(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、
板状弁を閉じ側に付勢する付勢手段を備え、該付勢手段は、その構成部材として前記板状弁の開き側の面に一端を当接させる板ばねを用い、板状弁の開き側への撓み量が増加するのに伴い板状弁に対する板ばねの当接位置が板状弁の前記一端部側に変位するように、板ばねを板状弁に対し傾斜させて当接させることを特徴とする消音器用バルブ装置。
【請求項２】
前記板状弁の開き側への撓みを定位置で規制するストッパ部材を設け、このストッパ部材に前記板ばねの他端を固定すると共に、板状弁がストッパ部材に当接したときに板ばねが収納される開口部をストッパ部材に形成することを特徴とする請求項１に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号や特願平１０−１７７４１４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するものを提案している。
【０００３】
尚、特願平１０−１１０５８０号のバルブ装置では、ハウジングに、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する弁座部を形成し、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、また、特願平１０−１７７４１４号のバルブ装置では、ハウジングに、板状弁を囲って板状弁の開き側にのびる囲い壁を設けて、囲い壁の内周空間で弁孔を構成し、排気圧が所定圧を越えたとき板状弁が囲い壁の開口端を越える位置まで撓んで弁孔が開かれるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記先願のものでは、排気圧が板状弁をかろうじて開かせる程度の圧力である場合、板状弁が開いてもその開度が小さいため板状弁を通過する排気流量は少なく、そのため、板状弁の開きを保持できる程の排気流の動圧は板状弁に作用せず、その結果、板状弁は閉じ、その後再び排気の静圧により板状弁が開くという開閉動作を繰返し、板状弁の開閉振動を生ずる。そして、このような開閉振動を生ずると、排気音の減衰量が変動し、安定した消音効果が得られなくなる。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、板状弁の開閉振動を抑制し得るようにした、上記先願の改良装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【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、板状弁を閉じ側に付勢する付勢手段を備え、該付勢手段は、その構成部材として前記板状弁の開き側の面に一端を当接させる板ばねを用い、板状弁の開き側への撓み量が増加するのに伴い板状弁に対する板ばねの当接位置が板状弁の前記一端部側に変位するように、板ばねを板状弁に対し傾斜させて当接させている。
【０００７】
本発明によれば、付勢手段により板状弁が押え付けられてその開閉振動が抑制される。ここで、付勢手段は、板状弁に付勢手段の付勢力によって付与される閉じ側への曲げモーメントが板状弁の開き側への撓み量が増加するのに伴い減少するように構成することが望ましい。これによれば、排気圧が上昇して板状弁が開き側に撓み出すと、付勢手段により付与される閉じ側への曲げモーメントが減少するため、板状弁は一気に開き、逆に、排気圧が低下して板状弁が閉じ側に復元し出すと、付勢手段により付与される閉じ側への曲げモーメントが増加するため、板状弁は一気に閉じる。このように、板状弁は開状態と閉状態とに瞬時に切換わり、過渡状態で開閉を繰返すことがない。かくて、板状弁の開閉振動が効果的に抑制され、安定した消音効果が得られる。
【０００８】
尚、板状弁の開き側の面に一端を当接させる板ばねを用い、板状弁の開き側への撓み量が増加するのに伴い板状弁に対する板ばねの当接位置が板状弁の前記一端部側に変位するように、板ばねを板状弁に対し傾斜させて当接させれば、板ばねだけで上記付勢手段を構成でき、構造の簡素化を図れる。
【０００９】
また、板状弁が過度に撓むことを防止するため、板状弁の開き側への撓みを定位置で規制するストッパ部材を設ける場合、このストッパ部材に板ばねの他端を固定し、ストッパ部材を板ばねの取付ブラケットに兼用することが望ましい。ここで、ストッパ部材は、板状弁の応力を適切に分散できるような形状に形成するが、板状弁がストッパ部材に当接するとき、板状弁とストッパ部材との間に板ばねが介在すると、ストッパ部材に対しその形状通りに板状弁が当接しなくなり、応力分散効果が薄れる。この場合、板状弁がストッパ部材に当接したときに板ばねが収納される開口部をストッパ部材に形成しておけば、板状弁がストッパ部材に板ばねを介さずに直に当接し、応力分散効果が充分に発揮されて、板状弁の耐久性が向上する。
【００１０】
【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に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、他端壁１３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１消音室３１に連通する排気流出管２３とを設けている。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にしている。
【００１１】
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。
【００１２】
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内の排気圧が高くなり、ひいては、内燃機関の出力が低下する。
【００１３】
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とを連通す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。
【００１４】
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。
【００１５】
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と、これに隣接するバルブ固定部４２ｂとを設け、板状弁４３の一端部４３ａをバルブ固定部４２ｂにねじ４５で固定している。そして、ハウジング４２に、一端部４３ａを除く板状弁４３の周縁、即ち、板状弁４３の他端部４３ｂ及び両側縁部４３ｃを囲む略コの字形の囲い壁４２ａを、ハウジング４２の表面から板状弁４３の開き側に延出し、この囲い壁４２ａの内周空間で前記弁孔４１を構成している。
【００１６】
尚、囲い壁４２ａの内周面と板状弁４３の周縁との間には、板状弁４３の開閉動作に際してのこじりを防止するために隙間が確保されるようにしているが、この隙間の幅は僅かであり、板状弁４３が囲い壁４２ａで囲われる空間、即ち、弁孔４１内に位置する限り、弁孔４１における排気ガスの流通は実質的に遮断される。
【００１７】
また、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を前記ねじ４５でハウジング４２に板状弁４３と共に共締めし、板状弁４３が開き側に過度に撓むことを防止している。
【００１８】
以上の構成によれば、第２消音室３２内の排気圧を受けて板状弁４３が撓むが、排気圧が低いうちは板状弁４３が弁孔４１内に位置しており、弁孔４１は実質的に閉鎖されている。そして、第２消音室３２内の排気圧が所定圧に上昇すると、板状弁４３が囲い壁４２ａの開口端を越える位置まで撓んで弁孔４１が開放され、排気ガスがバイパス経路に流れることになる。
【００１９】
ここで、本実施形態では、板状弁４３を閉じ側に付勢する付勢手段として働く板ばね４７を設けている。板ばね４７は、その一端が板状弁４３の開き側の面に当接するように、その他端においてストッパ部材４６に固定されている。そして、板ばね４７を板状弁４３に対し板状弁４３の固定端たる一端部４３ａ側に傾斜させて当接させ、板状弁４３の開き側への撓み量が増加するのに伴い板状弁４３に対する板ばね４７の当接位置が板状弁４３の一端部４３ａ側に変位するようにしている。
【００２０】
ここで、板状弁４３には、板ばね４７の付勢力により閉じ側への曲げモーメントが付与される。そして、板状弁４３に対する板ばね４７の当接位置が上記の如く変位するのに対し板ばね４７の付勢力は左程変化しないため、板状弁４３に付与される閉じ側への曲げモーメントは板状弁４３の開き側への撓み量が増加するのに伴い減少することになる。かくて、排気圧が上昇して板状弁４３が開き側に撓み出すと、板ばね４７により付与される閉じ側への曲げモーメントが減少し、その結果、板状弁４３は一気に開くことになる。また、排気圧が低下して板状弁４３が閉じ側に撓み出すと、板ばね４７により付与される閉じ側への曲げモーメントが増加し、その結果、板状弁４３は一気に閉じることになる。このように、板状弁４３は開状態と閉状態とに瞬時に切換わるため、過渡状態で開閉を繰返すことがなく、板状弁４３の開閉振動が抑制される。
【００２１】
尚、板ばね４７の他端は、その外面に板状のリテーナ４７ａを重ね合わせた状態でストッパ部材４６の先端部にスポット溶接等で固定さてれおり、板ばね４７の固定点に応力が集中することをリテーナ４７ａで防止して、耐久性を向上させている。また、本実施形態において、板状弁４３と板ばね４７とは同材質（例えばＩＮＣＯ７１８（高温・高強度ニッケル系合金））とし、板状弁４３の板厚を例えば０．１５ｍｍ、板ばね４７の板厚を例えば０．１０ｍｍに設定している。このように板状弁４３の板厚を板ばね４７よりも厚くするのは、板状弁４３が板ばね４７の当接箇所で折れ曲るようにして撓むことを防止するためである。
【００２２】
図３は第２実施形態を示しており、上記第１実施形態と同一の部材には上記符号と同一の符号を付している。第２実施形態では、ストッパ部材４６の先端部背面に板ばね４７の他端を固定し、ストッパ部材４６に、板状弁４３がストッパ部材４６に当接したときに板ばね４７が収納される開口部４６ａを形成している。
【００２３】
第１実施形態のものでは、板状弁４３がストッパ部材４６との間に板ばね４７を挟み込んだ状態でストッパ部材４６に当接するが、第２実施形態のものでは、板状弁４３がストッパ部材４６に板ばね４７を介さず直に当接する。ここで、ストッパ部材４６は、板状弁４３の応力を適切に分散できるような形状に形成するが、第１実施形態のものでは、板状弁４３とストッパ部材４６との間に板ばね４７が挟み込まれるため、ストッパ部材４６に対しその形状通りに板状弁４３が当接せず、応力分散効果が薄れる。一方、第２実施形態のものでは、板状弁４３がストッパ部材４６に直に当接するため、応力分散効果が充分に発揮され、板状弁４３の耐久性が向上する。
【００２４】
以上、ハウジング４２に板状弁４３を囲う囲い壁４２ａを形成したバルブ装置４に本発明を適用した実施形態について説明したが、ハウジングに板状弁が着座する弁座を形成したバルブ装置にも同様に本発明を適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明からように、本発明によれば、板状弁の開閉振動を抑制でき、排気音の減衰量の変動が防止されて安定した消音効果が得られ、商品性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明バルブ装置を具備する消音器の一例の断面図
【図２】  （Ａ）本発明バルブ装置の第１実施形態の断面図、（Ｂ）図２（Ａ）の左側面図
【図３】  （Ａ）本発明バルブ装置の第２実施形態の断面図、（Ｂ）図３（Ａ）の左側面図
【符号の説明】
１  消音器                    ４  バルブ装置
４１  弁孔                    ４２  ハウジング
４３  板状弁                ４３ａ  一端部
４６  ストッパ部材          ４６ａ  開口部
４７  板ばね
【図１】
0003705969.tif 000002
【図２】
0003705969.tif 000003
【図３】
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