(57)【要約】第１の端部と第２の端部とを有する単一壁シェルを有する排気マフラは、シェルに形成され、マフラの第１の端部からマフラの第２の端部に延びる複数のエンボスを特徴とする。エンボスは、第１の端部から第２の端部に延びる任意の直線がエンボスのうちの少なくとも１つに交差するようなパターンで配置され、これによってマフラシェルに高められた剛性を与える。好ましくは、各エンボスは楕円形状を有し、マフラの長手軸線に実質的に平行に延びる複数の列を成して配置される。任意の所定の列のエンボスは、前後の列のエンボスから９０度回転しており、インターロッキングパターンを与えるように間隔があけられる。
2006518828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部と第２の端部とを有するマフラシェルと、
第１の端部から第２の端部に延びるマフラシェルに形成される複数のエンボスであって、第１の端部から第２の端部に延びる線が該エンボスのうちの少なくとも１つと交差するようなパターンで配置され、これによってマフラシェルの剛性を高める、複数のエンボスと、
を含むことを特徴とする排気マフラ。
【請求項２】
複数のエンボスのそれぞれは、楕円形状を有することを特徴とする請求項１記載の排気マフラ。
【請求項３】
楕円形状のエンボスは、排気マフラの長手方向軸線に実質的に平行に延びる複数の列を成して配置され、任意の所定の列のエンボスは、前後の列のエンボスに対して９０度のオーダで回転していることを特徴とする請求項２記載の排気マフラ。
【請求項４】
各エンボスの、マフラシェルの表面からの高さは、マフラシェルの厚みの約２倍よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の排気マフラ。
【請求項５】
エンジンの共振周波数よりも高い固有共振周波数を有する排気マフラを設計するための方法であって、
（ａ）単一シェルのマフラを準備する工程と、
（ｂ）単一シェルのマフラ上に、第１の深さを有する複数のエンボスを第１のパターンで型押しする工程と、
（ｃ）単一シェルのマフラの固有共振周波数を決定するために、単一シェルのマフラを解析する工程と、
（ｄ）単一シェルのマフラの固有共振周波数をエンジンの共振周波数と比較し、単一シェルのマフラの固有共振周波数がエンジンの共振周波数よりも略小さいまたは等しい場合、第２のパターンまたは第２の深さを有する、第２の複数のエンボスを第２の単一シェルのマフラ上に型押しする工程とを含み、マフラの固有共振周波数がエンジンの共振周波数を超えるまで工程（ｃ）および工程（ｄ）を繰り返すことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、排気マフラに関し、特に表面に複数のエンボスを有する排気マフラに関する。
【０００２】
発明の背景
排気マフラは当該技術において周知であり、多くの従来の内燃機関で使用されている。典型的な排気マフラは、一般的に筒状に形成されたスパンヘッドラップマフラ（spun-head, wrapped muffler）である。マフラシェルは多数の内部バッフルの周囲に巻かれ、シェルは金属板またはヘッドによってマフラのいずれかの端部に隣接する。マフラは、通常、円筒状または楕円／長円筒状の形をとっている。ラップシェル（wrapped shell）は、従来、金属から成る単一層、または二層金属積層体のいずれかから構成される。
【０００３】
点火中のいずれのエンジンも、最大共振周波数以下の共振周波数範囲を生成する。これらの共振周波数は、順にマフラに伝達される。エンジンの最大共振周波数は、任意の特定のマフラ設計に固有の固有共振周波数よりも大きい場合、マフラを振動させ、エンジンの共振周波数がマフラの固有共振周波数と一致したときに、「シェルリング（shell ring）」を引き起こさせる原因となり得る。このシェルリングは、マフラに損傷を与え、環境騒音公害の原因となる。
【０００４】
円筒状マフラにおいて、シェルリングは一般的には問題ではない。なぜなら、円の形状が構造強度をマフラシェルにその表面に沿って与えるからである。これは、ほとんどの世界的な大量生産自動車製造業者によって作製されるエンジンの点火周波数よりも高い固有共振周波数を生成する傾向がある。しかしながら、楕円／長円状マフラは、典型的には、円形状の場合の固有の幾何学的剛性を有していない。これらのマフラの固有共振周波数は、エンジン点火周波数の範囲内にある傾向があり、マフラを共振に対して敏感にさせる。単一壁シェルを有する楕円／長円状マフラは、特にシェルリングに対して敏感である。なぜなら、これらのマフラは低い固有共振周波数を典型的に有するからである。しかしながら、二層シェルの使用は、エンジン点火周波数に対するシェル共振周波数の感受性を低くし、平坦面を有する楕円／長円マフラの使用を可能にする。
【０００５】
二層積層シェルは優れた耐振性を有しているけれども、これらはいくつかの制限を有している。典型的な二層積層シェルは、単一壁シェルの５〜７年という寿命と比較すると、どこでも３〜４年という短い寿命となる傾向がある。この二層積層シェルの寿命が短いのは腐食が促進されることに起因する。水蒸気は、積層体間の空間で凝縮する。なぜならこれらの空間は大気に通気することができないからである。この水の閉じ込めはシェルの腐食を促進し、早期の故障を引き起こす。単一壁シェルは、蒸気が凝縮することができる空間を有さないので、腐食の促進に敏感ではない。
【０００６】
単一壁シェルの長寿命と二層積層シェルのシェルリングへの耐性とを組合わせた楕円／長円状排気マフラが当該技術において要求されたままである。したがって、本発明の目的は、エンジンの最大共振周波数よりも大きな固有共振周波数を有し、単一壁シェルを有する楕円／長円状排気マフラを提供することである。
【０００７】
発明の要約
剛性のあるシェルを有する排気マフラが提供される。排気マフラは、第１の端部と第２の端部とを有する単一壁シェルを含む。複数のエンボスがシェルに形成され、マフラの第１の端部からマフラの第２の端部に延びる。エンボスは、第１の端部から第２の端部に延びる直線がエンボスのうちの少なくとも１つと交差するようなパターンで配置され、これによって高められた剛性をマフラシェルに与える。
【０００８】
与えられた特定の実施例において、各エンボスは楕円形状を有し、マフラの第１の端部から第２の端部に延びる複数の列を成して配置される。任意の所定の列のエンボスは、前後の列のエンボスから９０度回転しており、インターロッキングパターンを与えるように間隔があけられる。
【０００９】
本発明のさらなる適用領域は、以下に与えられる詳細説明から明らかになるであろう。詳細説明および特定の実施例は、本発明の好適な実施形態を示しているが、単に例示を目的としているに過ぎず、本発明の範囲を限定することを企図しているものではないことは理解されるべきである。
本発明は、詳細説明および添付の図面から充分に理解されることになるであろう。
【００１０】
好適な実施形態の詳細な説明
好適な実施形態の以下の説明は、事実上例示に過ぎず、本発明、その適用または使用を限定することを全く企図していない。
【００１１】
図１および図２を参照して、本発明の教示に従って構成された排気マフラが参照符１０で概して示される。与えられた特定の実施例において、排気マフラ１０は、第１の端部１４と、それに長手方向に対向して設けられる第２の端部とを有するシェル１２を含むことが示されている。シェル１２は、図２に最もよく見られるように、楕円断面を有する。当業者によって理解されるであろうように、シェル１２に対して様々な他の断面形状が用いられてもよい。シェル１２は、図３においてｔ1で示される所定の厚みを有する単一壁金属から構成される。排気マフラ１０は、当該技術において周知であるように、内燃機関からの排気を受けて放出するための入口および出口（図示せず）を含む。
【００１２】
排気マフラ１０は、シェル１２のシェル表面２０に形成される複数のエンボス１８をさらに含む。図３に最もよく見られるように、エンボスはシェル１２からある高さまで盛り上がる。エンボス１８は、排気マフラ１０の組立前にシェル１２に型押しまたはプレスされる。エンボス１８の高さは、シェル１２の厚みｔ1の約１／２から、シェル１２の厚みｔ1の２倍以下の範囲であることができる。好ましくは、エンボス１８は、シェル表面２０に対して垂直に見たとき楕円形状を有する。図４に最もよく見られるように、各楕円状エンボス１８は、長径２２および短径２４を有し、長径２２は短径２４よりも大きい。この楕円形状のエンボス１８は、以下により詳細に記載されるように、インターロッキングパターンを呈し、簡単にシェル表面２０上にプレスまたは型押しできる。しかしながら、エンボス１８に対して任意の特定形状が用いられてもよい。
【００１３】
図４を参照して、シェル表面２０に形成されるエンボス１８は、参照符２６で概して示されるインターロッキングパターンで配置される。具体的には、エンボス１８は、第１の端部１４から第２の端部１６に排気マフラ１０の長手軸線Ａ−Ａに実質的に平行に延び、かつシェル２０の周方向に延びる列を成して配置される。任意の所定の列のエンボス１８は、前後の列のエンボス１８に対して約９０度回転している。エンボス１８の列は、任意の所定の列のエンボス１８の長径２２が前後の列のエンボス１８の長径２２と相互に噛み合う（interlock）するように相互に対して配置され、これによってインターロッキングパターン２６を形成する。このインターロッキングパターン２６は、排気マフラ１０の第１の端部１４から第２の端部に延びる任意の直線、たとえば図４に示される参照符２８で示される破線が、少なくとも１つのエンボス１８と交差しなければならないということを与える。マフラ１０の第１の端部１４から第２の端部１６に延びる任意の直線が少なくとも１つのエンボス１８と交差する限り、エンボス１８の任意のインターロッキングパターンがシェル２０に形成されてもよい。エンボス１８のインターロッキングパターン２６は、排気マフラ１０に剛性を与え、排気マフラ１０の固有共振周波数を、エンジンの共振周波数よりも大きな値に増加させる。
【００１４】
排気マフラ１０の固有共振周波数を、特定のエンジンの共振周波数よりも大きな値に調整するために、図５を特に参照して、排気マフラを設計する方法１００を説明する。先ず、単一壁シェルを有するマフラが準備され、複数のエンボスで型押しされる（ステップ１１０）。複数のエンボスが第１のパターンで第１の高さまで型押しされる。次にマフラがその固有共振周波数を決定するために解析される（ステップ１２０）。次に、第１の高さを有し、第１のパターンを有するマフラに固有のこの固有共振周波数は、エンジンの共振周波数と比較される（ステップ１３０）。
【００１５】
マフラの固有共振周波数がエンジンの共振周波数よりも大きい場合（ステップ１４０に図示）、設計が完了し、設計方法１００が終了する。しかしながら、排気マフラの固有周波数がエンジンの共振周波数と略等しい、または未満である場合（ステップ１４０）、新たなエンボスパターンもしくは新たな高さを有するエンボスのいずれか、またはその両方が、ステップ１５において排気マフラに形成される。次に、マフラの固有周波数がエンジンの共振周波数よりも大きくなるまで、本方法がステップ１２０で繰り返される。このようにして、排気マフラの固有共振周波数がエンジンの共振周波数よりも高くなるように、任意の排気マフラが任意の特定のエンジンに対して調整可能であり、これによってマフラシェルリングを防ぐ。
【００１６】
本発明の記載は、事実上例示に過ぎず、したがって本発明の要旨から逸脱しない変形例が本発明の範囲内にあるように企図される。このような変形例は、本発明の精神および範囲からの逸脱としてみなされるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の原理に従う排気マフラの側面図である。
【図２】図１の線２−２に沿った排気マフラの断面図である。
【図３】図１の線３−３に沿った排気マフラに形成されるエンボスの断面図である。
【図４】本発明の原理に従う排気マフラに形成されたエンボスのインターロッキングパターンの平面図である。
【図５】本発明の原理に従う排気マフラを設計するための方法のフローチャートである。
【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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【国際調査報告】
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