JP2014020336A - 車両用ケーシングの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】取付ブラケットとの溶接部の耐久性を確保することが可能な車両用ケーシングの支持構造を提供する。
【解決手段】湾曲する排気通路１０の直下流に触媒コンバータ１１を収容するケーシング１２が取付けられる場合、熱膨張量の小さいケーシング１２のエンジン本体１側に第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５が互いに逆向きに溶接固定される。第１取付ブラケット１５の脚部１７を第１取付ブラケット１４の切欠き部１８に差し込んで２つの取付ブラケット１４、１５を互いに重ねた状態で夫々の脚部１７をケーシング１２に溶接固定する。第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５の溶接部はケーシング１２の軸方向Ｌと交差する方向に連続し、ケーシング１２の熱膨張を阻害しにくい。第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５は軸受部７の配置される位置でシリンダブロック３の側壁に締結される。
【選択図】図７

Description

本発明は、車両に用いられて収納物を収納する車両用ケーシングの支持構造に関し、特に排気マニホールドの直下流に取付けられ触媒コンバータを収容する車両用ケーシングの支持構造に好適なものである。

下記特許文献１には、Ｌ字状に湾曲する排気通路を有する排気マニホールドをエンジン本体に取付け、触媒コンバータを収容する筒状のケーシングを排気マニホールドの直下流に取付ける構造が記載されている。また、下記特許文献２には、エンジン本体の前側に排気マニホールドを取付け、触媒コンバータを収容する筒状のケーシングを排気マニホールドの直下流に取付け、取付ブラケットの一端部をケーシングの外周面に溶接で固定し、その取付ブラケットの他端部をエンジン本体の側壁にボルトで締結する構造が記載されている。

特開２００８−１７４１１６号公報 特開２００４−１４３９６８号公報

例えば前記特許文献１に記載されるように排気マニホールドの排気通路がＬ字状に湾曲され、その直下流に触媒コンバータの収容されたケーシングを取付ける場合、エンジンの運転中、ケーシングに温度分布が生じる。これは、ケーシング内を流れる排気ガス流量のムラによるものであり、一般に湾曲外側の排気ガス流量が多いために温度が高く、湾曲内側は排気ガス流量が少なく、温度も低い。温度が高くなる部分は熱膨張量も大きい。また、この場合の熱膨張は、主として筒状ケーシングの軸方向に生じる。前記特許文献２に記載されるケーシング支持構造を前記特許文献１に記載される触媒コンバータのケーシングに適用した場合、取付ブラケットの溶接部が熱膨張量の大きい部分にかかる。また、取付ブラケットのケーシングへの溶接部が当該ケーシングの軸方向に連続する成分（この場合の成分は、溶接部の連続方向をベクトルと考えた場合、そのベクトルのケーシング軸方向連続成分を意味する）を有する。このように取付ブラケットのケーシングへの溶接部が熱膨張量の大きい部位で且つ熱膨張の方向に連続する場合、溶接部に局所的な応力が集中してケーシングと取付ブラケットとの溶接部の耐久性が低下する虞がある。また、取付ブラケットのエンジン本体側への締結位置を規定していないため、エンジン本体の強度の低い部位に取付ブラケットが締結されると、エンジン本体の振動が取付ブラケットに伝達され易く、ケーシングの振動を増加させると共に、その振動がケーシングと取付ブラケットとの溶接部に作用して耐久性が低下する虞がある。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、取付ブラケットとの溶接部の耐久性を確保することが可能な車両用ケーシングの支持構造を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、発明の一態様は、触媒コンバータを収容する筒状のケーシングのエンジン本体への支持構造において、複数の軸受部を介してクランク軸を回転自在に支持するシリンダブロックと、前記シリンダブロックに搭載されるシリンダヘッドと、排気通路が湾曲し前記シリンダヘッドの側壁に取付けられ直下流に前記ケーシングが取付けられる排気マニホールドと、前記ケーシングの軸方向と交差する方向に連続する溶接部で当該ケーシングのエンジン本体側に固定され前記クランク軸の軸方向と直交方向から見た場合に前記軸受部の配置される位置で前記シリンダブロックの側壁に締結される取付ブラケットとを備えたことを特徴とする車両用ケーシングの支持構造である。

また、前記取付ブラケットが複数である場合、複数の取付ブラケットの溶接部を互いに前記ケーシングの軸方向にずらして各取付ブラケットを前記ケーシングのエンジン本体側に固定することを特徴とする車両用ケーシングの支持構造である。

また、前記複数の取付ブラケットのうち何れかの取付ブラケットの溶接部は他の取付ブラケットの溶接部に対して前記ケーシングの軸方向連続成分（ベクトル成分）を多く含むことを特徴とする車両用ケーシングの支持構造である。

前記複数の取付ブラケットは、幅方向両端部に設けられ前記ケーシングに溶接固定される脚部と、少なくとも何れかの取付ブラケットの幅方向中央部に形成された切欠き部とを備え、何れかの取付ブラケットの脚部を他の取付ブラケットの切欠き部に差し込んでそれらの取付ブラケットを互いに重ねた状態で夫々の脚部を前記ケーシングに溶接固定することを特徴とする車両用ケーシングの支持構造である。

発明の一態様によれば、排気通路の湾曲する排気マニホールドがシリンダヘッドの側壁に取付けられ、その直下流に触媒コンバータを収容するケーシングが取付けられる。このケーシングは、排気通路湾曲内側となるエンジン本体側の温度が低く、熱膨張量も小さい。この熱膨張量の小さいケーシングのエンジン本体側に取付ブラケットが溶接固定される。また、取付ブラケットのケーシングへの溶接部は、ケーシングの軸方向と交差する方向に連続する。つまり、取付ブラケットの溶接部の連続方向はケーシングの主要熱膨張方向と交差するため、ケーシングの熱膨張を阻害しにくい。このため、取付ブラケットとケーシングとの溶接部に局所的な応力が集中しにくい。また、取付ブラケットは、クランク軸の軸方向と直交方向から見た場合に軸受部の配置される位置でシリンダブロックの側壁に締結される。軸受部の配置される位置のシリンダブロックの側壁は強度が高く、エンジン本体の振動が取付ブラケットに伝達されにくい。そのため、エンジン本体の振動が取付ブラケットとケーシングとの溶接部に伝達されにくく、その分だけ、取付ブラケットとケーシングとの溶接部の応力集中を抑制することができる。以上より、取付ブラケットとケーシングとの溶接部の耐久性を確保することができる。

また、取付ブラケットが複数である場合、複数の取付ブラケットの溶接部を互いにケーシングの軸方向にずらして各取付ブラケットをケーシングのエンジン本体側に固定する。そのため、複数の取付ブラケットの全溶接面積が増大し、応力が分散され、局所的な応力集中を抑制し、耐久性を確保することができる。

また、複数の取付ブラケットのうち何れかの取付ブラケットの溶接部は他の取付ブラケットの溶接部に対してケーシングの軸方向連続成分を多く含む。そのため、ケーシングの軸方向への振動を抑制して、取付ブラケットとケーシングとの溶接部への振動入力を低減し、各溶接部への応力集中を抑制し、耐久性を確保することができる。

また、何れかの取付ブラケットの脚部を他の取付ブラケットの切欠き部に差し込んでそれらの取付ブラケットを互いに重ねた状態で夫々の脚部をケーシングに溶接固定する。このため、ケーシングの軸方向にずらした溶接部を互いに接近させて低温部、即ち熱膨張量の小さい部分に集中することができ、各溶接部への応力集中を抑制することで耐久性を確保することができる。

本発明の車両用ケーシングの支持構造が適用されたエンジンの一実施形態を示す平面図である。 図１のエンジンの正面図である。 図１のエンジン本体の正面図。 図３のシリンダブロックの底面図である。 図３のエンジン本体の側面図である。 図３のケーシングをエンジン本体側から見た説明図である。 図３のケーシングをエンジン本体側から見た説明図である。 図７の取付ブラケットの側面図である。

次に、本発明の車両用ケーシングの支持構造の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の車両用ケーシングの支持構造の一実施形態を示す平面図、図２は、図１のエンジンの正面図、図３は、図１のエンジン本体の正面図、図４は、図３のシリンダブロックの底面図、図５は、図３のエンジン本体の側面図である。本実施形態のエンジン本体１は、車両前方のエンジンルーム内に収納され、エンジン本体１の車両左方には変速機２が連結されている。エンジン本体１は、４つの気筒（シリンダボア）が形成されるシリンダブロック３や、シリンダブロック３の上方に搭載されるシリンダヘッド４を備える。また、シリンダブロック３の下方にはロアケース５が、シリンダヘッド４の上方にはシリンダヘッドカバー６が夫々取付けられている。

シリンダブロック３の下部にはクランクケース３ａが形成され、このクランクケース３ａ内に計５箇所の軸受部７が設けられ、それらの軸受部７によってクランク軸８のクランクジャーナルが回転自在に支持されている。また、シリンダヘッド４の車両前方の側壁には排気マニホールド９が取付けられている。この排気マニホールド９は、周知のように、本実施形態の場合４つの気筒の排気ポートが集合されるもので、その下流には排気通路１０が接続されている。本実施形態の排気通路１０は、車両前方に向けて突出した後、下方に向けてＬ字状に湾曲されている。

前記排気通路１０の直下流には、触媒コンバータ１１を収容する筒状のケーシング１２が接続されており、ケーシング１２の下端部には排気管１３が接続されている。排気管１３は車両後方に向けて湾曲されている。ケーシング１２のエンジン本体１側には、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５の長手方向一端部が溶接固定され、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５の長手方向他端部はボルト１６によってシリンダブロック３に締結されている。なお、図６の一点鎖線Ｌは、ケーシング１２の軸方向を示す。

図７には、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５のケーシング１２への取付構造の詳細を、図８には、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５の側面図を示す。例えば図７の上下方向、つまり取付ブラケットの長手方向と直交方向を取付ブラケットの幅方向と定義した場合、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５は、幅方向両端部が同方向に折り曲げられた断面コ字状で、図７の左右方向、つまりケーシング１２の軸方向Ｌと交差する方向に長手な板金ものである。本実施形態では、取付ブラケットの幅方向両端部の折り曲げ部を脚部１７とし、それらの脚部１７をケーシング１２の外周面に溶接して溶接部とする。

また、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５のうち、第１取付ブラケット１４には、幅方向中央部に切欠き部１８が形成されている。この切欠き部１８は、強度的に問題がなければ、第２取付ブラケット１５にも設けてよい。２つの取付ブラケットのうち、第１取付ブラケット１４は、脚部１７の長手がケーシング１２の軸方向Ｌと交差する方向、具体的には軸方向Ｌとほぼ直交する方向になるように配置してケーシング１２の外周面に溶接されている。そのため、第１取付ブラケット１４の脚部１７の溶接部はケーシング１２の軸方向Ｌと交差する方向に連続する。

一方、第２取付ブラケット１５は、図示下方の脚部１７を第１取付ブラケット１４の切欠き部１８内に差し込むようにして第１取付ブラケット１４の上側に重ね合わせ、脚部１７をケーシング１２の外周面に溶接している。このとき、第２取付ブラケット１５の脚部１７を第１取付ブラケット１４の切欠き部１８に斜め下方から差し込むようにしている。そのため、第２取付ブラケット１５の脚部１７の溶接部はケーシング１２の軸方向Ｌと交差する方向に連続するものの、第１取付ブラケット１４の溶接部よりも、ケーシング１２の軸方向Ｌへの連続成分を多く有する。また、このように第２取付ブラケット１５の脚部１７を第１取付ブラケット１４の切欠き部１８に差し込むようにして第１取付ブラケット１４の上側に重ね合わせ、それら第１取付ブラケット１４の脚部１７及び第２取付ブラケット１５の脚部１７をケーシング１２の外周面に溶接することにより、それらの溶接部はケーシング１２の軸方向Ｌに少しずつずれて並んでいる。

また、本実施形態では、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５の長手方向長さを適正に設定することにより、溶接部と反対側の取付ブラケット１４、１５の端部（他端部）が、クランク軸８の軸方向と直交方向から見た場合に、シリンダブロック３の軸受部７の位置になるようにした。そのため、溶接部と反対側の取付ブラケット１４、１５の端部は、クランク軸８の軸方向と直交方向から見た場合に、軸受部７が配置されている位置でシリンダブロック３にボルト１６で締結される。

排気通路１０やケーシング１２内部の触媒コンバータ１１には排気ガスが流れる。エンジン運転中の排気ガスは高温なので、ケーシング１２は熱膨張するが、熱膨張の主たる方向はケーシング１２の軸方向Ｌである。図３、図５には、排気ガスの流れを矢印で示す。矢印の長さや太さは排気ガスの流量に比例するように描かれている。本実施形態では、シリンダヘッド４の側壁に取付けられた排気マニホールド９の排気通路１０は車両前方から下方に向けてＬ字状に湾曲されているので、その湾曲外側の排気ガス流量は多く、湾曲内側の排気ガス流量は少ない。排気ガス流量が多い部分は温度が高く、排気ガス流量が少ない部分は温度が低い。つまり、ケーシング１２のエンジン本体１と反対側の熱膨張量は大きく、ケーシング１２のエンジン本体１側の熱膨張量は小さい。

本実施形態では、熱膨張量の小さいケーシング１２のエンジン本体１側に第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５を溶接しているため、夫々の溶接部の応力集中が小さい。また、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５の溶接部はケーシング１２の軸方向Ｌと交差する方向に連続しているため、溶接部がケーシング１２の軸方向Ｌへの熱膨張を阻害することがなく、その分だけ、溶接部への応力集中を抑制することができる。一方、第２取付ブラケット１５の溶接部は第１取付ブラケット１４の溶接部に対してケーシング１２の軸方向Ｌ連続成分を多く含むようにしたため、ケーシング１２の軸方向Ｌへの振動を抑制して、第１取付ブラケット１４の溶接部及び第２取付ブラケット１５の溶接部への振動入力を低減し、各溶接部への応力集中を抑制することができる。

このように本実施形態の車両用ケーシングの支持構造では、排気通路１０の湾曲する排気マニホールド９がシリンダヘッド４の側壁に取付けられ、その直下流に触媒コンバータ１１を収容するケーシング１２が取付けられる。このケーシング１２は、排気通路１０の湾曲内側となるエンジン本体１側の温度が低く、熱膨張量も小さい。この熱膨張量の小さいケーシング１２のエンジン本体１側に第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５が溶接固定される。また、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５のケーシング１２への溶接部は、ケーシング１２の軸方向Ｌと交差する方向、つまりケーシング１２の主要熱膨張方向と交差するため、ケーシング１２の熱膨張を阻害しにくい。このため、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５とケーシング１２との溶接部に局所的な応力が集中しにくい。また、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５は、クランク軸８の軸方向と直交方向から見た場合に、軸受部７の配置される位置でシリンダブロック３の側壁に締結される。軸受部７の配置される位置のシリンダブロック３の側壁は強度が高く、エンジン本体１の振動が第１取付ブラケット１４に伝達されにくい。そのため、エンジン本体１の振動が第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５とケーシング１２との溶接部に伝達されにくく、その分だけ、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５とケーシング１２との溶接部の応力集中を抑制することができる。以上より、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５とケーシング１２との溶接部の耐久性を確保することができる。

また、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５とケーシング１２との溶接部を互いにケーシング１２の軸方向にずらして各取付ブラケット１４、１５をケーシング１２のエンジン本体側に固定する。そのため、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５の全溶接面積が増大し、応力が分散され、局所的な応力集中を抑制し、耐久性を確保することができる。

また、第１取付ブラケット１４の溶接部は第２取付ブラケット１５の溶接部に対してケーシング１２の軸方向連続成分を多く含む。そのため、ケーシング１２の軸方向への振動を抑制して、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５とケーシング１２との溶接部への振動入力を低減し、各溶接部への応力集中を抑制し、耐久性を確保することができる。

また、第２取付ブラケット１５の脚部１７を第１取付ブラケット１４の切欠き部１８に差し込んでそれらの取付ブラケット１４、１５を互いに重ねた状態で夫々の脚部１７をケーシング１２に溶接固定する。このため、ケーシング１２の軸方向にずらした溶接部を互いに接近させて低温部、即ち熱膨張量の小さい部分に集中することができ、各溶接部への応力集中を抑制することで耐久性を確保することができる。

なお、前記実施形態では、第１取付ブラケット１４及び第２取付ブラケット１５の２つの取付ブラケットでケーシング１２をシリンダブロック３に連結したが、取付ブラケットの数はこれに限定されるものではなく、１つだけであってもよいし、３つ以上であってもよい。

１はエンジン本体
２は変速機
３はシリンダブロック
４はシリンダヘッド
５はロアケース
６はシリンダヘッドカバー
７は軸受部
８はクランク軸
９は排気マニホールド
１０は排気通路
１１は触媒コンバータ
１２はケーシング
１３は排気管
１４は第１取付ブラケット
１５は第２取付ブラケット
１６はボルト
１７は脚部
１８は切欠き部

Claims (4)

1. 触媒コンバータを収容する筒状のケーシングのエンジン本体への支持構造において、
   複数の軸受部を介してクランク軸を回転自在に支持するシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックに搭載されるシリンダヘッドと、
   排気通路が湾曲し前記シリンダヘッドの側壁に取付けられ直下流に前記ケーシングが取付けられる排気マニホールドと、
   前記ケーシングの軸方向と交差する方向に連続する溶接部で当該ケーシングのエンジン本体側に固定され前記クランク軸の軸方向と直交方向から見た場合に前記軸受部の配置される位置で前記シリンダブロックの側壁に締結される取付ブラケットとを備えたことを特徴とする車両用ケーシングの支持構造。
2. 前記取付ブラケットが複数である場合、複数の取付ブラケットの溶接部を互いに前記ケーシングの軸方向にずらして各取付ブラケットを前記ケーシングのエンジン本体側に固定することを特徴とする請求項１に記載の車両用ケーシングの支持構造。
3. 前記複数の取付ブラケットのうち何れかの取付ブラケットの溶接部は他の取付ブラケットの溶接部に対して前記ケーシングの軸方向連続成分を多く含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用ケーシングの支持構造。
4. 前記複数の取付ブラケットは、
   幅方向両端部に設けられ前記ケーシングに溶接固定される脚部と、
   少なくとも何れかの取付ブラケットの幅方向中央部に形成された切欠き部とを備え、
   何れかの取付ブラケットの脚部を他の取付ブラケットの切欠き部に差し込んでそれらの取付ブラケットを互いに重ねた状態で夫々の脚部を前記ケーシングに溶接固定することを特徴とする請求項３に記載の車両用ケーシングの支持構造。

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