JP7000143B2 - 排気系部品の支持構造 - Google Patents

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Description

本発明は、排気系部品の支持構造に関する。
従来、車両用内燃機関の排気系を構成する排気系部品の支持構造が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特許文献１の支持構造は、排気系部品に取り付けられるサポートブラケットと、サポートブラケットを支持するサポートゴム（支持部材）とを備えている。サポートブラケットは、平板状のベース板と、ベース板から突出するサポートロッドと、ベース板の下端部に設けられた張り出し部とを含んでいる。サポートロッドは、サポートゴムの挿通孔に挿通されている。
張り出し部は、上板と一対の側板と正面板とを有し、箱状に形成されている。上板は、ベース板の下端部からサポートロッドと同じ方向に突出するように形成され、サポートゴムの下端と対向するように配置されている。側板は、上板の幅方向の両端部から下方に延びるように形成され、下端部が排気系部品に溶接されている。正面板は、上板の突出端部から下方に延びるように形成され、一対の側板を連結するように構成されている。
この支持構造では、排気系部品の温度上昇による排気系部品からの輻射熱を張り出し部によって遮ることにより、サポートゴムの熱劣化を抑制することが可能である。
特開２０１０－１３８７８４号公報
しかしながら、上記した従来の支持構造では、排気系部品からの輻射熱によって張り出し部の温度が高くなると、張り出し部の熱がベース板およびサポートロッドを介してサポートゴムに伝達されることから、サポートゴムの熱劣化を抑制することについて改善の余地がある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、支持部材の熱劣化をより抑制することが可能な排気系部品の支持構造を提供することである。
本発明による排気系部品の支持構造は、車両用内燃機関の排気系を構成する排気系部品を支持するものである。排気系部品の支持構造は、排気系部品に取り付けられる金属製のブラケットと、ブラケットを支持するように構成され、弾性体からなる支持部材とを備える。排気系部品は、車両前後方向に延びる円筒状のケースを含む。ブラケットは、第１プレートおよび第２プレートとロッドとを含み、ケースの側周面に配置されている。第１プレートは、車両前後方向と交差する方向の両端部が第２プレートに取り付けられ、第２プレートは、車両前後方向と交差する方向の両端部がケースに取り付けられている。ロッドは、中空状であり、Ｕ字状に形成されており、一方端部が第１プレートに取り付けられ、他方端部が支持部材に取り付けられている。第１プレートと第２プレートとの間には第１空間が形成され、第２プレートとケースとの間には第２空間が形成されている。第１空間および第２空間は、それぞれ、車両前方側に配置される第１開放端と車両後方側に配置される第２開放端とを有する。支持部材とケースとの間には、第１プレート、第１空間、第２プレートおよび第２空間が配置されている。
このように構成することによって、第１プレートおよび第２プレートが二重構造の遮熱板として機能することにより、排気系部品から支持部材に熱が伝達されるのを抑制することができる。すなわち、排気系部品の温度上昇による排気系部品からの輻射熱を第２プレートによって遮ることができるので、排気系部品からの輻射熱が支持部材に伝達されるのを抑制することができる。また、排気系部品からの輻射熱によって第２プレートの温度が上昇しても、第２プレートの熱が第１プレートに伝達されにくくすることができる。さらに、第１空間および第２空間を通過する走行風によってブラケットの冷却を図ることができる。また、ロッドが中実の場合に比べて、第１プレートからロッドを介した支持部材への熱伝導を抑制することができる。
この場合において、ロッドは、開口部を有し、開口部が車両前方側を向くように配置されていてもよい。
このように構成すれば、走行風がロッド内に流れ込んだ場合にロッドを冷却することができるので、ロッドの温度上昇を抑制することができる。
上記排気系部品の支持構造において、排気系部品は、車両前後方向に延びるサブマフラを含み、サブマフラに対してブラケットおよび支持部材が左右対称に一対で設けられていてもよい。
このように構成すれば、サブマフラを支持する支持部材の熱劣化をより抑制することができる。
本発明の排気系部品の支持構造によれば、支持部材の熱劣化をより抑制することができる。
内燃機関の排気系の一例を示した概略構成図である。 本実施形態の支持構造およびその支持構造によって支持されるサブマフラを示した斜視図である。 図２の支持構造およびサブマフラの正面図である。 図２の支持構造およびサブマフラの側面図である。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、車両に搭載される内燃機関の排気系を構成するサブマフラを支持する支持構造に本発明を適用した場合について説明する。
－内燃機関の排気系－
まず、図１を参照して、排気系１５０の一例について説明する。
排気系１５０は、車両前後方向（Ｘ１およびＸ２方向）に延びるように設けられ、内燃機関２００からの排気を浄化および消音して大気に放出するように構成されている。この排気系１５０は、排気中の有害成分を浄化するための触媒コンバータ１５１と、排気音を低減するためのサブマフラ１５２およびメインマフラ１５３と、それらを接続する排気管１５４とを備えている。
－サブマフラ－
次に、図２を参照して、サブマフラ１５２の一例について説明する。
サブマフラ１５２は、たとえば、排気音の高周波成分を取り除くために設けられている。このサブマフラ１５２は、車両前後方向に延びるように形成され、図示省略した車両のフロアパネルに形成されたトンネル部に配置されている。また、サブマフラ１５２は、図２に示すように、ケース１５２１と、ケース１５２１内に収容された消音構造（図示省略）とを備えている。サブマフラ１５２では、内部を通過する排気によってケース１５２１の温度が高くなる。なお、サブマフラ１５２は、本発明の「排気系部品」の一例である。
ケース１５２１は、たとえば金属製であり、円筒状に形成されている。ケース１５２１は、ケース本体１５２１ａと、排気が流入される流入部１５２１ｂと、排気が流出される流出部１５２１ｃと、流入部１５２１ｂとケース本体１５２１ａとの間に形成された拡径部１５２１ｄと、ケース本体１５２１ａと流出部１５２１ｃとの間に形成された縮径部１５２１ｅとを含んでいる。
ケース本体１５２１ａは、円筒状に形成され、後述する支持構造１００によって支持されている。流入部１５２１ｂには、上流側（内燃機関２００側）の排気管１５４（図１参照）が接続されている。流出部１５２１ｃには、下流側（大気側）の排気管１５４（図１参照）が接続されている。拡径部１５２１ｄは、上流側から下流側に向けて拡径するように形成され、縮径部１５２１ｅは、上流側から下流側に向けて縮径するように形成されている。このため、ケース本体１５２１ａは、排気管１５４よりも直径が大きくなるように形成されている。
－支持構造－
次に、図２～図４を参照して、本実施形態による支持構造１００について説明する。
支持構造１００は、排気系１５０を構成するサブマフラ１５２を支持するように構成されている。この支持構造１００は、サブマフラ１５２に取り付けられた金属製のブラケット１と、ブラケット１を支持するサポートゴム２とを備えている。なお、支持構造１００は、本発明の「排気系部品の支持構造」の一例であり、サポートゴム２は、本発明の「支持部材」の一例である。
支持構造１００では、図３に示すように、サブマフラ１５２に対してブラケット１およびサポートゴム２が左右対称に一対で設けられており、車幅方向（Ｙ方向）においてサブマフラ１５２が挟み込まれるようになっている。支持構造１００は、図４に示すように、サブマフラ１５２の車両前後方向（Ｘ１およびＸ２方向）におけるほぼ中央に配置されている。
ブラケット１は、図２および図３に示すように、サブマフラ１５２のケース本体１５２１ａに取り付けられている。ブラケット１は、ケース本体１５２１ａの周方向において斜め下方に配置されるとともに、ケース本体１５２１ａの軸方向（Ｘ１およびＸ２方向）においてほぼ中央に配置されている。このブラケット１は、第１プレート１１と、第２プレート１２と、ロッド１３とを備えている。
第１プレート１１は、たとえば金属製の板状部材であり、長手方向（ケース本体１５２１ａの周方向）の両端部１１ａが第２プレート１２に取り付けられている。このため、第１プレート１１と第２プレート１２との間には第１空間Ｓ１（図３参照）が形成され、その第１空間Ｓ１は第１プレート１１の短手方向（ケース本体１５２１ａの軸方向）に一対の開放端ＯＥ１ａおよびＯＥ１ｂ（図４参照）を有する。開放端ＯＥ１ａが車両前方側（Ｘ１方向側）に配置され、開放端ＯＥ１ｂが車両後方側（Ｘ２方向側）に配置されている。なお、第１プレート１１の長手方向は、本発明の「車両前後方向と交差する方向」の一例である。また、開放端ＯＥ１ａおよびＯＥ１ｂは、それぞれ、本発明の「第１開放端」および「第２開放端」の一例である。
具体的には、第１プレート１１は、プレート本体１１１と、一対の側面部１１２と、一対のフランジ部１１３とを有する。プレート本体１１１は、ケース本体１５２１ａの外周に沿うように形成され、ケース本体１５２１ａの軸方向に延びる溝状部１１１ａを有する。溝状部１１１ａは、ロッド１３を配置可能なように、軸方向から見て円弧状に形成されている。側面部１１２は、プレート本体１１１の端部（軸方向と直交する方向の端部）からケース本体１５２１ａ側に延びるように形成されている。プレート本体１１１および側面部１１２は、第２プレート１２と離間されている。フランジ部１１３は、側面部１１２から外側に張り出すように形成されている。このフランジ部１１３は、第１プレート１１の長手方向の両端部１１ａに配置され、第２プレート１２に接合されている。
第２プレート１２は、たとえば金属製の板状部材であり、長手方向（ケース本体１５２１ａの周方向）の両端部１２ａがケース本体１５２１ａに取り付けられている。このため、第２プレート１２とケース本体１５２１ａとの間には第２空間Ｓ２（図３参照）が形成され、その第２空間Ｓ２は第２プレート１２の短手方向（ケース本体１５２１ａの軸方向）に一対の開放端ＯＥ２ａおよびＯＥ２ｂ（図４参照）を有する。開放端ＯＥ２ａが車両前方側（Ｘ１方向側）に配置され、開放端ＯＥ２ｂが車両後方側（Ｘ２方向側）に配置されている。なお、第２プレート１２の長手方向は、本発明の「車両前後方向と交差する方向」の一例である。また、開放端ＯＥ２ａおよびＯＥ２ｂは、それぞれ、本発明の「第１開放端」および「第２開放端」の一例である。
具体的には、第２プレート１２は、プレート本体１２１と、一対の内側側面部１２２と、一対の取付台部１２３と、一対の外側側面部１２４と、一対のフランジ部１２５とを有する。プレート本体１２１は、ケース本体１５２１ａの外周に沿うように形成され、ケース本体１５２１ａの軸方向に延びる溝状部１２１ａを有する。溝状部１２１ａは、溝状部１１１ａとの干渉を回避するために設けられている。内側側面部１２２は、プレート本体１２１の端部（軸方向と直交する方向の端部）からケース本体１５２１ａ側に延びるように形成されている。取付台部１２３は、内側側面部１２２から外側に張り出すように形成されるとともに、ケース本体１５２１ａの外周に沿うように形成されている。この取付台部１２３には、ケース本体１５２１ａ側の面とは反対側の面に、第１プレート１１のフランジ部１１３が接合されている。外側側面部１２４は、取付台部１２３からケース本体１５２１ａ側に延びるように形成されている。プレート本体１２１、内側側面部１２２、取付台部１２３および外側側面部１２４は、ケース本体１５２１ａと離間されている。フランジ部１２５は、外側側面部１２４から外側に張り出すように形成されている。このフランジ部１２５は、第２プレート１２の長手方向の両端部１２ａに配置され、ケース本体１５２１ａに接合されている。すなわち、第１プレート１１は、第２プレート１２を介してケース本体１５２１ａに取り付けられ、第２プレート１２に対してサポートゴム２側に配置されている。
ロッド１３は、たとえば金属製の棒状部材であり、Ｕ字状に形成されている。ロッド１３の外形は、円形に形成されている。ロッド１３は、中空状であり、両端面に開口部ＯＥ３aおよびＯＥ３ｂ（図４参照）を有する。このロッド１３は、一方端部１３１がブラケット１に取り付けられ、他方端部１３２がサポートゴム２に取り付けられている。一方端部１３１は、第１プレート１１の溝状部１１１ａに配置され、その溝状部１１１ａに接合されている。一方端部１３１側の開口部ＯＥ３aおよび他方端部１３２側の開口部ＯＥ３ｂは、車両前方側（Ｘ１方向側）を向くように配置されている。
サポートゴム２は、ゴム製の弾性体からなり、サブマフラ１５２と車体との間での振動伝達を抑制するために設けられている。サポートゴム２は、車体に設けられたロッド（図示省略）に取り付けられるとともに、ブラケット１のロッド１３が取り付けられている。このサポートゴム２は、環状部２ａと、連結部２ｂと、孔部２ｃと、ロッド取付部２ｄとを有する。
環状部２ａは、正面（ケース本体１５２１ａの軸方向）から見て楕円状に形成されている。連結部２ｂは、環状部２ａ内に配置され、環状部２ａの対向する内面を連結するように構成されている。この連結部２ｂは、環状部２ａの中心を通るとともに、楕円状の環状部２ａの短手方向（車幅方向）に延びるように形成されている。孔部２ｃは、厚み方向（ケース本体１５２１ａの軸方向）に貫通するように形成されている。この孔部２ｃは、環状部２ａおよび連結部２ｂにより区画された空間によって構成されている。ロッド取付部２ｄは、楕円状の環状部２ａの長手方向（上下方向）の端部に配置されている。このロッド取付部２ｄは、環状部２ａに比べて厚みが若干大きくされている。下側のロッド取付部２ｄには、ブラケット１のロッド１３が挿入される挿入孔２１が形成され、上側のロッド取付部２ｄには、車体側のロッドが挿入される挿入孔２２が形成されている。挿入孔２１および２２は、厚み方向に貫通するように形成されている。
そして、ロッド１３の他方端部１３２が挿入孔２１に挿入されることにより、ブラケット１がサポートゴム２に取り付けられている。車体側のロッドが挿入孔２２に挿入されることにより、サポートゴム２が車体に取り付けられている。すなわち、車体側のロッドにサポートゴム２が吊り下げられ、そのサポートゴム２によってブラケット１が支持されている。
本実施形態の支持構造１００では、サポートゴム２がブラケット１と対応する位置に配置され、ブラケット１とサブマフラ１５２との間には空間Ｓ（図３参照）が形成されている。具体的には、図４に示すように、サポートゴム２の厚みよりも第１プレート１１の短手方向の長さが大きくされ、ケース本体１５２１ａの軸方向においてサポートゴム２が第１プレート１１内に配置されている。第２プレート１２の短手方向の長さが第１プレート１１の短手方向の長さよりも大きくされ、ケース本体１５２１ａの軸方向において第１プレート１１が第２プレート１２内に配置されている。また、図３に示すように、第１プレート１１とケース本体１５２１ａとの間に空間Ｓが形成され、その空間Ｓが第２プレート１２により第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２に仕切られている。このため、サポートゴム２とケース本体１５２１ａとの間には、第１プレート１１、第１空間Ｓ１、第２プレート１２および第２空間Ｓ２が配置されている。すなわち、第１プレート１１および第２プレート１２が二重構造の遮熱板として機能するように構成されている。
また、ブラケット１は、サブマフラ１５２の質量の一部を構成する。そこで、サブマフラ１５２と車体とが共振するのを抑制するために、サブマフラ１５２に要求される質量になるように、たとえば第１プレート１１および第２プレート１２の厚みが設定されている。すなわち、第１プレート１１および第２プレート１２は、サブマフラ１５２の質量調整用のマスとして機能するように構成されている。そして、第１プレート１１および第２プレート１２の厚みによってサブマフラ１５２の質量が調整されている。
－効果－
本実施形態では、上記のように、第１プレート１１の両端部１１ａが第２プレート１２に取り付けられ、第２プレート１２の両端部１２ａがサブマフラ１５２に取り付けられている。第１プレート１１と第２プレート１２との間には第１空間Ｓ１が形成され、第２プレート１２とサブマフラ１５２との間には第２空間Ｓ２が形成されている。第１空間Ｓ１が開放端ＯＥ１ａおよびＯＥ１ｂを有し、第２空間Ｓ２が開放端ＯＥ２ａおよびＯＥ２ｂを有する。サポートゴム２とサブマフラ１５２との間には、第１プレート１１、第１空間Ｓ１、第２プレート１２および第２空間Ｓ２が配置されている。このように構成することによって、第１プレート１１および第２プレート１２が二重構造の遮熱板として機能することにより、サブマフラ１５２からサポートゴム２に熱が伝達されるのを抑制することができる。すなわち、サブマフラ１５２の温度上昇によるサブマフラ１５２からの輻射熱を第２プレート１２によって遮ることができるので、サブマフラ１５２からの輻射熱がサポートゴム２に伝達されるのを抑制することができる。また、サブマフラ１５２からの輻射熱によって第２プレート１２の温度が上昇しても、第２プレート１２の熱が第１プレート１１に伝達されにくくすることができる。さらに、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２を通過する走行風によってブラケット１の冷却を図ることができる。その結果、サポートゴム２の熱劣化をより抑制することができる。くわえて、走行風の流れがブラケット１によって妨げられるのを抑制することができるので、空気抵抗係数の悪化を抑制するとともに、風切音を抑制することができる。
また、本実施形態では、ロッド１３が中空状に形成されることによって、ロッドが中実の場合に比べて、第１プレート１１からロッド１３を介したサポートゴム２への熱伝導を抑制することができる。これにより、サポートゴム２の熱劣化をより抑制することができる。
また、本実施形態では、開口部ＯＥ３aおよびＯＥ３ｂが車両前方側を向くようにロッド１３が配置されることによって、走行風がロッド１３内に流れ込んだ場合にロッド１３を冷却することができるので、ロッド１３の温度上昇を抑制することができる。これにより、サポートゴム２の熱劣化をより抑制することができる。
また、本実施形態では、第１プレート１１および第２プレート１２がサブマフラ１５２の質量調整用のマスとして機能することによって、部品点数の増加を抑制しながら、サブマフラ１５２と車体とが共振するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、第１プレート１１のフランジ部１１３（端部１１ａ）が第２プレート１２に接合されることによって、第１プレート１１と第２プレート１２との接触面積が小さいので、隙間腐食を発生しにくくすることができる。同様に、第２プレート１２のフランジ部１２５（端部１２ａ）がケース本体１５２１ａに接合されることによって、第２プレート１２とケース本体１５２１ａとの接触面積が小さいので、隙間腐食を発生しにくくすることができる。
－他の実施形態－
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、本実施形態では、支持構造１００がサブマフラ１５２を支持する例を示したが、これに限らず、支持構造が排気管などのその他の排気系部品を支持するようにしてもよい。
また、本実施形態では、ブラケット１およびサポートゴム２が左右対称に一対で設けられる例を示したが、これに限らず、ブラケットおよびサポートゴムの数がいくつであってもよい。たとえば、左右一対のブラケットおよびサポートゴムが軸方向に間隔を隔てて複数組設けられていてもよい。
また、本実施形態において、第１プレート１１および第２プレート１２の間に、第１空間Ｓ１を仕切るように第３プレート（図示省略）が設けられていてもよい。なお、第３プレートは１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。
また、本実施形態では、ロッド１３が中空状である例を示したが、これに限らず、ロッドが中実であってもよい。
また、本実施形態では、ロッド１３の開口部ＯＥ３aおよびＯＥ３ｂが車両前方側を向く例を示したが、これに限らず、ロッドの開口部が車両前方側以外を向くようにしてもよい。
また、本実施形態では、サポートゴム２を本発明の支持部材の一例として示したが、これに限らず、本発明の支持部材がエラストマからなる弾性体であってもよい。
また、本実施形態では、第１プレート１１および第２プレート１２の両方の短手方向の長さがサポートゴム２の厚みよりも大きい例を示したが、これに限らず、第１プレートおよび第２プレートのいずれか一方の短手方向の長さがサポートゴムの厚みよりも小さくてもよい。
また、本実施形態では、第１プレート１１および第２プレート１２をマスとして機能させ、サブマフラ１５２の質量調整用の専用のマスが設けられていない例を示したが、これに限らず、サブマフラの質量調整用の専用のマスが設けられていてもよい。
また、本実施形態では、第１プレート１１および第２プレート１２の厚みによってサブマフラ１５２の質量が調整される例を示したが、これに限らず、第１プレートおよび第２プレートの面積（長手方向の長さおよび短手方向の長さ）によってサブマフラの質量が調整されていてもよい。また、第１プレートおよび第２プレートの間に第３プレートが設けられる場合には、第３プレートの枚数によってサブマフラの質量が調整されていてもよい。
本発明は、車両用内燃機関の排気系を構成する排気系部品を支持する排気系部品の支持構造に利用可能である。
１ ブラケット
２ サポートゴム（支持部材）
１１ 第１プレート
１１ａ 端部
１２ 第２プレート
１２ａ 端部
１３ ロッド
１００ 支持構造（排気系部品の支持構造）
１３１ 一方端部
１３２ 他方端部
１５０ 排気系
１５２ サブマフラ（排気系部品）
２００ 内燃機関（車両用内燃機関）

Claims (3)

  1. 車両用内燃機関の排気系を構成する排気系部品の支持構造であって、
    前記排気系部品に取り付けられる金属製のブラケットと、
    前記ブラケットを支持するように構成され、弾性体からなる支持部材とを備え、
    前記排気系部品は、車両前後方向に延びる円筒状のケースを含み、
    前記ブラケットは、第１プレートおよび第２プレートとロッドとを含み、前記ケースの側周面に配置され、
    前記第１プレートは、車両前後方向と交差する方向の両端部が前記第２プレートに取り付けられ、前記第２プレートは、車両前後方向と交差する方向の両端部が前記ケースに取り付けられ、
    前記ロッドは、中空状であり、Ｕ字状に形成されており、一方端部が前記第１プレートに取り付けられ、他方端部が前記支持部材に取り付けられ、
    前記第１プレートと前記第２プレートとの間には第１空間が形成され、前記第２プレートと前記ケースとの間には第２空間が形成され、
    前記第１空間および前記第２空間は、それぞれ、車両前方側に配置される第１開放端と車両後方側に配置される第２開放端とを有し、
    前記支持部材と前記ケースとの間には、前記第１プレート、前記第１空間、前記第２プレートおよび前記第２空間が配置されていることを特徴とする排気系部品の支持構造。
  2. 請求項１に記載の排気系部品の支持構造において、
    前記ロッドは、開口部を有し、前記開口部が車両前方側を向くように配置されていることを特徴とする排気系部品の支持構造。
  3. 請求項１または２に記載の排気系部品の支持構造において、
    前記排気系部品は、車両前後方向に延びるサブマフラを含み、
    前記サブマフラに対して前記ブラケットおよび前記支持部材が左右対称に一対で設けられていることを特徴とする排気系部品の支持構造。
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