JP2017141733A - エンジン用マフラ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で防音性能をより一段と高めることができるエンジン用マフラを提供する。【解決手段】シェル１１，１２内を仕切壁１５によって複数の室１７，１８，１９に仕切ったエンジン用マフラ１において、仕切壁１５の周縁部に、圧入前の自由状態においてシェル１１の内面１１ａに対して仰角を持つ圧接プレート部５０ｂを有したＬ形屈曲プレート５０の取付プレート部５０ａが溶接され、このＬ形屈曲プレート５０がシェル１１の内部に圧入されることで、上記仰角を付与した分だけＬ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂが強制的に内側に撓み変形させられて、圧接プレート部５０ｂの外面がシェル１１の内面１１ａに圧接している。【選択図】図３

Description

本発明は、マフラ本体（シェル）からの放射音の低減を図ったエンジン用マフラに関するものである。

自動車等の車両のエンジンに用いるマフラ（消音器）として、金属板をプレス成形したプレスマフラが広く使用されている。プレスマフラは、一般に、１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の金属薄板をプレス加工したものである。この種のマフラは、シェルからの放射音が大きくなるのを抑制するために、シェルの肉厚を増したり、シェルを２層構造にしたりすることが行われている。

また、上記のような対策とは別の防音対策を講じたエンジン用マフラも、例えば、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載のエンジン用マフラは、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（シェル）内を複数の室に仕切る仕切壁（セパレータ）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、この短筒状フランジ部の突出する側に短筒状フランジ部の一部を延長して、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（圧接プレート部に相当）を一体に設け、この遮音体をマフラ本体の内面に圧接したものである。

特開２００６−１８９００７号公報

ところで、前記特許文献１に記載のエンジン用マフラは、遮音体を仕切壁に設けた短筒状フランジ部の一部に延長して設けているため、加工上の観点から、マフラ本体の内面に遮音体を圧接させた際の面圧をあまり大きくできない可能性が高い。また、マフラ本体の内面と遮音体の密着性も十分に保証することが難しくなると考えられる。この結果、圧接面でのシェルの面振動に伴う摩擦減衰効果が弱くなってしまい、防音性能を十分に発揮できない可能性がある。

本発明は、上記事情を考慮し、簡単な構造で防音性能をより一段と高めることができるエンジン用マフラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、シェルにより形成されたマフラ本体の内部空間が、前記シェルの内面に外周部を密着させた仕切壁によって複数の室に仕切られたエンジン用マフラにおいて、前記仕切壁の周縁部に、前記シェルの内面に垂直な取付プレート部と、この取付プレート部に対し、前記シェルへの圧入前の自由状態において前記シェルの内面に対して仰角を持つように曲げられた圧接プレート部を有するＬ形屈曲プレートの該取付プレート部が溶接により固定されており、前記Ｌ形屈曲プレートが前記シェルの内部に圧入されることで、前記仰角を付与した分だけ前記シェルの内面に接触する前記圧接プレート部が強制的に内側に撓み変形させられて、前記圧接プレート部の外面が前記シェルの内面に圧接していることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のエンジン用マフラであって、２つのシェルの対向側縁を合わせて接合することで内部空間を有した前記マフラ本体が形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載のエンジン用マフラであって、前記シェルに平坦部が設けられており、この平坦部の内面に、平坦な板部として形成された前記圧接プレート部の外面が圧接していることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載のエンジン用マフラであって、前記シェルが断面長円形に形成されており、このシェルの断面長円形の短軸側の大曲率半径の周面を緩曲面とし、長軸側の小曲率半径の周面を急曲面とする場合に、前記緩曲面に前記平坦部が形成され、この平坦部の内面に前記平坦な板部として形成された圧接プレート部の外面が圧接していることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１に記載のエンジン用マフラであって、前記仰角は０．１°〜２０°の範囲内に設定されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項２に記載のエンジン用マフラであって、前記２つのシェルの対向側縁を合わせて溶接又は加締めにより接合することで内部空間を有した前記マフラ本体が形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、Ｌ形屈曲プレートの圧接プレート部の仰角に応じた撓み変形による反力を、シェルと圧接プレート部との間の圧接力（接触面圧）として作用させることができる。シェルと圧接プレート部が圧接していると、シェルの面振動に追随して圧接プレート部が圧接したまま振動し、その結果、接触面の摺動方向に接触面圧に応じた摩擦力が発生する。これにより、摩擦消散エネルギーによる摩擦減衰効果が生じ、シェルの共振振幅が低減される。即ち、シェルの面振動を、シェルと圧接プレート部の摩擦減衰効果により抑制することができ、シェルの面振動による放射音を低減することができる。

また、振動騒音対策として、シェルの厚み増加による剛性増大を図るのと比べ、また、シェル自体の２層化による摩擦減衰効果を図るのと比べ、重量増を招かずに効率よく放射音の低減を図ることができる。さらに、摩擦減衰効果を発生するＬ形屈曲プレートを仕切壁とは別体に形成した上で仕切壁に溶接により固定しているので、圧接プレート部の仰角の設定を無理なく自由に精度よく行うことができ、減衰効果を生む面圧の度合を自由に且つできるだけ正確に決めることができる。

請求項２及び請求項６の発明によれば、２つのシェルの対向側縁を合わせて接合することでマフラ本体を形成したことにより、部品点数を減らして低コスト化を図ることができる。

請求項３の発明によれば、平坦面同士の接触となるので、従来例のような曲面同士の接触の場合と比べて、プレス加工による場合であっても、密着性を良くすることができる。従って、摩擦減衰効果を高めることができ、防音性能の増大が図れる。

請求項４の発明によれば、いちばん放射音の発生しやすいシェル上の箇所にＬ形屈曲プレートの圧接プレート部を圧接させるので、効率よく放射音を低減することができる。

請求項５の発明によれば、圧接プレート部の仰角を０．１°〜２０°の範囲内に設定したことにより、シェルと圧接プレート部との間の圧接力を可変させることができる。

本発明の第１実施形態のエンジン用マフラの平面図である。 前記エンジン用マフラに使用されるマフラ本体の分解斜視図である。 図１中Ａ−Ａ線に沿う断面図である。 図３中Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。 前記エンジン用マフラに使用されるＬ形屈曲プレート付きの仕切壁の斜視図である。 前記Ｌ形屈曲プレート付きの仕切壁のシェルへの圧入前の自由状態の側面図である。 前記Ｌ形屈曲プレート付きの仕切壁のシェルへの圧入後の状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態のエンジン用マフラの平面図である。 図８中Ａ−Ａ線に沿う断面図である。 図９中Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は第１実施形態のエンジン用マフラの平面図、図２は同マフラに使用されるマフラ本体の分解斜視図、図３は図１中Ａ−Ａ線に沿う断面図、図４は図３中Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。

図１に示す第１実施形態のエンジン用マフラ１は、図示しないエンジンの排気管に取り付けられる。このエンジン用マフラ１は、マフラ本体１０と、このマフラ本体１０の長手方向一端側に接続された上流側排気管２０と、長手方向他端側に接続された下流側排気管３０とよりなる。

図２、図３に示すように、マフラ本体１０は、例えば、金属薄板をプレス加工することで、半割りされた上側半筒板としてのシェル１１と下側半筒板としてのシェル１２の２つのシェル１１，１２の対向側縁１１ｓ，１２ｓを合わせて溶接又は加締めにより接合することで内部空間を有した断面長円形の袋状に形成されている。このマフラ本体１０の内部空間は、各シェル１１，１２の内面１１ａ，１２ａに短筒フランジ部（外周部）１５ｂを密着させた複数の仕切壁（バッフルプレートまたはセパレータとも呼ばれる）１５によって複数の膨張室１７，１８，１９に仕切られている。

上流側排気管２０の先端２０ａは、一端側のエンドプレート１２を貫通し、仕切壁１５の貫通孔１５ｆを通って、他端側の膨張室１９に連通している。下流側排気管３０の先端３０ａは、他端側のエンドプレート１３を貫通し、仕切壁１５の貫通孔１５ｅを通って、一端側の膨張室１７に連通している。また、隣接する膨張室１７，１８，１９間は、仕切壁１５を貫通する連通管４０，４１で連通している。これにより、上流側排気管２０から導入された排気ガスＧは、連通管４０，４１を通り図中矢印のルートで下流側排気管３０から外へ出て行く。その際、各室１７，１８，１９を通過する間に消音がなされる。

図５はエンジン用マフラに使用されているＬ形屈曲プレート付きの仕切壁の斜視図、図６は同Ｌ形屈曲プレート付きの仕切壁のシェルへの圧入前の自由状態の側面図、図７は同Ｌ形屈曲プレート付きの仕切壁のシェルへの圧入後の状態を示す断面図である。

図５、図６に示すように、仕切壁１５は、シェル１１の内面１１ａに対して垂直な仕切壁本体１５ａと、この仕切壁本体１５ａの周縁からシェル１１の内面１１ａに沿って軸線方向（マフラ本体１０の長手方向）に延びる短筒フランジ部１５ｂとを有する。この仕切壁１５の仕切壁本体１５ａの短筒フランジ部１５ｂが設けられた側と反対側の板面の周縁部には、減衰プレートとしてのＬ形屈曲プレート５０がスポット溶接等の溶接により固定されている。

Ｌ形屈曲プレート５０は、シェル１１の内面１１ａに垂直な取付プレート部５０ａと、この取付プレート部５０ａに対し、シェル１１への圧入前の自由状態においてシェル１１の内面１１ａに対して仰角θを持つように曲げられた圧接プレート部５０ｂと、を有しており、取付プレート部５０ａを仕切壁本体１５ａの板面の周縁部に溶接することにより、仕切壁１５に一体に取り付けられている。

図６に示すように、Ｌ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂの仰角θとは、シェル１１の内面１１ａに平行な線をＬ１とし、圧接プレート部５０ｂの内面に平行な線をＬ２とすると、Ｌ１とＬ２の間の角度であり、この仰角θは０．１°〜２０°の間の所定角度に設定されている。尚、この仰角θは、Ｌ形屈曲プレート５０の厚さ、サイズ、与えたい面圧の大きさ等から決定される。

仕切壁１５がシェル１１の内部に圧入される際に、Ｌ形屈曲プレート５０が一緒にシェル１１の内部に圧入される。これにより、仰角θを付与した分だけ、シェル１１の内面１１ａに接触するＬ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂが強制的に内側に撓み変形させられる。その結果、Ｌ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂの外面がシェル１１の内面１１ａに面圧Ｆを持って圧接した状態となる。

ここで、シェル１１の断面長円形の短軸側の大曲率半径の周面を緩曲面１１ｂ，１１ｃとし、長軸側の小曲率半径の周面を急曲面（符号省略）とすると、上側となる片方の緩曲面１１ｂに平坦部１１ｈが形成されている。そして、この平坦部１１ｈの内面に、平坦な板部として形成されたＬ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂの外面が圧接している。

このように構成したことにより、Ｌ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂの仰角θに応じた撓み変形による反力Ｆを、シェル１１とＬ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂとの間の圧接力（接触面圧）として作用させることができる。シェル１１とＬ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂが圧接していると、シェル１１の面振動に追随してＬ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂが圧接したまま振動し、その結果、接触面の摺動方向に接触面圧に応じた摩擦力が発生する。そのため、摩擦消散エネルギーによる摩擦減衰効果が生じ、シェル１１の共振振幅が低減される。即ち、シェル１１の面振動を、シェル１１とＬ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂの摩擦減衰効果により抑制することができ、シェル１１の面振動による放射音を低減することができる。

また、振動騒音対策として、シェル１１の厚み増加による剛性増大や２層化による減衰効果を図るのと比べて、重量増を招かずに効率よく放射音の低減をより一段と図ることができる。また、摩擦減衰効果を発生するＬ形屈曲プレート５０を仕切壁１５とは別体に形成した上で仕切壁１５に溶接により固定しているので、Ｌ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂの仰角θ、または、仰角θのバラツキも含めた圧接プレート部５０ｂの端の高さの設定を無理なく自由に精度よく行うことができ、減衰効果を生む面圧の度合を自由に且つできるだけ正確に決めることができる。

また、シェル１１に形成した平坦部１１ｈに平坦な圧接プレート部５０ｂを圧接させているので、平面同士の接触により、従来例のような曲面同士の接触の場合と比べて、プレス加工による場合であっても、密着性を良くすることができる。従って、摩擦減衰効果を高めることができ、防音性能の増大が図れる。

また、いちばん放射音の発生しやすいシェル１１の緩曲面１１ｂ上に設けた平坦部１１ｈにＬ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂを圧接させているので、効率よく放射音を低減することができる。

さらに、図２に示すように、上側と下側の２つのシェル１１，１２の対向側縁１１ｓ，１２ｓを合わせて溶接又は加締めにより接合することで内部空間を有するマフラ本体１０を形成したことにより、部品点数を減らして低コスト化を図ることができる。

さらに、図６に示すように、Ｌ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂの仰角θを０．１°〜２０°の範囲内に設定したことにより、シェル１１とＬ形屈曲プレート５０の圧接プレート部５０ｂとの間の圧接力を可変させることができる。

図８は本発明の第２実施形態のエンジン用マフラの平面図、図９は図８中Ａ−Ａ線に沿う断面図、図１０は図９中Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。

図８に示す第２実施形態のエンジン用マフラ１′は、図示しないエンジンの排気管に取り付けられる。このエンジン用マフラ１′は、マフラ本体１０′と、該マフラ本体１０′の長手方向一端側に接続された上流側排気管２０と、長手方向他端側に接続された下流側排気管３０と、よりなる。

図９、図１０に示すように、マフラ本体１０′は、断面長円形の筒状のシェル１１と、このシェル１１の長手方向の両端を閉塞する長円椀形のエンドプレート１３，１４と、を有する。マフラ本体１０′の内部空間は、シェル１１の内面１１ａに短筒フランジ部（外周部）１５ｂを密着させた複数の仕切壁（バッフルプレートまたはセパレータとも呼ばれる）１５によって複数の膨張室１７，１８，１９に仕切られている。

シェル１１は、例えば、一枚の金属薄板を巻いて合わせ縁を溶接することで、断面長円形の筒状に形成されている。この断面長円形の筒状のシェル１１の長手方向の両端を長円椀形のエンドプレート１３，１４で閉塞してマフラ本体１０′を形成している点が前記第１実施形態と異なる。尚、他の構成は前記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

この第２実施形態によれば、マフラ本体１０′を形成する際に、エンドプレート１３，１４を必要とするため、その分、部品点数が増える以外は、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。

尚、前記各実施形態では、仕切壁１５の個数を２個としているが、仕切壁１５の個数やそれによって仕切られる室の個数は限定されない。また、Ｌ形屈曲プレート５０を取り付ける位置や取り付ける仕切壁は特に限定されるものではない。さらに、シェルを２層化してなるマフラ本体に前記各実施形態を適用しても良い。

１，１′ エンジン用マフラ
１０，１０′ マフラ本体
１１，１２ シェル
１１ａ，１２ａ 内面
１１ｂ 緩曲面
１１ｓ，１２ｓ 対向側縁
１５ 仕切壁
１５ｂ 短筒フランジ部（外周部）
５０ Ｌ形屈曲プレート（減衰プレート）
５０ａ 取付プレート部
５０ｂ 圧接プレート部
θ 仰角

Claims (6)

1. シェル（１１）により形成されたマフラ本体（１０，１０′）の内部空間が、前記シェル（１１）の内面（１１ａ）に外周部（１５ｂ）を密着させた仕切壁（１５）によって複数の室（１７，１８，１９）に仕切られたエンジン用マフラ（１，１′）において、
   前記仕切壁（１５）の周縁部に、前記シェル（１１）の内面（１１ａ）に垂直な取付プレート部（５０ａ）と、この取付プレート部（５０ａ）に対し、前記シェル（１１）への圧入前の自由状態において前記シェル（１１）の内面（１１ａ）に対して仰角（θ）を持つように曲げられた圧接プレート部（５０ｂ）を有するＬ形屈曲プレート（５０）の該取付プレート部（５０ａ）が溶接により固定されており、
   前記Ｌ形屈曲プレート（５０）が前記シェル（１１）の内部に圧入されることで、前記仰角（θ）を付与した分だけ前記シェル（１１）の内面（１１ａ）に接触する前記圧接プレート部（５０ｂ）が強制的に内側に撓み変形させられて、前記圧接プレート部（５０ｂ）の外面が前記シェル（１１）の内面（１１ａ）に圧接していることを特徴とするエンジン用マフラ。
2. 請求項１に記載のエンジン用マフラ（１）であって、
   ２つのシェル（１１，１２）の対向側縁（１１ｓ，１２ｓ）を合わせて接合することで内部空間を有した前記マフラ本体（１０）が形成されていることを特徴とするエンジン用マフラ。
3. 請求項１に記載のエンジン用マフラ（１）であって、
   前記シェル（１１）に平坦部（１１ｈ）が設けられており、この平坦部（１１ｈ）の内面に、平坦な板部として形成された前記圧接プレート部（５０ｂ）の外面が圧接していることを特徴とするエンジン用マフラ。
4. 請求項３に記載のエンジン用マフラ（１）であって、
   前記シェル（１１）が断面長円形に形成されており、このシェル（１１）の断面長円形の短軸側の大曲率半径の周面を緩曲面（１１ｂ）とし、長軸側の小曲率半径の周面を急曲面とする場合に、前記緩曲面（１１ｂ）に前記平坦部（１１ｈ）が形成され、この平坦部（１１ｈ）の内面に前記平坦な板部として形成された前記圧接プレート部（５０ｂ）の外面が圧接していることを特徴とするエンジン用マフラ。
5. 請求項１に記載のエンジン用マフラ（１）であって、
   前記仰角（θ）は０．１°〜２０°の範囲内に設定されていることを特徴とするエンジン用マフラ。
6. 請求項２に記載のエンジン用マフラ（１）であって、
   前記２つのシェル（１１，１２）の対向側縁（１１ｓ，１２ｓ）を合わせて溶接又は加締めにより接合することで内部空間を有した前記マフラ本体（１０）が形成されていることを特徴とするエンジン用マフラ。

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