JP2016094870A

JP2016094870A - マフラ

Info

Publication number: JP2016094870A
Application number: JP2014231025A
Authority: JP
Inventors: 一稔若月; Kazutoshi Wakatsuki; 仲矢高垣; Nakaya Takagaki; 秀之幸光; Hideyuki Yukimitsu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2016-05-26
Anticipated expiration: 2034-11-13
Also published as: JP6233280B2

Abstract

【課題】制振材を厚くすることなく、断面楕円形のマフラシェルの表面から発生する放射音を低減することができるマフラを提供する。【解決手段】断面楕円形のマフラシェル１２は、外板を構成する外筒１４と、内板を構成する内筒１６と、外筒１４と内筒１６との間に配置された制振層２０を構成する弾性体としての黒鉛シート１８と、を備えている。制振層２０を構成する黒鉛シート１８には、マフラシェル１２の断面形状である楕円の短軸と重なる位置に、マフラシェル１２の軸線方向に沿ってスリット２２（空隙部）が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、マフラに関する。

従来、２枚の鋼板の間に制振材を挟み込んで成る制振鋼板によりマフラシェルを構成した扁平マフラ（断面楕円形のマフラ）が知られている。これにより、マフラシェルの表面の振動を抑制して、マフラシェルの表面から発生する放射音を低減している。

特開２０１１−０８５０９０号公報

しかしながら、断面楕円形とされた扁平マフラにおいては、内部を排気ガスが流れる際に内側の鋼板に排気ガスの圧力がかかり、内側の鋼板の断面に変形が生じる。これに伴い、制振材に作用する荷重に偏りが生じて、制振材の制振性能が低下し、更には放射音の低減性能が低下する。これを回避するためには、制振材を厚くする必要があるが、マフラの重量増加、コストアップにつながる。

本発明は上記事実を考慮し、制振材を厚くすることなく、断面楕円形のマフラシェルの表面から発生する放射音を低減することができるマフラを提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明に係るマフラは、断面楕円形のマフラシェルの外板を構成する外筒と、前記外筒の内側に配置され、前記マフラシェルの内板を構成する内筒と、前記外筒と前記内筒との間に配置され、シート状の弾性体を含んで構成されると共に、前記マフラシェルの楕円の短軸と重なる位置に前記マフラシェルの軸線方向に沿った空隙部が形成された制振層と、を備えている。

請求項１記載の本発明では、マフラシェルの内部を通って排出される排気ガスにより、マフラシェルの内板を構成する内筒が振動する。そして、内筒の振動は外筒に伝達されて、外筒の外側表面が振動することにより放射音が発生する。ここで、内筒の振動が外筒に伝達される際、シート状の弾性体を含んで構成された制振層を介しているので、外筒に伝達される振動が抑制され、マフラシェル表面から発生する放射音が低減される。

しかし、本発明では、マフラシェルが断面楕円形とされている。そのため、断面楕円形の内筒は、排気ガスの高い圧力により楕円から真円になる方向に変形する。これにより、内筒と外筒との間に配置された制振層には、マフラシェルの楕円形の短軸と重なる位置に向かって、シート状の弾性体を変位させる圧縮力が発生する。その結果、制振層における楕円の短軸と重なる位置付近では、制振層を構成するシート状の弾性体が過度に圧縮されて硬くなり、制振層による制振性能が低下する虞がある。

ここで、本発明の制振層は、断面楕円形の短軸と重なる位置に、マフラシェルの軸線方向に沿って空隙部が形成されている。このため、弾性体の変形が空隙によって吸収される。その結果、制振層の楕円の短軸と重なる位置付近で、弾性体が過度に圧縮されることが抑制され、ひいては、制振層による制振性能の低下が抑制される。

以上説明したように、請求項１記載の本発明に係るマフラは、制振材を厚くすることなく、断面楕円形のマフラシェルの表面から発生する放射音を低減することができるという優れた効果を有する。

本実施形態に係るマフラのマフラシェルを示し、（Ａ）はマフラシェルの軸線に対して直交する方向に切断したときの断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＰ線矢視部を拡大した拡大断面図である。扁平形状のマフラシェル内部を排気ガスが通った場合のマフラシェルの変形状態を強調して示しており、（Ａ）は排気ガス挿通前を示す概略断面図であり、（Ｂ）は排気ガス挿通時を示す概略断面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のＱ線矢視部を拡大した拡大断面図である。

以下、図１及び図２を用いて、本発明に係るマフラの一実施形態について説明する。

本実施形態に係るマフラ１０を構成するマフラシェル１２は、断面楕円形状をしており、マフラシェル１２の外板を構成する外筒１４と、外筒１４の内側に配置され、マフラシェル１２の内板を構成する内筒１６と、外筒１４と内筒１６との間に配置された弾性体としての黒鉛シート１８と、を備えている。

マフラシェル１２の内部には、図示しない複数の消音室が形成されている。また、図示しないエンジンから排出された排気ガスは、マフラシェル１２の内部に導入され、複数の消音室で消音されて、マフラシェル１２の外部に排出される。

外筒１４は、例えば鋼板製とされ、断面楕円形の筒状に形成されている。この外筒１４の外側表面が、マフラシェル１２の外側表面を構成している。

内筒１６は、例えば鋼板製とされ、外筒１４よりも小さな断面楕円形の筒状に形成されている。この内筒１６が外筒１４の内側に配置されて、内筒１６と外筒１４との間に、周方向に沿って厚さが略一定の制振層２０が配置されている。

制振層２０は、黒鉛シート１８により構成されている。黒鉛シート１８は、膨張黒鉛をシート状に形成したものであり、内筒１６の外側表面及び外筒１４の内側表面に圧着されている。

図１（Ｂ）に示されるように、黒鉛シート１８には、断面形状である楕円の短軸と重なる位置に、空隙部としてのスリット２２が形成されている。スリット２２は、断面視で、楕円の短軸と重なる２つの箇所に形成されており、マフラシェル１２の軸線方向に延在されている。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

排気ガスがマフラシェル１２の内部で消音される際、排気ガスによりマフラシェル１２の内板を構成する内筒１６が振動する。この内筒１６の振動は、制振層２０を介して、外筒１４に伝達され、外筒１４の外側表面が振動することにより放射音が発生する。ここで、本実施形態では、制振層２０が弾性体としての黒鉛シート１８により構成されているので、外筒１４に伝達される振動が抑制され、マフラシェル１２の外側表面から発生する放射音が低減される。

しかし、本実施形態では、マフラシェル１２が断面楕円形とされている。このため、図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、マフラシェル１２の内板を構成する内筒１６は、排気ガスの高い圧力によって、楕円から真円になる方向に変形する。このため、図２（Ｃ）に示されるように、内筒１６と外筒１４との間に挟まれた黒鉛シート１８には、マフラシェル１２の楕円形状の短軸と重なる位置に向かって変位させる圧縮力Ｆが発生する。その結果、黒鉛シート１８における楕円の短軸と重なる位置付近では、黒鉛シート１８が過度に圧縮されて硬くなり、制振層２０を構成する黒鉛シート１８の制振性能の低下する虞がある。

この点、黒鉛シート１８を厚くすることで、制振性能の低下を抑制することが考えられる。しかしながら、黒鉛シート１８の厚板化は、マフラ１０の重量増加及びコストアップを招いてしまう。

これに対し、本実施形態では、黒鉛シート１８には、楕円の短軸と重なる位置に、スリット２２が形成されている。このようにして、断面楕円形の短軸と重なる位置に空隙部を形成しているため、排気ガスの高い圧力により内筒１６が楕円から真円になる方向に変形する際、黒鉛シート１８が楕円の短軸と重なる位置に向けて変位しやすくなっている。このため、黒鉛シート１８の圧縮変形が空隙部で吸収されて、断面楕円形の短軸と重なる位置付近で黒鉛シート１８が過度に圧縮されることが抑制される。その結果、本実施形態のマフラ１０では、マフラ１０の重量増加及びコストアップがされることなく、黒鉛シート１８の制振性能の低下が抑制され、放射音の低減性能が向上される。

〔上記実施形態の補足説明〕
なお、上述した実施形態では、本発明の「マフラシェルの軸線方向に沿った空隙部」として、黒鉛シート１８にマフラシェル１２の軸線方向に延在するスリット２２を形成していたが、本発明の「マフラシェルの軸線方向に沿った空隙部」はこれに限られない。例えば、スリットはマフラシェル１２の軸線方向に沿って断続的に形成されていてもよいし、黒鉛シートに内側面又は外側面を切り欠いた凹部が形成されていてもよいし、軸方向に沿って複数の孔が形成されていてもよい。

また、上述した実施形態及び上述の補足説明では、空隙部としてのスリット２２や凹部や孔が形成されているのが、楕円の短軸と丁度重なる位置であったが、本発明はこれに限られない。本発明における「楕円の短軸と重なる位置」とは、楕円の短軸と重なる位置を中心にした幅のある範囲を指しており、例えば、楕円の短軸と重なる位置を中心に孔や凹部が分散して形成されている態様も、本発明に含まれる。

また、請求項１に記載の本発明には含まれないが、例えば、黒鉛シート１８よりも弾性率の低い別の弾性体により、楕円の短軸と重なる位置に低弾性部を形成してもよい。また、制振層を構成する弾性体を発泡させて密度を低くしたもので低弾性部を形成してもよい。

また、上述した実施形態では、弾性体として黒鉛シート１８を用いていたが、本発明の弾性体はこれに限られない。

１０マフラ
１２マフラシェル
１４外筒
１６内筒
１８黒鉛シート（弾性体）
２０制振層
２２スリット（空隙部）

Claims

断面楕円形のマフラシェルの外板を構成する外筒と、
前記外筒の内側に配置され、前記マフラシェルの内板を構成する内筒と、
前記外筒と前記内筒との間に配置され、シート状の弾性体を含んで構成されると共に、前記マフラシェルの楕円の短軸と重なる位置に前記マフラシェルの軸線方向に沿った空隙部が形成された制振層と、
を備えたマフラ。