JP2015040507A - マフラ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により剛性を向上し、壁面振動による騒音を低減したマフラを提供する。【解決手段】エンジンの排気ポートに取り付けられるマフラ１を、板金をプレス成型して形成され外周縁部１１，２１を接合することによって内部に空間部Ｃ１、Ｃ２が形成される第１の外壁部材１０及び第２の外壁部材２０と、外周縁部を第１の外壁部材及び第２の外壁部材と接合され空間部内を仕切る仕切板３０，４０とを有し、仕切板の外周縁部から離間した箇所における表面４４と第１の外壁部材の内面とを固定した構成とする。【選択図】図５

Description

本発明は、汎用エンジンのマフラに関し、特に簡単な構成により剛性を向上し、壁面振動による騒音を低減したものに関する。

例えば可搬式発電機などに搭載される汎用エンジンのマフラは、一般にプレス成型された一対のパネルの外周縁部を閉じ合わせてシェル状に形成するとともに、その内部を２室に仕切る仕切板や、グラスウール、パンチングメタル等の消音用部材を配置して構成され、エンジンの排気ポート出口部に取り付けられている。

このような汎用エンジンのマフラに関する従来技術として、例えば特許文献１には、仕切板によってロアケースとアッパケースの２室に仕切られた汎用エンジンのマフラ構造において、ロアケースの一部が仕切板と接触している構成が記載されている。
また、特許文献２には、仕切板で仕切られた第１室及び第２室を有する汎用エンジンのマフラにおいて、仕切板の一部に第２室側へ突出する凹部を形成し、これがラスメタルの近傍まで達するようにしたことが記載されている。
また、特許文献３には、マフラの中央付近に仕切板を設けるとともに、仕切板の周囲がマフラ本体に溶接などで固着されることが記載されている。

特開平７− ６３０３７号公報 特開平１１−１４８３３４号公報 実開昭５７− ２８１０９号公報

汎用エンジンのマフラにおいて、運転時騒音の低減が要求されている。
上述したような板金部品により構成されたマフラの場合、マフラの壁面が排気脈動やエンジンから伝搬される振動に起因して振動するいわゆるシェル音の発生が問題となる。
このようなシェル音の低減には、例えば部材自体の強度を向上したり、補強用の部材を追加して壁面の剛性を向上することが有効であるが、前者の場合にはビードの形成や曲面化などによって製品の加工工程や金型の製作が煩雑となり、後者の場合には部品点数や重量が増加してしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、簡単な構成により剛性を向上し、壁面振動による騒音を低減したマフラを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジンの排気ポートに取り付けられるマフラであって、板金をプレス成型して形成され外周縁部を接合することによって内部に空間部が形成される第１の外壁部材及び第２の外壁部材と、外周縁部を前記第１の外壁部材及び前記第２の外壁部材と接合され前記空間部内を仕切る仕切板とを有し、前記仕切板の外周縁部から離間した箇所における表面と前記第１の外壁部材の内面とを当接させ固定したことを特徴とするマフラである。
これによれば、仕切板と第１の外壁部材とを中央部で固定することによって、マフラの剛性が向上するとともに、仕切板と第１の外壁部材とが独立して振動することが抑制され、シェル騒音を低減することができる。さらに、剛性向上によって、信頼性、耐久性も向上する。
また、他部品の追加や、部品構造、形状の複雑化を伴わない簡素な構成によって上述した効果を得ることができ、部品点数、重量、部品コスト等の増加を防止することができる。

請求項２に係る発明は、前記仕切板及び前記第１の外壁部材の少なくとも一方における外周縁部から離間した箇所に、他方側に突出して形成された突出部を形成し、前記突出部において前記仕切板と前記第１の外壁部材とを固定したことを特徴とする請求項１に記載のマフラである。
これによれば、仕切板と第１の外壁部材とを連結する突出部を設けたことによって、突出部以外の領域では仕切板と第１の外壁部材との間隔を確保して、これらの間に形成される空間部の容積を確保することができる。
請求項３に係る発明は、前記仕切板と前記第１の外壁部材とをスポット溶接により固定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマフラである。
これによれば、簡単かつ軽量な構成により十分な接合強度を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成により剛性を向上し、壁面振動による騒音を低減したマフラを提供することができる。

本発明を適用したマフラの実施例の分解斜視図である。 実施例のマフラをエンジン側から見た図である。 図２のIII−III部矢視断面図である。 図３のIV−IV部矢視断面図である。 図４のＶ−Ｖ部矢視断面図である。 図４のVI−VI部矢視断面図である。

本発明は、簡単な構成により剛性を向上し、壁面振動による騒音を低減したマフラを提供する課題を、マフラを一対の外壁部材を閉じ合せて構成するとともに、内部を２室に区画する仕切り板の一部を一方の外壁部材側に突出させ、外壁部材とスポット溶接で固定することによって解決した。

以下、本発明を適用したマフラの実施例について説明する。
実施例のマフラは、例えば、ポータブル発電機に搭載され、発電装置を駆動する汎用エンジンの排気ポートに取り付けられるものである。
図１は、実施例のマフラの分解斜視図である。
図２は、実施例のマフラをエンジン側から見た図である。
図３は、図２のIII−III部矢視断面図である。
図４は、図３のIV−IV部矢視断面図である。
図５は、図４のＶ−Ｖ部矢視断面図である。
図６は、図４のVI−VI部矢視断面図である。
マフラ１は、第１マフラボディ１０、第２マフラボディ２０、第１仕切板３０、第２仕切板４０、ホルダプレート５０，６０、グラスウールマット７０，８０，９０、インレットパイプ１００、ホルダパイプ１１０、テールパイプ１２０、パイプ１３０、キャタライザ１４０等を有して構成されている。

第１マフラボディ１０、第２マフラボディ２０は、例えば鋼板をプレス成型して形成されたパネルであって、外周縁部を閉じ合わせることによって二つ割に形成されたシェル状の容器を形成する外壁部材である。
第１マフラボディ１０は、図示しないエンジンの排気ポート側に設けられ、第２マフラボディ２０は、排気ポートの反対側に設けられている。

第１マフラボディ１０は、第２マフラボディ２０側に開口した空間部（凹部）を有するトレイ状に形成されている。
第１マフラボディ１０をエンジン側から見た平面形状は、実質的に矩形状に形成されている。
第１マフラボディ１０の外周縁部には、第２マフラボディ２０との接合に用いられるフランジ部１１が形成されている。
フランジ部１１は、第２マフラボディ２０のフランジ部２１に、カシメ加工により実質的に全周にわたって接合される。
第１マフラボディ１０のエンジン側の面部には、インレットパイプ開口１２、ボルト開口１３、凹部１４等が形成されている。

インレットパイプ開口１２は、排気ポートからマフラ１の内部に排ガスを導入するインレットパイプ１００が挿入される円形の開口である。
インレットパイプ開口１２は、第１マフラボディ１０の上端部近傍でありかつ一方の側端部近傍に配置されている。

ボルト開口１３は、マフラ１をエンジンのシリンダヘッドに締結する図示しないボルトが挿入される開口である。
ボルト開口１３は、インレットパイプ開口１２を挟んで例えば一対形成されている。
ボルト開口１３の周縁部は、マフラ１の内部側に円筒状に立ち上げて形成されている。
この立ち上げ部は、パイプ１３０の内径側に挿入されパイプ１３０の位置決めを行うものである。

凹部１４は、第１マフラボディ１０のインレットパイプ開口１２とは反対側の側半部を、エンジン側に突出させて形成し、他の部分よりも奥行方向の寸法（フランジ部１１からの深さ）を深くした部分である。
凹部１４は、グラスウールマット７０を収容する収容部としても機能する。

第１マフラボディ１０の凹部１４側の側壁における上部には、テールパイプ保持部１５が形成されている。
テールパイプ保持部１５は、第２マフラボディ２０のテールパイプ保持部２４と協働して、テールパイプ１２０を保持する部分である。

第２マフラボディ２０は、第１マフラボディ１０側に開口した空間部（凹部）を有するトレイ状に形成されている。
第２マフラボディ２０をエンジン側から見た平面形状は、実質的に第１マフラボディ１０と同様の矩形状に形成されている。
第２マフラボディ２０の外周縁部２０には、第１マフラボディ１０との接合に用いられるフランジ部２１が形成されている。

第２マフラボディ２０のエンジン側とは反対側の面部には、ボルト開口２２、インレットパイプ係合孔２３が形成されている。
ボルト開口２２は、ボルト開口１３と同心となるように一対が形成され、ボルトが挿入される開口である。
ボルト開口２２の周縁部は、マフラ１の内部に円筒状に立ち上げて形成されている。
この立ち上げ部は、パイプ１３０の内径側に挿入されパイプ１３０の位置決めを行うものである。
インレットパイプ係合孔２３は、インレットパイプ１００の第２マフラボディ２０側の端部に形成された突起１０２が係合する孔部である。

第２マフラボディ２０における第１マフラボディ１０のテールパイプ保持部１５と対向する箇所には、このテールパイプ保持部１５と協働してテールパイプ１２０を保持するテールパイプ保持部２４が形成されている。

第１仕切板３０、第２仕切板４０は、第１マフラボディ１０及び第２マフラボディ２０の内部空間を、第１マフラボディ１０側の第１室Ｃ１、第２マフラボディ２０側の第２室Ｃ２に区画する隔壁である。
第１仕切板３０、第２仕切板４０は、例えば鋼板をプレス成型することによってパネル状に形成されている。
第１仕切板３０、第２仕切板４０は、主要部分が密着するように重ね合わせられるとともに、この密着している範囲における複数個所をスポット溶接によって接合されている。
第２仕切板４０は、第１仕切板３０の第２マフラボディ２０側の面部に取り付けられている。
第１仕切板３０、第２仕切板４０の外周縁部は、第１マフラボディ１０のフランジ部１１と第２マフラボディ２０のフランジ部２１をカシメによって接合する際に、フランジ部１１，２１の間に挟み込んで固定されるようになっている。

第１仕切板３０には、インレットパイプ開口３１、ボルト開口３２、キャタライザ開口３３、開口３４等が形成されている。
インレットパイプ開口３１は、第１マフラボディ１０のインレットパイプ開口１２と同心に形成され、インレットパイプ１００が挿入されるものである。
ボルト開口３２は、第１マフラボディ１０のボルト開口１３と同心に形成され、ボルトが挿入されるパイプ１３０が挿入されるものである。
キャタライザ開口３３は、キャタライザ１４０が挿入される開口であって、インレットパイプ開口３１に対して第１仕切板３０の対角線方向に離間して配置されている。
開口３４は、第２仕切板４０の突出部４４が挿入される開口である。
開口３４は、第１仕切板３０の中央部であって、インレットパイプ開口３１とキャタライザ開口３３との中間部に配置されている。

第２仕切板４０には、インレットパイプ受け部４１、ボルト開口４２、キャタライザ開口４３、突出部４４等が形成されている。
インレットパイプ受け部４１は、インレットパイプ１００の端部に挿入され、インレットパイプ１００の位置決めに用いられる円盤状の凸部である。
インレットパイプ受け部４１に隣接して、インレットパイプ１００の突起１０２が挿入される貫通孔４１ａが形成されている。
ボルト開口４２は、第１マフラボディ１０のボルト開口１３と同心に形成され、ボルトが挿入されるパイプ１３０が挿入されるものである。
キャタライザ開口４３は、キャタライザ１４０が挿入される開口であって、キャタライザ開口３３と同心に配置されている。
突出部４４は、第２仕切板４０の中央部を第１マフラボディ１０側にブリスター状に突出させて形成された部分である。
突出部４４の突端部には、第１マフラボディ１０の内面と当接する実質的に平坦な面部が形成されている。
この面部は、第１マフラボディ１０の内面とスポット溶接によって接合されている。
このスポット溶接は、第２マフラボディ２０を第１マフラボディ１０にカシメ加工によって接合する前に行われる。

また、第１仕切板３０及び第２仕切板４０の間には、以下説明するように、排ガスが通過する空間部や流路等が形成される。
第１仕切板３０及び第２仕切板４０を、部分的に相互に離間するように突出させることによって、第１仕切板３０と第２仕切板４０との間には、入口空間部１５１、及び、導入部１５２、第１屈曲部１５３、グラスウールマット収容部１５４、第２屈曲部１５５、テールパイプ保持部１５６等を排ガス上流側から順次有する排気管路が形成されている。

入口空間部１５１は、第１マフラボディ１０のインレットパイプ開口１２に隣接する領域に設けられている。
入口空間部１５１は、インレットパイプ１００を収容する空間部であって、エンジンの排気ポートから出た排ガスは、インレットパイプ１００を介して入口空間部１５１内へ導入される。
入口空間部１５１は、第１マフラボディ１０と第１仕切板３０との間に形成される第１室Ｃ１と連通しており、入口空間部１５１に導入された排ガスは、先ず第１室Ｃ１に流入する。
第１仕切板３０、第２仕切板４０のインレットパイプ開口３１、インレットパイプ受け部４１、ボルト開口３２，４２は、入口空間部１５１に形成されている。

導入部１５２は、第２仕切板４０に形成された複数の孔部を介して第２マフラボディ２０と第２仕切板４０との間に形成される第２室Ｃ２と連通しており、第２室Ｃ２から排ガスが導入される空間部である。
導入部１５２は、入口空間部１５１の直下に隣接して配置されている。

第１屈曲部１５３は、導入部１５２の下部から、グラスウールマット収容部１５４の入口へ排ガスを搬送する管路であって、マフラ１の外周縁部にほぼ沿って、鉛直方向から水平方向へ、実質的に９０°向きを変えるように湾曲して形成されている。

グラスウールマット収容部１５４は、排気管路の一部を拡径して、チューブ状に巻かれたグラスウールマット９０を収容する部分である。
グラスウールマット収容部１５４は、マフラ１の下端部近傍に配置され、実質的に水平方向に沿って配置されている。
グラスウールマット９０の内周面部は、ホルダパイプ１１０によって保持されている。

第２屈曲部１５５は、グラスウールマット収容部１５４の出口からテールパイプ保持部１５６の入口へ排ガスを搬送する管路であって、Ｓ字状に屈曲して形成されている。
キャタライザ１４０は、Ｓ字状の第２屈曲部１５５における下側の湾曲部の内径側に配置されている。

テールパイプ保持部１５６は、マフラ１におけるインレットパイプ１００側とは反対側の側端部近傍かつ上端部近傍において、水平方向に配置されている。
テールパイプ保持部１５６には、テールパイプ１２０が挿入され固定されている。

ホルダプレート５０は、第１マフラボディ１０の凹部１４の内面に沿って配置されるグラスウールマット７０を保持する部材である。
ホルダプレート５０は、例えば、小径の開口が多数配列されたパンチングメタルによって形成されている。

ホルダプレート６０は、第２マフラボディ２０の内面に沿って配置されるグラスウールマット８０を保持する部材である。
ホルダプレート６０は、例えば、小径の開口が多数配列されたパンチングメタルによって形成されている。

グラスウールマット７０，８０は、それぞれ第１マフラボディ１０の凹部１４の内面、及び、第２マフラボディ２０の内面に沿って配置される消音用の部材である。
グラスウールマット９０は、第１仕切板３０と第２仕切板４０との間に形成される排気管路のグラスウールマット収容部１５４内に収容される消音用の部材である。
グラスウールマット９０は、チューブ状に巻かれた状態で、グラスウールマット収容部１５４の内周面に添付される。
グラスウールマット９０の内周面部は、ホルダパイプ１１０が挿入され、ホルダパイプ１１０によって保持される。

インレットパイプ１００は、エンジンの排気ポートからマフラ１の内部に排ガスを導入する円筒状の部材である。
インレットパイプ１００は、第１マフラボディ１０のインレットパイプ開口１２から、第１仕切板３０のインレットパイプ開口３１に順次挿入され、第２仕切板４０のインレットパイプ受け部４１に突き当てられた状態で固定される。
インレットパイプ１００には、開口１０１、突起１０２等が形成されている。

開口１０１は、インレットパイプ１００の側壁部に形成され、インレットパイプ１００内から入口空間部１５１内へ排ガスを導入するものである。
突起１０２は、インレットパイプ１００の第２マフラボディ２０側の端部から突き出して形成されている。
突起１０２は、例えば周上２箇所設けられ、第２仕切板４０の貫通孔４１ａを介して第２マフラボディ２０のインレットパイプ係合孔２３に挿入され、第２マフラボディ２０と溶接等によって固定される。

ホルダパイプ１１０は、排気管路のグラスウールマット収容部１５４内に配置される円筒状の部材であって、側壁部に小径の開口が多数配列されたパンチングメタルとなっている。
ホルダパイプ１１０は、チューブ状に巻かれたグラスウールマット９０の脱落、張出等を防止するよう、その内周面部を保持する部材である。

テールパイプ１２０は、排気管路のテールパイプ保持部１５６に挿入、固定され、排ガスをマフラ１の外部へ排出するパイプである。
テールパイプ１２０は、さらに、第１マフラボディ１０、第２マフラボディ２０のテールパイプ保持部１５，２４によっても保持される。

パイプ１３０は、マフラ１をエンジンのシリンダヘッドへ締結するボルトが挿入される円筒状の部材である。
パイプ１３０は、第１マフラボディ１０のボルト開口１３、第２マフラボディ２０のボルト開口２３の周縁部（立ち上げ部）が両端部に挿入された状態で位置決めされ、固定されるとともに、その中間部は第１仕切板３０、第２仕切板４０のボルト開口３２、４２に挿入されている。
パイプ１３０は、ボルトを締結した際のボルト張力が付加されるとともに、ボルト張力によるマフラ１の変形を防止する。

キャタライザ１４０は、例えば円筒状の外筒の内部に格子状に形成されたアルミナ等の担体を配置し、この担体に白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属を担持させた三元触媒である。
キャタライザ１４０は、第１仕切板３０、第２仕切板４０のキャタライザ開口３３，４３に挿入され固定されている。
排ガスは、第１室Ｃ１から第２室Ｃ２へ移動する際にキャタライザ１４０を通過し、浄化処理される。

以上説明したマフラにおいては、エンジンの排気ポートから排出された排ガスは、インレットパイプ１００の開口１０１から入口空間部１５１内に導入され、ここから第１室Ｃ１に導入される。
その後、キャタライザ１４０を介して第１室Ｃ１から第２室Ｃ２に導入され、導入部１５２から第１仕切板３０と第２仕切板４０との間の排気管路に入る。
そして、導入部１５２から第１屈曲部１５３、グラスウールマット収容部１５４、第２屈曲部１５５を順次通過し、テールパイプ保持部１５６に保持されたテールパイプ１２０から外部へ排出される。

以上説明した実施例においては、以下の効果を得ることができる。
（１）第２仕切板４０と第１マフラボディ１０とを中央部で固定することによって、マフラ１の剛性が向上するとともに、仕切板３０，４０と第１マフラボディ１０とが独立して振動することが抑制され、シェル騒音を低減することができる。
また、他部品の追加や、部品構造、形状の複雑化を伴わない簡素な構成によって上述した効果を得ることができ、部品点数、重量、部品コスト等の増加を防止することができる。
（２）第２仕切板４０と第１マフラボディ１０とを連結する突出部４４を設けたことによって、突出部４４以外の領域では仕切板３０，４０と第１マフラボディ１０との間隔を確保して、これらの間に形成される第１室Ｃ１の容積を確保することができる。
（３）突出部４４と第１マフラボディ１０とをスポット溶接により固定することによって、簡単かつ軽量な構成により十分な接合強度を得ることができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）マフラを構成する各部材の形状、構造、材質、製法等は上述した実施例に限定されず適宜変更することができる。
例えば、仕切板によるマフラ内の分割の仕方や、排ガスが通過する流路の配置、グラスウールマット等の消音材の配置等は適宜変更することが可能である。
また、本発明のマフラは、例えば可搬式の発電機に設けられるエンジンの他、例えば産業用、ガーデニング用等として用いられるあらゆる汎用エンジンに適用可能である。
（２）実施例では、仕切板の一箇所を第１マフラボディ（外壁部材）とスポット溶接により固定しているが、複数箇所を固定するようにしてもよい。また、接合方法もスポット溶接に限らず、接着、溶着、ネジやリベット等の機械的締結手段など他の手法を用いてもよい。
（３）実施例では仕切板にマフラボディ側に突出した突出部を形成しているが、マフラボディ側に仕切板側に突出した突出部を形成してもよい。

１ マフラ
１０ 第１マフラボディ １１ フランジ部
１２ インレットパイプ開口 １３ ボルト開口
１４ 凹部 １５ テールパイプ保持部
２０ 第２マフラボディ ２１ フランジ部
２２ ボルト開口 ２３ インレットパイプ係合孔部
２４ テールパイプ保持部
３０ 第１仕切板 ３１ インレットパイプ開口
３２ ボルト開口 ３３ キャタライザ開口
３４ 開口
４０ 第２仕切板 ４１ インレットパイプ受け部
４１ａ 貫通孔 ４２ ボルト開口
４３ キャタライザ開口 ４４ 突出部
５０ ホルダプレート ６０ ホルダプレート
７０ グラスウールマット ８０ グラスウールマット
９０ グラスウールマット １００ インレットパイプ
１０１ 開口 １０２ 突起
１１０ ホルダパイプ １２０ テールパイプ
１３０ パイプ １４０ キャタライザ
Ｃ１ 第１室 Ｃ２ 第２室

Claims (3)

1. エンジンの排気ポートに取り付けられるマフラであって、
   板金をプレス成型して形成され外周縁部を接合することによって内部に空間部が形成される第１の外壁部材及び第２の外壁部材と、
   外周縁部を前記第１の外壁部材及び前記第２の外壁部材と接合され前記空間部内を仕切る仕切板とを有し、
   前記仕切板の外周縁部から離間した箇所における表面と前記第１の外壁部材の内面とを当接させ固定したこと
   を特徴とするマフラ。
2. 前記仕切板及び前記第１の外壁部材の少なくとも一方における外周縁部から離間した箇所に、他方側に突出して形成された突出部を形成し、前記突出部において前記仕切板と前記第１の外壁部材とを固定したこと
   を特徴とする請求項１に記載のマフラ。
3. 前記仕切板と前記第１の外壁部材とをスポット溶接により固定したこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマフラ。

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