JP6596394B2

JP6596394B2 - 消音器

Info

Publication number: JP6596394B2
Application number: JP2016152179A
Authority: JP
Inventors: 柱滝本
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2019-10-23
Anticipated expiration: 2036-08-02
Also published as: JP2018021486A

Description

本発明は、消音器に関する。

従来、内燃機関用の消音器において、その消音器内にインレットパイプとアウトレットパイプを設け、このアウトレットパイプの上流側端部に、排気ガス流量に応じて開閉する第１バルブを設け、バイパスパイプの下流側をアウトレットパイプに接続して設け、バイパスパイプの上流側端部に第２バルブを設けたものが知られている。

第１バルブは、内燃機関の高回転時において開くようになっており、第２バルブは、第１バルブよりも少ない排気ガス流量で開き始めるように設定されている。これにより、排気ガス流量の増加に伴い、第２バルブが第１バルブより先に開き始め、圧力変動を緩和し、第１バルブのチャタリングを抑制するようになっている（特許文献１参照）。

特許第４４５１７２８号

上記従来の消音器は、アウトレットパイプに第１バルブを設ける工程と、アウトレットパイプに接続するバイパスパイプに第２バルブを設ける工程と、このバイパスパイプをアウトレットパイプに取付ける工程が必要となり、組付け作業に手間がかかるという問題がある。

そこで、本発明は、上記消音器より、組付け作業が容易な消音器を提案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、ハウジングと、内燃機関から排出される排気ガスを前記ハウジング内に導入するインレットパイプと、排気ガスを前記ハウジングの外部に導出するアウトレットパイプと、を備える消音器において、
前記ハウジング内には、複数の消音室が区画形成され、
前記アウトレットパイプには、何れか１つの消音室とアウトレットパイプ内とを連通するバイパス孔が穿設されているとともに、アウトレットパイプ内に流入する排気ガスの流量を開弁動作により制限可能な第１弁体と第２弁体が設けられ、
前記第１弁体と第２弁体を、前記アウトレットパイプの上流側で、かつ、同じ消音室内に設け、
前記第２弁体を用いて、前記第１弁体に形成した開口孔を開閉するようにしたことを特徴とするものである。

また、前記第１弁体よりも前記第２弁体が、少ない排気ガス流量で開き始めるように前記第２弁体を板バネで構成し、この第２弁体は閉じる方向に付勢されてもよい。

また、前記アウトレットパイプの上流側端に、アウトレットパイプの軸に対して傾斜するように第１開口孔を形成し、該第１開口孔を前記第１弁体で開閉するとともに、該第１弁体を閉じた状態において、第１弁体における前記第１開口孔に設けた弁座と当接する部分がアウトレットパイプの軸に対して傾斜してもよい。

また、前記バイパス孔にバイパスパイプを接続してもよい。

本発明の消音器は、アウトレットパイプに、バイパス孔と、アウトレットパイプ内に流入する排気ガスの流量を開弁動作により制限可能な第１弁体と第２弁体を設け、前記第１弁体と第２弁体を同じ消音室内に設けたことにより、上記従来技術と比較して、組付け作業が容易となる。

本発明の実施例１に係る消音器の部分横断面図。図１のＡ−Ａ線拡大断面図。本発明の実施例１に用いるアウトレットパイプの要部縦断面図。図３の状態から内燃機関の回転数を上昇させた状態のアウトレットパイプの要部縦断面図。図４の状態から内燃機関の回転数を更に上昇させた状態のアウトレットパイプの要部縦断面図。図５の状態から減速した状態のアウトレットパイプの要部縦断面図。本発明の実施例２に係る図２に相当する断面図。本発明の実施例３に係る消音器の部分横断面図。本発明の実施例４に係る消音器の部分横断面図。本発明の実施例５に係る図２に相当する断面図の一例。本発明の実施例５に係る図２に相当する断面図の他例。本発明の実施例５に係る図２に相当する断面図の他例。本発明の実施例６に用いるアウトレットパイプの要部縦断面図。本発明の実施例７に係る消音器の部分横断面図。

本発明を実施するため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、本発明の実施例１に係る消音器１の部分断面図を示す。

消音器１は、図１に示すように、両端が開口する筒状のシェル２を有し、シェル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、２つのセパレータ６，７により区画された３つの消音室１０，１１，１２が区画形成されている。アウタプレート３とセパレータ６，７には、内燃機関から排出された排気ガスが導入されるインレットパイプ１５が貫通して固設され、アウタプレート４とセパレータ６，７には、アウトレットパイプ１６が貫通して固設されている。消音室１０，１１，１２内に導入された排気ガスは、アウトレットパイプ１６を通じてハウジング５の外部へと導出されるようになっている。

インレットパイプ１５には、インレットパイプ１５内と第１消音室１０とを連通する複数の孔１５ａと、インレットパイプ１５内と第２消音室１１とを連通する複数の孔１５ｂが形成されている。また、インレットパイプ１５の下流側端１５ｃは第３消音室１２内に開口している。

セパレータ６には図示しない連通穴が形成され、第１消音室１０と第２消音室１１とが連通している。

アウトレットパイプ１６の上流側部は、第１消音室１０内に位置し、この上流側部の側面には、バイパス孔１８が穿設され、バイパス孔１８によりアウトレットパイプ１６内と第１消音室１０とが連通している。バイパス孔１８の開口面積は、アウトレットパイプ１６の流路断面積よりも小さく設定されている。

アウトレットパイプ１６の上流側端には、図３に示すように、アウトレットパイプ１６の軸Ｘ−Ｘに対して直交する端板１６ａが設けられ、この端板１６ａに第１開口孔２０が貫通形成されている。アウトレットパイプ１６の上流側端部には、第１開口孔２０の一部を開閉するバタフライ弁からなる第１弁体２１が、軸Ｘ−Ｘと直交する弁軸２２を中心として、アウトレットパイプ１６の内側方向に回動できるように設けられている。端板１６ａの内側面で、かつ、第１開口孔２０の周縁部には、第１弁体２１が当接するとともに、ワイヤメッシュ等からなる弁座２５が設けられている。第１弁体２１は、コイルスプリング等の付勢手段２３により弁座２５に当接する方向、すなわち閉弁する方向に付勢されており、排気ガス流量が第１所定流量以上になると、付勢手段２３の付勢力に抗して第１弁体２１は開き始めるようになっている。

第１弁体２１の中央部には、第１開口孔２０より開口面積が小さい第２開口孔２８が形成されている。第１弁体２１の内側面、すなわち、下流側には、第２開口孔２８を開閉する板状の第２弁体３０が、その一部を第１弁体２１に対して溶接等により固設して、設けられている。

第２弁体３０は、板バネで構成されているとともに、図２に示すように、円形の開閉部３０ａと、開閉部３０ａと一体に形成された取付部３０ｂで構成されており、取付部３０ｂが、第１弁体２１に対して溶接等により固定されている。第２弁体３０は、それ自体の付勢力により、第１弁体の内側面に設けたワイヤメッシュ等からなる弁座３１に当接して閉弁する方向に付勢するように設けられ、排気ガス流量が第２所定流量以上になると、第２弁体３０自体の付勢力に抗して第２弁体３０は開き始めるようになっている。なお、第２弁体３０が開き始める排気ガス流量は、第１弁体２１が開き始める排気ガス流量よりも少ないように設定されている。

第１開口孔２０と第２開口孔２８は、同じ第１消音室１０に開口するように設けられるとともに、第１弁体２１と第２弁体３０は、同じ第１消音室１０内に配置されている。

次に、第１弁体２１と第２弁体３０の開閉作動について説明する。

内燃機関の回転数が極低回転域（例えば１０００ｒｐｍ以下）においては、図３に示すように、第１弁体２１は付勢手段２３の付勢力により、第２弁体３０はそれ自体の付勢力により、夫々閉弁しており、排気ガスは、第１消音室１０からバイパス孔１８を通って、アウトレットパイプ１６内に流入し、消音器１外へと導出される。バイパス孔１８の開口面積は、アウトレットパイプ１６の流路断面積よりも小さく形成されているため、このバイパス孔１８を排気ガスが通過することで消音効果が得られる。

図３の状態から内燃機関の回転数を上昇させ、内燃機関の回転数が低中回転域（例えば、１０００〜２５００ｒｐｍ）になると、内燃機関から排出される排気ガス流量が増加し、この排気ガスにより、図４に示すように、第２弁体３０はそれ自体の付勢力に抗して開弁する。しかし、第１弁体２１は付勢手段２３の付勢力により閉弁状態のままである。これにより、排気ガスは、第１消音室１０からバイパス孔１８と第２開口孔２８を通って、アウトレットパイプ１６内に流入し、消音器１外へと導出される。

この際、第１弁体２１は、排気脈動によりチャタリングを起こす可能性があるが、第１弁体２１よりも第２弁体３０が先に開くことにより、この排気脈動は第２開口孔２８を通って消音器１外へと放出され、第１弁体２１におけるチャタリングの発生を抑制することができる。なお、第２弁体３０もチャタリングを生じる可能性も考えられるが、第２弁体３０は第１弁体２１よりも小さく形成されているために、排気脈動があってもチャタリングが生じにくい。また、仮に第２弁体３０においてチャタリングが生じても、第２弁体３０は小さく軽いため、第２弁体で生じるチャタリング音は小さく抑えることができる。

図４の状態から内燃機関の回転数を上昇させ、内燃機関の回転数が中高回転域（例えば、２５００ｒｐｍ以上）となると、図５に示すように、排気ガスにより、第１弁体２１は付勢手段２３の付勢力に抗して開弁し、第１弁体２１と第２弁体３０は開弁する。排気ガスは、第１消音室１０からバイパス孔１８と第１開口孔２０を通って、アウトレットパイプ１６内に流入し、消音器１外へと導出される。排気ガスは、大径の第１開口孔２０を通ってアウトレットパイプ１６内に流入するために、背圧の上昇を抑制することができる。

また、図５に示す内燃機関の回転数が中高回転域の状態から減速すると、図４に示すように、先ず第１弁体２１が付勢手段２３の付勢力により閉弁した後に、図３に示すように、第２弁体３０がそれ自体の付勢力により閉弁し、第１消音室１０とアウトレットパイプ１６とはバイパス孔１８のみで連通するようになる。

なお、図６に示すように、先ず第２弁体３０がそれ自体の付勢力により閉弁した後に、図３に示すように、第１弁体２１が付勢手段２３の付勢力により、第２弁体３０と一体となって閉弁し、第１消音室１０とアウトレットパイプ１６とはバイパス孔１８のみで連通するようにしてもよいし、第１弁体２１と第２弁体３０を一体として同時に閉弁するようにしてもよい。

減速時においては、第１弁体２１と第２弁体３０のどちらが先に閉弁するか、あるいは両弁体２１，３０を同時に閉弁するかに関しては、必要に応じ、各弁体２１，３０を閉弁する付勢力を調整することで任意に設定することができる。

このように、本発明の消音器１においては、上記のような消音効果を得るとともに、背圧上昇を抑制し、第１弁体３０でのチャタリングの発生を抑えることができる。また、アウトレットパイプ１５に、第２弁体３０を有する第１弁体２１を取付けるのみでよいために、上記従来技術と比較して、組付け作業が容易となる。

また、第１弁体２１に第２弁体３０を設けたことにより、アウトレットパイプ１６をコンパクトに形成でき、ハウジング５内のスペースを有効活用することができる。

また、第２弁体３０を板バネで構成したことにより、消音器１の製造コストを低く抑えることができる。

なお、特許第５０６７４１１号公報には、アウトレットパイプ内に第１弁体を開閉可能に備え、この第１弁体に開口部を形成し、この開口部を第２弁体で開閉可能に設け、この第２弁体は、排気ガス流量が所定流量以上となった時に第１弁体に形成した開口部を閉弁するとともに、所定流量未満となった時に開口部を開弁するようにしたことにより、アウトレットパイプ内の気柱共鳴による音圧レベルの増大を抑制するようにした消音器が記載されている。

特許第５０６７４１１号公報の弁体２は、気柱共鳴が生じない内燃機関回転域、すなわち、排気ガス流量が所定流量未満の場合に開弁することで、背圧の増加を防止し、気流音の発生を防いでいる。それに対し、本願発明の第２弁体３０は第１弁体２１よりも少ない排気ガス流量で開弁することで、排気脈動を排出して、第１弁体２１におけるチャタリングの発生を抑制するものであり、構造も目的も異なるものである。

［実施例２］
上記実施例１においては、第２弁体３０を板バネで構成したが、図７に示すように、第２弁体４１をバタフライバルブ等で構成し、回転軸４２を中心として回動するとともに、第２弁体４１をコイルスプリング等の付勢手段４３により閉弁する方向、すなわち、第１弁体に設けた弁座４４に当接する方向に付勢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、第１開口孔２０と、第１弁体２１及び第２弁体３０（４１）を、アウトレットパイプ１６の上流側端に設け、バイパス孔１８をアウトレットパイプ１６の側面に設けたが、図８に示すように、バイパス孔１８をアウトレットパイプ１６の上流側端に設け、第１開口孔２０と、第１弁体２１及び第２弁体３０（４１）を、アウトレットパイプ１６の上流側部の側面に設けてもよい。

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。

［実施例４］
上記実施例１〜３においては、第１弁体２１に第２開口孔２８を設けるとともに、第２弁体３０、４１を第１弁体２１に対して開閉可能に設けたが、図９に示すように、上記実施例の第２開口孔２８を、本実施例の第１弁体２１Ａに設けることなく、第１弁体２１Ａとは異なる位置で、かつ、アウトレットパイプ１６の上流側部の側面に、バイパス孔１８と干渉しないように設け、この第２開口孔を第２弁体４５により開閉するようにしてもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１〜３と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例４においても前記実施例１〜３と同様に、アウトレットパイプ１６に第１弁体２１Ａと、第２弁体４５を設けるため、上記従来技術と比較して、組付け作業が容易となる。

［実施例５］
上記実施例１、２、４においては、バイパス孔１８をアウトレットパイプ１６の側面に設けたが、このバイパス孔１８は任意の位置に設けることができる。

例えば、図１０に示すように、バイパス孔４７をアウトレットパイプ１６の上流側の端板１６ａに設けてもよいし、図１１に示すように、バイパス孔４８を第２弁体３０に穿設してもよいし、図１２に示すように、バイパス孔４９を、第２弁体３０が設けられていない第１弁体２１に穿設してもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１、２、４と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例５においても前記実施例１、２、４と同様の効果を奏する。

［実施例６］
上記実施例１〜５においては、第１弁体２１を閉弁した状態において、第１弁体２１をアウトレットパイプ１６の軸Ｘ−Ｘに対して直交するように形成したが、図１３に示すように、アウトレットパイプ１６の上流側の端板１６Ａをアウトレットパイプ１６の軸Ｘ−Ｘに対して傾斜するように設け、この端板１６Ａに第１開口孔２０を形成するとともに、第１弁体２１を閉弁した状態において、第１弁体２１における弁座２５と当接する部分がアウトレットパイプ１６の軸Ｘ−Ｘに対して傾斜するように設けてもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１〜５と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例６においても前記実施例１〜５と同様の効果を奏する。

本実施例６においては、更に、第１弁体２１は一般的に９０°の範囲において開閉することが困難であるが、本実施例６のように、アウトレットパイプ１６の端板１６Ａをアウトレットパイプ１６の軸に対して傾斜するように形成したことで、図１３の破線に示すように、アウトレットパイプ１６の軸Ｘ−Ｘと並行となる位置の近くにまで第１弁体２１を開くことができ、排気ガスが、アウトレットパイプ１６の壁面と衝突して生じる気流騒音を低減することができる。

［実施例７］
本実施例７は、図１４に示すように、実施例１におけるバイパス孔１８にアウトレットパイプ１６より小径で、かつ、長尺のバイパスパイプ５０を接続した例である。バイパスパイプ５０の上流側端５０ａは、図１３に示すように第２消音室１１内に開口している。

それ以外の構造は、前記実施例１〜６と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例７においても前記実施例１〜６と同様の効果を奏する。

本実施例７においては、更に、小径で長尺のバイパスパイプ５０を設けたことにより、このバイパスパイプ５０を排気ガスが流通することで、ロングテール効果による消音効果を発揮できる。

［その他の実施例］
第１弁体２１、第２弁体３０，４１，４５は上記実施例の構造等に限定されるものではなく、任意の構造等を採用することができる。

また、ハウジング５内の消音室の数や形状等も任意に設定することができる。

１消音器
５ハウジング
１０，１１，１２消音室
１５インレットパイプ
１６アウトレットパイプ
１８，４７，４８，４９バイパス孔
２１，２１Ａ第１弁体
２８開口孔
３０，４１，４５第２弁体
５０バイパスパイプ

Claims

ハウジングと、内燃機関から排出される排気ガスを前記ハウジング内に導入するインレットパイプと、排気ガスを前記ハウジングの外部に導出するアウトレットパイプと、を備える消音器において、
前記ハウジング内には、複数の消音室が区画形成され、
前記アウトレットパイプには、何れか１つの消音室とアウトレットパイプ内とを連通するバイパス孔が穿設されているとともに、アウトレットパイプ内に流入する排気ガスの流量を開弁動作により制限可能な第１弁体と第２弁体が設けられ、
前記第１弁体と第２弁体を、前記アウトレットパイプの上流側で、かつ、同じ消音室内に設け、
前記第２弁体を用いて、前記第１弁体に形成した開口孔を開閉するようにしたことを特徴とする消音器。
前記第１弁体よりも前記第２弁体が、少ない排気ガス流量で開き始めるようにしたことを特徴とする請求項１記載の消音器。
前記第２弁体を板バネで構成し、この第２弁体は閉じる方向に付勢されていることを特徴とする請求項１又は２記載の消音器。
前記アウトレットパイプの上流側端に、アウトレットパイプの軸に対して傾斜するように第１開口孔を形成し、該第１開口孔を前記第１弁体で開閉するとともに、該第１弁体を閉じた状態において、第１弁体における前記第１開口孔に設けた弁座と当接する部分がアウトレットパイプの軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の消音器。
前記バイパス孔にバイパスパイプを接続したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の消音器。