JP4307623B2 - 消音器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は消音器に関するもので、より詳しくは、内燃機関の排気系に配置される消音器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の内燃機関の排気系には消音を目的とする消音器が使用されており、この消音器には、排気系の上流側に配置されるプリマフラー、サブマフラーと、下流側に配置されるメインマフラーがある。
【０００３】
これらの消音器は、一般に排気ガスが通過する内管を多孔管で形成し、該内管の孔部の外側に消音材を配置して消音するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のように多孔管からなる内管を使用する消音器においては、その消音効果を高めるために内管に出来るだけ多くの孔を形成して開口率を高める必要がある。しかし、この内管の開口率を高めることには限界がある。
【０００５】
また、前記従来の多孔管からなる内管は、先ずシート状の金属板に所定範囲においてプレス等で孔明け加工を行い、その後、この金属板を金型でパイプ状に加工するため、孔明けプレス機やパイプ状の加工機が必要になる。
【０００６】
更に、消音器に使用する内管の寸法は極めて多種類のため、金型への投資金額が多大なものとなり、また、金型製作日数も長くかかる問題がある。
そこで本発明は、前記従来のような排気ガスを流通するための内管ではなく、消音材の内径を単に保持するための部材を設け、従来のような孔明き内管を使用せずに消音材への開口率を極めて高く設定できて消音性能を高めることができ、更にこの部材を、前記従来のような金型を使用することなく、汎用的な治具を使用して容易かつ安価に製造できる消音器を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、金属繊維からなる筒状の消音材の内周面に、金属製の帯板を螺旋状に加工してなる保持部材を備え、前記保持部材の軸方向に連結材を配置し、該連結材と前記帯板とを固着したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、帯板を螺旋状に巻いた保持部材により消音材の内径が保持される。そのため、該保持部材における帯板間の隙間を大きくすることにより、該隙間で形成される開孔率を大きくして消音材の内径を保持できる。
【０００９】
また、このように開孔率を大きくしても、該保持部材の外周に備えられた消音材は金属繊維で形成されているため、この消音材が前記の隙間から保持部材内へ吸引排出されるおそれがない。
本発明においては、前記帯板間の間隔を連結材で確保でき、設定開孔率を確保できる。
【００１０】
請求項２記載の第２の発明は、前記第１の発明において、前記消音材をステンレスウールで形成したものである。本発明においても前記第１の発明と同様の作用、効果を発揮する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図に示す実施例に基いて本発明の実施の形態について説明する。
図１はプリマフラー或いはサブマフラーに適用した第１実施例を示す消音器の縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００１５】
図１及び図２において、１は金属製の帯板１ａを螺旋状（スパイラル状）に巻き加工するとともにその隣接する帯板１ａ間に所定の隙間ｄを設けてなる保持部材で、後述する消音材３の内径を保持するものである。該保持部材１の外側には、その保持部材１の軸方向に金属製の連結材２が配置され、該連結材２と保持部材１とをスポット溶接等により固着して帯板間の間隔、すなわち、前記の隙間ｄを確保している。前記連結材２は保持部材１の周方向に２本、３本等所望本設けるもので、図の例では２本設けている。
【００１６】
前記連結材２で連結された保持部材１の外周には消音材３が備えられている。該消音材３としては例えば剛性が大きく耐熱性に優れたステンレスウールなどの金属繊維からなる層で形成され、この消音材３に消音性をもたせるとともにこの消音材３が前記隙間ｄから保持部材１内へ吸引排出されないようにしている。
【００１７】
前記消音材３の外周は外管４で被覆され、両端は端板５，６で被覆されている。また、前記保持部材１の両端は、その帯板１ａを複数回、例えば２重に巻いて流入口部１ｂと流出口部１ｃとし、これを前記両端板５，６に固着して保持部材１の両側が外部に開口している。前記の構造により消音器７が形成されている。
【００１８】
次に、前記の消音器の製造工程について図３により説明する。
先ず、図３（ａ）に示すような金属製の帯板１ａを用意し、これを図３（ｂ）に示すように螺旋状（スパイラル状）に巻き加工して保持部材１を形成する。このとき、隣接する帯板１ａ，１ａとの間隔は、要求される開孔率により所望に設定して所望の隙間ｄを形成する。この隙間ｄが開孔部になる。この帯板１ａの板幅を小さくするとともに帯板１ａ，１ａ間の間隔を大きくすることにより、開口率を大きくすることができる。また、その保持部材１の軸方向の長さは帯板１ａの巻数と間隔によって所望の長さに設定し、保持部材１の直径は、巻き径により所望に設定する。更に、両端は、その帯板１ａを複数回、例えば２重に巻いて流入口部１ｂと流出口部１ｃとする。
【００１９】
次で、前記のように形成され保持部材１の外側に、図３（ｃ）に示すように、金属製の連結材２を保持部材１の軸方向に配置するとともに該連結材２と保持部材１の帯板１ａとをスポット溶接等により固着する。これにより、隣接する帯板１ａ間の隙間ｄが確保されるとともに、単なる保持部材１のみでの強度、剛性の不足を連結材２で高めて、強度と剛性の大きい保持部材とする。
【００２０】
なお、前記連結材２は、帯状の金属板を用いるとともに保持部材１の周方向に所望の間隔で２本、３本等複数本配置するもので、図の例では図２のように２本配置されている。
【００２１】
次で、前記連結材２で連結された保持部材１の外周に、図３（ｄ）に示すように、消音材３を、該保持部材１の外周に消音材３を巻くか、筒状に形成された消音材３の内径部に保持部材１を挿入して備える。この消音材３としては前記のようなステンレスウールを使用する。
【００２２】
次で、図３（ｅ）に示す一方の端板５を固着した外管４の他端開口側から、前記図３（ｄ）のように組み付けた保持部材１と消音材３を図３（ｅ）のように挿入し、その後、他端側の端板６を外管４に固着する。このとき、保持部材１の前記流入口部１ｂと流出口部１ｃを両端板５，６から突出させる。
【００２３】
以上の工程により、前記図１及び図２に示す消音器７が形成される。
そして、該消音器７の流入口部１ｂに排気系の上流側排気管を接続し、流出口部１ｃに排気系の下流側排気管を接続して使用する。これにより、流入口部１ｂから流入した排気音は、保持部材１の隙間ｄにより形成される開孔部から消音材３に伝播して消音材３により消音される。このとき、前記保持部材１の隙間ｄを大きく設定して開孔率を極めて高く設定しておくことにより、多量の排気音が直接消音材３に入射し消音効果が高くなる。そして、消音材３が、グラスウールと比較して質量の高いステンレスウール等の金属繊維層で形成されていることにより、消音器７の外筒４からの放射音が、従来のグラスウールの消音器に比べて減少する。また、消音材３が金属繊維層で形成されているため、排気ガスの脈動にも十分耐え得ることができる。この消音材３として、ステンレスウールが最も適している。
【００２４】
図４は第２実施例を示す。
本第２実施例は、前記図１及び図２に示す第１実施例の保持部材１の外周に消音をも兼ねるステンレスウール層３ａを設けてこの外周にグラスウールからなる消音材３ｂを備えたものである。その他の構造は前記第１実施例と同様であるため、前記と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００２５】
本第２実施例は、消音材としてグラスウールを使用する場合に、このグラスウールが保持部材１の隙間ｄから排出されないようにステンレスウール層３ａを設けたものである。
【００２６】
本第２実施例においても前記第１実施例と同様の作用、効果を発揮できる。
図５は前記の連結材２の他の例を示す。
前記の保持部材１内には高温の排気ガスが流通することから、前記の連結材２が高温に加熱され、熱膨脹、熱収縮する。そのため、前記連結材２に図５に示すように、軸方向に伸縮できる波状部２ａを、１箇所或いは複数箇所形成して、前記の熱膨脹及び収縮を吸収するようにしたものである。
【００２７】
このように連結材２に波状部２ａを形成することにより、従来、熱膨脹、熱収縮に対応するために内管に設けられていたメッシュリングが不要になり、コスト低減を図ることができる。
【００２８】
図６は前記の保持部材１の帯板１ａと連結材２との固着方法の他の例を示すもので、連結材２に図６に示すような帯板１ａに嵌合する凹部２ｂを形成し、該凹部２ｂを帯板１ａに嵌合固定したものである。
【００２９】
図７は前記の凹部２ｂを鳩尾状の凹部２ｃに形成して、凹部２ｃの抜け止めをし、連結材２と帯板１ａとの嵌合固定をより高めたものである。
これらの凹部２ｃの嵌合により、前記の帯板１ａと連結材２との溶接作業をなくして、帯板１と連結材２との固着作業を容易にすることができる。
【００３０】
図８は参考例を示す。
本参考例は、前記実施例の保持部材１の別例として、ワイヤを螺旋状に巻き加工して筒状に形成して保持部材１０としたものである。
【００３１】
すなわち、ステンレスワイヤなどの金属製のワイヤ１０ａを所望の径で、かつ要求される開孔率により隣接するワイヤ１０ａ，１０ａとの間隔を所定に設定して巻き加工し、所望の隙間ｄを形成している。この隙間ｄが開孔部になる。そして、この保持部材１０が前記実施例と同様のステンレスウールなどの金属繊維からなる消音材３の内径部に備えられている。この保持部材１０は、ステンレスウールなどの消音材３を所望の内径及び外径及び長さに成形する際に、その内径部に同時に巻き付けるか、消音材の成形後に保持部材１０を挿入して備える。
【００３２】
また、前記保持部材１０の入口側及び出口側には、ステンレスシートなどの金属板を円筒状に形成してなる流入口部１０ｂと流出口部１０ｃが、ワイヤ１０ａとの接触部で溶接して備えられている。この円筒状の流入口部１０ｂと流出口部１０ｃは、その軸方向長を所望に設定して形成する。
【００３３】
そして、前記ステンレスウールなどの金属繊維からなる消音材３は、前記流入口部１０ｂと流出口部１０ｃにおいて、スポット溶接Ｗなどによって固定されている。このスポット溶接Ｗは周方向に数点施す。
【００３４】
そして、前記のように保持部材１０及び流入口部１０ｂ及び流出口部１０ｃを組み合わせたものを、一方の端板５を固着した外管４の他端開口側から挿入し、その後、他端側の端板６を外管４に固着する。このとき、前記流入口部１０ｂと流出口部１０ｃを両端板５，６から突出させる。このような組み付けにより図８に示すような消音材３の内径を保持部材１０で保持した消音器１１が形成される。
【００３５】
本参考例によれば、保持部材１０をワイヤ１０ａで形成したので、前記帯板１ａからなる保持部材１に比べて隙間ｄ、すなわち開孔率を極めて大きくすることができ、排気音の消音材３への入射量を更に高めることができる。
【００３６】
更に、保持部材１をワイヤ１０ａで形成したので、その保持部材１の剛性が前記の帯板１ａに比べて高くなり、前記のような連結材２が不要になる。更に、本参考における消音材３も前記実施例と同一材で形成されているため、前記と同様に外筒からの放射音を減少させることができる。
【００３７】
図９は本発明をメインマフラに適用した第３実施例を示す。すなわち、メインマフラ２０に設けられるアウトレットパイプ２１において、そのメインマフラ２０内に位置する部分の一部を前記図１乃至図３に示す第１実施例の保持部材１と連結材２で形成し、該保持部材１の外周に前記の金属繊維からなる消音材３を設け、その外周を外管２２で被覆したものである。図中、２３はインレットパイプを示す。
【００３８】
本第３実施例においても、前記第１実施例と同様の作用、効果を発揮できる。なお、本第３実施例における保持部材１を前記図８に示す参考例の保持部材１０で形成してもよく、更に、消音材３部を図４に示すようなステンレスウール層３ａとグラスウールの消音材３ｂで形成してもよい。更に、連結材２を、前記図５乃至図７に示す構造にしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のようであるから、本願発明においては、保持部材によって消音材の内径を保持するとともに消音材への開孔率を従来の内管よりも大きくすることができる。そのため、消音材への排気音の入射量を大きくして消音効果を高めることができる。また、このように開孔率を大きくしても消音材を金属繊維で形成したので、その消音材が吸引排出されるおそれがない。更に、金属繊維はグラスウールに比べて質量が高いため、消音器の外筒からの放射音を減少させることができる。
【００４０】
更に、前記のような帯板の螺旋状の加工は、汎用的な治具で行え、従来のようなプレスによる孔明け加工及び孔明け 加工された板をパイプ状に曲げ加工するための金型が不要になり、更に従来のように開孔率、直径、長さが異なる内管毎に金型を変更する必要がなく、従来の内管の製造に比べて投資金額を大幅に低減できる。
【００４１】
また、前記の保持部材を帯板で形成した場合には、帯板間を連結材で連結することにより、その帯板間の隙間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す消音器の縦断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は図１の消音器の製造工程を示す図。
【図４】本発明の第２実施例を示す消音器の縦断面図。
【図５】本発明における連結材の他の例を示す側面図。
【図６】本発明における連結材の更に他の例を示す側断面図。
【図７】本発明における連結材の更に他の例を示す側断面図。
【図８】参考例を示す消音器の縦断面図。
【図９】本発明をメインマフラに適用した第３実施例を示す略断面図。
【符号の説明】
１，１０ 保持部材
１ａ 帯板
ｄ 隙間
２ 連結材
３，３ａ，３ｂ 消音材

Claims (2)

1. 金属繊維からなる筒状の消音材の内周面に、金属製の帯板を螺旋状に加工してなる保持部材を備え、前記保持部材の軸方向に連結材を配置し、該連結材と前記帯板とを固着したことを特徴とする消音器。
2. 前記消音材をステンレスウールで形成した請求項１記載の消音器。

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