(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの排気系に要求される種々の特性を同時に達成すべく、バルブ開度特性を種々に調整可能な排圧感応型制御バルブを提供する。【解決手段】連通管１を閉塞する蓋部材８を、連通管１の側方に設けられた回転軸７に回転自在に取付けると共に、この回転軸７にコイルスプリング１１を被嵌し、その巻線の一方の開放端部１２で蓋部材８を連通管１の方向、つまり排気ガスの流方向と逆方向に付勢するようにすると共に、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３は、ブラケット２の底板５に形成されたガイド溝６に嵌入する。ガイド溝６は、折れ線状や曲線状の非線形状態となっており、排気流量に応じて蓋部材８が開動作すると、コイルスプリング１１の回転に伴って巻線の他方の端部１３が移動し、その移動量或いは移動率を規制してコイルスプリング１１による蓋部材８の付勢力を変更し、もってバルブ開度特性を種々に調整可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の消音器内の連通管に取付けられ、エンジンからの排気ガスの圧力によって開閉する排圧感応型制御バルブであって、連通管の開口端部側方に設けられた軸と、この軸に回転自在に取付けられ、当該連通管の開口端部を開閉する蓋部材と、前記軸に係合され、前記蓋部材を排気ガスの流方向と逆方向に付勢するスプリングとを備え、前記スプリングの一方の端部を蓋部材の排気ガス受面と逆の面に当接し、且つ当該スプリングの他方の端部を連通管の開口端部近傍に設けられたガイド溝で規制すると共に、そのガイド溝の形状を非線形としたことを特徴とする排圧感応型制御バルブ。
【請求項２】
前記ガイド溝は、前記蓋部材が開くに従って、前記スプリングに加わる入力が増加するほど、前記スプリングの初期荷重が減少するガイド形状であることを特徴とする請求項１に記載の排圧感応型制御バルブ
【請求項３】
前記ガイド溝の形状を多段の折れ線状にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の排圧感応型制御バルブ。
【請求項４】
前記ガイド溝の形状を曲線状にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の排圧感応型制御バルブ。
【請求項５】
前記排気ガス流によって蓋部材が開くと共に前記ガイド溝に沿ってスプリングの他方の端部が移動するとき、蓋部材の開度が大きくなるにつれて蓋部材の開速度が大きくなるようにガイド溝の形状を設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の排圧感応型制御バルブ。
【請求項６】
エンジンからの排気ガスの圧力によって開閉する排圧感応型バルブであって、前記排気ガスの圧力が大きくなるほど単位圧力当たりのバルブ開度が大きくなることを特徴とする排圧感応型制御バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の消音器内の連通管に取付けられ、エンジンからの排気ガスによって開閉する排圧感応型制御バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の消音器内に幾つかの画室を形成し、それらを適宜に連通或いは遮断することにより、共鳴効果や拡張効果によってノイズを低減することが知られている。この画室間の連通或いは遮断を行うにあたり、画室間に連通管を挿通し、その開口端部に、エンジンからの排気ガスで開閉する排圧感応型制御バルブを取付け、排気ガスの流量、即ちエンジンの回転状態に応じてバルブを開閉制御する排圧感応型制御バルブがある。このような排圧感応型制御バルブとしては、例えば連通管の開口端部を開閉する蓋部材と、それを排気ガスの流方向と逆方向に付勢するコイルスプリングとを、夫々、異なる軸に取付け、排気ガスによって蓋部材が開閉するとコイルスプリングの端部が蓋部材の表面に沿って摺動するようにすることで、コイルスプリングによる蓋部材の付勢力を変化させて排気ガス流量に対するバルブ開度特性を調整するものがある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−９０５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、車両の排気系には、エンジンの回転速度が低いときの低騒音化と、エンジンの回転速度が高いときの低排圧化とが要求される。こうした要求を満足するためには、例えば排圧感応型制御バルブにおいて、エンジンの回転速度が低いとき、即ち排気ガス流量が小さいときにバルブ開度をできるだけ小さくし、エンジンの回転速度が高いとき、即ち排気ガス流量が大きいときにバルブ開度をできるだけ大きくすることが望まれる。しかしながら、前記従来の排圧感応型制御バルブでは、単にバルブ蓋部材を付勢するコイルスプリングの端部が当該蓋部材の表面に沿って摺動するだけであるため、多少は排気流量に対するバルブ開度特性を変更可能であるが、前記バルブ開度特性の変更幅が小さく、前記エンジン低回転時の低騒音化やエンジン高回転時の低排圧化を十分に両立することはできない。また、前記従来の排圧感応型制御バルブでは、蓋部材を取付ける軸と、コイルスプリングを取付ける軸とを個別に備えているので、その分だけ、構造が複雑で、コスト高の原因となる。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、排気流量に対するバルブ開度特性を自在に設定することが可能な排圧感応型制御バルブを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の排圧感応型制御バルブは、車両の消音器内の連通管に取付けられ、エンジンからの排気ガスの圧力によって開閉する排圧感応型制御バルブであって、連通管の開口端部側方に設けられた軸と、この軸に回転自在に取付けられ、当該連通管の開口端部を開閉する蓋部材と、前記軸に係合され、前記蓋部材を排気ガスの流方向と逆方向に付勢するスプリングとを備え、前記スプリングの一方の端部を蓋部材の排気ガス受面と逆の面に当接し、且つ当該スプリングの他方の端部を連通管の開口端部近傍に設けられたガイド溝で規制すると共に、そのガイド溝の形状を非線形としたことを特徴とするものである。前述の非線形な形状とは、少なくとも一つ以上の変曲点を持つ線であり、具体的には線分同士を変曲点で結んだ折れ線形状、また曲率が連続的に変化する曲線形状、或いは前記二つの形状が混在する形状でもよい。
【発明の効果】
【０００５】
而して、本発明の排圧感応型制御バルブによれば、消音器内の連通管の開口端部側方に設けられた軸に対して、連通管の開口端部を開閉する蓋部材と、当該蓋部材を排気ガスの流方向と逆方向付勢するスプリングとを取付け、そのスプリングの一方の端部を蓋部材の排気ガス受面と逆の面に当接し、且つ当該スプリングの他方の端部をガイド溝で規制すると共に、そのガイド溝の形状を非線形としたことにより、排気流量に対するバルブ開度特性を非線形として、自在に設定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】
【０００６】
次に、本発明の排圧感応型制御バルブの第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の排圧感応型制御バルブの正面図であり、図２は、図１の平面図である。これらの図中の符号１は、例えば車両の排気系に設けられた消音器内において、画室間を連通する連通管である。この連通管１の開口端部には、当該開口端部外側に受け皿状のバルブシート３を構成すると共にバルブ自体である蓋部材を取付けるためのブラケット２が取付けられている。なおブラケット２には、連通管１の開口端部側方に向けて二つの壁部４が立設されている。また、この壁部４の下方、つまり壁部４の立設方向と逆方向には、底板５が設けられ、その底板５に、後述するコイルスプリングの巻線の端部をガイドするためのガイド溝６が形成されている。なお、ガイド溝６の形状については後段に詳述する。
【０００７】
前記ブラケット２の二つの壁部４間には、丸棒からなる回転軸７が挿通されている。そして、この回転軸７に、連通管１を開閉するバルブ自体としての蓋部材８が回転自在に取付けられている。この蓋部材８は、バルブ閉状態において連通管１の開口端部を閉塞し、バルブ開状態において連通管１の開口端部を開放するものである。この蓋部材８のうち、前記ブラケット２のバルブシート３に対向する部分には、皿状の密着面９が形成され、この密着面９とバルブシート３とによって連通管１は確実に閉塞される。
【０００８】
また、前記回転軸７には、コイルスプリング１１も被嵌されている。具体的には、ブラケット２の壁部４の夫々の内側に蓋部材８の壁部１０が当接し、その蓋部材８の壁部１０間にコイルスプリング１１が収容されている。このコイルスプリング１１自体は、通常の弾性金属からなる捩りバネであり、その巻線の二つの開放端部１２、１３は、巻線から側方に突出している。このコイルスプリング１１の巻線の一方の開放端部１２は、蓋部材８の一方の面、具体的には連通管１を閉塞する面と逆の面、換言すれば排気ガス受面と逆の面に当接しており、結果的に蓋部材８を排気ガスの流方向と逆方向に付勢している。一方、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３は、前記ブラケット２の底板５に形成されたガイド溝６内に嵌入されている。従って、前記蓋部材８は、図３に示すように、コイルスプリング１１の巻線の一方の開放端部１２によって排気ガスの流方向と逆方向に付勢されて連通管１の開口端部を閉塞しているが、排気ガスの流量が増大するに連れて回転軸７を中心に回転し、連通管１の開口端部が開放される。もし、規制がなければ、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３は、蓋部材８の開動作に伴って、図３の矢印方向に自在に移動することになる。
【０００９】
前記ガイド溝６は、図２の平面視において、図４のような形状となっている。本実施形態では、複数の変曲点がある多段の折れ線状になっていて、所謂非線形状に形成されている。図中に実線で示すコイルスプリング１１の巻線の他方の端部１３は、前記図３において蓋部材８が連通管を閉塞している位置に相当する。前記図３に示す蓋部材８の開動作に伴ってコイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３は、同図の矢印方向に移動する。これを図４のガイド溝６の図面に破線の矢印で示す。例えば、前記蓋部材８が連通管を閉塞している状態でのコイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３の位置を全閉位置とすると、図４の破線の矢印方向、つまりコイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部の移動方向に対して、ガイド溝６は一旦大きな角度で傾斜し、次いで、それよりも小さな角度で傾斜して、全体として折れ線状になっている。例えば、異なる傾斜角度のガイド溝の突き合わせ点、つまり変曲点を中間位置、傾斜角度の小さなガイド溝の終点位置を全開位置とすると、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３は、蓋部材８の開動作に伴って、全閉位置から中間位置まで移動し、次いで全開位置まで移動する。蓋部材８の閉動作時には、その逆となる。即ち、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３の本来の移動方向に対して、全閉位置から中間位置までの移動量或いは移動率は比較的小さく、中間位置から全開位置までの移動量或いは移動率は比較的大きい。
【００１０】
図５は、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３がガイド溝６の全閉位置にあるときの蓋部材８と連通管１との相対的な位置関係を示す。また、図６は、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３がガイド溝６の中間位置にあるときの蓋部材８と連通管１との相対的な位置関係を示す。また、図７は、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３がガイド溝６の全開位置にあるときの蓋部材８と連通管１との相対的な位置関係を示す。例えば、蓋部材８の開動作時には、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３がガイド溝６の全閉位置から中間位置まで移動する間、当該コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３の移動量或いは移動率は小さいので、蓋部材８の開動作に伴って発生するコイルスプリング１１の付勢力は大きいから、蓋部材８は容易には開かない。一方、同じく蓋部材８の開動作時において、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３がガイド溝６の中間位置から全開位置まで移動する間、当該コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３の移動量或いは移動率は大きいので、蓋部材８の開動作に伴って発生するコイルスプリング１１の付勢力は小さく、蓋部材８は容易に開く。
【００１１】
この蓋部材８を開くトルク、所謂開弁トルクは、エンジンからの排気流量に等しいので、排気流量とバルブ開度との関係を図８の実線に示す。このバルブ開度特性によれば、排気流量の小さいとき、つまりバルブ開度が小さいときには、排気流量の増大に対するバルブ開度の増大率、即ちバルブ開速度が小さく、排気流量の大きいとき、つまりバルブ開度が大きいときには、排気流量の増大に対するバルブ開度の増大率、即ちバルブ開速度が大きい。即ち、エンジンの回転速度が低いときには排気流量に対するバルブ開度特性が小さく、バルブが開きにくくなるため、バルブ開度が小さく、低騒音効果が得られる。また、エンジンの回転速度が高いときには排気流量に対するバルブ開度特性が大きく、バルブが開きやすくなるため、バルブ開度が大きく、低排圧効果が得られる。
【００１２】
このように、本実施形態の排圧感応型制御バルブによれば、バルブ自体である蓋部材８を付勢するコイルスプリング１１の開放端部１３をガイド溝６でガイドし、そのガイド溝６を非線形とすることにより、排気流量に対するバルブ開度特性を非線形とし、一つのバルブで、前記バルブ開度特性を複数設定することができるようにして、排気系に求められる種々の特性を同時に達成することができる。また、ガイド溝６を折れ線状とすることにより、チューニングや加工がし易い。
【００１３】
また、本実施形態の排圧感応型制御バルブでは、排気ガス流によって蓋部材８が開くと共にガイド溝６に沿ってコイルスプリング１１の開放端部１３が移動するとき、蓋部材８の開度が大きくなるにつれて蓋部材８の開速度が大きくなるようにガイド溝６の形状の変曲点を設定することにより、エンジンの回転速度が低いときの低騒音効果とエンジンの回転速度が高いときの低排圧効果とを両立することが可能となる。
【００１４】
また、本実施形態の排圧感応型制御バルブでは、一つの回転軸に蓋部材８を回転自在に取付けると共にコイルスプリング１１を被嵌しているので、余分な構成部材がなく、構成が簡潔で、コスト的にも有利である。
なお、ガイド溝６の形状は前記に限定されるものではなく、例えば三つの傾斜角の異なる直線を接合した図９のような折れ線でもよい。
【００１５】
次に、本発明の排圧感応型制御バルブの第２実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の排圧感応型制御バルブの正面図は前記第１実施形態の図１のものと同様であるが、平面図は図１０のように表れる。本実施形態では、ガイド溝６の形状が異なるだけで、その他の構成は、第１実施形態と同様である。また、蓋部材８が開閉するときのコイルスプリング１１の巻線の端部の挙動も、前記第１実施形態の図３と同様である。なお、図中の符号は、前記第１実施形態と同様に用いた。
【００１６】
前記ガイド溝６は、図１０の平面視において、図１１のような形状となっている。本実施形態では、底板５の端部から遠ざかるにつれて曲率が連続的に小さくなる放物線からなる曲線形状に形成されている。前記第１実施形態と同様に、蓋部材８の開動作に伴って移動するコイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３の移動方向を、図１１のガイド溝６の図面に破線の矢印で示すと、例えば、前記蓋部材８が連通管を閉塞している状態でのコイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３の位置を全閉位置とすると、図１１の破線の矢印方向、つまりコイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部の移動方向に対して、ガイド溝６は大きな角度で傾斜し、次第に傾斜角度が小さくなり、全体として、底板５の端部から遠ざかるにつれて曲率が小さい放物線からなる曲線形状になっている。例えば、放物線の曲率が最も大きい点を中間位置、放物線の曲率が小さなガイド溝の終点位置を全開位置とすると、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３は、蓋部材８の開動作に伴って、全閉位置から中間位置まで移動し、次いで全開位置まで滑らかに移動する。蓋部材８の閉動作時には、その逆となる。即ち、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３の本来の移動方向に対して、全閉位置から中間位置までの移動量或いは移動率は比較的小さく、中間位置から全開位置までの移動量或いは移動率は比較的大きい。
【００１７】
図１２は、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３がガイド溝６の全閉位置にあるときの蓋部材８と連通管１との相対的な位置関係を示す。また、図１３は、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３がガイド溝６の中間位置にあるときの蓋部材８と連通管１との相対的な位置関係を示す。また、図１４は、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３がガイド溝６の全開位置にあるときの蓋部材８と連通管１との相対的な位置関係を示す。例えば、蓋部材８の開動作時には、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３がガイド溝６の全閉位置から中間位置まで移動する間、当該コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３の移動量或いは移動率は小さいので、蓋部材８の開動作に伴って発生するコイルスプリング１１の付勢力は大きいから、蓋部材８は容易には開かない。一方、同じく蓋部材８の開動作時において、コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３がガイド溝６の中間位置から全開位置まで移動する間、当該コイルスプリング１１の巻線の他方の開放端部１３の移動量或いは移動率は大きいので、蓋部材８の開動作に伴って発生するコイルスプリング１１の付勢力は小さく、蓋部材８は容易に開く。
【００１８】
この蓋部材８を開くトルク、所謂開弁トルクは、エンジンからの排気流量に等しいので、排気流量とバルブ開度との関係を図１５の実線に示す。このバルブ開度特性によれば、排気流量の小さいとき、つまりバルブ開度が小さいときには、排気流量の増大に対するバルブ開度の増大率、即ちバルブ開速度が小さく、排気流量の大きいとき、つまりバルブ開度が大きいときには、排気流量の増大に対するバルブ開度の増大率、即ちバルブ開速度が大きい。即ち、エンジンの回転速度が低いときにはバルブ開度が小さく、低騒音効果が得られる。また、エンジンの回転速度が高いときにはバルブ開度が大きく、低排圧効果が得られる。
【００１９】
このように、本実施形態の排圧感応型制御バルブによれば、前記第１実施形態と同様の作用効果に加え、ガイド溝６を曲線状とすることにより、ガイド溝の変曲点を連続して変化させることができ、そのため排気流量に対するバルブ開度特性を連続的に変化させることができ、前記第１実施形態に対し、より最適に設定することができるという独自の効果があると共に、コイルスプリング１１の巻先端部の移動が滑らかであるという独自の効果がある。
【００２０】
なお、ガイド溝の曲線形状は放物線に限らず、例えば指数関数曲線、正弦曲線、円弧曲線など、種々の曲線でも構わない。
また、ガイド溝６の形状は前記に限定されるものではなく、例えば図１６のように、三つの円弧曲線を組み合わせたものでもよい。
また、前記コイルスプリング１１の代わりに、図１７、図１８のようにしてリーフスプリング１４を利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の排圧感応型制御バルブの第１実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の排圧感応型制御バルブの平面図である。
【図３】図１の排圧感応型制御バルブの作用の説明図である。
【図４】図１の排圧感応型制御バルブに設けられたコイルスプリング端部のガイド溝の平面図である。
【図５】図１の排圧感応型制御バルブの作用を示す斜視図である。
【図６】図１の排圧感応型制御バルブの作用を示す斜視図である。
【図７】図１の排圧感応型制御バルブの作用を示す斜視図である。
【図８】図１の排圧感応型制御バルブのバルブ開度特性図である。
【図９】本発明の排圧感応型制御バルブのコイルスプリング端部のガイド溝の他の例を示す平面図である。
【図１０】本発明の排圧感応型制御バルブの第２実施形態を示す平面図である。
【図１１】図１０の排圧感応型制御バルブに設けられたコイルスプリング端部のガイド溝の平面図である。
【図１２】図１０の排圧感応型制御バルブの作用を示す斜視図である。
【図１３】図１０の排圧感応型制御バルブの作用を示す斜視図である。
【図１４】図１０の排圧感応型制御バルブの作用を示す斜視図である。
【図１５】図１０の排圧感応型制御バルブのバルブ開度特性図である。
【図１６】本発明の排圧感応型制御バルブのコイルスプリング端部のガイド溝の更に他の例を示す平面図である。
【図１７】本発明の排圧感応型制御バルブの他の実施形態を示す斜視図である。
【図１８】本発明の排圧感応型制御バルブの更に他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１は連通管
２はブラケット
３はバルブシート
４は壁部
５は底板
６はガイド溝
７は回転軸
８は蓋部材
９は密着面
１０は壁部
１１はコイルスプリング
１２、１３は開放端部
１４はリーフスプリング
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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