JP4687448B2 - 消音器 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される消音器に関するものである。

自動車等の車両においては、内燃機関の排気系に、特許文献１に示されるような排気浄化装置が設けられ、同装置にて内燃機関の排気浄化が図られる。更に、同装置の排気下流側には、非特許文献１に示されるような消音器が設けられ、同消音器にて内燃機関の排気音が消音される。こうした消音器は、断面略円形状に形成された外筒を備えており、車両の下面に例えば車両の幅方向に延びた状態で取り付けられる。

ところで、車両においては、その下面が平面に近いほど、走行時における車両下側の空気の流れが上記下面に沿ったものとなってスムーズになり、走行中の空気抵抗を受けにくくなるという傾向がある。また、走行時における車両下側の空気の流れがスムーズになると、車両下側の空気が車両後方へと効率よく抜けるために車両下側の気圧が低下し、車両下側と車両上側との気圧差が大となる。そして、この気圧差に基づく力が車両を下方に押さえるように働くことになることから、上記力を大きくして車両を安定して走行させることが可能になる。

このため、車両の下面に消音器を取り付ける際には、図８に示されるように、車両５１の下面５２に凹部５３を設け、その凹部５３内に消音器５４を配置することで、上記下面５２から下方への消音器５４の突出量を可能なかぎり小さく抑え、その消音器５４によって走行時における車両下側の空気の流れが乱れるのを抑えることが考えられる。
特開２００３−９０２１４公報 発明協会公開技報 公技番号２０００−３２９３

上記のように車両５１の下面に形成された凹部５３内に消音器５４を取り付けることで、下面５２から下方への消音器５４の突出量を可能な限り小さく抑えることはできるものの、消音器５４全体を凹部５３内に収めることはできず、下面５２から下方に消音器５４の下部が突出することは避けられない。

ここで、消音器５４全体を凹部５３内に収めることができない理由としては、以下の二つの点があげられる。すなわち、下面５２に凹部５３を形成するということは、それによって下面５２が車両の室内側に膨らむということであり、車両の室内の広さを確保する必要がある関係から、上記凹部５３を大きくするのには限界がある。また、消音器５４の消音性能を十分なものにするには、消音器５４の容量をある程度確保する必要があることから、消音器５４を小さくするのにも限界がある。こうした二つの理由により、消音器５４全体を凹部５３内に収めることができず、凹部５３内に消音器５４を取り付けるようにしたとしても、下面５２から下方に消音器５４の下部が突出する。

車両５１の下面５２から下方に消音器５４の下部が突出する場合、走行時における車両下側の空気の流れは図中の矢印で示されるようなものになる。すなわち、走行中における車両下側の空気は、消音器５４の前側に当たった後、下方に向けて円弧状に膨らむ消音器５４の外面に沿って後側に流れる。そして、消音器５４に沿って後方に流れる上記空気は、消音器５４の下端ＬＥを通過すると、同消音器５４の外面が上方に向けて曲がっていることから、図９に矢印で示されるように後方に流れて上記外面から剥離する。このように外面から剥離した空気は、剥離直前まで湾曲した同外面に沿って流れており、剥離後に車両５１の下面５２に沿って流れるよう方向づけられてはいない。また、車両の走行中においては、消音器５４の後方の気圧が低くなっている。

従って、上記外面から剥離した後の空気は、上述した外面からの剥離直前の空気流の整流状態、及び、車両走行中における消音器５４後方の気圧低下に起因して、消音器５４の後方にて上方に巻き込まれることとなる。このように外面から剥離した後の空気の流れが乱れると、走行時における車両下側の空気の流れが滞り、車両走行中の空気抵抗が大となる。更に、車両下側の気圧が高くなって車両上側と車両下側との気圧差が小となり、その気圧差に基づいて車両を下方に抑えるように力が働くとき、その力が小さくなって車両の安定走行に悪影響を及ぼすおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、走行中の車両下側における空気の流れをスムーズにすることのできる消音器を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、断面略円形状の外筒を備えており、車両の下面に同車両の幅方向に延びるように取り付けられる消音器において、前記外筒の下側には車両走行時における車両下側の空気の流れが車両の下面における前記外筒の車両後方側に位置する車体フロアに向かう流れとなるよう整流する整流板が設けられ、前記整流板は、車両の下面における前記外筒よりも車両後方側に位置する車体フロアに向けて延びるものであり、かつ鈍角に屈曲しており、前記外筒の下側にて車両の下面における前記外筒よりも車両後方に位置する車体フロアに向けて延びる指向部と、その指向部の車両前方側に位置して車両の前方に向かうほど同車両の下面に接近するよう傾斜する傾斜部とを備えていることを要旨とした。

上記構成によれば、車両走行中に後方に向けて流れる車両下側の空気は、消音器の外筒の下側を通過する際、整流板によって車両の下面における外筒よりも車両後ろ側に位置する車体フロアに向けて流れるよう方向づけられる。その結果、車両の走行中に消音器の後方の気圧が低くなるとしても、整流板から離れて後方に流れる空気が消音器の後方にて上方に巻き込まれることは抑制される。そして、整流板から離れて後方に流れる空気は、車両の下面における消音器よりも車両後ろ側に位置する車体フロアに沿って流れることになる。従って、走行中の車両下側の空気の流れが乱れて滞るのを抑制することができ、その空気の流れをスムーズなものとすることができる。また、走行中における車両下側の空気の流れがスムーズであるため、車両走行中の空気抵抗が大となるのを抑制することができる。更に、車両下側の気圧を低くして車両上側と車両下側との気圧差を大きい値に保つことができ、その気圧差に基づいて車両を下方に抑えるように力が働くとき、その力が小さくなって車両の安定走行に悪影響を及ぼすのを抑制することもできる。
また、上記構成によれば、車両走行中に後方に向けて流れる車両下側の空気は、消音器の外筒の下側を通過する際、車両の下面における外筒よりも車両後ろ側に位置する車体フロアに向けて延びる整流板に沿って流れ、その後に整流板よりも後方に流れることとなる。このように整流板から離れた空気は、その直前まで車両の下面における消音器よりも車両後ろ側に位置する車体フロアに向けて延びる整流板に沿って流れており、これによって整流板から離れた後に上記下面に向けて流れるよう方向づけられる。

また、上記構成によれば、車両走行中に後方に向けて流れる車両下側の空気は、整流板の傾斜部に当たって同傾斜部に沿いつつ、指向部に向かって流れる。このため、車両下側の空気を効率よく整流板の指向部に導くことができる。また、消音器の前方及び下側が各々整流板の傾斜部及び指向部によって覆われるため、車両走行中における路面からの飛び石等が上記整流板によって遮られ、こうした飛び石等が消音器に衝突するのを抑制することができる。更に、外筒から下方に向けての熱の放射を上記整流板によって遮断することができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記整流板は前記外筒に設けられるものとした。
上記構成によれば、排気から消音器へと伝達される熱が外筒から整流板へと伝達される。そして、車両走行中には、整流板に沿って流れる空気と同整流板との間で熱交換が行われるため、消音器からの放熱を上記整流板を通じて効果的に行うことができる。

上記構成によれば、車両走行中に後方に向けて流れる車両下側の空気は、消音器の外筒の前側に当たって同外筒の外面に沿って後方に流れるため、その空気を外筒の下端から車両の下面における上記外筒よりも車両後方に位置する車体フロアに向かって延びる整流板へと効率よく導くことができる。

請求項３記載の発明では、請求項１または２に記載の発明において、前記整流板には車両の前後方向に延びるリブが形成されていることを要旨とした。
上記構成によれば、リブによって整流板の強度を高めることができる。また、このリブは車両の前後方向に延びるように形成されているため、車両走行時には同整流板に沿って流れる空気が上記リブに沿っても流れるようになる。従って、その空気の流れが車両の幅方向に歪んで乱れるのを抑制することができ、同空気の車両後方に向かう流れを一層スムーズなものとすることができる。

請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記リブは複数設けられており、それらリブの車両幅方向の間隔は車両の後方に向かうほど小となっていることを要旨とした。

上記構成によれば、複数のリブにおける車両前方側の端部の車両幅方向の間隔を大とするほど、整流板によって車両の下面における外筒の車両後側に位置する車体フロアに向けて流れるよう整流される空気の流れが多くなる。また、複数のリブにおける車両後方側の端部の車両幅方向の間隔を小とするほど、車両走行中に整流板に沿って空気が流れるとき、その空気が整流板から車両後方に離れるときの同空気の流速が速くなる。従って、複数のリブにおける車両前方側の端部及び車両後方側の端部の車両幅方向の間隔を各々適宜調節することで、車両走行中に整流板に沿って流れる空気が当該整流板から車両後方に離れるときの同空気の流量及び流速を、車両下側の空気の流れを良好にするのに好ましい値へと調整することができる。

以下、本発明を自動車用の消音器に具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１（ａ）は、自動車に搭載された内燃機関の排気系における消音器１周りを自動車の下面側から見た図である。消音器１には内燃機関に繋がる排気管２が接続されており、その排気管２を通って内燃機関の排気が消音器１の内部に導入される。また、消音器１には上記排気を外部に放出するための排気管３が接続されている。従って、内燃機関の排気は、排気管２、消音器１、及び排気管３を通って外部に排出される。そして、内燃機関の排気音は上記消音器１によって消音される。

図１（ｂ）は、内燃機関の排気系における消音器１周りを自動車の側面側から見た図である。この消音器１は断面楕円形状に形成された外筒１ａを備えている。外筒１ａは金属からなる板状の素材を楕円形状に巻くことによって形成されている。こうした消音器１は、自動車の下面４に設けられた凹部５内に自動車の幅方向に延びた状態で取り付けられている。上記のように消音器１を自動車の下面４に形成された凹部５内に取り付けることで、下面４から下方への消音器１の突出量が可能な限り小さく抑えられるようになる。

ただし、消音器１全体を凹部５内に収めることはできず、消音器１の下部が下面４から下方に突出することは避けられないため、その突出した部分によって走行中における自動車の下側の空気の流れが消音器１の後方で乱れることは、［発明が解決しようとする課題］の欄に記載したとおりである。そして、このように走行中における自動車下側で空気の流れが乱れると、走行時における車両下側の空気の流れが滞り、自動車の走行中の空気抵抗が大となる。更に、自動車の下側の気圧が高くなって同自動車の上側と車両下側との気圧差が小となり、その気圧差に基づいて自動車を下方に抑えるように力が働くとき、その力が小さくなって自動車の安定走行に悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで本実施形態では、消音器１の外筒１ａの下側に、走行中における自動車下側の空気の流れが自動車の下面４における消音器１よりも自動車後方側に位置する車体フロア４ａに向かう流れとなるよう整流する整流板７を設けている。この整流板７は、自動車の下面４における消音器１よりも自動車後方側に位置する車体フロア４ａに向けて延びる平板状をなしており、溶接等によって外筒１ａの下側に取り付けられている。

上記整流板７を設けた場合、自動車の走行中に後方に向けて流れる自動車下側の空気は、消音器１の外筒１ａの下側を通過する際、自動車の下面４における消音器１よりも自動車後方側に位置する車体フロア４ａに向けて延びる整流板７に沿って流れ、その後に整流板７よりも後方に流れることとなる。このように整流板７から離れた空気は、その直前まで自動車の下面４における消音器１よりも自動車後方側に位置する車体フロア４ａに向けて延びる整流板７に沿って図１（ｂ）の矢印Ｙ１方向に流れており、これによって整流板７から離れた後に上記下面４に向けて流れるよう方向づけられる。

ここで、自動車の走行中には消音器１の後方で気圧が低くなるが、整流板７から離れて後方に流れる空気は、上述したように自動車の下面４における消音器１の自動車後方側に位置する車体フロア４ａに向けて流れるよう方向づけられているため、消音器１の後方で上方に巻き込まれることは抑制される。その結果、整流板７から離れて後方に流れる空気は、自動車の下面４における消音器１よりも自動車後方側に位置する車体フロア４ａに沿って矢印Ｙ２方向に流れるようになる。従って、走行中の自動車下側の空気の流れが乱れて滞るのを抑制することができ、その空気の流れをスムーズなものとすることができる。

このように、走行中における自動車下側の空気の流れがスムーズとなることで、自動車走行中の空気抵抗が大となるのを抑制することができる。更に、消音器１よりも後ろの自動車下側の気圧を低くして自動車の上側と下側との気圧差を大きい値に保つことができ、その気圧差に基づいて自動車を下方に抑えるように力が働くとき、その力が小さくなって自動車の安定走行に悪影響を及ぼすのを抑制することもできる。

次に、消音器１の外筒１ａの下側に設けられた整流板７の形状について、図２〜図４を参照して詳しく説明する。
図２は、図１（ｂ）に示される整流板７の拡大図である。図２に示されるように、整流板７は、鈍角に屈曲しており、消音器１の外筒１ａの下側にて自動車の下面４における消音器１よりも自動車後方側に位置する車体フロア４ａに向けて延びる指向部７ａと、その指向部７ａの自動車前方側に位置して自動車の前方に向かうほど上記下面４に接近するよう傾斜する傾斜部７ｂとを備えている。なお、指向部７ａにおける自動車の前後方向の長さについては、自動車の走行中に指向部７ａに沿って流れた後に整流板７から自動車後方に流れる空気が消音器１の後方で上方に巻き込まれることなく、消音器１の自動車後方側に位置する車体フロア４ａに到達するよう、上記空気の流れを方向づけることの可能な長さに設定されている。具体的には、指向部７ａにおける自動車の前後方向の長さは、消音器１における自動車の前後方向の長さの１０％以上の長さに設定されている。

この構成により、自動車の走行中に後方に向けて流れる自動車下側の空気は、図中の矢印Ｙ３で示されるように、整流板７の傾斜部７ｂに当たって同傾斜部７ｂに沿いつつ、指向部７ａに向かって流れる。このため、自動車下側の空気を効率よく整流板７の指向部７ａに導くことができる。また、消音器１の前方及び下側が各々整流板７の傾斜部７ｂ及び指向部７ａによって覆われるため、自動車の走行中における路面からの飛び石等が上記整流板７によって遮られ、こうした飛び石等が消音器１に衝突するのを抑制することができる。更に、整流板７には消音器１の外筒１ａからの熱が伝達され、自動車の走行中に整流板７に沿って流れる空気と同整流板７との間で熱交換が行われるため、消音器１からの放熱を上記整流板７を通じて効果的に行うことができる。

図３において、（ａ）は整流板７を自動車の下側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）の整流板７を矢印Ｋ方向から見た断面図である。また、図４において、（ａ）は図４（ａ）の整流板７を矢印Ａ方向から見た側面図であり、（ｂ）〜（ｉ）はそれぞれ上記整流板７を矢印Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ方向から見た断面図である。図３（ａ）に示されるように、整流板７には自動車の前後方向（図中の左右方向）に延びる複数のリブ８が互いに平行となるように形成されている。これらリブ８は、図３（ｂ）に示されるように、整流板７を下方（図中左方）に向けて突出するよう折り曲げることによって形成されている。そして、これらリブ８は、整流板７における指向部７ａと傾斜部７ｂとの両方に亘って、自動車の前後方向に延びている。

こうしたリブ８を整流板７に形成することにより、同整流板７の強度を高めることができる。また、自動車の走行中には整流板７に沿って流れる空気が自動車の前後方向に延びる各リブ８に沿っても流れるため、その空気の流れが自動車の幅方向（図３の上下方向）に歪んで乱れるのを抑制することができ、同空気の自動車の後方側に向かう流れを一層スムーズなものとすることができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）自動車の走行中に後方に向けて流れる自動車下側の空気は、消音器１の外筒１ａの下側に設けられた整流板７に沿って流れることにより、整流板７から離れた後に自動車の下面４における消音器１よりも自動車後方側に位置する車体フロア４ａに向けて流れるよう方向づけられる。このため、整流板７から離れて後方に流れた空気は、消音器１の後方で上方に巻き込まれることなく、自動車の下面４における消音器１よりも自動車後方側に位置する車体フロア４ａに沿って流れ、自動車の後方に抜けることになる。従って、走行中の自動車下側の空気の流れが乱れて滞るのを抑制することができ、その空気の流れをスムーズなものとすることができる。

（２）走行中における自動車下側の空気の流れがスムーズとなることで、自動車走行中の空気抵抗が大となるのを抑制することができる。更に、消音器１よりも後ろの自動車下側の気圧を低くして自動車の上側と下側との気圧差を大きい値に保つことができ、その気圧差に基づいて自動車を下方に抑えるように力が働くとき、その力が小さくなって自動車の安定走行に悪影響を及ぼすのを抑制することもできる。

（３）整流板７は、消音器１の外筒１ａの下側にて自動車の下面４における消音器１よりも自動車後方側に位置する車体フロア４ａに向けて延びる指向部７ａと、その指向部７ａの自動車前方側に位置して自動車の前方に向かうほど上記下面４に接近するよう傾斜する傾斜部７ｂとを備えている。このため、自動車の走行中に後方に向けて流れる自動車下側の空気は、整流板７の傾斜部７ｂに当たって同傾斜部７ｂに沿いつつ、指向部７ａに向かって流れる。従って、自動車下側の空気を効率よく整流板７の指向部７ａに導くことができる。

（４）内燃機関の排気が消音器１を通過するとき、その排気の熱が消音器１に伝達される。このように消音器１に伝達された熱は外筒１ａを介して整流板７に伝達される。そして自動車の走行中には、整流板７に沿って流れる空気と同整流板７との間で熱交換が行われるため、消音器１からの放熱を上記整流板７を通じて効果的に行うことができる。

（５）消音器１の前方及び下側が各々整流板７の傾斜部７ｂ及び指向部７ａによって覆われるため、自動車の走行中における路面からの飛び石等が上記整流板７によって遮られ、こうした飛び石等が消音器１に衝突するのを抑制することができる。

（６）整流板７に複数のリブ８を形成したため、整流板の強度を高めることができる。
（７）上記各リブ８は自動車の前後方向に延びるように形成されており、自動車の走行中には整流板７に沿って流れる空気が各リブ８に沿っても流れる。このため、上記空気の流れが自動車の幅方向に歪んで乱れるのを抑制することができ、同空気の自動車の後方側に向かう流れを一層スムーズなものとすることができる。

（８）リブ８を整流板７の折り曲げにより形成しているため、整流板７の重量増加を抑えつつ整流板７の強度を高めることができる。
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。

・上記実施形態では、図５（ａ）に示されるように、各リブ８を自動車の前後方向に互いに平行となるように形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５（ｂ）に示されるように、各リブ８の自動車の幅方向（図中上下方向）の間隔が自動車の後方に向かうほど小となるよう各リブ８を形成してもよい。この場合、複数のリブ８における自動車前方側の端部の上記幅方向の間隔を大とするほど、整流板７によって自動車の下面４における消音器１の自動車後側に位置する車体フロア４ａに向けて流れるよう整流される空気の流れが多くなる。また、複数のリブ８における自動車後方側の端部の上記幅方向の間隔を小とするほど、自動車の走行中に整流板７に沿って空気が流れるとき、その空気が整流板７から自動車の後方に離れるときの同空気の流速が速くなる。従って、複数のリブ８における自動車の前方側の端部及び後方側の端部の上記間隔を適宜調節することで、自動車走行中に整流板７に沿って流れる空気が当該整流板７から自動車後方に離れるときの同空気の流量及び流速を、自動車下側の空気の流れを良好にするのに好ましい値へと調整することができる。

・リブ８を複数設けたが、一つだけにしてもよい。この場合でも、上記（６）及び（７）に準じた効果を得ることができる。
・リブ８については必ずしも設ける必要はない。

・板状の素材を楕円状形状に巻いて外筒１ａを形成する際、図６に示されるように素材の巻き終わりの部分を二カ所で屈曲させて指向部７ａ及び傾斜部７ｂを形成し、上記素材の巻き終わりの部分を指向部７ａ及び傾斜部７ｂを備える整流板として機能させてもよい。この場合、外筒１ａの形成と同時に指向部７ａ及び傾斜部７ｂが形成され、整流板７が外筒１ａと一体的に設けられるため、整流板７を外筒１ａに溶接等によって取り付ける作業が必要なくなる。また、排気から消音器１に伝達された熱が外筒１ａを介して指向部７ａ及び傾斜部７ｂに伝達されやすくなり、消音器１から指向部７ａ及び傾斜部７ｂを介しての放熱がより効果的に行われるようになる。

・整流板７を自動車の下面など外筒１ａ以外の箇所に取り付けたり、断熱材を介して外筒１ａに取り付けたりしてもよい。この場合、外筒１ａから整流板７への熱伝達が行われにくくなり、消音器１から下方に向けての熱の放射を上記整流板７によって遮断することができる。

・図７に示されるように、整流板７として外筒１ａの下端ＬＥから自動車の下面４における外筒１ａよりも自動車後方に位置する車体フロア４ａに向かって延びるものを採用してもよい。この場合、自動車の走行中に後方に向けて流れる自動車下側の空気は、矢印Ｙ５に示されるように消音器１の外筒１ａの前側に当たって同外筒１ａの外面に沿って後方に流れるため、その空気を外筒１ａの下端ＬＥから自動車の下面４における外筒１ａの自動車後方側に位置する車体フロア４ａに向かって延びる整流板７へと効率よく導くことができる。また、上記（１）及び（２）と同等の効果も得られるようになる。

（ａ）及び（ｂ）は、自動車に搭載された内燃機関の排気系における消音器周りを自動車の下面側から見た図、及び上記背景系の消音器周りを自動車の側面側から見た図。 消音器の整流板を示す側面図。 （ａ）は整流板を自動車の下側から見た図であり、（ｂ）は上記（ａ）の整流板を矢印Ｋ方向から見た断面図である。 （ａ）は図３（ａ）の整流板を矢印Ａ方向から見た側面図であり、（ｂ）〜（ｉ）はそれぞれ上記整流板を矢印Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ方向から見た断面図である。 （ａ）は実施形態におけるリブの形成態様を示す模式図であり、（ｂ）は上記リブの形成態様の他の例を示す模式図である。 消音器の外筒の他の例を示す模式図。 整流板の他の例を示す消音器周りの側面図。 内燃機関の排気系における消音器周りの従来例を示す模式図。 上記消音器の下端周辺を拡大した模式図。

符号の説明

１…消音器、１ａ…外筒、２…排気管、３…排気管、４…下面、４ａ…車体フロア、５…凹部、７…整流板、７ａ…指向部、７ｂ…傾斜部、８…リブ。

Claims (4)

1. 断面略円形状の外筒を備えており、車両の下面に同車両の幅方向に延びるように取り付けられる消音器において、
   前記外筒の下側には車両走行時における車両下側の空気の流れが車両の下面における前記外筒の車両後方側に位置する車体フロアに向かう流れとなるよう整流する整流板が設けられ、
   前記整流板は、車両の下面における前記外筒よりも車両後方側に位置する車体フロアに向けて延びるものであり、
   かつ鈍角に屈曲しており、前記外筒の下側にて車両の下面における前記外筒よりも車両後方に位置する車体フロアに向けて延びる指向部と、その指向部の車両前方側に位置して車両の前方に向かうほど同車両の下面に接近するよう傾斜する傾斜部とを備えていることを特徴とする消音器。
2. 前記整流板は前記外筒に設けられるものである請求項１記載の消音器。
3. 前記整流板には車両の前後方向に延びるリブが形成されている請求項１または２に記載の消音器。
4. 前記リブは複数設けられており、それらリブの車両幅方向の間隔は車両の後方に向かうほど小となっている請求項３記載の消音器。

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