(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成されたシェルと、
前記シェルの内周面に沿って前記シェルを内部から補強するように配置された補強部材と、
を備え、
前記補強部材は、前記シェルの内周面と対向する、前記補強部材の外周面を形成する筒状部と、前記筒状部の両端開口部の一方から前記筒状部の軸側へ、前記軸に対して垂直に延びる環状板部と、を備え、
前記外周面には、前記内周面に対して当接する位置で対向する当接面と、前記内周面に対して離間する位置で対向する離間面と、が形成され、
前記内周面における前記当接面と対向する部分は、前記シェルの軸方向から見た前記内周面の形状において曲率半径が最大となる部分を含み、
前記内周面における前記離間面と対向する部分は、前記シェルの軸方向から見た前記内周面の形状において曲率半径が最小となる部分を含む、消音器。
【請求項２】
請求項１に記載の消音器であって、
前記離間面が平面である、消音器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の消音器であって、
前記当接面は、前記シェルの周方向に沿って延びる形状である、消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の排気システムは、排気流路に設けられた消音器により、内燃機関から排出された排ガスによる騒音を抑制する。この種の消音器には、内燃機関からの熱衝撃に耐え得る剛性や強度が求められる。そこで、筒状に形成されたシェルの内周面の全周に沿った補強部材を設け、シェルの剛性及び強度を向上させる消音器が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１３３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の消音器では、補強部材を設けたことにより、消音器の材料のコスト及び質量が増加してしまう問題があった。
本発明は、補強部材によってシェルの剛性及び強度を向上させつつ、シェルの内周面の全周に沿った補強部材を備えた消音器と比較して、材料のコスト及び質量の増加を抑制することが可能な消音器の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面は、消音器であって、シェルと、補強部材と、を備える。シェルは、筒状に形成される。補強部材は、シェルの内周面に沿ってシェルを内部から補強するように配置される。具体的には、補強部材の外周面には、内周面に対して当接する位置で対向する当接面と、内周面に対して離間する位置で対向する離間面と、が形成される。内周面における当接面と対向する部分は、シェルの軸方向から見た内周面の形状において曲率半径が最大となる部分を含む。内周面における離間面と対向する部分は、シェルの軸方向から見た内周面の形状において曲率半径が最小となる部分を含む。
【０００６】
このような構成によれば、補強部材の外周面の一部に、シェルの内周面に対して離間している箇所（離間面）が形成されるため、補強部材の外周面をシェルの内周面の全周に渡って当接させる場合と比較して、補強部材をより少ない材料で形成することができる。したがって、補強部材によってシェルの剛性及び強度を向上させつつ、材料のコスト及び質量の増加を抑制した消音器の提供が可能となる。
【０００７】
上記構成において、補強部材における離間面が平面であってもよい。このような構成によれば、離間面が湾曲している場合と比較して、補強部材をより少ない材料で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の消音器の断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】シェル部材に対する補強部材の配置を示す部分斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は実施形態の補強部材の材料となる板材の外観図、図４（Ｂ）は板材を加工して得られる箱材の外観図、図４（Ｃ）は箱材を加工して得られる補強部材の外観図である。
【図５】図２に対応する比較例の消音器の断面図である。
【図６】図６（Ａ）は変形例の補強部材の材料となる板材の外観図、図６（Ｂ）は板材を加工して得られるＬ型アングルの外観図、図６（Ｃ）はＬ型アングルを加工して得られる補強部材の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．構成］
図１、図２及び図３に示す消音器１００は、車両に搭載された内燃機関（図示せず）から排出される排ガスの排気流路の一部を構成するものであり、シェル部材１と、前端板１２と、後端板１３と、インレットパイプ２と、アウトレットパイプ３と、前方仕切板４と、後方仕切板５と、補強部材６１と、を備える。なお、図２及び図３では、シェル部材１及び補強部材６１のみが示されており、インレットパイプ２等の図示は省略されている。
【００１０】
シェル部材１は、楕円筒状に形成され、その両端開口部が前端板１２と後端板１３とにより閉塞されている。シェル部材１の内部は、前方仕切板４及び後方仕切板５により第１室１１１、第２室１１２及び第３室１１３に区画されている。
【００１１】
インレットパイプ２は、前端板１２、前方仕切板４、補強部材６１及び後方仕切板５にそれぞれ形成された貫通孔に挿通される。インレットパイプ２は、その下流側端部が第３室１１３に開口する。インレットパイプ２には、内燃機関からの排ガスが導入される。
【００１２】
アウトレットパイプ３は、排ガスを車両外部へ排出する図示しないテールパイプに接続されている。アウトレットパイプ３は、前方仕切板４、補強部材６１、後方仕切板５及び後端板１３にそれぞれ形成された貫通孔に挿通される。アウトレットパイプ３は、その上流側端部が第１室１１１に開口する。
【００１３】
補強部材６１は、シェル部材１の内周面１ａに沿ってシェル部材１を内部から補強するように配置される。具体的には、補強部材６１は、筒状部６１０と、環状板部６１１と、を備える。筒状部６１０は、シェル部材１の内周面１ａと対向する外周面を形成する筒状の部分である。環状板部６１１は、筒状部６１０の両端開口部のうちの一方（この例では前方仕切板４側）から筒状部６１０の軸側（換言すればシェル部材１の軸側）へ、その軸に対して垂直に延びる板状の部分であって、全体として概略一定幅の環状に形成されている。筒状部６１０により形成される補強部材６１の外周面には、当接面６１２と、離間面６１３と、が形成されている。当接面６１２は、シェル部材１の内周面１ａに対して当接する位置で対向する面であり、対向する内周面１ａと同一形状の外周面を形成し、シェル部材１とスポット溶接等で接合されている。離間面６１３は、シェル部材１の軸方向と平行に、内周面１ａに対して離間する位置で対向する面であり、筒状部６１０の軸方向（換言すればシェル部材１の軸方向）から見て、シェル部材１の内周面に沿って互いに隣り合う当接面６１２の端部同士を直線状に連結する平面を形成する。
【００１４】
シェル部材１の内周面１ａにおける当接面６１２と対向する部分である内周当接部Ａは、シェル部材１の軸方向から見た内周面１ａの形状（この例では楕円形状）において曲率半径が最大の最大曲率半径ｒ１となる部分を含む。シェル部材１の内周面１ａにおける離間面６１３と対向する部分である内周離間部Ｂは、シェル部材１の軸方向から見た内周面１ａの形状において曲率半径が最小の最小曲率半径ｒ２となる部分を含む。
【００１５】
つまり、補強部材６１は、シェル部材１の内周面１ａの全周に渡って当接するのではなく、全周のうちの一部に当接する。具体的には、補強部材６１は、シェル部材１の内周面１ａにおいて比較的曲率半径の大きい範囲に当接し、シェル部材１の内周面１ａにおいて比較的曲率半径の小さい範囲から離間する形状である。この例では、補強部材６１には、シェル部材１の内周面１ａのうち、その軸方向から見て楕円の短軸と交わる２点のそれぞれを含む２つの部分（２つの内周当接部Ａ）に対向する２つの当接面６１２と、楕円の長軸と交わる２点のそれぞれを含む２つの部分（２つの内周離間部Ｂ）に対向する２つの離間面６１３と、が形成されている。
【００１６】
次に、補強部材６１の製造方法について説明する。
図４（Ａ）に示すように、補強部材６１は、１枚の板材６１ａから形成される。板材６１ａは、単一の金属板（例えばステンレス製の板）で形成されている。まず、板材６１ａの縁部を立ち上げる加工（例えば絞り加工）が行われる。具体的には、図４（Ｂ）に示すように、板材６１ａに垂直な方向に板材６１ａの縁部全体が立ち上げられ、箱材６１ｂが形成される。立ち上げられた箱材６１ｂの縁部の外周面は、筒状部６１０の外周面、すなわち当接面６１２及び離間面６１３となる。なお、箱材６１ｂには、当接面６１２及び離間面６１３に囲まれた平面部６１ｃが形成される。
【００１７】
続いて、図４（Ｃ）に示すように、箱材６１ｂの平面部６１ｃの中央が、当接面６１２及び離間面６１３の内周を縮小した形状に打ち抜かれ、残された平面部６１ｃによって環状板部６１１が形成される。このようにして、補強部材６１が完成する。
【００１８】
［２．効果］
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）本実施形態の消音器１００では、補強部材６１の外周面を形成する筒状部６１０に、シェル部材１の内周面１ａに対して当接する位置で対向する当接面６１２と、内周面１ａに対して離間する位置で対向する離間面６１３と、が形成される。内周面１ａにおける当接面６１２と対向する内周当接部Ａは、シェル部材１の軸方向から見た内周面１ａの形状において曲率半径が最大となる最大曲率半径ｒ１を含む。内周面１ａにおける離間面６１３と対向する内周離間部Ｂは、シェル部材１の軸方向から見た内周面１ａの形状において曲率半径が最小となる最小曲率半径ｒ２を含む。
【００１９】
このような構成によれば、補強部材６１の筒状部６１０の一部に、シェル部材１の内周面１ａに対して離間している離間面６１３が形成されるため、補強部材６１の筒状部６１０をシェル部材１の内周面１ａの全周に渡って当接させる場合と比較して、補強部材６１をより少ない材料によって形成することができる。したがって、補強部材６１によってシェル部材１の剛性及び強度を向上させつつ、材料のコスト及び質量の増加を抑制した消音器１００の提供が可能となる。
【００２０】
（１ｂ）補強部材６１における離間面６１３は、平面を形成する。具体的には、当該平面は、筒状部６１０の軸方向から見て、シェル部材１の内周面に沿って互いに隣り合う当接面６１２の端部同士を直線状に連結する形状である。このような構成によれば、離間面６１３が湾曲している場合と比較して、補強部材６１をより少ない材料によって形成することができる。
【００２１】
［３．比較例との対比］
以上のような効果について、図５に示す比較例の消音器２００と対比しつつ説明する。比較例の消音器２００は、実施形態の消音器１００と比較すると、図２等に示す形状の補強部材６１に代えて、図５に示す形状の補強部材６２を備える点で相違する。その他、基本的な構成は実施形態と同様であり、実施形態と共通する構成については、同一符号を用いて説明を省略する。
【００２２】
比較例の補強部材６２は、筒状部及び環状板部を備える点は実施形態の補強部材６１と同様であるが、筒状部により形成される外周面の全域が、対向するシェル部材１の内周面１ａと同一形状である点で上記実施形態と相違する。このため、比較例の補強部材６２の外周面は、シェル部材１の内周面１ａに対してその全周に渡って当接する。つまり、比較例の補強部材６２の外周面には、当接面のみが形成され、離間面は形成されない。
【００２３】
これに対し、実施形態の補強部材６１の外周面には、シェル部材１の内周面１ａに対して離間している離間面６１３が形成されている。具体的には、実施形態の補強部材６１の筒状部６１０は、比較例の補強部材６２の筒状部よりも周方向の長さが短い。したがって、実施形態の構成によれば、補強部材６１をより少ない材料によって形成することができる。
【００２４】
［４．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を取り得ることは言うまでもない。
【００２５】
（２ａ）上記実施形態では、軸方向から見た内周面１ａの形状が楕円形状のシェル部材１を例示したが、シェル部材はこのような形状に限定されるものではない。シェル部材は、軸方向から見た内周面の形状が少なくとも２種類の曲率半径を有する形状であればよく、例えば卵形状でもよい。また、シェル部材の軸方向から見た内周面の形状が全周に渡って曲線状でなくてもよく、例えば一部が直線状となっていてもよい。なお、この場合、直線状の部分の曲率半径は無限大とする。
【００２６】
（２ｂ）上記実施形態では、シェル部材１の内周面１ａに対して当接する位置で対向する面である当接面６１２は、その全面が内周面１ａに対して厳密に接触している必要はない。例えば、当接面６１２と内周面１ａとの間に意図的な空間が設けられていない構成では、当接面６１２と内周面１ａとが当接している。
【００２７】
（２ｃ）上記実施形態では、離間面６１３が、シェル部材１の軸方向と平行に、内周面１ａに対して離間する位置で対向する面である構成を例示したが、これに限定されるものではなく、離間面は、シェル部材の軸方向と平行でなくてもよい。
【００２８】
（２ｄ）上記実施形態では、補強部材６１の製造方法として、板材６１ａを立ち上げる加工及び打ち抜く加工によって補強部材６１を形成する製造方法を例示したが、これに限定されるものではない。
【００２９】
例えば、図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示す変形例では、曲げ加工によって補強部材６３を形成する。
図６（Ａ）に示すように、変形例における補強部材６３は、１枚の板材６３ａから形成される。板材６３ａは、単一の金属板（例えばステンレス製の板）で形成されている。
【００３０】
まず、板材６３ａを曲げる加工が行われる。具体的には、図６（Ｂ）に示すように、板材６３ａの一部が残りの部分に対して垂直に折り曲げられることにより、Ｌ型アングル６３ｂが形成される。なお、Ｌ型アングル６３ｂには、第１の板部６３ｃと、第１の板部６３ｃと垂直な第２の板部６３ｄと、が形成される。
【００３１】
続いて、図６（Ｃ）に示すように、Ｌ型アングル６３ｂが環状に曲げられ、上記実施形態と同様の形状の補強部材６３が形成される。具体的には、Ｌ型アングル６３ｂの第１の板部６３ｃが筒状部６３０を形成し、第２の板部６３ｄが環状板部６３１を形成するように、Ｌ型アングル６３ｂの３箇所が曲げられるとともに当接面６３２が曲面となるように曲げられる。つまり、Ｌ型アングル６３ｂが曲げられることにより、第１の板部６３ｃの外周面が、２つの当接面６３２及び２つの離間面６３３となり、第２の板部６３ｄが環状板部６３１となる。なお、Ｌ型アングル６３ｂの両端部は、当接面６３２と離間面６３３とのそれぞれの終端部として、互いに当接する。このようにして、補強部材６３が完成する。
【００３２】
このような製造方法によれば、板材６３ａの曲げ加工のみによって補強部材６３が形成されるため、板材を打ち抜く必要がなくなり、材料をスクラップにすることなく、補強部材６３を形成する材料の歩留まりを向上させることができる。なお、補強部材６３においてＬ型アングル６３ｂの両端部が互いに当接する位置は特に限定されない。例えば、Ｌ型アングルの両端部がそれぞれ同一の当接面における一部を形成し、それら両端部がその当接面において互いに当接していてもよい。この場合、両端部が互いに当接せずに離間していてもよい。つまり、シェル部材の軸方向から見た補強部材の全体形状がＯ型ではなくＣ型に形成されていてもよい。
【００３３】
（２ｅ）上記実施形態では、単一の部品（金属板）で形成された補強部材６１を例示したが、これに限定されるものではなく、補強部材は複数の部品で形成されてもよい。
（２ｆ）上記実施形態では、インレットパイプ２及びアウトレットパイプ３が環状板部６１１よりも内側に配設され、補強部材６１がインレットパイプ２及びアウトレットパイプ３のいずれにも干渉していない構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、補強部材６１がインレットパイプ２及びアウトレットパイプ３のうち少なくとも一方と干渉するように配設されていてもよい。この場合、補強部材６１がインレットパイプ２及びアウトレットパイプ３のうち少なくとも一方と一体で構成されていてもよい。
【００３４】
（２ｇ）上記実施形態では、筒状部６１０が環状板部６１１の外側を囲むように形成され、環状板部６１１に垂直な補強部材６１の断面の形状がＬ型である構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、環状板部６１１の外側を囲む筒状部６１０のみでなく、環状板部６１１の内側も囲うように筒状部を更に設け、断面の形状がＵ型となる構成としてもよい。
【００３５】
（２ｈ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
【符号の説明】
【００３６】
１…シェル部材、１ａ…内周面、２…インレットパイプ、３…アウトレットパイプ、４…前方仕切板、５…後方仕切板、１２…前端板、１３…後端板、６１，６２…補強部材、６１ａ，６３ａ…板材、６１ｂ…箱材、６１ｃ…平面部、６３ｂ…Ｌ型アングル、６３ｃ…第１の板部、６３ｄ…第２の板部、１００，２００…消音器、１１１…第１室、１１２…第２室、１１３…第３室、６１０，６３０…筒状部、６１１，６３１…環状板部、６１２，６３２…当接面、６１３，６３３…離間面、６２０，６３０…筒状部、Ａ…内周当接部、Ｂ…内周離間部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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