JP2004116442A - 防振プレート、遮熱板の防振支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】遮熱板の締結ボルトの振動の影響、特にボルトの軸径方向における振動の影響を軽減することを可能とする遮熱板の防振支持構造を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気管（１１）に遮熱板（１２）を支持する遮熱板の防振支持構造において、挿通孔（１７）を形成した防振プレート（１６）と、防振プレートを取り付けた遮熱板（１２）と、防振プレートの挿通孔に挿通して遮熱板を遊動可能に排気管に取り付ける取付ネジ（１３）と、を備え、防振プレートは中空部分を有する中空プレート（１６）の内周側に配置されて挿通孔の外縁を形成する複数の弾性体（１６ａ〜１６ｄ）を含み、各弾性体は少なくとも挿通孔（１７）の孔径方向に弾性力を発生する。
【選択図】　　図１

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、径方向への振動を吸収する防振プレート及びこの防振プレートを使用したエンジン排気系の遮熱板の取付構造に関する。
【従来の技術】
エンジンの燃焼ガスの出口となる排気マニホルドは高温になる。この熱のエンジン周囲の機器への影響を防止するために、遮熱板（ヒートインシュレータ）を取り付けている。遮熱板は、高温、熱による膨張や収縮、エンジンの振動等にさらされるため、遮熱板の取り付けには種々の工夫がなされている。
例えば、実開昭５７−１７１１１６号公報（特許文献１）は、取付ボルトに嵌挿される圧縮バネにより排気マニホルドに対して遮熱板を浮動状態とする遮熱板の取付構造を開示している。実開平２−１１９９２３号公報（特許文献２）は、遮熱板の両面にそれぞれ配置した１対の皿バネの周縁を重ね合わせてボルトで締結し、遮熱板の振動を減衰する遮熱板の取付構造を開示している。また、特開平１１−５０８４２号公報（特許文献３）は、遮熱板と両端にフランジを有するカラーのとの間にメタルメッシュ、ウェーブワッシャを介在させて座付きボルトにて締結することにより、遮熱板の熱による伸縮を吸収する取付構造を開示している。
【特許文献１】
実開昭５７−１７１１１６号公報
【特許文献２】
実開平２−１１９９２３号公報
【特許文献３】
特開平１１−５０８４２号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した遮熱板の取付構造では、排気マニホルドに遮熱板を取り付ける締結ボルトの軸方向の振動については遮熱板への振動の伝搬は軽減されるものの、締結ボルトの径方向における振動についてまでは特に考慮されていない。このため、製造誤差や熱による変形等によって遮熱板の取付孔と排気マニホルドの締結孔とがずれてしまい、遮熱板に固定されているワッシャとカラーとが締結ボルトの径方向において接触し、排気マニホルドの振動が締結ボルトから遮熱板に直接伝搬して放射音が増大したり、いわゆるビビリ音（異音）が発生することが考えられる。
よって、本発明は遮熱板の締結ボルトの振動の影響、特に締結ボルトの軸径方向における振動の遮熱板への影響を軽減することを可能とする防振プレートを提供することを目的とする。
また、本発明は遮熱板の締結ボルトの振動の影響、特に締結ボルトの軸径方向における振動の遮熱板への影響を軽減することを可能とする遮熱板の防振支持構造を提供することを目的とする。
【課題を解決する手段】
上記目的を達成するため本発明の防振プレートは、第１及び第２の部材相互間の振動の伝搬を抑制する防振プレートにおいて、上記第１の部材が存在すべき偏倚可能な挿通孔と上記第２の部材に接続されるべき外周とを有する環状部材と、上記環状部材の内周側に配置されて上記挿通孔の外縁を形成する複数の弾性体と、を含み、各弾性体は少なくとも上記挿通孔の孔径方向に弾性力を発生する。
かかる構成とすることによって、第１の部材が振動すると挿通孔の外縁を実質的に形成する弾性体が揺動して第１の部材の振動を吸収し、第１の部材から第２の部材への振動の伝搬を軽減することが可能となる。
好ましくは、各弾性体が上記挿通孔内の第１の部材の偏倚に対応する弾性力を発生し、上記挿通孔を上記環状部材の所定位置に保つように作用する。それにより、第１の部材が振動して挿通孔を偏倚させてもこれを元の位置に戻し、部材相互の干渉などを回避することが可能となる。
好ましくは、上記弾性体は、更に、上記環状部材の中心軸方向にも弾性力を発生する。それにより、例えば、締結ボルト（第１の部材）の軸径方向のみならず、軸方向の振動についてもこの伝搬を抑制することが可能となる。
好ましくは、上記複数の弾性体が上記挿通孔の孔中心に対して対称的になるように配置される。それにより、振動の減衰特性を孔径の各方向において同様になるように設定することが可能となる。
好ましくは、上記複数の弾性体が上記環状部材と一体的に形成される。それにより、防振プレートを安価に得ることが可能となる。
好ましくは、上記弾性体は長手の板状体、線状部材、環状部材を含む。それにより、比較的簡単な構成で弾性体を得ることが可能となる。
好ましくは、上記弾性体は、上記環状部材の一面から上記環状部材の中心軸方向に偏倚している。それにより、挿通孔の中心軸方向における振動の吸収が可能となる。
好ましくは、上記環状部材はワイヤーメッシュを含む。それにより、防振プレートを安価に得ることが可能となる。
好ましくは、上記第１の部材は上記挿通孔に相対的に遊動可能に挿通される。それにより、第１の部材と防振プレート間の所要の位置精度を緩和する。また、第１の部材（震動源）と防振プレートとの接触を可及的に回避して小振動の伝搬を防止する。
本発明の遮熱板の防振支持構造は、内燃機関の排気管に遮熱板を支持する遮熱板の防振支持構造において、挿通孔を形成した防振プレートと、上記防振プレートを取り付けた遮熱板と、上記防振プレートの挿通孔に挿通して上記遮熱板を遊動可能に上記排気管に取り付ける取付ネジと、を備え、上記防振プレートは中空部分を有する中空プレートの内周側に配置されて上記挿通孔の外縁を形成する複数の弾性体を含み、各弾性体は少なくとも上記挿通孔の孔径方向に弾性力を発生する。
かかる構成とすることによって、遮熱板の締結具の軸径方向における排気管からの振動の遮熱板への伝搬を減少させることが可能となる。
好ましくは、各弾性体が上記取付ネジの振動に伴って揺動することによって上記取付ネジからその径方向に伝搬する振動を吸収する。
好ましくは、上記弾性体は、更に、上記取付ネジの軸方向にも弾性力を発生するように形成され、それにより、上記取付ネジからその軸方向に伝搬する振動をも吸収する。
好ましくは、上記防振プレートは略環状の弾性板体によって形成され、上記弾性体はこの弾性板体の一部によって形成される。それにより、ワッシャと同様に打抜き等によって環状体を製造することも可能となり、組み立ても容易である。
好ましくは、上記防振プレートはワイヤーメッシュ構造体によって形成され、各弾性体はメッシュを形成する単位のワイヤによって形成される。それにより、安価に防振プレートを形成することが可能となる。
好ましくは、上記防振プレートは、上記挿通孔を囲むように配置された複数の環状弾性体を含み、各環状弾性体は少なくとも該挿通孔の孔径方向に弾性力を発生する。それにより、挿通孔の径方向に伝搬する振動を環状弾性体によって吸収することが可能となる。
好ましくは、上記防振プレートは、上記複数の弾性体を上記挿通孔の中心に対して対称的に配置する。それにより、挿通孔の径方向に伝搬する振動の吸収特性を各径方向において等しくすることが可能となる。
好ましくは、上記取付ネジは、両端にフランジが形成されたカラーを介して上記防振プレートを挿通することによって上記遮熱板を上記排気管から離間させる。それにより、取付ネジ（例えば、締結ボルト）による締め付け量を一定に制限すると共に、遮熱板を排気管から一定の距離に離間させる。
好ましくは、上記挿通孔と上記カラーとの間には隙間が設けられる。予め一定の遊び（隙間）を設けることによって排気管の締結具取付位置（ボス孔等）と遮熱板の取付部位置とのずれによる取付不良や部材間の熱膨張率の差異による破損を回避する。また、カラーと挿通孔の外縁を形成する弾性体との接触を回避し、小振動による振動の伝搬を防止する。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図６は、エンジンの排気系の一部である排気マニホルドに設けられる遮熱板（ヒートインシュレータ）を説明する斜視図である。
排気マニホルド１１は排気管の一種であり、図示しないエンジンのシリンダヘッドの側面に取り付けられ、各シリンダから排出される排気ガスを枝管で集めて三元触媒に導く。三元触媒で浄化された排気ガスは、図示しないサブマフラ、メインマフラ等へと導かれる。排気マニホルド１１には高温ガスが排出されるので、耐熱性、耐食性に優れた材料、例えば、ステンレスが使用される。排気マニホルド１１からの熱輻射がこの近傍の機器に影響を与えないように、排気マニホルド１１に遮熱板１２を取り付けている。取付けは、概略、締結具としてのボルト（ネジ）１３を遮熱板１２の取付部１０に挿通し、排気マニホルド１１に設けられたボス孔１４に締結することによって行われる。
図１は、排気マニホルド１１と遮熱板１２との取付部分を説明するものであり、同図（ａ）は、取付部分の断面図、同図（ｂ）は図（ａ）に示されるＡ−Ａ方向における防振プレート１６の断面図を示している。
図１（ａ）に示されるように、遮熱板１２の取付部１０には取付孔が形成されている。この取付孔の縁に断面略Ｓ字状の環状のグロメット１５が取り付けられ、更に、このグロメット１５の内周側に防振プレート１６が取り付けられている。このようにして遮熱板１２に固定される防振プレート１６は、防振プレート１６の中央部に形成された挿通孔１７内に配置された筒状のカラー１８を介してボルト１３によって排気マニホルド１１の台座部１９に形成されたボス孔１４に取り付けられる。挿通孔１７による中空の防振プレート１６とカラー１８との間には遊びが設けられ、遮熱板１２及び防振プレート１６はカラー１８（あるいはボルト１３）に対して遊動可能である。カラー１８はその両端部にそれぞれ形成されたフランジ１８ａ及び１８ｂによってボルト１３のボス孔１４への締め込み量を制限する。また、このフランジ１８ａ及び１８ｂによって防振プレート１６のボルト軸方向における移動範囲を制限して、遮熱板１２を排気マニホルド１１から浮動状態とし、一定の距離に保っている。
カラー１８は、例えば、図３に示すように、上下２つの部材を組み合わせて構成することができ、防振プレート１６を挿通するフランジ付きカラー１８を実現できる。
防振プレート１６は、例えば、図１（ｂ）に示すように内部に挿通孔１７が形成された中空の円板あるいは環状体である。尤も、外周は多角形でもよく、円板に限定されるものではない。防振プレート１６は弾力性を有する薄い板体であり、好ましくは金属板であるが、耐熱プラスチックを使用することも可能である。防振プレート１６は、その中央部に挿通孔１７を形成しているために、外周側は環状部分となっている。該環状部の内周側には、この内周側を一周するように複数の弾性体１６ａ〜１６ｄが形成されている。各弾性体は、例えば、環状部からカラー１８の側方に延在する、あるいは環状部の内周に沿って延在する、長手の板状体であり、これを孔１７の中心周りに複数配置することによって、カラー１８を弾性体で取り囲む。従って、弾性体１６ａ〜１６ｄの外縁が挿通孔１７の孔形状を実質的に決定している。別言すれば、カラー１８によって弾性体が押されて挿通孔１７が偏倚あるいは変形すると押圧された弾性体が弾性力を発生して挿通孔１７を元の位置あるいは元の形に戻すように作用する。
各弾性体１６ａ〜１６ｄは、カラー１８（あるいはボルト１３）の軸心と防振プレート１６の挿通孔中心との径方向における相対的な偏倚（ずれ）量に対応した弾性力を発生する。このような偏倚は排気マニホルドの振動（エンジン振動）によって生じ得る。カラー１８がエンジン振動によって変動しても所定範囲内の変動であれば、弾性体１６ａ〜１６ｄ部分が揺動して振動を吸収し、環状部が取り付けられた遮熱板への振動の伝搬を抑制（軽減）する。
また、上述のように、防振プレート１６の挿通孔１７は、カラー１８との間に適当な遊びが生ずるように孔形状を形成している。それにより、遮熱板１２の取付部１０とボス孔１４とのずれによる取付困難や、カラー１８と防振プレート１６の過干渉を回避している。
このような環状部と複数の弾性体を有する防振プレート１６は、一枚の薄板を打抜くことによって、あるいは更に適宜に熱処理を加えて得ることが可能である。各弾性体は後述のように種々の形状のものを適宜に使用することができる。
上述した第１の実施例によれば、遮熱板１２の取付孔１７と排気マニホルド１１のボス孔１４との位置がずれた場合、カラー１８と防振プレート１６はボルト１３の半径方向で接触する。その場合でも、防振プレート１６の半径方向の剛性が非常に低いため、排気マニホルド１１の振動は遮熱板１２にあまり伝わらず、遮熱板１２からの放射音の悪化は抑制される。
図２は、本発明の第２の実施例を示している。図２（ａ）は、排気マニホルド１１と遮熱板１２との取付部分の断面図、同図（ｂ）は図（ａ）に示されるＡ−Ａ方向における防振プレート１６の断面図、同図（ｃ）は、図（ｂ）の防振プレート１６のＢ−Ｂ方向における断面図、同図（ｄ）は、図（ｂ）の防振プレート１６のＣ−Ｃ方向における断面図を示している。各同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
この第２の実施例では、防振プレート１６の内周側に形成された複数の弾性体に防振プレート１６の径方向のみならずその軸方向においても防振効果を発揮させる。このため、この実施例では、防振プレート１６の中心軸（あるいはボルト１３の軸）方向に、図２（ｂ）乃至同図（ｄ）に弾性体１６ａ’〜１６ｄ’として示すように、各弾性体を軸方向に偏倚させる曲げ加工を施している。これによって、各弾性体に防振プレート１６の径方向のみならず、その軸方向にも偏倚に応じた弾性力を発生させる。他の構成は図１の場合と同様である。
かかる構成とすることによって、ボルト１３の軸方向において防振プレート１６とカラーのフランジ１８ａ又は１８ｂとが接触した場合にも遮熱板１２への振動伝達を抑制することが可能となる。
図４は、本発明の第３の実施例を示している。この例では、防振プレート１６として網状の金属板を使用している。他の構成は図１と同様である。
この防振プレート１６の軸方向の振動は網状金属板１６自体の軸方向の剛性が低いために適当な弾性力となって振動の伝搬を抑制することが可能である。また、網状の防振プレート１６の中央の挿通孔１７の周囲のメッシュを構成する単位ワイヤ１６ｅを周方向に適宜に曲げることにより、カラー１８と単位ワイヤ１６ｅとが接触したときの半径方向の剛性を下げて適当な弾性力とし、遮熱板１２に伝搬する振動の減衰に利用することが可能である。
図５は、本発明の第４の実施例を示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明を省略する。
この実施例では、板状の弾性体に代えて環状の弾性体を使用する。この環状の弾性体を中央の挿通孔の周りに環状に配置することによって径方向の振動の伝搬を抑制する。すなわち、既述した防振プレート１６とその弾性体１６ａ〜１６ｄを、環状のベースプレート２０と環状の弾性体２０ａ〜２０ｄとによって構成している。ベースプレート２０は外周をグロメット１５に固定され、その上面に複数の環状弾性体２０ａ〜２０ｄを挿通孔を１７を囲むように取り付けている。環状弾性体２０ａ〜２０ｄの各々は少なくともベースプレート２０の径方向に伸縮可能に取り付けられ、その弾性力によってカラー１８の振動を吸収する。
このような構成によっても図１に示す場合と同様に、カラー１８（あるいはボルト１３）から伝搬する径方向の振動の伝搬を軽減することが可能である。
このように、本発明の実施の形態にかかる防振プレートや防振構造によれば、排気マニホルドへの遮熱板の取付に際して、締結ボルトの径方向における振動や、締結ボルトの径方向及び軸方向における振動を吸収し得る防振プレートを介して取り付けるので、製造上の誤差や熱による変形等により、排気マニホルドの締結ボルトと遮熱板の取付部の位置にずれが生じた場合でも、排気マニホルドの振動は防振プレートによって吸収・緩和されるので遮熱板からの放射音の悪化を回避可能となる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の防振プレート及び遮熱板の防振構造によれば、排気マニホルドの締結ボルトから遮熱板に伝搬する振動が減少するので遮熱板からの放射音を抑制可能となって好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例を説明する説明図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施例を説明する説明図である。
【図３】図３は、分割型カラーの例を説明する説明図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施例を説明する説明図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施例を説明する説明図である。
【図６】図６は、排気マニホルドへの遮熱板の取付を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１０　遮熱板の取付部
１１　排気マニホルド
１２　遮熱板
１３　締結ボルト
１４　ボス孔
１５　グロメット
１６　防振プレート
１７　挿通孔
１８　カラー

Claims (19)

1. 第１及び第２の部材相互間の振動の伝搬を抑制する防振プレートであって、
   前記第１の部材が存在すべき挿通孔と前記第２の部材に接続されるべき外周とを有する環状部材と、
   前記環状部材の内周側に配置されて前記挿通孔の外縁を形成する複数の弾性体と、を含み、
   各弾性体は少なくとも前記挿通孔の孔径方向に弾性力を発生する、防振プレート。
2. 各弾性体が前記挿通孔内の前記第１の部材の偏倚に対応する弾性力を発生し、前記第１の部材を前記挿通孔内の所定位置に保つように作用する請求項１に記載の防振プレート。
3. 前記弾性体は、更に、前記環状部材の中心軸方向にも弾性力を発生する請求項１又は２に記載の防振プレート。
4. 前記複数の弾性体が前記挿通孔の孔中心に対して対称的になるように配置される請求項１乃至３のいずれかに記載の防振プレート。
5. 前記複数の弾性体が前記環状部材と一体的に形成される請求項１乃至４のいずれかに記載の防振プレート。
6. 前記弾性体は前記環状部材の内周に沿って延在する長手の板状体を含む請求項１乃至５のいずれかに記載の防振プレート。
7. 前記弾性体は前記環状部材の内周に沿って配置された線状部材を含む請求項１乃至５のいずれかに記載の防振プレート。
8. 前記弾性体は、前記環状部材の一面から前記環状部材の中心軸方向に偏倚している請求項１乃至７のいずれかに記載の防振プレート。
9. 前記環状部材はワイヤーメッシュを含む請求項１乃至８のいずれかに記載の防振プレート。
10. 前記第１の部材は前記挿通孔に相対的に遊動可能に挿通される請求項１乃至９のいずれかに記載の防振プレート。
11. 内燃機関の排気管に遮熱板を支持する遮熱板の防振支持構造であって、
    挿通孔を形成した防振プレートと、
    前記防振プレートを取り付けた遮熱板と、
    前記防振プレートの挿通孔に挿通して前記遮熱板を遊動可能に前記排気管に取り付ける取付ネジと、を備え、
    前記防振プレートは中空部分を有する中空プレートの内周側に配置されて前記挿通孔の外縁を形成する複数の弾性体を含み、各弾性体は少なくとも前記挿通孔の孔径方向に弾性力を発生する、防振支持構造。
12. 各弾性体が前記取付ネジの振動に伴って揺動することによって前記取付ネジからその径方向に伝搬する振動を吸収する請求項１１記載の防振支持構造。
13. 前記弾性体は、更に、前記取付ネジの軸方向にも弾性力を発生するように形成され、それにより、前記取付ネジからその軸方向に伝搬する振動をも吸収する請求項１１又は１２に記載の防振支持構造。
14. 前記防振プレートは略環状の弾性板体によって形成され、前記弾性体はこの弾性板体の一部によって形成される請求項１１乃至１３のいずれかに記載の防振支持構造。
15. 前記防振プレートはワイヤーメッシュ構造体によって形成され、各弾性体はメッシュを形成する単位のワイヤによって形成される請求項１１乃至１３のいずれかに記載の防振支持構造。
16. 前記防振プレートは、前記挿通孔を囲むように配置された複数の環状弾性体を含み、各環状弾性体は少なくとも該挿通孔の孔径方向に弾性力を発生する請求項１１乃至１３のいずれかに記載の防振支持構造。
17. 前記防振プレートは、前記複数の弾性体を前記挿通孔の中心に対して対称的に配置する請求項１１乃至１６のいずれかに記載の防振支持構造。
18. 前記取付ネジは、両端にフランジが形成されたカラーを介して前記防振プレートを挿通することによって前記遮熱板を前記排気管から離間させる、請求項１１乃至１７のいずれかに記載の防振支持構造。
19. 前記挿通孔と前記カラーとの間には隙間が設けられる請求項１８に記載の防振支持構造。

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