JP5885258B2 - ヒートインシュレータの締結構造 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートインシュレータの締結構造に関する。

自動車等の車両には、内燃機関のエキゾーストマニホールドから放射される熱が他の機器に影響を及ぼさないよう、その熱を遮蔽するためのヒートインシュレータが上記エキゾーストマニホールドを覆うように設けられている。このヒートインシュレータは、車両から脱落しないよう予め定められた箇所（締結予定箇所）に締結される。なお、特許文献１には、ヒートインシュレータにおける締結部分の周りに、振動を吸収するためのビードを形成することが記載されている。

特開２００７−１１３４７９公報

ところで、ヒートインシュレータを多数の締結予定箇所にて締結した場合、ヒートインシュレータにおける各締結部分での振動の位相がそれぞれ互いに異なると、それら各締結部分の上記締結予定箇所に対する接近・離間する方向についての変位の量やタイミングがそれぞれ互いに異なる。その結果、ヒートインシュレータにおける各締結部分同士の間に捻れ、引っ張り、及び圧縮といった状態が生じることは避けられず、それら捻れ、引っ張り、及び圧縮に起因して各締結部分同士の間に亀裂が生じるおそれがある。

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、ヒートインシュレータにおける締結部分同士の間に亀裂が生じることを抑制できるヒートインシュレータの締結構造を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するヒートインシュレータの締結構造では、エキゾーストマニホールドを覆うヒートインシュレータを締結予定箇所に締結する際、同ヒートインシュレータを定められた範囲内で変位可能な状態で締結する締結具が用いられる。そして、ヒートインシュレータにおける振動時の位相が同じになる一つの領域と、ヒートインシュレータにおける振動時の位相が同じになる別の一つの領域との二つの領域でそれぞれ、上記締結具による締結予定箇所に対するヒートインシュレータの締結が行われている。更に、前記二つの領域のうち少なくとも一方の領域では、二つ以上の上記締結具により締結予定箇所に対するヒートインシュレータの締結が行われている。

ここで、ヒートインシュレータにおける上記一つの領域での振動の位相と上記別の一つの領域での振動の位相とが互いに異なる場合、それら領域における振動による締結予定箇所に対する接近・離間する方向についての変位の量やタイミングが互いに異なる。しかし、ヒートインシュレータは、上記一つの領域と上記別の一つの領域とでそれぞれ締結予定箇所に対し締結されているだけとなる。更に、ヒートインシュレータにおける上記一つの領域及び上記別の一つの領域ではそれぞれ上記締結具による締結予定箇所に対する締結が行われるため、それら締結状態のもとでもヒートインシュレータが上記締結具により定められた範囲内であれば変位可能となる。

このため、インシュレータにおいて、上記一つの領域及び上記別の一つの領域における各々の振動による締結予定箇所に対し接近・離間する方向についての変位の量やタイミングが互いに異なるとしても、それら領域における締結具による締結部分同士の間で、過度な捻れ、引っ張り、及び圧縮といった状態が発生することは抑制される。従って、ヒートインシュレータにおける締結具による締結予定箇所に対する締結部分同士の間に、上記過度な捩れ、引っ張り、及び圧縮に起因する亀裂が生じることを抑制できる。

なお、上記インシュレータとしては、上記一つの領域が同ヒートインシュレータの上部に位置する一方、上記別の一つの領域が同ヒートインシュレータの上下方向の中央に位置するものであることが好ましい。この場合、ヒートインシュレータにおいて、上記一つの領域における締結具による締結部分と、上記別の一つの領域における締結具による締結部分との距離を長くすることができる。このため、上記一つの領域及び上記別の一つの領域における各々の振動によるインシュレータの締結部分における締結予定箇所に対し接近・離間する方向についての変位の量やタイミングが互いに異なるとき、その差異に起因して上記一つの領域及び上記別の一つの領域における締結具による締結部分同士の間に生じる影響が小さくなる。

更に、上記ヒートインシュレータとしては、上記一つの領域では同領域内の二箇所で締結具による締結が行われるとともに、上記別の一つの領域でも同領域内の二箇所で締結具による締結が行われるものとすることが好ましい。この場合、上記一つの領域及び上記別の一つの領域でそれぞれ、二箇所での締結具による締結予定箇所に対する締結が行われるため、それら領域内で一つの締結具周りのみに応力が集中することなく締結予定箇所に対するヒートインシュレータの締結を実現することができる。

なお、上記ヒートインシュレータとしては、上記一つの領域では同領域内の二箇所で締結具による締結が行われるとともに、上記別の一つの領域では同領域内の一箇所で締結具による締結が行われるものとすることも考えられる。

上記ヒートインシュレータとしては、上記締結具による締結がエキゾーストマニホールド上に位置する締結予定箇所に対して行われるものとすることが考えられる。ここで、エキゾーストマニホールドでは、内燃機関側からの振動伝達及び消音器側からの振動伝達により、更には内燃機関の各気筒に対応する排気からの受熱に伴う温度変化により、複雑な振動が生じる。このため、インシュレータにおいて、上記一つの領域及び上記別の一つの領域における各々の振動による締結部分の締結予定箇所に対し接近・離間する方向についての変位の量やタイミングが互いに異なるものとなりやすくなる。しかし、そうした差異に起因して上記一つの領域及び上記別の一つの領域における締結具による締結部分同士の間に、過度な捩れ、引っ張り、及び圧縮に起因する亀裂が生じることを抑制できる。

ヒートインシュレータ全体を示す正面図。 締結具の構造を示す断面図。 機関回転速度の変化に対するヒートインシュレータに作用する応力の変化を示すグラフ。

以下、ヒートインシュレータの締結構造の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、ヒートインシュレータ１は、内燃機関及び消音器に繋がってそれらからの振動伝達を受けるエキゾーストマニホールド２を覆うように設けられている。このヒートインシュレータ１は、エキゾーストマニホールド２上の予め定められた箇所（締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４）に対し、締結具３によって締結されている。なお、同締結具３は、ヒートインシュレータ１を定められた範囲内で変位可能な状態で上記締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対し締結する。締結具３によるヒートインシュレータ１の締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対する締結は、エキゾーストマニホールド２からの振動伝達に伴うヒートインシュレータ１における振動時の位相が同じになる一つの領域Ａ１と、同ヒートインシュレータ１における上記振動時の位相が同じになる別の一つの領域Ａ２とでそれぞれ行われる。詳しくは、上記一つの領域Ａ１においては同領域Ａ１内の二箇所（締結予定箇所Ｐ１，Ｐ２に対応）で締結が行われる一方、上記別の一つの領域Ａ２でも同領域Ａ２内の二箇所（締結予定箇所Ｐ３，Ｐ４に対応）で締結が行われる。なお、領域Ａ１はヒートインシュレータ１の上部に位置しており、領域Ａ２はヒートインシュレータ１の上下方向の中央に位置している。

図２に示すように、ヒートインシュレータ１を締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に締結するための上記締結具３は、ヒートインシュレータ１における領域Ａ１，Ａ２の締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対応する部分を定められた範囲内で変位可能な状態で支持する支持部品４と、その支持部品４を締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に固定するためのボルト５とを備えている。上記支持部品４には、ヒートインシュレータ１の締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対応する部分に形成された孔６を貫通する円筒体７が設けられている。円筒体７の軸線方向についての一方の端部の外周面には、リング状に形成されたワッシャ８が嵌め込まれている。このワッシャ８と円筒体７における軸線方向についてのもう一方の端部の外周面に形成された鍔部９との間には、ヒートインシュレータ１における孔６周りの部分を支持する弾性体１０が固定されている。そして、支持部品４の円筒体７にボルト５を通した状態で同ボルト５をエキゾーストマニホールド２における締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４にねじ込むことにより、締結具３によるヒートインシュレータ１の締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対する締結が実現される。この状態のもとでは、ヒートインシュレータ１が支持部品４における弾性体１０の弾性変形の分だけ変位することが可能となる。

次に、ヒートインシュレータ１における上記締結構造の作用について説明する。
図３は、振動時のヒートインシュレータ１における所定の位置（例えば図１の位置ＰＸ）に作用する応力の機関回転速度の変化に伴う推移を示すグラフである。同図の二点鎖線は、ヒートインシュレータ１の外縁部をエキゾーストマニホールド２に対し所定の間隔毎に多数箇所（例えば８箇所）で締結したと仮定したときの上記位置ＰＸに作用する応力を示している。この場合、ヒートインシュレータ１における各締結部分での振動の位相がそれぞれ互いに異なると、それら各締結部分におけるエキゾーストマニホールド２の締結予定箇所に対し接近・離間する方向についての変位の量やタイミングもそれぞれ互いに異なる。その結果、ヒートインシュレータ１における各締結部分同士の間に過度の捻れ、引っ張り、及び圧縮が生じて図中の二点鎖線で示すように位置ＰＸに作用する応力が大きくなる。

一方、図３の実線は、図１に示す本実施形態のヒートインシュレータ１の締結構造を採用した場合の上記位置ＰＸに作用する応力を示している。この締結構造においても、ヒートインシュレータ１における上記一つの領域Ａ１での振動の位相と上記別の一つの領域Ａ２での振動の位相とが互いに異なる可能性がある。この場合、上記領域Ａ１における振動によるヒートインシュレータ１の締結部分の締結予定箇所Ｐ１，Ｐ２に対し接近・離間する方向についての変位の量やタイミングと、上記領域Ａ２における振動によるヒートインシュレータ１の締結部分の締結予定箇所Ｐ３，Ｐ４に対し接近・離間する方向についての変位の量やタイミングとが互いに異なる。

しかし、ヒートインシュレータ１は、上記一つの領域Ａ１と上記別の一つの領域Ａ２とでそれぞれエキゾーストマニホールド２の締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対し締結されているだけとなる。更に、ヒートインシュレータ１における上記一つの領域Ａ１及び上記別の一つの領域Ａ２ではそれぞれ上記締結具３による締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対する締結が行われるため、それら締結状態のもとでもヒートインシュレータ１が上記締結具３により定められた範囲内であれば変位可能となる。

このため、上記一つの領域Ａ１及び上記別の一つの領域Ａ２における各々の振動による締結部分の締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対し接近・離間する方向についての変位の量やタイミングが互いに異なるとしても、それら領域Ａ１，Ａ２における上記締結部分同士の間で、過度な捻れ、引っ張り、及び圧縮といった状態が発生することは抑制される。その結果、図３の実線で示すように、ヒートインシュレータ１の位置ＰＸに作用する応力が小さく抑えられる。

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）ヒートインシュレータ１における締結具３による締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対する締結部分同士の間に、上述した過度な捩れ、引っ張り、及び圧縮に起因する亀裂が生じることを抑制できる。更に、このように亀裂の発生を抑制できることから、ヒートインシュレータ１を薄く且つ柔らかい材料で形成することが可能になる。

（２）ヒートインシュレータ１を締結するための部品（締結具３）の数を少なくすることができる。
（３）上記一つの領域Ａ１がヒートインシュレータ１の上部に位置する一方、上記別の一つの領域Ａ２が同ヒートインシュレータ１の上下方向の中央に位置する。この場合、ヒートインシュレータ１において、上記一つの領域Ａ１における締結具３による締結部分と、上記別の一つの領域Ａ２における締結具３による締結部分との距離を長くすることができる。このため、上記一つの領域Ａ１及び上記別の一つの領域Ａ２における各々の振動による締結部分の締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対し接近・離間する方向についての変位の量やタイミングが互いに異なるとき、その差異に起因して上記一つの領域Ａ１及び上記別の一つの領域Ａ２における上記締結部分同士の間に生じる影響が小さくなる。

（４）ヒートインシュレータ１における上記一つの領域Ａ１では同領域Ａ１内の二箇所で締結具３による締結が行われるとともに、上記別の一つの領域Ａ２でも同領域Ａ２内の二箇所で締結具による締結が行われる。この場合、上記一つの領域Ａ１及び上記別の一つの領域Ａ２でそれぞれ、二箇所での締結具３による締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対する締結が行われるため、それら領域Ａ１，Ａ２内で一つの締結具３周りのみに応力が集中することなくヒートインシュレータ１の締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対する締結を実現することができる。

（５）ヒートインシュレータ１は、上記締結具３による締結がエキゾーストマニホールド２上に位置する締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対して行われる。ここで、エキゾーストマニホールド２では、内燃機関側からの振動伝達及び消音器側からの振動伝達により、更には内燃機関の各気筒に対応する排気からの受熱に伴う温度変化により、複雑な振動が生じる。このため、ヒートインシュレータ１において、上記一つの領域Ａ１及び上記別の一つの領域Ａ２における各々の振動による締結部分の締結予定箇所Ｐ１〜Ｐ４に対し接近・離間する方向についての変位の量やタイミングが互いに異なるものとなりやすくなる。しかし、そうした差異に起因して上記一つの領域Ａ１及び上記別の一つの領域Ａ２における上記締結部分同士の間に、過度な捩れ、引っ張り、及び圧縮に起因する亀裂が生じることを抑制できる。

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。
・ヒートインシュレータ１は、内燃機関や車両のボディ等に締結されるものであってもよい。

・ヒートインシュレータ１において、締結具３による領域Ａ１での締結を二箇所としつつ、締結具３による領域Ａ２での締結を一箇所のみとしてもよい。また、ヒートインシュレータ１において、締結具３による領域Ａ２での締結を二箇所としつつ、締結具３による領域Ａ１での締結を一箇所のみとしてもよい。

・ヒートインシュレータ１において、締結具３による領域Ａ１での締結を三箇所以上としたり、締結具３による領域Ａ２での締結を三箇所以上としたりしてもよい。

１…ヒートインシュレータ、２…エキゾーストマニホールド、３…締結具、４…支持部品、５…ボルト、６…孔、７…円筒体、８…ワッシャ、９…鍔部、１０…弾性体。

Claims (5)

1. エキゾーストマニホールドを覆うヒートインシュレータを定められた範囲内で変位可能な状態で締結予定箇所に締結する締結具を備え、
   前記ヒートインシュレータにおける振動時の位相が同じになる一つの領域と、前記ヒートインシュレータにおける振動時の位相が同じになる別の一つの領域との二つの領域でそれぞれ、前記締結具による前記締結予定箇所に対する前記ヒートインシュレータの締結が行われており、
   前記二つの領域のうち少なくとも一方の領域では、二つ以上の前記締結具により前記締結予定箇所に対する前記ヒートインシュレータの締結が行われている
   ことを特徴とするヒートインシュレータの締結構造。
2. 前記ヒートインシュレータにおける振動時の位相が同じになる前記一つの領域は、前記ヒートインシュレータの上部に位置し、
   前記ヒートインシュレータにおける振動時の位相が同じになる前記別の一つの領域は、前記ヒートインシュレータの上下方向の中央に位置する
   請求項１記載のヒートインシュレータの締結構造。
3. 前記ヒートインシュレータにおける振動時の位相が同じになる前記一つの領域では同領域内の二箇所で締結が行われているとともに、
   前記ヒートインシュレータにおける振動時の位相が同じになる前記別の一つの領域でも同領域内の二箇所で締結が行われている
   請求項１又は２記載のヒートインシュレータの締結構造。
4. 前記ヒートインシュレータにおける振動時の位相が同じになる前記一つの領域では同領域内の二箇所で締結が行われているとともに、
   前記ヒートインシュレータにおける振動時の位相が同じになる前記別の一つの領域では同領域内の一箇所で締結が行われている
   請求項１又は２記載のヒートインシュレータの締結構造。
5. 前記締結具が締結される前記締結予定箇所は、前記エキゾーストマニホールドに位置している
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のヒートインシュレータの締結構造。