(57)【要約】【課題】制振性能と遮熱性能が向上されると共に、これらの特性に関して適宜、所望の特性を得ることが可能な制振パネルの製造方法を提供する。【解決手段】制振パネルの製造方法には、対象部材からの振動と熱の少なくとも一方の放散を抑制すべく、対象部材に臨んで間隔をあけて配置される制振パネルの製造方法であって、制振パネルが、予め定められたＡｌ素材及びＦｅ素材を減圧下で溶融して制振合金鋳塊を鋳造する第１工程と、制振合金塊を加工して薄板を形成する第２工程と、薄板を波形形状に加工する第３工程と、波形形状薄板をプレス形成して製品形状を形成する第４工程とを含み、第２工程乃至第４工程のいずれかの工程において、対象中間材を所定の加熱温度に昇温し、その後に所定の温度変化態様で徐冷する熱処理工程が含まれる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動と熱の少なくとも一方を発生する対象部材からの振動と熱の少なくとも一方の放散を抑制すべく、前記対象部材に臨んで間隔をあけて配置される制振パネルの製造方法であって、
前記制振パネルが、ＡｌとＦｅを含み、前記Ａｌの含有量が６〜１０重量％で構成されるべく予め定められたＡｌ素材及びＦｅ素材を減圧下で溶融して制振合金体鋳塊を鋳造する第１工程と、
前記制振合金体鋳塊を加工して制振合金体薄板を形成する第２工程と、
前記制振合金体薄板を波形形状に加工して波形形状パネルを形成する第３工程と、
前記波形形状パネルをプレス形成して製品形状を形成して制振パネルを製造する第４工程とを含み、
前記第２工程乃至第４工程のいずれかの工程において、制振合金体からなる中間材を予め定める複数の加熱温度から選ばれる加熱温度に昇温し、その後に予め定める複数の温度変化態様から選ばれる温度変化態様で徐冷する熱処理工程が含まれる
ことを特徴とする制振パネルの製造方法。
【請求項２】
前記制振合金体薄板に、谷部と隆起部とが交互に繰り返される波形形状が第１方向に沿って連なって形成され、前記第１方向と交差する第２方向に沿って、谷部と隆起部とが交互に繰り返される波形形状が連なって形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の制振パネルの製造方法。
【請求項３】
前記熱処理工程において、予め定める複数の加熱温度として、約８５０℃の加熱温度が含まれる
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の制振パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例として内燃機関の排気管など、振動と熱を発生する振動源に対して用いられ、振動源からの熱や振動の放散を抑制する制振カバー装置を構成する制振パネルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような振動を発生する対象物の一例として内燃機関が挙げられる。内燃機関本体や、内燃機関に接続されたエキゾーストマニホールド（以下、エキマニと略記）などの排気系からは、熱や騒音、振動などが外部に放散されている。このような内燃機関本体や排気系などの振動源から振動が外部に無闇に放散される事態を防止するために、従来から、上記振動源に対してインシュレータなど各種のカバーが用いられている。
【０００３】
図１８（１）は下記特許文献１に記載されている典型的な背景技術のエキゾーストマニホールドインシュレータ（以下、インシュレータ）１の斜視図であり、図１８（２）及び同図（３）は、図１８（１）の各切断面線A―A、Ｃ―Ｃから見た各断面図である。以下、図１８を参照して、インシュレータ１について説明する。
【０００４】
インシュレータ１は、内燃機関のエキマニに取り付けられて、エキマニを覆っている。インシュレータ１は、ほぼ平坦な前面部１ａとそれから折れ曲がって、内燃機関のシリンダヘッド側に延びる側壁部１ｂとを有する。インシュレータ１は、図１８（２）及び同図（３）に示される２枚の鋼板１Ａ、１Ｂの重ね合わせからなり、スリット２の縁の少なくとも１つの適宜の位置で、２枚の鋼板の一方が他方の鋼板に対して折り返し部２ｃで折り返されている。この折り返しによって２枚の鋼板１Ａ、１Ｂの結合の強化が図られる。
【０００５】
この背景技術のインシュレータ１は、２枚の鋼板１Ａ、１Ｂを重ね合わせた構成により、内部を毎分数千回の周波数で脈動する高温の排気ガスが通過するエキマニから発生する前記周波数の振動が、周囲に無闇に放散されないように作用している。
【０００６】
また、他の背景技術として、下記特許文献２に記載されているものがある。この背景技術では、得られる制振合金が最も高い制振性能を有するための製造条件として、焼き鈍し温度、及び焼き鈍し処理からの冷却速度に関する検討が示され、合金材料を８５０℃で１時間保持した後、８５０〜６００℃の温度域での冷却速度を５℃／分として徐冷することにより、結晶粒径５００〜７００μｍ程度の材料が得られ、この様な材料は、内部摩擦が大きいので、その制振性能がより一層改善される、とされている。
【特許文献１】特開平１０−２６６８５０号公報（第８段落〜第１１段落、及び図１）
【特許文献２】特開２００１−０５９１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載された背景技術では、制振性能の最適化に関する発明は示されている。しかし、素材の製品化を検討する上で、当前記素材に要求される性能に関して、当前記素材の制振性能以外の種々の特性を含めた総合的な観点から、望ましい総合的な性能が定められる。その上で素材の性能、製造方法及び素材の製品への製造方法の再評価を行い、上記望ましい総合的な性能を満足する新たな素材が発見されることになる。
【０００８】
この点から見ると、特許文献２の背景技術は、その制振性能に関して、特許文献２以前の背景技術と比較して改善された特性を示しているが、このような素材が、実際に、一例として前記エキマニ用のインシュレータに使用される場合、高い耐熱性が要求され、また、耐久性も必要になる。これらの点で、特許文献２には、制振性能の最適化に関する説明は存在するものの、耐熱性や耐久性などの点に関しては何ら説明も示唆もない。従って、特許文献２に記載された背景技術自体では、自動車用部品などの工業用製品として、当前記素材を用いることは困難であるという不具合を有している。
【０００９】
更に、近年の内燃機関やエキマニは、軽量化の点から軽合金化及び薄肉化が図られている。従って、インシュレータに関しても、軽量化が求められていると共に、一層の制振性能の向上も求めらている。これに対し、特許文献２において、軽量化に関する説明はなされておらず、この点でも、特許文献２に記載された背景技術では、自動車用部品などの工業用製品として、当前記素材を用いることは困難であるという不具合を有している。
【００１０】
これらの点に鑑み、本件発明者は、各種カバー類における制振作用を実現するメカニズムと、そのメカニズムに適合する材料を種々の側面から研究した結果、後述する本件発明に到達したものである。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決しようとして成されたものであり、その目的は、制振性能と遮熱性能が向上され、軽量化、低コスト化を図ることができると共に、これらの特性に関して、適宜、所望の特性を得ることが可能な制振パネルの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用について説明する。請求項１記載の発明の制振パネルの製造方法は、振動と熱の少なくとも一方を発生する対象部材からの振動と熱の少なくとも一方の放散を抑制すべく、前記対象部材に臨んで間隔をあけて配置される制振パネルの製造方法であって、前記制振パネルが、実質的に、Ａｌ：含有量６〜１０重量％と残部Ｆｅとを含んで構成されるべく予め定められたＡｌ素材及びＦｅ素材を減圧下で溶融して制振合金鋳塊を鋳造する第１工程と、前記制振合金塊を加工して薄板を形成する第２工程と、前記薄板を波形形状に加工する第３工程と、波形形状薄板をプレス形成して製品形状を形成する第４工程とを含み、前記第２工程乃至第４工程のいずれかの工程において、制振合金体からなる中間材を予め定める複数の加熱温度から選ばれる加熱温度に昇温し、その後に予め定める複数の温度変化態様から選ばれる温度変化態様で徐冷する熱処理工程が含まれることを特徴とする。
【００１３】
請求項１記載の発明の制振パネルの製造方法が上述の構成を有することにより、本発明において、以下の作用が実現される。本発明では、上述したように、最終製品において要求される機械的強度及び制振性の程度に対応する加熱温度及び徐冷速度が適宜選択されている。
【００１４】
本発明により製造される制振パネルは、強磁性材料であり、その主な振動減衰機構は、磁壁の非可逆移動に伴う磁気・機械的履歴損失である。従って、本発明の制振パネルの制振性の程度を規定する要因は、このような多結晶材料の金属組織中に存在する結晶粒界のサイズと考えられる。
【００１５】
従って、上述のように製造される本発明の制振パネルにおいて、前記薄板材自身の前記磁気的・機械的履歴損失による制振作用により、制振カバー装置の振動を抑制することができ、制振カバー装置の振動に起因するクラックの発生を防止することができ、制振カバー装置の品質を格段に向上することができる。
【００１６】
また、製造される制振パネルは、上述した熱処理工程により、制振金属材料の内部歪みが除去され、所望の平均粒径の結晶を有する制振合金体が得られる。前記制振合金体の平均結晶粒径は、合金組成に応じて、前記加熱温度および徐冷速度などにより制御することができる。
【００１７】
このようにして製造される制振合金体に関する本件発明者の実験によれば、このような制振合金体は、構造用炭素鋼の７〜１０倍の制振性能を有し、この制振性能は室温から約３００℃付近に至るまで低下しないことが確認されている。また、強度は鉄鋼材料と同程度であり、加工性も鉄鋼材料と同程度であることも確認されている。従って、板状或いは棒状などに加工が可能である。比重は６．８程度であり鉄よりも軽い特性を有していることが確認されている。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記薄板材に、谷部と隆起部とが交互に繰り返される波形形状が第１方向に沿って連なって形成され、前記第１方向と交差する第２方向に沿って、谷部と隆起部とが交互に繰り返される波形形状が連なって形成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の制振カバー装置がこのような構成を有していることにより、本発明は、請求項１の発明に関する上述した作用に加え、以下の作用を併せて奏するものである。一般に、金属製カバーが振動源に対して装着された場合、薄板材から形成された制振カバー装置は、振動源からの振動の伝達により振動する。
【００２０】
本発明では、制振パネルに加工される薄板材には、前記第１方向及び第２方向に沿って波形形状がそれぞれ形成されており、この波形形状部分の伸縮により、制振パネルの振動を、平板状の薄板材の場合よりも格段に抑制することができる。更に、上記波形形状は、薄板材に対して、相互に交差する方向にそれぞれ形成されているので、薄板材の面振動の任意方向の振動をも吸収することができる。これにより、前記薄板材自身の前記磁気的・機械的履歴損失による制振作用と併せて、制振パネルの振動を抑制することができ、制振パネルの振動に起因するクラックの発生を防止することができ、制振パネルの品質を格段に向上することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、このような薄板材は、前述したように加工性が鉄鋼などと同様に良好であり、薄板材をプレス加工するなどして、所望の制振カバー装置形状に加工する場合、前記波形形状が伸縮することにより、波形形状が形成された薄板材の加工における延び代が、平板形状の薄板材と比較して格段に大きくなる特性と相まって深絞りなど、多様な加工が可能になる。これにより、加工性が平板形状の薄板材と比較して格段に向上される。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２のいずれかに記載の発明において、前記熱処理工程において、予め定める複数の加熱温度として、約８５０℃の加熱温度が含まれることを特徴とする。
【００２３】
本発明においては、前記請求項１または請求項２のいずれかに記載した発明に関するいずれかの作用に加え、以下の作用を有する。制振合金体の平均結晶粒径が大きいほど、制振合金体の機械的強度が低下する。また、前記請求項１に関連して説明した制振パネルの製造方法において、前記熱処理工程において、予め定める複数の加熱温度として、約８５０℃の加熱温度が含まれる場合がある。
【００２４】
この場合、前述した請求項１に従う作用に加え、製造される制振パネルの耐食性が格段に向上されるという顕著な作用を有する。これは、前述したように、熱処理工程において、制振金属材料を加熱し次に徐冷することにより、製造される制振合金体の結晶の平均粒径が大きく。このとき、加熱温度を約８５０℃に選択する場合、本件発明者の実験などにからの知見によれば、結晶の平均粒径の大きさのレベルが、製造される制振合金体の電気抵抗を増大させるまでに大きくなり、制振合金体の腐食反応におけるイオンの移動が妨げられ、これにより、耐食性が格段に向上されると考えれる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に従う制振パネルは、上述した制振合金体を含んで構成されるので、制振性能が格段に向上され、また、格段の軽量化を図ることができる。また、制振対象物の形状に対応して、深絞り加工など各種の加工が可能であり、生産性を向上することができる。また、請求項３の発明に従えば、得られる制振パネルの耐食性が格段に向上され、品質を格段に向上できるという効果を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態である下記の実施形態に沿って説明する。但し、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、技術分野、材料、製法、形状、或いは構造に関して、本発明の精神を逸脱しない範囲で広範な変形例を含むものである。
【００２７】
（第１実施形態）
図１〜図１４に本発明の第１実施形態を示す。
【００２８】
図１は第１実施形態の金属製カバー１をエキマニ３に装着した状態の正面図であり、図２は図１の切断面線Ｘ２−Ｘ２から見た断面図であり、図３は制振パネルである金属製カバー１の製造工程を示す工程図であり、図４は金属製カバー１の拡大正面図であり、図５は図４の切断面線Ｘ５−Ｘ５から見た断面図であり、図６は図４の切断面線Ｘ６−Ｘ６から見た断面図であり、図７は図４の切断面線Ｘ７−Ｘ７から見た断面図であり、図８は図４の切断面線Ｘ８−Ｘ８から見た断面図であり、図９は図１の切断面線Ｘ９−Ｘ９から見た簡略化した断面図であり、図１０は本実施形態の特徴を説明する図であり、図１１は本実施形態の作用を説明する断面図であり、図１２は本実施形態の制振性能を説明するグラフであり、図１３は本実施形態及び既存技術の制振性能を示すグラフであり、図１４は損失係数の温度変化を示すグラフである。
【００２９】
以下、図１及び図２を参照して、制振パネルである金属製カバー１の概略について説明する。一例として、自動車のエンジン２などの内燃機関のエキゾーストマニホールド（以下、「エキマニ」という）３には、内燃機関の燃焼室から例として６００〜７００℃の高温で毎分数千サイクルの周波数で脈動する燃焼排ガスが通過するため、対象部材であるエキマニ３自身も高温になり高温の熱輻射を発生する熱源となり、また、エンジン２内での燃料の爆発音、燃焼排ガスのエキマニ３内の通過などに起因する騒音を外部に放散する振動源となる。ここで、上記エンジン２及びエキマニ３のいずれもが本発明の振動源であるが、以下の実施形態ではエキマニ３を振動源の一例として説明する。
【００３０】
本実施形態では、エキマニ３からのこのような振動を可及的に抑制するために、後述される構成と立体形状を有する金属製カバー１がエキマニ３を覆う態様に設置される。本実施形態の金属製カバー１は、後述されるＦｅ−Ａｌ合金材料（以下、制振合金体）から実質的に形成される。
【００３１】
本発明は、以下の実施形態で説明される制振合金体を自動車用の金属製カバー１に採用し得るような製造工程に関する知見を基礎にして実現されたものである。例として、サンドイッチ鋼板などの制振金属は周知の制振材料であるが、複数種類の材料を組合せて構成されるサンドイッチ鋼板などの構造体は、金属製カバー１には採用し得ない。これは、自動車のエキマニ３に装着される金属製カバー１が、例として６００℃程度など、高温になるからであり、また、エキマニ３から数千サイクル毎分などの高い周波数で比較的大きな振幅の振動が伝達されるからである。
【００３２】
即ち、サンドイッチ鋼板などを金属製カバーに採用すると、上記熱や振動などで、サンドイッチ鋼板などに備えられている例として無機繊維などからなる制振層が、熱破壊、疲労破壊を生じ、使用に伴って次第に脆くなり粉末化して金属製カバーから脱落することになる。これにより、金属製カバーから制振性及び遮熱性が失われる。
【００３３】
また、制振材料としてのＦｅ−Ａｌ合金材料も、前記特許文献２に示されるように知られているが、このようなＦｅ−Ａｌ合金材料に関する既存の知見によれば、熱や振動に関する耐久性、即ち、Ｆｅ−Ａｌ合金材料などのような制振合金材料をエキマニ３近傍などの熱的及び振動的に過酷な環境で使用可能であるかどうかの知見は知られていない。また、そのような過酷な環境下で長期間に亘り使用可能であるような長寿名を有するＦｅ−Ａｌ合金材料のような制振金属材料の製造方法に関する知見も知られていない。
【００３４】
本発明は、それ自身で制振性を有する制振合金材料が、エキマニカバーが設置される熱的、振動的に過酷な環境下で、制振性と遮熱性を維持可能な特性を有し、しかも数年以上に亘り実質的にメンテナンスフリーで品質を維持する高い耐久性という特性をも有する制振合金材料の製造方法に関するものである。
【００３５】
この制振合金体は、Ａｌ含有率が６〜１０重量％であり、その他、Ｆｅおよび不可避的不純物（Ｓｉ０．１重量％以下；Ｍｎ０．１重量％以下；その他Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｏなど併せて０．１重量％以下）を含んで構成される。また、制振合金体の結晶の平均粒径は３００〜７００μｍの範囲内にあるように後述するように製造される。また、この制振合金体は比重が６．８程度であることが本件発明者によって確認されている。
【００３６】
このような制振合金体は強磁性材料であり、外部から加えられた振動により、磁壁の非可逆移動に伴う磁気・機械的履歴損失によって振動減衰機構を実現することができる。これにより、金属製カバー１に伝達される振動の程度が格段に抑制される。従って、金属製カバー１における振動の振幅を抑制することができる。これにより、当前記金属製カバー１の振動に起因して、金属製カバー１の屈曲部などにおける金属疲労の増大と損傷という不具合を防止することができる。
【００３７】
以下、図３を併せて参照して、本実施形態の金属製カバー１の製造方法に関して説明する。図３ステップａ１で、製造後の制振合金中のＡｌ含有量及びＦｅ含有量とが、それぞれ所定値となる割合に予め調整したＡｌ素材とＦｅ素材とを、窒素および酸素の侵入を防止するために、０．１〜０．０１Ｐａ程度の減圧下で溶融する。その後、ステップａ２では、鋳型に流し込んで、制振合金体鋳塊であるＦｅ−Ａｌ合金鋳塊を得る。次いで、ステップａ３では、得られた合金鋳塊を圧延、鍛造などの塑性加工と機械加工により、所定の形状の塑性加工材、例として制振合金体薄板に仕上げる。
【００３８】
次いで、図３ステップａ４では、得られた塑性加工材を７００〜８５０℃程度の温度に３０分〜２時間程度保持して、焼き鈍し処理する。焼き鈍し処理時の温度および時間は、合金の組成、最終製品である金属製カバー１の形状と関連する塑性加工条件などを考慮して、上記の範囲から適宜選択する。
【００３９】
次いで、ステップａ５では、得られた焼き鈍し材を、所定の保持温度から６００度までの温度域における冷却速度を、一例として２０度／分以下（好ましくは１０度／分以下、さらに好ましくは１〜５度／分程度）として、徐冷する。６００度未満の温度域では、自然冷却（放冷）を行えば良い。
【００４０】
このようにして、制振合金体の塑性加工による内部歪みが除去され、結晶の平均粒径が３００〜７００μｍである制振合金体が得られる。結晶の平均粒径は、合金組成に応じて、焼き鈍し処理時の温度および時間、徐冷速度などにより、制御することができる。
【００４１】
例えば、前記塑性加工材を加熱温度８５０度で１時間保持した後、８５０〜６００度の温度域での冷却速度を５度／分として徐冷することにより、結晶粒径５００〜７００μｍ程度の材料が得られる。この様な材料は、内部摩擦が大きいので、その制振性能はより一層改善される。
【００４２】
次に、ステップａ６では、得られた制振合金体薄板に対して、後述するようなコルゲート形状を有するように加工する。この加工の詳細は後述されるが、制振合金体薄板に対して、凹凸形状が全面に亘って形成されるように、第１のコルゲート形状を形成する。次に、既に形成されているコルゲート凹凸の連なる方向と相互に直交する方向に第２のコルゲート形状を形成し、制振パネルを得る。
【００４３】
ステップａ７では、得られた制振パネルに対し、所望の三次元形状などが形成されるように、深絞り加工、ピアス加工などを含むプレス加工を行う。これにより、後述する宇立体形状を有する金属製カバー１が形成される。
【００４４】
また、金属製カバー１の振動モードの最低次の固有振動数が、金属製カバー１の共振周波数と合致する場合でも、本実施形態において、金属製カバー１の振動が格段に抑制されるので、上記共振によって、金属製カバー１に高い応力が発生する事態が防止され、金属製カバー１における疲労破壊を防止することができる。更に、同様な理由により、金属製カバー１が上記共振により大きな騒音を発生する事態を防止することができる。
【００４５】
以下、本実施形態の金属製カバー１の形状と構造について、更に説明する。図２に示されるように、金属製カバー１は、前記制振合金体からなる板厚０.１ｍｍの薄板材４から構成され、図１、図２及び図９に示されるように、エキマニ３の外観形状に沿って、立体形状に形成される。金属製カバー１は、側壁Ｔ１と、この側壁Ｔ１の端部全周を連結する頂部Ｔ２とを備えている。側壁Ｔ１と頂部Ｔ２とは鈍角θをなして連なっている。
【００４６】
本実施形態の金属製カバー１に用いられる前記薄板材４は、一例として、１枚の制振合金体薄板から形成される。薄板材４には、図１〜図７に示されるように、隆起部７と谷部８とが交互に繰り返された複数の波形形状９が第１方向Ａ１に沿って延び連なった形状を有している。隆起部７は、その長手方向に沿って、図３〜図７に示されるように、谷部８から高さＨ１を有して立上る第１起立部１０と、高さＨ１より低い高さＨ２を有して立上る第２起立部１１とが交互に配列されている。また、前記谷部８は、図３〜図６に示されるように平坦部１２と突部１３とが交互に配列されている。
【００４７】
前記第１起立部１０は、谷部８から、図４に示されるように鈍角である角度θ１をなして略台形状に立上る一対の側壁１４、１５と、側壁１４、１５の各先端に図３の矢符Ａ１方向に延びてそれぞれ形成される立上り部１７、１８と、立上り部位１７、１８の間の凹所１６とを含んで構成されている。
【００４８】
一方、前記第２起立部１１は、第１起立部１０が後述するように所定の程度押し潰されて形成され、谷部８から図５に示されるように鈍角である角度θ２をなして略台形状に立上る一対の側壁１９、２０と、側壁１９、２０の先端が相互に近接方向に折返されて形成される一対の折返し部２１、２２と、折返し部２１、２２の間の凹部２３とを含んで構成されている。前記折返し部２１、２２は、折返し方向が相互に近接する方向となるように屈曲されている。第２起立部１１は、第１起立部１０が押圧され屈曲されて形成されるので、前記谷部８と折返し部２１、２２との距離は前記高さＨ１より低い高さＨ２となる。
【００４９】
また、前記谷部８の前記突部１３は、図５及び図６に示されるように、第２起立部１１の側壁１９、２０の基端部が第２起立部１１の立上り方向とは反対方向に、図３の矢符Ａ１方向に沿って略円弧状をなしてそれぞれ凹んだ一対の溝部２４、２５が形成されて構成される。この溝部２４、２５は、薄板材４の第２起立部１１の立上り方向と反対側では一対の突条２６、２７となり、図３の矢符Ａ２方向に沿う屈曲に対する金属板４におけるリブの機能を実現する。また、谷部８には、前記溝部２４、２５を形成するプレス加工が施されるので、その長手方向に沿って、図６に示されるように周期的な凹凸が形成される。
【００５０】
このような各第２起立部１１および突部１３は、複数の波形形状９の延びる方向である前記第１方向Ａ１と実質的に直交する方向である第２方向Ａ２に沿ってそれぞれ破線状に連なるように形成される。
【００５１】
金属製カバー１は、このような形状を有し、薄板材４をエキマニ３の外形形状に沿った立体形状にプレス加工することにより形成される。
【００５２】
以下、図１０を参照して、本実施形態の金属製カバー１の特徴の一つについて説明する。本実施形態の金属製カバー１は前述したようにエキマニ３の立体的な外観形状に沿った立体形状に形成されるので、金属製カバー１には図１に示されるように薄板材４の屈曲部である一つ或いは複数の稜線相当部位３０が形成される。本実施形態では、波形形状９の長手方向である前記第１方向Ａ１が、これら複数の稜線相当部位３０のうちの後述する主要な稜線相当部位３０に交差する方向となるように、薄板材４、５に対して立体形状へのプレス加工を施す。
【００５３】
ここで、前記主要な稜線相当部位３０とは、金属製カバー１の全体的な形状を特徴付ける比較的大きな曲率が連続する折り曲げ部位である。即ち、金属製カバー１に形成される大小種々の折り曲げ部位のうち、金属製カバー１の外観形状を実質的に決定付ける比較的長寸に亘って延びる折り曲げ部位を意味する。
【００５４】
金属製カバー１がエキマニ３に対して装着されるとき、エキマニ３からの振動の伝達により金属製カバー１も振動する。この振動により金属製カバー１が振動するとき、前記主要な稜線相当部位３０を中心にしてその両側の金属製カバー１の部位がばたつくように振動する。このような振動を放置すると、金属製カバー１の稜線相当部位３０付近の部位が繰り返しの屈曲により金属疲労を生じクラックを発生しやすくなる。
【００５５】
これに対して、本実施形態では、金属製カバー１に形成されている複数の波形形状９の第１方向Ａ１が前記主要な稜線相当部位３０に対して交差する方向、好適には直交する方向となるように定めるので、波形形状９が前記稜線相当部位３０を中心とする振動に対してリブの作用を実現する。これにより、金属製カバー１の振動を抑制することができ、金属製カバー１のクラックの発生を防止することができ、金属製カバー１の品質を格段に向上することができる。
【００５６】
更に、前述した稜線相当部位３０の延びる方向に沿って発生する振動に対しては、前記第２方向Ａ２に沿って断続的に延び、第１方向Ａ１に沿って連なる図４〜図６に示される前記第２起立部１１が、やはりリブの機能を実現して振動を抑制する。
【００５７】
更に、上記振動によるクラックの発生を防止する作用は、本実施形態において、制振合金体の前述した磁気的原理に従う制振作用により、金属製カバー１の振動が抑制されることによっても大きく向上される。
【００５８】
また、本実施形態において、図９に示されるように、金属製カバー１の外周部の少なくとも一部分に、前記波形形状９が全屈されたフランジ２８が形成される。これにより、金属製カバー１が振動する際にこのフランジ２８がリブの機能を実現し、金属製カバー１の振動の振幅を減少することができ、金属製カバーに１おけるクラックの発生を抑制することができる。
【００５９】
金属製カバー１は薄板材４を立体形状をなすように形成して構成され、この薄板材４に形成されている複数の波形形状９は、隆起部７と谷部８とが第２方向Ａ２に連なって形成され、各隆起部７はその長手方向即ち第１方向Ａ１に沿って周期的に高さが変化されている。更に、第１方向Ａ１が立体形状を構成する金属製カバー１の主要な稜線相当部位３０に対して直交する方向に定められている。
【００６０】
従って、波形形状９が前記主要な稜線相当部位３０の両側部位の振動に対してリブの作用を実現する。これにより、エキマニ３からの振動により、金属製カバー１が前記主要な稜線相当部位３０を中心にしてその両側の金属製カバー１の部がばたつくように振動する事態が抑制され、金属製カバー１の稜線相当部位３０付近の部が繰り返しの屈曲により金属疲労を生じクラックを発生しやすくなる事態が防止される。
【００６１】
このような制振合金体自身の磁気的制振作用と、金属製カバー１の前述した種々の形状上構造上の発明による金属製カバー１の制振作用との相乗作用により、本実施形態の金属製カバー１の振動を各段に抑制することができ、金属製カバー１のクラックの発生を防止することができ、金属製カバー１の品質を格段に向上することができる。
【００６２】
また、金属製カバー１は、金属製カバー１に形成されている複数の波形形状の前記第１方向Ａ１が、金属製カバー１の制振カバー装置形状の屈曲部位３０に対して交差する方向、好適には直交する方向に定められているので、波形形状が前記屈曲部位３０を中心とする振動に対してリブの作用を実現する。これにより、金属製カバー１の振動を抑制することができ、金属製カバー１のクラックの発生を防止することができ、金属製カバー１の品質を格段に向上することができる。
【００６３】
図１１は本実施形態の金属製カバー１の作用を示す簡略化した断面図である。以下、図１０を併せて参照して金属製カバー１の作用について説明する。本実施形態の金属製カバー１を構成する薄板材４には、前述したように、波形形状９が実質的に全面に形成され、薄板材４が重ね合わされた積層部４５が構成されている。
【００６４】
このような金属製カバー１が受けた振動によって金属製カバー１が面振動して振動を発生する場合、このような振動は、図１１において動作の概略が示されているように、隆起部７及び谷部８が変形していない標準時の隆起部７の各折り返し部２１、２２を含む隆起部７の幅Ｌ４に対し、伸長部位では隆起部７の幅が前記標準時の間隔Ｌ４より大きな幅Ｌ５になる。また、圧縮部位では、隆起部７の幅が前記標準時の間隔Ｌ４より小さい幅Ｌ６になる。
【００６５】
金属製カバー１の振動時には、このような伸縮動作が金属製カバー１の全面に亘る各部位において発生する。本実施形態の金属製カバー１において、外部から加えられる振動は、上述した伸縮動作が金属製カバー１全面の各隆起部７や谷部８などで発生することにより、薄板材４自身の弾性変形によって相当部分が熱エネルギーに変換される。これにより、金属製カバー１の振動が抑制されることができる。
【００６６】
また、金属製カバー１が受けた振動の比較的低周波帯域成分によって、金属製カバー１が全体としてばたつくような振動を発生する場合、このような振動は、図１１において、動作の一例が示されているように、隆起部７が変形していない標準時の隆起部７の凹所４６の幅Ｌ４に対し、伸長部位では凹所４６の幅は、前記幅Ｌ４より大きな伸長時幅Ｌ５になり、圧縮部位では凹所４６の幅は、前記幅Ｌ４より小さな圧縮時幅Ｌ６になる。
【００６７】
また、本発明者は、波形形状９の屈曲に従って波形形状９の一周期の長さ（以下、周期長さ）を計測した。伸長変位も圧縮変位もしていない標準状態での周期長さＬ０（本例では、１１ｍｍ）に対して、伸長時の周期長さＬ１は約１７ｍｍになり、標準状態での周期長さＬ０に対して、約５５％の伸び代を実現できることになる。
【００６８】
プレス加工で製造される金属製品、一例として自動車部品は、鉄材やステンレス材を材料とするものが多い。これら鉄材やステンレス材は、比較的強度が高い点で使用頻度が高い。これに対し、本実施形態では、制振合金体からなる薄板材４が前述した波型形状加工により約５５％の延性、展性と同等な加工性を有し、更に制振合金体自身の延性、展性により加工性が更に向上される。即ち、深絞り加工を含むプレス加工を行う場合でも、従来の鉄素材と同等以上の加工性を有することが確認された。これにより、金属製カバー１の材料として、上記制振合金体を用いることが可能であることが確認でき、制振性の向上に加え、軽量化と加工性が改善された金属製カバー１を実現することができる。
【００６９】
このような薄板材４を、金属製カバー１に必要とされる三次元形状にプレス加工するなどして加工する場合、積層部４５が図１１に示されるように伸縮することにより、波形形状９が形成された薄板材４の加工における延び代が、平板形状の薄板材と比較して格段に大きくなる。これにより、加工が平板形状の薄板材と比較して格段に容易になる。この作用効果は、薄板材として、例として鉄やステンレス鋼などよりも、比較的硬度が低い制振合金体を用いる場合に顕著に実現される。
【００７０】
更に、本実施形態において、前述したように、金属製カバー１の不所望な変形や割れの発生が防止されるので、これを達成するために、金属製カバー１を構成する薄板材４の板厚を大きくしたり補強部材を追加したりして、金属製カバー１の剛性を増大させたり、金属製カバー１のエキマニ２に対する支持個所を増大させたりする必用が解消される。
【００７１】
これにより、金属製カバー１の剛性を増大させたときに想定される金属製カバー１の重量の増大による支持個所付近での割れの可能性の増大や、金属製カバー１の支持個所を増大させた際に想定される熱歪による割れの発生を防止することができる。これらの点でも金属製カバー１の信頼性が格段に向上される。
【００７２】
図１２は金属製カバー１の制振作用を説明するグラフである。以下、図１２を併せて参照して、金属製カバー１の制振作用について説明する。本件発明者は、本実施形態の金属製カバー１の制振作用を確認するために、鋼板、ステンレス鋼板、ＦＲＰ板、サンドイッチ鋼板、及び本実施形態の金属製カバー１について、振動を加えた場合の振動の減衰係数の計測を行った。その結果が図１２のグラフに示されている。
【００７３】
この計測によれば、図１２において領域Ｐで示される本実施形態の金属製カバー１の振動減衰係数は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）板を除けば、鋼板、ステンレス鋼板及びサンドイッチ鋼板のいずれよりも大きい範囲に属することが確認された。従って、異種材料の積層構造を有するサンドイッチ鋼板や、内部に無機繊維を含有するＦＲＰ、内燃機関のカバー類の材料として多く用いられている鋼板、ステンレス鋼板などのいずれよりも大きな振動減衰係数を有しており、制振性能に関して背景技術よりも格段に向上されていることが確認された。
【００７４】
図１３は本実施形態の金属製カバー１の制振性を確認するために、本実施形態の金属製カバー１、板厚０．５ｍｍの単層アルミメッキ鋼板を用いたサンドイッチ鋼板、板厚０．５ｍｍの単層アルミ板、金属製カバー１、板厚０．３ｍｍと０．１２５ｍｍの平板アルミ板の積層アルミ板の各損失係数ηを室温で計測した結果を示すグラフである。各材料毎の損失係数を図１９の表に示す。
【００７５】
図１９の表及び図１３から、室温において、本実施形態の金属製カバー１の制振性能は、前記単層アルミメッキ鋼板、単層アルミ版、積層アルミ板のいずれよりも高いことが確認された。
【００７６】
図１４は本実施形態の金属製カバー１に関連して、各種材料の振動に関する損失係数ηの温度変化を計測した結果を示すグラフである。計測温度範囲は室温と約２５０℃の間であり、金属製カバー１の計測結果を曲線ｇ１で示し、板厚０．５ｍｍのアルミメッキ鋼板の計測結果を曲線ｇ２で示す。曲線ｇ３は、後述する他の実施形態で参照される。
【００７７】
この計測結果によれば、本実施形態の金属製カバー１の損失係数は、約１００℃付近より下方の温度範囲ではアルミメッキ鋼板の損失係数よりも低いが、約１００℃付近を超える温度範囲では、アルミメッキ鋼板の損失係数よりも格段に向上し、しかも１００℃を超える範囲では損失係数がほぼ一定であることが確認された。従って、金属製カバー１を、例として自動車のエンジンなどのような熱を発生する振動源に対して用いる場合、エンジンの稼動下において、良好な制振性を示すことが確認された。
【００７８】
本実施形態において、上記金属製カバー１は、１枚の薄板材４のみから構成される場合だけでなく、制振合金体からなる薄板材４に、やはり制振合金体からなる異厚の薄板材を積層する場合を含み、更に、制振合金体からなる薄板材４に、他種の金属シートを積層する場合を含む。更に、制振合金体からなる薄板材４に、各種ゴム類やエンジニアリングプラスチックなどの合成樹脂類シートを積層した場合も含むものである。
【００７９】
（第２実施形態）
図１５は本発明の第２実施形態の金属製カバー１ａの断面図である。図１５は第１実施形態の図６に対応する図である。本実施形態の金属製カバー１ａは、前記第１実施形態の金属製カバー１と、その構造及び材料の点で類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。
【００８０】
以下、図１５を参照して、本発明の第２実施形態の金属製カバー１ａについて説明する。本実施形態の特徴は、図１〜図１０に示される第１実施形態の金属製カバー１に代えて、一例として、２層など複数層の積層体を用いたことである。構成の詳細は以下に説明される。
【００８１】
本実施形態の金属製カバー１ａは、図１５に示されるように、前記実施形態における薄板材４と同一の材料からなると共に、薄板材４と板厚が異なる薄板材５を併用し、これら一対の薄板材４、５が積層されて構成されていることを特徴のひとつとする。
【００８２】
前記薄板材４、５は、一例として板厚０．３ｍｍおよび板厚０．１２５ｍｍであるように、板厚が相互に異なるように選択される。板厚が相互に異なる薄板材４、５の共振周波数は、相互に異なる。従って、相互に異なる板厚を選択することにより、薄板材４、５が相互に噛合わされた本実施形態の金属製カバー１ａにおいて、各薄板材４、５の共振周波数が相互に打ち消されるので、金属製カバー１ａ自身が発生する振動及び音響を格段に抑制することができる。
【００８３】
本実施形態のカバー１に用いられる前記薄板材４、５は、前記第１実施形態において、図４〜図１０を参照して説明したように、隆起部７と谷部８とが交互に繰り返された複数の波形形状９が前記第１方向Ａ１に沿って延び、第１方向Ａ１と交差する方向、好適には直交する方向である前記第２方向Ａ２に沿って連なった形状を有している。隆起部７は、その長手方向に沿って、図４〜図１０に示されるように、第１起立部１０と第２起立部１１とが谷部８から立上って交互に配列されている。また、前記谷部８は、図４〜図１０に示されるように平坦部１２と突部１３とが交互に配列されている。
【００８４】
従って、図１５に示されるように、薄板材４の隆起部７の内曲した内周部に、薄板材５の隆起部７の突出部が嵌り込む。また、第２起立部１１でも、側壁１９、２０は、その基端部よりも先端部が幅狭であり、湾曲した形状に形成されている。このような第２起立部１１でも、薄板材４の第２起立部１１の湾曲した内周部に、薄板材５の第２起立部１１の突出部が嵌り込む。このような第１起立部１０、第２起立部１１及び谷部８などの部位は、外部からの振動や屈曲変位により、薄板材４、５が相互に摺動自在に噛合う噛合い部４０として構成されている。
【００８５】
このような噛合い部４０により、各薄板材４、５は、何らの特段の固定具、締結具を用いることなく、相互に強固に固定されることができる。これは、薄板材４、５の相互結合が、両者の機械的な噛合い関係によるからである。
【００８６】
また、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２の少なくとも一方の方向に沿う波形形状９において、前記噛合い部４０は、薄板材４、５が折り返されて薄板材４、５自身の上に折り重ねられた積層部４５を構成している。
【００８７】
本実施形態の金属製カバー１ａにおいて、各部寸法の一例として、図１５に示されるように、第１方向Ａ１に沿う波形形状９の１周期の長さＬ１、第２起立部１１の凹部２３の長さＬ２が、１１ｍｍ、５ｍｍにそれぞれ選ばれる。勿論、本発明はこのような寸法例にその技術的範囲を限定されるものではなく、発明が実施される金属製カバー１ａの要求される仕様に対応して、その寸法などが適宜選択されるものである。
【００８８】
以上のように、本実施形態の金属製カバー１ａは、第１実施形態の金属製カバー１と比較して、薄板材４の単層構造が薄板材４、５の積層構造に変更された点を除いては同様な構造であるので、本実施形態において、前記第１実施形態で説明された作用効果と同様な作用効果を実現できるのは明らかである。
【００８９】
また、本実施形態の金属製カバー１ａにおいて、前述したように、波形形状９が実質的に全面に形成された弾性変形可能な材料である薄板材４、５が相互に摺動可能に構成されている噛合い部４０が構成され、更に前記積層部４５が構成されている。
【００９０】
本実施形態において、金属製カバー１ａは薄板材４、５が積層されているので、噛合い部４０における複数の薄板材４、５の相互の摺動による薄板材４、５相互の摩擦によって振動の相当部分が熱エネルギーに変換される。これによっても金属製カバー１ａが受ける振動による金属製カバー１ａ自身の振動が更に抑制されることができる。
【００９１】
第１実施形態において参照された図１４において、本実施形態の金属製カバー１ａの室温下で計測した損失係数ηが、積層型金属製カバーの名称に対応して、計測値０．０４２２で示されている。その他の前述した計測結果と総合すると、金属製カバー１ａは周知のサンドイッチ鋼板、アルミ板及び積層アルミ板よりも制振性能が各段に向上されていることが確認された。
【００９２】
また、本発明者は、本実施形態の金属製カバー１ａに関して、振動に関する損失係数の温度変化を計測した。計測結果は、前述した図１３の曲線ｇ３に示されている。図１３の曲線ｇ１〜ｇ３を比較すると、本実施形態の金属製カバー１ａは、室温から約２５０℃の計測温度範囲において、前記アルミメッキ鋼板や前記第１実施形態の金属製カバー１よりも格段に良好な制振性を示すことが確認された。
【００９３】
これにより、既存のアルミメッキ鋼板から製造されたカバー類よりも格段に高い制振性を実現する金属製カバー１ａは重量を格段に軽量化することができるので、金属製カバー１ａのエキマニ３への取り付け箇所を削減することができる。従って、取り付け用のボルト３１の本数や、金属製カバー１ａの取り付け部位の数を削減することができ、金属製カバー１ａの構成を簡略化することができる。これにより、製造工程を簡略化できると共に製造コストをも削減することができる。また、金属製カバー１ａの軽量化を図ることができるので、振動に伴う前記エキマニ３への取りつけ部位の疲労による破損などを抑制することができる。
【００９４】
また、金属製カバー１、１ａは、軽量化されているので、エキマニ３に対する取り付け部位数や取り付けボルト数を削減することができるので、リサイクルを行う際に、金属製カバー１、１ａをエキマニ３から取外す作業が格段に容易になる。この点でリサイクルの工数を格段に削減することができる。
【００９５】
（第３実施形態）
図１６は本発明の第３実施形態のカバー１ｂの断面図である。本実施の形態は上記第１の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。カバー１ｂの特徴は、薄板材４に形成される波形形状９ａが、矩形形状とされている点である。このような形状の波形形状９ａを有する薄板材４を立体形状にプレス成形する際に、波形形状９ａは伸縮する作用を有している。従って、このようなコルゲート形状が形成されたカバー１ｂであっても、前記第１実施形態のカバー１に関して説明した種々の作用効果と同様な効果を実現できるのはあきらかである。また、本実施形態において、前記矩形形状とした波形形状９ａが図１６に２点鎖線で示すように、図１６左右方向に傾斜している場合も本発明の実施形態として含むものである。
【００９６】
（第４実施形態）
図１７は本発明の第４の実施の形態の金属製カバー１ｃの断面図である。本実施の形態は上記第１の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。金属製カバー１ｃの特徴は、薄板材４に形成される波形形状９ｂが、三角波形状とされている点である。このような形状の波形形状９ｂを有する薄板材４を立体形状にプレス成形する際に、波形形状９ｂは伸縮する作用を有している。従って、このようなコルゲート形状が形成された金属製カバー１ｃであっても、前記第１実施形態の金属製カバー１に関して説明した種々の作用効果と同様な効果を実現できるのはあきらかである。また、本実施形態において、前記三角波形状とした波形形状９ｂが図１７に２点鎖線で示すように、図１７の左右方向に傾斜している場合も本実施形態として含まれるものである。
【００９７】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態として、前記各実施形態における波形形状９として、以下に説明する構成例も実施可能である。本実施形態の波形形状を説明するに際して、第１実施形態で参照した図１〜図６を参照して説明する。本実施形態の波形形状は、薄板材４に形成される隆起部７の第２起立部１１において、谷部８に連なる側壁１４、１５が、谷部８の基端部から離反するに従い相互に離間する形状となっていることである。即ち、本実施形態の側壁１４、１５は、図４に示される場合では先細であるのに対し、先広がりであることが特徴である。
【００９８】
このような形状の波形形状を有する薄板材を立体形状にプレス成形する際に、波形形状は伸長する作用を有している。従って、このようなコルゲート形状が形成された金属製カバーであっても、前記第１実施形態のカバー１に関して説明した種々の作用効果と同様な効果を実現できるのはあきらかである。
【００９９】
（変更例）
本発明は、上記各実施の形態の例に権利範囲を限定されるものではなく、本発明の精神逸脱しない範囲で広範な変形例を含むものである。
【０１００】
特に、上記各実施形態の金属製カバー１、１ａにおいて、薄板材４、５に形成される波形形状９は、前記実施形態の形状に限定されるものではなく、例として、図１８に示されるような断面形状が矩形状の波形形状９ａの場合が可能であり、図１９に示されるような、断面形状が三角波形状の波形形状９ｂの場合も可能である。
【０１０１】
これらの形状の波形形状が形成される場合でも、振動に伴う波形形状の伸縮動作が実現され得ることは明らかであり、この伸縮動作による制振作用を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、実施形態で説明された自動車のエキゾーストマニホールド用のカバーに限らず、自動車のアンダーカバー、排気系のカバーなど、熱と振動の少なくともいずれかの遮蔽を必要とする産業分野で広く実施することができる。また、本発明は、自動車用途に限定されず、熱や振動を発生する振動源に対して、放散される熱や振動を抑制する広範な産業分野において、実施されることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施形態の金属製カバー１をエキマニ３に装着した状態の正面図である。
【図２】図１の切断面線Ｘ２−Ｘ２から見た断面図である。
【図３】本実施形態の金属製カバー１の製造工程を示す工程図である。
【図４】金属製カバー１の拡大正面図である。
【図５】図４の切断面線Ｘ５−Ｘ５から見た断面図である。
【図６】図４の切断面線Ｘ６−Ｘ６から見た断面図である。
【図７】図４の切断面線Ｘ７−Ｘ７から見た断面図である。
【図８】図１の切断面線Ｘ８−Ｘ８から見た簡略化した断面図である。
【図９】図１の切断面線Ｘ９−Ｘ９から見た断面図である。
【図１０】本実施形態の特徴を説明する斜視図である。
【図１１】金属製カバー１の伸縮作用を説明する断面図である。
【図１２】金属製カバー１の制振作用を説明するグラフである。
【図１３】金属製カバー１の損失係数を示すグラフである。
【図１４】金属製カバー１の損失係数の温度変化を示すグラフである。
【図１５】本発明の第２実施形態の金属製カバー１ａの図６に対応する断面図である。
【図１６】本発明の第３実施形態の金属製カバー１ｂの図６に対応する断面図である。
【図１７】本発明の第４実施形態の金属製カバー１ｃの図６に対応する断面図である。
【図１８】背景技術の斜視図である。
【図１９】表を示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  金属製カバー
３  エキマニ
４、５  薄板材
７  隆起部
８  谷部
９、９ａ、９ｂ  波形形状
１０  第１起立部
１１  第２起立部
１３  凹部
２８  フランジ
３０  主要な稜線相当部位
３１  ボルト
４０  噛合い部
４５  積層部
Ａ１  第１方向
Ａ２  第２方向
【図１】
2007278393.tif 000003
【図２】
2007278393.tif 000004
【図３】
2007278393.tif 000005
【図４】
2007278393.tif 000006
【図５】
2007278393.tif 000007
【図６】
2007278393.tif 000008
【図７】
2007278393.tif 000009
【図８】
2007278393.tif 000010
【図９】
2007278393.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2007278393.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2007278393.tif 000018
【図１７】
2007278393.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2007278393.tif 000021