(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーの内部に排気流路及び該排気流路を流通するガスの流量に応じて開閉するバルブを設けた消音器に於いて、
前記チャンバーの内部に配置され且つ前記バルブを構成するバルブプレートの回動軸に取り付けられて該バルブプレートを閉鎖する方向に付勢する付勢部材と、前記付勢部材の略全周囲及び回動軸の一部を覆うカバーと、前記排気流路を構成するフレームと、チャンバーの内部に充填された吸音材と、を有し、
前記付勢部材は引張バネによって構成され、該引張バネの一方側が前記バルブプレートの回動軸の端部に取り付けたレバーに接続されると共に他方側が前記カバーに設けた支点に接続され、
前記カバーは前記フレームから離隔して配置され、且つチャンバーの内部の吸音材によって覆われ、
前記バルブのバルブプレートを付勢する機構は前記カバーの空間に気密性を保持して収容されている
ことを特徴とする消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバーの内部に設けた排気流路と、排気流路の一部に設けた付勢部材によって閉鎖する方向に付勢されたバルブプレートを有するバルブと、を有する消音器に関し、特に、チャンバーの内部温度が変化してもこの温度による影響を抑制してバルブを安定して作動し得るようにした消音器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チャンバーの内部にエンジンから排出された排気ガスを流通させる排気流路を構成し、この排気流路の一部に排気ガスの圧力に応じて開閉するバルブを設けた消音器が用いられている。この消音器では、バルブを構成するバルブプレートはバネによって常に排気流路を閉じる方向に付勢されており、排気ガスの圧力の上昇に伴ってバルブの開度が大きくなるように構成されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された消音器の場合、外殻の内部に仕切られた二つの室を連通するインナーパイプの下流端にバタフライバルブを内蔵したケーシングが配置されている。このバタフライバルブは軸に固定されており、該軸の一方側にリターンスプリングが取り付けられている。また軸の他方側にはリンクが固定されており、該リンクにコンプレッションスプリングを設けたロッドが接続されている。この技術では、エンジンの低出力域ではバタフライバルブを閉状態に保持することが可能であり、エンジンの出力が増加してバタフライバルブの開度が増大するとコンプレッションスプリングによる開弁力が付加されて開弁を容易にすることができる。
【０００４】
また、特許文献２に記載された自動車用バルブ内蔵排気マフラの場合、外殻の内部に仕切られた二つの室を連通する内パイプの下流端に流量感応バルブが設けられている。このバルブはバッフルプレートに摺動可能に設けた複数の支持棒に取り付けられており、各支持棒にはコイルバネが装着され、該コイルバネの作用によってバルブは内パイプ側に付勢されて該内パイプを常に閉鎖するように構成されている。この技術では、安定したバルブ開閉動作を実現することができる。
【０００５】
また、特許文献３に記載された内燃機関用マフラの場合、外殻を仕切る隔壁に於ける下流側に開閉弁が設けられている。この開閉弁は、支点軸の廻りに揺動可能に支持された弁体と、該弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材を有して構成されている。この技術では、開閉弁の開閉により、背圧の上昇を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−３０３１４３号公報
【特許文献２】特開平１１−０２２４４７号公報
【特許文献３】特開２００３−００３８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した特許文献１〜３に記載された発明は夫々の特徴を有しており、好ましく利用することが可能である。しかし、特許文献１に於けるリターンスプリング及びコンプレッションスプリング、特許文献２に於けるコイルバネ、特許文献３に於ける付勢部材は、何れも外殻の内部に形成された室内に露出した状態で配置されている。このため、各スプリング、コイルバネ、付勢部材が、高温の排気ガスの影響を受ける虞が多分にあり、温度の影響を受けることによってバネ特性が変化するという問題が生じる虞がある。
【０００８】
そして、排気ガスの温度の影響を受けてバネ特性が変化すると、この変化に伴ってバルブの開度の制御が不安定になるという問題が生じる。
【０００９】
本発明の目的は、排気ガスの温度の影響を抑制することができる消音器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る消音器は、チャンバーの内部に排気流路及び該排気流路を流通するガスの流量に応じて開閉するバルブを設けた消音器に於いて、前記チャンバーの内部に配置され且つ前記バルブを構成するバルブプレートの回動軸に取り付けられて該バルブプレートを閉鎖する方向に付勢する付勢部材と、前記付勢部材の略全周囲及び回動軸の一部を覆うカバーと、前記排気流路を構成するフレームと、チャンバーの内部に充填された吸音材と、を有するものである。
【００１１】
特に、前記付勢部材は引張バネによって構成され、該引張バネの一方側が前記バルブプレートの回動軸の端部に取り付けたレバーに接続されると共に他方側が前記カバーに設けた支点に接続され、前記カバーは前記フレームから離隔して配置され、且つチャンバーの内部の吸音材によって覆われ、前記バルブのバルブプレートを付勢する機構は前記カバーの空間に気密性を保持して収容されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る消音器は、チャンバーの内部に排気流路を設けると共に該排気流路に流通するガスの流量に応じて開閉するバルブを設け、このバルブのバルブプレートを閉鎖する方向に付勢する付勢部材の略全周囲及び回動軸の一部をカバーによって覆い、更に、チャンバーの内部に吸音材を充填したので、吸音材による断熱効果を発揮することができ、これにより、付勢部材に対する排気ガスの温度の影響を抑制することができる。
【００１３】
特に、付勢部材を引張バネによって構成し、該引張バネの一方側をバルブプレートの回動軸の端部に取り付けたレバーに接続すると共に他方側をカバーに設けた支点に接続し、且つカバーをチャンバーの内部の吸音材によって覆うことで、吸音材による断熱効果を発揮して付勢部材に対する排気ガスの影響を抑制することができる。
【００１４】
また、引張バネがカバーに覆われることで、チャンバー内に吸音材を充填した場合でも引張バネの作動空間を確保することができ、引張バネによる安定したバルブプレートの開度の制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】消音器の構成を説明する三面図である。
【図２】要部の構成を説明する図である。
【図３】（ａ）は図２に於けるａ−ａ矢視図、（ｂ）は図２に於けるｂ−ｂ矢視図である。
【図４】バルブが閉鎖されている状態を説明する図である。
【図５】バルブが全開した状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る消音器について説明する。本発明に係る消音器は、チャンバーの内部に設けられ、排気流路を流通するガスの流量（圧力）に応じて開閉するように構成されたバルブを有して構成される。そして、チャンバーの内部を流通するガスの温度による付勢部材への影響を抑制してバルブを安定して作動し得るようにしたものである。
【００１７】
本発明に於いて、バルブはチャンバーの内部に設けられた排気流路に設けられており、チャンバーの内部に配置された付勢部材によって常に閉鎖する方向に付勢されたバルブプレートを有している。そして、排気流路を流通するガスの流量（圧力）に応じてバルブプレートが回動することによって、バルブの開度を制御し得るように構成されている。
【００１８】
本発明に係る消音器では、チャンバーの内部が一つに室によって構成されるか、或いは複数の室に仕切られているかは限定するものではなく、何れの構造であっても好ましく適用することが可能である。
【００１９】
次に、図１〜図３により、本実施例に係る消音器Ａの構成について説明する。本実施例に係る消音器Ａは、図１に示すように、チャンバー１の内部は複数の室に仕切られることなく一つの室を有して構成されている。チャンバー１の断面形状は特に限定するものではなく、目的の消音効果を発揮するのに最も適した形状に設定される。本実施例では、チャンバー１は略小判型の断面形状を有している。
【００２０】
チャンバー１の両端部には夫々フランジ１ａ、１ｂが溶接等の手段で固定されている。そして、一方側のフランジ１ａにはエンジンからのガスを導入する図示しない導入管が接続され、他方側のフランジ１ｂにはチャンバー１からガスを排出する図示しない排気管が接続されている。また、チャンバー１のフランジ１ａ側には排気流路を構成する流入管２が配置されると共に該フランジ１ａに固定され、フランジ１ｂ側には排出管３が配置されると共に該フランジ１ｂに固定されている。
【００２１】
流入管２と排出管３は互いに同軸上に配置されており、流入管２のチャンバー１の内部に配置される端部２ａと、排出管３のチャンバー１の内部に配置される端部３ａは所定距離離隔して配置されている。そして、両管２、３の端部２ａ、３ａは角筒状のフレーム４を介して略密閉した状態で接続されており、これにより、チャンバー１の内部には流入管２と排出管３とが連続した排気流路が構成される。特に、排出管３のフレーム４からフランジ１ｂまでの間には図示しない多数の孔が形成されている。
【００２２】
流入管２の端部２ａには、フレーム４の一部を構成する断面が角型で流入管２側の端部が端板で閉鎖され他方側が開放されたフレーム部材４ａが溶接されている。また、排出管３の端部３ａには、フレーム４の一部を構成する断面が角型で排出管３側の端部が端板で閉鎖され他方側が開放されたフレーム部材４ｂが溶接されている。そして、両フレーム部材４ａ、４ｂの開放された端部を突き合わせた状態で、該突き合わせ部の周囲にバンド４ｃを配置してボルト、ナット等の手段で締結することで、フレーム４を構成し該該フレーム４を介して流入管２と排出管３とが連続した排気流路を構成している。
【００２３】
流入管２の端部２ａには、該流入管２に流入するガスの流量（圧力）に応じて端部２ａに於ける開口部分を開閉するバルブ５が設けられている。バルブ５は、流入管２の端部２ａに於ける開口部分を覆うことで閉鎖し、且つ開口部分から離隔することで開放するバルブプレート５ａを有している。
【００２４】
本実施例に於いて、バルブプレート５ａは流入管２の端部２ａに於ける開口部分を完全に閉鎖し得るように構成されたものではなく、端部２ａに於ける開口部分に接触したときであってもガスが流通し得る隙間２ｂを形成するように構成されている。
【００２５】
バルブプレート５ａは、流入管２の端部２ａの開口部分に於ける側部に設けた回動軸５ｂに固定されている。また、回動軸５ｂは、フレーム４に取り付けた二つの軸受５ｃ、５ｄに回動可能に支持されており、一方側の端部がフレーム４を貫通して延長されている。軸受５ｃにはキャップ５ｅが取り付けられており、該キャップ５ｅによって気密性を保持している。また軸受５ｄも同様に気密性を保持し得るように構成されている。従って、フレーム４の内部に流入したガスが回動軸５ｂに沿ってチャンバー１の内部に漏洩することはない。
【００２６】
フレーム４に於ける回動軸５ｂが貫通した側の面には、予め設定された高さを有するスタッド６が配置されており、該スタッド６にカバー７が取り付けられている。このカバー７は、全周辺に起立片が形成されたトレイ状のベース７ａと、全周辺に垂下片が形成された蓋部材７ｂと、を有しており、ベース７ａをスタッド６に固定すると共に該ベース７ａに蓋部材７ｂをボルト、ナット等の手段で固定することで、略密閉状の空間７ｃを構成することが可能である。
【００２７】
カバー７の内部に構成された空間７ｃの平面形状及びは高さは、後述するレバー１０の寸法や形状、バネ１１の仕様、及びバルブプレート５ａに設定された回動に応じたレバー１０の回動角度等を含む諸条件に応じて適宜設定される。
【００２８】
バルブ５を構成する回動軸５ｂの一方側（軸受５ｄ側）は、フレーム４及びカバー７のベース７ａを貫通して端部が空間７ｃに片持ち梁状に突出している。そして、回動軸５ｂの空間７ｃに突出した端部にレバー１０が固定されており、このレバー１０に、他端が係止ピン１２に係止されたバネ１１の一端が係止されている。
【００２９】
バネ１１は、バルブプレート５ａを流入管２の端部２ａに於ける開口部分に接触させて該開口部分を閉鎖する方向に付勢する付勢部材となるものであり、予め設定されたバネ特性を持った引張バネとして構成されている。そして、バネ１１の他端はベース７ａの所定位置に起立して配置された支点となる係止ピン１２に係止されている。また、カバー７を構成するベース７ａの所定位置には、レバー１０が当接するストッパーピン１３が配置されている。
【００３０】
上記構成に於いて、レバー１０は常にバネ１１によって図２（ｂ）に於ける時計回り方向に付勢されており、該レバー１０の反時計方向への回動はストッパーピン１３との当接によって規制されることになる。
【００３１】
上記の如く、回動軸５ｂの突出端、該突出端に固定されたレバー１０、レバー１０に係止されたバネ１１、及び係止ピン１２、ストッパーピン１３は、カバー７の空間７ｃの内部に気密性を保持して収容されている。即ち、バネ１１は略全周囲にわたってカバー７によって覆われることとなる。また、カバー７はフレーム４に対しスタッド６の高さ分だけ離隔しており、該フレーム４の熱がカバー７に直接伝わることを防いでいる。
【００３２】
チャンバー１の内部には図示しない吸音材が充填されている。この吸音材としては、材料を特に限定するものではないが、高温に曝されても劣化することがなく、安定した状態で吸音性能を保持し得るものであることが好ましい。このような性質を有する吸音材としては、高い断熱性を併せ持つグラスウールがある。本実施例では、吸音材としてグラスウールを用いている。
【００３３】
吸音材は、チャンバー１の内部に充填されており、フレーム４とカバー７との間に形成された隙間にも確実に充填されている。特に、カバー７は充填された吸音材によって全周囲が覆われており、充填された吸音材が持つ断熱性によってチャンバー１内の高温雰囲気から保護されている。
【００３４】
上記の如く構成された消音器Ａでは、バルブ５のバルブプレート５ａを付勢する機構はカバー７の空間７ｃに気密性を保持して収容されている。このため、チャンバー１にグラスウールのような繊維質の吸音材を充填した場合でも、充填された吸音材がカバー７の空間７ｃに侵入することがなく、レバー１０の回動、レバー１０の回動に伴うバネ１１の伸縮と回動等の運動に障害が生じることがない。
【００３５】
前述したように、カバー７はフレーム４からスタッド６の高さ分だけ離隔し、且つ全周囲が吸音材によって覆われているため、チャンバー１の内部に設けた排気流路を流通する高音のガスがカバー７の空間７ｃに収容されたバネ１１に与える影響を抑制することが可能である。即ち、流入管２から流入したガスの熱を受けてフレーム４の温度が上昇しても、カバー７が該フレーム４に直接接触せずに離隔しているため、カバー７に対するフレーム４の温度の影響を抑制することが可能となる。また、排出管３からチャンバー１の内部に熱が放出されても、カバー７の全周囲が吸音材によって覆われているため、放出された熱の影響が抑制される。
【００３６】
従って、特性が最も温度の影響を受けやすいバネ１１は、チャンバー１の内部に設けられているにも関わらず、チャンバー１の内部に設けた排気流路を流通するガスによる熱影響が抑制されることとなり、安定したバネ特性を発揮させることが可能となる。
【００３７】
次に、上記の如く構成された消音器Ａの作用について図４、５により説明する。
【００３８】
図４に示すように、他端が係止ピン１２に係止されたバネ１１の一端を回動軸５ｂに固定されたレバー１０に係止することで、該回動軸５ｂはバネ１１の引張方向（同図（ｃ）に於ける時計回り方向）に付勢される。そして、回動軸５ｂがこのように付勢されることで、同図（ｂ）に示すように、回動軸５ｂに取り付けたバルブプレート５ａは流入管２の端部２ａに於ける開口部分に圧接し、該開口部分を閉鎖する。
【００３９】
上記の如くしてバルブプレート５ａが流入管２の端部２ａに於ける開口部分を閉鎖したとき、この閉鎖は該開口部分を完全に閉鎖するものではなく、開口部分とバルブプレート５ａとの間には、図１、２に示す隙間２ｂが形成される。従って、エンジンの回転数が小さく排気ガスの量が少なくて圧力がバルブプレート５ａがバネ１１から受けている力よりも小さい場合、該バルブプレート５ａは流入管２の端部２ａに於ける開口部分に対する閉鎖を維持し、ガスが隙間２ｂから流入する。
【００４０】
エンジンの回転数が増加するのに伴って排気ガスの流量が増加し、排気ガスの圧力が高くなって、ガスの流通に伴ってバルブプレート５ａに作用する力がバルブプレート５ａに作用するバネ１１の付勢力よりも高くなると、このときの力の差に応じてバルブプレート５ａは流入管２の端部２ａに於ける開口部分から離隔する。即ち、図５（ｃ）に示すように、回動軸５ｂ及びレバー１０が反時計方向に回動する。
【００４１】
さらなる排気ガスの増加に伴い、回動軸５ｂ及びレバー１０が反時計方向に回動して該レバー１０がストッパーピン１３に当接したとき、レバー１０及び回動軸５ｂの回動が停止する。即ち、図５（ｂ）に示すように、バルブプレート５ａは流入管２の端部２ａに於ける開口部分を最大限に開放したこととなる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る消音器は、自動車やバイクの消音器として利用することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ                  消音器
１                  チャンバー
１ａ、１ｂ          フランジ
２                  流入管
２ａ                端部
２ｂ                隙間
３                  排出管
３ａ                端部
４                  フレーム
４ａ、４ｂ          フレーム部材
４ｃ                バンド
５                  バルブ
５ａ                バルブプレート
５ｂ                回動軸
５ｃ、５ｄ          軸受
５ｅ                キャップ
６                  スタッド
７                  カバー
７ａ                ベース
７ｂ                蓋部材
７ｃ                空間
１０                レバー
１１                バネ
１２                係止ピン
１３                ストッパーピン
【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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