JP5364177B2 - 温度振動分離素子 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼機関内構成部品の熱及び音響の遮蔽に使用し得る遮蔽素子を備えた遮蔽装置に関するものである。本発明は、特にエンジン室又は足回り領域における熱、音響及び振動部品から車体への熱、音響及び振動の伝達を分離する遮蔽装置の取付けに関するものである。

遮蔽素子は、幅広い用途がある。遮蔽装置の特別な用途は、特に自動車産業で見られ、この場合遮蔽装置を遮熱材として用いて、例えばエンジン内で発生した熱や騒音から乗員又は構成部品を保護する。かかる構成部品は、主として触媒コンバーター、エキゾーストマニホールド、ターボチャージャー等のような排気系の一部である。遮蔽素子は、車室を高温と、振動に起因するノイズとから遮蔽するために設計されている。車両の外側ノイズレベルに対する一層厳しくなる規制を満たすためには、遮蔽素子が高度のノイズを吸収すべきである。

この種の用途に関して、遮蔽素子は、高い積載量がある際にその形状を保持し、さらに乗員を発生した熱や振動のかなりの割合から保護するために十分に堅く、剛体でなければならない。

例えば、アルミニウム又は合金から作製した単一金属板の使用は、しばしば不十分である。その理由は、かかる金属板が赤外線放射や伝達を低減し得るが、例えば音響減衰特性が低すぎるからである。

さらに、従来技術で述べた遮蔽素子は、例えば該遮蔽素子によって吸収された熱放射、音響波及び振動を車体の取り付け部位へ、そして最終的に車体へ伝達するという好ましくない特性を示すので、乗員と車両の感熱部品はもはや最適な保護を有しなくなる。

この種の遮蔽素子は、例えば特許文献１に開示されている。これは、断熱複合パネルの製造方法を開示する。しかし、複合パネルの周囲の構成部品への熱、音響及び振動の伝達を制限する問題はここで扱われていない。

特許文献２はまた、熱、音響及び振動絶縁材料並びにその製造方法を取り扱う。この場合、熱、音響及び振動減衰材料が開示され、該材料は、非鉄金属、特にアルミニウムの数枚のプロファイルシートを互いに重ね合わせて構成されている。

かかる材料を工業用絶縁材として、また車両と鉄道車両構造物の熱保護遮蔽物として使用することができる。複合パネルを囲む構成部品への熱、音響及び振動の伝達の適切な封じ込めの問題は、このどちらでも解決されない。さらに、絶縁効果は遮蔽素子それ自身によってのみ達成される一方、遮蔽素子や遮蔽された構成部品の取付け部位は高い熱および機械的負荷に曝される。

欧州特許第０９１７５０７号明細書 独国特許第４３２９ ４１１号明細書

本発明が扱う課題は、内燃機関、特に自動車の構成部品用の遮蔽装置を提供することであり、その装置は、生産や組み立てが容易で、加えてエンジン室または足回り領域の熱、音および振動部品から車体への熱、音響及び振動の伝達を遮蔽素子の取り付け部位で分離するのが容易である。

本課題を解決するために、本発明は、遮蔽装置が少なくとも第一貫通開口と、第一側面及び第二側面とを有する遮蔽素子と、中央に形成された第二貫通開口を有する金属ワイヤメッシュで作製したリングと、スペーサーリングの中心に向かってＬ字状横断面を有するスペーサーリングとを示すことを教示する。金属ワイヤメッシュリングはまた、貫通開口に向かってＬ字状横断面を有し、遮蔽素子の第一貫通開口及び第一側面に嵌合される。スペーサーリングは、第二貫通開口及び遮蔽素子の第二側面に嵌合される。

本発明に係る遮蔽装置の構造は、遮蔽素子がもはや遮蔽された構成部品と直接接触しないことを確実にする。構成部品から遮蔽素子への熱、音響及び振動の直接的な伝達が大幅に低減される。さらに、高温構成部品の熱膨張の伝達は、金属ワイヤリングの可撓性により相殺又は低減される。

取付け手段、例えばねじに働く力をスペーサーリングを介して吸収することができ、これは遮蔽装置を遮蔽された構成部品上に搭載する際に金属ワイヤリングが完全に圧縮されるのを防止する。スペーサーリングの高さを変えると、金属ワイヤリングに作用する初期張力を調整することを可能にするので、異なる振動周波数の伝達を低減することができる。

同様に、上記の作用はリングの材料としての金属ワイヤと、またワイヤメッシュの密度及び／又は厚さとの適当な選択により達成させることができる。

当業界で既知の音響、機械的及び／又は熱の遮蔽を保証する素子を遮蔽素子として使用することができる。遮蔽素子は２、３、４、５又はそれ以上の第一貫通開口を有するのが好ましく、それぞれの場合において、中心に配置された第二貫通開口を有する金属ワイヤメッシュリングを遮蔽素子の第一貫通開口及び第一側面に嵌合する。さらに、スペーサーリングを第二貫通開口及び遮蔽素子の第二側面に嵌合する。従って、さらなる取付け部位を遮蔽素子上に画成することができる。

例えば、０．１５から０．３０ｍｍ、好ましくは０．２０から０．２５ｍｍの厚さを有するステンレス鋼（例えば、材料番号１．４５１２または１．４５０９）またはアルミニウムの層を熱遮蔽のために使用することができる。しかしながら、異なる材料の層の組み合わせを遮蔽素子として使用することもできる。

同様に、金属ワイヤメッシュリング及びスペーサーリングをステンレス鋼（例えば、材料番号１．４５１２または１．４５０９）から作製することができる。

好ましい実施形態によれば、スペーサーリングは遮蔽された物体に対する取付け素子として設計される。遮蔽装置を遮蔽すべき構成部品上に取付ける場合、遮蔽素子の第一側面は、該部品から見て外方に向く側面を指すのに対し、遮蔽素子の第二側面は前記部品に直面する。取付けは、スペーサーリングを介して、例えば遮蔽された構成部品への接続を可能にするスペーサーリング上に配置したプラグ接続により、直接行うことができる。

さらなる実施形態によれば、スペーサーリングは中心に形成された第三貫通開口を有し、例えば遮蔽された構成部品へのスクリュー固定又はリベット取り付けを容易にする。取り付けをスクリューによって行うのが好ましい。その理由は、金属ワイヤリングに作用する初期張力を容易に調整することができ、抑制すべき振動周波数の単純な調整が可能になるからである。例えば、整備士は、従来の音響測定装置を用いる取付け素子の適当な調整により、特に憂慮すべき振動周波数を低減又は完全に排除することができる。

他の実施形態によれば、遮蔽装置に対する所望の初期張力の調整後の取付け手段をスペーサーリングに、例えば該取付け手段の振動による緩みが回避され得るように固定する。

他の実施形態によれば、遮蔽素子は金属ワイヤメッシュリングへの取付け用の少なくとも一つの取付け素子を、例えば整合ナットを有する止め金具の形で示す。少なくとも一つの取付け素子は、遮蔽素子の第二側面の基準直径に対し、材料に打ち抜いた穴の形態を取るのが好ましい。この場合の基準直径は、金属ワイヤメッシュリングの直径より大きい。ラグ状材料の打ち抜け穴の使用は、金属ワイヤリングを曲げに続いて遮蔽素子に固定することを可能にする。

さらなる実施形態によれば、少なくとも三つの取付け素子がある。

好ましい実施形態によれば、金属ワイヤメッシュの金属は、低熱伝導率と高弾性を示す。ステンレス鋼（例えば、材料番号１．４５１２または１．４５０９）は、触媒コンバーター、エキゾーストマニホールド、ターボチャージャーなどのような構成部品に対し適当な遮蔽を付与するために、車両への設置に適した材料である。

更なる実施態様によれば、第一貫通開口は、０．２５から１ｃｍ、好ましくは０．４から０．６ｃｍ、更に好ましくは０．４から０．５ｃｍの直径を有する。

一実施形態によると、第二貫通開口は第一貫通開口より小さい直径を有する。第二貫通開口の好ましい直径は、０．１５から０．９ｃｍ、好ましくは０．３から０．５ｃｍ、更に好ましくは０．３から０．４ｃｍである。

さらなる実施形態によると、第三貫通開口は第二貫通開口より小さい直径を示す。第三貫通開口の好ましい直径は、０．１から０．８ｃｍ、好ましくは０．２から０．６ｃｍ、更に好ましくは０．２５から０．３５ｃｍである。

本発明を、添付の図面を参照して以下により詳細に説明する。

本発明の一実施形態を横断面で示す。 図１に示した実施形態の遮蔽素子の第一側面の上面図を示す。

図１に内燃機関の構成部品（図示せず）を遮蔽するために配置した本発明に係る遮蔽装置１の一実施形態を横断面図で示す。構成部品は、例えばターボチャージャー、触媒コンバーター又は動作中に高温になり、それゆえ熱源を表すその他の部品とすることができる。熱放射は、例えば消音機又はターボチャージャーの場合のように音響の放射をしばしば伴う。

使用する遮蔽素子２は、熱および音の放射に関して遮蔽効果を有する。音に関するものとは異なる型の遮蔽が、通常要求される。熱放射の場合、これを最も可能な程度まで反射、すなわち周囲に放射することが望ましいが、一方音の場合、まったく反対の効果が要求される。車両外部のノイズを増加させ、また不都合な場合には共振をもたらし得る音響波は、反射させるべきでなく、むしろ可能な限り完全に吸収されるべきである。

図１に示す実施形態において、遮蔽素子２が、金属ワイヤリング３を嵌合する第一貫通開口を示すので、第一貫通開口の中において、Ｌ字形横断面の環が遮蔽素子の第二側面で、あるいは桟を介して終端する。遮蔽素子２は、取付け素子をラグ状材貫通穴６の形状で示し、該穴は金属ワイヤリング３を遮蔽素子２へ固定するのに提供される。前記材料貫通穴６を回転させることにより、金属ワイヤリング３を遮蔽素子２に固定する。スペーサーリング４を、金属ワイヤリング３の中心に設けた第二貫通穴に配置する。スペーサーリングの環は、好ましくは、構成部品に直面／隣接する金属ワイヤリングの表面で終端しないので、構成部品からの熱、振動および音の伝達をスペーサーリング材料によって減少又は排除することができる。スペーサーリング４は、中心に設けた貫通開口５を示し、これを介して取付け素子を挿入して遮蔽装置１を構成部品へ固定することができる。

図２は、遮蔽素子２の第一側面の上面図を示す。スペーサーリング４の外端を点線４−４によって示す。金属ワイヤリング３は構成部品との接触面を表し、三つの取付け素子で遮蔽素子に固定される。金属ワイヤリング３において、一方では（機械的な）音響波を摩擦による熱へ変換し、他方では（電磁気的な）熱放射のみを金属ワイヤリング３により遮蔽素子２へある程度伝導する。

金属ワイヤリング３の金属ワイヤメッシュは、規則的および不規則なメッシュの両方の形態とすることができる、すなわち、貫通開口又は“孔”のサイズや形状が規則的又は不規則的である。この場合、“多孔度”はメッシュ層の全表面に対する貫通開口の全表面を意味するものと理解すべきである。多孔度（２０から３０％）のおかげで、メッシュは、摩擦により音波を熱に変換放出し、これによりこれらを減衰することができる。

この場合、メッシュ中の孔の規則的又は不規則な間隔又はサイズは、遮蔽される音波の周波数範囲に従って設計さる。メッシュの多孔度（異なる周波数への調整）に影響を及ぼすための追加の可能性は、異なるメッシュ厚への平圧延又は圧縮で、これにより多孔度を変更することができる。このようにして、メッシュの追加の剛性をも達成し得る。

メッシュの耐腐食性を保証するために、メッシュを亜鉛やアルミで追加的に被覆するのが有利である。ステンレス鋼製メッシュはこのような被覆を必要としない。

熱反射はまた、メッシュの追加被覆により増大し、これにより熱遮蔽効果を向上し得る。

スペーサーリングを被覆するのが好ましい。

Claims (10)

1. 少なくとも第一貫通開口と、第一側面及び第二側面とを有する遮蔽素子（２）と、
   中央に形成された第二貫通開口を有する金属ワイヤメッシュで作製したリング（３）で、該貫通開口に向かってＬ字状横断面を有する金属ワイヤメッシュで作製されたリング（３）と、
   中心に向かってＬ字状横断面を有するスペーサーリング（４）とを備え、
   前記ワイヤ金属メッシュリング（３）を遮蔽素子（２）の第一貫通開口と第一側面とに嵌合し、
   前記スペーサーリング（４）を第二貫通開口と、遮蔽素子（２）の第二側面とに嵌合し、
   前記遮蔽素子（２）が、金属ワイヤメッシュリング（３）への取付け用の少なくとも一つの取付け素子（６）を示し、
   前記少なくとも一つの取付け素子（６）が、遮蔽素子（２）の第二側面の基準直径に対して材料に打ち抜いた穴の形態を取り、該基準直径が金属ワイヤメッシュリングの直径より大きいことを特徴とする遮蔽装置（１）。
2. 前記スペーサーリング（４）が、遮蔽された物体に対する取付け素子として設計される請求項１記載の遮蔽装置（１）。
3. 前記スペーサーリング（４）が、取付け手段を取るために設計される中心に形成された第三貫通開口（５）を有する請求項２に記載の遮蔽装置（１）。
4. 前記取付け手段が、ねじである請求項３に記載の遮蔽装置（１）。
5. 前記取付け手段をスペーサーリング（４）に固定する請求項３に記載の遮蔽装置（１）。
6. 三つ以上の取付け素子が存在する前記請求項のいずれか一項に記載の遮蔽装置（１）。
7. 前記金属ワイヤリング（３）の材料が、低熱伝導率及び高弾性を示す前記請求項のいずれか一項に記載の遮蔽装置（１）。
8. 前記第一貫通開口が、０．２５〜１ｃｍの直径を有する前記請求項のいずれか一項に記載の遮蔽装置（１）。
9. 前記第二貫通開口が、０．１５〜０．９ｃｍの直径を有する前記請求項のいずれか一項に記載の遮蔽装置（１）。
10. 前記第三貫通開口（５）が、０．１５〜０．９ｃｍの直径を有する請求項３に記載の遮蔽装置（１）。

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