JP4324301B2

JP4324301B2 - 内燃機関の排気バルブ装置

Info

Publication number: JP4324301B2
Application number: JP2000005130A
Authority: JP
Inventors: 真佐藤
Original assignee: SAKAMOTO INDUSTRY CO.,LTD.
Current assignee: SAKAMOTO INDUSTRY CO.,LTD.
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: JP2001193448A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の排気バルブ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、内燃機関のマフラには、排気の一部をマフラ本体から迂回させるバイパス管（排気管）が設けられ、このバイパス管に、排気バルブ装置が設けられている。この排気バルブ装置より上流側の排気圧が、設定圧に達するまでは、バイパス管内のバイパス通路（排気通路）が閉じられており、マフラ本体による排気音の低減が十分に行われる。排気圧が設定圧以上になると、バイパス通路が開き、排気抵抗の低減がなされる。
【０００３】
排気バルブ装置は、バイパス通路に配された支持部材を備え、この支持部材に、軸の基部が回転可能に支持されている。この基部に、バイパス通路を開閉する弁体が設けられている。軸の先部は、バイパス管を貫通して、外部に突出されている。この軸の先部には、ねじりコイルばねが巻かれている。ねじりコイルばねの先端は、軸の先端に係止され、基端は、支持部材に係止されている。このねじりコイルばねは、弁体がバイパス通路を閉じる向きに、軸を回動付勢しており、この付勢力によって上記設定圧が定められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来構造においては、ねじりコイルばねに上記設定圧に対応するねじりモーメントを与えることによって、その先端部と基端部のコイル部分が移動し、これらコイル部分の内周が、それぞれ軸の外周に当たることがある。この場合、先端部のコイル部分は、軸が回転するとそれと一緒に回転するので、支障はないが、基端部のコイル部分は、回転しないので軸との間で摩擦抵抗を生じる。このため、排気圧が設定圧に達しても弁体が開かないという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の発明は、（イ）排気管内の排気通路に配される支持部材と、（ロ）基部が上記支持部材に回転可能に支持され、先部が上記排気管を貫通して外部に突出される軸と、（ハ）この軸の基部に設けられ、上記排気通路を開閉する弁体と、（ニ）上記軸の先部に巻かれ、上記弁体が上記排気通路を閉じる向きに上記軸を回動付勢するコイルばねと、（ホ）上記軸の先端に設けられ、上記コイルばねの先端を係止する第１係止部と、（ヘ）上記支持部材に設けられ、上記コイルばねの基端を係止する第２係止部とを備えた内燃機関の排気バルブ装置において、上記支持部材には、上記コイルばねの基端部の外周に当たってこの基端部の移動を禁じる第３係止部が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、上記第３係止部が、上記第２係止部から上記コイルばねの巻き方向とは逆向きの周方向にほぼ９０度離れていることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第１または第２の発明において、上記支持部材の上記ねじりコイルばねを向く面に板材が設けられ、この板材に、上記第２、第３係止部が切り起こしによって形成されていることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第１〜第３の発明の何れかにおいて、上記軸の先端面に、雄ねじを有する凸部が設けられており、この凸部には、上記第１係止部を有する係止部材が回転不能に嵌め込まれ、この係止部材が上記凸部にねじ込まれたナットで固定されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図６は、内燃機関のマフラ（消音器）を示したものである。マフラは、例えば円筒形状ないし楕円筒形状をなすマフラ本体１と、このマフラ本体１にそれぞれ挿し入れられたインレット管２およびアウトレット管３と、マフラ本体１の内部に設けられたインナー管４と、マフラ本体１の外側に設けられたバイパス管５（排気管）とを備えている。
【００１０】
マフラ本体１の内部は、２つの隔壁６Ａ，６Ｂによって３つの室１ａ，１ｂ，１ｃに区画されている。インレット管２の上流端（図において左端）は、エンジン（図示せず）の排気側に接続され、下流端（右端）は、マフラ本体１の室１ｃに開口している。インレット管２の室１ｂに臨む部分には、多数の小孔２ａが形成されている。これによって、エンジンの排ガスが、インレット管２を介して室１ｂ，１ｃに導入される。インナー管４の一端は、室１ａに開口し、他端は、室１ｃに開口し、室１ｂに臨む中途部には、多数の小孔４ａが形成されている。これによって、室１ｂ，１ｃの排ガスが、インナー管４を介して室１ａに送られる。アウトレット管３の上流端（左端）は、室１ａに開口し、下流端（右端）は、マフラ本体１の外部に突出している。これによって、室１ａの排ガスが、アウトレット管３を介して排出される。排ガスが上記の経路で流通されることによって、排気音の低減がなされる。
なお、マフラ本体１は、３つ以上の隔壁を有し、４つ以上の室を有するものでもよいことは勿論である。
【００１１】
図１および図６に示すように、バイパス管５は、上流管部７と、この上流管部７に連なる下流管部８とから構成されている。上流管部７は、室１ｃに開口し、下流管部８は、室１ａに開口し、これら管部７，８によって室１ｃと室１ａを連ねるバイパス通路５ａ（排気通路）が形成されている。
【００１２】
下流管部８に、本発明の要旨に係るバルブユニットＡ（排気バルブ装置）が設けられている。図２に示すように、バルブユニットＡは、支持部材１０と、この支持部材１０に回転可能に支持された軸２０と、この軸２０に設けられ、バイパス通路５ａを開閉する弁体３０と、この弁体３０を閉方向に付勢するねじりコイルばね４０とを備えている。
【００１３】
支持部材１０は、下流管部８の内部に配されている。図５に示すように、支持部材１０は、壁部１１と、この壁部１１の上下端部からそれぞれ水平に突出された上板部１２および下板部１３を有している。壁部１１には、半円形状をなす凹部１１ａが形成されている。図４に示すように、この凹部１１ａの内周縁に、短管形状をなす弁受け１４の外周が溶接されている。弁受け１４の一端部は、上流管部７に溶接され、他端部は、テーパ状に拡径されて、椀形状をなす上記弁体３０のための弁座を提供している。
【００１４】
図２および図５に示すように、支持部材１０の上下の板部１２，１３には、それぞれ軸孔１２ａ，１３ａが形成されている。上板部１２の上面には、板金加工されたプレート１５（板材）が設けられている。プレート１５には、上板部１２の軸孔１２ａに連なる孔１５ａが形成されている。また、プレート１５には、孔１５ａの近くに四角形状の係止部１５ｂ（第２係止部）が切り起こしによって形成されている。
【００１５】
支持部材１０の上板部１２とプレート１５とは、ボルト１６およびナット１７によって、下流管部８の内面に固定されている。図１および図２に示すように、下流管部８には、係止部１５ｂが臨む孔８ａが形成されている。この孔８ａに、プレート１５の孔１５ａと支持部材１０の軸孔１２ａが連なっている。これら互いに連なる孔８ａ，１５ａ，１２ａを、上記軸２０が貫通している。
【００１６】
軸２０において、下流管部８の孔８ａから上の部分を上軸部２１（先部）とし、孔８ａより下の部分を下軸部２２（基部）とする。この下軸部２２の下端部が、下板部１３の軸孔１３ａに挿通されている。下軸部２２と軸孔１２ａ，１３ａとの間には、軸２０を回動可能に支持する軸受２３Ａ，２３Ｂがそれぞれ設けられている。上側の軸受２３Ａは、プレート１５の孔１５ａ周辺の下面に当たり、スラスト方向（軸２０の軸線方向）のガタが除かれている。図４に示すように、下軸部２２の中間部の外面は平坦になっており、そこに上記弁体３０が溶接されている。
【００１７】
図１および図２に示すように、下流管部８の外部に突出された上軸部２１の上端面には、外周に雄ねじが形成された凸部２４が設けられている。凸部２４の周方向の一箇所は、平坦になっている。この凸部２４に、係止金具２５（係止部材）が設けられている。係止金具２５は、水平をなす平板部２５ａと、この平板部２５ａの外端から下に延びる係止部２５ｂ（第１係止部）とを有している。平板部２５ａには、周方向の一箇所が平坦になった円形状の孔２５ｃが形成され、この孔２５ｃに凸部２４が平坦な部分を一致させて挿通されている。これによって、係止金具２５は、凸部２４ひいては軸２０に対して回転不能になっている。さらに、凸部２４にはナット２６がねじ込まれ、このナット２６と上軸部２１の上端面との間に係止部材２５が挟持、固定されている。
【００１８】
上軸部２１に、上記ねじりコイルばね４０が巻かれている。ねじりコイルばね４０の上下両端部には、その軸線と直交する水平方向にそれぞれ突出された突端４２，４３が設けられている。このねじりコイルばね４０にねじりモーメントが付与された状態で、上側の突端４２（先端）が係止金具２５の係止部２５ｂに係止され、下側の突端４３（基端）がプレート１５の係止部１５ｂに係止されている。これによって、軸２０が上から見て反時計回り方向（弁体３０の閉じ方向）に回動付勢されている。
【００１９】
上記のねじりモーメントは、上流管部７ひいては室１ｃ内の排ガスの設定圧に対応して定められている。これによって、排ガスが設定圧より低い時（エンジンの低速回転時）は、弁体３０が弁受け１４に嵌め込まれ、バイパス通路５ａが閉じられている。この結果、バイパス管５から排気音が発生することはなく、マフラ全体の排気音を小さく維持できる。図４に示すように、排ガスが設定圧以上になった時（エンジンの高速回転時）は、弁体３０がねじりコイルばね４０の付勢に抗して回転し、バイパス通路５ａが開くようになっている。これによって、室１ｃの排ガスが、インナー管４だけでなくバイパス通路５ａを介しても室１ａに送られ、排気抵抗を低減することができる。
【００２０】
なお、ねじりコイルばね４０、係止金具２５、およびナット２６は、カバー５０で覆われ、保護されている。このカバー５０は、上記ボルト１６およびナット１７によって、下流管部８の外面に着脱可能に固定されている。
【００２１】
次に、本発明の特徴部について詳述する。
図５に示すように、プレート１５には、孔１５ａの近くに半円形状の係止部１５ｃ（第３係止部）が、係止部１５ｂと同様に切り起こしによって形成されている。図１および図２に示すように、この係止部１５ｃも下流管部８の孔８ａに臨んでいる。係止部１５ｃは、孔１５ａの周方向に沿って、係止部１５ｂからねじりコイルばね４０の巻き方向（時計回り方向）とは逆方向（反時計回り方向）に、ほぼ９０度離れた位置に配されている。
【００２２】
上記のように構成されたバルブユニットＡの作用を説明する。
図３において仮想線で示すように、ねじりコイルばね４０において突端４３に連なる基端側のコイル部分４１は、上記ねじりモーメントの付与によって、突端４３から時計回りに約９０度離れた第１部位Ｐ１が軸２０に近づく一方、突端４３から反時計回りに約９０度離れた第２部位Ｐ２が軸２０から遠ざかるように、移動しようとする。しかし、図３において実線で示すように、第２部位Ｐ２の外周面が係止部１５ｃに突き当たり、遠ざかるのを阻止される。したがって、第１部位Ｐ１も軸２０に近づくのを阻止される。よって、第１部位Ｐ１の内周面が軸２０に当たって摩擦抵抗が生じることはない。この結果、室１ｃの排気圧が上記設定圧に達した時、弁体３０を確実に開くことができ、ひいては排気抵抗を確実に低減することができる。
【００２３】
本発明は、上記の実施形態に制約されるものでなく、種々の形態を採用することができる。
例えば、第３係止部１５ｃは、第２係止部１５ｂから反時計回りに（ねじりコイルばねの巻き方向とは逆向きに）１８０度より小さい角度離れた位置に配すればよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明では、コイルばねの基端部の内周面が軸に当たるのを防止することができ、軸との間で摩擦抵抗が生じるのを防止することができる。この結果、弁体より上流の排気圧が設定圧に達した時、弁体を確実に開くことができ、ひいては排気抵抗を確実に低減することができる。
第２の発明では、コイルばねの基端部の内周面が軸に当たるのを確実に防止することができる。
第３の発明では、第２、第３係止部の形成を容易に行うことができる。
第４の発明では、係止部材、ひいてはコイルばねを軸から容易に外すことができ、例えば交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るバルブユニットを搭載したバイパス管の平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿うバイパス管の断面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う上記バルブユニットの断面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿う上記バルブユニットの断面図である。
【図５】上記バルブユニットの支持部材とプレートの斜視図である。
【図６】上記バイパス管を有するマフラの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａバルブユニット（排気バルブ装置）
５バイパス管（排気管）
５ａバイパス通路（排気通路）
１０支持部材
１５プレート（板材）
１５ｂ係止部（第２係止部）
１５ｃ係止部（第３係止部）
２０軸
２１上軸部（先部）
２２下軸部（基部）
２４凸部
２５係止金具（係止部材）
２５ｂ係止部（第１係止部）
２６ナット
３０弁体
４０ねじりコイルばね
４１基端側のコイル部分（基端部）
４２先端
４３基端

Claims

（イ）排気管内の排気通路に配される支持部材と、
（ロ）基部が上記支持部材に回転可能に支持され、先部が上記排気管を貫通して外部に突出される軸と、
（ハ）この軸の基部に設けられ、上記排気通路を開閉する弁体と、
（ニ）上記軸の先部に巻かれ、上記弁体が上記排気通路を閉じる向きに上記軸を回動付勢するコイルばねと、
（ホ）上記軸の先端に設けられ、上記コイルばねの先端を係止する第１係止部と、
（ヘ）上記支持部材に設けられ、上記コイルばねの基端を係止する第２係止部と、
を備えた内燃機関の排気バルブ装置において、
上記支持部材には、上記コイルばねの基端部の外周に当たってこの基端部の移動を禁じる第３係止部が設けられていることを特徴とする内燃機関の排気バルブ装置。
上記第３係止部が、上記第２係止部から上記コイルばねの巻き方向とは逆向きの周方向にほぼ９０度離れていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気バルブ装置。
上記支持部材の上記ねじりコイルばねを向く面に板材が設けられ、この板材に、上記第２、第３係止部が切り起こしによって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気バルブ装置。
上記軸の先端面に、雄ねじを有する凸部が設けられており、この凸部には、上記第１係止部を有する係止部材が回転不能に嵌め込まれ、この係止部材が上記凸部にねじ込まれたナットで固定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関の排気バルブ装置。