(57)【要約】【課題】吸気騒音の低減と軽量化との両立を図ること。【解決手段】エアクリーナハウジングは、多孔質材料からなる通気性の吸音層４０と、独立気泡の樹脂発泡体からなり、前記吸音層の外面に固定された非通気性のフォーム層５０とを有する側壁１６を備えている。フォーム層５０の内側部分が吸音層４０の外側部分に含浸されることでフォーム層５０と吸音層４０とが固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質材料からなる通気性の吸音層と、
独立気泡の樹脂発泡体からなり、前記吸音層の外面に固定された非通気性のフォーム層と、を有する側壁を備え、
前記フォーム層の内側部分が前記吸音層の外側部分に含浸されることで前記フォーム層と前記吸音層とが固定されている、
内燃機関のエアクリーナハウジング。
【請求項２】
前記吸音層が前記側壁の内面全体を構成している、
請求項１に記載の内燃機関のエアクリーナハウジング。
【請求項３】
前記フォーム層が前記側壁の外面全体を構成している、
請求項１または請求項２に記載の内燃機関のエアクリーナハウジング。
【請求項４】
前記フォーム層には、外方に向けて突出する突部が一体成形されている、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関のエアクリーナハウジング。
【請求項５】
内燃機関のエアクリーナハウジングの側壁を製造する方法であって、
多孔質材料からなるシートをプレス成形することで通気性の吸音層を形成する吸音層形成工程と、
前記吸音層を被せた状態の凸型と、凹型とによって区画されるキャビティ内において樹脂材料を発泡させるとともに前記吸音層の外側部分に含浸させることで前記吸音層の外面に独立気泡の樹脂発泡体からなる非通気性のフォーム層を形成するフォーム層形成工程と、を備える、
内燃機関のエアクリーナハウジングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のエアクリーナハウジング及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載内燃機関のエアクリーナは、ポリプロピレンやポリアミドなどの硬質樹脂製のハウジングを備えている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１には、入口を有する上ケーシングを、出口を有する下ケーシングに被着することで構成されたケーシングが開示されている。上ケーシングと下ケーシングとの間にはフィルタエレメントが挟持されている。各ケーシングの内壁には、シート状の吸音体が接して配設されている。吸音体は、フェルト状の不織布などで形成される吸音材シートが合成樹脂製の非透水性の膜で被覆された構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−７６６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のケーシングにおいては、硬質樹脂製のケーシングに加えて吸音材シートが設けられているため、軽量化を図ることが難しい。
本発明の目的は、吸気騒音の低減と軽量化との両立を図ることのできる内燃機関のエアクリーナハウジングを提供することにある。また、本発明の他の目的は、吸気騒音の低減と軽量化との両立を図ることのできる内燃機関のエアクリーナハウジングを製造することのできる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための内燃機関のエアクリーナハウジングは、多孔質材料からなる通気性の吸音層と、独立気泡の樹脂発泡体からなり、前記吸音層の外面に固定された非通気性のフォーム層と、を有する側壁を備え、前記フォーム層の内側部分が前記吸音層の外側部分に含浸されることで前記フォーム層と前記吸音層とが固定されている。
【０００６】
同構成によれば、吸気音が吸音層を通過する際に吸収されるようになる。すなわち、吸気音によって多孔質材料からなる吸音層が振動するとともにその振動のエネルギが吸音層の摩擦熱に変換されることで消費される。これにより、エアクリーナハウジング内において吸気音の定在波が発生することを抑制でき、吸気通路の入口からの吸気騒音を低減することができる。
【０００７】
また、上記構成によれば、吸音層の外面に独立気泡の樹脂発泡体からなる非通気のフォーム層が固定されている。このため、吸音層を通過してフォーム層に入射される吸気音のうちフォーム層の共振周波数と同じ周波数の成分によってフォーム層が共振される。そして、その振動のエネルギがフォーム層に固定された吸音層を振動させて吸音層の摩擦熱に変換されることで消費される。
【０００８】
ここで、フォーム層の共振周波数は、フォーム層によって通気を阻止される空気の質量が大きくなるほど、すなわちフォーム層の通気度が小さくなるほど低くなる。上述したように、フォーム層が非通気であるため、フォーム層が設けられていない構成や、吸音層の外面に通気性材料からなる層が設けられている構成に比べて、より低い周波数帯の吸気音を低減することができる。
【０００９】
また、上記構成によれば、フォーム層は独立気泡の樹脂発泡体からなるため、フォーム層の内部に閉じこめられている多数の気泡によって吸気音が吸収されたり、反射されたりすることでフォーム層を透過する透過音が低減される。これらのことから、側壁を透過する吸気騒音を抑制することができる。
【００１０】
更に、吸音層は多孔質材料からなり、フォーム層は樹脂発泡体からなる。また、フォーム層の内側部分が吸音層の外側部分に含浸されることでフォーム層と吸音層とが固定されているため、接着剤が不要となるとともに、吸音層とフォーム層とをアンカー効果によって強固に固定することができる。これらのことから、エアクリーナハウジングの軽量化を図ることができる。
【００１１】
上記目的を達成するための内燃機関のエアクリーナハウジングの製造方法は、エアクリーナハウジングの側壁を製造する方法であって、多孔質材料からなるシートをプレス成形することで通気性の吸音層を形成する吸音層形成工程と、前記吸音層を被せた状態の凸型と、凹型とによって区画されるキャビティ内において樹脂材料を発泡させるとともに前記吸音層の外側部分に含浸させることで前記吸音層の外面に独立気泡の樹脂発泡体からなる非通気性のフォーム層を形成するフォーム層形成工程と、を備える。
【００１２】
同方法によれば、吸音層形成工程において、多孔質材料からなるシートをプレス成形することで通気性の吸音層が形成される。また、フォーム層形成工程において、吸音層を被せた状態の凸型と、凹型とによって区画されるキャビティ内において樹脂材料を発泡させるとともに吸音層の外側部分に含浸させることで吸音層の外面に独立気泡の樹脂発泡体からなる非通気性のフォーム層が形成される。したがって、上述した内燃機関のエアクリーナハウジングを製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸気騒音の低減と軽量化との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態の内燃機関のエアクリーナの断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、同実施形態の吸音層成形工程を順に示す断面図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、同実施形態のフォーム層形成工程を順に示す断面図。
【図４】変更例における内燃機関のエアクリーナの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図３を参照して一実施形態について説明する。
図１に示すように、エアクリーナは、車載内燃機関の吸気通路に設けられるものであり、上部開口１２を有するケース１０と、下部開口２２を有するキャップ２０と、ケース１０の上部開口１２と、上部開口１２に向かい合うキャップ２０の下部開口２２との間に介設されたフィルタエレメント３０とを備えている。ケース１０及びキャップ２０により、本発明に係るエアクリーナハウジングが構成される。
【００１６】
次に、エアクリーナの各構成について順に説明する。
＜ケース１０＞
図１に示すように、ケース１０は、平面視四角形状の上部開口１２を取り囲む周壁１３と、底壁１４とを有する側壁１６を備えている。
【００１７】
周壁１３には、筒状のインレット７１がケース１０の外部から挿通される挿通孔１１が設けられている。上部開口１２の周縁には、外周側に突出する環状のフランジ１５が形成されている。
【００１８】
周壁１３及び底壁１４は、側壁１６の内面全体を構成する通気性の吸音層４０と、側壁１６の外面全体を構成する非通気性のフォーム層５０とを有している。
吸音層４０は、例えば、圧縮成形された繊維成形体などの多孔質材料からなる。
【００１９】
フォーム層５０は、例えば、発泡ウレタンなどの独立気泡の樹脂発泡体からなる。発泡ウレタンの発泡倍率としては、１０倍〜６０倍が好ましい。また、発泡ウレタンの嵩密度としては、０．０１６ｇ／ｃｍ３〜０．１ｇ／ｃｍ３が好ましい。フォーム層５０の外面には、車両の取付対象部位の取付凹部８１に挿入される突部５２が一体成形されている。
【００２０】
同図に拡大して示すように、吸音層４０及びフォーム層５０の間には、フォーム層５０の内側部分が吸音層４０の外側部分に含浸された接合部６０が形成されている。接合部６０によって、フォーム層５０と吸音層４０とが固定されている。
【００２１】
吸音層４０、フォーム層５０、及び接合部６０のうち周壁１３を構成する部分には、インレット７１が挿通される上記挿通孔１１を構成する挿通孔４１，５１，６１が各々設けられている。
【００２２】
＜キャップ２０＞
キャップ２０は、平面視四角形状の下部開口２２を取り囲む周壁２３と、頂壁２４とを有する側壁２６を備えている。
【００２３】
周壁２３には、筒状のアウトレット２１が外周側に向けて突設されている。下部開口２２の周縁には、外周側に突出する環状のフランジ２５が形成されている。キャップ２０は、硬質の樹脂材料からなる。
【００２４】
＜フィルタエレメント３０＞
フィルタエレメント３０は、ケース１０及びキャップ２０の内部においてインレット７１からアウトレット２１に向かって流れるエアを濾過する。フィルタエレメント３０は、濾紙や不織布などの濾材シートを襞折りすることにより形成された濾過部３１と、濾過部３１の外周縁に設けられた環状のシール部３２とを有している。
【００２５】
エアクリーナでは、ケース１０のフランジ１５とキャップ２０のフランジ２５とによってフィルタエレメント３０のシール部３２が挟持されている。このシール部３２により、ケース１０とキャップ２０との間がシールされている。
【００２６】
次に、吸音層４０を構成する繊維成形体について説明する。
繊維成形体は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）からなる芯部と同ＰＥＴ繊維よりも融点の低い変性ＰＥＴからなる鞘部（いずれも図示略）とを有する周知の芯鞘型の複合繊維からなる不織布と、ＰＥＴ繊維からなる不織布とにより構成されている。なお、上記複合繊維の鞘部をなす変性ＰＥＴが繊維同士を結合するバインダとして機能する。また、こうした複合繊維としては他に、ＰＥＴよりも融点の低いＰＰ（ポリプロピレン）を有するものであってもよい。
【００２７】
繊維成形体の目付け量は、１００ｇ／ｃｍ２〜１５００ｇ／ｃｍ２であることが好ましい。また、繊維成形体の嵩密度は、０．０１ｇ／ｃｍ３〜０．１２ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、吸音性能の観点から、０．０３ｇ／ｃｍ３〜０．０６ｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。
【００２８】
吸音層４０は、所定の厚さ（例えば５０ｍｍ）の上記不織布シートを熱圧縮成形（熱プレス成形）することにより成形されている。本実施形態では、吸音層４０の板厚が２５ｍｍである。
【００２９】
前述した吸音層４０の通気度（ＪＩＳＬ１０９６，Ａ法（フラジール形法））は、０．５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ〜１００ｃｍ３／ｃｍ２・ｓであることが好ましく、５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ〜２０ｃｍ３／ｃｍ２・ｓであることがより好ましい。また、上記吸音層４０の流れ抵抗は、０．１２４５ｋＰａ・ｓ／ｍ〜２４．９ｋＰａ・ｓ／ｍであることが好ましく、０．６２２５ｋＰａ・ｓ／ｍ〜２．４９ｋＰａ・ｓ／ｍであることがより好ましい。通気度及び流れ抵抗が上記範囲以外の場合には、吸気騒音に対して影響の大きい周波数帯（５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ）における吸音性能が低下する。
【００３０】
次に、ケース１０の成形方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、下型９１に上記不織布シートＦを載置する。次に、同図（ｂ）及び（ｃ）に示すように、上型９２を下降させて上記不織布シートＦを熱圧縮成形して所定の形状に成形する。そして、同図（ｄ）に示すように、所定の形状に成形した上記不織布シートＦを、トリミング処理することにより、吸音層４０を成形する（以上、吸音層形成工程）。
【００３１】
続いて、図３（ａ）に示すように、上記吸音層４０を凸型９４に被せる。一方、凹型９３内には、発泡ウレタンの原液Ｕが注入される。同図（ｂ）及び（ｃ）に示すように、吸音層４０を被せた状態の凸型９４を下降させ、凸型９４及び凹型９３によって区画されるキャビティ内において上記原液Ｕを発泡させるとともに吸音層４０の外側部分に含浸させる。これにより、吸音層４０の外面に接合部６０を介して発泡ウレタンからなるフォーム層５０が形成される。また、凹型９３の底部に設けられた凹部９５に進入した発泡ウレタンの原液Ｕも同様に発泡することによって、突部５２が形成される（以上、フォーム層形成工程）。
【００３２】
次に、エアクリーナハウジングによる吸気騒音の吸音作用について説明する。
上述した構成によれば、吸気音が吸音層４０を通過する際に吸収されるようになる。すなわち、吸気音によって多孔質材料からなる吸音層４０が振動するとともにその振動のエネルギが吸音層４０の摩擦熱に変換されることで消費される。これにより、エアクリーナハウジング内において吸気音の定在波が発生することを抑制でき、吸気通路の入口からの吸気騒音を低減することができる。
【００３３】
また、吸音層４０の外面に独立気泡の樹脂発泡体からなる非通気のフォーム層５０が固定されている。このため、吸音層４０を通過してフォーム層５０に入射される吸気音のうちフォーム層５０の共振周波数と同じ周波数の成分によってフォーム層５０が共振される。そして、その振動のエネルギがフォーム層５０に固定された吸音層４０を振動させて吸音層４０の摩擦熱に変換されることで消費される。
【００３４】
ここで、フォーム層５０の共振周波数は、フォーム層５０によって通気を阻止される空気の質量が大きくなるほど、すなわちフォーム層５０の通気度が小さくなるほど低くなる。上述したように、フォーム層５０が非通気であるため、フォーム層５０が設けられていない構成や、吸音層４０の外面に通気性の層が設けられている構成に比べて、より低い周波数帯の吸気音を低減することができる。
【００３５】
また、上記構成によれば、フォーム層５０は独立気泡の樹脂発泡体からなるため、フォーム層５０の内部に閉じこめられている多数の気泡によって吸気音が吸収されたり、反射されたりすることでフォーム層５０を透過する透過音が低減される。
【００３６】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
（１）エアクリーナハウジングは、多孔質材料からなる通気性の吸音層４０と、独立気泡の樹脂発泡体からなり、吸音層４０の外面に固定された非通気性のフォーム層５０とを有する側壁１６を備えている。フォーム層５０の内側部分が吸音層４０の外側部分に含浸されることでフォーム層５０と吸音層４０とが固定されている。
【００３７】
こうした構成によれば、上述した吸音作用を奏することにより、側壁１６を透過する吸気騒音を抑制することができる。
更に、吸音層４０は多孔質材料からなり、フォーム層５０は樹脂発泡体からなる。また、フォーム層５０の内側部分が吸音層４０の外側部分に含浸されることでフォーム層５０と吸音層４０とが固定されているため、接着剤が不要となるとともに、吸音層４０とフォーム層５０とをアンカー効果によって強固に固定することができる。これらのことから、エアクリーナハウジングの軽量化を図ることができる。
【００３８】
（２）吸音層４０が側壁１６の内面全体を構成している。
こうした構成によれば、多孔質材料からなる吸音層４０が側壁１６の内面全体を構成しているため、吸気騒音を一層低減できる。また、エアクリーナハウジングの更なる軽量化を図ることができる。
【００３９】
（３）フォーム層５０が側壁１６の外面全体を構成している。
こうした構成によれば、樹脂発泡体からなるフォーム層５０が側壁１６の外面全体を構成しているため、吸気騒音を一層低減できる。また、エアクリーナハウジングの更なる軽量化を図ることができる。
【００４０】
（４）フォーム層５０には、外方に向けて突出する突部５２が一体成形されている。
こうした構成によれば、例えば取付凹部８１に対して突部５２を挿入することによって、エアクリーナハウジングが取り付けられる。このため、こうした取付用の突部５２をフォーム層５０とは別部材にする場合に比べて、エアクリーナハウジングの部品点数を低減できる。
【００４１】
（５）エアクリーナハウジングの製造方法は、吸音層形成工程と、フォーム層形成工程とを備えている。吸音層形成工程では、多孔質材料からなる不織布シートＦを熱圧縮成形（熱プレス成形）することで通気性の吸音層４０を形成する。フォーム層形成工程では、吸音層４０を被せた状態の凸型９４と、凹型９３とによって区画されるキャビティ内において樹脂材料を発泡させるとともに吸音層４０の外側部分に含浸させることで吸音層４０の外面に独立気泡の樹脂発泡体からなる非通気性のフォーム層５０を形成する。
【００４２】
こうした方法によれば、吸音層形成工程において、多孔質材料からなる不織布シートＦをプレス成形することで通気性の吸音層４０が形成される。また、フォーム層形成工程において、吸音層４０を被せた状態の凸型９４と、凹型９３とによって区画されるキャビティ内において樹脂材料を発泡させるとともに吸音層４０の外側部分に含浸させることで吸音層４０の外面に独立気泡の樹脂発泡体からなる非通気性のフォーム層５０が形成される。したがって、上述した内燃機関のエアクリーナハウジングを製造することができる。
【００４３】
＜変更例＞
上記実施形態は、例えば以下のように変更して実施することもできる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００４４】
・キャップ２０の側壁２６、すなわち周壁２３や頂壁２４に対して本発明を適用することもできる。
・発泡樹脂材料は、発泡ウレタンに限らず、メラミン樹脂発泡体など他の発泡樹脂材料でもよい。
【００４５】
・図４に示すように、ケース１０内に浸入した水を排水する目的で、吸音層４０及びフォーム層５０の双方を貫通する排水孔８２を設けることもできる。
・突部をフォーム層５０とは別部材にしてもよい。
【００４６】
・突部５２をフォーム層５０のうち周壁１３を構成する部分に設けることもできる。
・突部５２を省略することもできる。
・多孔質材料は、圧縮成形された繊維成形体に限定されない。他に例えば、連続気泡の発泡樹脂材料であってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０…ケース、１１…インレット、１２…上部開口、１３…周壁、１４…底壁、１５…フランジ、１６…側壁、２０…キャップ、２１…アウトレット、２２…下部開口、２３…周壁、２４…頂壁、２５…フランジ、２６…側壁、３０…フィルタエレメント、３１…濾過部、３２…シール部、４０…吸音層、４１，５１，６１…挿通孔、５０…フォーム層、５２…突部、６０…接合部、７１…インレット、８１…取付凹部、８２…排水孔、９１…下型、９２…上型、９３…凹型、９４…凸型、９５…凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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