JPH0647928B2

JPH0647928B2 - 音減衰装置

Info

Publication number: JPH0647928B2
Application number: JP2263680A
Authority: JP
Inventors: ジェーフューリングジェームズ
Original assignee: フューリングエンジニアリングインコーポレーテド
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: EP0421724A1; CA2026336A1; CA2026336C; JPH03172526A; US5033581A; KR910008259A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野本発明は、一般に音減衰に関し、さらに詳しく言えば、
内燃機関に用いるマフラに関するものである。

(ロ) 従来技術内燃機関、タービン・エンジン、圧縮気体動力工具、空
気操作装置等の多くの装置においては、相当のノイズ・
エネルギが発生され、液体または気体とともに移動す
る。このようなノイズは不快であり、騒音装置から出る
前に減少されなければならない。広い変更例の“マフ
ラ”およびその他のノイズ低減装置が開発されかつ使用
されてきた。

いくつかのマフラは、短い距離にわたって排ガスの経路
を根本的に変える複数のバッフルを用いている。このよ
うなマフラはノイズ・レベルを低減するのには有効では
あるが、それらはエンジンに好ましくない高い背圧をつ
くり、エンジンのパワーと効率を下げる。

他のマフラは、チューブと外ハウジングとの間で“ガラ
ス・ウール”の形体のガラス繊維のような音吸収材料か
らなる多孔チューブを直接に通してガスを向けている。
これらのいわゆる“ガラスパック”マフラは、一般に低
い背圧をつくるが、ノイズ・レベルを低減することには
満足すべきものではない。

一般的に言えば、従来のマフラは抵抗を通る流れを有
し、音波反射をつくり、コラム慣性の喪失を有してい
る。

多くの試みが理想的なマフラをつくるようになされてき
た。これらの試みのいくつかは、下記の米国特許第1,93
4,462号、第1,922,848号、第2,046,193号、第2,826,261
号、第4,239,091号、第4,632,216号、第4,671,381号、
第4,674,594号、第4,690,245号等に見い出される。これ
らの従来のマフラのいずれもが、最小の流れ損失でコラ
ム慣性を維持しながら、音を十分に減少する究極には到
達していない。

これら従来のマフラのいくつかは、製造するのに複雑
で、重量があり、意図する目的のために過剰に大きく、
その他腐食による短い寿命を有し、または、ガス通過の
熱から燃焼を受ける。

本出願人に係る米国特許第4,263,982号および第4,834,2
14号は、マフラ技術を相当に進歩させた。

しかし、音減衰ノイズ汚染をさらに改善する連続した要
求がある。本発明のマフラは、この所望の領域におい
て、マフラ技術の現状を進める。

(ハ) 発明が解決しようとする課題本発明の課題は、排気ノイズを減少し、理想的コラム慣
性を維持し、背圧を減少する内燃機関マフラを製造する
ことにある。

本発明の別の課題は、打抜きまたは形成成分の最少のも
のからなる内燃機関マフラを製造することにある。

本発明の別の課題は、現代自動車に容易に適した小さい
全体形状を有する内燃機関マフラを製造することにあ
る。

本発明の別の課題は、製造費が低く、長寿命のより効率
的なマフラを製造することにある。

本発明のさらに別の課題は、単独または多排気入力また
は出力に取り付けることのできる低ノイズ・マフラを製
造することにある。

最も改良されたマフラにおいてさえも存在する問題点
は、本発明およびその種々の実施例のマフラを製造する
ことによって、さらに低減される。

(ニ) 課題を解決するための手段本発明の改良されたマフラは、少なくとも２つの通路を
有し、そのうちの一方が他方よりも長さが大きい実施例
からなっている。ある実施例では２つの管状導管（通
路）を用い、その一方は他方のほぼ２倍の長さになって
いる。別の実施例では、一方の導管が他方の導管の長さ
の２倍以上になっている。別の実施例では、３本の導管
を有し、そのうちの２本がほぼ同じ長さで残りの１本の
長さが異なっている。別の実施例では互いに長さの異な
る４本の導管からできている。種々の実施例は、２つの
入力端から１つの出力端を、多数の入力端から多数の出
力端を、または１つの入力端から２つの出力端を用いて
ノイズを減衰するように用いられうる。すべての実施例
におけるすべての通路は下流方向にわずかに広がってい
るかまたはほぼ同じ直径を有し、また、それらの合成断
面積は、マフラへのヘッダ入口の断面積に等しいかまた
は大きく、その出力端はマフラの入力端の断面積にほぼ
等しいかまたは大きい。エンジン・ノイズはそれによっ
て非常に減衰される。エンジンの排気ノイズの減衰は、
ノイズがテイル・パイプに入ったとき、２つの異なる長
さの導管（一方は他方よりも位相が約180度はずれてい
る。）の出力端において、位相はずれのノイズ周波数を
混合することによって達成される。

第２の実施例においては、ハウジングが、大気から導管
を密封する関係で、導管を包囲する。排気ノイズ減衰を
さらに強化する必要がある場合には、１以上の導管は同
じ直径または異なる直径の穴または溝が設けられてい
る。１またはそれ以上の導管内の複数の異なる直径の穴
がさらに排気ノイズを減衰する。

さらに別の実施例は、導管の外壁とハウジングの内面と
の間の空所に、スチール・ウール、ガラス・ウール、そ
の他の音吸収材料または異なる音吸収材料の任意の組合
せを充填することもできる。この音吸収材料の充填はマ
フラに存在する排気ノイズをさらに減少する。本発明の
基本的マフラのこれらの種々の異なる実施例は、内燃機
関からの予測ノイズ・レベルを相当に減少し、また、エ
ンジンへの背圧がないように維持するかまたはマフラを
通るコラム慣性を強化する。

本発明のマフラの種々の実施例の製造はもはや現状のマ
フラよりも困難ではなく、製造も複雑ではなく、使用し
やすい。本発明のいくつかの実施例においては、マフラ
の製造が困難ではなく、高価ではなく、その結果、マフ
ラは現状の最もよいマフラよりも出口ノイズを減少しか
つ所望のコラム慣性を保持するような大きい傾向を有し
ている。

(ホ) 実施例特に、第１図から第４図までを参照して、本発明のマフ
ラ10は少なくとも１対の並んだ限定ガス通路からできて
いる。１対および２対のものが導管12，14および12Ａ，
14，14Ａとして説明の便宜上示されている。マフラへま
たそこからの入力端16および入力端16，16Ａならびに出
力端18，18，18Ａはほぼ同じ断面積を有しているかまた
は下流方向にわずかに広がっていてよい。16，18または
16，16Ａ，18，18Ａの断面積はほぼ“Ａ”であり、ま
た、導管12，14，12，12Ａ，14，14Ａは“Ａ／２”およ
び“Ａ／４”にそれぞれ等しいほぼ同じ断面積を有して
いる。狭いブレード部材20、入力端16および出力端18に
おいて導管を分離している。２本の導管12（12Ａ）およ
び14（14Ａ）の長さの差は導管14（14Ａ）の長さの倍と
なり12（12Ａ）に対して数インチとなる。導管12（12
Ａ），14（14Ａ）の長さは、マフラ内で減衰されるべき
音波周波数によって決定される。導管12（12Ａ）と14
（14Ａ）との長さの差は、出力端18において導管14（14
Ａ）に関して導管12（12Ａ）を通過する音波の部分に位
相差を与える。この位相差は相殺効果をマフラ出力端18
において再組合せをするノイズに与える。導管12（12
Ａ）および14（14Ａ）の相対長さについて実験すること
によって、異なる公知のエンジン排気ノイズ周波数は有
効に減衰されうる。導管が下流方向にわずかに広がって
いるとき、導管の出力端は入力端よりもわずかに大きい
断面積を有し、したがって、導管の全体の組合せ断面積
は“Ａ”よりも大きくなる。

第２図は、ブレード20を示すマフラの第１図の代表的端
部16（16Ａ）または18（18Ａ）を示す。マフラの入力端
および出力端が連結部において半円形として導管12（12
Ａ），14（14Ａ）を示しているが、この形状は説明の便
宜上のものであって、これに限定されるのではない。マ
フラの入力端および出力端においてほぼ均等な断面積
“Ａ”および導管12（12Ａ）および14（14Ａ）について
約“Ａ／２”または“Ａ／４”を維持する必要性を心に
留めながら、２つの導管の連結部がいかなる便利な形体
をとってもよい。

全体の断面積“Ａ”を有する“Ａ／２”または“Ａ／
４”の断面積を有する２または４つの導管について説明
してきたが、本発明のマフラの原理は排気システムをか
いしてコラム慣性を維持することである。すなわち、断
面積通過式マフラ10は、排気ヘッダおよびテーイル・パ
イプの出力断面積にほぼ等しいかまたは大きい。２つの
導管12（12Ａ），14（14Ａ）の合計または全体の断面積
が“Ａ”にほぼ等しいかまたはそれよりも大きい限り、
この端部は異なる断面積の導管12（12Ａ）および14（14
Ａ）を用いることによって達成されうる。

第５−８図を参照すれば、本発明の異なる実施例が示さ
れている。本発明の第５−９図に示す実施例は、第１−
４図に示すマフラが気密ハウジングまたはシェル22内に
収容されていることを除いて、第１−４図のものとほぼ
同じである。ハウジングまたはシェルは従来のマフラ外
形に類似し、また、曲線、方形またはそれらの組合せで
あってもよい。

第７図は、３つの別個のガス流導管12，14，24を有する
本発明のマフラを示す。これらの導管の合成断面積は、
全体の断面積“Ａ”にほぼ等いかそれよりも大きい。３
本の導管は断面積がそれぞれ異なるかまたは同じであっ
てもよい。

第９図は第１図のマフラのさらに別の実施例であり、ま
た、導管12，14の壁を通る複数の穴26と、マフラの極端
な高作動温度によっても影響を受けない音吸収材料28の
充填材とを有している。穴26は方形または曲線でもよ
く、また、ただ１つの断面積または複数の異なる断面積
であってもよい。音吸収材料は、例えば、スチール・ウ
ール、ガラス、ケブラまたは意図する目的に適したもの
のような繊維材料である。しかし、音吸収材料は繊維材
料に限られず、意図する目的に適した任意の音吸収材料
がこの目的のために用いられてもよい。

第９図においては、２つの内蔵導管が示されているが、
図示する実施例またはその他の導管12，14が第９図に示
すように収容されてもよい。

特定の比率、材料、構造が本発明の最適実施例の上述し
た説明に詳述されてきたが、これらは適当に変えられて
類似の結果となる。例えば、マフラ成分は鋼、アルミニ
ウム、強化プラスチック等の適当の材料から形成されて
もよく、打抜き、油圧、圧延、冷間成形等によって製造
されてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は異なる長さの２つのガス通路を用いる本発明の
マフラの一実施例の平面図。第２図は第１図の２−２線
にそって見た正面図。第３図は単独の入力端から２つの
出力端まで延びる異なる長さの４本のガス通路を用いる
本発明のマフラの別の実施例の平面図。第４図は２つの
入力端と単独の出力端を有する４つの導管を用いる本発
明のマフラの別の実施例の平面図。第５図は代表的マフ
ラ・ハウジング内に内蔵された第１図のマフラを切断し
て示す平面図。第６図は代表的なマフラ・ハウジング内
に内蔵された４つの導管を有する本発明のマフラの実施
例を切断して示す平面図。第７図は少なくとも２つの異
なる長さの３つの限定されたガス通路を用いる本発明の
マフラの別の実施例の切断して示す平面図。第８図は第
５図の８−８線からみた端面図。第９図は第３図および
第６図に示すハウジング内に内蔵された本発明のマフラ
を示す平面図であって、限定されたガス通路は、その表
面に穴が設けられ、そして限定された通路間の空所に高
温高圧縮材料が充填されている状態を示す。 10：マフラ、12，12Ａ，14，14Ａ：導管（通路） 16，16Ａ：入力端、18，18Ａ：出力端 20：ブレード部材、28：音吸収材料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端と出力端とを有する音減衰装置にお
いて；該入力端と出力端との間に置かれた２以上の限定
された通路を有し、各通路は前記入力端の断面積に実質
的に等しい又は大きい合計全断面積を有し、前記の２以
上の限定された通路は少なくとも２つの異なる長さにな
っていて、位相状態のずれを前記入力端と出力端との間
で移動する音に与えることを特徴とした、改良された音
減衰装置。
【請求項２】前記少なくとも２つの通路は３つであるこ
とを特徴とした、請求項１記載の装置。
【請求項３】前記少なくとも２つの通路のうちの少なく
とも１つは異なる断面積になっていることを特徴とし
た、請求項１記載の装置。
【請求項４】前記通路のうちの少なくとも１つは穴が設
けられていることを特徴とした、請求項１記載の装置。
【請求項５】前記の穴は少なくとも２つの異なる断面積
を有することを特徴とした、請求項４記載の装置。
【請求項６】前記通路を包囲する密封ハウジングをさら
に有し、該ハウジングと前記通路との間に空所が設けら
れていることを特徴とした、請求項１記載の装置。
【請求項７】前記通路を包囲する密封ハウジングをさら
に有し、該ハウジングと前記通路との間に空所が設けら
れていることを特徴とした、請求項４記載の装置。
【請求項８】前記空所に音吸収材料を充填したことをさ
らに特徴とした、請求項７記載の装置。
【請求項９】前記入力端と出力端の両方において前記通
路の連結部が薄い壁で形成されていることを特徴とし
た、請求項１記載の装置。
【請求項１０】前記２以上の通路は端部から端部まで実
質的に均一な断面積を有することを特徴とした、請求項
１記載の装置。
【請求項１１】前記通路の合計断面積は前記入力端の断
面積に実質的に等しいことを特徴とした、請求項１記載
の装置。
【請求項１２】前記通路の合計断面積は前記入力端の断
面積よりも大きいことを特徴とした、請求項１記載の装
置。
【請求項１３】入力端と出力端とを有する音減衰装置に
おいて；該入力端と出力端の間に置かれた２以上の限定
された通路を有し、各通路は前記入力端の断面積に実質
的に等しい又は大きい合計全断面積を有し、前記２以上
の限定された通路の少なくとも一つが前記入力端と出力
端との間で下流方向に広がっており、前記の２以上の限
定された通路は少なくとも２つの異なる長さになってい
て、位相状態のずれを前記入力端と出力端との間で移動
する音に与えることを特徴とした、改良された音減衰装
置。
【請求項１４】前記通路を包囲する密封ハウジングをさ
らに有し、該ハウジングと前記通路との間に空所が設け
られていることを特徴とした、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】前記空所に音吸収材料を充填したことを
さらに特徴とする、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】前記入力端と出力端の両方において導管
の連結部が薄い壁で形成されていることを特徴とした、
請求項１３記載の装置。
【請求項１７】前記２以上の通路は端部から端部まで実
質的に均一の断面積を有することを特徴とした、請求項
１３記載の装置。
【請求項１８】前記通路の合計断面積は前記入力端の断
面積に実質的に等しいことを特徴とした、請求項１３記
載の装置。
【請求項１９】前記通路の合計断面積は前記入力端の断
面積よりも大きいことを特徴とした、請求項１３記載の
装置。