(57)【要約】【課題】  排気通路の流路面積を小さくする閉じ側と、その面積を大きくする開き側とに切り換わる開閉弁を閉じ側に付勢するねじりコイルばねのセット荷重を複数種に設定でき、エンジンの出力特性に合わせて開閉弁の開閉特性の設定を変更できる。【解決手段】  ねじりコイルばね２６の固定側アーム２６ａをプレート２８の複数の係止部２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの一つに選択的に係止することにより、ねじりコイルばね２６の巻き込み量を複数に設定できるようにした。【選択図】      図４
2007205180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）の排気系（Ｅｘ）に設けられて、
排気ガスが通る排気通路を開閉する開閉弁（２２）と、
開閉弁（２２）を閉じ側に付勢する弾性部材（２６）とを備え、
開閉弁（２２）に作用する排気ガス圧力の増加により、弾性部材（２６）の付勢力に抗して開閉弁（２２）を閉じ側から開き側へ切換える排気流量制御弁において、
前記弾性部材（２６）は、固定部材（２８）に係止される固定側アーム（２６ａ）と、開閉弁（２２）を閉じ側に付勢する可動側アーム（２６ｂ）とを備えるねじりコイルばねからなり、前記固定部材（２８）は複数の係止部（２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ；２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ…２８Ｘ）を備え、これらの係止部の一つに前記固定側アーム（２６ａ）を選択的に係止することにより、ねじりコイルばね（２６）の巻き込み量を複数に設定できるようにしたことを特徴とする、排気流量制御弁。
【請求項２】
前記固定部材２８は、櫛歯状の複数の係止部を備えるプレートであることを特徴とする、前記請求項１記載の排気流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気ガスが通る排気通路に設けられる排気流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気ガスが流れる排気通路に、弾性部材により閉じ側へ付勢される開閉弁を設け、排気ガス圧力の作用によりこの開閉弁が弾性部材の付勢力に抗して開き側へ切換わるようにして、排気通路を遮断・連通したり、あるいは排気ガスの流路断面積を増減させて、エンジンの低負荷時運転時の消音効果を向上させつつ、エンジンの高負荷運転時の出力低下を防止するようにした排気流量制御弁は広く知られている（後記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３５５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に開示されるものは、弾性部材としてねじりコイルばねが使用され、このねじりコイルばねの固定側アームを固定部に係止し、また、その可動側アームを開閉弁に連接し、この弾性部材の付勢力により開閉弁を閉じ側へ付勢するようにしている。
【０００４】
ところで、上記エンジンの低負荷運転時の消音作用と、その高負荷運転時の出力低下防止作用の双方の作用効果を一層高めるには、エンジンの出力特性に合わせて開閉弁の開閉特性を設定することが要求され、かかる要求を充足するには、たとえば、セット時のばね荷重が異なる複数種類のねじりコイルばねを用意して、エンジン出力特性に合わせた対応が必要となり、開閉弁の開閉特性の設定を変更するのが面倒であるばかりでなくコスト高を招くという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたもので、同一種類のねじりコイルばねを用いて、エンジンの出力特性に合わせて開閉弁の開閉特性の設定を容易に変更できるようにして前記問題を解決できるようにした新規な排気流量制御弁を提供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、請求項１記載の発明は、エンジンの排気系に設けられて、排気ガスが通る排気通路を開閉する開閉弁と、開閉弁を閉じ側に付勢する弾性部材とを備え、開閉弁に作用する排気ガス圧力の増加により、弾性部材の付勢力に抗して開閉弁を閉じ側から開き側へ切換える排気流量制御弁において、
前記弾性部材は、固定部材に係止される固定側アームと、開閉弁を閉じ側に付勢する可動側アームとを備えるねじりコイルばねからなり、前記固定部材は複数の係止部を備え、これらの係止部の一つに前記固定側アームを選択的に係止することにより、ねじりコイルばねの巻き込み量を複数に設定できるようにしたことを特徴としている。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１記載のものにおいて、前記固定部材は、櫛歯状の複数の係止部を備えるプレートであることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１、２記載の発明によれば、ねじりコイルばねの固定側アームを、固定部材の複数の係止部の一つに選択的に係止することにより、同一種類のねじりコイルばねを用いて複数種類のセット荷重を設定できる。したがって、エンジンの出力特性に合わせて開閉弁の開閉特性の設定を容易に変更できる。
【０００９】
また、同一種類のねじりコイルばねを用いても、その製造誤差により自由状態でのねじりコイルばねの巻き込み量、すなわちその固定側アームと可動側アームの開き度合にばらつきが生じるが、固定アームを係止する係止部間の巻き込み量の変化量を小さくすることで、こうしたばらつきを吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１１】
図１〜６を参照して本発明の第１実施例について説明するに、この実施例は、本発明排気流量制御弁を自動車用エンジンの排気系に実施した場合であり、図１は、本発明排気流量制御弁を備えたエンジンの排気系の全体側面図、図２は、図１の２矢視の仮想線囲い部分の要部破断拡大図、図３は、図２の３矢視の要部破断図、図４は、排気流量制御弁の斜視図、図５は、図２の５−５線に沿う拡大断面図、図６は、図２の６−６線に沿う拡大断面図（開閉弁の正面図）である。
【００１２】
図１において、自動車に搭載されるエンジンＥの排気ポートに接続されて、車両に支持される排気系Ｅｘは自動車の前後方向に沿って延びており、その上流側から下流側に沿って直下型排気触媒Ｃ、本発明にかかる排気流量制御弁Ｖを設けた排気管３、一次消音器（プリチャンバ）Ｍ１および二次消音器Ｍ２が順次に接続される。そして、エンジンＥの運転により、そこから排出された排気ガスは、直下型排気触媒Ｃにより排気ガス中の含まれるＨＣ、ＣＯ，ＮＯｘなどの有害成分が浄化されたのち、排気流量制御弁Ｖを経て一次および二次消音器Ｍ１、Ｍ２により排気騒音が消音されて外部に排出される。
【００１３】
つぎに、図２〜５を参照して、本発明に従う排気流量制御弁Ｖの構成を具体的に説明する。
【００１４】
この排気流量制御弁Ｖは、直下型触媒Ｃの出口に接続される上流側排気管１の下流端と、一次消音器Ｍ１の入口に接続される下流側排気管２の上流端との間に接続される排気管３に設けられており、この排気管３は、内管４と、この内管４を環状の空間６をあけて包囲する外管５とより構成されている。外管５の上流側はコーン状に形成されていて、内管４の上流側に接合され、この接合部には、上流側接続フランジ９に結合される接続パイプ８が挿嵌され、その接合部と接続パイプ８とは、気密に溶接１０されている。また、図２、３に示すように、外管５の下流側はへら絞り加工（スピニング加工）されていて、その下流端は、下流側接続フランジ１３に結合される接続パイプ１２に溶接１４されている。内管４の下流側は、外管５の下流側にステンレスメッシュのリング１５を介してフローティング支持されており、内管４の熱延びを吸収できるようにされている。
【００１５】
前記上流側接続フランジ９は、上流側排気管１の下流側接続フランジ１ｆに複数のボルト・ナットにより一体に結合され、また前記下流側接続フランジ１３は、下流側排気管２の上流側接続フランジ２ｆに複数のボルト・ナットにより一体に結合されている。
【００１６】
図５に最も明瞭に示すように、前記内管４は、縦方向に２分割される左、右分割半体４Ｌ，４Ｒを溶接１７して構成されており、この内管４の長手方向の中間部において、その上半部の一側には、空間６に通じる凹み１８が形成されており、これにより、内管４は、その上半部の断面積が、その下半部の断面積よりも小さくされている。内管４の、凹み１８を形成した上半部の左右対向面には、それぞれ外側に膨出する左右軸受孔１９Ｌ，１９Ｒが形成されており、これらの軸受孔１９Ｌ，１９Ｒには、ステンレスメッシュよりなる左右ブッシュ２０Ｌ，２０Ｒが同一軸線上で収容されており、これらのブッシュ２０Ｌ，２０Ｒに、開閉弁２２に溶接される弁軸２３が回転自在に貫通される。前記開閉弁２２の揺動支持部２２Ｓには、その弁幅を狭くする切り欠き２２Ｃが形成され、この開閉弁２２の揺動支持部２２Ｓは、断面積が小さくなった内管４の上半部に収容されていて、前記開閉弁２２の揺動支持部２２Ｓに溶接した前記弁軸２３が左右ブッシュ２０Ｌ，２０Ｒを介して内管４の上半部に揺動可能に支持される。弁軸２３の左右には、フランジ２３Ｆ，２３Ｆが一体に形成され、これらのフランジ２３Ｆ，２３Ｆを左右ブッシュ２０Ｌ，２０Ｒに対向させて、弁軸２３およびこれに溶接される開閉弁２２の軸方向の位置決めがなされる。また、ステンレスメッシュよりなる左右ブッシュ２０Ｌ，２０Ｒは、開閉弁２２および弁軸２３が内管４に直接当たらないようにしているので、開閉弁２２の開閉動作時に、異音が発生することが回避される。
【００１７】
図５、６に示すように、開閉弁２２は、幅狭に形成される揺動支持部２２Ｓと、幅広に形成されて、この開閉弁２２の主たる部分を構成する揺動主体部２２Ｍとより構成されており、揺動支持部２２Ｓには、前述のように前記弁軸２３が溶接されて内管４に揺動可能に支持され、また、揺動主体部２２Ｍは、内管４の流路断面積の大きい内管４の下半部にあって、その揺動先端部は開閉弁２２の開閉に伴い、内管４内の排気通路内周面との間に形成される流路断面積を大きく変化させる部分である。
【００１８】
図２、５、６に示すように、開閉弁２２の揺動主体部２２Ｍの背面、すなわち排気ガスの流れ方向下流側の面には錘４０が溶接されている、この錘４０は板状に形成されると共にその外周輪郭が、揺動主体部２２Ｍの外周輪郭と合うようにされている。また、この錘４０の上縁は、平坦に形成されていて開閉弁２２の、揺動支持部２２Ｓと揺動主体部２２Ｍとの境界部分に位置しており、開閉弁２２の背面との間に段差を形成している。しかして、この錘４０は、開閉弁の振動防止作用の外に開閉弁２２と協働して開閉弁２２の背面側に発生する排気ガスの乱流の抑制機能を有している。
【００１９】
図２〜５に示すように、内管４の上部に形成した空間６の凹み１８には、前記開閉弁２２を閉じ側、すなわち内管４内の排気ガスの通路面積を小さくする側に付勢する弾性部材２６が設けられる。この弾性部材２６は、この実施例では、ねじりコイルばねにより構成されており、このねじりコイルばね２６は、内管４の壁面から凹み１８に向けて片持ち状に溶接した断面Ｃ字状の支持部材２７に嵌込み支持されている。ねじりコイルばね２６は、その軸方向の一端より固定側アーム２６ａが延びており、また、その他端より可動側アームー２６ｂが延びている。図４に最も明瞭に示すように、内管４には固定部材としてのプレート２８が溶接されており、このプレート２８には、複数（３つ）の凹溝よりなる係止部２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが櫛歯状に列設されており、これらの係止部２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの一つに、ねじりコイルばね２６の固定側アーム２６ａが係止され、これにより、後に述べるように、ねじりコイルばね２６のセット荷重を変更できるようにされている。
【００２０】
また、ねじりコイルばね２６の可動側アーム２６ｂは、リンク機構３０を介して前記開閉弁２２に連結されている。前記リンク機構３０は、前記空間６の凹み１８内に収容されるステー３１を備えており、このステー３１は、その基端にボス部３１ａを、その先端にフック部３１ｂを有しており、そのボス部３１ａが弁軸２３に嵌合、溶接され、また、そのフック部３１ｂが、前記ねじりコイルばね２６の他端に設けた連結子３３に係脱可能に係合されている。図５に示すように、前記連結子３３は筒状のカーボンブッシュにより構成されている。
【００２１】
図２に実線で示すように、ねじりコイルばね２６の弾発力は、連結子３３をステー３１の先端のフック部３１ｂに弾発係合させ、ステー３１を時計方向（図２矢印ａ方向）へ回動させて、錘４０を取付けた開閉弁２２を閉じ側へ付勢し、該開閉弁２２を閉じ側へ切換えるようにしている。そして、開閉弁２２が閉じ側に切換えられた状態では、内管４内には、エンジンＥのアイドリング運転、始動運転時などの低速運転に応じた狭い排気ガスの通路断面積が形成される。また、内管４を流れる排気ガスの排気圧力が、ねじりコイルばね２６の弾発力よりも大きくなるにつれて、開閉弁２２は反時計方向（図２矢印ｂ）すなわち開き側へ切換られる。このとき、連結子３３は、図２鎖線に示すように、フック部３１ｂ側からボス部３１ａ側へとスライド移動する。そして、ねじりコイルばね２６の弾発力と、排気ガスの排気圧力とがバランスしたところで、開閉弁２２は所定の開度に安定よく維持され、その開閉弁２２が排気圧力変動をうけてばたつくことがない。
【００２２】
つぎに、この実施例の作用について説明する。
【００２３】
図１に示すように、排気系Ｅｘに接続される排気管３は、その長手方向が自動車の前後方向に沿うようにして車両に支持されており、この支持状態で、ねじりコイルばね２６およびリンク機構３０は、外管５の上部と内管４との間に形成される空間６に配置される。
【００２４】
いま、エンジンＥが運転されると、そこから排出される排気ガスは排気系Ｅｘへと流れる。排気系Ｅｘを流れる排気ガスは、直下型排気触媒Ｃへと流れ、排気ガス中の含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害成分が浄化されたのち、本発明にかかる排気流量制御弁Ｖを経て排気ガス流量が制御されたのち、一次および二次消音器Ｍ１、Ｍ２へと流れ、排気音が順次に消音されて外部に排出される。
【００２５】
エンジンＥのアイドリング運転、始動運転を含む低速運転域では、エンジンＥの燃焼圧力が低く、そこから排出される排気ガスの排気圧力も低いため、排気管３内に流入する排気ガス動圧も低く、開閉弁２２は、図２に実線に示すように、閉じ側に保持されていて、内管４内の排気ガス通路面積を最も絞っているので、排気エネルギを減少させて、一次消音器Ｍ１の手前にて排気騒音を予備的に消音させると共にエンジンＥの充填効率が高められる。
【００２６】
一方、エンジンＥの燃焼が完爆状態となって、その回転数が高速運転域に達すると、その燃焼圧力も高くなり、そこから排出される排気ガスの圧力も高くなるため、内管４内に流入した排気ガス動圧は、図２に鎖線に示すように、開閉弁２２を弾性部材すなわちねじりコイルばね２６の弾発力に抗して開閉弁２２を開き側へ切換えるに至り、該排気管３内の排気通路の通路断面積を大きくし、エンジンＥの高速回転域での排気圧力損失の低減を図ることができる。
【００２７】
ところで、この第１実施例のものによれば、ねじりコイルばね２６は、その固定側アーム２６ａを、プレート２８の複数の係止部２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの一つに選択的に係止することにより、一つのねじりコイルばね２６を用いてセット荷重を複数種類に設定することができ、これにより、エンジンＥの出力特性に合わせて開閉弁２２の開閉特性の設定を変更することが可能になる。
【００２８】
つぎに、図７を参照して本発明の第２実施例について説明する。
【００２９】
図７は、ねじりコイルばねおよびその固定部材の斜視図であり、前記第１実施例と同じ要素には同じ符号が付される。
【００３０】
この第２実施例は、固定部材としてのプレート２８の構造が前記第１実施例のものと若干相違しており、すなわち、前記プレート２８に列設される複数の係止部２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ…２８Ｘの数を多くすると共にそれらの間隔を細かく設定してある。
【００３１】
これにより、エンジンＥの出力特性に合わせて開閉弁２２の開閉特性の設定を変更することが可能になるだけでなくねじりコイルばね２６の製造誤差によるり自由状態での巻き込み量、すなわち固定側アーム２６ａと可動側アーム２６ｂの開き度合のばらつきをも吸収することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。
【００３３】
たとえば、前記実施例では、本発明にかかる排気流量制御弁Ｖを直下型触媒Ｃと一次消音器Ｍ１との間に設けているいが、これを排気系Ｅｘの他の箇所に設けてもよい。また、前記実施例では、排気管３は断面円形に形成されるが、これを断面楕円形その他の形状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明排気流量制御弁を備えたエンジンの排気系の全体側面図
【図２】図１の２矢視の仮想線囲い部分の要部破断拡大図
【図３】図２の３矢視の要部破断図
【図４】排気流量制御弁の斜視図
【図５】図２の５−５線に沿う拡大断面図
【図６】図２の６−６線に沿う拡大断面図（開閉弁の正面図）
【図７】ねじりコイルばねおよびその固定部材の斜視図（第２実施例）
【符号の説明】
【００３５】
２２・・・・・・・・・開閉弁
２６・・・・・・・・・弾性部材（ねじりコイルばね）
２６ａ・・・・・・・・固定側アーム
２６ｂ・・・・・・・・可動側アーム
２８・・・・・・・・・固定部材（プレート）
２８Ａ・・・・・・・・係止部
２８Ｂ・・・・・・・・係止部
２８Ｃ・・・・・・・・係止部
２８Ｘ・・・・・・・・係止部
Ｅ・・・・・・・・・・エンジン
Ｅｘ・・・・・・・・・排気系
【図１】
2007205180.tif 000003
【図２】
2007205180.tif 000004
【図３】
2007205180.tif 000005
【図４】
2007205180.tif 000006
【図５】
2007205180.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007205180.tif 000009