JP2015014210A - 消音器 - Google Patents
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Abstract
【課題】シェルの内面とセパレータの外縁との密着性を向上させて溶接不良を防止し、セパレータを確実に固定できる消音器を提供する。【解決手段】偏平な器状に形成された一対のシェルハーフ2,3を、互いの開口22,32が向き合うように重ね合せて構成したシェル4と、シェル4の内部で両シェルハーフ2,3にそれぞれ固定されてシェル4の内部空間を仕切るセパレータ11,12とを備える消音器1において、セパレータ11,12の上部および下部の外縁に、固定されるべきシェルハーフ2,3に押し付ける方向に力が作用したときに開口22,32側に撓む上部フランジ47,57および下部フランジ48,58を形成し、上部フランジ47,57および当該下部フランジ48,58を撓ませた状態でシェルハーフ2,3に溶接する。【選択図】図10
Description
本発明は、自動車の排気装置を構成する消音器に関する。
内燃機関(以下、エンジンと記す)を搭載した自動車には、エンジンから排出された排気ガスの無害化(浄化)や排気騒音の低減を図るため、排気マニホールドや触媒装置、排気管、消音器(マフラーとも呼ぶ)等から構成された排気装置が設けられている。近年の消音器は、外郭を構成する薄鋼板製のシェル、シェル内を膨張室や共鳴室に区画する複数枚のセパレータ、排気管に接続されるインレットパイプ、シェルの後部から突出するアウトレットパイプ等を要素部材とした溶接構造品が一般的である(例えば、特許文献1参照)。この種の消音器では、インレットパイプからシェルに導入された排気ガスは、膨張室内で圧力変動が減衰されるとともに、共鳴室によって排気音の所定周波数成分が減衰されることで、脈動音が抑えられるとともに耳障りな低周波(例えば、80〜200Hz程度)の音圧レベルも低い状態(すなわち、消音された状態)でアウトレットパイプから大気中に放出される。
消音器は、シェルが円筒状あるいは楕円筒状を呈するものが一般的であり、消音性能を確保するうえでは内部空間容積を大きくすることが望ましい。ところが、自動車用の消音器は、車体の後部床下に取り付けられることから、燃料タンクやタイヤパン、サスペンションの間等の限られたスペースに配置しなければならず、近年の床面平坦化や低床化に対する要求等もあいまって、内部空間容積の大きい円筒状や楕円筒状のシェルを有する消音器を採用することが困難となっている。そこで、シェルを円筒状や楕円筒状以外の形状(例えば、角型でかつ扁平な筐体)とすることが考えられるが、この場合には平面部分が広くなるために面剛性が低下し、排気ガスの流通に伴う平面部分の面振動によって放射音が発生することがあった。
特許文献1では、このような放射音の発生を抑制すべく、扁平なシェルの広い面を一側から他側に向けて複数の円弧状曲面が連続する波形曲面とし、面剛性を高めて面振動を低減させている。また、特許文献1の消音器では、それぞれが底部とこれに対向する開口部とを有する扁平な器状に形成された一対のシェルハーフを互いの開口部が向きあうように上下方向に重ね合せてシェルを構成しており、上側シェルハーフと下側シェルハーフとで開口部から底部までの深さを同じにするとともに、インレットパイプおよびアウトレットパイプを上側シェルハーフと下側シェルハーフとによって挟まれるようにしてシェルに接続している。
ところで、シェルが円筒状あるいは楕円筒状を呈する消音器では、円筒状あるいは楕円筒状のシェル部材の内部空間を塞ぐために円形あるいは楕円形のエンドプレートをシェル部材の両端に取り付けており、シェルの内部空間を仕切るセパレータも円形あるいは楕円形になる。そのため、セパレータを取り付ける際にはセパレータをシェル部材に圧入するだけで固定することができる。
一方、特許文献1に記載の消音器のように、シェルが扁平な器状に形成された一対のシェルハーフをお互いの開口部が向きあうように重ね合せて構成される消音器では、セパレータを圧入によってシェルに固定することはできないため、何らかの接合手段によってセパレータの外縁をシェルに接合する必要がある。ここで、セパレータの外縁とシェルとを溶接により接合することが考えられるが、溶接する場合にはセパレータの外縁とシェルの内面とが密着した状態で溶接しないと溶接不良となる。
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、一対のシェルハーフを上下方向に重ね合せて構成したシェルの内面とセパレータの外縁との密着性を向上させて溶接不良を防止し、セパレータを確実に固定できる消音器を提供することを目的とする。
このような課題を解決するために、本発明によれば、それぞれが底部(21,31)とこれに対向する位置に開口(22,32)を形成する側部(23,33)とを有する偏平な器状に形成された一対のシェルハーフ(2,3)を、互いの開口(22,32)が向き合うように一方(2)を上側に他方(3)を下側にして重ね合せて構成したシェル(4)と、前記シェル(4)の内部で前記両シェルハーフ(2,3)にそれぞれ固定されて前記シェル(4)の内部空間を仕切るセパレータ(11,12)とを備える消音器(1)であって、前記セパレータ(11,12)は、上部および下部の外縁に形成され、固定されるべきシェルハーフ(2,3)に押し付ける方向に力が作用したときに前記開口(22,32)側に撓む上部フランジ(47,57)および下部フランジ(48,58)を有し、当該上部フランジ(47,57)および当該下部フランジ(48,58)が撓んだ状態で前記シェルハーフ(2,3)に溶接されている構成とする。
この構成によれば、上部フランジおよび下部フランジが開口側に撓むように構成されたことにより、シェルハーフに押し付ける方向の力をセパレータに作用させると、上部フランジおよび下部フランジが撓んでシェルハーフとの密着性が向上する。この密着性がよい撓んだ状態で上部フランジおよび下部フランジがシェルハーフに溶接されることにより、溶接不良を防止でき、セパレータを確実にシェルに固定できる。
また、本発明によれば、前記セパレータ(11,12)の外縁が、それぞれ単一の曲率からなる湾曲部(41,42,51,52)を上部および下部に含み、前記上部フランジ(47,57)および前記下部フランジ(48,58)が前記湾曲部(41,42,51,52)に形成されている構成とすることができる。
この構成によれば、上部フランジおよび下部フランジが単一の曲率からなる円弧部に形成されることにより、これらフランジやシェルハーフを精度よく成形することができる。また、上部フランジおよび下部フランジを全領域で同様に撓ませてその全体をシェルハーフに密接させることができる。
また、本発明によれば、前記セパレータ(11,12)は、前記上部フランジ(47,57)および前記下部フランジ(48,58)をつなぐ一対の側部フランジ(49,59)をさらに有し、前記上部フランジ(47,57)および前記下部フランジ(48,58)の顎部の長さ(c)が、前記一対の側部フランジ(49,59)の顎部の長さ(d)よりも長い構成とすることができる。
この構成によれば、セパレータの剛性を大きくするとともに上部フランジおよび下部フランジを撓みやすくして、固定されるべきシェルハーフに押し付ける方向に力が作用したときに、セパレータ本体が変形することを防止し、かつ上部フランジおよび下部フランジを容易に撓ませてシェルハーフに密接させることができる。
また、本発明によれば、前記上部フランジ(47,57)および前記下部フランジ(48,58)が、撓んで前記シェルハーフ(2,3)の接合面(接合部16,17の内面)と平行となった状態で前記シェルハーフ(2,3)に溶接されている構成とすることができる。
この構成によれば、上部フランジおよび下部フランジをシェルハーフに面接触するような状態で密接させることができ、溶接不良の発生を確実に防止できる。
また、本発明によれば、前記一対のシェルハーフ(2,3)は、一方のシェルハーフ(2)の側部(23)が他方のシェルハーフ(3)の側部(33)に外側から嵌合して上下方向に互いにオーバーラップした状態で、前記開口(22,32)の全周にわたって溶接される係合縁部(26,36)を有する構成とすることができる。
この構成によれば、シェルの上面と下面(両シェルハーフの底部)はセパレータが溶接されることによって面剛性が向上するが、シェルの側面はシェルが溶接されないため、面剛性が低くなって面振動による放射音が発生しやすくなる。これに対してこの構成によれば、両シェルハーフの側部がオーバーラップした状態で全周溶接されることにより、当該部分の板厚が増加し、シェルの側部の面剛性を高めることができる。これにより、シェルの側部からの面振動による放射音の発生を抑制できる。また、シェルが大型化することもない。
このように本発明によれば、一対のシェルハーフを上下方向に重ね合せて構成したシェルの内面とセパレータの外縁との密着性を向上させて溶接不良を防止し、セパレータを確実に固定できる消音器を提供することができる。
以下、本発明に係る消音器1の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、消音器1の説明にあたっては、図1中に前後・左右・上下を矢印で示し、各部材の位置や方向をこれに沿って説明する。
図1〜図3に示すように、消音器1は、どちらも鋼板プレス成型品のアッパシェルハーフ2とロワシェルハーフ3とを接合してなるシェル4と、ロワシェルハーフ3の左前端から斜め前方に突出したインレットパイプ5と、ロワシェルハーフ3の右後面から後方に突出した後端部分がテールパイプ6を構成するアウトレットパイプ7とを有しており、図示しないブラケットを介して4輪自動車の車体の下面に弾性支持される。インレットパイプ5には排気管8が接続され、図示しないエンジンから排出された排気ガスが、排気マニホールド、触媒装置、および床下に配設された排気管8等を介して消音器1に導入される。
図4に示すように、シェル4内には鋼板プレス成型品の第1,第2セパレータ11,12が前後に設置されており、シェル4の内部空間は、これら第1,第2セパレータ11,12により、前方から順に第1膨張室13、第2膨張室14、共鳴室15に区画されている。シェル4の内部空間では、インレットパイプ5の下方にアウトレットパイプ7が配置されている。
シェル4の第1,第2セパレータ11,12が設けられる前後2箇所の位置には、第1,第2セパレータ11,12の外縁を接合させるべく、対応するセパレータ11,12の延在方向(外縁を結んだ方向)に略直交する内面を形成する第1,第2接合部16,17が環状帯状に形成されている。第1,第2セパレータ11,12はそれぞれの外縁を対応する接合部16,17に密接させた状態でシェル4に固定される。
図5および図6に示すように、アッパシェルハーフ2は、底部21とこれに対向する位置に開口22を形成する環状の側部23とを有する偏平な器状をなしており、開口22を下向きにして配置される。第1,第2接合部16,17に沿う断面(図5,6)において、一対の側部23は開口22から概ね鉛直に上方へ伸びており、一対の側部23に連続して互いに近づく向きにかつ上向きに凸となる向きに湾曲する一対の第1湾曲部24と、第1湾曲部24の先端同士を接続し、下向きに凸となる向きに湾曲する第2湾曲部25とにより底部21が構成されている。第2湾曲部25は、単一の曲率からなる円弧部をなしており、両第1湾曲部24に比べて小さな曲率とされている。つまりアッパシェルハーフ2は、左右方向の断面において、底部21の左右方向中央が単一の曲率をもってなだらかに凹んだ凹曲面をなすように構成されている。
ロワシェルハーフ3も、底部31とこれに対向する位置に開口32を形成する環状の側部33とを有する偏平な器状をなしている。一方、ロワシェルハーフ3は、開口32がアッパシェルハーフ2の開口22に向き合うように開口32を上向きにして配置される。このように、アッパシェルハーフ2およびロワシェルハーフ3が上下方向に重ね合わされて互いに溶接されることによってシェル4が構成される。なお、消音器1は、図3に示すように、アッパシェルハーフ2とロワシェルハーフ3との接合面を概ね水平とした状態で自動車に取り付けられる。この取付状態においては、ロワシェルハーフ3の底部31が前方(第1膨張室13側)に向けて下り勾配となっている。
第1,第2接合部16,17に沿う断面(図5,6)において、ロワシェルハーフ3の一対の側部33は開口32から概ね鉛直に下方へ伸びており、一対の側部33に連続して互いに近づく向きにかつ下向きに凸となる向きに湾曲する一対の第1湾曲部34と、第1湾曲部34の先端同士を接続し、緩やかに下向きに凸となる向きに湾曲する第2湾曲部35とにより底部31が構成されている。第2湾曲部35は、単一の曲率からなる円弧部をなしており、両第1湾曲部34に比べて小さな曲率とされている。つまりロワシェルハーフ3は、左右方向の断面において、底部31の左右方向中央が単一の曲率をもってなだらかに膨らんだ凸曲面をなすように構成されている。
図3に示すように、アッパシェルハーフ2の深さa(開口22から底部21までの最大寸法)に対し、ロワシェルハーフ3の深さb(開口32から底部31までの最大寸法)は大きく設定されている。そのため、図5,図6にも示されるように、ロワシェルハーフ3の側部33の高さは、アッパシェルハーフ2の側部23の高さに比べて大きくなっている。なお、ロワシェルハーフ3の底部31が前方に向けて下り勾配となっていることから、ロワシェルハーフ3の側部33の高さは後部で前部よりも小さくなる。このロワシェルハーフ3の側部33に対し、インレットパイプ5は前部の比較的高い部位に接続されている。一方、アウトレットパイプ7は、インレットパイプ5と同程度の高さではあるが、ロワシェルハーフ3の側部33に対して後部の比較的低い部位に接続されている。
アッパシェルハーフ2の側部23の端縁とロワシェルハーフ3の側部33の端縁とには、それぞれ開口22,32を形成する環状の係合縁部26,36が形成されている。両係合縁部26,36は、図7に示すように、側部23,33の先端の帯状部分を外方に膨出させた段付き帯状に形成されており、第1,第2セパレータ11,12と接触しないようになっている。両係合縁部26,36は、アッパシェルハーフ2側の係合縁部26がロワシェルハーフ3側の係合縁部36に外側から嵌合して上下方向に互いにオーバーラップした状態で、オーバーラップした部位の高さ方向の中央部をレーザ溶接によって全周溶接される。
本実施形態では、内側になるロワシェルハーフ3の係合縁部36の外周長が、外側になるアッパシェルハーフ2の係合縁部26の内周長よりも若干(例えば、2mm)長くなるように設定されている。そのため、各側部23,33に対応する各係合部では、周長差/2πのオフセット(周長差が2mmの場合、約0.3mmのオフセット)が生じ、ロワシェルハーフ3の係合縁部36をアッパシェルハーフ2の係合縁部26に圧入することで両者が密接するようになっている。なお、アッパシェルハーフ2の係合縁部26の先端には、ロワシェルハーフ3の係合縁部36を内方へ案内すべく、外方に湾曲形成されたガイド部27が形成されている。
このように、両係合縁部26,36が上下方向に互いにオーバーラップした状態で溶接されることにより、シェル4を大型化することなく両シェルハーフ2,3が接合され、当該部分の板厚が増加することでシェル4の側部の剛性が高まって側部から発生する放射音が抑制される。また、両係合縁部26,36が圧入された状態で溶接され、かつ第1,第2セパレータ11,12に接触しないように形成されているため、両係合縁部26,36が第1,第2セパレータ11,12に干渉せずに撓んだ密接状態での溶接が可能になり、アッパシェルハーフ2とロワシェルハーフ3との接合部分における溶接不良の発生が防止される。
図8に示すように、第1セパレータ11は、正面視においてシェル4の第1接合部16と対応する大きさおよび形状とされた平板状とされており、アッパシェルハーフ2の第1接合部16における第2湾曲部25と同一かつ単一の曲率をもってなだらかに凹んだ上部円弧部41と、ロワシェルハーフ3の第1接合部16における第2湾曲部35と同一かつ単一の曲率をもってなだらかに膨らんだ下部円弧部42とを外縁に備えている。第1セパレータ11には、インレットパイプ5およびアウトレットパイプ7(図4参照)が嵌挿される4つのパイプ孔43(43a,43b)が設けられるとともに、外周縁側を除いた全域にパンチング孔44が穿設されている。
また、第1セパレータ11の外縁には、プレス成形時に鋼板の縁部を一方に湾曲させて顎状に形成したフランジ46が全周にわたって設けられている。フランジ46は、上部円弧部41に形成されて第1接合部16(図5)においてアッパシェルハーフ2の第2湾曲部25に対向する上部フランジ47と、下部円弧部42に形成されて第1接合部16(図5)においてロワシェルハーフ3の第2湾曲部35に対向する下部フランジ48と、上部フランジ47と下部フランジ48とを繋ぐように形成され、アッパシェルハーフ2の第1湾曲部24、両シェルハーフ2,3の側部23,33、およびロワシェルハーフ3の第1湾曲部34に対向する一対の側部フランジ49とから構成されている。上部フランジ47および下部フランジ48の顎部の長さcは、側部フランジ49の顎部の長さdに比べて長くされている。
図9に示すように、第2セパレータ12は、正面視においてシェル4の第2接合部17と対応する大きさおよび形状とされた平板状とされており、アッパシェルハーフ2の第2接合部17における第2湾曲部25と同一かつ単一の曲率をもってなだらかに凹んだ上部円弧部51と、ロワシェルハーフ3の第2接合部17における第2湾曲部35と同一かつ単一の曲率をもってなだらかに膨らんだ下部円弧部52とを外縁に備えている。第2セパレータ12には、インレットパイプ5、アウトレットパイプ7およびテールパイプ6が嵌挿される4つのパイプ孔53(53a,53b)が設けられるとともに、下部に一対、上部に1つの干渉孔54が穿設されている。
また、第2セパレータ12の外縁には、プレス成形時に鋼板の縁部を一方に湾曲させて顎状に形成したフランジ56が全周にわたって設けられている。フランジ56は、上部円弧部51に形成されて第2接合部17(図6)においてアッパシェルハーフ2の第2湾曲部25に対向する上部フランジ57と、下部円弧部52に形成されて第2接合部17(図6)においてロワシェルハーフ3の第2湾曲部35に対向する下部フランジ58と、上部フランジ57と下部フランジ58とを繋ぐように形成され、アッパシェルハーフ2の第1湾曲部24、両シェルハーフ2,3の側部23,33、およびロワシェルハーフ3の第1湾曲部34に対向する一対の側部フランジ59とから構成されている。上部フランジ57および下部フランジ58の顎部の長さcは、側部フランジ59の顎部の長さdに比べて長くされている。
図8に示すように、第1セパレータ11は、単一の曲率を有する上部フランジ47および下部フランジ48のみが両シェルハーフ2,3の底部21,31に対して全長にわたってレーザ溶接によって溶接されることによってシェル4に固定される。図9に示すように、第2セパレータ12も、単一の曲率を有する上部フランジ57および下部フランジ58のみが両シェルハーフ2,3の底部21,31に対して全長にわたってレーザ溶接によって溶接されることによってシェル4に固定される。
両セパレータ11,12の上部フランジ47,57および下部フランジ48,58は、図10に想像線で示すように、シェル4への取付前には、第1,第2接合部16,17の内面に対して先端が外方(上部フランジ47,57では上方、下部フランジ48,58では下方)に位置するように、第1,第2セパレータ11,12の延在方向(外縁を結んだ方向)に対して90度以下の角度で曲げ加工されている。上部フランジ47,57および下部フランジ48,58は、固定されるシェルハーフ2,3に押し付けられる方向に力を加えられ、図10に実線で示すように開口22,32側に撓んで第1,第2接合部16,17の内面と平行となったときに、第1,第2接合部16,17に対して面接触するような状態で密接する。また、このとき、第1,第2セパレータ11,12の外縁(上部フランジ47および下部フランジ48,並びに上部フランジ57および下部フランジ58)が、対応する接合部16,17の内面と同一形状となる。
なお、本実施形態では、上部フランジ47,57および下部フランジ48,58は、顎部の先端が所定寸法e(例えば、1.5mm程度)だけ開口22,23側に撓むと第1,第2接合部16,17の内面と平行となるように、プレス成形時の曲げ寸法が設定されている。
そして、両セパレータ11,12の上部フランジ47、57および下部フランジ48、58は、この撓んだ状態で幅方向の中央部をシェルハーフ2,3に溶接されている。このように、上部フランジ47、57および下部フランジ48、58が、撓んで第1,第2接合部16,17に密接した状態で溶接されることにより、上部フランジ47、57とアッパシェルハーフ2との接合部分および下部フランジ48、58とロワシェルハーフ3との接合部分における溶接不良の発生が防止される。また、上部フランジ47、57および下部フランジ48、58が単一の曲率からなるように構成されていることにより、これらおよび両シェルハーフ2,3を精度良く成形できるうえ、上部フランジ47、57および下部フランジ48、58を全領域で同様に撓ませてその全体を両シェルハーフ2,3に密接させることができるようになっている。
一方、両セパレータ11,12の側部フランジ49,59は、シェル4へ取り付けたときに、撓むことなく第1,第2接合部16,17の内面と平行となるように曲げ加工されている。これは、ともに曲率が変化する側部フランジ49,59と、第1および第2接合部16,17における第1湾曲部24、側部23,33および第1湾曲部34との接合部分では、加工精度の向上によって互いを密接されることが困難であることから、上部フランジ47、57および下部フランジ48、58のシェルハーフ2,3に対する接合を優先させ、底部21,31の固定に貢献する当該部分の溶接を確実にするためである。他方、両セパレータ11,12が側部フランジ49,59を有することで、両フランジ46,56が両セパレータ11,12の外縁の全周にわたって環状に形成されることにより、両セパレータ11,12の剛性が向上する。
図4および図8に示すように、第2セパレータ12の干渉孔54のうちで下方の2つは共鳴室15内の凝縮水を第2膨張室14に流入させる機能を有しており、第2膨張室14に流入した凝縮水は、更に第1セパレータ11のパンチング孔44から第1膨張室13に流入する。なお、本実施形態の場合、第1セパレータ11に多数のパンチング孔44が穿設されていることにより、第1膨張室13と第2膨張室14とが実質的に1つの膨張室として機能する。
図4に示すように、インレットパイプ5は、ロワシェルハーフ3の左前端の側部33を貫通してシェル4内に入り込んだ後、第1,第2セパレータ11,12を貫通して、その下流端が共鳴室15内に位置している。インレットパイプ5は、ロワシェルハーフ3の側部33に形成された貫通孔に挿通された状態で全周溶接されることによってロワシェルハーフ3の側部33に接続される。また、インレットパイプ5は、図8,図9の第1,第2セパレータ11,12に対し、それぞれのパイプ孔43,53のうちで最も高い位置のパイプ孔43a,53a(図中左上)に嵌め付けられる。
インレットパイプ5は、その上流端側に第1膨張室13内に開口する複数の干渉孔61を有し、第1,第2セパレータ11,12の間に第2膨張室14内に開口する多数の排気ガス排出孔62を有し、下流端に共鳴室15内に開口する排気ガス排出孔63を有している。本実施形態では、インレットパイプ5の下流端が比較的大きな排気ガス排出孔63となっているが、第2セパレータ12には少数の干渉孔54のみが形成されている(すなわち、共鳴室15から第2膨張室14に排気ガスが殆ど流出しない)ため、インレットパイプ5から流入した排気ガスの大部分が第2膨張室14に流入する。
アウトレットパイプ7は、第1,第2セパレータ11,12に保持されるかたちでシェル4内に設置されている。アウトレットパイプ7は、その上流端7aが第1膨張室13内に開口しており、後方に延設された中間部7bが第2膨張室14および共鳴室15内を前方が開いたU字形に屈曲して通過して第1膨張室13に戻った後、後方が開いたU字形に屈曲して第2膨張室14を通って共鳴室15に至り、共鳴室15内で下流端の接続部7cがテールパイプ6と接続する。アウトレットパイプ7はシェル4の底寄りの位置に配置され、図8,図9の第1,第2セパレータ11,12においても、それぞれのパイプ孔43,53のうちアウトレットパイプ7を保持する各3つのパイプ孔43b,53bは、比較的低い位置に形成されている。
アウトレットパイプ7の後端を構成するテールパイプ6は、ロワシェルハーフ3の後端右側の側部33を貫通し、シェル4の外部に延出している。テールパイプ6は、ロワシェルハーフ3の側部33に形成された貫通孔に挿通された状態で全周溶接されることによってロワシェルハーフ3の側部33に接続される。
アウトレットパイプ7には、インレットパイプ5の下方において第2膨張室14内に開口する図示しない複数の干渉孔と、第1膨張室13内で上方に開口する1つの干渉孔66が穿設されている。また、図11に示すように、アウトレットパイプ7の下部には、ロワシェルハーフ3内に滞留した凝縮水を吸い込み、テールパイプ6を介して外部に排出すべく、第1膨張室13に開口する一対の吸入口67が設けられている。
前述したように、ロワシェルハーフ3の側部33の高さは、アッパシェルハーフ2の側部23の高さに比べて大きくなっており、ロワシェルハーフ3においては側部33においても面振動による放射音が発生しやすくなっている。本実施形態では、剛性を有するインレットパイプ5およびアウトレットパイプ7がロワシェルハーフ3の側部33に接続されたことにより、側部33の剛性が高くなり、面振動による放射音の発生が抑制される。
このように構成された消音器1では、自動車のエンジンが起動すると、シリンダ内で生成された排気ガスが、排気マニホールドや触媒装置等を通過した後、図4に示すように、排気管8を通過してインレットパイプ5からシェル4内に導入される。インレットパイプ5からの排気ガスは、干渉孔61を介して第1膨張室13に流入し、排気ガス排出孔62,63を介して第2膨張室14および共鳴室15に流入する。この際、共鳴室15から第2膨張室14に排気ガスが殆ど流出せず、第1セパレータ11に多数のパンチング孔44が穿設されているため、排気ガスの大部分は第1膨張室13および第2膨張室14に導入されることになる。この際、共鳴室15内では、共鳴作用により、特定の周波数の排気音が低減される。
第1膨張室13に導入された排気ガスは、上流端7aからアウトレットパイプ7に流入し、アウトレットパイプ7の屈曲に伴って第2膨張室14や共鳴室15、第1膨張室13内を通過した後、テールパイプ6に流入してその後端から外部に放出される。
一方、排気ガスには多量の水分が含まれており、その水分がシェル4内で冷却されることによって凝縮水が生成される。本実施形態の場合、共鳴室15内で発生した凝縮水は、ロワシェルハーフ3の底部31が傾斜していることにより、第2セパレータ12の下方の干渉孔54を通過して第2膨張室14に流入し、第2膨張室14内で発生した凝縮水とともに第1セパレータ11のパンチング孔44から第1膨張室13に流入する。第1膨張室13室内の凝縮水は、前述したように、吸入口67からアウトレットパイプ7に吸い込まれ、テールパイプ6を介して外部に排出される。
次に、消音器1の製造方法について、図4を併用しながら図12〜図14を参照して説明する。
シェル4の組立にあたっては、先ず、図12に示すように、インレットパイプ5と後端部分のテールパイプ6を除いたアウトレットパイプ7とを第1,第2セパレータ11,12に組み付けてサブアセンブリ71とする。
次に、図13に示すように、このサブアセンブリ71を上下ひっくり返して、第1,第2セパレータ11,12が支持されるように受台72上に設置し、開口32を下向きにしたロワシェルハーフ3の側部33にインレットパイプ5を挿入させつつ、ロワシェルハーフ3をサブアセンブリ71に組み付ける。この状態では、第1,第2セパレータ11,12の下部フランジ48,58の先端縁が長手方向の一部のみでロワシェルハーフ3の第1,第2接合部16,17に接している。なお、後に行うテールパイプ6の取付作業に支障を来たさないように、位置規制冶具73をアウトレットパイプ7に挿入してテールパイプ6との接続部7cの位置を固定しておくとよい。その後、第1,第2接合部16,17の間および前後に配置した3本の冶具74を用いてロワシェルハーフ3の底部31に下向きの荷重を加え、第1,第2セパレータ11,12にロワシェルハーフ3へ押し付ける力を作用させ、下部フランジ48,58を撓ませる。
このようにして第1,第2セパレータ11,12の下部フランジ48,58を撓ませると、下部フランジ48,58の顎部が第1,第2接合部16,17と略平行になりかつ長手方向の全長にわたって密接した密着性の高い状態となる。この状態を維持したまま、ロワシェルハーフ3の外部(上方)から第1,第2接合部16,17の幅方向の中央部(下部フランジ48,58の顎部の中央)に、かつロワシェルハーフ3の第2湾曲部35の全長にわたってレーザ光を照射することにより、第1,第2セパレータ11,12の下部フランジ48,58を全長にわたってロワシェルハーフ3の底部21,31に対して溶接する。その後、位置規制冶具73を取り外し、ロワシェルハーフ3の後方からテールパイプ6(図12)を差し込んで、アウトレットパイプ7の接続部7cに溶接する。
次に、図14に示すように、組付中の消音器1をひっくり返して別の受台76上に設置する。この受台76には、後述する冶具77の位置に対応して、第1,第2接合部16,17の間およびこれらの前後の3箇所でロワシェルハーフ3の底部31を支持させる。そして、開口22を下向きにしたアッパシェルハーフ2をロワシェルハーフ3に被せるようにして組付ける。その後、第1,第2接合部16,17の間およびこれらの前後に配置した3本の冶具77を用いてアッパシェルハーフ2の底部21に下向きの荷重を加え、第1,第2セパレータ11,12にアッパシェルハーフ2へ押し付ける力を作用させる。
すると、ロワシェルハーフ3の係合縁部36がアッパシェルハーフ2の係合縁部26に圧入され、両係合縁部26,36が上下方向にオーバーラップした係合状態になるとともに、上部フランジ47,57が撓んで、上記同様に上部フランジ47,57の第1,第2接合部16,17に対する密着性が向上した状態となる。この状態を維持したまま、アッパシェルハーフ2の外部(上方)から第1,第2接合部16,17の幅方向の中央部(上部フランジ47,57の顎部の中央)に、かつアッパシェルハーフ2の第2湾曲部25の全長にわたってレーザ光を照射することにより、第1,第2セパレータ11,12の上部フランジ47,57を全長にわたってロワシェルハーフ3の底部21,31に対して溶接する。
その後、受台76から組付中の消音器1を取り外し、シェル4の外部からアッパシェルハーフ2の係合縁部26に全周にわたってレーザ光を照射することにより、アッパシェルハーフ2の係合縁部26をロワシェルハーフ3の係合縁部36に溶接する。最後に、排気管8をインレットパイプ5に嵌合し、排気管8とインレットパイプ5とロワシェルハーフ3の側部33とを同時に一体に溶接するとともに、テールパイプ6をロワシェルハーフ3の側部33に溶接して、上記構成の消音器1の製造工程が完了する。
消音器1では、高圧の排気ガスが内部空間に断続的に流入することにより、シェル4が面振動を起こすことが避けられない。ところが、本実施形態の場合、第1,第2接合部16,17において、第1,第2セパレータ11,12が両シェルハーフ2,3の底部21,31に溶接されている。そのため、最も面積が大きい両シェルハーフ2,3の底部21,31が第1,第2セパレータ11,12によって強固に支持され、面剛性が極めて高くなるため、面振動による放射音が効果的に抑制される。また、両シェルハーフ2,3の底部21,31が左右方向中央においてなだらかに凹んだ第2湾曲部25またはなだらかに膨らんだ第2湾曲部35を有しており、これら第2湾曲部25,35で第1,第2セパレータ11,12と溶接されているため、両セパレータ11,12間や両セパレータ11,12の前後の面剛性が高くなっており、これによっても面振動による放射音が抑制される。
また、シェル4の側面をなす両シェルハーフ2,3の側部23,33に関しては、図3に示すように、アッパシェルハーフ2では、深さaが比較的小さくされているため面剛性が高くなっており、面振動による放射音発生の心配は少ない。
一方、前述したように、ロワシェルハーフ3では、深さbがアッパシェルハーフ2の深さaに対してロワシェルハーフ3の大きく、側部33の高さがアッパシェルハーフ2の側部23に比べて大きくなることから、側部33で放射音が発生しやすい。これに対し、本実施形態では、ロワシェルハーフ3の側部33にインレットパイプ5およびアウトレットパイプ7が左前端と右後部とにそれぞれ接続されているため、側部33の面剛性が高められて面振動による放射音が抑制される。
本実施形態では、インレットパイプ5およびアウトレットパイプ7が下側に配置されるロワシェルハーフ3に接続されている。これにより、アウトレットパイプ7をシェル4の底部(ロワシェルハーフ3の底部31)寄りに配置することが可能になっており、アウトレットパイプ7を介しての凝縮水のシェル4の外部への排出が促進される。したがって、ロワシェルハーフ3の側部33から発生する放射音が抑制されるだけでなく、シェル4の内部に溜まる凝縮水量が低減する。
また、一対のシェルハーフ2,3が、各々の側部23,33の先端にて開口22,32を形成する環状の係合縁部26,36をそれぞれ有しており、両係合縁部26,36が、一対のシェルハーフ2,3の重ね合せ方向にオーバーラップした状態で互いに溶接されていることにより、シェル4を大型化することなく両シェルハーフ2,3の溶接が可能になるとともに、当該部分の板厚が増加してシェル4の側部の剛性が高くなる。これにより、シェル4の側部から発生する面振動による放射音が抑制される。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では2つのセパレータ11,12をシェル4の内部に設けたが、1つあるいは3つ以上設けてもよい。その他、シェルハーフ2,3や、インレットパイプ5、アウトレットパイプ7、第1,第2セパレータ11,12等の具体的形状や配置等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
1 消音器
2 アッパシェルハーフ
3 ロワシェルハーフ
4 シェル
11 第1セパレータ
12 第2セパレータ
21 底部
22 開口
23 側部
26 係合縁部
31 底部
32 開口
33 側部
36 係合縁部
41 上部円弧部(湾曲部)
42 下部円弧部(湾曲部)
47 上部フランジ
48 下部フランジ
49 側部フランジ
51 上部円弧部(湾曲部)
52 下部円弧部(湾曲部)
57 上部フランジ
58 下部フランジ
59 側部フランジ
c 上部フランジ47および下部フランジ48の顎部の長さ
d 側部フランジ49の顎部の長さ
2 アッパシェルハーフ
3 ロワシェルハーフ
4 シェル
11 第1セパレータ
12 第2セパレータ
21 底部
22 開口
23 側部
26 係合縁部
31 底部
32 開口
33 側部
36 係合縁部
41 上部円弧部(湾曲部)
42 下部円弧部(湾曲部)
47 上部フランジ
48 下部フランジ
49 側部フランジ
51 上部円弧部(湾曲部)
52 下部円弧部(湾曲部)
57 上部フランジ
58 下部フランジ
59 側部フランジ
c 上部フランジ47および下部フランジ48の顎部の長さ
d 側部フランジ49の顎部の長さ
Claims (5)
- それぞれが底部とこれに対向する位置に開口を形成する側部とを有する偏平な器状に形成された一対のシェルハーフを、互いの開口が向き合うように一方を上側に他方を下側にして重ね合せて構成したシェルと、前記シェルの内部で前記両シェルハーフにそれぞれ固定されて前記シェルの内部空間を仕切るセパレータとを備える消音器であって、
前記セパレータは、上部および下部の外縁に形成され、固定されるべきシェルハーフに押し付ける方向に力が作用したときに前記開口側に撓む上部フランジおよび下部フランジを有し、当該上部フランジおよび当該下部フランジが撓んだ状態で前記シェルハーフに溶接されていることを特徴とする消音器。 - 前記セパレータの外縁が、それぞれ単一の曲率からなる湾曲部を上部および下部に含み、前記上部フランジおよび前記下部フランジが前記湾曲部に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の消音器。
- 前記セパレータは、前記上部フランジおよび前記下部フランジをつなぐ一対の側部フランジをさらに有し、前記上部フランジおよび前記下部フランジの顎部の長さが、前記一対の側部フランジの顎部の長さよりも長いことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の消音器。
- 前記上部フランジおよび前記下部フランジが、撓んで前記シェルハーフの接合面と平行となった状態で前記シェルハーフに溶接されていることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の消音器。
- 前記一対のシェルハーフは、一方のシェルハーフの側部が他方のシェルハーフの側部に外側から嵌合して上下方向に互いにオーバーラップした状態で、前記開口の全周にわたって溶接される係合縁部を有することを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の消音器。
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