JP4884845B2 - 消音器構造 - Google Patents

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Description

この発明は、車両等のエンジンからの排気音を消音させる消音器の構造に関する。
従来、上記消音器構造において、内外筒を備える二重管構造のものがある(例えば、特許文献1参照。)。前記内筒は、その前後端部において環状の段部を有し、該前後段部をその全周に渡って外筒に内接させる。前後段部の内の一方は外筒に固定され、他方は外筒に対してスライド可能とされることで、内外筒間の熱膨張差に対応可能である。
特開2006−070705号公報
ところで、上記消音器構造においては、前後端部を有する内筒は外筒に比べて剛性が高く、外筒内に内筒を挿入した際には内筒の断面形状に合わせて外筒の断面形状が変形することでこれらが互いに密接しようとするが、外筒が断面略真円形状である場合には該断面形状が拡大変形することは困難である等の理由から、内外筒を互いに密接させようとしてもこれらの間に意図せぬ隙間が生じることがある。また、内外筒を相対的にスライド可能とする場合にも、内外筒間の熱膨張差によってはこれらの間に意図せぬ隙間が生じることがある。このような隙間の発生は消音器の異音の発生原因となるため、このような点の改善が要望されている。
そこでこの発明は、内外筒の熱膨張時にも消音器の異音の発生を抑制できる消音器構造を提供する。
上記課題の解決手段として、請求項1に記載した発明は、内外筒(21,22)を備える二重管構造とされ、前記内筒(22)には前記外筒(21)に内接して支持される環状の段部(23)を有する消音器(10)の構造において、前記外筒(21)は、前記段部(23)に部分的かつ弾性的に密接するもので、この外筒(21)の断面形状は上下に長い楕円形状とされ、前記内筒(22)及び前記段部(23)の断面形状は円形状とされ、前記外筒(21)の内周の断面形状における左右端間距離(L1)は、前記内筒(22)の段部(23)の外周の断面形状における直径(R)よりも小さく、前記外筒(21)の内周の断面形状における上下端間距離(L2)は、前記段部(23)の前記直径(R)よりも大きく設定され、前記内筒(22)は、前記外筒(21)の左右幅を広げると共に上下幅を縮めるようにして、前記外筒(21)を弾性変形させてその内部に挿入され、前記段部(23)の上下に間隙(S)を有した状態で、この段部(23)が前記外筒(21)に左右から挟み込まれて部分的かつ弾性的に支持され、前記外筒(21)は、前記段部(23)を支持する左右の接触部(23a)を備え、前記外筒(21)の上側で隣り合う前記左右接触部(23a)の間には、車体フレーム(F)への取り付け部(18)が設けられ、前記消音器(10)は、前記取り付け部(18)を介して前記車体フレーム(F)に吊下されることを特徴とする。

請求項1に記載した発明によれば、環状の段部を有することで比較的剛性が高い内筒に合わせて、外筒を部分的かつ弾性的に密接させることで、外筒の緊迫力(弾性復元力)によって内筒を支持することが可能となり、内外筒間に熱膨張差が生じても、段部と外筒との間にその全周に渡って隙間が生じたり、段部と外筒との間の隙間の位置が変化する等による異音の発生を抑制できる。
請求項1に記載した発明によれば、外筒の緊迫力によって段部を挟み込むようにして確実に支持することができる。
請求項1に記載した発明によれば、フレームへの取り付け時における消音器の自重の作用により、隣り合う接触部同士による内筒に対する緊迫力が強まり、内筒をより確実に支持することができる。
請求項1に記載した発明によれば、外筒の断面形状と内筒の段部の断面形状とを互いの組み付け前において互いに異なるものとし、内筒に合わせて外筒を変化させつつこれらを互いに組み付け、外筒の断面形状と内筒の段部の断面形状とが互いの組み付け時にも異なるようにすることで、外筒を内筒に部分的かつ弾性的に密接させて支持でき、内外筒の熱膨張時にも消音器の異音の発生を抑制できる。
以下、この発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、図1における左方及び右方をそれぞれ前方及び後方とし、図1〜4における上下方向を上下方向とし、図2〜4における左右方向を左右方向とする。
図1に示すマフラ(サイレンサ)10は、例えば鞍乗り型車両の原動機であるエンジン(内燃機関)からの排気ガスをエンジン外部に誘導する排気装置の下流側に設けられるもので、概ね前後方向に沿う円筒状の外観をなし、その前端部には前記エンジンの排気ポートから延びる排気管との接続部14aが設けられ、後端部には排気ガスを大気に放出する排気口(図示略)が設けられる。
マフラ10における円筒状の筒体11の前後端部には、それぞれフロントキャップ12及びエンドキャップ13が取り付けられる。以下、マフラ10(筒体11)の中心軸線をマフラ軸線Cという。
フロントキャップ12は、その前側(上流側)ほど小径の漏斗状をなし、その前端開口には排気導入管14が貫通支持される。排気導入管14の前端部には前記接続部14aが形成される。一方、エンドキャップ13は、筒体11と略同軸の円盤状をなし、その後端部には前記排気口が形成される。
筒体11は、その内部にこれと略同軸の円盤状をなす複数の隔壁15a,15b,15cを有し、該各隔壁により筒体11の内部空間が複数の膨張室16a,16b,16c,16dに区画される。各隔壁には、各膨張室間を適宜連通する複数の連通管17a,17b,17cが貫通支持され、排気導入管14からマフラ10内に導入された排気ガスは、筒体11内で反転しながら各膨張室を通過し、適宜冷却及び減圧されて排気熱及び排気音を低減させた後、前記排気口から大気に放出される。
筒体11の前後中間部における上部外周には、該部位を前記車両の車体フレームFに取り付けるための取り付け部18が設けられる。取り付け部18は、筒体11の上部外周に沿う湾曲板状のパッチ18a上に側面視山形をなす板状のステー18bを上方に突出させてなる。前記パッチ18aは筒体11の上部外周における最前の隔壁15aを設けた部位の外周側に溶接等により取り付けられ、ステー18bは車体フレームFにボルト等により取り付けられる(図2(c)参照)。
ここで、筒体11は、その外周面を形成する外筒21と、その内側に所定の間隙を有して配される内筒22とによる二重構造とされる。
内外筒21,22は、例えば互いに同一の鋼板を円筒状に形成してなる。外筒21は、その前後端に渡って断面略一定とされる。一方、内筒22は、その前後端部を除いて断面略一定とされる。内筒22の前後端部には、該前後端部間の部位(一般部)の断面形状に対して拡径してなる環状の段部23がそれぞれ形成され、これら前後の段部23外周がそれぞれ外筒21の前後端部内周に内接して支持される。なお、内筒22の前後中間部に前記同様の他の段部を設けてもよい。
内筒22の前記一般部は断面略一定とされ、該一般部の外周面と外筒21の内周面との間には略一定厚さの環状空間Kが形成される。この環状空間Kは、筒体11内の排気ガスの熱及び音エネルギーの伝達を抑えるべく、中空又は防振材や吸音材が充填された構造とされる。
ここで、図2を併せて参照し、内筒22の一般部及び前後段部23の断面形状が略真円形状とされるのに対し、外筒21の断面形状はやや上下に長い楕円形状とされる。
詳細には、図2(a),(b)に示すように、内筒22の一般部及び前後段部23の断面形状は、外筒21との組み付け前(単品状態)において略真円形状とされ、外筒21の断面形状は、内筒22との組み付け前(単品状態)において上下に長い楕円形状とされる。また、図2(c)に示すように、内外筒21,22の組み付け状態においても、内筒22の一般部及び前後段部23の断面形状は前記真円形状とされ、外筒21の断面形状は前記楕円形状とされる。ここで、内筒22の断面形状が組み付け前後でほぼ変化しないのに対し、外筒21の断面形状は、組み付け後には組み付け前と比べてやや上下幅を狭めると共に左右幅を広げた楕円形状とされる。すなわち、外筒21は、その断面形状を内筒22の断面形状に合わせて変化させて該内筒22と一体に組み付けられる。
内筒22の前後段部23における断面において、外筒21内周の断面形状における短径(短軸長さ、左右端間距離)L1は、内筒22(段部23)外周の断面形状における直径Rよりも小さく、外筒21内周の断面形状における長径(長軸長さ、上下端間距離)L2は、内筒22の前記直径Rよりも大きくなるように設定される。また、外筒21内周の断面形状における周長は、内筒22(段部23)外周の断面形状における周長よりも長くなるように設定される。なお、この実施例では、内外筒21,22はそれぞれ一定の肉厚(板厚)で形成されるが、これが部分的に異なる肉厚で形成されてもよい。
したがって、外筒21内に内筒22を挿入すると、内筒22は前後段部23が形成されることで比較的剛性が高いことから、外筒21がその左右幅を広げると共に上下幅を縮めるように弾性変形する。また、外筒21の前後端部の内周面は、内筒22の前後段部23の外周面とほぼ整合するものであり、前記弾性変形時には、外筒21の前後端部の左右内周面が内筒22の前後段部23の左右外周面に密接する。このとき、外筒21の前後端部の上下内周面は内筒22の前後段部23の上下外周面から離間して所定の間隙Sを形成する。
すなわち、外筒21は、その前後端部の左右部位(接触部23a)において、内筒22の前後段部23を左右両側から挟み込むように部分的かつ弾性的に支持する。また、外筒21の前後端部の上下部位(非接触部23b)においては、内筒22との間に前記間隙Sを形成することから、外筒21がその左右幅を広げるべく良好に弾性変形可能であり、かつ外筒21内への内筒22の挿入も比較的容易に行うことができる。
外筒21の後端部の左右接触部23aには、内筒22の後段部23の左右部位が溶接等により固定される。一方、外筒21の前端部の左右接触部23aには、内筒22の前段部23の左右部位が前述の如く弾性的に挟み込まれて支持されることで、内外筒21,22がマフラ軸線C方向で相対変位可能である。これにより、内外筒21,22間にマフラ軸線C方向での熱膨張差が生じてもこれを吸収可能であり、かつ外筒21に対する内筒22の振れも抑制される。なお、内外筒21,22の前端部が互いに固定され、後端部が相対変位可能としてもよい。
ここで、前記車体フレームFへの取り付け部18は、図2(c)における断面矢視において、外筒21上側の非接触部23bの外周側に設けられる。また、外筒21の前端部又は後端部において、左右接触部23aと上下非接触部23bとは外筒周方向で互いに隣接しており、したがって取り付け部18は、外筒21上側の非接触部23bを挟んで隣り合う左右の接触部23a間の外周側に設けられるといえる。

マフラ10は、その前端部(排気導入管14)が前記排気管に支持されると共に、前後中間部上側が取り付け部18を介して車体フレームFに支持(吊下)される。このとき、取り付け部18にはマフラ10の自重が作用し、該取り付け部18を介して外筒21上部が相対的に上方に引っ張られることで、該外筒21が上下に伸長すると共に左右では収縮しようとするため、左右の接触部23aが互いに近付こうとし、内筒22を挟み込む力すなわち内筒22に対する緊迫力が強められる。
以上説明したように、上記実施例における消音器構造は、内外筒21,22を備える二重管構造とされ、前記内筒22には前記外筒21に内接して支持される環状の前後段部23を有するマフラ10の構造であって、前記外筒21は、前記前後段部23に部分的かつ弾性的に密接してこれを支持するものである。
この構成によれば、環状の段部23を前後に有することで比較的剛性が高い内筒22に合わせて、外筒21を部分的かつ弾性的に密接させることで、外筒21の緊迫力(弾性復元力)によって内筒22を支持することが可能となり、内外筒21,22間に熱膨張差が生じても、段部23と外筒21との間にその全周に渡って隙間が生じたり、段部23と外筒21との間の隙間の位置が変化する等による異音の発生を抑制できる。なお、断面真円状の外筒21に断面楕円状の内筒22を挿入する構成でも同様の効果を得ることが可能である。
さらに、内外筒21,22間にグラスウールや弾性体等の防振材や吸音材を挿入する際にも、内筒22で外筒21を弾性変形させながら作業を行うことができるため、前記防振材等を容易に挿入でき、かつ挿入後には外筒21の弾性力で前記防振材等を押さえ付けてこれを確実に保持できる。
さらにまた、内外筒21,22間に他の内筒保持手段を設けることなく、内筒22の変位及び打音発生を防止できるため、部品数削減によるコストダウンを図ることができる。
また、上記消音器構造においては、前記外筒21はそれぞれ左右二点の接触部23aで前記前後段部23を支持することで、外筒21の緊迫力によって前後段部23を左右から挟み込むようにして確実に支持することができる。
さらに、左右の接触部23a間を広げるように外筒21が弾性変形することで、比較的剛性の高い内筒22を変形させたり、外筒21内に内筒22を隙間無く挿入するべくこれを圧入するような場合と比べて、外筒21への内筒22の挿入作業が容易になり、マフラ組み立て工程を簡略化してコストダウンを図ることができる。
さらにまた、外筒21の変形が容易であることから、内筒22に過度な緊迫力が加わらず、熱間からの急冷時における内外筒21,22間のマフラ軸線C方向での熱収縮差による異音(カキン音)の発生が抑えられる。
しかも、上記消音器構造においては、前記外筒21は車体フレームFへの取り付け部18を備え、該取り付け部18は隣り合う前記接触部23aの間に設けられることで、車体フレームFへの取り付け時におけるマフラ10の自重の作用により、隣り合う接触部23a同士による内筒22に対する緊迫力が強まり、内筒22をより確実に支持することができる。
次に、この発明の第二実施例(参考例)について図3を参照して説明する。
この実施例におけるマフラ110は、前記第一実施例のものに対し、異形の断面形状をなす筒体111を備える点で異なるもので、前記第一実施例と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
筒体111は、内外筒121,122を備えた二重管構造とされ、その断面形状は、例えば左右側辺を互いに平行にした横向きの台形状とされる。このような筒体111(内外筒121,122)の断面形状において、その各辺は外方に凸の湾曲状をなし、各頂部は外方に凸の円弧状に面取りされる。
内外筒121,122は、互いに同一の鋼板を前記断面形状に形成してなる。外筒121は、その前後端に渡って断面略一定とされる。一方、内筒122は、その前後端部を除いて断面略一定とされる。内筒122の前後端部には、該前後端部間の部位(一般部)の断面形状に対して拡大した相似の断面形状をなす段部123がそれぞれ形成され、これら前後の段部123外周がそれぞれ外筒121の前後端部内周に内接して支持される。内筒122の前記一般部は断面略一定とされ、該一般部の外周面と外筒121の内周面との間には略一定厚さの環状空間が形成される。
図3(a),(b)に示すように、内筒122の一般部及び前後段部123の断面形状並びに外筒121の断面形状は、互いの組み付け前において前記台形状とされる。また、図3(c)に示すように、内外筒121,122の組み付け状態においても、内筒122の一般部及び前後段部123の断面形状並びに外筒121の断面形状は前記台形状とされる。ここで、内筒122の断面形状が組み付け前後でほぼ変化しないのに対し、外筒121の断面形状は、組み付け後には組み付け前と比べてやや上下幅を狭めると共に左右幅を広げた台形状とされる。すなわち、外筒121は、その断面形状を内筒122の断面形状に合わせて変化させて該内筒122と一体に組み付けられる。
内筒122の前後段部123における断面において、外筒121内周の断面形状における左右幅H1は、内筒122(段部123)外周の断面形状における左右幅H2よりも狭く、外筒121内周の断面形状における上下幅H3は、内筒122(段部123)外周の断面形状における上下幅H4よりも広くなるように設定される。また、外筒121内周の断面形状における周長は、内筒122(段部123)外周の断面形状における周長よりも長くなるように設定される。
したがって、外筒121内に内筒122を挿入すると、比較的剛性が高い内筒122に対し、外筒121がその左右幅を広げると共に上下幅を縮めるように弾性変形し、外筒121の前後端部の左右内周面が内筒122の前後段部123の左右外周面に密接する。このとき、外筒121の前後端部の上下内周面は内筒122の前後段部123の上下外周面から離間して所定の間隙S’を形成する。
すなわち、外筒121は、その前後端部の左右部位(接触部123a)において、内筒122の前後段部123を挟み込むように部分的かつ弾性的に支持する。また、外筒121の前後端部の上下部位(非接触部123b)においては、内筒122との間に前記間隙S’を形成する。
外筒121の後端部の左右接触部123aには、内筒122の後段部123の左右部位が溶接等により固定される。一方、外筒121の前端部の左右接触部123aには、内筒122の前段部123の左右部位が前述の如く弾性的に挟み込まれて支持されることで、内外筒121,122がマフラ軸線C方向で相対変位可能であり、内外筒121,122間にマフラ軸線C方向での熱膨張差が生じてもこれを吸収可能である。
以上説明したように、上記第二実施例における消音器構造においても、前記外筒121が前記前後段部123に部分的かつ弾性的に密接してこれを支持することで、第一実施例と同様、外筒121の緊迫力(弾性復元力)によって内筒122を支持することが可能となり、内外筒121,122間に熱膨張差が生じた際にも異音の発生を抑制できる。すなわち、内外筒121,122の断面形状によらずに第一実施例と同様の効果を得ることが可能である。
また、前記外筒121における隣り合う前記接触部123aの間に車体フレームFへの取り付け部18を設ければ、第一実施例と同様、車体フレームFへの取り付け時におけるマフラ110の自重の作用により外筒121の緊迫力を強めて内筒122をより確実に支持することができる。
次に、この発明の第三実施例(参考例)について図4を参照して説明する。
この実施例におけるマフラ210は、前記第一実施例のものに対し、多角形(例えば略正六角形)の断面形状をなす外筒221と、円形(例えば略真円形)の断面形状をなす内筒222とを組み合わせた二重管構造の筒体211を備える点で異なるもので、前記第一実施例と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。

内外筒221,222は、例えば互いに同一の鋼板を前記断面形状に形成してなる。外筒221は、その前後端に渡って断面略一定とされる。一方、内筒222は、その前後端部を除いて断面略一定とされる。内筒222の前後端部には、該前後端部間の部位(一般部)の断面形状に対して拡径してなる段部223がそれぞれ形成され、これら前後の段部223外周がそれぞれ外筒221の前後端部内周に内接して支持される。内筒222の前記一般部は断面略一定とされ、該一般部の外周面と外筒221の内周面との間には部分的に厚さの異なる異形の環状空間が形成される。
図4(a),(b)に示すように、内筒222の一般部及び前後段部223の断面形状は、外筒221との組み付け前において略真円形状とされ、外筒221の断面形状は、内筒222との組み付け前において略正六角形状とされる。また、図4(c)に示すように、内外筒221,222の組み付け状態においても、内筒222の一般部及び前後段部223の断面形状は前記真円形状とされ、外筒221の断面形状は前記多角形状とされる。ここで、内筒222の断面形状が組み付け前後でほぼ変化しないのに対し、外筒221の断面形状は、組み付け後には組み付け前と比べてやや各頂部間の幅を狭めると共に各対辺部間の幅を広げた多角形状とされる。すなわち、外筒221は、その断面形状を内筒222の断面形状に合わせて変化させて該内筒222と一体に組み付けられる。
内筒222の前後段部223における断面において、外筒221内周の断面形状における対向する二辺間の距離L1”は、内筒222(段部223)外周の断面形状における直径R”よりも短く、外筒221内周の断面形状における対抗する頂部間の距離L2”は、内筒222(段部223)外周の前記直径R”よりも長くなるように設定される。また、外筒221内周の断面形状における周長は、内筒222(段部223)外周の断面形状における周長よりも長くなるように設定される。
したがって、外筒221内に内筒222を挿入すると、比較的剛性が高い内筒222に対し、外筒221が前記二辺間の距離を広げると共に前記頂部間の距離を縮めるように弾性変形し、外筒221の前後端部における前記各辺に対応する部位(接触部223a)の内周面が内筒222の前後段部223の外周面に密接する。このとき、外筒221の前後端部における前記各頂部に対応する部位(非接触部223b)の内周面は、内筒222の前後段部223の外周面から離間して所定の間隙S”を形成する。
すなわち、外筒221は、その前後端部の各接触部223aにおいて、内筒222の前後段部223を複数方向から挟み込むように部分的かつ弾性的に支持する。また、外筒221の前後端部の各非接触部223bにおいては、内筒222との間に前記間隙S”を形成する。
外筒221の後端部の各接触部223aには、内筒222の後段部223の対応部位が溶接等により固定される。一方、外筒221の前端部の各接触部223aには、内筒222の前段部223の対応部位が前述の如く弾性的に挟み込まれて支持されることで、内外筒221,222がマフラ軸線C方向で相対変位可能であり、内外筒221,222間にマフラ軸線C方向での熱膨張差が生じてもこれを吸収可能である。
以上説明したように、上記第三実施例における消音器構造においても、前記外筒221が前記前後段部223に部分的かつ弾性的に密接してこれを支持することで、第一及び第二実施例と同様、外筒221の緊迫力(弾性復元力)によって内筒222を支持することが可能となり、内外筒221,222間に熱膨張差が生じた際にも異音の発生を抑制できる。すなわち、内外筒221,222が互いに異なる断面形状を有していても、第一及び第二実施例と同様の効果を得ることが可能である。なお、外筒221を断面円形状、内筒222を断面多角形状としてもよい。
また、前記外筒221における隣り合う前記接触部223aの間に車体フレームFへの取り付け部18を設ければ、第一及び第二実施例と同様、車体フレームFへの取り付け時におけるマフラ210の自重の作用により外筒221の緊迫力を強めて内筒222をより確実に支持することができる。
この発明の実施例におけるマフラの側面図である。 図1におけるA−A断面図であり、(a)は外筒単体、(b)は内筒単体、(c)は外筒内に内筒を挿入した状態をそれぞれ示す。 この発明の第二実施例における図2に相当する断面図である。 この発明の第三実施例における図2に相当する断面図である。
符号の説明
10,110,210 マフラ(消音器)
21,121,221 外筒
22,122,222 内筒
23,123,223 段部
23a,123a,223a 接触部
18 取り付け部
F 車体フレーム(フレーム)

Claims (1)

  1. 内外筒(21,22)を備える二重管構造とされ、前記内筒(22)には前記外筒(21)に内接して支持される環状の段部(23)を有する消音器(10)の構造において、
    前記外筒(21)は、前記段部(23)に部分的かつ弾性的に密接するもので、この外筒(21)の断面形状は上下に長い楕円形状とされ、前記内筒(22)及び前記段部(23)の断面形状は円形状とされ、
    前記外筒(21)の内周の断面形状における左右端間距離(L1)は、前記内筒(22)の段部(23)の外周の断面形状における直径(R)よりも小さく、前記外筒(21)の内周の断面形状における上下端間距離(L2)は、前記段部(23)の前記直径(R)よりも大きく設定され、
    前記内筒(22)は、前記外筒(21)の左右幅を広げると共に上下幅を縮めるようにして、前記外筒(21)を弾性変形させてその内部に挿入され、前記段部(23)の上下に間隙(S)を有した状態で、この段部(23)が前記外筒(21)に左右から挟み込まれて部分的かつ弾性的に支持され、
    前記外筒(21)は、前記段部(23)を支持する左右の接触部(23a)を備え、
    前記外筒(21)の上側で隣り合う前記左右接触部(23a)の間には、車体フレーム(F)への取り付け部(18)が設けられ、
    前記消音器(10)は、前記取り付け部(18)を介して前記車体フレーム(F)に吊下されることを特徴とする消音器構造。
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