JP5252251B2 - 二重管型排気パイプの端部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に配置される二重管型排気パイプの端部構造に関する。

特開平９−１３３０１９号公報には、エンジンと触媒コンバータとを連通する二重管型排気パイプが記載されている。二重管型排気パイプは、下流側端部が自由端であるインナパイプと、インナパイプとの間に空隙を形成するアウタパイプと、アウタパイプの下流側端部に固着されたワイヤメッシュと、アウタパイプの下流側端部に溶接されたフランジとを備える。

この二重管型排気パイプによれば、空隙の存在により断熱効果が高められ、排気ガスがインナパイプを流通する際の温度低下が防止される。このため、エンジン始動直後であっても、高温の排気ガスが下流側の触媒コンバータに流入され、触媒が早期に活性化される。

また、インナパイプの下流側端部が自由端であり、ワイヤメッシュと摺動可能であるため、排気ガスの流通によりインナパイプの温度がアウタパイプに比べて高くなり、熱膨張によってインナパイプがアウタパイプよりも伸張した場合であっても、両パイプに負担が掛からず、耐久性の低下が防止される。

特開平９−１３３０１９号公報

上記下流側端部のフランジに、排気ガスの流通路を開閉する排気バルブ装置を固定する場合、排気バルブ装置の流路の内径を小さく設定すると、排気抵抗となり、排圧の上昇を招いてしまうため、排気バルブ装置の内径は大きい方が好ましい。

しかし、排気バルブ装置の流路の内径を大きく設定すると、流路を開閉する開閉バルブも自ずと大型化し、インナパイプが熱膨張によって下流側へ伸張した際に、開閉移動する開閉バルブとインナパイプとが干渉してしまう可能性が生じる。従って、このような干渉を確実に防止するためには、排気バルブ装置の流路の内径（開閉バルブの外径）をインナパイプの内径よりも小さく設定する必要があり、排圧の上昇を招いてしまう。

また、開閉バルブとインナパイプとの干渉は、アウタパイプの端面よりも内側（上流側）にインナパイプの端面を形成することによって回避することも可能である。しかし、アウタパイプの端面よりも内側にインナパイプの端面を形成するためには、アウタパイプ及びインナパイプを一緒に切断した後、アウタパイプの内側のインナパイプのみをさらに切断しなければならず、加工が極めて困難である。

また、上記不都合は、インナパイプの下流側端部にフランジを溶接することによって回避することも可能である。しかし、インナパイプに溶接されたフランジに排気バルブ装置を固定すると、インナパイプの下流端が実質的に自由端ではなくなる。このため、インナパイプの熱膨張による伸縮が規制され、インナパイプの耐久性の低下を招く。また、排気バルブとの取付強度を確保するためにインナパイプ全体を厚肉に設定しなければならず、コストの上昇及び重量の増大を招く。

そこで、本発明は、加工が容易であり、耐久性の低下やコストの上昇や重量の増大を招くことなく、排圧の上昇を抑えることが可能な二重管型排気パイプの端部構造の提供を目的とする。

上記目的を解決すべく、本発明の二重管型排気パイプの端部構造は、内管と外管と空隙と接続管と排気バルブ装置とを有する。内管は、排気ガス流通路を区画し、外管は、内管の外周面を覆う。空隙は、内管の外周面と外管の内周面との間に区画される。接続管は、外管の下流側端部に固定される一端部と、内管の下流側端部よりも下流側に延びる他端部と、を有し、内管の内径以上の大きさの内径を有する排気ガス流通路を区画する。排気バルブ装置は、接続管の他端部に固定されて内管よりも下流側に配置され、内管の内径以上の大きさの内径を有する排気ガス流通路を区画するとともに、この排気ガス流通路を開閉する開閉バルブを有する。内管の下流側端部は、外管に対して伸縮移動可能な自由端である。接続管は、開閉バルブの移動領域外に熱膨張によって伸張した内管の下流側端部が配置されるように開閉バルブと内管の下流側端部とを離間させる。
排気ガス流通路は、接続管の内径以上の大きさの内径を有してもよく、開閉バルブは、回転軸を中心とした回転により排気ガス流通路を開閉してもよい。開閉バルブの外周は、閉止位置で排気ガス流通路を閉止してもよく、開閉バルブの一部は、排気ガス流通路を充分に開放する開放位置で接続管の内部へ進入してもよく、接続管が、開閉バルブの移動領域外に熱膨張によって伸張した内管の下流側端部が配置されるように開閉バルブの回転軸と内管の下流側端部との距離を設定してもよい。

上記構成では、排気バルブ装置の排気ガス流通路の内径が内管の内径以上の大きさに設定されているので、排圧の上昇を抑えることができる。

また、接続管によって内管の端部が開閉バルブの移動領域外に配置されるので、内管が熱膨張によって伸張した場合であっても、開閉バルブと内管の端部との干渉を確実に防止することができる。

また、内管の端面を外管の端面の内側に形成する必要がないので、加工が容易である。

また、排気バルブ装置を接続管に固定し、接続管を外管に固定しているので、内管の端部が自由端として機能し、熱膨張による内管の伸縮が許容される。従って、内管の耐久性の低下を招くことがない。さらに、内管を薄肉状に形成することができるので、コストの上昇及び重量の増大を招くこともない。

また、上記二重管型排気パイプの端部構造は、外管の内周面と内管の外周面との間の空隙に配置されるワイヤメッシュを備えてもよく、接続管の一端部は、外管の下流側端部から空隙に挿入され、ワイヤメッシュよりも下流側で外管の内周面に固定されてワイヤメッシュの空隙からの離脱を阻止してもよい。

上記構成では、空隙からのワイヤメッシュの離脱を接続管の一端部によって確実に阻止することができる。

本発明によれば、加工が容易であり、耐久性の低下やコストの上昇や重量の増大を招くことなく、排圧の上昇を抑えることが可能な二重管型排気パイプの端部構造を得ることができる。

以下、本発明の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態にかかる二重管型排気パイプの平面図、図２は図１の側面図、図３は図１の二重管型排気パイプの下流側の端部構造を示す要部断面図、図４は本発明の端部構造を有さない二重管型排気パイプの平面図、図５は図４の側面図である。

図１〜図３に示すように、二重管型排気パイプ（以下、排気パイプと称する）１は、エンジン（図示外）と触媒コンバータ（図示外）との間に配置され、エンジンからの排気を触媒コンバータに流入させる。排気パイプ１は、内管２と外管３と空隙４とワイヤメッシュ５と接続管６と上フランジ７と下フランジ８とを有する。

内管２は、排気ガス流通路２０を区画する内周面２ａを有し、外管３は、内管２の外周面２ｂを覆う。空隙４は、内管２の外周面２ｂと外管３の内周面３ａとの間に区画される。内管２の上流側端部は外管３に溶接されている。内管２の下流側端部は、外管３の下流側端面よりも下流側へ突出する。この内管２の下流側端部は、他の部材に固定されず、熱膨張によって自由に伸縮移動可能な自由端である。内管２の下流側端部の外周面２ｂは、ワイヤメッシュ５の内面に接触している。外管３の上流側端部の外周面３ｂには上フランジ７が溶着されている。

接続管６は拡径された一端部１０を有し、この一端部１０は外管３の下流側端部の外周面３ｂに溶着される。接続管６の他端部１１は、外管３の下流側端面よりも下流側に突出する。この他端部１１は、内管２の内径Ｄ１よりも大きく外管３の内径Ｄ２とほぼ等しい大きさの内径Ｄ３を有する排気ガス流通路２１を区画する。ワイヤメッシュ５は、接続管６と内管２との間に収容され、接続管６に固着される。下フランジ８は、接続管６の他端部１１の外周面に溶着される。

排気バルブ装置１２は、接続管６に溶着された下フランジ８の下流側端面上に締結固定される。排気バルブ装置１２の内部には、接続管６の排気ガス流通路２１を介して内管２の排気ガス流通路２０と連通する排気ガス流通路２２が区画形成されている。この排気ガス流通路２２は、内管２の内径Ｄ１及び接続管６の他端部１１の内径Ｄ３よりも大きく、接続管６の他端部１１の外径とほぼ等しい内径Ｄ４を有する。

排気バルブ装置１２は、回転軸１３を中心として回転移動し、排気ガス流通路２２を開閉する開閉バルブ１４を有する。開閉バルブ１４の外周は、閉止位置で排気ガス流通路２２を閉止する寸法形状を有する。開閉バルブ１４の一部は、排気ガス流通路２２を充分に開放する開放位置で接続管６の内部へ進入する。ここで、内管２の下流側端面と開閉バルブ１４の回転軸１３との距離Ｌ１は、回転移動時の開閉バルブ１４が内管２と干渉しない大きさに設定されている。すなわち、接続管６は、開閉バルブ１４の移動領域外に内管２の下流側端部が配置されるように開閉バルブ１４と内管２の端部とを離間させている。

本実施形態によれば、空隙４の存在により断熱効果が高められ、排気ガスが内管２を流通する際の温度低下が防止される。このため、エンジン始動直後であっても、高温の排気ガスが下流側の触媒コンバータに流入され、触媒が早期に活性化される。

また、内管２の下流側端部が自由端であり、ワイヤメッシュ５と摺動可能であるため、排気ガスの流通により内管２の温度が外管３に比べて高くなり、熱膨張によって内管２が外管３よりも伸張した場合であっても、内管２及び外管３に負担が掛からず、耐久性の低下が防止される。

また、排気バルブ装置１２の排気ガス流通路２２の内径Ｄ４が内管２の内径Ｄ１以上の大きさに設定されているので、排圧の上昇を抑えることができる。特に、本実施形態では、接続管６の他端部１１の内径Ｄ３が内管２の内径Ｄ１よりも大きく、且つ排気ガス流通路２２の内径Ｄ４が接続管６の他端部１１の内径Ｄ３よりも大きい。すなわち、下流側ほど内径が大きいため、排圧の上昇をさらに良好に抑制することができる。

また、接続管６によって内管２の下流側端部が開閉バルブ１４の移動領域外に配置されるので、内管２が熱膨張によって伸張した場合であっても、開閉バルブ１４と内管２の下流側端部との干渉を確実に防止することができる。

また、排気パイプ１の下流側端部を形成する際に、内管２と外管３とを一緒に切断し、さらに外管３のみを所定の長さだけ切除することによって、外管３の下流側端面から内管２の下流側端部を突出させることができるので、加工が容易である。

また、排気バルブ装置１２を下フランジ８を介して接続管６に固定し、接続管６を外管３に固定しているので、内管２の下流側端部が自由端として機能し、熱膨張による内管２の伸縮が許容される。従って、内管２の耐久性の低下を招くことがない。さらに、内管２を外管３よりも薄肉状に形成することができるので、コストの上昇及び重量の増大を招くこともない。

さらに、図４及び図５に示すように、上記排気パイプ１の外管３よりも大きい外径を有する外管２３と、この外管２３よりも小さい外径を有し外管２３の下流側端部から下流側へ延びるジョイントパイプ２４とを有する排気パイプ２５との間で、部品の共通化を図ることができる。すなわち、上記排気パイプ１の接続管６の外径をジョイントパイプ２４の外径と等しく設定することにより、排気パイプ１と排気パイプ２５とに対して同じ下フランジ８及び排気バルブ装置１２を使用することができる。

次に、本発明の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。図６は本発明の第２実施形態にかかる二重管型排気パイプの側面図、図７は図６の二重管型排気パイプの下流側の端部構造を示す要部断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図６及び図７に示すように、本実施形態の排気パイプ３０では、外管３の下流側端部３１が拡径されている。また、内管２の下流側端面と外管３の下流側端面とがほぼ同一面内に設定されている。ワイヤメッシュ５は、外管３の内周面３ａと内管２の外周面２ｂとの間の空隙４に収容され、接続管３２の上流側端部（一端部）３３は、外管３の下流側端部３１の下流側から空隙４に挿入されて外管３に固着されている。内管２の下流側端面と開閉バルブ１４の回転軸１３との距離Ｌ２は、回転移動時の開閉バルブ１４が内管２と干渉しない大きさに設定されている。

本実施形態によれば、上記第１実施形態に加えて、空隙４からのワイヤメッシュ５の離脱を接続管３２の上流側端部３３によって確実に阻止することができる。

また、排気パイプ３０の下流側端部を形成する際に、内管２と外管３とを一緒に切断すればよいので、加工がさらに容易である。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の第１実施形態にかかる二重管型排気パイプの平面図である。 図１の側面図である。 図１の二重管型排気パイプの下流側の端部構造を示す要部断面図である。 本発明の端部構造を有さない二重管型排気パイプの平面図である。 図４の側面図である。 本発明の第２実施形態にかかる二重管型排気パイプの側面図である。 図６の二重管型排気パイプの下流側の端部構造を示す要部断面図である。

符号の説明

１，２５，３０ 二重管型排気パイプ（排気パイプ）
２ 内管
２ａ 内管の内周面
２ｂ 内管の外周面
３ 外管
３ａ 外管の内周面
３ｂ 外管の外周面
４ 空隙
５ ワイヤメッシュ
６，３２ 接続管
７ 上フランジ
８ 下フランジ
１０，３３ 接続管の一端部
１１ 接続管の他端部
１２ 排気バルブ装置
１４ 開閉バルブ
２０，２１，２２ 排気ガス流通路
３１ 外管の下流側端部
Ｄ１ 内管の内径
Ｄ２ 外管の内径
Ｄ３ 接続管の内径
Ｄ４ 排気バルブ装置の排気ガス流通路の内径

Claims (2)

1. 排気ガス流通路を区画する内管と、
   前記内管の外周面を覆う外管と、
   前記内管の外周面と前記外管の内周面との間に区画される空隙と、
   前記外管の下流側端部に固定される一端部と、前記内管の下流側端部よりも下流側に延びる他端部と、を有し、前記内管の内径以上の大きさの内径を有する排気ガス流通路を区画する接続管と、
   前記接続管の他端部に固定されて前記内管よりも下流側に配置され、前記接続管の内径以上の大きさの内径を有する排気ガス流通路を区画するとともに、回転軸を中心とした回転により前記排気ガス流通路を開閉する開閉バルブを有する排気バルブ装置と、を備え、
   前記内管の下流側端部は、前記外管に対して伸縮移動可能な自由端であり、
   前記開閉バルブの外周は、閉止位置で前記排気バルブ装置の前記排気ガス流通路を閉止する寸法形状を有し、
   前記開閉バルブの一部は、前記排気ガス流通路を充分に開放する開放位置で前記接続管の内部へ進入し、前記接続管が、前記開閉バルブの移動領域外に熱膨張によって伸張した前記内管の下流側端部が配置されるように前記開閉バルブの前記回転軸と前記内管の下流側端部との距離を設定する
   ことを特徴とする二重管型排気パイプの端部構造。
2. 排気ガス流通路を区画する内管と、
   前記内管の外周面を覆う外管と、
   前記内管の外周面と前記外管の内周面との間に区画される空隙と、
   前記外管の下流側端部に固定される一端部と、前記内管の下流側端部よりも下流側に延びる他端部と、を有し、前記内管の内径以上の大きさの内径を有する排気ガス流通路を区画する接続管と、
   前記接続管の他端部に固定されて前記内管よりも下流側に配置され、前記内管の内径以上の大きさの内径を有する排気ガス流通路を区画するとともに、この排気ガス流通路を開閉する開閉バルブを有する排気バルブ装置と、
   前記外管の内周面と前記内管の外周面との間の前記空隙に配置されるワイヤメッシュと、を備え、
   前記内管の下流側端部は、前記外管に対して伸縮移動可能な自由端であり、
   前記接続管は、前記開閉バルブの移動領域外に熱膨張によって伸張した前記内管の下流側端部が配置されるように前記開閉バルブと前記内管の下流側端部とを離間させ、
   前記接続管の一端部は、前記外管の下流側端部から前記空隙に挿入され、前記ワイヤメッシュよりも下流側で該外管の内周面に固定されて前記ワイヤメッシュの前記空隙からの離脱を阻止する
   ことを特徴とする二重管型排気パイプの端部構造。

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