特許 7606274 排気バルブ及び自動車用マフラー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-17

(45)【発行日】2024-12-25

(54)【発明の名称】排気バルブ及び自動車用マフラー

(51)【国際特許分類】

   F01N 13/08 20100101AFI20241218BHJP

   F01N 1/08 20060101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

F01N13/08 B

F01N1/08 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024171806

(22)【出願日】2024-09-30

(62)【分割の表示】P 2023177077の分割

【原出願日】2023-10-12

【審査請求日】2024-09-30

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000175766

【氏名又は名称】三恵技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109243

【弁理士】

【氏名又は名称】元井 成幸

(72)【発明者】

【氏名】野路 大

(72)【発明者】

【氏名】池田 大介

(72)【発明者】

【氏名】遊佐 良太

【審査官】小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１７０４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４８８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２０５１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－６６２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１０７６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１８８５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－７３０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３０９２７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ １／０８

Ｆ０１Ｎ １３／０８

Ｆ１６Ｋ １５／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気圧力に応じて排気路を弁体で開閉する排気バルブであって、
開口を有する弁座に対して前記弁体が揺動可能に支軸を介して支持され、
前記支軸に外挿されたコイルスプリングで前記弁体が閉じる方向に付勢され、
弁体開動作で外径が拡大する前記コイルスプリングに断面視弧状の弧状外バネが外装され、
弁体開動作による前記コイルスプリングの外径の拡大に抗するようにして前記弧状外バネが前記コイルスプリングに荷重を付加することを特徴とする排気バルブ。

【請求項2】

前記弧状外バネの周方向の長さが、前記弁体の開状態に対応する前記コイルスプリングの拡大状態で半円弧以上の長さに設定されていることを特徴とする請求項１記載の排気バルブ。

【請求項3】

前記弧状外バネが、前記コイルスプリングの全長に亘って周方向に抱え込むように設けられる弁体巻込部であることを特徴とする請求項１記載のマフラー用バルブ。

【請求項4】

請求項１～３の何れかに記載の排気バルブにおける前記弁座の弁座基板が、排気路に設置されるマフラーの内部を仕切るセパレータの開口の周縁に固着されていることを特徴とする自動車用マフラー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車等の排気が流通する排気路に設置され、排気圧力に応じて弁体が開閉し、排気の流通量を調整する排気バルブ及び排気バルブを備えるマフラーに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車の排気路に設置される排気バルブとして特許文献１に開示されている排気バルブがある。特許文献１の排気バルブでは、開口を有する弁座に対して弁体が揺動可能に支軸を介して支持され、支軸に外挿されたコイルスプリングで弁体が閉じる方向に付勢され、弁座鉤部が支軸の両端部を周方向に抱え込むように設けられ、弁体巻込部がコイルスプリングを、弁座鉤部と逆方向から周方向に抱え込み且つコイルスプリングの全長に亘って周方向に抱え込むように設けられている。

【0003】

更に、この排気バルブでは、筒部と鍔部とから構成される筒緩衝材が金属メッシュ材で形成され、支軸とコイルスプリングが弁体巻込部に内挿された状態で弁体巻込部の両端にそれぞれ筒部を内嵌合して筒緩衝材が固定されている。弁体巻込部に嵌合された筒緩衝材には、支軸の両端部が挿通され、一対の筒緩衝材が支軸の軸受けになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２１－１８８５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１のようにコイルスプリングで弁体が閉じる方向に付勢し、排気圧力によって弁体を開閉する排気バルブでは、弁体の閉方向への付勢力が強すぎると弁体が開かなくなり、又、弁体の閉方向への付勢力が弱すぎると弁体のバタツキが大きくなり、大きなサージングが発生する。そのため、排気圧力によって弁体が適切に開閉するように、弁体の閉方向への付勢力を適度な範囲に調整する必要がある。

【0006】

弁体の閉方向への付勢力の調整は、コイルスプリングの線径や巻き数を調整して行うことが可能であるが、コイルスプリングの線径や巻き数の調整だけに依拠して適度な範囲の付勢力に調整することには試行錯誤的な多大な労力を要する。また、サージングを抑制するように弁体の閉方向への付勢力を適度に調整するためには、錘を弁体に取り付けることが考えられるが、錘が取り付けられた状態で開閉する弁体の重量増加により、コイルスプリング等の排気バルブの構成部品の耐久性が低下するという別の問題が発生する。そのため、弁体の閉方向への付勢力を適度な範囲に簡単且つ確実に調整、設定することができると共に、高度な耐久性を確保することができる排気バルブが求められている。

【0007】

本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、コイルスプリングで弁体が閉じる方向に付勢し、排気圧力に応じて弁体を開閉する排気バルブにおいて、弁体の閉方向への付勢力を適度な範囲に簡単且つ確実に調整、設定することができると共に、高度な耐久性を確保することができる排気バルブ、及びこの排気バルブを備える自動車用マフラー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】

【0008】

本発明の排気バルブは、排気圧力に応じて排気路を弁体で開閉する排気バルブであって、開口を有する弁座に対して前記弁体が揺動可能に支軸を介して支持され、前記支軸に外挿されたコイルスプリングで前記弁体が閉じる方向に付勢され、弁体開動作で内径が縮小する前記コイルスプリングに断面視弧状の弧状内バネが内挿され、弁体開動作による前記コイルスプリングの内径の縮小に抗するようにして前記弧状内バネが前記コイルスプリングに荷重を付加することを特徴とする。
これによれば、弁体の開動作でコイルスプリングの内径が縮小すると弧状内バネの抵抗で弁体の開動作が抑制されるので、コイルスプリングの線径や巻き数の調整だけに依拠して弁体の閉方向への付勢力を試行錯誤的に多大な労力を要して調整する必要が無くなる。例えば弁体が大きくバタつくサージングを抑制するためにコイルスプリングの線径や巻き数を調整してバネレートを上げ、コイルスプリングの巻き線相互の摩擦抵抗を増加させると、弁体の開度不足になることがあるが、本発明の排気バルブではコイルスプリングのバネレートを下げて弁体を開きやすくしても、弧状内バネの抵抗による弁体の開動作の抑制でサージングを抑制することができる。従って、想定される排気圧力に応じて弁体が適切に開閉するように、弁体の閉方向への付勢力を適度な範囲に簡単且つ確実に調整、設定することができる。また、弁体にサージングを抑制する錘を取り付ける必要が無く、開閉する弁体の重量を増加させることもないことから、コイルスプリング等の排気バルブの構成部品或いは排気バルブの高度な耐久性を確保することができる。また、高すぎるバネレートの高価なコイルスプリングや、弁体に取り付ける錘を用いる必要がないことから、排気バルブの製造コスト、部品コストを低減することができる。

【0009】

本発明の排気バルブは、前記弧状内バネの周方向の長さが、半円弧以上の長さで、且つ前記弁体の開状態に対応する前記コイルスプリングの縮小状態で先端相互が当接しない長さに設定されていることを特徴とする。
これによれば、弧状内バネの周方向の長さを半円弧以上の長さに設定することにより、弧状内バネをコイルスプリングに広範囲に接触させ、弧状内バネの抵抗をより確実にコイルスプリングに伝達することができる。また、弧状内バネの周方向の長さを弁体の開状態で先端相互が当接しない長さに設定することにより、弁体の開状態における弧状内バネのコイルスプリングに対する弾性抵抗の付加を確保することができ、弁体の開状態のサージングの確実な抑制を図ることができる。

【0010】

本発明の排気バルブは、排気圧力に応じて排気路を弁体で開閉する排気バルブであって、開口を有する弁座に対して前記弁体が揺動可能に支軸を介して支持され、前記支軸に外挿されたコイルスプリングで前記弁体が閉じる方向に付勢され、弁体開動作で外径が拡大する前記コイルスプリングに断面視弧状の弧状外バネが外装され、弁体開動作による前記コイルスプリングの外径の拡大に抗するようにして前記弧状外バネが前記コイルスプリングに荷重を付加することを特徴とする。
これによれば、弁体の開動作でコイルスプリングの外径が拡大すると弧状外バネの抵抗で弁体の開動作が抑制されるので、コイルスプリングの線径や巻き数の調整だけに依拠して弁体の閉方向への付勢力を試行錯誤的に多大な労力を要して調整する必要が無くなる。例えば弁体が大きくバタつくサージングを抑制するためにコイルスプリングの線径や巻き数を調整してバネレートを上げ、コイルスプリングの巻き線相互の摩擦抵抗を増加させると、弁体の開度不足になることがあるが、本発明の排気バルブではコイルスプリングのバネレートを下げて弁体を開きやすくしても、弧状外バネの抵抗による弁体の開動作の抑制でサージングを抑制することができる。従って、想定される排気圧力に応じて弁体が適切に開閉するように、弁体の閉方向への付勢力を適度な範囲に簡単且つ確実に調整、設定することができる。また、弁体にサージングを抑制する錘を取り付ける必要が無く、開閉する弁体の重量を増加させることもないことから、コイルスプリング等の排気バルブの構成部品或いは排気バルブの高度な耐久性を確保することができる。また、高すぎるバネレートの高価なコイルスプリングや、弁体に取り付ける錘を用いる必要がないことから、排気バルブの製造コスト、部品コストを低減することができる。

【0011】

本発明の排気バルブは、前記弧状外バネの周方向の長さが、前記弁体の開状態に対応する前記コイルスプリングの拡大状態で半円弧以上の長さに設定されていることを特徴とする。
これによれば、弧状外バネの周方向の長さを弁体の開状態において半円弧以上の長さに設定することにより、弧状外バネをコイルスプリングに広範囲に接触させ、弧状外バネの抵抗をより確実にコイルスプリングに伝達することができる。

【0012】

本発明の排気バルブは、前記弧状外バネが、前記コイルスプリングの全長に亘って周方向に抱え込むように設けられる弁体巻込部であることを特徴とする。
これによれば、弁体開動作で外径が拡大するコイルスプリングに弁体巻込部を弧状外バネとして外装することにより、別体の弧状外バネを用いる必要を無くし、部品点数を減らして製造コストを低減することができる。

【0013】

本発明の自動車用マフラーは、本発明の排気バルブにおける前記弁座の弁座基板が、排気路に設置されるマフラーの内部を仕切るセパレータの開口の周縁に固着されていることを特徴とする。
これによれば、本発明の排気バルブを自動車のマフラーのセパレータに設置することにより、エンジンの回転数が低い状態では排気バルブを閉状態にして騒音源となる圧力波の通過を防止でき、エンジンの回転数が高い状態では排気バルブを開状態にして排気を通過させ、エンジン出力を確保することができる。即ち、弁体の閉方向への付勢力を適度な範囲に調整、設定した排気バルブを自動車用マフラーに設置することにより、街乗り常用運転時の静粛性と高速運転時のエンジン出力確保を確実に両立させることができる。また、排気脈動で生ずるサージングの発生を防止、抑制し、自動車の運転状態の不安定化を防止、抑制することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、コイルスプリングで弁体が閉じる方向に付勢し、排気圧力に応じて弁体を開閉する排気バルブにおいて、弁体の閉方向への付勢力を適度な範囲に簡単且つ確実に調整、設定することができると共に、高度な耐久性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明による第１実施形態の排気バルブの閉状態を示す斜視図。

【図2】第１実施形態の排気バルブの開状態を示す斜視図。

【図3】第１実施形態の排気バルブの分解斜視図。

【図4】第１実施形態の排気バルブにおけるコイルスプリングと弧状内バネを示す斜視説明図。

【図5】第１実施形態の排気バルブにおけるコイルスプリングと弧状内バネの関係を説明する説明図。

【図6】第１実施形態の排気バルブがセパレータに取り付けられている自動車用マフラーの説明図。

【図7】第１実施形態の排気バルブがセパレータに取り付けられた状態の正面図。

【図8】本発明による第２実施形態の排気バルブの閉状態を示す斜視図。

【図9】第２実施形態の排気バルブの分解斜視図。

【図10】第２実施形態の排気バルブにおけるコイルスプリングと弧状外バネを示す斜視説明図。

【図11】第２実施形態の排気バルブにおけるコイルスプリングと弧状外バネの関係を説明する説明図。

【図12】第２実施形態の変形例の排気バルブにおけるコイルスプリングと弧状外バネに相当する弁体巻込部の関係を説明する説明図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

〔第１実施形態の排気バルブ〕
本発明による第１実施形態の排気バルブ１は、例えば自動車の排気路のマフラーに設置され、エンジンの排気圧力に応じて排気路を開閉するものであり、好適にはマフラーの内部を仕切るセパレータに取り付けて用いられる。排気バルブ１は、図１～図５に示すように、弁座２と、開閉する弁体３と、支軸４と、コイルスプリング５と、リング緩衝材６と、筒緩衝材７と、弧状板バネ状の弧状内バネ８を備える。弁体３は、弁座２に対して揺動可能に支軸４を介して支持され、支軸４に外挿されたコイルスプリング５で閉じる方向に付勢されている。

【0017】

弁座２は、例えばセパレータに沿うように配置される略平板リング形状に形成された弁座基板２１を有し、弁座基板２１の中央に開閉される排気路を構成する開口２２が設けられている。弁座２には、弁座基板２１の幅両側に間隔を開けて一対の弁座鉤部２３・２３が設けられており、弁座鉤部２３は弁座基板２１の図示上端部分から斜め上方に向かって立上り、弁座基板２１の背面側に弧状に湾曲して形成され、弁座基板２１と一体的に形成されている。

【0018】

一対の弁座鉤部２３・２３は、支軸４の両端近傍にそれぞれ設けられている。図示例の弁座鉤部２３は、支軸４の両端部を弁体３側から周方向に抱え込むようにして支軸４に係合され、支軸４の両端部に形成された溶接部４１によって支軸４に固定されている。弁座鉤部２３の先端部の内周面の形状と大きさは、係合される支軸４の外周面の形状と大きさに略倣うように形成されている。

【0019】

弁座２の弁座基板２１には、後述する閉状態の弁体３の弁体基板３１の外周縁より外側に突出する支軸４側の溶接用領域２４１と、支軸４と逆側に位置する舌片状の溶接用領域２４２が設けられている。溶接用領域２４１、２４２は例えば排気バルブ１をマフラーのセパレータに溶接で取り付ける際に溶接する場所として用いられる。

【0020】

弁座基板２１の弁体３側には略平板リング状のリング緩衝材６が溶接等で固着されており、リング緩衝材６は後述する弁体３の平縁３２に略対応する位置に設けられ、弁体３の閉動作の衝撃を緩衝するようになっている。リング緩衝材６には、弾性等で緩衝機能を有し且つ耐熱性を有する適宜の緩衝材を用いることが可能であり、例えば金属メッシュ材とすると良好である。

【0021】

弁体３は、弁体基板３１を有し、弁体基板３１は平縁３２を有する平皿形状で形成されている。弁体基板３１の前面には、弁座２側に突出するようにへこむ平面視略円形の凹部３３が設けられ、平縁３２は凹部３３の周囲或いは凹部３３の突出部分の周囲にリング状に形成されている。

【0022】

弁体３には、弁体基板３１の支軸４側から突出し、弁体基板３１から折り返すように鉤状に湾曲して弁体巻込部３４が形成されており、弁体巻込部３４は、弁体基板３１から閉状態の弁座２と逆方向に突出するようにして、弁体基板３１と一体的に形成されている。弁体巻込部３４の内周面の形状と大きさは、コイルスプリング５のコイル本体５１の外周面の形状と大きさに略倣うように形成され、弁体巻込部３４の内周面の大きさはコイル本体５１の外周面の大きさよりも僅かに大きくなっている。

【0023】

弁体巻込部３４は、断面視において、半円を超える弧状、好適には３／４円を超える或いは略３／４円の弧状で湾曲して形成され、支軸４に外挿されたコイルスプリング５を、弁座鉤部２３が支軸４を周方向に抱え込む方向と逆方向から周方向に抱え込みように設けられ、本実施形態では、弁体巻込部３４がコイルスプリング５の全長に亘ってコイルスプリング５を弁座側から周方向に抱え込むように設けられている。

【0024】

弁体巻込部３４は、弁体基板３１の幅方向の略中央で幅方向に延びて形成され、弁座２の一対の弁座鉤部２３・２３の間に収まる長さで一連で細長に延びて形成されている。一連で細長に延びる弁体巻込部３４は、支軸４に外挿されたコイルスプリング５を、コイルスプリング５の全長に亘って周方向に抱え込むようにして設けられる。

【0025】

弁体巻込部３４の両端には、筒部７１と、筒部７１の軸方向の一端部で外側に突出する鍔部７２とから構成される筒緩衝材７がそれぞれ設けられている。筒緩衝材７・７は、支軸４とコイルスプリング５が弁体巻込部３４に内挿された状態で、弁体巻込部３４の両端にそれぞれ筒部７１・７１を内嵌合して固定され、鍔部７２は筒部７１の内嵌合によって弁体巻込部３４の幅方向の端面に当接される。鍔部７２は、それぞれ弁体巻込部３４の幅方向の端面と弁座２の弁座鉤部２３の内端面との間に配置され、弁座鉤部２３の内端面に近接して配置されている。

【0026】

弁体巻込部３４は、筒緩衝材７・７に挿通される支軸４に筒緩衝材７・７を介して係合されており、換言すれば弁体巻込部３４に嵌合された筒緩衝材７・７は弁体３における支軸４の軸受けとなっている。筒緩衝材７には、弾性等で緩衝機能を有し且つ耐熱性を有する適宜の緩衝材を用いることが可能であり、例えば金属メッシュ材とすると良好である。

【0027】

コイルスプリング５の巻回されたコイル本体５１は、全長に亘って弁体巻込部３４内に配置されて支軸４に外挿されている。コイルスプリング５の一方の腕５２は、弁体巻込部３４の根元近傍における弁体３の弁体基板３１の前面側、図示例では平縁３２の前面側に導出して配置され、コイルスプリング５の他方の腕５３は、弁座鉤部２３の根元近傍における弁座鉤部２３の立ち上がり部分の背面側に導出して配置されており、コイルスプリング５の一方の腕５２で弁体３が閉じる方向に付勢され、押圧されている。コイルスプリング５の一方の腕５２と他方の腕５３は、弁体開動作に従ってコイル本体５１の内径が縮小するように構成され（図５の太線矢印参照）、又、配置される。

【0028】

弁体３の弁体巻込部３４の立ち上がり部分の近傍における弁体基板３１の幅方向の一方側には切欠き３５が形成されており、切欠き３５からコイルスプリング５の他方の腕５３が弁体基板３１の背面側に導出されている。コイルスプリング５の他方の腕５３は、切欠き３５と弁座鉤部２３・２３の間の空間を介して、弁座鉤部２３の根元近傍の背面側に導出され、弁座鉤部２３の立ち上がり部分を背面側から押圧して付勢する。

【0029】

弁座２の弁座鉤部２３・２３間には、弁座鉤部２３の立ち上がり部分よりも低い高さで立ち上がり部分と同一角度で立ち上がる起立部２５が形成されている。コイルスプリング５の他方の腕５３は、切欠き３５と起立部２５の先端面側を通って弁座鉤部２３の根元近傍の背面側に導出されている。

【0030】

弁体開動作で内径が縮小するコイルスプリング５、或いはコイルスプリング５のコイル本体５１には、断面視弧状で延設された弧状内バネ８が内挿されており、弧状内バネ８は、弁体開動作によるコイルスプリング５の内径の縮小或いはコイル本体５１の内径の縮小に抗するようにしてコイルスプリング５に荷重を付加するようになっている（図４、図５参照）。

【0031】

第１実施形態の排気バルブ１では、弁体３の閉状態において、支軸４とコイル本体５１との間に配置されるようにして断面視弧状の弧状内バネ８がコイル本体５１を押圧付勢しないようにコイル本体５１に遊挿されており、初期の段階で弧状内バネ８の弾発力がコイルスプリング５の内径縮小を抑制しないようにし、弁体３のスムーズな開動作を確保している。そして、弁体開動作によるコイル本体５１の内径の所定量の縮小で、コイル本体５１が弧状内バネ８に接触して押圧し始めると、コイル本体５１の内径の縮小に抗するようにして弧状内バネ８がコイルスプリング５に荷重を付加する構成になっている。

【0032】

尚、弁体３の閉状態において、コイル本体５１の内面を弧状内バネ８が押圧する力がコイルスプリング５が弁体３を閉じる力よりも必要量以上小さければ、弁体開動作で内径が縮小するコイルスプリング５のコイル本体５１に断面視弧状の弧状内バネ８を内挿すると共に、弁体閉状態におけるコイルスプリング５のコイル本体５１の内面に弧状内バネ８が押圧接触する構成とすることも可能である。

【0033】

弧状内バネ８の周方向の長さは、半円弧以上の長さに設定すると共に、弁体３の開状態に対応するコイルスプリング５の縮小状態で弧状内バネ８の先端相互が当接しない長さに設定すると好適である。これにより、弧状内バネ８をコイルスプリング５に広範囲に接触させ、弧状内バネ８の抵抗をより確実にコイルスプリング５に伝達することができ、更に、弁体３の開状態における弧状内バネ８のコイルスプリング５に対する弾性抵抗の付加を確保することができる。

【0034】

本実施形態の排気バルブ１は、例えば図６及び図７に示すマフラー１００のセパレータ１０２に取り付けて用いると好適である。マフラー１００は、筐体１０１の内部がそれぞれ平板状の第１のセパレータ１０２と第２のセパレータ１０３で仕切られて、膨張室１０４、共鳴室１０５、膨張室１０６が設けられている。膨張室１０４と共鳴室１０５を仕切る第２のセパレータ１０３には図示省略する多数の小孔が全面に亘って形成されている。

【0035】

マフラー１００は、エンジンの排気管と連通して筐体１０１に排気を導入する排気導入管１０７と、筐体１０１から排気を導出する排気導出管１０８を備える。排気導入管１０７は、膨張室１０６側の外壁から膨張室１０６を横切るようにして第１のセパレータ１０２を貫通するように設けられ、膨張室１０４が排気導入管１０７の排出口になっている。排気導出管１０８は、共鳴室１０５側の外壁を排出口とし、共鳴室１０５、膨張室１０４を横切るようにして第２のセパレータ１０３、第１のセパレータ１０２を貫通するように設けられ、膨張室１０６が排気導出管１０８の取入口になっている。

【0036】

筐体１０１内には、略σ字状に屈曲する排気流通管１０９が設けられており、排気流通管１０９は、排気導入管１０７、排気導出管１０８よりも小径で形成されている。排気流通管１０９は取入口を膨張室１０４で開口し、第２のセパレータ１０３を導入側と導出側の２カ所で貫通して共鳴室１０５を略弧状に横切るように配置され、更に、膨張室１０４を横切って第１のセパレータ１０２を貫通して配置され、膨張室１０６内で折り返すように湾曲して排出口が排気導出管１０８の入口近傍に配置されている。

【0037】

排気バルブ１は、第１のセパレータ１０２の膨張室１０６側に設けられ、第１のセパレータ１０２の排気路となる開口に対応する位置に開口を閉塞するようにして配置されている。排気バルブ１は、略平板リング形状の弁座基板２１を第１のセパレータ１０２の開口の周縁に対応させて配置され、弁座基板２１の溶接用領域２４１、２４２においてスポット溶接等の溶接部１１０で溶接され、弁座基板２１が第１のセパレータ１０２の開口の周縁に固着されている。

【0038】

マフラー１００では、エンジンの排気の圧力が所定圧未満である場合には、図６の太線実線矢印で示すように排気が流れ、排気導入管１０７から膨張室１０４、膨張室１０４内の排気流通管１０９、共鳴室１０５内の排気流通管１０９、膨張室１０４内の排気流通管１０９、膨張室１０６内の排気流通管１０９、排気導出管１０８の順に排気が流れる。この際、排気バルブ１の弁体３は、コイルスプリング５で閉じる方向に持続的に付勢され、弁体３が閉じた状態が維持され、高い消音効果を発揮する。

【0039】

マフラー１００でエンジンの排気の圧力が所定圧以上になった場合には、排気バルブ１の弁体３は、コイルスプリング５の閉じる方向への付勢に抗して排気の圧力で開放され、図６の太線実線矢印の排気の流れに加えて太線二点鎖線矢印の排気の流れが生ずる。即ち、排気導入管１０７から膨張室１０４、開状態の排気バルブ１の排気路、膨張室１０６、排気流通管１０９と排気導出管１０８の間の間隙、排気導出管１０８の順に流れる排気の流れが付加され、エンジンの排気の背圧が低減される。その後、エンジンの排気の圧力が所定圧未満に下降した際には、弁体３がリング緩衝材６で緩衝されながら閉じてリング緩衝材６或いは弁座基板２１に当接する。

【0040】

第１実施形態の排気バルブ１によれば、弁体３の開動作でコイルスプリング５の内径が縮小すると弧状内バネ８の抵抗で弁体３の開動作が抑制されるので、コイルスプリング５の線径や巻き数の調整だけに依拠して弁体３の閉方向への付勢力を試行錯誤的に多大な労力を要して調整する必要が無くなる。例えば弁体３が大きくバタつくサージングを抑制するためにコイルスプリング５の線径や巻き数を調整してバネレートを上げ、コイルスプリング５の巻き線相互の摩擦抵抗を増加させると、弁体３の開度不足になることがあるが、第１実施形態の排気バルブ１ではコイルスプリング５のバネレートを下げて弁体を開きやすくしても、弧状内バネ８の抵抗による弁体３の開動作の抑制でサージングを抑制することができる。従って、想定される排気圧力に応じて弁体３が適切に開閉するように、弁体３の閉方向への付勢力を適度な範囲に簡単且つ確実に調整、設定することができる。

【0041】

また、弁体３にサージングを抑制する錘を取り付ける必要が無く、開閉する弁体３の重量を増加させることもないことから、コイルスプリング５等の排気バルブ１の構成部品或いは排気バルブ１の高度な耐久性を確保することができる。また、高すぎるバネレートの高価なコイルスプリングや、弁体３に取り付ける錘を用いる必要がないことから、排気バルブ１の製造コスト、部品コストを低減することができる。

【0042】

〔第２実施形態の排気バルブ〕
本発明による第２実施形態の排気バルブ１ａも、例えば自動車の排気路のマフラーに設置され、エンジンの排気圧力に応じて排気路を開閉するものであり、好適にはマフラーの内部を仕切るセパレータに取り付けて用いられる。排気バルブ１ａは、図８～図１１に示すように、弁座２ａと、開閉する弁体３ａと、第１実施形態と同様の支軸４と、コイルスプリング５ａと、第１実施形態と同様の金属メッシュ材等のリング緩衝材６と、第１実施形態と同様の金属メッシュ材等で形成された筒緩衝材７と、独立部材の断面視弧状で延設された弧状板バネ状の弧状外バネ９ａを備える。弁体３ａは、弁座２ａに対して揺動可能に支軸４を介して支持され、支軸４に外挿されたコイルスプリング５ａで閉じる方向に付勢されている。

【0043】

弁座２ａは、第１実施形態と同様の構成である、溶接用領域２４１と溶接用領域２４２が形成されている弁座基板２１、開口２２、一対の弁座鉤部２３・２３を有し、弁座鉤部２３は、支軸４の両端部を弁体３側から周方向に抱え込むようにして支軸４に係合され、溶接部４１で支軸４に固定されている。

【0044】

弁座２の弁座鉤部２３・２３間には、弁座鉤部２３の立ち上がり部分よりも低い高さで立ち上がり部分と同一角度で立ち上がる起立部２５が形成されている。図８における起立部２５の左端と左側の弁座鉤部２３との間には、弁座鉤部２３の立ち上がり部分よりも高さが低く且つ起立部２５よりも高い高さで、起立部２５と同一角度で立ち上がる規制壁部２６ａが形成されている。規制壁部２６ａは、後述するコイルスプリング５ａの他方の腕５３ａが、弁座鉤部２３の根元近傍における弁座鉤部２３の立ち上がり部分の背面側に導出して配置された状態を安定して維持するように、弁座鉤部２３の背面と共に他方の腕５３ａを押し返すように当接する。

【0045】

弁体３ａは、第１実施形態と同様の構成である、弁体基板３１、平縁３２、凹部３３、弁体巻込部３４を有するが、弁体巻込部３４の内周面の形状と大きさは、コイルスプリング５ａのコイル本体５１ａの外周に配置された弧状外バネ９ａの外周面の形状と大きさに略倣うように形成され、弁体巻込部３４の内周面の大きさは弧状外バネ９ａの外周面の大きさよりも僅かに大きくなっている。一連で細長に延びる弁体巻込部３４は、支軸４に外挿されたコイルスプリング５ａを、コイルスプリング５ａの全長に亘って周方向に抱え込むようにして設けられる。

【0046】

両側の筒緩衝材７・７は、支軸４とコイルスプリング５ａと弧状外バネ９ａが弁体巻込部３４に内挿された状態で、弁体巻込部３４の両端にそれぞれ筒部７１・７１を内嵌合して固定され、鍔部７２は筒部７１の内嵌合によって弁体巻込部３４の幅方向の端面に当接される。弁体巻込部３４は、筒緩衝材７・７に挿通される支軸４に筒緩衝材７・７を介して係合されており、換言すれば弁体巻込部３４に嵌合された筒緩衝材７・７は弁体３における支軸４の軸受けとなっている。

【0047】

コイルスプリング５ａの巻回されたコイル本体５１ａは、全長に亘って弁体巻込部３４内に配置されて支軸４に外挿されている。コイルスプリング５ａの一方の腕５２ａは、弁体３ａの弁体基板３１の前面側、図示例では平縁３２の前面側に導出して配置され、コイルスプリング５ａの他方の腕５３ａは、弁座鉤部２３の根元近傍における弁座鉤部２３の立ち上がり部分の背面側と規制壁部２６ａの背面側に導出して配置されており、コイルスプリング５ａの一方の腕５２ａで弁体３が閉じる方向に付勢され、押圧されている。コイルスプリング５ａの一方の腕５２ａと他方の腕５３ａは、弁体開動作に従ってコイル本体５１ａの外径が拡大するように構成され（図１１の太線矢印参照）、又、配置される。

【0048】

弁体３の弁体巻込部３４の立ち上がり部分の近傍における弁体基板３１の幅方向の一方側には切欠き３５ａが形成されており、切欠き３５ａからコイルスプリング５ａの他方の腕５３ａが弁体基板３１の背面側に導出されている。コイルスプリング５ａの他方の腕５３ａは、弁座鉤部２３の立ち上がり部分と規制壁部２６ａを背面側から押圧して付勢する。

【0049】

弁体開動作で外径が拡大するコイルスプリング５ａ、或いはコイルスプリング５ａのコイル本体５１ａには、断面視弧状の弧状外バネ９ａが外装されており、弧状外バネ９ａはコイル本体５１と弁体巻込部３４との間に設けられる。弧状外バネ９ａは、弁体開動作によるコイルスプリング５の外径の拡大或いはコイル本体５１の外径の拡大に抗するようにしてコイルスプリング５ａに荷重を付加するようになっている（図１０、図１１参照）。

【0050】

第２実施形態の排気バルブ１ａでは、弁体３ａの閉状態において、断面視弧状の弧状外バネ９ａがコイル本体５１ａと弁体巻込部３４との間に遊挿されており、初期の段階で弧状内バネ９ａの弾発力がコイルスプリング５ａの外径拡大を抑制しないようにし、弁体３ａのスムーズな開動作を確保している。そして、弁体開動作によるコイル本体５１ａの外径の所定量の拡大で、コイル本体５１ａが弧状外バネ９ａに接触して押圧し始めると、コイル本体５１ａの外径の拡大に抗するようにして弧状外バネ９ａがコイルスプリング５ａに荷重を付加する構成になっている。弧状外バネ９ａがコイルスプリング５ａに確実に荷重を付加する観点からは、弧状外バネ９ａの内周の曲率半径をコイル本体５１ａの外周の半径よりも小さく設定しておくと好適である。

【0051】

尚、弁体３ａの閉状態において、コイル本体５１ａの外周を弧状外バネ９ａが押圧する力がコイルスプリング５ａが弁体３ａを閉じる力よりも必要量以上小さければ、弁体開動作で外径が拡大するコイルスプリング５ａのコイル本体５１ａと弁体巻込部３４との間に断面視弧状の弧状外バネ９ａを外装すると共に、弁体閉状態におけるコイルスプリング５ａのコイル本体５１ａの外周に弧状外バネ９ａが押圧接触する構成とすることも可能である。

【0052】

弧状外バネ９ａの周方向の長さは、弁体３ａの開状態に対応するコイルスプリング５ａの拡大状態で半円弧以上の長さに設定すると好適であり、弁体３ａの開状態に対応するコイルスプリング５ａの拡大状態で半円弧以上の長さで且つコイルスプリング５ａの一方の腕５２ａに接触しない長さに設定するとより好適である。これにより、弧状外バネ９ａをコイルスプリング５ａに広範囲に接触させ、弧状外バネ９ａの抵抗をより確実にコイルスプリング５ａに伝達することができると共に、コイルスプリング５ａの一方の腕５２ａとの接触で弁体開動作が妨げられることを防止することができる。第２実施形態の排気バルブ１ａも、例えば図６及び図７に示すマフラー１００のセパレータ１０２に取り付けて用いると好適である。

【0053】

第２実施形態の排気バルブ１ａによれば、弁体３ａの開動作でコイルスプリング５ａの外径が拡大すると弧状外バネ９ａの抵抗で弁体３ａの開動作が抑制されるので、コイルスプリング５ａの線径や巻き数の調整だけに依拠して弁体３ａの閉方向への付勢力を試行錯誤的に多大な労力を要して調整する必要が無くなる。例えば弁体３ａが大きくバタつくサージングを抑制するためにコイルスプリング５ａの線径や巻き数を調整してバネレートを上げ、コイルスプリング５ａの巻き線相互の摩擦抵抗を増加させると、弁体３ａの開度不足になることがあるが、第２実施形態の排気バルブ１ａではコイルスプリング５ａのバネレートを下げて弁体３ａを開きやすくしても、弧状外バネ９ａの抵抗による弁体３ａの開動作の抑制でサージングを抑制することができる。従って、想定される排気圧力に応じて弁体３ａが適切に開閉するように、弁体３ａの閉方向への付勢力を適度な範囲に簡単且つ確実に調整、設定することができる。また、第２実施形態でも、第１実施形態と対応する構成から対応する効果を得ることができる。

【0054】

〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、各実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記変形例や追記した内容も含まれる。

【0055】

例えば、上記第１、第２実施形態の排気バルブ１、１ａでは、略平板リング状のリング緩衝材６を弁座基板２１に固着する構成としたが、弁体基板３１の平縁３２の弁座２側に略平板リング状のリング緩衝材６を固着する構成としてもよい。また、排気バルブ１、１ａの弁座基板２１をマフラー１００のセパレータの開口の周縁に固着する固着の構成は、上記溶接用領域２４１、２４２の溶接部１１０での溶接以外にも、本発明の趣旨の範囲内で適宜の固着構成を用いることが可能である。

【0056】

また、本発明の排気バルブは、自動車用マフラーの内部を仕切るセパレータに取り付けられる排気バルブとすると好適であるが、例えば自動車用マフラーに設置される排気管の端部に取り付けることも可能であり、適用可能な範囲で自動車の排気路の適宜箇所に設置することが可能であり、更には、適用可能な範囲で自動車以外の排気路の適宜箇所に設置することも可能である。

【0057】

また、上記第２実施形態の排気バルブ１ａの変形例として、独立部材の断面視弧状で延設された弧状板バネ状の弧状外バネ９ａを設ける構成に代え、図１２に示すように、コイルスプリング５ａの全長に亘って周方向に抱え込むように設けられる弁体巻込部３４１ａを、弁体開動作によるコイルスプリング５ａの外径の拡大に抗するようにしてコイルスプリング５ａに荷重を付加する弧状外バネとして設けても良好である。弁体巻込部３４１ａを弧状外バネとすることにより、別体の独立部材の弧状外バネを用いる必要を無くし、部品点数を減らして製造コストを低減することができる。

【0058】

弁体巻込部３４１ａの内周面の形状と大きさは、コイルスプリング５ａのコイル本体５１ａの外周面の形状と大きさに略倣うように形成されている。弁体巻込部３４１ａの内周面の大きさはコイル本体５１ａの外周面の大きさよりも僅かに大きくなっており、弁体開動作に伴うコイル本体５１ａの外径拡大時に弁体巻込部３４１ａが当接する大きさで形成され、弧状外バネに相当する弁体巻込部３４１ａの抵抗で弁体３ａの開動作を抑制してサージングを抑制可能になっている。

【0059】

一連で細長に延びる弁体巻込部３４１ａは、支軸４に外挿されたコイルスプリング５ａをコイルスプリング５ａの全長に亘って周方向に抱え込むようにして設けられ、好適にはコイル本体５１ａの長手方向の長さよりも長く形成され、確実にコイルスプリング５ａの全長に亘って周方向に抱え込むように設定される。これにより、コイル本体５１ａの外径の拡大に抗するようにしてコイルスプリング５ａに荷重を付加する弁体巻込部３４１ａをコイル本体５１ａの全長に亘って確実に設け、コイル本体５１ａの外径の拡大に抗する荷重が付加されないコイル本体５１ａの部分を無くし、確実且つ安定したサージングの抑制が可能となる。

【0060】

弁体巻込部３４１ａの周方向の長さは、弁体３ａの開状態に対応するコイルスプリング５ａの拡大状態で半円弧以上の長さに設定すると好適であり、弁体３ａの開状態に対応するコイルスプリング５ａの拡大状態で半円弧以上の長さで且つコイルスプリング５ａの一方の腕５２ａに接触しない長さに設定するとより好適である。これにより、弁体巻込部３４１ａをコイルスプリング５ａに広範囲に接触させ、弁体巻込部３４１ａの抵抗をより確実にコイルスプリング５ａに伝達することができると共に、コイルスプリング５ａの一方の腕５２ａとの接触で弁体開動作が妨げられることを防止することができる。

【符号の説明】

【0061】

１、１ａ…排気バルブ ２、２ａ…弁座 ２１…弁座基板 ２２…開口 ２３…弁座鉤部 ２４…溶接用領域 ２５…起立部 ２６ａ…規制壁部 ３、３ａ…弁体 ３１…弁体基板 ３２…平縁 ３３…凹部 ３４、３４１ａ…弁体巻込部 ３５、３５ａ…切欠き ４…支軸 ４１…溶接部 ５、５ａ…コイルスプリング ５１、５１ａ…コイル本体 ５２、５２ａ…一方の腕 ５３、５３ａ…他方の腕 ６…リング緩衝材 ７…筒緩衝材 ７１…筒部 ７２…鍔部 ８…弧状内バネ ９ａ…弧状外バネ １００…マフラー １０１…筐体 １０２…第１のセパレータ １０３…第２のセパレータ １０４…膨張室 １０５…共鳴室 １０６…膨張室 １０７…排気導入管 １０８…排気導出管 １０９…排気流通管 １１０…溶接部

【要約】

【課題】弁体の閉方向への付勢力を適度な範囲に簡単且つ確実に調整、設定することができると共に、高度な耐久性を確保することができる排気バルブを提供する。
【解決手段】排気圧力に応じて排気路を弁体３で開閉する排気バルブ１であり、開口２２を有する弁座２に対して弁体３が揺動可能に支軸４を介して支持され、支軸４に外挿されたコイルスプリング５で弁体３が閉じる方向に付勢され、弁体開動作で内径が縮小するコイルスプリング５に断面視弧状の弧状内バネ８が内挿され、弁体開動作によるコイルスプリング５の内径の縮小に抗するようにして弧状内バネ８がコイルスプリング５に荷重を付加する。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】