、3はバルブ、4はバルブの一端側に延設したプレート部、5はプレート部4の終端両側を起立して設けた軸受け部、6は前記一方の軸受け部5側のプレート部に設定した摺動面、7は摺動面6に沿って設けた切欠部、8は連通管1の開口部周縁に固定したブラケット、9はブラケット8上端に固定したバルブ支軸、10は前記バルブ支軸9の下方であってこのバルブ支軸9に平行配置した固定軸、11はねじりコイルバネである。
【0009】
前記バルブ3は、軸受け部5が前記ブラケット8のバルブ支軸9に回動自在に装着され、そのバルブ支軸9を中心として回動する時、前記摺動面6もバルブ支軸9を中心として回動する。
前記ねじりコイルバネ11は、前記固定軸10に挿入することによって支持され、前記バルブの切欠部7を介して立ち上がった一方側のフック部12が前記摺動面6に接地し、このフック部12は、付勢力をためて他方側のフック部13を前記ブラケット8に係止させることにより、摺動面6を摺動自在に押圧した状態となっている。
【0010】
次に、作用効果を説明する。
[ねじりコイルバネの付勢力調整作用]
図4はねじりコイルバネの作動状態を示す説明図である。本図によりねじりコイルバネ11の付勢力調整作用を説明すると、バネ作用点(前記フック部12)の押圧位置は、そのバネ作用点の軌跡上において閉弁状態のときバルブ中心寄りの位置(点Aとする)にあり、開弁状態のときバルブ支軸9寄りの位置(点Bとする)にあってバルブ3の開閉状態により点Aと点Bとの間を摺動し、次の関係が成立する。尚、Cbはバルブの回転中心(支軸9の軸心位置)、Csはバネのコイル中心(固定軸10の軸心位置)である。
CbからA点までの距離Ra>CsからB点までの距離Rb
つまりバネの付勢力とRとの積がバルブを閉じる力となるため、バルブ開側でのバルブ閉じ力はRが短縮される分、減少しバルブを大きく開くことができることになる。
従って、バルブ3が閉じている時は、開いている時より大きな付勢力でバルブ3を閉じ方向に押圧し、開き始めると徐々に付勢力を減じ、バルブ3が最大開いた時は最少の付勢力でもってバルブ3を閉じ方向に押圧する。
【0011】
[エンジン低速時の低騒音化]
バルブ3の開弁時はバネの付勢力が減少するから、閉弁時には大きな付勢力が作用するようにねじりコイルバネ11のバネ定数を設定しておくことができる。このため、エンジン低速時は十分な回転範囲で閉弁させておくことができるから、低騒音化を良好に達成することができる。
[エンジン高速時の低背圧化]
エンジンの排気ガス圧の上昇に伴いバルブ3が開き始めるが、バルブ3は開いていく程閉じ力が減少していくから、エンジン高速時にはバルブ3が安定して最大開度を保持し、このため排ガスの排気が乱れなく行なわれ低背圧化を良好に達成することができる。
また、本実施の形態1におけるバネの取付け構造は、バルブ3の開閉に従って傾斜する摺動面6をねじりコイルバネ11のフック部12が摺動するように設けたものであるから、部品点数が少なく構造が簡単であり、低コストで設けることができる。
またねじりコイルバネ11の一方のフック部12がバルブ3の摺動面6を摺動するようにしてコイル挿入用の固定軸10をバルブ支軸9の軸心と異軸にして平行に配置することにより、コンパクトで軽量なバネ取付け構造とすることができる。
【0012】
(実施の形態2)
尚、本実施の形態2において、前記実施の形態1と同一の構成部分には実施の形態1と同一の符合を付してその具体的な説明は省略する。
まず、構成を説明する。
図5は実施の形態2の自動車用制御型消音器におけるバネ取付け構造の要部を示す右側面図、図6は同要部を示す平面図である。
この実施の形態2のバネ取付け構造では、前記実施の形態1のバネ取付け構造がフック部12を直接摺動面6に接地したのに対し、フック部12に回転支持用のコロ14(金属またはセラミックス等)を回転自在に装着した点で実施の形態1と異なる。
【0013】
次に作用効果を説明する。
前記フック部12にコロ14を装着したのに伴い、バルブの開閉時にはコロ14が摺動面を転動するから、小さな抵抗で変位できバルブの開閉運動の邪魔とならず、感度のよい制御を行なわせることができる。
【0014】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、ねじりコイルバネ11はコイル中央部にブラケット8への係止部を設けると共にその両側のコイルを逆巻きにして両端のフック部を同一方向に設け、またバルブの両側に摺動面を設けることにより、バルブを両側から均等に押圧するようにしてもよい。
【0015】
【発明の効果】
請求項1記載の自動車用制御型消音器にあっては、自動車の消音器本体内部に複数の小室が画成され、この小室同士を連通する連通管が配置され、前記連通管のうち所定の連通管の端部おいて一端側を軸支されたバルブがこの連通管をバネの付勢力によって閉塞すると共に排ガス圧によって開動作する流路制御手段を有した自動車用制御型消音器において、前記流路制御手段は、前記バネの作用点が前記バルブに設けた摺動面であってバルブ中心寄り側を押圧することによりバルブの閉位置でバネの付勢力が最大に作用し、かつ前記バルブが開側に回動するに従ってバネ付勢力の作用点がバルブの軸支側に摺動することによりバネの付勢力が小さく作用するバネ取付け構造を有する構成としたため、部品点数を少なくして構造を簡単とし、およびそれに伴う組み立ての容易化と低コスト化を達成しながらも、二律背反するエンジン低速時の低騒音化対策と高速時の低背圧化対策を同時に達成することができるという効果が得られる。
【0016】
請求項2記載の発明にあっては、前記請求項1記載の自動車用制御型消音器において、前記バネ取付け構造のバネをねじりコイルバネとし、このねじりコイルバネは、そのフック部が前記バルブの摺動面に接地してバルブを閉側に押圧し、かつコイル軸心がバルブ支軸の軸心と異軸にして平行に配置され、さらに前記フック部が前記バルブの開動作で前記摺動面をバルブ支軸側に摺動可能に設けられている構成としたため、請求項1記載の効果に加え、バネ取付け構造をコンパクトに設けることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の自動車用制御型消音器のバネ取付け構造を示す断面図であり、(イ)は閉弁状態、(ロ)は開弁状態を示す。
【図2】実施の形態1の自動車用制御型消音器のバネ取付け構造を示す平面図である。
【図3】実施の形態1の自動車用制御型消音器のバネ取付け構造を示す右側面図である。
【図4】実施の形態1の自動車用制御型消音器におけるバネ取付け構造のねじりコイルバネの作動状態を示す説明図である。
【図5】実施の形態2の自動車用制御型消音器のバネ取付け構造の要部を示す右側面図である。
【図6】実施の形態2の自動車用制御型消音器のバネ取付け構造の要部を示す平面図である。
【図7】従来例の自動車用制御型消音器のバネ取付け構造を示す正面図である。
【図8】従来例の自動車用制御型消音器のバネ取付け構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 連通管
2 連通管終端の開口部
3 バルブ
5 バルブの軸受け部
6 摺動面
9 バルブ支軸
10 バネの固定軸
11 ねじりコイルバネ
12 ねじりコイルバネの一方のフック部
A バネのバルブ中心よりの作用点(閉弁状態)
B バネのバルブ支軸寄りの作用点(開弁状態)
Claims (2)
- 自動車の消音器本体内部に複数の小室が画成され、この小室同士を連通する連通管が配置され、前記連通管のうち所定の連通管の端部おいて一端側を軸支されたバルブがこの連通管をバネの付勢力によって閉塞すると共に排ガス圧によって開動作する流路制御手段を有した自動車用制御型消音器において、
前記流路制御手段は、前記バネの作用点が前記バルブに設けた摺動面であってバルブ中心寄り側を押圧することによりバルブの閉位置でバネの付勢力が最大に作用し、かつ前記バルブが開側に回動するに従ってバネ付勢力の作用点がバルブの軸支側に摺動することによりバネの付勢力が小さく作用するバネ取付け構造を有することを特徴とする自動車用制御型消音器。 - 前記バネ取付け構造において、前記バネをねじりコイルバネとし、このねじりコイルバネは、そのフック部が前記バルブの摺動面に接地してバルブを閉側に押圧し、かつコイル軸心がバルブ支軸の軸心と異軸にして平行に配置され、さらに前記フック部が前記バルブの開動作で前記摺動面をバルブ支軸側に摺動可能に設けられていることを特徴とする請求項1記載の自動車用制御型消音器。
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