(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の後部下面側に配置され、前端壁と後端壁との間に隔壁により隔てられる複数の拡張室を有する自動車の消音器であって、
車体前後方向に延在し、前記複数の拡張室を連通する複数のパイプを有し、
前記複数のパイプのうち少なくとも１本は、前記後端壁より後方に突出するよう配される本体部と、該本体部の前端にパイプ内の排気流を乱すことなく嵌入され、衝撃力により前記前端壁と当接することで、前記パイプの軸方向へ収縮しつつ、圧潰変形することにより衝撃エネルギを吸収するコラプス部からなり、
前記コラプス部には、衝撃力により変形し、前記コラプス部の径方向への変形を促す変形促進部が設けられている
ことを特徴とする自動車の消音器。
【請求項２】
前記変形促進部は、前記コラプス部に設けられた非溶接箇所であり、衝撃力によって破断することで前記コラプス部の径方向への変形を促す
ことを特徴とする請求項１に記載の自動車の消音器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の消音器に関し、特に、車体後方に配置される消音器の内部構造に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、エンジン排気の爆音を消音する消音器（以下、マフラーという）１は、図６に示されるように、車体後部の下面側に複数のマウントラバー２を介して吊設されることが多く、エンジンから排出される排気ガスの特定成分を浄化作用する触媒コンバータ３の排気下流側に連結されたリヤエキゾーストパイプ４からエンジン排気をマフラー内部に導入し、エンジン排気の順次膨張、共鳴、干渉、吸収および冷却などを行ってエンジン排気を消音処理している。
【０００３】
このようなマフラー１の内部は、図７に示すように、隔壁５，６で仕切られた拡張室７，８，９に、リヤエキゾーストパイプ４と拡張室９とを連通するパイプ１０，周面に開孔１１ａを有し、拡張室７〜９を連通するパイプ１１，および、開孔１２ａを有した周面に吸音材１３が巻設され、拡張室７からマフラー１外部に連通するテールパイプ１２が挿通された状態で固定されている。なお、同図中の矢印は、エンジン排気の流れを示している。
【０００４】
ところで、自動車に求められる性能として、車室内外の静粛性の要望が非常に大きくなりつつある現在、マフラーの消音効率の向上が求められている。その消音効率を向上させる案として、マフラー容量を大きくする事が検討されている。
しかしながら、従来のマフラー１は、図６に示すように、車体後方の左右どちらか一側方に配置されることが多い。そのため、消音に必要な容積を確保しようとすれば、大型化したマフラーの挿着に伴って車体の骨格構造に影響が及んでしまうという問題が発生してしまう。
そして、車体の骨格構造に影響が及んでしまうことによって、車体構造が大幅に左右非対称となり、後方衝突時に車体に加わる衝撃力の均一な拡散吸収が阻止されてしまう。また、車体の骨格構造に影響を及ぼすようなマフラー容量を必要とする自動車においては、マフラーの配置によって車体の構造設計に大きな障害が生じてしまうことも考えられる。
さらに、後方衝突時における衝撃力がマフラー１に加わっても、マフラー１内部に配置されたパイプ１０，１１およびテールパイプ１３などが突っ張ってマフラー１自体の変形を阻止するために、衝撃力受容時のマフラー１の変形量が少ないといった問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、車体後部の下面から離れた位置にマフラー１を吊設して、車体後方からの衝撃力受容時には、マウントラバー２の切断や脱落などにより、排気系、特にマフラー１を車体から切り離すことによって、車体の衝撃吸収構造を均一にすることも考えられる。
【０００６】
しかしながら、このような方法を採用した場合には、排気系を保持しているマウントラバー２が全て脱落する虞があり、完全に脱落してしまった高温の排気系を安全に保持する方法を失ってしまうことになる。
また、後方衝突時にマウントラバー２の切断や脱落を起こすためには、マフラー１は、車体下面より路面に向かって適宜突出した状態で配置されることとなるため、車体後方からの外観や車両デザイン上の障害となるとともに、車両下面の空気の流れが乱れることによる空力特性の悪化を招いてしまう。
【０００７】
この発明は、上記のような従来の自動車の消音器が有している問題点を解決するためになされたものであって、車体の構造設計に大きな変更を加えることなく車体下面に挿着することができるとともに、後方衝突時にマウントラバー等の弾性保持部材の切断や脱落を起こさなくても衝撃力を有効に受容することによって、車体構造が大幅に左右非対称でも、後方衝突時に車体に加わる衝撃力の均一な拡散吸収を妨げることがない自動車の消音器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、車体の後部下面側に配置され、前端壁と後端壁との間に隔壁により隔てられる複数の拡張室を有する自動車の消音器であって、
車体前後方向に延在し、前記複数の拡張室を連通する複数のパイプを有し、前記複数のパイプのうち少なくとも１本は、前記後端壁より後方に突出するよう配される本体部と、該本体部の前端にパイプ内の排気流を乱すことなく嵌入され、衝撃力により前記前端壁と当接することで、前記パイプの軸方向へ収縮しつつ、圧潰変形することにより衝撃エネルギを吸収するコラプス部からなり、前記コラプス部には、衝撃力により変形し、前記コラプス部の径方向への変形を促す変形促進部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記変形促進部は、前記コラプス部に設けられた非溶接箇所であり、衝撃力によって破断することで前記コラプス部の径方向への変形を促すことを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記パイプの一端部側は、２重管構造とするとともに、前記パイプの他端部側を単管構造とすることによって、前記パイプは、車体前後方向の剛性差を備えることを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記パイプは、異なる径状の筒体を車体前後方向に継ぎ足した２分割構造を備え、前記パイプの一端部側は、他端部側よりも拡径されていることによって、前記パイプは、前記パイプの他端部側を一端部側に容易に圧入することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した自動車の消音器（マフラー）の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。図１は、本発明の消音器の内部構造を説明するための側断面図、図２は、図１のテールパイプの構成を説明するための側断面図、図３は、図２中のテールパイプの端部における変形例を示した斜視図、図４は、図１中の消音器の後方から前向きの衝撃力が加わった際の消音器の内部状態を示した側断面図、図５は、本発明の消音器の圧潰荷重を従来例のものと比較した比較図である。なお、従来例と同一の構成のものについては、同一の符号を付すものとする。
【００１３】
図１に示すように、本発明のマフラー１４は、車体の前後方向に延びる筒体形状の本体部１４ａの前端部（図１中、左側）、後端部に前端壁１４ｂ、後端壁１４ｃがそれぞれ開口端を塞ぐように配置されている。そのような本体部１４ａの内面側の所定位置には、隔壁５，６が車体の前後方向と直交する方向に配置されて本体部１４ａ内部を複数室に仕切ることにより、拡張室７，８，９が形成されている。
【００１４】
そして、マフラー１４内部には、リヤエキゾーストパイプ４と拡張室９とを連通するように車体前後方向に延ばされたパイプ１０が、前端壁１４ｂおよび隔壁５，６の所定位置を排気漏れのないように挿通した状態で固定配置されている。
また、拡張室７〜９を連通し、隔壁５，６の所定位置を排気漏れのないように挿通した状態で固定配置されたパイプ１１の所定範囲の周面には、拡張室８にエンジン排気を導出入するための開孔１１ａが複数個形成されている。
【００１５】
さらに、マフラー１４内部には、拡張室７からマフラー１４外部にエンジン排気を導通するように車体前後方向に延ばされたテールパイプ１５が、隔壁５，６および後端壁１４ｃの所定位置を排気漏れのないように挿通した状態で固定配置されている。
【００１６】
テールパイプ１５は、図２〜図３（ａ）に示されるように、隔壁５，６および後端壁１４ｃによって保持されている筒体状の本体部１５Ａの前端部の内周面側に、筒体状のコラプス部１５Ｂの後端部の外周面側が所定距離だけ嵌入された状態で互いに結合されている。
【００１７】
まず、本体部１５Ａについて説明すると、本体部１５Ａの略中間部における車体前後方向に沿った周面には、所定径状の開孔１５ａが複数個穿設されており、この開孔１５ａの全周面をほぼ覆うように耐熱性の吸音材１３（たとえば、グラスウール）が本体部１５Ａに巻設されてエンジン排気を吸音するとともに、この吸音材１３は、本体部１５Ａの外周面に結合された筒体状の外管１６によって完全に被覆されるようになっている。
【００１８】
そして、本体部１５Ａをマフラー１４内に保持させるための、本体部１５Ａの前端部と隔壁５との結合力、本体部１５Ａに結合された外管１６と隔壁６との結合力、および、外管１６の後方にあたる本体部１５Ａとマフラー１４の後端壁１４ｃとの結合力を、マフラー１４の後方から前方に向かって所定以上の衝突荷重が入力された際に、マフラー１４内部で本体部１５Ａが車体前方に向かって変位することができるような結合力としている。また、このような結合状態により、マフラー１４の内部に配置される本体部１５Ａのほとんどの部位が車体前後方向に沿った２重管構造とされることによって、本体部１５Ａの車体前後方向に対する剛性が増大されている。
【００１９】
次に、コラプス部１５Ｂについて説明すると、コラプス部１５Ｂは、本体部１５Ａの板厚よりも薄い厚さの平板から形成されていて、平板における長手方向の一方の側部を相対向する側部に当接させるように一巻きした状態で、両側部の当接面を部分溶接によって筒体形成したものであって、コラプス部１５Ｂの後端部の外周面側が本体部１５Ａの前端部の内周面側に挿入されやすいように、所定距離だけ嵌入される径状を有しており、本体部１５Ａと比較すると、車体前後方向の剛性が小さくなるように形成されている。なお、図３（ａ）中の符号１５Ｂａは、コラプス部１５Ｂの当接結合面における非溶接部（変形促進部）を示しており、この非溶接部１５Ｂａによってコラプス部１５Ｂの当接結合面の結合力に強弱がつけられている。
【００２０】
それらのことにより、図３（ａ）に示したテールパイプ１５の前後端に対して車体前後方向に所定以上の圧縮荷重がかかった場合には、車体前後方向の剛性が増大された本体部１５Ａの前端部に車体前後方向の剛性が小さいコラプス部１５Ｂの後端部がさらに圧入嵌合されることになるので、図３（ｂ）に示すように、本体部１５Ａの前端部に挿入されたコラプス部１５Ｂの当接結合面が圧縮荷重に抗しきれず、非溶接部１５Ｂａの両端部の当接結合面から破断が促進され、両側部が互いに重なり合うようにずれた状態となる。そして、縮径変形されたコラプス部１５Ｂは、本体部１５Ａの前端部の内周面側に圧入されやすくなる。
【００２１】
このように、本体部１５Ａの前端部と隔壁５との結合力、本体部１５Ａに結合された外管１６と隔壁６との結合力、および、外管１６の後方にあたる本体部１５Ａとマフラー１４の後端壁１４ｃとの結合力を、所定以上の後突荷重が入力されるとマフラー１４内部で本体部１５Ａが車体前方に向かって変位することができる結合力とされているとともに、本体部１５Ａの前端部にコラプス部１５Ｂの後端部が内嵌挿入されている。そのことによって、マフラー１４の後方に所定以上の後突荷重が加わると、本体部１５Ａと隔壁５，６および後端壁１４ｃとのそれぞれの結合力を上回ることになるので、マフラー１４内部で結合保持されていた本体部１５Ａが車体前方に向かって変位して、本体部１５Ａの前端部に挿着されているコラプス部１５Ｂがマフラー１４の前端壁１４ｂに衝突することとなる。変位が前端壁１４ｂによって阻止されたテールパイプ１５には、本体部１５Ａのほとんどの部位が２重管構造とされて車体前後方向に対する剛性が増大されているのに対し、コラプス部１５Ｂは、本体部１５Ａの板厚よりも薄い板厚の筒体であり、しかも、非溶接部１５Ｂａによって当接結合面の結合力に強弱がつけられていて、車体前後方向に対する剛性が小さくなっており、車体前後方向に剛性差が生じている。
【００２２】
そのため、図４に示すように、車体前方への変位が前端壁１４ｂで阻止されたコラプス部１５Ｂの後端部に後突荷重がかかって車体前方へ変位している本体部１５Ａがさらに圧入嵌合することによって、コラプス部１５Ｂの当接結合面が圧縮荷重に抗しきれず、非溶接部１５Ｂａの両端部の当接結合面から破断が促進されて当接結合面が互いにずれてしまうことにより、コラプス部１５Ｂは縮径変形されつつ、車体前方へ変位している本体部１５Ａの内周面側に圧入されて圧潰していく。そのことによって、図５に示すように、従来のマフラー１の圧潰荷重値（図中、一点鎖線で示す）と比較して、本発明におけるマフラー１４の圧潰荷重値（図中、実線で示す）を大幅に低減させることができるようになり、車体後方から加わった衝撃力をマフラー１４が有効に吸収していることがわかる。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、本体部１５Ａの前端部と隔壁５との結合力、本体部１５Ａに結合された外管１６と隔壁６との結合力、および、外管１６の後方にあたる本体部１５Ａとマフラー１４の後端壁１４ｃとの結合力を、所定以上の後突荷重が入力されるとマフラー１４内部で本体部１５Ａが車体前方に向かって変位することができる結合力としているとともに、本体部１５Ａの前端部にコラプス部１５Ｂの後端部を内嵌挿入することによってテールパイプ１５が構成されている。そのことにより、従来のマフラーの構造設計に大きな変更を加えることがないので、静粛性や背圧に対し影響することなく衝撃力を有効に受容するマフラーとすることができる。また、マフラーの大型化にともなって、車体構造が大幅に左右非対称となっても、後方衝突時に車体に加わる衝撃力の伝達を軽減するので、車体への衝撃力の均一な拡散吸収を妨げることがない。しかも、後方衝突時にマウントラバー２の切断や脱落を起こす必要を最小限に抑えて、マフラー１４を車体下面に近接して挿着することができるようになるので、車体後方からの外観や車両デザイン上の障害となることはなく、また、車両下面の空気の流れを乱すこともない。
【００２４】
なお、テールパイプ１５と同様なコラプス部をパイプ１０の端部、或いは、パイプ１１の端部に形成するようにしてもよい。また、軸方向の収縮変形を容易にする変形促進部としての蛇腹形状の端部をそれぞれのパイプ１０，１１，１５に一体形成、或いは複合形成することで達成するようにしてもよい。
【００２５】
これらの結果、車両の構造を決定する際に消音器が衝撃を吸収する構造をとることによって、消音器の周囲や車両の後部における衝撃吸収構造設計の自由度や、消音器周辺の空間の利用度を改善することができる等の効果が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の自動車の消音器によれば、車体の構造設計に大きな変更を加えることなく車体下面に挿着することができるとともに、後方衝突時にマウントラバー等の弾性保持部材の切断や脱落を起こさなくても衝撃力を有効に受容することによって、車体構造が大幅に左右非対称でも、後方衝突時に車体に加わる衝撃力の均一な拡散吸収を妨げることがない自動車の消音器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消音器の内部構造を説明するための側断面図である。
【図２】図１のテールパイプの構成を説明するための側断面図である。
【図３】図２中のテールパイプの端部における変形例を示した斜視図である。
【図４】図１中の消音器の後方から前向きの衝撃力が加わった際の消音器の内部状態を示した側断面図である。
【図５】本発明の消音器の圧潰荷重を従来例のものと比較した比較図である。
【図６】従来の消音器の一配置例を示した側面図である。
【図７】従来の消音器の一内部構造を示した側断面図である。
【符号の説明】
５，６      隔壁
７，８，９  拡張室
１０，１１  パイプ
１３        吸音材
１４        マフラー（消音器）
１４ａ    本体部
１４ｂ    前端壁
１４ｃ    後端壁
１５        テールパイプ
１５Ａ    本体部
１５ａ    開孔
１５Ｂ    コラプス部
１５Ｂａ  非溶接部
１６        外管
【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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【図７】
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