特許 7274872 ブラケット及び取付構造

(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】2023-05-09

(45)【発行日】2023-05-17

(54)【発明の名称】ブラケット及び取付構造

(51)【国際特許分類】

   F01N 13/08 20100101AFI20230510BHJP

   F01N 13/00 20100101ALI20230510BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20230510BHJP

【ＦＩ】

F01N13/08 D

F01N13/00 C

F01N3/28 301V

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019007070

(22)【出願日】2019-01-18

(65)【公開番号】P2020118040

(43)【公開日】2020-08-06

【審査請求日】2021-11-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000220804

【氏名又は名称】東京濾器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 雅樹

(72)【発明者】

【氏名】馬場 琢麻

【審査官】鷲巣 直哉

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５６－１２７０１５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５９－１０４８２４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ １３／０８

Ｆ０１Ｎ １３／００

Ｆ０１Ｎ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状部材を固定部に取り付けるためのブラケットであって、
所定方向に互いに離間した状態で前記筒状部材の外周面に接合される対の定着部と、
前記対の定着部の間の位置の径方向外側において径方向に張り出して、重ね合わされて前記固定部に取り付けられる対のプレート部と、
前記対のプレート部のそれぞれから前記所定方向に互いに離れるように湾曲して、前記対の定着部にそれぞれ連なり続いた対の傾斜部と、を備え、
前記対の傾斜部が前記所定方向に対して傾斜するとともに、前記対の傾斜部の勾配が前記定着部から前記プレート部に向かって漸増するように前記対の傾斜部が湾曲している
ブラケット。

【請求項2】

前記対の定着部の側端部のそれぞれから前記所定方向に互いに向かい合うように回り込んで、前記筒状部材の外周面に接合される対の回り込み部と、
前記対の回り込み部のそれぞれから前記対のプレート部の側部のそれぞれに連なり続いた対の側面部と、を更に備え、
前記対の側面部が前記対の傾斜部の側端部のそれぞれから前記所定方向に互いに向かい合うように湾曲している
請求項１に記載のブラケット。

【請求項3】

前記対の側面部の曲率半径が前記対の回り込み部から前記プレート部の側部に向かって漸減するように前記対の側面部が錐面状に形成されている
請求項２に記載のブラケット。

【請求項4】

前記対の側面部が前記所定方向に互いに離間している
請求項２又は３に記載のブラケット。

【請求項5】

前記対の回り込み部が前記所定方向に互いに離間している
請求項２から４の何れか一項に記載のブラケット。

【請求項6】

前記所定方向が前記筒状部材の軸方向であり、
前記定着部が前記筒状部材の周方向に延びている
請求項１から５の何れか一項に記載のブラケット。

【請求項7】

筒状部材と、前記筒状部材を固定部に取り付けるためのブラケットと、を備える取付構造であって、
前記ブラケットが、
所定方向に互いに離間した状態で前記筒状部材の外周面に接合される対の定着部と、
前記対の定着部の間の位置の径方向外側において径方向に張り出して、重ね合わされて固定部に取り付けられる対のプレート部と、
前記対のプレート部のそれぞれから前記所定方向に互いに離れるように湾曲して、前記対の定着部にそれぞれ連なり続いた対の傾斜部と、を有し、
前記対の傾斜部が前記所定方向に対して傾斜するとともに、前記対の傾斜部の勾配が前記定着部から前記プレート部に向かって漸増するように前記対の傾斜部が湾曲している
取付構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブラケットに関するとともに、そのブラケットにより筒状部材が固定部に取り付けられる取付構造に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の排気系の排気浄化装置は、外筒と、その外筒内に設けられた触媒等とから構成されている。例えば特許文献１～４に開示されているように、排気系浄化装置の外筒を車体に支持するべく、ブラケットが用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭６２－１２６５１３号公報

【文献】特開２０１７－１７２４８７号公報

【文献】特開２０１８－９１１４９号公報

【文献】特開２０１８－９１１５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１～４に開示された何れのブラケットも角部を有する。ブラケットの角部には応力が集中するので、その角部における耐荷重性及び耐疲労性が低い。特にブラケットの角部がＴ字型の隅肉溶接継手によって構成されている場合、溶接部が損傷しやすい。

【0005】

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高い耐荷重性及び耐疲労性を有するブラケット及びそれを用いた取付構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以上の課題を解決するために、筒状部材を固定部に取り付けるためのブラケットは、所定方向に互いに離間した状態で前記筒状部材の外周面に接合される対の定着部と、前記対の定着部の間の位置の径方向外側において径方向に張り出して、重ね合わされて前記固定部に取り付けられる対のプレート部と、前記対のプレート部のそれぞれから前記所定方向に互いに離れるように湾曲して、前記対の定着部にそれぞれ連なり続いた対の傾斜部と、を備え、前記対の傾斜部が前記所定方向に対して傾斜するとともに、前記対の傾斜部の勾配が前記定着部から前記プレート部に向かって漸増するように前記対の傾斜部が湾曲している。

【0007】

また、取付構造が、筒状部材と、前記筒状部材を固定部に取り付けるためのブラケットと、を備え、前記ブラケットが、所定方向に互いに離間した状態で前記筒状部材の外周面に接合される対の定着部と、前記対の定着部の間の位置の径方向外側において径方向に張り出して、重ね合わされて固定部に取り付けられる対のプレート部と、前記対のプレート部のそれぞれから前記所定方向に互いに離れるように湾曲して、前記対の定着部にそれぞれ連なり続いた対の傾斜部と、を有し、前記対の傾斜部が前記所定方向に対して傾斜するとともに、前記対の傾斜部の勾配が前記定着部から前記プレート部に向かって漸増するように前記対の傾斜部が湾曲している。

【0008】

以上のように、所定方向に対する傾斜部の勾配が定着部からプレート部に向かって漸増するように傾斜部が湾曲しているため、傾斜部がプレート部と定着部のどちらにも滑らかに連なり続いている。それゆえ、応力がプレート部、傾斜部及び定着部の全体に分散されやすい。よって、ブラケットの耐荷重性及び耐疲労性が高い上、ブラケットの肉厚が薄くてもブラケットの損傷を抑えられる。

【0009】

好ましくは、前記ブラケットが、前記対の定着部の側端部のそれぞれから前記所定方向に互いに向かい合うように回り込んで、前記筒状部材の外周面に接合される対の回り込み部と、前記対の回り込み部のそれぞれから前記対のプレート部の側部のそれぞれに連なり続いた対の側面部と、を更に備え、前記対の側面部が前記対の傾斜部の側端部のそれぞれから前記所定方向に互いに向かい合うように湾曲している。
更に好ましくは、前記対の側面部の曲率半径が前記対の回り込み部から前記プレート部の側部に向かって漸減するように前記対の側面部が錐面状に形成されている。

【0010】

以上のように、対の側面部が対の傾斜部の側部のそれぞれから所定方向に互いに向かい合うように湾曲しているため、応力が側面部及び傾斜部の全体に分散される。それゆえ、ブラケットの耐荷重性及び耐疲労性が高い。また、所定方向の荷重が筒状部材に作用した場合、その荷重が側面部に受けられるため、ブラケットが所定方向に撓みにくい上、所定方向におけるブラケットの耐荷重性及び耐疲労性が高い。

【0011】

好ましくは、前記対の側面部が前記所定方向に互いに離間している。
好ましくは、前記対の回り込み部が前記所定方向に互いに離間している。

【0012】

以上によれば、対の側面部と対の傾斜部とによって囲われた空洞内の水を排出することができる。それゆえ、ブラケット及び筒状部材の腐食を抑えられる。

【0013】

好ましくは、前記所定方向が前記筒状部材の軸方向であり、前記定着部が前記筒状部材の周方向に延びている。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ブラケットの耐荷重性及び耐疲労性が高い。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】取付構造の斜視図である。

【図2】ブラケット及び筒状部材の正面図である。

【図3】ブラケット及び筒状部材の側面図である。

【図4】ブラケット及び筒状部材の平面図である。

【図5】ブラケットのフランジ部を実線及びドット模様で示し、他の部分を破線で示した平面図である。

【図6】ブラケットの曲面部を実線及びドット模様で示し、他の部分を破線で示した平面図である。

【図7】図２において切断箇所をＡ－Ａで示した端図である。

【図8】図２において切断箇所をＢ－Ｂで示した端図である。

【図9】図２において切断箇所をＣ－Ｃで示した端図である。

【図10】図２において切断箇所をＤ－Ｄで示した端図である。

【図11】図２において切断箇所をＥ－Ｅで示した断面図である。

【図12】図２において切断箇所をＦ－Ｆで示した断面図である。

【図13】図２において切断箇所をＩ－Ｉで示した断面図である。

【図14】図２において切断箇所をＧ－Ｇで示した断面図である。

【図15】図２において切断箇所をＨ－Ｈで示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

【0017】

図１は、筒状部材１がブラケット３０によりＴ字型ステー９０に取り付けられた取付構造を示した斜視図である。
この取付構造は筒状部材１、ブラケット３０及びステー９０を有する。
ステー９０は、自動車の車体に固定されている固定部である。

【0018】

筒状部材１は自動車の排気系の管材であり、具体的には例えば排ガス浄化装置若しくはマフラー（サイレンサー）の外筒又はエキゾーストパイプ（排気管）である。筒状部材１が排気浄化装置の外筒である場合、排気ガスに含まれる有害物（例えば、炭化水素ガス、一酸化炭素ガス、ＮＯｘガス、微粒子等）の酸化、吸蔵又は捕捉により排気ガスを浄化する材料（例えば、触媒、フィルタ等）が筒状部材１内に設けられている。筒状部材１がサイレンサー（マフラー）の外筒である場合、グラスウール及び仕切材等の消音構造が筒状部材１内に設けられている。

【0019】

筒状部材１は断面円形状の円筒部材である。但し、筒状部材１の断面形状が円形以外の形状、例えば楕円形、長円形、多角形又は角丸四角形であってもよい。
以下の説明では、筒状部材１の中心軸とは、筒状部材１の断面形状の幾何重心を通ってその断面に垂直な線のことをいう。軸方向とは、筒状部材１の中心軸に平行な方向のことをいい、周方向とは、筒状部材１の中心軸回りの方向のことをいう。径方向とは、筒状部材１の中心軸に対して直交する方向のこという。

【0020】

ブラケット３０は、筒状部材１を吊り下げた状態で筒状部材１を自動車の車体に支持する。ブラケット３０はブラケットコンポーネント４０，５０を備える。ブラケットコンポーネント４０，５０は、プレス加工により、互いに同一形状に成型されている。これらブラケットコンポーネント４０，５０が互いに対称な関係になって組み合わせられている。従って、ブラケット３０は、ブラケットコンポーネント４０，５０が組み合わせられたアセンブリー（集合体）である。

【0021】

図２～図１５を参照して、ブラケットコンポーネント４０について詳細に説明する。

【0022】

ブラケットコンポーネント４０はプレート部４１、曲面部４２及びフランジ部４３を有する。プレート部４１、曲面部４２及びフランジ部４３が一体成形されて、ブラケットコンポーネント４０が構成される。

【0023】

プレート部４１は、軸方向に板厚を有した平板状に形成されている。プレート部４１には２つのボルト穴４１ａ，４１ａが形成されており、プレート部４１がボルトナット締結部によりステー９０に接合される。具体的には、プレート部４１が周方向及び径方向に対して平行になった状態で軸方向にステー９０に重ねられて、ボルトナット締結部によりステー９０に締結される。

【0024】

フランジ部４３は、径方向に板厚を有するとともに筒状部材１の外周面に沿って湾曲する板状に形成されている。フランジ部４３は、筒状部材１の外周面に面接触した状態で、筒状部材１の外周面に接合されている。具体的には、フランジ部４３の外縁部が隅肉溶接部４７により筒状部材１の外周面に溶接されている。

【0025】

フランジ部４３は、筒状部材１の径方向外側から見て、コ字型、Ｕ字型若しくはＣ字型又はそれらに類似した形状に形作られている。具体的には、フランジ部４３は、周方向に延びる定着部４３ａと、定着部４３ａの周方向両端部から軸方向に回り込んで拡張した回り込み部４３ｂ，４３ｂとを有する。図５中、定着部４３ａを薄いドット模様で示し、回り込み部４３ｂ，４３ｂを濃いドット模様で示す。定着部４３ａはフランジ部４３の中央の部分であり、回り込み部４３ｂ，４３ｂはフランジ部４３の両側の部分である。

【0026】

定着部４３ａ及び回り込み部４３ｂ，４３ｂは筒状部材１の外周面に面接触しており、定着部４３ａ及び回り込み部４３ｂ，４３ｂが隅肉溶接部４７により筒状部材１の外周面に溶接されている。隅肉溶接部４７は、一方の回り込み部４３ｂの側縁部から定着部４３ａの外縁部を経由して他方の回り込み部４３ｂの側縁部にかけて形成されている。

【0027】

曲面部４２は、曲げ板状に形成されている。曲面部４２は、フランジ部４３から径方向外側へ滑らかに湾曲するとともに、プレート部４１に連なり続いている。

【0028】

曲面部４２は、フランジ部４３の定着部４３ａからプレート部４１に連なり続いた傾斜部４２ａと、フランジ部４３の回り込み部４３ｂからプレート部４１の側部に連なり続いた側面部４２ｂ，４２ｂと、を有する。図６中、傾斜部４２ａを薄いドット模様で示し、側面部４２ｂ，４２ｂを濃いドット模様で示す。傾斜部４２ａは曲面部４２の中央の部分であり、側面部４２ｂ，４２ｂは曲面部４２の両側の部分である。

【0029】

傾斜部４２ａは、定着部４３ａ及びプレート部４１に対して傾斜するとともに、軸方向に対する勾配が定着部４３ａからプレート部４１に向かって漸増するように湾曲している。

【0030】

側面部４２ｂ，４２ｂは、傾斜部４２ａの側部から軸方向へ湾曲するととともに、曲率半径が回り込み部４３ｂからプレート部４１の側部に向かって漸減するように錐面状に形成されている。

【0031】

以上のように構成されたブラケットコンポーネント４０は、軸方向及び径方向によって定義される対称面に関して対称な形状となっている。ブラケットコンポーネント４０の各部分の肉厚は筒状部材１の肉厚よりも厚い。

【0032】

以下に、ブラケットコンポーネント５０について詳細に説明する。
ブラケットコンポーネント５０がブラケットコンポーネント４０と同一形状に形成され、ブラケットコンポーネント５０とブラケットコンポーネント４０は、径方向及び周方向によって定義される対称面に関して対称に配置されている。

【0033】

ここで、ブラケットコンポーネント５０のプレート部５１がブラケットコンポーネント４０のプレート部４１に、ブラケットコンポーネント５０の曲面部５２がブラケットコンポーネント４０の曲面部４２に、ブラケットコンポーネント５０のフランジ部５３がブラケットコンポーネント４０のフランジ部４３にそれぞれ相当する。ブラケットコンポーネント５０のボルト穴５１ａがブラケットコンポーネント４０のボルト穴４１ａに相当する。ブラケットコンポーネント５０の傾斜部５２ａがブラケットコンポーネント４０の傾斜部４２ａに、ブラケットコンポーネント５０の側面部５２ｂがブラケットコンポーネント４０の側面部４２ｂにそれぞれ相当する。また、ブラケットコンポーネント５０の定着部５３ａがブラケットコンポーネント４０の定着部４３ａに、ブラケットコンポーネント５０の回り込み部５３ｂがブラケットコンポーネント４０の回り込み部４３ｂにそれぞれ相当する。フランジ部５３の外縁部が隅肉溶接部５７により筒状部材１の外周面に溶接されている。

【0034】

以下に、ブラケットコンポーネント４０，５０の対称配置及び組合せについて説明する。

【0035】

プレート部４１とプレート部５１は互いに重ねられて面接触し、点状の溶接部６１により仮接合されているだけであり、溶接部６１への熱入力が小さい。なお、プレート部４１とプレート部５１が仮接合されていなくてもよい。
ボルト穴４１ａとボルト穴５１ａが重なって連なっており、ボルトナット締結部のボルトがボルト穴４１ａ，５１ａに通されている。プレート部４１，５１がボルトナット締結部によってステー９０に共締めされている。なお、プレート部４１，５１がリベット締結部によってステー９０に共締めされてもよい。

【0036】

筒状部材１の径方向外側から見て、フランジ部４３とフランジ部５３が組み合わせられることによって輪の形状が形作られている。具体的には、定着部４３ａと定着部５３ａが軸方向に互いに離間し、回り込み部４３ｂと回り込み部５３ｂがそれぞれ定着部４３ａ，５３ａの側の端部（周方向端部）から軸方向に互いに向かい合うように延びている。回り込み部４３ｂと回り込み部５３ｂとの間には隙間７１が存在し、フランジ部４３とフランジ部５３によって形作られた輪の形状が隙間７１によって途切れている。ここで、プレート部４１，５１は、定着部４３ａと定着部５３ａの間の位置の径方向外側に配置されて、径方向に張り出している。

【0037】

曲面部４２と曲面部５２が組み合わせられることによって、曲面部４２及び曲面部５２によって囲われた山型の空洞７３が形成されている。具体的には、傾斜部４２ａと傾斜部５２ａがそれぞれプレート部４１，５１から軸方向に互いに離れるように湾曲して、それぞれ定着部４３ａ，５３ａに連なり続くことによって、傾斜部４２ａと傾斜部５２ａとの間に挟まれた山型の空洞７３が形成されている。また、側面部４２ｂと側面部５２ｂはそれぞれ傾斜部４２ａ，５２ａの側部から軸方向に互いに向かい合うように湾曲しており、空洞７３の側部が側面部４２ｂ，５２ｂによって部分的に塞がれている。側面部４２ｂと側面部５２ｂとの間には隙間７２が存在し、空洞７３が隙間７２を介して曲面部４２，５２の外側に通じている。

【0038】

以上のように設けられたブラケット３０は以下の（１）～（６）のような有利な効果をもたらす。

【0039】

（１） ブラケットコンポーネント４０はプレス加工によって加工されたものであって、溶接部を有さない。それゆえ、ブラケットコンポーネント４０の耐荷重性及び耐疲労性が高い。ブラケットコンポーネント５０についても同様である。

【0040】

（２） 傾斜部４２ａがプレート部４１から定着部４３ａに向かって滑らかに湾曲している。具体的には、軸方向に対する傾斜部４２ａの勾配がプレート部４１から定着部４３ａに向かって漸減するように傾斜部４２ａが湾曲している。そのため、ボルトナット締結部に荷重が入力された場合、応力がプレート部４１、傾斜部４２ａ及び定着部４３ａ全体に分散されやすい。それゆえ、ブラケットコンポーネント４０の耐荷重性及び耐疲労性が高い。ブラケットコンポーネント５０についても同様である。

【0041】

（３） プレート部４１，５１が仮接合されているだけであり、プレート部４１，５１への溶接熱の入力が非常に小さく、プレート部４１，５１の熱歪みは殆ど発生していない。また、フランジ部４３，５３が筒状部材１に溶接される前では、フランジ部４３，５３及び曲面部４２，５２にも溶接熱が入力されておらず、フランジ部４３，５３及び曲面部４２，５２の熱歪みは発生していない。それゆえ、フランジ部４３，５３を筒状部材１に溶接する際に、フランジ部４３，５３を精度良く筒状部材１に組み付けることができる。

【0042】

（４） プレート部４１，５１と曲面部４２，５２との間の境界からボルト穴４１ａ，５１ａまでの距離を短くとることができる。そのため、ボルト穴４１ａ，５１ａを基準とした曲面部４２，５２への入力モーメントを軽減できる。

【0043】

（５） 曲面部４２，５２が全体として滑らかに湾曲している。特に、側面部４２ｂと側面部５２ｂがそれぞれ傾斜部４２ａ，５２ａの側部から軸方向に湾曲している。よって、応力が曲面部４２，５２全体に分散される。

【0044】

（６） 側面部４２ｂと側面部５２ｂはそれぞれ傾斜部４２ａ，５２ａの側部から軸方向に湾曲している。そのため、軸方向の荷重が筒状部材１に作用した場合、ブラケット３０が軸方向に撓みにくい上、ブラケット３０の軸方向の耐荷重性及び耐疲労性が高い。径方向の荷重については、傾斜部４２ａ，５２ａがブラケット３０の耐荷重性及び耐疲労性に寄与する。

【0045】

（７） 荷重が筒状部材１に作用した場合でも、ブラケット３０の形状は隅肉溶接部４７，５７の応力の軽減に寄与する。

【0046】

（８） 側面部４２ｂと側面部５２ｂが互いに離間し、更に回り込み部４３ｂと回り込み部５３ｂが互いに離間しているため、空洞７３内に水が溜まりにくい。

【0047】

以上、本発明を実施するための形態について説明した。上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明の実施形態は本発明の趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。以下に説明する各変更点を組み合わせて適用してもよい。

【0048】

上記実施形態では、ブラケット３０はプレート部４１，５１の板厚の方向が軸方向となる向きに筒状部材１に固定されている。それに対して、ブラケット３０はプレート部４１，５１の板厚の方向が周方向となる向きに筒状部材１に固定されていてもよい。この場合、定着部４３ａ，５３ａは軸方向に延びていて、回り込み部４３ｂと回り込み部５３ｂがそれぞれ定着部４３ａ，５３ａの側の端部（軸端部）から周方向に互いに向かい合うように延び、側面部４２ｂと側面部５２ｂはそれぞれ傾斜部４２ａ，５２ａの側部から周方向に互いに向かい合うように湾曲している。

【0049】

上記実施形態では、フランジ部４３，５３が筒状部材１の外周面に溶接されている。それに対して、フランジ部４３，５３が溶接以外の接合手段（例えば、拡散接合）により筒状部材１の外周面に接合されていてもよい。

【符号の説明】

【0050】

１…筒状部材
３０…ブラケット
４０…ブラケットコンポーネント
４１…プレート部
４２…曲面部
４２ａ…傾斜部
４２ｂ…側面部
４３…フランジ部
４３ａ…定着部
４３ｂ…回り込み部
５０…ブラケットコンポーネント
５１…プレート部
５２…曲面部
５２ａ…傾斜部
５２ｂ…側面部
５３…フランジ部
５３ａ…定着部
５３ｂ…回り込み部
９０…ステー（固定部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】