JP2021105377A - 消音器及び消音器の製造方法 - Google Patents

消音器及び消音器の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】製造時のパイプのずれを抑制できる消音器を提供する。【解決手段】消音器1は、筒状の筐体11であって、中央部21と、中央部21を中心とした両側に配置され中央部よりも径の小さい第1筒部22及び第2筒部23を備える筐体11と、第1筒部22に挿入される第1パイプ12と、第2筒部23に挿入される第2パイプ13と、を備える。本開示の製造方法は、第1筒部22に第1パイプ12が挿入された状態において、縮径加工により筐体11に第2筒部23を形成することと、第2筒部23に第2パイプ13を挿入することと、を含む。【選択図】図1

Description

本開示は、消音器に関する。
内燃機関の排気システムにて、排気を筐体内に導入するためのインレットパイプと、外筒内から排気を排出するためのアウトレットパイプと、を備える消音器が用いられている。特許文献1には、筐体の端部をスピニング加工によって縮径することにより、インレットパイプ及びアウトレットパイプと外筒とを固定する消音器が開示されている。
特開2000−136721号公報
インレットパイプ及びアウトレットパイプ(以下、単にパイプと記載する)をしっかりと固定せずに筐体の端部を縮径すると、パイプが所望の位置からずれて筐体に固定されてしまうおそれがある。筐体内にパイプを保持する部品を配置すると、ずれは抑制できるが、部品点数が増加してしまう。
本開示の目的は、消音器のパイプのずれを抑制できる技術を提案することである。
本開示の一態様は、消音器の製造方法に係る。消音器は、筒状の筐体であって、中央部と、中央部を中心とした両側に配置され中央部よりも径の小さい第1筒部及び第2筒部を備える筐体と、第1筒部に挿入される第1パイプと、第2筒部に挿入される第2パイプと、を備える。本製造方法では、第1筒部に第1パイプが挿入された状態において、縮径加工により筐体に第2筒部を形成することと、第2筒部に第2パイプを挿入することと、を含む。
このような製造方法であれば、縮径加工により筐体に第2筒部を形成した後に第2筒部に第2パイプを挿入するため、第2パイプを予め筐体の内部に配置してから第2パイプを囲うように縮径する場合と比較して第2パイプの位置がずれにくくなる。その結果、第2パイプのずれが抑制された消音器を製造することができる。またこの製造方法では、縮径中に生じる位置のずれを抑制するために第2パイプを保持する部品を用いる必要がないため、消音器の部品点数の増加を抑制することができる。
上述した製造方法において、さらに、第1パイプと第2パイプとを筐体の内部において連結させることを含んでもよい。このような製造方法であれば、筐体の内部で第1パイプと第2パイプとが連結した消音器を製造することができる。
また上述した製造方法において、第2パイプにおける第2筒部に当接する当接部の径は、第2パイプにおける当接部よりも筐体の内部に位置する挿入部の径よりも大きくてもよい。このような製造方法であれば、当接部の径が挿入部の径よりも大きいため、第2筒部から挿入部を筐体内に挿入でき、かつ、第2筒部に当接部を当接させることができる。
また上述した製造方法において、第2筒部に第2パイプを挿入した後に、さらに、当接部を拡管して第2筒部に固定することを含んでもよい。このような製造方法であれば、当接部を拡管することにより、第2パイプを第2筒部に強固に固定することができる。
また上述した製造方法において、第2筒部を形成する前に、さらに、縮径加工により筐体に第1筒部を形成することと、第1筒部に第1パイプを挿入することと、を含んでもよい。このような製造方法であれば、縮径加工により筐体に第1筒部を形成した後に第1筒部に第1パイプを挿入するため、第1パイプを予め筐体の内部に配置してから第1筒部を形成する場合と比較して第1パイプの位置がずれにくくなる。
本開示の一態様は、消音器であって、筐体と、一対のパイプと、を備える。筐体は、筒状であって、中央部と、中央部を中心とした両側に配置され、中央部よりも径の小さい一対の筒部を備える。一対のパイプは、一対の筒部に挿入される。一対のパイプのうちの少なくとも1つは、一対の筒部の少なくとも1つに当接する当接部の径が、該当接部よりも筐体の内部に位置する挿入部の径よりも大きい。
このような消音器は、筐体の1つの端部を縮径して筒部を形成した後に、筐体の外部からパイプを挿入して固定することができる。そのため、筐体の内部にパイプを配置した後で筐体を縮径して製造した構成と比較してパイプの位置ずれが抑制される。また、筐体の内部にパイプを保持する部品を備える構成と比較して、部品点数を低減することができる。
第1実施形態の消音器の正面図であって、筐体と第1パイプの一部とを断面図として示す図である。 図2A−図2Dが、第1実施形態の消音器の製造方法を説明する模式的な正面図である。 図3Aが第2実施形態の消音器を示す模式的な正面図であり、図3B−図3Eが、第2実施形態の消音器の製造方法を説明する模式的な正面図である。 図4A−図4Cが、変形例の消音器を示す模式的な正面図である。 変形例の消音器の正面図であって、筐体と第1パイプの一部とを断面図として示す図である。
以下に本開示の実施形態を図面と共に説明する。
[1.第1実施形態]
[1−1.消音器の構成]
図1に示される消音器1は、筐体11と、第1パイプ12と、第2パイプ13と、を備える。また消音器1は、ワイヤーメッシュ14を備えていてもよい。この消音器1は、図示しない内燃機関の排気ガス流路を構成するものであって、例えば別の消音器と同時に用いられてもよい。本実施形態において、筐体11は、第1パイプ12及び第2パイプ13を覆うアウターパイプである。また第1パイプ12は、排気ガスの流路の下流側に位置するパイプであり、排気ガスを筐体11から排出するアウトレットパイプである。また第2パイプ13は、排気ガスの流路の上流側に位置するパイプであり、排気ガスを筐体11内に導入するインレットパイプである。なお理解を容易にする目的で、図1においては、筐体11と、第1パイプ12の上流側端部の一部と、ワイヤーメッシュ14と、は断面を示されている。
筐体11は、全体として筒状である金属製の部材である。筐体11は、中央部21と、該中央部21を中心とした両側に配置される第1筒部22及び第2筒部23を備える。第1筒部22は中央部21よりも下流側に配置され、第2筒部23は中央部21よりも上流側に配置される。第1筒部22及び第2筒部23の径は、中央部21の径よりも小さく形成されている。中央部21と第1筒部22の間には下流ほど徐々に径が小さくなる第1テーパ部24が形成されている。また、中央部21と第2筒部23の間には、下流ほど徐々に径が大きくなる第2テーパ部25が形成されている。
第1パイプ12は、筐体11の内部に配置される金属製のパイプである。第1パイプ12の一部は筐体11の外部に配置されていてもよい。第1パイプ12は、第1主管部31と、第1副管部32と、第1接続部33と、を含む。
第1主管部31は、円筒状である。第1主管部31の周壁には、排気ガスが移動可能な複数の貫通孔34が形成されている。第1主管部31の下流側に位置する部分である第1当接部31aは、第1筒部22に当接して固定されている。第1当接部31aは第1主管部31の下流側の端部であってもよいし、その端部から間隔を開けた位置にある部分であってもよい。
第1副管部32は第1主管部31よりも上流側に位置する円筒状の部分である。第1副管部32は第1主管部31よりも径が大きい。第1副管部32の上流側の端部32aは、フレア加工により僅かに拡径している。第1接続部33は、第1主管部31と第1副管部32とを接続する円筒状の部材であり、第1副管部32から第1主管部31に向かって徐々に径が小さくなっている。なおフレア加工とは、先端に向かうに従って断面が曲線的に拡径する加工である。なお、端部32aは、テーパ状や階段状に拡径するように加工されていてもよい。
第2パイプ13は、筐体11の内部に配置される金属製のパイプである。第2パイプ13の一部は筐体11の外部に配置されていてもよい。第2パイプ13は、挿入部41と、第2当接部42と、第2接続部43と、を含む。
挿入部41は、円筒状である。挿入部41の周壁には、排気ガスが移動可能な複数の貫通孔44が形成されている。挿入部41の下流側の端部は、第1パイプ12の第1副管部32に挿入されている。また挿入部41における第1副管部32に挿入される部分には、挿入部41を周方向に囲うようにワイヤーメッシュ14が配置されている。ワイヤーメッシュ14は、糸状の金属を織って、或いは織らずに絡み合わせて形成されたものである。ワイヤーメッシュ14は、厚みを有する帯状の部材であり、弾性変形する。ワイヤーメッシュ14は、挿入部41の外周面と第1副管部32の内周面との間で圧縮された状態となっている。第1副管部32の上流側端部と挿入部41の下流側端部とは固定されていない。
第2当接部42は挿入部41よりも上流側に位置する円筒状の部材である。第2当接部42は挿入部41よりも径が大きい。第2当接部42は第2筒部23に当接し固定されている。第2接続部43は、挿入部41と第2当接部42とを接続する円筒状の部材であり、第2当接部42から挿入部41に向かって徐々に径が小さくなっている。
このように構成された消音器1において、排気ガスは第2当接部42から筐体11内に進入して矢印Fの方向に流れ、第1当接部31aを通って排出される。このような構造の消音器1は、排気ガスの圧力と温度とを低下させる。
[1−2.消音器の製造方法]
上述した消音器1の製造方法を、図2A−2Dを用いて説明する。図2A−2Dは模式的な図であるため、詳細な形状が図1とは相違する場合がある。以下の説明において、下流方向とは図2Aにおける矢印Aの方向であり、上流から下流に向かう方向である。また上流方向は、下流方向とは反対の方向である。
図2Aに示されるように、まず、円筒状の筐体11の下流方向の端部を縮径加工して、該端部に第1筒部22を形成する。縮径加工とは、筒状の部材を半径方向に縮小し、その周囲よりも径の小さい筒状とすることを意味する。以下、縮径加工を単に縮径とも記載する。縮径は、例えばスピニング加工により実現することができるが、プレス加工などの他の加工手法により実現してもよい。
図2Bに示されるように、続いて、筐体11の上流方向の開口から第1パイプ12を筐体11の内部に進入させ、第1パイプ12を第1筒部22に挿入する。第1パイプ12の第1主管部31のうち、第1当接部31aが第1筒部22に挿入され当接する。このとき、第1筒部22と第1パイプ12とを固定してもよい。固定の方法は特に限定されず、例えば、圧入、溶接、及び第1当接部31aの拡管のうちの1つ以上を行うことにより固定を実現してもよい。圧入を行う場合は、圧入装置を用いて行ってもよい。また圧入を実現するために、第1主管部31のうち少なくとも第1当接部31aの外径が第1筒部22の内径よりも僅かに大きく形成されていてもよい。第1当接部31aの拡管を行う場合は、第1主管部31を第1筒部22に挿入した後に、第1当接部31aを拡管してもよい。なお、第1主管部31と第1筒部22との固定は、図2Bで示す挿入工程の後に行ってもよいし、これ以降の工程の後に行ってもよい。
図2Cに示されるように、続いて、第1筒部22に第1パイプ12が挿入された状態において、筐体11の上流方向の端部を縮径して、該端部に第2筒部23を形成する。
図2Dに示されるように、続いて、筐体11の上流方向の外側から第2筒部23に第2パイプ13を挿入する。第2パイプ13の挿入部41は第2筒部23を通過し、第2当接部42が第2筒部23に当接する。また挿入に伴って第2パイプ13と第2筒部23との固定が行われてもよい。第2パイプ13の挿入及び固定は、図2Bに示した第1パイプ12の第1筒部22への挿入及び固定と同様の手法を用いることができる。
また、第2パイプ13の第2筒部23への挿入に伴って、第1パイプ12と第2パイプ13とを筐体11の内部において連結させる。挿入部41は、ワイヤーメッシュ14ごと第1副管部32に挿入される。ワイヤーメッシュ14は第1副管部32と挿入部41との間で圧縮された状態となる。以上の工程により、図1に示される消音器1が製造される。
[1−3.効果]
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)上述した消音器1の製造方法では、筐体11の端部を縮径して第2筒部23を形成した後に第2パイプ13を第2筒部23に挿入する。そのため、第2パイプ13を予め筐体の内部に配置してから第2パイプ13を囲うように筐体を縮径する従来の製造方法と比較して、第2パイプ13の位置がずれにくくなる。その結果、製造された消音器において、第2パイプの位置のずれを抑制できる。また従来の製造方法と比較して、筐体の縮径による第2パイプの位置ずれを抑制するために第2パイプを保持する部品を用いる必要がないため、消音器の部品点数の増加を抑制することができる。
(1b)上述した消音器1は、第1パイプ12と第2パイプ13とが筐体11の内部において連結されている。そのため、第1パイプ12と第2パイプ13とが連結した消音器1を製造することができる。また、第1パイプ12と第2パイプ13とはワイヤーメッシュ14を介して摺動可能に連結されているため、排気ガスの熱に起因する膨張や収縮が生じたときには軸方向の伸縮が可能である。その結果、第1パイプ12及び第2パイプ13に過剰な負荷が加わることがなく、座屈の発生を抑制できる。
(1c)上述した消音器1は、第2パイプ13の第2筒部23に当接する第2当接部42の径は、第2当接部42よりも筐体11の内部に位置する挿入部41の径よりも大きい。そのため、第2筒部23から挿入部41を筐体11内に挿入でき、かつ、第2筒部23に第2当接部42を当接させることができる。
(1d)上述した消音器1の製造方法では、第2筒部23を形成する前に、筐体11の下流方向の端部を縮径して第1筒部22を形成し、第1筒部22に第1パイプ12を挿入する。このような製造方法であれば、第1筒部22を形成した後に第1パイプ12を挿入するため、第1パイプ12を予め筐体11の内部に配置してから第1パイプ12を囲うように第1筒部22を形成する場合と比較して、第1パイプ12の位置がずれにくくなる。
(1e)上述した消音器1の製造方法では、第2筒部23に第2パイプ13を挿入した後に、さらに、第2当接部42を拡管して第2筒部23に固定することができる。このように固定を行った場合、第2パイプ13を第2筒部23に強固に固定することができる。
[2.第2実施形態]
第2実施形態について、第1実施形態と相違点を中心に以下に説明する。なお第1実施形態にて説明した、機能や作用を実現するための構造及び製造方法の詳細や変形例は、第2実施形態においても適用可能である。
本実施形態では、インレットパイプが第1パイプに相当し、アウトレットパイプが第2パイプに相当する。また、筐体の上流方向の端部に第1筒部が形成され、下流方向の端部に第2筒部123が形成される。
[2−1.消音器の構成]
図3Aに示される消音器101は、筐体111と、第1パイプ112と、第2パイプ113と、を備える。さらにワイヤーメッシュ14を備えていてもよい。
筐体111は、全体として筒状である金属製の部材である。筐体111は、中央部121と、該中央部121を中心とした両側に配置される第1筒部122及び第2筒部123を備える。第1筒部122は中央部121よりも上流側に配置され、第2筒部123は中央部121よりも下流側に配置される。第1筒部122及び第2筒部123の径は、中央部121の径よりも小さく形成されている。
第1パイプ112は、筐体111の内部に配置される金属製のパイプである。第1パイプ112の一部は筐体111の外部に配置されていてもよい。第1パイプ112は、軸方向に関して均一な径の円筒である。第1パイプ112の下流側の端部の近傍には、第1パイプ112を周方向に囲うようにワイヤーメッシュ14が配置されている。第1パイプ112の下流側の端部は挿入部131に挿入されている。ワイヤーメッシュ14は、第1パイプ112の外周面と挿入部131の内周面とに圧縮された状態となっている。第1パイプ112の下流側の第1当接部112aは第1筒部122に当接して固定されている。
第2パイプ113は、筐体111の内部に配置される金属製のパイプである。第2パイプ113の一部は筐体111の外部に配置されていてもよい。第2パイプ113は、挿入部131と、第2当接部132と、第1接続部133と、を含む。第2当接部132は挿入部131よりも下流側に位置する円筒状の部材である。第2当接部132は挿入部131よりも径が大きい。挿入部131の上流側の端部131aは、フレア加工により僅かに拡径している。第2当接部132は第2筒部123に当接して固定されている。
[2−2.消音器の製造方法]
上述した消音器101の製造方法を、図3B−3Eを用いて説明する。
図3Bに示されるように、まず、円筒状の筐体111の上流方向の端部を縮径して、該端部に第2筒部123を形成する。
図3Cに示されるように、続いて、筐体111の下流方向の開口から第1パイプ112を筐体111の内部に進入させ、第1パイプ112を第1筒部122に挿入する。第1実施形態と同様に、挿入に伴って第1パイプ112と第1筒部122との固定が行われてもよい。第1当接部112aと第1筒部122との固定方法や固定のタイミングは特に限定されない。
図3Dに示されるように、続いて、第1筒部122に第1パイプ112が固定された状態において、円筒状の筐体111の下流方向の端部を縮径して、該端部に第2筒部123を形成する。
図3Eに示されるように、続いて、筐体111の下流方向の外側から第2筒部123に第2パイプ113を挿入する。挿入部131は第2筒部123を通過し、第2当接部132が第2筒部123に当接する。第1実施形態と同様に、挿入に伴って第2パイプ113と第2筒部123との固定が行われてもよい。第2当接部132と第2筒部123との固定方法や固定のタイミングは特に限定されない。
また、第2パイプ113の第2筒部123への挿入に伴って、第1パイプ112と第2パイプ113とを筐体111の内部において連結させる。第1パイプ112は、ワイヤーメッシュ14ごと第2パイプ113に挿入される。ワイヤーメッシュ14は第2パイプ113と挿入部131との間で圧縮された状態となる。以上の工程により、図3Aに示される消音器101が製造される。
[2−3.効果]
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)〜(1e)と同様の効果を奏することができる。
なお、第2実施形態にて明らかになるように、第1パイプ及び第2パイプは、アウトレットパイプであってもインレットパイプであってもよい。また、筐体内でそれらのパイプが連結する場合には、どちらのパイプが外側に位置していてもよい。なお、図示しないが、アウトレットパイプの上流端部がインレットパイプの下流端部に挿入されて連結する構成であってもよい。
[3.その他の実施形態]
以上本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
(3A)上記各実施形態では、第1パイプと第2パイプとが筐体の内部において連結される構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、図4Aに示される消音器201のように、第1筒部222に挿入された第1パイプ212と、第2筒部223に挿入された第2パイプ213と、が連結しない構成としてもよい。この場合、ワイヤーメッシュは不要である。第2パイプ213は、筐体11の内部まで挿入される挿入部231の径が第2筒部23に当接する当接部232の径よりも小さい。
(3B)第1パイプ及び第2パイプの具体的な形状は特に限定されない。例えば、図4Bに示される消音器301のように、第1筒部322に挿入された第1パイプ312は軸方向に関して同一の径の管であり、第2筒部323に挿入された第2パイプ313は下流側の端部331の径がその他の部分より小さい管であってもよい。
また、図示しないが、第1パイプ及び第2パイプのいずれも、筐体に挿入される部分全体において、管の直径が軸方向に変化しない構成であってもよい。なお、筐体に挿入される部分とは、筐体と二重管を構成する部分と言い換えることができる。
(3C)図4Cに示されるように、筐体411は、第1筒部422が形成される第1部分412と、第2筒部423が形成される第2部分413と、が溶接などにより接合された構成であってもよい。
(3D)消音器の構成は上記実施形態にて説明した構成に何ら限定されず、本開示の特徴を有する様々な態様にて消音器を実現できる。例えば、消音器は、上記各実施形態にて説明した構成以外の構成が含まれていてもよいし、一部の構成を取り除いてもよい。図5に示す消音器501のように、レゾネスカバー61が備えられていてもよい。また、筐体に挿入されるパイプのいずれかの位置に流量を調整する図示しないキャップが配置されていてもよい。また貫通孔34、貫通孔44は設けられていなくてもよい。
また、第1パイプと第2パイプとは、同軸上ではなく、軸がずれて配置されていてもよい。例えば、第1パイプと第2パイプは、それぞれの軸が平行にずれた位置、いわゆる偏心した位置に配置されていてもよい。また、第1パイプと第2パイプとは、平行ではなく、角度を有するように配置されていてもよい。例えば、第1パイプと第2パイプとが屈曲して連結された、いわゆる偏角した関係となっていてもよい。
また、第1パイプの筐体への固定方法は特に限定されない。例えば、第1パイプを筐体内に配置した後に筐体を縮径することにより筐体に第1パイプを固定してもよい。
また、上記各実施形態では、第1筒部、第2筒部、第1パイプ、及び第2パイプがいずれも円筒形状である構成を例示した。しかしながら、それらの部品は、挿入される筒部とパイプの形状が対応していればよく、必ずしも軸方向を法線方向とする平面による断面形状が正円である円筒形状でなくてもよい。例えば、それらの部品は、外周が略四角形の筒状であってもよい。
(3E)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。
1,101,201,301,501…消音器、11,111,311,411…筐体、12,112,212,312…第1パイプ、13,113,213,313…第2パイプ、14…ワイヤーメッシュ、21,121…中央部、22,122,222,322,422…第1筒部、23,123,223,323,423…第2筒部、24…第1テーパ部、25…第2テーパ部、31…第1主管部、31a,112a…第1当接部、32…第1副管部、32a,131a…端部、33,133…第1接続部、34,44…貫通孔、41,131,231…挿入部、42,132…第2当接部、43…第2接続部、61…レゾネスカバー、232…当接部、331…端部

Claims (6)

  1. 筒状の筐体であって、中央部と、該中央部を中心とした両側に配置され該中央部よりも径の小さい第1筒部及び第2筒部を備える筐体と、前記第1筒部に挿入される第1パイプと、前記第2筒部に挿入される第2パイプと、を備える消音器の製造方法であって、
    前記第1筒部に前記第1パイプが挿入された状態において、縮径加工により前記筐体に前記第2筒部を形成することと、
    前記第2筒部に前記第2パイプを挿入することと、を含む、消音器の製造方法。
  2. 請求項1に記載の消音器の製造方法であって、
    さらに、前記第1パイプと前記第2パイプとを前記筐体の内部において連結させることを含む、消音器の製造方法。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の消音器の製造方法であって、
    前記第2パイプにおける前記第2筒部に当接する当接部の径は、前記第2パイプにおける前記当接部よりも前記筐体の内部に位置する挿入部の径よりも大きい、消音器の製造方法。
  4. 請求項3に記載の消音器の製造方法であって、
    前記第2筒部に前記第2パイプを挿入した後に、さらに、前記当接部を拡管して前記第2筒部に固定することを含む、消音器の製造方法。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の消音器の製造方法であって、
    前記第2筒部を形成する前に、さらに、縮径加工により前記筐体に前記第1筒部を形成することと、前記第1筒部に前記第1パイプを挿入することと、を含む、消音器の製造方法。
  6. 消音器であって、
    筒状の筐体であって、中央部と、該中央部を中心とした両側に配置され、該中央部よりも径の小さい一対の筒部を備える筐体と、
    前記一対の筒部に挿入される一対のパイプと、を備え、
    前記一対のパイプのうちの少なくとも1つは、前記一対の筒部の少なくとも1つに当接する当接部の径が、該当接部よりも前記筐体の内部に位置する挿入部の径よりも大きい、消音器。
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