JP4336615B2

JP4336615B2 - 過給機の吸気サイレンサ

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Publication number: JP4336615B2
Application number: JP2004139967A
Authority: JP
Inventors: 義則河野
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2024-05-10
Also published as: JP2005320915A

Description

本発明は、吸気を加圧して供給するためにエンジンに具備される過給機の空気吸込口に取り付けられ、吸気音の消音を行う吸気サイレンサの技術に関する。

従来から、エンジンにおいては、軽量性やコンパクト性を保ちつつ高出力化を図るため、吸気を圧縮して燃焼室に送り込む過給機を具備するものがある。そして、この過給機による過給時に発生する吸気音を低減させるための吸気サイレンサを備える技術が一般的となっている。こうした過給機の吸気サイレンサに関しては、特許文献１に示すような構造のものがある。この特許文献１に示されている吸気サイレンサは、過給機とエンジンの吸気マニホールドとの間に設けられるものである。具体的には、中央部に多数の孔が開けられた円筒状のインナーパイプ（内筒）と、このインナーパイプの外周に装着され、中央部に大径部が形成されたアウターケース（外筒）とを有し、これらインナーパイプとアウターケースとをそれぞれの両端部にて結合固定することでインナーパイプとアウターケースとの間にインナーパイプの吸気通路と前記多数の孔を介して連通する消音室を形成したものである。このような構造においては、インナーパイプ内の吸気通路を通過する吸気が前記多数の孔から前記消音室に入り込むことによる吸気の体積の膨張などにより消音効果を得ることができる。そして、この特許文献１に示されている技術は、インナーパイプとアウターケースとの結合部に関するものであり、この結合部を工夫することにより、製造工数を減少させるとともに吸気サイレンサからエンジン内への異物の吸入を防止している。このように、吸気サイレンサからエンジン内への異物の吸入を防止することは、過給機による過給を行う上で安全性の面から重要なことである。

また、過給機の空気吸込口に直接取り付けられる吸気サイレンサには、図５に示すような構造のものがある（例えば、特許文献２参照。）。図５は従来の吸気サイレンサの断面図である。すなわち、吸気サイレンサ１１０は、パンチングメタル（多孔板）で構成され空気吸込部を形成する外筒１１１と、この外筒１１１の両端部の開口部をそれぞれ覆う蓋板１１２及び下板１１３ａとを、蓋板１１２の外側から下板１１３にかけて貫通する複数のボルト１１４及びナット１１５によって組み付けることで略円筒状のケースを構成し、このケース内に複数の吸音エレメント１１８を収納している。そして、前記ケースにおいて下板１１３ａの外側に固定される取付板１１３ｂをバンド１２０により締め付けることで、吸気サイレンサ１１０を過給機の空気吸込口１０３ｂに固定している。このような構造の吸気サイレンサ１１０において、略円筒状となるケースの側面となる外筒１１１から、この外筒１１１の外側に設けられるプレクリーナ１１１ａを介して逆放射方向に空気を吸い込み、過給機に供給する空気内の異物を除去するとともに吸気音を低減させている。

特開平１１−２３６８６０号公報特開平１１−２９４２７６号公報

ところで、図５に示すような構造の吸気サイレンサ１１０において、その消音効果を高めるため、前記特許文献１に示されているような吸気サイレンサのように、外筒１１１の内部に内筒を設ける構成が考えられる。この場合、図６に示すような構成となる。図６は従来の吸気サイレンサにおける内筒の固定方法の一例を示す断面図である。なお、図５と同一の部材については同一の符号を付して説明を省略する。すなわち、内筒１１７を外筒１１１よりも短く過給機の空気吸込口１０３ｂと略同一の径を有する筒状体にパンチングメタルにより構成する。また、内筒１１７の外周面には、外筒１１１から吸い込まれる空気による吸気音を吸音するためのグラスウールやフェルト等の吸音材１１７ａを貼設する。そして、この内筒１１７の一端を下板１１３ａに固定することとなる。この場合、内筒１１７の固定方法としては、Ｌ字状の板状部材である取付金具１２５を介してスポット溶接などの溶接により複数箇所で固定する方法が考えられる。この際、下板１１３ａ側に固定する取付金具１２５の固定片１２５ａは、下板１１３に対して溶接を行うことができるが、内筒１１７側に固定する取付金具１２５の固定片１２５ｂは、前述したように内筒１１７の外周に貼設される吸音材１１７ａのため溶接を行うことが難しく、図示のようにリベットやボルト等の固定具１２６を用いた固定方法となる。

しかし、このような固定方法により外筒１１１内に内筒１１７を設けた場合、前記特許文献１に示されている技術の観点から、次のような不具合が生じる可能性がある。すなわち、過給機を含めエンジンが作動状態にあるとき、これらは高い周波数で振動し、この高周波数の振動により吸気サイレンサも振動する。このため、前述したような内筒１１７の固定方法においては、取付金具１２５と内筒１１７とを固定するリベット等の固定具１２６が、長期間にわたる使用などにより破損したり外れたりすることが考えられる。また、固定具１２６と下板１１３との間には、特許文献１に示されているようなスポット溶接により発生するスパッタが残存する可能性もある。こうした場合、外れた固定具１２６や残存スパッタ等の異物を過給機が吸い込むこととなる。このことは過給機の構成部品の破損、ひいてはエンジンの運転不能という事態を引き起こす原因となる可能性がある。

そこで、本発明は、過給機の空気吸込口に取り付けられる吸気サイレンサにおいて、従来のものと比較して高い消音効果を有するとともに高い安全性を有し、しかも、簡単な構成であり製造工数を削減することができる過給機の吸気サイレンサを提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、過給機（１）の空気吸込口（３ｂ）に取り付けられ、略円筒状に構成される外周面から逆放射方向に空気を吸い込む過給機の吸気サイレンサ（１０）であって、多孔板で構成され空気吸込部を形成する円筒状の外筒（１１）と、前記外筒（１１）の一側の開口部を覆う円盤状の蓋板（１２）と、前記外筒の他側の開口部を覆うとともに該外筒の内部を過給機の空気吸込口と連通させる取付板（１３）と、前記外筒（１１）内に設けられ、多孔板で構成され吸音材を有する円筒状の内筒（１７）と、前記外筒（１１）内に収納され、該外筒（１１）の軸心部から放射状に板状部材を配するとともに前記内筒（１７）が挿嵌される切込部（１８ａ）を有する、複数の吸音エレメント（１８・・・）と、前記取付板（１３）と前記内筒（１７）との間に、前記内筒（１７）よりも大きい外径及び該内筒よりも小さい内径を有する円環部材（１９）を介装し、前記内筒（１７）を前記吸音エレメント（１８）の一側から切込部（１８ａ）に挿嵌するとともに、該内筒（１７）の他側を前記円環部材（１９）によって押え込み、前記吸音エレメント（１８・・・）と円環部材（１９）により内筒（１７）を挟み込んだ状態で、ボルト（１４）を、蓋板（１２）と円環部材（１９）と取付板（１３）に挿入貫通させ、ナット（１５）螺装することによって、該外筒（１１）内に、前記吸音エレメント（１８・・・）と内筒（１７）を固定する構成としたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、外筒１１内に吸音エレメント１８・１８・・・を設けることにより、外筒１１の外周面から逆放射方向に吸い込まれる空気が吸音エレメント１８・１８・・・の内側の面に当たることによって吸気音が低減される。
このため、吸音エレメント１８の数が多いほど外筒１１内に吸い込まれる空気が接触する面積が増加して消音効果が高まる。
よって、吸音エレメント１８の曲げ角の角度や設ける数は、吸音エレメント１８の数の増減によって変化する消音効果や、過給機１へ供給される空気量などが考慮され設定される。
また、従来と比較して高い消音効果が得られ、簡単な構成であり製造工数の削減が図れるとともに、吸気サイレンサ内において破損する固定具や残存スパッタ等の異物の発生がなくなることから安全性の高い吸気サイレンサを構成することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る過給機及び吸気サイレンサを示す側面図、図２は吸気サイレンサの断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、図４は内筒の取付構造を示す斜視図である。

まず、本発明に係る吸気サイレンサ１０が取り付けられる過給機１の概略構成について図１を用いて説明する。過給機１は、タービン２とコンプレッサ３とを備えており、これらは同一の回転軸によって連結されている。つまり、タービン２のタービンホイル２ａとコンプレッサ３のコンプレッサホイル３ａとが、タービン２とコンプレッサ３との間に設けられる軸受部４において支持される回転軸（図示せず）によって直結されており、これらが同じ回転数で駆動される。

タービン２は、排気入口７から導入されるエンジンからの排気ガスによりタービンホイル２ａが回転駆動され、前記回動軸を駆動する。タービンホイル２ａを回転駆動した余剰排気ガスは排気出口８から排出され、図示せぬ排気ベントにて排出される。コンプレッサ３は、吸気サイレンサ１０を介して空気吸込口３ｂから外部の空気を導入するのに加えて、前記タービン２の回転駆動によるコンプレッサホイル３ａの回転によって導入する空気を圧縮する。そして、この加圧された空気は、コンプレッサ３内と連通している吸気管９を介してエンジンの燃焼室内へと吸気として送り込まれる。このような構成の過給機１がエンジンに具備され、吸気を圧縮して燃焼室に送り込むことでエンジンの高出力化が図られている。そして、この過給機１の空気吸込口３ｂに取り付けられる吸気サイレンサ１０は、過給機１内に吸い込まれる空気中の異物を除去するとともに吸気音の消音を行うためのものである。以下、本発明に係る吸気サイレンサ１０について図２から図４を用いて説明する。

吸気サイレンサ１０は、パンチングメタル（多孔板）で構成され空気吸込部を形成する円筒状の外筒１１と、この外筒１１の両端部の開口部のうち一側（外側）の開口部を覆う円盤状の蓋板１２と、外筒１１の他側（過給機１側）の開口部を覆うとともにこの外筒１１の内部を過給機１の空気吸込口３ｂと連通させる取付板１３とにより、略円筒状のケースを構成している。

外筒１１は、パンチングメタルで構成されている外周面を吸気サイレンサ１０の空気吸込部としており、この外筒１１の外周面の略全面にはプレクリーナ１１ａが貼設されている。これにより、外筒１１の外周面から空気が吸い込まれる際、プレクリーナ１１ａを介することによって空気中の異物が予め除去される。蓋板１２は、その周縁部に外筒１１の外周に沿うように断面視コ字状となる延設部１２ａが形成されており、この延設部１２ａが外筒１１の外周面側に当接した状態となるように蓋板１２がプレクリーナ１１ａを含む外筒１１に嵌められる。取付板１３は、その周縁部に外筒１１の外周に沿うように断面視コ字状となる延設部１３ａが形成されており、この延設部１３ａが外筒１１の外周面側に当接した状態となるように取付板１３がプレクリーナ１１ａを含む外筒１１に嵌められる。また、取付板１３の中央部には、外筒１１の内部と過給機１の空気吸込口３ｂとを連通させるための開口部が設けられるとともに、吸気サイレンサ１０を過給機１に取り付けるための複数の取付片１３ｂ・１３ｂ・・・が、前記延設部１３ａと反対側に向けて空気吸込口３ｂの外周面に沿うように延設されている。

そして、これら外筒１１、蓋板１２及び取付板１３は、蓋板１２の外側から蓋板１２及び取付板１３を貫通する固定具としての複数のボルト１４と、ナット１５とによって複数箇所（本実施形態では３箇所）固定され組み付けられている。この際、ボルト１４は、蓋板１２及び取付板１３それぞれに形成されるボルト孔を貫通するとともに、蓋板１２と取付板１３との間にスペーサ１６を介装している。

また、外筒１１内には、パンチングメタルで構成される円筒状の内筒１７が設けられている。なお、内筒１７を外筒１１内に設ける際の固定方法については後述する。内筒１７は、その径を過給機１側の空気吸込口３ｂの径と略同一とし、軸心方向の長さを外筒１１の長さの略半分としている。そして、内筒１７は、外筒１１内において過給機１側に外筒１１と略同心配置される。また、内筒１７はグラスウールやフェルト等を素材とする吸音材１７ａを有している。吸音材１７ａは内筒１７の外周面の略全面に貼設されており、この吸音材１７ａによって外筒１１の外周面から吸い込まれる空気による吸気音が吸収される。つまり、このように吸音材１７ａが貼設された内筒１７を設けることにより、吸気サイレンサ１０の消音効果の向上が図れる。

また、外筒１１内には、複数（本実施形態では８個）の吸音エレメント１８・１８・・・が、外筒１１の軸心部から放射状に板状部材を配するように収納されている。吸音エレメント１８は、板状部材がＶ字状に折曲げ形成されたものであり、複数の吸音エレメント１８・１８・・・が、それぞれの折曲部を外筒１１の軸心部に向けて配置され外筒１１内において隙間なく収納される。そのため、吸音エレメント１８のＶ字のそれぞれの片は外筒１１の半径と略同一の長さに形成される。なお、吸音エレメント１８について、その曲げ角（中心角）の角度や外筒１１内に設ける数は図示の場合に限定されるものではない。つまり、これら吸音エレメント１８・１８・・・は、略等間隔（角度）で軸心部から放射状に配置されれば良く、外筒１１内において前述したように配置された状態で隙間なく収納されればよい。

また、吸音エレメント１８は、内筒１７が挿嵌される切込部１８ａを有している。この切込部１８ａは、吸音エレメント１８のＶ字のそれぞれの片に軸心方向と平行に形成され、内筒１７の軸心方向の長さと略同一の深さを有しており、吸音エレメント１８の折曲部から内筒１７の半径と略同じ長さの位置、即ち吸音エレメント１８が外筒１１内に収納された状態で内筒１７が挿嵌される位置に設けられる。つまり、切込部１８ａは、複数の吸音エレメント１８・１８・・・が外筒１１内に収納された状態で内筒１７に対応した形状となり、内筒１７が挿嵌可能となるように形成される。

このように、外筒１１内に吸音エレメント１８・１８・・・を設けることにより、外筒１１の外周面から逆放射方向に吸い込まれる空気が吸音エレメント１８・１８・・・の内側の面に当たることによって吸気音が低減される。このため、吸音エレメント１８の数が多いほど外筒１１内に吸い込まれる空気が接触する面積が増加して消音効果が高まると考えられる。よって、吸音エレメント１８の曲げ角の角度や設ける数は、吸音エレメント１８の数の増減によって変化する消音効果や、過給機１へ供給される空気量などが考慮され設定される。また、外筒１１内に設ける吸音エレメントは、外筒１１の軸心部から放射状となる板状部材を配する構成であればよく、本実施形態のように複数のＶ字状の板部材から構成するものの他、中心軸を有し、この中心軸の周囲に複数の板状部材を放射状に設けた一体構造としてもよい。

そして、吸気サイレンサ１０において、前記内筒１７と前記取付板１３との間には、円環部材１９が介装される。この円環部材１９は、図４に示すように円環状の板部材であり、内筒１７よりも大きい外径及び内筒１７よりも小さい内径を有している。つまり、円環部材１９は、内筒１７と同心配置された状態で内筒１７を押えることができる形状となっている。

このような構成において、内筒１７は次のようにして外筒１１内にて固定される。すなわち、前述したように外筒１１内に収納される吸音エレメント１８・１８・・・の切込部１８ａ・１８ａ・・・に内筒１７をその一側から挿嵌し、この状態で内筒１７の他側（過給機１側の端面）を前記円環部材１９によって押え込んで固定する。つまり、吸音エレメント１８・１８・・・と円環部材１９とによって内筒１７を挟み込んだ状態となる。そして、この内筒１７が挟み込まれた状態で、ボルト１４を蓋板１２の外側からこの蓋板１２、円環部材１９及び取付板１３を貫通し、ナット１５によって固定され、吸気サイレンサ１０が組み付けられる。この際、円環部材１９は、この円環部材１９に形成されるボルト孔１９ａにボルト１４を挿通させることによって内筒１７と取付板１３との間に介装される。このようにして、外筒１１内にて内筒１７が固定される。

このような構成の吸気サイレンサ１０が、取付板１３の取付片１３ｂ・１３ｂ・・・を過給機１の空気吸込口３ｂに沿わせた状態でベルト２０により締め付けられて取り付けられる。この際、締結具２０ａによってベルト２０の締付け及び取外しを行う。こうして過給機１に取り付けられる吸気サイレンサ１０は、空気吸込部である外筒１１の外周面において逆放射方向にプレクリーナ１１ａを介して異物を除去するとともに空気を吸い込む。このとき、吸い込まれる空気は、吸音エレメント１８・１８・・・のそれぞれの内側の面に当たることによって消音されるとともに、内筒１７の外周面に貼設される吸音材１７ａによって消音されて過給機１内へと吸い込まれる。

以上のような構成とすることにより、次のような効果を得ることができる。すなわち、外筒１１内に吸音エレメント１８・１８・・・及び内筒１７を設けることにより、従来と比較して高い消音効果が得られる。そして、この内筒１７は、吸音エレメント１８・１８・・・及び円環部材１９とによって挟み込まれることのみによって固定され、しかも吸音エレメント１８・１８・・・を外筒１１内に設ける際に溶接などを行う必要もない。つまり、これら吸音エレメント１８・１８・・・及び内筒１７は、リベット等の固定具を用いたり溶接を行ったりすることなく外筒１１内に設けることができる。これにより、簡単な構成であり製造工数の削減が図れるとともに、吸気サイレンサ１０内において破損する固定具や残存スパッタ等の異物の発生がなくなることから安全性の高い吸気サイレンサを構成することができる。

本発明の実施形態に係る過給機及び吸気サイレンサを示す側面図。吸気サイレンサの断面図。図２におけるＡ−Ａ断面図。内筒の取付構造を示す斜視図。従来の吸気サイレンサの断面図。従来の吸気サイレンサにおける内筒の固定方法の一例を示す断面図。

１過給機
３ｂ空気吸込口
１０吸気サイレンサ
１１外筒
１２蓋板
１３取付板
１７内筒
１７ａ吸音材
１８吸音エレメント
１８ａ切込部
１９円環部材

Claims

過給機（１）の空気吸込口（３ｂ）に取り付けられ、略円筒状に構成される外周面から逆放射方向に空気を吸い込む過給機の吸気サイレンサ（１０）であって、多孔板で構成され空気吸込部を形成する円筒状の外筒（１１）と、前記外筒（１１）の一側の開口部を覆う円盤状の蓋板（１２）と、前記外筒の他側の開口部を覆うとともに該外筒の内部を過給機の空気吸込口と連通させる取付板（１３）と、前記外筒（１１）内に設けられ、多孔板で構成され吸音材を有する円筒状の内筒（１７）と、前記外筒（１１）内に収納され、該外筒（１１）の軸心部から放射状に板状部材を配するとともに前記内筒（１７）が挿嵌される切込部（１８ａ）を有する、複数の吸音エレメント（１８・・・）と、前記取付板（１３）と前記内筒（１７）との間に、前記内筒（１７）よりも大きい外径及び該内筒よりも小さい内径を有する円環部材（１９）を介装し、前記内筒（１７）を前記吸音エレメント（１８）の一側から切込部（１８ａ）に挿嵌するとともに、該内筒（１７）の他側を前記円環部材（１９）によって押え込み、前記吸音エレメント（１８・・・）と円環部材（１９）により内筒（１７）を挟み込んだ状態で、ボルト（１４）を、蓋板（１２）と円環部材（１９）と取付板（１３）に挿入貫通させ、ナット（１５）螺装することによって、該外筒（１１）内に、前記吸音エレメント（１８・・・）と内筒（１７）を固定することを特徴とする過給機の吸気サイレンサ。