JP2015175327A - 遮熱板 - Google Patents

Abstract

【課題】納品コストの低減及び組み付け性の向上を図れる構造を実現する。
【解決手段】
遮熱板１ａを１対の半円筒状の遮熱板素子３ｃ、３ｄにより構成する。又、遮熱板素子３ｃ、３ｄを構成する金属板４ｃ、４ｄと、金属板４ｃ、４ｄの内側に配置された半円筒状の断熱材５ｃとを、金属板４ｃ、４ｄの外面側から打ち抜いて固定したステープル１０、１０により結合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、エンジンから排出され、エキゾーストマニホールドを通過した排気ガス、或いはターボチャージャーを構成するタービンを通過した排気ガスを、触媒及びマフラーに導く為の排気管等の様に、運転時に高温となる部分を覆う状態で設置する遮熱板の改良に関する。

自動車用エンジンのシリンダヘッドの側面にその上流端部を接続したエキゾーストマニホールドを通過した排気ガスを、下流側に配置された触媒及びマフラーに導く為の排気管等の部材の温度は、内部を流れる排気の熱により、相当に上昇する。この様に温度上昇した前記排気管から放射される輻射熱から、エンジンルーム内に設けた他の機器等を保護する為に、前記排気管をヒートインシュレータと呼ばれる遮熱板により覆い、この排気管からの輻射熱が前記他の機器等に伝わるのを防止している。エンジンに過給する為のターボチャージャーに関しても同様である。

図４〜６は、特許文献１に記載された遮熱板１の従来構造の１例を示している。この遮熱板１は、全体が筒状に形成されており、上流側に配置されたエンジン（図示省略）からの排気ガスを、下流側に配置された触媒及びマフラー（図示省略）に導く為の排気管２の外周面の一部を覆う状態で設けられるものである。この様な遮熱板１は、１対の半円筒状の遮熱板素子３ａ、３ｂから成る。これら両遮熱板素子３ａ、３ｂは、半円筒状の金属板４ａ、４ｂと、これら各金属板４ａ、４ｂの内面（組み付け状態で、排気管２に近い面）に、その外面（組み付け状態で、排気管２から遠い面）が当接した状態で設けられる半円筒状の断熱材５ａ、５ｂとから成る。

このうちの各金属板４ａ、４ｂは、鋼板やアルミニウム板の単板、或いは積層板をプレス加工する事により、その内側に前記各断熱材５ａ、５ｂを配置できる程度の隙間を介在させた状態で前記排気管２を覆える様な形状及び大きさに形成されている。又、前記各金属板４ａ、４ｂの円周方向両端部には、軸方向の全長に亙り、径方向外方に延出した状態で、取付フランジ部６ａ、６ｂが形成されている。又、これら各取付フランジ部６ａ、６ｂには、軸方向に離隔した状態で、複数個の貫通孔７、７が形成されている。

又、前記各断熱材５ａ、５ｂは、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、或はこれらを主成分とし、ガラス繊維、セラミック繊維類を混入したもの等により、その内側に、前記排気管２を隙間のない状態で覆える様な形状及び大きさに形成されている。
上述の様な両遮熱板素子３ａ、３ｂは、前記排気管２を覆う様に、前記各金属板４ａ、４ｂの各取付フランジ部６ａ、６ｂ同士を円周方向に対向させた状態で、これら各取付フランジ部６ａ、６ｂの各貫通孔７、７に挿通したボルト８、８と、これら各ボルト８、８の先端部に螺合したナット９、９により結合固定されている。

ところで、上述の様な構成を有する遮熱板１を自動車メーカ等に納品する場合、前記各金属板４ａ、４ｂと各断熱材５ａ、５ｂとを、別体として納品するか、或いは、これら各金属板４ａ、４ｂの内側に前記各断熱材５ａ、５ｂを配置した状態（組み合わせた状態）で納品している。何れの納品方法の場合でも、前記各金属板４ａ、４ｂの内側に前記各断熱材５ａ、５ｂを配置した状態で、これら各金属板４ａ、４ｂと各断熱材５ａ、５ｂとが、結合されていない為、前記排気管２に組み付ける際、前記各断熱材５ａ、５ｂが、前記各金属板４ａ、４ｂに対してずれたり、或いはこれら各金属板４ａ、４ｂから落下する等して、組み付け作業の効率が低下してしまう可能性がある。これに対して、例えば前記断熱材５ａ、５ｂを、前記各金属板４ａ、４ｂに対し、接着材により結合する事も考えられるが、この場合には、結合するまで（接着剤が乾くまで）に要する時間が長くなると共に、接着剤自体のコストが嵩み、好ましくない。

又、上述の様に、前記各金属板４ａ、４ｂと前記各断熱材５ａ、５ｂとを別体として納品する場合には、輸送コスト及び部品管理コストが嵩んでしまう。一方、前記各金属板４ａ、４ｂの内側に前記各断熱材５ａ、５ｂを組み合わせた状態で納品する場合でも、梱包の際、これら両部材４ａ（４ｂ）、５ａ（５ｂ）同士が分離しない様に注意を払いながら行う必要があり、作業効率が低下してしまう。何れにしても、納品の為のコスト（納品コスト）が嵩んでしまう可能性がある。

特開平９−３２５４６号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、納品コストの低減及び組み付け性の向上を図れる、遮熱板の構造を実現すべく発明したものである。

本発明の遮熱板は、プレス加工により使用時に高温となる部材の少なくとも一部を覆える形状に形成された金属板と、この金属板の内側（組み付け状態で、高温となる部材に近い側）に、この金属板と当接した状態で配置されており、その内面が前記高温となる部材の外面に当接した状態（好ましくは押し付けられた状態）で使用されるものである断熱材と、ステープルとを備えている。
又、前記金属板と前記断熱材とが、これら金属板及び断熱材を打ち抜いた状態で固定された前記ステープルにより、互いに結合されている。

上述の様な本発明の遮熱板を実施する場合には例えば、請求項２に記載した発明の様に、前記ステープルを、前記金属板及び前記断熱材を外側（組み付け状態で、高温となる部材から遠い側）から打ち抜く事により固定する。
本発明を実施する場合には例えば、請求項３に記載した発明の様に、前記金属板及び前記断熱材を部分筒状（例えば、半筒状）に形成する。
本発明を実施する場合には例えば、請求項４に記載した発明の様に、前記遮熱板を、半筒状（例えば、半円筒状）の一対の遮熱板素子により構成する。又、これら両遮熱板素子を、１対の半筒状の金属板と、１対の半筒状の断熱材とにより構成する。そして、これら両金属板を、これら両金属板の円周方向両端部を対向させた状態で結合する事により、全体を筒状に形成する。尚、前記遮熱板を、部分筒状の複数（３個以上）の遮熱板素子（金属板及び断熱材）により構成する事も可能である。
請求項４に記載された発明を実施する場合には例えば、請求項５に記載した発明の様に、前記各金属板の円周方向両端部に、径方向外方に延出した状態で取付フランジ部を形成する。そして、前記各金属板のこれら各取付フランジ部同士を円周方向に対向させた状態で、これら各取付フランジ部同士を溶接又はかしめにより結合固定する。

本発明の遮熱板の場合、遮熱板を構成する金属板と断熱材とを、この金属板を外側から打ち抜く事により固定されたステープルにより互いに結合している。この為、これら金属板と断熱材とを分離不能に結合した状態で、自動車メーカ等に納品する為の梱包及び輸送を行う事ができる。この結果、遮熱板の納品コストの低減を図れる。又、接着剤を使用して結合する場合に比べて、結合作業に要する時間を短くできると共に、材料コストを抑える事もできる。
又、前記遮熱板を、排気管等の使用時に高温となる部材に対して組み付ける際、前記金属板と前記断熱材とが分離する事がない。この為、遮熱板の組み付け性を向上でき、組み立て作業効率の向上を図れる。

本発明の実施の形態の１例を示す、遮熱板を構成する１対の遮熱板素子を、分離した状態で示す斜視図。 同じく、図１のＢ−Ｂ断面図。 同じく、金属板を打ち抜く前の状態のステープルを示す正面図（ａ）と、図１のＣ−Ｃ断面図（ｂ）。 従来から知られている遮熱板の１例を、排気管に組み付けた状態で示す図。 同じく、図４のＡ−Ａ断面図。 同じく、遮熱板を排気管に組み付ける前の状態を説明する為の図４の分解斜視図。

［実施の形態の１例］
本発明の実施の形態の第１例に就いて、図１〜３を参照しつつ説明する。
本例の遮熱板１ａは、前述した従来構造と同様に、上流側に配置されたエンジンから排出され、エキゾーストマニホールドを通過した排気ガス、或いはターボチャージャーを構成するタービンを通過した排気ガスを、下流側に配置された触媒及びマフラーに導く為の排気管２（図４〜６参照）等の様に、運転時に高温となる部分を覆う状態で設置されるものである。

この様な本例の遮熱板１ａは、１対の半円筒状の遮熱板素子３ｃ、３ｄから成る。又、これら両遮熱板素子３ｃ、３ｄは、半円筒状の金属板４ｃ、４ｄと、これら各金属板４ｃ、４ｄの内側（組み付け状態で排気管２に近い側）に、その外面（組み付け状態で排気管２から遠い面）が前記各金属板４ｃ、４ｄの内面と当接した状態で配置された半円筒状の断熱材５ｃ、５ｄと、複数個（本例の場合２個）のステープル１０、１０とから成る。

このうちの各金属板４ｃ、４ｄは、厚さ寸法が０．１５〜０．３ｍｍの鋼板やアルミニウム板の単板をプレス加工する事により、その内側に前記各断熱材５ｃ、５ｄを配置できる程度の隙間を介在させた状態で、前記排気管２を覆える様な形状及び大きさに形成されている。尚、前記各金属板４ｃ、４ｄを、アルミニウム板により造る場合には、厚さ寸法を０．３ｍｍ程度にするのが好ましい。一方、前記各金属板４ｃ、４ｄを、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼板により造る場合には、厚さ寸法を０．２ｍｍ程度にするのが好ましい。

この様な各金属板４ｃ、４ｄの材料及び厚さ寸法は、後述するステープル１０、１０を打ち抜く事が可能な範囲で、適宜設定する事ができる。或いは、これら各ステープル１０、１０を打ち抜く部分の厚さ寸法を、他の部分に比べて予め小さくしておくこともできる。具体的には、前記各ステープル１０、１０を打ち抜く部分の周囲に、例えば、プレス加工により円形の凹部（図示省略）を形成し、当該部分の厚さを、他の部分の厚さ寸法よりも小さくする。この様な凹部を形成すれば、前記各ステープル１０、１０の打ち抜きが容易に行えるだけでなく、これら各ステープル１０、１０を打ち抜く位置の確認を容易に行う事もできる。尚、前記各金属板４ｃ、４ｄに前記凹部を形成した場合に、この凹部の底部の厚さ寸法を他の部分の厚さ寸法と同じに形成したとしても、前記各ステープル１０、１０を打ち抜く位置の確認を容易に行えると言った効果を得る事ができる。

又、前記各金属板４ｃ、４ｄの円周方向両端部には、軸方向の全長に亙り、径方向外方に延出した状態で、取付フランジ部６ｃ、６ｄが形成されている。尚、本例の場合、これら各取付フランジ部６ｃ、６ｄに、前述した従来構造の様な貫通孔７、７（図４〜６）は
形成していない。

又、前記各断熱材５ｃ、５ｄは、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、或はこれらを主成分とし、ガラス繊維、セラミック繊維類を混入したもの等により、その内側に、前記排気管２を隙間のない状態で覆える様な形状及び大きさに形成されている。一般的に、前記各断熱材５ａ、５ｂの厚さ寸法は、前記各金属板４ｃ、４ｄの厚さ寸法よりも十分に大きい。
前記各断熱材５ａ、５ｂの厚さ寸法Ｗ（図示省略）は、前記各金属板４ｃ、４ｄ同士を結合した状態での内径寸法Ｄ_１（図示省略）と、前記排気管２の外径寸法Ｄ_２（図示省略）との差の１／２よりも、大きくするのが好ましい｛Ｗ＞（Ｄ_１−Ｄ_２）／２｝。この様な寸法関係に規制する事により、組み付け状態に於いて、前記各金属板４ｃ、４ｄの内面と、前記排気管２の外周面との間に、前記各断熱材５ａ、５ｂを、圧縮した状態（弾性力を有した状態）で配置できる。

又、前記各ステープル１０、１０は、鉄系合金、アルミニウム合金、又はステンレス鋼等の金属材料から造られたもので、前記各金属板４ｃ、４ｄと前記各断熱材５ｃ、５ｄとを互いに結合する為のものである。具体的には、前記各ステープル１０、１０は、前記各金属板４ｃ、４ｄと各断熱材５ｃ、５ｄとを、これら各金属板４ｃ、４ｄの円周方向中間部で、軸方向に離隔した複数箇所（本例の場合２箇所）を、外面側から打ち抜いた状態で結合している。又、本例の場合には、前記各ステープル１０、１０（連続部１２）の長さ方向を、前記各遮熱板素子３ｃ、３ｄの軸方向に一致させた状態（外周面の母線形状に沿った状態）で、前記各ステープル１０、１０を打ち抜いている。この様にして、これら各ステープル１０、１０と前記各金属板４ｃ、４ｄの外面との間に隙間が形成される事を防止している。尚、前述した様に、前記各金属板４ｃ、４ｄの外面のうち、ステープル１０、１０を打ち付ける部分に、凹部を形成すると共に、この凹部の底部を平坦面状に形成すれば、前記各ステープル１０、１０（連続部１２）の長さ方向を、特に規制しなくても（遮熱板素子３ｃ、３ｄの軸方向に一致させなくても）、これら各ステープル１０、１０と前記各金属板４ｃ、４ｄの外面との間に隙間が形成される事を防止できる。

この様な各ステープル１０、１０は、打ち付け前の状態では、図３（ａ）に示す様に、全体をコ字状に形成されており、１対の打ち抜き部１１、１１と、これら両打ち抜き部１１、１１の基端部同士を連結する連続部１２とから成る。一方、前記各ステープル１０、１０は、打ち付け状態では、前記両打ち抜き部１１、１１の中間部から先端部に掛けての部分が、これら両打ち抜き部１１、１１同士が互いに近づく方向に、半円弧状に折れ曲がっている。但し、打ち付け状態での前記両打ち抜き部１１、１１の形状は、後述するダイスの形状に応じて変化する為、半円弧状に限らず、例えば直角に折れ曲がった形状も採用できる。前記打ち抜き部１１、１１及び前記連続部１２の形状は、本例の場合に限定されず、各種形状のものを採用できる。

尚、上述の様な各ステープル１１、１１の打ち付けは以下の様にして行う。
先ず、前記各金属板４ｃ、４ｄの内側に前記各断熱材５ｃ、５ｄを配置した状態で、これら各断熱材５ｃ、５ｄの内側に、図示しないダイスを配置する。そして、この状態で、図示しないエアカッター等の打ち付け工具により、前記各ステープル１１、１１を、前記各金属板４ｃ、４ｄの外面側から打ち付けて、これら各金属板４ｃ、４ｄ及び各断熱材５ｃ、５ｄを同時に打ち抜く。すると、前記各ステープル１１、１１の先端部から中間部に掛けての部分が、前記ダイスに形成された凹溝に沿う様にして、互いに近付く方向に湾曲しながら折れ曲がる。尚、前記各ステープル１１、１１により、前記各金属板４ｃ、４ｄと前記各断熱材５ｃ、５ｄとを互いに結合する作業は、前記両遮熱板素子３ｃ、３ｄを自動車メーカ等に納品する前の段階で行う。即ち、納品の為の梱包及び輸送は、前記各ステープル１１、１１により、前記各金属板４ｃ、４ｄと前記各断熱材５ｃ、５ｄとを互いに結合した状態で行う事ができる。

上述の様な構成を有する本例の遮熱板１ａ（両遮熱板素子３ｃ、３ｄ）を、前記排気管２に組み付ける作業に就いて説明する。
先ず、前記両遮熱板素子３ｃ、３ｄを、これら両遮熱板素子３ｃ、３ｄを構成する各金属板４ｃ、４ｄの取付フランジ部６ｃ、６ｃ（６ｄ、６ｄ）同士を円周方向に対向させ、前記各断熱材５ｃ、５ｄを前記排気管２の外周面に押し付けた状態で、この排気管２を覆う様に配置する。そして、円周方向に対向した前記各取付フランジ部６ｃ、６ｃ（６ｄ、６ｄ）同士を、スポット溶接により結合固定する。

尚、スポット溶接の代わりにこれら各取付フランジ部６ｃ、６ｃ（６ｄ、６ｄ）同士をかしめ固定により結合固定する事もできる。具体的には、前記各金属板４ｃ、４ｄの取付フランジ部６ｃ、６ｃ（６ｄ、６ｄ）同士を円周方向に対向させた状態で、これら両取付フランジ部６ｃ、６ｃ（６ｄ、６ｄ）の径方向外端寄り部分の一部又は全部を、同時に１８０°折り曲げる様にして行う。或いは、前記両遮熱板素子３ｃ、３ｄのうちの何れか一方の遮熱板素子３ｃを構成する金属板４ｃの各取付フランジ部６ｃ、６ｃの径方向に関する高さ寸法を、他方の遮熱板素子３ｄを構成する金属板４ｄの各取付フランジ部６ｄ、６ｄの径方向に関する高さ寸法よりも大きく形成すると共に、前記一方の遮熱板素子３ｃの各取付フランジ部６ｃ、６ｃを、他方の遮熱板素子３ｄの各取付フランジ部６ｄ、６ｄ側に、これら各取付フランジ部６ｄ、６ｄを覆う様な状態で１８０°折り曲げて（かしめて）固定する事もできる。

本例の場合、前記遮熱板１ａ（両遮熱板素子３ｃ、３ｄ）を前記排気管２に組み付けた状態で、前記各金属板４ｃ、４ｄの内面と、前記各断熱材５ｃ、５ｄの外面とが当接し、且つ、これら各断熱材５ｃ、５ｄの内面と、前記排気管２の外面とが当接している。この様にして、前記遮熱板１ａが、前記排気管２に対してがたつく事を防止している。

上述の様な構成を有する本例の遮熱板１ａの場合、この遮熱板１ａを構成する遮熱板素子３ｃ、３ｄの各金属板４ｃ、４ｄと各断熱材５ｃ、５ｄとを、前記各ステープル１０、１０により互いに結合している。この為、これら各金属板４ｃ、４ｄと各断熱材５ｃ、５ｄとを分離不能に結合した状態で、自動車メーカ等に納品する為の梱包及び輸送を行う事ができる。この結果、前記遮熱板１ａの納品コストの低減を図れる。又、前記各金属板４ｃ、４ｄと前記各断熱材５ｃ、５ｄとを接着剤により結合する場合と比べて、結合作業に要する時間を短くできると共に、材料コストを抑える事もできる。
又、前記遮熱板１ａを、前記排気管２等の使用時に高温となる部材に対して組み付ける際、前記各金属板４ｃ、４ｄと各断熱材５ｃ、５ｄとが、互いにずれたり、分離する事がない。この為、前記遮熱板１ａの組み付け性を向上でき、組み立て作業効率の向上を図れる。

又、本例の場合、前記両遮熱板素子３ｃ、３ｄの各金属板４ｃ、４ｄ同士を、スポット溶接或いはかしめ固定により結合固定している。この為、前述した従来構造の様に、各金属板４ａ、４ｂ同士をボルト８、８（図５参照）及びナット９、９により結合固定する場合と比べて、部品点数を低減できと共に、全体の重量を軽減できる。
又、前述した従来構造の様に、各金属板４ａ、４ｂ同士をボルト８、８及びナット９、９により結合固定する場合、これら金属板４ａ、４ｂの厚さ寸法をある程度大きくする必要がある。ところが、本例の様に前記各金属板４ｃ、４ｄと前記各断熱材５ｃ、５ｄとを前記各ステープル１０、１０により結合する構造の場合、前記各金属板４ｃ、４ｄの厚さ寸法が大きいと、前記各ステープル１０、１０により、これら各金属板４ｃ、４ｄを打ち抜く事が難しくなる。この様な観点から、本発明を実施する場合には、前記両遮熱板素子３ｃ、３ｄの各金属板４ｃ、４ｄ同士の結合方法を、ボルト及びナットを用いた結合方法ではなく、スポット溶接或いはかしめ固定にする事が好ましい。尚、前記遮熱板１ａの使用状態によっては、前記各取付フランジ部６ｃ、６ｃ（６ｄ、６ｄ）同士を、別のステープルを用いて結合する事もできる。

本発明を実施する場合に、遮熱板を構成する金属板は、単板だけでなく、ステープルで打ち抜く事が可能な範囲で、積層板とする事もできる。
又、金属板と断熱材とを結合するステープルの数及び大きさ（連続部及び打ち抜き部の長さ）は、この金属板及び断熱材の大きさ及びこれら両部材同士の結合力を考慮して、適宜決定する。
又、本発明を実施する場合には、遮熱板の全体を筒状に形成する必要はない。具体的には、部分筒状（例えば、半円筒状）の金属板及び断熱材により、全体が部分筒状（例えば、半円筒状）の遮熱板とする事もできる。
更に、前述した実施の形態では、ステープルを、金属板及び断熱材の外側（組み付け状態に於いて、高温となる部材から遠い側）から打ち抜いた状態で固定している。但し、本発明を実施する場合には、ステープルを、前記金属板及び前記断熱材の内側（組み付け状態に於いて、高温となる部材に近い側）から打ち抜いた状態で固定する事もできる。

１、１ａ 遮熱板
２ 排気管
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 遮熱板素子
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 金属板
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 断熱材
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 取付フランジ部
７ 貫通孔
８ ボルト
９ ナット
１０ ステープル
１１ 打ち抜き部
１２ 連続部

Claims (5)

1. プレス加工により使用時に高温となる部材の少なくとも一部を覆える形状に形成された金属板と、この金属板の内側に、この金属板と当接した状態で配置されており、その内面が前記高温となる部材の外面に当接した状態で使用されるものである、断熱材と、ステープルとを備える遮熱板であって、
   前記金属板と断熱材とが、これら金属板及び断熱材を打ち抜いた状態で固定された前記ステープルにより、互いに結合されている事を特徴とする遮熱板。
2. 前記ステープルが、前記金属板及び前記断熱材を外側から打ち抜く事により固定されている、請求項１に記載した遮熱板。
3. 前記金属板及び前記断熱材が部分筒状である、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した遮熱板。
4. １対の半筒状の遮熱板素子から成り、
   これら両遮熱板素子は、１対の半筒状の金属板と、１対の半筒状の断熱材とから成り、
   これら両金属板を、これら両金属板の円周方向両端部を対向させた状態で結合する事により、全体が筒状に形成されている、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した遮熱板。
5. 前記各金属板の円周方向両端部に、径方向外方に延出した状態で取付フランジ部が形成されており、前記各金属板のこれら各取付フランジ部同士を円周方向に対向させた状態で、これら各取付フランジ部同士を溶接又はかしめにより結合固定している、請求項４に記載した遮熱板。
   
   
   

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