JP4175930B2 - 排気制御弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消音器内に配置された排気パイプの端部や、仕切板（バッフルプレート）に形成された連通穴の部分等に設けられ、排気圧により開弁する排圧感応式の排気制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の排気制御弁は、エンジン側から流入する排気の圧力変動に対応して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排気通路を開閉することにより、消音効果を向上させつつ、排気圧力損失によるエンジン出力の低下を防止するために消音器内に組み込まれるようになっている。
【０００３】
このような排気制御弁としては、例えば、図５に示すように、弁座１０１に対し支軸１０２を中心として開閉可能に設けられた弁体１０３と、該弁体１０３を前記弁座１０１の環状シート面１０４に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、を備え、該付勢手段は略山折れ状の弦巻ばね１０５で構成されていて、弁座１０１側に弦巻ばね１０５の一端が係止される固定側作用点１０５ａと弁体１０３側に弦巻ばね１０５の他端が係止される可動側作用点１０５ｂとの間の間隔を閉じる方向に付勢力を発生させるように構成され、前記固定側作用点１０５ａが弁体１０３の支軸１０２よりは弁体１０３側寄りの位置に立設された支持部１０６における支軸１０２よりは環状シート面１０４のレベルより離れた位置に設けられると共に、前記可動側作用点１０５ｂが支軸１０２から最も遠い位置に設けられた構造とすることにより、弁体１０３が開くにつれて弦巻ばね１０５による弁体１０３の閉じトルクが低減するように構成され、これにより、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成させるようににしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−３８２０号公報 （明細書（３）頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例（特許文献１）では、上述のように構成されるため、以下に列挙するような問題点がある。
まず、従来例では、前記弦巻ばね１０５の一端が係止される弁座側の固定側作用点１０５ａが弁体１０３の支軸１０２よりは弁体１０３側寄りの位置に立設された支持部１０６で支軸１０２よりは環状シート面１０４のレベルから離れた位置（高い位置）に設けられた構造となっており、このため、環状シート面１０４のレベルより高くなった分だけ弁体１０３が閉じた無負荷状態における環状シート面１０４から弦巻ばね１０５における弦巻部までの高さＨ１ も高くなってしまう。
【０００６】
即ち、従来例におけるように、支軸１０２よりは弁体１０３側寄りの位置に固定側作用点１０５ａを設ける場合は、弁体１０３の開閉作動の邪魔にならないように固定側作用点１０５ａの設置位置が環状シート面１０４のレベルより高い位置に限定される結果、支持部１０６を立設して該支持部１０６の上端部に固定側作用点１０５ａを設けることは必要条件となる。
【０００７】
さらに、弦巻ばね１０５の他端が係止される可動側作用点１０５ｂが支軸１０２から最も離れた位置に設けられていて、弁体１０３の開弁時には鎖線で示すように、支持部１０６に設けられた支軸１０２より高い固定側作用点１０５ａを中心として弦巻ばね１０５が立ち上がる方向に大きく回動することになる結果、弁体１０３の開弁時における環状シート面１０４から弦巻ばね１０５における弦巻部までの高さＨ２ がさらに高くなってしまう。
従って、排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器には搭載することができなくなる場合があると共に、固定側作用点１０５ａを高い位置に配置させるために支持部１０６が必要になるため、部品点数の増加によりコスト高になるという問題がある。
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成させることができると共に、部品点数の削減によるコストの低減が可能であり、かつ、環状シート面からの突出高さの低減が可能で排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器への搭載の自由度を拡大させることができる排気制御弁を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の排気制御弁では、消音器本体内における排気流通路の途中に設けられる弁座に対し支軸を中心として開閉可能に設けられた弁体と、該弁体を前記弁座の環状シート面に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、を備えた排気制御弁において、前記付勢手段は略山折れ状に形成されていて、前記弁座側に前記付勢手段の一端が回動可能に係止される固定側作用点と前記弁体側に前記付勢手段の他端が回動可能に係止される可動側作用点との間の間隔を閉じる方向に付勢力を発生させるように構成され、前記固定側作用点は、前記弁体の支軸よりはさらに前記環状シート面から離れた位置でかつ前記弁体の支軸よりは前記環状シート面のレベルに近付いた位置に設けられ、前記可動側作用点が、前記環状シート面の軸心部よりは前記弁体の支軸側寄りの位置に設けられていることを特徴とする手段とした。
【００１１】
【作用および効果】
請求項１記載の排気制御弁では、上述のように構成されるため、まず、エンジンの回転数が所定の低速回転数域においては弁体が開弁しない程度に付勢手段の付勢力を設定しておくことにより、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
【００１２】
そして、この弁体の閉弁状態においては、略山折れ状に形成された付勢手段の一端が係止される固定側作用点が弁体の支軸よりはさらに環状シート面から離れた位置側でかつ弁体の支軸よりは環状シート面のレベルに近付いた位置に設けられることで、従来例に比べて環状シート面からの突出高さを低く設定することができるようになると共に、固定側作用点を弁体の支軸よりはさらに環状シート面から離れた位置側とすることにより、固定側作用点を高い位置に設定するための部材は必須用件ではなくなる。
【００１３】
従って、部品点数の削減によるコストの低減が可能であると共に、環状シート面からの突出高さの低減が可能となり、これにより、排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器への搭載の自由度を拡大させることができるようになるという効果が得られる。
【００１４】
また、固定側作用点が弁体の支軸よりは環状シート面のレベルに近付いた位置に設けられた構成であるため、付勢手段における両端部が係止される固定側作用点と可動側作用点とを結ぶ線（付勢力作用方向線）と弁体の支軸と可動側作用点を結ぶ線との傾斜角度が弁体が開くにつれて減少し、これにより、弁体が開くにつれて付勢手段による弁体の閉じトルクが低減するように作用する。
【００１５】
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成させることができるようになるという効果が得られる。
【００１６】
また、上述のように、前記可動側作用点が、環状シート面の軸心部よりは弁体の支軸側寄りの位置に設けられることで、弁体の開弁時における可動側作用点の移動量が従来例に比べて少なくなり、これにより、略山折れ状に形成された付勢部材が固定側作用点を中心として立ち上がる方向に回動する角度も少なくなるため、弁体の開弁時における環状シート面から付勢部材における山折れ状部分までの突出高さを低く抑えることができるようになる。
従って、排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器への搭載の自由度をさらに拡大させることができるようになるという効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態の排気制御弁は、請求項１記載の発明に対応する。
まず、この発明の実施の形態の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態の排気制御弁を示す斜視図、図２は同排気制御弁を示す拡大縦断面図、図３は同排気制御弁における開閉作動を示す作用説明図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）、図４は同排気制御弁における開度と付勢手段による閉弁力との関係を示す説明図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）であり、これら図において、１は弁座、２は弁体、３は支軸、４は弦巻ばね（付勢手段）である。
【００１８】
前記弁座１は、消音器本体内の排気パイプ（排気流通路）に連通する弁口１１の開口端面に形成された環状シート面１２と、該環状シート面１２に対し垂直に立ち上げた一対の軸支持部１３、１３とを備えている。
【００１９】
前記弁体２は、前記環状シート面１２に当接する範囲の広さを有する本体部２１と、該本体部２１の外周縁部一側から外向き斜め上方に向けて延設された一対のアーム部２２、２２とを備え、該アーム部２２、２２の上端を前記軸支持部１３、１３間に横架された支軸３に対し回動自在に軸支することにより、弁体２が弁座１に対し、支軸３を中心として弁口１１を開閉自在な状態に組み付けられている。
【００２０】
前記弦巻ばね４は、弁体１を弁座１の環状シート面１２に当接させて弁口１１を閉じる方向に付勢するもので、この弦巻ばね４は、略山折れ状に形成されていて、弁座１側にその一端が係止される固定側作用点Ｐ１と弁体２側にその他端が係止される可動側作用点Ｐ２との間の間隔を閉じる方向に付勢力Ｆ０ を発生させるように構成されている。
【００２１】
前記固定側作用点Ｐ１は、弁体２の支軸３よりはさらに環状シート面１２から離れた位置でかつ弁体２の支軸３よりは低い位置である環状シート面１２とほぼ同一レベルの弁座１に設けられている。
【００２２】
また、前記可動側作用点Ｐ２は、環状シート面１２の軸心部（弁口１１の軸心部Ｑ）よりは弁体２の支軸３側寄りで、環状シート面１２のうちで最も弁体２の支軸３に近い位置よりさらに支軸３側寄りの位置に設けられている。
【００２３】
即ち、前記弁座１の固定側作用点Ｐ１と弁体２の可動側作用点Ｐ２の位置には、それぞれ環状の切り起こし部１４、２３形成され、この切り起こし部１４、２３に対し、弦巻ばね４の両端部がそれぞれ回動自在に係止された状態で設けられている。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態の作用・効果を説明する。
この発明の実施の形態の排気制御弁では、上述のように構成されるため、まず、図３（イ）に示すように、エンジンの回転数が所定の低速回転数域においては開弁しない程度に弦巻ばね４の付勢力Ｆ０ を設定しておくことにより、エンジンの低回転時においては、消音器内を流れる排気圧力Ｆ３ が小さいため、弦巻ばね４の付勢力の方が上回って制御弁が閉じた状態に維持される。
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
【００２５】
そして、この弁体２の閉弁状態においては、略山折れ状に形成された弦巻ばね４の一端が係止される固定側作用点Ｐ１が弁体２の支軸３よりはさらに環状シート面１２から離れた位置側でかつ弁体２の支軸３よりは低い位置である環状シート面１２とほぼ同一の弁座１に設けられることで、従来例に比べて環状シート面１２からの突出高さＨ１ を低く設定することができるようになる（図２参照）。 また、固定側作用点Ｐ１を弁体２の支軸３よりはさらに環状シート面１２から離れた位置側とすることにより、固定側作用点Ｐ１を高い位置に設定するための部材は必須用件ではなくなる。
【００２６】
従って、部品点数の削減によるコストの低減が可能であると共に、環状シート面１２からの突出高さＨ１ の低減が可能となり、これにより、排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器への搭載の自由度を拡大させることができるようになるという効果が得られる。
【００２７】
次に、エンジン回転数が所定の低速回転域を越え、排気圧力Ｆ３ が弦巻ばね４の付勢力Ｆ０ に基づく閉弁力に勝ると、図２（ロ）に示すように、弁体２が環状シート面１２から押し開かれた開弁状態となる。
【００２８】
そして、固定側作用点Ｐ１が弁体２の支軸３よりは環状シート面１２のレベルに近付いた位置（ほぼ同一レベル）に設けられた構成であるため、図３（イ）、（ロ）に示すように、弦巻ばね４における両端部が係止される固定側作用点Ｐ１と可動側作用点Ｐ２とを結ぶ線（付勢力Ｆ０ の作用方向線）と、弁体２の支軸３と可動側作用点Ｐ２を結ぶ線との傾斜角度が弁体２が開くにつれて減少し、これにより、弁体２が開くにつれて弦巻ばね４による弁体２の閉じトルクが低減するように作用する。
【００２９】
即ち、図４（イ）に示すように、閉弁時における弁体２の閉じトルクＴ１ は次式で求められ、
Ｔ１ ＝Ｆ１ ×ｒ＝Ｆ０ ｓｉｎθ１ ×ｒ
また、図４（ロ）に示すように、開弁時における弁体２の閉じトルクＴ２ は次式で求められる。
Ｔ２ ＝Ｆ２ ×ｒ＝Ｆ０ ｓｉｎθ２ ×ｒ
なお、θ２ ＝θ１ −β
ここで、θ１ は閉弁時の傾斜角度、θ２ は開弁時の傾斜角度、βは弁体２の開弁角度、ｒは支軸３から可動側作用点Ｐ２までの距離である。
【００３０】
つまり、Ｆ１ ＞Ｆ２ となると共に、弁体２の開弁角βが大きくなるにつれて弁体２の閉じトルクＴ２ が減少し、これにより、相対的に排気圧力Ｆ３ による開弁力が強くなるもので、これにより、エンジンの高速回転時における低背圧化要求を満足させることができる。
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成させることができるようになるという効果が得られる。
【００３１】
また、前記可動側作用点Ｐ２が、環状シート面１２の軸心部（弁口１１の軸心部Ｑ）よりは弁体２の支軸３側寄りで、環状シート面１２のうちで最も弁体２の支軸３に近い位置よりさらに支軸３側寄りの位置に設けられることで、図２に示すように、弁体２の開弁時における可動側作用点Ｐ２の移動量が、従来例（図５）に比べて少なくなり、これにより、略山折れ状に形成された弦巻ばね４が固定側作用点Ｐ１を中心として立ち上がる方向に回動する角度も少なくなる結果、弁体２の開弁時における環状シート面１２から弦巻ばね４における山折れ状部分までの突出高さＨ２ を低く抑えることができるようになる。
従って、排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器への搭載の自由度をさらに拡大させることができるようになるという効果が得られる。
【００３２】
以上本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は上述の発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態では、弁座１の環状シート面１２および弁体２の本体部２１が平面状に形成されたものを例にとったが、テーパ状に形成されたものにも本発明を適用することができる。
【００３３】
また、発明の実施の形態では、付勢手段として、弦巻ばね４を用いたが、その他に、板スプリング等公知の付勢手段を用いることができる。
また、発明の実施の形態では、消音器本体内の排気パイプの端部に弁座１を設ける構成としたが、消音器内部構造に応じて消音器本体内の仕切板（バッフルプレート）に設けるようにしてもよく、この場合においても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態の排気制御弁を示す斜視図である。
【図２】発明の実施の形態の排気制御弁を示す拡大縦断面図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）である。
【図３】発明の実施の形態の排気制御弁における開閉作動を示す説明図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）である。
【図４】発明の実施の形態の排気制御弁における開度と付勢手段による閉弁力との関係を示す説明図であを示す縦断面図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）である。
【図５】従来例（特許文献１）の排気制御弁を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 弁座
１１ 弁口
１２ 環状シート面
１３ 軸支持部
１４ 切り起こし部
２ 弁体
２１ 本体部
２２ アーム部
２３ 切り起こし部
３ 支軸
４ 弦巻ばね（付勢部材）
Ｆ０ 付勢力
Ｆ１ 閉弁時の閉じトルク
Ｆ２ 開弁時の閉じトルク
Ｆ３ 排気圧力
Ｈ１ 閉弁時の突出高さ
Ｈ２ 開弁時の突出高さ
Ｐ１ 固定側作用点
Ｐ２ 可動側作用点
Ｑ 軸心部
θ１ 閉弁時の傾斜角度
θ２ 閉弁時の傾斜角度
【発明の属する技術分野】
本発明は、消音器内に配置された排気パイプの端部や、仕切板（バッフルプレート）に形成された連通穴の部分等に設けられ、排気圧により開弁する排圧感応式の排気制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の排気制御弁は、エンジン側から流入する排気の圧力変動に対応して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排気通路を開閉することにより、消音効果を向上させつつ、排気圧力損失によるエンジン出力の低下を防止するために消音器内に組み込まれるようになっている。
【０００３】
このような排気制御弁としては、例えば、図５に示すように、弁座１０１に対し支軸１０２を中心として開閉可能に設けられた弁体１０３と、該弁体１０３を前記弁座１０１の環状シート面１０４に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、を備え、該付勢手段は略山折れ状の弦巻ばね１０５で構成されていて、弁座１０１側に弦巻ばね１０５の一端が係止される固定側作用点１０５ａと弁体１０３側に弦巻ばね１０５の他端が係止される可動側作用点１０５ｂとの間の間隔を閉じる方向に付勢力を発生させるように構成され、前記固定側作用点１０５ａが弁体１０３の支軸１０２よりは弁体１０３側寄りの位置に立設された支持部１０６における支軸１０２よりは環状シート面１０４のレベルより離れた位置に設けられると共に、前記可動側作用点１０５ｂが支軸１０２から最も遠い位置に設けられた構造とすることにより、弁体１０３が開くにつれて弦巻ばね１０５による弁体１０３の閉じトルクが低減するように構成され、これにより、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成させるようににしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−３８２０号公報 （明細書（３）頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例（特許文献１）では、上述のように構成されるため、以下に列挙するような問題点がある。
まず、従来例では、前記弦巻ばね１０５の一端が係止される弁座側の固定側作用点１０５ａが弁体１０３の支軸１０２よりは弁体１０３側寄りの位置に立設された支持部１０６で支軸１０２よりは環状シート面１０４のレベルから離れた位置（高い位置）に設けられた構造となっており、このため、環状シート面１０４のレベルより高くなった分だけ弁体１０３が閉じた無負荷状態における環状シート面１０４から弦巻ばね１０５における弦巻部までの高さＨ１ も高くなってしまう。
【０００６】
即ち、従来例におけるように、支軸１０２よりは弁体１０３側寄りの位置に固定側作用点１０５ａを設ける場合は、弁体１０３の開閉作動の邪魔にならないように固定側作用点１０５ａの設置位置が環状シート面１０４のレベルより高い位置に限定される結果、支持部１０６を立設して該支持部１０６の上端部に固定側作用点１０５ａを設けることは必要条件となる。
【０００７】
さらに、弦巻ばね１０５の他端が係止される可動側作用点１０５ｂが支軸１０２から最も離れた位置に設けられていて、弁体１０３の開弁時には鎖線で示すように、支持部１０６に設けられた支軸１０２より高い固定側作用点１０５ａを中心として弦巻ばね１０５が立ち上がる方向に大きく回動することになる結果、弁体１０３の開弁時における環状シート面１０４から弦巻ばね１０５における弦巻部までの高さＨ２ がさらに高くなってしまう。
従って、排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器には搭載することができなくなる場合があると共に、固定側作用点１０５ａを高い位置に配置させるために支持部１０６が必要になるため、部品点数の増加によりコスト高になるという問題がある。
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成させることができると共に、部品点数の削減によるコストの低減が可能であり、かつ、環状シート面からの突出高さの低減が可能で排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器への搭載の自由度を拡大させることができる排気制御弁を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の排気制御弁では、消音器本体内における排気流通路の途中に設けられる弁座に対し支軸を中心として開閉可能に設けられた弁体と、該弁体を前記弁座の環状シート面に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、を備えた排気制御弁において、前記付勢手段は略山折れ状に形成されていて、前記弁座側に前記付勢手段の一端が回動可能に係止される固定側作用点と前記弁体側に前記付勢手段の他端が回動可能に係止される可動側作用点との間の間隔を閉じる方向に付勢力を発生させるように構成され、前記固定側作用点は、前記弁体の支軸よりはさらに前記環状シート面から離れた位置でかつ前記弁体の支軸よりは前記環状シート面のレベルに近付いた位置に設けられ、前記可動側作用点が、前記環状シート面の軸心部よりは前記弁体の支軸側寄りの位置に設けられていることを特徴とする手段とした。
【００１１】
【作用および効果】
請求項１記載の排気制御弁では、上述のように構成されるため、まず、エンジンの回転数が所定の低速回転数域においては弁体が開弁しない程度に付勢手段の付勢力を設定しておくことにより、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
【００１２】
そして、この弁体の閉弁状態においては、略山折れ状に形成された付勢手段の一端が係止される固定側作用点が弁体の支軸よりはさらに環状シート面から離れた位置側でかつ弁体の支軸よりは環状シート面のレベルに近付いた位置に設けられることで、従来例に比べて環状シート面からの突出高さを低く設定することができるようになると共に、固定側作用点を弁体の支軸よりはさらに環状シート面から離れた位置側とすることにより、固定側作用点を高い位置に設定するための部材は必須用件ではなくなる。
【００１３】
従って、部品点数の削減によるコストの低減が可能であると共に、環状シート面からの突出高さの低減が可能となり、これにより、排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器への搭載の自由度を拡大させることができるようになるという効果が得られる。
【００１４】
また、固定側作用点が弁体の支軸よりは環状シート面のレベルに近付いた位置に設けられた構成であるため、付勢手段における両端部が係止される固定側作用点と可動側作用点とを結ぶ線（付勢力作用方向線）と弁体の支軸と可動側作用点を結ぶ線との傾斜角度が弁体が開くにつれて減少し、これにより、弁体が開くにつれて付勢手段による弁体の閉じトルクが低減するように作用する。
【００１５】
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成させることができるようになるという効果が得られる。
【００１６】
また、上述のように、前記可動側作用点が、環状シート面の軸心部よりは弁体の支軸側寄りの位置に設けられることで、弁体の開弁時における可動側作用点の移動量が従来例に比べて少なくなり、これにより、略山折れ状に形成された付勢部材が固定側作用点を中心として立ち上がる方向に回動する角度も少なくなるため、弁体の開弁時における環状シート面から付勢部材における山折れ状部分までの突出高さを低く抑えることができるようになる。
従って、排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器への搭載の自由度をさらに拡大させることができるようになるという効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態の排気制御弁は、請求項１記載の発明に対応する。
まず、この発明の実施の形態の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態の排気制御弁を示す斜視図、図２は同排気制御弁を示す拡大縦断面図、図３は同排気制御弁における開閉作動を示す作用説明図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）、図４は同排気制御弁における開度と付勢手段による閉弁力との関係を示す説明図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）であり、これら図において、１は弁座、２は弁体、３は支軸、４は弦巻ばね（付勢手段）である。
【００１８】
前記弁座１は、消音器本体内の排気パイプ（排気流通路）に連通する弁口１１の開口端面に形成された環状シート面１２と、該環状シート面１２に対し垂直に立ち上げた一対の軸支持部１３、１３とを備えている。
【００１９】
前記弁体２は、前記環状シート面１２に当接する範囲の広さを有する本体部２１と、該本体部２１の外周縁部一側から外向き斜め上方に向けて延設された一対のアーム部２２、２２とを備え、該アーム部２２、２２の上端を前記軸支持部１３、１３間に横架された支軸３に対し回動自在に軸支することにより、弁体２が弁座１に対し、支軸３を中心として弁口１１を開閉自在な状態に組み付けられている。
【００２０】
前記弦巻ばね４は、弁体１を弁座１の環状シート面１２に当接させて弁口１１を閉じる方向に付勢するもので、この弦巻ばね４は、略山折れ状に形成されていて、弁座１側にその一端が係止される固定側作用点Ｐ１と弁体２側にその他端が係止される可動側作用点Ｐ２との間の間隔を閉じる方向に付勢力Ｆ０ を発生させるように構成されている。
【００２１】
前記固定側作用点Ｐ１は、弁体２の支軸３よりはさらに環状シート面１２から離れた位置でかつ弁体２の支軸３よりは低い位置である環状シート面１２とほぼ同一レベルの弁座１に設けられている。
【００２２】
また、前記可動側作用点Ｐ２は、環状シート面１２の軸心部（弁口１１の軸心部Ｑ）よりは弁体２の支軸３側寄りで、環状シート面１２のうちで最も弁体２の支軸３に近い位置よりさらに支軸３側寄りの位置に設けられている。
【００２３】
即ち、前記弁座１の固定側作用点Ｐ１と弁体２の可動側作用点Ｐ２の位置には、それぞれ環状の切り起こし部１４、２３形成され、この切り起こし部１４、２３に対し、弦巻ばね４の両端部がそれぞれ回動自在に係止された状態で設けられている。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態の作用・効果を説明する。
この発明の実施の形態の排気制御弁では、上述のように構成されるため、まず、図３（イ）に示すように、エンジンの回転数が所定の低速回転数域においては開弁しない程度に弦巻ばね４の付勢力Ｆ０ を設定しておくことにより、エンジンの低回転時においては、消音器内を流れる排気圧力Ｆ３ が小さいため、弦巻ばね４の付勢力の方が上回って制御弁が閉じた状態に維持される。
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
【００２５】
そして、この弁体２の閉弁状態においては、略山折れ状に形成された弦巻ばね４の一端が係止される固定側作用点Ｐ１が弁体２の支軸３よりはさらに環状シート面１２から離れた位置側でかつ弁体２の支軸３よりは低い位置である環状シート面１２とほぼ同一の弁座１に設けられることで、従来例に比べて環状シート面１２からの突出高さＨ１ を低く設定することができるようになる（図２参照）。 また、固定側作用点Ｐ１を弁体２の支軸３よりはさらに環状シート面１２から離れた位置側とすることにより、固定側作用点Ｐ１を高い位置に設定するための部材は必須用件ではなくなる。
【００２６】
従って、部品点数の削減によるコストの低減が可能であると共に、環状シート面１２からの突出高さＨ１ の低減が可能となり、これにより、排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器への搭載の自由度を拡大させることができるようになるという効果が得られる。
【００２７】
次に、エンジン回転数が所定の低速回転域を越え、排気圧力Ｆ３ が弦巻ばね４の付勢力Ｆ０ に基づく閉弁力に勝ると、図２（ロ）に示すように、弁体２が環状シート面１２から押し開かれた開弁状態となる。
【００２８】
そして、固定側作用点Ｐ１が弁体２の支軸３よりは環状シート面１２のレベルに近付いた位置（ほぼ同一レベル）に設けられた構成であるため、図３（イ）、（ロ）に示すように、弦巻ばね４における両端部が係止される固定側作用点Ｐ１と可動側作用点Ｐ２とを結ぶ線（付勢力Ｆ０ の作用方向線）と、弁体２の支軸３と可動側作用点Ｐ２を結ぶ線との傾斜角度が弁体２が開くにつれて減少し、これにより、弁体２が開くにつれて弦巻ばね４による弁体２の閉じトルクが低減するように作用する。
【００２９】
即ち、図４（イ）に示すように、閉弁時における弁体２の閉じトルクＴ１ は次式で求められ、
Ｔ１ ＝Ｆ１ ×ｒ＝Ｆ０ ｓｉｎθ１ ×ｒ
また、図４（ロ）に示すように、開弁時における弁体２の閉じトルクＴ２ は次式で求められる。
Ｔ２ ＝Ｆ２ ×ｒ＝Ｆ０ ｓｉｎθ２ ×ｒ
なお、θ２ ＝θ１ −β
ここで、θ１ は閉弁時の傾斜角度、θ２ は開弁時の傾斜角度、βは弁体２の開弁角度、ｒは支軸３から可動側作用点Ｐ２までの距離である。
【００３０】
つまり、Ｆ１ ＞Ｆ２ となると共に、弁体２の開弁角βが大きくなるにつれて弁体２の閉じトルクＴ２ が減少し、これにより、相対的に排気圧力Ｆ３ による開弁力が強くなるもので、これにより、エンジンの高速回転時における低背圧化要求を満足させることができる。
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成させることができるようになるという効果が得られる。
【００３１】
また、前記可動側作用点Ｐ２が、環状シート面１２の軸心部（弁口１１の軸心部Ｑ）よりは弁体２の支軸３側寄りで、環状シート面１２のうちで最も弁体２の支軸３に近い位置よりさらに支軸３側寄りの位置に設けられることで、図２に示すように、弁体２の開弁時における可動側作用点Ｐ２の移動量が、従来例（図５）に比べて少なくなり、これにより、略山折れ状に形成された弦巻ばね４が固定側作用点Ｐ１を中心として立ち上がる方向に回動する角度も少なくなる結果、弁体２の開弁時における環状シート面１２から弦巻ばね４における山折れ状部分までの突出高さＨ２ を低く抑えることができるようになる。
従って、排気制御弁における高さ方向のスペースに制約のある消音器への搭載の自由度をさらに拡大させることができるようになるという効果が得られる。
【００３２】
以上本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は上述の発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態では、弁座１の環状シート面１２および弁体２の本体部２１が平面状に形成されたものを例にとったが、テーパ状に形成されたものにも本発明を適用することができる。
【００３３】
また、発明の実施の形態では、付勢手段として、弦巻ばね４を用いたが、その他に、板スプリング等公知の付勢手段を用いることができる。
また、発明の実施の形態では、消音器本体内の排気パイプの端部に弁座１を設ける構成としたが、消音器内部構造に応じて消音器本体内の仕切板（バッフルプレート）に設けるようにしてもよく、この場合においても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態の排気制御弁を示す斜視図である。
【図２】発明の実施の形態の排気制御弁を示す拡大縦断面図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）である。
【図３】発明の実施の形態の排気制御弁における開閉作動を示す説明図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）である。
【図４】発明の実施の形態の排気制御弁における開度と付勢手段による閉弁力との関係を示す説明図であを示す縦断面図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）である。
【図５】従来例（特許文献１）の排気制御弁を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 弁座
１１ 弁口
１２ 環状シート面
１３ 軸支持部
１４ 切り起こし部
２ 弁体
２１ 本体部
２２ アーム部
２３ 切り起こし部
３ 支軸
４ 弦巻ばね（付勢部材）
Ｆ０ 付勢力
Ｆ１ 閉弁時の閉じトルク
Ｆ２ 開弁時の閉じトルク
Ｆ３ 排気圧力
Ｈ１ 閉弁時の突出高さ
Ｈ２ 開弁時の突出高さ
Ｐ１ 固定側作用点
Ｐ２ 可動側作用点
Ｑ 軸心部
θ１ 閉弁時の傾斜角度
θ２ 閉弁時の傾斜角度
Claims (1)
- 消音器本体内における排気流通路の途中に設けられる弁座に対し支軸を中心として開閉可能に設けられた弁体と、
該弁体を前記弁座の環状シート面に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、
を備えた排気制御弁において、
前記付勢手段は略山折れ状に形成されていて、前記弁座側に前記付勢手段の一端が回動可能に係止される固定側作用点と前記弁体側に前記付勢手段の他端が回動可能に係止される可動側作用点との間の間隔を閉じる方向に付勢力を発生させるように構成され、
前記固定側作用点は、前記弁体の支軸よりはさらに前記環状シート面から離れた位置でかつ前記弁体の支軸よりは前記環状シート面のレベルに近付いた位置に設けられ、
前記可動側作用点が、前記環状シート面の軸心部よりは前記弁体の支軸側寄りの位置に設けられていることを特徴とする排気制御弁。
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