JP2004027904A - 内燃機関の消音器 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングの内側に遮熱板を固着するものにおいて、その遮熱板の固着部近傍に発生する応力集中を抑制して、遮熱板の板厚の薄肉化を図り、消音器、強いては自動車の重量やコストの低減化を図る。
【解決手段】消音器のハウジング１の内側に遮熱板１１を配設する。遮熱板１１の外周の複数箇所をハウジング１に固着する。遮熱板１１における固着部１４の外側に凸状のビード部１５を形成する。前記ビード部１５を、前記遮熱板１１の外周の全周にわたって設けるとよい。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の消音器において、その消音器の端板部での遮熱を図るために、図５及び図６に示すように、消音器１０１の端板１０２の内側に空間部１０３を介して遮熱板１０４を設けるものが、例えば実開平６−２５５１２号公報に開示されている。
【０００３】
このように、端板１０２に空間部１０３を介して遮熱板１０４を固設する場合、図５に示すように、遮熱板１０４の外周に、端板１０２と当接するフランジ１０５を一体形成し、該フランジ１０５と端板１０２とを、フランジ１０５の周方向の複数箇所において点付け溶接Ｗ（固着部）で固着する方法が一般的であった。
【０００４】
また、前記の空間部１０３内に吸着材や断熱材１０６を充填して、消音性や断熱性を高めることが行われていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の内燃機関の高出力化に伴い排気ガス温度も高くなり、排気ガスとの接触により加熱される遮熱板１０４の温度と、外気と接触する端板１０２の温度との温度差が大きくなる傾向がある。更に、吸音材や断熱材１０６としてグラスウールなどの断熱性の高い材料が前記の空間部１０３に充填されている場合には、前記の温度差が一層大きくなる。
【０００６】
このため、前記従来の遮熱板１０４を薄板で形成した消音器においては、前記のフランジ１０５での点付け溶接Ｗ部（固着部）近傍に、大きな熱膨脹差に起因する大きな応力が集中し、亀裂が発生することがあった。
【０００７】
すなわち、端板１０２と遮熱板１０４に加熱による熱膨脹差が発生すると、遮熱板１０４のフランジ１０５と端板１０２とが、周方向に間隔を有して固着部Ｗにより固着されているため、図７に示すように、フランジ１０５部が固着部Ｗを谷１０７として折れ曲がり、固着部Ｗ間の部分１０８が浮き上がるように変形する。このとき、固着部Ｗの外側のエッジ（辺縁）部分１０９に応力が集中し、該部分１０９に大きな歪みが発生する。また、エンジン停止後によって端板１０２と遮熱板１０４が冷却されるとフランジ１０５が平板状に変形する。このような変形の繰り返しにより、フランジ１０５における固着部Ｗの外側部（谷部）に図７に示すような亀裂１１０が発生する。
【０００８】
したがって、前記のような亀裂の発生を防止して消音器の耐久性を維持するためには、遮熱板１０４の板厚を増加させる対策がとられ、消音器、強いては車両の重量やコストの増加の原因となっていた。
【０００９】
そこで本発明は、前記のような遮熱板の固着部近傍に発生する応力集中を抑制して、遮熱板の板厚を薄肉化し、前記の問題を解決する内燃機関の消音器を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、消音器のハウジングの内側に遮熱板を配設した内燃機関の消音器において、遮熱板の外周の複数箇所をハウジングに固着するとともに、前記遮熱板における固着部の外側に凸状のビード部を形成したこと特徴とする内燃機関の消音器である。
【００１１】
本発明において、排気ガスの熱によって遮熱板が加熱されると、該遮熱板が熱膨脹するが、ビード部を形成したことにより、このビード部によって熱膨脹差による変形が抑制される。したがって、遮熱板において応力集中が発生することが抑制され、前記従来のような亀裂の発生が防止される。
【００１２】
請求項２記載の第２の発明は、前記第１の発明において、前記ビード部を、前記遮熱板の外周の全周にわたって設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のように、ビード部を全周にわたって形成することにより、固着部近傍に発生する応力集中が一層抑制される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図１乃至図４に示す実施例に基づいて説明する。
【００１５】
図１乃至図３は第１実施例を示す。
消音器のハウジング１は、金属板を筒状に形成したシェル２の両端に、金属板をプレス成形した一方の端板３と他方の端板４をかしめ結合して構成されている。
【００１６】
ハウジング１内には、多数の貫通孔５が形成されたセパレータ６が設けられ、第１の消音室７と第２の消音室８が区画形成されている。なお、この消音室は２つに限るものではない。
【００１７】
上流側の排気管（図示せず）と接続されて排気ガスを消音器のハウジング１内に導入するインレットパイプ９は、他方の端板４とセパレータ６を貫通して設けられ、その下流側開口端９ａは前記第２の消音室８に開口連通している。
【００１８】
下流側の排気管（図示せず）と接続されて排気ガスを消音器のハウジング１から排出するアウトレットパイプ１０は、一方の端板３とセパレータ６を貫通して設けられ、その上流側開口端１０ａは前記第１の消音室７に開口連通している。
【００１９】
前記一方の端板３の内側面には遮熱板１１が設けられている。該遮熱板１１は、全周に形成されたフランジ１２と、該フランジ１２に囲まれてフランジ１２から隆起した主体部１３と、フランジ１２部における固着部１４の外側に位置して凸状に形成したビード部１５とからなり、これらが金属の薄板によりプレス成形などによって一体成形されている。前記ビード部１５は、遮熱板１１の外側全周、すなわち、フランジ１２の外側全周にわたって設けられているとともに、図３に示すように、断面形状が半円状の凸状に形成されている。
【００２０】
そして、前記遮熱板１１は、その主体部１３と前記端板３の内側面との間に形成される空間部１６にグラスウールなどの消音性、断熱性の高い充填材１７を介在するとともに、そのフランジ１２を、固着部１４においてスポット溶接などの点付け溶接Ｗにより端板３に固着して、端板３に固設されている。この点付け溶接Ｗ（固着部１４）は、フランジ部１２の周方向において、適宜間隔を有して複数の箇所で行われ、遮熱板１１が複数箇所で端板３に固着されている。
【００２１】
なお、他方の端板４側においても、前記の遮熱板１１と同様の形状に形成した遮熱板１１Ａが、前記と同様に固着されている。この遮熱板１１Ａ側において、前記と同様の部分、部材には前記と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
また、前記実施例は空間部１６内に充填材１７を充填したが、この充填材１７を無くして単に空間部１６のみとしてもよい。
【００２３】
以上の構成において、図示しない上流側排気管から消音器に導かれた排気ガスは、インレットパイプ９の下流側開口端９ａから第２の消音室８内で開放され、次で、セパレータ６に形成された貫通孔５を通過して第１の消音室７内に導かれる。その後、アウトレットパイプ１０の上流側開口端１０ａからアウトレットパイプ１０内を流通して、図示しない下流側排気管に導かれる。
【００２４】
前記の排気ガスとともにハウジング１内に入った排気音は、通常、筒状のシェル２の剛性に比べて剛性が低い平板状の端板３，４から、シェル２部よりも大きな放射音として放射されるが、本実施例においては端板３，４に遮熱板１１，１１Ａが設けられ、更に、空間部１６に充填材１７が充填されているため、端板３，４からの放射音が抑制される。
【００２５】
また、排気ガスの熱は端板３，４および遮熱板１１，１１Ａに伝熱されるが、端板１１，１１Ａは外気と接触し、遮熱板３，４は外気と接触していないことにより、端板３，４の温度と遮熱板１１，１１Ａの温度とには大きな温度差が生じる。更に、本実施例のように、端板３，４と遮熱板１１，１１Ａとの間に空間部１６のみ設けるか、あるいは該空間部１６に断熱性の高いグラスウールなどの充填材１７が充填されている場合には、前記の温度差は一層大きくなる。
【００２６】
前記のような温度差が生じると、端板３，４と遮熱板１１，１１Ａとの間には大きな熱膨脹差が生じ、本実施例のようなビード部１５を有しない前記従来のフランジ１０５においては、前記のように点付け溶接Ｗの外側に大きな応力集中が起きて大きな歪み（変形）が生じるが、本実施例のように、遮熱板１１，１１Ａのフランジ１２における点付け溶接Ｗの外側にビード部１５を形成することにより、このビード部１５によって遮熱板１１，１１Ａの外側、すなわち、フランジ１２の剛性が増大し、該フランジ１２での熱膨脹差による変形が抑制されて応力集中が抑制される。
【００２７】
そのため、遮熱板３，４の板厚を薄くしても、固着部１４近傍において応力集中による亀裂が発生することを防止できる。したがって、遮熱板１１，１１Ａの板厚を従来の遮熱板より薄くして、消音器の重量およびコストの低減、強いては車両の重量およびコストの低減化を図ることができる。
【００２８】
図４は第２実施例を示す。
本第２実施例は、前記第１実施例におけるビード部１５の変形例であり、前記第１の実施例のようにビード部１５をフランジ１２の全周にわたって設けることなく、図４（ａ）に示すように、フランジ１２における各点付け溶接Ｗ（固着部１４）の外側毎に略半円状のビード部１５Ａを部分的に形成したものである。また、その断面形状は図４（ｂ）に示すように略半円形の凸状に形成されている。
【００２９】
その他の構造は前記第１実施例と同様であるため、前記と同一部分には前記と同一の符号を付してその説明は省略する。
【００３０】
本第２実施例においても、ビード部１５Ａによって、点付け溶接Ｗ（固着部１４）近傍に大きな応力が発生することを防止でき、前記第１実施例と同様の作用、効果を発揮できる。
【００３１】
前記のような亀裂の発生は、遮熱板１１，１１Ａにおける外側のエッジ（辺縁）の歪量と相関関係があると推測されるため、前記のビード部を有しない従来品と前記のビード部を有する本実施例品との歪量を測定した結果、次のような値が得られた。
【００３２】
端板として板厚１．５ｍｍの金属板を用い、遮熱板として板厚０．８ｍｍの金属板を用い、所定の温度で加熱した結果、前記従来品では、その外側のエッジ（辺縁）の歪量は５２３８μであったのに対し、本発明の第１実施例の遮熱板（ビード部を全周に設けたもの）においては歪量が１８０８μであり、また、本発明の第２実施例の遮熱板（ビード部を固着部外周に半円状に設けたもの）においては歪量が２４９５μであった。すなわち、従来品の歪量に対し、本発明の第１実施例の歪量は約６５％減少し、本発明の第２実施例の歪量は約５３％減少した。このような歪量の減少により前記の亀裂が発生しないと考えられ、実施の結果亀裂は発生しなかった。
【００３３】
【発明の効果】
以上のようであるから、本発明によれば、遮熱板の固着部近傍に発生する応力集中を抑制することができるため、遮熱板の板厚を薄肉化でき、消音器、強いては自動車の重量やコストの低減を図ることができる効果がある。
【００３４】
また、請求項２の発明によれば、前記の効果をより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す消音器の縦断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１におけるＢ部の拡大断面図。
【図４】本発明の第２実施例を示すもので、（ａ）は遮熱板の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線拡大断面図。
【図５】従来の消音器を示す略縦断面図。
【図６】図５の要部拡大断面図。
【図７】遮熱板での亀裂の発生を説明する図。
【符号の説明】
１　　消音器のハウジング
３，４　　端板
１１，１１Ａ　　遮熱板
１４　　固着部
１５，１５Ａ　　ビード部

Claims (2)

1. 消音器のハウジングの内側に遮熱板を配設した内燃機関の消音器において、遮熱板の外周の複数箇所をハウジングに固着するとともに、前記遮熱板における固着部の外側に凸状のビード部を形成したこと特徴とする内燃機関の消音器。
2. 前記ビード部を、前記遮熱板の外周の全周にわたって設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の消音器。

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