(57)【要約】【課題】  溶接時のスパッタを板状弁などに付着させることなく、バルブ装置を簡単且つ確実に溶接することができる消音器を提供する。【解決手段】  消音器本体の内部空間は、隔壁１４によって一側消音室１６Ａと他側消音室１６Ｂとに区画されている。隔壁１４には、開口部１４ａが形成されており、この開口部１４ａに対応する位置にバルブ装置３０が設けられる。バルブ装置３０は、弁孔３１を有する基台３２と、弁孔３１を開閉する板状弁３３と、板状弁３３を閉弁方向へ付勢する板バネ３５と、板状弁３３の開弁量を規制するストッパ部材３４とを備えている。バルブ装置３０は、隔壁１４の開口部１４ａに対して他側消音室１６Ｂ側から位置決めされた状態で、その逆の一側消音室１６Ａ側から、弁孔３１を所定の遮蔽部材６２で覆った状態で溶接が行われる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消音器本体と、前記消音器本体内の消音室を一側消音室と他側消音室とに区画するとともに開口部を有する隔壁と、前記隔壁の前記他側消音室側に前記開口部を塞ぐように設けられ前記一側消音室内の排気圧が所定圧に上昇したときに開弁して前記一側消音室から前記他側消音室への排気ガスの流れを許容するバルブ装置とを備える消音器であって、
前記バルブ装置には、前記排気ガスが通る弁孔を有する基台と、前記基台に支持されて前記弁孔を開閉する板状弁と、前記板状弁を閉弁方向へ付勢する板バネ部材とが設けられ、前記基台が前記他側消音室側から当接された状態で前記一側消音室側から前記開口部の縁部と前記基台とが溶接されたことを特徴とする消音器。
【請求項２】
前記弁孔の開口面積は、前記開口部の開口面積よりも小さく形成され、前記弁孔の縁部が前記開口部の縁部より内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジンなどの排気系に設けられる消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に車両用エンジンの排気系に搭載される消音器は、加速走行時や高速走行時などにおけるエンジンの高速回転域での出力を確保すること、また、アイドリング時や低速走行時などにおけるエンジンの低速回転域での静粛性を確保して排気騒音を低減することが要求されている。
【０００３】
そこで、この種の消音器としては、例えば、内部を隔壁で区画して、この隔壁にバルブ装置を設けたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１における消音器は、図８に示すように、弁孔１０１を有する基台１００と、弁孔１０１を開閉する板状弁１０２と、板状弁１０２を閉弁方向へ付勢する板バネ１０３と、板状弁１０２が開弁する際の撓み量を規制するストッパ部材１０４とを備えている。そして、この消音器は、消音器本体内に設けられた隔壁１２０に形成された開口部（図示せず）に設置されて、基台１００の周縁部において隔壁１２０と複数箇所１３０，１３０，１３１，１３１で溶接される。
【特許文献１】特開２００４−１２４９０４号公報（段落００２１，００４１、図３，図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の消音器では、隔壁１２０に対してバルブ装置が取り付けられる側から溶接が行われるため、溶接時に飛び散ったスパッタが板状弁１０２や板バネ１０３に付着したり、またはスパッタの付着によって板状弁１０２や板バネ１０３に穴が開いたり、あるいは溶接時の熱によって板状弁１０２や板バネ１０３に歪みが発生するおそれがあった。
【０００５】
そこで、溶接時のスパッタの付着や熱による歪みを防止するための手段として、図８に示すように、板状弁１０２の両側部と板バネ１０３に対向する側の３方を、それぞれ板状の遮蔽部材１４０，１４１，１４２で覆った状態で溶接することが行われている。しかし、このような手段では、遮蔽部材１４０，１４１，１４２で３箇所をすべて遮蔽しながら溶接する必要があるため、溶接作業が煩雑になり、また溶接時間も長くなるという問題がある。また、遮蔽部材１４０，１４１，１４２を一体に形成すると、その形状が複雑になる。また、板バネ１０３に対向する溶接箇所１３１，１３１がストッパ部材１０４の縁部１０４ａよりも内方に位置しているため、遮蔽部材１４２を板バネ１０３に沿って斜めに位置決めしなくてはならず溶接作業が行い難くなる。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、溶接時のスパッタを板状弁や板バネに付着させることなく、バルブ装置の溶接作業を簡単且つ確実に行うことができる消音器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、消音器本体と、前記消音器本体内の消音室を一側消音室と他側消音室とに区画するとともに開口部を有する隔壁と、前記隔壁の前記他側消音室側に前記開口部を塞ぐように設けられ前記一側消音室内の排気圧が所定圧に上昇したときに開弁して前記一側消音室から前記他側消音室への排気ガスの流れを許容するバルブ装置とを備える消音器であって、前記バルブ装置には、前記排気ガスが通る弁孔を有する基台と、前記基台に支持されて前記弁孔を開閉する板状弁と、前記板状弁を閉弁方向へ付勢する板バネ部材とが設けられ、前記基台が前記他側消音室側から当接された状態で前記一側消音室側から前記開口部の縁部と前記基台とが溶接されたことを特徴とする。
【０００８】
前記本発明では、隔壁にバルブ装置を固定する際に、バルブ装置が取り付けられる側とは逆側から溶接することで、１枚の遮蔽部材を用いるだけで溶接作業を簡単に行うことができる。
【０００９】
また、前記弁孔の開口面積は、前記開口部の開口面積よりも小さく形成され、前記弁孔の縁部が前記開口部の縁部より内側に位置していることが好ましい。
【００１０】
このように構成することにより、開口部の全体を所定の遮蔽部材で覆った状態で基台を隔壁に溶接することができる。なお、弁孔の縁部の全体が開口部の縁部の内側に位置している必要はなく、部分的に内側に位置するような形状であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶接時のスパッタを板状弁や板バネに付着させることなく、溶接作業を簡単且つ短時間で行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本実施形態の消音器の全体構造を示す斜視図、図２は、図１の消音器の平面図、図３は、組立後のバルブ装置の分解斜視図、図４は、バルブ装置の分解斜視図、図５は、バルブ装置を溶接する溶接工程を説明する説明図、図６は、溶接時の状態を示す断面図、図７は、溶接箇所を一側消音室から見たときの平面図である。
【００１３】
本実施形態の消音器１は、自動車などの内燃機関の排気系に介設され、図１および図２に示すように、筒状のシェル１１と、このシェル１１の一端と他端とを閉塞する端壁１２，１３とで消音器本体１０が構成されている。消音器本体１０は、その内部空間が隔壁１４によって区画され、さらに隔壁１４と端壁１３との間に多数の孔１５ａが穿設された支持板１５が設けられている。本実施形態では、隔壁１４で区画された一方の広い空間が一側消音室１６Ａ、他方の狭い空間が他側消音室１６Ｂとしてそれぞれ設定されている。
【００１４】
消音器本体１０は、排気流入管２１と、排気流出管２２とによって排気ガスの通路が形成されている。排気流入管２１は、端壁１２および隔壁１４を貫通してエンジンからの排気経路と一側消音室１６Ａとを連通している。排気流入管２１の下流端２１ａは、支持板１５の手前まで延びている。
【００１５】
排気流出管２２は、第１流出管２２ａと第２流出管２２ｂとで構成されている。第１流出管２２ａは、Ｕ字状に湾曲して形成され、その両端部が支持板１５を貫通するとともに、上流側の一端２２ａ１が端壁１３と支持板１５との間で開口している。第２流出管２２ｂは、直線状に形成され、隔壁１４および支持板１５を貫通するとともに、上流側の一端２２ｂ１が端壁１２と隔壁１４との間で開口している。また、支持板１５を貫通する第１流出管２２ａの下流側の端部２２ａ２と、第２流出管２２ｂの下流側の端部２２ｂ２とは、１本の集合管２３と連通するように接合されている。また、集合管２３は、端壁１３を貫通して消音器本体１０の外部へと通じている。
【００１６】
前記隔壁１４には、支持板１５に向けて延びる細長形状のプレート２４が片持ち状態で支持されて、このプレート２４の先部に第１流出管２２ａが支持されている。これにより、第１流出管２２ａの補強がなされている。また、排気流入管２１と第２流出管２２ｂとが、連結片２５によって結合されている。これにより、排気流入管２１と第２流出管２２ｂとが互いに補強されるとともに、排気流入管２１の振れを防止できるようになっている。
【００１７】
図３に示すように、隔壁１４には、矩形状の開口部１４ａが貫通して形成されている。そして、この隔壁１４に形成された開口部１４ａに対して、他側消音室１６Ｂ側からバルブ装置３０が取り付けられる。
【００１８】
図４に示すように、前記バルブ装置３０は、弁孔３１を有する基台３２と、弁孔３１を開閉するバルブとして機能する板状弁３３と、この板状弁３３の開度を規制するストッパ部材３４と、板状弁３３に当接して板状弁３３を閉弁方向へ付勢する板バネ３５とを備えている。
【００１９】
前記基台３２は、中心部に矩形の前記弁孔３１を有する弁座部３２ａと、延出部材３２ｃとが一体に折り曲げ形成されている。弁座部３２ａには、その一端側３２ａ１に２つの位置決め孔３２ｂ，３２ｂが貫通して形成されている。延出部材３２ｃは、支持部３２ｄ，３２ｄとリテーナ部３２ｅとで構成され、弁孔３１を隔てた前記一端側３２ａ１とは反対の他端側３２ａ２に起立するようにして形成されている。支持部３２ｄ，３２ｄは、他端側３２ａ２の両側から延出され、弁座部３２ａに対してほぼ直角に起立している。リテーナ部３２ｅは、支持部３２ｄ，３２ｄの上端部で両支持部３２ｄ，３２ｄに掛け渡されるように形成されている。また、リテーナ部３２ｅの近傍では、支持部３２ｄ，３２ｄが外側に一定の角度で傾斜するように折り曲げられている。このリテーナ部３２ｅの傾斜角度は、ストッパ部材３４の傾斜角度に合わせて設定される。そして、リテーナ部３２ｅには、２つの位置決め孔３２ｆ，３２ｆが穿設されている。
【００２０】
前記板状弁３３は、弾性変形可能な薄い矩形の板材からなり、弁孔３１の全体を覆うことができる形状である。例えば、板状弁３３は、厚さ０．１５ｍｍ程度のバネ鋼からなる板で形成されている。また、板状弁３３の基端部には、前記弁座部３２ａの位置決め孔３２ｂ，３２ｂに対応する位置に同じ開口形状の位置決め孔３３ｂ，３３ｂが穿設されている。また、板状弁３３の先端部３３ｃは、その両側縁部が弁座部３２ａとは逆側に折り曲げられた折曲げ部３３ｄ，３３ｄを有している。この折曲げ部３３ｄ，３３ｄにより、板状弁３３の先端部３３ｃの曲げ剛性が高められており、板状弁３３の共振が抑制されるようになっている。また、先端部３３ｃの曲げ剛性を高めた結果、板状弁３３は、基端部３３ａと先端部３３ｃとの間の領域で撓み変形して弁孔３１を開閉するため、弁孔３１への密閉性が向上する。なお、折曲げ部３３ｄ，３３ｄの折曲げ角度については、弁座部３２ａと逆側へ折り返されている限り適宜に設定できる。例えば、弁座部３２ａに対し４５度程度で折り曲げるものでもよい。
【００２１】
前記ストッパ部材３４は、板状弁３３の押さえ部分となる基端部３４ａと、この基端部３４ａから延出し、板状弁３３の先端部３３ｃの方向へ板状弁３３から徐々に離れるように傾斜するストッパ部３４ｂと、このストッパ部３４ｂからさらに延出し、ストッパ部３４ｂに対してさらに傾斜した先端部３４ｃとが一体になって形成されている。
【００２２】
また、ストッパ部材３４は、板状弁３３に比較して厚い、例えば板厚２ｍｍ程度の板材をプレス成形したものである。また、ストッパ部材３４の両側縁部は、全長にわたって弁座部３２ａと逆側に折り曲げされたリブ３４ｄ，３４ｄが形成され、また、ストッパ部材３４の中心を通るように十字状のリブ３４ｅが形成されて、撓み変形に対する曲げ剛性が高められている。
【００２３】
また、ストッパ部材３４の基端部３４ａには、弁座部３２ａの位置決め孔３２ｂ，３２ｂに対応する位置に位置決め孔３４ｆ，３４ｆが形成されている。また、ストッパ部材３４の先端部３４ｃには、リテーナ部３２ｅの位置決め孔３２ｆ，３２ｆに対応する位置に同じ大きさの位置決め孔３４ｇ，３４ｇが形成されている。
【００２４】
前記板バネ３５は、板状弁３３よりも薄いばね鋼の板、例えば、０．１ｍｍ程度の板を矩形状に形成したものである。板バネ３５の基端部３５ａには、リテーナ部３２ｅの位置決め孔３２ｆ，３２ｆに対応する位置に同じ大きさの一対の位置決め孔３５ｂ，３５ｂが形成されている。また、板バネ３５の先端部３５ｃは、板状弁３３と逆側に向けて湾曲して形成されている。このように先端部３５ｃを湾曲して形成することにより、板状弁３３と板バネ３５との摺動を滑らかにできる。
【００２５】
そして、板状弁３３の基端部３３ａを基台３２の弁座部３２ａとストッパ部材３４とで挟持した状態で、弁座部３２ａの位置決め孔３２ｂ，３２ｂと板状弁３３の位置決め孔３３ｂ，３３ｂとストッパ部３４の位置決め孔３４ｆ，３４ｆとが互いに重なるように位置決めされる。また、板バネ３５の基端部３５ａを基台３２のリテーナ部３２ｅとストッパ部材３４とで挟持した状態で、リテーナ部３２ｅの位置決め孔３２ｆ，３２ｆと板バネ３５の位置決め孔３５ｂ，３５ｂとストッパ部材３４の位置決め孔３４ｇ，３４ｇとが互いに重なるように位置決めされる。このとき、各位置決め孔３２ｂ，３２ｆ，３３ｂ，３５ｂ，３４ｆ，３４ｇに、太さの合うピンを差し込むことにより位置決めが容易となる。また、ストッパ部材３４の位置決め孔３４ｆを長穴形状にすることにより、基台３２の位置決め孔３２とストッパ部材３４の位置決め孔３４ｇとを位置決めしたときに生じる位置決め孔３２ｂと位置決め孔３４ｆとの間の位置ずれを吸収することができ、基台３２とストッパ部材３４とを確実に組み付けることができる。
【００２６】
このように位置決めされた状態で、図３および図４において太い破線で示す部分で溶接が行われ、基台３２と板状弁３３とストッパ部材３４と板バネ３５とが互いに一体となる。なお、このときの溶接は、アーク溶接やレーザ溶接などを利用することができる。
【００２７】
なお、板状弁３３の幅は、基台３２の弁座部３２ａおよびストッパ部材３４の基端部３４ａの幅よりも小さく設定されているので、弁座部３２ａおよびストッパ部材３４の両側では、板状弁３３は溶接されずに弁座部３２ａとストッパ部材との間に挟まれた状態で固定される。また、同様に、板バネ３５の幅は、基台３２の延出部材３２ｃおよびストッパ部材３４の先端部３４ｃの幅よりも小さく設定されているので、延出部材３２ｃおよびストッパ部材３４の先端部３４ｃの両側では、板バネ３５は溶接されずに延出部材３２ｃとストッパ部材３４との間に挟まれた状態で固定される。
【００２８】
次に、バルブ装置３０の隔壁１４への固定方法について説明する。この場合の固定方法としては、例えば、図５に示すように、専用の治具５０上において、バルブ装置３０の弁座部３２ａが上側を向くように位置決めされ、その上側から隔壁１４が他側消音室１６Ｂ側となる面が下側を向くように、すなわち、バルブ装置３０が隔壁１４の他側消音室１６Ｂ側となる面に固定されるように、隔壁１４が冶具５０上に位置決めされる。このとき、図７に示すように、開口部１４ａの縁部１４ａ１が基台３２の弁座部３２ａと当接するように位置決めされる。このようにバルブ装置３０と隔壁１４とが位置決めされた状態で、図５に示すように、隔壁１４の上側から遮蔽部材６２によって弁孔３１（図６参照）が覆われる。遮蔽部材６２は、アーム６１の先端部に支持されており、位置決めされた隔壁１４およびバルブ装置３０に対して接近する方向と離れる方向に移動自在に支持されている。遮蔽部材６２で弁孔３１を覆った状態で、開口部１４ａの縁部１４ａ１と弁座部３２ａとが、所定の溶接機７０を用いて、複数箇所Ｑ１〜Ｑ６において溶接される（図７参照）。ただし、溶接は図７に示した場所および溶接箇所数に限定されるものではない。また、溶接は、前記のようにアーク溶接やレーザ溶接などを利用することができる。
【００２９】
そして、図６に示すように、バルブ装置３０を隔壁１４に対して他側消音室１６Ｂ側から位置決めした状態で、他側消音室１６Ｂとは隔壁１４を挟んで反対側の一側消音室１６Ａ側から弁孔３１を遮蔽部材６２で塞いだ状態で溶接機７０で溶接を行う。これにより、溶接時に飛び散った溶融金属などのスパッタＳが、遮蔽部材６２によって板状弁３３や板バネ３５に付着するのを防止できる。その結果、板状弁３３や板バネ３５に穴が開くなどの不都合を解消できる。このように、本実施形態では、遮蔽部材６２を１枚に減らすことができるので、遮蔽部材の構造を大幅に簡素化することができる。また、溶接機７０をバルブ装置３０の部材によって邪魔されることなく所定の溶接位置まで運ぶことができるので、溶接作業を向上させることができ、良好な溶接品質を安定的に得ることができるようになる。
【００３０】
また、本実施形態では、図７に示すように、斜線で示す弁孔３１の開口面積Ｓ１が、隔壁１４の開口部１４ａの開口面積Ｓ２が小さく形成され、弁孔３１の縁部３１ａが開口部１４ａの縁部１４ａ１よりも内側に位置しているので、溶接時にスパッタＳ（図６参照）の飛び散りを防止するために弁孔３１の全体を遮蔽部材６２で覆ったとしても、溶接作業を確実に行うことができる。
【００３１】
本実施形態の消音器１では、エンジンが運転中に、エンジンからの加振で消音器１が振動し、それに伴ってバルブ装置３０が振動するが、ストッパ部材３４は、基端部３４ａが弁座部３２ａの一端側３２ａ１に、先端部３４ｃが延出部材３２ｃのリテーナ部３２ｅにと両持ち支持で固定されるので、加振されたときの撓み変形に対する剛性が高められ、固有共振周波数が大幅に引き上げられることによって、共振しにくくなる。したがって、エンジンから伝わる加振入力に共振し、バルブ装置３０が取り付けられている隔壁１４が振動し異音を発生するようなことが防止される。
【００３２】
また、本実施形態の消音器１が、このような振動の中で使われていても、バルブ装置３０を構成する各部品、およびバルブ装置３０が隔壁１４に対して、それぞれ溶接により固定されているので、ボルト止めのように振動によりボルトが外れるといった心配もない。
【００３３】
前記消音器１では、エンジンの回転数が低いうちは、一側消音室１６Ａの排気圧は低いので、板状弁３３は板バネ３５を撓ませることなく弁座部３２ａに当接して、バルブ装置３０は閉弁状態に設定される。したがって、エンジンが低速回転域の場合には、図２において白抜き矢印で示すように、排気流入管２１に端壁１２側の一端から導入された排気ガスは、先端２１ａから排出されて、さらに、支持板１５の孔１５ａを通って、第１流出管２２ａの一端２２ａ１から集合管２３を通って端壁１３から消音器１１の外部へと排出される。
【００３４】
また、エンジンの回転数が上昇して、消音器１の一側消音室１６Ａの排気圧が所定値に上昇すると、板状弁３３に作用する圧力が高くなり、板バネ３５の付勢力を超えたときに板状弁３３が撓み始める。そして、板状弁３３が撓み始めると、板バネ３５も撓み始めて、板バネ３５の板状弁３３に対する当接位置が板状弁３３の基端側３２ａへと移動する。このとき、板バネ３５の付勢力はさほどではないが、前記当接位置の変位によって、板バネ３５が板状弁３３を回転させるモーメントの減少は比較的大きいので、図６の２点鎖線で示すように、板状弁３３は一気に大きく開く。このとき、板状弁３３の開度は、ストッパ部材３４のストッパ部３４ｂによって規制され、板状弁３３が過度に撓むことがない。またこのとき、図２に示すように、排気流入管２１に導入された排気ガスは、前記したように白抜き矢印で示した流れに加えて、斜線矢印で示すように、開弁した板状弁３３を介して一側消音室１６Ａから他側消音室１６Ｂへと流れ、さらに、第２流出管２２ｂおよび集合管２３を通って端壁１３側から排出される。
【００３５】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、消音器本体１０の内部が一側消音室１６Ａと他側消音室１６Ｂとの２区画のものに限定されず、例えば、３区画のものでもあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態の消音器の全体構造を示す斜視図である。
【図２】図１の消音器の平面図である。
【図３】組立後のバルブ装置の分解斜視図である。
【図４】バルブ装置の分解斜視図である。
【図５】バルブ装置を溶接する溶接工程を説明する説明図である。
【図６】溶接時の状態を示す断面図である。
【図７】溶接箇所を一側消音室から見たときの平面図である。
【図８】従来の溶接後の状態のバルブ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      消音器
１０    消音器本体
１１    シェル
１２，１３  端壁
１４    隔壁
１４ａ  開口部
１４ａ１  縁部
１５    支持板
１６Ａ  一側消音室
１６Ｂ  他側消音室
２１    排気流入管
２２    排気流出管
２２ａ  第１流出管
２２ｂ  第２流出管
３０    バルブ装置
３１    弁孔
３１ａ  縁部
３２    基台
３２ａ  弁座部
３３    板状弁
３４    ストッパ部材
３５    板バネ（板バネ部材）
６２    遮蔽部材
７０    溶接機
Ｓ１    弁孔の開口面積
Ｓ２    開口部の開口面積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006063936.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006063936.tif 000009
【図８】
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