WO2011105304A1 - 排気管 - Google Patents
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Abstract
Description
この二重金属管は、エンジンの振動や排ガス圧の脈動で起こる内管の振動を前記微少間隙で減衰させることにより、防音性を高めることを目的としている。
すなわち、本発明に係る排気管は、エンジンからの排気を導く内管と、前記内管に外嵌する外管と、を有する排気管であって、前記外管の内周面には、径方向内側に突出すると共に長手方向に連続する突条が形成され、前記内管の外周面と前記外管の内周面との間には、前記突条により仕切られた複数の空気室が形成され、前記内管の外周面と前記突条との間には、介在部材が設けられていることを特徴とする。
また、内管と外管との間の隙間(空気室)に介在部材が設けられているため、内管と外管とは直接接触しないこととなり、内管の振動が突条を介して外管に伝播することも防止される。
このようにすると、空気室が「気孔を多く含んだ高気孔材で満たされた室」となり、防音作用及び保温作用が一層効果的に得られる。また、介在部材が弾性を有するため、内管の振動が突条を介して外管に伝播することが確実に防止される。
このようにすると、排気管を曲げ加工する際に曲げの外側となる突条により、内管と外管との間の隙間(空気室)が確実に維持される。
このように、曲げ加工時における曲げカーブの外側や内側に関連付けて突条を配置することで、外管の径方向の潰れ変形などが確実に防止できるようになる。しかも、曲げ加工が容易になるという効果も得られる。
こうすることで、曲げ加工時に、外管と内管との長手方向の位置ズレが防止され、外管は内管をその中央部に確実に保持することができるようになる。
図1,図2に示されるように、本発明に係る排気管1は、自動車用エンジン2などの内燃機関に対し、マニホールド3を介して触媒装置4,5や消音器6,7を相互に連結して、エンジン2から排出される排ガスを車体後方へ導くように使用される。
排気管1の長さは、連結間距離の違いによって種々に変更される。また、排気管1には、自動車の種類ごとに、車体裏(底)の凹凸パターンに応じて種々の方向へ向けた曲げ加工が施される。
図3(A)は、本発明に係る排気管1の第1実施形態を示し、図3(B)は本発明に係る排気管1の第1実施形態の変形例を示している。
外管11の内周面には、断面視で7個の突条12が設けられており、内管10の外周面と外管11の内周面との間には、突条12により周方向で仕切られた7個の空気室13(空気層)が形成されている。この空気室13の厚み(径方向寸法)は、突条12の突出高さ(径方向寸法)と略同じとなっている。
内管10は、断面視で略円形の、長尺状の筒管である。内管10の素材は、排ガス温度に対する耐熱性、排ガス中に含まれる物質に対する耐蝕性、排気振動や走行振動などの外力に対する機械的強度に優れた素材のなかから選択される。特に、曲げや切断などに対する加工性、素材コスト面での経済性、走行性能面からの軽量性などで好適とされる素材が選択される。具体的には、内管10はステンレスにより形成されるのが好適である。
外管11の素材は、雨水や融雪剤などに対する耐蝕性、小石の衝突や路面との擦過等に対する機械的強度に優れた素材のなかから選択される。特に、突条12を一体的に付与させる意味での成形性、曲げや切断などに対する加工性、素材コスト面での経済性、走行性能面からの軽量性などで好適とされる素材が選択される。具体的には、外管11はアルミやアルミ合金などの押出材によって形成されるのが好適である。
突条12は、外管11の周方向の一部で径方向内側へ突出しており、外管11の軸方向に沿って全長に亘るように、連続して形成されている。突条12は、外管11に対して一体的に押出形成されている。突条12は、外管11の内周面を周方向で7つに分けるように配置されている。すなわち、突条12は全部で7本設けられている。
突条12の突出高さは、空気室13の層厚よりも小さくなるように形成されていて、突条12の突端部と内管10の外周面との間に「隙間」を形成できるようになっている。この隙間に介在部材15が挟み込まれる。
図3において、外管11の上部が曲げの外側(カーブの外側であって曲率半径の大きい側)となり、外管11の下部が曲げの内側(カーブの内側であって曲率半径の小さい側)となるように、曲げを行うものと仮定する。以下に、7本の突条12(12A~12D)が外管11の内周面に対して設けられる配置の意義を説明する。
さらに、曲げ外側と曲げ内側との中間となる位置C(排気管1の水平方向位置、2カ所)に突条12Cが形成され、位置Aと位置Cとの中間である位置D(2カ所)に突条12Dが形成されている。
位置Aに設けられた突条12Aは、曲げのときに内管10を支持する。この突条12Aの支持力が、曲げによる外管11の径方向への潰れを防止する(空気室13の潰れ防止をする)ように作用する。その一方で、位置Aに径方向で対向する位置A’には、突条12が設けられない。
突条12Cは、排気管1の曲げに伴う管軸方向伸びや管軸方向圧縮に影響されることのない位置(中立軸線上)に対応した位置Cに設けられている。したがって、外管11の突条12Cと内管10とが曲げ加工時に長手方向に位置ズレすることが防止され、外管11は内管10をその中央部に確実に保持することができるようになる。
このように、位置A~位置Dに突条12A~突条12Dが配置されることにより、この排気管1に曲げ加工が施される場合にも、内管10の外周面と外管11の内周面との周間には、突条12を除くほぼ全周に空気室13が確保される。
また、排気管1の曲げ加工は、平面的な1回曲げだけでなく、異なる方向への複数回の曲げを含む場合や、三次元的な曲げ(斜め方向や曲線曲げなど)を含む場合がある。このような場合には、外管11の外周面に付された表示を目安としつつ、当該排気管1をその軸心回りに捻った上で、外管11の外周面に付した表示と曲げ方向が略一致するように曲げるとよい。
以上、詳細に説明したことから明らかなように、本発明に係る排気管1は、内管10と外管11との間に形成される空気室13が内管10から外管11へ向けた騒音や熱の伝播を遮るため、防音作用及び保温作用を有する。そのため、排気騒音を抑制する効果及び触媒装置4,5の処理力低下を防止する効果が得られる。
また、内管10の外周面と突条12との間には、弾性を有する介在部材15が挟み込まれているので、内管10の振動が突条12を介して外管11に伝播することも防止される。
なお、本実施形態の排気管1の製造方法は、特に限定されず、いずれの方法で製造されてもよい。排気管1は、介在部材15を巻き付けた内管10を外管11に内挿して、3重構造となった管材をダイス引きすることにより製造されてもよい。
図4(A)は、本発明に係る排気管1の第2実施形態を示し、図4(B)は本発明に係る排気管1の第2実施形態の変形例を示している。
しかしながら、第2実施形態の排気管1は、7個の突条12が周方向に均等に(等分に)配置されている点で、第1実施形態と異なっている(第1実施形態では、突条12が周方向に不等分に配置されている)。
突条12がこのように配置された排気管1であっても、外管11の内周面に設けられた突条12Aが曲げの外側となる場合には、この突条12Aにより、内管10と外管11との間の空気室13が、変形したり潰れたりすることなく確保される。加えて、第2実施形態の排気管1は、三次元的な曲げ(斜め方向や曲線曲げなど)に柔軟に対応可能となっている。
ところで、第2実施形態でも、介在部材15は、図4(A)に示されるように充満状態となるように配置されてもよく、図4(B)に示される変形例のように非充満状態となるように配置されてもよい。
図5(A)は、本発明に係る排気管1の第3実施形態を示し、図5(B)は本発明に係る排気管1の第3実施形態の変形例を示している。
しかしながら、第3実施形態の排気管1は、各突条12の断面形状が周方向に隣接する突条12との間で「波形状」になっている点で、第2実施形態と異なっている(第2実施形態では、突条12が、外管11の内周面側を底辺とする二等辺三角形状である)。
突条12がこのように配置された排気管1であっても、外管11の内周面に設けられた突条12Aが曲げの外側となる場合には、この突条12Aにより、内管10と外管11との間の空気室13が、変形したり潰れたりすることなく確保される。加えて、第3実施形態の排気管1は、三次元的な曲げ(斜め方向や曲線曲げなど)に柔軟に対応可能となっている。
第3実施形態でも、介在部材15は、図5(A)に示されるように充満状態となるように配置されてもよく、図5(B)に示される変形例のように非充満状態となるように配置されてもよい。
図6(A)は、本発明に係る排気管1の第4実施形態を示し、図6(B)は本発明に係る排気管1の第4実施形態の変形例を示している。
図6(A)に示される例は、突条12の断面形状が頂角の丸い二等辺三角形状である点で、第1実施形態(図3(A)(B)参照)や第2実施形態(図4(A)(B)参照)と同様である。
また、図6(B)に示される変形例は、突条12の断面形状が波形状である点で、第3実施形態(図5参照)と同様である。
図7は、本発明に係る排気管1の第5実施形態を示している。
第5実施形態は、第1実施形態の変形例であって、突条12の形成本数が更に増やされており、全部で9本の突条12が周方向に不等間隔で設けられている。
加えて、位置Aと位置Cとの周方向中間となる位置D(2カ所)に、突条12Dが配置されている。その上で、水平方向2カ所の位置Cの間を均等に5等分することにより定められた位置B(2カ所)および位置E(2カ所)のそれぞれに、突条12Bまたは突条12Eが配置される。
第5実施形態でも、介在部材15は、図7に示されるように充満状態となるように配置されてもよく、図示はしないが非充満状態となるように配置されてもよい。
突条12の断面形状は、正方形状や長方形状、台形状など、種々の形状に変更することが可能である。また、全ての突条12の断面形状が同じである必要もない。
ところで、第1実施形態のように位置A’に突条12を配備しないことや、第4実施形態のように位置A’に突条12を配備することは、排気管1の曲げ状況により適宜選択可能である。例えば、排気管1の屈曲が大きい(例えば90°より大きい)場合には、第4実施形態のように位置A’に突条12を設けるとよい。また、排気管1の屈曲があまり大きくない場合(例えば90°以下)には、第1実施形態のように位置A’に突条12を設けない方が好ましい。
10 内管
11 外管
12(12A~12E) 突条
13 空気室
15 介在部材
Claims (5)
- エンジンからの排気を導く内管と、前記内管に外嵌する外管と、を有する排気管であって、
前記外管の内周面には、径方向内側に突出すると共に長手方向に連続する突条が形成され、
前記内管の外周面と前記外管の内周面との間には、前記突条により仕切られた複数の空気室が形成され、
前記内管の外周面と前記突条との間には、介在部材が設けられている排気管。 - 前記介在部材は弾性を有する高気孔材により形成され、
前記介在部材は、前記空気室を充満させるように設けられている請求項1に記載の排気管。 - 前記突条は、前記外管を曲げる際に外側となる位置と対応する位置に形成されている請求項1又は2に記載の排気管。
- 前記突条は、前記外管を曲げる際に外側となる位置と径方向で対向する位置と対応する位置に形成されない請求項3に記載の排気管。
- 前記突条は、前記外管を曲げる際の中立軸線に沿うように設けられている請求項1又は2に記載の排気管。
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