特許 7193445 排気管バルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-12

(45)【発行日】2022-12-20

(54)【発明の名称】排気管バルブ

(51)【国際特許分類】

   F01N 1/08 20060101AFI20221213BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

F01N1/08 A

F01N1/08 F

F01N1/08 G

F01N13/08 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019231759

(22)【出願日】2019-12-23

(65)【公開番号】P2021099078

(43)【公開日】2021-07-01

【審査請求日】2021-09-03

(73)【特許権者】

【識別番号】391002498

【氏名又は名称】フタバ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】都築 裕介

(72)【発明者】

【氏名】梶川 正博

(72)【発明者】

【氏名】太田 和真

(72)【発明者】

【氏名】竹内 正也

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】実開平０６－０５８１１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭４９－１２７０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２２４５３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ １／０８

Ｆ０１Ｎ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気管に配置される排気管バルブであって、
長手方向に沿って内部を排気が通過するように構成された中空の筒部と、
初期位置にて前記筒部内の少なくとも一部を閉塞し、前記長手方向に移動可能に構成され、前記初期位置から移動すると前記筒部内を開放するように構成された移動弁と、
一端が前記移動弁に接続され、前記移動弁の移動に伴って伸縮する第１スプリングと、
一端が前記筒部に接続され、他端が前記第１スプリングに直列に接続され、前記移動弁の移動に伴って伸縮する第２スプリングと、
前記第２スプリングに初期荷重が付された状態で、前記第１スプリング及び前記第２スプリングの接続部位が、前記第２スプリングへの荷重が大きくなる方向に移動することを許容し、かつ前記第２スプリングへの荷重が小さくなる方向に移動することを抑制するように構成された抑制機構と、
を備え、
前記抑制機構として、ストッパを有する支持棒と、抑制部材と、を備え、
前記抑制部材は、前記第１スプリング及び前記第２スプリングの接続部位に配置され、前記第２スプリングへの荷重が大きくなる方向に移動することを許容し、かつ前記ストッパに係止されることによって、前記第２スプリングへの荷重が小さくなる方向に移動することを抑制するように構成され、
前記支持棒は、前記抑制部材に挿通され、
前記ストッパは、前記抑制部材と係止されることで前記抑制部材の前記移動弁側への移動を抑制する、
ように構成された排気管バルブ。

【請求項2】

請求項１に記載の排気管バルブであって、
前記筒部には、前記長手方向において、前記移動弁の前記初期位置よりも前記第１スプリング側に、前記筒部の外部と連通する少なくとも１つの孔部、
をさらに備える排気管バルブ。

【請求項3】

請求項２に記載の排気管バルブであって、
前記孔部は、前記長手方向に沿って延びる開口を備える
排気管バルブ。

【請求項4】

請求項１から請求項３の何れか１項に記載の排気管バルブであって、
前記第１スプリングの伸縮についてのバネ定数は、前記第２スプリングの伸縮についてのバネ定数よりも大きく設定される
排気管バルブ。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の排気管バルブであって、
前記第１スプリングには、前記移動弁が前記初期位置に位置する際に、前記移動弁が移動しようとする力に抗するように抵抗荷重が付されている
排気管バルブ。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の排気管バルブであって、
当該排気管バルブは、消音器の内部に配置される
排気管バルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の排気管に配置される排気管バルブに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、排気の流路を閉塞する移動弁が、コイルスプリングで保持された状態で排気管内に配置され、この移動弁がスライドすることで流路の開度が変更されるように構成された排気管バルブが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平８－０６１０４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、排気管バルブにおいては、排気の圧力に応じて適切な開度になることが求められる。しかしながら、上記特許文献１の排気管バルブでは、バルブの開度はコイルスプリングの線形的な特性に依存するため、適切な開度が得られない場合があることが分かった。

【0005】

具体的には、上記特許文献１の排気管バルブにおいて、例えば、排気管が低圧のときにバルブが開きにくく、かつ排気管が高圧のときにバルブが開きやすくしたいとする。この場合、排気管が低圧のときにバルブが開きにくく設定すると、排気管が高圧のときにもバルブが開きにくくなってしまう。また、上記特許文献１の排気管バルブでは、排気管が高圧のときにバルブが開きやすく設定すると、排気管が低圧のときにもバルブが開きやすくなってしまう。

【0006】

本開示の１つの局面は、内燃機関の排気管に配置される排気管バルブにおいて、バルブの開度をより適切に設定できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様は、内燃機関の排気管に配置される排気管バルブであって、筒部と、移動弁と、第１スプリングと、第２スプリングと、抑制機構と、を備える。
筒部は、長手方向に沿って内部を排気が通過するように構成され、中空に構成される。移動弁は、初期位置にて筒部内の少なくとも一部を閉塞し、長手方向に移動可能に構成され、初期位置から移動すると筒部内を開放するように構成される。第１スプリングは、一端が移動弁に接続され、移動弁の移動に伴って伸縮するように構成される。第２スプリングは、一端が筒部に接続され、他端が第１スプリングに直列に接続され、移動弁の移動に伴って伸縮するように構成される。

【0008】

抑制機構は、第２スプリングに初期荷重が付された状態で、第１スプリング及び第２スプリングの接続部位が、第２スプリングへの荷重が大きくなる方向に移動することを許容し、かつ第２スプリングへの荷重が小さくなる方向に移動することを抑制するように構成される。

【0009】

このような構成では、バルブが閉じた状態から開いた状態に遷移するとき、バルブを開こうとする力（換言すれば、バルブを開こうとする荷重）が第２スプリングの初期荷重と一致するまでは、第１スプリングのみがバルブを開こうとする力の抵抗となる。また、バルブを開こうとする力が第２スプリングの初期荷重を超えると、直列に接続された第１スプリング及び第２スプリングがバルブを開こうとする力の抵抗となるため、バルブを開こうとする力の抵抗は、第１スプリングのみが存在する場合よりも小さくなる。よって、このような構成によれば、バルブを開こうとする力とバルブの開度との関係が非線形になるようにすることができる。

【0010】

本開示の一態様は、抑制機構として、抑制部材をさらに備えてもよい。抑制部材は、第１スプリング及び第２スプリングの接続部位に配置され、第２スプリングへの荷重が大きくなる方向に移動することを許容し、かつ筒部に係止されることによって、第２スプリングへの荷重が小さくなる方向に移動することを抑制するように構成される。

【0011】

このような構成によれば、筒部に係止される抑制部材を用いて第２スプリングを保持することができるので、抑制機構の構成を簡素な構成とすることができる。
本開示の一態様では、筒部には、長手方向において、移動弁の初期位置よりも第１スプリング側に、筒部の外部と連通する少なくとも１つの孔部、をさらに備えてもよい。

【0012】

このような構成によれば、移動弁が移動すると筒部に設けられた孔部から排気が外部に逃げやすくすることができるよって、排気管の圧力を良好に低下させることができる。
本開示の一態様では、孔部は、長手方向に沿って延びる開口を備えてもよい。

【0013】

このような構成によれば、移動弁の変位が大きくなるにつれて孔の開口面積が大きくなるように構成することができる。
本開示の一態様では、第１スプリングの伸縮についてのバネ定数は、第２スプリングの伸縮についてのバネ定数よりも大きく設定されてもよい。

【0014】

このような構成によれば、移動弁の移動量が少ないときには、移動弁を移動させようとする力の増加に対して移動弁の移動量を小さくすることができ、初期荷重を超えてからは、移動弁を移動させようとする力の増加に対して移動弁の移動量を大きくすることができる。

【0015】

本開示の一態様では、第１スプリングには、移動弁が初期位置に位置する際に、移動弁が移動しようとする力に抗するように抵抗荷重が付されていてもよい。
このような構成によれば、第１スプリングに抵抗荷重が付されているので、バルブが開こうとする力が抵抗荷重を超えるまでは、バルブが開きにくいように構成することができる。

【0016】

本開示の一態様では、当該排気管バルブは、消音器の内部に配置されてもよい。
このような構成によれば、排気管バルブが消音器の内部に配置されるので、排気の圧力が低いときには、バルブを閉じて消音性能を高め、排気の圧力が高いときには、バルブを開いて排気の圧力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態の排気管バルブの斜視図である。

【図2】実施形態の排気管バルブのII－II断面図である。

【図3】実施形態の排気管バルブが開いた状態を示す断面図である。

【図4】バルブを開こうする力（荷重）と移動弁の移動量との関係の一例を示すグラフである。

【図5】実施形態の排気管バルブの配置例を示す説明図である。

【図6】変形例の排気管バルブの配置例を示す説明図である。

【図7】変形例の排気管バルブの斜視図である。

【図8】変形例の排気管バルブのVIII－VIII断面図である。

【図9】変形例の排気管バルブが開いた状態を示す断面図である。

【図10】別の変形例の排気管バルブの斜視図である。

【図11】別の変形例の排気管バルブのXI－XI断面図である。

【図12】別の変形例の排気管バルブが開いた状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．実施形態］
［１－１．構成］
図１及び図２に示す排気管バルブ１Ａは、内燃機関の排気管の任意の部位に配置されるスライドバルブである。排気管バルブ１Ａは、筒部１１と、移動弁１５と、第１スプリング２０Ａと、第２スプリング３０Ａと、抑制機構４０Ａと、を備える。

【0019】

筒部１１は、排気管の一部を構成し、長手方向に沿って内部を排気が通過するように、中空に構成される。長手方向とは、筒部１１の中心軸に沿う方向である。筒部１１は、先端部１１Ａと、底部１１Ｂと、複数の孔部１１Ｃとを備える。先端部１１Ａは、筒部１１における排気の流れの最も上流側に位置する部位である。底部１１Ｂは、筒部１１における先端部１１Ａとは反対側の端、すなわち排気の流れの下流側に位置し、長手方向に直交する板状の部材にて筒部１１の底面を構成する部位である。

【0020】

複数の孔部１１Ｃは、それぞれ、筒部１１の側面において長手方向に沿って延びる開口として構成される。複数の孔部１１Ｃは、筒部１１の周方向の長さよりも長手方向の長さが大きくなるように構成される。複数の孔部１１Ｃは、移動弁１５の初期位置よりも底部１１Ｂ側にて配置され、筒部１１の内部と外部とを連通させる機能を有する。

【0021】

複数の孔部１１Ｃは、移動弁１５が初期位置から底部１１Ｂ側に移動するにつれて、筒部１１における流路の開口面積が大きくなるように、換言すれば、バルブの開度が大きくなるように設定される。

【0022】

なお、複数の孔部１１Ｃは、周方向に等間隔に設けられてもよい。さらに、複数の孔部１１Ｃを、下流側に向かって開口の総面積が大きくなるように形成してもよい。例えば、複数の孔部１１Ｃの形状は、三角形状としたり、その他の多角形状としたり、円形状や円弧形状としたり、多数の小孔の集まりとしたりしてもよい。

【0023】

また、例えば、複数の孔部１１Ｃが三角形状の場合には、頂点の１つを上流側に位置させ、他の２つの頂点を下流側に位置させてもよい。また、複数の孔部１１Ｃが多数の小孔である場合には、下流側の孔の数を多くしたり、下流側の孔の大きさを上流側の孔の大きさよりも大きくしたりしてもよい。ただし、これらは一例であり、これらに限定されない。

【0024】

移動弁１５は、初期位置にて筒部１１の少なくとも一部を閉塞した状態、すなわちバルブが閉じた状態となる。そして、移動弁１５は、排気の圧力等の外力、換言すれば、移動弁１５を底部１１Ｂ側に移動させようとする力、さらに換言すれば、バルブを開こうとする力によって、筒部１１の長手方向に移動可能に構成される。移動弁１５が初期位置から下流側に移動すると、移動弁１５に隔てられていた筒部１１の上流側の空間と、孔部１１Ｃとが連通し、筒部１１内を開放した状態、すなわちバルブが開いた状態となる。ただし、バルブが閉じた状態において、排気の一部が排気管バルブ１Ａを通過することを許容してもよい。図１及び図２では、バルブが閉じた状態を図示している。

【0025】

ここで、移動弁１５の初期位置は、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａが最も伸びた状態での移動弁１５の位置を表す。排気の圧力等によって、バルブを開こうとする力が移動弁１５に加わり、移動弁１５が初期位置から下流側に移動すると、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａは圧縮される。この際、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａは、移動弁１５を初期位置に戻そうとする力、換言すれば、移動弁１５の移動量に応じた大きさの、バルブを閉じようとする力を発生させる。

【0026】

移動弁１５は、内部が空洞となった半球状に形成されており、この半球状の部位から複数の孔部１１Ｃ側に突出する複数の羽部１５Ａを備える。複数の羽部１５Ａは、複数の孔部１１Ｃ毎に配置される。移動弁１５の初期位置では、複数の羽部１５Ａが複数の孔部１１Ｃにおける排気の上流側の部位に接触した状態となる。

【0027】

第１スプリング２０Ａは、図２に示すように、本体部２１と、上流側接続部２２と、下流側接続部２３と、を備える。また、第２スプリング３０Ａは、同様に、本体部３１と、上流側接続部３２と、下流側接続部３３と、を備える。なお、図２等の断面図においては、理解を容易にするために、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａを端面図として表記する。

【0028】

第１スプリング２０Ａの本体部２１、上流側接続部２２、及び下流側接続部２３は、一部材にて構成され、また、第２スプリング３０Ａの本体部３１、上流側接続部３２、及び下流側接続部３３は、一部材にて構成される。

【0029】

本体部２１，３１は、線状に形成された金属部材が周方向に巻回され、巻回されて隣接する金属部材との間隔が所定のピッチとなるように構成されるコイルスプリングである。本体部２１，３１は、圧縮されると反発力を生じる圧縮コイルバネとして機能する。本体部２１，３１の任意の位置において、本体部２１，３１を構成する金属部材が描く円弧の中心は、筒部１１の中心軸上に位置する。

【0030】

換言すれば、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａの中心軸は、筒部１１の中心軸と同軸上になるように配置される。ただし、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａの中心軸とは、金属部材が描く円弧の中心の全てが通過する直線を表す。

【0031】

上流側接続部２２，３２は、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａにおける長手方向上流側の部材と接続される部位である。詳細には、第１スプリング２０Ａの上流側接続部２２は、長手方向上流側の部材である移動弁１５に接続される。第２スプリング３０Ａの上流側接続部３２は、長手方向上流側の部材である後述する抑制部材４１Ａに接続される。

【0032】

下流側接続部２３，３３は、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａにおける長手方向下流側の部材と接続される部位である。第１スプリング２０Ａの下流側接続部２３は、長手方向下流側の部材である抑制部材４１Ａに接続される。第２スプリング３０Ａの下流側接続部３３は、長手方向下流側の部材である底部１１Ｂに接続される。第２スプリング３０Ａは、底部１１Ｂを介して筒部１１に固定される。一方で、第１スプリング２０Ａは、上流側接続部２２及び下流側接続部２３が移動可能に構成される。

【0033】

この構成により、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａは、抑制部材４１Ａを介して直列に接続される。ここで、本開示及び本明細書において、「直列に接続される」とは、概ね、下記の関係式を満たすことを示す。ただし、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａの圧縮コイルバネとしての合成バネ定数Ｋ、第１スプリング２０Ａの圧縮コイルバネとしてのバネ定数Ｋ_１、及び第２スプリング３０Ａの圧縮コイルバネとしてのバネ定数Ｋ_２とする。

【0034】

【数1】

【0035】

つまり、この関係式を概ね満たせば、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａが同軸上に配置される必要はない。また、後述するように、抑制部材４１Ａが自由に移動できる状況において、この関係式が満たされればよく、抑制部材４１Ａが固定される状況においては、この関係式を満たす必要はない。

【0036】

抑制機構４０Ａは、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａの接続部位が、第２スプリング３０Ａへの荷重が大きくなるように移動することを許容する機能を有する。かつ、抑制機構４０Ａは、接続部位が、第２スプリング３０Ａへの荷重が所定の初期荷重よりも小さくなるように移動することを抑制する機能を有する。本実施形態の抑制機構４０Ａとしては、抑制部材４１Ａと、支持棒４２Ａと、上流側ストッパ４３と、下流側ストッパ４４と、を備える。

【0037】

抑制部材４１Ａは、前述のように、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａの接続部位に配置される円盤状の部材である。抑制部材４１Ａは、中心に支持棒４２Ａが挿通されており、支持棒４２Ａの長手方向に沿ってスライドすることで移動可能に構成される。

【0038】

上流側ストッパ４３及び下流側ストッパ４４は、支持棒４２Ａよりも外径が大きく設定されている。上流側ストッパ４３は、抑制部材４１Ａの移動弁１５側への移動を抑制することで、抑制部材４１Ａが支持棒４２Ａから抜け落ちることを抑制する。下流側ストッパ４４は、底部１１Ｂから支持棒４２Ａが抜け落ちることを抑制する。

【0039】

つまり、抑制部材４１Ａは、第２スプリング３０Ａへの荷重が大きくなる方向に移動することを許容し、かつ上流側ストッパ４３に係止されることによって第２スプリング３０Ａへの荷重が小さくなる方向に移動することを抑制するように構成される。「係止」とは、ある部材がある方向に移動することで他の部材と接触し、その移動が抑制されることを示す。

【0040】

ここで、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａは、それぞれ、移動弁１５を上流側に押し付け、バルブを閉じようとする力が発生するように、予め圧縮された状態で配置される。バルブを閉じようとする力は、換言すれば、バルブを開こうとする力に抗する力である。

【0041】

なお、移動弁１５が初期位置に位置する際に第１スプリング２０Ａにて発生する、バルブを閉じようとする力を抵抗荷重と称する。また、移動弁１５が初期位置に位置する際に第２スプリング３０Ａにて発生する、バルブを閉じようとする力を初期荷重と称する。

【0042】

抵抗荷重は、第１スプリング２０Ａの変位量と第１スプリング２０Ａの圧縮コイルバネとしてバネ定数Ｋ_１との積にて表される。また、初期荷重は、第２スプリング３０Ａの変位量と第２スプリング３０Ａの圧縮コイルバネとしてバネ定数Ｋ_２との積にて表される。

【0043】

初期荷重は、抵抗荷重よりも大きく設定される。また、第１スプリング２０Ａのバネ定数Ｋ_１は、第２スプリング３０Ａのバネ定数Ｋ_２よりも大きく設定される。このような構成では、抑制部材４１Ａは、図２に示すように、移動弁１５の羽部１５Ａが筒部１１に対して接触した状態である際に、抑制部材４１Ａが上流側ストッパ４３と接触した状態となる。

【0044】

ここで、排気管バルブ１Ａが排気の圧力等の外力により開かれる場合の作動について図２～図４を用いて説明する。図４に示すように、第１スプリング２０Ａには抵抗荷重が付されているため、移動弁１５に加わるバルブを開こうとする力が、抵抗荷重と一致するまではバルブが開くことが抑制され、バルブが閉じた状態が維持されやすくなる。

【0045】

移動弁１５に加わるバルブを開こうとする力が、抵抗荷重を超えると、図２の破線にて示すように、バルブが開き始める。このとき、バルブを開こうとする力が初期荷重と一致するまでは、第１スプリング２０Ａが縮み、抑制部材４１Ａは上流側ストッパ４３と接触した状態が維持される。つまり、バルブを開こうとする力が初期荷重と一致するまでは、バルブを開こうとする力に対して、第１スプリング２０Ａのみが抵抗となる。

【0046】

バルブを開こうとする力が抵抗荷重を超え、初期荷重と一致するまでの間において、バルブを開こうとする力と移動弁１５の移動量との関係は、図４に示すように、第１スプリング２０Ａのバネ定数Ｋ_１を傾きとする一次関数で表記できる。この際、移動弁１５の移動に伴って、孔部１１Ｃの開口面積が徐々に大きくなり、バルブは徐々に開放される。

【0047】

移動弁１５に加わるバルブを開こうとする力が、初期荷重を超えると、図３に示すように、さらにバルブが開いた状態となる。このとき、抑制部材４１Ａは、上流側ストッパ４３から離れ、底部１１Ｂ側に移動する。そして、バルブを開こうとする力に対しては、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａが抵抗となる。

【0048】

この状態では、図４に示すように、バルブを開こうとする力と移動弁１５の移動量との関係は、１／（１／Ｋ_１＋１／Ｋ_２）を傾きとする一次関数で表記できる。つまり、バルブを開こうとする力に対する抵抗は、第１スプリング２０Ａのみが存在する場合よりも小さくなる。そして、バルブを開こうとする力と移動弁１５の移動量との関係を非線形にすることができる。この際、第１スプリング２０Ａのみが抵抗となる場合よりも、移動弁１５が移動しやすくなるため、孔部１１Ｃの開口面積は急激に大きくなり、孔部１１Ｃは急激に開放される。

【0049】

この構成では、内燃機関が低回転であり、排気管における排気の圧力が低いときには、比較的、バルブが開きにくく設定でき、内燃機関で発生する低周波数ノイズを排気管の外部に漏れにくくすることができる。また、内燃機関が高回転であり、排気管における排気の圧力が高いときには、比較的、バルブを開きやすく設定でき、排気管の圧力を速やかに低減し、内燃機関の燃費向上に寄与することができる。

【0050】

［１－２．配置例］
排気管バルブ１Ａは、図５に示すように、例えば、消音器５０の内部に配置される。消音器５０は排気が導入される排気管の一部を構成する。消音器５０は、筐体５１と、インレットパイプ５２と、アウトレットパイプ５３と、を備える。筐体５１は、内部に、隔壁５６にて仕切られた第１室５４及び第２室５５を備える。

【0051】

インレットパイプ５２は、内燃機関に繋がる排気管に接続され、第１室５４を貫通して第２室５５に繋がるように配置される。アウトレットパイプ５３は、第１室５４から第２室５５を貫通し、外気と連通する排気管に繋がるように配置される。

【0052】

インレットパイプ５２における第１室５４を貫通する部位には、複数の孔部５２Ａが形成されている。消音器５０では、複数の孔部５２Ａによって、バルブが閉じた状態での排気の流路が確保される。

【0053】

消音器５０内部の第２室５５におけるインレットパイプ５２の先端部には、前述の排気管バルブ１Ａが配置される。第１室５４は、拡張室として機能する。第２室５５は、バルブが閉じた状態では共鳴室として機能し、バルブが開いた状態では拡張室として機能する。

【0054】

［１－３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）本開示の一態様は、内燃機関の排気管に配置される排気管バルブ１Ａであって、筒部１１と、移動弁１５と、第１スプリング２０Ａと、第２スプリング３０Ａと、抑制機構４０Ａと、を備える。

【0055】

筒部１１は、長手方向に沿って内部を排気が通過するように構成され、中空に構成される。移動弁１５は、初期位置にて筒部１１の少なくとも一部を閉塞し、長手方向に移動可能に構成され、初期位置から移動すると前記筒部内を開放するように構成される。第１スプリング２０Ａは、一端が移動弁１５に接続され、移動弁１５の移動に伴って伸縮するように構成される。第２スプリング３０Ａは、一端が筒部１１に接続され、他端が第１スプリング２０Ａに直列に接続され、移動弁１５の移動に伴って伸縮するように構成される。

【0056】

抑制機構４０Ａは、第２スプリング３０Ａに初期荷重が付された状態で、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａの接続部位が、第２スプリング３０Ａへの荷重が大きくなる方向に移動することを許容し、かつ第２スプリング３０Ａへの荷重が小さくなる方向に移動することを抑制するように構成される。

【0057】

このような構成では、バルブが閉じた状態から開いた状態に遷移するとき、バルブを開こうとする力が第２スプリング３０Ａの初期荷重と一致するまでは、第１スプリング２０Ａのみがバルブを開こうとする力の抵抗となる。また、バルブを開こうとする力が第２スプリング３０Ａの初期荷重を超えると、直列に接続された第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａがバルブを開こうとする力の抵抗となるため、バルブを開こうとする力の抵抗は、第１スプリング２０Ａのみが存在する場合よりも小さくなる。

【0058】

よって、このような構成によれば、バルブを開こうとする力とバルブの開度との関係が非線形になるようにすることができる。また、このような構成によれば、移動弁１５が長手方向に沿って移動する構成であるため、バルブが閉じた状態、及びバルブが開いた状態の何れにおいても、排気が均一に移動弁１５に当たるように構成することができる。

【0059】

（１ｂ）本開示の一態様は、抑制機構４０Ａとして、抑制部材４１Ａ、をさらに備える。抑制部材４１Ａは、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａの接続部位に配置され、第２スプリング３０Ａへの荷重が大きくなる方向に移動することを許容するように構成される。かつ抑制部材４１Ａは、筒部１１に係止されることによって、第２スプリング３０Ａへの荷重が小さくなる方向に移動することを抑制するように構成される。

【0060】

このような構成によれば、筒部１１に係止される抑制部材４１Ａを用いて第２スプリング３０Ａを保持することができるので、抑制機構４０Ａの構成を簡素な構成とすることができる。

【0061】

（１ｃ）本開示の一態様では、筒部１１には、長手方向において、移動弁１５の初期位置よりも第１スプリング２０Ａ側に、筒部１１の外部と連通する少なくとも１つの孔部１１Ｃ、をさらに備える。

【0062】

このような構成によれば、移動弁１５が移動すると筒部１１に設けられた孔部１１Ｃから排気が外部に逃げやすくすることができる。よって、排気管の圧力を良好に低下させることができる。

【0063】

（１ｄ）本開示の一態様では、孔部１１Ｃは、長手方向に沿って延びる開口を備える。
このような構成によれば、移動弁１５の変位が大きくなるにつれて孔の開口面積が大きくなるように構成することができる。

【0064】

（１ｅ）本開示の一態様では、第１スプリング２０Ａの伸縮についてのバネ定数は、第２スプリング３０Ａの伸縮についてのバネ定数よりも大きく設定される。
このような構成によれば、移動弁１５の移動量が少ないときには、移動弁１５を移動させようとする力の増加に対してバルブの開度を小さくすることができ、初期荷重を超えてからは、移動弁１５を移動させようとする力の増加に対してバルブの開度を大きくすることができる。

【0065】

（１ｆ）本開示の一態様では、第１スプリング２０Ａには、移動弁１５が初期位置に位置する際に、移動弁１５が移動しようとする力に抗するように抵抗荷重が付されている。
このような構成によれば、第１スプリング２０Ａに抵抗荷重が付されているので、バルブが開こうとする力が抵抗荷重を超えるまでは、バルブが開きにくいように構成することができる。

【0066】

（１ｇ）本開示の一態様では、当該排気管バルブ１Ａは、消音器５０の内部に配置される。
このような構成によれば、排気管バルブ１Ａが消音器５０の内部に配置されるので、排気の圧力が低いときには、バルブを閉じて消音性能を高め、排気の圧力が高いときには、バルブを開いて排気の圧力を低減することができる。

【0067】

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は前述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。下記の構成であっても、上記実施形態と同様の効果を享受できる。

【0068】

（２ａ）上記実施形態では、消音器５０内部に排気管バルブ１Ａを配置したが、これに限定されるものではない。例えば、消音器５０の内部に限らず、図６に示す排気管６０のように、消音器５０以外の排気管本体６１の内部に排気管バルブ１Ａを配置してもよい。

【0069】

図６に示す例では、排気管６０は、中空筒状の排気管本体６１と、排気管６０における排気の上流側及び下流側を仕切る仕切壁６２を備え、仕切壁６２に排気管バルブ１Ａが配置される。この構成では、排気管バルブ１Ａを、排気や水等が逆流して排気管６０の上流側に侵入することを抑制する逆止弁として機能させることができる。

【0070】

（２ｂ）排気管バルブ１Ａの構成は、排気管バルブ１Ａに限らず、種々の構成を採用できる。詳細には、以下に示すような構成を採用してもよい。
（２ｂ－１）例えば、図７に示す排気管バルブ１Ｂでは、抑制機構４０Ａに換えて、抑制機構４０Ｂを備える。抑制機構４０Ｂでは、図８に示すように、抑制部材４１Ａに加えて移動弁１５を貫通する支持棒４２Ｂが備えられる。また、抑制機構４０Ｂでは、支持棒４２Ｂの上流側に、弁ストッパ４５が備えられる。弁ストッパ４５は、支持棒４２Ｂよりも外径が大きく設定されている。弁ストッパ４５は、移動弁１５の上流側への移動を抑制し、移動弁１５が支持棒４２Ｂから抜け落ちることを抑制する。

【0071】

この構成では、図８及び図９に示すように、移動弁１５は、支持棒４２Ｂに沿ってスライドするように構成できる。よって、移動弁１５の軸がぶれにくくすることができ、移動弁１５を安定して移動させることができる。

【0072】

（２ｂ－２）また例えば、図１０に示す排気管バルブ１Ｃでは、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａに換えて、第１スプリング２０Ｂ及び第２スプリング３０Ｂを備え、抑制機構４０Ａに換えて、抑制機構４０Ｃを備える。第１スプリング２０Ｂ及び第２スプリング３０Ｂは、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａとは異なる位置で抑制部材４１Ｃに接続されるため、長さ、バネ定数等が適宜調整される。また、第２スプリング３０Ｂは、第１スプリング２０Ｂよりも外径が小さく設定される。

【0073】

抑制機構４０Ｃでは、抑制部材４１Ａに換えて、抑制部材４１Ｃを備える。抑制部材４１Ｃは、図１１に示すように、大径部４１１及び小径部４１２をさらに備える。抑制部材４１Ｃは、ハット型に構成され、大径部４１１は、ハットのブリムを構成し、小径部４１２は、ハットのトップクラウン及びサイドクラウンを構成する。

【0074】

また、大径部４１１は、筒部１１の内径と略一致する外径を有する部位である。第１スプリング２０Ｂは、大径部４１１の移動弁１５側の部位に接続される。
小径部４１２は、大径部４１１及び第１スプリング２０Ｂの内径よりも小さな外径を有する部位であり、第２スプリング３０Ｂの外形よりも大きな内径を有する部位である。小径部４１２は、大径部４１１よりも移動弁１５側に突出して配置される。第２スプリング３０Ｂは、小径部４１２における底部１１Ｂ側に接続される。なお、第２スプリング３０Ｂは、第１スプリング２０Ｂの接続部位よりも上流側にて小径部４１２に接続される。

【0075】

この構成では、図１１及び図１２に示すように、移動弁１５は、移動する際に、スプリング２０Ｂ及び３０Ｂがオーバーラップして配置されるので、スプリング２０Ｂ及び３０Ｂが伸縮するためのスペースを有効利用することができる。換言すれば、排気管バルブ１Ｃを省スペース化することができる。

【0076】

（２ｃ）上記実施形態では、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａは、筒部１１の中心軸と同軸上に配置されたが、これに限定されるものではない。例えば、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａは、筒部１１の中心軸とは異なる軸上に配置されてもよい。また、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａは、互いに異なる軸上に配置されてもよい。

【0077】

（２ｄ）上記実施形態では、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａを別部材として構成したが、第２スプリング３０Ａは、第１スプリング２０Ａと一体に構成されていてもよい。この場合、抑制機構４０Ａ（例えば、抑制部材４１Ａ）は、一体となった第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａに貫通される構成を適用できる。

【0078】

（２ｅ）上記実施形態では、第１スプリング２０Ａのバネ定数Ｋ_１は、第２スプリング３０Ａのバネ定数Ｋ_２よりも大きく設定したが、これに限定されるものではない。例えば、第１スプリング２０Ａのバネ定数Ｋ_１は、第２スプリング３０Ａのバネ定数Ｋ_２よりも小さくてもよいし、同じでもよい。なお、第１スプリング２０Ａ、第２スプリング３０Ａは、圧縮コイルバネに限定されず、圧縮されると反発力を生じるバネ、例えば板バネなどでもよい。

【0079】

（２ｆ）上記実施形態では、抑制部材４１Ａを用いて抑制機構４０Ａの機能を実現したが、これに限定されるものではない。例えば、抑制部材４１Ａを用いることなく、第１スプリング２０Ａ及び第２スプリング３０Ａの接続部位を筒部１１の一部で係止する構成を採用してもよい。

【0080】

（２ｇ）上記実施形態では、第２スプリング３０Ａは、底部１１Ｂを介して筒部１１に接続されるように構成したが、筒部１１に対して、間接的に接続される必要はなく、筒部１１に直接的に接続されてもよい。

【0081】

（２ｈ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

【0082】

（２ｉ）前述した排気管バルブ１Ａの他、当該排気管バルブ１Ａを構成要素とするシステムなど、種々の形態で本開示を実現することもできる。
また、本開示の排気管バルブは、下記のように構成してもよい。すなわち、
内燃機関の排気管に配置される排気管バルブであって、
長手方向に沿って内部を排気が通過するように構成された中空の筒部と、
初期位置にて前記筒部内の少なくとも一部を閉塞し、前記長手方向に移動可能に構成され、前記初期位置から移動すると前記筒部内を開放するように構成された移動弁と、
一端が前記移動弁に接続され、他端が抑制機構に接続され、前記移動弁の移動に伴って伸縮する第１スプリングと、
一端が前記筒部に接続され、他端が前記抑制機構を介して、前記第１スプリングにばねの直列接続の関係になるように接続され、前記移動弁の移動に伴って伸縮する第２スプリングと、
前記第２スプリングに初期荷重が付された状態で、前記第１スプリング及び前記第２スプリングの接続部位が、前記第２スプリングへの荷重が大きくなる方向に移動することを許容し、かつ前記筒部に係止されることによって前記第２スプリングへの荷重が小さくなる方向に移動することを抑制するように構成された前記抑制機構と、
を備える排気管バルブ、
としてもよい。

【符号の説明】

【0083】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…排気管バルブ、１１…筒部、１１Ａ…先端部、１１Ｂ…底部、１１Ｃ…孔部、１５…移動弁、１５Ａ…羽部、２０Ａ，２０Ｂ…第１スプリング、２１，３１…本体部、２２，３２…上流側接続部、２３，３３…下流側接続部、３０Ａ，３０Ｂ…第２スプリング、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…抑制機構、４１…抑制部材、４１Ａ…抑制部材、４１Ｃ…抑制部材、４２Ａ，４２Ｂ…支持棒、４３…上流側ストッパ、４４…下流側ストッパ、４５…弁ストッパ、５０…消音器、５１…筐体、５２…インレットパイプ、５２Ａ…孔部、５３…アウトレットパイプ、５４…第１室、５５…第２室、５６…隔壁、６０…排気管、６２…仕切壁、４１１…大径部、４１２…小径部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】