(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-27
(45)【発行日】2022-01-19
(54)【発明の名称】排気系部品の支持構造
(51)【国際特許分類】
F01N 13/00 20100101AFI20220112BHJP
【FI】
F01N13/00 C
(21)【出願番号】P 2017241766
(22)【出願日】2017-12-18
【審査請求日】2020-08-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】391002498
【氏名又は名称】フタバ産業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】390010227
【氏名又は名称】株式会社三五
(74)【代理人】
【識別番号】110000947
【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山崎 伸隆
(72)【発明者】
【氏名】竹内 正也
(72)【発明者】
【氏名】田中 浩敏
【審査官】菅野 京一
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第104340052(CN,A)
【文献】特開平07-208161(JP,A)
【文献】特開2005-146889(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2007/0170316(US,A1)
【文献】国際公開第2017/130289(WO,A1)
【文献】特開2004-150425(JP,A)
【文献】特開2013-068123(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F01N 13/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、排気系部品の支持構造に関する。
【背景技術】
【0002】
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)。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
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。
【0008】
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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【発明の効果】
【0017】
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。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】内燃機関の排気系の一例を示した概略構成図である。
【
図2】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3】
図2の支持構造およびサブマフラの正面図である。
【
図4】
図2の支持構造およびサブマフラの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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。
【0020】
-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。
【0021】
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。
【0022】
-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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
-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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
-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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
-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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【産業上の利用可能性】
【0055】
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。
【符号の説明】
【0056】
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)