JP4226251B2 - リード弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁座及びこの弁座に開口する弁孔を有する弁座部材と、弁座と協働して弁孔を開閉すべく、弁座部材に長手方向一端部を固着されて弁孔を覆うリードとを備えたリード弁の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝるリード弁は、例えば特公昭６０−３２３３９号公報に開示されているように、既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かゝるリード弁は、一般に、周囲の圧力脈動によりリードを撓み振動させて弁孔を開閉することにより、気体を一方向に移送することに広く用いられのであるが、リード周りの気体の流れ状態によっては、リードがその長手方向の軸線周りに捩じれ変形して弁孔に入り込む可能性がある。
【０００４】
そのような事態を未然に防ぐために、従来では、リードの弁座との重なり代を充分に大きく形成することが行われているが、リードの弁座との重なり代を、弁孔の閉鎖に必要な大きさ以上に大きく設定することは、リードのばね定数の増加により圧力脈動に対するリードの応答性の低下を招くか、又は弁孔の開口面積を減少させることになり、何れにせよ気体の移送流量が減少するという不都合を生じる。そこで、気体の移送流量の減少を補うには、リード弁自体の大型化を強いられていた。
【０００５】
本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、リードの弁座との重なり代を、弁孔の閉鎖のための必要最小限度の値に設定して、リードの圧力脈動に対する応答性を良好にし、また弁孔の所定の開口面積を確保しながら、リードの弁孔への入り込み防止し得るようにした、前記リード弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、弁座及びこの弁座に開口する長方形の弁孔を有する弁座部材と、弁座と協働して弁孔を開閉すべく、弁座部材に長手方向一端部を固着されて弁孔を覆うリードとを備えていて、リードが弁孔と長手方向を同じくする長方形に形成されるリード弁であって、リードの長手方向に沿う両側縁に、弁孔の長手方向に沿う両側縁の弁座にそれぞれ受け止められてリードの弁孔への入り込みを阻止する一対の突起を、弁孔の長手方向中央部よりもリードの自由端寄りの位置でそれぞれ形成し、リードの長手方向に沿う両側縁と弁座との重なり代は、突起が形成される領域を除いて弁孔の長手方向全域に亘って一定であると共に、前記突起が形成される領域では前記突起が形成されない領域よりも大であることを第１の特徴とする。
【０００７】
この第１の特徴によれば、リード周りの気体の流れ状態によってリードが長手方向軸線周りに捩じれながら弁孔に入り込もうとしても、リード両側縁の突起が弁孔両側縁の弁座にそれぞれ受け止められてその捩じれが抑制され、リードの弁孔への入り込みを阻止することができる。その結果、リードの弁座との重なり代を弁孔の閉鎖のための必要最小限度の値に設定することが可能となり、リードのばね定数の増加を回避し、圧力脈動に対するリードの応答性を良好にすることができ、また特に前記突起による弁孔の開口面積の減少もなく、気体の所望流量を確保しながらリード弁の小型化を図ることができる。
【０００８】
さらに本発明は、第１の特徴に加えて、前記弁孔のリード長手方向一端側の端縁から前記突起までの距離を、弁孔の長辺長さの７５％と設定したことを第２の特徴とする。
【０００９】
この第２の特徴によれば、突起の、リードの捩じれに対する抑制効果が顕著となり、突起の突出長さを極力小さくしつゝリードの捩じれを効果的に防ぐことができる。
【００１０】
さらにまた本発明は、第１又は第２の特徴に加えて、内燃機関の排気系に接続される２次空気通路に、リードを該通路の下流側に向けてリード弁を介装したことを第３の特徴とする。
【００１１】
尚、前記排気系は、後述する本発明の実施例中の排気ポート６に対応する。
【００１２】
この第３の特徴によれば、リードが常に排気系の圧力脈動に的確に応答して振動し、排気系に２次空気を確実に供給して排気浄化に寄与し得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付図面に示す参考例および本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１は参考例に係るリード弁を装着した内燃機関の縦断面図、図２は上記リード弁の拡大縦断面図、図３は同リード弁の一部破断正面図（図２の３矢視図）、図４は同リード弁の裏面図（図２の４矢視図）、図５は本発明の実施例に係るリード弁の一部破断正面図、図６は同リード弁の裏面図である。
【００１５】
先ず、図１〜図４に示す参考例の説明から始める。
【００１６】
図１において、参照符号Ｅは自動二輪車用の内燃機関を示す。この内燃機関Ｅは、下方から順次接合されるシリンダブロック１、シリンダヘッド２及びヘッドカバー３を備える。シリンダヘッド２には、燃焼室４と、この燃焼室４にそれぞれ開口する吸気ポート５及び排気ポート６とが形成されると共に、これら吸、排気ポート５、６を開閉す吸気弁７及び排気弁８と、これら吸、排気弁７、８を開閉駆動する動弁機構９とが設けられる。この動弁機構９は、シリンダヘッド２とヘッドカバー３との間に画成される動弁室１０に配設される。吸気ポート５の上流側には気化器が取り付けられ、排気ポート６の下流側には、排気管を介してマフラ（何れも図示せず）が接続される。
【００１７】
またヘッドカバー３には、本発明のリード弁Ｖを取り付ける弁ハウジング１１が設けられる。この弁ハウジング１１は、ヘッドカバー３に一体に成形される下部ハウジング半体１１ｂと、ヘッドカバー３の上面にねじ止めされる上部ハウジング半体１１ａとで構成され、リード弁Ｖは、その上部ハウジング半体１１ａに装着されると共に、下部ハウジング半体１１ｂによって下面を押さえられる。このリード弁Ｖは、上部ハウジング半体１１ａ側から下部ハウジング半体１１ｂ側への一方向のみの気体の流れを許容する。
【００１８】
上部ハウジング半体１１ａには、２次上流通路１２ａを介してエアクリーナ１４が接続され、その２次上流通路１２ａの途中には、規定値以上の吸気負圧を検知して開弁する制御弁１５が介装される。また下部ハウジング半体１１ｂは、２次下流通路１２ｂを介して排気ポート６に接続される。上記２次上流及び下流通路１２ａ，１２ｂは、エアクリーナ１４で濾過された空気を排気ポート６に誘導する２次空気通路１２を構成するものであり、したがって、この２次空気通路１２の途中にはリード弁Ｖ及び制御弁１５が直列に介裝されることになる。
【００１９】
さて、図２〜図４により上記リード弁Ｖの構成について説明する。
【００２０】
リード弁Ｖは、弁座部材２０、リード２４及びストッパ板２５を構成要素とする。
【００２１】
弁座部材２０は略長方形で板状をなしており、その長手方向一端部のリード取り付け部２０ａから長手方向に離れて、弁座部材２０の両側面を貫通する弁孔２１が設けられる。この弁孔２１も長手方向を弁座部材２０と同じくする略長方形をなしており、この弁孔２１の周囲を囲繞する、ゴム等の弾性材製の弁座２２が弁座部材２０の一方の側面に接着される。また弁座部材２０の周囲には、ゴム等の弾性材製のシール部材２３が嵌め込まれる。
【００２２】
リード２４は極薄の弾性金属板からなっていて、弁孔２１を覆って弁座２２に着座するように配設される。このリード２４も長手方向を弁座部材２０と同じくする略長方形をなしており、その長手方向一端部（基端部）がストッパ板２５の一端部と共に弁座部材２０のリード取り付け部２０ａに一対のビス２６，２６で固着され、その他端は自由端とされる。このリード２４の弁座２２との重なり代Ｓは、前記弁孔２１の閉鎖に必要な最小限度の値に設定される。そして、このリード２４の弁孔２１への入り込みを阻止すべく、弁孔２１の長辺側の両内側面に一対の突起２７，２７が形成される。その際、これら突起２７，２７は次式が成立するように配置される。
【００２３】
弁孔２１の長辺長さをＬとしたとき、弁孔２１のリード２４基端側の端縁から前記突起２７までの距離Ｌ′は、
Ｌ′≒０．７５Ｌ
とされる。即ち、突起２７，２７は、弁孔２１のリード２４基端側の端縁から測って、弁孔２１の長辺長さＬの約７５％の箇所に配置される。
【００２４】
ストッパ板２５は、リード２４の、弁座２２から離座する開弁時、その背面を受け止めてリード２４の最大撓みを規制するもので、弁座部材２０のリード取り付け部２０ａに固着された一端部から他端に向かってリード２４から離れるように湾曲している。
【００２５】
このような構成のリード弁Ｖは、図１に示すように、リード２４及びストッパ板２５を下部ハウジング半体１１ｂに向けて、弁座部材２０が上部ハウジング半体１１ａに嵌装される。その際、シール部材２３が上部ハウジング半体１１ａの内周面に密接して、弁座部材２０と上部ハウジング半体１１ａとの嵌合部の気密を保つ。
【００２６】
次に、この参考例の作用について説明する。
【００２７】
内燃機関Ｅの減速運転時、吸入負圧が一定値以上になると、それを検知した制御弁１５は開弁して、２次上流通路１２ａを導通状態にする。そこで、排気ポート６及びそれに接続された排気管を含む排気系に圧力の脈動が発生すると、その脈動は、２次下流通路１２ｂを経て下部ハウジング半体１１ｂ内に到達して、リード弁Ｖのリード２４を開閉方向に振動させる。即ち、下部ハウジング半体１１ｂ内に負圧が到来したときは、リード２４は弁座２２から離座して弁孔２１を開くので、その負圧は２次上流通路１２ａへと伝達し、その結果、エアクリーナ１４で濾過された外気が２次空気通路１２及び弁孔２１を経て排気ポート６に吸入され、また下部ハウジング半体１１ｂ内に正圧が到来したときは、リード２４は弁座２２に着座して弁孔２１を閉鎖するので、２次空気通路１２での空気の逆流が阻止される。このような排気系の圧力脈動とリード弁Ｖの作動により、２次空気通路１２を通して排気ポート６に間欠的に２次空気が導入されるから、減速運転に伴う排ガス中の未燃成分濃度の増加があっても、その未燃成分を排気系内で燃焼、浄化することができる。
【００２８】
尚、内燃機関Ｅの通常運転時にも、下部ハウジング半体１１ｂには排気系の圧力脈動が作用するので、リード弁Ｖのリード２４は開閉振動するが、この通常運転時には吸気負圧が比較的低く、制御弁１５が閉弁して２次上流通路１２ａを遮断しているから、排気ポート６への２次空気の供給は行われない。
【００２９】
ところで、リード２４周りの気体の流れ状態によっては、リード２４に長手方向軸線周りの捩じれ変形が発生することがあるが、そのような場合でも、弁孔２１の長辺側の両内側面に一対の突起２７，２７が形成されているから、これら突起２７，２７がリード２４の長辺側の両側縁部を受け止めて、その捩じれを抑制して弁孔２１への入り込みを阻止し、リード２４の弁座２２への正常な着座へと導くことができる。
【００３０】
テストによれば、リード２４の捩れは、弁孔２１の長手方向中央部で最も大きいが、リード２４のリード取り付け部２０ａに対する取り付け誤差により、リード２４が傾いて取り付けられることも考慮すると、弁孔２１がリード２４と長手方向を同じくする略長方形である場合は、弁孔２１の突起２７，２７を、前述のように、弁孔２１のリード２４基端側の端縁から測って、弁孔２１の長辺長さＬの約７５％の箇所に配置するときが、突起２７，２７の、リード２４の捩じれに対する抑制効果が最も高いことを確認しており、したがって突起２７，２７の突出長さを極力小さくしつゝリード２４の捩じれを効果的に抑え、リード２４の弁孔２１への入り込みを確実に防ぐことができる。
【００３１】
かくして、リード２４の弁座との重なり代を弁孔２１の閉鎖のための必要最小限度の値に設定することが可能となり、リードのばね定数の増加を回避し、圧力脈動に対するリードの応答性を良好にすることができ、また気体の所望流量を確保しながらリード弁Ｖの小型化を図ることができる。
【００３２】
そして、このようなリード弁Ｖを、上記のように内燃機関Ｅの排気系への２次空気供給に使用すれば、リード２４が常に排気圧力の脈動に的確に応答して排気系に２次空気を確実に供給することができ、排気浄化に寄与し得る。
【００３３】
次に、図５及び図６に示す本発明の実施例について説明する。
【００３４】
この実施例は、前参考例における弁孔２１の突起２７，２７に代えて、リード２４の長辺側の両側縁に一対の突起３７，３７を形成したものである。そして、図５，図６に示されるように、リード２４の長手方向に沿う両側縁と弁座２２との重なり代Ｓは、突起３７が形成される領域を除いて弁孔２１の長手方向全域に亘って一定であると共に、その突起３７が形成される領域では該突起３７が形成されない領域よりも大である。その他の構成は前参考例と同様であるから、図５及び図６中、前参考例との対応部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００３５】
この実施例においても、リード２４が長手方向軸線周りに捩じれながら弁孔２１に入り込もうとしても、リード２４の両側縁の突起３７，３７が弁孔２１両側縁の弁座２２に受け止められることによりリード２４の捩じれが抑制され、弁孔２１への入り込みが防止され、したがってリード２４は弁座２２への正常な着座へと導かれる。したがって、この場合もリード２４の弁座との重なり代を弁孔２１の閉鎖のための必要最小限度の値に設定することが可能であり、リードのばね定数の増加を回避し、圧力脈動に対するリードの応答性を良好にすることができ、また特に前記突起３７，３７による弁孔２１の開口面積の減少もなく、気体の所望流量を確保しながらリード弁Ｖの小型化を図ることができる。
【００３６】
またこのリード弁Ｖを、前記参考例のように内燃機関Ｅの排気系への２次空気供給に使用すれば、リード２４が常に排気圧力の脈動に的確に追従して排気系に２次空気を確実に供給し、排気浄化に寄与し得ることは勿論である。
【００３７】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲を逸脱することなく種々の設計変更が可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の特徴によれば、長方形の弁孔を有する弁座部材と、その弁座部材に長手方向一端部を固着されて弁孔を覆うリードとを備えていて、リードが弁孔と長手方向を同じくする長方形に形成されるリード弁において、リードの長手方向に沿う両側縁に、弁孔の長手方向に沿う両側縁の弁座にそれぞれ受け止められてリードの弁孔への入り込みを阻止する一対の突起を、弁孔の長手方向中央部よりもリードの自由端寄りの位置でそれぞれ形成し、リードの長手方向に沿う両側縁と弁座との重なり代は、突起が形成される領域を除いて弁孔の長手方向全域に亘って一定であると共に、前記突起が形成される領域では前記突起が形成されない領域よりも大であるので、リード周りの気体の流れ状態によってリードが長手方向軸線周りに捩じれながら弁孔に入り込もうとしても、リード両側縁の、リード自由端寄りの突起が弁孔両側縁の弁座にそれぞれ受け止められてその捩じれが抑制され、リードの弁孔への入り込みを阻止することができる。その結果、リードの弁座との重なり代を弁孔の閉鎖のための必要最小限度の値に設定することが可能となり、リードのばね定数の増加を回避し、圧力脈動に対するリードの応答性を良好にすることができ、また特に前記突起による弁孔の開口面積の減少もなく、気体の所望流量を確保しながらリード弁の小型化を図ることができる。
【００３９】
さらに本発明の第２の特徴によれば、弁孔を、その長手方向をリードと同じくする長方形に形成し、この弁孔のリード長手方向一端側の端縁から前記突起までの距離を、弁孔の長辺長さの７５％と設定したので、突起の突出長さを極力小さくしつゝリードの捩じれを効果的に抑え、弁孔への入り込みを確実に防ぐことができる。
【００４０】
さらにまた本発明の第３の特徴によれば、内燃機関の排気系に接続される２次空気通路に、リードを該通路の下流側に向けてリード弁を介装したので、リードが常に排気系の圧力脈動に的確に応答して振動し、排気系に２次空気を確実に供給して排気浄化に寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例に係るリード弁を装着した内燃機関の縦断面図。
【図２】 上記リード弁の拡大縦断面図。
【図３】 同リード弁の一部破断正面図（図２の３矢視図）。
【図４】 同リード弁の裏面図（図２の４矢視図）。
【図５】 本発明の実施例に係るリード弁の一部破断正面図。
【図６】 同リード弁の裏面図。
【符号の説明】
６・・・・・・吸気系（吸気ポート）
１２・・・・・２次空気通路
２０・・・・・弁座部材
２１・・・・・弁孔
２２・・・・・弁座
２４・・・・・リード
３７・・・・・リード側縁の突起
Ｅ・・・・・・内燃機関
Ｌ・・・・・・弁孔の長辺長さ
Ｌ′・・・・・弁孔のリード基端側の端縁から突起までの距離
Ｖ・・・・・・リード弁

Claims (3)

1. 弁座（２２）及びこの弁座（２２）に開口する長方形の弁孔（２１）を有する弁座部材（２０）と、弁座（２２）と協働して弁孔（２１）を開閉すべく、弁座部材（２０）に長手方向一端部を固着されて弁孔（２１）を覆うリード（２４）とを備えていて、リード（２４）が弁孔（２１）と長手方向を同じくする長方形に形成されるリード弁であって、
   リード（２４）の長手方向に沿う両側縁に、弁孔（２１）の長手方向に沿う両側縁の弁座（２２）にそれぞれ受け止められてリード（２４）の弁孔（２１）への入り込みを阻止する一対の突起（３７）を、弁孔（２１）の長手方向中央部よりもリード（２４）の自由端寄りの位置でそれぞれ形成し、
   リード（２４）の長手方向に沿う両側縁と弁座（２２）との重なり代は、突起（３７）が形成される領域を除いて弁孔（２１）の長手方向全域に亘って一定であると共に、前記突起（３７）が形成される領域では前記突起（３７）が形成されない領域よりも大であることを特徴とする、リード弁。
2. 請求項１記載のリード弁において、
   前記弁孔（２１）のリード（２４）長手方向一端側の端縁から前記突起（３７）までの距離（Ｌ′）を、弁孔（２１）の長辺長さ（Ｌ）の７５％と設定したことを特徴とする、リード弁。
3. 請求項１又は２に記載のリード弁において、
   内燃機関（Ｅ）の排気系（６）に接続される２次空気通路（１２）に、リード（２４）を該通路（１２）の下流側に向けて介装されることを特徴とする、リード弁。

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