JP4762778B2 - 金属製積層型カバー - Google Patents

Description

本発明は、例として内燃機関の排気管など熱と振動を発生する熱源を覆い、熱源に対して制振作用及び遮熱作用を実現する金属性積層型カバーに関するものである。

このような熱と振動を発生する熱源の一例として内燃機関（以下、エンジン）が挙げられる。エンジン本体や、エンジン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。このようなエンジン本体や排気系などの熱源から熱や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、上記熱源に対してヒートインシュレータなど各種のカバーが用いられている。

図１６は下記特許文献１に示される従来技術である消音器５１の縦断面図である。以下、図１６を参照して従来技術について説明する。本従来技術では、平均繊維径２．５μｍのシリカアルミナ繊維から成る厚さ６ｍｍのマット状基材層５２の全表面に、焼成済みバーミキュライトの水性ディスパージョンを、刷毛を使用して固形分重量として１００ｇ／ｍ^２となるように塗布し、次いで１５０℃の熱風により約１時間乾燥してバーミキュライト被覆層５３を形成させ、防音断熱材部分５２、５３を作製する。

前記焼成済みバーミキュライトの水性ディスパージョンは、市販のバーミキュライト（
０号、ニチアス株式会社製）を８００℃で１時間焼成して結晶水を除去した後、その１５０ｇを蒸留水１リットルに投入し、さらに硫酸アンモニウム１ｇ及びメチルセルローズ５ｇを添加した後、均一に攪拌して固形分約１３重量％に調製して得られる。

消音器５１の、壁面に多数の気孔５５を有する貫通パイプ５６の外表面に、上記の防音断熱材部分５２、５３のバーミキュライト被覆層５３側が接するように、そして外側に基材層５２となるように巻き付けた後、外側に略筒状のアウタシェル５７を取り付けて防音断熱材部分５２、５３を挟む。

上記特許文献１において、このような防音断熱材部分５２、５３を含む消音器５１の実機耐久テストが行われた結果、消音器５１において、使用に伴なう吸音性の性能低下はなく、また、前記バーミキュライト被覆層５３は一部薄くなる現象は発生したが、マット状基材層５２の繊維の飛散・脱落は認められないと記載されている。また、比較例として、上記防音断熱材部分５２、５３において、バーミキュライト被覆層５３を設けないＥ−ガラス繊維のマット状基材層５２のみを使用した消音器に対する実機耐久テストが行われた場合には、マット状基材層５２の繊維が約４５％飛散して減量したとの現象が記載されている。

また、特許文献１に示されているマット状基材層５２のような無機繊維層を使用する従来技術とは別に、下記特許文献２及び特許文献３に示されるような、金属製カバーに関する従来技術も知られている。これら、特許文献２及び特許文献３で示される従来技術では、金属シートを積層して金属製カバーを構成し、しかも、吸音性、制振性、遮熱性を有するとされているものである。
特開２００３−２６６５７２公報（第４７段落〜第５０段落及び図３） 特開２００１−３４７３２３公報 特開２００２−１１３５２５公報

上記消音器などの音源からの騒音の放散を抑制しようとする従来技術において、上述したように、シリカアルミナ繊維やＥ−ガラス繊維などの無機繊維から成るマット状基材層を用いる技術が多く用いられている。しかしながら、このような従来技術では、前述したような、使用される無機繊維の粉末化による飛散、脱落が不可避である。このため、上記特許文献１に示されているように、無機繊維からなるマット状基材層を保持し、無機繊維の飛散や脱落を防止するための、バーミキュライト被覆層３などのような、何らかの被覆層が必要になる。

上記従来技術におけるように、マット状基材層と被覆層とを用いる従来技術では、被覆層をマット状基材層に塗布するなどして密着させている。従って、上記従来技術における消音器のように、熱源から熱と振動が発生する場合、この熱が被覆層を介して直ちにマット状基材層に伝達され、マット状基材層を構成する無機繊維の熱疲労、熱破壊を促進し、遮熱性能や制振性能の低下を招き、品質に関する耐久性が低下するという不具合を有している。

また、上記従来技術において、上述した被覆層の形成、或いは被覆層とマット状基材層との間の相互固定には、相応の製造工程が必要になり、音源に対して用いられ、遮熱作用や制振作用を実現するためのカバー類の製造に際して、工数が増大し、カバー類を構成する部品点数が増大するという不具合がある。

また、前記特許文献２及び特許文献３に示される従来技術の金属製カバーにおいて、熱源に臨んで内側に配置されている内側金属シートと、内側金属シートに関して熱源と反対側の外側に配置されている外側金属シートとは、相互に全面に亘って密着している。これにより、熱源から内側金属シートに到達した熱や騒音、振動などが容易に外側金属シートに伝わり、熱源からの熱や騒音、振動などが、金属製カバーの２層の金属シートを介して、金属性カバー外方に多大に放散されてしまい、金属製カバーの遮熱、遮音、吸音、制振に関する品質が低下するという不具合がある。

本発明は、上記不具合を解消すべくなされたものであり、その目的は、遮熱性能、遮音性能、吸音性能及び制振性能を向上できると共に、製品の耐久性を向上することができる金属製積層型カバーを提供することである。

請求項１記載の発明の金属製積層型カバーは、熱及び振動を発生する熱源の形状、或いは該熱源からの熱及び振動に対して保護すべき保護対象の形状のいずれかの形状に対応して立体形状に形成された高明度で光沢を有する金属材料から構成される金属製積層型カバーであって、金属材料からなり、全面に亘り相互に交差する複数の方向に沿ってコルゲート加工がそれぞれ施された複数の金属シートが、相互に空間を隔てて積層され、各金属シートには、コルゲート加工により形成された多数の隙間が全面に亘って形成され、各金属シートは外周部に離散的に設定された接合部位で点接触して相互に固定されているとともに、前記複数の金属シートのうち前記保護対象側の金属シートに、前記空間が前記保護対象側に臨む開口部を備えたことを特徴とする。

このような請求項１の発明において、金属製積層型カバーを構成する複数の金属シートには、前記多数の隙間が全面に亘って形成されており、また、各金属シートは相互に空間を隔てて積層されると共に、更に、その外周部に離散的に設定された接合部位で点接触して相互に固定されているとともに、前記複数の金属シートのうち前記保護対象側の金属シートに、前記空間が前記保護対象側に臨む開口部を備えている。

従って、本発明の金属製積層型カバーは、熱源、金属製積層型カバー及び保護対象の近辺の空気に流れが生じている場合、前記保護対象側の金属シートに備えた開口部により、前記空間内の空気層にも流れが生じることになり、金属製積層型カバーは、効率的に冷却され、熱源に対する遮熱作用を効率的に行う。更に、前記熱源、金属製積層型カバー及び保護対象の近辺の空気の流れが停止している場合、前記空間内の空気層の流れは実質的に停滞する。このような場合でも、本発明の金属製積層型カバーは、前記空間内における空気層により、良好な遮熱作用を実現できる。

従って、本発明によれば、金属製積層型カバーの遮熱性能が格段に向上される。また、本発明の金属製積層型カバーにおいて、特段の遮熱用部材を用いる必要が解消され、簡便な構成で遮熱性能を向上することができる。

また、本発明の金属製積層型カバーは、各金属シート毎に前記多数の隙間から構成される空気層と、各金属シート間の空間における空気層との三重の空気層を保持していることになる。この三重の空気層は、熱源から発生した熱、騒音及び振動に関して絶縁層の作用を実現する。これにより、熱源から発生した熱、騒音及び振動が、金属製積層型カバーを通過して保護対象側に放散される程度が、上記三重の空気層の存在により、格段に抑制される。従って、金属製積層型カバーの遮熱性能、遮音性能、吸音性能、制振性能及びこれらの性能に関する耐久性を格段に向上することができる。

また、本発明において、マット状基材層が不要になるので、前記基材層の使用に伴なう熱疲労、熱破壊による遮熱性能や制振性能などの低下を補償するための被覆層も不要になる。これにより、金属製積層型カバーの製造工数と部品点数が格段に削減される。

また、金属製積層型カバーを構成する複数の金属シートは、外周部に離散的に設定された接合部位で点接触して相互に固定されているので、熱源に臨む金属シートから、保護対象側の金属シートへの熱、騒音及び振動の伝達が格段に抑制される。これによっても、熱源から発生した熱、騒音及び振動が、金属製積層型カバーを通過して保護対象側に放散される程度が格段に抑制され、金属製積層型カバーの遮熱性能、遮音性能、吸音性能、制振性能及びこれらの性能に関する耐久性が格段に向上される。

請求項２記載の発明の金属製積層型カバーは、前記請求項１の発明において、前記各金属シートが、金属からなる複数枚の金属板が相互に積層され、積層された複数枚の金属板に、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、該第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他の波形形状が連なって形成されていることを特徴とする。

本発明において、各金属シートは、複数枚の金属板が積層されて構成されている。また、各金属シートに形成された波形形状はコルゲート形状である。従って、本発明では、請求項１で説明した作用効果と同様な作用効果が実現される。更に、本発明では、各金属シートが複数の金属板から構成されているので、各金属シートの板厚が増大され、また、前記多数の隙間から構成される空気層が、各金属シート毎に２層になる。これにより、金属製積層型カバーの遮熱性能、遮音性能、吸音性能、制振性能及びこれらの性能に関する耐久性が更に向上される。

請求項３記載の発明の金属製積層型カバーは、前記請求項１又は２の発明において、複数の金属シートは、相互に相異なる板厚に選ばれていることを特徴とする。

本発明において、相互に相異なる板厚の金属シートは、相互に空間を隔てて相互に固定され、その固定は、外周部に離散的に設定された接合部位で点接触して実現されている。これにより、各金属シートは実質的に個別に振動する。この金属シートの振動により、熱源から金属シートに伝達された振動のエネルギーの一部が、金属シートの振動エネルギーに変換され、金属製積層型カバーから保護対象側に放散される振動や騒音を低減することができる。

本発明において、熱源からの振動により各金属シートが振動するとき、各金属シートの板厚が相互に相異なることにより、各金属シートの共振周波数帯域が相互に異なることになる。従って、本発明の金属製積層型カバーにより、広範な周波数帯域の振動、騒音の外部への放散を抑制することができ、遮音性能、吸音性能、制振性能が向上される。

請求項４記載の発明の金属製積層型カバーは、前記請求項１〜３のいずれかの発明において、前記複数の金属シートのうち、前記保護対象に臨む金属シートには、少なくとも他の金属シートと前記空間を隔てる範囲に亘り、複数の透孔が形成されていることを特徴とする。

本発明の金属製積層型カバーがこのような構成を有することにより、ヘルムホルツ共鳴の原理による吸音作用を実現することができる。吸音すべき振動、騒音の周波数帯域に対応して、金属シートの板厚、開口率、穴径などが適宜選択されることにより、所望の周波数帯域に関する吸音作用を実現することができる。

従って、本発明では、上記請求項１〜３のいずれかに関して説明された作用効果に加え、更に金属製積層型カバーの遮音性能、吸音性能、制振性能が向上される。

本発明の金属製積層型カバーは、複数の金属シートから構成されているので、使用に伴なう時間経過で疲労や破壊が容易にもたらされる無機繊維などからなる部材を必須要件とする必要が解消されているので、耐久性が格段に向上され、製造工数と部品点数が格段に削減される。更に、金属製積層型カバーは、複数の金属シートの間に空間を含んでおり、また、本発明の金属製積層型カバーは、当該空間を含む三重の空気層を有しており、加えて、複数の金属シートが、外周部に離散的に設定された接合部位で点接触して相互に固定されるとともに、前記複数の金属シートのうち前記保護対象側の金属シートに、前記空間が前記保護対象側に臨む開口部を備えているので、遮熱性能、遮音性能、吸音性能、制振性能及びこれらの性能に関する耐久性が格段に向上されるという利点がある。

金属製積層型カバーは、熱及び振動を発生する熱源に装着され、遮熱性能、遮音性、吸音性能及び制振性能を向上し、製品の耐久性も向上するという目的を、極めて簡便な構成で実現した。

（実施形態１）
以下、図１〜図１４を参照して、本発明の金属製積層型カバーの一実施形態のスターターカバー（以下、カバー）１について説明する。まず、図１〜図７を参照して、カバー１の構成の概略について説明する。図１は本発明の金属製積層型カバーの一実施形態のカバー１の正面図であり、図２はカバー１を装着したエンジン６１の正面図であり、図３はエンジン６１の左側面図であり、図４はカバー１のコイニング範囲を示す正面図であり、図５は図１の切断面線Ｘ５−Ｘ５から見た断面図であり、図６は図１の切断面線Ｘ６−Ｘ６から見た断面図であり、図７は図１の切断面線Ｘ７−Ｘ７から見た断面図であり、図8は図６の部分Ｘ８付近の拡大断面図である。

本実施形態のエンジン６１は、クランクケース６２からシリンダ６３を斜め上方へ傾斜させて配置し、エンジン６１の上方に燃料タンク６４とマフラ６５を配置する。エンジン６１の図２の背面側であって図３の左側には冷却ファンを収容したファンケース６７が設置され、図２の右側にはエアクリーナ６９が配置されている。クランクケース６２の上方空間とシリンダ６３上側面の一部にまたがるように、燃料タンク６４が配置されている。

クランクケース６２の左側面６６の上部には、外観が略円筒形のセルスタータ６８が図３の左右方向に延びて配置されている。エンジン６１の図２左側にはスタータスイッチ７０、マグネットスイッチ７１が配置されている。マグネットスイッチ７１は、エンジン６１の図３左右方向に円筒体を配設して構成されている。前記燃料タンク６４の図２及び図３下方には、少なくともスタータスイッチ７０などを覆うスイッチカバー７３が装着されている。上記セルスタータ６８に対して、図２に二点鎖線で示される本実施形態のカバー１が装着される。

カバー１は、図２に示されるように、略円筒形状のセルスタータ６８を覆う立体形状に形成され、カバー１の図２及び図３における上端は、燃料タンク６４及びマグネットスイッチ７１の下方に配置されている。更に、本実施形態のエンジン６１において、カバー１に関して、セルスタータ６８と反対側に熱源ＨＳが配置される場合がある。この熱源は、エンジン６１を図２の左右方向に並列配置する場合のクランクケース６２やシリンダ６３であり、或いはエンジン６１の排気系の配置により、エンジン６１のエキゾーストマニホールドなどの排気管などである。このような場合、熱源ＨＳからの熱や振動などがセルスタータ６８に熱的な振動的な悪影響を及ぼす場合がある。

以下、図５〜図７を併せて参照して、カバー１の形状と構造について説明する。カバー１は、熱及び振動を発生する熱源ＨＳと保護対象であるセルスタータ６８との間に配置され、保護対象であるセルスタータ６８の形状に対応して立体形状に形成される。カバー１は、高明度で光沢を有する金属材料である一例としてアルミニウム或いはアルミニウム合金から形成される金属シートである一対の薄板材４、４ａから、後述するように構成される。

各薄板材４、４ａは、全面に亘り相互に交差する複数の方向に沿ってコルゲート加工がそれぞれ施され、相互に空間４０を隔てて積層される。薄板材４、４ａは、空間４０の内部の空気流が、空間４０よりも外方の金属シート４より更に外方の空気流よりも流速が遅く、実質的に停滞した空気流となるべく構成される。

具体的には、カバー１は、前述したように、図２に示される略円筒形状を有するセルスタータ６８の外方側を覆う略半円筒形状の外形形に形成され、図５〜図７に示されるように、薄板材４よりも薄板材４ａが小さく形成される。即ち、薄板材４ａは、薄板材４によって覆われる態様になる。また、カバー１が全体としてセルスタータ６８の形状に対応した湾曲した形状を有し、その湾曲形状に関してセルスタータ６側に、空間４０が外方に臨む開口部４１が位置する。

さらに、カバー１は、図１に示される平面視で約１０ｃｍ×１０ｃｍの寸法であるのに対し、空間４０を構成する薄板材４、４ａの距離は約５ｍｍ程度に定められ、内部に空気層を包含する。ここで、エンジン６１が装備された機器が移動するなどして、熱源ＨＳ、カバー１及びセルスタータ６８の近辺の空気に流れが生じている場合、空間４０内の空気層にも流れが生じることになり、カバー１は、効率的に冷却され、熱源ＨＳに対する遮熱作用を効率的に行う。一方、熱源ＨＳ、カバー１及びセルスタータ６８の近辺の空気の流れが停止している場合、空間４０内の空気層の流れは実質的に停滞する。このような場合でも、本実施形態のカバー１は、後述するように、空間４０内における空気層により、良好な遮熱作用を実現できる。

ここで、カバー１付近の空気の流れが、前述したように実質的に滞留する場合、空間４０内の空気層も、その流れが停滞することになる。このような滞留した空気層が、熱に関して良好な遮熱性を有することが、図１７の表１と図１８の表２の各データから明らかである。

図１７の表１は各材料の熱伝導率という固定の物理量を示しており、図１８の表２は熱伝道抵抗の大きい順に、通常市販されている各種材料の厚さを配列したものである。表１からは空気の断熱性が他の材料よりも最も良好であることがわかる。更に、表２において断熱性が良好な材料は、内部に閉じ込められた空間を保有する材料であることが分かる。しかも、厚みに対して内部に可及的に高い割合で空気層を保有しているほど、断熱性能が高いことがわかる。本件発明者の実験によれば、本実施形態のカバー１は、アルミメッキ鋼板を２層にし、間にフェルト状断熱材を挟んだ従来技術のカバーよりも遮熱性が高いことが確認されている。
また、各金属シート４、４ａは、外周部に離散的に設定された接
合部位４２で点接触して、例としてスポット溶接などにより、相互に固定されている。

図４において、斜線を付して示す範囲は、コルゲート加工されて全面に凹凸が形成されている薄板材４、４ａを全屈させるコイニング処理が施された範囲である。本実施形態において、カバー１のフランジ部位、穴あけを行う部位、刻印を施す部位など、コルゲート形状を有する金属板４、４ａにおいて、折返し加工、穴あけ加工及び刻印加工などを行う必要がある部位は、これらの加工を容易に簡便に行うために、当該部位に対して前記のコルゲート形状がプレス加工などで押し潰され、略平板状に形成される。

従って、前記フランジや穴あけ部位など、フランジ形成のための折り曲げ加工や、穴あけのためのピアス加工、或いは刻印加工などの後加工を行う場合、加工対象部位を平板状の金属板と同様に取り扱うことができ、加工性、取扱い性が格段に向上される。

以下、図８を併せて参照して、カバー１をセルスタータ６８に連結する際に用いられる緩衝装置について説明する。本実施形態の緩衝装置８１において、ボルト８３を外囲して、亜鉛メッキなど鋼板から形成されるカラー部材８２が設けられている。カラー部材８２は、筒部８７と、筒部８７の軸線方向両端に一体にそれぞれ形成されたフランジ部８８とを含んで構成される。

カラー部材８２の前記筒部８７を外囲し、例としてステンレス鋼のエキスパンドメタルから構成され、表面に例として、ダクロタイズド（商標名）処理による亜鉛皮膜が形成された略環状の緩衝材８４が配置される。緩衝材８４は、エキスパンドメタル以外に、パンチングメタル、或いは各種形状のスリットなどを形成したステンレス鋼薄板などの平板状の材料から形成する場合がある。緩衝材８４は、カラー部材８２の筒部８７の外径より大きな内径の挿通穴を有している。

緩衝材８４とカバー１との間には、アルミニウム合金から形成され、図８に示されるように、断面が略Ｓ字状のグロメット８５が備えられている。グロメット８５は、カバー１を保持するために、内周側に凸状に屈曲された形状の第１保持部８５ａと、緩衝材８４を保持するために、外周側に凸状に屈曲された形状の第２保持部８５ｂとを備えている。本実施形態において、第２保持部８５ｂ及び第１保持部８５ａは、セルスタータ６８側からこの順序で設けられている。

カラー部材８２と緩衝材８４とは、緩衝材８４をカラー部材８２に装着したとき、図８に示されるように、カラー部材８２と緩衝材８４との間に、ボルト８３の軸線方向及び半径方向のいずれにも隙間が形成される。従って、このような緩衝材８４は、内周がカラー部材８２の筒部８７に、ボルト８３の軸線方向及び径方向に変位自在に装着されており、ボルト８３からカバー１に伝達が進む振動を、その三次元成分に亘って緩衝し抑制する。

以下、図９〜図１４を併せて参照して、薄板材４、４ａについて説明する。以下の説明では、薄板材４について説明するが、薄板材４ａについても同様な説明が成立するものである。図９は薄板材４の拡大正面図であり、図１０は図９の切断面線Ｘ１０−Ｘ１０から見た断面図であり、図１１は図９の切断面線Ｘ１１−Ｘ１１から見た断面図であり、図１２は図９の切断面線Ｘ１２−Ｘ１２から見た断面図であり、図１３は図９の切断面線Ｘ１３−Ｘ１３から見た断面図であり、図１４は薄板材４の拡大断面図である。

本実施形態のカバー１に用いられる前記薄板材４には、図９〜図１３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と共に、他の波形形状９が上記第１方向Ａ１と交差する方向、好適には直交する方向である第２方向Ａ２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９〜図１３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１２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。

前記第１起立部１０は、谷部８から、図１０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９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。

一方、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１１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。

また、前記谷部８の前記突部１３は、図１０及び図１１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９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１２に示されるように周期的な凹凸が形成される。

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。また、前記側壁１９、２０の間の部位は、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、金属板４が折り返されて金属板４自身の上に折り重ねられた積層部４５を構成している。

カバー１は、このような形状を有する薄板材４、４ａを、セルスタータ６８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。本実施形態において、図５に示されるように、立体形状に形成されたカバー１の側壁Ｔ１の外周部には、前記波形形状９が全屈されたフランジ２８が形成され、このフランジ２８はカバー１の内部側に折返されて折返し部２９が形成される。この折返し部２９を形成しない場合、カバー１の外周部は、ブランキングされた薄板材４の鋭利な切断端部が外部に直接露出した状態になる。従って、この折返し部２９は、車両の製造工程におけるカバー１のセルスタータ６８への組付け工程において、カバー１を持って作業する組付け作業者、或いは、製造後の車両のメンテナンスの際にカバー１を持つ可能性のある作業者や一般ユーザーが手指に創傷を負わないようにするものである。

また、このフランジ２８は、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、カバー１の振動の振幅を減少することができ、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。

以下、図５を参照して、本実施形態のカバー１の特徴の一つについて説明する。本実施形態のカバー１は前述したようにセルスタータ６８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、カバー１には図５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に対して立体形状へのプレス加工を施す。

ここで、前記主要な稜線相当部位３０とは、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、カバー１に形成される大小種々の折り曲げ部位のうち、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。

カバー１がセルスタータ６８に対して装着されるとき、前記熱源ＨＳからの振動の伝達によりカバー１も振動する。この振動によりカバー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、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。

これに対して、本実施形態では、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、カバー１の振動を抑制することができ、カバー１のクラックの発生を防止することができ、カバー１の品質を格段に向上することができる。

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。

図１４は本実施形態のカバー１の作用を示す簡略化した断面図である。以下、図１４を併せて参照してカバー１の作用について説明する。本実施形態のカバー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。

このようなカバー１が受けた振動によってカバー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１４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。

カバー１の振動時には、このような伸縮動作がカバー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、カバー１の振動が抑制されることができる。

また、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、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１４において、動作の一例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の先端部の間隔及び谷部８における幅Ｌ４に対し、カバー１の伸長部位では、複数の隆起部７に亘り、その折り返し部２１、２２の先端部の間隔が前記標準時の間隔より大きくなり、複数の谷部８に亘り、その幅も、前記幅Ｌ４より大きな伸長時幅Ｌ５になる。また、カバー１の圧縮部位では、複数の隆起部７に亘り、その折り返し部２１、２２の先端部の間隔が前記標準時の間隔より小さくなり、複数の谷部８に亘り、その幅も、前記幅Ｌ４より小さな伸長時幅Ｌ６になる。

このようなカバー１が全体に亘ってばたつくような振動を発生する場合でも、この振動は、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。この作用によってもカバー１の振動が抑制されることができる。

また、カバー１には前記積層部４５が構成されているので、前記各部長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３の寸法例の場合、本件発明者らは、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、周長）を計測した。その結果、周長Ｌ０は約１７ｍｍになり、前記波形形状９の１周期の長さＬ１（本例では、１１ｍｍ）に対して、約５５％の伸び代を実現できることになる。

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、薄板材４が有する前記伸び代により加工性が向上される。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、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カバー１を実現することができる。

更に、本実施の形態において、前述したように、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、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、カバー１の剛性を増大させたり、カバー１のセルスタータ６８に対する支持個所を増大させたりする必要が解消される。

これにより、カバー１の剛性を増大させたときに想定されるカバー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、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。これらの点でもカバー１の信頼性が格段に向上される。

以上のような本実施形態のカバー１は、各薄板材４、４ａ毎に、前記凹部２３や谷部８などの多数の隙間から構成される空気層と、前記空間４０との三重の空気層を保持していることになる。この三重の空気層は、熱源ＨＳから発生した熱、騒音及び振動に関して絶縁層の作用を実現する。これにより、熱源ＨＳから発生した熱、騒音及び振動が、カバー１を通過して保護対象であるセルスタータ６８に対して放散される程度が、上記三重の空気層の存在により、格段に抑制される。従って、カバー１の遮熱性能、遮音性能、吸音性能、制振性能及びこれらの性能に関する耐久性を格段に向上することができる。

更に、本実施形態において、前記空間４０は、空間４０における空気層が実質的に停滞している場合でも、熱源ＨＳから発生した熱が、カバー１を通過してセルスタータ６８に放散される程度が、上記実質的に停滞した空気層により、格段に抑制される。従って、この点によっても、カバー１の遮熱性能が格段に向上される。また、この点によっても、特段の遮熱用部材を用いる必要が解消され、簡便な構成で遮熱性能を向上することができる。

また、本実施形態において、マット状基材層が不要になるので、前記基材層の使用に伴なう熱疲労、熱破壊による遮熱性能や制振性能などの低下を補償するための被覆層も不要になる。これにより、カバー１の製造工数と部品点数が格段に削減される。

また、カバー１を構成する複数の薄板材４、４ａは、外周部に離散的に設定された接合部位４２で点接触して相互に固定されているので、熱源ＨＳに臨む薄板材４から、セルスタータ６８側の薄板材４ａへの熱、騒音及び振動の伝達が格段に抑制される。これによっても、熱源ＨＳから発生した熱、騒音及び振動が、カバー１を通過してセルスタータ６８に放散される程度が格段に抑制され、カバー１の遮熱性能、遮音性能、吸音性能、制振性能及びこれらの性能に関する耐久性が格段に向上される。

また、本実施形態のカバー１では、アルミニウム合金からなる薄板材４で熱源ＨＳからの熱輻射や騒音が吸収され、また、このようなアルミニウム合金からなる薄板材４の熱伝導率は、従来から多く用いられているアルミニウムメッキ鋼板などよりも格段に低い熱伝導率を有しているので、カバー１における熱分布が容易に均等化され、カバー１に局部的に他の部分よりも高温のヒートスポットが形成される事態が防止される。

これにより、本例のカバー１を用いると、本実施形態におけるセルスタータ６８などの各種電装機器類、ハーネス類或いは合成樹脂材料などからなるホースやダクト類などが上記熱輻射により過度に昇温し、特性が変化したり熱劣化するなどの熱害や、車室内の静粛性が損なわれたり、外部の騒音レベルを増大させたりする不具合の発生を防止することができる。

更に、本実施の形態において、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、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、カバー１の剛性を増大させたり、カバー１のセルスタータ６８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。これにより、カバー１の剛性を増大させたときに想定されるカバー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、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。これらの点でもカバー１の信頼性が格段に向上される。

本実施形態において、上記カバー１は、各１枚で一対の薄板材４、４ａから構成される場合だけでなく、薄板材４に、異厚の薄板材を積層して金属シートを構成する場合を含み、更に、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、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。

また、本実施形態において、薄板材４、４ａは、高明度で光沢を有する金属材料であればその材料を限定するものではない。上記実施形態では、薄板材４、４ａはアルミニウム合金から形成されたが、その他、白色或いは白色に近い灰色などの高明度な表面色を有し、熱の反射のために光沢を有する金属材料であればよい。このような薄板材４、４ａの特質は、例として、鋼板などにアルミメッキを施すなどの処理により実現するようにしてもよい。本発明に関して、要は、薄板材４、４ａの表面性状が熱を良好に反射するものであれば、具体的な材料が限定されるべきではない。

図１５は本発明の第２実施形態のカバー１ａの断面図である。図１５は第１実施形態の図１０に対応する図である。本実施形態のカバー１ａは、前記第１実施形態のカバー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。以下、図１５を参照して、本発明の第２実施形態のカバー１ａについて説明する。本実施形態の特徴は、図１〜図１４に示される第１実施形態のカバー１における単層の金属シートである薄板材４に代えて、金属シートを、一例として、２層など複数層の積層体を用いたことであり、本実施形態では、金属シートを薄板材４．５からなる積層体としたことである。本実施形態の詳細は以下に説明される。

本実施形態のカバー１ａ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１〜図１４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９〜図１３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９〜図１３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。

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広であり、内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の内曲した内周部に、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。

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。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。

以下、図１５を参照して、本実施形態のカバー１ａの特徴の一つについて説明する。本実施形態のカバー１ａは、前記実施形態のカバー１と同様に、セルスタータ６８の立体的な外観形状に沿った立体形状に形成されており、更に、カバー１ａには薄板材４、５の屈曲部である一つ或いは複数の稜線相当部位３０が形成されている。本実施形態においても、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。

以上のように、本実施形態のカバー１ａは、第１実施形態のカバー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。

本実施形態のカバー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が積層されて金属シート１００を構成していることを特徴のひとつとする。

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一対の金属シート１００が、第１実施形態におけるように、相互に空間を空けて配置される。これにより、一対の金属シート１００において、前述した凹部２３や谷部８などからなる微小な隙間から構成される空気層が４層になり、前記空間と併せると五重の空気層を保有することになる。

これにより、本実施形態のカバー１ａにおいて、遮熱性能、遮音性能、吸音性能及び制振性能が、第１実施形態におけるカバー１の場合よりも更に格段に向上される。また、本実施形態のカバー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、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。

また、本実施形態のカバー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。

本実施形態において、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。これによってもカバー１ａが受ける振動によるカバー１ａ自身の振動が更に抑制されることができる。

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カバー１ａは重量を格段に軽量化することができるので、カバー１ａのセルスタータ６８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の本数や、カバー１ａの取り付け部位の数を削減することができ、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、カバー１ａの軽量化を図ることができるので、振動に伴う前記セルスタータ６８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。

また、カバー１、１ａは、軽量化されているので、セルスタータ６８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、カバー１、１ａをセルスタータ６８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。

本発明の更に他の実施形態を、第１実施形態に基づいて、図１〜図１４を参照して説明する。本実施形態の特徴は、第１実施形態のカバー１において、セルスタータ６８側の薄板材４ａに多数の透孔を形成したことである。その他の構成は、一例として、第１実施形態のカバー１と同様である。

本実施形態のカバーがこのような構成を有することにより、本実施形態では、ヘルムホルツ共鳴の原理による吸音作用が実現される。吸音すべき振動、騒音の周波数帯域に対応して、薄板材４、４ａの板厚、開口率、穴径などが適宜選択されることにより、所望の周波数帯域に関する吸音作用を実現することができる。

従って、本実施形態では、第１実施形態で説明した作用効果に加え、上記ヘルムホルツ共鳴による吸音作用も併せて奏することができ、遮音性能、吸音性能、制振性能が更に向上される。

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。一例として、前記各実施形態がセルスタータ６８に装着されるカバーを示しているのに対し、本発明は、自動車のエキゾーストマニホールドに装着されるカバーやアンダーカバー、シリンダヘッドカバー、マフラーを含む排気系統のパイプやダクト類に実施可能であり、更に、実施対象は自動車に限定されず、遮熱、防音、吸音、制振などの機能が要求される任意のカバー類に対して実施可能であることはいうまでもない。

本発明は、実施形態で説明された自動車のセルスタータ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熱源に対して、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。

本発明の一実施形態のカバー１の正面図である。 カバー１を装着したエンジン６１の正面図である。 エンジン６１の左側面図である。 カバー１のコイニング範囲を示す正面図である。 図１の切断面線Ｘ５−Ｘ５から見た断面図である。 図１の切断面線Ｘ６−Ｘ６から見た断面図である。 図１の切断面線Ｘ７−Ｘ７から見た断面図である。 図６の部分Ｘ８付近の拡大断面図である。 薄板材４の拡大正面図である。 図９の切断面線Ｘ１０−Ｘ１０から見た断面図である。 図９の切断面線Ｘ１１−Ｘ１１から見た断面図である。 図９の切断面線Ｘ１２−Ｘ１２から見た断面図である。 図９の切断面線Ｘ１３−Ｘ１３から見た断面図である。 薄板材４の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態のカバー１ａの断面図である。 従来技術である消音器５１の縦断面図である。 表１の図である。 表２の図である。

１、１ａ カバー
４、４ａ 薄板材
８ 谷部
９ 波形形状
２３ 凹部
４０ 空間
６８ セルスタータ
１００ 金属シート
Ａ１ 第１方向
Ａ２ 第２方向

Claims (4)

1. 熱及び振動を発生する熱源の形状、或いは該熱源からの熱及び振動に対して保護すべき保護対象の形状のいずれかの形状に対応して立体形状に形成された高明度で光沢を有する金属材料から構成される金属製積層型カバーであって、
   該金属材料からなり、全面に亘り相互に交差する複数の方向に沿ってコルゲート加工がそれぞれ施された複数の金属シートが、相互に空間を隔てて積層され、
   各金属シートには、該コルゲート加工により形成された多数の隙間が全面に亘って形成され、
   各金属シートは外周部に離散的に設定された接合部位で点接触して相互に固定されているとともに、
   前記複数の金属シートのうち前記保護対象側の金属シートに、前記空間が前記保護対象側に臨む開口部を備えた
   金属製積層型カバー。
2. 前記各金属シートは、前記金属からなる複数枚の金属板が相互に積層され、各金属シートに、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、該第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他の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に記載の金属製積層型カバー。
3. 前記金属シートを構成する複数枚の金属板は、相互に相異なる板厚に選ばれている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属製積層型カバー。
4. 前記複数の金属シートのうち、前記保護対象に臨む金属シートには、少なくとも他の金属シートと前記空間を隔てる範囲に亘り、複数の透孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属製積層型カバー。

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