JP3258554B2 - 自動車用排気消音装置 - Google Patents
自動車用排気消音装置Info
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- JP3258554B2 JP3258554B2 JP05485296A JP5485296A JP3258554B2 JP 3258554 B2 JP3258554 B2 JP 3258554B2 JP 05485296 A JP05485296 A JP 05485296A JP 5485296 A JP5485296 A JP 5485296A JP 3258554 B2 JP3258554 B2 JP 3258554B2
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- valve
- opening
- exhaust
- exhaust gas
- rotating shaft
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
- F01N1/16—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts
- F01N1/166—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts for changing gas flow path through the silencer or for adjusting the dimensions of a chamber or a pipe
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は自動車等の排気系
から発する騒音の低減を図るための排気消音装置に関す
る。
から発する騒音の低減を図るための排気消音装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の自動車用排気消音装置としては、
例えば図１１、図１２（本出願人による特願平６−３２
３３３６号）に示されるものがある。
例えば図１１、図１２（本出願人による特願平６−３２
３３３６号）に示されるものがある。
【０００３】マフラ１の内部は３つのバッフル板６，
７，８により仕切られ、それぞれ第１、第２、第３拡張
室２，３，４と、共鳴室５が形成される。インレットチ
ューブ９が第１拡張室２に連通し、第２拡張室２と第３
拡張室３とはパスチューブ１０により連通し、第３拡張
室３は途中に吸音チャンバ１７を備える第１テールチュ
ーブ１１により大気へと接続する。また、第１拡張室２
と第３拡張室４とは開口部１３を介して連通すると共
に、この開口部１３を回転軸１４を中心にして開閉する
バルブ１５が設けられ、この第３拡張室４は途中に吸音
チャンバ１７を備える第２テールチューブ１２により外
部と接続する。さらに、第１拡張室２は首管１６を介し
て共鳴室５と連通している。
７，８により仕切られ、それぞれ第１、第２、第３拡張
室２，３，４と、共鳴室５が形成される。インレットチ
ューブ９が第１拡張室２に連通し、第２拡張室２と第３
拡張室３とはパスチューブ１０により連通し、第３拡張
室３は途中に吸音チャンバ１７を備える第１テールチュ
ーブ１１により大気へと接続する。また、第１拡張室２
と第３拡張室４とは開口部１３を介して連通すると共
に、この開口部１３を回転軸１４を中心にして開閉する
バルブ１５が設けられ、この第３拡張室４は途中に吸音
チャンバ１７を備える第２テールチューブ１２により外
部と接続する。さらに、第１拡張室２は首管１６を介し
て共鳴室５と連通している。
【０００４】インレットチューブ９より第１拡張室２に
導入される排気圧力の低い、エンジン低回転領域などで
は、バルブ１５が閉じており、排気ガスは第１拡張室２
から第２拡張室３、第１テールチューブ１０を介して大
気に放出されるが、この過程で排気ガスの脈動が減衰さ
れ、また首管１６を介して連通する共鳴室５における共
鳴により低周波の脈動成分が減衰される。また排気ガス
の圧力が上昇するエンジン高回転領域ではバルブ１５が
開き、すると一部の排気ガスは第３拡張室４から第２テ
ールチューブ１２を介しても大気に放出されるようにな
り、これにより排気ガスの脈動を減衰しつつ、排気ガス
の通過抵抗を減じ、高回転領域での排気損失を低減して
エンジン出力性能を高める。このようにして、エンジン
回転数の低回転から高回転まで効果的に排気騒音を低減
すると共に、高回転領域でのエンジン出力の低下を防止
している。
導入される排気圧力の低い、エンジン低回転領域などで
は、バルブ１５が閉じており、排気ガスは第１拡張室２
から第２拡張室３、第１テールチューブ１０を介して大
気に放出されるが、この過程で排気ガスの脈動が減衰さ
れ、また首管１６を介して連通する共鳴室５における共
鳴により低周波の脈動成分が減衰される。また排気ガス
の圧力が上昇するエンジン高回転領域ではバルブ１５が
開き、すると一部の排気ガスは第３拡張室４から第２テ
ールチューブ１２を介しても大気に放出されるようにな
り、これにより排気ガスの脈動を減衰しつつ、排気ガス
の通過抵抗を減じ、高回転領域での排気損失を低減して
エンジン出力性能を高める。このようにして、エンジン
回転数の低回転から高回転まで効果的に排気騒音を低減
すると共に、高回転領域でのエンジン出力の低下を防止
している。
【０００５】一方、排気圧力に応じて開閉するバルブ１
５は、軸受２１間にナット２２で支持された回転軸１４
を中心に回転するが、リターンスプリング２３により開
口部１３を閉じる方向に付勢される共に、バルブ１５の
開閉に伴う接触打音を低減するため緩衝材２０が設けら
れる。とくに排気圧力の比較的低い運転領域にあって、
バルブ１５の開度が小さいときは、排気ガスの脈動に応
じてバルブ１５がバタツキを起こし、バッフル板７の一
部と衝突して打音を発生するので、これを低減するため
緩衝材２０を設けてある。
５は、軸受２１間にナット２２で支持された回転軸１４
を中心に回転するが、リターンスプリング２３により開
口部１３を閉じる方向に付勢される共に、バルブ１５の
開閉に伴う接触打音を低減するため緩衝材２０が設けら
れる。とくに排気圧力の比較的低い運転領域にあって、
バルブ１５の開度が小さいときは、排気ガスの脈動に応
じてバルブ１５がバタツキを起こし、バッフル板７の一
部と衝突して打音を発生するので、これを低減するため
緩衝材２０を設けてある。
【０００６】このようにしてバルブ１５が排気ガスの脈
動によりバッフル板７と接触して発生する打音について
は、緩衝材２０により低減しているものの、このバルブ
１５のバタツキにより緩衝材２０、および回転軸１４の
軸受２１の劣化が早まってしまうという問題点があっ
た。
動によりバッフル板７と接触して発生する打音について
は、緩衝材２０により低減しているものの、このバルブ
１５のバタツキにより緩衝材２０、および回転軸１４の
軸受２１の劣化が早まってしまうという問題点があっ
た。
【０００７】このようなバルブ１５のバタツキ現象を防
ぐため、図１３、図１４に示すバルブ構造が考えられ
る。これはバルブ１５の先端にマス（質量体）２４を付
加し、かつマス２４の自重による閉弁力がバルブ１５に
付加されるのを除去するため、バルブ１５の回転方向が
水平方向となる、つまり回転軸１４を鉛直方向に設定し
たものである。
ぐため、図１３、図１４に示すバルブ構造が考えられ
る。これはバルブ１５の先端にマス（質量体）２４を付
加し、かつマス２４の自重による閉弁力がバルブ１５に
付加されるのを除去するため、バルブ１５の回転方向が
水平方向となる、つまり回転軸１４を鉛直方向に設定し
たものである。
【０００８】いま、これを簡易モデルで表すと図１５の
ようになり、ｍをマス２４の質量、Ｌをバルブ１５の長
さ、ｇを重力加速度、Ｆを排気ガスによるバルブ１５を
押す力（入力）、θをバルブの回転角とすると、バルブ
１５の水平方向のモーメントのつり合いは、次式のよう
になる。
ようになり、ｍをマス２４の質量、Ｌをバルブ１５の長
さ、ｇを重力加速度、Ｆを排気ガスによるバルブ１５を
押す力（入力）、θをバルブの回転角とすると、バルブ
１５の水平方向のモーメントのつり合いは、次式のよう
になる。
【０００９】
【数１】
【００１０】この（１）式から次のようにしてバルブ１
５の入力に対する回転角加速度の比率を求める。
５の入力に対する回転角加速度の比率を求める。
【００１１】
【数２】
【００１２】この（２）式から求められる、入力に対す
る回転加速度の比率は、バルブ１５のバタツキ度合を示
すもので、マス２４が重い程、またバルブ１５がの回転
半径が長い程小さくなる。したがってバルブ１５の先端
にマス２４を取付けることにより、この比率を小さくす
れば、それだけバルブ１５のバタツキが抑制されること
が分かる。
る回転加速度の比率は、バルブ１５のバタツキ度合を示
すもので、マス２４が重い程、またバルブ１５がの回転
半径が長い程小さくなる。したがってバルブ１５の先端
にマス２４を取付けることにより、この比率を小さくす
れば、それだけバルブ１５のバタツキが抑制されること
が分かる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにマス２４の自重を閉弁力に作用させないように、鉛
直な回転軸１４を中心にして水平方向にバルブ１５を回
転させると、バルブ１５の先端に位置するマス２４によ
り、鉛直軸回りに対する曲げモーメントが軸受２１に作
用してしまい、軸受２１の劣化が早まってしまうとい
う、新たな問題が生じてくる。
うにマス２４の自重を閉弁力に作用させないように、鉛
直な回転軸１４を中心にして水平方向にバルブ１５を回
転させると、バルブ１５の先端に位置するマス２４によ
り、鉛直軸回りに対する曲げモーメントが軸受２１に作
用してしまい、軸受２１の劣化が早まってしまうとい
う、新たな問題が生じてくる。
【００１４】また、車両が加速状態または減速状態で、
さらには登坂時、降坂時には、マス２４の自重の分力が
開弁方向あるいは閉弁方向に作用するため、リターンス
プリング２３のバネ力のみで設定していた開弁力が増減
し、バルブ１５の開閉特性が変動してしまい、その結
果、このような運転条件下においては排気騒音の悪化や
出力の低下を招くこともあった。
さらには登坂時、降坂時には、マス２４の自重の分力が
開弁方向あるいは閉弁方向に作用するため、リターンス
プリング２３のバネ力のみで設定していた開弁力が増減
し、バルブ１５の開閉特性が変動してしまい、その結
果、このような運転条件下においては排気騒音の悪化や
出力の低下を招くこともあった。
【００１５】この発明は、このような従来の問題点に着
目し、バルブの重心を概略バルブの回転軸上に位置する
ように設定することにより、バルブのバタツキを抑制
し、開閉作動の安定性を維持し、またあらゆる運転条件
下で安定した排気騒音低減作用、並びにエンジン出力性
能の維持を図ることを目的とする。
目し、バルブの重心を概略バルブの回転軸上に位置する
ように設定することにより、バルブのバタツキを抑制
し、開閉作動の安定性を維持し、またあらゆる運転条件
下で安定した排気騒音低減作用、並びにエンジン出力性
能の維持を図ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、マフラ内
部のバッフル板に設けられた開口部を、排気ガスの圧力
により回転軸を中心に回転して開閉するバルブを備えた
自動車用排気消音装置において、前記回転軸が開口部の
一方の端面の付近に配設され、バルブの重心が略バルブ
回転軸上に位置するように設定した。
部のバッフル板に設けられた開口部を、排気ガスの圧力
により回転軸を中心に回転して開閉するバルブを備えた
自動車用排気消音装置において、前記回転軸が開口部の
一方の端面の付近に配設され、バルブの重心が略バルブ
回転軸上に位置するように設定した。
【００１７】第２の発明は、前記回転軸を中心とするバ
ルブの両側先端部にそれぞれ質量体を付加した。
ルブの両側先端部にそれぞれ質量体を付加した。
【００１８】第３の発明は、前記バルブの回転軸の軸線
方向を鉛直とし、バルブを閉弁方向に付勢するリターン
スプリングを設けた。
方向を鉛直とし、バルブを閉弁方向に付勢するリターン
スプリングを設けた。
【００１９】第４の発明は、前記バルブの回転軸の軸線
方向を水平とし、バルブを閉弁方向に付勢するリターン
スプリングを設けた。
方向を水平とし、バルブを閉弁方向に付勢するリターン
スプリングを設けた。
【００２０】第５の発明は、前記回転軸が開口部の一方
の端面に沿って配置され、かつバッフル板の厚さの略中
央に位置し、この回転軸の両側にそれぞれ取付けた板材
によりバルブが形成される。
の端面に沿って配置され、かつバッフル板の厚さの略中
央に位置し、この回転軸の両側にそれぞれ取付けた板材
によりバルブが形成される。
【００２１】第６の発明は、前記開口部とは反対側の前
記バルブの一部に切欠を設けた。
記バルブの一部に切欠を設けた。
【００２２】第７の発明は、前記バルブをエンジン停止
時に閉弁位置に静止させるストッパーを設け、かつスト
ッパーには緩衝材が付設される。
時に閉弁位置に静止させるストッパーを設け、かつスト
ッパーには緩衝材が付設される。
【００２３】
【作用】第１の発明において、排気ガスの圧力が大きく
なるとバルブが回転軸を中心に回転し、開弁するが、バ
ルブの重心が回転軸上にあるため、回転軸を中心とする
バランスがとれ、バルブのバタツキが抑制されると共
に、回転軸回りのモーメントが相殺され、回転軸を支持
する軸受の耐久性が改善される。また、車両の加速状態
または減速状態、あるいは登坂走行、降坂走行でもバル
ブの自重により開弁力が変動することがなく、あらゆる
運転条件下で安定的に排気騒音の低減や出力性能の向上
作用が維持される。
なるとバルブが回転軸を中心に回転し、開弁するが、バ
ルブの重心が回転軸上にあるため、回転軸を中心とする
バランスがとれ、バルブのバタツキが抑制されると共
に、回転軸回りのモーメントが相殺され、回転軸を支持
する軸受の耐久性が改善される。また、車両の加速状態
または減速状態、あるいは登坂走行、降坂走行でもバル
ブの自重により開弁力が変動することがなく、あらゆる
運転条件下で安定的に排気騒音の低減や出力性能の向上
作用が維持される。
【００２４】第２の発明では、バルブの両端に配した質
量体の大きさに応じて、バルブのバタツキ抑制効果が高
まり、バルブ開閉打音の低減、耐久性の向上が図れる。
量体の大きさに応じて、バルブのバタツキ抑制効果が高
まり、バルブ開閉打音の低減、耐久性の向上が図れる。
【００２５】第３の発明では、バルブの回転軸が鉛直と
なり、回転軸心に対する曲げモーメントの発生を防ぎ、
バルブの円滑な開閉を維持すると共に、軸受の耐久性の
向上が図れる。
なり、回転軸心に対する曲げモーメントの発生を防ぎ、
バルブの円滑な開閉を維持すると共に、軸受の耐久性の
向上が図れる。
【００２６】第４の発明では、バルブの回転軸が水平と
なり、バルブの自重を両側の軸受で均等に支持できるの
で、軸受の耐久性を高められる。
なり、バルブの自重を両側の軸受で均等に支持できるの
で、軸受の耐久性を高められる。
【００２７】第５の発明では、回転軸の両側から板材を
固定することによりバルブを構成するので、バルブの重
心を正確かつ容易に回転軸上に設定しうる。
固定することによりバルブを構成するので、バルブの重
心を正確かつ容易に回転軸上に設定しうる。
【００２８】第６の発明では、開口部とは反対側におい
てバルブに切欠を設けたので、流量の制御部分以外での
バルブが受ける排気ガスの圧力や流速による流体力を減
らし、バルブの開閉を円滑に行える。
てバルブに切欠を設けたので、流量の制御部分以外での
バルブが受ける排気ガスの圧力や流速による流体力を減
らし、バルブの開閉を円滑に行える。
【００２９】第７の発明では、バルブを閉弁位置でスト
ッパーにより停止させると共に、停止時の打音の発生な
どを抑制すると共に、耐久性を確保できる。
ッパーにより停止させると共に、停止時の打音の発生な
どを抑制すると共に、耐久性を確保できる。
【００３０】
【実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００３１】図１はこの発明の第１の実施の形態を示す
もので、マフラ１の内部にはバッフル板６、７により仕
切られた第１拡張室２、第２拡張室３、共鳴室５が形成
され、このうち第１拡張室２には、エンジン（図示せ
ず）からの排気ガスを導入するインレットチューブ９が
開口する。
もので、マフラ１の内部にはバッフル板６、７により仕
切られた第１拡張室２、第２拡張室３、共鳴室５が形成
され、このうち第１拡張室２には、エンジン（図示せ
ず）からの排気ガスを導入するインレットチューブ９が
開口する。
【００３２】さらに第１拡張室２には導入された排気ガ
スを大気に開放するため、吸音チャンバ１７が途中に設
けられている第１テールチューブ１１が接続されると共
に、第１拡張室２と共鳴室５とが首管１６を介して互い
に接続する。
スを大気に開放するため、吸音チャンバ１７が途中に設
けられている第１テールチューブ１１が接続されると共
に、第１拡張室２と共鳴室５とが首管１６を介して互い
に接続する。
【００３３】そして、共鳴室５と第２拡張室３との間を
仕切っているバッフル板７には、開口部１３が設けら
れ、エンジン停止時あるいは排気圧力の低いときに、こ
の開口部１３を閉塞するようにバルブ１５が設置されて
いる。また、第２拡張室３は途中に吸音チャンバ１７を
備えている第２テールチューブ１２を介して大気と連通
する。
仕切っているバッフル板７には、開口部１３が設けら
れ、エンジン停止時あるいは排気圧力の低いときに、こ
の開口部１３を閉塞するようにバルブ１５が設置されて
いる。また、第２拡張室３は途中に吸音チャンバ１７を
備えている第２テールチューブ１２を介して大気と連通
する。
【００３４】したがって、排気ガス流量が少なく圧力も
低いエンジン低回転領域などでは第１拡張室２に導入さ
れた排気ガスは、第１テールチューブ１１から大気へと
放出され、この過程で圧力脈動が減衰され、また首管１
６を介して連通する共鳴室５の働きにより主として低周
波の脈動成分が減衰される一方、排気ガス流量が増大す
るエンジン高回転領域などでは、排気ガスの圧力により
バルブ１５が開き、一部が共鳴室５から開口部１３、第
２拡張室３、第２テールチューブ１２を介しても大気へ
と放出されるようになり、共鳴室５は拡張要素として作
用し、これらによりエンジン高回転領域での排気脈動を
減衰し、かつバルブ１５の開弁により排気通過抵抗を減
じる。
低いエンジン低回転領域などでは第１拡張室２に導入さ
れた排気ガスは、第１テールチューブ１１から大気へと
放出され、この過程で圧力脈動が減衰され、また首管１
６を介して連通する共鳴室５の働きにより主として低周
波の脈動成分が減衰される一方、排気ガス流量が増大す
るエンジン高回転領域などでは、排気ガスの圧力により
バルブ１５が開き、一部が共鳴室５から開口部１３、第
２拡張室３、第２テールチューブ１２を介しても大気へ
と放出されるようになり、共鳴室５は拡張要素として作
用し、これらによりエンジン高回転領域での排気脈動を
減衰し、かつバルブ１５の開弁により排気通過抵抗を減
じる。
【００３５】このようにエンジン回転数の低回転領域か
ら高回転領域まで、排気騒音を効果的に低減すると共
に、排気量の増大する高出力運転領域において、エンジ
ンに高出力性能を発揮させられる。
ら高回転領域まで、排気騒音を効果的に低減すると共
に、排気量の増大する高出力運転領域において、エンジ
ンに高出力性能を発揮させられる。
【００３６】次に排気ガスの圧力に応じて開閉するバル
ブ１５の詳細を図２（Ａ），（Ｂ）に示すが、バルブ１
５の中心部分を通る回転軸１４は、矩形の開口部１３の
一方の端面に沿って軸線が通るようにバッフル板７に固
定された一対の軸受２１により鉛直方向に支持され、こ
の回転軸１４にはバルブ１５の中心から一方にずらせた
位置に形成した切欠２６の折返部２５を巻き付け、バル
ブ１５と回転軸１４とを一体に結合している。この場
合、切欠２６による空間は開口部１３の外側にくるよう
にして、バルブ１５を閉じたときに開口部１３が完全に
閉塞されるようになっている。
ブ１５の詳細を図２（Ａ），（Ｂ）に示すが、バルブ１
５の中心部分を通る回転軸１４は、矩形の開口部１３の
一方の端面に沿って軸線が通るようにバッフル板７に固
定された一対の軸受２１により鉛直方向に支持され、こ
の回転軸１４にはバルブ１５の中心から一方にずらせた
位置に形成した切欠２６の折返部２５を巻き付け、バル
ブ１５と回転軸１４とを一体に結合している。この場
合、切欠２６による空間は開口部１３の外側にくるよう
にして、バルブ１５を閉じたときに開口部１３が完全に
閉塞されるようになっている。
【００３７】また、回転軸１４を中心に水平方向に回転
するバルブ１５は、リターンスプリング２３により、開
口部１３を閉塞する方向に付勢される。
するバルブ１５は、リターンスプリング２３により、開
口部１３を閉塞する方向に付勢される。
【００３８】そしてバルブ１５の両側先端には、互いに
反対方向に向けてそれぞれほぼ同一重量のマス（質量
体）２４を設け、バルブ１５の全体の重心がほぼ回転軸
１４上に位置するようにして、これにより回転軸１４に
曲げモーメントが発生しないようにしている。
反対方向に向けてそれぞれほぼ同一重量のマス（質量
体）２４を設け、バルブ１５の全体の重心がほぼ回転軸
１４上に位置するようにして、これにより回転軸１４に
曲げモーメントが発生しないようにしている。
【００３９】回転軸１４の一部にはエンジン停止時など
にバルブ１５が開口部１３を閉塞する位置で停止させる
ようにストッパー２７が設けられる。なおこのストッパ
ー２７とバッフル板７との間には、ストッパー２７が直
接バッフル板７に接触したときの打音の発生を防止する
ため、緩衝材または、衝撃緩和スプリング等が設けられ
る。
にバルブ１５が開口部１３を閉塞する位置で停止させる
ようにストッパー２７が設けられる。なおこのストッパ
ー２７とバッフル板７との間には、ストッパー２７が直
接バッフル板７に接触したときの打音の発生を防止する
ため、緩衝材または、衝撃緩和スプリング等が設けられ
る。
【００４０】次に作用について説明する。
【００４１】バルブ１５には開口部１３を通して排気ガ
スの圧力が一方から作用し、この圧力がリターンスプリ
ング２３の付勢力よりも強くなるとバルブ１５が開き、
排気ガスの一部を共鳴室５から第２拡張室３に逃がし、
さらに第２テールチューブ１２を経て大気に放出する。
スの圧力が一方から作用し、この圧力がリターンスプリ
ング２３の付勢力よりも強くなるとバルブ１５が開き、
排気ガスの一部を共鳴室５から第２拡張室３に逃がし、
さらに第２テールチューブ１２を経て大気に放出する。
【００４２】このようにしてバルブ１５は排気ガスの圧
力に応じて開閉するのであるが、とくに排気圧力が比較
的低く、バルブ１５の開度が小さい運転領域において、
排気圧力の脈動があると、バルブ１５は開いたり、閉じ
たりのバタツキ現象を起こし、接触に伴う打音を発生し
やすくなる。
力に応じて開閉するのであるが、とくに排気圧力が比較
的低く、バルブ１５の開度が小さい運転領域において、
排気圧力の脈動があると、バルブ１５は開いたり、閉じ
たりのバタツキ現象を起こし、接触に伴う打音を発生し
やすくなる。
【００４３】そこで、このようなバルブ１５の運動を解
析することにする。
析することにする。
【００４４】説明の便宜上、バルブ１５の部分を簡易モ
デルで表すと、図３のようになり、ｍ1、ｍ2をマスの質
量、Ｌ1、Ｌ2をバルブの長さ、ｇを重力加速度、Ｆを排
気ガスによるバルブを押す力（入力）、θをバルブの回
転角とすると、水平方向のモーメントのつり合いは、次
式のようになる。
デルで表すと、図３のようになり、ｍ1、ｍ2をマスの質
量、Ｌ1、Ｌ2をバルブの長さ、ｇを重力加速度、Ｆを排
気ガスによるバルブを押す力（入力）、θをバルブの回
転角とすると、水平方向のモーメントのつり合いは、次
式のようになる。
【００４５】
【数３】
【００４６】これからバルブ１５のバタツキ度合を示
す、入力に対する回転加速度の比率を求めると次のよう
になる。
す、入力に対する回転加速度の比率を求めると次のよう
になる。
【００４７】
【数４】
【００４８】この（４）式において、いまバルブ１５が
完全に軸対称であって、ｍ1＝ｍ2、Ｌ1＝Ｌ2であれば、
前記した入力に対する回転角加速度の比率は次式のよう
になる。
完全に軸対称であって、ｍ1＝ｍ2、Ｌ1＝Ｌ2であれば、
前記した入力に対する回転角加速度の比率は次式のよう
になる。
【００４９】
【数５】
【００５０】また、バルブ１５の形状が非対称でも慣性
モーメントが同一、すなわちｍ1Ｌ1＝ｍ2Ｌ2であれば、
同じく入力に対する回転角速度の比率は次のようにな
る。
モーメントが同一、すなわちｍ1Ｌ1＝ｍ2Ｌ2であれば、
同じく入力に対する回転角速度の比率は次のようにな
る。
【００５１】
【数６】
【００５２】すなわち、バルブのバタツキ度合を示す入
力に対する回転角加速度の比率は、バルブ形状が完全に
軸対称であれば（５）式のようになり、またバルブ形状
が非対称でも慣性モーメントが同一であれば（６）式の
ようになり、いずれについてもマス２４が重い程、バル
ブ１５の長さが長い程、値が小さくなり、バルブ１５の
バタツキを抑制できることが分かる。
力に対する回転角加速度の比率は、バルブ形状が完全に
軸対称であれば（５）式のようになり、またバルブ形状
が非対称でも慣性モーメントが同一であれば（６）式の
ようになり、いずれについてもマス２４が重い程、バル
ブ１５の長さが長い程、値が小さくなり、バルブ１５の
バタツキを抑制できることが分かる。
【００５３】したがって、バルブ１５の回転軸１４から
離れた両端部にマス２４を取付けることにより、バルブ
１５のバタツキを極力抑制することが可能となる。
離れた両端部にマス２４を取付けることにより、バルブ
１５のバタツキを極力抑制することが可能となる。
【００５４】また、マス２４の回転軸１４についての鉛
直回りのモーメントが同一（ｍ1Ｌ1＝ｍ2Ｌ2）であれば
マス２４の自重による鉛直方向回りのモーメントは打ち
消し合うことになる。この発明では、バルブ１５の重心
が、ほぼ回転軸１４上にくるように設定しているので、
バルブ１５のバタツキを抑制できると共に、マス２４の
自重による鉛直方向回りのモーメントが打ち消し合い、
このため軸受２１に余分な力が働かず、軸受２１の耐久
性がそれだけ向上する。
直回りのモーメントが同一（ｍ1Ｌ1＝ｍ2Ｌ2）であれば
マス２４の自重による鉛直方向回りのモーメントは打ち
消し合うことになる。この発明では、バルブ１５の重心
が、ほぼ回転軸１４上にくるように設定しているので、
バルブ１５のバタツキを抑制できると共に、マス２４の
自重による鉛直方向回りのモーメントが打ち消し合い、
このため軸受２１に余分な力が働かず、軸受２１の耐久
性がそれだけ向上する。
【００５５】また、車両が加速状態または減速状態の
時、さらには登坂時や降坂時にも、マス２４の自重によ
る開弁や閉弁方向のモーメントは、回転軸１４を中心に
して両側にある２つのマス２４で互いに相殺されるの
で、バネ力のみで設定していた開弁力が増減せず、排気
騒音の低減性能の悪化や出力の低下を招くという問題も
発生しない。
時、さらには登坂時や降坂時にも、マス２４の自重によ
る開弁や閉弁方向のモーメントは、回転軸１４を中心に
して両側にある２つのマス２４で互いに相殺されるの
で、バネ力のみで設定していた開弁力が増減せず、排気
騒音の低減性能の悪化や出力の低下を招くという問題も
発生しない。
【００５６】図４、図５に第２の実施の形態を示す。
【００５７】これは、第１の実施の形態に対し、バルブ
１５の回転方向を鉛直方向に変更したものである。
１５の回転方向を鉛直方向に変更したものである。
【００５８】つまり、この場合にはバルブ１５の回転軸
１４が水平となるように配置され、これを中心にしてバ
ルブ１５は鉛直方向に回転する。その他の構成について
は、実質的には第１の実施の形態と相違するところはな
い。
１４が水平となるように配置され、これを中心にしてバ
ルブ１５は鉛直方向に回転する。その他の構成について
は、実質的には第１の実施の形態と相違するところはな
い。
【００５９】これについても、バルブ１５の部分を簡易
モデルで表すと、図６のようになり、ｍ1、ｍ2をマスの
質量、Ｌ1、Ｌ2をバルブの長さ、ｇを重力加速度、Ｆを
排気ガスによるバルブを押す力（入力）、θをバルブの
回転角とすると、鉛直方向のモーメントのつり合いは、
次式のようになる。
モデルで表すと、図６のようになり、ｍ1、ｍ2をマスの
質量、Ｌ1、Ｌ2をバルブの長さ、ｇを重力加速度、Ｆを
排気ガスによるバルブを押す力（入力）、θをバルブの
回転角とすると、鉛直方向のモーメントのつり合いは、
次式のようになる。
【００６０】
【数７】
【００６１】
【数８】
【００６２】ここで、バルブ１５が完全に軸対称（ｍ1
＝ｍ2、Ｌ1＝Ｌ2）であれば、バルブ１５のバタツキ度
合を表す入力に対する回転角加速度の比率は、次の
（９）式のようになる。
＝ｍ2、Ｌ1＝Ｌ2）であれば、バルブ１５のバタツキ度
合を表す入力に対する回転角加速度の比率は、次の
（９）式のようになる。
【００６３】
【数９】
【００６４】さらに、バルブ１５の形状が非対称でも、
慣性モーメントが同一（ｍ1Ｌ1＝ｍ2Ｌ2）であれば、次
の（１０）式のようになる。
慣性モーメントが同一（ｍ1Ｌ1＝ｍ2Ｌ2）であれば、次
の（１０）式のようになる。
【００６５】
【数１０】
【００６６】すなわち、バルブ１５のバタツキ度合を示
す入力に対する回転角加速度の比率は、（８）式または
（９）式のようになるが、いずれについても、前記と同
じくマス２４が重い程、バルブ１５が長い程、小さくな
り、それだけバルブ１５のバタツキを効果的に抑制でき
る。
す入力に対する回転角加速度の比率は、（８）式または
（９）式のようになるが、いずれについても、前記と同
じくマス２４が重い程、バルブ１５が長い程、小さくな
り、それだけバルブ１５のバタツキを効果的に抑制でき
る。
【００６７】またこれらの場合には、重力加速度の項も
なくなるため、マス２４の自重による鉛直方向回りのモ
ーメントの影響もなくなる。すなわち、回転軸１４上に
バルブの重心が存在すれば、バルブのバタツキを抑制で
きると共に、マス２４の自重による鉛直方向回りのモー
メントが打ち消し合うので軸受２１に余分な力がかから
ず、軸受２１の耐久性を向上することができる。
なくなるため、マス２４の自重による鉛直方向回りのモ
ーメントの影響もなくなる。すなわち、回転軸１４上に
バルブの重心が存在すれば、バルブのバタツキを抑制で
きると共に、マス２４の自重による鉛直方向回りのモー
メントが打ち消し合うので軸受２１に余分な力がかから
ず、軸受２１の耐久性を向上することができる。
【００６８】さらに、第１実施形態では、バルブ１５を
鉛直な回転軸１４の回りに回転させるため、バルブ１５
の自重を下側の軸受２１で全て支える必要があるが、こ
の実施の形態では、バルブ１５の回転軸１４を水平にし
たため、両側の軸受２１で均等に支持でき、軸受２１の
耐久性を高められる。
鉛直な回転軸１４の回りに回転させるため、バルブ１５
の自重を下側の軸受２１で全て支える必要があるが、こ
の実施の形態では、バルブ１５の回転軸１４を水平にし
たため、両側の軸受２１で均等に支持でき、軸受２１の
耐久性を高められる。
【００６９】さらにまた、第１の実施の形態と同様、車
両が加速状態または減速状態の時、さらには登坂時や降
坂時にも、バルブ１５の中心を回転軸１４により支持す
るので、マス２４の自重による開弁や閉弁方向のモーメ
ントは相殺され、バネ力のみで設定していた開弁力が変
動せず、常に設定通りの排気騒音の低減、出力の確保が
図れる。
両が加速状態または減速状態の時、さらには登坂時や降
坂時にも、バルブ１５の中心を回転軸１４により支持す
るので、マス２４の自重による開弁や閉弁方向のモーメ
ントは相殺され、バネ力のみで設定していた開弁力が変
動せず、常に設定通りの排気騒音の低減、出力の確保が
図れる。
【００７０】図７、図８は第３の実施の形態を示す図で
ある。
ある。
【００７１】これは、第２の実施の形態のバルブ１５と
回転軸１４との固定方法を変更したものである。断面Ａ
−Ａに示すように、断面が円形または長円形の回転軸１
４を開口部１３の端面に沿ってかつバッフル板７の厚さ
の略中心に配置させ、その両側に同形の板材１５ａ，１
５ｂをそれぞれ溶接等により取り付け、バルブ１５を構
成している。
回転軸１４との固定方法を変更したものである。断面Ａ
−Ａに示すように、断面が円形または長円形の回転軸１
４を開口部１３の端面に沿ってかつバッフル板７の厚さ
の略中心に配置させ、その両側に同形の板材１５ａ，１
５ｂをそれぞれ溶接等により取り付け、バルブ１５を構
成している。
【００７２】回転軸１４をバッフル板７の略中心に配置
させているため、断面Ｂ−Ｂに示すようにバッフル板７
には軸受２１に付近まで半円形の凹部２８を設け、回転
軸１４との干渉を防ぐ。
させているため、断面Ｂ−Ｂに示すようにバッフル板７
には軸受２１に付近まで半円形の凹部２８を設け、回転
軸１４との干渉を防ぐ。
【００７３】このようにすると、前記した折返部２５や
切欠２６が不要となるため、バルブ１５の重心を正確に
回転軸１４上に設定することが容易となる。
切欠２６が不要となるため、バルブ１５の重心を正確に
回転軸１４上に設定することが容易となる。
【００７４】図９、図１０は、第４の実施の形態を示す
図である。
図である。
【００７５】これは、第３の実施の形態のバッフル板７
に設けた開口部１３とは反対側のバルブ１５の中央部を
くりぬいて穴部２９を形成したものである。
に設けた開口部１３とは反対側のバルブ１５の中央部を
くりぬいて穴部２９を形成したものである。
【００７６】このようにすると、排気ガスがバルブ１５
に衝突する場合、穴部２９については突き抜けるため、
バルブ１５の開閉にとってこの部分の空気抵抗が小さ
く、このためバルブ１５を回転させようとする時にかか
る逆回転のモーメントが小さくなり、少ない排気ガスの
圧力でバルブ１５を開かせることが可能となる。
に衝突する場合、穴部２９については突き抜けるため、
バルブ１５の開閉にとってこの部分の空気抵抗が小さ
く、このためバルブ１５を回転させようとする時にかか
る逆回転のモーメントが小さくなり、少ない排気ガスの
圧力でバルブ１５を開かせることが可能となる。
【００７７】
【発明の効果】第１の発明によれば、バルブの重心が回
転軸上にあるため、回転軸を中心とするバランスがと
れ、バルブのバタツキが抑制され、打音の発生を低減す
ると共に、回転軸回りのモーメントが相殺され、回転軸
を支持する軸受の耐久性が改善され、さらに車両の加速
状態または減速状態、あるいは登坂走行、降坂走行でも
バルブの自重により開弁力が変動することがなく、あら
ゆる運転条件下で安定的に排気騒音の低減や出力性能の
向上が図れる。
転軸上にあるため、回転軸を中心とするバランスがと
れ、バルブのバタツキが抑制され、打音の発生を低減す
ると共に、回転軸回りのモーメントが相殺され、回転軸
を支持する軸受の耐久性が改善され、さらに車両の加速
状態または減速状態、あるいは登坂走行、降坂走行でも
バルブの自重により開弁力が変動することがなく、あら
ゆる運転条件下で安定的に排気騒音の低減や出力性能の
向上が図れる。
【００７８】第２の発明によれば、バルブの両端に配し
た質量体の大きさに応じて、バルブのバタツキ抑制効果
が高まり、バルブの開閉打音の低減と、耐久性の向上が
図れる。
た質量体の大きさに応じて、バルブのバタツキ抑制効果
が高まり、バルブの開閉打音の低減と、耐久性の向上が
図れる。
【００７９】第３の発明によれば、回転軸心に対する曲
げモーメントの発生を防ぎ、バルブの円滑な開閉を維持
すると共に、軸受の耐久性の向上が図れる。
げモーメントの発生を防ぎ、バルブの円滑な開閉を維持
すると共に、軸受の耐久性の向上が図れる。
【００８０】第４の発明によれば、バルブの自重を両側
の軸受で均等に支持できるので、軸受の耐久性を高めら
れる。
の軸受で均等に支持できるので、軸受の耐久性を高めら
れる。
【００８１】第５の発明によれば、回転軸の両側から板
材を固定することによりバルブを構成するので、バルブ
の重心を正確かつ容易に回転軸上に設定しうる。
材を固定することによりバルブを構成するので、バルブ
の重心を正確かつ容易に回転軸上に設定しうる。
【００８２】第６の発明によれば、開口部とは反対側に
設けた切欠が、流量の制御部分以外でのバルブが受ける
排気ガスの圧力や流速による流体力を減らすため、バル
ブの開閉を円滑に行える。
設けた切欠が、流量の制御部分以外でのバルブが受ける
排気ガスの圧力や流速による流体力を減らすため、バル
ブの開閉を円滑に行える。
【００８３】第７の発明によれば、バルブを閉弁位置で
ストッパーにより停止させ、確実に閉弁させられる一
方、停止時の打音の発生などを抑制すると共に耐久性を
確保できる。
ストッパーにより停止させ、確実に閉弁させられる一
方、停止時の打音の発生などを抑制すると共に耐久性を
確保できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図２】同じくそのバルブの詳細図で、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図３】同じくバルブの運動解析のための簡易モデル図
である。
である。
【図４】第２の実施の形態を示す断面図である。
【図５】同じくそのバルブの詳細図で、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図６】同じくバルブの運動解析のための簡易モデル図
である。
である。
【図７】第３の実施の形態を示す断面図である。
【図８】同じくそのバルブの詳細図で、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ断面図であ
る。
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ断面図であ
る。
【図９】第４の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】同じくそのバルブの詳細図で、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ断面図であ
る。
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ断面図であ
る。
【図１１】従来例を示す断面図である。
【図１２】同じくそのバルブの詳細図で、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図１３】従来の他の例を示す断面図である。
【図１４】同じくそのバルブの詳細図で、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図１５】同じくバルブの運動解析のための簡易モデル
図である。
図である。
１ マフラ ２ 第１拡張室 ３ 第２拡張室 ４ 第３拡張室 ５ 共鳴室 ６ バッフル板 ７ バッフル板 ８ バッフル板 ９ インレットチューブ １０ パスチューブ １１ 第１テールチューブ １２ 第２テールチューブ １３ 開口部 １４ 回転軸 １５ バルブ ２０ 緩衝材 ２１ 軸受 ２３ リターンスプリング ２４ マス ２７ ストッパー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 安弘 東京都中野区南台５丁目24番15号 カル ソニック株式会社内 (56)参考文献 実開 平１−80615（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭45−12645（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 1/02 F01N 1/08 F02D 9/04
Claims (7)
- 【請求項１】 マフラ内部のバッフル板に設けられた開
口部を、排気ガスの圧力により回転軸を中心に回転して
開閉するバルブを備えた自動車用排気消音装置におい
て、前記回転軸が開口部の一方の端面の付近に配設さ
れ、バルブの重心が略バルブ回転軸上に位置するように
設定したことを特徴とする自動車用排気消音装置。 - 【請求項２】 前記回転軸を中心とするバルブの両側先
端部にそれぞれ質量体を付加した請求項１に記載の自動
車用排気消音装置。 - 【請求項３】 前記バルブの回転軸の軸線方向を鉛直と
し、バルブを閉弁方向に付勢するリターンスプリングを
設けた請求項１または２に記載の自動車用排気消音装
置。 - 【請求項４】 前記バルブの回転軸の軸線方向を水平と
し、バルブを閉弁方向に付勢するリターンスプリングを
設けた請求項１または２に記載の自動車用排気消音装
置。 - 【請求項５】 前記回転軸が開口部の一方の端面に沿っ
て配置され、かつバッフル板の厚さの略中央に位置し、
この回転軸の両側にそれぞれ取付けた板材によりバルブ
が形成される請求項１〜５のいずれか一つに記載の自動
車用排気消音装置。 - 【請求項６】 前記開口部とは反対側の前記バルブの一
部に切欠を設けた請求項１〜５のいずれか一つに記載の
自動車用排気消音装置。 - 【請求項７】 前記バルブをエンジン停止時に閉弁位置
に停止させるストッパーを設け、かつストッパーには緩
衝材が付設される請求項１〜６のいずれか一つに記載の
自動車用排気消音装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05485296A JP3258554B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 自動車用排気消音装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05485296A JP3258554B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 自動車用排気消音装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09250326A JPH09250326A (ja) | 1997-09-22 |
| JP3258554B2 true JP3258554B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=12982133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05485296A Expired - Fee Related JP3258554B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 自動車用排気消音装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3258554B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1231362B1 (en) | 2001-02-07 | 2005-09-07 | Calsonic Kansei Corporation | Valve structure for engine exhaust system |
| JP4919864B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-04-18 | 本田技研工業株式会社 | 鞍乗り型車両用排気装置 |
| KR102148410B1 (ko) * | 2018-07-06 | 2020-08-26 | 포레시아코리아 유한회사 | 차량 배기 시스템용 밸브 조립체 |
-
1996
- 1996-03-12 JP JP05485296A patent/JP3258554B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09250326A (ja) | 1997-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081207 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091207 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |