(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気流量の増減に伴って変動する排気圧により開閉動作する排気圧感応バルブ（Ａ）が２つの室を連通するマフラ内のチューブ（１８）に設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記排気圧感応バルブ（Ａ）を、
バルブ本体（１）が支持される回転中心から互いに直角な４方向のうち３方向が短径で１方向が長径のカム状あるいは楕円状の断面形状に設定されたバルブ軸（３）と、
バルブ全閉領域は軸の短径より少し広い幅で軸ストロークのみを許容するストローク部（４ａ）とし、バルブ全開領域は軸の長径より少し広い幅で軸回転を全開角度まで許容する回転部（４ｂ）とするバルブ軸受け（４）と、
バルブ全閉からのストローク領域ではバルブ軸（３）に強い付勢力を与え、バルブが開き出して全開角度となる回転領域ではバルブ軸（３）に弱い付勢力を与えるバルブスプリング（５）と、
を備えたバルブとしたことを特徴とする自動車用バルブ内蔵排気マフラ。
【請求項２】
請求項１記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記排気圧感応バルブ（Ａ）をユニットとして構成する構成要素としてバルブ軸受け（４）を固定すると共にバルブスプリング（５）の一端を支持する支持プレート（６）を加え、支持プレート（６）をバルブ座面が形成されたベースプレートに固定したことを特徴とする自動車用バルブ内蔵排気マフラ。
【請求項３】
請求項２記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記ベースプレートを、マフラ（Ａ）内を複数の室（２０），（２１）に仕切るバッフルプレート（１３）としたことを特徴とする自動車用バルブ内蔵排気マフラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気流量の増減に伴って変動する排気圧により開閉動作する排気圧感応バルブが２つの室を連通するマフラ内のチューブに設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気圧感応バルブを有する自動車用バルブ内蔵排気マフラとしては、例えば、図６に示すマフラが知られている（特開平２−８１９１１号公報の第１図〜第３図，特開平５−２０２７２９号公報，特開平５−９８９３０号公報等を参照）。
【０００３】
この排気マフラは、図６に示すように、排気圧感応バルブが閉の時には、第１室と第２室が拡張室で、第３室がレゾネータ室となり、バルブが開き始めると次第にレゾネータ室が拡張室に移行するように構成されている。
【０００４】
また、排気圧感応バルブは、バルブ軸にバルブ閉方向に付勢するコイル状スプリングが設けられ、スプリング付勢力に打ち勝つだけの排気圧による力が作用することによりバルブが開く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動車用バルブ内蔵排気マフラにあっては、バネ軸を中心とする回転動作でのみバルブ開閉が行なわれるものであるため、バルブ全閉位置からバルブ全開位置までのあらゆるバルブ開度位置をとってもバネ力は一定であり、下記の問題を有する。
【０００６】
(1) あらゆるバルブ開度位置でバネ力が一定であるため、例えば、加速走行時で排気圧が上昇する時、排気圧がバルブを開く圧力レベルに達すると、その後、排気圧の上昇に従って徐々にバルブが開くというようにバルブ開閉応答が悪い。
【０００７】
この結果、ある排気圧でエンジン出力を向上させようとする場合、その排気圧に達するかなり前の排気圧レベルでバルブの開きが開始するようにバネ力を設定しなければならず、バルブ閉による低排気圧域での消音効果が犠牲となってしまう。逆に、消音効果を重視した設定にするとエンジン出力向上効果が犠牲となってしまう。
【０００８】
(2) バルブ全閉状態からバルブが開き始める排気圧レベルで排気圧が変動するような場合、バルブの開閉が繰り返され、バルブ本体と座面とが繰り返し衝突することによるバタツキ音や振動が発生する。
【０００９】
これらの問題を解決するために、モータ等をアクチュエータを用い、エンジン回転数や排気圧を検出し、検出値が設定しきい値となった時にアクチュエータ駆動によりバルブを開閉制御する装置も提案されているが（例えば、特開平２−８１９１１号公報の第４図，第５図）、アクチュエータ等の電子制御系を追加しなければならないことでシステムが大変高価となってしまう。
【００１０】
本発明の課題とするところは、低コストでありながら、高応答のバルブ開閉動作による消音モード切り替えとバルブ全閉域でのバタツキ音や振動の発生防止を達成する自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（解決手段１）
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、排気流量の増減に伴って変動する排気圧により開閉動作する排気圧感応バルブが２つの室を連通するマフラ内のチューブに設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記排気圧感応バルブを、
バルブ本体が支持される回転中心から互いに直角な４方向のうち３方向が短径で１方向が長径のカム状あるいは楕円状の断面形状に設定されたバルブ軸と、
バルブ全閉領域は軸の短径より少し広い幅で軸ストロークのみを許容するストローク部とし、バルブ全開領域は軸の長径より少し広い幅で軸回転を全開角度まで許容する回転部とするバルブ軸受けと、
バルブ全閉からのストローク領域ではバルブ軸に強い付勢力を与え、バルブが開き出して全開角度となる回転領域ではバルブ軸に弱い付勢力を与えるバルブスプリングと、
を備えたバルブとしたことを特徴とする。
【００１２】
（解決手段２）
上記課題を解決する請求項２記載の発明は、請求項１記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記排気圧感応バルブをユニットとして構成する構成要素としてバルブ軸受けを固定すると共にバルブスプリングの一端を支持する支持プレートを加え、支持プレートをバルブ座面が形成されたベースプレートに固定したことを特徴とする。
【００１３】
（解決手段３）
上記課題を解決する請求項３記載の発明は、請求項２記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、
前記ベースプレートを、マフラ内を複数の室に仕切るバッフルプレートとしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
まず、構成を説明する。
【００１５】
実施の形態１は請求項１，２，３記載の発明に対応する。
【００１６】
図１は実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラの排気圧感応バルブを示す要部断面図、図２は実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラの排気圧感応バルブを示す要部斜視図、図３は実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す全体断面図である。
【００１７】
図３において、Ａは排気圧感応バルブ、１０はマフラ側板、１１は前端板、１２は後端板、１３は第１バッフルプレート、１４は第２バッフルプレート、１５は排気入力チューブ、１６は第１チューブ、１７は第２チューブ、１８は第３チューブ、１９は排気出力チューブ、２０は第１室、２１は第２室、２２は第３室である。
【００１８】
前記排気圧感応バルブＡは、排気流量の増減に伴って変動する排気圧により開閉動作するバルブで、第１室２０と第３室２２を連通するマフラ内の第３チューブ１８の端部に設けられている。
【００１９】
前記排気入力チューブ１５は、エンジンからの排気チューブに接続され、排気ガスを第２室２１へ導入する。
【００２０】
前記第１チューブ１６は、第２バッフルプレート１４に設けられ、一端が第２室２１に開口し、他端が第３室２２に開口している。
【００２１】
前記第２チューブ１７は、第１バッフルプレート１３に設けられ、一端が第１室２０に開口し、他端が第２室２１に開口している。
【００２２】
前記第３チューブ１８は、第１バッフルプレート１３と第２バッフルプレート１４に設けられ、一端部には排気圧感応バルブＡが設けられ、他端部は第３室２２に開口していて、排気圧感応バルブＡが開くと第１室２０と第３室２２とを連通する。
【００２３】
前記排気出力チューブ１９は、第１バッフルプレート１３と第２バッフルプレート１４に設けられ、一端部は第１室２０に開口し、他端部は外気に開口している。
【００２４】
前記排気圧感応バルブＡが閉状態の時は、第１室２０及び第２室２１が拡張室であり、第３室２２がレゾネータ室である。そして、排気圧感応バルブＡが開き始めると次第に第３室２２がレゾネータ室から拡張室へと移行する。
【００２５】
図１及び図２において、Ａは排気圧感応バルブ、１はバルブ本体、２はバルブ開閉腕、３はバルブ軸、４はバルブ軸受け穴（バルブ軸受け）、５はバルブスプリング、６は支持プレート、７は衝突緩衝材、１３は第１バッフルプレート（ベースプレート）、１８は第３チューブである。
【００２６】
前記バルブ本体１は、皿形状であって、テーパ面によるバルブ座面１ａが形成されている。尚、このバルブ座面１ａは、バルブ閉状態で第１バッフルプレート１３に形成されたバルブ座面１３ａに設けられた衝突緩衝材７に当接させることで、閉鎖密封性の確保とメタル接触による打音防止を図っている。
【００２７】
前記バルブ軸３は、バルブ本体１がバルブ開閉腕２を介して支持される軸で、回転中心Ｏから互いに直角な４方向のうち３方向が短径で１方向が長径の変形楕円状の断面形状に設定されている。
【００２８】
前記バルブ軸受け穴４は、支持プレート６に形成され、バルブ全閉領域はバルブ軸３の短径より少し広い幅で軸ストロークのみを許容するストローク部４ａとし、バルブ全開領域はバルブ軸３の長径より少し広い幅で軸回転を全開角度まで許容する回転部４ｂとする軸受け穴である。
【００２９】
前記バルブスプリング５は、一端が支持プレート６に固定され、他端がバルブ軸３の上面に圧接される板バネで、バルブ全閉からのストローク領域ではバルブ軸３に強い付勢力を与え、バルブが開き出して全開角度となる回転領域ではバルブ軸３に弱い付勢力を与える。
【００３０】
前記支持プレート６は、排気圧感応バルブＡをユニットとして構成する場合に構成要素として加えられたもので、バルブ軸受け穴４を形成すると共にバルブスプリング５の一端を支持する。この支持プレート６は、バルブ座面１３ａが形成された第１バッフルプレート１３に固定される。すなわち、第１バッフルプレート１３を支持プレート６を固定するベースプレートとして兼用している。
【００３１】
次に、作用を説明する。
【００３２】
［バルブ開閉作用］
バルブ全閉時には、図４(イ) に示すように、バルブ軸受け穴４のストローク部４ａにバルブ軸３が嵌合している状態でバルブ軸３に対しバルブスプリング５により図面下方向に強い付勢力が与えられるため、ストローク部４ａにバルブ軸３が密着嵌合する。
【００３３】
よって、バルブ全閉時に第３チューブ１８から低圧レベルで変動する排気圧がバルブ本体１に作用しても排気圧の変動に伴ってバルブ本体１がバタツクようなことも小刻みに振動することもない。
【００３４】
バルブ全閉状態からのバルブが開いてゆく領域では、図４(ロ) に示すように、バルブ軸３に強い付勢力が与えられているため、この付勢力に抗してバルブ軸３がストローク部４ａに沿って図面上方に直線移動するストローク運動となる。
【００３５】
よって、排気圧の上昇に伴ってバルブ全閉状態からのバルブが開いてゆく領域では、バルブ本体１の緩やかなストローク移動によりバルブが開き始める。
【００３６】
バルブが開き出して全開角度となる領域では、図４(ハ) に示すように、バルブ軸３がストローク部４ａから回転部４ｂへと移行し、バルブ本体１に加わる排気圧による力によって回転中心Ｏをほぼ軸心位置とする回転運動となる。この時、バルブスプリング５はバルブ軸３の短径に沿ってほとんど変位することなく接触することになるため、バルブ軸３に付与される付勢力（変位量に比例）は弱いものとなる。
【００３７】
よって、排気圧の上昇に伴ってストローク運動が終了すると、その後、小さな排気圧の上昇により一気にバルブ全開まで開くことができる。
【００３８】
また、全開位置では、バルブ軸３はバルブスプリング５による回転規制を受けるため、全開状態が保持される。
【００３９】
一方、バルブ全開からバルブ全閉までの作用は、逆に、排気圧によりバルブ本体１に加わる力が低下すると、回転運動により一気に全閉近くまで閉じ、その後、直線運動をしてバルブ全閉へと戻る。
【００４０】
［バルブ開特性］
図５は排気圧の変化に対するバルブ開度の変化を表す本発明のバルブ開特性（実線）と従来のバルブ開特性（点線）との対比特性を示す。
【００４１】
本発明の場合、まず、排気圧がＰ1 に上昇するまではバルブ閉が維持され、排気圧がＰ1 となるとスローク運動が開始され、排気圧がＰ2 になるとストローク運動が終了して回転運動が始まる。そして、排気圧がＰ2 からＰ3 まで少し上昇するだけでバルブ全開となる。つまり、バルブ全閉から全開までのバルブ開応答時間はＴ１となる。
【００４２】
これに対し、バルブ軸にコイル状スプリングが設けられた従来の場合、まず、排気圧がＰ0 （＜Ｐ1 ）となった時点でバルブが開き始め、その後、排気圧の上昇に伴って徐々にバルブ開度が大きくなり、排気圧がＰ4 （＞Ｐ3 ）となった時点でバルブ全開となる。つまり、バルブ全閉から全開までのバルブ開応答時間はＴ２（＞Ｔ１）となる。
【００４３】
すなわち、本願発明は、従来のバルブに比較してバルブ開応答時間を大幅に短縮することができ、高応答のバルブ開閉動作を得ることができる。
【００４４】
この結果、高応答のバルブ開閉動作によるオン・オフ的な消音モード切り替えにより、低排気圧域での消音効果と高排気圧域でのエンジン出力向上効果とを両立する最適設定が可能となる。
【００４５】
次に、効果を説明する。
【００４６】
（１）排気圧感応バルブＡを、バルブ本体１が支持される回転中心Ｏから互いに直角な４方向のうち３方向が短径で１方向が長径の変形楕円状の断面形状に設定されたバルブ軸３と、バルブ全閉領域はバルブ軸３の短径より少し広い幅で軸ストロークのみを許容するストローク部４ａとし、バルブ全開領域はバルブ軸３の長径より少し広い幅で軸回転を全開角度まで許容する回転部４ｂとするバルブ軸受け穴４と、バルブ全閉からのストローク領域ではバルブ軸３に強い付勢力を与え、バルブが開き出して全開角度となる回転領域ではバルブ軸３に弱い付勢力を与えるバルブスプリング５と、を備えたバルブとしたとしたため、電子制御システムに比べて低コストでありながら、高応答のバルブ開閉動作による消音モード切り替えとバルブ全閉域でのバタツキ音や振動の発生防止を達成する自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することができる。
【００４７】
（２）排気圧感応バルブＡのユニットとして構成する構成要素としてバルブ軸受け穴４を形成すると共にバルブスプリング５の一端を支持する支持プレート６を加え、支持プレート６をバルブ座面１３ａが形成された第１バッフルプレート１３に固定したため、車種や適用エンジン機種が変わった場合、消音特性チューニング上で敏感に変更する第３チューブ１８のチューブ径によらずバルブユニットを広く共用化できる。
【００４８】
（３）支持プレート６を固定するベースプレートを、マフラ内を第１室２０と第２室２１に仕切る第１バッフルプレート１３としたことをとしたため、支持プレート６を固定するベースプレートを別体で設ける場合に比べ、排気マフラの重量増を抑えることができる。
【００４９】
（他の実施の形態）
実施の形態１では、バルブ軸の断面形状が変形楕円形状のものを示したが、軸受けに対応するカム形状としても良い。
【００５０】
実施の形態１では、バルブ軸受けとして支持プレートに形成したバルブ軸受け穴の例を示したが、バルブ軸受け溝等であっても良く、また、支持プレートとは別体に形成し、支持プレートに固定する例としても良い。
【００５１】
実施の形態１では、バルブスプリングとして板バネによる例を示したが、バルブ全閉からのストローク領域ではバルブ軸に強い付勢力を与え、バルブが開き出して全開角度となる回転領域ではバルブ軸に弱い付勢力を与えるスプリングであれば板バネに限られることはない。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、排気流量の増減に伴って変動する排気圧により開閉動作する排気圧感応バルブが２つの室を連通するマフラ内のチューブに設けられた自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、排気圧感応バルブを、バルブ本体が支持される回転中心から互いに直角な４方向のうち３方向が短径で１方向が長径のカム状あるいは楕円状の断面形状に設定されたバルブ軸と、バルブ全閉領域は軸の短径より少し広い幅で軸ストロークのみを許容するストローク部とし、バルブ全開領域は軸の長径より少し広い幅で軸回転を全開角度まで許容する回転部とするバルブ軸受けと、バルブ全閉からのストローク領域ではバルブ軸に強い付勢力を与え、バルブが開き出して全開角度となる回転領域ではバルブ軸に弱い付勢力を与えるバルブスプリングと、を備えたバルブとしたため、低コストでありながら、高応答のバルブ開閉動作による消音モード切り替えとバルブ全閉域でのバタツキ音や振動の発生防止を達成する自動車用バルブ内蔵排気マフラを提供することことができる。
【００５３】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、排気圧感応バルブをユニットとして構成する構成要素としてバルブ軸受けを固定すると共にバルブスプリングの一端を支持する支持プレートを加え、支持プレートをバルブ座面が形成されたベースプレートに固定したため、請求項１記載の発明の効果に加え、車種や適用エンジン機種が変わった場合、消音特性チューニング上で敏感に変更するチューブ径によらずバルブユニットを広く共用化できる。
【００５４】
請求項３記載の発明にあっては、請求項２記載の自動車用バルブ内蔵排気マフラにおいて、ベースプレートを、マフラ内を複数の室に仕切るバッフルプレートとしたため、請求項２記載の発明の効果に加え、支持プレートを固定するベースプレートを別体で設ける場合に比べ、排気マフラの重量増を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラの排気圧感応バルブを示す要部断面図である。
【図２】実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラの排気圧感応バルブを示す要部斜視図である。
【図３】実施の形態１の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す全体断面図である。
【図４】実施の形態１の排気圧感応バルブによるバルブ開閉作用説明図である。
【図５】排気圧の変化に対するバルブ開度の変化を表す本発明のバルブ開特性（実線）と従来のバルブ開特性（点線）との対比特性を示す図である。
【図６】従来の自動車用バルブ内蔵排気マフラを示す全体断面図である。
【符号の説明】
Ａ  排気圧感応バルブ
１  バルブ本体
２  バルブ開閉腕
３  バルブ軸
４  バルブ軸受け穴（バルブ軸受け）
５  バルブスプリング
６  支持プレート
７  衝突緩衝材
１３  第１バッフルプレート（ベースプレート）
１８  第３チューブ
【図１】
0003813290.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003813290.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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