JP2016160818A - 吸音材の製作方法、吸音材及び自動車用排気系の消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑または狭小なレイアウト構造の消音装置内部への吸音材を充填する場合であっても、充填作業を容易にして製造コストの低減を図り、所望の消音効果を発揮できる吸音材の製作方法と吸音材を提供する。【解決手段】自動車用排気系の消音装置内部の構造体により囲まれた所定の部位に配置し消音機能を増強させる、袋状部材に繊維材料を充填した吸音材１の製作方法であって、耐熱性材料からなる上シート部材と下シート部材２、または耐熱性材料からなる一体のシート部材の上シート部と下シート部を糸状部材４で縫製して、複数の袋部からなる袋状部材６を形成し、消音装置内の構造体との干渉する部位は縫製し、さらに消音装置内の空間部を埋めるのに厚みが不足する部位は折り返して厚みを確保した。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用排気系の消音装置内部に配置される吸音材の製作方法、吸音材及び自動車用排気系の消音装置に関するものである。

従来、自動車用排気系の消音装置内部へグラスウールや金属ウールからなる繊維材料を吸音材として充填して主に高周波成分の消音効果を高める手法が用いられる。かかる消音装置においては、繊維材料を均一に充填する作業に作業者の手間が発生すると共に、繊維材料が容易に環境に飛散するため作業環境の悪化を招き、場合によっては健康被害を招区場合がある。また自動車に使用段階においても排気ガスによって消音装置の通音孔から繊維材料が飛散して環境に悪影響を与えるという問題があった。

そこで、この課題を解決するべく、繊維材料を袋体に詰めて縫製することで同袋体を複数の均等の室に分割し、このような袋体に覆われた吸音材を消音装置内部に挿入することで、繊維材料の飛散を防止するとともに、袋体を複数に分割して繊維材料を均一に充填することで消音効果を向上させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１７０３１５号公報

しかしながら、上記従来のような吸音材では全体形状が単純な矩形状で、吸音材の厚みを略均一としているため、図４に示すようにいわゆるプリサイレンサーのような単純な構造体のシェル１００と排気管１０１の間に繊維材料１０２を充填する場合には有効だが、内部の干渉物が多く複雑または狭小なレイアウト構造の消音装置内部を充填する場合にはいくつかの難点があった。すなわち袋詰めした吸音材が消音装置内部の構造体に干渉したり、設置する場所によっては吸音材の厚みが不足するなど、消音装置内部の壁面に密着するように配置することが困難という問題、また充填作業に時間がかかるという問題があった。また、繊維材料が不均一に消音装置内部に充填されると、繊維材料が排気圧によって消音装置内で移動するなどして異音が発生したり、繊維材料に密度ムラが生じてしまい本来の消音効果が発揮できないという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、内部構造が複雑なレイアウト構造の消音装置内部へ吸音材を充填する場合であっても、消音装置内部の壁面に密着するように配置可能な袋詰め吸音材を製作し、良好な作業環境を確保しながら簡便な作業により、消音装置の所定の位置に吸音材を充填できる方法を提供し、かかる吸音材とかかる吸音材を備えた消音装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１の発明は、自動車用排気系の消音装置内部の、シェルやセパレーターなどの構造体により囲まれた所定の部位に配置し消音機能を増強させる、袋状部材に繊維材料を充填した吸音材の製作方法であって、耐熱性材料からなる上シート部材と下シート部材、または耐熱性材料からなる一体のシート部材の上シート部と下シート部を糸状部材で縫製して、複数の袋部からなる袋状部材を形成し、各袋部に繊維材料を充填し、消音装置内の構造体と干渉する部位は糸状部材で縫製し、さらに消音装置内の空間部を埋めるのに厚みが不足する部位は縫製した部位で折り返し該吸音材の厚みを確保することを特徴とする。

なお本願で「干渉」とは袋詰め吸音材がシェルやセパレーターなどの構造体と、シート部材または吸音材への過度な変形、負荷を伴いながら当接することを言い、吸音材が適度な圧縮を伴いながら構造体と当接する場合は単に「当接する、接する、密着する」と表現する。

本発明の請求項２では、消音装置内の構造体を避け一体の袋状部材として構成できるよう、消音装置内の構造体との干渉する部位にはスリット部を形成したことを特徴とする。
糸状部材で縫製して前記吸音材の厚みを減少させる部分では、前記シート部材の縫製方向の幅を減少させ、繊維材料を充填した状態で縫製部の幅が広くならないようにしたことを特徴とする。

本発明の請求項４は、自動車用排気系の消音装置内部の閉空間に配置する吸音材であって、請求項１乃至請求項３に記載の製作方法により製作されたことを特徴とする。

本発明の請求項５は、自動車用排気系の消音装置であって、請求項４に記載の吸音材を配置したことを特徴とする。

請求項１の発明によると、繊維材料を充填した吸音材を閉空間に配置した状態で、吸音材が閉空間の隅部を除いた壁面全周に密着するようにシート部材を製作し、消音装置内の構造体との干渉を避ける場合、糸状部材でシートを縫製することにより吸音材の厚みを減少させることにより行い、吸音材の厚みが不足する場合は、糸状部材で縫製して吸音材の厚みを減少させることにより設定した折り返し部分で吸音材を折り返すことにより、吸音材の厚みを確保するようにしたので、干渉物が多く複雑なレイアウト構造の消音装置内部へ吸音材を充填する場合であっても、消音装置内部の構造体に干渉したり、吸音材の厚みが不足することなく、消音装置内部の壁面に密着するように配置することが可能となり、吸音材組付けの作業性を向上することができる。また、繊維材料が均一な状態でシート部材に充填されて、消音装置内部の壁面へ密着して設置することが可能となり、繊維材料の密度ムラや吸音材のずれを生じることなく消音効果を発揮することができる。また、繊維材料が袋体に覆われた吸音材であるため、繊維材料の飛散を防ぎ作業環境悪化を招くことなく充填作業を容易に行うことが可能となる。

請求項２の発明によると、消音装置内の構造体を避け、構造体と干渉する部位にはスリット部を形成して一体となるようにシート部材を製作したことにより、干渉物が多く複雑なレイアウト構造の消音装置内部へ吸音材を充填する場合であっても充填作業を容易にでき、かつ使用後のリサイクルの際の分解作業を容易に行うことが可能となる。

請求項３の発明によると、糸状部材で縫製して吸音材の厚みを減少させる部分では、シート部材の縫製方向の幅を減少させたことにより、繊維材料を充填した状態で吸音材の幅が一定となり、吸音材の厚みを減少させて設定した折り返し部分で吸音材を折り返した状態でも消音装置のシェルで吸音材を挟み込んだり、外筒からはみ出したりすることなく容易に消音材を消音装置内部に設置することができる。

（ａ）は本発明に係る吸音材を示す平面図であり、（ｂ）はその正面図であり、（ｃ）はその右側面図である。（ｄ）は断面Ａ−Ａである。 図１に示す吸音材の製造過程を示す概略図である。（ａ）は本発明に係る吸音材のシート部材を示す平面図であり、（ｂ）はシート部材を折り返して端部を縫製し袋状とした後の平面図であり、（ｃ）は表裏を反転させた状態であり、（ｄ）は所定の部位を縫製して各収容部に分け袋状部材が完成した状態を示す。 実施例の消音装置の全体構成を示した概略図である。 従来技術に係る（特開２００７−１７０３１５号）構成を示した図である。

以下、本発明の吸音材１の製作方法の実施形態を図１、図２に基づいて説明する。

図１（ａ）は、本発明の吸音材１の平面図である。吸音材１は不燃性及び高耐熱性を有する袋状部材６と、図１（ｄ）に示す袋状部材６に収容した耐熱性に優れたガラス繊維材料３とから構成される。袋状部材６の内部にはガラス繊維材料３を収容可能な収容部６ａが複数形成されている。

すなわち、袋状部材６は、図１（ａ）の上下に長い形状の第１袋部６Ａと、図１（ａ）の左右に長い形状の第２袋部６Ｂ及び第３袋部６Ｃとを有しており、第１袋部６Ａ、第２袋部６Ｂ及び第３袋部６Ｃのそれぞれの内部にガラス繊維材料３を収容可能な収容部６ａが形成されている。第１袋部６Ａと、第２袋部６Ｂ及び第３袋部６Ｃとの間には、収容部６ａを有していない部分、即ち厚みの薄い干渉回避部２ｅが設けられている。

第２袋部６Ｂと第３袋部６Ｃの間には所定の隙間が形成されており、これにより、袋状部材６は二叉に分かれた形状となっている。第２袋部６Ｂと第３袋部６Ｃの間に、後述する消音装置内部の構造体の一つであるブラケット８（図３に示す）が配置されるようになっている。つまり、吸音材１は、ブラケット８との干渉を避けることができるように二叉形状に形成され、一体の袋状部材６として構成されている。

袋状部材６を構成するシート部材２（図２に示す）はガラスクロス縫製品からなり、通気性を有する。シート部材２の表皮は内部のガラス繊維材料３が外界に放出または飛散するのを防止するとともに、入射音が表皮の内部に進入するのに適した開口率を有する。表皮を通過してガラス繊維材料３に入射した空気伝播音は、内部の細孔や空気粘性、繊維の振動等によって減衰する。ガラス繊維材料３の吸音率、厚さ、周波数特性等は、吸音材１を取り付けるエンジンの騒音特性に適合するように設定される。例えば、ガラス繊維材料３としてオーウェンスコーニング社のＡｄｖａｎｔｅｘ(登録商標)を使用することができる。

次に袋状部材６の製作方法を図２を用いて説明する。

先ず袋状部材６の形状は所望の消音性能から要求される所定のガラス繊維材料３を充填した状態で、袋状部材６が周囲のシェル１０やセパレーター７（図３に示す）などの構造体の平面部と十分に密着し、所定の圧力を発生するよう設計されている。これにより吸音材１が十分な消音性能を発揮すると共に、車両の振動などが加わった場合においても消音装置の内部で位置ずれや振動による異音などの問題を生ずることがない。

また逆に接触により袋状部材６の破損を生ずるような内部構造体との干渉は避けるよう、縫製による袋状部材６の厚みの調整を行っている。

図２は袋状部材６の製作過程を示す図である。図２（ａ）に示すように、所定の寸法をもつ略線対称形状のシート部材２を成型する。これには通常の自動裁断装置を用いることが可能である。

次にこのシート部材２を中心線２ａを折り曲げ中心として２つ折りにすることにより、２層に重ねる。尚、図２では１枚のシート部材２を折り曲げることによって上シート部と下シート部を形成しているが、これに限らず、例えば、予め裁断された２枚のシート部材、即ち、上シート部材と下シート部材とを用意し、これら上シート部材と下シート部材を重ねてもよい。

図２（ｂ）に示すようにシート部材２を上下シート部の外縁同士が重なるように２つ折にした後、消音装置内部の構造体との干渉を避けるための隙間を図１（ａ）に示す第２袋部６Ｂ及び第３袋部６Ｃの間に形成するため、上下シート部に亘ってスリット部２ｂを形成し、その後シート部材２の上下縁とスリット部２ｂの周囲を不燃性及び高耐熱性を有する糸状部材４を用いて縫製加工する。縫製加工することで、図２（ｂ）において左側が開口し、右側が二股に分かれた袋状の中間製造品となる。

なおこのスリット部２ｂの形成は前工程のシート部材２を成型する工程で行っても良い。

不燃性及び高耐熱性を有する糸状部材４とは、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、バザルト繊維、セラミック繊維、ステンレス繊維、金属繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ザイロン繊維からなる糸状部材を例示できる。コスト面より、ガラス繊維からなる糸状部材が望ましい。高耐熱性とは、自動車の消音装置内部で使用した場合の環境温度で形状を維持することができる性質をいう。

次に縫製加工した部位よりも外側のシート部分が内側に収容されるように、図２（ｂ）に示す中間製造品の内面が外面となるように反転させる。これにより図２（ｃ）に示すように縫製加工した部位よりも外側のシート部分が内側に入り込んだ袋状の中間製造品となり、図２（ｃ）において右側が二叉形状となる。符号２ｇは又部を示している。

さらに図２（ｄ）に示すように折り曲げ部分の形成や消音装置内部の構造体を避けるための縫製を行う。

先ず折り返される部分、即ち折り返し部２ｃとなる折り曲げ線Ｌに沿って縫製を行い、その縫製部において吸音材１の厚みを減少させることで、消音装置製造工程で吸音材１の組み付けが容易に行えるようにする。この際図２（ｄ）において符号２ｄで示す縫製部の上下端部を所定の長さで反対側に折り返して縫製を行うことにより、縫製部で第２袋部６Ｂ及び第３袋部６Ｃの縫製方向（図２（ｄ）における上下方向）の幅を縮小させる。これによりガラス繊維材料３を袋状部材６の内部に充填し、袋状部材６の中央が膨らんだ状態においても端部となる縫製部が張り出すことが無く、消音装置内部への組み付け作業が容易となる。

また消音装置内部のテールパイプ９（図３に示す）との干渉を避ける必要のある干渉回避部２ｅには近接して２箇所線状の縫製を行っている。これにより２箇所の線状縫製部位の間は所望の幅でガラス繊維材料３の充填が制限された部位となり、テールパイプ９との干渉を避けることができる。

最後に左側の開口部位を端部２ｆに沿って縫製することにより、シート状部材と縫製部分で囲われた複数の収容部６ａを有する所定の形状の袋状部材６が完成する。

次に袋状部材６へガラス繊維材料３を充填する工程について説明する。所望の消音性能を発揮させるために必要な重量は収容部６ａ毎に予め算出されている。

各収容部６ａへのガラス繊維材料３の充填は、公知の方法である充填ノズル（図示せず）を袋状部材６の各室に挿入して所定の重量のガラス繊維材料３を充填することにより行う。

次に図３を用いて袋状部材６の消音装置への組み付け方法について説明する。

本実施例では、アッパーシェル（図示せず）、ロアーシェル１０で外郭が構成され、内部に複数のテールパイプ９、セパレーター７、ブラケット８などの構造体を有する消音装置の、セパレーター７で仕切られた１つの略閉空間に吸音材１を組み付ける。図３に示すようにロアーシェル１０にテールパイプ９、ブラケット８などが配設された状態で吸音材１を組み付けることにより行う。図面手前側は中央部にブラケット８がセパレーター７と平行に配設されており、また図面中央部にはテールパイプ９が配設されているため、これらをかわして吸音材１を組み付ける必要がある。

前述のように吸音材１には又部２ｇが形成されており、この又部２ｇの形成によってできた第２袋部６Ｂと第３袋部６Ｃとの間にブラケット８が位置するように、第２袋部６Ｂ及び第３袋部６Ｃをロアーシェル１０内に収容していく。これにより、ブラケット８との干渉を避けながら、吸音材１をロアーシェル１０内の所定の部位に収容できる。またこの際、縫製された折り返し部２ｃに沿って第２袋部６Ｂ及び第３袋部６Ｃを折り曲げることで容易に吸音材１の厚みを増加することができ、手前の深い空間に十分な吸音材１を充填することができる。また前述の縫製部２ｄの効果で折り曲げた後においても折り返し部２ｃの両端が張り出すことが無く、組み付けを妨げることがない。

またテールパイプ９に重なる部分は前述のように２箇所線状の縫製により吸音材１の厚みが減じられた干渉回避部２ｅとなっているため、テールパイプ９との干渉を避けながら吸音材１を配置することができる。

この後アッパーシェル（図示せず）を上方からロアーシェル１０に被せてシーム溶接などでロアーシェル１０と接合する。前述のように折り曲げ部２ｃ両端部の縫製部２ｄにより、折り曲げた状態でも吸音材１の第２袋部６Ｂ及び第３袋部６Ｃの幅が一定以下に保たれているので、この折り返された部分が張り出してアッパーシェルとロアーシェル１０で挟み込んだり、はみ出したりすること無く吸音材１を容易に消音装置内部に設置することができる。この際アッパーシェルにより内部の吸音材１が適度に圧縮され、所定の密度と反発力を発生し、所定の部位に保持され所望の消音作用を発揮する。

以上のように、消音装置内部の閉空間に吸音材１を配置する際、縫製加工した部位によって消音装置内部の構造体との干渉を避けることができ、吸音材１に設置された折り返し部２ｃにより、吸音材１の厚みが不足する場合でも折り返し部２ｃで折り返すことにより吸音材１の厚みを確保することができる。よって、吸音材１を消音装置内部の複雑または狭小な閉空間に設置した状態でも、吸音材１を消音装置内部の閉空間を構成する周囲の構造体の平面部に接するように配置することが可能となり、吸音材１を適切に保持しながら所望の消音作用を発揮させることができる。

本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内での変形または変更が可能である。例えば、シート部材２を折り曲げ線Ｌ上で縫製する際は、直線状に全体的に縫製するようにしても良いし、点状、または破線状とするなど部分的に縫製するようにしてもよい。また、直線状の縫製を複数の並列とし、針巾を調整することで、吸音材の折り返し時の厚みをさらに均一に確保することができる。

以上説明したように、本発明は、例えば自動車用排気系の消音装置に適用することができる。

１ 吸音材
２ シート部材
２ａ 中心線
２ｂ スリット部
２ｃ 折り返し部
２ｄ 縫製部
２ｅ 干渉回避部
２ｇ 又部
３ ガラス繊維材料
４ 糸状部材
６ 袋状部材
７ セパレーター
８ ブラケット
９ テールパイプ
１０ ロアーシェル

Claims (5)

1. 自動車用排気系の消音装置内部の、シェルやセパレーターなどの構造体により囲まれた所定の部位に配置し消音機能を増強させる、袋状部材に繊維材料を充填した吸音材の製作方法であって、
   耐熱性材料からなる上シート部材と下シート部材、または耐熱性材料からなる一体のシート部材の上シート部と下シート部を糸状部材で縫製して、複数の袋部からなる袋状部材を形成し、
   各袋部に繊維材料を充填し、
   消音装置内の構造体と干渉する部位は糸状部材で縫製し、さらに消音装置内の空間部を埋めるのに厚みが不足する部位は縫製した部位で折り返し該吸音材の厚みを確保することを特徴とする吸音材の製作方法。
2. 消音装置内の構造体を避け一体の袋状部材として構成できるよう、消音装置内の構造体との干渉する部位にはスリット部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の吸音材の製作方法。
3. 糸状部材で縫製して前記吸音材の厚みを減少させる部分では、前記シート部材の縫製方向の幅を減少させ、繊維材料を充填した状態で縫製部の幅が広くならないように形成したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の吸音材の製作方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の製作方法により製作されたことを特徴とする、自動車用排気系の消音装置内部に配置する吸音材。
5. 請求項４に記載の吸音材を配置したことを特徴とする、自動車用排気系の消音装置。

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