JP5498567B2 - 回転可能なフラッパバルブを導管の内部に設置する方法 - Google Patents

Description

本開示は、回転可能な、例えばスナップバルブのようなフラッパバルブの導管の内部への設置に関する。

ここでは、本開示に関連する背景情報を提供するが、必ずしも先行技術ではない。

エンジン速度の増加により排気圧が増加するにつれて導管を通る排気流の特性を変化させるために、多く排気システムがアクティブバルブおよびパッシブバルブの両者の使用を試みてきた。アクティブバルブは、例えばソレノイドのような特定の駆動部材を必要とするのでコストの増加が避けられない。パッシブバルブは、当該バルブが付随している導管内の排気流の圧力を利用する。

従来、より低コストであるパッシブバルブでさえ、チューブ状の導管内に設置されて使用される際に、取り付けの問題があった。

１つのアプローチでは、このようなフラッパバルブまたはスナップバルブのプレートを導管内部に取り付ける際に、先ず、回転軸が導管の反対側の開口部を通して挿入され、次に、それがチューブ内部に存在する間にバルブフラップが回転軸に溶接されなければならない。このためには、溶接工具を受け入れるための少なくとも１つの受入開口部の設置が必要である。更に、回転軸のために開けられた穴を有する、１つの部材から成る簡素な導管はまた、回転軸のシャフトと穴との間においてガタガタという音を発生させる虞があり、望ましくない運転騒音を発生させてしまう。

フラッパバルブを導管に取り付ける他のアプローチでは、２つの半導管が利用されている。ここで、当該２つの半導管は、互いに整合するノッチを伴って別々に製造されたものであり、回転軸とバルブとが一対のノッチに挿入された後、閉じた外周回転軸受入穴を形成する。このアプローチの利点は、フラップ／回転軸が導管外部にて組み立てられ得る点であり、ノッチが簡単に形成され得る点である。しかしながら、これは回転軸を受け入れるための穴のサイズを制御することが困難になり得るという欠点と表裏一体である。また、回転軸を取り囲んでいる何れの軸受筒に対するサポートは、狭い領域に限定されている。

更に他のアプローチでは、２つの半パイプにおいて回転軸のためのノッチが切り出され、２つの半パイプにフランジが形成され、重なり合わないように互いに接合され得る。これにより、明確な停止が提供され、穴のサイズが一定に維持される。しかしながら、何れの回転軸受筒に対するサポートは過度に狭く、軸受筒を早期に疲弊させる原因となる。

このセクションでは、本開示の簡単な概要が提供されており、本開示の全ての範疇または全ての特徴を包括的に開示するものではない。

本教唆に従って、回転可能なフラッパバルブを導管の内部に取り付ける方法は、バルブプレートをバルブ回転軸に固定するステップを含んでいる。第１および第２の導管部材が選択され、上記第１および第２の導管部材のフレア加工された端部において窪みが形成される。バルブ回転軸は、上記第１の導管部材のフレア加工された第１の端部における上記第１および第２の窪みにおいて配置される。上記回転軸を部分的に取り囲むために、上記第２の導管部材の上記第１のフレア加工された端部における上記第１および第２の窪みが、上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部の上記第１および第２の窪みと位置を揃えるように、上記第２の導管部材の上記第１のフレア加工された端部が上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部に関連して配置される。上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部が、続いて上記第２の導管部材の上記第１のフレア加工された端部に固定される。

更なる適用分野については、本明細書において提供されている記述から明白になるであろう。本概要における記述および具体例は、説明のためだけに意図されており、本開示の範疇を限定するように意図されてはいない。

本明細書に記載されている図面は、全ての可能な実施態様ではなく選択された実施形態の説明だけのためであって、本開示の範疇を限定するものではない。

本明細書の教唆の目的および特徴は、以下の図面を考慮しつつ詳細な記述を読むことにより明白となるであろう。
本教唆に従って配置された２つのパイプ部材の側面図であり、スナップバルブアセンブリの設置を伴って相互に組み立てる前の状態を示している。 図１のパイプ部材１０２の端部平面図であり、端部に４５度のフレア加工を施し、続いて、回転軸受入用窪みをラムを用いて形成した後の状態を示している。 図１のパイプ部材１０４の端部平面図であり、端部に４５度のフレア加工を施し、続いて、回転軸受入用窪みをラムを用いて形成し、パイプの中心軸の上方および下方にてフレアにノッチを形成した後の状態を示している。 本教唆に従った、スナップバルブを収容している組立導管の横断面図である。 本教唆に従った、スナップバルブアセンブリを導管内部に取り付ける方法の一連のステップである。 本教唆に従った、スナップバルブアセンブリを導管内部に取り付ける方法の一連のステップである。 本教唆に従った、スナップバルブアセンブリを導管内部に取り付ける方法の一連のステップである。 本教唆に従った、スナップバルブアセンブリを導管内部に取り付ける方法の一連のステップである。 本教唆に従った、スナップバルブアセンブリを導管内部に取り付ける方法の一連のステップである。 本教唆に従った、スナップバルブアセンブリを導管内部に取り付ける方法の一連のステップである。

対応している符号は、幾つかの図面に亘って対応している部分を示している。

ここでは、添付の図面を参照しながら、実施形態例がより詳細に記述されている。

実施形態例は、本開示が完全なものになるように、および、本開示が本開示の範疇を当業者に漏れなく伝達するように提供されている。本開示の実施形態を完全に理解するために、例えば具体的な構成要素、デバイス、および、方法として、多数の具体的な詳細が記述されている。具体的な詳細は必ずしも用いられる必要がないこと、実施形態例は多くのことなる形態に組み込まれてもいよこと、および、両者の何れも本開示の範疇を限定するように解釈されるべきではないことは、当業者にとって明白である。実施形態例の幾つかにおいて、周知のプロセス、周知のデバイス構造、および、周知の技術は、詳細に記述されていない。

本明細書において用いられている用語は、特定の実施形態を記述するだけの目的のためであって、特定の実施形態に限定的であることを意図しているものではない。本明細書において用いられているように、単数形の不定冠詞および定冠詞は、特に明記されない限り、複数形の意味も同様に含んでいてもよい。「．．．を備える」、「．．．を備えている」、「．．．を含んでいる」、「．．．を有している」という用語は包括的であり、それ故に、定められた特徴、整数、ステップ、動作、エレメント、および／または、構成要素の存在を明記するものであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、エレメント、構成要素、および／または、これらの組み合わせの存在または追加を除外するものではない。本明細書に記述されている方法のステップ、プロセス、および、動作は、特に実行順序が明記されない限り、記述または図示された特定の順序にて実行される必要があるように解釈されるべきではない。追加ステップまたは代替ステップが用いられもよいこともまた理解されるであろう。

「第１の」、「第２の」、「第３の」、等の用語は、本明細書において様々なエレメントを記述するために用いられていてもよいが、これらのエレメントは、これらの用語により限定されるべきではない。これらの用語は１つのエレメントと他のエレメントとを区別するためだけに用いられていてもよい。本明細書において用いられている「第１」、「第２の」、および、他の数的語句のような用語は、特に明記しない限り、配列または順序を暗示するものではない。それ故に、以下に記述されている第１のエレメントが、実施形態例の教唆から逸脱することなく第２のエレメントと呼称され得るのである。

図１、図２Ａ、図２Ｂ、および、図３を参照すると、導管内部における、例えばスナップバルブのようなフラッパバルブのアセンブリの主要な構成要素が示されている。パイプ部材１０２および１０４は、部材１０２についてはフレア１０６を伴う端部を、部材１０４についてはフレア１０８を伴う端部をそれぞれ有しており、それぞれの端部は相互に対向している。部材１１２については回転軸受入用窪み１１０が、部材１１４については回転軸受入用窪み１１２が、各パイプ部材のフレアにおいて形成されている。バルブアセンブリが設置された後に、パイプ部材１０２のパイプ部材１０４へのより強力な溶接を促進させるために、パイプ部材１０４の中心軸の上方および下方おいて、ノッチ２０２および２０４が、パイプ部材１０４のフレア１０８から切り出される。ノッチ２０２および２０４が無ければ、溶接が為されるために利用可能な表面は、フランジの上面のみであることが分かる。このような状況下では、より簡単に溶接部に亀裂が入り得る。ノッチ２０２および２０４を形成することによって、溶接部は低くなり、実際に、より十分に材料に貫入する中間溶接部(mid-weld)を形成する。

窪み１１０、１１２は、パイプ部材１０２および１０４を相互に接合状態に配置させる際に、相互に位置が揃うように形成される。このように形成されたフレア加工された穴は、バルブ回転軸の対向する端部を収容する。

図３では、バルブアセンブリ３０２が導管３００に設置されて示されている。バルブアセンブリ３０２は、バルブプレートまたはフラッパ３０４を備えている。バルブプレートまたはフラッパ３０４は、バルブが完全に閉じられた状態にて内部表面に接触する振動吸収用の網目状金属製メッシュのバンパーパッド３０６を、バルブプレートまたはフラッパ３０４の少なくとも１つの先端に随意的に備えていてもよい。バルブアセンブリ３０２は、バルブのフラップが導管の長手方向の軸に略平行になる完全に開いた状態にて透かして示されている。このようなバルブアセンブリは、本願と同一出願人による米国特許第７，４３４，５７０号明細書にて十分に開示されている。

本教唆に係るアセンブリの方法におけるステップは、図４Ａから図４Ｆに記載されている様々なステップに関連して記述されている。

本方法において、バルブプレートは、バルブを導管に取り付けるプロセスから独立して、例えば溶接によって回転軸に固定されてもよい。これにより、フラップ／回転軸のアセンブリが、よく制御された独立の取り付けにて、導管外部において溶接されることが可能になる。

本方法は、第１および第２の導管部材１０２および１０４を選択することによって、図４Ａにて開始する。続いて、図４Ｂにて、各導管部材は、導管部材１０２では１０６にてフレア加工が施され、導管部材１０４では１０８にてフレア加工が施される。これらのフレアは４５度のオーダーであることが好ましい。

次に、図４Ｃにおいて示されているように、第１および第２の窪みが第１および第２の導管部材において形成される。窪みのペア１１０が部材１０２において形成されて示されており、窪みのペア１１２が部材１０４において形成されて示されている。この形成の実行に際し、円筒形状のラム用工具の使用により略同時に窪みのペアが形成されることが好ましい。窪みのペアは、導管部材１０２および１０４がそれぞれのフレア加工された端部を接合して取り付けられる際に、相互に位置が揃うように形成される。

図４Ｄに示されているステップにて、例えば部材１０４のような導管部材の１つは、ノッチの上方およびノッチの下方に延伸しているフランジにて、フレア加工された端部１０８から切り出されたノッチを有している。これらのノッチが２０２および２０４として示されている。

次に、図４Ｅに示されているように、先に独立してバルブ回転軸３０８に溶接されたバルブプレートおよび付随のアセンブリ３０２が導管部材１０２の窪み１１０に取り付けられる。

最後に、図４Ｆにて、部材１０２が部材１０４と接合され連動するように移動され、窪み１１０および１１２が、回転軸１０８および窪みに配置されている何れの軸受筒をも取り囲む。このような軸受筒は網目状金属製メッシュから成ることが好ましい。最終ステップにて、部材１０２および１０４がノッチにて溶接される。

フランジと窪みとを一緒に形成することによって、結果的に、より長い耐久性のために回転軸およびその軸受筒をより良くサポートするフランジ状の開口部が得られる。上述のように、２つの部材から成る導管のアプローチでは、バルブフラップおよび回転軸がパイプ外部において よく制御された独立の取り付けにて溶接されることが可能になる。

実施形態についての既述は、説明および例示のために提供されている。本発明の網羅、または、本発明の限定が意図されているものではない。特定の実施形態についての個々のエレメントまたは特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されるものではなく、たとえ具体的に図示または記述されていなくとも、適用可能であれば、入替可能であり、選択された実施形態において用いられ得る。個々のエレメントまたは特徴はまた、様々な手法により変更されてもよい。このような変更は、本発明からの逸脱と見なされるべきではなく、このような全ての補正は、本発明の範疇に含まれている。

Claims (8)

1. 回転可能なフラッパバルブを導管の内部に取り付ける方法であって、
   バルブプレートをバルブ回転軸に固定するステップと、
   第１および第２の導管部材を選択するステップと、
   上記第１および第２の導管部材の第１の端部にフレア加工を施すステップと、
   上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部において第１および第２の窪みを、円筒形状のラムを用いて略同時に形成するステップと、
   上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部における上記第１および第２の窪みと位置を揃えるように、上記第２の導管部材の上記第１のフレア加工された端部において第１および第２の窪みを形成するステップと、
   上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部における上記第１および第２の窪みに上記バルブ回転軸を配置するステップと、
   上記回転軸を部分的に取り囲むために、上記第２の導管部材の上記第１のフレア加工された端部における上記第１および第２の窪みが、上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部の上記第１および第２の窪みと位置を揃えるように、上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部と関連して上記第２の導管部材の上記第１のフレア加工された端部を配置するステップと、
   上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部を上記第２の導管部材の上記第１のフレア加工された端部に固定するステップと、
   を含んでいることを特徴とする方法。
2. 上記バルブ回転軸を上記第１の導管部材の上記第１および第２の窪みに配置するステップより前に、第１および第２の軸受筒を上記バルブ回転軸の対向している端部に配置するステップを更に含んでいる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記第１の導管部材を上記第２の導管部材に固定するステップより前に、上記第１および第２の導管部材の何れかを上記第１のフレア加工された端部にノッチを形成するステップを更に含んでいる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 上記バルブプレートは、溶接によって上記バルブ回転軸に固定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部は、溶接によって上記第２の導管部材の上記第１のフレア加工された端部に固定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 上記第１および第２の導管部材の上記第１の端部は、おおよそ４５度のフレア加工が施されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 上記第２の導管部材における上記第１および第２の窪みは、円筒形状のラムを用いて略同時に形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 上記第１の導管部材の上記第１のフレア加工された端部を上記第２の導管部材の上記第１のフレア加工された端部に溶接するステップより前に、上記第１および第２の導管部材の何れか１つの上記第１のフレア加工された端部においてノッチを形成するステップを更に含んでいる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。

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