(57)【要約】【課題】部品点数を削減して製造コストを低減すると共に、生産性を向上させる。【解決手段】弁体１８に固定され前記弁体１８と一体的に回動するシャフト２０と、前記シャフト２０から延出し前記シャフト２０と一体的に回動するアーム２８と、内管１２に固定される支持部３６と、前記アーム２８と前記支持部３６との間で弾性力を有する状態で保持される薄板ばね３０とを備え、前記弁体１８が開き側に動作した際、閉じ側から略Ｓ字状に撓曲した前記薄板ばね３０の復元力によって前記アーム２８が前記弁体１８の閉じ側に向かって付勢されるように設けられる。【選択図】図２
2010065530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスを排出する排気管に設けられ、排気ガスが流通する流通路の流路断面積を小さくする閉じ側と、前記流路断面積を大きくする開き側とを開閉動作によって切り換える弁体と、前記弁体を閉じ側に付勢する弾性部材とを備え、前記弁体に作用する排気ガスの圧力増加により、前記弾性部材の付勢力に抗して前記弁体を閉じ側から開き側に切り換える排気流量制御弁において、
前記弁体に固定され前記弁体と一体的に回動する回動軸と、
前記回動軸から延出し前記回動軸と一体的に回動するアームと、
前記排気管に固定される支持部と、
前記弾性部材として用いられ、前記アームの基部と前記支持部との間で弾性力を有する状態で保持される板ばねと、
を有し、
前記弁体が開き側に動作した際、閉じ側から弾性変形した前記板ばねの復元力によって前記アームが前記弁体の閉じ側に向かって付勢されることを特徴とする排気流量制御弁。
【請求項２】
請求項１記載の排気流量制御弁において、
前記板ばねは、前記弁体が開き側に動作した際、側面視して略Ｓ字状に撓曲するように設けられることを特徴とする排気流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから排出される排気ガスが流通する排気系に設けられる排気流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから排出される排気ガスが流通する排気系に、弾性部材により閉じ側へ付勢される開閉弁を設け、排気ガスの圧力の作用によって前記開閉弁が弾性部材の付勢力に抗して開き側へ切り換わることにより、前記排気系を構成する排気通路を開閉し、又は排気ガスの流路断面積を増減変更させる排気流量制御弁が知られている。
【０００３】
この種の排気流量制御弁に関し、本出願人は、同一種類のねじりコイルばねを用いて、エンジンの出力特性に合わせて開閉弁の開閉特性の設定を容易に変更することが可能な排気流量制御弁を提案している（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示された排気流量制御弁では、シャフトに固定されて排気通路を開閉する弁体と、前記シャフトに装着されたＵ字状部材と、前記Ｕ字状部材の鉤部に係合するコロブッシュと、一端部が前記コロブッシュに係着されると共に、他端部が固定部材に係止されるねじりコイルばね(トーションバースプリング)とを備えて構成されている。
【特許文献１】特開２００７−２０５１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に開示された排気流量制御弁では、例えば、シャフト、弁体、Ｕ字状部材、コロブッシュ、ねじりコイルばね（トーションバースプリング）及び固定部材等の複数の部材によって構成されているため、部品点数が多数となって製造コスト面で不利である。
【０００６】
また、前記特許文献１に開示された排気流量制御弁では、部品点数が多数となるため、各部品寸法のバラツキ（製造誤差）によって弁体の弁開度精度に影響を与えるおそれがあると共に、各部品単体の寸法精度及び組み付け精度を向上させる必要があるため、大量生産したときに生産性の難易度が高くなるという難点がある。
【０００７】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、簡素な構造とすることにより、部品点数を削減して製造コストを低減すると共に、生産性を向上させることが可能な排気流量制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気ガスを排出する排気管に設けられ、排気ガスが流通する流通路の流路断面積を小さくする閉じ側と、前記流路断面積を大きくする開き側とを開閉動作によって切り換える弁体と、前記弁体を閉じ側に付勢する弾性部材とを備え、前記弁体に作用する排気ガスの圧力増加により、前記弾性部材の付勢力に抗して前記弁体を閉じ側から開き側に切り換える排気流量制御弁において、前記弁体に固定され前記弁体と一体的に回動する回動軸と、前記回動軸から延出し前記回動軸と一体的に回動するアームと、前記排気管に固定される支持部と、前記弾性部材として用いられ、前記アームの基部と前記支持部との間で弾性力を有する状態で保持される板ばねと、を有し、前記弁体が開き側に動作した際、閉じ側から弾性変形した前記板ばねの復元力によって前記アームが前記弁体の閉じ側に向かって付勢されることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、弁体から延出するアームと支持部との間に介装された板ばねの弾性力によって弁体を開閉動作させるという簡素な構造を採用することにより、部品点数を削減して製造コストを低減すると共に、生産性を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、弁体が開き側に動作した際、板ばねが側面視して略Ｓ字状に撓曲するように設けられ、閉じ側から弾性変形した前記板ばねの復元力によってアームが弁体の閉じ側に向かって付勢されているため、前記弁体を開き側から閉じ側に向かって確実且つ迅速に切り換える（弁体の開度の調節をする）ことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、簡素な構造とすることにより、部品点数を削減して製造コストを低減すると共に、生産性を向上させることが可能な排気流量制御弁を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排気流量制御弁を自動車のエンジンの排気系に適用した概略側面図、図２（ａ）は、前記排気流量制御弁の一部破断拡大平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図、図３（ａ）は、前記排気流量制御弁の弁体が閉じ側で初期状態にあるときの一部断面側面図、図３（ｂ）は、前記排気流量制御弁の弁体が開き側にある状態の一部断面側面図、図３（ｃ）は、前記排気流量制御弁の弁体が開き側から閉じ側に復元しようとする状態の一部断面側面図である。
【００１３】
図１に示されるように、自動車１に搭載されたエンジン２には、前記エンジン２から排出された排気ガスを大気に排出するための排気系３が配設されている。この排気系３は、エンジン２の排気ポートに接続される排気マニホールド４と、前記排気マニホールド４の下流側に接続される排気ガス浄化用の触媒５と、前記触媒５の下流側に接続される複数の排気管６と、前記排気管６の途中に配設される本実施形態に係る排気流量制御弁１０と、前記排気流量制御弁１０の下流側に順次配設されるプリチャンバ７及び消音器８とを有する。
【００１４】
エンジン２の駆動によって排出された排気ガスは、触媒５によって有害成分が浄化された後、本実施形態に係る排気流量制御弁１０を通過しプリチャンバ７によって一次的に消音され、さらに、消音器８によって二次的に消音されて大気中に排出される。
【００１５】
図１に示されるように、本実施形態に係る排気流量制御弁１０は、触媒５の出口側に接続される上流側の排気管６と、プリチャンバ７の入口に接続される下流側の排気管６との間に介装される。
【００１６】
図２に示されるように、排気流量制御弁１０は、エンジン２の排気ポートから排出された排気ガスが流通する流通路として機能する内側の内管１２と、環状の間隙１４を介して前記内管１２を囲繞する外側の外管１６とを備える。
【００１７】
前記内管１２の内部には、排気ガスが流通する内管１２の流路断面積を小さくする閉じ側と、前記流路断面積を大きくする開き側とを開閉動作によって開度を切り換える弁体１８が配設される。前記弁体１８の上部には、該弁体１８と一体的に回動するシャフト２０（回動軸）が固定され、前記シャフト２０は、内管１２の外周面に固着された一対の軸受部材２２ａ、２２ｂを介して回動自在に軸支される。
【００１８】
また、前記シャフト２０は、内管１２を軸方向と直交する方向に貫通し、前記内管１２を貫通した前記シャフト２０の一端部２０ａが外管１６側に所定長だけ突出して後記する空間部２４に臨むように設けられる。なお、前記シャフト２０は、その外周面に装着される一対のリング体によって抜け止めがなされる。
【００１９】
この場合、前記弁体１８は、内管１２の軸方向と直交する縦断面形状に対応する形状からなり、シャフト２０に近接する幅狭の部分から離間する下部側に向かって幅広となるように形成される。
【００２０】
前記内管１２のシャフト２０に隣接する部位には、該内管１２の軸方向に沿って所定長だけ延在し内径側に向かって窪む窪み部２６が形成され（図２（ｂ）参照）、前記内管１２の窪み部２６と外管１６との間で空間部２４が形成される。前記空間部２４に臨むシャフト２０の一端部２０ａには、前記シャフト２０の軸方向と略直交する方向（内管１２の軸方向と平行）に沿って延出し、前記シャフト２０と一体的に回動するアーム２８が設けられる。なお、本実施形態では、前記アーム２８をシャフト２０と別体で構成しているが、これに限定されるものではなく、前記アーム２８をシャフト２０と一体的に構成してもよい。
【００２１】
図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、前記アーム２８の軸方向に沿った一端部（自由端部）には、後記する薄板ばね（弾性部材）３０に係合する断面Ｌ字状の押圧部３２が設けられ、前記アーム２８の軸方向に沿った他端部（アームの基部）には、断面略Ｖ字状に拡開して後記する薄板ばね３０の一端部３０ａを保持（係止）する第１ばね受け部３４ａが設けられる。
【００２２】
また、前記シャフト２０から内管１２の軸方向に沿って所定距離離間する内管１２の側部には、図２に示されるように、前記内管１２の軸方向と略直交する方向に突出する支持部３６が固定される。前記支持部３６には、断面略Ｖ字状に拡開して後記する薄板ばね３０の他端部３０ｂを保持（係止）する第２ばね受け部３４ｂが設けられる（図３参照）。
【００２３】
前記アーム２８の第１ばね受け部３４ａと前記支持部３６の第２ばね受け部３４ｂとの間には、図２及び図３に示されるように、弁体１８を閉じ側に付勢する弾性部材として機能する薄板ばね（板ばね）３０が、弾性力を有する状態（弾性力が発揮可能な状態）で保持（係止）される。
【００２４】
すなわち、図３（ａ）に示されるように、前記薄板ばね３０は、初期状態において、アーム２８の第１ばね受け部３４ａと支持部３６の第２ばね受け部３４ｂとの間で上側に向かって湾曲した状態に保持され、前記薄板ばね３０の弾性力（ばね力）によって弁体１８が閉じ側に向かって付勢されている。なお、この場合、前記薄板ばね３０が下側に向かって湾曲することを防止するために、図示しない突起部を設けるようにしてもよい。
【００２５】
この薄板ばね３０は、所定の厚さを有する長尺な帯状に形成され、本実施形態では、１枚の金属製プレートで形成された単板ばねを例示している。
【００２６】
この場合、前記薄板ばね３０は、金属製材料に限定されるものではなく、例えば、ゴム製材料、樹脂製材料や形状記憶合金（超弾性合金）等の弾性力を有する部材によって形成されてもよい。また、１枚の単板ではなく、例えば、複数枚の異なる材質の板ばねを一体的に結合（接着）して構成してもよい。さらに、複数枚の板ばねが積層して構成された重ね板ばねを用いてもよい。さらにまた、前記薄板ばね３０は、ばね定数が一定（線形特性）であるもの、又は、ばね定数が変化する（非線形特性）ものであってもよい。
【００２７】
本実施形態に係る排気流量制御弁１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２８】
なお、初期状態では、図３（ａ）に示されるように、薄板ばね３０の上側に湾曲して発揮される弾性力によって前記薄板ばね３０からアーム２８に対して時計周り方向の力が付与されることにより、弁体１８がシャフト２０を支点として閉じ側（時計周り方向）に付勢された状態にある。
【００２９】
このような初期状態において、エンジン２が駆動されることにより内管１２を流通する排気ガスが弁体１８に作用し、前記排気ガスの圧力（排気圧力）が増加するにつれて、シャフト２０を支点として弁体１８を反時計周り方向に押圧する力が増大する。この結果、前記薄板ばね３０の付勢力に抗して前記弁体１８がシャフト２０を支点として反時計回り方向に所定角度だけ回動することにより、前記弁体１８が閉じ側（初期状態）から開き側に切り換えられる（図３（ｂ）参照）。
【００３０】
その際、弁体１８が初期状態から反時計回り方向に所定角度だけ回動して閉じ側から開き側に切り換わることにより、前記弁体１８、シャフト２０及びアーム２８が一体的に回動し、前記アーム２８の一端部に設けられ略Ｌ字状に屈曲する押圧部３２が上側に湾曲する薄板ばね３０の中間部位を下方側に押圧して、図３（ｂ）に示されるように前記薄板ばね３０が側面視して略Ｓ字状に撓曲した状態となる。
【００３１】
排気流量制御弁１０の弁体１８が開き側に位置することにより弁開状態となり、内管１２と弁体１８との隙間を通過した排気ガスが排気管６を通じて下流側に排出される。
【００３２】
一方、弁体１８が開き側にある状態において、例えば、エンジン２がアイドリング状態等の低速運転状態となり、弁体１８を押圧する排気ガスの圧力よりも薄板ばね３０の弾性力が打ち勝ったとき、前記薄板ばね３０の復元力によってアーム２８を時計周り方向に回動させようとする力が作用し、シャフト２０を支点として弁体１８を時計周り方向に回動させて閉じ側の状態（初期状態）に復帰する。
【００３３】
すなわち、弁体１８が開き側の状態（図３（ｂ）参照）にあるとき、閉じ側から弾性変形し側面視して略Ｓ字状に撓曲した薄板ばね３０が原形状に復帰しようとする弾性力（復元力）によってアーム２８が弁体１８の閉じ側に向かって付勢されており、弁体１８を開き側に押圧する排気ガスの圧力に対して薄板ばね３０の原形状に復帰しようとする弾性力（復元力）が打ち勝つことによって（図３（ｃ）参照）、前記弁体１８がシャフト２０を支点として時計周り方向に回動して閉じ側の初期状態（図３（ａ）参照）に復帰する。
【００３４】
本実施形態では、弁体１８から延出するアーム２８と支持部３６との間に介装された薄板ばね３０の弾性力によって弁体１８を開閉動作させるという簡素な構造を採用することにより、部品点数を削減して製造コストを低減すると共に、生産性を向上させることができる。
【００３５】
換言すると、本実施形態では、弾性部材である薄板ばね３０と弁体１８との間に設けられるリンク機構の構成要素を減少させることにより、部品点数を削減して低コスト化を実現することができると共に、各部品を組み付けたアッシー精度における品質管理項目を減少させることにより、生産性を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、弁体１８が開き側に動作した際、薄板ばね３０が側面視して略Ｓ字状に撓曲するように設けられ、閉じ側から弾性変形した前記薄板ばね３０の復元力によってアーム２８が弁体１８の閉じ側に向かって付勢されているため、前記弁体１８を開き側から閉じ側に向かって確実且つ迅速に切り換えることができる。
【００３７】
この場合、側面視して略Ｓ字状に撓曲する薄板ばね３０において、Ｓ字を構成する左側の第１円弧部（上側に向かって湾曲）３１ａの水平方向に沿った距離Ａ１と右側の第２円弧部（下側に向かって湾曲）３１ｂの水平方向に沿った距離Ａ２との関係は、例えば、図４（ａ）に示されるように、Ａ１＝Ａ２でもよいし、又は、図４（ｂ）に示されるように、Ａ１＞Ａ２となるように、薄板ばね３０の中間部と係合するアーム２８の押圧部３２の位置を調整するとよい。
【００３８】
なお、本実施形態では、長尺な帯状の単板からなる薄板ばね３０を用い、閉じ側から開き側に切り換わったときに側面視して略Ｓ字状に撓曲するように設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、図示しない重ね板ばねを用い、閉じ側から弾性変形した前記重ね板ばねの復元力によってアーム２８が弁体１８の閉じ側に向かって付勢されるようにしてもよい。
【００３９】
さらに、図５に示されるように、例えば、薄板ばね３０と係合するアーム２８の押圧部３２の屈曲部、第１ばね受け部３４ａの開口部や支持部３６の第２ばね受け部３４ｂの開口部に対して、ステンレスメッシュからなるダンピング部材４０ａ〜４０ｃをそれぞれ装着（固着）するとよい。前記ダンピング部材４０ａ〜４０ｃを設けることにより、前記薄板ばね３０との接触音を低減して静穏性を確保することができる。
【００４０】
次に、図６は、縦軸に弁体１８が閉じる方向（閉じ側）に向かって作用する薄板ばね３０の弾性力をトルクとして設定し、横軸に弁体１８の弁開度（開き側の角度）を設定した特性図である。図６から諒解されるように、本実施形態では、弁体１８の弁開度が増大するにつれて薄板ばね３０の弾性力が直線的（リニア）に上昇することを回避するように設定することができる。このように設定することにより、例えば、弁体１８の弁開度の通常使用領域において、弁体１８を開き側と閉じ側との間でより一層迅速に切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る排気流量制御弁を自動車のエンジンの排気系に適用した概略側面図である。
【図２】（ａ）は、前記排気流量制御弁の一部破断拡大平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。
【図３】（ａ）は、前記排気流量制御弁の弁体が閉じ側で初期状態にあるときの一部断面側面図、（ｂ）は、前記排気流量制御弁の弁体が開き側にある状態の一部断面側面図、（ｃ）は、前記排気流量制御弁の弁体が開き側から閉じ側に復元しようとする状態の一部断面側面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、側面視して略Ｓ字状に撓曲する薄板ばねの第１円弧部の水平方向に沿った距離Ａ１と第２円弧部の水平方向に沿った距離Ａ２との関係を示す一部断面側面図である。
【図５】ダンピング部材を装着した変形例を示す一部省略断面図である。
【図６】トルクと弁体の弁開度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    排気流量制御弁
１２    内管
１６    外管
１８    弁体
２０    シャフト（回動軸）
２８    アーム
３０    薄板ばね（弾性部材）
３６    支持部
【図１】
2010065530.tif 000003
【図２】
2010065530.tif 000004
【図３】
2010065530.tif 000005
【図４】
2010065530.tif 000006
【図５】
2010065530.tif 000007
【図６】
2010065530.tif 000008