JP2564002Y2 - 可変バルブ付き消音器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、可変バルブ付き消音器に関し、とくに、エ
ンジン排気ガス経路に設けられ、消音器内の流路を変化
させる可変バルブを備え、可変バルブの弁体のふらつき
による排気音や気流音のふらつきを防止した消音器の構
造に関する。

〔従来の技術〕

消音器内を複数の室に区画し、隔壁に周縁に弁座をも
つ開口を設け該開口にばねで付勢された弁体を押し付
け、排気ガス圧力によって弁体をばね付勢に抗して押し
て開口を開き、消音器内の流路を変化させるタイプの消
音装置は、たとえば実開昭58−73919号公報に開示され
ている。

この種の消音器では、エンジンの低回転域では排気騒
音が抑制され、高速高負荷域では十分な出力が確保され
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、弁体を単なるばねで付勢する可変バルブを備
えた消音器では、つぎの問題がある。

イ 排気ガス圧力が上昇して弁体がばねに抗して弁座か
ら離れて開口を開くと、弁体はばねの一端で押えられて
いるだけであるから、排気ガス圧力の変化や排気ガス圧
力とばね付勢力のバランスの変動により、弁体がふらつ
き、この弁体のふらつきとともに排気音や気流音もふら
つく。バルブ開度が小さい時は、バルブ開度が大の時に
比べて、開度が少し変化しても、弁体にかかる排気ガス
圧力が比較的大きく変化するから、弁体のふらつきも大
きい。

ロ バルブ開度が小さい時は、弁体のふらつきにより弁
座をたたき、いわゆるチャタリングを生じる。

ハ ばねの一端に片持ちの状態で支持された弁体の、ば
ね軸芯と直交する方向のふらつきを押さえるために、弁
体の外周との間に微小な隙間をもつガイドを設けると、
排気ガスが流れて弁体が熱膨張した時に弁体がガイドに
スティックするおそれがある。それを防止するために弁
体とガイドとの隙間を大きくすると、ばねに片持ち支持
された弁体が首振りを生じ、ガイドと当たって異音を生
じるおそれがある。

本考案の課題は、弁体が開き始めた後容易に大きく開
きそれによって弁体のふらつき、排気音、気流音のふら
つき、およびチャタリングを抑え、ガイドを廃止して弁
体とガイドとの固着のおそれをなくすことができる、可
変バルブ付き消音器を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決する本考案はつぎの通りである。

消音器内部を区画する隔壁に形成された開口部まわり
に形成された弁座と、変化する排気ガス圧力を受けて前
記弁座から離れ前記開口部を開く可変バルブと、を有す
る可変バルブ付き消音器であって、 前記可変バルブを、軸と、該軸まわりに回動可能にか
つ前記弁座に着座・離反可能に支持された弁体と、前記
弁体の全開位置を規制するストッパーと、前記弁体のう
ち前記軸よりも前記弁座に近い部分に設けられたピン
と、一端が前記ピンに止められ他端が前記隔壁に対して
固定の点に止められ前記弁体を閉弁方向に回動方向に付
勢する引張りのコイルスプリングと、から構成し、 排気ガス圧力の弁体開き荷重対弁体の弁座からの変位
特性を、排気ガス圧力が所定値以上の時の排気ガス圧力
変化に対する弁体の弁座からの移動量が、排気ガス圧力
が所定値より小の時の排気ガス圧力変化に対する弁体の
弁座からの移動量よりも大となる非線型特性に設定した
ことを特徴とする可変バルブ付き消音器。

〔作用〕

上記本考案の可変バルブ付き消音器では、荷重対変位
特性を、上記の非線型特性に設定してあるので、排気ガ
ス圧力が上昇してある値に達すると弁体が弁座から離れ
て可変バルブが開き始め、所定値に達するとそこからは
それまでより大きな変位量で開いて大きく開くので、開
度が小さいときのようには、弁体がふらつかなくなり、
それに伴って排気音や気流音のふらつきも抑制される。

また、弁体を軸まわりに回動可能に支持する構造とし
たので、弁体をばねの一端に片持ち支持する場合に弁体
の首振りを押さえるために設けるガイドが必要でなくな
り、ガイドを廃止することができ、弁体とガイドとの固
着の問題がなくなる。

〔実施例〕

第１図〜第４図は、本考案の一実施例を示している。
図中、１は消音器のアウタシェルを示しており、アウタ
シェル１内は、隔壁２、３によって３つの拡張室に区画
されている。アウタシェル１の後端面1bと隔壁３との間
には、第１の拡張室４が位置しており、隔壁２と隔壁３
との間には、第２の拡張室５が位置しており、アウタシ
ェル１の前端面1aと隔壁２との間には、第３の拡張室６
が位置している。エンジン側に接続されるインレットパ
イプ７は、前端面1aと隔壁２、３を貫通し、下流端は第
１の拡張室４に開口している。インレットパイプ７の第
２の拡張室５に位置する部位には、複数のバイパス孔7a
が穿設されている。

アウタシェル１の後端面1bには、消音器１内の排気ガ
スを外部に排出するアウトレットパイプ８が設けられて
いる。アウトレットパイプ８は、隔壁２、３を貫通し、
上流端は第３の拡張室６に開口している。

隔壁３には、第１の拡張室４と第２の拡張室５とを連
通するインナパイプ11が設けられている。このインナパ
イプ11の流路断面積は、比較的大である。隔壁２には、
第２の拡張室５と第３の拡張室６を連通するインナパイ
プ12が設けられている。インナパイプ12の流路断面積
は、隔壁３のインナパイプ11の流路断面積よりも小であ
る。

隔壁２には、開口部30が形成されており、開口部30ま
わりには弁座（クッションからなる弁座）35が取り付け
られて形成されている。開口部30に対して、変化する排
気ガス圧力を受けて弁座35から離れ開口部30を開く可変
バルブ31が設けられている。可変バルブ31は拡張室６に
配置されている。

可変バルブ31は、軸36と、軸36まわりに回動可能にか
つ弁座35に着座・離反可能に支持された弁体32と、弁体
32の全開位置を規制するストッパー34と、弁体32のうち
軸36よりも弁座35に近い部分（開口部30に近い部分）に
設けられたピン39と、一端がピン39に止められ他端が隔
壁２に対して固定の点（隔壁２に固定されたフレーム33
の端部の穴）に止められ弁体32を閉弁方向に（弁座35に
向けて）、回動方向に、常時、付勢する引張りのコイル
スプリング38と、から構成されている。フレーム33は、
コ字状に形成されており、隔壁２にスポット溶接によっ
て接合されている。ストッパー34は、フレーム33の上部
に溶接によって取り付けられており、弁体32の過度の倒
れを阻止する（弁体32の全開位置を規制する）機能を有
している。軸36はフレーム33に形成された穴に挿通され
ている。ピン39とコイルスプリング38は付勢手段37を構
成する。

第４図の曲線Ａ′,Aに示すように、排気ガス圧力の弁
体開き荷重（モーメント）対弁体の弁座からの変位（開
き角）特性は、非線型特性としてあり、この非線型特性
は、排気ガス圧力が所定値Ｍ以上の時の排気ガス圧力変
化（によるモーメント変位ΔＭ）に対する弁体32の弁座
35からの移動量（角度Δθ_２）が、排気ガス圧力が所定
値Ｍより小の時の排気ガス圧力変化（によるモーメント
変化ΔＭ）に対する弁体32の弁座35からの移動量（角度
Δθ_１）よりも大となる（Δθ_２＞Δθ_１となる）非線
型特性に設定されている。Δθ_２＞Δθ_１となる非線型
特性には、第４図の曲線Ａのように所定値Ｍを越えたと
きに曲線Ａの勾配が負になる場合を含む。勾配が負の場
合は、排気ガス圧力荷重（モーメント）がＭになると、
同じ荷重が維持されるなら変位（開き角）は自動的に大
きくなり、曲線Ａが荷重Ｍの横線に交わる変位θ_３にな
るか、または、ストッパー34に当たって止まるか、の何
れか先に到達する変位まで弁体32は開き方向に大きく
（勾配が負の場合は、一気に）回動する。荷重がなくな
ると、弁体32には弁体32を閉方向に回動させるコイルス
プリング38の付勢力がかかっているので、弁体32は閉方
向に回動し、弁座35に着座して開口部30を閉じる。な
お、第４図中、直線Ｂは従来の弁体をばねで片持ち支持
した場合の荷重対変位特性であり、比較のために示して
ある。

第２図、第３図の構造では、第４図の曲線Ａのよう
に、所定値Ｍを越えると勾配が負になる。コイルスプリ
ング38が弁体32を回動させるモーメントは、ばねの引張
力と、該引張力の作用線と軸36の中心との距離Ｌとの、
積であるが、第２図に示す如く、弁体32の開き角が小さ
いときはＬが大でコイルスプリング38の伸び量とともに
モーメントは増えるが、弁体32の開き角が大きくなると
コイルスプリング38の作用線が軸36に近づくのでＬは小
さくなり、モーメントも小さくなる。これらの両者の間
に所定値Ｍがあり、その点を越えると曲線Ａの勾配が負
になる。

つぎに、本考案実施例の作用を説明する。

第２図に２点鎖線で示すように、排気ガス圧力が低
く、弁体32が開口30まわりの弁座35に押圧されている状
態では、引張コイルスプリング38の付勢力が作用する位
置と弁体32の回動の支点となる軸36との間の距離Ｌは大
となる。したがって、弁体32を開口部30に押圧する力は
大きく、排気ガス圧力が所定圧力（第４の荷重Ｍに対応
する圧力）になるまでは、弁体32は弁座35に着座してい
て、弁体32がふらつくことはない。排気ガス圧力がさら
に高くなり、便体32が開き始めてその開き角度が大にな
るにつれて、距離Ｌはしだいに小さくなり、弁体32を開
口部32まわりの弁座35に押し付ける力は小さくなる。そ
して、排気ガス圧力が所定圧力（第４の荷重Ｍに対応す
る圧力）まで上昇すると、そこから、同じ排気ガス圧力
がかかり続けると、弁体32が大きく開き方向に回動し、
ついにはストッパ34に当たって止まり受け止められる。
開度が大きいと、排気ガス圧力の変動があっても弁体32
に及ぼす効果は小さいので、弁体32のふらつきは小さ
く、また弁体32のふらつきによる排気音、気流音のふら
つきも小さい。また、弁体32が弁座35から大きく離れて
いるので弁体32が振れても弁座35を叩くことがなく、チ
ャタリングも生じない。

さらに、弁体32を軸36まわりに回動可能に支持する構
造としたので、弁体32をばねの一端に片持ち支持する場
合に弁体の首振りを押さえるために設けるガイドが必要
でなくなり、ガイドを廃止することができ、弁体とガイ
ドとの固着の問題も無い。

〔考案の効果〕

本考案の可変バルブ付き消音器によれば、排気ガス圧
力の弁体開き荷重対弁体の弁座からの変位特性を、排気
ガス圧力が所定値以上の時の排気ガス圧力変化に対する
弁体の弁座からの移動量が、排気ガス圧力が所定値より
小の時の排気ガス圧力変化に対する弁体の弁座からの移
動量よりも大となる非線型特性に設定したので、排気ガ
ス圧力が所定値以上の時に弁体を大きく開くことがで
き、開度が小さいときのように弁体が排気ガス圧力変動
の影響を受けにくく、弁体のふらつきが抑制でき、弁体
のふらつきに伴なう排気音、気流音のふらつきも抑制で
きる。

また、排気ガス圧力が所定値以上の時に弁体を大きく
開くことができるため、チャタリングも防止できる。

また、弁体を軸まわりに回動可能に支持する構造とし
たので、弁体をばねの一端に片持ち支持する場合に弁体
の首振りを押さえるために設けるガイドが必要でなくな
り、ガイドを廃止することができ、弁体とガイドとの固
着の問題がなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の可変バルブ付き消音器の横
断面図、 第２図は第１図における可変バルブとその近傍の拡大断
面図、 第３図は第２図の正面図、 第４図は可変バルブの荷重対変位特性図、 である。 １…アウタシェル ７…インレットパイプ ８…アウトレットパイプ 31…可変バルブ 32…弁体 38…コイルスプリング

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】消音器内部を区画する隔壁に形成された開
   口部まわりに形成された弁座と、変化する排気ガス圧力
   を受けて前記弁座から離れ前記開口部を開く可変バルブ
   と、を有する可変バルブ付き消音器であって、 前記可変バルブを、軸と、該軸まわりに回動可能にかつ
   前記弁座に着座・離反可能に支持された弁体と、前記弁
   体の全開位置を規制するストッパーと、前記弁体のうち
   前記軸よりも前記弁座に近い部分に設けられたピンと、
   一端が前記ピンに止められ他端が前記隔壁に対して固定
   の点に止められ前記弁体を閉弁方向に回動方向に付勢す
   る引張りのコイルスプリングと、から構成し、 排気ガス圧力の弁体開き荷重対弁体の弁座からの変位特
   性を、排気ガス圧力が所定値以上の時の排気ガス圧力変
   化に対する弁体の弁座からの移動量が、排気ガス圧力が
   所定値より小の時の排気ガス圧力変化に対する弁体の弁
   座からの移動量よりも大となる非線型特性に設定したこ
   とを特徴とする可変バルブ付き消音器。