JP3738675B2

JP3738675B2 - インシュレータ付き排気系構造体

Info

Publication number: JP3738675B2
Application number: JP2000211419A
Authority: JP
Inventors: 浩二下地
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2020-07-12
Also published as: JP2002021554A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気系に設けられる、例えば触媒コンバータやマフラーのような構造体であって、その外周の少なくとも一部を覆うようにインシュレータが取り付けられたインシュレータ付き排気系構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気系には、例えば触媒コンバータやマフラーの様な排気系構造体が設けられている。そして、これらの排気系構造体には、遮熱や路面干渉抑制などのため、その外周にインシュレータが取り付けられることがある。このようなインシュレータを排気系の一部を構成するマフラーに取り付けたものとして、例えば実開平７―１０４２４号公報に記載のものが知られている。図５及び図６に、同公報に記載の排気系構造体について、その側面、並びに断面構造を示す。
【０００３】
これら図５及び図６に示されるように、この排気系構造体は、マフラー１１０に対してその外筒部１１１の一部を覆うようにインシュレータ１００が設けられている。このインシュレータ１００の一方端には、縮径された縮径部１０１が形成されている。そして、同縮径部１０１は、上記外筒部１１１及びその両端部に設けられる端板１１２の一方の側と同時巻締めにより固定されている。
【０００４】
また、インシュレータ１００の他方端１０２近傍には、同他方端１０２を上記外筒部１１１から僅かに離間させて支持するためのバンド１０３、１０４が設けられている。これらバンド１０３、１０４の一端近傍には、断面略コ字状の折り曲げ部１０３ｂ、１０４ｂがそれぞれ形成されており、それら折り曲げ部１０３ｂ、１０４ｂがインシュレータ１００にそれぞれスポット溶接により固定されている。そして、同バンド１０３、１０４の他端１０３ａ、１０４ａがボルト１２０及びナット１２１により互いにボルト締めされることで、上記外筒部１１１の外周に、それらバンド共々、インシュレータ１００が締め付け装着される。
【０００５】
このように、インシュレータ１００の他方端１０２についてはこれを、バンド１０３、１０４を用いてマフラー１１０の外筒部１１１に取り付けるようにしたことで、同インシュレータ１００の他方端１０２は、この外筒部１１１に対して軸方向に相対移動（スライド）可能となっている。このため、高温の排気ガスがマフラー１１０内を流通する際に、インシュレータ１００と外筒部１１１との間に熱膨張差が生じたとしても、その影響はこのスライド機構によって吸収されるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の排気系構造体にあっては、インシュレータ１００と上記外筒部１１１との間のスライド機構が、それらインシュレータ１００及び外筒部１１１の共に大径部に設けられているため、実用に際しての以下のような不都合も無視できないものとなっている。
【０００７】
まず第１に、外筒部１１１の円筒度（真円度）が低くなることに起因して上記スライド機構を構成するバンド１０３、１０４の外筒部１１１に対する保持力が均一でなくなるという問題がある。また第２に、それらバンド１０３、１０４のスライドの際に生じる抵抗が大きくなり、上記熱膨張差を十分に吸収できなくなるおそれもあった。そして第３に、それらバンド１０３、１０４の内周面と外筒部１１１の外周面との間にワイヤメッシュ等を設ける場合には、自ずとその使用量が多くなり、製造コストも増加する。
【０００８】
なお、上記マフラーに限らず、例えば触媒コンバータやサブマフラー等の排気系構造体にあっても、これに上記態様でインシュレータが取り付けられる場合には、こうした実情も概ね共通したものとなっている。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インシュレータとの間でのより低コストで信頼性の高いスライド機能を実現することのできるインシュレータ付き排気系構造体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明は、エンジンの排気系に排気管よりも外径の大きい大径部を有して設けられ、その外周の少なくとも一部を覆うようにインシュレータが取り付けられてなるインシュレータ付き排気系構造体において、前記インシュレータと当該構造体とは、同構造体の前記大径部において固定され、同構造体自身に同大径部よりも径の小さい部分として設けられた小径部と前記インシュレータの固定されない一部との間においてそれら軸方向への相対移動を許容するスライド機構を構成するを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、従来のようにスライド機構が構造体の大径部に設けられる場合に比べて、同スライド機構部分での構造体の円筒度（真円度）を確保し易くなるとともに、構造体とインシュレータとの接触面積も小さくなる。このため、構造体とインシュレータとの間でのより信頼性の高いスライド機能を実現することができるようになる。また、構造体とスライド機構との間に高価なワイヤメッシュ等を設ける場合であっても、そのワイヤメッシュの使用量が少なくなり、製造コストを低く抑えることもできる。
【００１４】
また上記構成によれば、スライド機構を排気系構造体の大径部よりも径の小さい部分として設けられた小径部あるいは構造体が連結された排気管とインシュレータの固定されない一部との間に設けることで、上述した信頼性の高いスライド機能を低コストで実現することができるようになる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインシュレータ付き排気系構造体において、前記スライド機構を構成する前記インシュレータと当該構造体との組み付けが、適宜のバンドによる締め付けによることを要旨とする。
【００１６】
上述のように、排気系構造体の小径部あるいは構造体が連結された排気管といった径の小さい部分は、製造上、構造体の大径部よりも高い真円度を有するように形成可能である。このため上記構成によれば、バンドの前記径の小さい部分に対する締め付け力を均一に設定し易くなり、より信頼性の高いスライド機能を実現することができるようになる。また、インシュレータを排気系構造体に容易に組み付けできるようにもなる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインシュレータ付き排気系構造体において、前記インシュレータと当該構造体との前記大径部での固定が、適宜のバンドによる締め付けによることを要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、インシュレータと排気系構造体との大径部での固定を容易に行うことができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインシュレータ付き排気系構造体をエンジンの排気系に設けられる触媒コンバータに適用した一実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２０】
図１に示されるように、この触媒コンバータ１０が設けられるエンジンの排気系は、その一端が図示しない排気マニホールドに接続されるとともに、その他端が大気に開放されている。
【００２１】
この排気系は、複数の排気管１１の端部同士が接続されることで形成され、その途中には、上記触媒コンバータ１０の他にマフラー１２も配設されている。
図２に示されるように、触媒コンバータ１０は図示しない触媒を内包する略円筒状の筺体であり、排気管１１の外径よりも大きい外径を有している。そして、触媒コンバータ１０の両端は、例えばスピニング成形によってその中央部から両端に向かうにつれて徐々に縮径され、排気管１１の外径と略同径となるように形成されている。すなわち、触媒コンバータ１０は、その中央部近傍が排気管１１よりも外径の大きい大径部１３を、一方、その両端が大径部１３よりも径の小さい小径部１４をなす構成となっている。また、触媒コンバータ１０には、その下部を覆うインシュレータ１５が配設されている。
【００２２】
インシュレータ１５は、ほぼ触媒コンバータ１０の下部の形状に沿うように、例えばプレス成形により形成される。
本実施の形態では、このインシュレータ１５は、その一方端近傍が触媒コンバータ１０の大径部１３に固定されるとともに、他方端は、同触媒コンバータ１０が連結される排気管１１との間でスライド機構１６を介してその軸方向（図２中の矢印Ａ１の方向）への相対移動（スライド）が可能となるように、同触媒コンバータ１０に組み付けられている。
【００２３】
また、インシュレータ１５と触媒コンバータ１０との大径部１３での固定は、それらの外周を覆うバンド１７による適宜の締め付けによりなされ、一方、スライド機構１６を構成する部分でのインシュレータ１５と触媒コンバータ１０に連結される排気管１１との組み付けも、それらの外周を覆うバンド１８による適宜の締め付けによりなされている。
【００２４】
このため、インシュレータ１５と触媒コンバータ１０との固定及びインシュレータ１５と排気管１１との組み付けを容易に行うことができるようになる。また、これらスライド機構１６と排気管１１との接触面積が小さくなるため、スライド機構１６のスライドが容易になる。しかも、上記排気管１１は、その製造上、触媒コンバータ１０の大径部１３よりも高い真円度を有するように形成可能であるため、スライド機構１６を構成するバンド１８の排気管１１に対する締め付け力を均一に設定し易くなり、信頼性の高いスライド機能を実現することができるようにもなる。
【００２５】
ここで、上記バンド１７の近傍、及び上記バンド１８の近傍での断面構造について説明する。
まず、図２の３ａ―３ａ線部に沿った断面図として図３（ａ）に示されるように、インシュレータ１５と触媒コンバータ１０の大径部１３との固定に用いられるバンド１７は、半割部材１７ａ、１７ｂを備えている。これら半割部材１７ａ、１７ｂの両端には、中央部に図示しない孔を有するフランジ１９ａ、１９ｂがそれぞれ形成され、それらフランジ１９ａ、１９ｂが互いに当接するようにボルト２０及びナット２１で締め付けられることでインシュレータ１５と触媒コンバータ１０の大径部１３とが固定される。
【００２６】
一方、図２の３ｂ―３ｂ線部に沿った断面図として図３（ｂ）に示されるように、インシュレータ１５と排気管１１との組み付けに用いられるバンド１８は、バンド１７の半割部材１７ａと略同形であり、その大きさが同半割部材１７ａよりも小さく、上記排気管１１の外周の一部を覆うように形成されている。このバンド１８にも、中央部に図示しない孔を有するフランジ１８ａが形成され、このフランジ１８ａと、インシュレータ１５における触媒コンバータ１０に対して固定されない側の一端に設けられるとともに、その中央部に図示しない孔を有するフランジ１５ａとが互いに当接するようにボルト２０及びナット２１により締め付けられている。このようにバンド１８のフランジ１８ａとインシュレータ１５のフランジ１５ａとが締め付けられることで、インシュレータ１５と排気管１１とがその軸方向にスライド可能に組み付けられている。また、このように組み付けられるバンド１８及びインシュレータ１５の上記一端の内周面と排気管１１の外周面との間にはワイヤメッシュ２２が配設されている。
【００２７】
このため、従来のように、スライド機構が触媒コンバータの大径部に設けられる場合に比べて、スライド機構に高価なワイヤメッシュ等を設ける場合であっても、そのワイヤメッシュの使用量が少なくなり、コストの低減が図られるようにもなる。
【００２８】
以上詳述したように、本実施の形態にかかるインシュレータによれば、以下に示すような優れた効果が得られるようになる。
（１）スライド機構１６を構成する部分を触媒コンバータ１０に連結される排気管１１に設けたため、これらスライド機構１６と排気管１１との接触面積が小さくなり、スライド機構１６のスライドを容易にすることができるようになる。
【００２９】
（２）排気管１１は、その製造上、触媒コンバータ１０の大径部１３よりも高い真円度を有するように形成可能であるため、スライド機構１６の信頼性を高くすることができるようになる。
【００３０】
（３）バンド１８による締め付けを排気管１１で行うため、バンド１８の排気管１１に対する締め付け力を均一に設定し易くなり、更に信頼性の高いスライド機能を実現することができるようになる。
【００３１】
（４）インシュレータ１５と触媒コンバータ１０との固定及びインシュレータ１５と排気管１１との組み付けは、それぞれバンド１７、１８により行われるため、その固定及び組み付けの作業を容易に行うことができるようになる。
【００３２】
（５）スライド機構１６に配設されるワイヤメッシュ２２の使用量が少なくなるため、低コストでスライド機能を実現することができる。
なお、上記実施の形態は例えば、以下のようにその構成を適宜変更することもできる。
【００３３】
・上記実施の形態では、バンド１８及びインシュレータ１５の固定されない一部の内周面と触媒コンバータ１０が連結される排気管１１の外周面との間にワイヤメッシュ２２を設ける構成としたが、このワイヤメッシュ２２を設けない構成としてもよい。
【００３４】
・上記実施の形態では、図３（ａ）に示したように、バンド１７の内周面と触媒コンバータ１０の大径部１３の外周面との間にはワイヤメッシュを介設しない構成としたが、同図３（ａ）に対応する図として例えば図４に示すような態様でそれらの間にワイヤメッシュ２３を介設する構成としてもよい。
【００３５】
・上記実施の形態では、スピニング成形によって大径部１３及び小径部１４が形成された触媒コンバータ１０の例を示したが、本発明は、これら大径部１３及び小径部１４がスピニング成形以外の方法で形成された触媒コンバータにも同様に適用することができる。
【００３６】
・上記実施の形態では、インシュレータ１５と触媒コンバータ１０の大径部１３との固定をバンド１７の締め付けによる構成としたが、これを例えば、溶接により固定するようにしてもよい。
【００３７】
・上記実施の形態では、インシュレータ１５と排気管１１との組み付けをバンド１８とインシュレータ１５の固定されない部分との締め付けによる構成としたが、これを例えば、バンド１７の半割部材１７ａ、１７ｂのような部材により排気管１１及びインシュレータ１５の外周を覆うようなバンドの締め付けにより行う構成としてもよい。また、断面略Ｃ字形のクランプの締め付けによりインシュレータ１５と排気管１１とを組み付けるようにしてもよい。
【００３８】
・上記実施の形態では、スライド機構１６を触媒コンバータ１０が連結される排気管１１に設けた例を示したが、このスライド機構１６を触媒コンバータ１０の小径部１４に設ける構成としてもよい。
【００３９】
・上記実施の形態では、触媒コンバータ１０の例を示したが、本発明は、これ以外にもマフラーやサブマフラーといった排気系構造体にも同様に適用することができる。
【００４０】
その他、前記実施の形態、並びに以上の記載から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１）当該構造体が前記排気管に排出される排気の浄化を行う触媒コンバータである請求項１〜５のいずれかに記載のインシュレータ付き排気系構造体。
【００４１】
（２）前記触媒コンバータは、スピニング成形によって前記大径部および前記排気管に連結される部分が形成されてなる前記（１）記載のインシュレータ付き排気系構造体。
【００４２】
（３）当該構造体が前記排気管に排出される排気の排気音を消音するマフラーである請求項１〜５のいずれかに記載のインシュレータ付き排気系構造体。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をインシュレータ付き触媒コンバータに適用した一実施の形態を示す概略構成図。
【図２】同実施の形態のインシュレータ付き触媒コンバータを拡大して示す側面図。
【図３】図２の３ａ―３ａ線及び３ｂ―３ｂ線部の断面図。
【図４】他の例の図２の３ａ―３ａ線部に対応した断面図。
【図５】従来のインシュレータ付き排気系構造体の一例を示す側面図。
【図６】図５の６―６線部の断面図。
【符号の説明】
１０…触媒コンバータ、１１…排気管、１２…マフラー、１３…大径部、１４…小径部、１５…インシュレータ、１５ａ…フランジ、１６…スライド機構、１７…バンド、１７ａ、１７ｂ…半割部材、１８…バンド、１８ａ、１９ａ、１９ｂ…フランジ、２０…ボルト、２１…ナット、２２、２３…ワイヤメッシュ。

Claims

エンジンの排気系に排気管よりも外径の大きい大径部を有して設けられ、その外周の少なくとも一部を覆うようにインシュレータが取り付けられてなるインシュレータ付き排気系構造体において、
前記インシュレータと当該構造体とは、同構造体の前記大径部において固定され、同構造体自身に同大径部よりも径の小さい部分として設けられた小径部と前記インシュレータの固定されない一部との間においてそれら軸方向への相対移動を許容するスライド機構を構成する
ことを特徴とするインシュレータ付き排気系構造体。
前記スライド機構を構成する前記インシュレータと当該構造体との組み付けが、適宜のバンドによる締め付けによる
請求項１記載のインシュレータ付き排気系構造体。
前記インシュレータと当該構造体との前記大径部での固定が、適宜のバンドによる締め付けによる
請求項１又は２に記載のインシュレータ付き排気系構造体。