JP2005344640A - 自動車用消音器 - Google Patents

Abstract

【課題】消音器の排気系に曲げ管を用い、消音室の下流側に高密度の吸音材を充填して、排気、消音効率と、下流側バッフル・プレートの耐圧、耐熱効果を向上させ、低コストの施工法を開発する。
【解決手段】消音器本体を仕切り、下流側に大容量の消音室を、上流側に小容量の拡張室を設け、上流側のバッフル・プレートに当接し貫通する上流側開口部が排気導入口となり下流側開口部が仕切り板に当接し拡張室に連通する曲げ管と、上流側の開口部が仕切り板に当接し拡張室と連通し、下流側の開口部が排気吐出口となる直管の排気導管とを本体内に並設する。排気効率を上げるため要すれば排気導管２系統を曲げ管と並設させる。消音室は、下流側のバッフル・プレートと曲げ管の曲がり部外周面の間に、密度の濃い吸音材を、その他の部位には密度の粗い吸音材用いて形成する。末広がりの排気導入口と吐出口を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、簡単な排気、消音系技術構成により、下流側バッフル・プレートの排気ガスに対する耐圧、耐熱効果を向上させた低コストの施工工程を開発して、経済的な製品として提供できる自動車用消音機に関するものである。

従来の技術による自動車用消音器は、たとえば消音器の本体を構成するケーシングの内部を排気ガスの流れに対し長手方向に仕切って複数の消音室として形成し、メーン排気管や分岐管又は連通管を介して各室を連通するような、標準的な3室ないし複数構成の排気管が提供されている。このような消音器においては、通例これら両端の室を共鳴室、中央のチャンバーを排気管に穿設された多敷の小孔を介して連通する共鳴室などに形成し、メーン排気管に穿設された小孔や、分岐管及び連通管により各室に連通し、排圧を増加させることなしに中高周波領域を消音させる優れた効果を発揮できるとしている。

しかし、複数チャンバー構成の消音器においては、上述のような複雑な技術的構成を要し、消音作用の向上に対応し背圧の上昇というトレードオフ的な問題が一義的に解消されず、消音、馬力アップ効果を同時に効率よく達成できない設計上の欠点があった。一方、馬力アップを主要目的として提供されてきた標準的なストレートパイプによる単室構造の消音器は、消音機能の向上改善の技術分野においてなお解決すべき課題があり、ストレートパイプの内周壁や外周壁に螺旋状の小孔を穿設した突条を設け消音器のケースにおける排気ガスの反射、干渉作用を効率化し、消音効果の向上を改善しようとする発明もある。排気抵抗を減衰させ、ケースの耐熱性など改善された、単室構造の消音器も、仕切り板に貫通孔を設けるなど構造が複雑になりコスト高をもたらす。

さらに、従来の消音器においては、その技術的構成上、とりわけ消音器本体の下流側のバッフル・プレート部位において排気圧力の直接の衝撃を受け、その耐熱、耐圧を高めるため、二重の重層構造に形成し、それらの二重プレートの間に断熱材を装填する技術的対応策が好ましいものとしてされた。このような排気圧や排気熱抑制効果をねらった技術的構成や、さらに二重構造のバッフル・プレートの振動音の発生を抑制するため開示された補完的な改良装置などは、それだけ機器の生産コストを押し上げる欠点を有する。

また、曲げ管は排気ガスの滑らかな流れ作用を助長する効果があるので、曲げ管を利用した消音器が提供されているが、消音効果の向上のため、一般的に、その技術的構成要素が複雑となり、製造工程の簡素化やコストの低減化を図り、産業の発展に貢献するという目的に対応しない。
特開２００４−１９４４０号公報 特開平９−１７７５３９公報

従来の技術による消音器においては、複数の排気管から、その周面の多数の孔を通り複数の消音室や共鳴室へ排気ガスを導入、放出して効率よく消音される反面、主要通路の排気ガスと、分流した排気ガスとが干渉しあって、排気作用が減衰するという技術的トレードオフ問題があり、そのため複雑な排気系、消音系の技術構成が開示されたが、この技術構成に基因して、とりわけ下流側のバッフル・プレート部分の焼け問題が誘発され、背圧の影響も受けるので、耐圧、断熱対策を講じる必要が生じるため、加工工程が増え消音器製造コストの上昇をもたらす欠点がある。

この発明の自動車用消音器は、 消音器の本体を構成するケ−シング（１）を、仕切り板（１２）でもって、排気ガスの流れに対し長手方向に仕切り、排気ガスの流れの下流側に、容量の大きな消音室（１６）を、上流側に、容量の小さな拡張室（１５）を、それぞれ形成し、
ケ−シング（１）の上流側のバッフル・プレート（１３）及び仕切り板（１２）に当接して上流側のバッフル・プレート（１３）及び仕切り板（１２）を貫通する曲げ管（２）の上流側開口部（３）を、エンジンからの排気ガスの導入口（１７）に、かつ、曲げ管（２）の下流側の開口部（４）が仕切り板（１２）に当接して仕切り板（１２）を貫通し、拡張室（１５）に連通するように配設し、
さらに、ケ−シング（１）内において、その上流側の開口部（１０）が、仕切り板（１２）に当接し仕切板（１２）を貫通して拡張室（１５）と連通し、その下流側の開口部（１１）がエンジンからの排気ガスの吐出口（１８）を形成する直管状の排気導管（８）を、曲げ管（２）の対向する直管部（５ａ、５ｂ）間の部位において並設し、
曲げ管（２）の直管部（５）の周面に、消音室（１６）へ連通する多数の小孔（６）を穿設したことを特徴としている。

また、この発明の自動車用消音器は、消音室（１６）内おいて、下流側のバッフル・プレート（１４）と、そのバッフル・プレート（１４）に対向する曲げ管（２）の曲がり部（７）の外周面との間の部位には密度の濃い吸音材（２０）が、その他の部位には密度の粗い吸音材（１９）が、それぞれ充填されていることを特徴としている。

さらに、この発明の自動車用消音器は、ケーシング（１）内において直管状の排気導管（８）を２系統形成し、一方の排気導管（８ａ）、曲げ管（２）の一方の直管部（５ａ）、他方の直管部（５ｂ）及び他方の排気導管（８ｂ）の順序でケーシング（１）内に並設させ、エンジンからの排気ガスの吐出口（１８）が２つ形成されることを特徴としている。

この発明の自動車用消音器は、曲げ管と排気導管の簡単な排気通路から構成され、エンジンからの排気ガスは、曲げ管直管部の小孔から消音室へ排出され、そこで消音された後、拡張室に還流し、無孔の排気導管から大気中へ、又は有孔の排気導管から、消音室へ再分流される効率的な排気系の構成と、消音器下流側の部位に影響を及ぼす排気熱を遮断する構造の曲げ管とを利用し、かつ、消音室において曲げ管の曲がり部の外周面と、それに対向する下流側のバッフル・プレートとの間に、密度の濃い吸音材が充填されている技術的構成要素により、排気圧力や排気熱が直接下流側バッフル・プレートに作用する衝撃や焼け（酸化）を和らげられるので、複雑な下流側バッフル・プレートへの断熱施工を省き、消音器の低コスト化を図ることができた。

消音器の本体を形成するケーシング内において、有孔の曲げ管や直管からなる排気系と大容量の消音室と小容量の拡張室からなる消音系とを連通させ、排気ガスの消音、排気作用を効率化するとともにケーシングの耐熱効果を向上させる簡単で効率的な技術構成と、かつ、消音室において曲げ管の曲がり部の外周面と、対向する下流側のバッフル・プレートとの間に特に、密度の濃い吸音材を充填する単純な施工とによって、下流側のバッフル・プレートの耐圧、耐熱効果を向上させ、経済的な消音器が提供される。

図１は、この発明による消音器の１実施例の縦断断面図、図2は、他の実施例の縦断断面図、図３は、その他の実施例の縦断断面図、図４は、図１のＡ−Ａ部分の断面図、図５は、図１のＢ−Ｂ部分の断面図、図６は、図２のＡ−Ａ部分の断面図、図７は、従来の技術による標準的３室構成の消音器の縦断参考図である。

各図において、１はケ−シング、２は曲げ管、３は曲げ管の上流側の開口部、4は曲げ管の下流側の開口部、５又は５ａ、５ｂは消音室１６に内設された曲げ管の直管部、６は消音室１６に内設された曲げ管の直管部の周面に設けられた小孔 ７は曲げ管の曲がり部、８又は８ａ、８ｂは直管状の排気導管、９は消音室に内設された排気導管の周面に設けられた小孔、１０又は排気導管の上流側の開口部、１１は排気導管の下流側の開口部、１２は仕切り板、１３は上流側のバッフル・プレート、１４は下流側のバッフル・プレート、１５は拡張室、１６は消音室、１７は排気導入口、１８は排気吐出口、１９は密度の粗い吸音材、２０は密度の濃い吸音材である。

この発明による自動車用消音器の本体を形成するケ−シング１を、請求項１及び請求項２に記載され、図１及び図２に図示されたように、仕切り板１２をもって、エンジンからの排気ガスの流れに対し長手方向に2室に仕切って、上流側に容量の小さい拡張室１５を、下流側に容量の大きな消音室１６を形成し、この消音室１６は、下流側のバッフル・プレート１４と、そのバッフル・プレート１４に対向する曲げ管２の曲がり部７の外周面との間の部位には密度の濃い吸音材２０が、その他の部位には密度の粗い消音材１９が、それぞれ充填されて形成されている。この場合「密度の粗い吸音材」とは、「消音室において、十分な消音作用と効果が達成できる程度の密度に形成された吸音材」をいい、また「密度の濃い」とは「密度の粗い」ものより、相対的に、より高密度であることを意味する。

図1及び図４に示されているように、曲げ管２の上流側の開口部３がケ−シング１の上流側のバッフル・プレート１３に当接して貫通し消音器の排気ガス導入口１７を形成するようにしてバッフル・プレート１３に溶着され、その下流側の開口部４が仕切り板１２に当接して貫通し拡張室１５へ連通するように溶着され、さらに、消音室１６に内設される曲げ管２の直管部５の周面に小さな排気孔６が穿設されていて、導入口１７から進入したエンジンからの排気ガスが、その直管部５から消音室１６へ進入するかたわら、曲がり部７に沿って流れ、拡張室１５の方向に誘導されるように配設されている。曲げ管の曲がり部７は、いわゆるベントパイプを溶着、継合して容易に形成することができるが、消音器下流側の部位に影響を及ぼす排気熱を遮断する技術構成である限り、この施工工程に限定されることはない。

図1又は図５に図示されているように、無孔の直管状排気導管８は、その上流側の開口部１０が仕切り板１２に、当接し貫通した態様で溶着され、さらに、その下流側の開口部１１がケ−シング１の下流側バッフル・プレート１４に、当接して貫通し排気ガスの吐出口１８を形成するような態様で溶着され、ケ−シング１に内設されている。この場合、無孔の排気導管８は、ケーシング１内において、曲げ管２の対向する直管部５ａ、５ｂと、対向する直管部５ａ、５ｂ間の部位において並設される。この場合、図１又は図５によれば、排気導管８は、曲げ管の対向する直管部５ａ、５ｂのほぼ中間に位置するような態様で取り付けられているが、請求項１に記載されたとおり、排気導管８の取付け部位は、図１又は図５に例示された態様に限られることはない。また図５においては排気導管８が曲げ管２の下方に配設されている態様が図示されているが、消音器を取り付ける車種に適応させて、排気導管８を曲げ管２の上方に配設してもよい。

また、この発明の他の実施例として、請求項３に記載されているとおり、直管状の排気導管８を２系統形成し、各排気導管８ａ、８ｂを、曲げ管２の対向する直管部５ａ又は５ｂと、それら直管部５ａ又は５ｂがそれぞれ隣接するケーシング１の内周部との間にそれぞれ配設し、図２及び図６に示されているように、一方の排気導管８ａ、曲げ管２の対向する直管部５ａ及び５ｂ、並びに他方の排気導管８ｂの順序でケーシング１内に並設され、排気ガスの吐出口１８が２系統形成される。

消音室１６内において、図１に示されているように、消音室に内設される部分の曲げ管２の直管部５ａ、５ｂの周面には排気ガスの通路となる小孔６がそれぞれ穿設されている。また、図１又は図２では排気導管８は無孔の直管を使用する実施例が示されているが、排気作用を向上させるためやや大きな径の排気導管が使用された場合などにおいて排気音が高まるおそれがあるので、消音系と排気系の最適値を求めて、図３に示されているように、排気導管８の周面に、消音室１６へ連通する小孔９が穿設された排気導管８を用いて実施することが好ましい。

比較的販路の広いスポーツマフラーとして利用される場合、消音器を小型化し、かつ消音効果を損なわないために、消音器に内設される排気管は径が小さく設計されることが通例とされている。この場合、より径の大きい、エンジンからの排気管又はテールパイプに継合させるため、図３に図示されているとおり、エンジンからの排気ガスの導入口１７は、上流側に向かって、及び排気ガスの吐出口１８は、下流側に向かって、フレアー状に末広がりに形成して実施されることが好ましい。

エンジンからの排気ガスの１部は、導入口１７から曲げ管２を通り、その曲がり部７に沿って流れ、その過程において曲げ管２に周設された小孔６から大きな容量に形成された消音室１６へ分流し効率よく消音される。さらに、排気ガスは、曲げ管２の上流側の開口部３から小さな容量に形成された拡張室１５へ噴出して、急速に膨張し消音され、図1に示されたように、拡張室１５から直ちに無孔の排気導管８へ進入し、排気吐出口１８から大気中に勢いよく排出される。

上述したように、エンジンからの排気ガスは、導入口１７から曲げ管２を通り、曲げ管２の直管部５に穿設された、消音室１６へ通じる小孔６から消音室１６へ進入分流し、そこで吸音材１９により効率よく消音される。消音室へ勢いよく進入した排気ガスは、吸音材を貫通しケーシングの内壁へ排気圧力の衝撃を及ぼすがことがあるが、大容量の消音室１６に充填された吸音材は、排気圧を減衰させ、この音量低減作用にともない排気熱による熱害（焼け）緩和の効果も見られる。

一般的に、多室構造などの消音器においては、排気の流れ方向に起因して下流側において、より排気熱や背圧の影響を受ける構成になっているために、下流側のバッフル・プレートへ及ぼす焼け作用や背圧への耐圧対策は、消音器の経年消耗を防止するため肝要とされてきた。
この発明による消音器においては、曲げ管２の曲がり部７を流れる排気ガスが直接下流側のバッフル・プレート１４に触れることがない構造であり、さらに、図１及び図２に示されているように、消音室１６において、特に、曲げ管２の曲がり部７の外周面に対向する下流側のバッフル・プレート１４と、曲げ管２の曲がり部７の外周面との間の部位には、密度の濃い吸音材２０が充填されているので、下流側のバッフル・プレート１４に衝撃を与える排気圧力や焼け作用を及ぼす排気熱は顕著に減衰される。

この発明による消音器においては、図１ないし図３までに図示されているように、下流側バッフル・プレート１４の形状を、曲げ管２の曲がり部７の形状に沿って形成して実施することが好ましい。そのような施工によって、消音器後部の美観を効果的に需要者の視覚に訴え、あわせて、消音室１６において、請求項２に記載されたような、下流側のバッフル・プレート１４と、その下流側のバッフル・プレート１４と対向する曲げ管２の曲がり部７の外周面との間の部位に密度の濃い吸音材２０を充填する作業を容易にすることができる。すなわち、このような吸音材の充填方法や消音器後部の形状施工によって、従来の技術による断熱材を介在させた２重構造などの複雑な施工行程を省くことができ、バッフル・プレート１４の光沢など美観上の加工の耐久性を向上させ、デザイン面も考慮した経済的な消音器を提供できる。

また、この発明による消音器の他の実施例として、請求項３に記載されたように、排気導管８を２系統の排気導管８ａ、８ｂとして形成することによって、小さな容量に形成された拡張室１５内の背圧の状態に対応した最適の排気作用や消音効果を達成することができる。

図３によって上述したとおり、エンジンからの排気ガスの導入口１７を上流側に向かって、及び排気ガスの吐出口１８を下流側に向かって、それぞれフレアー状に末広がりに形成することによって、スポーツマフラー用として消音器を小型化し、かつ消音効果を損なわない実施が可能である。

図1及び図２に示されたように、消音器内における消音系の構成を簡単にし、消音室の容量を大きく設計したので消音効果は顕著に向上し、一方曲げ管と排気導管によって構成されている単純な排気通路により、上述したように排気効果が向上している。

通常の複数チャンバー方式の消音器の構造においては、排気圧力や排気熱を発生する排気ガスによる影響を下流側のバッフル・プレートにおいて受けやすいため、複雑な耐熱、耐圧構造の施工を要したが、この発明による自動車用消音器は、排気圧力の衝撃を下流側バッフル・プレートが直接受けない技術的構成要素を開示しているので、従来のような複雑な耐熱、耐圧構造の付加的施工を要せず、製品コストの削減、作業能率の顕著な向上を達成した。

は、この発明による消音器の１実施例の縦断断面図、 は、他の実施例の縦断断面図、 は、その他の実施例の縦断断面図、 は、図１のＡ−Ａ部分の断面図、 は、図１のＢ−Ｂ部分の断面図、 は、図２のＡ−Ａ部分の断面図、 は従来の技術による消音器の縦断断面図である。

符号の説明

１ ケ−シング
２ 曲げ管
３ 曲げ管の上流側の開口部
４ 曲げ管の下流側の開口部
５ 曲げ管の直管部
６ 曲げ管の直管部周面の小孔
７ 曲げ管の曲がり部
８ 直管状の排気導管
９ 排気導管の周面の小孔
１０ 排気導管の上流側の開口部
１１ 排気導管の下流側の開口部
１２ 仕切り板
１３ 上流側のバッフル・プレート
１４ 下流側のバッフル・プレート
１５ 拡張室
１６ 消音室
１７ 排気導入口
１８ 排気吐出口
１９ 密度の粗い吸音材
２０ 密度の濃い吸音材

Claims (3)

1. 消音器の本体を構成するケ−シング（１）を、仕切り板（１２）でもって、排気ガスの流れに対し長手方向に仕切り、排気ガスの流れの下流側に、容量の大きな消音室（１６）を、上流側に、容量の小さな拡張室（１５）を、それぞれ形成し、
   ケ−シング（１）の上流側のバッフル・プレート（１３）及び仕切り板（１２）に当接して上流側のバッフル・プレート（１３）及び仕切り板（１２）を貫通する曲げ管（２）の上流側開口部（３）を、エンジンからの排気ガスの導入口（１７）に、かつ、曲げ管（２）の下流側の開口部（４）が仕切り板（１２）に当接して仕切り板（１２）を貫通し、拡張室（１５）に連通するように配設し、
   さらに、ケ−シング（１）内において、その上流側の開口部（１０）が、仕切り板（１２）に当接し仕切り板（１２）を貫通して拡張室（１５）と連通し、その下流側の開口部（１１）がエンジンからの排気ガスの吐出口（１８）を形成する直管状の排気導管（８）を、曲げ管（２）の対向する直管部（５ａ、５ｂ）間の部位において並設し、
   曲げ管（２）の直管部（５）の周面に、消音室（１６）へ連通する多数の小孔（６）を穿設したことを特徴とする自動車用消音器。
2. 消音室（１６）内おいて、下流側のバッフル・プレート（１４）と、そのバッフル・プレート（１４）に対向する曲げ管（２）の曲がり部（７）の外周面との間の部位には密度の濃い吸音材（２０）が、その他の部位には密度の粗い吸音材（１９）が、それぞれ充填されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用消音器。
3. 直管状の排気導管（８）をケーシング（１）内において２系統形成し、一方の排気導管（８ａ）、曲げ管（２）の一方の直管部（５ａ）、他方の直管部（５ｂ）及び他方の排気導管（８ｂ）の順序でケーシング（１）内に並設させ、エンジンからの排気ガスの吐出口（１８）が２つ形成されることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の自動車用消音器。