JP7316157B2 - 自動車部品 - Google Patents

Description

本発明は、空気が通流する管路を有する自動車部品に関する。

空気が通流する管路を有している自動車部品の中には、管路における圧力変動に起因する振動が、比較的広い平面を有している平板部に伝わり、この平板部が放射音の発生源となっているものがある。従来では、このような放射音を低減するために、平板部にリブを設けたり、平板部の板厚を増大したり、または平板部の材料密度を高めるなどの対策が行われている（例えば、特許文献１）。

特開２０１８－８０５９０号公報

上記のような対策では、平板部の重量や製造コストが増加してしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、平板部の重量や製造コストを増やすことなく、簡易な方法で放射音を低減する技術を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態によれば、内部を空気が流れ、屈曲部を有している管路と、管路内における圧力変動による振動が伝達される平板部と、を備える自動車部品であって、屈曲部の内径側と平板部とに複数のディンプルが形成されている、自動車部品が提供される。

これによると、ディンプルによって管路の屈曲部付近に乱流を発生させて圧力変動を低減するとともに、ディンプルによって平板部の剛性を高めることができる。このように、実際の放射音の発生源である平板部と、その原因となる振動を発している管路との両方に、ともにディンプルを設けることで、放射音を効果的に低減することができる。

好適には、ディンプルは略半球形であり、ディンプルの深さ、直径、ピッチは、管路内を流れる空気流のレイノルズ数に応じて決定されている。これによると、管路に合わせた最適な乱流形成が可能になる。

好適には、ディンプルの縁が滑らかな曲線となるように形成されている。これによると、ディンプルの縁によって生じる空気抵抗を抑制または回避することができる。

自動車部品は、例えばインテークマニホールドであるが、空気が通流する管路を有する部品であればよく、例えばコンプレッサやエアクリーナを構成する部品であってもよい。

本発明によれば、空気が通流する管路と平板部とを有する自動車部品において、平板部から発せられる放射音を簡易な方法で低減することができる。

インテークマニホールドの概略斜視図である。 図１のインテークマニホールドの管路の内側が見えるようにした部分切断図である。 ディンプルの拡大図である。 ディンプルを設けない場合の、インテークマニホールドの管路の屈曲部付近の流れの解析図である。 ディンプルを設けた場合の、インテークマニホールドの管路の屈曲部付近の流れの解析図である。 ディンプルのエッジを丸めた例である。 放射音測定装置の概略図である。 ディンプルの有無による放射音の違いの測定結果である。 ディンプルの有無による放射音の違いの測定結果である。

以下、本発明を実施するための一形態について、図面を参照して説明する。

図１は、エンジンの燃焼室に空気を導入するためのインテークマニホールド１０の概略斜視図である。インテークマニホールド１０は、エンジンが吸い込む混合気または空気をシリンダに分配するための管路１４ａ～ｃを有している。管路１４ａ～ｃは、コレクタ１２との接続部の近傍に、それぞれ屈曲部を有している。図１では、管路１４ａ～ｃは、コレクタ１２と一体的に形成されているが、別の部材として形成されていてもよい。インテークマニホールド１０は樹脂製であるが、アルミニウム合金などの他の材料から成っていてもよい。

インテークマニホールド１０の管路１４ａ～ｃを通って空気がエンジン内に導入される際に、管路の屈曲部では圧力変動が生じる。比較的広い平面を有しているコレクタ１２の近傍で圧力変動が発生する場合、圧力変動に起因する管路の振動がコレクタ１２に伝達され、コレクタ１２が放射音の発生源となってしまうという問題がある。

図２は、図１において、インテークマニホールド１０の管路１４ａ～ｃの内側が見えるようにした部分切断図である。図示するように、管路１４ａ～ｃの内面のうち、屈曲部の内径側にのみ、多数のディンプル２０が形成されている。これらディンプル２０は、管路内を流れる空気が、屈曲部の内径側の表面から剥離することにより生じる圧力変動を低減することができる。これに加えて、圧力変動に起因する管路の振動が伝達されるコレクタ１２の平面領域にも、多数のディンプル２０が形成されている。これにより、コレクタ１２の剛性を高めることができる。このように、管路１４ａ～ｃとコレクタ１２にそれぞれ設けられた多数のディンプル２０の組み合わせにより、コレクタ１２から生じる放射音を低減することができる。

図３は、ディンプル２０の拡大図である。図示のように、ディンプル２０は略半球形であり、ピッチｂ、直径ｃ、深さｋを有している。ディンプル形状は、管路内を流れる空気流のレイノルズ数に応じて、ピッチｂ、直径ｃ、深さｋの最適な組み合わせが選択される。

なお、管路１４ａ～ｃに設けられる全てのディンプル２０が同一形状であってもよいし、位置によって異なる形状であってもよい。管路１４ａ～ｃに設けられるディンプルと、コレクタ１２に設けられるディンプルは、同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。

図４は、ディンプルを設けない場合の、インテークマニホールドの管路の屈曲部付近の流れの解析図である。図中の矢印が流れの方向を示しており、管路１４の右端がエンジンのシリンダに接続されている。これによると、管路１４の屈曲部の内径側で、流れが内周面から剥離していることが分かり、これが管路内の圧力変動の原因となっている。

図５は、ディンプルを設けた場合の、インテークマニホールドの管路の屈曲部付近の流れの解析図である。屈曲部の内径側に設けられたディンプルにおいて、小さな乱流が発生していることが分かる（図中の枠内）。ディンプルにより小さな乱流を発生させて剥離点を崩すことで、剥離点がより下流側に移動する。このように、大きな剥離が小さく細かな剥離になることで、管路内の圧力変動が低減される。

なお、図３に示したディンプル２０のように縁に角があると、管路の通気抵抗が悪化することもある。このため、図６に示すディンプル２０´のように、ディンプルの縁が滑らかな曲線となるように形成されていると好ましい。

以下では、ディンプル形成による放射音低減効果の確認実験について説明する。

図７は、放射音測定装置の概略図である。ディンプルのないインテークマニホールドと、ディンプルを形成したインテークマニホールド１０のそれぞれについて、ブロア３０から管路１４に空気を送り込み、コレクタから発せられる放射音を、コレクタの表側、裏側にそれぞれ配置したマイクＭ１、Ｍ２にて測定した。

図８は、マイクＭ１、Ｍ２によって測定された放射音を周波数解析したグラフである。ほとんどの周波数において、ディンプル有りの方がディンプルなしの場合よりも放射音が小さくなっており、特に１４００Ｈｚ付近において放射音が最も低減していることが分かる。マイクＭ１、Ｍ２のいずれにおいても、１０～２０００Ｈｚの平均値で約－２ｄＢの放射音低減効果が得られた（図９参照）。

以上説明したように、本実施形態によれば、インテークマニホールドにおいて、管路の屈曲部の内径側、つまり、管路内を流れる空気が内周面から剥離する箇所に、複数のディンプルを形成することによって、流れの剥離から生じる圧力変動を低減することができる。また、圧力変動に起因する管路の振動が伝達されて放射音の発生源となるコレクタにも、複数のディンプルを形成することによって、コレクタの剛性を高め、放射音を低減することができる。

このように、本実施形態によれば、実際の放射音の発生源であるコレクタだけでなく、コレクタに伝達される振動の発生源である管路にもディンプルを形成することによって、コレクタからの放射音を効果的に抑制することができる。コレクタの剛性を高めるために、リブを設けたり、板厚や材料密度を増加させたりする必要がないので、重量や製造コストが増加することもない。また、ディンプルの深さだけ管路の断面積が増加するので、管路の通気抵抗も低下する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、様々な変形、改良が可能である。

上記の実施形態では、インテークマニホールドの管路とコレクタとにディンプルを設けることについて説明したが、本発明は、内部を空気が流れ、屈曲部を有している管路と、管路内における圧力変動が伝達される平板部とを有している、任意の部品に適用することができる。例えば自動車部品であれば、インテークマニホールド以外にコンプレッサやエアクリーナ等が想定される。

１０ インテークマニホールド
１２ コレクタ（平板部）
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 管路
２０、２０´ ディンプル
３０ ブロア
Ｍ１、Ｍ２ マイク

Claims (3)

1. 内部を空気が流れ、屈曲部を有している管路と、該管路内における圧力変動による振動が伝達される平板部と、を備える自動車部品であって、
   前記管路は前記平板部から延在しており、前記屈曲部の内径側と前記平板部とに複数のディンプルが形成されていることを特徴とする、自動車部品。
2. 前記ディンプルの縁が滑らかな曲線となるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の自動車部品。
3. 前記自動車部品は、エアクリーナ、インテークマニホールド、コンプレッサのうちのいずれかである、請求項１または２に記載の自動車部品。

Images