JP2005214209A

JP2005214209A - 自動車排気装置用の消音器およびその取付方法

Info

Publication number: JP2005214209A
Application number: JP2005022061A
Authority: JP
Inventors: Jean-Michel Simon; ジャー−ミシェルシモー
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2005-08-11
Also published as: FR2865766B1; US20050167192A1; EP1559877B1; ES2740102T3; FR2865766A1; EP1559877A1

Abstract

【課題】
従来の排気装置の欠点を少なくするために、軽量化、コスト低減、および小型化を可能にする自動車廃棄装置用の消音器およびその取付方法を提供する。
【解決手段】
自動車排気装置のための消音器であって、多孔である金属製の内部管状要素（１６）と、断熱性および防音性を有する中間のラギング（１８）と、ポリマー材料でできた漏れを防止する外部カバー（２０）とを含む排気ガスのガイドおよび排気音の音響減衰器として機能するダクト（１４）を備えること、および、外部カバー（２０）は、二つの金属キャップ（７５）によって漏れを防止するように接続装置（７０）および出口装置（８０）と接続されることを特徴とする消音器。
【選択図】図８

Description

本発明は、自動車排気装置用の消音器およびその取付方法に関する。

従来の技術において、排気装置は、動力部の排気マニホルドから始まり、デカップリングホース、触媒コンバーター、および／または粉塵フィルター、そしてたいていは二つの消音器が続いて備えられる。排気装置の消音器は、大きな体積があるうえ（例えば、高さ＝150mm、長さ＝400ｍｍ、幅＝200ｍｍ）、弾性ストラップによって自動車の車体に固定されていることから、かなり大きな拘束が必要となる。

本発明の目的は、従来の排気装置の欠点を少なくするために、軽量化、コスト低減、および小型化を可能にする自動車廃棄装置用の消音器およびその取付方法を提供することにある。

このために、本発明は、自動車排気装置用の消音器を備え、その消音器は、排気ガスのガイドおよび排気音に対する音響減衰器として機能する多孔のある金属製の内部管状要素と、断熱性および防音性を有する中間のラギングと、ポリマー材料でできた漏れを防止している外部カバーを備えるダクトとを備えているという特徴、並びに、外部カバーが二つの金属キャップによって管状で金属製の接続装置および拡散を形成する出口装置に対して漏れを防止するように接続されているという特徴を持っている。

内部管状要素は、オーバーラッピングターンを有する、すなわち、重なりをもって巻回されている薄板ばね、シングルまたはダブルのジョイント部を有する金属薄板でできた管、或いは、可撓性または剛体金属管によって構成されていてもよく、各々の要素はどれも防音の理由のために孔が開けられていてもよい。

好ましくは、内部管状要素は、多孔性をもつ耐火性の織物で覆われていてもよく、耐火性の織物は、セラミック、玄武岩、または、ガラス繊維でできていてもよい。

ダクトは、可撓性であってもよく、また、断熱性および防音性を有するラギングの中に縦方向に配置された漏れ防止環形空間を含んでもよく、各漏れ防止環形空間は、二つの圧力リングによって画定され、各圧力リングは弾性があり、例えばシリコンで作られている。

また、ダクトは、内部管状要素の中に挿入された音響バッフルを含んでいてもよい。

一般に、排気ガスの温度を低くするために、管状で金属製の接続装置は、外部および／または内部冷却フィンを有し、ダクトへの入口に設けられてもよく、並びに／或いは拡散を形成する出口装置は、ダクトからの出口に設けられていてもよい。

本発明による消音器の実施例において、ダクトの外部カバーは、内部管状要素が通り抜けているボックスを形成していてもよい。前記ボックスは、断熱性および防音性を有するラギングで充たされ、ボックスの中で内部管状要素が少なくとも一つの湾曲部を形成していてもよい。

好ましくは、ボックスの壁は、例えば、減衰する振動数範囲にある特定の振動数と一致する共振振動数を持つ薄膜の形態をしている少なくとも一つの共振面を有する。

本発明はまた、自動車廃棄装置に本発明による消音器を取り付ける方法であって、直線形状で消音器を製造、保管および輸送するステップと、ダクトの外部カバーによって形成された波形の形状を用いてその取付部で所定の形状に適合するようにそれを変形するステップとを備える方法を提供する。

以上のみならず、本発明の他の利点、特徴および詳細は、例示のみを目的とする添付の図面と併せて説明する以下の詳述から明らかになるであろう。

図１に示される排気装置１は、序文に述べた技術の形態を示す。装置１は、動力部４の出口にある多管排気マニホルド３から始まり、デカップリングホース５、触媒コンバーター６、および弾性ストラップ８によって車体に固定された消音器７が続いて備えられ、そしてこれらは、ステンレス製の管９によって互いに連結されている。

図２に示されるような本発明の排気装置１０において、２つの消音器７は、図２から図９に関して以下に述べるように、自動車の車体に剛体固定タブ１５で固定され排気ガスのガイドおよび排気音に対する音響減衰器として機能するダクト１４を備える少なくとも一つの消音器１２によって消去および置換されている。

図３に示される本発明の実施例において、ダクト１４は、多孔のある内部管状要素１６、断熱性および防音性を有するラギング１８、および、高温に耐えるエラストマー材料でできた可撓性のおよび漏れを防止する外部カバー２０を備えており、外部カバー２０は、例えば、ＰＡ６６のような熱可塑性材料、またはVamac（登録商標）のようなエラストマー材料、またはシリコンから作られていてもよい。

概ね、ダクト１４は、特に防音の理由で、好ましくは排気ガスの温度に耐えることができるように金属でできた、可撓性または剛体タイプで多孔のある少なくとも１つの内部管状要素１６を備えている。内部管状要素１６は、概ね、その全長にわたって開口部を有することによって多孔になっている。

図４aに示される例のように、内部管状要素１６は、開口部２７が開けられた金属管２５を備えている。好ましくは、開口部２７は、特にラギング１８を通って反対方向に流れる排気ガスのあらゆるリスクを避けるために、図４bに示されるように、例えば、排気ガスの流れの方向に進むにつれて大きくなる排気ガスの流れる断面または直径を有する三つのシリーズ２７a、２７bおよび２７cのような複数の開口群のシリーズによって形成されていてもよい。これらの開口群の三つのシリーズ２７a、２７bおよび２７cは、例えば、それぞれ直径が１mm、２mm、および３mmであってもよい。図４cに示されるまず初めの異なる実施例において、内部管状要素１６は、同心の二つの管である内側の金属管２５aおよび外側の金属管２５bによって構成されており、内側の金属管２５aは、排気ガスの流れからの音波を消すのに適している干渉を作り出すために、消音器の長さに対して何分の一かに、例えば、５％から３０％に延びている。本発明の二つ目の異なった実施例において、内部管状要素１６は、シングルかダブルのジョイント部を有する金属薄板（図４d、図４e参照）により、またはオーバーラッピングターンを有するばね（図３参照）により作られており、どちらの要素においても、図４ａまたは図４ｂの金属管と同じようにいかなる他の開口部が開けられてもよいが、その開口部とは無関係に通気路が存在する。

図３に示される本発明の消音器の実施例において、内部管状要素１６は、オーバーラッピングターンを有する薄板ばね２９の形態で作られているが、図４aから図４eのどの実施例に示されている要素によっても置き換えることができる。好ましくは、耐火性の織物３０は、内部管状要素の全体または部分に沿って屈曲することができる。さらに、前記織物は、ラギング１８によって音波を減衰させることを可能にするのに十分なたくさんの孔を有するのだが、外部カバー２０の損傷を避けるために、排気ガスがラギング１８をいかなる場合も直接通り抜けないように制限している。織物３０は、例えば、セラミック、玄武岩、またはガラス繊維で作られていてもよい。

図５に示される実施例において、ダクト１４は、ラギング１８を構成する材料で充たされている付加空間３３を作るために外部カバー２０の中に形成された少なくとも一つの外側に延びている突出部３２を有してもよい。好ましくは、非常に低い反射率を有する吸収ライニング３４は、よりよい音吸収性を得るように突出部３２の内側の壁に受け入れられる。ライニング３４は、突出部３２の付近に低い温度レベルで作られることが可能であり、そして、従来技術の金属製消音器をなくすことができるだろう。ライニング３４は、例えば、多孔性のシリコンフォームで作られていてもよい。

図６に示される実施例において、圧力リング４０は、ラギング１８の中に、該ラギング１８を圧縮するために備えられ、それによって、減衰させる振動数に合わせた複数の空間Vを画定する。これらの圧力リング４０は、シリコンなどの弾性がある材料で作られており、互いに規則的な間隔を空けて配置されており、そして、それらは外部カバー２０を支えている。そのようにして、圧力リング４０は、一方で断熱材を圧縮し、もう一方で外部カバー２０を押し、音響が共振する空間として機能し漏れを防止する空間Vの画定するために役に立つ。そのような圧力リング４０は、このようにして、前記ラギングがクリープを受けるいかなるリスクも伴うことなしに、内部管状要素１６の重量を支えるのに適している圧縮されない領域をつくる。

図７に示される実施例において、音響バッフル４５は、ダクト１４の内部管状要素１６の内側に挿入される。音響バッフル４５は、上流側ディスク４７と下流側ディスク４９を備える端部にある二つのディスク、および、中間ディスク５１の３枚の金属製のディスクの集合を備えている。３枚全てのディスクは、排気ガスの流れの方向に対して垂直に配置されており、そして、二つの金属製の接続管５３と５５は、孔５２が開けられ、内部管状要素１６の内側に同軸上に取り付けられ、内部管状要素１６より小さい直径を有している。より正確には、端部にある上流側ディスク４７には、二つの接続管５３および５５と同じ直径を有する中央開口部５７および中央開口部の周りに分配された開口部５９があり、そのうえ、端部にある下流側ディスク４９は、二つの接続管５３および５５と同じ直径である中央開口部５７を一つだけ有する。中間ディスク５１は、二つの接続管５３と５５の間が直接連絡しないようにその中央部が中実であるのだが、その周辺部には開口部６１がある。中間ディスク５１は、接続管５３の内側の第１の空間V1、接続管５３の周りの環状である第２の空間V2、接続管５５の周りの環状である第３の空間V3、および接続管５５の内側の第４の空間V4を画定する。このように、排気ガスは、最初に、上流側ディスク４７の中央開口部５７を通って直接的に第１の空間V1の中に入り、そしてそれから、接続管５３の孔５２を通って第２の空間V2に入り、そして次に、上流側ディスク４７の孔５９を通って空間V2の中に入る。排気ガスは、中間ディスク５１の開口部６１を通って第２の空間V2から第３の空間V3へ進み、そしてそれから、下流側ディスク４９の中央開口部５７を通って音響バッフル４５から出て行く前に、接続管５５の孔５２を通って第４の空間V4の中に入る。複数の音響バッフル４５がダクト１４の内部管状要素１６の中に挿入されてもよい。

図８は、ダクト１４への入口に取り付けられた接続装置７０の実施例を示す。概ね、触媒コンバーター６からの出口には、例えば、ステンレス鋼製の金属製の管状要素７２が備えられ、そしてその下流側端部７２ａは、管状要素７２より大きい直径であるダクト１４と接続するようにフレアーになっている。内部管状要素１６は、管状要素７２のフレアーの下流側端部７２ａと溶接で結合されており、一方、ダクト１４の外部カバー２０は、外部カバー２０を高温から保護するのに役立つ長くて薄い壁で囲まれた金属キャップ７５によって接続されている。好ましくは、外部および／または内部冷却フィン７７は、消音器１２のダクト１４の中に入る前に排気ガスを冷却するために管状要素７２に接してまたは内部に備えられることができ、そして、外部カバー２０は、波形であってもよい。ダクト１４の中に入っている排気ガスの熱交換をさらに促進し、温度を下げるために、管状要素７２は、図８ａに示されるような波状または波形の形状を与えて、平滑にすることができる。

一般的に、排気ガスは、例えば、ダクト１４への入口においては約５００度の温度であってもよいのに対して、大気へは２００度より低い温度で排出されなければならない。ダクト１４の入口の接続装置７０の冷却フィン７７（図８参照）の能力が不十分であることがわかる時、ダクト１４からの出口に金属製の拡散を形成する出口装置８０を取り付けることができる。図９に示されるこの出口装置８０は、孔８４が開けられている概ね円錐形状である要素８２、および、要素８２を取り囲みおよび張り渡している管状出口要素８６を備えていてもよい。このようにして、排気ガスは、管状出口要素８６の中に入るために孔８４を通って出て行き、管状出口要素８６の壁は、周囲の空気が入ることができるように少なくとも一つの開口部８８を有することによって、適温での排気ガスの排出を促進する。

図１０は、図９の出口装置８０の他の実施例を示す。この出口装置８０は、また、ここでは星形をしている要素８２を有しており、そして、空気が入ることができるようにその壁に少なくとも一つの開口部８８を有し、要素８２を取り囲んで伸びている管状出口要素８６を有する。

図１１に示されるような本発明の異なる実施例において、ダクト１４の外部カバー２０は、漏れ防止ボックス９０の形態である少なくとも一つ以上のダクト部の上に作られていてもよい。漏れを防止するボックス９０は、その中を通り耐火性の織物３０で覆われた金属製の内部管状要素１６を有している。ボックス９０は、内部管状要素１６が挿入され、ボックス９０が断熱性および防音性を有するラギングで充たされた後に一緒に組み立てられる二つの部分で作られる。内部管状要素１６は、ダクト１４の防音性を上げるために、ボックス９０の内側に少なくとも一つのC型の湾曲部を形成していてもよい。

そして、好ましくは、図１２に示されるように、ボックス９０の壁は、例えば、減衰する振動数範囲にある特定の振動数と一致する一つまたはそれ以上の共振振動数を有する膜板の形態である共振面９２を少なくとも一つ含んでもよい。そのような共振面９２は、励振されることによって、振動させられ、それによって、ダクト１４を防音するのに効果的に寄与するようにエネルギーを消散する。

図１３および図１４は、自動車排気装置に関する本発明による消音器１２の取付方法を示す。一般的に、消音器１２は、直線形状で作られ、保管され、輸送されている。それから、消音器１２が取り付けられる場所において、それぞれの消音器は、剛体固定タブ１５により車体に固定される前に所定の形状へ変形させられる。例に示すように、消音器１２は、少なくとも二つの波形１４ａおよび１４ｂの連続があり、そして、これらの波形１４ａおよび１４ｂによって消音器１２を曲げることができる。

上述の例において、ダクト１４は、概ねその全長にわたっている多孔である金属製の内部管状要素１６を有するのだが、ダクト１４はまた、概ね平滑な管状金属要素が二つの隣接した多孔である金属製の内部管状要素１６と接続され一つの部分になり、これが複数一緒に組み立てられて作られることが可能であり、その上、平滑な要素は、湾曲するのに都合がよく、随意的に耐火性の織物３０、ラギング１８、および、外部カバー２０で覆われる。

序文に述べた先行技術としてある排気装置の透視図である。本発明による消音器を含む排気装置の透視図である。内部管状要素と、断熱性および防音性を有するラギングと、外部カバーとを備える可撓性ダクトを有する図2の消音器の実施例の部分縦断面図である。図３の可撓性ダクトの内部管状要素の一実施例を示す図である。図３の可撓性ダクトの内部管状要素の一実施例を示す図である。図３の可撓性ダクトの内部管状要素の一実施例を示す図である。図３の可撓性ダクトの内部管状要素の一実施例を示す図である。図３の可撓性ダクトの内部管状要素の一実施例を示す図である。ダクトの外部カバーの実施例の断面図である。図３のダクトの断熱性および防音性を有するラギングの中に取り付けられた圧力リングを示す部分縦断面図である。図３のダクトの内部管状要素の中に挿入された音響バッフルを示す部分縦断面図である。図３のダクトに排気ガスを入れることができるようにする装置の部分縦断面図である。図８の矢印VIIIから見た図である。図３のダクトから排気ガスを出すことができるようにする装置の部分縦断面図である。図９の様々な実施例である。線Ｘａ−Ｘａに沿った断面図である。本発明によるダクトの他の実施例を示す図である。図１１の透視図である。本発明による消音器の取り付け方法を示す透視図である。本発明による消音器の取り付け方法を示す透視図である。

符号の説明

１２：消音器
１４：ダクト
１６：内部管状要素
１８：ラギング
２０：外部カバー
３０：織物
７０：接続装置
７２：管状要素
７２ａ：下流側端部
７５：金属キャップ
７７：冷却フィン
８０：出口装置

Claims

自動車排気装置用の消音器であって、排気ガスのガイドおよび排気音の音響減衰器として機能するダクト（１４）を備え、
前記ダクト（１４）は、多孔のある金属製の内部管状要素（１６）と、断熱性および防音性を有する中間のラギング（１８）と、ポリマー材料でできた漏れを防止する外部カバー（２０）とを含んでおり、
前記外部カバー（２０）は、二つの金属キャップ（７５）によって接続装置（７０）および拡散形成装置（８０）と気体の漏れを防止するように接続されていることを特徴とする消音器。
前記ダクト（１４）は可撓性である請求項１に記載の消音器。
前記内部管状要素（１６）は、オーバーラッピングターンを有する薄板ばね（２９）によって構成されている請求項１または２に記載の消音器。
前記内部管状要素（１６）は、シングルまたはダブルのジョイント部を有する金属薄板によって構成される請求項１または２に記載の消音器。
前記内部管状要素（１６）は、可撓性を有しまたは剛体であり、開口部（２７）を有する請求項１から４のいずれかに記載の消音器。
前記開口部（２７）は、複数設けられており、排気ガスの流れる方向に進むにつれて直径が増加する請求項５に記載の消音器。
前記開口部（２７）は、複数の開口群のシリーズ（２７ａ、２７ｂ、２８ｃ）に分割され、前記開口群は、同一のシリーズで概ね同じ直径を有している請求項６に記載の消音器。
前記内部管状要素（１６）は、少なくとも二つの同心である金属管（２５ａ、２５ｂ）を備えており、内側の金属管（２５ａ）および外側の金属管（２５ｂ）の両方が開口部（２７）を有している請求項５から７のいずれかに記載の消音器。
前記内側の金属管（２５ａ）は前記消音器の全長に対して一部分にだけ延びている請求項８に記載の消音器。
前記内部管状要素（１６）は、多孔性を有する耐火性の織物（３０）で覆われている請求項１から９のいずれかに記載の消音器。
前記耐火性の織物（３０）は、セラミック、玄武岩、またはガラス繊維で作られている請求項１０に記載の消音器。
前記ダクトの前記外部カバー（２０）は、ポリアミド６６のような熱可塑性材料を基礎として、またはVamac（登録商標）のようなエラストマー材料を基礎として、またはシリコンを基礎として作られている請求項１から１１のいずれかに記載の消音器。
前記ダクトの前記外部カバー（２０）は、インフレーション成形によって形成される
請求項１から１２のいずれかに記載の消音器。
前記ラギングの中に、漏れを防止する環形の空間（Ｖ）が長手方向に間隔をあけて複数形成されている請求項１から１１のいずれかに記載の消音器。
前記環形の空間（Ｖ）は、二つの圧力リング（４０）によって画定されている請求項１４に記載の消音器。
圧力リング（４０）は各々、シリコンなどの弾性がある材料で作られている請求項１５に記載の消音器。
音響バッフル（４５）は、前記ダクト（１４）の前記内部管状要素（１６）の中に挿入されている請求項１から１４のいずれかに記載の消音器。
音響バッフル（４５）は、前記排気ガスの流れる方向と垂直に取り付けられた三つのディスク（４７、４９および５１）と、孔（５２）を有し前記内部管状要素（１６）より直径が小さく同心である二つの接続管（５３、５５）とを備える請求項１７に記載の消音器。
前記外部カバー（２０）は、前記ラギング（１８）を形成している材料で充たされている付加空間（３３）をつくるために少なくとも一つの外向きの突出部（３２）を有する請求項１から１８のいずれかに記載の消音器。
前記突出部（３２）の内壁は、吸収ライニング（３４）で覆われている請求項１９に記載の消音器。
前記吸収ライニング（３４）は、多孔性のシリコンフォームでできている請求項２０に記載の消音器。
前記ダクト（１４）は、前記排気ガスの温度を下げるための内部および／または外部冷却フィン（７７）を有しフレアーになっている接続装置（７０）と接続された入口を有する請求項１から２１のいずれかに記載の消音器。
前記ダクト（１４）は、その出口で前記排気ガスの出口温度を下げるために拡散を形成する出口装置（８０）と接続されている請求項１から２２のいずれかに記載の消音器。
前記出口装置（８０）は、孔（８４）を有する概ね円錐形状の要素（８２）および前記要素（８２）を取り囲んで延びている管状出口要素（８６）を備え、前記管状出口要素（８６）は、その中に周囲の空気が入ることができるように開口部（８８）を有する壁を備える請求項２３に記載の消音器。
前記出口装置（８０）は、星形要素（８２）および前記要素（８２）を取り囲んで延びている管状出口要素（８６）を備え、前記管状出口要素（８６）は、その中に周囲の空気が入ることができるように少なくとも一つの開口部（８８）を有する壁を備える請求項２３に記載の消音器。
前記消音器の前記外部カバー（２０）は、内部管状要素（１６）が通り抜け、断熱性および防音性を有する中間のラギング（１８）で充たされているボックス（９０）を形成する請求項１から２５のいずれかに記載の消音器。
前記内部管状要素（１６）は、前記ボックス（９０）の内側に少なくとも一つの湾曲部を形成する請求項２６に記載の消音器。
前記ボックス（９０）はその壁に、減衰する振動数範囲の中の少なくとも一つの振動数と一致する共振膜板によって形成された少なくとも一つの共振面（９２）を有する請求項２６または請求項２７に記載の消音器。
前記消音器は、必要に応じて湾曲した管状金属要素によって互いに接続された少なくとも二つのダクト（１４）を含む請求項１から２８のいずれかに記載の消音器。
前記管状金属要素は、平滑である請求項２９に記載の消音器。
請求項１から３０のいずれかに記載の消音器の取付方法であって、
前記消音器を直線形状で製造、保管および輸送するステップと、
前記消音器を前記排気装置に取り付ける際に所定の形状にするために変形させるステップと、
前記消音器を剛体固定タブによって前記自動車の車体へ固定するステップとを備えることを特徴とする方法。
前記ダクト（１４）は、前記ダクトの波形（１４ａおよび／または１４ｂ）の領域で湾曲している請求項３１に記載の方法。
前記ダクト（１４）の前記外部カバー（２０）は、インフレーション成形によって作られている請求項３１または請求項３２に記載の方法。