JP2012107591A

JP2012107591A - 排気管への部品の取付構造

Info

Publication number: JP2012107591A
Application number: JP2010258359A
Authority: JP
Inventors: Yoshisato Inayama; 佳里稲山
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2012-06-07
Also published as: US20120128409A1; ES2669532T3; US8752866B2; EP2455593B1; EP2455593A2; EP2455593A3; CN102465750B; CN102465750A

Abstract

【課題】排気管にチタン等の低比重材を用いて軽量化を図るとともに、排気管に取り付ける部品の螺合のゆるみを防ぐ。
【解決手段】エンジンから排気ガスが導かれる排気管に排気ガスセンサ１１を取り付ける場合に、排気ガスセンサ１１と排気集合管９に設けられたボス１６との間に中間部材２４を介在させ、中間部材２４をボス１６にボルト２９により締結するとともに、排気ガスセンサ１１を中間部材２４に形成されたネジ穴２６に螺合して、排気ガスセンサ１１の先端のセンサ部１４を排気管９の内部に挿入する。中間部材２４に形成されたネジ穴２６は排気集合管９の高温ガスにさらされることになるが、中間部材２４に高温強度の高いステンレス鋼を用いているので、ネジ穴２６の雌ネジが軟化しにくく、トルクダウンの発生を抑えることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、排気管に高温強度の低い材質を用いる場合に利用して好適な排気管への部品の取付構造に関する。

自動二輪車等の車両において、軽量化を図るために、排気管にチタンやチタン合金等の低比重材を用いることがある。例えば特許文献１には、触媒管はステンレス鋼で形成され、触媒管に接続される排気集合管は触媒管よりも比重の小さいチタン又はチタン合金で形成されている構成が開示されている。

特開２００７−５１５７１号公報

エンジンを搭載する車両においては、例えば空燃比フィードバック制御を行うために排気管に空燃比センサを取り付けることがある。具体的には、空燃比センサを排気管の所定の位置に設けたボスに螺合し、空燃比センサの先端のセンサ部を排気管の内部に挿入する。

この場合に、排気管をチタンやチタン合金で形成すると、チタンと異種金属との溶接の困難性から、排気管に設けるボスもチタンやチタン合金とする必要がある。しかしながら、空燃比センサを螺合するためにボスに形成されたネジ部が高温ガスにさらされることになるため、ボスに高温強度の低いチタンやチタン合金を用いると、ボスに形成されたネジ部が軟化し、トルクダウンが発生するおそれがあった。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、排気管にチタン等の低比重材を用いて軽量化を図るとともに、排気管に取り付ける部品の螺合のゆるみを防ぐことを目的とする。

本発明の排気管への部品の取付構造は、エンジンから排気ガスが導かれる排気管に部品を取り付ける排気管への部品の取付構造であって、前記部品と前記排気管に設けられた取付部との間に介在させた中間部材を備え、前記部品が前記中間部材に螺合して、前記部品の先端が前記排気管の内部に挿入されていることを特徴とする。
また、本発明の排気管への部品の取付構造の他の特徴とするところは、前記部品は前記排気管の排気ガスの状態を検出する排気ガスセンサであり、前記排気ガスセンサが前記中間部材に形成されたネジ穴に螺合して、前記排気ガスセンサの先端のセンサ部が前記排気管の内部に挿入されている点にある。
また、本発明の排気管への部品の取付構造の他の特徴とするところは、前記中間部材は前記取付部にボルトにより締結されており、前記ボルトを螺合するためのネジ穴は底部が閉塞する袋状をなす点にある。前記ボルトは前記部品のまわりの二箇所以上に配置されているのが好ましい。
また、本発明の排気管への部品の取付構造の他の特徴とするところは、前記中間部材は前記取付部と比較して高温強度の高い材質からなる点にある。
また、本発明の排気管への部品の取付構造の他の特徴とするところは、前記取付部と前記中間部材との間でシール材を挟着した点にある。前記シール材は前記部品が挿通する環状のガスケットであり、前記中間部材は前記ガスケットに圧接し、前記取付部から離間した状態となるのが好ましい。
また、本発明の排気管への部品の取付構造の他の特徴とするところは、前記中間部材と前記部品との間でシール材を挟着した点にある。

本発明によれば、部品と排気管に設けられた取付部との間に中間部材を介在させ、部品を中間部材に螺合する構成としたので、排気管及びそれに設ける取付部に高温強度の低い材質を用いた場合にも、トルクダウンの発生を抑えることができる。したがって、排気管にチタン等の低比重材を用いて軽量化を図るとともに、排気管に取り付ける部品の螺合のゆるみを防ぐことができる。

自動二輪車の要部を示す側面図である。排気ガスセンサの取付箇所まわりを示す斜視図である。排気ガスセンサの取付構造を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は本発明を適用可能な自動二輪車の要部を示す右側面図である。鋼製或いはアルミニウム合金材からなる左右一対の車体フレーム１の前部には、ステアリングヘッドパイプ２によって左右に回動可能に支持された左右２本のフロントフォーク３が設けられる。左右一対の車体フレーム１は車両前方において結合しており、この結合部位にステアリングヘッドパイプ２が設けられ、ここに操舵中心が配されることになる。フロントフォーク３の上端には不図示のハンドルーが固定され、フロントフォーク３の下部には前輪４が回転可能に支持される。

車体フレーム１はステアリングヘッドパイプ２から後方に向けて左右二又状に分岐し、それぞれが後下がりに傾斜して延出する。車体フレーム１の後部にはスイングアーム５が揺動可能に結合し、スイングアーム５の後端には後輪６が回転可能に支持される。後輪６は、エンジンの動力を伝達するチェーンが巻回されたドリブンスプロケットを介して回転駆動される。

車体フレーム１の所定部位にエンジンユニット７が搭載される。エンジンユニット７は４サイクル４気筒エンジンであり、各気筒の排気ポートに枝管８が接続する。各気筒の枝管８はエンジンユニット７の前方で下方に向かって延伸し、エンジンユニット７の下方に配置された排気集合管９に接合する。エンジン内での燃焼後の排気ガスは、各枝管８から排気集合管９内で合流した状態で排気集合管９内の触媒を通過した後、マフラ１０から排気される。

エンジンユニット７の上方には、ここでは図示を省略するが、燃料タンクが搭載され、燃料タンクの後方にシート（ライダシート及びタンデムシート）が連設される。車両外装においては、カウリングによって流線型を有する車両の外観フォルムが形成される。

ここで、図２にも示すように、エンジンユニット７から排気ガスが導かれる排気集合管９には、排気ガスセンサ１１が取り付けられている。排気ガスセンサ１１はスティック状であり、触媒よりも上流側で、車両の右側から斜め下方に向くように排気集合管９に挿設される。このように排気ガスセンサ１１を斜めに配置することにより、走行時に車体を右側へ傾けた（バンクさせた）ときにも、排気ガスセンサ１１が地面と接触するのを避けることができる。

図３に示すように、排気ガスセンサ１１は、先端のセンサ部１２と、中間のネジ部１３と、後端の基部１４とからなる。ネジ部１３には雄ネジが加工されており、基部１４のネジ部１３側にはボルト頭部１５が設けられている。

また、排気集合管９の外周面には、排気ガスセンサ１１の取付部としてボス（台座）１６が溶接（例えば銅溶接）、固定されている。本実施形態では、軽量化を図るために、排気集合管９に低比重材であるチタン又はチタン合金が用いられており、この排気集合管９に溶接されるボス１６もチタン又はチタン合金からなる。

ボス１６は、排気集合管９の外周面に沿うように湾曲する下面１７と、上面１８とを備える。ボス１６には、上面１８の中央部に凹部１９が形成されており、この凹部１９の底面に排気ガスセンサ１１が挿通する開口２０が形成されている。また、ボス１６には、凹部１９の両側に、雌ネジが加工されたネジ穴２１が形成されている。ここで、一方（図３の左側）のネジ穴２１は、底部が排気集合管９の外周面によって閉塞する袋状をなす。また、他方（図３の右側）のネジ穴２１では、ストロークの関係上そこに螺合するボルトが排気集合管９を貫通することになるが、排気集合管９には肉厚部２２が形成されており、この肉厚部２２にネジ穴２１に連通するネジ穴２３が形成されている。すなわち、他方のネジ穴２１は、ネジ穴２３が相まって底部が閉塞する袋状をなす。

ここで、排気ガスセンサ１１をボス１６に取り付ける際に、排気ガスセンサ１１をボス１６に直接取り付けるのではなく、排気ガスセンサ１１とボス１６との間にプレート状の中間部材２４を介在させる。中間部材２４は、上面は全面が平坦であり、下面は平坦であるが、中央部に凸部２５が形成されている。この凸部２５はボス１６の凹部１９に挿入可能であり、凸部２５を上下に貫通するように、雌ネジが加工されたネジ穴２６が形成されている。また、中間部材２４には、ネジ穴２６の両側に、ボス１６のネジ穴２１にそれぞれ対応するネジ穴２７が形成されている。このようにした中間部材２４は、チタンやチタン合金と比較して高温強度の高い材質、例えばステンレス鋼からなる。

中間部材２４をボス１６に取り付けるときには、中間部材２４の凸部２５をボス１６の凹部１９に挿入する。このとき、凸部２５の先端面と、凹部１９の底面との間で、環状のガスケット２８を挟着する。そして、六角穴付きボルト２９をネジ穴２７、２１に挿入して締め付けて、中間部材２４をボス１６に締結する。この状態で、中間部材２４はガスケット２８に圧接し、ボス１６からは離間した状態（浮き上がった状態）となる。なお、ガスケット２８は金属製、例えば銅製のものを使用する。

また、排気ガスセンサ１１を取り付けるときには、排気ガスセンサ１１を中間部材２４のネジ穴２６に挿入してネジ部１３を螺合する。このとき、中間部材２４の上面と、排気ガスセンサ１１のボルト頭部１５との間で、環状のガスケット３０を挟着する。そして、排気ガスセンサ１１の先端のセンサ部１２をガスケット２８、ボス１６の開口２０、更には排気集合管９に形成された開口３１を挿通させて、排気集合管９の内部に挿入する。なお、ガスケット３０は金属製、例えば銅製のものを使用する。

以上のようにした排気ガスセンサの取付構造では、排気ガスセンサ１１と排気集合管９に設けられたボス１６との間に中間部材２４を介在させて挟持し、排気ガスセンサ１１を中間部材２４に螺合する構成としている。中間部材２４に形成されたネジ穴２６は排気集合管９の高温ガスにさらされることになるが、中間部材２４に高温強度の高いステンレス鋼を用いているので、ネジ穴２６の雌ネジが軟化しにくく、トルクダウンの発生を抑えることができる。したがって、排気集合管９にチタン等の低比重材を用いて軽量化を図るとともに、排気ガスセンサ１１の螺合のゆるみを防ぐことができる。また、排気ガスセンサ１１のネジ部１３に、中間部材２４と線膨張係数の差が小さな材質を用いれば、熱応力の発生を抑えることができる。

また、中間部材２４をボス１６に取り付けるためのネジ穴２１は底部が閉塞する袋状となっているので、ネジ穴２１には排気集合管９の高温ガスが接することはない。したがって、ネジ穴２１の雌ネジが軟化しにくく、トルクダウンの発生を抑えることができる。なお、本実施形態では、ネジ穴２１が排気集合管９の外周面や肉厚部２２により閉塞される構成を示したが、ネジ穴２１を形成するときにボス１６を貫通しないようにして底部を残してもよい。

また、ボス１６の凹部１９と中間部材２４の凸部２５との間でシール材としてガスケット２８を挟着しているので、排気集合管９の排気ガスが外部に漏れないようにすることができる。また、中間部材２４と排気ガスセンサ１１との間でシール材としてガスケット３０を挟着しているので、排気集合管９から中間部材２４のネジ穴２６に流れる排気ガスが外部に漏れないようにすることができる。この場合に、高温強度の高い中間部材２４がガスケット２８、３０に押圧するので、高温環境下でも押圧面が塑性変形することがなく、面圧を確保することができる。しかも、中間部材２４はガスケット２８に圧接し、ボス１６からは離間した状態（浮き上がった状態）となるので、安定したシール性を確保できるとともに、中間部材２４とボス１６との間の空間が断熱効果を奏し、高温となる排気集合管９及びボス１６から中間部材２４に熱が伝導するのを抑えることができる。

また、排気ガスセンサ１１を一箇所（ネジ部１３）で中間部材２４に螺合するのに対して、中間部材２４をそれより多い二箇所（２本のボルト２９）でボス１６に締結している。このように、高温環境側の締結点数（ネジ部１３の一箇所）に比べて、低温環境側の締結点数（ボルト２９の二箇所）を多くすることで、トルクダウンの発生を抑えることができる。また、中間部材２４をボス１６に締結するボルト２９のネジ呼び径を、排気ガスセンサ１１を中間部材２４に締結するネジ部１３のネジ呼び径より小さくしている。このように、低音環境側のボルト２９のネジ呼び径を、高温環境側のネジ部１３のネジ呼び径より小さくすることで、トルクダウンの発生を抑えることができる。

また、排気ガスセンサ１１のまわりに、ガスケット２８の中心軸とオフセットさせてボルト２９を配置することにより、機能上シールしたい部分に確実に面圧を発生させることができる。例えば排気ガスセンサ１１のまわりに複数本のボルト２９を対称に配置することにより、中間部材２４をガスケット２８に均等に押圧することができる。

なお、本願発明でいう排気ガスの状態を検出する排気ガスセンサとは、空燃比センサとして用いられる酸素センサでも、広域型空燃比センサでもよいし、その他のセンサでもよい。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば上記実施形態では、本発明でいう部品として排気ガスセンサ１１を例に挙げたが、本発明は、エンジンから排気ガスが導かれる排気管に取り付けられる部品全般に適用することが可能である。

７：エンジンユニット、８：枝管、９：排気集合管、１１：排気ガスセンサ、１２：センサ部、１３：ネジ部、１４：基部、１５：ボルト頭部、１６：ボス、１７：下面、１８：上面、１９：凹部、２０：開口、２１：ネジ穴、２２：肉厚部、２３：ネジ穴、２４：中間部材、２５：凸部、２６：ネジ穴、２８：ガスケット、２９：六角穴付きボルト、３０：ガスケット、３１：開口

Claims

エンジンから排気ガスが導かれる排気管に部品を取り付ける排気管への部品の取付構造であって、
前記部品と前記排気管に設けられた取付部との間に介在させた中間部材を備え、
前記部品が前記中間部材に螺合して、前記部品の先端が前記排気管の内部に挿入されていることを特徴とする排気管への部品の取付構造。
前記部品は前記排気管の排気ガスの状態を検出する排気ガスセンサであり、前記排気ガスセンサが前記中間部材に形成されたネジ穴に螺合して、前記排気ガスセンサの先端のセンサ部が前記排気管の内部に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の排気管への部品の取付構造。
前記中間部材は前記取付部にボルトにより締結されており、前記ボルトを螺合するためのネジ穴は底部が閉塞する袋状をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気管への部品の取付構造。
前記ボルトは前記部品のまわりの二箇所以上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の排気管への部品の取付構造。
前記中間部材は前記取付部と比較して高温強度の高い材質からなる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の排気管への部品の取付構造。
前記取付部と前記中間部材との間でシール材を挟着したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の排気管への部品の取付構造。
前記シール材は前記部品が挿通する環状のガスケットであり、前記中間部材は前記ガスケットに圧接し、前記取付部から離間した状態となることを特徴とする請求項６に記載の排気管への部品の取付構造。
前記中間部材と前記部品との間でシール材を挟着したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の排気管への部品の取付構造。