JP4775355B2 - Valve unit for silencer - Google Patents
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Description
本発明は、排気圧が高くなると開弁して排気系から発生する騒音を低減するための消音器用バルブ装置に関する。 The present invention relates to a silencer valve device for reducing noise generated from an exhaust system when the exhaust pressure becomes high.
一般に、車両にあっては、エンジンの高速回転域の出力を充分に確保することが要求される。また、アイドリング時や低速走行時の静粛性を確保するために、エンジンの低速回転域では、排気騒音を低減することが要求される。
ここで、排気騒音は、排気流路の断面積によって大きく影響する。すなわち、流路断面積を増大すれば、排気抵抗の減少によってエンジンの出力を確保し易くなるが、排気抵抗の減少によって排気騒音が増大する。一方、排気流路の断面積を減少すれば、排気抵抗の増大によって排気騒音を低減出来るが、排気抵抗の増大によってエンジン出力の低下に繋がる一因となる。
Generally, in a vehicle, it is required to sufficiently secure an output in a high-speed rotation range of the engine. Further, in order to ensure quietness during idling or low-speed running, it is required to reduce exhaust noise in the low-speed rotation region of the engine.
Here, the exhaust noise is greatly influenced by the cross-sectional area of the exhaust passage. That is, if the cross-sectional area of the flow path is increased, it becomes easier to secure the output of the engine by reducing the exhaust resistance, but the exhaust noise is increased by reducing the exhaust resistance. On the other hand, if the cross-sectional area of the exhaust flow path is reduced, the exhaust noise can be reduced by increasing the exhaust resistance, but this increases the exhaust resistance and leads to a decrease in engine output.
これに対処するために、消音器用バルブ装置を介して、排気系に設けた消音器内の排気流路に対し、バイパス流路を接続することが行われる場合がある。
その消音器用バルブ装置としては、例えば特許文献1に記載の装置がある。この消音器用バルブ装置では、排気流路に形成した弁穴を開閉する板状弁と、その板状弁を閉弁方向に付勢する板バネ部材と、を備える。
そして、排気圧が所定圧以上になると、板バネのバネ力に抗して、板状弁が開弁方向に変位することで、排気流路にバイパス流路が連通して排気流路の断面積が増大する。
As the silencer valve device, for example, there is a device described in
When the exhaust pressure exceeds a predetermined pressure, the plate valve is displaced in the valve opening direction against the spring force of the leaf spring, so that the bypass passage communicates with the exhaust passage and the exhaust passage is disconnected. The area increases.
上記構成の消音器用バルブ装置では、排気圧の上昇につれて、板状弁が徐々に開く。このため、排気音が排気圧の上昇に伴い徐々に弁体の開度が大きくなることになる。また、排気圧の上昇につれて板状弁が開いていくが、板状弁が開くほど閉弁方向への付勢力が大きくなる。このため、排気圧が上昇するほど弁体が開方向に変位し難くなる。
ここで、車両への適用を考えた場合に、静粛性とエンジン出力の両立という観点から、排気音の消音と増音とが切り替わるエンジン回転数の幅を小さい設定したい。しかし、上記従来の装置では、当該排気音の消音と増音とが切り替わるエンジン回転数の幅を小さくし難いという課題がある。
本発明は、上記のような点に着目したもので、排気音の消音と増音とが切り替わるエンジン回転数の幅を小さくすることが可能な消音器用バルブ装置を提供することを課題としている。
In the silencer valve device having the above configuration, the plate-like valve gradually opens as the exhaust pressure increases. For this reason, the exhaust noise gradually increases as the exhaust pressure increases. Further, the plate valve opens as the exhaust pressure increases, but the urging force in the valve closing direction increases as the plate valve opens. For this reason, the valve body is less likely to be displaced in the opening direction as the exhaust pressure increases.
Here, when considering application to a vehicle, from the viewpoint of achieving both quietness and engine output, it is desired to set a small range of the engine speed at which the exhaust noise is switched off and the noise is increased. However, the above-described conventional device has a problem that it is difficult to reduce the width of the engine speed at which the exhaust noise is switched between silence and increase.
The present invention pays attention to the above points, and an object of the present invention is to provide a silencer valve device capable of reducing the width of the engine speed at which the exhaust noise is switched between silence and increase.
上記のような課題を解決するために、本発明の消音器用バルブ装置は、弁穴を開閉する弁体の裏面に設けた摺接面に対し自由端を摺接させて当該弁体を閉弁方向に付勢するバネ力を発生するバネ部材を備える。そして、上記自由端部を所定の基端軸を中心に回動変位することで上記バネ力を増大可能とする。また、上記弁体に設けた摺接面は、弁体が閉状態で摺接する第1摺接面と、その第1摺接面に連続し且つ弁体が開弁方向に変位するときに摺接する第2摺接面と、を有する。かつ、上記第2摺接面を、上記開弁方向の押圧力に直交する面に対する傾斜が、第1摺接面よりも大きく設定する。上記基端軸を、弁体回転軸の軸線方向からみて、上記摺接境界部と弁体回転軸とを通過する直線よりも、弁体に近い側に配置すると共に、上記第2摺接面を、弁体回転軸の軸線方向からみて、上記弁体回転軸を中心として上記摺接境界部を通過する円の一部を構成する第1仮想円弧よりも内径側に配置する。 In order to solve the above-described problems, the silencer valve device of the present invention closes the valve body by sliding the free end against the sliding contact surface provided on the back surface of the valve body that opens and closes the valve hole. A spring member that generates a spring force that biases in the direction is provided. The spring force can be increased by rotationally displacing the free end portion about a predetermined base end axis. Further, the sliding contact surface provided on the valve body includes a first sliding contact surface that is in sliding contact with the valve body in a closed state, and a sliding surface that is continuous with the first sliding contact surface and is displaced in the valve opening direction. And a second slidable contact surface. And the inclination with respect to the surface orthogonal to the pressing force in the valve opening direction of the second sliding contact surface is set larger than that of the first sliding contact surface. The base end shaft is disposed closer to the valve body than a straight line passing through the sliding contact boundary portion and the valve body rotation shaft when viewed from the axial direction of the valve body rotation shaft, and the second sliding contact surface Is arranged on the inner diameter side of the first virtual arc that constitutes a part of a circle passing through the sliding contact boundary centering on the valve body rotation axis as viewed from the axial direction of the valve body rotation shaft.
本発明によれば、弁体が開き、自由端部が第1摺接面から第2摺接面に移行すると、バネ部材による閉弁方向へのバネ力を大幅に小さく設定することが可能となる。すなわち、排気流路中の排気圧が所定値を越えると、バネ部材による閉弁方向へのバネ力が大幅に小さくなって、排気流路中の排気圧を急激に減少することが可能となる。この結果、排気音の消音と増音とが切り替わるエンジン回転数の幅を小さくすることを可能に出来る。 According to the present invention, when the valve body is opened and the free end portion shifts from the first sliding contact surface to the second sliding contact surface, the spring force in the valve closing direction by the spring member can be set to be significantly small. Become. That is, when the exhaust pressure in the exhaust passage exceeds a predetermined value, the spring force in the valve closing direction by the spring member is significantly reduced, and the exhaust pressure in the exhaust passage can be rapidly reduced. . As a result, it is possible to reduce the width of the engine speed at which the exhaust noise is switched between silence and increase.
(第1実施形態)
次に、本発明の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態の消音器用バルブ装置を設けた消音器(マフラ)の一例を示す断面図である。
(構成)
消音器は、ほぼ楕円形状の断面のケーシング1を備える。そのケーシング1内の空間を、3枚のバッフル板6,7,8によって4つの室に区画する。4つの室は、図1において右側から、第3拡張室4、第2拡張室3、第1拡張室2、及び共鳴室18を構成する。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a silencer (muffler) provided with the silencer valve device of the present embodiment.
(Constitution)
The silencer includes a
符号5は、エンジン30からの排気をケーシング1内へ導くインレットチューブである。このインレットチューブ5は、第2拡張室3及び第1拡張室2を順次貫通して、下流側開口端部を第1拡張室2に位置させる。すなわち、インレットチューブ5は、エンジン30からの排気を第1拡張室2へ導く。
また、第1拡張室2と第2拡張室3とは、バッフル板6を貫通したパスチューブ9を介して連通する。同様に第1拡張室2と共鳴室18とは、バッフル板8を貫通した首管16、17を介して連通する。
The
さらに、テールチューブ10によって、第2拡張室3と外部とを連通する。すなわち、このテールチューブ10は、第2拡張室3から第1拡張室2、さらに共鳴室18を順次貫通した後にケーシング1の外部に突出している。そのテールチューブ10は、エンジン30の低速回転域における排気騒音の低減を重視した所定の径及び長さを備える。
バッフル板7を介して隣り合う第2拡張室3と第3拡張室4は、エンジン30の高速回転域における排気騒音の低減を重視する所定の容量を備える。この第3拡張室4に、外部と連通するテールチューブ11が開口し、このテールチューブ11は上記テールチューブ10と平行してケーシング1の外部へ突出する。
Further, the
The
ここで、2本のテールチューブ10、11は、第1拡張室2及び共鳴室18を貫通する区間の位置する部分が吸音部を形成する。この吸音部では、内周に多数の貫通孔からなる多孔部19を形成すると共に、これら多孔部19を形成したテールチューブ10、11の外周に、気流音を減衰するための吸音材20をそれぞれ設ける。さらに、この吸音材20の外周を覆うように外筒21を配置して、テールチューブ10、11から第1拡張室2及び共鳴室18への排気の漏れを防止する。
Here, in the two
一方、バッフル板7には、第2拡張室3と第3拡張室4とを連通する弁穴12を設ける。その弁穴12は、パスチューブ9と軸方向でほぼ対向する位置に形成する。さらに、バッフル板7の第3拡張室4側には弁穴12を開閉する弁体31を配置する。
ここで、インレットチューブ5、首管16、17、パスチューブ9、共鳴室18,第1拡張室2、第2拡張室3、及びテールチューブ10が、排気流路を形成する。また、第3拡張室4及びテールチューブ11がバイパス流路を構成する。
On the other hand, the
Here, the
(バルブ装置の構成)
本実施形態のバルブ装置は、図2に示すように、弁穴12を開閉する弁体31、及びその弁体31を閉弁方向に付勢するバネ力を発生するリターンスプリング38を備える。
上記弁体31を、図3のように、上記弁穴12の開口を閉塞可能な大きさの平板状部材から構成する。
また、バッフル板7に対しブラケット40によって固定した弁体回転軸P1を備える。この弁体回転軸P1は、バッフル板7の面に対して平行且つ水平に配置している。そして、上記弁体31の裏面からアーム部材37が斜め下方に突設し、そのアーム部材37の先端部が、上記弁体回転軸P1に回動可能に連結している。これによって、弁体31は、上記弁体回転軸P1を中心に回転可能に当該弁体回転軸P1に支持した状態となる。これによって、弁体31は、弁体回転軸P1を中心に回動することによって、弁座としてのバッフル板7と接離可能となっている。すなわち、弁体31は、弁体回転軸P1を中心に回動して、弁穴12を開閉する。
(Configuration of valve device)
As shown in FIG. 2, the valve device of the present embodiment includes a
The said
Further, a valve body rotation axis P <b> 1 fixed to the
また、弁体31をバッフル板7に向けて付勢するリターンスプリング38を備える。本実施形態のリターンスプリング38は、コイル状の部材を本体として、コイル状部分を、バッフル板7に支持させた基端軸P2に巻き付けている。そして、コイル状のリターンスプリング38の一端部側を固定して固定端する。また、リターンスプリング38の他端部側を、上記弁体31の裏面に向けて延在させて摺接体39とする。その摺接体39の延在方向端部を自由端部39aとして、その自由端部39aを上記弁体31の裏面に設けた摺接部に摺接させている。
これによって、リターンスプリング38は、固定端部に反力を取って、摺接体39が上記基端軸P2回りに回転変位することで、上記自由端部39aから入力する、弁体31を閉弁方向に付勢するバネ力が増大する。
In addition, a
As a result, the
ここで、上記基端軸P2は、上記弁体回転軸P1と平行に配置している。また、基端軸P2は、弁体回転軸P1の軸線方向から見て、摺接境界部36と弁体回転軸P1を通る直線よりも弁体31に近い位置に配置してある。
その弁体31裏面における上記弁穴12と重なる位置に、図2及び図3に示すように、開弁方向に、すなわち第2拡張室3側に窪んだ凹部32を設けてある。そして、その凹部32内の上面及びその上面に連続する弁体31の裏面が、摺接部となっている。ここで、凹部32内の上面と弁体31の裏面との境界部を摺接境界部36と呼ぶ。
Here, the base end axis P2 is arranged in parallel with the valve body rotation axis P1. Further, the base end shaft P2 is disposed at a position closer to the
As shown in FIGS. 2 and 3, a recessed
上記凹部32内の上面は、上記弁体回転軸P1と平行な面となっていて、上記摺接境界部36から第2拡張室3側に延在する。この凹部32内の下面が第2摺接面34を構成する。また、上記摺接境界部36に連続して上方に向かう弁体31の裏面部分が第1摺接面35を構成する。そして、上記リターンスプリング38の自由端部39aは、弁体31が閉状態では、上記摺接境界部36よりも、少しだけ上がった位置で上記弁体31の裏面に形成した第1摺接面35に摺接している。この閉弁での自由端部39aが接触する位置から摺接境界部36までの間が第1摺接面35となる。
The upper surface in the
本実施形態では、上記凹部32内の上面は、図2に示すように、弁体回転軸P1の軸線方向から見て、摺接境界部36から第2拡張室3側に向かうにつれて斜め下方に延在している。
ここで、排気圧力は弁体31の表面に対して垂直に押圧力を付与する。従って弁体31の表面は、排気圧力による開弁方向の押圧力に直交する面となる。したがって、第2摺接面34は、弁体回転軸の軸線方向からみて、開弁方向の押圧力に直交する面に対する傾斜が、第1摺接面35よりも大きくなっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the upper surface in the
Here, the exhaust pressure applies a pressing force perpendicular to the surface of the
また、弁体回転軸P1の軸線方向からみて、上記摺接境界部36及び弁体回転軸P1を通過する直線を中心にして、上記基端軸P2と対称な位置にある仮想の軸を仮想軸P3と定義する。
そして、上記第2摺接面34は、弁体回転軸P1を中心として上記摺接境界部36を通過する円の一部である第1仮想円弧S1よりも内径側に位置するように設定する。
Further, when viewed from the axial direction of the valve body rotation axis P1, a virtual axis at a position symmetrical to the base end axis P2 is assumed around the straight line passing through the sliding
The second
更に、第2摺接面34のうち少なくとも一部を、上記仮想軸P3を中心として上記摺接境界部36を通過する円の一部である第3仮想円弧S3上若しくは当該第3仮想円弧S3よりも外径側に位置するように設定している。
ここで、上記第2摺接面34は、弁体回転軸P1の軸線方向から見た輪郭が、延在方向に向けて曲率が急に変化することがない、曲線若しくは直線状となっている。図2では、第2摺接面34の輪郭が直線状の場合を例示している。
また、リターンスプリング38はバネ部材を構成する。
Furthermore, at least a part of the second sliding
Here, the second
The
(動作)
エンジン30からの排気は、インレットチューブ5を介してまず第1拡張室2へ流入する。第1拡張室2へ流入した排気は、首管16、17を介して連通した共鳴室18で騒音、すなわち、圧力を減衰された後、パスチューブ9を介してさらに騒音を減衰しながら第2拡張室3へ流入する。
ここで、エンジン30の回転数が低速回転域の場合を考える。
エンジン30の回転数が低速回転域においては、排気流路中の排気圧力が低い。このためリターンスプリング38の所定のバネ定数で付勢された弁体31は、排気圧力による押圧力に勝って閉弁状態を保持している。このため、第2拡張室3の排気は、テールチューブ10を介して外部へ排出される。すなわち、第2拡張室3の排気は、テールチューブ11側に流入しないので、排気流路の断面積は増大していない。
(Operation)
Exhaust gas from the
Here, the case where the rotation speed of the
When the
そして、第1拡張室2、第2拡張室3及び共鳴室18の容量が、エンジン30の低速回転域に応じた所定の排気容量を備えることで、エンジン30の回転数に同期する排気の脈動成分は、第1拡張室2及び第2拡張室3を順次通過する際に減衰する。この結果、エンジン30の回転数が低速回転域において、排気騒音を低減することができる。さらに、テールチューブ10の多孔部19及び吸音材20でも排気騒音の減衰が行われる。
次に、エンジン30の回転数が低速回転域から高速回転域になる場合を考える。
エンジン30の回転数が高速回転域に移行すると、インレットチューブ5を介して流入する排気圧力が増大する。第2拡張室3の内圧が所定値を越えると、リターンスプリング38のバネ力に抗して弁体31が開弁方向に回動変位する。
And the pulsation of the exhaust gas synchronized with the rotational speed of the
Next, consider a case where the rotational speed of the
When the rotational speed of the
弁体31が開くことで、ケーシング1へ流入した排気は、上記低速回転域と同様にして第1拡張室2及び第2拡張室3を介してテールチューブ10から外部へ排出される。これに併せて、第3拡張室4を介しテールチューブ11からも排出される。すなわち、ケーシング1から排出される排気の管路面積は、テールチューブ10の断面積にテールチューブ11の断面積が加わった状態となる。すなわち、排気管路の径を拡大することと等価となる。これによって、排気流量が増大する高速回転域における排気損失を低減してエンジン30出力の低下を抑制するとともに、排気の気流騒音を低減することができる。
When the
ここで、本実施形態の第2摺接面34は、弁体回転軸P1の軸線方向から見て、第1摺接面35よりも弁体31に対する傾斜が大きく設定してある。このため、第2拡張室3内の排気圧力が所定値を越えて、自由端部39aが第1摺接面35を摺接境界部36まで摺動し、自由端部39aが第2摺接面34に移行するとすぐに、リターンスプリング38による付勢力が急に小さくなる。すなわち、リターンスプリング38の見かけのバネ定数が大幅に低減して、弁体31が最大開度位置34xまで一気に開いて、圧力を急激に低減することが可能となる。
Here, the second
この傾向は、第2摺接面34を第1仮想円弧S1に近づけるほど顕著となる。このことは、第2摺接面34のうち少なくとも一部を、第1仮想円弧S1と第3仮想円弧S3との間に位置するように設定することで、実現出来る。
この第2摺接面34のうち少なくとも一部を、第1仮想円弧S1と第3仮想円弧S3との間に位置するように設定する場合における、実施形態のバルブ装置による排気圧力の変化特性を、図4に示す。
This tendency becomes more prominent as the second sliding
The exhaust pressure change characteristics of the valve device according to the embodiment when at least a part of the second
図4中、符号Aの位置で自由端部39aが第2摺接面34に移行する。この図4のように、自由端部39aが第2摺接面34に移行した瞬間に、リターンスプリング38によるバネ力が一気かつ大幅に小さくなることで、急激に排気圧力が小さくなった後に、排気圧力が平衡状態となる。このとき、弁体31が最大開度位置34xとなってもリターンスプリング38によるバネ力が大幅に小さいので、排気圧力は大きくならない。
In FIG. 4, the
なお、閉弁時における自由端部39aの摺接位置を、できるだけ第1摺接面35における摺接境界部36に接近させて配置すると良い。このようにすると、排気圧力が所定圧力以上となると、弁体31がすぐに最大開度位置34xまで一気に開く。
ここで、第1仮想円弧S1と第3仮想円弧S3との間に第2摺接面34を配置すると言うことは、開弁時において、第2摺接面34と自由端部39aとの摺接位置が、第1仮想円弧S1と第2仮想円弧S2との間に位置することを意味する。第2仮想円弧S2とは、基端軸P2を中心として摺接境界部36を通過する円の一部を構成する仮想円弧である。
The sliding contact position of the
Here, the arrangement of the second sliding
ここで、基端軸P2を、弁体回転軸P1の軸線方向から見て、摺接境界部36と弁体回転軸P1を通る直線よりも弁体31から遠い位置に配置する場合を考える。この場合に、自由端部39aが第2摺接面34に移行した瞬間に、リターンスプリング38によるバネ力が一気かつ大幅に小さく設定するには、図5のように構成する必要がある。すなわち、第1摺接面35と第2摺接面34(凹部の下面)との成す角を鋭角に、すなわち、弁体31の裏面から鋭角な傾斜面として第2摺接面34を加工する必要がある。
Here, a case is considered in which the base end axis P2 is disposed at a position farther from the
これに対して、本願発明では、図2のように、第1摺接面35と第2摺接面34(凹部の下面)との成す角を鈍角に、すなわち、弁体31の裏面から鈍角な傾斜面として第2摺接面34を加工すればよい。
また、図5では、自由端部39aを第2摺接面34に摺接させるには、摺接体39の先端部(自由端部39a側)を折り曲げ加工する必要がある。これに対し、本願実施形態では、図2のように、第2摺接面34は基端軸P2側に向いているため、摺接体39の先端部を折り曲げ加工して、自由端部39aを第2摺接面34に摺接するように設計する必要がない。
On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 2, the angle formed by the first
Further, in FIG. 5, in order to make the
(本実施形態の効果)
(1)エンジン30の回転数が高速回転域になると弁体31が開くことで、排気流量が増大する高速回転域における排気損失を低減してエンジン30出力の低下を抑制するとともに、排気の気流騒音を低減することができる。
(2)このとき、第2摺接面34を、弁体回転軸S1の軸線方向からみて、上記開弁方向の押圧力に直交する面に対する傾斜が、第1摺接面35よりも大きく設定し、さらに第2摺接面34を、第1仮想円弧S1よりも内径側に配置する。これによって、排気圧力が所定圧力値を越えると、リターンスプリング38のバネ力が小さくなり、排気圧力を低減することが出来る。この結果、エンジン30の回転数の低速回転数域から高速回転域に変化するときにおける、排気音の消音と増音が切り替わるエンジン30の回転数の幅を小さく設定することが出来る。
(Effect of this embodiment)
(1) When the rotational speed of the
(2) At this time, when the second sliding
(3)特に、第2摺接面34を、第1仮想円弧S1と第3仮想円弧S3との間に配置する。この場合には、排気圧力が所定圧力値を越えると、一気にリターンスプリング38のバネ力が小さくなり、一気に弁体31が開いて圧力を急激に低減することが出来る。この結果、エンジン30の回転数の低速回転数域から高速回転域に変化するときにおける、排気音の消音と増音が切り替わるエンジン30の回転数の幅を、より確実に小さく設定することが出来る。
(3) Particularly, the second sliding
(4)また第2摺接面34を第1仮想円弧S1よりも内径側に配置することで、開弁した弁体を閉弁位置まで戻す復元力をリターンスプリング38が確実に持つことが出来る。
(5)また、基端軸P2は、弁体回転軸P1の軸線方向から見て、摺接境界部36と弁体回転軸P1を通る直線よりも弁体31に近い位置に配置してある。これによって、第1摺接面35から第2摺接面34に移行する際における、リターンスプリングのバネ力を大幅にさせるように設定しても、第1摺接面35と第2摺接面34との角度を鈍角に設定出来る。鈍角に設定出来る分、第2摺接面34を形成するための凹部32の加工が容易となる。
(6)また、基端軸P2は、弁体回転軸P1の軸線方向から見て、摺接境界部36と弁体回転軸P1を通る直線よりも弁体31に近い位置に配置してあることで、摺接体39の先端部を曲げ加工する必要もない。
(4) Since the second sliding
(5) Further, the base end shaft P2 is disposed at a position closer to the
(6) Further, the base end shaft P2 is disposed at a position closer to the
(変形例)
(1)上記実施形態では、バネ部材として、コイルバネでバネ力を発生するリターンスプリング38を例示している。これに代えて、固定端部を基端部に固定し、自由端部39aを上記摺接面に摺接させた板バネでバネ部材を構成しても良い。
(2)また上記実施形態では、弁体31の裏面そのもの、若しくはその裏面と平行に第1摺接面35を配置している。これに代えて、弁体31の面、すなわち、排気圧力の方向と直交する面に対して傾斜した面に第1摺接面35を配置しても良い。排気圧力による押圧方向と直交する面に対する傾きが、第2摺接面34の方が第1摺接面35よりも大きければ良い。
(Modification)
(1) In the said embodiment, the
(2) Moreover, in the said embodiment, the 1st sliding
(4)ここで、第2摺接面34の輪郭形状は、摺動抵抗に抗して、開弁した弁体31が閉方向に向けて復元可能なだけの曲率で滑らかに変化させるように設計する。このため、第2摺接面34の一部が、上述の条件を満足させるように設定すれば、排気圧力が増大して弁体31が開弁する際に、つまりエンジン30の回転数の低速回転数域から高速回転域圧に変化する際に、排気圧力を大幅に低減させることが可能である。
(4) Here, the contour shape of the second
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図面を参照して説明する。なお、上記各実施形態と同様な部品などについては同一の符号を付して説明する。
本実施形態の基本構成は上記第1実施形態と同様である。ただし、図6に示すように、弁体回転軸P1の軸線方向から見た、第2摺接面34の輪郭形状が異なる。その他の構成は上記第1実施形態と同様である。
本実施形態の第2摺接面34における、弁体回転軸P1の軸線方向からみた輪郭線について、摺接境界部36寄りの位置に対し下側に(自由端部39aが摺接する側に)凸の湾曲部34aを設けたものである。その湾曲部34aの曲率は、上記第1仮想円弧S1の曲率よりも大きく設定する。
また、第2摺接円34の少なくとも一部が、第1仮想円弧S1と第3仮想円弧S3との間に位置するように設計する。
なお、第2摺接面34における弁体回転軸P1の軸線方向からみた輪郭線は、曲率が滑らかに変化する形状とする。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, about the components similar to said each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated.
The basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment. However, as shown in FIG. 6, the contour shape of the second sliding
On the second
Further, it is designed such that at least a part of the second sliding
The contour line of the second sliding
(動作)
第1実施形態と同様に、自由端部39aが第2摺接面34に摺接時のバネ力を大幅に低下することで、弁体31が開くことで排気圧力を急激に低下させることが出来る。
このとき、第2摺接面34の摺接境界部36側に凸の湾曲部34aを設けることで、その分だけバネ力の低下を抑えることになる。これによって、第2拡張室3内の排気圧力が所定値を越えて、自由端部39aが第2摺接面34に移行したときに発生する、バネ力による付勢力が第1実施形態と比較して徐々に小さくなる。すなわち、排気圧力が上昇して自由端部39aが第2摺接面34に移行した際に、一気に弁体31が開いて圧力が一時的に急激に低減すること無く、弁体31は、圧力一定に近い状態を保ちつつ最大開度位置34xまで開弁方向に変位する。
(Operation)
As in the first embodiment, the
At this time, by providing a convex
その特性を図7に示す。
すなわち、排気圧力が増大し、自由端部39aが第2摺接面34に移行した際に、リターンスプリング38によるバネ力が大幅に小さくなる。しかし、摺接境界部36側に凸の湾曲部34aを形成することで、図4に示すように、一気に弁体31が開いて圧力を急激に低減ことが無く、図7に示すように、若干圧力が増加するものの、最大開度位置34xまで開いた際の圧力に保持されつつ弁体31が最大開度位置34xまで開く。
図7中、符号Bは上記第2摺接面34を第1摺接面35と同じ平面にした場合、つまり、開弁につれてバネ力が徐々に増大する場合の特性を示している。この場合には、最大開度位置34xに近づくほどリターンスプリング38による付勢力が大きくなるので、本実施形態のような小さな圧力の状態に移行することは無い。
The characteristics are shown in FIG.
That is, when the exhaust pressure increases and the
In FIG. 7, reference symbol B indicates characteristics when the second sliding
(実施形態の効果)
(1)第2摺接面34に対し摺接境界部36側に凸の湾曲部34aを形成する。これによって、第1摺接面35と第2摺接面34との間の傾きを大きく変化させて大幅にリターンスプリング38によるバネ力を低下させて大幅に圧力を低減可能に設計しても、自由端部39aが第1摺接面35から第2摺接面34へ移行時に、弁体31が一気に開くことによる圧力の急激な低下を抑えることが出来る。
このため、増圧した排気圧力が減少して、つまり減圧時のバルブ装置の圧力特性は、上記増圧時の軌跡に近づいて、ヒステリシスな特性を回避できる。すなわち、減圧時における一時的な圧力低下の発生を抑えることが出来る。
この結果、エンジン30の高速回転域から低速回転域への切り替わりにおいても、エンジン回転の幅が小さい範囲で排気音の増音から消音に切り替えることが可能となる。
(2)その他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(Effect of embodiment)
(1) A convex
For this reason, the increased exhaust pressure decreases, that is, the pressure characteristic of the valve device at the time of pressure reduction approaches the locus at the time of pressure increase, and a hysteresis characteristic can be avoided. That is, it is possible to suppress the occurrence of a temporary pressure drop during decompression.
As a result, even when the
(2) Other effects are the same as those of the first embodiment.
(変形例)
上記実施形態では、第2摺接面34のうち摺接境界部36側に凸の湾曲部34aを設けている。これに代えて、第2摺接面34全体の輪郭の形状を、第1仮想円弧S1の曲率よりも若干大きな曲率の湾曲形状となるように設定しても良い。
この場合であっても、第1摺接面35から第2摺接面34への移行の際の急激な圧力低下を抑制することが可能である。
(Modification)
In the above embodiment, the convex
Even in this case, it is possible to suppress a sudden pressure drop during the transition from the first sliding
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について図面を参照して説明する。なお、上記各実施形態と同様の部品などについては同一の符号を付して説明する。
(構成)
本実施形態の基本構成は、上記第1実施形態と同様である。ただし、図8に示すように、摺接面を弁体31裏面から張り出すように設けたものである。
すなわち、弁体31の裏面に対して、摺接面を形成するための略長方形形状の箱体40を固定する。
その箱体40の表面のうち、下面を第2摺接面34とすると共に、弁体31裏面と平行若しくは略平行の正面を第1摺接面35とする。この場合、下面と正面とで構成する角部が摺接境界部36となる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, about the components similar to said each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated.
(Constitution)
The basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment. However, as shown in FIG. 8, the sliding contact surface is provided so as to protrude from the back surface of the
That is, the substantially
Of the surface of the
上記上面からなる第2摺接面34は、弁体回転軸P1の軸線方向からみて、第1仮想円弧の内径側に位置している。
図8では、第2摺接面は、弁体回転軸P1の軸線方向からみて、第1仮想円弧S1と第3仮想円弧S3との間に位置していない。しかし、第3仮想円弧S3にほぼ沿って近接配置することで、自由端部が第1摺接面35から第2摺接面34に移行する際に大幅にバネ力が低下する。
好ましくは、第2摺接面34の少なくとも一部は、弁体回転軸P1の軸線方向からみて、第1仮想円弧S1と第3仮想円弧S3との間に位置させることが良い。
その他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
The second
In FIG. 8, the second sliding contact surface is not located between the first virtual arc S1 and the third virtual arc S3 when viewed from the axial direction of the valve body rotation axis P1. However, when the free end portion moves from the first
Preferably, at least a part of the second sliding
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
(実施形態の効果)
(1)第1実施形態と同様な効果を奏する。
すなわち、エンジン30の回転数が高速回転域になると弁体31が開くことで、排気流量の増大する高速回転域における排気損失を低減してエンジン30出力の低下を抑制するとともに、排気の気流騒音を低減することができる。
このとき、第2摺接面34を、弁体回転軸P1の軸線方向からみて、第3仮想円弧S3に沿って近接配置している。これによって、排気圧力が所定圧力値を越えると、一気に弁体31が開いて圧力を急激に低減することが出来る。この結果、排気音の消音と増音が切り替わるエンジン30の回転数の幅を小さく設定することが出来る。
特に、第2摺接面34を、第1仮想円弧S1と第3仮想円弧S3との間の部分に位置させた場合には、より確実に、排気圧力が所定圧力値を越えると、一気に弁体31が開いて圧力を急激に低減することが出来る。すなわち、より確実に、排気音の消音と増音が切り替わるエンジン30の回転数の幅を小さく設定することが出来る。
(Effect of embodiment)
(1) The same effects as those of the first embodiment are obtained.
That is, when the rotational speed of the
At this time, the second
In particular, when the second
(2)摺接面を、弁体31の裏面から裏面側に張り出させた。これによって、摺接面を形成する際に、弁体31の表側に突出する凹部32を形成する必要が無くなる。すなわち、排気圧力を受ける弁体31表面を平面とすることが可能となる。
(3)また、摺接面を形成する場合に、弁体31の裏面に箱体40を固定することで摺接面を形成することが可能である。すなわち、弁体31の一部に開口を開けて凹部32を構成する部材を固定するような加工が不要となる分、生産が容易となる。
(2) The sliding surface was extended from the back surface of the
(3) Moreover, when forming a sliding contact surface, it is possible to form a sliding contact surface by fixing the
(応用例)
第3実施形態の構成に第2実施形態の構成を併用した場合を、図9に示す。
すなわち、箱体40の上面からなる第2摺接面34に対して、第1仮想円弧S1よりも曲率が大きな、上側に凸の円弧部分からなる湾曲部34aを形成する。
この場合でも、第2摺接面34の少なくとも一部が、第1仮想円弧S1と第3仮想円弧S3の間に位置するように設定することが好ましい。
その効果は、上記第2実施形態と同様である。
(Application examples)
FIG. 9 shows a case where the configuration of the second embodiment is used in combination with the configuration of the third embodiment.
That is, a
Even in this case, it is preferable that at least a part of the second sliding
The effect is the same as that of the second embodiment.
7 バッフル板(弁座)
12 弁穴
31 弁体
34 第2摺接面
34a 湾曲部
35 第1摺接面
36 摺接境界部
38 リターンスプリング
39 摺接体
39a 自由端部
40 箱体
P1 弁体回転軸
P2 基端軸
P3 仮想軸
S1 第1仮想円弧
S2 第2仮想円弧
S3 第3仮想円弧
7 Baffle plate (valve seat)
12
Claims (4)
上記バネ部材は、上記弁体における排気圧力を受ける面とは反対側の弁体裏面に設けた摺接面に摺接する自由端部を持った摺接体を備え、その摺接体の上記自由端部が、所定の基端軸を中心に開弁方向に回動変位することで上記バネ力を増大可能となっており、
上記弁体に設けた摺接面は、弁体が閉状態で摺接する第1摺接面と、その第1摺接面に連続し且つ弁体が所定以上開弁方向に変位したときに摺接する第2摺接面と、を有し、且つ、上記第1摺接面と第2摺接面との境界部を摺接境界部と定義し、
上記第2摺接面は、弁体回転軸の軸線方向からみて、上記開弁方向の押圧力に直交する面に対する傾斜が、第1摺接面よりも大きく設定され、
上記基端軸を、弁体回転軸の軸線方向からみて、上記摺接境界部と弁体回転軸とを通過する直線よりも、弁体に近い側に配置すると共に、
上記第2摺接面を、弁体回転軸の軸線方向からみて、上記弁体回転軸を中心として上記摺接境界部を通過する円の一部を構成する第1仮想円弧よりも内径側に配置することを特徴とする消音器用バルブ装置。 A valve body that is supported rotatably about a predetermined valve body rotation shaft and opens and closes a valve hole formed in an exhaust passage in the silencer, and a spring force that urges the valve body in a valve closing direction. A valve member for a silencer that receives a pressing force in a valve opening direction due to an exhaust pressure in the exhaust flow path.
The spring member includes a sliding contact body having a free end portion that is in sliding contact with a sliding contact surface provided on a back surface of the valve body opposite to a surface receiving the exhaust pressure in the valve body, and the free contact of the sliding contact body The above-mentioned spring force can be increased by rotating and displacing the end portion in the valve opening direction around a predetermined base end axis,
The slidable contact surface provided on the valve body is slid when the valve body is displaced in the valve opening direction more than a predetermined distance from the first slidable contact surface that is slidably contacted in the closed state. And a boundary portion between the first sliding contact surface and the second sliding contact surface is defined as a sliding contact boundary portion.
The second slidable contact surface is set to have a larger inclination than the first slidable contact surface with respect to the surface orthogonal to the pressing force in the valve opening direction when viewed from the axial direction of the valve body rotation shaft.
The base end shaft is disposed closer to the valve body than a straight line passing through the sliding contact boundary portion and the valve body rotation shaft when viewed from the axial direction of the valve body rotation shaft,
The second slidable contact surface is viewed from the axial direction of the valve body rotation shaft and is located on the inner diameter side of the first virtual arc that forms a part of a circle that passes through the slidable contact boundary centered on the valve body rotation axis. A valve device for a silencer, characterized by being arranged.
上記第2摺接面のうち少なくとも一部を、弁体回転軸の軸線方向からみて、上記仮想軸を中心として上記摺接境界部を通過する円の一部を構成する第3仮想円弧の外径側に位置させることを特徴とする請求項1に記載した消音器用バルブ装置。 When a virtual axis that is symmetrical to the base end axis is defined as a virtual axis around a line passing through the sliding contact boundary and the valve body rotation axis,
When at least a part of the second slidable contact surface is viewed from the axial direction of the valve body rotation axis, outside the third virtual arc that forms a part of a circle that passes through the slidable contact boundary centered on the imaginary axis. The silencer valve device according to claim 1, wherein the silencer valve device is positioned on a radial side.
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