JP2005220821A - 排気管 - Google Patents

Abstract

【課題】保持部材の接触面圧を好適に保つことが可能であるとともに、保持部材を滑らかに摺動できる排気管を提供する。
【解決手段】外管１７とその内側に配置される内管１８との一端部を互いに固定する。両管１７，１８の間に形成される隙間１９に、両管１７，１８それぞれに対して摺動可能なスペーサ２１を設け、このスペーサ２１の断面を略円形状にする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば内燃機関等に用いられる排気管に関するものである。

従来、内燃機関では、遮音性の向上や排気を保温して触媒浄化性能を向上させる目的から、外管と、その内側に隙間ができるように挿入配置される内管とから二重管構造とした排気管（特許文献１参照）が知られている。この種の排気管の一端側は外管と内管とがスポット溶接等で固着されている一方、他端側は外管と内管との隙間に摺動可能な保持部材が介在されている。この構成にすることで、内管と外管との熱膨張量に差が生じても、内管と外管とを相対的に変位させることができ、熱応力による排気管の損傷が防止される。
実開昭６３−１７０５１９号公報

ところが、上述した保持部材は、断面が矩形状（長方形状）に形成されているため、内管及び外管の組み付け誤差により、それら両管の隙間の寸法が小さくなると、両管に対して保持部材の接触圧が高くなることがある。接触圧が高いと、保持部材が摺動するときに異音の発生を招く。特に、保持部材のコーナ部は角張っているため、この部分が擦れると大きな摺動音を発する要因となっている。

又、保持部材が摺動時するときにおいて、保持部材のコーナ部に位置する直角部分が外管及び内管に引っかかりやすく、保持部材を滑らかに摺動させることができない。そのため、内管と外管とを相対的に変位させにくく、内管と外管との熱膨張差を吸収しにくくなり、保持部材の役割である熱応力による排気管の損傷を防止する機能が低下する。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、保持部材の接触面圧を好適に保つことができるとともに、保持部材を滑らかに摺動させることが可能な排気管を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、外管とその内側に配置される内管との一端部を互いに固定し、前記両管の間に形成される隙間に、両管それぞれに対して摺動可能な保持部材を設けた排気管において、前記保持部材の断面を略円形状にしたことを要旨とする。

この構成によれば、外管と内管との組み付け誤差により、隙間の寸法が小さくなることがあっても、保持部材は断面楕円形状なる状態で隙間に挿入され、保持部材の面圧が大きく変化することはない。よって、外管及び内管の温度差による熱膨張量に差が生じて、両管がその軸線方向に沿って相対的に変位したときに、保持部材を滑らかに摺動させることができるため、保持部材が摺動するときにおける異音の発生を防止できるとともに、熱応力による排気管の損傷防止機能が低下するのを防止できる。更に、保持部材を滑らかに摺動させることができるため、保持部材そのものの耐久性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の排気管において、前記保持部材は、ワイヤメッシュを圧縮成形することで弾性変形可能に形成されていることを要旨とする。
この構成にすれば、保持部材の減衰力を大きくすることができるため、外管又は内管が振動するようなことがあっても、その振動を保持部材によって短時間で無くすことができる。

［第１実施形態］
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関であるエンジン１１には各気筒からの排気（燃焼ガス）を一箇所に集中させるための排気マニホールド１２が接続されており、排気マニホールド１２の下流端には二重管構造を有する複数の排気管１３，１４が溶接によって直列に接続されている。下流側に位置する排気管１４は、接続管１５を介して図示しない触媒コンバータ或いはマフラーに接続されている。上流側の排気管１３と下流側の排気管１４とでは、長さや曲げ形状に違いはあるものの基本的には同一構成であるため、下流側の排気管１４ついてのみ説明し、上流側の排気管１３については排気管１４と同一符号を付し説明を省略する。

図２に示すように、排気管１４は、外管１７と、その内部に挿入された内管１８とを備え、両管１７，１８の間には隙間１９が形成されている。外管１７及び内管１８の上流側端部（一端部）は、溶接によって固着されており、下流側端部（他端部）における隙間１９には保持部材としてのスペーサ２１が摺動可能に挿入されている。両管１７，１８の間に摺動可能なスペーサ２１が介在されていることにより、両管１７，１８の隙間１９が保持されるとともに、両管１７，１８の温度差による熱膨張量に差が生じたとしても、両管１７，１８を軸線方向に沿って相対的に変位させることが可能となっている。

図３に示すように、スペーサ２１は、メリヤス状に編組したワイヤメッシュ（金属細線）をプレス成形して全体が環状かつ断面が円形状をなすように形成され、適度な弾性力を有している。なお、スペーサ２１の断面形状は、略円形状であればよく、例えば楕円形状に変更することも可能である。スペーサ２１の太さは両管１７，１８の隙間１９の寸法よりも僅かに大きく設定されている。そのため、スペーサ２１を隙間１９に挿入した状態では、スペーサ２１に対して適度な圧接力が加わっているが、この圧接力はスペーサ２１の摺動を滑らかにする程度の大きさである。

内管１８の外周面においてスペーサ２１の両側に位置する箇所には、２つのストッパ２３，２４が間隔をおいて形成されている。このストッパ２３，２４は、プレス成形によって外管１７側に向けて環状をなすように張り出されており、その張り出しによって隙間１９が狭められている。そのため、ストッパ２３，２４があることにより、スペーサ２１は、その摺動範囲が両ストッパ２３，２４の間となるように移動規制されている。

従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）外管１７と内管１８との組み付け誤差によって、それらの隙間１９の寸法が小さくなっても、図４に示されるように断面円形状のスペーサ２１が断面楕円形状に変形するため、スペーサ２１の接触圧が極端に大きくならないとともに、変形したとしても依然として片当たりがない。そのため、外管１７及び内管１８の温度差による熱膨張量に差が生じて、両管１７，１８がその軸線方向に沿って相対的に変位したときに、スペーサ２１の摺動を滑らかにすることができるため、スペーサ２１の摺動時に異音が発生するのを防止できる。それとともに、外管１７と内管１８との熱膨張差を十分に吸収することができ、排気管１４が強度的な不具合をきたすのを防止することができる。しかも、スペーサ２１を滑らかに摺動させることができるため、スペーサ２１の摩耗がほとんどなく、それ自体の耐久性を向上させることができる。

（２）スペーサ２１はワイヤメッシュを用いて形成されていることから、例えば耐熱性を有する合成ゴム等に比べて減衰力を高くすることができ、排気圧やエンジンの振動等により、外管１７及び内管１８が振動することがあっても、その振動を短時間で無くすことができる。

（３）スペーサ２１の断面は円形状に形成されているため、外管１７と内管１８との間の隙間１９に挿入する際に引っかかりにくく、スムーズに挿入することができ、組み付け作業性の向上を図ることができる。

（４）スペーサ２１の径を従来技術で示した長方形状をなすスペーサの厚み（短辺）と同じにした場合に、それらスペーサの断面積を比較すると、本実施形態で示したスペーサ２１の断面積方が従来技術に示すスペーサのそれよりも小さくすることができる。よって、ワイヤメッシュの使用量を少なくすることができるため、スペーサ２１の製造コストを低減することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態を、前記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
前記実施形態ではマフラーが配置されている箇所よりも上流側にある排気管１３，１４について具体化したが、本実施形態では自動車用マフラーに具体化されている。

図５に示すように、自動車用マフラー３１は、上流側端部にガス導入口３２ａ、下流側端部にガス排出口３２ｂを有するマフラー本体（外管）３２を備えている。マフラー本体３２のガス導入口３２ａには、外部から上流側排気管３３の端部が挿入されるともに、マフラー本体３２内の拡散室３４に収容されたインナーパイプ（内管）３５の上流側端部が挿入され、インナーパイプ３５の上流側端部は、マフラー本体３２のガス導入口３２ａ及び上流側排気管３３の端部に対して溶接固定されている。一方、マフラー本体３２のガス排出口３２ｂには、外部から下流側排気管３６の端部が挿入されるとともに、前記インナーパイプ３５の下流側端部が挿入され、インナーパイプ３５の下流側端部は溶接されず、マフラー本体３２のガス排出口３２ｂ及び下流側排気管３６の端部のみが溶接固定されている。

インナーパイプ３５の外周面には、その内外へ排気圧力が自在に移動できるように、多数の通気孔３５ａが同インナーパイプ３５の全長に亘って形成されている。そして、エンジンの排気が上流側排気管３３からマフラー本体３２の内部にあるインナーパイプ３５に流れると、排気圧力の一部が多数の通気孔３５ａを介して外側の拡散室３４に拡散することにより、排気による騒音が低減される。なお、拡散室３４内にはグラスウール等の吸音・緩衝材が充填されることもある。これらの構造は、従来一般的な構造であり、上記の構造に限定されるものではない。

マフラー本体３２のガス排出口３２ｂとインナーパイプ３５の下流側端部との間には隙間３７が形成され、この隙間３７には前記実施形態で既に説明した断面円形状のスペーサ３８が挿入されている。スペーサ３８が設けられていることにより、前記隙間３７が保持されるとともに、マフラー本体３２とインナーパイプ３５との熱膨張量に差が生じても、それらを軸線方向に相対的に変位できるようになっている。スペーサ３８は、インナーパイプ３５における下流側端部の外周面に曲げ形成された２つのストッパ３９，４０によって摺動範囲が規制されるようになっている。以上のように、本実施形態においても、マフラー本体３２とインナーパイプ３５の組み付け誤差によって、そられらの隙間３７の寸法が小さくなったとしても、スペーサ３８を断面円形状としたので、スペーサ３８の接触圧が極端に大きくなるのを防止できる。そのため、スペーサ３８をスムーズに摺動できるとともに、熱膨張によってインナーパイプ３５がその軸線方向に伸びるときに異音が発生するのを防止できる。

［変更例］
本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・第１実施形態では、外管１７及び内管１８の上流側を固定し、下流側にスペーサ２１を設けたが、この関係を逆にし、外管１７及び内管１８の上流側を溶接せずにスペーサ２１を設け、下流端を溶接固定してもよい。

・第１実施形態では、内管１８の外周面に２つのストッパ２３，２４を形成したが、これらのストッパを外管１７の内周面から内管１８に向けて張り出すように形成してもよい。或いは、２つあるストッパのうち一方を外管１７に形成し、他方を内管１８に形成してもよい。

・第１実施形態ではスペーサ２１を１つ設けたが、複数のスペーサ２１を、両管１７，１８の上流側から下流側に亘って所定の間隔をおいて配置してもよい。スペーサ２１を複数設けることは、両管１７，１８の全長が長い場合や、大きく曲げ形成されている場合に、エンジンの振動や排気圧によって両管１７，１８が振動して当たるのをよりいっそう効果的に防止することができる。

・第１実施形態では、排気管１４に接続管１５を外嵌した状態で溶接したが、図６に示すように、外管１７の端面に、フランジ部４６を直接溶接してもよい。この場合、外管１７に外挿されるフランジ部４６を溶接した際に、裏ビード４７が外管１７の内側に形成される。しかしながら、断面円形状のスペーサ２１は、従来技術で示した矩形状（長方形状）をなすものよりも小さくできるため、スペーサ２１から溶接位置までの距離４８を短くすることが可能となる。よって、排気管１４の下流端部にできるだけ近い位置で曲げ形成することができるので、設計上の自由度を高くすることができる。

一実施形態においてエンジンから延びる排気管の概略図。 同じく、排気管の断面図。 同じく、排気管の要部拡大断面図。 同じく、スペーサが潰れている状態を示す断面図。 第２実施形態における自動車用マフラーの断面図。 別の実施形態において、排気管の端部の構成を変更した場合の断面図。

符号の説明

１３，１４…排気管、１７…外管、１８…内管、１９…隙間、２１…スペーサ（保持部材）、３２…マフラー本体（外管）、３５…インナーパイプ（内管）、３７…隙間。

Claims (2)

1. 外管とその内側に配置される内管との一端部を互いに固定し、前記両管の間に形成される隙間に、両管それぞれに対して摺動可能な保持部材を設けた排気管において、前記保持部材の断面を略円形状にした
   ことを特徴とする排気管。
2. 請求項１に記載の排気管において、前記保持部材は、ワイヤメッシュを圧縮成形することで弾性変形可能に形成されている
   ことを特徴とする排気管。

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