JPH0472409A - 排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 皮栗上凹■朋丘國 本発明は、車両における排気装置に関し、特に排気管お
よびマフラーの構造に関する。

従来技玉 内管と外管の間に中間材を介在させた二重パイプ構造の
排気管に関し、従来実公昭５０−１５０５５号公報記載
の例がある。

すなわち回倒を示す第１図において、排気管０１は内管
０２と外管０４との間に軟質性合成樹脂０３が介在した
二重パイプ構造をしており、同排気管０１の端部に溶接
されたフランジ０５は掛止具０６を介してポルト０７に
よりエンジン０８に固着されており、内管０２と外管０
４とは所定箇所において一体に溶接されている。

また制振効果を有するマフラーの従来構造は、二重構造
または板厚を厚くして剛性を高くするほか、サンドイッ
チ鋼板等の制振材を使用するものがある。

”しよ゛と　る課 制振・吸音材入りの二重パイプ構造の場合でも内管と外
管とがともに、エンジンにフランジを介して一体に固定
されているので、エンジン振動は内管および外管のどち
らにも直接伝達される。

したがって中間材としての制振吸音材は、内管と外管の
干渉による振動および音の発生は防止することはできる
が、積極的に振動および音を吸収することはできず、制
振・吸音材の効果を十分発揮することはできない。

また従来マフラー等で制振効果を得るため二重構造また
は板厚を厚くしたり、あるいはサンドインチ鋼板等を用
いたりしていたが、いずれも重量的に大きく、また従来
のサンドイッチ制振材は耐熱温度が２００°Ｃ以下で排
気系材料としては耐熱性に問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的と
する処は、制振・吸音効果の高い軽量の排気装置を供す
る点にある。

るための　　および 上記目的を達成するために、本発明は内管と外管の間に
制振・吸音材からなる中間材を介装した二重パイプ構造
の排気管において、エンジンの排気ポート側に固着され
る排気管フランジに前記内管と外管のいずれか一方の端
部を一体に固定し、他方を前記中間材を介して浮動保持
する構成とした排気装置である。

二重パイプ構造の排気管の一方の内管または外管がフラ
ンジを介してエンジンに一体に溶接されるので、他方の
外管または内管は制振・吸音材たる中間材を介して浮動
保持されるためエンジン振動に対しダイナミックダンパ
ーとして作用し、伝達振動音を吸収し、振動音の低減と
管本体の制振性を向上させることができる。

また排気管や排気消音筒の外板材または内壁材に耐熱性
制振鋼板を用いた構成とすることで、板厚の薄い軽量化
された外板材または内壁材でも振動減衰特性に優れ、か
つ高い排気温度に対しても耐熱性を有する。

夫施■ 以下第２図ないし第４図に図示した本発明に係る一実施
例について説明する。

エンジンのシリンダヘッド１の排気ポート２から延出す
る排気管３は、金属製の内管４と外管５との間に制振・
吸音材たるグラスウールからなる中間材６が介装されて
いる。

排気管３の上流端に取付けられるフランジ７は、円板の
対称部分が外側へ膨出した形状をして中央に排気管３の
内管４の外径より若干大きい内径の円孔７ａおよび一対
の膨出部にそれぞれボルト孔７ｂが穿設されている。

排気管３の上流端は、内管４が外管５および中間材６よ
りも若干突出しており、この内管４の突出部をフランジ
７の中央円孔７ａに若干の間隔を存して嵌入し、外管５
および中間材６の端面をフランジ７の円孔７ａの周辺部
に当接して外管５とフランジ７とを溶接し排気管３にフ
ランジ７を取付ける。

このように排気管３に取付けられたフランジ７は、シリ
ンダへラド１の排気ポート２の周縁取付部に前記ボルト
孔７ｂを貫通したボルト８により螺着される。

内管４は、フランジ７より若干前方に突出しているが、
排気ポート２の周縁の切欠きに遊嵌されて、内管４はシ
リンダヘッド１に触れいていない。

したがって排気管３は、外管５がフランジ７を介してシ
リンダへラド１に一体に固着され、内管４はこの外管５
に中間材６を介して保持されることになる。

なお排気管３の下流端はマフラー９に嵌入している。

本実施例の排気装置は以上のような構造をしているので
、エンジンの振動はこれと一体の外管５に伝達されるが
、中間材６を介して浮動状態にある内管４がダイナミッ
クダンパーとして作用し、内管４から外管５への伝達経
路が遮断され、それにより振動伝達が激減し、振動伝播
による振動音を低減させることができる。

この実験の結果を第４図に示す。

第４図は、振動音の周波数特性を示すグラフであり、実
線が本実施例の排気装置の場合で破線が内管と外管を端
部で一体に固着した排気装置の場合の結果である。

破線では高周波数域で振動音の突出箇所を示しているが
、本実施例の実線では振動が吸収されて高周波数域での
突出振動音は減衰しているとともに、低周波数帯での振
動音の減衰がみられる。

以上は排気管３の外管５をシリンダヘッド１に一体に固
定し、内管４を中間材６を介して浮動状態としたが、第
５図図示の例は逆に内管１４をフランジ１７を介してシ
リンダヘッド１１に一体に固定し、外管１５を中間材１
６を介して浮動状態としている。

内管１４を固定するフランジ１７は、中央の円孔周縁部
が一方の側へ階段状に突出して、外管１５の外径より大
きい内径の円筒部１７ａと内管１４の外径と略等しい内
径を有する円筒部１７ｂとが形成されており、同円筒部
１７ａ、１７ｂに排気管Ｉ３の上流端が嵌入される。

中間材１６および外管１５は空隙を存して円筒部１７ａ
に遊嵌され、これらより突出した内管１４は径の小さく
なった円筒部１７ｂに嵌入され、かつ当接面を溶接され
て内管１４と一体に固着される。

フランジ１７はシリンダへンド１１の排気ポート１２ム
こボルト１８により蝮着される。

したがって内管１４はシリンダヘッド１１に一体に固定
され、外管１５は中間材１６を介して浮動状態にあるの
で、外管１５はダイナミックダンパーとして働らき、内
管１４の振動を吸収して振動音を減衰させることができ
る。

実験によると振動音の周波数特性は前記第４図に示す効
果と殆ど同じとなった。

また本実施例ではフランジ１７に円筒部１７ａを形成し
、外管１５を遊嵌するようにし、フランジ１７０表面を
斜め下方に向けるようにしているので、雨水等の浸入を
防止することができる。

次に制振調板を用いたマフラー２１の構造を第６図およ
び第７図に図示する。

マフラー２１のアウターパイプ２２は、外管２３に金属
複合型制振鋼板が用いられており、マフラー２１の振動
を抑制して振動音を減衰させることができる。

この金属複合型制振鋼板は分散した金属コア材を２枚の
鋼板に挾んで拡散接合により複合化したものであり、鋼
板間の摩擦による振動エネルギーを熱エネルギーに変換
して振動を抑制する。

なお同金属複合型制振綱板は、皮材としての鋼板に普通
媚、特殊鋼、ステンレス畑が用いられ、金属コア材には
基本的に鉄を用いており、高分子材料は用いず耐熱性を
有する。

かかる金属複合型制振綱板からなる外管２３の内側には
、吸音のほか断熱目的も兼ねて中間材２４としてグラス
ウールが、内管２５のパンチングプレートで押圧保持さ
れている。

なお外管２３としては、ほかに耐熱性の高い制振金属を
用いてもよく、例えば鋼板表面に粒界酸化層を有し、粒
界酸化層にミクロクラックを生じさせた粒界酸化型制振
鋼板が考えられ、同鋼板はクラックによるスリップ・ダ
ンピングを利用して制振性を得るものである。

この制振金属または金属複合型制振鋼板はマフラーばか
りでなく排気管にも使用でき、同様の効果を有する。

また中間材２４のグラスウールの代わりにセラミックを
使用しても断熱効果を得ることができ、これを保持する
パンチングプレートも通常の金属管とすることも可能で
ある。

本実施例では、制振鋼板を外管２３に用いたが内管に使
用することもでき、外管に通常の金属管を用いるように
してもよい。

外管に金属管を用いたマフラーの場合、製造に際し冷び
き加工により生産効率を上げることが可能である。

第８図は、マフラーの加工工程の一部を模式化して示し
たもので、内管３１に制振綱板を用い、金属製の外管３
２によりグラスウールの中間材３３を外側から押圧保持
するマフラーの製造方法である。

内管３１の内部には予め数台分のセパレータ３４とイン
ナーパイプ３５とを所定間隔を存して順次固定しておき
、このような内管３１の外側に中間材３３および外管３
２を緩かに順次嵌め合わせておく。

そしてこの斂台分に相当するマフラ一部材の一端を、所
定のダイス３６に通して後チャックで固定して引っ張る
ようにする。

ダイス３６は、内周面がテーパしており、先細の内径は
嵌め合わされた中間材３３の外径より小さい。

したがって上記の如く一端をチャックで固定されて冷び
きがなされると、外管３２はダイス３６のテーパ面に沿
ってすぼめるように変形を受は中間材３３を押圧し、内
管３１との間で挟圧して固定する。

こうして冷びきされた長尺のマフラ一部材を所定の間隔
で切断していけば、数台骨のマフラーを効率良く製造す
ることができる。

以上の工程は自動化が可能である。

従来のようにパンチング板等の内管および中間材を完成
寸法に製造し、１台分ごとに手作業でマフラー外管に内
管と中間材を挿入していく方法に比べ大幅に生産効率を
向上させることができる。

また従来中間材の外管への挿入時にめくれが発生したり
、隙間が生じたりし飛散等による耐久性の劣化や吸音性
能の低下等の不具合のおそれがあったが、本例の如く冷
びき加工することで、生産工程を自動化し、製品の安定
化が図れるとともに、中間材と外管の密着力強化により
制振・吸音性能も向上する。

以上の冷びき加工は、外管に圧力をかけて変形するもの
であったが、第６図および第７図図示の外管に制振調板
を用いたマフラーにおいては、内管を水圧等により拡大
して中間材を押圧し密着固定することができ、制振・吸
音性能の高いマフラーを効率良く生産できる。

以上の実施例におけるマフラーは中間材にグラスウール
等を用いて制振・吸音効果をもたせていたが、この中間
材に代わるものとして金属繊維を使用するものがある。

第９図および第１０図は、制振鋼板からなるマフラー外
板４１の一部の内周面に極細の金属繊維４２をロー付は
等で植毛溶着したものである。

金属繊維４２は、銅またはステンレス製の線径が約３０
μ、長さが５ｍ＋程度の繊維であり、インナーバイブ４
３の入口近傍のマフラー外板４１の内周面に多数植毛さ
れて敷きつめられている。

極細の金属繊維が排気音に対して振動することで、音エ
ネルギーを熱エネルギーに変換し吸音効果を発揮する。

第１１図はその吸音効果を示す実験結果である。

実線が金属繊維４２を植毛したマフラーについての振動
音の周波数特性であり、破線は金属繊維４２を植毛して
いないマフラーについてのものである。

金属繊維４２が植毛されていない場合には、高振動音の
突出箇所があったが、金属繊維４２が植毛された場合は
かかる突出はなくなり、さらに高周波域での振動音が大
きく減衰している。

また金属線［４２はマフラーの内部表面積を数十倍に拡
大して排気温度を低下させるのに役立つ。

なお金属繊維４２はマフラー外板４１に直接溶着される
ためグラスウールの場合に問題となる飛散による耐久性
の劣化のおそれがなく、かつグラスウールの場合、これ
を固定するパンチング板などが必要であるが、これらが
不要となり軽量化を図ることができる。

金属繊維の植毛はマフラー外板の内周面に限らず、第１
２図に示すようにマフラー外板４５の内部に設けられた
セパレータ４６の表面に金属繊維４７を植毛溶着しても
同様の効果が得られる。

また第１３図に図示するように制振鋼板からなる排気管
５１の内部に金属繊維５２を植毛することで音エネルギ
ーを吸収して排気管５１の振動音を減衰させることがで
きる。

１１塚Ｂ伽果 本発明は、二重パイプ構造の排気管の内管または外管の
一方をフランジを介してエンジンに一体に固定され、他
方は中間材を介して浮動状態で保持される構成により、
浮動保持された管がダイナミックダンパーとして作用し
、伝達振動音の低減と管本体の制振性を向上させること
ができる。

また排気管や排気消音筒の外板材または内壁材に耐熱性
制振鋼板を用いることで、板厚の清い外板等により軽量
化を図ると同時に排気温度にも耐えて振動を抑制するこ
とができる排気装置を供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排気管の構造を示す断面図、第２図は本
発明に係る一実施例の排気装置の要部断面図、第３図は
同実施例のフランジの正面図、第４図は同実施例の振動
音の周波数特性を示す図、第５図は別実施例の排気装置
の要部断面図、第６図は本発明に係る一実施例のマフラ
ーの側断面図、第７図は同正断面図、第８図はマフラー
製造のための冷ひき加工法を示す模式図、第９図は金属
繊維を植毛したマフラーの側断面図、第１０図は同正断
面図、第１１図は同実施例における振動音の周波数特性
を示す図、第１２図は金属繊維を用いた別実施例のマフ
ラーの側断面図、第１３図は金属繊維を排気管に用いた
例を示す排気管の一部欠截した斜視図である。 １・・・シリンダヘッド、２・・・排気ポート、３・・
・排気管、４・・・内管、５・・・外管、６・・・中間
材、７・・・フランジ、８・・・ボルト、９・・・マフ
ラー１１・・・シリンダヘッド、１２・・・排気ポート
、１３・・・排気管、１４・・・内管、１５・・・外管
、１６・・・中間材、１７・・・フランジ、１８・・・
ボルト、 ２１・・・マフラー、２２・・・アウターパイプ、２３
・・・外管、２４・・・中間材、２５・・・内管、２６
・・・インナーパイプ、３１・・・内管、３２・・・外
管、３３・・・中間材、３４・・・セパレータ、３５・
・・インナーパイプ、３６・・・ダイス、４１・・・マ
フラー外板、４２・・・金属繊維、４３・・・インナー
パイプ、 ４５・・・マフラー外板、４６・・・セパレータ、４７
・・・金属繊維、 ５１・・・排気管、 ５２・・・金属繊維。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内管と外管の間に制振・吸音材からなる中間材を
   介装した二重パイプ構造の排気管において、エンジンの
   排気ポート側に固着される排気管フランジに前記内管と
   外管のいずれか一方の端部を一体に固定し、他方を前記
   中間材を介して浮動保持したことを特徴とする排気装置
   。
2. （２）内部にエンジンの排気通路を形成した排気管また
   は排気消音筒の外板材または内壁材に耐熱性制振鋼板を
   用いたことを特徴とする排気装置。