(57)【要約】【課題】弁座部を径方向に大型化させることなしに、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排気制御弁の提供。【解決手段】弁体２を軸支する支軸３がシート面１２の位置より所定の距離Ｌだけ下流側に離れた位置に設けられ、コイルスプリング４のコイル部４１を軸支する支軸５が弁体３を軸支する支軸３の軸心より上流側であってシート面１２の位置と同一もしくはそれより下流側に設けられ、コイルスプリング４における弁体４に対する付勢力がシート面１２より内側の位置に作用するように構成される。【選択図】      図１
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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、
該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、
前記弁体を軸支する支軸が前記シート面の位置より所定の距離だけ下流側に離れた位置に設けられ、
前記付勢手段の軸支部が前記弁体を軸支する支軸の軸心より上流側であって前記シート面の位置よりは下流側に設けられ、
前記付勢手段における前記弁体に対する付勢力が前記シート面の周面内の位置に作用するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【請求項２】
前記付勢手段の軸支部が、前記シート面の位置よりは下流側で前記弁体に対する付勢力の作用点と同一もしくはそれより上流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排気制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の排気制御弁は、エンジン側から流入する排気の圧力変動に対応してマフラ本体内部の小室同士を任意の組み合わせで連通するように配置した排気通路を開閉することにより、消音効果を向上させつつ、排気圧力損失によるエンジン出力の低下を防止するためにマフラ内に組み込まれるようになっている。このような排気制御弁としては、例えば、図３に示すように、マフラ本体内の排気パイプ１０１の端部に設けられた弁座１０２の環状シート面１０３に対し支軸１０４を介して開閉可能に設けられた弁体１０５と、前記支軸１０４にコイル部１０５ａが係止され前記弁体１０５を弁座１０２のシート面１０３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１０６とを備えた構造となっており、エンジンの低速回転時には、このコイルスプリング１０６の付勢力によって排気パイプ１０１を閉じて前記小室を共鳴室として消音効果を優先させるように作用させ、エンジンの高速回転時には、排気圧がコイルスプリング１０６の付勢力に勝るようになった時に弁体１０５を押し開くことで排気パイプ１０１を開き、前記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るようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来のこの種の排気制御弁は、エンジン側から流入する排気の圧力変動に対応して排気通路を開閉することにより、消音効果を向上させつつ、エンジン出力の低下を防止するためにマフラ内に組み込まれるものであるが、従来例の排気制御弁（特許文献１）にあっては、上述のように、コイルスプリング１０６のコイル部１０６ａが弁体１０５を軸支した支軸１０４に装着（軸支）された構造であるため、コイルスプリング１０６の付勢力は、弁体１０５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し、このため、エンジンの高速回転時において十分に背圧を低下させることができないという問題点がある。
【０００４】
この場合、コイルスプリング１０６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させることは可能であるが、その反面、エンジンの低速回転時から弁体１０５が開き始めることになるため、エンジンの低速回転時における低騒音化要求が満たされなくなるという問題がある。
【０００５】
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。
【０００６】
そこで、以上のような問題点の解決策として、図４に示すように、排気パイプ１０１の端部において弁体１０５の一端側を支軸１０４に軸支し、コイルスプリング１０６のコイル部１０６ａを弁体１０５を軸支した支軸１０４の軸心とは異なる支軸１０７に装着すると共に、このコイルスプリング１０６の一方端を弁体１０５におけるシート面１０３よりは外側の基板部１０５ａに設けた摺動面に対し摺動自在に当接して押圧することにより、閉弁位置でコイルスプリング１０６の付勢力が最大に作用し、開弁するに従ってコイルスプリング１０６の付勢力が小さく作用するように構成したものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２３５５３６号公報  （明細書（３）頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−０９０５２９号公報  （明細書（３）頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例（特許文献２）では、弁体１０５を軸支する支軸１０４は弁体１０５が当接するシート面１０３より下流側に配置されるが、コイルスプリング１０６を軸支する支軸１０７は弁体１０５が当接するシート面１０３より上流側（排気パイプ１０１の外側面側）に配置されると共に、このコイルスプリング１０６の一方端を弁体１０５におけるシート面１０３よりは外側の基板部１０５ａに設けた摺動面に対し摺動自在に当接して押圧することにより、制御弁を閉じた状態に維持させる構造であったため、コイルスプリング１０６を軸支する支軸１０７の位置が排気パイプ１０１の外側面より外側に大きく離れた位置に配置されることになり、その結果、弁座部の構成が排気パイプ１０１の径方向に大型化するという問題がある。
【０００９】
即ち、この排気制御弁が配置されるマフラー内には、その幅方向並列に複数の排気パイプが配置されるため、それ等の複数の排気パイプとの位置関係やスペースとの関係で幅方向寸法における制約が多く、従って、排気制御弁にあっても弁座部の径方向における大型化は望ましくない。
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は、弁座部を径方向に大型化させることなしに、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排気制御弁を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明では、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、該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、前記弁体を軸支する支軸が前記シート面の位置より所定の距離だけ下流側に離れた位置に設けられ、前記付勢手段の軸支部が前記弁体を軸支する支軸の軸心より上流側であって前記シート面の位置よりは下流側に設けられ、前記付勢手段における前記弁体に対する付勢力が前記シート面周面内の位置に作用するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記付勢手段の軸支部が、前記シート面の位置よりは下流側で前記弁体に対する付勢力の作用点と同一もしくはそれより上流側に設けられていることを特徴とする手段とした。
【００１３】
【作用および効果】
請求項１記載の発明では、上述のように構成されるため、まず、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付勢手段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】
次に、エンジン回転数が所定の低速回転域を越え、排気圧力が付勢手段の付勢力に勝って弁体がシート面から押し開かれた開弁状態においては、付勢手段の軸支部よりは下流側に位置する支軸を中心として弁体が回動するため、シート面の軸心位置に対し弁体の軸心位置が弁開度に比例して支軸から遠ざかる方向に大きく移動することになるのに対し、付勢手段の軸支部は弁体を軸支する支軸よりは上流側でシート面に近い位置に配置されている関係で、付勢手段における弁体に対する付勢力の作用点が開弁時に閉弁時の位置から移動する量は、前記弁体の軸心位置の移動量に比べて相対的に少ないため、弁開度が大きくなるにつれて、弁体に対する付勢手段による付勢力の作用点が閉弁時における作用点から支軸方向に移動する量が大きくなることになる。
【００１５】
従って、弁体の開弁度が大きくなるにつれて弁体の支軸に作用する軸部トルクが減少し、これにより、相対的に排気圧力による開弁力が強くなるため、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。
即ち、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ようになる。
【００１６】
また、前記付勢手段の軸支部が弁体を軸支する支軸の軸心より上流側であってシート面の位置よりは下流側に設けられ、付勢手段における弁体に対する付勢力がシート面の周面内の位置に作用するように構成されることで、排気パイプの外径および付勢力の作用点の位置による制約を受けることなしに、付勢手段の軸支部を排気パイプの軸心方向内側に最大限に近付けて配置することが可能になり、従って、弁座部を径方向にコンパクト化することができるようになる。
【００１７】
請求項２記載の発明では、上述のように、前記付勢手段の軸支部が、シート面の位置よりは下流側で弁体に対する付勢力の作用点と同一もしくはそれより上流側に設けられることで、前述のように、シート面の軸心位置に対し弁体の軸心位置が弁開度に比例して支軸から遠ざかる方向に大きく移動するのに対し、弁体に対する付勢手段の作用点は付勢手段の軸支部に近付く方向に移動するようになるため、弁開度が大きくなるにつれて、弁体に対する付勢手段による付勢力の作用点が閉弁時における作用点から支軸方向に移動する量がさらに大きくなることになる。
従って、弁体の開弁度が大きくなるにつれて弁体の支軸に作用する軸部トルクが減少する度合いがさらに大きくなり、これにより、相対的に排気圧力による開弁力がさらに強くなるため、エンジンの高速回転時における低背圧化要求をさらに満足させることができるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（発明の実施の形態１）
この発明の実施の形態１の排気制御弁は、請求項１記載の発明に対応する。
まず、この発明の実施の形態１の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１の排気制御弁を示す縦断面図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）であり、この図において、１は弁座、２は弁体、３は支軸、４はコイルスプリング（付勢手段）である。
【００１９】
前記弁座１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るパイプ部１１と、該パイプ部１１の端部から外方に向けて略水平に延設された環状のシート面１２と、該シート面１２の外周縁部一側から外方に向けて水平方向に延設された基板部１３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た一対の軸支持部１４、１４とを備えている。
【００２０】
前記弁体２は、前記シート面１２に当接する範囲の広さを有する本体部２１と、該本体部２１の外周縁部一側から外向き斜め上方に向けて延設されたアーム部２２とを備え、該アーム部２２の上端を前記軸支持部１４、１４間に横架された支軸３に対し回動自在に軸支することにより、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。
即ち、支軸３は、シート面１２の位置より所定の距離Ｌだけ下流側に離れた位置に設けられている。
【００２１】
前記コイルスプリング４は、前記支軸３よりはシート面１２寄りの位置において前記軸支持部１４、１４間に横架された支軸５に対しそのコイル部４１が装着されていて、その両端を弁体２における本体部２１の軸心Ｑ２部と弁座１の一端係止部１５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。なお、制御弁の閉弁時においては、本体部２１の軸心Ｑ２部と排気パイプＰおよびシート面１２の軸心Ｑ１部とが一致した状態となっている。
即ち、コイルスプリング４の軸支部を構成する支軸５は、シート面１２の位置より所定の距離Ｈだけ下流側に離れた位置に設けられると共に、閉弁時においては、弁体２に対するコイルスプリング４の付勢力がシート面１２の周面内である本体部２１の軸心Ｑ２部に作用するような構成となっている。
【００２２】
次に、本発明の実施の形態１の作用・効果を説明する。
この発明の実施の形態１の排気制御弁では、上述のように構成されるため、まず、図１（イ）に示すように、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。
【００２３】
次に、エンジン回転数が所定の低速回転域を越え、排気圧力が付勢手段の付勢力に勝って弁体２がシート面１２から押し開かれた開弁状態においては、図１（ロ）に示すように、コイルスプリング４のコイル部４１が軸支された支軸５よりは下流側に位置する支軸３を中心として弁体２が回動するため、シート面１２の軸心Ｑ１位置に対し弁体２における本体部２１の軸心Ｑ２位置が開弁角θ（弁開度）に比例して支軸３（および支軸５）から遠ざかる方向に大きく移動することになるのに対し、コイルスプリング４のコイル部４１が軸支された支軸５は弁体２を軸支する支軸３よりは上流側でシート面１２に近い位置に配置されている関係で、弁体２の本体部２１に対するコイルスプリング４の付勢力の開弁時における作用点Ｆ２が閉弁時における位置（シート面１２の軸心Ｑ２の位置）から移動する量は、前記弁体２における本体部２１の軸心Ｑ１から軸心Ｑ２への移動量に比べて相対的に少ないため、開弁角θが大きくなるにつれて、弁体２の本体部２１に対するコイルスプリング４の付勢力の作用点Ｆ２が閉弁時における作用点Ｆ１から支軸３（および支軸５）方向に移動する量が大きくなることになる。
【００２４】
従って、弁体２の開弁角θが大きくなるにつれて弁体２の支軸３に作用する軸部トルクが減少し、これにより、相対的に排気圧力による開弁力が強くなるもので、これにより、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。
即ち、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ようになる。
【００２５】
また、前記コイルスプリング４のコイル部４１を軸支する支軸５が弁体２を軸支する支軸３の軸心より上流側であってシート面１２の位置よりは下流側に設けられ、コイルスプリング４における弁体２に対する付勢力がシート面１２より内側の位置である本体部２１（の軸心Ｑ２部）に作用するように構成されることで、排気パイプＰの外径および付勢力の作用点Ｆ１、Ｆ２の位置による制約を受けることなしに、コイルスプリング４のコイル部４１を軸支する支軸５を排気パイプＰの軸心Ｑ１方向内側に最大限に近付けて配置することが可能になり、従って、弁座１部を径方向にコンパクト化することができるようになる。
【００２６】
なお、弁体２における本体部２１の軸心Ｑ２から支軸３までのシート面１２方向の距離Ｍは一定である場合、シート面１２から支軸５までのシート面１２と直行する方向の距離Ｈとシート面１２から支軸３までのシート面１２と直行する方向の距離Ｌとの差Ｗ（または、シート面１２から支軸３までの距離Ｌ）が長くなる程、支軸３と軸心Ｑ１（Ｑ２）との間のスパンが長くなる結果、閉弁時における本体部２１の軸心Ｑ１から開弁時における軸心Ｑ２への移動量が大きくなるため、シート面１２から支軸３までの距離Ｌを長くすればする程、弁体２の開弁角θが大きくなるにつれて相対的に排気圧力による開弁力が強くなるもので、これにより、エンジンの高速回転時における低背圧化要求をさらに満足させることができるようになる。
【００２７】
また、シート面１２から支軸３までのシート面１２と直行する方向の距離Ｌが一定である場合、弁体２における本体部２１の軸心Ｑ２から支軸３までのシート面１２方向の距離Ｍが長くなる程、開弁角θに対する回動角度が相対的に小さくなる結果、閉弁時における本体部２１の軸心Ｑ１から開弁時における軸心Ｑ２への移動量が小さくなるため、支軸３が軸心Ｑ２からシート面１２方向に遠ざかる程、弁体２の開弁角θが大きくなるにつれて相対的に排気圧力による開弁力が弱くなる。
従って、エンジンの高速回転時における低背圧化要求をより満足させるためには、支軸３をシート面１２方向において軸心Ｑ２にできるだけ近付けた方がよいことになる。
【００２８】
次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、この他の発明の実施の形態の説明にあたっては、前記発明の実施の形態と同様の構成部分について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。
（発明の実施の形態２）
この発明の実施の形態２の排気制御弁は、請求項２に記載の発明に対応する。まず、この発明の実施の形態２の排気制御弁の構成を図面に基づいて説明する。
図２はこの発明の実施の形態２の排気制御弁を示す縦断面図（同図（イ）は閉弁状態、（ロ）は初期開弁状態）を示す。
【００２９】
即ち、この発明の実施の形態２の排気制御弁は、前記弁体２における本体部２１の中央部に下流側に向けて突出する付勢力作用部２３が設けられることにより、前記コイルスプリング４のコイル部４１を装着する支軸５が、シート面１２の位置よりは下流側であって弁体２に対するコイルスプリング４の付勢力の作用点Ｑ１と同一位置となるように設けられている点が前記発明の実施の形態１とは相違したものである。
【００３０】
この発明の実施の形態２では、上述のように構成されるため、弁体２の付勢力作用部２３に対するコイルスプリング４の付勢力の開弁時における作用点Ｆ２が閉弁時における作用点Ｆ１の位置（シート面１２の軸心Ｑ２の位置）より支軸３（支軸５）方向に移動することになり、これにより、開弁角θが大きくなるにつれて、弁体２の付勢力作用部２３に対するコイルスプリング４の付勢力の作用点Ｆ２が閉弁時における作用点Ｆ１から支軸３（および支軸５）方向に移動する量がさらに大きくなることになる。
従って、弁体２の開弁角θが大きくなるにつれて弁体２の支軸３に作用する軸部トルクが減少する度合いがさらに大きくなり、これにより、相対的に排気圧力による開弁力がさらに強くなるため、エンジンの高速回転時における低背圧化要求をさらに満足させることができるようになる。
【００３１】
以上本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は上述の発明の実施の形態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、発明の実施の形態では、弁座１のシート面１２および弁体２の本体部２１が平面状に形成されたものを例にとったが、テーパ状に形成されたものにも本発明を適用することができる。
【００３２】
また、発明の実施の形態では、付勢手段として、コイルスプリング４を用いたが、その他に、板スプリング等公知の付勢手段を用いることができる。
また、発明の実施の形態では、コイルスプリング４の付勢力の作用点を軸心Ｑ１位置としたが、シート面１２の周面内であればその位置は任意である。
【００３３】
また、発明の実施の形態では、マフラ本体内の排気パイプＰの端部に弁座１を設けたが、マフラ内部構造に応じてマフラ本体内の仕切板（バッフルプレート）に設けるようにしてもよく、この場合においても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１の排気制御弁を示す縦断面図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）である。
【図２】発明の実施の形態２の排気制御弁を示す縦断面図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）である。
【図３】従来例（特許文献１）の排気制御弁を示す縦断面図である。
【図４】従来例（特許文献２）の排気制御弁を示す縦断面図（（イ）は閉弁状態、（ロ）は開弁状態）である。
【符号の説明】
Ｐ  排気パイプ（排気流通路）
１  弁座
１１  パイプ部
１２  シート面
１３  基板部
１４  軸支持部
２  弁体
２１  本体部
２２  アーム部
２３  付勢力作用部
３  支軸
４  コイルスプリング（付勢部材）
４１  コイル部
５  支軸
【図１】
2004162651.tif 000003
【図２】
2004162651.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004162651.tif 000006