JP7469074B2

JP7469074B2 - 排気バルブ

Info

Publication number: JP7469074B2
Application number: JP2020035258A
Authority: JP
Inventors: 哲昭野村
Original assignee: Sankei Giken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sankei Giken Kogyo Co Ltd
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2024-04-16
Anticipated expiration: 2040-03-02
Also published as: JP2021139299A

Description

本発明は、自動車等の排気が流通する排気路に設置され、開閉動作で排気の流通量と排気音を調整する排気バルブに関する。

従来、自動車等の排気が流通する排気路に設置され、開閉動作で排気の流通量を調整する排気バルブとして、特許文献１の排気バルブがある。特許文献１の排気バルブでは、排気の上流管と下流管を接続する管体が設置され、アクチュエータの駆動による回転軸の回転に応じて回転するシャッターが管体内に配置され、管体の下流側の略弧状の第１ストッパー、上流側の略弧状の第２ストッパーがそれぞれ内面に溶接して取り付けられ、回転するシャッターの環状当接壁が排気路を閉鎖する位置で略弧状の第１ストッパーの当接面と略弧状の第２ストッパーの当接面に当接する構造である。

この排気バルブにおけるシャッターの環状当接壁は回転軸の中心軸と略同一平面に配置されるように拡がって形成され、又、略弧状の第１ストッパーの当接面と略弧状の第２ストッパーの当接面は管体の管軸に対して略垂直平面内に配置されており、閉状態の環状当接壁が、管体の管軸に対して略垂直平面に配置された第１ストッパーの当接面と第２ストッパーの当接面に当接するようになっている。

米国特許第１０１６７７８５号公報

しかしながら、特許文献１の排気バルブのように、第１ストッパーの当接面と第２ストッパーの当接面を略垂直平面内に配置し、回転軸の中心軸と略同一平面に配置されるように拡がるシャッターの環状当接壁を第１ストッパーの当接面と第２ストッパーの当接面に当接させる構造にすると、シャッターの回転軸の根元部分との接触、干渉を回避するために、第１ストッパーの当接面と第２ストッパーと当接面を短く形成する必要がある。このようにストッパーの当接面を短くして回転軸の根元部分との接触を回避する形状にすると、回転軸の根元付近に大きな隙間が生ずる。そのため、この隙間に起因して排気路の閉状態における排気の漏れ量が増加し、所望の排気量や排気音の調整が困難となる。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、閉状態でのシール性を改善することができ、高性能の排気量や排気音の調整を行うことを可能にする排気バルブを提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、部品点数を増加させることなく、低コストで閉状態でのシール性を改善することができる排気バルブを提供することにある。

本発明の排気バルブは、排気の上流管と下流管を接続する管体と、アクチュエータの駆動で回転する回転軸に取り付けられて前記管体内に配置され、前記管体内の排気流路を開閉するように回転可能なバルブ板と、前記管体内で前記管体の周壁に固定され、閉状態の前記バルブ板と当接する正面視略Ｃ字形のストッパーを備え、正面視略Ｃ字形の前記ストッパーの前記バルブ板への上流側当接面と下流側当接面の少なくとも一方が、前記回転軸の外周よりも排気の上流側若しくは下流側に寄った位置で前記管体の内周面に沿って延設され、前記バルブ板が前記排気流路を閉鎖する位置で前記上流側当接面と前記下流側当接面に当接することを特徴とする。
これによれば、ストッパーの上流側当接面と下流側当接面の少なくとも一方を回転軸の外周よりも排気の上流側若しくは下流側に寄った位置に設けることにより、バルブ板の回転軸の根元部分と接触しない位置に設けることができ、回転軸の根元部分との接触を回避するためにストッパーの当接面を短くする必要が無くなり、回転軸の根元部分に大きな隙間が発生することを防止することができる。従って、排気の漏れ量を無くす或いは極力少なくして、閉状態でのシール性を改善することができ、高性能の排気量や排気音の調整を行うことができる。また、シール性を改善する別部材を用いずに、排気の漏れ量を無くす或いは極力少なくすることができ、部品点数を増加させることなく、低コストで閉状態での排気バルブのシール性を改善することができる。

本発明の排気バルブは、前記バルブ板が、軸方向に対して垂直な断面視が円形の前記回転軸の外周面に略沿うように配置される湾曲板部を介して第１平板部と第２平板部が連設された段差板状に形成され、前記湾曲板部が前記回転軸に固定され、前記バルブ板が前記排気流路を閉鎖する位置で、前記第２平板部よりも面積が大きく形成された前記第１平板部が排気の上流側若しくは下流側に寄った位置に設けられる前記上流側当接面若しくは前記下流側当接面の一方に当接し、前記第２平板部が前記上流側当接面若しくは前記下流側当接面の他方に当接することを特徴とする。
これによれば、異なる面積の第１平板部と第２平板部を湾曲板部を介して連設した段差板状のバルブ板とすることにより、回転軸から上流側や下流側に寄った位置に設けられるストッパーの当接面と安定して当接するバルブ板の形状とすることができる。また、回転軸の根元部分を回避するための部分的な形状加工が不要であり、バルブ板の形状を単純化し、プレス加工等で容易に得られる製造コストの低い形状にすることができる。また、湾曲板部を回転軸の外周面に略沿うように配置して回転軸とバルブ板の構造体を得られることから、回転軸に対してバルブ板を正確な位置に位置決め配置し、固定する作業を容易化することができると共に、湾曲板部と回転軸の外周面が略沿う領域で溶接等で固定することにより、バルブ板を回転軸に高強度で固定することができる。

本発明の排気バルブは、前記回転軸の外周よりも上流側若しくは下流側に寄った位置に設けられる前記上流側当接面若しくは前記下流側当接面の一部が、前記回転軸の一方の根元部分と前記管体の軸方向で重なる位置に配置されることを特徴とする。
これによれば、回転軸の一方の根元部分の周辺における排気漏れをより確実に防止することができ、閉状態でのシール性をより改善することができる。

本発明の排気バルブは、閉状態でのシール性を改善することができ、高性能の排気量や排気音の調整を行うことができる。また、部品点数を増加させることなく、低コストで閉状態でのシール性を改善することができる。

本発明による実施形態の排気バルブの閉状態の斜視説明図。実施形態の排気バルブの開状態の横断説明図。実施形態の排気バルブの開状態を底面側から視た縦断説明図。実施形態の排気バルブの閉状態を底面側から視た縦断説明図。実施形態の排気バルブの閉状態を説明する一部断面説明図。（ａ）は実施形態の排気バルブにおけるストッパーの斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその側面図、（ｄ）はその底面図。

〔実施形態の排気バルブ〕
本発明による実施形態の排気バルブ１は、自動車の排気が流通する排気路に設置され、開閉動作で排気の流通量と排気音を調整するものである。排気バルブ１は、図１～図５に示すように、略円筒形の管体２と、管体２の軸方向に対して直交する方向に配置され、管体２の略中心を通るように周壁２１に貫通して設けられる回転軸３と、回転軸３に固着して取り付けられ、管体２内に配置されるバルブ板４と、管体２内に固定され、閉状態のバルブ板４と当接するストッパー５を備える。

管体２は、排気路を構成する排気の上流管１１と下流管１２を接続するものであり、管体２の管軸方向の一方の端部側に上流管１１、他方の端部側に下流管１２が固定される。管体２への排気の上流管１１と下流管１２の固定の仕方は適宜であり、例えば管体２の管軸方向の一方の端部に上流管１１、他方の端部に下流管１２を突き合わせ溶接で固定する、或いは、管体２の管軸方向の一方の端部側に上流管１１、他方の端部側に下流管１２を内嵌合し、隅肉溶接や貫通溶接でそれぞれ固定する、或いは管体２の管軸方向の一方の端部側に上流管１１、他方の端部側に下流管１２を外嵌合し、隅肉溶接や貫通溶接でそれぞれ固定する等とすることが可能である。

管体２の周壁２１には、径方向の対向する位置に回転軸挿通穴２２、２３が形成されており、回転軸３は軸方向の一方の端部を回転軸挿通穴２２に、他方の端部を回転軸挿通穴２３に挿通するようにして配置される。回転軸挿通穴２２の外側には頂部が開口した略ハット形状のベアリングケース６１が設けられ、管体２の周壁２１の外周面に倣う形状に変形された鍔部６１１が周壁２１の外周面に沿うように配置され、溶接等で固定されている。ベアリングケース６１にはベアリング７１が収容され、回転軸挿通穴２２から管体２の外側に突出する回転軸３の軸方向の一方の端部を軸支している。

回転軸挿通穴２３の外側には略ハット形状のベアリングケース６２が設けられ、管体２の周壁２１の外周面に倣う形状に変形された鍔部６２１が周壁２１の外周面に沿うように配置され、溶接等で固定されている。ベアリングケース６２にはベアリング７２が収容され、回転軸挿通穴２３から管体２の外側に突出する回転軸３の軸方向の他方の端部を軸支している。

回転軸３の軸方向の一方の端部は、ベアリング７１よりも外側に突出し、アクチュエータ８の駆動伝達部８１に連結されている。回転軸３は、アクチュエータ８の駆動により駆動伝達部８１を介して回転動作するようになっており、回転軸３の回転に応じて、管体２内の排気流路を開閉するようにバルブ板４が回転するようになっている。

バルブ板４は、図示例では正面視略円形状で形成されており、略半円形の第１平板部４１と略半円形の第２平板部４２が湾曲板部４３を介して連なる一体的に形成された段差板状になっている。略半円形の第１平板部４１と、略半円形の第２平板部４２は、略平行に延びるように配置され、第１平板部４１は第２平板部４２よりも、回転軸３の軸方向と直交する方向に長く形成され且つ面積が大きく形成されている。第１平板部４１と第２平板部４２との間に設けられた湾曲板部４３は回転軸３の外周面に略沿うように配置され、回転軸３に溶接等で固定されている。

本実施形態におけるストッパー５は、図２～図６に示すように正面視略Ｃ字形の一体形成部材であり、回転軸３が挿入される挿入穴５１１が形成された基部５１を有し、基部５１から排気下流側に寄った位置に略弧状の第１当接部５２が形成され、基部５１の排気上流側に寄った位置に略弧状の第２当接部５３が形成されている。略弧状の第１当接部５２は、管体２の内周面２４に沿うように延設され、略弧状の第２当接部５３は、管体２の内周面２４に沿うように延設され、且つ管体２内で第１当接部５２と管体周方向の逆側に延びるようにして延設されている。ストッパー５は、管体２の周壁２１に、貫通溶接などの溶接等で固定されている。

そして、ストッパー５のバルブ板４への下流側当接面に相当する第１当接部５２の当接面５２１は、回転軸３の外周よりも排気の下流側に寄った位置で管体２の内周面２４に沿って延設され、ストッパー５のバルブ板４への上流側当接面に相当する第２当接部５３の当接面５３１は、回転軸３の外周よりも排気の上流側に寄った位置で管体２の内周面２４に沿って延設されており、下流側当接面に相当する当接面５２１と上流側当接面に相当する当接面５３１は、回転するバルブ板４が管体２の排気流路を閉鎖する位置になった状態で、段差板状のバルブ板４に当接する位置に配置されている。

尚、本実施形態では、下流側当接面に相当する当接面５２１を回転軸３の外周よりも排気の下流側に寄った位置で管体２の内周面２４に沿って延設し、上流側当接面に相当する当接面５３１を回転軸３の外周よりも排気の上流側に寄った位置で管体２の内周面２４に沿って延設する構成としたが、本発明の排気バルブには、上流側当接面と下流側当接面の少なくとも一方を、回転軸の外周よりも排気の上流側若しくは下流側に寄った位置で管体の内周面に沿って延設する構成が含まれ、例えば図示例の排気バルブ１の構造を変更して、第２平板部４２よりも面積が大きい第１平板部４１が当接する下流側当接面に相当する当接面５２１だけを回転軸３の外周よりも排気の下流側に寄った位置で管体２の内周面２４に沿って延設し、上流側当接面に相当する当接面５３１を回転軸３の外周よりも排気の上流側に寄った位置でよりも回転軸３の中心軸寄りの位置で管体２の内周面２４に沿って延設する構成としても良好である。

下流側当接面に相当する当接面５２１と、上流側当接面に相当する当接面５３１の、管体２の排気流路を閉鎖する位置になったバルブ板４との当接により、バルブ板４の回転動作を規制されると共に、シール性を発揮する当接による接触領域が形成される。図５に、管体２の排気流路を閉鎖する位置になったバルブ板４と、下流側当接面に相当する当接面５２１及び上流側当接面に相当する当接面５３１との当接による接触領域Ｒを示す。

また、本実施形態では、ストッパー５の第１当接部５２の下流側当接面に相当する当接面５２１と上流側当接面に相当する第２当接部５３の当接面５３１との間の管体２の軸方向の距離Ｌは、回転軸３の軸径よりも大きく設定され、形成されており、下流側の略弧状の第１当接部５２の先端と、上流側の略弧状の第２当接部５３の先端が、回転軸挿通穴２３の近傍に位置する回転軸３の軸方向の根元部分と接触、干渉しないようになっている（図３、図２参照）。そして、回転軸３の外周よりも下流側に寄った位置に設けられる下流側当接面に相当する当接面５２１の一部５２１１が、回転軸挿通穴２３の近傍に位置する回転軸３の軸方向の根元部分と管体２の軸方向で重なる位置に配置されている（図５参照）。

本実施形態の排気バルブ１では、図示省略する制御装置の制御によりアクチュエータ８の駆動を制御し、回転軸３及びバルブ板４を回動させて開状態と閉状態が切り替えられる。開状態の排気バルブ１では、バルブ板４の第１平板部４１と第２平板部４２の面の延びる方向が管体２内の排気流路、管軸方向に倣うように配置される（図２、図３参照）。閉状態の排気バルブ１では、バルブ板４の第１平板部４１と第２平板部４２が管体２内の排気流路を塞ぐように配置され、第２平板部４２よりも面積が大きい第１平板部４１がストッパー５の第１当接部５２の下流側当接面に相当する当接面５２１に当接し、第２平板部４２がストッパー５の第２当接部５３の上流側当接面に相当する当接面５３１に当接して、下流管１２に排気が流れないように閉鎖される（図１、図４、図５参照）。

本実施形態の排気バルブ１やその変形例によれば、ストッパー５の上流側当接面と下流側当接面の両方又はいずれか一方を回転軸３の外周よりも排気の上流側や下流側に寄った位置に設けることにより、バルブ板４の回転軸３の根元部分と接触しない位置に設けることができ、回転軸３の根元部分との接触を回避するためにストッパー５の当接面を短くする必要が無くなり、回転軸３の根元部分に大きな隙間が発生することを防止することができる。従って、排気の漏れ量を無くす或いは極力少なくして、閉状態でのシール性を改善することができ、高性能の排気量や排気音の調整を行うことができる。また、シール性を改善する別部材を用いずに、排気の漏れ量を無くす或いは極力少なくすることができ、部品点数を増加させることなく、低コストで閉状態での排気バルブ１のシール性を改善することができる。

また、異なる面積の第１平板部４１と第２平板部４２を湾曲板部４３を介して連設した断面視非対称形状の段差板状のバルブ板４とすることにより、回転軸３から上流側や下流側に寄った位置に設けられるストッパー５の当接面５２１等と安定して当接するバルブ板４の形状とすることができる。また、回転軸３の根元部分を回避するための部分的な形状加工が不要であり、バルブ板４の形状を単純化し、プレス加工等で容易に得られる製造コストの低い形状にすることができる。また、湾曲板部４３を回転軸３の外周面に略沿うように配置して回転軸３とバルブ板４の構造体を得られることから、回転軸３に対してバルブ板４を正確な位置に位置決め配置し、固定する作業を容易化することができると共に、湾曲板部４３と回転軸３の外周面が略沿う領域で溶接等で固定することにより、バルブ板４を回転軸３に高強度で固定することができる。

また、回転軸３の外周よりも下流側に寄った位置に設けられる下流側当接面に相当する当接面５２１の一方の端部５２１１を、回転軸挿通穴２３の近傍に位置する回転軸３の軸方向の根元部分と管体２の軸方向で重なる位置に配置することにより、回転軸挿通穴２３の近傍に位置する回転軸３の根元部分の周辺における排気漏れをより確実に防止することができ、閉状態でのシール性をより改善することができる。

〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記変形例や追記した内容も含まれる。

本発明の排気バルブで適用可能なストッパーは、上流側当接面と下流側当接面が管体の内周面に沿って延設され、上流側当接面と下流側当接面の少なくとも一方を回転軸の外周よりも排気の上流側若しくは下流側に寄った位置に設置可能なものであれば、上記実施形態におけるストッパー５に限定されず適宜である。例えば上流側に配置される略弧状片或いはリング状の上流側ストッパー部と、下流側に配置される略弧状片或いはリング状の下流側ストッパー部でストッパーを構成し、上流側ストッパー部の上流側当接面を回転軸の外周よりも排気の上流側に寄った位置に設置し、下流側ストッパー部の下流側当接面を回転軸の外周よりも排気の下流側に寄った位置に設置し、バルブ板が排気流路を閉鎖する位置でこれらの上流側当接面と下流側当接面に当接する構成等としてもよい。

また、本発明の排気バルブにおいて、回転軸の根元部分と管体の軸方向で重なる位置に配置される当接面の一部は、ストッパーの形状や構成に応じて、回転軸の一方の根元部分に対して上流側当接面の一部、下流側当接面の一部、若しくは上流側当接面の一部と下流側当接面の一部、又は、回転軸の双方の根元部分に対して上流側当接面の一部、下流側当接面の一部、若しくは上流側当接面の一部と下流側当接面の一部とすることが可能である。

また、本発明の排気バルブにおけるバルブ板は、上記実施形態の第１平板部４１と第２平板部４２が回転軸３の外周面に略沿うように配置される湾曲板部４３を介して連設された断面視非対称の段差板状のバルブ板４とすると好適であるが、少なくとも何れか一方が上流側若しくは下流側に寄った位置に設けられるストッパー上流側当接面と下流側当接面と閉状態で当接可能な適宜の形状或いは構成とすることも可能である。

本発明は、自動車等の排気が流通する排気路に設置され、開閉動作で排気の流通量と排気音を調整する排気バルブに利用することができる。

１…排気バルブ２…管体２１…周壁２２、２３…回転軸挿通穴２４…内周面３…回転軸４…バルブ板４１…第１平板部４２…第２平板部４３…湾曲板部５…ストッパー５１…基部５１１…挿入穴５２…第１当接部５２１…当接面５２１１…回転軸の根元部分と管体の軸方向で重なる位置に配置された当接面の一部５３…第２当接部５３１…当接面６１、６２…ベアリングケース６１１、６２１…鍔部７１、７２…ベアリング８…アクチュエータ８１…駆動伝達部１１…上流管１２…下流管Ｒ…バルブ板と第１当接部の当接面及び第２当接部の当接面との当接による接触領域Ｌ…第１当接部の当接面と第２当接部の当接面との間の管体軸方向の距離

Claims

排気の上流管と下流管を接続する管体と、
アクチュエータの駆動で回転する回転軸に取り付けられて前記管体内に配置され、前記管体内の排気流路を開閉するように回転可能なバルブ板と、
前記管体内で前記管体の周壁に固定され、閉状態の前記バルブ板と当接する正面視略Ｃ字形のストッパーを備え、
正面視略Ｃ字形の前記ストッパーの前記バルブ板への上流側当接面と下流側当接面の少なくとも一方が、前記回転軸の外周よりも排気の上流側若しくは下流側に寄った位置で前記管体の内周面に沿って延設され、
前記バルブ板が前記排気流路を閉鎖する位置で前記上流側当接面と前記下流側当接面に当接する排気バルブであって、
正面視略Ｃ字形の前記ストッパーが、前記回転軸が挿入される挿入穴が形成された基部と、前記基部から排気下流側に寄った位置に形成された略弧状の第１当接部と、前記基部の排気上流側に寄った位置に形成された略弧状の第２当接部とからなる一体形成部材であり、
前記第１当接部に設けられた前記下流側当接面が前記回転軸の外周よりも排気の下流側に寄った位置で前記管体の内周面に沿って延設され、
前記第２当接部に設けられた前記上流側当接面が前記回転軸の外周よりも排気の上流側に寄った位置で前記管体の内周面に沿って延設されていることを特徴とする排気バルブ。
排気の上流管と下流管を接続する管体と、
アクチュエータの駆動で回転する回転軸に取り付けられて前記管体内に配置され、前記管体内の排気流路を開閉するように回転可能なバルブ板と、
前記管体内で前記管体の周壁に固定され、閉状態の前記バルブ板と当接する正面視略Ｃ字形のストッパーを備え、
正面視略Ｃ字形の前記ストッパーの前記バルブ板への上流側当接面と下流側当接面の少なくとも一方が、前記回転軸の外周よりも排気の上流側若しくは下流側に寄った位置で前記管体の内周面に沿って延設され、
前記バルブ板が前記排気流路を閉鎖する位置で前記上流側当接面と前記下流側当接面に当接し、
前記バルブ板が、軸方向に対して垂直な断面視が円形の前記回転軸の外周面に略沿うように配置される湾曲板部を介して第１平板部と第２平板部が連設された段差板状に形成され、
前記湾曲板部が前記回転軸に固定され、
前記バルブ板が前記排気流路を閉鎖する位置で、前記第２平板部よりも面積が大きく形成された前記第１平板部が排気の上流側若しくは下流側に寄った位置に設けられる前記上流側当接面若しくは前記下流側当接面の一方に当接し、前記第２平板部が前記上流側当接面若しくは前記下流側当接面の他方に当接する排気バルブであって、
正面視略Ｃ字形の前記ストッパーが、前記回転軸が挿入される挿入穴が形成された基部と、前記基部から排気下流側に寄った位置に形成された略弧状の第１当接部と、前記基部の排気上流側に寄った位置に形成された略弧状の第２当接部とからなる一体形成部材であり、
前記第１当接部に設けられた前記下流側当接面が前記回転軸の外周よりも排気の下流側に寄った位置で前記管体の内周面に沿って延設され、
前記第２当接部に設けられた前記上流側当接面が前記回転軸の外周よりも排気の上流側に寄った位置で前記管体の内周面に沿って延設されていることを特徴とする排気バルブ。