(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管（１５，３８）の排気ガス流出口に形成した弁座（１５ａ，３８ａ）に対向する弁体（４１）をスプリング（４３）で閉弁方向に付勢し、排気管（１５，３８）を流れる排気ガスによる弁体（４１）の受圧面（４１ｂ）に作用する押圧力がスプリング（４３）の弾発力を上回ったときに、弁体（４１）が弁座（１５ａ，３８ａ）から離間する排気制御弁であって、
排気管（１５，３８）の周囲を覆う保護管（２６，５１）を排気管（１５，３８）と軸平行に配置し、弁体（４１）の弁座（１５ａ，３８ａ）からリフト量の上限値を規制するストッパ（５５，５６，２４ａ）を保護管（２６，５１）に設けたことを特徴とする排気制御弁。
【請求項２】
前記保護管が排気管（１５）の排気ガス流出口を覆うフィニッシャー（５１）であることを特徴とする、請求項１に記載の排気制御弁。
【請求項３】
前記排気管が消音器本体（２６）の内部に区画した複数の消音室（２９，３１）を連通させる連通管（３８）であり、前記保護管が消音器本体（２６）であ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管の排気ガス流出口に形成した弁座に対向する弁体をスプリングで閉弁方向に付勢し、排気管を流れる排気ガスによる弁体の受圧面に作用する押圧力がスプリングの弾発力を上回ったときに、弁体が弁座から離間する排気制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの消音器本体内に設けた連通管の開口端や、消音器本体から外部に延びる排気ガス排出管の開口端に、排気ガスの流量を制御する制御弁を設けた排気消音装置が、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
この排気消音装置の制御弁は、消音器本体内の連通菅（あるいは排気ガス排出管）の開口端に形成した弁座に有底円筒状の弁体を摺動自在に嵌合させ、連通菅の開口端のフランジと弁体の開口端のフランジとの間に配置した圧縮コイルスプリングで、弁体を弁座に着座する方向に付勢している。排気ガスの圧力増加により弁体がコイルスプリングを圧縮しながら移動して弁座から離間すると、連通菅から出た排気ガスが弁体の外周面に形成した連通口を通過して消音器本体内に排出される。
【特許文献１】特許第３３４２４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、制御弁のコイルスプリングを引張コイルスプリングで構成した場合、排気ガスの圧力が急激に高まって制御弁の弁体のリフト量が極端に増加すると、コイルスプリングが弁座に引っ掛かって作動不良を起こす可能性がある。これを防止するには、コイルスプリングの材料強度を高く設定するか、ストッパを設けて弁体のリフト量を抑制すれば良い。しかしながら、前者の場合にはコイルスプリングに充分な強度的余裕を持たせる必要があるためにコストが上昇する問題があり、また後者の場合には制御弁からステーのような支持部材を延ばしてストッパを支持する必要があるために部品点数が増加して構造が複雑化する問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、簡単な構造で排気制御弁の弁体のリフト量の上限値を規制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、排気管の排気ガス流出口に形成した弁座に対向する弁体をスプリングで閉弁方向に付勢し、排気管を流れる排気ガスによる弁体の受圧面に作用する押圧力がスプリングの弾発力を上回ったときに、弁体が弁座から離間する排気制御弁であって、排気管の周囲を覆う保護管を排気管と軸平行に配置し、弁体の弁座からリフト量の上限値を規制するストッパを保護管に設けたことを特徴とする排気制御弁が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記保護管が排気管の排気ガス流出口を覆うフィニッシャーであることを特徴とする排気制御弁が提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記排気管が消音器本体の内部に区画した複数の消音室を連通させる連通管であり、前記保護管が消音器本体であることを特徴とする排気制御弁が提案される。
【０００９】
尚、実施の形態の第１後部排気管１５および連通管３８は本発明の排気管に対応し、実施の形態の消音器本体２６およびフィニッシャー５１は本発明の保護管に対応し、実施の形態の第１、第３消音室２９，３１は本発明の消音室に対応し、実施の形態のコイルスプリング４３は本発明のスプリングに対応する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、排気制御弁の弁体の弁座からリフト量の上限値を規制するストッパを、排気管の周囲を軸平行に覆う保護管に設けたので、スプリングに十分余裕のある強度を持たせる必要がなくなって安価なスプリングが使用可能になるだけでなく、排気制御弁自体にストッパを支持する特別の支持部材を設ける必要がなくなって部品点数の削減および構造の簡素化が可能になる。
【００１１】
また請求項２の構成によれば、排気管に設けた制御弁の弁体のリフト量の上限値を規制するストッパを、その排気管の排気ガス流出口を覆うフィニッシャーを利用して支持することが可能となる。
【００１２】
また請求項３の構成によれば、消音器本体の内部に区画した複数の消音室を連通させる連通管に設けた制御弁の弁体のリフト量の上限値を規制するストッパを、その消音器本体を利用して支持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図６は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は排気消音装置の斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３部拡大図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図３の５−５線断面図、図６は図３の６−６線断面図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、自動車用の排気消音装置Ｍは、断面が概略楕円状のシェル２１と、このシェル２１の左右両端の開口部を閉塞すべく外周のカシメ部２２，２３により固定された一対のエンドプレート２４，２５とから構成された消音器本体２６を備える。消音器本体２６の内部は、外周部を折り曲げたフランジ２７ａ，２８ａをシェル２１の内面に圧入により固定した第１隔壁板２７および第２隔壁板２８により、第１消音室２９、第２消音室３０および第３消音室３１に区画される。
【００１６】
消音器本体２６の内部に挿入された前部排気管１４の下流端部は排気ガス導入管３２を構成し、その排気ガス導入管３２は第２隔壁板２８および第１隔壁板２７を貫通して第１消音室２９に開口する。消音器本体２６の内部に挿入された第１後部排気管１５の上流端部は第１排気ガス排出管３３を構成し、その第１排気ガス排出管３３は第１隔壁板２７および第２隔壁板２８を貫通して第３消音室３１に開口する。消音器本体２６の内部に挿入された第２後部排気管１６の上流端部は第２排気ガス排出管３４を構成し、その第２排気ガス排出管３４は第１隔壁板２７を貫通して第２消音室３０に開口する。第１隔壁板２７および第２隔壁板２８を貫通する連通管３５は、その両端が第１消音室２９および第３消音室３１に開口する。第２消音室３０に臨む連通管３５には、その内外を連通する多数のパンチング孔３５ａ…が形成される。後側のエンドプレート２５を貫通して後方に延びる第１、第２後部排気管１５，１６の後端に美観を向上させるためのフィニッシャー５１，５２がそれぞれ設けられており、両フィニッシャー５１，５２のうち、第１後部排気管１５のフィニッシャー５１の内部に本実施の形態の制御弁３６が設けられる。
【００１７】
次に、図３〜図６に基づいてフィニッシャー５１および制御弁３６の構造を説明する。      
【００１８】
第１後部排気管１５に対して軸平行に配置されたフィニッシャー５１は、第１後部排気管１５の外周に溶接された漏斗状の連結部５３と、連結部５３の後端に溶接されて第１後部排気管１５の外周を覆う円筒部５４と、円筒部５４の後端の内周面に溶接されたストッパ５５とで構成されており、第１後部排気管１５の出口開口部に設けられた制御弁３６がフィニッシャー５１により覆われる。また第２後部排気管１６のフィニッシャー５２は、図２に示されるように前後一対の連結部５３，５３で円筒部５４を支持して構成される。      
【００１９】
制御弁３６は、概ね円板状の弁体４１と、第１後部排気管１５の外周に溶接された概ね環状のスプリング受け部材４２と、第１後部排気管１５の外周に摺動自在に嵌合するコイルスプリング４３とを備える。弁体４１は第１後部排気管１５の下流端に形成された環状の弁座１５ａに着座して第１後部排気管１５の下流端を閉塞可能な大きさを有しており、その外周から１２０°間隔で突出する３個のスプリング固定部４１ａ…でコイルスプリング４３の一端部に固定される。弁体４１の第１後部排気管１５の下流端に対向する面は、排気ガスの圧力を受ける受圧面４１ｂとされる。スプリング受け部材４２も、その外周から１２０°間隔で突出する３個のスプリング固定部４２ａ…でコイルスプリング４３の他端部に固定される。
【００２０】
フィニッシャー５１に設けられたストッパ５５は、円形のストッパ本体５５ａと、ストッパ本体５５ａから１２０°間隔で放射状に延びる３本の支持腕５５ｂ…とを備えており、支持腕５５ｂ…の先端がフィニッシャー５１の円筒部５４の内面に溶接される。弁体４１が弁座１５ａに着座しているとき、弁体４１とストッパ本体５５ａとの間に所定の隙間（例えば、６ｍｍ）が形成される。
【００２１】
次に、上記構成を備えた第１の実施の形態の作用を説明する。
【００２２】
図２において、排気ガスの圧力が低いエンジンの低負荷運転時には、第１後部排気管１５を介して制御弁３６の弁体４１の受圧面４１ｂに加わる圧力が小さいため、弁体４１はコイルスプリング４３の引張力で図３に実線で示す閉弁位置に保持され、第１後部排気管１５と大気との連通が阻止される。その結果、前部排気管１４からの排気ガスは排気ガス導入管３２、第１消音室２９、連通管３５のパンチング孔３５ａ…、第２消音室３０、第２排気ガス排出管３４および第２後部排気管１６を経て大気に排出される。このようにエンジンの低負荷運転時に制御弁３６の弁体４１が閉弁位置に保持されるので、排気消音装置Ｍ内の排気ガスの流通抵抗が増加することにより、排気消音効果が高められてエンジンの排気騒音が低減する。
【００２３】
エンジンの運転状態が低負荷運転から高負荷運転に移行すると、制御弁３６の弁体４１の受圧面４１ｂに加わる排気ガスの圧力が増加するため、弁体４１はコイルスプリング４３の引張力に抗して図３に鎖線で示す位置に移動し、第１後部排気管１５の弁座１５ａとの間に隙間が発生して制御弁３６が開弁する。その結果、前部排気管１４からの排気ガスの大部分は排気ガス導入管３２、第１消音室２９、連通管３５、第３消音室３１、第１排気ガス排出管３３、第１後部排気管１５および制御弁３６を経て大気に排出され、前部排気管１４からの排気ガスの一部は排気ガス導入管３２、第１消音室２９、連通管３５のパンチング孔３５ａ…、第２消音室３０、第２排気ガス排出管３４および第２後部排気管１６を経て大気に排出される。そして弁体４１の移動量、つまり制御弁３６の開口面積は排気ガスの圧力の増加に応じて増加するため、エンジンの高負荷運転時に排気消音装置Ｍ内の排気ガスの流通抵抗を低減してエンジン出力の低減量を最小限に抑えることができる。      
【００２４】
以上のように、エンジンの負荷が増加すると制御弁３６を通過する排気ガスの流量が増加するため、エンジンの負荷変化に応じて排気音の消音効果およびエンジン出力低下の抑制効果の目的割合を自動的に変更することができ、排気消音装置Ｍにエンジンの負荷変化に応じた最適の性能を発揮させることができる。
【００２５】
また第１後部排気管１５、弁体４１、スプリング受け部材４２およびコイルスプリング４３の４つの部材から制御弁３６を構成することができ、しかも本来は消音器本体２６から排気ガスを排出するための第１後部排気管１５をスプリング受け部材４２の取付部および弁座１５ａとして利用したので、制御弁３６の小型化、軽量化および低コスト化を図ることができる。
【００２６】
更に、引張コイルスプリング４３を用いたことで、従来の有底円筒状の弁体を、単純な板状の弁体４１に置き換えることが可能となり、制御弁３６の軽量化や軸方向寸法の小型化に寄与することができる。特に、弁体４１が軽量になって慣性が小さくなることで、排気ガスの圧力変化に弁体４１が追従し易くなり、制御弁３６の開閉応答性が向上する。しかも弁体が弁座１５ａから離間するときに、第１後部排気管１５の外周に嵌まったコイルスプリング４３がガイドになるので、特別のガイド手段を設けることなく弁体４１の位置を規制することができ、ガイド手段を廃止した分だけ更なる重量の軽減が可能となる。
【００２７】
ところで、排気ガスの圧力が急激に高まったような場合に、制御弁３６の弁体４１のリフト量が極端に増加すると、コイルスプリング４３が弁座１５ａに引っ掛かったりする可能性がある。しかしながら、本実施の形態では、フィニッシャー５１に設けたストッパ５５が弁体４１に所定の隙間を介して対向しているため、弁体４１がストッパ５５に当接してリフト量の上限値が規制され、リフト量が過剰に増加することが確実に防止される。
【００２８】
その結果、材料強度の低い安価なコイルスプリング４３を用いることができる。しかも第１後部排気管１５に対して軸平行に配置した保護管としてのフィニッシャー５１を利用してストッパ５５を支持したので、制御弁３６からステー等のストッパ支持部材を延ばしてストッパ５５を支持する必要がなくなり、部品点数を削減して構造を簡素化することができる。
【００２９】
次に、図７に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３０】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態のストッパ５５に代えて、フィニッシャー５１の円筒部５４の開口端に嵌合する金属網５６を、ストッパとして利用したものである。この第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００３１】
図８および図９は本発明の第３の実施の形態を示すもので、図８は前記図２に対応する図、図９は図８の９部拡大図である。
【００３２】
上述した第１、第２の実施の形態では、制御弁３６が一方のフィニッシャー５１の内部に設けられていたが、第３の実施の形態では制御弁３６が消音器本体２６の内部に設けられる。制御弁３６自体の構造は、第１、第２の実施の形態と同じである。
【００３３】
図８に示すように、消音器本体２６の内部に、第１隔壁板２７および第２隔壁板２８を貫通して両端が第１消音室２９および第３消音室３１に開口する連通管３８が配置される。この連通管３８は、第１の実施の形態の連通管３５（図２参照）と同じものである。  第１、第２の実施の形態の制御弁３６と同一構造の制御弁３６が、第３消音室３１内に突出する連通管３８の端部に設けられており、この制御弁３６の弁体４１に所定の隙間を存して対向するストッパ２４ａが、前側のエンドプレート２４をプレス成形する際に一体に形成される。
【００３４】
この第３の実施の形態によれば、排気ガスの圧力が低いエンジンの低負荷運転時には、第１消音室２９から連通管３８を介して制御弁３６の弁体４１の受圧面４１ｂに加わる圧力が小さいため、弁体４１はコイルスプリング４３の引張力で図９に実線で示す閉弁位置に保持され、連通管３８による第１消音室２９および第３消音室３１間の連通が阻止される。その結果、前部排気管１４からの排気ガスは排気ガス導入管３２、第１消音室２９、連通管３８のパンチング孔３８ｂ…、第２消音室３０、第２排気ガス排出管３４および第２後部排気管１６を経て大気に排出される。このようにエンジンの低負荷運転時に弁体４１が閉弁位置に保持されるので、排気消音装置Ｍ内の排気ガスの流通抵抗が増加することにより、排気消音効果が高められてエンジンの排気騒音が低減する。
【００３５】
エンジンの運転状態が低負荷運転から高負荷運転に移行すると、制御弁３６の弁体４１の受圧面４１ｂに加わる排気ガスの圧力が増加するため、弁体４１はコイルスプリング４３の引張力に抗して図９に鎖線で示す位置に移動し、連通管３８の弁座３８ａとの間に隙間が発生し、第１消音室２９および第３消音室３１が連通管３８を介して相互に連通する。そして弁体４１の移動量、つまり制御弁３６の開口面積は排気ガスの圧力の増加に応じて増加するため、エンジンの高負荷運転時に排気消音装置Ｍ内の排気ガスの流通抵抗を低減してエンジン出力の低減量を最小限に抑えることができる。
【００３６】
排気ガスの圧力が強まって制御弁３６の弁体４１のリフト量が増加すると、その弁体４１が前側のエンドプレート２４に一体に設けたストッパ２４ａに当接してリフト量の上限値が確実に規制される。その結果、材料強度の低い安価なコイルスプリング４３を用いることができ、しかも連通管３８に対して軸平行に配置された保護管としての消音器本体２６のエンドプレート２４を利用してストッパ２４ａを形成したので、制御弁３６の部品点数を削減して構造を簡素化することができる。
【００３７】
上記第３の実施の形態のその他の作用効果は、上述した第１の実施の形態の作用効果と同一である。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施の形態に係る排気消音装置の斜視図
【図２】図１の２−２線拡大断面図
【図３】図２の３部拡大図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図３の５−５線断面図
【図６】図３の６−６線断面図
【図７】第２の実施の形態に係る、前記図３に対応する図
【図８】第３の実施の形態に係る、前記図２に対応する図
【図９】図８の９部拡大図
【符号の説明】
【００４０】
１５        第１後部排気管（排気管）
１５ａ      弁座
２４ａ      ストッパ
２６        消音器本体（保護管）
２９        第１消音室（消音室）
３１        第３消音室（消音室）
３８        連通管（排気管）
３８ａ      弁座
４１        弁体
４１ｂ      受圧面
４３        コイルスプリング（スプリング）
５１        フィニッシャー（保護管）
５５        ストッパ
５６        金属網（ストッパ）
【図１】
0004638375.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004638375.tif 000008
【図８】
0004638375.tif 000009
【図９】
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