JP7302589B2 - 電子機器の取付構造 - Google Patents

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Description

本開示は電子機器の取付構造に係り、特に、触媒ケーシングに電子機器を取り付けるための構造に関する。
内燃機関における近年の排ガス規制強化に伴い、排気系の構成は益々複雑化している。そして排ガス制御のためのセンサまたは電子制御ユニットといった電子機器が、触媒を収容する触媒ケーシングやヒートプロテクタに取り付けられることがある。
特開2017-71943号公報
触媒ケーシングやヒートプロテクタに板状のブラケットを固定し、このブラケットに電子機器を取り付けることが考えられる。
しかし、触媒からの熱で触媒ケーシングは高温となり、触媒ケーシングからの熱でブラケットが高温となる。また、エンジン等からの振動が触媒ケーシングからブラケットに伝わる。そのため、熱害を考慮してヒートプロテクタへの固定が考えられるが、ヒートプロテクタは断熱材の弾力にて保持されている為、ケーシングより更に振動が大きく、ブラケットからの熱や振動で電子機器が損傷する虞がある。
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、熱や振動による電子機器の損傷を抑制できる電子機器の取付構造を提供することにある。
本開示の一の態様によれば、
触媒ケーシングに電子機器を取り付けるための取付構造であって、
前記触媒ケーシングに基端部が固定されたボスと、
前記ボスの先端部に固定され、前記電子機器が取り付けられる板状のブラケットと、
を備えることを特徴とする電子機器の取付構造が提供される。
好ましくは、前記ボスは、中空構造とされる。
好ましくは、前記ボスは、その基端面から先端側に延びる中空穴を有する。
好ましくは、前記取付構造は、前記ブラケットに固定され、別の電子機器が取り付けられる板状の別のブラケットを備える。
好ましくは、前記取付構造は、前記触媒ケーシングと前記ブラケットの間に配置され、前記触媒ケーシングを覆うヒートプロテクタを備え、
前記別のブラケットは、前記ヒートプロテクタにも固定される。
本開示によれば、熱や振動による電子機器の損傷を抑制できる。
本実施形態に係る電子機器の取付構造の分解斜視図である。 本実施形態に係る電子機器の取付構造の組立状態を示す斜視図である。 図2のIII-III断面図である。 図2のIV-IV断面図である。
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。
本実施形態は一例として、車両用内燃機関(エンジンともいう)の排気系に設けられた触媒ケーシングに電子機器を取り付けるための構造を開示する。内燃機関はディーゼルエンジンであり、車両はトラック等の大型車両である。しかし内燃機関および車両の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えばエンジンは天然ガスエンジンまたはガソリンエンジンであってもよいし、車両は乗用車等の小型車両であってもよい。内燃機関は、車両以外の移動体、例えば船舶、建設機械、または産業機械に搭載されるものであってもよい。また内燃機関は、移動体に搭載されるものでなくてもよく、定置式のものであってもよい。
図1は、電子機器の取付構造の分解斜視図を示し、図2はその組立状態を示す。
符号1は、概して円筒状の触媒ケーシングを示す。この触媒ケーシング1の中心軸すなわちケーシング軸を符号Cで示す。以下特に断らない限り、ケーシング軸Cを基準とした軸方向、半径方向および周方向を単に軸方向、半径方向および周方向というものとする。
また便宜上、前後左右上下の各方向を図示の通り定める。但しこれら各方向が説明の便宜上定められたものに過ぎない点に留意されたい。軸方向の一端側が前側、他端側が後側である。前側は触媒ケーシング1の入口側、後側は触媒ケーシング1の出口側であるが、これらは逆であってもよい。
触媒ケーシング1は、その内部に触媒B(図3および図4参照)を収容する。本実施形態の触媒Bは選択還元型NOx触媒(所謂SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒)である。しかし、触媒Bの種類は任意に選択可能である。
触媒ケーシング1は、ステンレス等の金属で作られ、概して軸方向に延びる円管状とされる。軸方向の前端部は、前側に向かう程小径となるよう絞られ、その先端には相手側の排気管と接続するための前側フランジ2が設けられる。同様に、軸方向の後端部も後側に向かう程小径となるよう絞られ、その先端には後側フランジ3が設けられる。
触媒ケーシング1の外周面4には、グラスウール等の断熱材料で作られたシート状の断熱材5が被覆される。外周面4は、その半周ずつを覆う2枚の断熱材5により、実質的に全周覆われる。これにより触媒ケーシング1、ひいてはその内部の触媒Bを保温することができる。
また、触媒ケーシング1の外周面4は、断熱材5を挟んだ状態で、ヒートプロテクタ6によって覆われる。ヒートプロテクタ6は、アルミ等の金属で作られ、軸方向に延びる円管を縦に割った半管状の二つの分割片7を備える。二つの分割片7の上下の端縁部にはフランジ8が設けられる。これらフランジ8同士がかしめ、溶接、ボルト止め等によって互いに固定されることで、ヒートプロテクタ6は図2に示すような円管状となる。ヒートプロテクタ6は、触媒ケーシング1との間で断熱材5を挟んで断熱材5を保持する。またヒートプロテクタ6は、触媒ケーシング1を覆い隠し、高温の触媒ケーシング1に人や物が直接接触するのを防止する。
さて、本実施形態の取付構造は、触媒ケーシング1に基端部が固定されたボス11,12と、ボス11,12の先端部に固定され、電子機器が取り付けられる板状のブラケット13とを備える。また本実施形態の取付構造は、ブラケット13に固定され別の電子機器が取り付けられる板状の別のブラケット14を備える。
以下、ボス11を第1ボス11、ボス12を第2ボス12といい、ブラケット13を第1ブラケット13、別のブラケット14を第2ブラケット14という。また、電子機器を第1電子機器、別の電子機器を第2電子機器といい、図3および図4に仮想線で示すように、それぞれ符号E1,E2で表す。
図1に示すように、本実施形態では、前側の第1ボス11と後側の第2ボス12という二つのボスが、触媒ケーシング1の外周面4上に立設されている。これらボス11,12は、断熱材5とヒートプロテクタ6にそれぞれ設けられた挿通孔15,16に挿通され、ヒートプロテクタ6から半径方向外側に突出する。ボス11,12は、ステンレス等の金属で作られ、概ね半径方向に延びる円柱状とされる。
図3は、軸方向における第1ボス11の位置で切った図2のIII-III断面図である。図示するように、第1ボス11の基端面17は、触媒ケーシング1の外周面4上に着座される。そしてその状態で、第1ボス11の基端部と触媒ケーシング1の外周面4とが溶接によって固定される。第1ボス11の基端部には、基端面17を拡大して着座を安定させると共に溶接代を拡大するフランジ部18が設けられる。
第1ボス11は中空構造とされる。具体的には第1ボス11は、その基端面17からボス中心軸C1に沿って先端側に延びる中空穴19を有する。中空穴19の基端側の端部は、基端面17の位置で開放される。これにより基端面17と外周面4の接触面積が減少し、触媒ケーシング1から第1ボス11への伝熱量を最小限に抑制できる。中空穴19の先端側の端部は閉止されている。
第1ボス11の先端部には、第1ブラケット13を溶接により固定するための第1フランジ21が設けられる。第1フランジ21は、第1ボス11の中間部22より大径である。第1フランジ21は横長の長円状とされ、前後方向の幅W1が上下方向の高さH1より大きくされ、中間部22から前後方向に大きく突出されている。図3に示すように、高さH1は中間部22の外径より僅かに大きい。第1ボス11ないし第1フランジ21の先端面23は平面とされている。
図4は、軸方向における第2ボス12の位置で切った図2のIV-IV断面図である。この構造も、第1ボス11の場合の構造と類似している。
図示するように、第2ボス12の基端面27は、触媒ケーシング1の外周面4上に着座される。そしてその状態で、第2ボス12の基端部と触媒ケーシング1の外周面4とが溶接によって固定される。第2ボス12の基端部には、基端面27を拡大して着座を安定させると共に溶接代を拡大するフランジ部28が設けられる。
第2ボス12は中空構造とされる。具体的には第2ボス12は、その基端面27からボス中心軸C2に沿って先端側に延びる中空穴29を有する。中空穴29の基端側の端部は、基端面27の位置で開放される。これにより基端面27と外周面4の接触面積が減少し、触媒ケーシング1から第2ボス12への伝熱量を最小限に抑制できる。中空穴29の先端側の端部は閉止されている。
第2ボス12の先端部には、第1ブラケット13を溶接により固定するための第2フランジ31が設けられる。第2フランジ31は、第2ボス12の中間部32より大径である。第2フランジ31は縦長の長円状とされ、上下方向の高さH2が前後方向の幅W2より大きくされ、中間部32から上下方向に大きく突出されている。幅W2は中間部32の外径より僅かに大きい。第2ボス12ないし第2フランジ31の先端面33は平面とされている。
これら第1ボス11および第2ボス12の先端部に第1ブラケット13が固定される。第1ブラケット13が固定されると、ヒートプロテクタ6は、半径方向における触媒ケーシング1と第1ブラケット13の間の位置に配置される。第1ブラケット13は、ヒートプロテクタ6から半径方向外側に離間され、浮いた状態で配置される。
第1ブラケット13は、アルミ等の金属で作られ、板金をプレス加工して一体的に形成される。図1に示すように、第1ブラケット13の全体形状は横長の四角枠状とされ、さらに四角枠の各辺がU字状ないしコ字状の断面とされ、軽量化と高剛性化が図られている。また第1ブラケット13は、前方から見たときの正面視が略L字状となっている。第1ブラケット13の上下辺部の中央部には凹部41が形成される。
また、第1ブラケット13の前辺部には、第1ボス11の先端面23上に着座固定される第1固定部42が形成される。第1固定部42には、第1ボス11の第1フランジ21より一回り小さい横長長円状の孔すなわち第1孔43が設けられている。
第1ブラケット13を第1ボス11に固定する際には、第1孔43が第1フランジ21の先端面23と同軸になるように、第1ブラケット13が第1ボス11上に着座、位置決めされる。そしてこの状態で、第1孔43の内周縁と第1フランジ21の先端面23とが全周すみ肉溶接される。第1ブラケット13の半径方向外側から第1孔43に溶接棒を差し込んで溶接を行えるので、溶接作業を容易かつ確実に行える。
第2ボス12側についても同様である。第1ブラケット13の後辺部には、第2ボス12の先端面33上に固定される第2固定部44が形成される。第2固定部44には、第2ボス12の第2フランジ31より一回り小さい横長長円状の孔すなわち第2孔45が設けられている。
第1ブラケット13を第2ボス12に固定する際、第2孔45が第2フランジ31の先端面33と同軸になるように、第1ブラケット13が第2ボス12上に着座、位置決めされる。そしてこの状態で、第2孔45の内周縁と第2フランジ31の先端面33とが全周すみ肉溶接される。第1ブラケット13の半径方向外側から第2孔45に溶接棒を差し込んで溶接を行えるので、溶接作業を容易かつ確実に行える。
併せて図1に示すように、第1ブラケット13には、半径方向外側に向かって突出する複数(本実施形態では2本)の雄ネジ軸46が固定して設けられる。これら雄ネジ軸46にナット(図示せず)を締め付けることにより、図3および図4に示すように、第1電子機器E1が第1ブラケット13に着脱可能に取り付けられる。本実施形態の第1電子機器E1は、排気中の粒子状物質(PM(Particulate Matter)という)を検出するPMセンサを制御するための電子制御ユニット(ECU(Electronic Control Unit)という)である。しかしながら第1電子機器E1の種類は任意であり、例えばセンサ自体や別種のECUであってもよい。
第1電子機器E1の取り付け方法も変更可能である。例えば、第1ブラケット13に複数のナットまたは雌ネジ孔を設け、これらにネジを締め付けることで第1電子機器E1を取り付けてもよい。
前側の雄ネジ軸46は、第1固定部42に固定されたネジボス47から突出されている。また後側の雄ネジ軸46は、第1ブラケット13の上辺部に固定されたネジブラケット48から突出されている。
第1ブラケット13には、第2ブラケット14が半径方向外側から重ね合わされて固定される。本実施形態の第2ブラケット14は、第1ブラケット13だけでなく、ヒートプロテクタ6にも固定される。
第2ブラケット14は、ステンレス等の金属で作られ、板金をプレス加工して一体的に形成される。第2ブラケット14は、第1ブラケット13より大きくされ、第1ブラケット13をほぼ完全に覆い隠す大きさとされる。第2ブラケット14の前後中央部にも、前記凹部41のような凹部51が形成されている。
第2ブラケット14の前側には、第1ブラケット13の第1固定部42に重ね合わされる第1固定部52が形成される。第1固定部52には第1窓53が設けられる。第1窓53には、前側の雄ネジ軸46とネジボス47が挿通される。
特に第1窓53は、第1ブラケット13のうち、第1ボス11の先端面23が接触する面の丁度真裏に位置する面(第1ボス裏面部といい、領域A1で示す)49の全体を外部に露出させる。これにより、触媒ケーシング1から第1ボス11を通じて第1ブラケット13に伝達されてきた熱を、即座に外気中に放出し、第1ブラケット13ひいては第2ブラケット14がその熱で高温になることを抑制できる。
第1窓53の周縁部が第1ブラケット13の第1固定部42にすみ肉溶接されることで、第2ブラケット14が第1ブラケット13に固定される。第1窓53は、ネジボス47より一回り大きい円形と、第1ボス11の先端面23より一回り大きい横長長円形とを組み合わせたような形状とされる。第2ブラケット14の半径方向外側から第1窓53に溶接棒を差し込んで溶接を行えるので、溶接作業を容易かつ確実に行える。
同様に、第2ブラケット14の後側にも、第1ブラケット13の第2固定部44に重ね合わされる第2固定部54が形成される。第2固定部54には第2窓55が設けられる。第2窓55は、第2孔45より一回り大きい縦長長円形とされる。
第2窓55は、第1ブラケット13のうち、第2ボス12の先端面33が接触する面の丁度真裏に位置する面(第2ボス裏面部といい、領域A2で示す)59の全体を外部に露出させる。これにより、触媒ケーシング1から第2ボス12を通じて第1ブラケット13に伝達されてきた熱を、即座に外気中に放出し、第1ブラケット13ひいては第2ブラケット14がその熱で高温になることを抑制できる。
第2窓55の周縁部も、第1ブラケット13の第2固定部44にすみ肉溶接される。これにより第2ブラケット14が第1ブラケット13に固定される。第2ブラケット14の半径方向外側から第2窓55に溶接棒を差し込んで溶接を行えるので、溶接作業を容易かつ確実に行える。
第2ブラケット14には、第1ブラケット13の後側の雄ネジ軸46とネジブラケット48を挿通させる開口部61も設けられる。
第2ブラケット14には、半径方向外側に向かって突出する複数(本実施形態では2本)の雄ネジ軸56が固定して設けられる。これら雄ネジ軸56にナット(図示せず)を締め付けることにより、図3および図4に示すように、第2電子機器E2が第2ブラケット14に着脱可能に取り付けられる。本実施形態の第2電子機器E2は、排気のNOx(窒素酸化物)濃度を検出するNOxセンサを制御するためのECUである。しかしながら第2電子機器E2の種類も任意であり、例えばセンサ自体や別種のECUであってもよい。
第2電子機器E2の取り付け方法も変更可能である。例えば、第2ブラケット14に複数のナットまたは雌ネジ孔を設け、これらにネジを締め付けることで第2電子機器E2を取り付けてもよい。
第2電子機器E2は第1電子機器E1の上方に近接して取り付けられる。また第1電子機器E1と第2電子機器E2は共に半径方向外側に向けられる。
第2ブラケット14は、第1ブラケット13よりも周方向上端側に向かって延びる上延部62を有する。上延部62の先端部63は、ヒートプロテクタ6をなす分割片7の外周面上に着座され、その外周面に溶接によって固定される。
第2ブラケット14は、第1ブラケット13よりも周方向下端側に向かって延びる下延部64も有する。下延部64の先端部65は、ヒートプロテクタ6をなす分割片7の外周面上に着座され、その外周面に溶接によって固定される。
このように第2ブラケット14は、第1ブラケット13だけでなく、ヒートプロテクタ6にも固定される。また第2ブラケット14は、周方向の両端部にてヒートプロテクタ6に固定される。
次に、本実施形態の利点を説明する。
本実施形態では、触媒ケーシング1にボス11,12を固定し、ボス11,12に第1ブラケット13を固定し、第1ブラケット13に第1電子機器E1を取り付けている。そのため、触媒ケーシング1に第1ブラケット13を直接固定する場合(比較例の場合という)に比べ、触媒ケーシング1から第1ブラケット13に伝達される熱量を減少でき、熱による第1電子機器E1の損傷を抑制できる。
特に、ボス11,12のサイズは小さく、触媒ケーシング1に対するボス11,12の接触面積は小さい。そのため、触媒ケーシング1からボス11,12に伝達される熱量は少なく、ボス11,12から第1ブラケット13に伝達される熱量も少ない。よって第1ブラケット13への伝熱量を少なくすることができ、第1ブラケット13からの熱による第1電子機器E1の損傷を抑制できる。
また本実施形態では、ボス11,12が中空構造とされる。そのため、ボス11,12自体を流れる熱量を少なくでき、結果的に第1ブラケット13への伝熱量をより少なくすることができる。
また本実施形態では、ボス11,12に中空穴19,29を設け、この中空穴19,29により中空構造を達成している。こうすると、触媒ケーシング1に対するボス11,12の基端面17,27の接触面積を減少することができ、触媒ケーシング1からボス11,12への伝達量、さらには第1ブラケット13への伝熱量をより少なくすることができる。加えて、中空穴19,29は機械加工等の容易な方法で形成できるので、容易な方法で中空構造を達成することができる。
ところで、エンジンや路面等からの振動は、触媒ケーシング1からボス11,12を伝わって第1ブラケット13に伝達される。仮にボス11,12の剛性が低いと、第1ブラケット13が共振してしまってその振動が大きくなり、第1ブラケット13の振動で第1電子機器E1が損傷する虞がある。
本実施形態では、ボス11,12を中空構造としたので、前述の如く第1ブラケット13への伝熱量を抑制しつつ、ボス11,12の剛性を十分に確保できる。そのため、第1ブラケット13の共振を抑制し、第1ブラケット13の振動による第1電子機器E1の損傷を抑制することができる。
また本実施形態では、第2ブラケット14を第1ブラケット13に固定したので、その第2ブラケット14を利用して第2電子機器E2を取り付けることができる。第2ブラケット14を第1ブラケット13より大きくしたので、ブラケット全体の面積を拡大し、取付可能な電子機器の数を増やすことができる。
また本実施形態では、第2ブラケット14をヒートプロテクタ6にも固定する。そのため、第2ブラケット14の支持剛性を向上して第2電子機器E2を安定して支持できる。
一方、第2ブラケット14をヒートプロテクタ6に固定すると、ヒートプロテクタ6の振動が第2ブラケット14に伝達されて第2電子機器E2が加振される虞がある。しかし本実施形態では、第2ブラケット14に、周方向両端側に延びる上延部62および下延部64を設け、これら上延部62および下延部64をヒートプロテクタ6に固定する。そのため、固定位置から第2電子機器E2までの振動伝達経路を長くし、第2電子機器E2への影響を最小限に抑えることができる。
また本実施形態では、第1ブラケット13の第1ボス裏面部49を外部に露出させるよう、第1窓53が第2ブラケット14に形成されている。そのため、触媒ケーシング1から第1ボス11を通じて第1ブラケット13に伝達されてきた熱を、即座に外気中に放出し、第1ブラケット13ひいては第2ブラケット14がその熱で高温になることを抑制できる。よって第1電子機器E1および第2電子機器E2が熱により損傷するのを抑制できる。
同様に、本実施形態では、第2ブラケット14の第2ボス裏面部59を外部に露出させるよう、第2窓55が第2ブラケット14に形成されている。そのため、触媒ケーシング1から第2ボス12を通じて第1ブラケット13に伝達されてきた熱を、即座に外気中に放出し、第1ブラケット13ひいては第2ブラケット14がその熱で高温になることを抑制できる。よって第1電子機器E1および第2電子機器E2が熱により損傷するのを抑制できる。
また本実施形態では、第1ボス11の第1フランジ21と、第2ボス12の第2フランジ31との向きを変え、前者を軸方向に延びる横長形状、後者を軸方向に垂直な方向に延びる縦長形状としている。そのため、軸方向とこれに垂直な方向との両方向において、第1ブラケット13および第2ブラケット14の支持剛性を向上できる。
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は様々考えられる。
(1)例えば、前記実施形態ではボスの数を二つとしたが、ボスの数は変更可能である。ボスの数は一つでもよいし、三つ以上でもよい。
(2)前記実施形態では中空穴19,29を設けることでボス11,12を中空構造としたが、他の方法でボス11,12を中空構造としてもよい。例えば、ボス11,12を多孔質材料で作ることによって中空構造としてもよい。
(3)前記実施形態における各固定部は、溶接以外の方法、例えばボルト止め、リベット止め等で固定されてもよい。
(4)前記実施形態では、第1ボス裏面部49の全体を外部に露出させるよう第1窓53を形成した。しかしながら、可能であれば、第1ボス裏面部49の一部のみを外部に露出させるよう第1窓53を形成してもよい。第2窓55についても同様である。
前述の各実施形態および各変形例の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
1 触媒ケーシング
6 ヒートプロテクタ
11 第1ボス
12 第2ボス
13 第1ブラケット
14 第2ブラケット
17,27 基端面
19,29 中空穴
E1 第1電子機器
E2 第2電子機器

Claims (3)

  1. 触媒ケーシングに半径方向外側に離間して電子機器を取り付けるための取付構造であって、
    前記触媒ケーシングに基端部が固定されたボスと、
    前記ボスの先端部に固定され、前記電子機器が取り付けられる板状のブラケットと、
    を備え
    前記ボスは、前記触媒ケーシングの外周面上に着座され溶接によって固定される基端面と、前記基端面から先端側に延びる中空穴とを有し、
    前記中空穴の基端側の端部は、前記ボスの前記基端面の位置で開放され、前記中空穴の先端側の端部は閉止され、
    前記ブラケットは、前記ボスの先端面上に着座され溶接によって固定されると共に、前記触媒ケーシングから半径方向外側に離間して配置され、
    前記電子機器は、前記ブラケットの半径方向外側の表面上に取り付けられる
    ことを特徴とする電子機器の取付構造。
  2. 前記ブラケットに固定され、別の電子機器が取り付けられる板状の別のブラケットを備える
    請求項に記載の電子機器の取付構造。
  3. 前記触媒ケーシングと前記ブラケットの間に配置され、前記触媒ケーシングを覆うヒートプロテクタを備え、
    前記別のブラケットは、前記ヒートプロテクタにも固定される
    請求項に記載の電子機器の取付構造。
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