JP2007285151A - 排気管の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】上流側の球面継手と下流側の球面継手との間で、エンジンから伝達される前後・上下・左右方向の全ての方向の振動を吸収し、その振動が下流側の球面継手よりも下流側へ伝達されることを防止する。
【解決手段】エンジン１の排気系３の途中に、上流側球面継手１１、中間球面継手１３、下流側球面継手１２が排気上流側から順に設けられており、さらに、上流側球面継手１１における排気管の揺動中心１１ａと下流側球面継手１２における排気管の揺動中心１２ａとを結ぶ直線Ｌに対して、中間球面継手１３における排気管の揺動中心１３ａがオフセットされている。上記直線Ｌに対する中間球面継手１３の揺動中心１３ａのオフセット量Ｄを少なくとも中間球面継手１３の球面半径ｒに設定することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気系の振動を吸収するための排気管の接続構造に関する。

従来、自動車等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）の排気系において、例えば、エンジンのロール振動等のようなエンジンからの振動を排気系の下流側に伝達させないようにするために、排気管を１つまたは２つの球面継手（ボールジョイント）を介して接続するようにした排気管の接続構造が知られている。

しかし、球面継手を１つだけ用いた排気管の接続構造では、球面継手自体には軸方向の振動を吸収する機能がないため、その軸方向に沿った方向（例えば、前後方向）の振動が伝達（入力）された場合には、その振動を低減できないといった問題点がある。

球面継手を２つ用いた排気管の接続構造では、２つの球面継手の揺動中心間の距離が不変であるため、２つの球面継手の揺動中心を結ぶ直線に沿った方向（例えば、前後方向）の振動を低減できない。また、２つの球面継手で振動方向を他の異なる方向へ変換することによってエンジンからの振動を低減するが、その変換によって他の方向の振動が発生するため、発生した振動が下流側の球面継手よりも下流側の排気管に伝達されてしまうという問題点がある。

そこで、従来では、２つの球面継手とダイナミックダンパとを組み合わせて内燃機関の排気系の振動を吸収させようとした排気管の接続構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、２つの球面継手の弾性係数および２つの球面継手間の排気系構成部材の質量を調整することによって、ダイナミックダンパの弾性係数および質量を調整して、ダイナミックダンパの共振周波数、つまり、振動を吸収する周波数を調整するようにしている。そして、これにより、必要な振動吸収性能を得ようとしている。
特開２００６−９７５３号公報

しかし、上述のようなダイナミックダンパを用いた場合には、特定の振動だけしか効果的に吸収することができず、エンジンから伝達される前後・上下・左右方向の全ての方向の振動を吸収することができるわけではない。したがって、その点で改善の余地がある。

本発明は、そのような点に着目してなされたものであり、内燃機関の排気系の途中に複数の球面継手を設けることによって、上流側の球面継手と下流側の球面継手との間で、エンジンから伝達される前後・上下・左右方向の全ての方向の振動を吸収することができるような排気管の接続構造を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、内燃機関の排気系の途中に球面継手が設けられ、球面継手を介してその両側の排気管が球面継手における揺動中心を中心に互いに揺動可能に接続されるようにした排気管の接続構造であって、前記排気系の途中に３つの球面継手が排気上流側から順に設けられ、上流側の球面継手における排気管の揺動中心と下流側の球面継手における排気管の揺動中心とを結ぶ直線に対して、中間の球面継手における排気管の揺動中心がオフセットされていることを特徴としている。

上記構成によれば、内燃機関から排気マニホールドを介して排気系の途中に設けられた上流側の球面継手に振動が入力されると、その振動にしたがって上流側の球面継手が変位する。それとともに、その上流側の球面継手の変位に追従して、中間の球面継手の両側の排気管が揺動する。このとき、上流側の球面継手と下流側の球面継手との間で、内燃機関からの振動により上流側の球面継手が変位した方向および距離に対応して、上流側の球面継手が下流側の球面継手に対し変位するように、中間の球面継手の両側の排気管が揺動して、内燃機関からの振動が上流側の球面継手と下流側の球面継手との間で吸収される。これにより、下流側の球面継手の揺動中心が変位しないので、内燃機関からの振動が下流側の球面継手よりも下流側へ伝達されることが防止される。このことは、内燃機関から排気系に伝達される振動方向が、上記両揺動中心間を結ぶ直線に沿う方向（例えば、前後方向）である場合にも、上記両揺動中心間を結ぶ直線に直交する方向（例えば、上下・左右方向）である場合にも当てはまる。

したがって、上流側の球面継手と下流側の球面継手との間で、内燃機関から排気系に伝達される前後・上下・左右方向の全ての方向の振動を吸収することができ、その振動が下流側の球面継手よりも下流側へ伝達されることが防止できる。これにともない、車内振動および車内騒音を低減することができる。

ここで、中間の球面継手に接続される上流側の排気管と下流側の排気管を、中間の球面継手の揺動中心を中心としてスムーズに揺動させるためには、上記両揺動中心間を結ぶ直線に対する中間の球面継手の揺動中心のオフセット量を、少なくとも中間の球面継手における排気管の揺動中心から球摺動面までの距離に設定することが好ましい。

本発明によれば、上流側の球面継手と下流側の球面継手との間で、内燃機関から排気系に伝達される前後・上下・左右方向の全ての方向の振動を吸収することができ、その振動が下流側の球面継手よりも下流側へ伝達されることが防止できる。これにともない、車内振動および車内騒音を低減することができる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の排気管の接続構造を適用する内燃機関の排気系の概略構成図である。

内燃機関としてのエンジン１は、例えば、自動車に搭載される直列４気筒エンジンであって、エンジン１には排気マニホールド２が設けられている。排気マニホールド２に排気系３が接続されている。なお、この例では、エンジン１は、自動車のエンジンルームにクランク軸を車幅方向とする横置きに搭載されているものとする。

排気系３には、排気ガスの上流側から順に、振動吸収部１０、触媒コンバータ４、センターマフラ５、および、リヤマフラ６が配設されている。具体的には、触媒コンバータ４は、排気マニホールド２に後述する振動吸収部１０を介して接続されている。触媒コンバータ４には、センターマフラ５が一対のフランジ２１，２１を介して接続されている。さらに、そのセンターマフラ５にリヤマフラ６が排気管（センターパイプ）２２および一対のフランジ２３，２３を介して接続されており、このリヤマフラ６に排気管（テールパイプ）２４が接続されている。また、後述する振動吸収部１０の下流側球面継手１２よりも下流側の排気管、および、触媒コンバータ４とセンターマフラ５とリヤマフラ６は、複数のサポート部材２５によって車体に支持されている。このようなエンジン１の排気系３では、触媒コンバータ４によってエンジン１からの排気ガスが浄化され、センターマフラ５およびリヤマフラ６によって排気音が減衰される。

次に、排気系３の排気マニホールド２と触媒コンバータ４との間に設けられる振動吸収部１０について、図１〜図４を用いて詳しく説明する。

振動吸収部１０には、上流側から順に、上流側球面継手１１、屈曲形状の上流側フロントパイプ１４、中間球面継手１３、屈曲形状の下流側フロントパイプ１５、および、下流側球面継手１２が配設されている。具体的には、上流側球面継手１１によって、排気マニホールド２と上流側フロントパイプ１４とが所定の接続角度で接続されている。中間球面継手１３によって、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが所定の接続角度で接続されている。下流側球面継手１２によって、下流側フロントパイプ１５と触媒コンバータ４から延びる排気管４ａとが所定の接続角度で接続されている。

各球面継手１１，１３，１２の構造として、例えば、図２に示すようなものが挙げられる。図２では、上流側球面継手１１の構造のみを示すが、下流側球面継手１２および中間球面継手１３の構造も同様である。上流側球面継手１１は、排気マニホールド２の下流側開口端外周部に設けられた平面状の平面管フランジ１１ｂと、上流側フロントパイプ１４の上流側開口端外周部に設けられた球面状の球面管フランジ１１ｃと、両フランジ１１ｂ，１１ｃ間に挟持されたガスケット１１ｄと、両フランジ１１ｂ，１１ｃを締結するためのボルト１１ｅ，１１ｅ、および、ナット１１ｆ，１１ｆと、ボルト１１ｅ，１１ｅと平面管フランジ１１ｂとの間に設けられたコイルスプリング１１ｇ，１１ｇとによって構成されている。そして、球面管フランジ１１ｃの球面中心が、上流側球面継手１１の両側の排気管の揺動中心１１ａとなっている。

ガスケット１１ｄは、平面管フランジ１１ｂに当たる側が平面に形成されており、球面管フランジ１１ｃに当たる側がその球面管フランジ１１ｃの内面（球摺動面）の球面形状に倣う形状に形成されている。このガスケット１１ｄは、コイルスプリング１１ｇ，１１ｇの弾性力により、平面管フランジ１１ｂとの隙間および球面管フランジ１１ｃとの隙間をシールするとともに、排気マニホールド２と上流側フロントパイプ１４とが揺動中心１１ａを中心に互いに揺動しても、球面管フランジ１１ｃとの間で摺動することによってその動きを吸収するものである。ここで、球面継手における球面形状の球面管フランジの内面の半径、言い換えれば、揺動中心から球摺動面までの距離を、球面継手の球面半径と称する。なお、この例では、球面半径が等しい３つの球面継手１１，１３，１２を用いているが、各球面継手１１，１３，１２の球面半径はそれぞれ異なっていてもよい。

このように、エンジン１の排気系３の途中に３つの球面継手１１，１３，１２が設けられており、これら３つの球面継手１１，１３，１２を介して排気系３の排気管が接続されている。そして、上流側球面継手１１の両側の排気マニホールド２と上流側フロントパイプ１４とが上流側球面継手１１における揺動中心１１ａを中心に互いに揺動可能となっている。この揺動にともない、上流側球面継手１１の両側の排気マニホールド２と上流側フロントパイプ１４との接続角度が変化するようになっている。また、中間球面継手１３の両側の上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが中間球面継手１３における揺動中心１３ａを中心に互いに揺動可能となっている。この揺動にともない、中間球面継手１３の両側の上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５との接続角度が変化するようになっている。さらに、下流側球面継手１２の両側の下流側フロントパイプ１５と触媒コンバータ４から延びる排気管４ａとが下流側球面継手１２における揺動中心１２ａを中心に互いに揺動可能となっている。この揺動にともない、下流側球面継手１２の両側の下流側フロントパイプ１５と排気管４ａとの接続角度が変化するようになっている。

また、この例では、３つの球面継手１１，１３，１２は、一直線上に配置されていない。言い換えれば、中間球面継手１３の揺動中心１３ａを、上流側球面継手１１の揺動中心１１ａと、下流側球面継手１２の揺動中心１２ａとを結ぶ直線Ｌに対し、オフセットさせている。ここで、上記直線Ｌは、前後方向に平行な直線となっている。そして、上記直線Ｌに対する中間球面継手１３の揺動中心１３ａのオフセット量Ｄが、中間球面継手１３の球面半径ｒよりも若干大きくなっている。なお、上方から見た場合にも、同様に、３つの球面継手１１，１３，１２は、一直線上に配置されておらず、中間球面継手１３の揺動中心１３ａが上記直線Ｌに対しオフセットされている。

上述のような構造の振動吸収部１０によれば、エンジン１から排気系３に伝達される振動が次のように吸収される。以下では、エンジン１から排気系３に伝達される振動の方向が前後・上下・左右である場合に分けて説明する。ここで、前後方向の振動は、上記直線Ｌに沿う方向の振動となっており、上下方向および左右方向の振動は、上記直線Ｌに直交する方向の振動となっている。

図３（ｂ）は、エンジン１から排気マニホールド２を介して排気系３に伝達される振動が、振動吸収部１０の上流側球面継手１１を後方に変位させる方向の振動であるときの振動吸収部１０の動作を示している。言い換えれば、振動吸収部１０の上流側球面継手１１に入力される振動の振動方向が後方であるときの振動吸収部１０の動作を示している。一方、図３（ｃ）は、上流側球面継手１１に入力される振動の振動方向が前方であるときの振動吸収部１０の動作を示している。また、図４（ｂ）は、上流側球面継手１１に入力される振動の振動方向が上方であるときの振動吸収部１０の動作を示している。一方、図４（ｃ）は、上流側球面継手１１に入力される振動の振動方向が下方であるときの振動吸収部１０の動作を示している。図３（ａ）、図４（ａ）は、振動が伝達されていないときの振動吸収部１０を示している。なお、図３、図４の模式図では、各球面継手１１，１３，１２を半円で表すとともに、排気管についてはその中心線だけを示している。

まず、エンジン１から排気マニホールド２を介して振動吸収部１０の上流側球面継手１１に振動方向が後方の振動が入力されると、図３（ｂ）に示すように、排気マニホールド２がエンジン１からの振動にしたがって後方に変位する。それとともに、振動吸収部１０の上流側球面継手１１が後方に変位する。上述したように、排気マニホールド２が振動吸収部１０の各球面継手１１，１３，１２を介して触媒コンバータ４から延びる排気管４ａに接続され、中間球面継手１３の揺動中心１３ａがオフセットされているので、上流側球面継手１１の変位に追従して、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが揺動する。

具体的には、図３（ｂ）に示すように、上流側球面継手１１における揺動中心１１ａを中心として、上流側フロントパイプ１４が排気マニホールド２に対し揺動して、上流側球面継手１１の両側の排気マニホールド２と上流側フロントパイプ１４との接続角度が変化する。また、中間球面継手１３における揺動中心１３ａを中心として、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが互いに揺動して、中間球面継手１３の両側の上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５との接続角度が変化する。さらに、下流側球面継手１２における揺動中心１２ａを中心として、下流側フロントパイプ１５が排気管４ａに対し揺動して、下流側球面継手１２の両側の下流側フロントパイプ１５と排気管４ａとの接続角度が変化する。

このとき、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが、上流側球面継手１１および下流側球面継手１２の両揺動中心１１ａ，１２ａ間の距離が小さくなるように揺動して、エンジン１からの振動方向が後方の振動が上流側球面継手１１と下流側球面継手１２との間で吸収される。このように、上流側球面継手１１と下流側球面継手１２との間で、エンジン１からの振動により振動吸収部１０の上流側球面継手１１が後方に変位した距離だけ、つまり、上流側球面継手１１が変位した方向および距離に対応して、両揺動中心１１ａ，１２ａ間の距離が小さくなる。これにより、下流側球面継手１２の揺動中心１２ａが、図３（ａ）に示す位置に対し変位しないので、エンジン１からの振動方向が後方の振動が下流側球面継手１２よりも下流側へ伝達されることが防止される。

一方、エンジン１から排気マニホールド２を介して振動吸収部１０の上流側球面継手１１に振動方向が前方の振動が入力されると、図３（ｃ）に示すように、排気マニホールド２がエンジン１からの振動にしたがって前方に変位する。それとともに、振動吸収部１０の上流側球面継手１１が前方に変位する。上述したように、排気マニホールド２が振動吸収部１０の各球面継手１１，１３，１２を介して触媒コンバータ４から延びる排気管４ａに接続され、中間球面継手１３の揺動中心１３ａがオフセットされているので、上流側球面継手１１の変位に追従して、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが揺動する。

具体的には、図３（ｃ）に示すように、上流側球面継手１１における揺動中心１１ａを中心として、上流側フロントパイプ１４が排気マニホールド２に対し揺動して、上流側球面継手１１の両側の排気マニホールド２と上流側フロントパイプ１４との接続角度が変化する。また、中間球面継手１３における揺動中心１３ａを中心として、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが互いに揺動して、中間球面継手１３の両側の上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５との接続角度が変化する。さらに、下流側球面継手１２における揺動中心１２ａを中心として、下流側フロントパイプ１５が排気管４ａに対し揺動して、下流側球面継手１２の両側の下流側フロントパイプ１５と排気管４ａとの接続角度が変化する。

このとき、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが、上流側球面継手１１および下流側球面継手１２の両揺動中心１１ａ，１２ａ間の距離が大きくなるように揺動して、エンジン１からの振動方向が前方の振動が上流側球面継手１１と下流側球面継手１２との間で吸収される。このように、上流側球面継手１１と下流側球面継手１２との間で、エンジン１からの振動により振動吸収部１０の上流側球面継手１１が前方に変位した距離だけ、つまり、上流側球面継手１１が変位した方向および距離に対応して、両揺動中心１１ａ，１２ａ間の距離が大きくなる。これにより、下流側球面継手１２の揺動中心１２ａが、図３（ａ）に示す位置に対し変位しないので、エンジン１からの振動方向が前方の振動が下流側球面継手１２よりも下流側へ伝達されることが防止される。

上述のように、振動吸収部１０によって、エンジン１から伝達される前後方向の振動（上記直線Ｌに沿う方向の振動）が吸収されるので、その前後方向の振動が下流側球面継手１２よりも下流側の排気管に伝達されることが防止される。また、その前後方向の振動が下流側球面継手１２よりも下流側に設けられた排気系３の構成部材、具体的には、触媒コンバータ４、センターマフラ５、および、リヤマフラ６に伝達されることが防止される。

続いて、エンジン１から排気マニホールド２を介して振動吸収部１０の上流側球面継手１１に振動方向が上方の振動が入力されると、図４（ｂ）に示すように、排気マニホールド２がエンジン１からの振動にしたがって上方に変位する。それとともに、振動吸収部１０の上流側球面継手１１が上方に変位する。上述したように、排気マニホールド２が振動吸収部１０の各球面継手１１，１３，１２を介して触媒コンバータ４から延びる排気管４ａに接続され、中間球面継手１３の揺動中心１３ａがオフセットされているので、上流側球面継手１１の変位に追従して、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが揺動する。

具体的には、図４（ｂ）に示すように、上流側球面継手１１における揺動中心１１ａを中心として、上流側フロントパイプ１４が排気マニホールド２に対し揺動して、上流側球面継手１１の両側の排気マニホールド２と上流側フロントパイプ１４との接続角度が変化する。また、中間球面継手１３における揺動中心１３ａを中心として、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが互いに揺動して、中間球面継手１３の両側の上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５との接続角度が変化する。さらに、下流側球面継手１２における揺動中心１２ａを中心として、下流側フロントパイプ１５が排気管４ａに対し揺動して、下流側球面継手１２の両側の下流側フロントパイプ１５と排気管４ａとの接続角度が変化する。

このとき、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが、上流側球面継手１１が下流側球面継手１２に対し上方に変位するように揺動して、エンジン１からの振動方向が上方の振動が上流側球面継手１１と下流側球面継手１２との間で吸収される。このように、上流側球面継手１１と下流側球面継手１２との間で、エンジン１からの振動により振動吸収部１０の上流側球面継手１１が上方に変位した距離だけ、つまり、上流側球面継手１１が変位した方向および距離に対応して、上流側球面継手１１が下流側球面継手１２に対し上方に変位する。これにより、下流側球面継手１２の揺動中心１２ａが、図４（ａ）に示す位置に対し変位しないので、エンジン１からの振動方向が上方の振動が下流側球面継手１２よりも下流側へ伝達されることが防止される。

一方、エンジン１から排気マニホールド２を介して振動吸収部１０の上流側球面継手１１に振動方向が下方の振動が入力されると、図４（ｃ）に示すように、排気マニホールド２がエンジン１からの振動にしたがって下方に変位する。それとともに、振動吸収部１０の上流側球面継手１１が下方に変位する。上述したように、排気マニホールド２が振動吸収部１０の各球面継手１１，１３，１２を介して触媒コンバータ４から延びる排気管４ａに接続され、中間球面継手１３の揺動中心１３ａがオフセットされているので、上流側球面継手１１の変位に追従して、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが揺動する。

具体的には、図４（ｃ）に示すように、上流側球面継手１１における揺動中心１１ａを中心として、上流側フロントパイプ１４が排気マニホールド２に対し揺動して、上流側球面継手１１の両側の排気マニホールド２と上流側フロントパイプ１４との接続角度が変化する。また、中間球面継手１３における揺動中心１３ａを中心として、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが互いに揺動して、中間球面継手１３の両側の上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５との接続角度が変化する。さらに、下流側球面継手１２における揺動中心１２ａを中心として、下流側フロントパイプ１５が排気管４ａに対し揺動して、下流側球面継手１２の両側の下流側フロントパイプ１５と排気管４ａとの接続角度が変化する。

このとき、上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが、上流側球面継手１１が下流側球面継手１２に対し下方に変位するように揺動して、エンジン１からの振動方向が下方の振動が上流側球面継手１１と下流側球面継手１２との間で吸収される。このように、上流側球面継手１１と下流側球面継手１２との間で、エンジン１からの振動により振動吸収部１０の上流側球面継手１１が下方に変位した距離だけ、つまり、上流側球面継手１１が変位した方向および距離に対応して、上流側球面継手１１が下流側球面継手１２に対し下方に変位する。これにより、下流側球面継手１２の揺動中心１２ａが、図４（ａ）に示す位置に対し変位しないので、エンジン１からの振動方向が下方の振動が下流側球面継手１２よりも下流側へ伝達されることが防止される。

上述のように、振動吸収部１０によって、エンジン１から伝達される上下方向の振動（上記直線Ｌに直交する方向の振動）が吸収されるので、その上下方向の振動が下流側球面継手１２よりも下流側の排気管に伝達されることが防止される。また、その上下方向の振動が下流側球面継手１２よりも下流側に設けられた排気系３の構成部材、具体的には、触媒コンバータ４、センターマフラ５、および、リヤマフラ６に伝達されることが防止される。

なお、エンジン１から伝達される左右方向の振動については、上述の上下方向の振動の場合と同様の上記直線Ｌに直交する方向の振動である。このため、左右方向の振動についても、中間球面継手１３の揺動中心１３ａがオフセットされているので、上述の上下方向の振動の場合と同様に振動吸収部１０によって吸収され、その振動が下流側球面継手１２よりも下流側へ伝達されることが防止されるようになっている。

以上より、振動吸収部１０によって、エンジン１から排気系３に伝達される前後・上下・左右方向の全ての方向の振動を吸収することができる。例えば、図１の点Ｐに中心（ロールセンター）を有するエンジン１のロール振動も振動吸収部１０によって吸収される。すなわち、横置きエンジンの場合、エンジン１のロール振動は、前後方向の振動成分と上下方向の振動成分を有するが、そのうち、前後方向の振動成分については、図３に示すように吸収され、上下方向の振動成分については、図４に示すように吸収される。

そのように、エンジン１からの振動が振動吸収部１０によって遮断され、排気系３の下流側球面継手１２よりも下流側の排気管に伝達されることが防止される。また、その振動が下流側球面継手１２よりも下流側に設けられた排気系３の構成部材、具体的には、触媒コンバータ４、センターマフラ５、および、リヤマフラ６に伝達されることが防止される。これにともない、車内振動および車内騒音を低減することができる。またそれにともない、下流側球面継手１２よりも下流側の排気管の共振振幅を低減でき、その下流側排気管の共振に対する強度を向上できる。

また、排気系３の下流側球面継手１２よりも下流側の排気管を支持するサポート部材２５の拘束力を高くでき、路面入力等の大入力によるその下流側排気管の振動も低減することができ、その下流側排気管の強度を向上できる。このように、路面入力等の大入力による振動が低減できるため、下流側球面継手１２よりも下流側の排気管と周辺部品との干渉隙が縮小され、これにともない、車内スペースを拡大できる。

この例では、上述したように、振動吸収部１０において、上流側球面継手１１の揺動中心１１ａと下流側球面継手１２の揺動中心１２ａとを結ぶ直線Ｌに対する中間球面継手１３の揺動中心１３ａのオフセット量Ｄが中間球面継手１３の球面半径ｒよりも若干大きくなっているが、そのオフセット量Ｄは、中間球面継手１３の球面半径ｒ以外であってもよい（「０」を除く）。ただし、オフセット量Ｄが中間球面継手１３の球面半径ｒよりも小さい場合には、中間球面継手１３の揺動中心１３ａを中心に上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とが揺動しにくくなる。したがって、中間球面継手１３の揺動中心１３ａを中心とする上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５とのスムーズな揺動を可能とするためには、オフセット量Ｄを少なくとも中間球面継手１３の球面半径ｒに設定することが望ましい。

ところで、エンジン１の排気系３において、上流側の排気管と下流側の排気管とが３つの球面継手を介して接続され、さらに、上流側の球面継手の揺動中心と下流側の球面継手の揺動中心とを結ぶ直線に対して、中間の球面継手の揺動中心がオフセットされていれば、振動吸収部の配置構成等は上述した場合だけに限定されない。

具体的には、振動吸収部１０に介在される上流側フロントパイプ１４および下流側フロントパイプ１５の形状は、図１に示すような屈曲形状だけに限られず、他の形状でもよく、ストレートな形状であってもよい。また、上流側球面継手１１に接続される排気マニホールド２の向き、および、下流側球面継手１２に接続される触媒コンバータ４から延びる排気管４ａの向きは、図１に示すような向きだけに限定されない。また、上流側球面継手１１の両側の排気マニホールド２と上流側フロントパイプ１４との接続角度、中間球面継手１３の両側の上流側フロントパイプ１４と下流側フロントパイプ１５との接続角度、および、下流側球面継手１２の両側の下流側フロントパイプ１５と排気管４ａとの接続角度は、図１に示すような角度だけに限定されない。振動吸収部の他の配置構成の一例を、図５に示している。なお、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の模式図では、各球面継手１１，１３，１２を半円で表すとともに、排気管についてはその中心線だけを示している。

なお、以上では、振動吸収部１０を排気マニホールド２と触媒コンバータ４との間に設けた場合について説明したが、振動吸収部１０を設ける箇所はそれ以外であってもよい。例えば、排気マニホールドに触媒コンバータが接続され、その触媒コンバータの下流側に振動吸収部を設けてもよい。ただし、振動吸収部１０を排気系３のできる限り上流側、つまり、エンジン１の排気マニホールド２にできる限り近い箇所に設けることによって、排気系３において振動が伝達されない部分が多くなり、より効果的である。

また、以上では、エンジン１が横置きに搭載されている場合について説明したが、縦置きに搭載されていてもよい。縦置きエンジンの場合にも、同様の構成の振動吸収部を設けることによって、ロール振動を含むエンジンから排気系に伝達される前後・上下・左右方向の全ての方向の振動を吸収することが可能である。

本発明を適用する排気管の接続構造の一実施形態を示す内燃機関の排気系の概略構成図である。 排気系の振動吸収部に設けられる球面継手を示す断面図である。 振動吸収部による前後方向の振動の吸収を模式的に示す作用説明図である。 振動吸収部による上下方向の振動の吸収を模式的に示す作用説明図である。 排気系の振動吸収部の他の配置構成の例を模式的に示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 排気マニホールド
３ 排気系
４ 触媒コンバータ
４ａ 排気管
１０ 振動吸収部
１１ 上流側球面継手
１２ 下流側球面継手
１３ 中間球面継手
１１ａ，１２ａ，１３ａ 揺動中心
１４ 上流側フロントパイプ
１５ 下流側フロントパイプ

Claims (2)

1. 内燃機関の排気系の途中に球面継手が設けられ、球面継手を介してその両側の排気管が球面継手における揺動中心を中心に互いに揺動可能に接続されるようにした排気管の接続構造であって、
   前記排気系の途中に３つの球面継手が排気上流側から順に設けられ、
   上流側の球面継手における排気管の揺動中心と下流側の球面継手における排気管の揺動中心とを結ぶ直線に対して、中間の球面継手における排気管の揺動中心がオフセットされていることを特徴とする排気管の接続構造。
2. 前記揺動中心間を結ぶ直線に対する前記中間の球面継手の揺動中心のオフセット量が、少なくとも前記中間の球面継手における排気管の揺動中心から球摺動面までの距離に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の排気管の接続構造。

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