JP4395147B2

JP4395147B2 - 排気装置

Info

Publication number: JP4395147B2
Application number: JP2006158392A
Authority: JP
Inventors: 淳一山口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2026-06-07
Also published as: CN101460330B; EP2029384A1; CN101460330A; JP2007326446A; DE602007003472D1; WO2007141615A1; KR20090007627A; US20090288912A1; EP2029384B1

Description

本発明は、車両に搭載された内燃機関の排気を外部に排出するための排気装置に関するものである。

自動車等の車両においては、車両後部に設けられた燃料タンク等の燃料系装置と、車両前後方向に延びて車載内燃機関の排気を車両後方側に排出する排気装置とを備えている。また、こうした排気装置としては、車両に搭載される内燃機関に繋がる排気管の途中に消音器が設けられるとともに、排気管における消音器よりも車両後方側の部分が特許文献１に示されるように上方に屈曲して燃料タンクの上部を通過するものが知られている。

この排気装置では、車両後部への衝突時、排気管がその後端から前方に押し出されると、車両前部の内燃機関及び排気管における同機関に繋がる部分には変位がないこと、及び、排気管における消音器よりも車両後方側の部分が上方に屈曲していることから、その部分が更に上方にせり出すように屈曲する。このため、車両後部への衝突時、排気管における消音器よりも車両後方側の部分が燃料タンクに干渉することは回避される。
特開平５−８７２２３公報（段落［００１３］、図１）

上述したように、排気管における消音器よりも車両後方側の部分を上方に屈曲させて燃料タンクの上部を通過させることで、車両後部への衝突時に上記の部分が燃料タンクに干渉しないようにすることはできる。

しかしながら、車両前部への衝突時には、内燃機関が車両後方側に変位するとともに、それにつられて排気装置全体も車両後方側に変位するため、排気管における消音器よりも車両後方側の部分が燃料タンクに干渉するおそれがある。

また、こうした問題に対処するため、消音器よりも車両後方側の部分と燃料タンクとの間に、車両前後方向についての十分な間隔をあけておくことも考えられるが、その十分な間隔を確保することと、十分な床下スペースを確保することとの両立が難しい。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両の床下スペースを確保しつつ、車両前部への衝突時における排気管の燃料系装置への干渉を回避することのできる排気装置を提供することにある。

以下、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記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、車両に搭載された内燃機関に繋がる排気管の途中に消音器が設けられ、前記排気管における前記消音器よりも車両後方側に位置する部分として、前記消音器に接続されて同消音器よりも車両後方側に位置する燃料系装置の前側の側壁に向けて延びる第１排気管部と、その第１排気管部に対し屈曲した状態となるように繋がれて前記燃料系装置の前記側壁の前側から同装置との間に所定の間隔を保ちつつ車両後方側に延びる第２排気管部とを有している排気装置において、前記燃料系装置の前記側壁と同じ高さ位置に前記第２排気管部が設けられられており、前記消音器よりも車両後方側には同消音器の車両後方側への変位時に同消音器に接触して当該変位を規制する規制材が設けられ、前記消音器と前記規制材との通常時における前記接触する部分間の車両前後方向の距離が、通常時における前記第２排気管部と前記燃料系装置の前記側壁との車両前後方向の距離の最小値よりも小さい値に設定され、前記規制材は車両を補強するためのクロスメンバであり、前記クロスメンバは前記排気管における前記消音器の車両後方側に位置する部分を上下に挟むよう一対設けられており、それら一対のクロスメンバの上下方向の距離の最小値は前記消音器の上下方向の幅の最大値よりも小さい値に設定されていることを要旨とした。

上記構成によれば、車両前部への衝突時、内燃機関が車両方向側に変位することに伴い、排気装置全体も車両後方側に変位する。このとき、第２排気管部が燃料系装置に干渉する前に、消音器が規制材に接触して同消音器の車両後方側への変位が規制されるようになる。このため、消音器に接続される第１排気管部及び第２排気管部がそれ以上車両後方側に変位することはなくなり、第２排気管部の燃料系装置への干渉を回避することができる。また、車両の床下スペースを確保した結果として、第２排気管部と燃料系装置との車両前後方向についての距離を十分に確保できなくなった場合であっても、その距離に比べて消音器と規制部材との間の車両前後方向についての距離を小さい値に設定することで、上述した効果が得られるようになる。

また、クロスメンバが規制材を兼ねるため、新たに規制材を設けなくてもよくなり、その規制材を新たに設ける分のコストアップを抑制することができる。

更に、車両前部への衝突に伴い排気装置全体が車両後方側に変位するとき、消音器が上下一対のクロスメンバに引っかかってそれ以上の車両後方側への変位が規制される。このため、消音器に接続された第１排気管部及び第２排気管部におけるそれ以上の車両後方側への変位を的確に規制することができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記第１排気管部には前記消音器の上下方向への変位に伴う当該第１排気管部の上下方向への変位を吸収するジョイントが設けられていることを要旨とした。

上記構成によれば、車両前部への衝突時に消音器が車両後方側だけでなく上下方向にも変位したとすると、それに伴う第１排気管部の上下方向への変位がジョイントによって吸収されるため、その第１排気管部の上下方向への変位による同第１排気管部の燃料系装置への干渉を回避することができる。

請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記第１排気管部には前記消音器の上下方向への変位時に他の部位よりも屈曲しやすい部位が設けられていることを要旨とした。

上記構成によれば、車両前部への衝突時に消音器が車両後方側だけでなく上下方向にも変位したとすると、それに伴い第１排気管部も上下方向に変位しようとするが、こうした変位に関しては第１排気管部における他の部位よりも屈曲しやすい部位が屈曲することによって抑制される。言い換えれば、消音器の上下方向への変位につられての第１排気管部の上下方向への変位が、上記第１排気管部における他の部位よりも屈曲しやすい部位の屈曲によって吸収される。従って、消音器の上下方向への変位につられての第１排気管部の上下方向への変位を抑制することができ、ひいては第１排気管部の上下方向への変位による同第１排気管部の燃料系装置への干渉を回避することができる。

以下、本発明を自動車に搭載された内燃機関の排気を外部に排出する排気装置に具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１において、（ａ）は自動車に搭載された排気装置を自動車の上方から見た図であり、（ｂ）は上記排気装置を自動車の側面側から見た図である。

この排気装置では、自動車に搭載される内燃機関１に繋がる排気管２の途中に消音器３が設けられ、排気管２における消音器３よりも自動車後方側の部分として第１排気管部４及び第２排気管部５を有している。これら排気管２（第１排気管部４及び第２排気管部５を含む）及び消音器３は、自動車の下面に支持されている。そして、内燃機関１からの排気は排気管２を介して外部に排出され、その際に消音器３、第１排気管部４、及び第２排気管部５を通過する。

第１排気管部４は、消音器３に接続されるとともに自動車の後方へと延びている。自動車の後部には、内燃機関１への燃料供給に用いられる燃料系装置（この実施形態では燃料タンク６）が設けられている。この燃料タンク６に向けて上記第１排気管部４が延びている。また、第１排気管部４の途中には、仮に消音器３が上下方向に変位した場合において、同変位に伴う当該第１排気管部４の上下方向への変位を吸収するジョイント７が設けられている。こうしたジョイント７としては、第１排気管部４を当該ジョイント７の部分にて自在に屈曲させることの可能なもの、例えばボールジョイントやフレキシブルジョイントが用いられる。

第２排気管部５は、第１排気管部４に対し水平方向（図１（ａ）の上下方向）に屈曲した状態となるように繋がれており、燃料タンク６の側壁６ａに沿って同燃料タンク６との間に所定の間隔を保ちつつ自動車後方に延びている。上記側壁６ａは、路面に対しほぼ垂直になるとともに、燃料タンク６の自動車前側寄りの部分では斜め後方に向かって延び、燃料タンク６の自動車後側寄りの部分では自動車の真後ろに向かって延びている。また、燃料タンク６は、その容積を拡大して燃料の貯留量を確保すべく、第２排気管部５における側壁６ａに沿って延びる部分の上方を覆うよう自動車の側方（図（ａ）の上方）に向けて張り出している。

次に、自動車前部への衝突時に内燃機関１及び排気装置全体が自動車後方側に変位するとき、第２排気管部５が燃料タンク６に干渉しないよう、その衝突時における消音器３の自動車後方側への変位を規制するための構造について詳しく説明する。

自動車には補強のための複数のクロスメンバが設けられており、こうしたクロスメンバのうち消音器３よりも自動車後方側に設けられているものが、同消音器３の自動車後方側への移動を規制するための規制材として利用される。

具体的には、図１（ｂ）に示されるように、自動車の床１０付近であって消音器３の自動車後方側には、上下一対のクロスメンバ８，９が第１排気管部４を挟んだ状態で自動車の幅方向に延びるように設けられており、これらクロスメンバ８，９が規制材として用いられている。これらクロスメンバ８，９の上下方向についての最短の距離Ｌ１は、消音器３の上下方向についての最大の幅Ｌ２よりも小さい値に設定されている。すなわち、上述した距離Ｌ１と上記幅Ｌ２との関係が得られるよう、それら距離Ｌ１と幅Ｌ２との少なくとも一方が調整されている。これにより、消音器３が自動車後方側に変位したときには同消音器３が上下一対のクロスメンバ８，９に接触して引っかかり、それらクロスメンバ８，９が消音器３のそれ以上の自動車後方側への変位を規制する規制材として機能する。

また、クロスメンバ８，９における消音器３が引っかかる部分と、消音器３における上記クロスメンバ８，９に接触する部分との通常時における自動車前後方向についての距離Ｌ３は、通常時における第２排気管部５と燃料タンク６の側壁６ａとの自動車前後方向についての最短の距離Ｌ４よりも小さい値に設定されている。すなわち、上述した距離Ｌ３と距離Ｌ４との関係が得られるよう、それら距離Ｌ３と距離Ｌ４との少なくとも一方が調整されている。これにより、排気装置全体が自動車後方側に変位したときには、第２排気管部５が燃料タンク６の側壁６ａに当たる前に、消音器３がクロスメンバ８，９に当たって同消音器３の自動車後方側への変位が規制されるようになる。

次に、自動車前部の衝突時における消音器３及び第２排気管部５の動きについて、図２及び図３を参照して説明する。
自動車前部の衝突によって内燃機関１が自動車後方側に変位し、それにつられて排気装置全体が自動車後方側（図２の矢印方向）に変位すると、第２排気管部５が燃料タンク６の側壁６ａに接近する。しかし、その第２排気管部５が側壁６ａに当たる前に、消音器３が同図に示されるようにクロスメンバ８，９に当たり、同消音器３のそれ以上の自動車後方側への変位が規制されるため、第２排気管部５の燃料タンク６への干渉が回避されることとなる。

また、自動車前部の衝突時には消音器３が自動車後方側だけでなく上下方向にも変位する可能性がある。例えば、消音器３が図３に矢印で示されるように上方に変位したとすると、それに伴い第１排気管部４も上方に変位しようとする。言い換えれば、第１排気管部４が燃料タンク６における当該第１排気管部４の上方に張り出した部分（図１（ａ）参照）に接近しようとする。しかし、こうした第１排気管部４の変位に関しては、消音器３が上方に変位したとき、第１排気管部４が図３に示されるようにジョイント７にて屈曲することによって抑制される。このことは、消音器３の上方への変位に伴う第１排気管部４の上方への変位が、第１排気管部４の途中に設けられたジョイント７によって吸収されたことを意味する。従って、第１排気管部４が上方に変位して燃料タンク６に干渉することは回避される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）自動車前部の衝突時、排気装置全体が自動車後方側に変位すると、第２排気管部５が側壁６ａに当たる前に消音器３がクロスメンバ８，９に当たり、同消音器３のそれ以上の自動車後方側への変位が規制されるため、第２排気管部５の燃料タンク６への干渉を回避することができる。また、自動車の床下スペースを確保した結果として、第２排気管部５と燃料タンク６との自動車前後方向の距離Ｌ４を十分に確保できなくなった場合であっても、その距離Ｌ４に比べて消音器３とクロスメンバ８，９との自動車前後方向の距離Ｌ３を小さい値に設定することで、上述した効果が得られるようになる。

（２）自動車を補強するためのクロスメンバ８，９が消音器３の自動車後方側への変位を規制するための規制材を兼ねているため、新たに規制材を設けなくてもよくなり、その規制材を新たに設ける分のコストアップを抑制することができる。

（３）消音器３の自動車後方側への変位を規制するクロスメンバとして、消音器３の自動車後方側に位置する第１排気管部４を上下に挟むように設けられた一対のクロスメンバ８，９が用いられる。そして、それらクロスメンバ８，９の上下方向の距離Ｌ１が消音器３の上下方向の幅Ｌ２よりも小さい値に設定される。従って、自動車前部の衝突に伴い排気装置全体が自動車後方側に変位するとき、消音器３が上下一対のクロスメンバ８，９に引っかかってそれ以上の自動車後方側への変位が規制される。このため、消音器３に接続された第１排気管部４及び第２排気管部５のそれ以上の自動車後方側への変位を的確に規制することができる。

（４）自動車前部の衝突時に消音器３が自動車後方側だけでなく上下方向にも変位したとすると、それに伴う第１排気管部４の上下方向への変位がジョイント７によって吸収される。このため、上記第１排気管部４の上下方向への変位による同第１排気管部４の燃料タンク６への干渉を回避することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・消音器３の上下方向への変位に伴う第１排気管部４の上下方向への変位を吸収するジョイント７として、ボールジョイントやフレキシブルジョイントを例示したが、これら以外のジョイントを用いてもよい。

・第１排気管部４の途中にジョイント７を設ける代わりに、第１排気管部４の途中に他の部位よりも屈曲しやすい部位を設けてもよい。例えば、図４に示されるように、第１排気管部４の途中に、上記屈曲しやすい部位として蛇腹状に形成された屈曲部４ａを形成してもよい。この場合も上記（４）と同等の効果が得られる。

・消音器３の自動車後方側への変位を規制するクロスメンバとして、必ずしも上下一対のクロスメンバ８，９を採用する必要はない。例えば、自動車の床１０に設けられたクロスメンバ以外の部材とクロスメンバとの間に第１排気管部４を位置させ、当該部材とクロスメンバ間の上下方向の距離を消音器３の上下方向の幅Ｌ２よりも小さい値に設定するようにしてもよい。この場合も上記（３）と同等の効果が得られる。

・消音器３の自動車後方側への変位を規制する規制材としてクロスメンバ８，９を利用する代わりに、自動車に新たに規制材を設けてもよい。

（ａ）は自動車に搭載された排気装置を自動車の上方から見た図であり、（ｂ）は上記排気装置を自動車の側面側から見た図。自動車前部の衝突時における消音器及び第２排気管部の動きを示す略図。自動車前部の衝突時における消音器及び第２排気管部の動きを示す略図。排気装置における第１排気管部の他の例を示す略図。

符号の説明

１…内燃機関、１ａ…床、２…排気管、３…消音器、４…第１排気管部、４ａ…屈曲部、５…第２排気管部、６…燃料タンク、６ａ…側壁、７…ジョイント、８，９…クロスメンバ。

Claims

車両に搭載された内燃機関に繋がる排気管の途中に消音器が設けられ、前記排気管における前記消音器よりも車両後方側に位置する部分として、前記消音器に接続されて同消音器よりも車両後方側に位置する燃料系装置の前側の側壁に向けて延びる第１排気管部と、その第１排気管部に対し屈曲した状態となるように繋がれて前記燃料系装置の前記側壁の前側から同装置との間に所定の間隔を保ちつつ車両後方側に延びる第２排気管部とを有している排気装置において、
前記燃料系装置の前記側壁と同じ高さ位置に前記第２排気管部が設けられられており、
前記消音器よりも車両後方側には同消音器の車両後方側への変位時に同消音器に接触して当該変位を規制する規制材が設けられ、
前記消音器と前記規制材との通常時における前記接触する部分間の車両前後方向の距離が、通常時における前記第２排気管部と前記燃料系装置の前記側壁との車両前後方向の距離の最小値よりも小さい値に設定され、
前記規制材は車両を補強するためのクロスメンバであり、
前記クロスメンバは前記排気管における前記消音器の車両後方側に位置する部分を上下に挟むよう一対設けられており、それら一対のクロスメンバの上下方向の距離の最小値は前記消音器の上下方向の幅の最大値よりも小さい値に設定されている
ことを特徴とする排気装置。
前記第１排気管部には前記消音器の上下方向への変位に伴う当該第１排気管部の上下方向への変位を吸収するジョイントが設けられている請求項１記載の排気装置。
前記第１排気管部には前記消音器の上下方向への変位時に他の部位よりも屈曲しやすい部位が設けられている請求項１記載の排気装置。