JP4576239B2 - エンジン用マフラ - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等のエンジンに用いるマフラに関する。更に詳しくは、断面長円形に形成したマフラ本体内をセパレータで複数個の室に仕切ったエンジン用マフラに関するものである。

従来、上記のようなエンジン用マフラにおいて、そのマフラ本体（シェル）内に排気と共に流入した騒音がマフラ本体を透過して外部に洩れる、いわゆる透過音（放射音）を低減するために、上記マフラ本体を内外二重もしくはそれ以上の多重構造の金属筒体等で形成したり、その内外多重の筒体間に吸音材を充填する等の方法が提案されている。しかし、マフラ本体を上記のように内外多重に形成したり、その内外間に吸音材を充填するものは、重量や材料コストが増大する等の不具合がある。

一方、マフラ本体の透過音は、マフラ本体の剛性が高く振動が少ない箇所からの透過は少ないが、マフラ本体の剛性が低く振動が多い箇所からの透過が多い。例えば、断面長円形（楕円形を含む、以下同様）のマフラ本体にあっては、その長軸方向両端部の曲率半径が小さい部分では剛性が高く透過音が少ないが、短軸方向両側の曲率半径が大きい部分では剛性が低く透過音が多い。そのため、マフラ本体を、その周方向全長にわたって内外多重に形成したり、その内外間に吸音材を充填したものは、必ずしも必要でない部分をも多重構造に形成したり、吸音材を充填していることになる。

そこで、下記特許文献１においては、マフラ本体を内外二重に形成し、そのマフラ本体の剛性の低い部分、すなわち断面長円形のマフラ本体における短軸方向両側の曲率半径が大きい部分の内外筒体（シェル）間にのみ中間板を介在させることが提案されている。しかし、上記中間板は内外筒体間に単に挟んだ構成であるからエンジン振動等で不用意に移動したり、共振して騒音を発するおそれがある。そこで、上記中間板をスポット溶接等で内外筒体に固定すると、その溶接箇所が腐食の原因となる等の問題がある。

実開平６−１８６１３号公報

本発明は上記の問題点に鑑みて提案したもので、透過音が少なく、かつ安定性および耐久性がよく、しかも軽量で容易・安価に製造することのできるエンジン用マフラを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明によるエンジン用マフラは、以下の構成としたもの
である。すなわち、両端部をエンドプレートで閉塞した断面長円形のマフラ本体内をセパレータによって複数個の室に仕切ったエンジン用マフラにおいて、前記セパレータまたは／およびエンドプレートの周縁部に、前記マフラ本体との嵌合用の短筒状フランジ部を一体に設けると共に、前記短筒状フランジ部の突出する側に前記短筒状フランジ部の一部を延長して前記マフラ本体の少なくとも短軸側の内面を覆う舌片状の遮音体を一体に設け、前記遮音体と前記短筒状フランジ部とを有する前記セパレータまたは／およびエンドプレートを一つの部材で構成し、前記遮音体を前記マフラ本体の内面に圧接して設けることを特徴とする。また、本発明のエンジン用マフラは、前記遮音体を前記マフラ本体の短軸側のみに設けることを特徴とする。また、本発明のエンジン用マフラは、前記遮音体の前記マフラ本体の軸線方向の長さを、前記室の前記マフラ本体の軸線方向の長さの半分以上とすることを特徴とする。また、本発明のエンジン用マフラは、前記遮音体に直径３ｍｍ以下の貫通小孔を設けることを特徴とする。また、本発明のエンジン用マフラの製造方法は、両端部をエンドプレートで閉塞した断面長円形のマフラ本体内をセパレータによって複数個の室に仕切り、前記セパレータの周縁部に、前記マフラ本体との嵌合用の短筒状フランジ部を一体に設けると共に、前記短筒状フランジ部の突出する側に前記短筒状フランジ部の一部を延長して前記マフラ本体の短軸側の内面を覆う舌片状の遮音体を一体に設け、前記遮音体と前記短筒状フランジ部とを有する前記セパレータを一つの部材で構成し、前記遮音体を前記マフラ本体の内面に圧接して設けるエンジン用マフラの製造方法であって、前記セパレータの前記短軸方向で対向する前記遮音体の間隔を押し縮めながら、前記セパレータを前記マフラ本体内に押し込み、前記対向する前記遮音体を弾性復元力で前記マフラ本体の内面に圧接する工程を備えることを特徴とする。

上記のようにセパレータまたはエンドプレートもしくは両方の周縁部に、マフラ本体との嵌合用の短筒状フランジ部を一体に設けると共に、その短筒状フランジ部の一部を延長して長円形マフラ本体の少なくとも短軸側の内面を覆う遮音体を、上記フランジ部と一体に且つマフラ本体内面に圧接させて設けたことによって、その遮音体の遮音機能でマフラ本体を透過して外部に洩れる透過音を低減できると共に、その遮音体をマフラ本体の短軸側の内面に圧接させたことによって、前記のように、もともと剛性が比較的低い短軸側の マフラ本体の剛性およびダンピング効果（吸音効果）を高めることが可能となり、それによっても透過音を低減することができる。その結果、上記両方の作用効果が相まって透過音が少なく、かつ安定性および耐久性のよいエンジン用マフラを提供することが可能となる。

以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明によるエンジン用マフラの一実施形態を示す横断平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３はセパレータの斜視図である。

図示例のエンジン用マフラＭは、両端部をエンドプレート２ａ，２ｂで閉塞した断面長円形（楕円形）のマフラ本体１内を２つのセパレータ３ａ，３ｂによって３つの室４ａ〜４ｃに仕切った構成であり、上記マフラ本体１とエンドプレート２ａ，２ｂおよびセパレータ３ａ，３ｂは、本実施形態においては、それぞれ１重に形成されている。また上記各エンドプレート２ａ，２ｂとセパレータ３ａ，３ｂの周縁部には、それぞれ短筒状のフランジ部２０，３０が一体に形成され、そのフランジ部２０，３０をマフラ本体１内に圧入嵌合させた構成である。

図中、５は図に省略したエンジンからの排気を不図示の排気管を介してマフラ本体１内に導く排気導入パイプ、６は排出パイプであり、上記導入パイプ５からマフラ本体１内に導入された排気は、その導入パイプ５の周面に形成した貫通小孔５ａ，５ｂから室４ａ，４ｂ内に流入した後、排出パイプ６の上流側の端部６ａおよび排出パイプ６の周面に形成した貫通小孔６ｂから該排出パイプ６内を経て、その下流側の端部６ｃからマフラ本体１の外に排出される構成であり、上記室４ａ，４ｂは膨張室としての機能を有する。

上記導入パイプ５の下流側の端部５ｃは室４ｃ内に開口し、その開口端５ｃと、上記導入パイプ５の周面に形成した貫通小孔５ｂとの間の導入パイプ５内の管路が、共鳴型消音器における、いわゆる咽喉部としての機能を有し、上記室４ｃが共鳴室としての機能を有する。

前記各セパレータ３ａ，３ｂの周縁部には、前述のようにマフラ本体１との嵌合用の短筒状フランジ部３０が一体に設けられ、その各短筒状フランジ部３０の一部をマフラ本体１の軸線方向と平行な方向（以下、単に軸線方向という）に延長して舌片状の遮音体３１を上記フランジ部３０と一体に設けたものである。その遮音体３１は長円形マフラ本体１の短軸方向両側の曲率半径が大きい部分の内面を覆うようにして、それらに圧接して設けられている。

その遮音体３１をマフラ本体１の内面に圧接させる手段として、本実施形態においてはマフラ本体１内に長円形のセパレータ３ａ，３ｂを押し込むことによって、その長円形セパレータの長軸方向にマフラ本体１が押し広げられると同時に、短軸方向にマフラ本体１が狭められることによって、その内面がセパレータ３ａ，３ｂの周縁部に密着するようにしたものである。

なお、上記各セパレータ３ａ，３ｂの上記短軸方向に対向する遮音体３１・３１の間隔を予め装填時の間隔よりもやや広めに形成して、その両遮音体３１・３１の間隔を押し縮めながらマフラ本体１内に装着し、その各遮音体３１・３１の弾性復元力でマフラ本体１の内面に圧接させるようにすれば、上記マフラ本体１に対する遮音体３１・３１の圧接力を更に高めることができる。

上記遮音体３１は、マフラ本体１内の全ての室４ａ〜４ｃに設けてもよいが、例えば共鳴型消音器の共鳴室内には必ずしも設けなくてもよい。その理由は、上記のような共鳴室内に排気が流入することは少なく、その共鳴室内からマフラ本体を透過して外部に洩れる透過音も少ないからである。

そこで、本実施形態においては、共鳴室としての機能を有する室４ｃ内には遮音体３１を設けることなく、排気が多く流通する排気膨張室としての機能を有する室４ａ，４ｂにのみ遮音体３１を設けたものである。それによって共鳴室に遮音体３１を設けた場合よりも重量やコストを軽減できると共に、排気騒音が透過しやすい膨張室に遮音体３１を設けることで消音性能を向上させることが可能となる。

上記のようにしてセパレータ３ａ，３ｂの短筒状フランジ部３０の一部を延長してマフラ本体１の内面を覆う遮音体３１を設けたから、その遮音体３１でマフラ本体１を通過する透過音が低減されると共に、上記遮音体３１をマフラ本体１の内面に圧接させたことによって、該マフラ本体１の剛性およびダンピング効果が増し、それによってもマフラ本体１を通過する透過音を低減することができる。その結果、上記両者の作用が相まって透過音が大幅に低減され、消音性能のよいエンジン用マフラを容易・安価に得ることが可能となるものである。

なお上記遮音体３１は、必ずしもマフラ本体１の周方向全長に設ける必要はなく、少なくとも図のように長円形マフラ本体１の短軸側の曲率半径が大きく剛性の低い部分（図２で上部および下部）に設ければよいので重量の増加を抑制することができる。また遮音体３１のマフラ本体１の軸線方向と平行な方向の長さ（図１で左右方向の長さ）は適宜であるが、あまり短いと遮音効果が低下するので、好ましくは遮音体３１を設けた室３ａ、３ｂのマフラ本体１近傍における軸線方向長さの半分程度もしくはそれ以上の長さとするのが望ましい。

さらに必要に応じて例えば図４に示すように遮音体３１に多数の貫通小孔３２や不貫通の凹部等を形成すれば、重量を軽減することができる。この場合、上記貫通小孔３２は、あまり大きいと遮音効果が低下するので、直径３ｍｍ以下とするのが望ましい。その程度の大きさの貫通小孔であれば、図のように多数設けても遮音効果があまり低下しないことが実験により確かめられている。

上記実施形態は、セパレータ３ａ，３ｂの短筒状フランジ部３０の一部を延長して遮音体３１を設けたが、図のようなマフラ本体１に嵌合する短筒状フランジ部２０を有するエンドプレート２ａ，２ｂにあっては、そのエンドプレートのフランジ部２０の一部を延長して遮音体を設けることもできる。

また上記のような構成のマフラを製造するに当たっては、セパレータ３ａ，３ｂと排気導入パイプ５および排出パイプ６とを１つのユニットとして予め組付けた状態でマフラ本体１内に一括して挿入（圧入）することができる。また、場合によってはエンドプレート２ａ，２ｂのいずれか一方または両方をも上記ユニットに予め組付けた状態でマフラ本体１内に挿入（圧入）することもできる。そして挿入後は図１のようにマフラ本体１の両端部とエンドプレート２ａ，２ｂのフランジ部２０とを溶接Ｗ等で固着すれば、容易に製造することができる。

以上のように、本発明によるエンジン用マフラは、セパレータ３ａ，３ｂまたは／およびエンドプレート２ａ，２ｂの周縁部に、マフラ本体１との嵌合用の短筒状フランジ部を一体に設けると共に、その短筒状フランジ部の一部を延長して上記長円形マフラ本体１の少なくとも短軸側の内面を覆う遮音体３１を、上記フランジ部と一体に且つマフラ本体内面に圧接させて設けたから、上記遮音体３１による直接的な透過音防止効果と、上記遮音体３１をマフラ本体内面に圧接させてマフラ本体の剛性およびダンピング効果を高めることによって透過音を減少させる効果とが相まって軽量で消音性能のよいエンジン用マフラを提供することが可能となるもので、この種のマフラの設計の自由度や産業上の利用可能性を増大させることができる。

本発明によるエンジン用マフラの一実施形態を示す横断平面図。 図１におけるＡ−Ａ断面図。 上記実施形態におけるセパレータの斜視図。 セパレータの変更例を示す斜視図。

符号の説明

Ｍ エンジン用マフラ
１ マフラ本体
２ａ、２ｂ エンドプレート
３ａ、３ｂ セパレータ
３０ 短筒状フランジ部
３１ 遮音体
４ａ〜４ｃ 室
５ 排気導入パイプ
６ 排出パイプ
６ａ、６ｂ 貫通小孔
６ｃ 下流側端部

Claims (5)

1. 両端部をエンドプレートで閉塞した断面長円形のマフラ本体内をセパレータによって複数個の室に仕切ったエンジン用マフラにおいて、
   前記セパレータまたは／およびエンドプレートの周縁部に、前記マフラ本体との嵌合用の短筒状フランジ部を一体に設けると共に、
   前記短筒状フランジ部の突出する側に前記短筒状フランジ部の一部を延長して前記マフラ本体の少なくとも短軸側の内面を覆う舌片状の遮音体を一体に設け、
   前記遮音体と前記短筒状フランジ部とを有する前記セパレータまたは／およびエンドプレートを一つの部材で構成し、
   前記遮音体を前記マフラ本体の内面に圧接して設けることを特徴とするエンジン用マフラ。
2. 前記遮音体を前記マフラ本体の短軸側のみに設けることを特徴とする請求項１記載のエンジン用マフラ。
3. 前記遮音体の前記マフラ本体の軸線方向の長さを、前記室の前記マフラ本体の軸線方向の長さの半分以上とすることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン用マフラ。
4. 前記遮音体に直径３ｍｍ以下の貫通小孔を設けることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のエンジン用マフラ。
5. 両端部をエンドプレートで閉塞した断面長円形のマフラ本体内をセパレータによって複数個の室に仕切り、
   前記セパレータの周縁部に、前記マフラ本体との嵌合用の短筒状フランジ部を一体に設けると共に、
   前記短筒状フランジ部の突出する側に前記短筒状フランジ部の一部を延長して前記マフラ本体の短軸側の内面を覆う舌片状の遮音体を一体に設け、
   前記遮音体と前記短筒状フランジ部とを有する前記セパレータを一つの部材で構成し、
   前記遮音体を前記マフラ本体の内面に圧接して設けるエンジン用マフラの製造方法であって、
   前記セパレータの前記短軸方向で対向する前記遮音体の間隔を押し縮めながら、前記セパレータを前記マフラ本体内に押し込み、前記対向する前記遮音体を弾性復元力で前記マフラ本体の内面に圧接する工程を備えることを特徴とするエンジン用マフラの製造方法。

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