(57)【要約】【課題】  排気管を加工して形状変更することなく所望の位置にコンパクトに設けることができ、排気ガスをスムーズに流出できる排気制御弁の提供。【解決手段】  排気管５の軸方向に貫通した第１貫通孔６を有して排気管５内に固定される弁座１と、排気管５の一端側から第１貫通孔６を介して流入する排気ガスを受ける底部２ａを有して排気管５内に軸方向移動可能に設けられる弁体２と、弁体２を弁座１に付勢して当接させるバネ３を備え、弁体の底部２ａに、排気管５の軸方向に貫通し、且つ、弁座１と弁体２が当接した際に第１貫通孔と非連通状態となる第２貫通孔７を設け、弁体２がバネ３の付勢力に抗して排気管５の他端側に移動した際には、排気管５の一端側から第１貫通孔６を介して流入する排気ガスを第２貫通孔から排気管５の他端側へ流出させることとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管の軸方向に貫通した第１貫通孔を有して排気管内に固定される弁座と、
前記排気管の一端側から第１貫通孔を介して流入する排気ガスを受ける受圧部を有して排気管内に軸方向移動可能に設けられる弁体と、
前記弁体を弁座に付勢して当接させる付勢手段を備え、
前記弁体の受圧部に、排気管の軸方向に貫通し、且つ、弁座と弁体が当接した際に第１貫通孔と非連通状態となる第２貫通孔を設け、
前記弁体が付勢手段の付勢力に抗して排気管の他端側に移動した際には、排気管の一端側から第１貫通孔を介して流入する排気ガスを第２貫通孔から排気管の他端側へ流出させることを特徴とする排気制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気制御弁に関し、特に排気管内に収容される排気制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気管の一端部の外周に開口部を設けると共に、この端部に有底筒状の弁体を軸方向移動可能に外嵌して設けることにより、排気管の他端部から排気ガスが流入して弁体が移動した際に、排気管に設けられた開口部と弁体の外周に設けられた開口部を連通状態として排気ガスを流出するようにした排気制御弁の技術が公知になっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４８４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の排気制御弁は、排気管の端部以外には設けることができない上、弁体を設けるためには排気管を加工して形状変更しなければならないという問題点があった。
また、弁体が排気管の端部に外嵌する構造上、その外形が大きくなってしまい、周辺部材の設計自由度が小さくなるという問題点があった。
さらに、排気制御弁の全開時であっても、排気ガスは弁体の外周に設けられた開口部から流出するため、排気ガスの圧力損失が大きい上、作動応答性が悪いという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、排気管を加工して形状変更することなく所望の位置にコンパクトに設けることができ、排気ガスをスムーズに流出できる排気制御弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１記載の発明では、排気管の軸方向に貫通した第１貫通孔を有して排気管内に固定される弁座と、前記排気管の一端側から第１貫通孔を介して流入する排気ガスを受ける受圧部を有して排気管内に軸方向移動可能に設けられる弁体と、前記弁体を弁座に付勢して当接させる付勢手段を備え、前記弁体の受圧部に、排気管の軸方向に貫通し、且つ、弁座と弁体が当接した際に第１貫通孔と非連通状態となる第２貫通孔を設け、前記弁体が付勢手段の付勢力に抗して排気管の他端側に移動した際には、排気管の一端側から第１貫通孔を介して流入する排気ガスを第２貫通孔から排気管の他端側へ流出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１記載の発明にあっては、排気管の軸方向に貫通した第１貫通孔を有して排気管内に固定される弁座と、前記排気管の一端側から第１貫通孔を介して流入する排気ガスを受ける受圧部を有して排気管内に軸方向移動可能に設けられる弁体と、前記弁体を弁座に付勢して当接させる付勢手段を備え、前記弁体の受圧部に、排気管の軸方向に貫通し、且つ、弁座と弁体が当接した際に第１貫通孔と非連通状態となる第２貫通孔を設け、前記弁体が付勢手段の付勢力に抗して排気管の他端側に移動した際には、排気管の一端側から第１貫通孔を介して流入する排気ガスを第２貫通孔を介して排気管の他端側へ流出させるため、排気管を加工して形状変更することなく所望の位置にコンパクトに設けることができ、排気ガスをスムーズに流出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の排気制御弁を示す側断面図、図２は本実施例１の排気制御弁の構成部材と排気管内への組み付けを説明する図、図３は図１のＳ３−Ｓ３における断面図、図４は図１のＳ４−Ｓ４線における断面図、図５は本実施例１の排気制御弁の作用を説明する図である。
【０００９】
先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、本実施例１の排気制御弁Ａは、弁座１と、弁体２と、バネ３（付勢手段に相当）と、緩衝部材４を備えて排気管５内に収容されている。
【００１０】
弁座１は、排気ガスの上流側となる排気管の一端側に開口した略皿状に形成され、その外周が複数のスポット溶接Ｓで排気管５に固定されている。
また、図３に示すように、弁座の底部１ａには排気管５の軸方向に貫通した円形の第１貫通孔６が複数形成されている。
【００１１】
弁体２は、排気ガスの下流側となる排気管５の他端側に開口した略皿状に形成される他、その外周の他端側には後述する緩衝部材４が外嵌され、その外周の一端側には縮径した段部２ｂが形成されている。
また、図３、４に示すように、弁体の底部２ａには弁座１の第１貫通孔６と重ならない位置に排気管５の軸方向に貫通した円形の第２貫通孔７が複数形成されている。
【００１２】
バネ３は、コイルスプリングが採用され、その両端部を溶接X1,X2（図２（ｂ）参照）によりそれぞれ弁座の底部１ａと弁体２の段部７の一部に固定されている。なお、バネ３は、コイルスプリングに限らず板バネ等で代用しても良い。
【００１３】
緩衝部材４は、弁体と排気管５の間隔を維持して両者の接触を防止するためのものであって、ステンレスメッシュ等の材質を用いて環状に形成され、弁体２の外周に図示を省略するスポット溶接にて固定されている。
なお、緩衝部材４の材質は適宜設定できる。同様に、緩衝部材４の形状は環状に限らず、複数の分割体で構成しても良い。
【００１４】
次に、作用を説明する。
このように構成された排気制御弁Ａを組み立てて排気管５内に収容するには、先ず、図２（ａ）に示すように、バネ３の一端部を弁座の底部１ａに溶接Ｘ１にて固定した後、弁体の底部２ａを弁座の底部１ａに当接した状態としてバネ３の他端部を弁体２の段部２ｂの一部に溶接Ｘ２にて固定する。
【００１５】
次に、緩衝部材４を弁体２の外周に図外のスポット溶接にて固定することにより排気制御弁Ａを組み立てる。
この際、バネ３の全長は自然長状態よりも幾分長い状態で溶接Ｘ２されることにより、弁体２は弁座１に当接した状態で付勢されている。
なお、前述した溶接Ｘ１の際に第１貫通孔６と第２貫通孔７を誤って重ねることがないように、弁座の底部１ａと弁体の底部２ａとに、互いに嵌合して周方向位置を決定する溝等を設けても良い。
【００１６】
次に、図２（ｂ）に示すように、排気制御弁Ａを排気管５内の所定の位置まで挿入して弁座１の外周をスポット溶接Ｓにて固定することにより、排気管５内に収容する（図１参照）。
【００１７】
従って、本実施例１の排気制御弁Ａは、排気管５内に収容できるため、排気管の端部に限らず、所望の位置にコンパクトに設置でき、周辺部材の設計自由度を拡大できる。
【００１８】
また、従来の発明に比べて排気制御弁Ａが排気管５の外形から突出することはないため、排気管５をマフラ内に設ける場合に、排気制御弁Ａとバッフルプレート（図示せず）が干渉する虞がなく、排気管５にバッフルプレートを容易に組み付けることができる。
【００１９】
また、排気管５を加工して形状変更する必要がないため、排気管５にスポット溶接Ｓにて固定するという簡便な作業でもって排気制御弁Ａを固定できる。
また、従来の発明に比べて、排気管５をマフラ内に設ける場合に、バッフルプレートの設置位置が排気制御弁Ａによって限定される虞がない。
【００２０】
このように構成された排気制御弁Ａは、図１に示すように、排気管５の一端側から流入した排気ガス（波線矢印で図示）によって、弁座１の第１貫通孔６を介して弁体の底部２ａ（受圧部に相当）に圧力が掛かり、その圧力が所定値以下の場合には、バネ３の付勢力によって弁体２が弁座１に当接した状態を維持し、つまり、第１貫通孔６と第２貫通孔７が非連通状態を維持して閉じた状態となる。
【００２１】
そして、図５に示すように、弁体の底部２ａに掛かる圧力が所定値よりも大きくなると、弁体２がバネ３の付勢力に抗して排気管５の他端側へ移動し、つまり、第１貫通孔６と第２貫通孔７が連通状態となって排気ガスが排気管５の他端側へ流出して開いた状態となる。
この際、弁体２は緩衝部材４を排気管５の内側に摺動させながら移動するため、弁体２が排気管５の内側に直接干渉することなく、両者の干渉音を防止できる。
【００２２】
また、弁体の底部２ａは排気ガスの圧力を第１貫通孔６を介して直接受けるため、弁体２の排気ガスの圧力変動に対する作動応答性が良い。
【００２３】
また、第１貫通孔６及び第２貫通孔７は排気管５の軸方向へ貫通されているため、排気ガスを排気管５の軸方向にスムーズに流出でき、排気抵抗を大幅に低減できる。
【００２４】
また、排気管５の他端側が外部や消音室に連通する場合には、排気制御弁Ａから流出した排気ガスを排気管５の端部に達するまでに再び整流化させた後、排気管５の他端側から排出できる。
【００２５】
その他、排気制御弁Ａの開閉のタイミングや開閉速度は、第１貫通孔６と第２貫通孔７の開口率やバネ３の付勢力によって適宜設定することができる。
例えば、第１貫通孔６と第２貫通孔７の開口率を共に大きく設定すれば、排気制御弁Ａが開いたときの排気抵抗を低減できる。
また、バネ３を所定のバネ定数とし、第１貫通孔６を所定の開口率とした場合には、第２貫通孔７の開口率を小さく設定すれば、弁体２における排気ガスを受ける面積が増えるため開くときのタイミングを早くできる等、第２貫通孔７の開口率を設計変更するだけでも様々なチューニングができる。
【００２６】
従って、従来の発明がバネの付勢力で行っていた排気制御弁の開閉のタイミングをバネ３の付勢力に加えて第１貫通孔６と第２貫通孔７の開口率でもって設定できるようになる。
【００２７】
次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の排気制御弁Ａにあっては、排気管５の軸方向に貫通した第１貫通孔６を有して排気管５内に固定される弁座１と、排気管５の一端側から第１貫通孔６を介して流入する排気ガスを受ける底部２ａを有して排気管５内に軸方向移動可能に設けられる弁体２と、弁体２を弁座１に付勢して当接させるバネ３を備え、弁体の底部２ａに、排気管５の軸方向に貫通し、且つ、弁座１と弁体２が当接した際に第１貫通孔と非連通状態となる第２貫通孔７を設け、弁体２がバネ３の付勢力に抗して排気管５の他端側に移動した際には、排気管５の一端側から第１貫通孔６を介して流入する排気ガスを第２貫通孔から排気管５の他端側へ流出させるため、排気管５を加工して形状変更することなく所望の位置にコンパクトに設けることができ、排気ガスをスムーズに流出できる。
【実施例２】
【００２８】
以下、実施例２を説明する。
本実施例２では実施例１と同一構成部材については同一の符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
【００２９】
図６は本発明の実施例２の排気制御弁を示す側断面図、図７は図６のＳ７−Ｓ７における断面図、図８は図６のＳ８−Ｓ８線における断面図、図９は本実施例２の排気制御弁の作用を説明する図である。
【００３０】
図６に示すように、本実施例１の排気制御弁Ｂでは、弁座の底部１ａの中心位置に排気管５の一端側に凸となるような第１凸部２０が形成され、一方、弁体の底部２ａの中心位置に排気管５の他端側に凸となるような第２凸部２１が形成されている。
【００３１】
そして、両凸部20,21同士で囲まれた空間にバネ２２が設けられている。
具体的には、バネ２２の全長は自然長状態よりも幾分長い状態でその一端部が弁座の底部１ａに形成された突部２０ａに係止され、他端部が弁体の底部２ａに形成された突部２１ａに係止されることにより、弁体２が弁座１に当接した状態で付勢されている。
【００３２】
また、図７に示すように、弁座の底部１ａの第１凸部２０の周囲には排気管５の軸方向に貫通した円形の第１貫通孔２３が形成され、図７、８に示すように、弁体の底部２ａにおける第２凸部２１の周囲には第１貫通孔２３と重ならない位置に排気管５の軸方向に貫通した第２貫通孔２４が形成されている。
【００３３】
このように構成された排気制御弁Ｂは、排気管５の一端側から流入した排気ガス（図６の波線矢印で図示）によって、弁座１の第１貫通孔２３を介して弁体の底部２ａに圧力が掛かり、その圧力が所定値以下の場合には、バネ２２の付勢力によって弁体２が弁座１に当接した状態を維持し、つまり、第１貫通孔２３と第２貫通孔２４が非連通状態を維持して閉じた状態となる。
【００３４】
そして、図９に示すように、弁体の底部２ａに掛かる圧力が所定値よりも大きくなると、弁体２がバネ２２の付勢力に抗して排気管５の他端側へ移動し、つまり、第１貫通孔２３と第２貫通孔２４が連通状態となって排気ガスが排気管５の他端側へ流出して開いた状態となる。
【００３５】
従って、本実施例２の排気制御弁Ｂにあっては、コンパクトなバネ２２を採用しつつ実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３６】
以下、実施例３を説明する。
本実施例３では実施例１と同一構成部材については同一の符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
【００３７】
図１０は本発明の実施例３の排気制御弁を示す側断面図（ａ）と作用を説明する図（ｂ）である。
【００３８】
図１０に示すように、本実施例３の排気制御弁Ｃでは、排気管５の他端側に環状の支持部材３０がスポット溶接Ｘ３にて固定され、この支持部材３０と段部が省略された弁体２の底部２ａとの間にバネ３１が設けられている。
【００３９】
具体的には、バネ３１の全長は自然長状態よりも短い状態でその一端側が弁体２の底部２ａに当接され、他端側が支持部材３０に当接されることにより、弁体２が弁座１に当接した状態で付勢されている。
【００４０】
従って、排気管５の一端側から流入した排気ガス（図１０（ａ）の波線矢印で図示）によって、弁座１の第１貫通孔６を介して弁体の底部２ａに圧力が掛かり、その圧力が所定値以下の場合には、バネ３１の付勢力によって弁体２が弁座１に当接した状態を維持し、つまり、第１貫通孔６と第２貫通孔７が非連通状態を維持して閉じた状態となる。
【００４１】
そして、図１０（ｂ）に示すように、弁体の底部２ａに掛かる圧力が所定値よりも大きくなると、弁体２がバネ３１の付勢力に抗して排気管５の他端側へ移動し、つまり、第１貫通孔６と第２貫通孔７が連通状態となって排気ガスが排気管５の他端側へ流出して開いた状態となる。
【００４２】
即ち、実施例１のバネ３の全長が自然長状態よりも長い状態で設置されるのに対し、本実施例３ではバネ３１の全長が自然長状態よりも短い状態で設置されている。
なお、図１１に示すように、弁座１に一体的に固定した支持部材３２を採用しても良く、バネの形状、配置、特性等に応じて行われる弁座１及び弁体２の詳細な部位の形状変更は本発明の範疇となる。
【００４３】
次に、本発明の排気制御弁の排気系への設置例を説明する。
なお、本発明の排気制御弁は以下に説明する設置位置に限定されるものではない。また、後述するメインマフラやサブマフラの内部構造の詳細については適宜設定できる。
排気制御弁の設置位置としては、図１２（ａ）に示すように、図外のエンジン、エキゾーストマニホールド、触媒コンバータを介した排気ガスがブランチ管４０の後方でそれぞれ２つの排気流路に分かれてサブマフラ41,42に流入するような排気系において、一方のサブマフラ４１内のインレットイプ４３内に排気制御弁を設けることにより、インレットパイプ４３からサブマフラ４１内へ流入する排気ガスを制御できるようになる。
【００４４】
また、図１２（ｂ）に示すように、サブマフラ41,42の内部構造を直管４４が配置されたストレート構造として、この直管４４内に排気制御弁を設けても良い。
また、図１２（ｃ）に示すように、図外のエンジン、エキゾーストマニホールド、触媒コンバータを介した排気ガスがブランチ管４０の後方で２つの排気流路に分かれてそれぞれサブマフラ41,42を介してメインマフラ５０のインレットパイプ51,52に流入するような排気系において、一方のインレットパイプ５１内に排気制御弁を設けることにより、インレットパイプ５１からメインマフラ５０内へ流入する排気ガスを制御できるようになる。
【００４５】
また、図１２（ｄ）に示すように、排気ガスがメインマフラ５０の手前側で合流してインレットパイプ５１から流入した後、アウトレットパイプ53,54から排出される場合には、一方のアウトレットパイプ５３内に排気制御弁を設けることにより、アウトレットパイプ５３から外部へ流出する排気ガスを制御できるようになる。
【００４６】
さらに、排気制御弁の設置はマフラ内に限らず、その他の様々な位置に設置でき、例えば、図１３に示すように、排気系の接続管６０内に排気制御弁を設けることにより、この排気制御弁を閉じた際にハッチング部分で示す排気系をレゾネータとして機能させることができる。
【００４７】
また、排気系の共鳴部位に排気制御弁を設けることにより、共鳴を分断することができ、例えば、排気制御弁が閉じた際には共鳴が高周波側に移動し、排気制御弁が開いた際には低周波側に移動する特性を利用して共鳴を無くしたり、様々な音のチューニングが可能となる。
【００４８】
さらに、排気管５内に複数の排気制御弁を設けてこれらを組み合わせて使用することもでき、例えば、図１４に示すように、排気管５内に２つの排気制御弁Ａを設けて各排気制御弁Ａの開閉のタイミングや開閉速度を異なるように設定すれば、様々な制御が可能となる。
【００４９】
以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例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、第1,2貫通孔の形状、配置、大きさについては適宜設定でき、図１５に示すように、半円形状の第1,2貫通孔70,71を形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１の排気制御弁を示す側断面図である。
【図２】本実施例１の排気制御弁の構成部材と排気管内への組み付けを説明する図である。
【図３】図１のＳ３−Ｓ３における断面図である。
【図４】図１のＳ４−Ｓ４線における断面図である。
【図５】本実施例１の排気制御弁の作用を説明する図である。
【図６】本発明の実施例２の排気制御弁を示す側断面図である。
【図７】図６のＳ７−Ｓ７における断面図である。
【図８】図６のＳ８−Ｓ８線における断面図である。
【図９】本実施例２の排気制御弁の作用を説明する図である。
【図１０】本実施例３の排気制御弁の側断面図及び作用を説明する図である。
【図１１】その他の実施例の排気制御弁の側断面図及び作用を説明する図である。
【図１２】排気制御弁をマフラ内の排気管内に設けた例を説明する図である。
【図１３】排気管内に排気制御弁を複数設けた例を説明する図である。
【図１４】その他の第１貫通孔及び第２貫通孔の一例を説明する図である。
【図１５】その他の実施例の排気制御弁を説明する図である。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ、Ｂ、Ｃ  排気制御弁
Ｓ  スポット溶接
１  弁座
１ａ  （弁座の）底部
２  弁体
２ａ  （弁体の）底部
２ｂ  段部
３  バネ
４  緩衝部材
５  排気管
６  第１貫通孔
７  第２貫通孔
２０  第１凸部
２１  第２凸部
２２  バネ
２３  第１貫通孔
２４  第２貫通孔
３０  支持部材
３１  バネ
４０  ブランチ管
４１、４２  サブマフラ
４３、５１、５２  インレットパイプ
５３、５４  アウトレットパイプ
５０  メインマフラ
６０  接続管
７０  第１貫通孔
７１  第２貫通孔
【図１】
2007056752.tif 000003
【図２】
2007056752.tif 000004
【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】
2007056752.tif 000013
【図１２】
2007056752.tif 000014
【図１３】
2007056752.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2007056752.tif 000017