(57)【要約】【課題】弁体と弁座との打音を抑制し、耐久性を向上した排気バルブ装置を提供する。【解決手段】排気バルブ装置であって、排気ガスの圧力に応じて開閉する弁体４と、弁体４が閉じた場合に弁体４が当接する弁座９と、弁体４を閉じ側に向けて付勢する付勢手段５と、弁体４の開度が弁体４を閉じる開度よりも大きい所定開度以下である場合に弾性変形して、付勢手段５による付勢力を低減する付勢力低減手段６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの圧力に応じて開閉する弁体と、
前記弁体が閉じた場合に前記弁体が当接する弁座と、
前記弁体を閉じ側に向けて付勢する付勢手段と、
前記弁体の開度が、前記弁体を閉じる開度よりも大きい所定開度以下である場合に弾性変形して、前記付勢手段による付勢力を低減する付勢力低減手段とを備える排気バルブ装置。
【請求項２】
前記付勢力低減手段は、前記弁体と前記弁座との間に設けられたバネであることを特徴とする請求項１に記載の排気バルブ装置。
【請求項３】
前記弁体は、前記弁座に向けて突出する突部を備え、
前記付勢力低減手段は、前記弁体の開度が前記所定開度以下である場合に前記突部が挿入され、前記突部によって前記突部の挿入方向に対して交差する方向に広がるバネであることを特徴とする請求項１または２に記載の排気バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気バルブ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気ガスの圧力が高くなるとバルブが開く排気バルブ装置が特許文献１に開示されている。バルブは、バネによって閉じ側に付勢されており、バネによる付勢力よりも排気ガスの圧力が高くなると開く。
【０００３】
バルブが開くと、排気ガスの圧力が下がるので、排気ガスの圧力がさほど高くない場合には、バネによる付勢力が排気ガスの圧力よりも高くなり、バルブが閉じる。そして、バルブが閉じることで再び排気ガスの圧力が高くなり、バルブが開く。このようにバルブの開閉が繰り返し生じる、いわゆるチャタリングが生じると、バルブの開閉による打音が繰り返し生じる。
【０００４】
これを抑制するために、バルブの回転軸に突起を設け、バルブが全閉から所定の微小開度開いている場合に突起と接触する摩擦力調整面を設けるものが特許文献２に開示されている。
【０００５】
特許文献２では、バルブが全閉から所定の微小開度開いている場合に、突起と摩擦力調整面とが摺動し、突起と摩擦力調整面との摩擦力によって、チャタリングの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９１７１９号公報
【特許文献２】特開２００８−１９６４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の発明では、突起または摩擦力調整面が摩擦により劣化し易く、排気バルブ装置の耐久性が低下する、といった問題点がある。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、チャタリングによる打音の発生を抑制しつつ、排気バルブ装置の耐久性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様に係る排気バルブ装置は、排気ガスの圧力に応じて開閉する弁体と、弁体が閉じた場合に弁体が当接する弁座と、弁体を閉じ側に向けて付勢する付勢手段と、弁体の開度が弁体を閉じる開度よりも大きい所定開度以下である場合に弾性変形して、付勢手段による付勢力を低減する付勢力低減手段とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
この態様によると、付勢手段による付勢力を付勢力低減手段によって低減することで、チャタリングによる打音の発生を抑制し、排気バルブ装置の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の排気バルブ装置の概略構成図である。
【図２】第２実施形態の排気バルブ装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第１実施形態の構成について図１を用いて説明する。図１は第１実施形態の排気バルブ装置１の概略構成図である。図１は弁体４が開いた場合における弁体４と第２バネ６との形状を破線で示す。
【００１３】
排気バルブ装置１は、排気管２と、軸部３と、弁体４と、第１バネ５と、第２バネ６とを備える。
【００１４】
排気管２は、例えばエンジンから排出された高温の排気ガスが流れる。排気管２は、排気ガスの流れ方向の上流側に設けられた第１排気管７と、第１排気管７よりも下流側に設けられた第２排気管８と、第１排気管７と第２排気管８とを連結する弁座９とを備える。第２排気管８は第１排気管７よりも径が大きい。排気ガスの流れ方向の下流側に位置する第１排気管７の端部と、排気ガスの流れ方向の上流側に位置する第２排気管８の端部とは弁座９によって連結する。
【００１５】
弁座９は、排気ガスの流れ方向の下流側に位置する第１管の端部から第１管の軸線に対して交差する方向に延設される。弁体４が閉じた場合に、弁座９には弁体４の外周部が当接する。弁座９は弁体４が閉じた場合に第２バネ６を収容する凹部１０を備える。凹部１０は、第２排気管８側に向けて開口し、底部１０ａを有する有底形状である。
【００１６】
軸部３は、第２排気管８に設けられ、第２排気管８によって回動可能に支持されている。軸部３には弁体４が取り付けられる。
【００１７】
弁体４は、軸部３と一体となって回動する。弁体４は第１バネ５によって閉じ側に向けて付勢されており、第２バネ６、および排気ガスの圧力によって開き側に向けて付勢されている。弁体４は、第１バネ５による付勢力、第２バネ６による付勢力、および第１排気管７の排気ガスの圧力に応じて回動し、開閉する。第１排気管７の排気ガスの圧力が低い場合には、弁体４は弁座９に当接しており、弁体４は閉じている。第１排気管７の排気ガスの圧力が高くなると、弁体４は弁座９から離れ、弁体４は開く。
【００１８】
第１バネ５は、軸部３の周囲に設けられ、一方の端部が排気管２に係止され、もう一方の端部が弁体４に係止されるねじりバネである。第１バネ５は、弁体４を閉じ側に向けて付勢する。第１バネ５による付勢力は、弁体４の開度が大きくなるほど大きくなる。
【００１９】
第２バネ６は、一方の端部が第１排気管７側の弁体４の面に係止され、弁体４と一体となって回動する。もう一方の端部は、弁体４の開度が所定開度よりも小さい場合に、凹部１０の底部１０ａに当接し、第２バネ６は圧縮される。圧縮された第２バネ６は、弁体４を開き側に向けて付勢する。第２バネ６による付勢力は、弁体４の開度が小さくなるほど大きくなる。
【００２０】
所定開度は、第１バネ５、および第２バネ６のバネ係数、および長さなどに応じて設定される開度であり、詳しくは後述するチャタリングによる打音を抑制し、弁体４が閉じる時の打音を抑制するために設定される開度であり、弁体４が閉じる開度よりも大きい。
【００２１】
第１実施形態の作用について説明する。
【００２２】
第１排気管７の排気ガスの圧力が、所定圧力以下の場合には、第１バネ５による付勢力が第２バネ６による付勢力と排気ガスの圧力とを合わせた力よりも大きく、弁体４は閉じている。所定圧力は、エンジンの運転状態などに応じて排気ガスの流路を切り替え、排気音を低減するための圧力であり、予め設定されている。
【００２３】
第１排気管７の排気ガスの圧力が所定圧力よりも高くなると第１バネ５による付勢力よりも排気ガスの圧力と第２バネ６の付勢力とを合わせた力が大きくなり、弁体４が開く。弁体４が開くことで第１排気管７の排気ガスが第２排気管８へ流れ、第１排気管７の圧力が下がる。
【００２４】
排気ガスによる圧力がさほど高くない場合には、第１排気管７の圧力が下がることで、第１バネ５による付勢力によって弁体４が閉じ、弁体４が閉じることで再び第１排気管７の圧力が高くなり、弁体４が開く。この動作が繰り返し行われ、チャタリングが発生し、弁体４と弁座９との打音が繰り返し発生するおそれがある。
【００２５】
本実施形態では、第２バネ６を設けることで、第２バネ６による付勢力によって第１バネ５による第１付勢力を低減し、チャタリングが発生した場合であっても、チャタリングによる打音を小さくすることができる。なお、第２バネ６による付勢力は、弁体４の開度が小さいほど大きく、第１バネ５による付勢力の低減量が大きくなる。
【００２６】
第１排気管７の排気ガスの圧力がさらに高くなると、排気ガスの圧力によって弁体４が開いた状態が保持される。第２バネ６は弁体４と一体となって回動し、弁体４の開度が所定開度よりも大きくなると、第２バネ６の端部は、凹部１０の底部１０ａから離れる。
【００２７】
第１排気管７の排気ガスの圧力が低くなると、第１バネ５の付勢力によって弁体４が閉じる。弁体４の開度が所定開度よりも小さくなると第２バネ６の端部は凹部１０の底部１０ａに当接し、第２バネ６は圧縮され、第２バネ６による付勢力が発生する。これにより、弁体４が急に閉じることを抑制し、打音を小さくすることができる。
【００２８】
第１実施形態の効果について説明する。
【００２９】
弁体４の開度が所定開度以下である場合に、第２バネ６によって弁体４を開き側に向けて付勢することで、第１バネ５による付勢力を低減し、チャタリングが発生した場合でも、チャタリングによる打音を抑制することができる。
【００３０】
第２バネ６を設けずに剛性が高い部材を係合させて、部材間に大きい摩擦力を発生させてチャタリングの発生を抑制することも可能であるが、排気ガスは温度が高いため部材が固着し、弁体４の動作が鈍くなるおそれがあり、また排気バルブ装置１の耐久性が悪くなるおそれがある。
【００３１】
本実施形態は、弾性変形する第２バネ６を用いることで、排気ガスによって部材同士が固着することを抑制することができ、排気バルブ装置１の耐久性を向上することができる。
【００３２】
次に本発明の第２実施形態について図２を用いて説明する。
【００３３】
第２実施形態については第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３４】
排気バルブ装置１は、排気管２と、軸部３と、弁体４と、第１バネ５と、第３バネ２０と、バネ保持部２１とを備える。
【００３５】
弁体４は、弁体４が閉じている場合に第１排気管７側に位置する面から第１排気管７側に向けて突出する突部２２を備える。突部２２は先端となるにつれて細くなる。突部２２は、後述する第３バネ２０の挿入部２３に挿入されると、第３バネ２０を押し広げる。これにより、弁体４は、第３バネ２０による反力で開き側に向けて付勢される。
【００３６】
排気管２に設けられた弁座９は、弁体４の開度が小さくなると突部２２が挿入される孔９ａを備える。
【００３７】
第３バネ２０は、弁座９よりも第１排気管７側に設けられる。第３バネ２０は、板バネを曲げて形成され、略Ｖ字状の挿入部２３を備える。弁体４の開度が所定開度以下となると、挿入部２３には孔９ａを通った突部２２が挿入される。挿入部２３は、突部２２が挿入されると、突部２２の挿入方向に対して交差する方向に突部２２によって押し広げられる。第３バネ２０はバネ保持部２１に設けたストッパー２４によって突部２２の挿入方向に対して交差する方向への移動が規制されており、挿入部２３に突部２２が挿入されるほど、突部２２を挟持する力、すなわち弁体４を開き側に付勢する力が大きくなる。
【００３８】
バネ保持部２１は、排気管２に取り付けられ、第３バネ２０を保持し、ストッパー２４を備える。
【００３９】
第２実施形態の作用について説明する。
【００４０】
第１排気管７の排気ガスの圧力が低い場合には、弁体４は閉じている。弁体４の突部２２は、第３バネ２０の挿入部２３に挿入されている。
【００４１】
第１排気管７の排気ガスの圧力が所定圧力よりも高くなると、弁体４が開く。排気ガスが第２排気管８に流入し、第１排気管７の排気ガスの圧力が下がった場合であっても、弁体４は第３バネ２０によって開き側に向けて付勢されており、第１バネ５による付勢力を低減し、チャタリングによる打音を小さくすることができる。
【００４２】
第１排気管７の排気ガスの圧力がさらに高くなると、排気ガスの圧力によって弁体４が開いた状態に保持される。突部２２は、弁体４と一体となって回動し、弁体４の開度が所定開度よりも大きくなると、突部２２は第３バネ２０の挿入部２３から抜ける。
【００４３】
第１排気管７の排気ガスの圧力が低くなると、弁体４は第１バネ５の付勢力によって閉じる。弁体４の開度が所定開度よりも小さくなると突部２２が第３バネ２０の挿入部２３に挿入され、第３バネ２０によって第１バネ５による付勢力が低減されるので、弁体４が急に閉じることを抑制し、打音を小さくすることができる。
【００４４】
第２実施形態の効果について説明する。
【００４５】
弁体４に突部２２を設け、弁体４の開度が所定開度以下である場合に、突部２２が第３バネ２０の挿入部２３に挿入され、第３バネ２０を押し広げる。このとき、突部２２は第３バネ２０による反力を受け、第１バネ５による付勢力を低減し、チャタリングによる打音を抑制することができる。本実施形態では、突部２２が挿入部２３に挿入されると突部２２と挿入部２３との間で摩擦が生じるが、第３バネ２０を弾性変形させることで、剛性が高い部材を用いる場合と比較して突部２２と挿入部２３との固着を抑制することができ、排気バルブ装置１の耐久性を向上することができる。
【００４６】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【００４７】
第１実施形態では、弁座９に凹部１０を設けたが、凹部１０を設けなくても良く、第２バネ６によって弁体４の開度が所定開度以下である場合に、第１バネ５による付勢力を低減し、チャタリングによる打音を抑制できればよい。
【００４８】
また、第１実施形態では、弁体４に第２バネ６を取り付けたが、弁座９に第２バネ６を取り付けてもよい。
【００４９】
第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１      排気バルブ装置
４      弁体
５      第１バネ（付勢手段）
６      第２バネ（付勢力低減手段）
９      弁座
２０    第３バネ（付勢力低減手段）
２２    突部
【図１】
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【図２】
2013253538.tif 000004