JP2021173240A - 消音器 - Google Patents

Abstract

【課題】放射音の発生を抑制できる消音器を提案する。【解決手段】外殻２を有し、該外殻２における消音器１が延在する軸方向と直交する断面形状は、対向する位置に設けた一対の第１湾曲部１５，１５と、対向する位置に設けた一対の第２湾曲部１６，１６で構成され、前記第１湾曲部１５と第２湾曲部１６は、その相互の接点１７において滑らかに連続し、前記第２湾曲部１６の曲率半径を、前記第１湾曲部１５の曲率半径より大きくし、前記第２湾曲部１６における前記接点から１／３の位置において、前記外殻２の剛性を高める剛性強化手段を設けた。【選択図】 図３

Description

本発明は、消音器に関する。

従来、自動車の内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気管には、消音器が設けられている。この消音器を自動車に搭載できるスペースは限られており、消音容量を大きくするために、消音器の外殻の縦断面形状は扁平な擬似楕円形状に形成されることがある。

消音器の外殻の縦断面形状を、扁平な擬似楕円形状に形成した場合、その長軸方向の曲率半径が小さい部分の剛性は高いが、短軸方向の曲率半径が大きな部分は剛性が低くなるため、排気ガスの脈動により曲率半径が大きな部分が振動し、放射音が発生する虞がある。

そこで、曲率半径が大きな部分に、その中点からずらした位置にロックシーム部を設けて剛性を高めることで、放射音の発生を抑制した消音器が提案されている（特許文献１参照）。

また、曲率半径が大きな部分と離間した部位における内周面に消音部材を設けて剛性を高めることで、放射音の発生を抑制した消音器が提案されている（特許文献２参照）。

特許第４０３７５７２号公報 特開２０１９−１２７９３２号公報

しかし、上記特許文献１、２に記載の消音器は、外殻の剛性を高めることで、振動のピークとなる共振点が変化し、異なる周波数帯で放射音が発生する虞がある。

そこで、本発明は、上記従来技術より放射音の発生を抑制できる消音器を提供することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、本発明は、外殻を有し、該外殻における消音器が延在する軸方向と直交する断面形状は、対向する位置に設けた一対の第１湾曲部と、対向する位置に設けた一対の第２湾曲部で構成され、前記第１湾曲部と前記第２湾曲部は、その相互の接点において滑らかに連続し、
前記第２湾曲部の曲率半径を、前記第１湾曲部の曲率半径より大きくし、
前記第２湾曲部における前記接点から１／３の位置において、前記外殻の剛性を高める剛性強化手段を設けたことを特徴とするものである。

前記剛性強化手段は、前記外殻を、前記消音器を構成する前記外殻以外の構成部材に対して、固定手段により固定してもよい。

前記外殻を、排気管を支持する支持部材に対して、前記固定手段により固定してもよい。

前記外殻を、該外殻に排気管を挿通する挿通部を補強する補強部材に対して、前記固定手段により固定してもよい。

前記剛性強化手段は、前記外殻を、前記外殻内を仕切り消音室を構成する仕切板に対して、リブで固定してもよい。

本発明によれば、外殻が最も振動しやすい第２湾曲部における接点から１／３の位置において、外殻の剛性を高める剛性強化手段を設けたことにより、外殻の剛性を高め、放射音の発生を抑制できる。

本発明の実施例１に係る消音器の斜視図。 図１の横断面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 （２×曲率半径／最大外径）と変位量の関係を示すグラフで、（ａ）は扁平率１．５、（ｂ）は扁平率１．８８、（ｃ）は扁平率２．０、（ｄ）は扁平率２．５のグラフである。 扁平率と（２×曲率半径／最大外径）の関係を示すグラフ。 外殻の静解析結果で、（ａ）は第２湾曲部の曲率半径が２８０の場合、（ｂ）は第２湾曲部の曲率半径が２４０の場合、（ｃ）は第２湾曲部の曲率半径が２００の場合におけるものである。 本発明の実施例１の他例を示す消音器における外殻と仕切板の関係を示す図で、それ以外の部材は省略してある。 本発明の実施例２に係る消音器の縦断面図。 本発明の実施例３に用いる外殻の一例の縦断面図。

本発明の実施の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。

［実施例１］
図１は、本発明における実施例１の消音器１の斜視図を示す。

消音器１は、図１に示すように、消音器１が延在する軸方向（Ｘ−Ｘ方向）の両端が開口する筒状の外殻２を有し、外殻２の両端部にアウタプレート３，４を接合して、ハウジング５が形成されている。

ハウジング５内には、図２に示すように、３枚の仕切板６，６，６により区画された４つの消音室７，８，９，１０が区画形成されている。アウタプレート３と仕切板６，６には、内燃機関から排出された排気ガスが導入される排気管であるインレットパイプ１１が貫通して挿通され、アウタプレート４と仕切板６，６には、排気管であるアウトレットパイプ１２が貫通して挿通されている。仕切板６には、図３に示すように連通孔６ａが形成され、隣接する消音室相互は連通している。

図３に示すように、外殻２における消音器１が延在する軸方向（Ｘ−Ｘ方向）と直交する断面形状は、対向する位置に設けた一対の第１湾曲部１５，１５と、対向する位置に設けた一対の第２湾曲部１６，１６で構成され、第１湾曲部１５と第２湾曲部１６が交互に配設され、計４個の湾曲部で構成されている。

一方の第１湾曲部１５と他方の第１湾曲部１５は、同じ曲率半径を有する円弧状に形成されている。一方の第２湾曲部１６と他方の第２湾曲部１６は、同じ曲率半径を有する円弧状に形成され、第２湾曲部１６の曲率半径は第１湾曲部１５の曲率半径より大きく形成されている。また、第１湾曲部１５と第２湾曲部１６は接点１７において滑らかに連続し、外殻２は、擬似楕円形状で形成されている。

外殻２は、一枚の板材を湾曲し、接点１７以外の部分において、端部同士を溶接により接合して形成されている。なお、外殻２を複数の板材で構成するようにしてもよい。第２湾曲部１６の曲率半径は、図４〜図６に示すように、第１湾曲部１５の曲率半径より大きければ、任意の曲率半径で形成することができる。

外殻２の最大外径、本実施例においては、第１湾曲部１５，１５の各中点１５ａ，１５ａ間の距離をＬ１とし、外殻２の最小外径、本実施例においては、第２湾曲部１６，１６の各中点１６ａ，１６ａ間の距離をＬ２とし、第２湾曲部１６の曲率半径をＲとした場合に、図４（ａ）〜（ｄ）に示すグラフのように、最大外径Ｌ１／最小外径Ｌ２を扁平率とし、この異なる扁平率において、２×曲率半径Ｒ／最大外径Ｌ１を横軸とし、変位量を縦軸とすると、擬似楕円形状である外殻２を、２組の湾曲部１５，１６により形成可能である、２×曲率半径Ｒ／最大外径Ｌ１の最小値から、２Ｒ／Ｌ１が大きくなるほど変位量は小さくなった後に、大きくなっていくことが分かる。

この図４（ａ）〜（ｄ）のグラフより、上記２×曲率半径Ｒ／最大外径Ｌ１の最小値における変位量以下となる２×曲率半径Ｒ／最大外径Ｌ１となるように外殻２を形成することで、外殻２の変位量を抑制することができることが分かる。

また、図４（ａ）〜（ｄ）のグラフを基にして、図５に示すグラフのように、扁平率を横軸、２×曲率半径Ｒ／最大外径Ｌ１を縦軸とするグラフを作成すると、上記２×曲率半径Ｒ／最大外径Ｌ１の最小値における変位量以下となる２×曲率半径Ｒ／最大外径Ｌ１と、扁平率の関係は、斜線に示す部分となる。

この図５のグラフの斜線の部分は、扁平率が１より大きく、かつ、Ｙ＝０．０７０３Ｘ^２＋０．０８５７Ｘ＋０．７９６８と、Ｙ＝０．２３１Ｘ^２−０．５５１Ｘ＋２．０６で囲まれた範囲である。この範囲に含まれる第２湾曲部１６の曲率半径Ｒ、最大外径Ｌ１、最小外径Ｌ２となる外殻２を形成することで、外殻２の変位量を抑制することができることが、出願人の研究結果より分かった。この図５のグラフの斜線の部分に含まれるように外殻２を構成することが好ましい。

次に、外殻２の変形が生じる場所を特定するために、外殻２の内部から外側に向けて均等に圧力を付与する静解析を、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、扁平率を一定とし、第２湾曲部１６の曲率半径を変更して行った。

第２湾曲部１６の曲率半径が変化した場合においても、図６（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、第２湾曲部１６において、接点１７から、第２湾曲部１６の全長の１／３の位置までの範囲が変形していることが分かる。これは、第１湾曲部１５が、第２湾曲部１６より曲率半径が小さく剛性が高いため、接点１７付近で、かつ、剛性の低い第２湾曲部１６側部分が変形していると考えられる。

そのため、第２湾曲部１６において、接点１７から、第２湾曲部１６の全長の１／３の位置までの範囲において、外殻２と、剛性の高い仕切板６相互を図示しないスポット溶接からなる固定手段で固定することにより、変形を抑制し放射音の発生を低減することができる。

固定手段は、スポット溶接以外にも任意の固定方法を用いることができ、例えば、図７に示すように、リブ２１で外殻２と仕切板６を相互に固定するようにしてもよい。固定手段により外殻２と仕切板６を相互に固定することにより、外殻２の剛性を高める剛性強化手段を構成する。

［実施例２］
上記実施例１においては、剛性強化手段として、第２湾曲部１６において、その接点１７から第２湾曲部１６の全長の１／３の位置までの範囲において、外殻２と仕切板６相互を、固定手段により固定することにより構成したが、外殻２と相互に固定する部材は、消音器を構成する外殻２以外の部材であれば任意の部材とすることができる。

例えば、図８に示すように、消音器２０を構成する外殻２の内周面に、排気管３１を支持する支持部材３２を設け、第２湾曲部１６において、接点１７から、第２湾曲部１６の全長の１／３の位置までの範囲において、外殻２を、支持部材３２に対して、スポット溶接等の固定手段３３により固定して、剛性強化手段を構成するようにしてもよい。

また、図８に示すように、外殻２の外周面に、排気管３１が挿通される挿通部４１を補強する補強部材４２を設け、第２湾曲部１６において、接点１７から、第２湾曲部１６の全長の１／３の位置までの範囲において、外殻２を、補強部材４２に対して、スポット溶接等の固定手段４４により固定して、剛性強化手段を構成するようにしてもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例２においても前記実施例１と同様の効果を奏する。

［実施例３］
上記実施例１、２においては、外殻２において、一方の第１湾曲部１５と他方の第１湾曲部１５は、同じ曲率半径を有する円弧状に形成し、一方の第２湾曲部１６と他方の第２湾曲部１６は、同じ曲率半径を有する円弧状に形成して、２種類の曲率半径で構成したが、第２湾曲部１６の曲率半径が、第１湾曲部１５の曲率半径より大きければ、一方の第１湾曲部１５と他方の第１湾曲部１５を、異なる曲率半径で構成し、又は／及び、一方の第２湾曲部１６と他方の第２湾曲部１６は、異なる曲率半径で構成してよい。

例えば、図９に示すように、一方の第１湾曲部４５ａと他方の第１湾曲部４５ｂを、異なる曲率半径で構成するとともに、一方の第２湾曲部１６と他方の第２湾曲部１６を、同じ曲率半径で構成し、外殻５２を卵状に形成してもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１，２と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例３においても前記実施例１，２と同様の効果を奏する。

１，２０ 消音器
２，５２ 外殻
１５，４５ａ，４５ｂ 第１湾曲部
１６ 第２湾曲部
２１ リブ
３１ 排気管
３２ 支持部材
３３，４４ 固定手段
４２ 補強部材

Claims (5)

1. 外殻を有し、該外殻における消音器が延在する軸方向と直交する断面形状は、対向する位置に設けた一対の第１湾曲部と、対向する位置に設けた一対の第２湾曲部で構成され、前記第１湾曲部と前記第２湾曲部は、その相互の接点において滑らかに連続し、
   前記第２湾曲部の曲率半径を、前記第１湾曲部の曲率半径より大きくし、
   前記第２湾曲部における前記接点から１／３の位置において、前記外殻の剛性を高める剛性強化手段を設けたことを特徴とする消音器。
2. 前記剛性強化手段は、前記外殻を、前記消音器を構成する前記外殻以外の構成部材に対して、固定手段により固定したものであることを特徴とする請求項１記載の消音器。
3. 前記外殻を、排気管を支持する支持部材に対して、前記固定手段により固定したものであることを特徴とする請求項２記載の消音器。
4. 前記外殻を、該外殻に排気管を挿通する挿通部を補強する補強部材に対して、前記固定手段により固定したものであることを特徴とする請求項２記載の消音器。
5. 前記剛性強化手段は、前記外殻を、前記外殻内を仕切り消音室を構成する仕切板に対して、リブで固定したものであることを特徴とする請求項２記載の消音器。

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