JP2009007970A - 遮音カバー - Google Patents

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Abstract

【課題】騒音源が振動することによる、騒音源と遮音カバー間の相対変位を効果的に吸収することで、アルミニウム合金等の軽合金で遮音カバーを構成しつつ、遮音カバーの取付部におけるクラックの発生を防止し得る遮音カバーを提供する。
【解決手段】排気マニホールドに外装されて、外部への騒音の伝達を遮断するカバー部材21と、排気マニホールドの固定部18aに対応させてカバー部材21に形成した開口部21aに組み付けられ、カバー部材21を排気マニホールドの固定部18aに固定する固定手段22とを備えた遮音カバーであって、固定手段22は、カバー部材21の開口部21aの口縁部に沿ってカバー部材21に固定した環状のカバー保持板23と、排気マニホールドの固定部18aに固定した円板状の固定板24とを有し、カバー保持板23の内周部と固定板24の外周部とに面内方向に摺動自在に凹凸嵌合する環状の凹凸嵌合部25を設け、この凹凸嵌合部25を介してカバー保持板23と固定板24とを連結した。
【選択図】図4

Description

本発明は、自動車用エンジンの排気マニホールドなどの騒音源に好適に利用可能な遮音カバーに関する。
自動車用エンジンとして、排気マニホールドからの騒音を遮断して車両の静粛性を高めるとともに、排気マニホールドからの熱を遮断して、排気マニホールド付近に配置されるハーネスの熱劣化を防止できるように、排気マニホールドに遮音カバーを外装させたものが広く採用されている。
例えば、特許文献1には、遮音カバーとして、アルミニウムメッキを施した鋼板に吸音断熱材を積層状に設けたものを用い、遮音カバーを排気マニホールドに支持すための支持具として、締結ボルトを挿入する円筒部と、この円筒部の一端に径方向外方に延びるフランジを有し、他端に小径段部を設けたグロメットと、前記小径段部に嵌挿されたワッシャと、このワッシャの一端面と前記フランジの内側表面に予め固着され、ステンレス線材をニット編みして形成された一対のリング状の弾性体とからなり、前記小径段部を径方向外方に塑性変形して形成された加締部により前記グロメットに前記ワッシャを固定し、前記弾性体の間に遮音カバーを挟持した状態で支持するものが提案されている。
特開2004−245076号公報
ところで、乗用車では、省エネルギー化を極力促進するため、軽量化に対する要求が厳しく、遮音カバーにおいても、鋼板に代えてアルミニウム合金などの軽金属板からなるものが採用されつつある。ところが、遮音カバーには走行時の振動やエンジンからの振動が排気マニホールドを経て作用することから、アルミニウム合金などのように機械的強度の低い素材を用いて構成すると、特許文献1記載のような支持具を用いた場合であっても、前記振動による排気マニホールドと遮音カバー間の相対変位を十分に吸収することができず、排気マニホールドに対する遮音カバーの取付部に経年変化によりクラックが発生するという問題があった。
本発明の目的は、騒音源が振動することによる、騒音源と遮音カバー間の相対変位を効果的に吸収することで、アルミニウム合金等の軽合金で遮音カバーを構成しつつ、遮音カバーの取付部におけるクラックの発生を防止し得る遮音カバーを提供することである。
本発明に係る遮音カバーは、騒音源に外装されて、外部への騒音の伝達を遮断するカバー部材と、前記騒音源の固定部に対応させてカバー部材に形成した開口部に組み付けられ、前記カバー部材を騒音源の固定部に固定する固定手段とを備えた遮音カバーであって、前記固定手段は、前記カバー部材の開口部の口縁部に沿って前記カバー部材に固定した環状のカバー保持板と、前記騒音源の固定部に固定した円板状の固定板とを有し、カバー保持板の内周部と固定板の外周部とに面内方向に摺動自在に凹凸嵌合する環状の凹凸嵌合部を設け、この凹凸嵌合部を介してカバー保持板と固定板とを連結したものである。
この遮音カバーでは、騒音源に外装したカバー部材により、騒音源から外部への騒音や熱の伝達を効果的に遮断できる。また、カバー部材は、凹凸嵌合部を介して面内方向に摺動自在に凹凸嵌合したカバー保持板と固定板とからなる固定手段を介して騒音源の固定部に固定されるので、騒音源が振動する場合でも、騒音源とカバー部材間の相対変位を凹凸嵌合部における面内方向への摺動により効果的に吸収することができる。このため、この遮音カバーを自動車用エンジンの排気マニホールドの遮音カバーとして採用すると、排気マニホールドからの騒音を遮断して、車室内の静粛性を向上できるとともに、排気マニホールドからの熱を遮断して、排気マニホールド付近のハーネスや電子機器の熱劣化や熱による故障を防止できる。また、走行時の振動やエンジンからの振動を、凹凸嵌合部における摺動により効率的に吸収して、カバー部材と排気マニホールドの相対変位を吸収できるので、カバー部材をアルミニウム合金などの軽合金で構成して、自動車の軽量化を図りつつ、カバー部材に無理な力が作用することを防止して、騒音源に対する遮音カバーの取付部のクラックの発生を防止できる。
ここで、前記カバー保持板として、カバー部材の表裏両側に配置される1対の環状のカバー保持板であって、前記開口部の口縁を挟持する第1挟持部と、前記開口部の内側において相互に重ね合される第1重合部と、前記第1挟持部と第1重合部間に設けた第1傾斜部とを有する1対のカバー保持板を設け、前記固定板として、カバー部材の表裏両側に配置される1対の円板状の固定板であって、重ね合された1対のカバー保持板の第1重合部を面内方向に摺動自在に挟持する第2挟持部と、カバー保持板の中央部に形成した開口部内において相互に重ね合せて、騒音源の固定部に固定した第2重合部と、第2挟持部と第2重合部間に設けた第2傾斜部とを有する1対の固定板を設け、前記凹凸嵌合部として、前記カバー保持板の第1重合部を凸部となし、固定板の第2挟持部を凹部となした凹凸嵌合部を設けることが好ましい実施の形態である。このように構成すると、固定手段として、2枚のカバー保持板と2枚の固定板とからなる簡単な構成のものを採用することが可能となり、遮音カバーの製作コストの上昇を抑制しつつ、カバー部材と排気マニホールド間の相対変位を効果的に吸収することが可能となる。しかも、カバー保持板と固定板に傾斜部を設けているので、この傾斜部が騒音源の固定部の面外方向に変形することで、騒音源とカバー部材間の面内方向だけでなく面外方向への相対変位をも吸収することができ、振動による騒音源とカバー部材間の相対変位を一層効果的に吸収することができる。
前記1対のカバー保持板の第1重合部と、それに重ね合される1対の固定板の第2挟持部間に環状の中間板を面内方向に摺動自在にそれぞれ設けることも好ましい実施の形態である。この場合には、中間板でも面内方向への相対変位を吸収できるので、騒音源とカバー部材間の相対変位を一層効果的に吸収することができる。
前記カバー保持板と固定板の摺動面の一方に、他方に摺接する断面円弧状のビードを設けることも好ましい実施の形態である。この場合には、ビードの圧縮方向の変形により、騒音源の固定部の面外方向への変位を吸収することができる。
前記カバー保持板と固定板とが同心状になるように付勢するバネ部材を設けるとこも好ましい実施の形態である。この場合には、バネ部材の緩衝作用により、固定板とカバー保持板との嵌合部分に大きな衝撃荷重が作用することを防止でき、固定手段の耐久性を向上できるとともに、固定板とカバー部板とが偏心状に配置されることによる固定手段の外観低下を防止できる。
本発明に係る遮音カバーによれば、騒音源に外装したカバー部材により、騒音源から外部への騒音や熱の伝達を効果的に遮断できる。また、カバー部材は、凹凸嵌合部を介して面内方向に摺動自在に凹凸嵌合したカバー保持板と固定板とからなる固定手段を介して騒音源の固定部に固定されるので、騒音源が振動する場合でも、騒音源とカバー部材間の相対変位を凹凸嵌合部における面内方向への摺動により効果的に吸収することができる。このため、この遮音カバーを自動車用エンジンの排気マニホールドの遮音カバーとして採用すると、排気マニホールドからの騒音を遮断して、車室内の静粛性を向上できるとともに、排気マニホールドからの熱を遮断して、排気マニホールド付近のハーネスや電子機器の熱劣化や熱による故障を防止できる。また、走行時の振動やエンジンからの振動を、凹凸嵌合部における摺動により効率的に吸収して、カバー部材と排気マニホールドの相対変位を吸収できるので、カバー部材をアルミニウム合金などの軽合金で構成して、自動車の軽量化を図りつつ、カバー部材に無理な力が作用することを防止して、騒音源に対する遮音カバーの取付部のクラックの発生を防止できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1、図2に示すように、エンジン10は、自動車用の直列4気筒エンジンで、このエンジン10の排気通路の途中部には、排気マニホールド11と触媒コンバータ12とマフラー(図示外)とが上流側から順番に介装され、エンジン10からの排気ガスは、排気マニホールド11で集められて、触媒コンバータ12を経て浄化された後、マフラーで消音されて、外部に排出されるように構成されている。
排気マニホールド11は、シリンダヘッド13に形成された4つの排気ポート14にそれぞれ接続される4本の多枝管15と、これら4本の多枝管15の下流端を集合してなる集合管16と、隣接する1組の多枝管15をそれぞれ覆うアウター部材17とを備えた周知の構成のものである。但し、排気マニホールド11としては、これ以外の周知の構成のものを採用することも可能である。
排気マニホールド11の上下両側には、排気マニホールド11を取り囲むように遮音カバー20が設けられ、この遮音カバー20により、排気マニホールド11からの騒音を遮断して、車室内の静粛性を向上できるとともに、排気マニホールド11からの熱を遮断して、排気マニホールド11付近のハーネスや電子機器の熱劣化や熱による故障を防止できるように構成されている。但し、本実施の形態では、排気マニホールド11の上下両側に遮音カバー20を設けたが、排気マニホールド11の上側のみに遮音カバー20を設け、下側の遮音カバー20は省略してもよい。
遮音カバー20は、図1〜図5に示すように、排気マニホールド11に外装されて、外部への騒音や熱の伝達を遮断するカバー部材21と、排気マニホールド11のブラケット部材18の固定部18aに対応させてカバー部材21に形成した開口部21aに組み付けられ、カバー部材21を排気マニホールド11の固定部18aに固定する固定手段22とを備えている。
カバー部材21は、アルミニウムメッキを施した鋼板や、ステンレス鋼板や、アルミニウム合金などの軽合金板などの金属板で構成され、プレス成形により排気マニホールド11に沿った立体形状に成形されている。特に、本発明では固定手段22により、走行時の路面からの振動やエンジンからの振動による、カバー部材21と排気マニホールド11間の相対変位を効果的に吸収して、クラック等の発生を未然に防止できるので、車体重量を極力軽量に構成可能なアルミニウム合金で構成することができる。
ただし、カバー部材21として、積層状に重ね合されるインナーパネルとアウターパネルの2枚のパネルからなり、外周部を巻締めにより結合したり、途中部をスポット溶接により結合したりしたものを採用することもできるし、更にインナーパネルとアウターパネルの2枚のパネル間に、セラミック繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、鉱物繊維(ロックウール)などからなる吸音材等を積層状に設けてなるものを採用することもできる。
次に、排気マニホールド11に対してカバー部材21を固定するための固定手段22について説明すると、図2〜図5に示すように、固定手段22は、カバー部材21の開口部21aの口縁部に沿ってカバー部材21に固定した環状のカバー保持板23と、排気マニホールド11の固定部18aに固定した円板状の固定板24とを有し、カバー保持板23の内周部と固定板24の外周部とに、図3に示すX方向及びY方向を含む面内方向に摺動自在に凹凸嵌合する環状の凹凸嵌合部25を設け、この凹凸嵌合部25を介してカバー保持板23と固定板24とを連結したものである。
カバー保持板23と固定板24とはカバー部材21の表裏両側にそれぞれ1対設けられ、耐摩耗性に優れたステンレスや鉄系の鋼板でそれぞれ構成されている。カバー保持板23及び固定板24の厚さは任意に設定可能であるが、軽量化を図りつつ十分な強度剛性を確保するため、0.1mm以上、3mm以下に設定することが好ましい。カバー保持板23の外径は、任意に設定可能であるが、立体形状にプレス成形した遮音カバー20の平坦部に組み付けることができるように、例えば15mm以上50mm以下に設定されている。
カバー保持板23は、開口部21aの口縁を挟持する第1挟持部23aと、開口部21aの内側において相互に重ね合される第1重合部23bと、第1挟持部23aと第1重合部23b間に設けた第1傾斜部23cとをそれぞれ有している。
固定板24は、重ね合された1対のカバー保持板23の第1重合部23bを面内方向に摺動自在に挟持する第2挟持部24aと、カバー保持板23の中央部に形成した開口部21a内において相互に重ね合せて、騒音源の固定部18aに固定した第2重合部24bと、第2挟持部24aと第2重合部24b間に設けた第2傾斜部24cと、第2重合部24bに形成したボルト挿通孔24dとをそれぞれ有している。
前記凹凸嵌合部25は、1対の固定板24の第2挟持部24aからなる凹部と、1対のカバー保持板23の第1重合部23bからなる凸部とで構成され、固定板24とカバー保持板23とを同心状に配置させた初期位置において、第1重合部23bと第2挟持部24aとは半径方向に対して幅Wだけ重ね合され、カバー保持板23と固定板24とは、凹凸嵌合部25により幅W未満の範囲内で、図3におけるX方向とY方向を含む面内方向に対して摺動自在に凹凸嵌合されている。
固定手段22をカバー部材21に組み付ける際には、1対のカバー保持板23を接着剤や磁石などを用いてカバー部材21に仮止めした状態で、カバー保持板23をカバー部材21にスポット溶接などにより固定し、その後1対の固定板24をその表裏両側に配置させて、スポット溶接などにより固定板24の第2重合部24b同士を結合することにより、固定手段22をカバー部材21に組み付けることになる。そして、この様に遮音カバー20を組み立ててから、排気マニホールド11に固定したブラケット部材18の固定部18aに固定板24を重ね合わせて、固定板24と固定部18aとにわたってボルト挿通孔24dにボルト26を挿通させ、固定板24をブラケット部材18の固定部18aにボルト26とナット27で固定することにより、遮音カバー21を排気マニホールド11に組み付けることになる。但し、固定板24と固定部18aとの固定方法は、ボルト26とナット27以外の固定方法を採用することも可能である。
この遮音カバー20では、排気マニホールド11に外装したカバー部材21により、排気マニホールド11から外部への騒音や熱の伝達を効果的に遮断できる。また、カバー部材21は、凹凸嵌合部25を介して面内方向に摺動自在なカバー保持板23と固定板24とからなる固定手段22を介して排気マニホールド11に固定され、しかもカバー保持板23及び固定板24は傾斜部23c、24cにおいて板厚方向に弾性変形が可能なので、エンジンからの振動や走行時の路面からの振動により、排気マニホールド11及びカバー部材21が振動して、排気マニホールド11とカバー部材21間に相対変位が発生した場合でも、凹凸嵌合部25における面内方向への摺動と、傾斜部23c、24cの弾性変形によるカバー保持板23及び固定板24の面外方向(図3におけるZ方向)への変形により効果的に吸収することができる。このため、この遮音カバー20により排気マニホールド11からの騒音を遮断して、車室内の静粛性を向上できるとともに、排気マニホールド11からの熱を遮断して、排気マニホールド11付近のハーネスや電子機器の熱劣化や熱による故障を防止できる。また、走行時の路面からの振動やエンジン10からの振動を、凹凸嵌合部25における摺動と傾斜部23c、24cにおける弾性変形により効率的に吸収して、カバー部材21と排気マニホールド11の相対変位を吸収できるので、カバー部材21をアルミニウム合金などの軽合金で構成して、自動車の軽量化を図りつつ、カバー部材21に無理な力が作用することを防止して、排気マニホールド11に対する遮音カバー20の取付部におけるクラックの発生を防止できる。
次に、前記固定手段22の構成を部分的に変更した他の実施の形態について説明する。尚、前記実施の形態と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
(1)図6に示す固定手段22Aのように、カバー保持板23と固定板24とが同心状になるように付勢するバネ部材30を第2挟持部24a間に設けることができる。バネ部材30としては、図6(a)(b)に示すように、断面円形で、第1重合部23bと第2傾斜部24c間において波形状に振幅するリング状のバネ部材30を用いることができる。また、バネ部材30に代えて、図7に示す固定手段22Bのように、断面へ字状のリング状の皿バネからなるバネ部材30Bを用いることもできる。
この固定手段22A、22Bのようにバネ部材30、30Bを設けると、カバー保持板23と固定板24とが同心状となる初期位置に、両部材23、24をバネ部材30、30Bで付勢できるので、排気マニホールド11からの振動で、固定板24とカバー保持板23との嵌合部分に大きな衝撃荷重が作用することを防止でき、固定手段22A、22Bの耐久性を向上できるとともに、カバー保持板23と固定板24とが偏心状に配置されることによる固定手段22A、22Bの外観低下を防止できる。
(2)図8に示す固定手段22Cのように、固定板24の第2挟持部24aに断面円弧状の環状のビード31をカバー保持板23の第1重合部23b側へ向けて突出状に設けて、このビード31をカバー保持板23の第1重合部23bに圧接させることもできる。このように構成すると、ビード31の弾性変形により、固定板24の弾性変形を一層促進して、排気マニホールド11の固定部18aとそれに固定されるカバー部材21の固定板24間におけるにおける面外方向への相対変位を一層効果的に吸収することができる。但し、ビード31に代えて、カバー保持板23の第1重合部23bに断面円弧状の環状のビードを固定板24の第1挟持部23a側へ向けて突出状に設け、これを固定板24の第2挟持部24aに圧接させてもよい。また、固定板24の第2挟持部24aとカバー保持板23の第1重合部23bに環状のビードをそれぞれ形成して、ビード同士を突き合わせることもできる。更にまた、カバー保持板23や固定板24に1乃至複数のスリットを形成するなどして、カバー保持板23や固定板24の板厚方向の弾性変形を促進させることも好ましい実施の形態である。
(3)図9に示す固定手段22Dのように、カバー保持板23の第1重合部23bと固定板24の第2挟持部24a間に環状の中間板32をそれぞれ設け、第1重合部23bと中間板32とを面内方向に摺動自在に圧接させるとともに、第2挟持部24aと中間板32とを面内方向に摺動自在に圧接させることもできる。また、図10に示す固定手段22Eのように、カバー保持板23の第1重合部23bと固定板24の第2挟持部24a間に1対の環状の中間板33、34をそれぞれ設け、中間板33、34間においても面内方向に摺動可能とすることもできる。このように、摺動部分を増やすと、排気マニホールド11の固定部18aとカバー部材21間の相対変位を一層効果的に吸収することができる。尚、中間板の枚数は、3枚以上に設定することも可能であるが、製作コストが高くなるので、1枚乃至2枚に設定することが好ましい。また、中間板32〜34に環状のビードを設けて、このビードを第2挟持部24a或いは第1重合部23bに圧接させることもできるし、中間板を2枚以上設ける場合には、隣接する中間板にビードを形成することも圧接させることも可能である。
(4)図11に示す固定手段22Fのように、カバー保持板23の一方を、第1傾斜部23cを省略した平坦なカバー保持板23Fで構成したり、固定板24の一方を、第2傾斜部24cを省略した平坦な固定板24Fで構成したりすることも可能である。
尚、本実施の形態では、4気筒直列エンジンの排気マニホールド11に外装される遮音カバー20に本発明を適用したが、4気筒以外の多気筒エンジンの排気マニホールドに外装される遮音カバーに対しても本発明を同様に適用することができる。また、騒音源としての排気マニホールド11に本発明の遮音カバー20を適用したが、排気マニホールド11以外の騒音源に対しても本発明を同様に適用することができる。特に、本発明は、振動を伴う騒音源の遮音カバー20として好適に採用することができる。
エンジンの排気構造要部の斜視図 カバー部材を組み付けた状態での図1のII-II線断面図 固定手段の斜視図 固定手段の縦断面図 固定手段の凹凸嵌合部付近の縦断面図 他の構成の固定手段の(a)は凹凸嵌合部付近の縦断面図、(b)はバネ部材の平面図 他の構成の固定手段の凹凸嵌合部付近の縦断面図 他の構成の固定手段の凹凸嵌合部付近の縦断面図 他の構成の固定手段の凹凸嵌合部付近の縦断面図 他の構成の固定手段の凹凸嵌合部付近の縦断面図 他の構成の固定手段の凹凸嵌合部付近の縦断面図
符号の説明
10 エンジン 11 排気マニホールド
12 触媒コンバータ 13 シリンダヘッド
14 排気ポート 15 多枝管
16 集合管 17 アウター部材
18 ブラケット部材 18a 固定部
20 遮音カバー 21 カバー部材
21a 開口部 22 固定手段
23 カバー保持板 23a 第1挟持部
23b 第1重合部 23c 第1傾斜部
24 固定板 24a 第2挟持部
24b 第2重合部 24c 第2傾斜部
24d ボルト挿通孔 25 凹凸嵌合部
26 ボルト 27 ナット
22A 固定手段 30 バネ部材
22B 固定手段 30B バネ部材
22C 固定手段 31 ビード
22D 固定手段 32 中間板
22E 固定手段 33 中間板
34 中間板
22F 固定手段 23F カバー保持板
24F 固定板

Claims (5)

  1. 騒音源に外装されて、外部への騒音の伝達を遮断するカバー部材と、前記騒音源の固定部に対応させてカバー部材に形成した開口部に組み付けられ、前記カバー部材を騒音源の固定部に固定する固定手段とを備えた遮音カバーであって、
    前記固定手段は、前記カバー部材の開口部の口縁部に沿って前記カバー部材に固定した環状のカバー保持板と、前記騒音源の固定部に固定した円板状の固定板とを有し、カバー保持板の内周部と固定板の外周部とに面内方向に摺動自在に凹凸嵌合する環状の凹凸嵌合部を設け、この凹凸嵌合部を介してカバー保持板と固定板とを連結した、
    ことを特徴とする遮音カバー。
  2. 前記カバー保持板として、カバー部材の表裏両側に配置される1対の環状のカバー保持板であって、前記開口部の口縁を挟持する第1挟持部と、前記開口部の内側において相互に重ね合される第1重合部と、前記第1挟持部と第1重合部間に設けた第1傾斜部とを有する1対のカバー保持板を設け、
    前記固定板として、カバー部材の表裏両側に配置される1対の円板状の固定板であって、重ね合された1対のカバー保持板の第1重合部を面内方向に摺動自在に挟持する第2挟持部と、カバー保持板の中央部に形成した開口部内において相互に重ね合せて、騒音源の固定部に固定した第2重合部と、第2挟持部と第2重合部間に設けた第2傾斜部とを有する1対の固定板を設け、
    前記凹凸嵌合部として、前記カバー保持板の第1重合部を凸部となし、固定板の第2挟持部を凹部となした凹凸嵌合部を設けた請求項1記載の遮音カバー。
  3. 前記1対のカバー保持板の第1重合部と、それに重ね合される1対の固定板の第2挟持部間に環状の中間板を面内方向に摺動自在にそれぞれ設けた請求項2記載の遮音カバー。
  4. 前記カバー保持板と固定板の摺動面の一方に、他方に摺接する断面円弧状のビードを設けた請求項1〜3のいずれか1項記載の遮音カバー。
  5. 前記カバー保持板と固定板とが同心状になるように付勢するバネ部材を設けた請求項1〜4のいずれか1項記載の遮音カバー。
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