(57)【要約】【課題】  エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成させることができると共に、開弁初期段階における背圧低下効果を向上させることができる排気制御弁の提供。【解決手段】マフラ本体内における排気流通路の途中に設けられる弁座１に対し支軸３を介して開閉可能に設けられた弁体２と、弁体２を弁座１のシート面１２に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢するコイルスプリング４と、を備えた排気制御弁において、コイルスプリング４の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢する引きばね５を備え、引きばね５は弁体２の回転中心（支軸３の軸心Ｓ３）に対する引きばね５の支点（支点側支軸５１の軸心Ｓ１）と弁体２に対する作用点（作用点側支軸５２の軸心Ｓ２）とが排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように設定されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マフラ本体内における排気流通路の途中に設けられる弁座に対し支軸を介して開閉可能に設けられた弁体と、
前記弁体を前記弁座のシート面に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、
を備えた排気制御弁において、
前記付勢手段の付勢力より弱い付勢力で前記制御弁を開く方向に付勢する引きばねを備え、
前記引きばねは前記弁体の回転中心に対する前記引きばねの支点と前記弁体に対する作用点とが前記排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように設定されていることを特徴とする排気制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の排気制御弁において、
前記弁体の回転中心が前記引きばねの支点と前記弁体に対する作用点を結ぶ直線上の中間部に配置されていることを特徴とする排気制御弁。
【請求項３】
請求項１に記載の排気制御弁において、
前記引きばねは前記弁体の回転中心に対する前記引きばねの支点と前記弁体に対する作用点とが前記排気制御弁の閉弁時においては閉弁方向に付勢力が作用するように設定されていることを特徴とする排気制御弁。
【請求項４】
請求項３に記載の排気制御弁において、
前記弁体の回転中心が前記引きばねの支点と前記弁体に対する作用点を結ぶ直線の中間部で該直線に対し前記シート面に近づく方向にオフセットした位置に配置されていることを特徴とする排気制御弁。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気制御弁において、
前記弁座部分で前記シート面の下流側には前記弁体の排気受圧面を画成する前記シート面の内径より大径の内径を有する筒部が延設され、
前記弁体側には該弁体が前記シート面に当接して制御弁を閉じた状態から所定の弁開度位置までの間は前記筒部内にあって該筒部の上端開口部を閉塞する栓体部が延設されていることを特徴とする排気制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マフラ内に配置された排気パイプの端部や、仕切板（バッフルプレート）に形成された連通穴の部分等に設けられ、排気圧により開閉する排圧感応式の排気制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の排気制御弁は、コイルスプリングの付勢力によって排気パイプを閉じて小室を共鳴室として消音効果を優先させ、エンジンの高速回転時には、排気圧がコイルスプリングの付勢力に抗して弁体を押し開くことで排気パイプを開き、小室を拡張室として高速時の低背圧化によるエンジン出力の低下防止を優先させている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３５５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、コイルスプリングの付勢力は、弁体の初期開弁時よりも、その開度が大きくなるにつれて大きくなるように作用する構造であるため、エンジンの高速回転時において十分に背圧を低下できないという問題点がある。
この場合、コイルスプリングの付勢力を弱めに設定することにより、エンジンの高速回転時における背圧を十分に低下させて排気圧力損失を低減できるが、その反面、エンジンの低速回転時から弁体が開き始めるため、エンジンの低速回転時における低騒音化要求を満たすことができないという問題がある。
また、コイルスプリングの付勢力を強めに設定すると、開弁初期段階における背圧低下効果が十分ではないという問題があった。
このように、従来構造では、エンジン低速回転時の低騒音化対策と、エンジン高速回転時の低背圧化対策は二律背反の関係にあり、両要求を同時に達成することができないという問題があった。
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求と、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成できると共に、開弁初期段階における背圧低下効果を向上させることができる排気制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため本発明は、マフラ本体内における排気流通路の途中に設けられる弁座に対し支軸を介して開閉可能に設けられた弁体と、弁体を弁座のシート面に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢する付勢手段と、を備えた排気制御弁において、付勢手段の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢する引きばねを備え、引きばねは弁体の回転中心に対する引きばねの支点と弁体に対する作用点とが排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように設定されていることを特徴とする手段とした。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明では、上述のように、付勢手段の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢する引きばねを備え、引きばねは排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように弁体の回転中心に対する引きばねの支点と弁体に対する作用点とが設定されている。
このように構成することで、閉弁時には、付勢手段の強い付勢力が作用することで、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求が達成されると共に、開弁時には、付勢手段による閉弁方向の付勢力に対し引きばねの付勢力が開弁方向に作用することで、高速回転時に必要とされる低背圧化要求を達成できる。
また、引きばねは排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないため、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を達成しつつ開弁初期段階における背圧低下効果を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、実施例１の排気制御弁を図面に基づいて説明する。
図１は実施例１の排気制御弁を示す縦断面図、図２は同平面図、図３は作用説明図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は初期開弁状態、（ハ）は開弁状態）、図４は背圧低下特性図を示す。
この実施例１の排気制御弁は、弁座１と、弁体２と、支軸３と、コイルスプリング（付勢部材）４と、一対の引きばね５、５と、を備えている。
【０００９】
前記弁座１は、図１、２に示すように、パイプ部１１と、環状のシート面１２と、円筒部（筒部）１３と、基板部１４と、一対の軸支持部１５、１５と、を備えている。
パイプ部１１は、マフラ本体内の排気パイプ（排気流通路）Ｐの端部に接続固定されている。
環状のシート面１２は、パイプ部１１の端部から外方に向けて略水平に延設されている。
円筒部（筒部）１３は、シート面１２をさらに外方へ延長した外周縁部から上方に向けて延設されている。
基板部１４は、円筒部（筒部）１３の上端開口縁部の一端から外方に向けて水平方向に延設されている。
一対の軸支持部１５、１５は、基板部１４の両側面部を上向きに折曲して垂直に立ち上げられている。
即ち、シート面１２の内径φｄ１よりも、円筒部１３の内径φｄ２が大径に形成されている。
【００１０】
前記弁体２は、本体部２１と、フランジ部２２と、円筒部２３と、基板部２４と、軸支持部２５、２５と、を備えている。
本体部２１は、シート面１２に当接する範囲の広さを有する。
フランジ部２２は、該円筒部２２の外周縁部から外方に向けて略水平に延設されている。
円筒部２３は、フランジ部２２の外周縁部から円筒部１３の内周面に沿って上方に向けて略垂直に延設されている。
基板部２４は、円筒部２３の上端開口部の一部から外方へ向けて水平に延設されている。
両軸支持部２５、２５は、円筒部２３の上端開口縁部の一端から外方に向けて水平に延設された基板部２５およびその両側面部を上向きに折曲して垂直に立ち上げられている。
そして、両軸支持部２５、２５は、弁座１の両軸支持部１５、１５の内側に位置していて、弁座１の両軸支持部１５、１５間に横架された支軸３に対し回動自在に軸支されることにより、該支軸３を中心として弁座１に対し弁体２が開閉自在な状態に組み付けられている。
なお、上述のように、シート面１２の内径φｄ１よりも、円筒部１３の内径φｄ２が大径に形成されているため、シート面１２の内径φｄ１よりも、フランジ部２２の外径φｄ３が大径となっている。
【００１１】
コイルスプリング４は、支軸３の回りにそのコイル部４１が装着されていて、その両端を弁体２の本体部２１の略中央部と弁座１の基板部１４にそれぞれ当接係止させることにより、弁体２の本体部２１を弁座１のシート面１２に当接させて制御弁を閉じる方向に付勢力を作用させている。
即ち、弁体２の本体部２１がシート面１２に当接して制御弁を閉じた状態から所定の弁開度θ１位置までの間は、フランジ部２２が弁座１の円筒部１３内にあって該円筒部１３の上端開口部を閉塞した状態に維持され、弁開度がθ１を越えた時点で円筒部１３の上端開口部が開いて制御弁が開弁状態となるように構成されている。
【００１２】
一対の引きばね５、５は、コイルスプリング４の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢する役目をなすもので、この引きばね５は排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように弁体２の回転中心に対する引きばね５の支点と弁体２に対する作用点とが設定されている。
即ち、引きばね５の支点となる支点側支軸５１の軸心Ｓ１と弁体２に対する作用点となる作用点側支軸５２の軸心Ｓ２を結ぶ直線Ｌ上の中間部に弁体２の回転中心（支軸３の軸心Ｓ３）が配置されている。
支点側支軸５１は、一対の軸支持部１５、１５を貫通する状態で設けられ、作用点側支軸５２は、一対の軸支持部２５、２５を貫通する状態で設けられている。
【００１３】
次に、この実施例１の作用を説明する。
<低騒音化要求達成作用について>
実施の形態１の排気制御弁では、上述のように構成されるため、弁体２の初期開弁時、即ち、シート面１２から弁体２の本体部２１が離れて開弁する時に該弁体２に作用する排気受圧面は、図３（イ）に示すように、シート面１２の内径φｄ１で画成された範囲の面積となる。このため、この開弁初期の排気受圧面の面積を基準として、エンジンの回転数が所定の低速回転数域においては開弁しない程度にコイルスプリング４の付勢力を強めに設定しておくことにより、エンジンの低回転時においては、マフラ内を流れる排気圧力が小さいため、コイルスプリング４の付勢力の方が上回って制御弁が閉じた状態に維持される。
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を満足させることができる。
【００１４】
<低排圧化要求達成作用について>
実施の形態１の排気制御弁では、上述のように構成されるため、エンジン回転数が所定の低速回転域を越えた、中・高回転時においては、マフラ内を流れる排気圧力が大きくなるため、流体力がコイルスプリング４の付勢力に勝って弁体２の本体部２１がシート面１２から押し開かれた初期開弁状態になる。
その後、所定の弁開度θ１位置までの間は、図３（ロ）に示すように、シート面１２の内径φｄ１より大径の内径φｄ２を有する円筒部１３内にあって該円筒部１３の上端開口部を閉塞するフランジ部２３の外径φｄ３までを含む面積が排気受圧面を構成するようになるため、初期開弁時よりも排気受圧面積が大きくなって相対的に排気圧力による開弁力が強くなる。
これにより、シート面１２から弁体２の本体部２１が一旦離れた後は、図３（ロ）、（ハ）に示すように、初期開弁時よりも低い排気圧力で弁体２が押し開かれるため、エンジンの高速回転時における低背圧化要求を満足させることができる。
従って、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求が達成されるだけでなく、高速回転時に必要とされる低背圧化要求とを同時に達成できる。
【００１５】
<開弁初期段階における背圧低下効果向上作用について>
コイルスプリング４の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢すると共に排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しない引きばね５を設けたことで、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を達成しつつ、開弁初期段階における背圧低下効果を向上できる。
その結果、図４に示すように、点線で示す従来例では圧力低下代が開き始め圧力に対して２５％であったのに対し、実施例１では圧力低下代が開き始め圧力に対して７５％以上まで向上させることができるようになった。
【００１６】
次に、この実施例１の効果を説明する。
実施例１の排気制御弁では、上述のように、コイルスプリング４の付勢力より弱い付勢力で制御弁を開く方向に付勢する引きばね５を備え、引きばね５は排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないように弁体２の回転中心（支軸３の軸心Ｓ３）に対する引きばね５の支点（支点側支軸５１の軸心Ｓ１）と弁体２に対する作用点（作用点側支軸５２の軸心Ｓ２）とが設定されている。
即ち、引きばね５の支点となる支点側支軸５１の軸心Ｓ１と弁体２に対する作用点となる作用点側支軸５２の軸心Ｓ２を結ぶ直線Ｌ上の中間部に弁体２の回転中心（支軸３の軸心Ｓ３）が配置されている。
このように構成することで、閉弁時には、コイルスプリング４の強い付勢力が作用することで、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求が達成されると共に、開弁時には、付勢手段による閉弁方向の付勢力に対し引きばね５の付勢力が開弁方向に作用することで、高速回転時に必要とされる低背圧化要求を達成できる。
また、引きばね５は排気制御弁の少なくとも閉弁時においては開弁方向に付勢力が作用しないため、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求を達成しつつ開弁初期段階における背圧低下効果を向上できる。
【００１７】
次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分については図示を省略し、もしくは同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【実施例２】
【００１８】
この実施例２は、実施例１における排気制御弁の変形例を示すものであり、図５は作用説明図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は初期開弁状態、（ハ）は開弁状態）を示す。
この実施例２は、制御弁の閉弁時においては、閉弁方向に付勢力が作用するように弁体２の回転中心（支軸３の軸心Ｓ３）に対する引きばね５の支点（支点側支軸Ｓ１）と弁体２に対する作用点（作用点側支軸Ｓ２）とが設定されている点で、上記実施例１とは相違するものである。
即ち、引きばね５の支点（支点側支軸Ｓ１）と弁体２に対する作用点（作用点側支軸Ｓ２）を結ぶ直線Ｌの中間部で該直線Ｌに対しシート面１２に近づく方向にオフセットｈした状態で弁体２の回転中心（支軸３の軸心Ｓ３）が配置されている。
【００１９】
従って、この実施例２では、実施例１と同様の効果が得られる他、制御弁の閉弁時には、図５（イ）に示すように、コイルスプリング４の付勢力と引きばね５の付勢力が制御弁を閉じる方向に作用するため、高速回転時に必要とされる低背圧化要求を達成しつつ、エンジンの低速回転時に必要とされる低騒音化要求をさらに満足できる。
【００２０】
以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例では、引きばねを２本設けたが、設ける本数は任意である。
また、実施例では、シート面１２をさらに外方へ延長した外周縁部から上方に向けて円筒部（筒部）１３を延設し、フランジ部２２の外周縁部から円筒部１３の内周面に沿って上方に向けて略垂直に円筒部２３を延設したが、これらを設けない構造の排圧制御弁にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の排気制御弁を示す縦断面図である。
【図２】実施例１の排気制御弁を示す平面図である。
【図３】実施例１の排気制御弁を示す作用説明図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は初期開弁状態、（ハ）は開弁状態）である。
【図４】実施例１の排気制御弁の背圧低下特性図である。
【図５】実施例２の排気制御弁を示す作用説明図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は初期開弁状態、（ハ）は開弁状態）である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｐ  排気パイプ
１  弁座
１１  パイプ部
１２  シート面
１３  円筒部（筒部）
１４  基板部
１５  軸支持部
２  弁体
２１  本体部
２２  フランジ部（栓体）
２３  円筒部
２４  基板部
２５  軸支持部
３  支軸
４  コイルスプリング（付勢部材）
４１  コイル部
５  引きばね
５１  支点側支軸
５２  作用点側支軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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