JP2010150947A - 排気系部材の支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】支柱とサポート部材を一体化して支柱とサポート部材の部品点数を低減することができるとともに、支柱とサポート部材の取付け作業の作業性を向上させることができ、屈曲部が股開き方向に変形するのを抑制しつつ、排気系部材の振動が車体に伝達されるのを抑制することができる排気系部材の支持構造を提供すること。
【解決手段】両端部が排気管２８の下流部分２８ａおよびサブマフラー２４の上流部分２４ａの内周面に取付けられて排気管２８の下流部分２８ａおよびサブマフラー２４の上流部分２４ａの内周面を連結し、ステー４１の延在方向略中央部である分割ステー４２、４３の他端部４２ｂ、４３ｂに、ボルト４５およびナット４６によってサポート部材４４のベース部４４ａを取付け、サポート部材４４の上端部４４ｃをサポートゴム４７を介して車体フレーム４８に取付けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気系部材の支持構造に関し、特に、排気管やマフラー等の排気系部材がサポートゴムを介して車体に支持される排気系部材の支持構造に関する。

従来から自動車等の車両に備えられた排気管、触媒コンバータ、マフラー等の排気系部材を車体に支持するための支持構造としては、例えば、図７に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図７において、排気系は、内燃機関から排出される排気ガスの流れる方向に沿ってエキゾーストマニホールド１、触媒コンバータ２、メインマフラー３、サブマフラー４、テールパイプ５が順次配置されるとともに、各々が排気管６〜８によって接続されており、これらエキゾーストマニホールド１、触媒コンバータ２、メインマフラー３、サブマフラー４、テールパイプ５および排気管６〜８が排気系部材を構成している。

また、排気管７およびサブマフラー４にはそれぞれサポート部材９、１０が取付けられており、このサポート部材９、１０は、一端部が排気管７およびサブマフラー４に溶接によって取付けられているとともに、他端部が図示しないサポートゴムに挿通されている。

サポートゴムには車体から延出するサポート部材が挿通されており、排気管７およびサブマフラー４は、サポート部材９、１０およびサポートゴムを介して車体に弾性的に支持されている。

このため、内燃機関のローリング、ピッチング等による振動あるいは悪路走行時における振動を排気系が受けたときに、サポート部材９、１０および車体から延出するサポート部材の間に設けられたサポートゴムが排気系の振動を抑制することができる。

ところで、排気系のレイアウトによっては、図８に示すように、排気管の一部を屈曲させる必要が生じることがある（例えば、特許文献２参照）。図８において、内燃機関から排出される排気ガスの流れる方向に沿って触媒コンバータ１１、メインマフラー１２およびサブマフラー１３およびテールパイプ１４が順次配置されるとともに、各々が排気管１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂによって接続されており、これら触媒コンバータ１１、メインマフラー１２、サブマフラー１３、テールパイプ１４および排気管１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂが排気系部材を構成している。

また、排気管１５ｂおよび排気管１６ａにはそれぞれサポート部材１７ａ、１７ｂが溶接により取付けられており、サポート部材１７ａ、１７ｂの他端部は、サポートゴム１８に挿通されている。

このサポートゴム１８には車体から延出する図示しないサポート部材が挿通されており、排気管１５ｂおよび排気管１６ａは、それぞれサポート部材１７ａ、１７ｂおよびサポートゴム１８を介して車体に弾性的に支持されている。
また、排気管１６ｂは、排気系のレイアウトによって排気管１６ｂが周辺部材と干渉を避ける等の理由により屈曲している。

このような構成を有する排気系部材の支持構造にあっては、排気管１６ａが屈曲しているため、排気系の振動に伴って排気管１６ｂが股開きする方向に変形することが考えられる。このため、排気管１６ａおよびサブマフラー１３の内周面を支柱であるステー１９によって連結することにより、排気管１６ｂが股開きするのを防止することが考えられる。
特開２００１−２２１０４３号公報 特開平５−２４８２３６号公報

しかしながら、特許文献２に示すような排気系部材の支持構造にあっては、屈曲する排気管１６ｂにステー１９を設けた場合に、ステー１９とサポート部材１７とが別構成になるため、排気系部材の部品点数が増大してしまうとともに、ステー１９とサポート部材１７を排気管１６ａおよびメインマフラー１２に個別に溶接する必要があり、排気系部材の製造作業の作業性が悪化してしまう。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、支柱とサポート部材を一体化して支柱とサポート部材の部品点数を低減することができるとともに、支柱とサポート部材の取付け作業の作業性を向上させることができ、屈曲部が股開き方向に変形するのを抑制しつつ、排気系部材の振動が車体に伝達されるのを抑制することができる排気系部材の支持構造を提供することを目的とする。

本発明に係る排気系部材の支持構造は、上記目的を達成するため、（１）内燃機関から排出された排気ガスが導入され、排気経路の一部が屈曲する屈曲部を有する排気系部材を車体に弾性的に支持する排気系部材の支持構造であって、両端部が前記屈曲部の内周面に取付けられて前記屈曲部の内周面を連結し、延在方向略中央部に取付け部が形成された支柱と、一端部が前記支柱の前記取付け部に取付けられ、他端部がサポートゴムを介して前記車体に連結されるサポート部材とを含んで構成されるものから構成されている。

この構成により、支柱の延在方向略中央部に設けられた取付け部にサポート部材の一端部が取付けられ、サポート部材の他端部がサポートゴムを介して車体に取付けられるので、支柱とサポート部材を一体化することができる。
このため、支柱の両端部を溶接等によって屈曲部の内周面に取付けることで、支柱およびサポート部材を排気系部材に取付けることができ、支柱とサポート部材の部品点数を低減することができるとともに、支柱とサポート部材の取付け作業の作業性を向上させることができる。

また、排気系部材が振動する場合には、支柱の延在方向略中央部が支柱の両端部の排気系部材の変位の節（中心）になることが考えられるので、支柱の延在方向略中央部から排気系部材に近くなる方向にサポート部材を取付けた場合には、支柱のサポート部材の取付け位置から離隔する方向の排気系部材が大きく変位してしまい、排気系部材の振動が車体に伝達され易くなってＮＶ（ノイズ・アンド・バイブレーション）性能、すなわち、振動音および振動の抑制性能が低くなってしまうことが考えられる。

本発明では、支柱の延在方向略中央部にサポート部材の一端部を取付けたので、排気系部材が振動するときに、支柱のサポート部材の取付け位置から排気系部材の位置までの離隔を短くすることができ、排気系部材の変位を少なくすることができる。このため、排気系部材の振動を車体に伝達され難くして、ＮＶ性能が低下するのを防止することができる。
この結果、屈曲部が股開き方向に変形するのを抑制しつつ、排気系部材の振動が車体に伝達されるのを抑制することができる。

本発明によれば、支柱とサポート部材を一体化して支柱とサポート部材の部品点数を低減することができるとともに、支柱とサポート部材の取付け作業の作業性を向上させることができ、屈曲部が股開き方向に変形するのを抑制しつつ、排気系部材の振動が車体に伝達されるのを抑制することができる排気系部材の支持構造を提供することができる。

以下、本発明に係る排気系部材の支持構造の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図６は、排気系部材の支持構造の一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１において、排気系部材２０は、内燃機関から排出される排気ガスの流れる方向に沿ってエキゾーストマニホールド２１、触媒コンバータ２２、メインマフラー２３、サブマフラー２４、テールパイプ２５が順次配置されるとともに、各々が排気管２６〜２９によって接続されており、これらエキゾーストマニホールド２１、触媒コンバータ２２、メインマフラー２３、サブマフラー２４、テールパイプ２５および排気管２６〜２９が排気系部材２０を構成している。

エキゾーストマニホールド２１は、公知のように内燃機関のシリンダヘッドに取付けられており、排気ボートから排出される排気ガスが導入されるものである。
また、排気管２７にはサポート部材３０が取付けられており、このサポート部材３０は、一端部が排気管２７に溶接によって取付けられているとともに、他端部が図示しないサポートゴムに挿通されている。このサポートゴムは、車体フレームから延出するサポート部材の先端部に挿通されるようになっている。

一方、排気管２９は、図２に示すように屈曲しており、排気管２８にボールジョイント３１を介して接続されている。このボールジョイント３１は自身が変形することにより、中心軸Ｏ周りに排気管２８、２９を回動自在に支持している。

図３は、ボールジョイント３１の構成を示す図である。図３において、ボールジョイント３１は、排気管２８の下流端部が嵌合される円筒部材３２を有しており、この円筒部材３２の外周部にはフランジ３３が設けられている。

また、ボールジョイント３１は、排気管２９の上流端部が嵌合される嵌合部３４ａおよび嵌合部３４ａから排気管２８側に向かって外方に広がるように湾曲する湾曲部３４ｂを有する円筒部材３４を有しており、この円筒部材３４の外周部にはフランジ３５が設けられている。

また、円筒部材３４の湾曲部３４ｂの内周面には排気管２８の外周面を取り囲むようにしてシールリング３６が設けられており、円筒部材３２および円筒部材３４は、シールリング３６を挟んで対向している。

また、フランジ３３およびフランジ３５は、ボルト３８をフランジ３５の挿通孔３５ａに挿通し、フランジ３３側からナット３９で締結することによって連結されており、フランジ３５とボルト３８のヘッドとの間にコイルスプリング３７が圧縮された状態で装着されている。また、ボルト３８はフランジ３５の挿通孔３５ａに挿通されており、挿通孔３５ａとの間に隙間が形成されている。

したがって、コイルスプリング３７の付勢力によりフランジ３３とフランジ３５とはシールリング３６を挟み込む方向に付勢され、円筒部材３４の湾曲部３４ｂの内周面とシールリング３６とが圧接される。

このような構成を有するボールジョイント３１にあっては、シールリング３６の外周面が円筒部材３４の湾曲部３４ｂの内周面と当接するため、シールリング３６と湾曲部３４ｂの内周面とが摺動することによってボルト３８とフランジ部３５の挿通孔３５ａの隙間の大きさに応じて円筒部材３２および円筒部材３４が摺動する。

このとき、ボールジョイント３１は全体として中心軸Ｏを境にして図３の紙面の前後方向（図２のＢ１方向）に揺動するため、排気管２８と排気管２９とを相対的に揺動させるようになっている。

すなわち、ボールジョイント３１が中心軸Ｏを境に図３の紙面の前後方向に揺動することにより、排気管２８から排気管２９に伝達される振動を吸収してサブマフラー２４に内燃機関からの振動が伝達するのを抑制するようになっている。

このとき、ボールジョイント３１の回動に伴って排気管２８、２９がボールジョイント３１を境に図２中、Ｂ１方向に揺動するため、触媒コンバータ２２およびメインマフラー２３とサブマフラー２４とを相対的に変位させるようになっている。

また、中心軸Ｏを境に円筒部材３２および円筒部材３４が摺動することに加えて、円筒部材３２および円筒部材３４の摺動時のシールリング３６と湾曲部３４ｂの摩擦やシールリング３６自体の弾性変形、あるいはコイルスプリング３７の弾性変形等により、内燃機関から排気管２８、２９を介してサブマフラー２４に伝達される振動を吸収している。

また、屈曲する排気管２９の下流側にサブマフラー２４が取付けられているため、サブマフラー２４は、車幅方向に延在するようになっている。本実施の形態では、エキゾーストマニホールド２１、触媒コンバータ２２、メインマフラー２３、サブマフラー２４、テールパイプ２５および排気管２６〜２９からなる排気系部材２０は、排気経路の一部である排気管２９の部分において屈曲するようになっており、排気管２９と、排気管２８の下流部分２８ａと、サブマフラー２４の上流部分２４ａとが屈曲部を構成している。

また、触媒コンバータ２２およびメインマフラー２３は、車両の前後方向に設置されており、サブマフラー２４は、車両の幅方向（左右方向）に設置されている。

図４に示すように、屈曲部の内周面に対応する排気管２８の下流部分２８ａの内周面とサブマフラー２４の上流部分２４ａの内周面は、支柱としてのステー４１によって連結されている。

ステー４１は、丸棒からなる一対の分割ステー４２、４３から構成されており、分割ステー４２の一端部４２ａが排気管２８の下流部分２８ａに溶接によって接合され、分割ステー４３の一端部４３ａがサブマフラー２４の上流部分２４ａに溶接によって接合されている。

また、分割ステー４２、４３は、他端部４２ｂ、４３ｂが板状に形成されることにより、上下方向に重ねられるようになっており、分割ステー４２、４３の他端部４２ｂ、４３ｂにはそれぞれ一対のボルト挿通孔４２ｃ、４３ｃが形成されている。分割ステー４２の他端部４２ｂの上面にはサポート部材４４の一端部であるベース部４４ａが載置されており、このベース部４４ａには一対のボルト挿通孔４４ｂが形成されている。

サポート部材４４および分割ステー４２、４３は、ボルト挿通孔４２ｃ、４３ｃ、４４ｂにボルト４５が挿通され、このボルト４５がナット４６に螺合されることにより、ベース部４４ａおよび分割ステー４３に分割ステー４２が挟持されるように一体化される。

すなわち、ステー４１の両端部が排気管２８の下流部分２８ａの内周面とサブマフラー２４の上流部分２４ａの内周面に溶接されており、分割ステー４２、４３の他端部４２ｂ、４３ｂであるステー４１の延在方向略中央部が取付け部を構成している。

図４、図５に示すように、サポート部材４４の他端部である上端部４４ｃは、サポートゴム４７の挿通孔４７ａに挿通されており、このサポートゴム４７は、楕円形状に形成され、挿通孔４７ａの上部に形成された挿通孔４７ｂに車体としての車体フレーム４８から延出するサポート部材４９の先端部が挿通されている。なお、車体フレーム４８としては、サイドメンバ、クロスメンバ、あるいはサイドメンバとクロスメンバ上に設けられたフレーム部材等がある。

また、図１に示すように、サポート部材３０の先端部は、サポートゴム４７と同一形状のサポートゴム４７の挿通孔４７ａに挿通されており、このサポートゴム４７の挿通孔４７ｂにも車体フレーム４８から延出するサポート部材４９の先端部が挿通されている。
したがって、排気系部材２０は、サポート部材３０、４４がサポートゴム４７を介して車体フレーム４８に弾性的に支持されている。

次に、作用を説明する。
このような構成を有する排気系部材２０の支持構造にあっては、内燃機関からエキゾーストマニホールド２１、排気管２６、触媒コンバータ２２、排気管２７、メインマフラー２３および排気管２８、２９を介してサブマフラー２４に内燃機関のピッチング方向の振動が伝達されると、触媒コンバータ２２およびメインマフラー２３が車両の前後方向の軸Ｃが上下に傾斜するように変位する。

また、内燃機関からエキゾーストマニホールド２１、排気管２６、触媒コンバータ２２、排気管２７、メインマフラー２３および排気管２８、２９を介してサブマフラー２４に内燃機関のローリング方向の振動が伝達されると、触媒コンバータ２２およびメインマフラー２３が車両の前後方向の軸Ｃ周りに回動する。
図１に示すように、排気管２８は、メインマフラー２３から幅方向に延在し、ボールジョイント３１を介して屈曲する排気管２９に連結されるため、排気管２８からボールジョイント３１を介して排気管２９に捩じれ方向の振動が伝達されることになり、ボールジョイント３１の円筒部材３２および円筒部材３４が摺動することにより、排気管２８と排気管２９とを揺動させる。

実際には、ボールジョイント３１が図３の中心軸Ｏ周りに矢印Ｂ１方向に揺動することにより、排気管２８から排気管２９に伝達される捩じれ方向の振動を緩和してサブマフラー２４に内燃機関からの振動を伝達することになる。

このとき、排気管２８に対する排気管２９の回動によって排気管２９に捩じれ方向に力が作用するため、サブマフラー２４は、図２に示すように軸Ｏ１周りにＭ方向に回動するが、サポート部材４４の上端部４４ｃがサポートゴム４７を介して車体フレーム４８のサポート部材４９に連結されているため、内燃機関の振動がサブマフラー２４を介して車体フレーム４８に伝達されてしまうのを抑制することができる。
また、サブマフラー２４の共振振動や悪路走行時に、サブマフラー２４が振動したときに、サブマフラー２４の振動が車体フレーム４８に伝達されてしまうことも抑制することができる。

また、本実施の形態では、排気管２８の下流部分２８ａの内周面とサブマフラー２４の上流部分２４ａの内周面がステー４１によって連結されているため、サブマフラー２４がＭ方向に揺動する際に、屈曲形状を有する排気管２９が股開き方向に変形するのを抑制することができるとともに、分割ステー４２、４３が丸棒から構成されるので、サブマフラー２４が軸Ｏ１周りにＭ方向に回動したときの分割ステー４２、４３の捩じれ方向の回動量を大きくすることができ、換言すれば、分割ステー４２、４３の捩じれ方向の回動を充分に許容することができる。このため、ボールジョイント３１の回動を許容することができ、排気管２８から排気管２９に伝達される振動を緩和させることができる。

一方、サブマフラー２４が振動する場合には、ステー４１の延在方向略中央部である分割ステー４２、４３の他端部４２ａ、４２ｂが、排気管２８およびサブマフラー２４の変位の節（中心）になることが考えられる。

ここで、図６（ａ）に示すように、ステー４１の延在方向略中央部Ｏ２から排気管２８に近くなる方向にサポート部材４４のベース部４４ａを取付けた場合には、ステー４１のベース部４４ａの取付け位置から離隔する方向のサブマフラー２４が上下方向に大きく変位してしまい、サブマフラー２４の振動が車体フレーム４８に伝達され易くなって、ＮＶ（ノイズ・アンド・バイブレーション）性能、すなわち、振動音および振動の抑制性能が低くなってしまうことが考えられる。

本実施の形態では、ステー４１の延在方向略中央部にサポート部材４４のベース部４４ａをボルト４５およびナット４６によって取付けたので、図６（ｂ）に示すように、サブマフラー２４が上下方向に振動するときに、ステー４１のベース部４４ａの取付け位置からサブマフラー２４の位置までの離隔を短くすることができ、排気管２８およびサブマフラー２４の変位を少なくすることができる。このため、サブマフラー２４の振動を車体に伝達され難くして、ＮＶ性能が低下するのを防止することができる。

このように本実施の形態では、両端部が排気管２８の下流部分２８ａおよびサブマフラー２４の上流部分２４ａの内周面に取付けられて排気管２８の下流部分２８ａおよびサブマフラー２４の上流部分２４ａの内周面を連結し、ステー４１の延在方向略中央部である分割ステー４２、４３の他端部４２ｂ、４３ｂに、ボルト４５およびナット４６によってサポート部材４４のベース部４４ａを取付け、サポート部材４４の上端部４４ｃをサポートゴム４７を介して車体フレーム４８に取付けたので、ステー４１とサポート部材４４とを一体化することができる。

このため、ステー４１の両端部を溶接等によって排気管２８の下流部分２８ａの内周面とサブマフラー２４の上流部分２４ａの内周面に取付けることで、ステー４１およびサポート部材４４を排気管２８およびサブマフラー２４に取付けることができ、ステー４１とサポート部材４４の部品点数を低減することができるとともに、ステー４１とサポート部材４４の取付け作業の作業性を向上させることができる。

本実施の形態では、このような一体化されたステー４１およびサポート部材４４によって屈曲形状を有する排気管２９が股開き方向に変形するのを抑制しつつ、排気系部材２０の振動が車体フレーム４８に伝達されるのを抑制することができる。

なお、本実施の形態では、排気管２８の下流側と排気管２９の上流側にボールジョイント３１を介装しているが、このボールジョイント３１は、無くてもよい。また、本実施の形態では、ステー４１の延在方向略中央部にサポート部材４４のベース部４４ａをボルト４５およびナット４６によって取付けているが、ボルト４５およびナット４６に代えて、ステー４１の延在方向略中央部にサポート部材４４のベース部４４ａを溶接によって接合してもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上のように、本発明に係る排気系部材の支持構造は、支柱とサポート部材を一体化して支柱とサポート部材の部品点数を低減することができるとともに、支柱とサポート部材の取付け作業の作業性を向上させることができ、屈曲部が股開き方向に変形するのを抑制しつつ、排気系部材の振動が車体に伝達されるのを抑制することができるという効果を有し、排気管やマフラー等の排気系部材がサポートゴムを介して車体に支持される排気系部材の支持構造等として有用である。

本発明に係る排気系部材の支持構造の一実施の形態を示す図であり、排気系部材の支持構造を備えた排気系部材の構成図である。 本発明に係る排気系部材の支持構造の一実施の形態を示す図であり、屈曲部および屈曲部の周囲の支持構造を示す図である。 本発明に係る排気系部材の支持構造および一実施の形態を示す図であり、図２のＡ−Ａ方向矢視断面図である。 本発明に係る排気系部材の支持構造および一実施の形態を示す図であり、ステー、サポート部材およびサポートゴムの正面図である。 本発明に係る排気系部材の支持構造および一実施の形態を示す図であり、サポート部材およびサポートゴムの側面図である。 本発明に係る排気系部材の支持構造および一実施の形態を示す図であり、（ａ）は、ステーに対するサポート部材の取付け位置を変更した場合のサブマフラーと排気管の変位を示す図、（ｂ）は、ステーに対するサポート部材の取付け位置を本実施の形態とした場合のサブマフラーと排気管の変位を示す図である。 従来の排気系部材の支持構造を備えた排気系部材の構成図である。 従来の他の構成の排気系部材の支持構造を備えた排気系部材の全体構成図である。

符号の説明

２０ 排気系部材
２１ エキゾーストマニホールド（排気系部材）
２２ 触媒コンバータ（排気系部材）
２３ メインマフラー（排気系部材）
２４ サブマフラー（排気系部材）
２５ テールパイプ（排気系部材）
２６〜２９ 排気管（排気系部材）
４１ ステー（支柱）
４２ｂ、４３ｂ 分割ステーの他端部（取付け部）
４４ サポート部材
４７ サポートゴム
４８ 車体フレーム（車体）

Claims (1)

1. 内燃機関から排出された排気ガスが導入され、排気経路の一部が屈曲する屈曲部を有する排気系部材を車体に弾性的に支持する排気系部材の支持構造であって、
   両端部が前記屈曲部の内周面に取付けられて前記屈曲部の内周面を連結し、延在方向略中央部に取付け部が形成された支柱と、一端部が前記支柱の前記取付け部に取付けられ、他端部がサポートゴムを介して前記車体に連結されるサポート部材とを含んで構成されることを特徴とする排気系部材の支持構造。

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