排気流量制御弁
【課題】弁体を弁閉状態に付勢するねじりコイルばねの可動端を通じてコイル部に作用する力を好適に吸収すること。
【解決手段】内管３４と、前記内管３４の内部に配設された弁体４２を弁閉状態に付勢するねじりコイルばね４６と、前記内管３４に固定され、前記ねじりコイルばね４６を支持する支持部材７０とを備え、前記ねじりコイルばね４６は、螺旋体からなるコイル部４６ａと、前記コイル部４６ａの一端部に設けられる固定端４６ｂと、前記コイル部４６ａの他端部に設けられる可動端４６ｃとを有し、前記支持部材７０には、前記可動端４６ｃを介して前記コイル部４６ａに作用する力を吸収する切り欠き部７３ａからなる変形吸収部７３が設けられる。
【解決手段】内管３４と、前記内管３４の内部に配設された弁体４２を弁閉状態に付勢するねじりコイルばね４６と、前記内管３４に固定され、前記ねじりコイルばね４６を支持する支持部材７０とを備え、前記ねじりコイルばね４６は、螺旋体からなるコイル部４６ａと、前記コイル部４６ａの一端部に設けられる固定端４６ｂと、前記コイル部４６ａの他端部に設けられる可動端４６ｃとを有し、前記支持部材７０には、前記可動端４６ｃを介して前記コイル部４６ａに作用する力を吸収する切り欠き部７３ａからなる変形吸収部７３が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）の排気通路に設けられ、前記排気通路を流通する排気ガスの流量を制御することが可能な排気流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、自動車のエンジンの排気通路中に開閉弁を配設し、弾性部材で閉弁方向に付勢された前記開閉弁によって、前記排気通路を流通する排気ガスの流量を制御することが行われている。この種の排気流量制御弁として、例えば、特許文献１には、弾性部材であるねじりコイルばねの可動側アーム（可動端）を、円柱コロからなる連結子を介して、弁体と連動する弁軸に固定されたフック部材に係着された排気流量制御弁が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、排気管の外管と内管の凹部との間で形成された空間に、開閉弁を閉じ側に付勢するねじりコイルばねを配設し、前記ねじりコイルばねの可動側アーム（可動端）を、円柱コロからなる連結子を介して、弁体と連動する弁軸に固定されたフック部材に係着された排気流量制御弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０５１８０号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２３５７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に開示された排気流量制御弁では、断面Ｃ字状からなる湾曲部が設けられたばね支持部材を内管の壁面に片持ち状態で固定し、ねじりコイルばねのコイル部を前記ばね支持部材の湾曲部で把持することによって、前記ねじりコイルばねを保持するようにしている。また、特許文献２に開示された排気流量制御弁では、円筒状の支持管を内管の壁面から突出する状態で固定し、前記ねじりコイルばねのコイル部を前記支持管に対して嵌挿することで前記ねじりコイルばねを保持するようにしている。
【０００６】
この場合、特許文献１及び特許文献２に開示された排気流量制御弁では、ねじりコイルばねによって閉じ側に付勢された弁体が排気ガスの圧力によって弁閉状態から弁開状態に切り換わろうとするとき、前記ねじりコイルばねの可動側アームを介して、ねじりコイルばねのコイル部を軸方向と略直交する方向に押圧する力（フック部材が連結子に及ぼす力の分力）が作用する。そこで、弁体が弁閉状態から弁開状態に切り換わって開閉動作するとき、変形したねじりコイルばねのコイル部がばね支持部材又は支持管と干渉（接触）して異音が発生したり、弁体の円滑な開閉動作が得られないおそれがある。
【０００７】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、弁体を弁閉状態に付勢するねじりコイルばねの可動端を通じてコイル部に作用する力を好適に吸収することが可能な排気流量制御弁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】
前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを外部に排出する排気系に設けられ、弁体が開閉動作することによって排気通路を流通する排気ガスの流量を制御する排気流量制御弁において、弁ボディと、前記弁ボディの内部に配設された前記弁体を弁閉状態に付勢するねじりコイルばねと、前記弁ボディに固定され、前記ねじりコイルばねを支持する支持部材とを備え、前記ねじりコイルばねは、螺旋体からなるコイル部と、前記コイル部の一端部に設けられる固定端と、前記コイル部の他端部に設けられる可動端とを有し、前記支持部材には、前記可動端を介して前記コイル部に作用する力を吸収する変形吸収部が設けられることを特徴とする。
なお、前記変形吸収部は、支持部材の軸方向に沿った一端部を切り欠いて形成された切り欠き部によって構成され、又は、支持部材の一端部に設けられてコイル部の外周面から離間する凹部によって構成されると好ましい。
【０００９】
本発明によれば、ねじりコイルばねを支持する支持部材に変形吸収部を設け、前記ねじりコイルばねの可動端を介してコイル部に作用する力（例えば、圧縮力）を前記変形吸収部で好適に吸収することができる。従って、本発明では、ねじりコイルばねのコイル部と支持部材との間における干渉（接触）を防止して、異音の発生を好適に阻止することができ、弁体の円滑な開閉動作も確保できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、弁体を弁閉状態に付勢するねじりコイルばねの可動端を通じてコイル部に作用する力を好適に吸収することが可能な排気流量制御弁を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る排気流量制御弁を自動車用エンジンの排気系に組み込み、前記排気流量制御弁からカバー部材を外した分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、カバー部材を省略した排気流量制御弁の概略斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図３】（ａ）は、前側の斜め方向から見た透視斜視図、（ｂ）は、後側の斜め方向から見た透視斜視図である。
【図４】内管を省略した要部分解斜視図である。
【図５】ばね機構と弁体との位置関係を示す側面透視図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った横断面図である。
【図７】本実施形態に係る排気流量制御弁の動作説明図であって、（ａ）は、弁体の弁閉状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は、弁体の弁開状態を示している。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態及びその変形例において、可動側アームを介して、ねじりコイルばねのコイル部に作用する力を変形吸収部で吸収する状態を示す説明図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、比較例において、ねじりコイルばねのコイル部に作用する力によってコイル部と支持部材との間で干渉する状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排気流量制御弁を自動車用エンジンの排気系に組み込み、前記排気流量制御弁からカバー部材を外した分解斜視図である。
【００１３】
図１に示されるように、排気系１０は、図示しない自動車用エンジン（内燃機関）の排気ポートに接続され、自動車１１の前後方向に沿って延在するように設けられる。この排気系１０の上流側から下流側に沿って、第１消音器１２、一対の第２消音器１４ａ、１４ｂ、及び一対の第３消音器１６ａ、１６ｂがそれぞれ配設され、これらの第１〜第３消音器１２、１４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂは、複数のパイプ部材を介して一体的に接続されている。前記第２消音器１４ａ、１４ｂの手前であって前記第１消音器１２の出力側には、本発明の実施形態に係る排気流量制御弁３０が設けられる。
【００１４】
なお、本実施形態では、排気流量制御弁３０を第１消音器１２と第２消音器１４ａ、１４ｂとの間に配置した排気系１０を例示しているが、これに限定されるものではなく、排気流量制御弁３０を排気系１０の他の部位に配置してもよい。
【００１５】
図２（ａ）は、カバー部材を省略した排気流量制御弁の概略斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図、図３（ａ）は、前側の斜め方向から見た透視斜視図、図３（ｂ）は、後側の斜め方向から見た透視斜視図、図４は、内管を省略した要部分解斜視図、図５は、ばね機構と弁体との位置関係を示す側面透視図、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った横断面図である。
【００１６】
この排気流量制御弁３０は、図２に示されるように、第１消音器１２に接続されるインレットポート３２ａ及び第２消音器１４ａ、１４ｂ側の分岐したパイプ部材に接続されるアウトレットポート３２ｂが形成される内管（弁ボディ）３４と、上下一対の２分割構造に形成された矩形体からなり前記内管３４を囲繞する一対のカバー部材３６ａ、３６ｂ（図１参照）とを含む。
【００１７】
内管３４は、貫通孔３８が形成された略楕円形状の筒体からなり、インレットポート３２ａ及びアウトレットポート３２ｂに沿った内管３４の中間部位であって軸線と直交する方向の内管３４の両側部には、内側に向かって窪む凹部４０がそれぞれ形成される。
【００１８】
また、内管３４には、図３に示されるように、インレットポート３２ａから導入されアウトレットポート３２ｂから導出される排気ガスの流量を制御するための弁体４２を有する弁機構４４と、前記弁体４２を弁閉状態に付勢するねじりコイルばね（コイルスプリング）４６を含むばね機構４８と、前記弁体４２を弁閉状態に向って付勢する前記ねじりコイルばね４６の付勢力（ばね力）を弁体４２に伝達する付勢力伝達機構５０とが設けられる。なお、ねじりコイルばね４６の付勢力（ばね力）とは、後記する弁軸５２を回動支点として弁体４２をストッパ部材６０へ当接させる方向へ回動させようとする力をいう。
【００１９】
弁機構４４は、インレットポート３２ａ及びアウトレットポート３２ｂを結ぶ軸線と直交する方向に延在し、一対の支持孔を介して内管３４の両側部を貫通して回動自在に軸支される弁軸５２と、内管３４の軸方向から見て矩形状の板体からなり（図２（ｂ）参照）、前記弁軸５２を支点として所定角度回動自在に設けられる弁体４２と、前記矩形状の弁体４２の一方の長辺近傍部位に固定されるウェイト部材５６とを含む。
【００２０】
この場合、前記弁軸５２には、その軸方向に沿って延在し外周の一部を平面状に切り欠いて形成した連結部５２ａが設けられ（図３（ｂ）、図４、図６参照）、前記連結部５２ａを合わせ面として、矩形状の板体からなる弁体４２の他方の長辺近傍部位がねじ部材５８を介して弁軸５２に固定される。また、弁軸５２の一端部側には、半径外方向に沿って突出する環状のフランジ部５２ｂが設けられる。
【００２１】
さらに、弁機構４４は、内管３４の内壁に固定された断面略Ｌ字状の部材からなり弁体４２が当接して弁閉状態となるストッパ部材６０と、前記ストッパ部材６０に固着され弁体４２がストッパ部材６０に当接したときの衝撃を緩衝する緩衝部材６２と、前記弁軸５２の両側であって内管３４の外部に設けられ弁軸５２を回動自在に軸支する金属製メッシュからなる軸受部材６４と、前記軸受部材６４の変形を防止するリング体６６とを備える（図６参照）。なお、弁体４２がストッパ部材６０に当接した弁閉状態にあるとき、図２（ｂ）に示されるように、内管３４の内壁と弁体４２の外面との間隙６７によって形成される排気ガス通路面積が最も絞られた状態（最小面積）となる。
【００２２】
内管３４から外部に突出する弁軸５２の両端部や、ねじりコイルばね４６等は、略楕円形状の筒体からなる内管３４の外部で内側に向って窪む凹部４０に配設されている（図２及び図６参照）。このため、内管３４が上下一対のカバー部材３６ａ、３６ｂによって被覆されても前記ねじりコイルばね４６等が邪魔となることがなく、カバー部材３６ａ、３６ｂが装着された状態における排気流量制御弁３０の全体形状が略直方体形状に構成される。
【００２３】
図６に示されるように、ばね機構４８は、ねじりコイルばね４６を含み、前記ねじりコイルばね４６は、略円筒状の螺旋体からなるコイル部４６ａと、内管３４から離間する前記コイル部４６ａの一側に設けられ前記コイル部４６ａの軸方向と略直交する方向に延在し固定端からなる固定側アーム４６ｂと、内管３４に近接する前記コイル部４６ａの他側に設けられ前記コイル部４６ａの軸方向と略直交する方向に延在し可動端からなる可動側アーム４６ｃとによって構成される。
【００２４】
さらに、ばね機構４８は、内管３４の軸方向に沿った中間部位の外壁に溶接等によって固着され側面視して矩形状からなるプレート６８と、前記プレート６８に固定され、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａを内周側から支持する円柱状の支持部材７０と、前記支持部材７０のねじ穴に螺入されるボルト７１を介して前記支持部材７０に装着され、前記支持部材７０からの前記ねじりコイルばね４６の離脱を阻止する円板状の押さえプレート７２とを有する。
【００２５】
この場合、前記支持部材７０のプレート６８に近接する一端部側には、軸方向に沿った外周面の一部を平面視して断面略円弧状に切り欠いて形成された切り欠き部７３ａからなる変形吸収部７３が設けられる。この変形吸収部７３は、内管３４を流通する排気ガスの圧力によって、弁体４２がストッパ部材６０に当接した弁閉状態（初期状態）から弁開状態に切り換わろうとするとき、可動側アーム４６ｃを介してねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに付与される力（圧縮力）を吸収するものである。なお、変形吸収部７３の形状は、断面略円弧状の切り欠き部７３ａに限定されるものではなく、後記するように、種々の形状が可能である。
【００２６】
図２〜図６に示されるように、付勢力伝達機構５０は、内管３４から外部に露呈する弁軸５２の軸方向に沿った一端部側に形成され、ねじりコイルばね４６の固定端からなる固定側アーム４６ｂが係止される環状溝７４と、前記環状溝７４に隣接する環状段部に装着されるＣクリップ７６と、前記ねじりコイルばね４６の可動端からなる可動側アーム４６ｃの折曲部４６ｄに転動可能に装着される球体７８と、一端部及び前記弁軸５２の一端部に連続する直線状の中間部に前記球体７８を点接触状態で保持する保持面８０ａが設けられ他端部に弁軸５２に固定される断面略円弧状の固定部８０ｂを有し弁軸５２を支点として弁軸５２と一体的に回動動作するステー部材８０を備える。
【００２７】
前記環状溝７４は、ねじりコイルばね４６の固定端を係止する係止部（溝部）として機能するものであり、本実施形態では、弁軸５２の外周面に沿って周回するように形成された環状溝７４を例示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、弁軸５２の外表面の下部側を平面で切り欠いた平坦面や凹部等で形成するようにしてもよい。なお、弁軸５２の軸方向に沿った他端部には、孔部を介して円板部材８２が固定され、前記円板部材８２によって内管３４の支持孔からの弁軸５２の抜け止めがなされる。
【００２８】
この場合、図６に示されるように、弁軸５２の環状溝７４に係止されるねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂと、弁軸５２に固定されるステー部材８０の固定部８０ｂとの間には、Ｃクリップ７６が介装され、前記Ｃクリップ７６が隔壁として機能することにより、ステー部材８０の固定部８０ｂとねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂとの非接触状態が好適に保持される。この結果、ねじりコイルばね４６の固定側アーム４６が弁軸５２の環状溝７４によって係止された場合であっても、弁軸５２と一体的に回動するステー部材８０の円滑な回動動作を確保することができる。
【００２９】
また、このＣクリップ７６は、弁軸５２の環状溝７４に係止されたねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂが弁軸５２の軸方向に沿ってステー部材８０側へ移動することを阻止するストッパ機能を併有する。さらに、弁軸５２に固定されるステー部材８０の固定部８０ｂと軸受部材６４との間には、環状のフランジ部５２ｂが介在されることにより、ステー部材８０と前記ステー部材８０に近接する内管３４の側壁とを非接触状態とし、ステー部材８０の円滑な回動動作を確保することができる。
【００３０】
ねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂは、直線状に延在して弁軸５２に形成された環状溝７４の下部側に係合し、前記ねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂがそのばね力によって上方に向って変位しようとするのを好適に阻止する。
【００３１】
本実施形態に係る排気流量制御弁３０が組み込まれた排気系１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
図７は、本実施形態に係る排気流量制御弁の動作説明図であって、図７（ａ）は、弁体の弁閉状態を示し、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、弁体の弁開状態を示している。
【００３２】
図示しないエンジンが駆動（運転）されることにより、前記エンジンから排出される排気ガスは、図１の排気系１０に導入される。この排気ガスは、第１消音器１２及び排気流量制御弁３０を経て排気ガスの流量が制御された後、下流側の第２消音器１４ａ、１４ｂ及び第３消音器１６ａ、１６ｂによって排気音が順次消音されて外部に排出される。
【００３３】
その際、例えば、アイドリング運転や始動運転を含むエンジン回転速度が低速度領域にある場合には、エンジン（燃焼室）の燃焼圧力が低く、前記エンジンから排出される排気ガスの排気圧力も低下しているため、排気系１０に導入される排気ガスの排気圧力も低くなっている。
【００３４】
このため、排気流量制御弁３０は、図７（ａ）に示されるように、ねじりコイルばね４６の付勢力（ばね力）によって弁体４２がストッパ部材６０に当接した弁閉状態に保持されており、内管３４の内壁と弁体４２の外面との間隙６７（図２（ｂ）参照）によって形成される排気ガス通路面積が最も絞られた状態（最小面積）となる。この結果、排気流量制御弁３０は、第１消音器１２の出力側から排出される排気ガスの排気エネルギを減少させて、第２消音器１４ａ、１４ｂの手前にて排気騒音を予備的に消音させると共に、エンジンの充填効率が高められる。
【００３５】
換言すると、本実施形態に係る排気流量制御弁３０では、ねじりコイルばね４６の付勢力によって弁体４２が閉じ側に付勢された弁閉状態であっても、内管３４の排気通路が弁体４２によって完全に封鎖されることがなく、内管３４の内壁と弁体４２の外面との間で形成された間隙６７を通じて絞られた流量の排気ガスが流通するように構成されている。
【００３６】
一方、エンジンの燃焼状態が完爆状態となって、エンジン回転速度が高速度領域に到達すると、エンジン（燃焼室）の燃焼圧力が高くなり、前記エンジンから排出される排気ガスの排気圧力も高くなる。従って、排気系１０においてインレットポート３２ａから排気流量制御弁３０内に導入される排気ガス動圧も高くなり、ねじりコイルばね４６の付勢力に抗して弁体４２を押圧する力が強くなる。この結果、弁体４２を押圧する力がねじりコイルばね４６の付勢力に打ち勝つことにより、弁体４２が弁軸５２を回動支点として反時計回り方向へ所定角度だけ回動し（図７（ｂ）参照）、弁体４２がストッパ部材６０に当接した弁閉状態から、弁体４２がストッパ部材６０から離間する方向に所定角度だけ傾動した弁開状態へ切り換えられる。
【００３７】
すなわち、内管３４のインレットポート３２ａから導入された排気ガス動圧の押圧力によって弁体４２が押圧されると、前記弁体４２が弁軸５２を支点として矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回動し、前記弁軸５２に固定されたステー部材８０が弁軸５２を支点として矢印Ａ方向（反時計回り方向）に一体的に回動する。この場合、ねじりコイルばね４６の可動側アーム４６ｃの折曲部４６ｄに軸支された球体７８は、図７（ｂ）に示されるように、ステー部材８０の保持面８０ａに沿って転動しながら移動する。なお、ねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂは、弁軸５２の環状溝７４に係止された状態に保持される。
【００３８】
弁体４２が弁閉状態から弁開状態へと切り換わって内管３４内を流通する排気ガスの排気ガス通路面積が徐々に大きくなり、図７（ｃ）に示されるように、弁体４２が全開状態となったときに排気ガス通路面積が最大面積となる。よって、エンジン回転速度が高速度領域となったときの排気圧力損失は、排気流量制御弁３０によって排気ガスの流量が適宜制御されることによって低減される。
【００３９】
次に、図８（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態及びその変形例において、可動側アームを介して、ねじりコイルばねのコイル部に作用する力を変形吸収部で吸収する状態を示す説明図、図９（ａ）〜（ｃ）は、比較例において、ねじりコイルばねのコイル部に作用する力によってコイル部と支持部材との間で干渉する状態を示す説明図である。
なお、図８（ａ）〜（ｃ）及び図９（ａ）〜（ｃ）において、各分図における向って左側の図は、可動側アーム４６ｃからコイル部４６ａに対して力が作用していない変形前の状態を示し、各分図における向って右側の図は、可動側アーム４６ｃからコイル部４６ａへ力が作用した変形後の状態を示している。
【００４０】
先ず、図７（ａ）に基づいて、可動側アーム４６ｃを介して、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに作用する力について説明する。
図７（ａ）に示される弁体４２が、弁閉状態から弁開状態へ切り換わろうとして弁体４２が開閉動作しようとするとき、前記弁体４２と一体的に回動するステー部材８０は、可動側アーム４６ｃの一端部に回動自在に保持された球体７８に対して力Ｆ（ステー部材８０が球体７８に対して及ぼす力Ｆ）を付与し、この力Ｆの分力Ｆａが可動側アーム４６ｃを介してねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに作用する。この場合、可動側アーム４６ｃを介してコイル部４６ａに作用する分力Ｆａは、側面視して、可動側アーム４６ｃを有するコイル部４６ａに向って前記コイル部４６ａを押圧する方向の力（圧縮力）であって、平面視して、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの一端部側をその軸方向と略直交する方向に押圧する力として作用する。
【００４１】
本実施形態では、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの内周に円柱体からなる支持部材７０を嵌挿し、前記支持部材７０の軸方向に沿った一端部側（球体７８に近接する側）に平面視して断面円弧状に切り欠かれた変形吸収部７３が設けられている。このため、図８（ａ）に示されるように、分力Ｆａが可動側アーム４６ｃを媒介してコイル部４６ａの一端部側を変形させようとするが、コイル部４６ａの一端部側が断面円弧状の切り欠き部７３ａに沿って変形し、前記コイル部４６ａの変形力が変形吸収部７３で吸収される。この結果、本実施形態では、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａと支持部材７０の外周面とが干渉（接触）することを防止し、異音が発生することを好適に回避することができると共に、弁体４２と一体的に回動するステー部材８０の円滑な回動動作を確保することができる。
【００４２】
図８（ｂ）は、ねじりコイルばね４６の外周面を保持する支持部材７０ａに設けられる変形吸収部７３の変形例を示したものであり、この支持部材７０ａは、ねじりコイルばね４６の外周面を保持する点で、内周面を保持する支持部材７０と相違している。この場合、可動側アーム４６ｃを介してねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの一端部側に分力Ｆａが作用すると、コイル部４６ａの一端部側の外周面が拡径する方向に変形しようとする。この場合、コイル部４６ａの外側を保持する支持部材７０ａには、前記コイル部４６ａの外周面から離間する方向に窪み、その断面が緩やかな曲線状に形成された凹部７３ｂからなる変形吸収部７３が設けられているため、コイル部４６ａの一端部側の外周面と支持部材７０ａとが干渉することが好適に防止される。
【００４３】
図８（ｃ）は、ねじりコイルばね４６の外周面を保持する薄肉な板状の支持部材７０ｂに設けられる変形吸収部７３の他の変形例を示したものである。この場合も、図８（ｂ）と同様に、コイル部４６ａの外側を保持する支持部材７０ｂには、前記コイル部４６ａの外周面から離間する方向に窪み、その断面が緩やかな曲線状に形成された凹部７３ｂからなる変形吸収部７３が設けられているため、コイル部４６ａの一端部側の外周面と支持部材７０ｂとが干渉することが好適に防止される。
【００４４】
次に、ねじりコイルばねのコイル部を保持する支持部材に変形吸収部が設けられていない比較例をそれぞれ図９（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、図９（ａ）〜（ｃ）では、コイル部４６ａと支持部材とが干渉（接触）した状態を、コイル部４６ａの一部と支持部材とが重畳した状態で描出している。
【００４５】
ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの内周側を保持する支持部材が設けられた比較例１では、図９（ａ）に示されるように、分力Ｆａが作用したときに支持部材にばねの逃げ部となるものが何ら形成されていないため、連結子として機能する球体７８に近接する側の支持部材の軸方向に沿った一端部側とコイル部４６ａの一端部側とが干渉（接触）し、異音が発生するおそれがあると共に、弁体４２と一体的に回動するステー部材８０の円滑な回動動作が邪魔されるおそれがある。
【００４６】
また、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの外周側を保持する支持部材が設けられた比較例２、３では、図９（ｂ）、（ｃ）に示されるように、分力Ｆａが作用したときに支持部材にばねの逃げ部となるものが何ら形成されていないため、連結子として機能する球体７８から離間する側の支持部材の内側とコイル部４６ａの一端部側とが干渉（接触）し、前記と同様に、異音が発生するおそれがあると共に、弁体４２と一体的に回動するステー部材８０の円滑な回動動作が邪魔されるおそれがある。
【００４７】
このように、本実施形態では、可動側アーム４６ｂを介して分力Ｆａがねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに作用するとき、支持部材７０（７０ａ、７０ｂ）において、前記コイル部４６ａが変形しようとする方向（コイル部４６ａの変形方向）に変形したばねの逃げ部（逃げ面）を設けることによって、ばねによる干渉を好適に回避することができる。
【００４８】
本実施形態では、ねじりコイルばね４６を支持する支持部材７０に変形吸収部７３を設け、前記ねじりコイルばね４６の可動側アーム４６ｃ（可動端）を介してコイル部４６ａに作用する力（圧縮力）を前記変形吸収部７３で好適に吸収することができる。従って、本実施形態では、コイル部４６ａと支持部材７０との間における干渉（接触）を防止して、異音の発生を阻止することができ、弁体４２の円滑な開閉動作も確保できる。
【００４９】
換言すると、本実施形態では、ねじりコイルばね４６の可動側アーム４６ｃを通じて、ステー部材８０が連結子として機能する球体７８に及ぼす力の分力Ｆａがコイル部４６ａの軸方向に沿った一端部に偏位する力として伝達されるが、このコイル部４６ａに作用する偏位力を支持部材７０に切り欠いて形成された変形吸収部７３へ逃がすことができ、前記偏位力によるコイル部４６ａの変形を好適に吸収することができる。
【００５０】
なお、このコイル部４６ａに作用する力（偏位力）は、ねじりコイルばね４６によって弁体４２が閉じ側に付勢された弁閉状態（初期状態）から、排気ガスの圧力で弁体４２が弁開状態に切り換わろうとして開閉作動するときに付与されるものである。
【００５１】
この結果、本実施形態では、ステー部材８０と一体的に回動動作するときの弁体４２の開閉抵抗が抑制されて、弁体４２の円滑な開閉動作を確保することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、変形吸収部７３として、内管３４の側壁から横方向に突出してねじりコイルばね４６の内周面を保持する円柱状の支持部材７０を設け、前記支持部材７０の軸方向に沿った一端部を切り欠いて形成された切り欠き部７３ａを例示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、内管３４の側壁にねじりコイルばね４６の外周面を保持する支持部材７０ａ、７０ｂを固定し、前記支持部材７０ａ、７０ｂに凹部７３ｂからなる変形吸収部７３を設けてねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの外周面との間でコイル部４６ａの変形を吸収するクリアランスを形成するようにしてもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態では、可動側アーム４６ｃを介してねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに作用する力として、コイル部４６ａの軸方向に沿った一端部をコイル部４６ａ側に向かって押圧する力（圧縮力）によって説明しているが、例えば、図７（ｃ）に示される弁体４２の全開状態では、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに作用する力がステー部材８０によって前記圧縮力と反対方向に引っ張られる力（引っ張り力）となり、このような引っ張り力を吸収するための変形吸収部７３を支持部材７０に形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 排気系
３０ 排気流量制御弁
３４ 内管（弁ボディ）
４２ 弁体
４６ ねじりコイルばね
４６ｃ 可動側アーム（可動端）
７０、７０ａ、７０ｂ 支持部材
７３ 変形吸収部
７３ａ 切り欠き部
７３ｂ 凹部
８０ ステー部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）の排気通路に設けられ、前記排気通路を流通する排気ガスの流量を制御することが可能な排気流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、自動車のエンジンの排気通路中に開閉弁を配設し、弾性部材で閉弁方向に付勢された前記開閉弁によって、前記排気通路を流通する排気ガスの流量を制御することが行われている。この種の排気流量制御弁として、例えば、特許文献１には、弾性部材であるねじりコイルばねの可動側アーム（可動端）を、円柱コロからなる連結子を介して、弁体と連動する弁軸に固定されたフック部材に係着された排気流量制御弁が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、排気管の外管と内管の凹部との間で形成された空間に、開閉弁を閉じ側に付勢するねじりコイルばねを配設し、前記ねじりコイルばねの可動側アーム（可動端）を、円柱コロからなる連結子を介して、弁体と連動する弁軸に固定されたフック部材に係着された排気流量制御弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０５１８０号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２３５７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に開示された排気流量制御弁では、断面Ｃ字状からなる湾曲部が設けられたばね支持部材を内管の壁面に片持ち状態で固定し、ねじりコイルばねのコイル部を前記ばね支持部材の湾曲部で把持することによって、前記ねじりコイルばねを保持するようにしている。また、特許文献２に開示された排気流量制御弁では、円筒状の支持管を内管の壁面から突出する状態で固定し、前記ねじりコイルばねのコイル部を前記支持管に対して嵌挿することで前記ねじりコイルばねを保持するようにしている。
【０００６】
この場合、特許文献１及び特許文献２に開示された排気流量制御弁では、ねじりコイルばねによって閉じ側に付勢された弁体が排気ガスの圧力によって弁閉状態から弁開状態に切り換わろうとするとき、前記ねじりコイルばねの可動側アームを介して、ねじりコイルばねのコイル部を軸方向と略直交する方向に押圧する力（フック部材が連結子に及ぼす力の分力）が作用する。そこで、弁体が弁閉状態から弁開状態に切り換わって開閉動作するとき、変形したねじりコイルばねのコイル部がばね支持部材又は支持管と干渉（接触）して異音が発生したり、弁体の円滑な開閉動作が得られないおそれがある。
【０００７】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、弁体を弁閉状態に付勢するねじりコイルばねの可動端を通じてコイル部に作用する力を好適に吸収することが可能な排気流量制御弁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】
前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを外部に排出する排気系に設けられ、弁体が開閉動作することによって排気通路を流通する排気ガスの流量を制御する排気流量制御弁において、弁ボディと、前記弁ボディの内部に配設された前記弁体を弁閉状態に付勢するねじりコイルばねと、前記弁ボディに固定され、前記ねじりコイルばねを支持する支持部材とを備え、前記ねじりコイルばねは、螺旋体からなるコイル部と、前記コイル部の一端部に設けられる固定端と、前記コイル部の他端部に設けられる可動端とを有し、前記支持部材には、前記可動端を介して前記コイル部に作用する力を吸収する変形吸収部が設けられることを特徴とする。
なお、前記変形吸収部は、支持部材の軸方向に沿った一端部を切り欠いて形成された切り欠き部によって構成され、又は、支持部材の一端部に設けられてコイル部の外周面から離間する凹部によって構成されると好ましい。
【０００９】
本発明によれば、ねじりコイルばねを支持する支持部材に変形吸収部を設け、前記ねじりコイルばねの可動端を介してコイル部に作用する力（例えば、圧縮力）を前記変形吸収部で好適に吸収することができる。従って、本発明では、ねじりコイルばねのコイル部と支持部材との間における干渉（接触）を防止して、異音の発生を好適に阻止することができ、弁体の円滑な開閉動作も確保できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、弁体を弁閉状態に付勢するねじりコイルばねの可動端を通じてコイル部に作用する力を好適に吸収することが可能な排気流量制御弁を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る排気流量制御弁を自動車用エンジンの排気系に組み込み、前記排気流量制御弁からカバー部材を外した分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、カバー部材を省略した排気流量制御弁の概略斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図３】（ａ）は、前側の斜め方向から見た透視斜視図、（ｂ）は、後側の斜め方向から見た透視斜視図である。
【図４】内管を省略した要部分解斜視図である。
【図５】ばね機構と弁体との位置関係を示す側面透視図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った横断面図である。
【図７】本実施形態に係る排気流量制御弁の動作説明図であって、（ａ）は、弁体の弁閉状態を示し、（ｂ）及び（ｃ）は、弁体の弁開状態を示している。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態及びその変形例において、可動側アームを介して、ねじりコイルばねのコイル部に作用する力を変形吸収部で吸収する状態を示す説明図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、比較例において、ねじりコイルばねのコイル部に作用する力によってコイル部と支持部材との間で干渉する状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排気流量制御弁を自動車用エンジンの排気系に組み込み、前記排気流量制御弁からカバー部材を外した分解斜視図である。
【００１３】
図１に示されるように、排気系１０は、図示しない自動車用エンジン（内燃機関）の排気ポートに接続され、自動車１１の前後方向に沿って延在するように設けられる。この排気系１０の上流側から下流側に沿って、第１消音器１２、一対の第２消音器１４ａ、１４ｂ、及び一対の第３消音器１６ａ、１６ｂがそれぞれ配設され、これらの第１〜第３消音器１２、１４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂは、複数のパイプ部材を介して一体的に接続されている。前記第２消音器１４ａ、１４ｂの手前であって前記第１消音器１２の出力側には、本発明の実施形態に係る排気流量制御弁３０が設けられる。
【００１４】
なお、本実施形態では、排気流量制御弁３０を第１消音器１２と第２消音器１４ａ、１４ｂとの間に配置した排気系１０を例示しているが、これに限定されるものではなく、排気流量制御弁３０を排気系１０の他の部位に配置してもよい。
【００１５】
図２（ａ）は、カバー部材を省略した排気流量制御弁の概略斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図、図３（ａ）は、前側の斜め方向から見た透視斜視図、図３（ｂ）は、後側の斜め方向から見た透視斜視図、図４は、内管を省略した要部分解斜視図、図５は、ばね機構と弁体との位置関係を示す側面透視図、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った横断面図である。
【００１６】
この排気流量制御弁３０は、図２に示されるように、第１消音器１２に接続されるインレットポート３２ａ及び第２消音器１４ａ、１４ｂ側の分岐したパイプ部材に接続されるアウトレットポート３２ｂが形成される内管（弁ボディ）３４と、上下一対の２分割構造に形成された矩形体からなり前記内管３４を囲繞する一対のカバー部材３６ａ、３６ｂ（図１参照）とを含む。
【００１７】
内管３４は、貫通孔３８が形成された略楕円形状の筒体からなり、インレットポート３２ａ及びアウトレットポート３２ｂに沿った内管３４の中間部位であって軸線と直交する方向の内管３４の両側部には、内側に向かって窪む凹部４０がそれぞれ形成される。
【００１８】
また、内管３４には、図３に示されるように、インレットポート３２ａから導入されアウトレットポート３２ｂから導出される排気ガスの流量を制御するための弁体４２を有する弁機構４４と、前記弁体４２を弁閉状態に付勢するねじりコイルばね（コイルスプリング）４６を含むばね機構４８と、前記弁体４２を弁閉状態に向って付勢する前記ねじりコイルばね４６の付勢力（ばね力）を弁体４２に伝達する付勢力伝達機構５０とが設けられる。なお、ねじりコイルばね４６の付勢力（ばね力）とは、後記する弁軸５２を回動支点として弁体４２をストッパ部材６０へ当接させる方向へ回動させようとする力をいう。
【００１９】
弁機構４４は、インレットポート３２ａ及びアウトレットポート３２ｂを結ぶ軸線と直交する方向に延在し、一対の支持孔を介して内管３４の両側部を貫通して回動自在に軸支される弁軸５２と、内管３４の軸方向から見て矩形状の板体からなり（図２（ｂ）参照）、前記弁軸５２を支点として所定角度回動自在に設けられる弁体４２と、前記矩形状の弁体４２の一方の長辺近傍部位に固定されるウェイト部材５６とを含む。
【００２０】
この場合、前記弁軸５２には、その軸方向に沿って延在し外周の一部を平面状に切り欠いて形成した連結部５２ａが設けられ（図３（ｂ）、図４、図６参照）、前記連結部５２ａを合わせ面として、矩形状の板体からなる弁体４２の他方の長辺近傍部位がねじ部材５８を介して弁軸５２に固定される。また、弁軸５２の一端部側には、半径外方向に沿って突出する環状のフランジ部５２ｂが設けられる。
【００２１】
さらに、弁機構４４は、内管３４の内壁に固定された断面略Ｌ字状の部材からなり弁体４２が当接して弁閉状態となるストッパ部材６０と、前記ストッパ部材６０に固着され弁体４２がストッパ部材６０に当接したときの衝撃を緩衝する緩衝部材６２と、前記弁軸５２の両側であって内管３４の外部に設けられ弁軸５２を回動自在に軸支する金属製メッシュからなる軸受部材６４と、前記軸受部材６４の変形を防止するリング体６６とを備える（図６参照）。なお、弁体４２がストッパ部材６０に当接した弁閉状態にあるとき、図２（ｂ）に示されるように、内管３４の内壁と弁体４２の外面との間隙６７によって形成される排気ガス通路面積が最も絞られた状態（最小面積）となる。
【００２２】
内管３４から外部に突出する弁軸５２の両端部や、ねじりコイルばね４６等は、略楕円形状の筒体からなる内管３４の外部で内側に向って窪む凹部４０に配設されている（図２及び図６参照）。このため、内管３４が上下一対のカバー部材３６ａ、３６ｂによって被覆されても前記ねじりコイルばね４６等が邪魔となることがなく、カバー部材３６ａ、３６ｂが装着された状態における排気流量制御弁３０の全体形状が略直方体形状に構成される。
【００２３】
図６に示されるように、ばね機構４８は、ねじりコイルばね４６を含み、前記ねじりコイルばね４６は、略円筒状の螺旋体からなるコイル部４６ａと、内管３４から離間する前記コイル部４６ａの一側に設けられ前記コイル部４６ａの軸方向と略直交する方向に延在し固定端からなる固定側アーム４６ｂと、内管３４に近接する前記コイル部４６ａの他側に設けられ前記コイル部４６ａの軸方向と略直交する方向に延在し可動端からなる可動側アーム４６ｃとによって構成される。
【００２４】
さらに、ばね機構４８は、内管３４の軸方向に沿った中間部位の外壁に溶接等によって固着され側面視して矩形状からなるプレート６８と、前記プレート６８に固定され、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａを内周側から支持する円柱状の支持部材７０と、前記支持部材７０のねじ穴に螺入されるボルト７１を介して前記支持部材７０に装着され、前記支持部材７０からの前記ねじりコイルばね４６の離脱を阻止する円板状の押さえプレート７２とを有する。
【００２５】
この場合、前記支持部材７０のプレート６８に近接する一端部側には、軸方向に沿った外周面の一部を平面視して断面略円弧状に切り欠いて形成された切り欠き部７３ａからなる変形吸収部７３が設けられる。この変形吸収部７３は、内管３４を流通する排気ガスの圧力によって、弁体４２がストッパ部材６０に当接した弁閉状態（初期状態）から弁開状態に切り換わろうとするとき、可動側アーム４６ｃを介してねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに付与される力（圧縮力）を吸収するものである。なお、変形吸収部７３の形状は、断面略円弧状の切り欠き部７３ａに限定されるものではなく、後記するように、種々の形状が可能である。
【００２６】
図２〜図６に示されるように、付勢力伝達機構５０は、内管３４から外部に露呈する弁軸５２の軸方向に沿った一端部側に形成され、ねじりコイルばね４６の固定端からなる固定側アーム４６ｂが係止される環状溝７４と、前記環状溝７４に隣接する環状段部に装着されるＣクリップ７６と、前記ねじりコイルばね４６の可動端からなる可動側アーム４６ｃの折曲部４６ｄに転動可能に装着される球体７８と、一端部及び前記弁軸５２の一端部に連続する直線状の中間部に前記球体７８を点接触状態で保持する保持面８０ａが設けられ他端部に弁軸５２に固定される断面略円弧状の固定部８０ｂを有し弁軸５２を支点として弁軸５２と一体的に回動動作するステー部材８０を備える。
【００２７】
前記環状溝７４は、ねじりコイルばね４６の固定端を係止する係止部（溝部）として機能するものであり、本実施形態では、弁軸５２の外周面に沿って周回するように形成された環状溝７４を例示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、弁軸５２の外表面の下部側を平面で切り欠いた平坦面や凹部等で形成するようにしてもよい。なお、弁軸５２の軸方向に沿った他端部には、孔部を介して円板部材８２が固定され、前記円板部材８２によって内管３４の支持孔からの弁軸５２の抜け止めがなされる。
【００２８】
この場合、図６に示されるように、弁軸５２の環状溝７４に係止されるねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂと、弁軸５２に固定されるステー部材８０の固定部８０ｂとの間には、Ｃクリップ７６が介装され、前記Ｃクリップ７６が隔壁として機能することにより、ステー部材８０の固定部８０ｂとねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂとの非接触状態が好適に保持される。この結果、ねじりコイルばね４６の固定側アーム４６が弁軸５２の環状溝７４によって係止された場合であっても、弁軸５２と一体的に回動するステー部材８０の円滑な回動動作を確保することができる。
【００２９】
また、このＣクリップ７６は、弁軸５２の環状溝７４に係止されたねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂが弁軸５２の軸方向に沿ってステー部材８０側へ移動することを阻止するストッパ機能を併有する。さらに、弁軸５２に固定されるステー部材８０の固定部８０ｂと軸受部材６４との間には、環状のフランジ部５２ｂが介在されることにより、ステー部材８０と前記ステー部材８０に近接する内管３４の側壁とを非接触状態とし、ステー部材８０の円滑な回動動作を確保することができる。
【００３０】
ねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂは、直線状に延在して弁軸５２に形成された環状溝７４の下部側に係合し、前記ねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂがそのばね力によって上方に向って変位しようとするのを好適に阻止する。
【００３１】
本実施形態に係る排気流量制御弁３０が組み込まれた排気系１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
図７は、本実施形態に係る排気流量制御弁の動作説明図であって、図７（ａ）は、弁体の弁閉状態を示し、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、弁体の弁開状態を示している。
【００３２】
図示しないエンジンが駆動（運転）されることにより、前記エンジンから排出される排気ガスは、図１の排気系１０に導入される。この排気ガスは、第１消音器１２及び排気流量制御弁３０を経て排気ガスの流量が制御された後、下流側の第２消音器１４ａ、１４ｂ及び第３消音器１６ａ、１６ｂによって排気音が順次消音されて外部に排出される。
【００３３】
その際、例えば、アイドリング運転や始動運転を含むエンジン回転速度が低速度領域にある場合には、エンジン（燃焼室）の燃焼圧力が低く、前記エンジンから排出される排気ガスの排気圧力も低下しているため、排気系１０に導入される排気ガスの排気圧力も低くなっている。
【００３４】
このため、排気流量制御弁３０は、図７（ａ）に示されるように、ねじりコイルばね４６の付勢力（ばね力）によって弁体４２がストッパ部材６０に当接した弁閉状態に保持されており、内管３４の内壁と弁体４２の外面との間隙６７（図２（ｂ）参照）によって形成される排気ガス通路面積が最も絞られた状態（最小面積）となる。この結果、排気流量制御弁３０は、第１消音器１２の出力側から排出される排気ガスの排気エネルギを減少させて、第２消音器１４ａ、１４ｂの手前にて排気騒音を予備的に消音させると共に、エンジンの充填効率が高められる。
【００３５】
換言すると、本実施形態に係る排気流量制御弁３０では、ねじりコイルばね４６の付勢力によって弁体４２が閉じ側に付勢された弁閉状態であっても、内管３４の排気通路が弁体４２によって完全に封鎖されることがなく、内管３４の内壁と弁体４２の外面との間で形成された間隙６７を通じて絞られた流量の排気ガスが流通するように構成されている。
【００３６】
一方、エンジンの燃焼状態が完爆状態となって、エンジン回転速度が高速度領域に到達すると、エンジン（燃焼室）の燃焼圧力が高くなり、前記エンジンから排出される排気ガスの排気圧力も高くなる。従って、排気系１０においてインレットポート３２ａから排気流量制御弁３０内に導入される排気ガス動圧も高くなり、ねじりコイルばね４６の付勢力に抗して弁体４２を押圧する力が強くなる。この結果、弁体４２を押圧する力がねじりコイルばね４６の付勢力に打ち勝つことにより、弁体４２が弁軸５２を回動支点として反時計回り方向へ所定角度だけ回動し（図７（ｂ）参照）、弁体４２がストッパ部材６０に当接した弁閉状態から、弁体４２がストッパ部材６０から離間する方向に所定角度だけ傾動した弁開状態へ切り換えられる。
【００３７】
すなわち、内管３４のインレットポート３２ａから導入された排気ガス動圧の押圧力によって弁体４２が押圧されると、前記弁体４２が弁軸５２を支点として矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回動し、前記弁軸５２に固定されたステー部材８０が弁軸５２を支点として矢印Ａ方向（反時計回り方向）に一体的に回動する。この場合、ねじりコイルばね４６の可動側アーム４６ｃの折曲部４６ｄに軸支された球体７８は、図７（ｂ）に示されるように、ステー部材８０の保持面８０ａに沿って転動しながら移動する。なお、ねじりコイルばね４６の固定側アーム４６ｂは、弁軸５２の環状溝７４に係止された状態に保持される。
【００３８】
弁体４２が弁閉状態から弁開状態へと切り換わって内管３４内を流通する排気ガスの排気ガス通路面積が徐々に大きくなり、図７（ｃ）に示されるように、弁体４２が全開状態となったときに排気ガス通路面積が最大面積となる。よって、エンジン回転速度が高速度領域となったときの排気圧力損失は、排気流量制御弁３０によって排気ガスの流量が適宜制御されることによって低減される。
【００３９】
次に、図８（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態及びその変形例において、可動側アームを介して、ねじりコイルばねのコイル部に作用する力を変形吸収部で吸収する状態を示す説明図、図９（ａ）〜（ｃ）は、比較例において、ねじりコイルばねのコイル部に作用する力によってコイル部と支持部材との間で干渉する状態を示す説明図である。
なお、図８（ａ）〜（ｃ）及び図９（ａ）〜（ｃ）において、各分図における向って左側の図は、可動側アーム４６ｃからコイル部４６ａに対して力が作用していない変形前の状態を示し、各分図における向って右側の図は、可動側アーム４６ｃからコイル部４６ａへ力が作用した変形後の状態を示している。
【００４０】
先ず、図７（ａ）に基づいて、可動側アーム４６ｃを介して、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに作用する力について説明する。
図７（ａ）に示される弁体４２が、弁閉状態から弁開状態へ切り換わろうとして弁体４２が開閉動作しようとするとき、前記弁体４２と一体的に回動するステー部材８０は、可動側アーム４６ｃの一端部に回動自在に保持された球体７８に対して力Ｆ（ステー部材８０が球体７８に対して及ぼす力Ｆ）を付与し、この力Ｆの分力Ｆａが可動側アーム４６ｃを介してねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに作用する。この場合、可動側アーム４６ｃを介してコイル部４６ａに作用する分力Ｆａは、側面視して、可動側アーム４６ｃを有するコイル部４６ａに向って前記コイル部４６ａを押圧する方向の力（圧縮力）であって、平面視して、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの一端部側をその軸方向と略直交する方向に押圧する力として作用する。
【００４１】
本実施形態では、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの内周に円柱体からなる支持部材７０を嵌挿し、前記支持部材７０の軸方向に沿った一端部側（球体７８に近接する側）に平面視して断面円弧状に切り欠かれた変形吸収部７３が設けられている。このため、図８（ａ）に示されるように、分力Ｆａが可動側アーム４６ｃを媒介してコイル部４６ａの一端部側を変形させようとするが、コイル部４６ａの一端部側が断面円弧状の切り欠き部７３ａに沿って変形し、前記コイル部４６ａの変形力が変形吸収部７３で吸収される。この結果、本実施形態では、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａと支持部材７０の外周面とが干渉（接触）することを防止し、異音が発生することを好適に回避することができると共に、弁体４２と一体的に回動するステー部材８０の円滑な回動動作を確保することができる。
【００４２】
図８（ｂ）は、ねじりコイルばね４６の外周面を保持する支持部材７０ａに設けられる変形吸収部７３の変形例を示したものであり、この支持部材７０ａは、ねじりコイルばね４６の外周面を保持する点で、内周面を保持する支持部材７０と相違している。この場合、可動側アーム４６ｃを介してねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの一端部側に分力Ｆａが作用すると、コイル部４６ａの一端部側の外周面が拡径する方向に変形しようとする。この場合、コイル部４６ａの外側を保持する支持部材７０ａには、前記コイル部４６ａの外周面から離間する方向に窪み、その断面が緩やかな曲線状に形成された凹部７３ｂからなる変形吸収部７３が設けられているため、コイル部４６ａの一端部側の外周面と支持部材７０ａとが干渉することが好適に防止される。
【００４３】
図８（ｃ）は、ねじりコイルばね４６の外周面を保持する薄肉な板状の支持部材７０ｂに設けられる変形吸収部７３の他の変形例を示したものである。この場合も、図８（ｂ）と同様に、コイル部４６ａの外側を保持する支持部材７０ｂには、前記コイル部４６ａの外周面から離間する方向に窪み、その断面が緩やかな曲線状に形成された凹部７３ｂからなる変形吸収部７３が設けられているため、コイル部４６ａの一端部側の外周面と支持部材７０ｂとが干渉することが好適に防止される。
【００４４】
次に、ねじりコイルばねのコイル部を保持する支持部材に変形吸収部が設けられていない比較例をそれぞれ図９（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、図９（ａ）〜（ｃ）では、コイル部４６ａと支持部材とが干渉（接触）した状態を、コイル部４６ａの一部と支持部材とが重畳した状態で描出している。
【００４５】
ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの内周側を保持する支持部材が設けられた比較例１では、図９（ａ）に示されるように、分力Ｆａが作用したときに支持部材にばねの逃げ部となるものが何ら形成されていないため、連結子として機能する球体７８に近接する側の支持部材の軸方向に沿った一端部側とコイル部４６ａの一端部側とが干渉（接触）し、異音が発生するおそれがあると共に、弁体４２と一体的に回動するステー部材８０の円滑な回動動作が邪魔されるおそれがある。
【００４６】
また、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの外周側を保持する支持部材が設けられた比較例２、３では、図９（ｂ）、（ｃ）に示されるように、分力Ｆａが作用したときに支持部材にばねの逃げ部となるものが何ら形成されていないため、連結子として機能する球体７８から離間する側の支持部材の内側とコイル部４６ａの一端部側とが干渉（接触）し、前記と同様に、異音が発生するおそれがあると共に、弁体４２と一体的に回動するステー部材８０の円滑な回動動作が邪魔されるおそれがある。
【００４７】
このように、本実施形態では、可動側アーム４６ｂを介して分力Ｆａがねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに作用するとき、支持部材７０（７０ａ、７０ｂ）において、前記コイル部４６ａが変形しようとする方向（コイル部４６ａの変形方向）に変形したばねの逃げ部（逃げ面）を設けることによって、ばねによる干渉を好適に回避することができる。
【００４８】
本実施形態では、ねじりコイルばね４６を支持する支持部材７０に変形吸収部７３を設け、前記ねじりコイルばね４６の可動側アーム４６ｃ（可動端）を介してコイル部４６ａに作用する力（圧縮力）を前記変形吸収部７３で好適に吸収することができる。従って、本実施形態では、コイル部４６ａと支持部材７０との間における干渉（接触）を防止して、異音の発生を阻止することができ、弁体４２の円滑な開閉動作も確保できる。
【００４９】
換言すると、本実施形態では、ねじりコイルばね４６の可動側アーム４６ｃを通じて、ステー部材８０が連結子として機能する球体７８に及ぼす力の分力Ｆａがコイル部４６ａの軸方向に沿った一端部に偏位する力として伝達されるが、このコイル部４６ａに作用する偏位力を支持部材７０に切り欠いて形成された変形吸収部７３へ逃がすことができ、前記偏位力によるコイル部４６ａの変形を好適に吸収することができる。
【００５０】
なお、このコイル部４６ａに作用する力（偏位力）は、ねじりコイルばね４６によって弁体４２が閉じ側に付勢された弁閉状態（初期状態）から、排気ガスの圧力で弁体４２が弁開状態に切り換わろうとして開閉作動するときに付与されるものである。
【００５１】
この結果、本実施形態では、ステー部材８０と一体的に回動動作するときの弁体４２の開閉抵抗が抑制されて、弁体４２の円滑な開閉動作を確保することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、変形吸収部７３として、内管３４の側壁から横方向に突出してねじりコイルばね４６の内周面を保持する円柱状の支持部材７０を設け、前記支持部材７０の軸方向に沿った一端部を切り欠いて形成された切り欠き部７３ａを例示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、内管３４の側壁にねじりコイルばね４６の外周面を保持する支持部材７０ａ、７０ｂを固定し、前記支持部材７０ａ、７０ｂに凹部７３ｂからなる変形吸収部７３を設けてねじりコイルばね４６のコイル部４６ａの外周面との間でコイル部４６ａの変形を吸収するクリアランスを形成するようにしてもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態では、可動側アーム４６ｃを介してねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに作用する力として、コイル部４６ａの軸方向に沿った一端部をコイル部４６ａ側に向かって押圧する力（圧縮力）によって説明しているが、例えば、図７（ｃ）に示される弁体４２の全開状態では、ねじりコイルばね４６のコイル部４６ａに作用する力がステー部材８０によって前記圧縮力と反対方向に引っ張られる力（引っ張り力）となり、このような引っ張り力を吸収するための変形吸収部７３を支持部材７０に形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 排気系
３０ 排気流量制御弁
３４ 内管（弁ボディ）
４２ 弁体
４６ ねじりコイルばね
４６ｃ 可動側アーム（可動端）
７０、７０ａ、７０ｂ 支持部材
７３ 変形吸収部
７３ａ 切り欠き部
７３ｂ 凹部
８０ ステー部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスを外部に排出する排気系に設けられ、弁体が開閉動作することによって排気通路を流通する排気ガスの流量を制御する排気流量制御弁において、
弁ボディと、
前記弁ボディの内部に配設された前記弁体を弁閉状態に付勢するねじりコイルばねと、
前記弁ボディに固定され、前記ねじりコイルばねを支持する支持部材と、
を備え、
前記ねじりコイルばねは、螺旋体からなるコイル部と、前記コイル部の一端部に設けられる固定端と、前記コイル部の他端部に設けられる可動端とを有し、
前記支持部材には、前記可動端を介して前記コイル部に作用する力を吸収する変形吸収部が設けられることを特徴とする排気流量制御弁。
【請求項２】
請求項１記載の排気流量制御弁において、
前記変形吸収部は、前記支持部材の軸方向に沿った一端部を切り欠いて形成された切り欠き部、又は、前記支持部材の一端部に設けられて前記コイル部の外周面から離間する凹部からなることを特徴とする排気流量制御弁。
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスを外部に排出する排気系に設けられ、弁体が開閉動作することによって排気通路を流通する排気ガスの流量を制御する排気流量制御弁において、
弁ボディと、
前記弁ボディの内部に配設された前記弁体を弁閉状態に付勢するねじりコイルばねと、
前記弁ボディに固定され、前記ねじりコイルばねを支持する支持部材と、
を備え、
前記ねじりコイルばねは、螺旋体からなるコイル部と、前記コイル部の一端部に設けられる固定端と、前記コイル部の他端部に設けられる可動端とを有し、
前記支持部材には、前記可動端を介して前記コイル部に作用する力を吸収する変形吸収部が設けられることを特徴とする排気流量制御弁。
【請求項２】
請求項１記載の排気流量制御弁において、
前記変形吸収部は、前記支持部材の軸方向に沿った一端部を切り欠いて形成された切り欠き部、又は、前記支持部材の一端部に設けられて前記コイル部の外周面から離間する凹部からなることを特徴とする排気流量制御弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２０８５６５（Ｐ２０１１−２０８５６５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７６６１３（Ｐ２０１０−７６６１３）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【出願人】（０００１７５７６６）三恵技研工業株式会社 (50)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【出願人】（０００１７５７６６）三恵技研工業株式会社 (50)
【Ｆターム（参考）】
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