WO2015072271A1

WO2015072271A1 - 排気流路用弁装置

Info

Publication number: WO2015072271A1
Application number: PCT/JP2014/077447
Authority: WO
Inventors: 好伸永田
Original assignee: フタバ産業株式会社
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2015-05-21
Also published as: JP6211901B2; JP2015094316A

Abstract

排気流路用弁装置は、支持体と、前記支持体により回転移動可能に支持され、排気流路を開閉する弁体と、前記弁体を閉弁方向へ付勢する付勢部材と、前記弁体を閉弁位置で係合させ、閉弁位置から開弁方向への前記弁体の回転移動に対して抵抗を生じさせる抵抗部材と、を備える。

Description

排気流路用弁装置

関連出願の相互参照

　本国際出願は、２０１３年１１月１３日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１３－２３５０９３号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１３－２３５０９３号の全内容を本国際出願に援用する。

　本発明は、排気流路用弁装置に関する。

　内燃機関の排気系において排気流路を開閉することにより流路形態を切り替える排気流路用弁装置が知られている。例えば特許文献１には、内燃機関用マフラの内部を上流室と下流室とに区画するセパレータに形成された開口部が弁装置により開閉される構成について記載されている。この弁装置では、開口部を閉塞可能な弁体が、支持体により回転移動可能に支持され、コイルバネにより閉弁方向へ付勢されている。このため、内燃機関の回転数が低い状態においては、上流室内の排ガスの圧力が低いため、開口部が弁体により閉塞された閉弁状態となる。一方、内燃機関の回転数が増加すると、上流室内の排ガスの圧力が高くなり、弁体が開口部から離間して開口部が開放された開弁状態となる。

　特許文献１に記載の弁装置では、弁体が排ガスの圧力を受け、コイルバネの付勢力に抗して開弁する際に、弁体の開度の増加に比例して支点軸まわりのモーメントが増加する。つまり、弁体に加わる荷重と弁体の開度との関係が線形となる。これに対し、弁体に加わる荷重と弁体の開度との関係が線形とならない構成も提案されている（特許文献２参照）。すなわち、特許文献２に記載の弁装置は、弁体側作用点と固定側作用点との間での伸張方向の付勢力により、弁体を閉弁方向に付勢するバネを備える。固定側作用点は、弁体により閉じられる開口に対して弁体と反対側に設けられる。また、固定側作用点は、バネによる弁体の支持軸まわりのモーメントが弁体の開度増加により減少する位置に設けられる。

特開平９－１９５７４９号公報特開２００３－３８２０号公報

　排気流路用弁装置には、内燃機関の回転数が低く排ガスの圧力が低い状態で閉弁して騒音を低減する騒音低減機能が求められる一方、内燃機関の回転数が高く排ガスの圧力が高い状態で開弁して圧損を低減する圧損低減機能が求められる。しかしながら、前述した特許文献１に記載の構成のように、弁体に加わる荷重と弁体の開度との関係が線形となるようにバネが弁体に作用する弁装置では、排ガスの圧力が低い状態から弁体が開き始めてしまうという問題があった。

　一方、前述した特許文献２に記載の構成のように、弁体に加わる荷重と弁体の開度との関係が線形とならないようにバネが弁体に作用する弁装置では、バネによる初期荷重（閉弁時の付勢力）を大きくすることが可能である。しかしながら、バネによる初期荷重を大きくすると、バネへの負担が大きくなってバネのヘタリが早くなってしまう。このため、製品寿命を考慮すると、バネによる初期荷重をある程度の大きさに抑える必要があり、そ
の結果、排ガスの圧力が低い状態から弁体が開き始めてしまうという問題が生じ得る。

　本発明の一側面においては、排ガスの圧力が低い状態から弁体が開き始めてしまうことを抑制することのできる排気流路用弁装置を提供することが望ましい。

　本発明の一側面は、排気流路用弁装置であって、支持体と、弁体と、付勢部材と、抵抗部材と、を備える。前記弁体は、前記支持体により回転移動可能に支持され、排気流路を開閉する。前記付勢部材は、前記弁体を閉弁方向へ付勢する。前記抵抗部材は、前記弁体を閉弁位置で係合させ、閉弁位置から開弁方向への前記弁体の回転移動に対して抵抗を生じさせる。このような構成によれば、排ガスの圧力が低い状態から弁体が開き始めてしまうことを抑制することができる。

　上記構成において、前記抵抗部材は、前記支持体に固定された支持側固定部と、閉弁位置において前記弁体に係合する弁側係合部と、を備えていてもよい。前記弁側係合部は、閉弁位置から開弁方向への前記弁体の回転移動に伴い弾性変形してもよい。このような構成によれば、閉弁位置から開弁方向への弁体の回転移動を許容しつつ、その回転移動に対して抵抗を生じさせる構成を簡易に実現することができる。加えて、抵抗部材が支持体に固定されているため、抵抗部材が弁体に固定されている構成と比較して、抵抗部材が排ガスにさらされにくくすることができる。

　上記構成において、前記弁側係合部は、開弁方向へ回転移動する前記弁体に当接する第１の傾斜部と、閉弁方向へ回転移動する前記弁体に当接する第２の傾斜部と、を備えていてもよい。前記第１の傾斜部に当接した状態での前記弁体の移動方向に対する前記第１の傾斜部の傾斜角度が、前記第２の傾斜部に当接した状態での前記弁体の移動方向に対する前記第２の傾斜部の傾斜角度と比較して、大きく設計されていてもよい。このような構成によれば、弁体の閉弁方向への回転移動に対する抵抗を、開弁方向への回転移動に対する抵抗と比較して、小さくすることができる。

　上記構成において、前記弁側係合部は、前記弁体の先端部に作用してもよい。このような構成によれば、弁側係合部が弁体の先端部よりも回転軸寄りの位置に作用する構成と比較して、抵抗部材の個体差（ばらつき）による効果のばらつきを抑制することができる。

　上記構成において、前記抵抗部材は、前記弁体に固定された弁側固定部と、閉弁位置において前記支持体に係合する支持側係合部と、を備えていてもよい。前記支持側係合部は、閉弁位置から開弁方向への前記弁体の回転移動に伴い弾性変形してもよい。このような構成によれば、閉弁位置から開弁方向への弁体の回転移動を許容しつつ、その回転移動に対して抵抗を生じさせる構成を簡易に実現することができる。

　上記構成において、前記支持側係合部は、前記弁体が開弁方向へ回転移動する際に前記支持体に当接する第１の傾斜部と、前記弁体が閉弁方向へ回転移動する際に前記支持体に当接する第２の傾斜部と、を備えていてもよい。前記第１の傾斜部に当接した状態での前記支持体の相対的な移動方向に対する前記第１の傾斜部の傾斜角度が、前記第２の傾斜部に当接した状態での前記支持体の相対的な移動方向に対する前記第２の傾斜部の傾斜角度と比較して、大きく設計されていてもよい。このような構成によれば、弁体の閉弁方向への回転移動に対する抵抗を、開弁方向への回転移動に対する抵抗と比較して、小さくすることができる。

　上記構成において、前記弁側固定部は、前記弁体の先端部に固定されていてもよい。このような構成によれば、弁側固定部が弁体の先端部よりも回転軸寄りの位置に固定されて
いる構成と比較して、抵抗部材の個体差（ばらつき）による効果のばらつきを抑制することができる。

　上記構成において、前記付勢部材は、前記弁体の開度に比例する力で前記弁体を閉弁方向へ付勢してもよい。このような構成では、排ガスの圧力が低い状態から弁体が開き始めてしまうという問題が生じやすいが、抵抗部材によりそのような問題を生じにくくすることができる。

　上記構成において、前記付勢部材は、前記弁体の開度に比例しない力で前記弁体を閉弁方向へ付勢してもよい。このような構成であっても、初期荷重をある程度の大きさに抑えることで、排ガスの圧力が低い状態から弁体が開き始めてしまうという問題が生じ得るが、抵抗部材によりそのような問題を生じにくくすることができる。

マフラの断面図である。図２Ａは第１実施形態の弁装置の閉弁状態での斜視図、図２Ｂはその平面図、図２ＣはそのIIＣ－IIＣ断面図である。図３Ａは第１実施形態の弁装置の開弁状態での斜視図、図３Ｂはその断面図である。スイッチ部材を側面から見た模式図である。図５Ａは第１比較例の弁装置の斜視図、図５Ｂはその平面図、図５ＣはそのＶＣ－ＶＣ断面図である。図６Ａは第１比較例の弁装置の開度と荷重との関係を示す図、図６Ｂは第１実施形態の弁装置の開度と荷重との関係を示す図である。図７Ａは第２実施形態の弁装置の閉弁状態での斜視図、図７Ｂはその平面図、図７ＣはそのVIIＣ－VIIＣ断面図である。図８Ａは第２実施形態の弁装置の開弁状態での斜視図、図８Ｂはその断面図である。図９Ａは第２比較例の弁装置の斜視図、図９Ｂはその平面図、図９ＣはそのIXＣ－IXＣ断面図である。図１０Ａは第２比較例の弁装置の開度と荷重との関係を示す図、図１０Ｂは第２実施形態の弁装置の開度と荷重との関係を示す図である。図１１Ａは第３実施形態の弁装置の閉弁状態での斜視図、図１１Ｂはその平面図、図１１ＣはそのXIＣ－XIＣ断面図である。図１２Ａは第３実施形態の弁装置の開弁状態での斜視図、図１２Ｂはその断面図である。図１３Ａは変形例の弁装置の閉弁状態での斜視図、図１３Ｂはその平面図、図１３Ｃはその側面図である。図１４Ａは変形例の弁装置の開弁状態での斜視図、図１４Ｂはその側面図である。

　１００，２００，３００，４００…弁装置、１１０，２１０，３１０…ステー、１２０，２２０，３２０…バタフライ、１３０…コイルバネ、１５０…スイッチ部材、１５１…固定部、１５２…係合部、１５３…第１の折曲部、１５４…第１の傾斜部、１５５…第２の折曲部、１５６…第２の傾斜部、２３０…板バネ。

　以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
　［１．第１実施形態］
　［１－１．構成］
　図１に示すマフラ１は、車両に搭載された内燃機関（図示せず）から排出される排ガスの排気流路の一部を構成するものであり、筒状のシェル部材１１の両端開口部が後蓋部材１２と前蓋部材１３とにより閉塞された筐体１０を備える。筐体１０の内部は、第１セパレータ２１と第２セパレータ２２とにより、第１室３１、第２室３２及び第３室３３の３室に区画されている。

　第１室３１は、後蓋部材１２と第１セパレータ２１との間に形成される。第２室３２は、第１セパレータ２１と第２セパレータ２２との間に形成される。第３室３３は、第２セパレータ２２と前蓋部材１３との間に形成される。第２セパレータ２２には、第２室３２と第３室３３とを連通する連通孔２１１が形成されている。

　また、マフラ１は、内燃機関からの排気ガスが導入されるインレットパイプ４１を備える。インレットパイプ４１は、前蓋部材１３、第２セパレータ２２及び第１セパレータ２１を貫通し、その下流側端部を第１室３１に開口させて設けられている。そして、第２室３２におけるインレットパイプ４１の外周面には、インレットパイプ４１の内部空間と第２室３２とを連通する複数の貫通孔４１１が形成されている。

　また、マフラ１は、図示しないテールパイプに接続されて排気ガスを排出するアウトレットパイプ４２を備える。アウトレットパイプ４２は、後蓋部材１２、第１セパレータ２１及び第２セパレータ２２を貫通し、その上流側端部を第３室３３に開口させて設けられている。

　また、マフラ１は、第１室３１と第３室３３とを連通する連通流路を形成するインナパイプ４３を備える。インナパイプ４３は、第１セパレータ２１及び第２セパレータ２２を貫通し、上流側端部を第１室３１に開口させ、下流側端部を第３室３３に開口させて設けられている。ただし、第３室３３において、インナパイプ４３の下流側端部には、インナパイプ４３により形成される排気流路を開閉するための弁装置１００が取り付けられている。

　図２Ａ～図２Ｃ及び図３Ａ～図３Ｂに示すように、第１実施形態の弁装置１００は、ステー１１０と、バタフライ１２０と、コイルバネ１３０と、ピン１４０と、スイッチ部材１５０と、を備える。なお、弁装置１００は、バタフライ１２０に加わる荷重とバタフライ１２０の開度との関係が線形となる（比例する）ようにコイルバネ１３０がバタフライ１２０に作用する弁装置（いわゆる線形バルブ）をベースとして構成されている。ただし、後述するように、本実施形態の弁装置１００では、スイッチ部材１５０の作用により、バタフライ１２０に加わる荷重とバタフライ１２０の開度との関係が線形とならない。

　ステー１１０は、インナパイプ４３の下流側端部の開口部４３１に固定されている（図１参照）。ステー１１０には、インナパイプ４３の開口部４３１と連通する連通孔１１１と、バタフライ１２０を回転移動可能に支持するための軸支部１１２と、スイッチ部材１５０が接合される固定片１１３と、が形成されている。

　バタフライ１２０は、インナパイプ４３の開口部４３１（具体的にはステー１１０の連通孔１１１）を閉塞可能な形状のものであり、その基端部１２１が、ピン１４０を介してステー１１０の軸支部１１２に接続されている。つまり、バタフライ１２０は、ステー１１０によりピン１４０の回転軸線を中心に回転移動可能に支持されており、その回転位置に応じて、インナパイプ４３により形成される排気流路を開閉する。

　コイルバネ１３０は、ステー１１０及びバタフライ１２０に作用するように、ピン１４０が挿通された状態で取り付けられており、バタフライ１２０を閉弁方向へ付勢する。したがって、バタフライ１２０を開弁する外力が加わっていない状態では、バタフライ１２０は、インナパイプ４３により形成される排気流路を閉じた閉弁状態（図２Ａ～図２Ｃに示す状態）となる。

　スイッチ部材１５０は、バタフライ１２０を閉弁位置で係合させ、閉弁位置から開弁方向へのバタフライ１２０の回転移動に対して抵抗を生じさせるための部材である。具体的には、スイッチ部材１５０は、弾性変形可能な金属製（例えばオーステナイト系ステンレス製）の帯状板材で形成されている。そして、スイッチ部材１５０は、ステー１１０に固定された固定部１５１と、閉弁位置において開弁方向へのバタフライ１２０の回転移動を妨げるようにバタフライ１２０に係合する係合部１５２と、を備える。

　固定部１５１は、閉弁位置でのバタフライ１２０の先端部１２２付近から、開弁方向とは反対側へ延びるように形成されたステー１１０の固定片１１３に接合（例えば溶接）されている。このため、係合部１５２は、バタフライ１２０の先端部１２２に作用するように配置される。なお、バタフライ１２０の先端部１２２とは、ピン１４０の回転軸線から最も離れた部分を意味する。

　図４に示すように、係合部１５２には、固定部１５１に対して傾斜した第１の傾斜部１５４と、固定部１５１及び第１の傾斜部１５４のいずれに対しても傾斜した第２の傾斜部１５６と、が形成されている。固定部１５１及び第１の傾斜部１５４は、第１の折曲部１５３を介して連続している。また、第１の傾斜部１５４及び第２の傾斜部１５６は、第２の折曲部１５５を介して連続している。

　固定部１５１は、バタフライ１２０の閉弁位置における回転移動方向（接線方向）に沿う向き（閉弁位置のバタフライ１２０の面に対して垂直な向き）に配置されている。一方、係合部１５２（第１の傾斜部１５４及び第２の傾斜部１５６）は、バタフライ１２０における先端部１２２の回転移動経路に干渉するように、バタフライ１２０側へ突出している。具体的には、第１の傾斜部１５４が、閉弁位置から開弁方向（矢印Ａ１により示される方向）へ回転移動するバタフライ１２０に当接するように配置され、第２の傾斜部１５６が、開弁している状態から閉弁方向（矢印Ａ２により示される方向）へ回転移動するバタフライ１２０に当接するように配置される。

　このため、バタフライ１２０の回転移動は、係合部１５２によって妨げられ、係合部１５２を外側へ押しのけるように弾性変形させるために要する力が、バタフライ１２０の回転移動に対する抵抗として作用する。この抵抗は、係合部１５２に当接するバタフライ１２０の先端部１２２の移動方向に対して、係合部１５２の傾斜角度が大きいほど大きくなる。なお、係合部１５２は、バタフライ１２０の閉弁位置付近で作用する。したがって、ここでいうバタフライ１２０の先端部１２２の移動方向は、バタフライ１２０の閉弁位置における回転移動方向（接線方向）、換言すれば固定部１５１の向き、として近似することができる。

　本実施形態では、バタフライ１２０の開弁方向への回転移動に対する抵抗が、閉弁方向への回転移動に対する抵抗と比較して、大きくなるように構成されている。具体的には、第１の傾斜部１５４に当接した状態でのバタフライ１２０の移動方向に対する第１の傾斜部１５４の傾斜角度θ１が、第２の傾斜部１５６に当接した状態でのバタフライ１２０の移動方向に対する第２の傾斜部１５６の傾斜角度θ２と比較して、大きく設計されている（θ１＞θ２）。なお、傾斜角度θ２による抵抗は、コイルバネ１３０の付勢力によりバタフライ１２０が閉弁位置まで戻ることができる程度に小さく設計されている。

　［１－２．作用］
　次に、弁装置１００の作用について説明する。内燃機関からの排ガスは、図１において矢印で示すように、インレットパイプ４１に形成された複数の貫通孔４１１を介して第２室３２に導入され、拡張・共鳴効果により消音される。その後、第２室３２の排ガスは、第２セパレータ２２に形成された連通孔２１１を介して第３室３３に導入されて、更に拡張・共鳴効果により消音される。こうして、圧力脈動が平滑化されかつ消音された第３室３３内の排ガスは、アウトレットパイプ４２を介して外部に排出される。

　内燃機関の回転数が低い状態においては、排ガスの圧力が低く、第１室３１と第３室３３との圧力差が小さい。この状態で第１室３１内の圧力がバタフライ１２０に及ぼす作用力は、コイルバネ１３０による荷重、係合部１５２による係合力及び第３室３３内の圧力がバタフライ１２０に及ぼす作用力よりも小さい。したがって、インナパイプ４３の開口部４３１がバタフライ１２０により閉塞される。

　一方、内燃機関の回転数が上昇して排ガスの圧力が高くなると、第１室３１内の圧力がバタフライ１２０に及ぼす作用力は、コイルバネ１３０による荷重、係合部１５２による係合力及び第３室３３内の圧力がバタフライ１２０に及ぼす作用力よりも大きくなる。この結果、バタフライ１２０が開き、第１室３１と第３室３３とがインナパイプ４３を介して連通される。その後、内燃機関の回転数が下降して排ガスの圧力が低くなると、バタフライ１２０が閉じ、インナパイプ４３の開口部４３１がバタフライ１２０により閉塞される。

　［１－３．効果］
　以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
　［１Ａ］第１実施形態の弁装置１００は、バタフライ１２０を閉弁位置で係合させ、閉弁位置から開弁方向へのバタフライ１２０の回転移動に対して抵抗を生じさせるスイッチ部材１５０を備える。したがって、弁装置１００によれば、排ガスの圧力が低い状態からバタフライ１２０が開き始めてしまうことを抑制することができる。

　このような効果について、図５Ａ～図５Ｃに示す第１比較例の弁装置６００と比較して説明する。弁装置６００は、主にスイッチ部材１５０を備えない点で第１実施形態の弁装置１００と相違する。

　図６Ａに示すように、第１比較例の弁装置６００は、開度と荷重とが比例しており、排ガスの圧力が低い状態からバタフライ１２０が開き始めてしまう。これに対し、第１実施形態の弁装置１００では、図６Ｂにおいて実線で示すように、閉弁位置から開弁方向へバタフライ１２０を回転移動させるために必要な荷重が、スイッチ部材１５０の作用により大きくなる。その結果、弁装置１００によれば、排ガスの圧力が低い状態からバタフライ１２０が開き始めてしまうことを抑制することができる。また、図６Ｂにおいて破線で示すように、閉弁方向へバタフライ１２０を回転移動させるために必要な荷重の増大については抑制されるため、コイルバネ１３０の付勢力によりバタフライ１２０を閉弁位置まで戻すことができる。

　［１Ｂ］スイッチ部材１５０は、ステー１１０に固定された固定部１５１と、閉弁位置において開弁方向へのバタフライ１２０の回転移動を妨げるようにバタフライ１２０に係合する係合部１５２と、を備える。そして、係合部１５２は、閉弁位置から開弁方向へのバタフライ１２０の回転移動に伴い、バタフライ１２０によって押しのけられるように弾性変形する。したがって、弁装置１００によれば、閉弁位置から開弁方向へのバタフライ１２０の回転移動を許容しつつ、その回転移動に対して抵抗を生じさせる構成を簡易に実現することができる。加えて、スイッチ部材１５０がステー１１０に固定されているため、スイッチ部材１５０がバタフライ１２０に固定されている構成と比較して、スイッチ部材１５０が排ガスにさらされにくくすることができる。

　［１Ｃ］係合部１５２は、開弁方向へ回転移動するバタフライ１２０に当接する第１の傾斜部１５４と、閉弁方向へ回転移動するバタフライ１２０に当接する第２の傾斜部１５６と、を備える。そして、第１の傾斜部１５４に当接した状態でのバタフライ１２０の移動方向に対する第１の傾斜部１５４の傾斜角度θ１が、第２の傾斜部１５６に当接した状態でのバタフライ１２０の移動方向に対する第２の傾斜部１５６の傾斜角度θ２と比較して、大きく設計されている。したがって、弁装置１００によれば、バタフライ１２０の閉弁方向への回転移動に対する抵抗を、開弁方向への回転移動に対する抵抗と比較して、小さくすることができる。

　［１Ｄ］係合部１５２は、バタフライ１２０の先端部１２２に作用する。したがって、弁装置１００によれば、係合部１５２がバタフライ１２０の先端部１２２よりも回転軸寄りの位置に作用する構成と比較して、スイッチ部材１５０の個体差（ばらつき）による効果のばらつきを抑制することができる。

　なお、第１実施形態では、弁装置１００が排気流路用弁装置の一例に相当し、ステー１１０が支持体の一例に相当し、バタフライ１２０が弁体の一例に相当し、コイルバネ１３０が付勢部材の一例に相当し、スイッチ部材１５０が抵抗部材の一例に相当する。また、固定部１５１が支持側固定部の一例に相当し、係合部１５２が弁側係合部の一例に相当し、第１の傾斜部１５４が第１の傾斜部の一例に相当し、第２の傾斜部１５６が第２の傾斜部の一例に相当する。

　［２．第２実施形態］
　［２－１．構成］
　第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については同一の符号を用い、相違点を中心に説明する。

　図７Ａ～図７Ｃ及び図８Ａ～図８Ｂに示すように、第２実施形態の弁装置２００は、ステー２１０と、バタフライ２２０と、板バネ２３０と、ピン２４０と、スイッチ部材１５０と、を備える。スイッチ部材１５０の形状、材質、機能等は、第１実施形態と同様であるため、具体的な説明を省略する。なお、弁装置２００は、バタフライ２２０に加わる荷重とバタフライ２２０の開度との関係が線形とならない（比例しない）ように板バネ２３０がバタフライ２２０に作用する弁装置（いわゆる非線形バルブ）をベースとして構成されている。具体的には、非線形バルブでは、バタフライ２２０が最大開度に至る前の開度において荷重がピーク値をとるように設計されている。

　ステー２１０は、第１実施形態のステー１１０と同様、インナパイプ４３の下流側端部の開口部４３１に固定されている。ステー２１０には、インナパイプ４３の開口部４３１と連通する連通孔２１１と、バタフライ２２０を回転移動可能に支持するための軸支部２１２と、スイッチ部材１５０が接合される固定片２１３と、板バネ２３０の一端を支持するための支持部２１４と、が形成されている。

　バタフライ２２０は、インナパイプ４３の開口部４３１（具体的にはステー２１０の連通孔２１１）を閉塞可能な形状のものであり、その基端部２２１が、ピン２４０を介してステー２１０の軸支部２１２に接続されている。つまり、バタフライ２２０は、ステー２１０によりピン２４０の回転軸線を中心に回転移動可能に支持されており、その回転位置に応じて、インナパイプ４３により形成される排気流路を開閉する。

　板バネ２３０は、一端がステー２１０の支持部２１４によって支持され、他端がバタフライ２２０の先端部２２２によって支持された状態で、ステー２１０及びバタフライ２２０に作用し、バタフライ２２０を閉弁方向へ付勢する。したがって、バタフライ２２０を開弁する外力が加わっていない状態では、バタフライ２２０は、インナパイプ４３により形成される排気流路を閉じた閉弁状態（図７Ａ～図７Ｃに示す状態）となる。

　［２－２．効果］
　以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果［１Ｂ］～［１Ｄ］に加え、以下の効果が得られる。

　［２Ａ］第２実施形態の弁装置２００は、バタフライ２２０を閉弁位置で係合させ、閉弁位置から開弁方向へのバタフライ２２０の回転移動に対して抵抗を生じさせるスイッチ部材１５０を備える。したがって、弁装置２００によれば、排ガスの圧力が低い状態からバタフライ２２０が開き始めてしまうことを抑制することができる。

　このような効果について、図９Ａ～図９Ｃに示す第２比較例の弁装置７００と比較して説明する。弁装置７００は、主にスイッチ部材１５０を備えない点で第２実施形態の弁装置２００と相違する。

　図１０Ａにおいて破線で示すように、第２比較例の弁装置７００では、板バネ２３０による初期荷重を大きくすることも可能ではあるが、初期荷重を大きくすると、板バネ２３０への負担が大きくなり、板バネ２３０のヘタリが早くなってしまう。このため、図１０Ａにおいて実線で示すように、板バネ２３０による初期荷重をある程度の大きさに抑える必要があり、その結果、排ガスの圧力が低い状態からバタフライ２２０が開き始めてしまう。これに対し、第２実施形態の弁装置２００では、図１０Ｂにおいて実線で示すように、閉弁位置から開弁方向へバタフライ２２０を回転移動させるために必要な荷重が、スイッチ部材１５０の作用により大きくなる。その結果、弁装置２００によれば、排ガスの圧力が低い状態からバタフライ２２０が開き始めてしまうことを抑制することができる。また、図１０Ｂにおいて破線で示すように、閉弁方向へバタフライ２２０を回転移動させるために必要な荷重の増大については抑制されるため、板バネ２３０の付勢力によりバタフライ２２０を閉弁位置まで戻すことができる。

　なお、第２実施形態では、弁装置２００が排気流路用弁装置の一例に相当し、ステー２１０が支持体の一例に相当し、バタフライ２２０が弁体の一例に相当し、板バネ２３０が付勢部材の一例に相当する。

　［３．第３実施形態］
　［３－１．構成］
　第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については同一の符号を用い、相違点を中心に説明する。

　図１１Ａ～図１１Ｃ及び図１２Ａ～図１２Ｂに示すように、第３実施形態の弁装置３００は、ステー３１０と、バタフライ３２０と、コイルバネ１３０と、ピン１４０と、スイッチ部材１５０と、を備える。

　ステー３１０は、基本的な構成は第１実施形態のステー１１０と同様であり、固定片１１３を備えていない点で相違する。
　バタフライ３２０は、基本的な構成は第１実施形態のバタフライ１２０と同様であり、スイッチ部材１５０が接合される固定片３２３が先端部３２２に形成されている点で相違する。

　スイッチ部材１５０は、第１実施形態と同一のものであるが、固定部１５１がバタフライ３２０の固定片３２３に固定され、係合部１５２がステー３１０に係合する点で相違する。つまり、第３実施形態では、スイッチ部材１５０が第１実施形態とは逆向きに設けられている。具体的には、固定部１５１は、バタフライ３２０の先端部３２２からステー３１０から離れる側へ延びるように形成されたバタフライ３２０の固定片３２３に接合（例えば溶接）されている。

　固定部１５１は、バタフライ３２０の閉弁位置における回転移動方向（接線方向）に沿う向きに配置されている。一方、係合部１５２（第１の傾斜部１５４及び第２の傾斜部１５６）は、バタフライ３２０に対するステー３１０の相対的な回転移動経路に干渉するように、ステー３１０側へ突出している。具体的には、第１の傾斜部１５４が、バタフライ３２０が開弁方向へ回転移動する際にステー３１０の先端部３１４に当接するように配置されている。また、第２の傾斜部１５６が、バタフライ３２０が閉弁方向へ回転移動する際にステー３１０の先端部３１４に当接するように配置される。

　このため、バタフライ３２０に対するステー３１０の相対的な回転移動（つまりバタフライ３２０の回転移動）は、係合部１５２によって妨げられる。そして、係合部１５２を外側へ押しのけるように弾性変形させるために要する力が、バタフライ３２０の回転移動に対する抵抗として作用する。具体的には、第１実施形態と同様、バタフライ３２０の開弁方向への回転移動に対する抵抗が、閉弁方向への回転移動に対する抵抗と比較して、大きくなるように構成されている。つまり、第１の傾斜部１５４に当接した状態でのステー３１０の相対的な移動方向に対する第１の傾斜部１５４の傾斜角度θ１が、第２の傾斜部１５６に当接した状態でのステー３１０の相対的な移動方向に対する第２の傾斜部１５６の傾斜角度θ２と比較して、大きく設計されている（θ１＞θ２）。

　［３－２．効果］
　以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果［１Ａ］に加え、以下の効果が得られる。

　［３Ａ］スイッチ部材１５０は、バタフライ３２０に固定された固定部１５１と、閉弁位置において開弁方向へのバタフライ３２０の回転移動を妨げるようにステー３１０に係合する係合部１５２と、を備える。そして、係合部１５２は、閉弁位置から開弁方向へのバタフライ３２０の回転移動に伴い、ステー３１０によって押しのけられるように弾性変形する。したがって、弁装置３００によれば、閉弁位置から開弁方向へのバタフライ３２０の回転移動を許容しつつ、その回転移動に対して抵抗を生じさせる構成を簡易に実現することができる。

　［３Ｂ］係合部１５２は、バタフライ３２０が開弁方向へ回転移動する際にステー３１０に当接する第１の傾斜部１５４と、バタフライ３２０が閉弁方向へ回転移動する際にステー３１０に当接する第２の傾斜部１５６と、を備える。そして、第１の傾斜部１５４に当接した状態でのステー３１０の相対的な移動方向に対する第１の傾斜部１５４の傾斜角度θ１が、第２の傾斜部１５６に当接した状態でのステー３１０の相対的な移動方向に対する第２の傾斜部１５６の傾斜角度θ２と比較して、大きく設計されている。したがって、弁装置３００によれば、バタフライ３２０の閉弁方向への回転移動に対する抵抗を、開弁方向への回転移動に対する抵抗と比較して、小さくすることができる。

　［３Ｃ］固定部１５１は、バタフライ３２０の先端部３２２に固定されている。したがって、弁装置３００によれば、固定部１５１がバタフライ３２０の先端部１２２よりも回転軸寄りの位置に固定されている構成と比較して、スイッチ部材１５０の個体差（ばらつき）による効果のばらつきを抑制することができる。

　なお、第３実施形態では、弁装置３００が排気流路用弁装置の一例に相当し、ステー３１０が支持体の一例に相当し、バタフライ３２０が弁体の一例に相当する。また、固定部１５１が弁側固定部の一例に相当し、係合部１５２が支持側係合部の一例に相当し、第１の傾斜部１５４が第１の傾斜部の一例に相当し、第２の傾斜部１５６が第２の傾斜部の一例に相当する。

　［４．他の実施形態］
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

　［４Ａ］上記第３実施形態では、上記第１実施形態の構成をベースとして、スイッチ部材１５０がバタフライ３２０側に固定された構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、上記第２実施形態の構成をベースとして、スイッチ部材１５０がバタフライ２２０側に固定された構成としてもよい。

　［４Ｂ］上記実施形態では、抵抗部材が支持体又は弁体の先端部に作用する構成を例示したが、これに限定されるものではなく、先端部よりも回転軸寄りの位置に作用する構成としてもよい。例えば、図１３Ａ～図１３Ｃ及び図１４Ａ～図１４Ｂに示す変形例の弁装置４００は、基本的な構成は第１実施形態の弁装置１００と同様であり、スイッチ部材１５０が、バタフライ１２０の回転軸寄りの位置に設けられている点で相違する。このような構成であっても、排ガスの圧力が低い状態からバタフライ１２０が開き始めてしまうことを抑制することができる。

　［４Ｃ］上記実施形態では、いわゆる線形バルブ又は非線形バルブに抵抗部材（スイッチ部材１５０）を設けた構成を例示したが、ベースとなる弁装置（本発明を適用可能な弁装置）はこれら以外の構成であってもよい。

　［４Ｄ］上記実施形態では、インナパイプ４３の下流側端部に弁装置が取り付けられた構成を例示したが、弁装置の取付位置はこれに限定されるものではない。例えば、第２セパレータ２２に貫通孔を形成し、この貫通孔に弁装置を取り付けてもよい。

　［４Ｅ］上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

　［４Ｆ］本発明は、前述した弁装置の他、当該弁装置を構成要素とする排気システム、排気方法など、種々の形態で実現することができる。

Claims

　支持体と、
　前記支持体により回転移動可能に支持され、排気流路を開閉する弁体と、
　前記弁体を閉弁方向へ付勢する付勢部材と、
　前記弁体を閉弁位置で係合させ、閉弁位置から開弁方向への前記弁体の回転移動に対して抵抗を生じさせる抵抗部材と、
　を備える排気流路用弁装置。
　請求項１に記載の排気流路用弁装置であって、
　前記抵抗部材は、
　前記支持体に固定された支持側固定部と、
　閉弁位置において前記弁体に係合する弁側係合部と、
　を備え、
　前記弁側係合部は、閉弁位置から開弁方向への前記弁体の回転移動に伴い弾性変形する、排気流路用弁装置。
　請求項２に記載の排気流路用弁装置であって、
　前記弁側係合部は、
　開弁方向へ回転移動する前記弁体に当接する第１の傾斜部と、
　閉弁方向へ回転移動する前記弁体に当接する第２の傾斜部と、
　を備え、
　前記第１の傾斜部に当接した状態での前記弁体の移動方向に対する前記第１の傾斜部の傾斜角度が、前記第２の傾斜部に当接した状態での前記弁体の移動方向に対する前記第２の傾斜部の傾斜角度と比較して、大きく設計されている、排気流路用弁装置。
　請求項２又は請求項３に記載の排気流路用弁装置であって、
　前記弁側係合部は、前記弁体の先端部に作用する、排気流路用弁装置。
　請求項１に記載の排気流路用弁装置であって、
　前記抵抗部材は、
　前記弁体に固定された弁側固定部と、
　閉弁位置において前記支持体に係合する支持側係合部と、
　を備え、
　前記支持側係合部は、閉弁位置から開弁方向への前記弁体の回転移動に伴い弾性変形する、排気流路用弁装置。
　請求項５に記載の排気流路用弁装置であって、
　前記支持側係合部は、
　前記弁体が開弁方向へ回転移動する際に前記支持体に当接する第１の傾斜部と、
　前記弁体が閉弁方向へ回転移動する際に前記支持体に当接する第２の傾斜部と、
　を備え、
　前記第１の傾斜部に当接した状態での前記支持体の相対的な移動方向に対する前記第１の傾斜部の傾斜角度が、前記第２の傾斜部に当接した状態での前記支持体の相対的な移動方向に対する前記第２の傾斜部の傾斜角度と比較して、大きく設計されている、排気流路用弁装置。
　請求項５又は請求項６に記載の排気流路用弁装置であって、
　前記弁側固定部は、前記弁体の先端部に固定されている、排気流路用弁装置。
　請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の排気流路用弁装置であって、
　前記付勢部材は、前記弁体の開度に比例する力で前記弁体を閉弁方向へ付勢する、排気流路用弁装置。
　請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の排気流路用弁装置であって、
　前記付勢部材は、前記弁体の開度に比例しない力で前記弁体を閉弁方向へ付勢する、排気流路用弁装置。