(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消音器内の排気ガスのバイパス経路を排気圧が所定圧に上昇したときに開くバルブ装置であって、
排気ガスが流通する弁孔を有するハウジングと、弁孔を開閉するバルブとを備え、バルブを弾性的に撓み変形可能で一端部をハウジングに固定した板状弁で構成するものにおいて、
該板状弁を複数の薄板部材による積層構造とし、板状弁の撓み変形でこれら薄板部材相互の摩擦が生じるようにしたことを特徴とする消音器用バルブ装置。
【請求項２】
前記複数の薄板部材の中で、排気ガス流の上流側に位置する薄板部材の板厚を、下流側に位置する薄板部材の板厚に比較して厚くしたことを特徴とする請求項１記載の消音器用バルブ装置。
【請求項３】
前記複数の薄板部材の中で、排気ガス流の上流側に位置する薄板部材の面積を、下流側に位置する薄板部材の面積に比較して大きくし、板状弁の外周面に段差を形成したことを特徴とする請求項１及び２記載の消音器用バルブ装置。
【請求項４】
前記複数の薄板部材の一端部から他端部までの長さに差を付けたことを特徴とする請求項１及び２記載の消音器用バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として車両用エンジンの排気系に介設する消音器用のバルブ装置に関し、更に詳細には、消音器内の排気ガスのバイパス経路を排気圧が所定圧に上昇したときに開くバルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は、先に、この種のバルブ装置として、特願平１０−１１０５８０号により、排気ガスが流通する弁孔を有するハウジングと、弁孔を開閉するバルブとを備え、バルブを弾性的に撓み変形可能で一端部をハウジングに固定した板状弁で構成し、板状弁を固定したハウジング面の弁孔の周縁に設けた弁座部に、板状弁が自己の撓み変形による弾性復元力で閉じ側に付勢された状態で着座させられ、この弾性復元力を上回る排気圧が板状弁に作用したときに板状弁が開き側に撓んで弁孔が開かれるようにしたものや、特願平１０−１７７４１４号により、角パイプを輪切りにしてハウジングを形成し、この角パイプ製ハウジングの一方の開口端の一辺部分を切り起こしてバルブ固定部を形成すると共に、これに板状弁をねじ止めし、ハウジングのバルブ固定部以外のパイプ壁で板状弁を囲う囲い壁を構成して、板状弁が着座する弁座を省略したものを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のものでは、排気ガス流によって開閉させられる板状弁に開閉振動が生じるが、この開閉振動数が単一部材で形成される板状弁の固有振動数と一致すると板状弁が共振することになる。  この板状弁の共振は、板状弁の撓み変形、即ち、バルブの開度が大きくなると強くなってしまう。  従って、エンジンの馬力アップを図るために、バルブの最大開度を大きくしたくても、要求通りに開度を設定できなくなる。
【０００４】
本発明は、以上の点に鑑み、板状弁の共振を抑制し得るようにした消音器用バルブ装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明では、消音器内の排気ガスのバイパス経路を排気圧が所定圧に上昇したときに開くバルブ装置であって、排気ガスが流通する弁孔を有するハウジングと、弁孔を開閉するバルブとを備え、バルブを弾性的に撓み変形可能で一端部をハウジングに固定した板状弁で構成するものにおいて、該板状弁を複数の薄板部材による積層構造とし、板状弁の撓み変形でこれら薄板部材相互の摩擦が生じるようにしている。
【０００６】
これによれば、板状弁の開閉振動により構成部材である複数の各薄板部材も同じ開閉振動を繰り返すが、この際、対向する薄板部材間に摩擦による摩擦熱が生じて、開閉振動のエネルギーが熱エネルギーとして放散されるため、板状弁の振動増幅を防止することができる。
【０００７】
また、板状弁の共振をより効果的に抑制するには、各薄板部材の固有振動数を互に相違させることが望まれ、それには各薄板部材の板厚や面積や長さを互に相違させれば良い。  ここで、弁座に板状弁が着座するタイプのバルブ装置では、板状弁が弁座を叩くため、板状弁の耐久性を確保する上で、弁座側、即ち、排気ガス流の上流側に位置する薄板部材の板厚を、下流側に位置する薄板部材の板厚に比較して厚くすることが望ましい。  また、排気ガス流の上流側に位置する薄板部材の面積を、下流側に位置する薄板部材の面積に比較して大きくし、板状弁の外周面に段差を形成すれば、板状弁の開弁時に前記段差への排気ガス流の巻き込みで上流側の薄板部材を下流側の薄板部材に押し付ける力が発生し、薄板部材間の摩擦力が増加して振動減衰特性が向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は内燃機関の排気系の途中に介設される消音器であり、筒状のシェル１１と、シェル１１の一端と他端とを閉塞する端壁１２、１３とで構成される消音器本体内に、第１と第２の１対のセパレータ１４、１５を設け、本体内の空間を、一端壁１２と第１セパレータ１４との間の第１消音室３１と、第１セパレータ１４と第２セパレータ１５との間の第２消音室３２と、第２セパレータ１５と他端壁１３との間の第３消音室３３とに区劃している。  更に、消音器１に、一端壁１２と第１セパレータ１４と第２セパレータ１５とを夫々貫通して第３消音室３３と連通する排気流入管２１と、第２セパレータ１５と第１セパレータ１４とを夫々貫通して第３消音室３３と第１消音室３１とを連通するインナーパイプ２２と、第１セパレータ１４と第２セパレータ１５と他端壁１３とを夫々貫通して第１消音室３１を大気に連通させる排気流出管２３とを設けている。
【０００９】
そして、排気流入管２１の第２消音室３２部分の管壁に多数の透孔２１ａを穿設すると共に、インナーパイプ２２の第２消音室３２部分の管壁にも多数の透孔２２ａを穿設して、排気流入管２１とインナーパイプ２２とを第２消音室３２を介して連通できる構造とする。
【００１０】
これによれば、排気流入管２１に流入した排気ガスの流通経路は、第３消音室３３とインナーパイプ２２と第１消音室３１とを介して排気流出管２３に至る経路と、透孔２１ａと第２消音室３２と透孔２２ａとインナーパイプ２２と第１消音室３１とを介して排気流出管２３に至る経路との２系統になる。
【００１１】
ところで、内燃機関の高速回転に伴って多量の排気ガスが排気流入管２１に流入すると、上記２系統だけの排気ガスの流通経路では消音室３２，３３内の排気圧が高く成り、ひいては、内燃機関の出力が低下する。
【００１２】
このため、第１セパレータ１４に、第２消音室３２と第１消音室３１とを連通させるバイパス経路用の開口部１４ａを設け、この開口部１４ａに、排気圧が所定圧に上昇したときにバイパス経路を開くバルブ装置４を設け、内燃機関の高回転域では、上記した２系統にバイパス経路を追加した３系統の流通経路で多量の排気ガスが大気にスムーズに排出されるようにしている。
【００１３】
バルブ装置４は、図２に示すように、弁孔４１を有するハウジング４２と、弁孔４１を開閉するバルブたる、弾性的に撓み変形可能な板状弁４３とを備えており、ハウジング４２を第１セパレータ１４に弁孔４１が前記開口部１４ａに合致するようにねじ４４止めしている。
【００１４】
ハウジング４２は、鍛造または鋳造品から成る角形部材で形成され、その中央部に弁孔４１を設け、排気ガス流出側の側面には弁孔４１に隣接するバルブ固定部４２ｂと弁孔４１を開口させた弁座部４２ａとを形成している。  この弁座部４２ａは、バルブ固定部４２ｂ側からバルブ固定部４２ｂに対向する側に向けて曲率半径を徐々に大きくしつつ立ち上がる凹曲面に形成されている。  そして、板状弁４３の一端部４３ａを、板状弁４３の開き側への撓みを規制する板状のストッパ部材４６と共にねじ４５でハウジング４２のバルブ固定部４２ｂに共締めし、ストッパ部材４６により板状弁４３が開き側に過度に撓むことを防止している。
【００１５】
板状弁４３は、排気ガス流の上流側に位置する第１薄板部材４３Ａと、下流側に位置する第２薄板部材４３Ｂとの積層構造であり、両薄板部材４３Ａ、４３Ｂの相互の結合箇所をねじ４５による一端部４３ａのみとし、板状弁４３の撓み変形で両薄板部材４３Ａ、４３Ｂの相互の摩擦を生ずるようにしている。  板状弁４３は撓み変形した状態で上流側の第１薄板部材４３Ａにおいて弁座部４２ａに着座して弁孔４１を閉塞し、この状態において、板状弁４３は自己の撓み変形による弾性復元力で閉じ側に付勢されることになる。  そして、第２消音室３２内の排気圧が板状弁４３の弾性復元力に相当する所定圧以上になったとき、板状弁４３が開き側に撓み、弁孔４１が開かれてバイパス経路に排気ガスが流れる。  ここで、排気圧の変動により板状弁４３が開閉振動すると、第１と第２の両薄板部材４３Ａ、４３Ｂ間の摩擦を生じ、開閉振動のエネルギーが熱エネルギーとして放散され、そのため、板状弁４３の振動増幅が抑制されて共振が防止される。
【００１６】
また、板状弁４３の共振をより効果的に防止するには、第１と第２の両薄板部材４３Ａ、４３Ｂの固有振動数を互に相違させることが望まれる。  そこで、本実施形態では、第１薄板部材４３Ａの板厚ｔ1を例えば０．１５ｍｍ、第２薄板部材４３Ｂの板厚ｔ2を例えば０．１ｍｍにして、ｔ1＞ｔ2になるように設定している。  これによれば、両薄板部材４３Ａ、４３Ｂの固有振動数に差を付けて、板状弁４３の共振を効果的に抑制できると共に、弁座部４２ａを叩く第１薄板部材４３Ａの耐久性、ひいては板状弁４３の耐久性を向上できる。
【００１７】
図３はバルブ装置４の第２実施形態を示しており、図２に示した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。  この第２実施形態では、図３（Ａ）や図３（Ｂ）に示す如く、上流側に位置する第１薄板部材４３Ａの面積を、下流側に位置する第２薄板部材４３Ｂの面積に比較して大きくし、板状弁４３の一端部４３ａ側を除く外周面に、図３（Ｃ）に示す如く、所定幅Ｗ（例えば１．５ｍｍ）の段差４３ｂを形成している。  これによれば、板状弁４３の開弁時に排気ガス流が段差４３ｂ部分に巻き込まれて、第１薄板部材４３Ａを第２薄板部材４３Ｂに押し付ける力が発生し、第１と第２の両薄板部材４３Ａ，４３Ｂ間の摩擦力が増加して振動減衰特性が向上する。
【００１８】
図４はバルブ装置４の第３実施形態を示している。  この第３実施形態のバルブ装置４のハウジング４０２は、内周空間を弁孔４０１とする角パイプ状に形成されており、このハウジング４０２の一方の開口端の一辺部分を切り起こしてバルブ固定部４０２ｂを形成し、これに板状弁４０３の一端部４０３ａ及びストッパ部材４０６をねじ４０５で共締めし、ハウジング４０２のバルブ固定部４０２ｂ以外のパイプ壁で板状弁４０３を囲う囲い壁４０２ａを構成している。
【００１９】
この板状弁４０３は、第１乃至第３の３枚の薄板部材４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃを一端部４０３ａのみで結合して積層して成るもので、第１薄板部材４０３Ａを弁孔４０１に略合致する大きさとし、一端部４０３ａから他端部までの長さを第１薄板部材４０３Ａ、第２薄板部材４０３Ｂ、第３薄板部材４０３Ｃの順に短くし、排気ガス流の上流側から下流側に向けて第１薄板部材４０３Ａ、第２薄板部材４０３Ｂ、第３薄板部材４０３Ｃの順に積層している。  これによれば、板状弁４０３が下流側に撓む際にこれら薄板部材４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ間の摩擦を生じて振動が減衰される。  また、板状弁４０３の曲げ剛性が一端部４０３ａから他端部に向けて順に低くなり、排気圧の増加に応じて板状弁４０３の開度が段階的に変化するような開度特性を得られる。
【００２０】
図５はバルブ装置４の第４実施形態を示している。  この第４実施形態と上記第３実施形態との相違点は、第１乃至第３薄板部材４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃの積層順序を第３実施形態とは逆にしたことである。  これによれば、バルブ装置４の上流側のガス圧の低下で板状弁４０３が上流側に撓む時に、薄板部材４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ間の摩擦を生じて振動が減衰される。
【００２１】
また、上記第１、第２実施形態のものでは、板状弁４３をハウジング４２の弁座部４２ａに撓み変形させた状態で着座させているが、板状弁を撓み変形させずに弁座部に着座させるようにしたバルブ装置にも同様に本発明を適用できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、排気ガス圧の変動による板状弁の開閉振動のエネルギーを放散させて、板状弁の共振を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るバルブ装置を備える消音器の一例の截断側面図
【図２】  バルブ装置の第１実施形態の截断側面図
【図３】  （Ａ）バルブ装置の第２実施形態の截断側面図
（Ｂ）図３（Ａ）の左側面図
（Ｃ）図３（Ｂ）のIIIＣ−IIIＣ線拡大截断面図
【図４】  バルブ装置の第３実施形態の截断側面図
【図５】  バルブ装置の第４実施形態の截断側面図
【符号の説明】
１      消音器
４      バルブ装置
４１、４０１    弁孔
４２、４０２    ハウジング
４３、４０３    板状弁
４３ａ、４０３ａ    一端部
４３ｂ    段差
４３Ａ、４３Ｂ、４０３Ａ〜４０３Ｃ    薄板部材
【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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