JP2000064835A - エンジンの排気系部材支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排気系部材の防振性や静粛性を更に高めること
のできるエンジンの排気系部材の支持構造を提供する。 【解決手段】サブマフラ１２やマフラ１３、排気管１４
〜１７等の排気系部材は、自身の弾性変形によって振動
を吸収する振動吸収機構１８，２０によって連結される
と共に、サポート部材２１〜２６を介して車体に吊り下
げられる態様で可動支持される。振動吸収機構１８，２
０の連結位置にて分離されてなる排気系部材の部分Ａ及
び部分Ｂはそれぞれ単独で支持可能であり、且つ部分Ａ
及び部分Ｂを単独で支持した状態で、振動吸収機構１
８，２０によって連結される連結位置が全て一致するよ
うに排気系部材を可動支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気管や触媒コン
バータ、マフラ（消音器）といったエンジンの排気系部
材を支持するエンジンの排気系部材支持構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、車載エンジンの排気通路の一例
を示す。エンジンの各気筒（図示しない）で発生した排
気ガスが通る排気通路は、排気マニホルド触媒コンバー
タ１１にてまとめられ、排気管１４，排気管１５を通じ
てサブマフラ１２に送られる。そして、このサブマフラ
１２を通過した排気ガスは、更に排気管１６，排気管１
７を介してマフラ１３へと送られ、このマフラ（消音
器）１３を通じて大気中に放出される。

【０００３】これら排気管１４〜１７や、サブマフラ１
２、マフラ１３等の排気系部材にあって、排気マニホル
ド触媒コンバータ１１と排気管１４との連結部１８及び
排気管１６と排気管１７との連結部２０は、後述するボ
ールジョイント機構やフレキシブルパイプジョイント機
構等の振動吸収機構によって可動連結されている。こう
して可動連結することで、各排気系部材の寸法公差や組
み付け公差によって生じる連結位置のずれや、排気ガス
の熱による排気系部材の熱変形を吸収している。更にこ
うした振動吸収機構は、自身の弾性変形等によって連結
する排気系部材間を伝達する振動を吸収する機能を有し
ている。

【０００４】排気系部材の振動は、車内における異音の
原因となるため、車内の静粛性を確保するためには、こ
うした振動吸収機構でもって排気系部材の振動を低減す
る必要がある。

【０００５】なお、同図３にあって連結部１９は、上記
連結部１８，２０のような振動吸収機構ではなく、排気
管１４と排気管１５とを単に固定するだけのものであ
る。図４に、上記ボールジョイント機構の一例を示す。

【０００６】同図４に例示するボールジョイント機構７
０にあっては、排気管７１の端部に管端を残してフラン
ジ７４が設けられ、且つ管端の外周にはシールリング７
８が装着されている。一方、排気管７２の端部には、上
記フランジ７４と対向するようシール座７６が設けられ
ている。このシール座７６にあって上記シールリング７
８と対向する面には、凹球面形状の曲面（凹球面）が形
成されており、この凹球面によって同シールリング７８
の外周が被われている。

【０００７】これらフランジ７４及びシール座７６は、
コイルスプリング７３を介したボルト７９によって連結
されている。コイルスプリング７３は、シール座７６と
ボルト７９のヘッドとの間に圧縮状態で装着されてい
る。コイルスプリング７３の付勢力によりフランジ７４
とシール座７６とはシールリング７８を挟み込む方向に
付勢されており、シール座７６内周の凹曲面とシールリ
ング７８とが圧接されている。

【０００８】こうした構造のボールジョイント機構７０
では、同図４に示されるように、シールリング７８の外
周はシール座７６の内周の凹球面と当接するかたちとな
る。そしてシールリング７８とシール座７６の内周の凹
球面とが摺動することで相対回動可能となる。また、相
対回動時のシールリング７８と凹球面の摩擦やシールリ
ング７８自体の弾性変形、あるいはコイルスプリング７
３の弾性変形等によって連結される排気系部材間の振動
の伝達を抑制している。

【０００９】図５は、同じく排気系部材間の連結部に設
けられるフレキシブルパイプジョイント機構の一例を示
す断面図である。こうしたフレキシブルパイプジョイン
ト機構８０では、連結される排気系部材同士を（同図５
では排気管８１と排気管８２とを）弾性材からなる連結
管８３で連結している。更にこの連結管８３の外周を蛇
腹状に折り畳まれたベローズ８４で被うことで、排気管
８１と排気管８２とを可動連結すると共に、同ベローズ
８４の弾性力でもってこれら排気管８１，８２間を伝達
する振動を吸収する構造となっている。

【００１０】こうした振動吸収機構によって、排気系部
材間を伝達する振動を吸収できるようになる。なお、こ
うした排気系部材は、車体床部下面に吊り下げられるか
たちで懸架支持される。図３に示すように、排気系部材
の内、サブマフラ１２あるいはマフラ１３等の重量部材
には、車体床部に連結するためのサポート部材２１〜２
６が設けられている。これらサポート部材２１〜２６
は、弾性部材を介して車体床部と連結される。このよう
に弾性部材を介して排気系部材を可動支持することで、
排気系部材の寸法公差や組み付け公差、あるいは高温の
排気ガスによる熱膨張等による排気系部材側のサポート
部材２１〜２６と車体床部の取り付け部材との位置のず
れを吸収し、確実に排気系部材を取り付けることができ
るようにしている。更に、上記弾性部材の弾性力によっ
て排気系部材と車体床部との間の振動の伝達を抑制し、
車内の異音を低減することができるようにもなる。

【００１１】なお、排気系部材を車体床部に可動支持す
る位置は従来、例えば以下に列記するような設計思想に
基づき決定されている。 （ａ） 振動時の慣性が大きくなるサブマフラ１２やマ
フラ１３等の重量部材を確実に支持すること。 （ｂ） 振動時の振幅が大きくなる部位を支持するこ
と。

【００１２】このように排気系部材を支持することで、
排気系部材の振動を抑制し、車内の異音を低減してい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように排気系部
材の懸架支持部や連結部を防振構造とすることで、排気
系部材自体の振動を吸収して、あるいは排気系部材同士
や排気系部材から車体への振動の伝達を抑制して、車内
における異音の低減が図られている。

【００１４】しかしながら、静粛性に対する強い要求か
ら排気系部材の防振性能の更なる向上が求められてい
る。本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、排気系部材の防振性や静粛性を更に
高めることのできるエンジンの排気系部材支持構造を提
供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、自身の弾性変形によって
エンジンの排気系部材間を伝達する振動を吸収する振動
吸収機構によって連結されてなる排気系部材を支持する
エンジンの排気系部材支持構造において、静的状態にお
いては前記振動吸収機構に対して荷重が付与されないよ
うに前記排気系部材を可動支持することをその要旨とす
る。

【００１６】上記構成によれば、外部から入力されるエ
ンジンの振動等に基づく応力が排気系部材に付与されな
い静的状態において振動吸収機構には荷重がかからなく
なり、弾性変形のない状態となる。したがって、エンジ
ンの動作時において振動吸収機構に作用する荷重はエン
ジンの振動等の外部入力だけとなり、予め拘束を受けな
い分だけ振動吸収機構の振動吸収機能が発揮されるよう
になり、排気系部材の防振性や静粛性を高めることがで
きるようになる。また、振動吸収機構に作用する荷重が
小さくなるため、その設計も容易となり、製造コストを
低減することもできる。

【００１７】更に、静的状態において振動吸収機構に荷
重が付与されないように排気系部材を可動支持する設計
としておけば、振動吸収機構によって連結される排気系
部材の各部分は、連結がなされいなくとも自律的にそれ
らの連結位置が一致するようになる。そのため、排気系
部材の組み付けも容易となる。

【００１８】また、請求項２に記載の発明は、自身の弾
性変形によってエンジンの排気系部材間を伝達する振動
を吸収する振動吸収機構によって連結されてなる排気系
部材を支持するエンジンの排気系部材支持構造におい
て、前記振動吸収機構によって連結される部位にて分離
されてなる前記排気系部材の各部分の内、少なくとも支
持される部分はそれぞれ単独で支持可能であって、且つ
それら各部分が単独で支持された状態において、前記振
動吸収機構によって連結される連結位置が一致するよう
に前記排気系部材を可動支持することをその要旨とす
る。

【００１９】上記構成とすることで、静的状態において
は振動吸収機構に対して荷重が付与されないよう排気系
部材を可動支持することが可能となり、排気系部材の防
振性や静粛性の向上や、さらには振動吸収機構の設計及
び排気系部材の組み付けの簡易化を図ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車載エンジンの排
気系部材の支持構造として具体化した一実施の形態につ
いて説明する。

【００２１】図１は、本実施の形態における車載エンジ
ンの排気通路の構成を示す斜視図である。本実施の形態
の排気通路は、図３に一例として示した車載エンジンの
排気通路とほぼ同一の構成となっている。したがって、
同一または同等の部材に関しては共通の符号を付すると
共に説明を省略することとする。

【００２２】排気通路の最上流に設けられた排気マニホ
ルド触媒コンバータ１１は、エンジンに固定されてい
る。この排気マニホルド触媒コンバータ１１は、例えば
図４に示したボールジョイント機構や図４に示したフレ
キシブルパイプジョイント機構等の振動吸収機構１８を
介して排気管１４に連結されている。この排気管１４は
連結部１９によって、サブマフラ１２に接続された排気
管１５と固定されている。サブマフラ１２の下流に接続
された排気管１６は、マフラ１３に接続された排気管１
７と振動吸収機構２０を介して連結されている。これら
排気マニホルド触媒コンバータ１１及びサブマフラ１
２、マフラ１３、排気管１４〜１７、振動吸収機構１
８，２０、連結部１９によって排気系部材が構成されて
いる。

【００２３】本実施の形態では、上記排気系部材を自動
車の床部下面に可動支持するための支持構造の設計を行
うにあたり、排気系部材を振動吸収機構１８，２０によ
って連結される部位にて分離された部分毎に個別に支持
構造の設計を行っている。本実施の形態の排気系部材で
は、同図１に示されるように、排気管１４〜１６及び連
結部１９、サブマフラ１２からなる部分Ａと、排気管１
７及びマフラ１３からなる部分Ｂとの２つの部分に分離
される。

【００２４】図２は、上記のように振動吸収機構によっ
て連結される部位にて分離されてなる排気系部材の一部
分を模式的に示した略図である。この排気系部材の一部
分１は、サブマフラやマフラ等の重量部材２と、同重量
部材２と接続された排気管３ａ，３ｂとによって構成さ
れている。そして排気系部材の一部分１は、排気管３
ａ，３ｂの先端部に設けられた振動吸収機構７ａ，７ｂ
を介して排気系部材の他の部分８ａ，８ｂと可動連結さ
れる。

【００２５】これら重量部材２及び排気管３ａ，３ｂに
よって構成される排気系部材の一部分１は、重量部材２
に設けられた３つの支持位置４にて、弾性部材５を介し
て車体床部６に可動支持されている。

【００２６】さて、この排気系部材の一部分１の各支持
位置４は、以下の設計思想に基づき決定される。 （イ） 排気系部材の一部分１は振動吸収機構７ａ，７
ｂにて分離された状態、すなわち一部分１のみが単独で
ある状態においても、自身だけで独立して可動支持可能
であること。すなわち自身に設けられた各支持位置４に
て支持されるだけで、排気系部材の一部分１全体を支持
することができること。 （ロ） さらに、排気系部材の一部分１が単独で支持さ
れた状態で、振動吸収機構７ａ，７ｂによって連結され
る部位の位置が所定の位置となっていること。すなわち
排気管３ａ，３ｂの軸線が、これらと振動吸収機構７
ａ，７ｂを介して連結される排気系部材の他の部分８
ａ，８ｂの連結部の軸線と一致すること。

【００２７】なお支持位置の選定するに際しては、これ
ら（イ）及び（ロ）に加え、先の（ａ）及び（ｂ）に記
載した従来からの設計思想、すなわち振動時の慣性力が
大きな重量部材を支持することや、振動時の振幅が大き
くなる部位を支持することも考慮されている。

【００２８】これを先の図１の排気系部材に適用すると
以下の通りとなる。まず、サブマフラ１２を中心として
構成される部分Ａの場合について説明する。この部分Ａ
が振動吸収機構１８，２０によって連結される部位にて
分離され、部分Ａのみが独立して支持されている状態を
考慮する。この状態で部分Ａを自身に設けられたサポー
ト部材２１〜２３のみを支持位置として支持することが
できるようにする。更に、単独で支持された状態におい
て、振動吸収機構１８によって連結される排気管１４の
上流端がサブマフラ１２の連結位置に位置するように、
また振動吸収機構２０によって連結される排気管１６の
下流端と排気管１７の上流端とが連結可能な位置に位置
するように排気系部材の支持位置を設定する。

【００２９】次に、マフラ１３を中心として構成される
部分Ｂの場合には、この部分Ｂが単独で支持された状態
において、排気管１７の上流端が、振動吸収機構２０を
介して連結される排気管１６の下流端に連結可能な位置
に位置するように支持位置を設定する。

【００３０】以上のように支持位置を設定することで、
エンジンや車体の振動等の排気系部材外部からの応力が
排気系部材に対して一切付与されず、しかも車体が水平
に保たれている静的状態においては、排気系部材の自重
等に基づく荷重が振動吸収機構１８，２０に対して付与
されなくなり、同機構１８，２０の弾性変形が生じない
ようになる。その結果、動作時の振動吸収機構１８，２
０に対しては、振動に基づく荷重のみが作用する。

【００３１】先述したように、これら振動吸収機構１
８，２０は自身の弾性変形でもって排気系部材間を伝達
する振動を吸収する機構である。そのため、本実施の形
態にあっては、排気系部材の自重等に基づく荷重による
拘束のない分だけ振動吸収機構１８，２０の振動吸収機
能を十分に発揮できるようになり、排気系部材の振動を
抑制し、ひいては車内の異音を低減することができるよ
うになる。

【００３２】また、振動以外の荷重が付与されなくなる
ため、振動吸収機構１８，２０に作用する荷重は低減さ
れる。したがって、振動吸収機構１８，２０の強度や耐
久性等に対する要求は低くなるため、設計の簡易化や製
造コストの低減を図ることもできる。

【００３３】更に、上記のように排気系部材を支持する
ようにしておくことで、振動吸収機構１８，２０によっ
て連結される部位同士の位置は自律的に一致するように
なる。本実施の形態の場合、振動吸収機構１８によって
連結される排気マニホルド触媒コンバータ１１の連結部
と排気管１４の上流端との位置及び、振動吸収機構２０
によって連結される排気管１６の下流端と排気管１７の
上流端との位置が自律的に一致するようになる。よっ
て、連結される排気系部材間の軸合わせを行う必要がな
くなり、、排気系部材の組み付けを容易とすることもで
きるようになる。

【００３４】なお、エンジン動作時には排気系部材は排
気ガス等の熱によって膨張するため、同排気系部材の荷
重バランスが変化する。そのため、厳密に云えば、上記
のように排気系部材を支持したとしても、熱膨張に伴い
荷重バランスが変化することで振動吸収機構１８，２０
に振動以外の荷重が付与されることがある。しかしなが
ら、こうした熱膨張によって生じる荷重バランスの変化
は極めて小さなものであり、振動吸収機能に支障を及ぼ
す程のものではなく、十分に無視し得る範囲である。

【００３５】以上説明した本実施の形態の効果を以下に
列記する。 （１）振動吸収機構１８，２０が排気系部材の自重等に
基づく荷重によって予め拘束されていない状態とするこ
とで、その振動吸収機能を十分に発揮させることがで
き、排気系部材の振動を抑制し、車内の異音を低減する
ことができる。

【００３６】（２）振動吸収機構１８，２０によって連
結される部位同士の位置が自律的に一致するようになる
ため、排気系部材の組み付けが容易となる。 （３）振動吸収機構１８，２０に作用する荷重が低減さ
れるため、その設計の容易化や製造コストの低減を図る
こともできる。

【００３７】なお、本発明の実施の形態は、以下のよう
に変更してもよい。 ・排気系部材が排気ガス等により所定長さに熱膨張した
状態を前提とし、同状態において振動吸収機構１８，２
０に振動以外の荷重が付与されないように排気系部材を
可動支持する構成としてもよい。動作時の排気系部材の
温度状態がほぼ一定となることが予め把握されている場
合などには、こうした構成とすることで振動吸収機構１
８，２０の振動吸収機能を更に発揮することができるよ
うになる。

【００３８】・排気系部材の構成の如何に関わらず、上
記実施の形態と同様の支持構造を適用することができ
る。 ・振動吸収機構によって連結され、可動支持される排気
系部材であれば、車載エンジンに限らず他の用途のエン
ジンに対しても上記実施の形態と同様の支持構造を適用
することもできる。

【００３９】・また、排気系部材の可動支持の態様につ
いても、上記実施の形態のように懸架されるかたちで可
動支持されるものに限らず、可動支持部材上に架設する
かたちで可動支持されるもの等、他の態様で可動支持さ
れる排気系部材についても上記実施の形態と同様の支持
機構を適用することもできる。

【００４０】以上説明した本実施の形態より把握される
請求項以外の技術的思想について、以下に列記する。 （イ）前記排気系部材を可動支持するための支持位置の
少なくとも１つは、同排気系部材の重量部材に設けられ
ていることを特徴とする請求項１または２に記載のエン
ジンの排気系部材支持構造。

【００４１】上記構成によれば、振動時の慣性が大きく
なる触媒コンバータやサブマフラ、マフラといった排気
系部材の重量部材を確実に支持することで、排気系部材
の振動を低減できるようになる。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、エンジ
ンの動作時において振動吸収機構に作用する荷重はエン
ジンの振動等の外部入力だけとなり、余計な拘束を受け
ない分だけ振動の吸収性能を向上でき、排気系部材の防
振性や静粛性を高めることができる。また、振動吸収機
構に作用する荷重を低減できるため、その設計も容易と
なる。更に、振動吸収機構によって連結される連結部の
位置が自律的に所定の位置に位置するようになるため、
排気系部材の組み付けも容易となる。

【００４３】また、請求項２に記載の発明によれば、静
的状態においては振動吸収機構に対して荷重が付与され
ないよう排気系部材を可動支持することが可能となり、
排気系部材の防振性や静粛性の向上や振動吸収機構の設
計や排気系部材の組付けの簡易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる一実施形態の排気系部材の支持
構造を備える車載エンジンの排気通路の構成を示す斜視
図。

【図２】同実施形態の排気系部材の一部を模式的に示す
略図。

【図３】従来の排気系部材の構造の一例を示す斜視図。

【図４】ボールジョイント機構の構造を示す部分断面
図。

【図５】フレキシブルチューブジョイントの構造を示す
部分断面図。

【符号の説明】

１…排気系部材の一部分、２…重量部材、３ａ，３ｂ…
排気管、４…支持位置、５…弾性部材、６…車体床部、
７ａ，７ｂ…振動吸収機構、８ａ，８ｂ…排気系部材の
他の部分、１１…排気マニホルド触媒コンバータ（排気
系部材）、１２…サブマフラ（排気系部材）、１３…マ
フラ（排気系部材）、１４〜１７…排気管（排気系部
材）、１８，２０…振動吸収機構、２１〜２６…サポー
ト部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自身の弾性変形によってエンジンの排気系
   部材間を伝達する振動を吸収する振動吸収機構によって
   連結されてなる排気系部材を支持するエンジンの排気系
   部材支持構造において、 静的状態においては前記振動吸収機構に対して荷重が付
   与されないように前記排気系部材を可動支持することを
   特徴とするエンジンの排気系部材支持構造。
2. 【請求項２】自身の弾性変形によってエンジンの排気系
   部材間を伝達する振動を吸収する振動吸収機構によって
   連結されてなる排気系部材を支持するエンジンの排気系
   部材支持構造において、 前記振動吸収機構によって連結される部位にて分離され
   てなる前記排気系部材の各部分の内、少なくとも支持さ
   れる部分はそれぞれ単独で支持可能であって、且つそれ
   ら各部分が単独で支持された状態において、前記振動吸
   収機構によって連結される連結位置が一致するように前
   記排気系部材を可動支持することを特徴とするエンジン
   の排気系部材支持構造。