JP3331266B2 - 不等長の2本の上流排気管の下流排気管との接続用コネクタ - Google Patents
不等長の2本の上流排気管の下流排気管との接続用コネクタInfo
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Description
を少くとも1つの在来型下流排気管に接合する打抜き成
形コネクタに関する。
関のシリンダーにより発生する排気ガス収集用の少くと
も1つのマニホールドを備える。管は排気ガスをマニホ
ールドから特定の好ましくない汚染物質を比較的不快さ
の少い形態に転化する接触コンバーターに送出する。も
う1つの管は前記接触コンバーターから排気流と関連す
る騒音を減衰させるマフラーに伸びる。少くとも1つの
テールパイプがその後、前記マフラーから前記排気ガス
を安全に吐出せる車輌の規定の場所に伸びる。
って、熱によって損傷を受け易い車輌の部品からの間隔
を十分にとるよう経路を定める必要がある。この排気シ
ステム経路は更に前記接触コンバーターと前記マフラー
を収容できる大きさの場所を通す必要がある。排気シス
テムの場所に対するこれらの制御は一般に極めて非直接
的に配列で終ってしまう。
−8もしくはV−6式では特に複雑である。V型エンジ
ンのシリンダーは2つの角を形成して配列された平面に
配置され、排気ガスを前記エンジンの反対側のそれぞれ
の側面から吐出する。その結果、2つの別々の排気管が
前記V型エンジンの間隔をとって離間するマニホールド
から伸びる必要がある。V型エンジンを装備するいくつ
かの車輌は全く別の接触コンバーター、別のマフラーな
らびに別のテールパイプをもつ全く別の排気システムを
備える。しかし、これらのシステムは高価で、それぞれ
の接触コンバーターとマフラーを設置しようとする努力
を更に複雑なものにする。その結果、V型エンジンを装
備する大抵の車輌はそれぞれの排気管を前記接触コンバ
ーターから上流の場所に集めて接合する。このようにし
て、前記V型エンジンの上にある2つのマニホールドの
各々からの排気ガス流れが、典型的例として単一接触コ
ンバーターと単一マフラーと連絡する。
ジンのシリンダー内で起こる一連の順次制御された爆発
にそれぞれ一致する一連の反復騒音である。技術者はこ
れらの爆発に起因する騒音の大きさと頻度を試験し、マ
フラー内に管と室の適当な配列を設計して観測された騒
音を減衰させる。マフラー設計の仕事はそれぞれの爆発
からの騒音がマフラーに接近する均一かつ反復するパタ
ーンを特徴としない場合、一層困難なものとなる。非均
一パターンは音波を1つの爆発から起こして次の爆発か
らの音波と部分的に重複することがある。これらの重複
する騒音パターンの付加的効果が前記排気システムの音
響同調を複雑化する。
シリンダーにむらのない燃焼を起こさせ、そのゆえにむ
らのない連続した騒音のパターンをマフラーに導いて減
衰させる潜在能力を有する。しかし、単一マフラーしか
装備しないV型エンジンはそれぞれのマニホールドとマ
フラーの間に別の排気移動距離が必要である。できるこ
となら、技術者はV型エンジン用の排気管をつけて、そ
れぞれのマニホールドと、排気管が集まる個所の間にほ
ぼ等しい長さをつける試みをすることであろう。この目
的は望ましいことであるが達成は困難である。詳述すれ
ば、典型的エンジン区画室は極めて込み合っていて、技
術者には管を再配管して等しい長さを達成させる自由が
ほとんどない。そのうえ、前記僅かな自由を選んで、本
質的に等長の管をマニホールドから伸ばして前記上流と
下流の排気管を適当な角度で一緒に纏めることができて
も、これを半直角に切落して適切に溶接することが困難
であるか、あるいは全く不可能である。上流と下流の排
気管を半直角に切落し、溶接してY字形に接合すること
は時間浪費の手順であって、高度の自動化に十分に適す
るものではない。
気管の単一下流排気管に対する接合に用いられてきた。
例えば、米国特許第5,134,852号は第1の入口
と、前記第1の入口に線状に配列させた出口と、前記第
1の入口と前記出口の双方に角度をつけて配列させた第
2の入口を決める一対の対向する打抜き板を成形して示
している。前記米国特許第5,134,852号に示さ
れた打抜き成形コネクタは、管の半直角切落しと溶接を
必要としない、しかし、前記出口管を入口管の1つに線
状に配列させる必要性は、前記マニホールドと、前記上
流排気管が集まる場所の間を等長にしようとする選択に
制限をつけてしまう。
めて好ましい打抜き成形コネクタを米国特許願第10
3,974号に示す。前記コネクタは2つの板からな
り、前記板を板の間に管が決まるように配置された通路
を備える打抜き成形になっている。前記通路は一対の入
口通路と、前記コネクタの板の間の選択された場所で集
まる出口通路を備える。前記通路を弯曲させて排気シス
テム部品を選ばれた経路に配置でき、またマフラーに向
って移動する排気ガスの移動距離をほぼ等しくさせる。
このように等移動長を達成させると、エンジンからの騒
音パルスは一様でしかも不調を予測できる具合に届く。
従って、コネクタから下流にあるマフラーの音響同調を
容易にさせる。
れたコネクタは極めて効果的であるが、前記マニホール
ドと、コネクタ内の集中する場所の間の管の差長補正の
困難な状態がなお存在する。詳述すれば、弯曲通路をコ
ネクタ内に成形する選択は前記コネクタを利用できる空
間と前記空間内で起こる金属の変形の量により制限を受
ける。これらの選択は前記コネクタの上流の排気ガス移
動距離の差を補うだけの十分な方法ではない。
を少くとも1つの下流排気管に接合する打抜き成形コネ
クタを提供するものである。前記コネクタは排気システ
ムにおける等流距離の達成に特に効果的である。
第1と第2の上流排気管を下流排気管に接続するコネク
タは、 ・対向する第1と第2の面を備える内部仕切板と; ・前記内部仕切板の前記第1の面に固定された第1の外
部シェルと; ・前記内部仕切板の前記第2の面に固定された第2の外
部シェルと; ・前記第1の外部シェルと前記内部仕切板の間に画定し
た排気ガスの集中室と ; ・前記内部仕切板に隣接して決まり、前記第1と第2の
入口のそれぞれと前記室の間の連絡を提供する第1と第
2のガス流手段と; からなり、 ・前記第1の外部シェルを前記第1の外部シェルと前記
内部仕切板の間に室を決めるように成形することと; ・前記内部仕切板と前記第1の外部シェルの少くとも1
つを前記室からの出口が前記室の前記下流排気管との接
続用に決まるよう成形することと; ・前記外部シェルと前記内部仕切板を第1と第2の入口
が前記第1と第2の上流排気管との接続を決めるよう成
形することと; ・前記第1と第2のガス流手段が前記第1と第2の上流
排気管の不等長を本質 的に補うこと; を特徴とするものである。
ルの間に配置され、かつそれに確実に接続された成形内
部仕切板を備える。前記内部仕切板と前記外部シェルの
周辺域を成形して、前記コネクタへの少くとも第1と第
2の入口と、また前記コネクタからの少くとも1つの出
口を画定する。前記第1と第2の入口は第1と第2の上
流排気管に接続でき、また前記両入口を排気流れが前記
コネクタ内に画定された第1と第2の流路に進入できる
よう成形する。前記流路の少くとも1つを前記第2の外
側シェルと前記内部仕切板の間に画定する。集中室を前
記第1の外部シェルと前記内部仕切板の間に画定して、
第1と第2の流路と連絡させる。前記内部仕切板を少く
とも1つの集中開口部を備えて成形して、第1と第2の
流路から前記集中室へ流れる排気ガスの集中を可能にさ
せる。前記コネクタからの出口は下流排気管に接続で
き、その間の前記集中室からの排気ガスを受入れる。
と前記外部シェルの相対成形形状を選択して、前記集中
開口部と、前記それぞれの第1と第2の入口の間の不等
流距離が達成できる。これらのそれぞれの流距離の不等
性を選択して第1と第2の上流排気管の流距離の不等性
を補完できる。前記コネクタ内のこれらの流距離は、前
記外部シェルと内部仕切板に打抜き成形された溝と室の
寸法と配列により達成できる。そのうえ、前記集中開口
部の位置と大きさが、前記コネクタ内の第1と第2の入
口流れの距離の差を決定する要因である。技術者は異な
る大きさ、形状と位置の集中開口部で試験することで前
記コネクタの音響機能を容易に微細調整できる。この微
細調整はそれぞれの管の曲りを変えることも、また前記
コネクタの全打抜き形態を変えることなく実施できる。
の第1と第2の流れの間の集中点より前で量を調節した
排気ガスのクロスフローと膨脹を付与することでその効
果を高めることができる。集中点の上流のこのクロスフ
ローは集中点と、入口もしくは出口の1つの間の適当な
場所で、前記内部仕切板を通るパーホレーション、開口
もしくはルーバーを形成して供給できる。
0で総体的に識別する。図1に略図で示したように、コ
ネクタ10はエンジン14内の燃焼により発生した排気
ガスと関連する騒音を減衰させる排気システムの一部分
である。前記エンジン14は片方の平面に配置された第
1の複数のシリンダーと他方の平面に配置された第2の
複数のシリンダーを備えるV型エンジンである。前記第
1の複数のシリンダーにより発生した排気ガスを第1の
マニホールド16に集め、また前記第2の複数のシリン
ダー内で発生した排気ガスを第2のマニホールド18に
集める。第1と第2の上流排気管22と24はそれぞれ
第1と第2のマニホールド16と18から前記コネクタ
10に伸びる。前記第1と第2の上流排気管22と24
を通って流れる排気ガスの2つの別々の流れは前記コネ
クタ10に集中し、単一下流排気管26を通って接触コ
ンバーターとマフラー(図示せず)に向けられる。
コネクタ10を前記V型エンジン14に関し非対称に配
置する。この非対称配置は別段珍しいものではなく、典
型的例としてエンジン区画室もしくは近辺、あるいは車
輌の下側で利用できる空間の状態が教えてくれるもので
ある。例えば、伝導装置と駆動軸はエンジンの直ぐ後ろ
の対称位置で上流排気管が集中することを妨げる。別の
場面では、前記V型エンジンを横方向に配列させること
もあって、前方方向に配置されたマニホールドから伸び
る排気管が典型的例として、後方方向に配置されたマニ
ホールドから伸びる排気管よりも大きい距離を進むこと
になる。
ぞれに対応する複数の個々のパルスにより決まる。前記
排気ガス騒音の減衰は、それぞれのパルスがマフラーに
逐次届く場合に最も有効に行われる。しかし、シリンダ
ーの2つの別の列から流れる排気ガスの不等移動距離が
結果として、シリンダーの片方の列からのいくつかの騒
音パルスが、シリンダーの他方の列から発生した騒音パ
ルスと重複して、それを増大させることになり得る。こ
れらの組合された騒音のパターンはマフラーだけで十分
に減衰できないこともある。図1に示されたように、排
気システム12の非対称配列は結果として第1の上流排
気管22を第2の上流排気管24より長いものにしてし
まう。結果として、前記排気システム12は重複ならび
に加成の騒音パルスを発生させる潜在能力を有する。こ
のあり得る設計上の問題をこの明細書で更に説明し具体
的に示すように前記コネクタ10により排除できる。
1と第2の外部シェル32と34ならびに内部仕切板3
6を備え、その全部を薄板材料から打抜き成形して、排
気ガス流れを収容する溝と室の配列を決める。周縁フラ
ンジ38と、図2で最もよくわかるように、前記周縁フ
ランジ38から離れて伸びる集中室40を備える前記第
1の外部シェル32を成形する。前記周辺フランジ38
と集中室40は第1と第2の半円筒形入口ニップル42
と44ならびに、第1と第2の上流排気管22と24に
それぞれ嵌合せる出口リップル46と、前記下流排気管
26を特徴とする。前記第1の外部シェルに32により
決まる前記集中室40は更に、前記外部シェル32全体
を横切って伸び、振動関連騒音防止の補強溝を特徴とす
る。
は正しい寸法をとり、前記第1の外部シェル32の周縁
フランジと位置合せして配置した外面50を備える。前
記第2の外部シェル34の外面50は、第1と第2のほ
ぼ半円筒状入口ニップル52と54ならびに、前記入口
ニップル42と44と、前記第1の外部シェル32の出
口ニップル46とほぼ位置合せする配置と寸法にしたほ
ぼ半円筒状の出口56を特徴とする。第1の入口溝58
は前記第1の入口ニップル52から短い距離を内側方向
に伸びる。それよりずっと長い第2の入口溝60が前記
第2の入口ニップル54と連絡する。第2の入口溝60
は前記第2の外部シェル34の片側全体に沿って伸び、
方向をほぼ135°変換させられ、その後、引続き前記
第1の入口溝58の方向に向う。しかし、前記第2の外
部シェル34に形成された第1と第2の入口溝58と6
0はぶつからない。
い寸法をとって、前記第1と第2の外部シェル32と3
4のそれぞれの外面38と50と位置合せした外面を備
える。前記内部仕切板36は第2のほぼ半円筒状の入口
ニップル62と、第2のほぼ半円筒状の入口ニップル6
4ならびにほぼ半円筒状の出口ニップル66を特徴とす
る。前記内部仕切板の第1の入口ニップル62を前記第
2の出口シェル34の第1の入口ニップル52で入れ子
にし、前記第1の外部シェル32の第1の入口ニップル
42から突出させて成形する。入口溝68を第1の入口
ニップル62から伸びて前記第2の外部シェル34の第
1の入口溝58で入れ子になるよう成形する。図3と7
で示されるように、入口溝68は前記内部仕切板36を
前記第2の外部シェル34の第1の入口溝58と位置合
せした場所で通るカット70で終点となる。以下更に説
明するように、同調チューブもしくはヘルムホルッチュ
ーブを前記カット70と、前記外部シェル34の第1入
口溝58の密閉端の間に有効に決める。前記カット70
の位置により前記同調チューブの長さ“L”が決まり、
従って、減衰される騒音の振動数を部分的に測定する。
別の実施例では、カット70を配設しないで、内部仕切
板36の入口溝68を前記第2の外部シェル34のほぼ
全部の第1入口溝58と入れ子にして成形することにな
る。更に別の実施例では、前記内部仕切板36の入口溝
68が前記第2の外部シェル34から離れて伸びるよう
成形し、切欠きで終点にしても差支えない。この後者の
実施例で、第1の入口チューブを前記内部仕切板36の
入口溝68と、前記第2の外部シェル34の第1の入口
溝58の間に決めると、この第1の入口チューブの長さ
が、前記内部仕切板36にある切欠きの位置により決ま
る。
64を前記第1の外部シェル32の第2の入口ニップル
44と入れ子にし、前記第2の外部シェル34の第2の
入口ニップル54から反対の方向に突出するように成形
する。このようにして具体的に示した実施例では、前記
内部仕切板36の第1と第2の入口ニップル62と64
は前記内部仕切板36の隣接する平面部分から反対の方
向に突出する。
前記第2の外部シェル34の出口ニップル56と嵌ま
り、前記第1の外部シェル32の出口ニップル46から
反対方向に突出するように成形する。仕切壁74は前記
内部仕切板36の第2の入口ニップル64と、その出口
ニップル66の間を図3と6で示されるように伸びる。
ルの第2の入口溝60の上の選択された場所と位置合せ
するよう配置する。
を特徴とし、それに前記第2の外部シェル34の第2の
入口溝60と位置合せする場所に開口部80を任意に備
えても差支えない。
前記内部仕切板36のそれぞれ反対側に確実に取付ける
ことで前記内部仕切板36を組立てる。前記取付けはな
るべくならそれぞれ位置合せした部品の外面の回りをレ
ーザ溶接して達成することである。しかし、別の溶接技
術を用いることも、あるいは部品をクランプ加工その他
同種類の方法で確実に噛合せて機械的に保持させること
もできる。その接続配列では、第1の入口ニップル62
と前記内部仕切板36の出口ニップル66は前記第1の
入口ニップル52と第2の外部シェル34の出口ニップ
ル56と入れ子になり、それぞれ第1の入口ニップル4
2と、第2の外部シェル34の出口ニップル46から反
対方向に伸びて第1の入口82と出口88をコネクタ1
0の上に決める。しかし、内部仕切板36の第2の入口
ニップル64は前記第1の外部シェル32の第2の入口
ニップル44と入れ子になり、前記第2の外部シェル3
4の第2の入口ニップル54と対向関係になって第2の
入口84を決める。
記コネクタ10に前記第1の入口82を通って入る排気
ガスは直接前記集中室40に入る。狭い範囲の騒音の振
動数を前記第2の外部シェル34の第1入口溝58とカ
ット70に隣接する内部仕切板36の位置合せした部分
の間に図7に示されたように決まった同調チューブによ
り減衰させる。図7に示されたように、前記第1の入口
82に入る排気ガスは僅かに短距離を流れて前記コネク
タ10に入ってから前記第1の外部シェル32により決
まる集中室40に入る。
ガスは前記コネクタ10の第2の入口84に入ることに
なる。前記第2の入口84は出口86に接近している
が、前記内部仕切板36の仕切壁74は前記第2の入口
84と出口86の間の僅かなクロスフローをこの場所で
止める。それどころか、前記第2の入口84に入る排気
ガスはそのまま前記第2の外部シェル34の第2の入口
溝60と前記内部仕切板36の対向する部分により決ま
るチューブを通る。排気ガスのこの流れはそのまま前記
第2の入口溝60で前記135°の方向変換して、前記
第1の外部シェル32の集中室40に図8に示されたよ
うに内部仕切板36にある集中切欠き76を通って入
る。このようにして、前記コネクタ10により前記第1
の入口82に入るガスの移動距離よりも本質的に大きい
前記第2の入口84に入るガスの移動距離が決まる。こ
の大きい移動距離をなるべくなら第1と第2の上流排気
管22と24それぞれの長さの差を実質的に補うよう選
択することである。排気ガスの前記2つの流れは前記集
中室40内の第1の入口82と集中切欠き76に接近す
る規定の場所で図8に示されたように集中することにな
る。集中した排気ガスはその後、前記集中室40で膨脹
させられて、前記コネクタ10の出口86に向って流れ
る。図6で最も明瞭に示されるように、出口86を通る
排気ガスの流れを排気ガスの流れから入口84に前記仕
切壁74によるだけで分離する。
点に加えて、排気ガスの前記集中室40に入ってからの
膨脹と同調テーブルの設置も騒音減衰に役立つ。特定の
音響調整効果は前記集中室40の容積もしくは前記同調
チューブの長さ“L”を車輌の空間利用度に合せて変化
させることで変えることができる。
とで変えることができる。例えば、集中切欠き76を大
きさで変えるか、前記第2の外部シェル14の第2の入
口溝60と位置合せした別の場所に選択的に移動でき
る。この選択は排気システム12の音響学上の機能の微
細調整もしくは、関連エンジンシステムの異なるモデル
で、1つのモデル上の上流排気管経路がもつ1つのモデ
ル上の経路と僅かに異なるというモデルへの適応に有用
となりうる。そのうえ、いくつかのシステムでは、開口
80もしくは機能的に匹敵できるルーバーあるいはスロ
ットが排気ガスのいくつかの音響学的に有利なクロスフ
ローを集中点までの本質的に等長の排気ガス流れをつく
るという目的を失うことなく提供できる。
と第2の外部シェル32と34ならびに内部仕切板36
の取付けられた周辺域が2つの面に位置する。前記2つ
の面は図2乃至4で示されているように線90に沿って
交差する。第1の入口82とコネクタ10は、第1の上
流排気管22の軸線が第1の平面部分92内に位置する
ような位置になる。また第2の入口84と出口86は前
記コネクタ10の第2の平面部分94に位置する。第2
の上流排気管24と下流排気管26の軸線は第2の平面
部分94と共面できる。前記コネクタ10の非平面形状
は入口82と84ならびにコネクタ10の入口86がそ
れぞれの上流と下流の排気管22乃至26の最適配列に
適応でき、また車輌の下側面で利用できる空間にも適応
させることができる。これに反して、全体的に平面のコ
ネクタはおおむね、前記コネクタの平面構成に適応でき
るように排気管にさらなる曲げを必要とすることにな
る。
されたエンジン区画室や車輌下側に複雑な排気管を効率
よく接合、騒音の減衰に役立つコネクタを得ることがで
きる。
コネクタの略図である。
にして示す平面図である。
タの一部断面にして示す平面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 不等長の第1と第2の上流排気管を下流
排気管に接続するコネクタであって、 ・対向する第1と第2の面を備える内部仕切板と; ・前記内部仕切板の前記第1の面に固定された第1の外
部シェルと; ・前記内部仕切板の前記第2の面に固定された第2の外
部シェルと; ・前記第1の外部シェルと前記内部仕切板の間に画定し
た排気ガスの集中室と ; ・前記内部仕切板に隣接して決まり、前記第1と第2の
入口のそれぞれと前記室の間の連絡を提供する第1と第
2のガス流手段と; からなり、 ・前記第1の外部シェルを前記第1の外部シェルと前記
内部仕切板の間に室を決めるように成形することと; ・前記内部仕切板と前記第1の外部シェルの少くとも1
つを前記室からの出口が前記室の前記下流排気管との接
続用に決まるよう成形することと; ・前記外部シェルと前記内部仕切板を第1と第2の入口
が前記第1と第2の上流排気管との接続を決めるよう成
形することと; ・前記第1と第2のガス流手段が前記第1と第2の上流
排気管の不等長を本質 的に補うこと; を特徴とするコネクタ。 - 【請求項2】 前記コネクタが前記第2の外部シェルに
成形された少くとも1つの溝からなり、前記溝とそれに
対向する前記内部仕切板の部分により前記第1と第2の
ガス流手段の少くとも1つが決まることを特徴とする請
求項1のコネクタ。 - 【請求項3】 前記溝が非線状であることを特徴とする
請求項2のコネクタ。 - 【請求項4】 前記コネクタが、前記内部仕切板を前記
第2の外部シェルの前記溝と位置合せする場所で通る少
くとも1つの切欠きからなり、前記第1と第2のガス流
手段からの排気ガスを前記室の前記切欠きにほぼ隣接す
る場所で集中させることを特徴とする請求項2のコネク
タ。 - 【請求項5】 前記出口と片方の前記入口を互いから前
記内部仕切板により離間させることを特徴とする請求項
1のコネクタ。 - 【請求項6】 前記第1の外部シェルの周辺域により前
記内部仕切板の前記第1の側面に接続させる周辺フラン
ジが決まることと、前記第1の入口に隣接する前記周辺
フランジの部分により第1の面が決まり、前記第2の入
口に隣接する前記周辺フランジの部分により第2の面が
決まることと、互いに角度をつけて整合させ、かつ軸線
とほぼ共面にある前記第1と第2の面が前記それぞれの
第1と第2の上流排気管により決まることを特徴とする
請求項1のコネクタ。 - 【請求項7】 前記第1の入口が前記第2の外部シェル
と前記内部仕切板にそれぞれ成形された入れ子にした第
1の入口ニップルにより、かつ前記第1の外部シェルに
成形された反対方向に向う第1の入口ニップルにより決
まることと、前記第1のガス流手段が前記第2の外部シ
ェルに成形され、かつその第1の入口ニップルから伸び
る第1の入口溝と、前記内部仕切板に形成され、前記第
2の外部シェルの第1の入口溝の少くとも一部分と入れ
子にした入口溝からなることと、前記内部仕切板の入口
溝を前記第1の外部シェルにより決まる前記室に対して
開口することを特徴とする請求項1のコネクタ。 - 【請求項8】 前記内部仕切板の入口溝が前記第2の外
部シェルの第1の入口溝より短いことと、前記内部仕切
板の前記入口溝が前記内部仕切板を通る孔で終点とな
り、かつ前記内部仕切板の入口溝の向うに伸びる前記第
2の外部シェルの第1の入口溝の部分により成形された
密閉端同調チューブに連絡を提供することを特徴とする
請求項7のコネクタ。 - 【請求項9】 前記第2の入口を前記第1の外部シェル
と前記内部仕切板に成形された入れ子にした第2の入口
ニップルにより、かつ前記第2の外部シェルに成形され
た反対方向に向う第2の入口ニップルにより形成するこ
とと、前記第2のガス流手段が前記第2の内部板に成形
され、かつ前記第2の入口から前記第1の入口溝の方向
に伸びる第2の入口溝からなることと、前記第2のガス
流手段が前記内部仕切板の入口溝の近くの適当な場所
で、前記内部仕切板を通る切欠きで終点となり、前記第
1と第2の上流排気管から前記室に入って集中し膨脹を
付与することを特徴とする請求項7のコネクタ。
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