JPWO2017130289A1 - 排気系支持構造体 - Google Patents

Abstract

支持部材は、ブラケットを介して排気管の外周面に固定される。ブラケットは、本体部と、フランジ部と、を備える。本体部は、径が徐々に大きくなる筒状である。フランジ部は、本体部における径が大きい方の端部である大径端部から外側へ延びるように設けられている。フランジ部は、排気管の外周面に接合される。支持部材は、棒状の端部である棒状端部を有し、本体部における径が小さい方の端部である小径端部の開口から棒状端部が挿入された状態で開口の縁部に接合されている。

Description

本開示は、排気系支持構造体に関する。

特許文献１には、マフラや排気管等で構成される排気系を車両の本体に保持させるための排気系支持構造体が開示されている。この排気系支持構造体は、カップ状に形成された遮熱板を備える。遮熱板の周縁は車両のマフラの外周面に接合される。

遮熱板の上壁（底部）には、Ｌ字状の棒状部材である主ロッドの一部が接合されている。具体的には、主ロッドの一部は、遮熱板の上壁に沿うように当該上壁に接合されている。また、主ロッドの接合された部分の一端から曲折して上壁に略垂直な方向に突出する突出部が形成されている。

この排気系支持構造体では、主ロッドの突出部が略板状のゴム部に形成された２つの孔部のうちの一方に嵌入固定され、他方の孔部に車両本体に結合された棒状部材が嵌入固定されることで、マフラが車両本体に保持される。

なお、遮熱板の上壁には、主ロッドと同形状の副ロッドが接合されている。副ロッドの接合された部分の一端から曲折して突出した突出部は、主ロッドの突出部よりも短く、主ロッドの側壁に接合されている。

特開２００５−２２０８５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の排気系支持構造体の構成では、主ロッドに外力が加わったとき、当該排気系支持構造体における接合部に応力が集中しやすくなる。特に、遮熱板と主ロッドとの間の接合部、つまり、排気流路を形成する排気管としてのマフラと、遮熱板を介して排気管の外周面に固定される支持部材としての主ロッドと、の間の接合部に応力が集中しやすくなる。

本開示の一局面においては、排気管と支持部材との間の接合部に応力が集中することを抑制することが望ましい。

本開示の一態様は、排気系支持構造体であって、排気管と、ブラケットと、支持部材と、を備える。排気管は、排気流路を形成する。支持部材は、ブラケットを介して排気管の外周面に固定される。ブラケットは、本体部と、フランジ部と、を備える。本体部は、径が徐々に大きくなる筒状である。フランジ部は、本体部における径が大きい方の端部である大径端部から外側へ延びるように設けられている。フランジ部は、排気管の外周面に接合される。支持部材は、棒状の端部である棒状端部を有する。支持部材は、本体部における径が小さい方の端部である小径端部の開口から棒状端部が挿入された状態で開口の縁部に接合されている。

このような構成によれば、ブラケットにおける支持部材との接合部から排気管との接合部にかけて、ブラケットの本体部の径が徐々に大きくなるため、支持部材に加わる外力によって生じる応力を分散させることができる。

本開示の一態様は、支持部材が、棒状端部の軸方向周りの全周にわたって本体部に接合されていてもよい。
このような構成によれば、支持部材とブラケットとの接合部に応力が集中することを抑制することができる。

すなわち、仮に、支持部材が全周にわたって本体部に接合されない場合、棒状端部の軸方向周りにおいて接合部に端部が生じ、支持部材に外力が加わったときに当該端部に応力が集中しやすくなる。

それに対して、上記構成では、棒状端部の軸方向周りにおいて接合部に端部が存在しない。このため、支持部材が全周にわたって接合されない場合、つまり支持部材の一部のみが接合されている場合と比較して、支持部材とブラケットとの接合部に応力が集中することを抑制することができる。

本開示の一態様は、フランジ部が、大径端部の縁部に沿って環状に設けられ、当該フランジ部の環状方向の全周にわたって排気管の外周面に接合されていてもよい。
このような構成では、フランジ部の環状方向において接合部に端部が存在しない。このため、フランジ部が全周にわたって接合されない場合、つまりフランジ部の一部のみが接合されている場合と比較して、ブラケットと排気管との接合部に応力が集中することを抑制することができる。

本開示の一態様は、支持部材が管状であり、排気管におけるブラケットにより覆われた部分に貫通孔が設けられていてもよい。
このような構成では、支持部材の内部空間と排気管の内部空間とが、ブラケットを介して連通している。したがって、ブラケット及び支持部材の内部空間を共鳴室として機能させることで、排気管内の気柱共鳴を抑制することができる。

実施形態の排気系支持構造体の外観図である。 実施形態の排気系支持構造体の断面図である。 他の実施形態の排気系支持構造体の断面図である。

１，５…排気系支持構造体、２，７…排気管、３，６…支持部材、４…ブラケット、３１…棒状端部、４１…ブラケットの本体部、４１ａ…大径端部、４１ｂ…小径端部、４１ｃ…開口、４２…フランジ部、７１…貫通孔。

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．構成］
図１に示す排気系支持構造体１は、車両の内燃機関から排出された排ガスを車両の外部へ導くための排気流路の一部を形成している。排気系支持構造体１は、排気管２と、支持部材３と、ブラケット４と、を備える。

排気管２は、排気流路を形成するための部材である。本実施形態では、排気管２は、断面が円形の金属製の管状の部材である。
支持部材３は、排気管２を車両の本体に保持させるための部材である。本実施形態では、支持部材３は、断面が円形の金属製の棒状の部材であり、略Ｌ字状に屈曲している。

支持部材３は、棒状の端部である棒状端部３１を有する。棒状端部３１は、ブラケット４を介して排気管２の外周面に固定されている。支持部材３の排気管２に対する固定の構造は後述されている。また、本実施形態では、排気管２の断面の外径は支持部材３の断面の外径よりも大きい。

排気管２は、支持部材３を介して、次のように車両の本体に保持される。すなわち、支持部材３における排気管２の外周面に固定されていない方の端部は、図示しない略板状のゴム材の孔部に嵌入固定される。ゴム材には、もう１つの孔部が設けられており、この孔部には、車両の本体に結合された適宜の棒状部材が嵌入固定される。これにより、排気管２が、支持部材３を介して車両の本体に保持される。

ブラケット４は、支持部材３を排気管２の外周面に固定するための金属製の部材である。ブラケット４は、本体部４１とフランジ部４２とを備える。
図１及び図２に示すように、本体部４１は、径が徐々に大きくなる筒状の形状を有する。具体的には、本体部４１は、平面視で同心円状に広がる形状をしている。また、本体部４１は、側面視では台形状をしている。換言すれば、本体部４１は、直線状の勾配を有している。

フランジ部４２は、本体部４１における径が大きい方の端部である大径端部４１ａから外側へ延びるように設けられている。本実施形態では、フランジ部４２は、大径端部４１ａの縁部に沿って円環状に設けられている。また、フランジ部４２は、側面視で、本体部４１に対して直角よりも大きな角度を成す。なお、ブラケット４は、金属製の平板をプレス加工することにより形成される。

次に、支持部材３の排気管２に対する固定の構造について説明する。
図１及び図２に示すように、排気管２と支持部材３とは、支持部材３とブラケット４の本体部４１における一端とが接合され、かつ、排気管２とブラケット４の本体部４１における他端とが接合されることで、互いに固定されている。

詳細には、支持部材３は、図２に示すブラケット４の本体部４１における径が小さい方の端部である小径端部４１ｂの開口４１ｃから棒状端部３１が挿入された状態で開口４１ｃの縁部に接合されている。一方、ブラケット４の本体部４１における大径端部４１ａにおいては、フランジ部４２が、排気管２の外周面に接合されている。具体的には、フランジ部４２の面のうち、排気管２の外周面側に配置される面の全域が、排気管２の外周面と接触し、当該外周面に接合されている。

本実施形態では、支持部材３は、棒状端部３１の軸方向周りの全周にわたってブラケット４の本体部４１に溶接によって接合されている。同様に、フランジ部４２は、当該フランジ部４２の環状方向の全周にわたって排気管２の外周面に溶接によって接合されている。なお、図１におけるハッチングは、溶接部を表している。

また、図２に示すように、各部材２〜４が互いに接合された状態において、支持部材３の棒状端部３１の先端と排気管２の外周面とが互いに接触していない。換言すれば、棒状端部３１の先端と排気管２の外周面との間には空間が存在している。

なお、各部材２〜４の接合の順序としては、まず、支持部材３とブラケット４とが接合され、その後に、ブラケット４と排気管２とが接合される。
［２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。

（１）本実施形態の構成によれば、支持部材３に外力が加わったときに生じる応力を分散させることができる。
すなわち、ブラケット４を用いず支持部材３を排気管２に固定する方法として、例えば次の方法が考えられる。まず、支持部材３の棒状端部３１を排気管２の外周面の周方向に沿って屈曲させる。そして、支持部材３の棒状端部３１を排気管２の外周面に当接させる。その後、棒状端部３１と排気管２との当接部近傍の数カ所を溶接することにより、支持部材３と排気管２とを接合する。しかしながら、この構成では、支持部材３に外力が加わったときに、排気管２と支持部材３との間の溶接部に応力が集中しやすくなる。

これに対して、本実施形態のようにブラケット４を用いる構成では、ブラケット４における支持部材３との溶接部から排気管２との溶接部にかけて、ブラケット４の本体部４１の径が徐々に大きくなる。このため、支持部材３に加わる外力によって生じる応力を分散させることができる。

（２）本実施形態では、支持部材３は、ブラケット４の小径端部４１ｂの開口４１ｃから棒状端部３１が挿入された状態で開口４１ｃの縁部に接合される。
このため、棒状端部３１と同径の棒状端部を有する支持部材であれば、棒状端部以外の部位の形状が支持部材３と異なる支持部材であっても、共通のブラケット４を用いて排気管２に固定することができる。

（３）本実施形態では、ブラケット４はフランジ部４２を備え、フランジ部４２が排気管２の外周面に接合される。
このため、フランジ部４２と外周面との間に隙間なく両部材が当接するような径の排気管だけでなく、類似の径の排気管にもブラケット４を接合することができる。したがって、類似の径の排気管にもブラケット４を介して支持部材３を固定することができる。

（４）本実施形態では、支持部材３は、棒状端部３１の軸方向周りの全周にわたってブラケット４の本体部４１に溶接によって接合されている。
つまり、棒状端部３１の軸方向周りにおいて溶接部に端部が存在しない。このため、支持部材３が全周にわたって溶接されない場合、つまり支持部材３の一部のみが溶接されている場合と比較して、支持部材３とブラケット４との溶接部に応力が集中することを抑制することができる。

（５）本実施形態では、フランジ部４２が、大径端部４１ａの縁部に沿って環状に設けられ、当該フランジ部４２の環状方向の全周にわたって排気管２の外周面に溶接によって接合されている。

つまり、フランジ部４２の環状方向において溶接部に端部が存在しない。このため、フランジ部４２が全周にわたって溶接されない場合、つまりフランジ部４２の一部のみが溶接されている場合と比較して、ブラケット４と排気管２との溶接部に応力が集中することを抑制することができる。

（６）本実施形態では、溶接箇所が少ないため、溶接する際のコストを低減することができる。
すなわち、ブラケット４を用いずに支持部材３を排気管２に固定する方法としては、前述のように、支持部材３の棒状端部３１と排気管２の外周面とを当接して、支持部材３の棒状端部３１と排気管２の外周面とを接合する方法がある。この場合において、支持部材３を排気管２から剥がれにくくするため、排気管２と支持部材３とに接合させる棒状の補強部材を設けることが考えられる。この場合の接合箇所は、例えば、排気管２と支持部材３との当接部、排気管２と補強部材との当接部、及び、支持部材３と補強部材との当接部、のそれぞれの当接部を挟む両側２箇所ずつの計６箇所である。

これに対して、本実施形態では、支持部材３とブラケット４との間、及び、排気管２とブラケット４との間、は全周溶接されており、溶接箇所はこの２箇所である。このように、溶接箇所が少ないため、溶接する際のコストを低減することができる。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（１）上記実施形態では、ブラケット４の本体部４１は、平面視で同心円状に広がる形状をしており、直線状の勾配を有しているが、ブラケットの形状はこれに限られるものではない。ブラケットの本体部は、例えば、当該本体部の中心軸が徐々にずれていく形状やそれ以外の形状であってもよい。また、ブラケットの本体部の勾配は、例えば、曲線状であってもよい。

（２）上記実施形態では、排気管２とブラケット４との間、及び、支持部材３とブラケット４との間、は全周溶接されているが、溶接の方法はこれに限られるものではない。例えば、排気管２とブラケット４との間、及び、支持部材３とブラケット４との間、の少なくとも一方を、全周ではなく部分的に溶接してもよい。

（３）上記実施形態では、排気管２及びブラケット４、並びに、支持部材３及びブラケット４、は溶接によって接合されているが、接合の方法はこれに限られるものではない。排気管２及びブラケット４等は、例えば、ろう付けによって接合されていてもよい。

（４）上記実施形態では、各部材２〜４が互いに接合された状態において、支持部材３の棒状端部３１の先端と排気管２の外周面とが互いに接触していないが、接合の構造はこれに限られるものではない。各部材２〜４は、例えば、支持部材３の棒状端部３１の先端と排気管２の外周面とが互いに接触するように接合されていてもよい。

（５）上記実施形態では、支持部材３とブラケット４とが接合された後にブラケット４と排気管２とが接合される構成を例示したが、各部材２〜４の接合の順序はこれに限られるものではない。例えば、まず、ブラケット４と排気管２とが接合され、その後にブラケット４と支持部材３とが接合されてもよい。

（６）上記実施形態では、ブラケット４は金属製の平板をプレス加工して形成されるが、ブラケット４の製造方法はこれに限られるものではない。ブラケット４は、例えば、金属製の管状の部材を加工して形成されてもよい。

（７）上記実施形態の排気系支持構造体１に、車両の内燃機関から排出された排ガスが排気管内を通過する際に発生する気柱共鳴を抑制する機能を付加してもよい。
例えば、図３に示す排気系支持構造体５は、前述のブラケット４と、支持部材６と、排気管７と、を備える。前述の支持部材３は棒状であるのに対し、支持部材６は管状である。排気管７は、ブラケット４により覆われた部分に貫通孔７１が設けられている点で、前述の排気管２と異なる。つまり、図３に示す構成では、支持部材６の内部空間と排気管７の内部空間とが、ブラケット４を介して連通している。

貫通孔７１は、気柱共鳴の最大音圧部に配置されている。例えば、貫通孔７１は、３次モードの最大音圧となる位置、すなわち排気管７の下流側開口部から６分の１の位置、６分の３（２分の１）の位置又は６分の５の位置に配置されていてもよい。また、２次モードの最大音圧となる位置、すなわち下流側開口部から４分の１の位置又は４分の３の位置に配置されていてもよい。さらに、１次モードの最大音圧となる位置、すなわち下流側開口部から２分の１の位置に配置されていてもよい。

このような構成によれば、ブラケット４及び支持部材６の内部空間を共鳴室として機能させることで、排気管７内の気柱共鳴を抑制することができる。特に、少なくとも１次モードから３次モードまでの気柱共鳴音（消音の要請が高いモード）を抑制することができる。

また、気柱共鳴を抑制するためにメインマフラと直列にサブマフラを設けることも考えられるが、図３に示す構成によれば排気管に貫通孔を設けることで気柱共鳴を抑制することができるため、気柱共鳴対策の費用を低減することができる。

（８）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

Claims (4)

1. 排気流路を形成する排気管と、
   ブラケットと、
   前記ブラケットを介して前記排気管の外周面に固定される支持部材と、
   を備え、
   前記ブラケットは、
   径が徐々に大きくなる筒状の本体部と、
   前記本体部における径が大きい方の端部である大径端部から外側へ延びるように設けられたフランジ部と、
   を備え、
   前記フランジ部は、前記排気管の外周面に接合され、
   前記支持部材は、棒状の端部である棒状端部を有し、前記本体部における径が小さい方の端部である小径端部の開口から前記棒状端部が挿入された状態で前記開口の縁部に接合されている、排気系支持構造体。
2. 請求項１に記載の排気系支持構造体であって、
   前記支持部材は、前記棒状端部の軸方向周りの全周にわたって前記本体部に接合されている、排気系支持構造体。
3. 請求項１又は請求項２に記載の排気系支持構造体であって、
   前記フランジ部は、前記大径端部の縁部に沿って環状に設けられ、当該フランジ部の環状方向の全周にわたって前記排気管の外周面に接合されている、排気系支持構造体。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の排気系支持構造体であって、
   前記支持部材は管状であり、前記排気管における前記ブラケットにより覆われた部分に貫通孔が設けられている、排気系支持構造体。

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