JP3769255B2 - 車両における消音器の支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両、主として自動車の車体前部に配置された走行用エンジンから車体の後方へ延びる排気系に接続される消音器の、車体下部への支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車などの車両において、車体の前部に配置した走行用エンジンに接続される排気系は、車体の前部からその後方へ向けて延長されていて、該排気系を流れる排ガスを車体後方へ排出させるように構成され、その排気系に接続される消音器は、複数の弾性体を介して車体下部に支持され、消音器に大きな外力が作用した際に消音器が車体から大きく変位しないように拘束し、また、消音器に加わる振動が車体に伝達されないようにしている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−２８９４２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、消音器の支持構造では、車両の悪路走行や急旋回走行時のように消音器に大きな外力が作用した場合にも、その消音器が車体から大きく変位しないように拘束する「変位拘束機能」と、消音器に加わる振動が車体に伝達されないようにする「振動伝達遮断機能」とを兼備することが要求される。
【０００５】
ところが前記「変位拘束機能」を向上させるべく、弾性体の静バネ定数を高く設定すれば、動バネ定数も高くなるので、前記「振動伝達遮断機能」が低下してしまい、また、逆に前記「振動伝達遮断機能」を向上させるために、弾性体の動バネ定数を低く設定すれば、前記静バネ定数も低くなり、前記「変位拘束機能」が低下してしまうという相反する関係にある。
【０００６】
そこで、実際には、車体への振動伝達を抑制すべく、前記「振動伝達遮断機能」を優先させて動バネ定数を低くなるように、弾性体の物性、形状などを定め、さらにその配置にも配慮がなされ、一方前記「変位拘束機能」を補うために、別途に弾性体による支持個所を多く設けたり、弾性体自体にストッパを設けるなどの対策がとられている。
【０００７】
しかしながら、かかる対策を講じても、前記「振動伝達遮断機能」および前記「変位拘束機能」のいずをも充分に発揮させるのは難しく、また、弾性体自体の構造が複雑化したり、その数が増加したりして、大幅なコスト高を招くなどの問題がある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、弾性体は、従来一般に使用されるものと変わることのない、比較的バネ定数の低いものを使用して、高い「振動伝達遮断機能」を確保しながら前記「変位拘束機能」の向上をも図ることができるようにした、構造簡単で、廉価に提供できる、新規な車両における消音器の支持構造を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本請求項１記載の発明は、走行用エンジンの排気系に接続される消音器をその縦軸線方向が車両の進行方向に沿うように配置し、その消音器の前端部と後端部とを弾性体を介して車体下部に支持するようにした、車両における消音器の支持構造であって、前記消音器の、前端部と後端部のいずれか一方に、該消音器の縦軸線に対して左右一方に偏らせて配置される二つの第１および第２の支持点を、該消音器の縦軸線方向と略直交する方向に互いに間隔をあけて設け、また前記前端部と後端部のいずれか他方に、前記消音器の前記第１および第２の支持点に対する対角位置において一つの第３の支持点を設け、前記第１および第２の支持点を、単一の弾性体を介して車体下部に支持し、また第３の支持点を他の弾性体を介して車体下部に支持し、前記第１ , 第２および第３の支持点を結ぶ仮想三角形内に、前記消音器の重心が配置されていることを特徴としており、かかる特徴によれば、消音器は、第１、第２および第３の支持点により３点にて支持されることにより、各支持点にかかる分担荷重を軽減して第１、第２支持点における単一の弾性体および第３支持点における他の弾性体のバネ定数を低く、すなわち柔らかく設定することができるので、エンジンの運転などにより消音器に伝達される振動の車体への伝播を可及的に低減することができ、その結果、前記「振動伝達遮断機能」を大幅に向上させることができ、また、消音器の縦軸線方向と略直交する方向に配置される第１、第２の支持点は単一の弾性体を介して車体下部に支持されるので、該弾性体のバネ定数を高く、すなわち硬く設定せずとも、消音器の変位に対する拘束力を高めることができ、特に車両の急旋回走行時などに、消音器に過大に外力が作用した場合にも、該消音器に対する充分な変位拘束機能を発揮でき、その結果前記「変位拘束機能」をも大幅に向上させることができる。また第１、第２支持点を結ぶ線分、第１、第３支持点を結ぶ線分および第２、第３支持点を結ぶ線分まわりのモーメントをいずれも軽減することができるので、エンジンの運転などにより消音器に伝達される振動の車体への伝播を一層効果的に低減することができ、「振動伝達遮断機能」のさらなる向上を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
まず、図１〜５を参照して本発明の第１実施例について説明する。
【００１２】
図１は、本発明車両における消音器の支持構造の全体側面図、図２は、図１の２線矢視の拡大斜視図、図３は、図２の３線矢視図、図４は、図３の４線矢視図、図５は、図４の５−５線に沿う断面図である。
【００１３】
本実施例は、自動車の走行用エンジンの排気系に、本発明を実施した場合であり、図１において、走行用エンジンＥの排気ポートには、該エンジンＥより排出される排ガスを、浄化、消音して大気に放出するための排気系Ｅｘが接続されている。この排気系Ｅｘは、自動車の車体Ｂの下部に支持され、その車体Ｂの前後方向に沿って延長されている。
【００１４】
図１に示すように、エンジンＥの排気ポートには、図示しないエキゾーストマニホールドを介して排気系Ｅｘの排気管１が接続され、この排気管１には、その上流側から下流側に向かい排気触媒Ｃａ、補助の消音器（一次消音器）Ｍａおよび本発明にかかる消音器としての主消音器（二次消音器）Ｍが間隔をあけて順に接続され、主消音器Ｍの下流端には、テールパイプ２が接続されている。前記主消音器Ｍは、その縦軸線方向が、車両の進行方向に沿うよう配置されていて、後に述べる支持構造を介して車体Ｂの下部に支持される。
【００１５】
排気系Ｅｘを流れる排ガスは、排気触媒ＣａによりＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害成分が浄化され、また、補助および主消音器Ｍａ、Ｍにより排気騒音が消音されたのちテールパイプ２を経て大気に放出される。
【００１６】
図２〜４に示すように、主消音器Ｍの消音器本体３は、断面楕円状の筒体よりなるシェル４の前後開口端を楕円板よりなる、前、後エンドプレート５，６により密閉状に封緘して形成され、その内部に排ガス音の消音手段が設けられるが、この消音手段は従来公知のものであるので、その詳細な説明を省略する。
【００１７】
シェル４の開口端縁と、前、後部のエンドプレート５，６の外周縁とは、それぞれ相互に重ね合わされてシェル４の端縁外周面に沿うように巻き付けられて気密に接合されている。前部エンドプレート５に、排気管１が一体に接続されて主消音器Ｍ内の、インレットパイプ７（図５参照）に連通接続され、また後部エンドプレート６には、テールパイプ２が一体に接続される。
【００１８】
軽量な補助消音器Ｍａは、支持部材および弾性体を介して車体Ｂの下部に支持されるが、この支持は従来公知の技術手段が採用されるので、その詳細な説明を省略する。
【００１９】
つぎに、排気騒音の主たる消音作用をなし、比較的重量の大きい主消音器Ｍの、本発明にしたがう車体Ｂの下部への支持構造について説明する。
【００２０】
重量の大きい主消音器Ｍは、その前端縁が車体の下部に単一の弾性体１３を介して２点支持され、またその後端縁が車体Ｂの下部に、他の弾性体２４を介して１点支持される。
【００２１】
図１，２に示すように、消音器本体３の前面の上端縁には、主消音器Ｍの縦軸線の対して一方に偏らせて前部支持部材８が溶接などにより固定される。この前部支持部材８は、耐熱性の金属パイプにより構成され、図４に最も明瞭に示すように、Ｌ字状に屈曲した外側支持部９と、Ｕ字状に屈曲した中間支持部１０と、Ｌ字状に屈曲した内側支持部１１とを溶接などにより一体に結合して構成され、それらの支持部９，１０，１１の下面は、主消音器Ｍの前端縁の上面に、溶接などにより固定され、外側支持部９の起立部９ａおよび内側支持部１１の起立部１１ａは、中間部支持部１０の左右起立部１０ａ，１０ｂにそれぞれ溶接などにより固定されている。前部支持部材８の上端、すなわち外側支持部９の起立部９ａおよび中間支持部１０の起立部１０ｂには、主消音器Ｍの縦軸線に対して略直交する方向に間隔をあけて２つの支持点、すなわち第１および第２の支持点Ｓ１，Ｓ２が設定される。
【００２２】
前記支持部材８の、第１および第２の支持点Ｓ１，Ｓには、単一の弾性体１３が支持される。この弾性体１３は、天然あるいは合成のゴム材により構成されており、これが車体Ｂ下部と、主消音器Ｍ間に連結されるときは、図２〜４に示すように、その厚さ方向が、車体Ｂの前後方向を向いている。弾性体１３は、その車体Ｂの前後方向からみた形状は、図４に示すように、正三角形状をしており、その上端、および左右端にはボス状の、上端連結部１３ａおよび左、右連結部１３ｂ，１３ｃがそれぞれ一体に形成され、その中央部に空孔１３ｄが開口されている。各連結部１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、車体Ｂの前後方向の取付孔１４，１５，１６がそれぞれ貫通して設けられ、左、右連結部１３ｂ，１３ｃの取付孔１５，１６に、前記前部支持部材８の、外側および中間支持部９，１０の起立部９ａ，１０ｂの屈曲上端が差し込み連結され、また、その上端連結部１３ａの取付孔１４に、車体Ｂの下部に固定される、車体側の前部吊下部材１８の屈曲下端が差し込み連結される。かくして、主消音器Ｍの前端縁は、単一の弾性体１３を介して車体Ｂの下部に、主消音器Ｍの縦軸線方向に対して略直交する方向に間隔を存して設けた第１および第２の支持点Ｓ１，Ｓ２を以て２点支持される。
【００２３】
図２，３に示すように、平面よりみて、主消音器Ｍの後端縁は、その前端縁の前記第１、第２の支持点Ｓ１，Ｓ２に対する対角位置において、後部支持部材２０および単一の弾性体２４を介して車体Ｂ下部の後部吊下部材２５に１点にて弾性支持される。後部支持部材２０は耐熱性を有する金属パイプにより構成され、Ｌ字状に形成される外側および内側支持部材２１，２２の基部を消音器の後端縁に溶接などにより固定し、それらの起立部同志を合わせて溶接などにより固定し、それらの起立部の上端に第３の支持点Ｓ３が設定される。この第３の支持点Ｓ３を構成する後部支持部材２０の起立部の屈曲上端には、従来公知の単一の他の弾性体２４が結合される。この他の弾性体２４は、天然あるいは合成のゴム材により構成されその全域が同じ厚さの偏平な板状であって、これが、車体Ｂの下部に、主消音器Ｍの後端縁を支持するのに用いられるときは、図２に示すように、他の弾性体２４の厚さ方向が車体Ｂの前後方向を向いている。他の弾性体２４の正面形状、すなわち車体Ｂの前後方向からみた形状は、上下方向に長い楕円形状をしている。この他の弾性体２４の上下部には、車体Ｂの前後方向に貫通する上、下部取付孔２６，２７が穿設されている。上部取付孔２６には、車体Ｂ下部に吊下される後部吊下部材２５の屈曲下端が差し込み結合され、また、その下部取付孔２７には、前記一つの支持点Ｓ３を構成する主消音器Ｍ側の後部支持部材２０の屈曲上端が差し込み結合される。かくして、主消音器Ｍの後端縁は、他の弾性体２４を介して車体Ｂ下部に一点にて支持される。
【００２４】
しかして、主消音器Ｍは、その前端縁が前部支持部材８および単一の弾性体１３を介して車体Ｂ下部の前部吊下部材１８に、２つの第１，第２支持点Ｓ１，Ｓ２にて２点支持され、また、その後端縁が後部支持部材２０および単一の他の弾性体２４を介して車体Ｂ下部の後部吊下部材２５に、１つの第３支持点Ｓ３にて１点支持されるので、結局主消音器Ｍは、図３に示すように車体Ｂ下部に第１、第２および第３の支持点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の３点にて支持され、それらの支持点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、平面よりみて仮想三角形の各頂点にあり、主消音器Ｍの重心Ｇがこの仮想三角形内に位置している。
【００２５】
つぎに、この第１実施例の作用について説明する。
【００２６】
いま、エンジンＥの運転により、そこから排出された排ガスは、排気管１へと流れ触媒Ｃａ、補助消音器Ｍａ、および主消音器Ｍを通り大気に放出される。そして、排気系Ｅｘを流れる排気は、触媒Ｃａ内で、その排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害成分が浄化除去され、また補助消音器Ｍａ内で排気音が補助的に一次消音され、さらに主消音器Ｍで排気音の主たる消音が行われる。
【００２７】
ところで、本発明にしたがう消音器としての主消音器Ｍは、第１、第２および第３の支持点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３により３点にて支持されることにより、各支持点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３にかかる分担荷重を軽減して第１、第２支持点における単一の弾性体１３，および第３支持点における単一の他の弾性体２４のバネ定数をいずれも低く、すなわち柔らかく設定することができ、その上、主消音器Ｍの重心Ｇが、各支持点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を結ぶ仮想三角形内に位置していることにより、図３において、第１、第２支持点Ｓ１，Ｓ２を結ぶ線分Ｌ１、第１、第３支持点Ｓ１，Ｓ３を結ぶ線分Ｌ２および第２、第３支持点Ｓ２，Ｓ３を結ぶ線分Ｌ３まわりのモーメントをいずれも軽減することができるので、エンジンの運転などにより主消音器Ｍに伝達される振動の車体Ｂへの伝播を可及的に低減することができ、その結果前記「振動伝達遮断機能」を大幅に向上させることができる。
【００２８】
また、主消音器Ｍの縦軸線方向と略直交する方向に配置される第１、第２の支持点Ｓ１，Ｓは単一の弾性体１３を介して車体Ｂの下部に支持されるので、該弾性体１３のバネ定数を高く、すなわち硬く設定せずとも、主消音器Ｍの変位に対する拘束力を高めることができ、特に車両の急旋回走行時などに、主消音器Ｍに過大に外力が作用した場合にも、該主消音器Ｍに対する充分な変位拘束機能を発揮でき、その結果前記「変位拘束機能」をも大幅に向上させることができる。
【００２９】
つぎに、図６を参照して本発明の第２実施例について説明する。
【００３０】
図６は、本発明を実施した排気系の全体平面図であり、図中、前記第１実施例と同じものには同じ符号が付される。
【００３１】
この第２実施例は、排気系Ｅｘに一対の主消音器Ｍを接続した場合であり、排気管１の下流側が車体Ｂに対して左右方向に二又に分岐されており、各分岐排気管１ａ，１ｂには、主消音器Ｍがそれぞれ接続されている。一対の主消音器Ｍは、前記第１実施例と同じくその縦軸線方向が、車両の進行方向に沿うように配置され、またそれらの車体Ｂの下部への支持構造も前記第１実施例と同じであるので、前記第１実施例と変わることのない作用効果を奏する。
【００３２】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。
【００３３】
たとえば、前記実施例では、本発明を主消音器の支持構造に実施した場合を説明したが、前記課題の存する他の消音器の支持構造にも実施できることは勿論である。また、消音器の後端縁に、第１、第２の支持点を設けてこれらを単一の弾性体を介して車体下部に支持し、その前端縁に、第３の支持点を設けてそれを他の弾性体を介して車体下部に支持するようにしてもよい。さらに第１、第２の支持点に共通に設けられる単一の弾性体は、所期の機能を奏するものであれば、どの様な構成のものでもよく、たとえば、刊行物、特開２００１−８２１３９号公報に開示される弾性体を採用することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、消音器は、第１、第２および第３の支持点により３点にて車体下部に支持されることにより、各支持点にかかる分担荷重を軽減して、第１、第２支持点における単一の弾性体および第３支持点における他の弾性体のバネ定数を低く、すなわち柔らかく設定することができるので、エンジンの運転などにより消音器に伝達される振動の車体への伝播を可及的に低減することができ、その結果「振動伝達遮断機能」を大幅に向上させることができ、また、消音器の縦軸線方向と略直交する方向に配置される第１、第２の支持点は単一の弾性体を介して車体下部に支持されるので、該弾性体のバネ定数を高く、すなわち硬く設定せずとも、消音器の変位に対する拘束力を高めることができ、特に車両の急旋回走行時などに、消音器に過大に外力が作用した場合にも、該消音器に対する充分な変位拘束機能を発揮でき、その結果前記「変位拘束機能」をも大幅に向上させることができる。また前記第１, 第２および第３の支持点を結ぶ仮想三角形内に、前記消音器の重心が配置されていることにより、第１、第２支持点を結ぶ線分、第１、第３支持点を結ぶ線分および第２、第３支持点を結ぶ線分まわりのモーメントをいずれも軽減することができるので、消音器に伝達される振動の車体への伝播を一層効果的に低減することができ、「振動伝達遮断機能」さらなる向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両における消音器の支持構造の全体平面図（第１実施例）
【図２】 図１の２線矢視の拡大斜視図
【図３】 図２の３線矢視図
【図４】 図３の４線矢視図
【図５】 図４の５−５線に沿う断面図
【図６】 車両における消音器の支持構造の平面図（第２実施例）
【符号の説明】
１３・・・・弾性体
２４・・・・他の弾性体
Ｂ・・・・・車体
Ｅ・・・・・エンジン
Ｅｘ・・・・排気系
Ｇ・・・・・重心
Ｍ・・・・・消音器（主消音器）
Ｓ１・・・・第１の支持点
Ｓ２・・・・第２の支持点
Ｓ３・・・・第３の支持点

Claims (1)

1. 走行用エンジン（Ｅ）の排気系（Ｅｘ）に接続される消音器（Ｍ）をその縦軸線方向が車両の進行方向に沿うように配置し、その消音器（Ｍ）の前端部と後端部とを弾性体（１３，２４）を介して車体下部に支持するようにした、車両における消音器の支持構造であって、
   前記消音器（Ｍ）の、前端部と後端部のいずれか一方に、該消音器（Ｍ）の縦軸線に対して左右一方に偏らせて配置される二つの第１および第２の支持点（Ｓ１，Ｓ２）を、該消音器（Ｍ）の縦軸線方向と略直交する方向に互いに間隔をあけて設け、また前記前端部と後端部のいずれか他方に、前記消音器（Ｍ）の前記第１および第２の支持点（Ｓ１，Ｓ２）に対する対角位置において一つの第３の支持点（Ｓ３）を設け、前記第１および第２の支持点（Ｓ１，Ｓ２）を、単一の弾性体（１３）を介して車体下部に支持し、また第３の支持点（Ｓ３）を他の弾性体（２４）を介して車体下部に支持し、前記第１ , 第２および第３の支持点（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を結ぶ仮想三角形内に、前記消音器（Ｍ）の重心（Ｇ）が配置されていることを特徴とする、車両における消音器の支持構造。

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