(57)【要約】【課題】内燃機関に対して排気ガスの排気方向下流側に設けられ、中空状の一の排気系部品の端部が中空状の他の排気系部品に接合される排気装置を提供すること。【解決手段】排気管１８の延在方向の一部をＰＣＣＰシェル２３から構成し、このＰＣＣＰシェル２３を、多角形２４の面同士が一辺を共有し、多角形２４の面同士の一辺が山の稜線２４ａまたは谷２４ｂを形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成し、ＰＣＣＰシェル２３の山の頂部２４ｃから谷２４ｂまでの深さをα＜√２ｔに設定することで、ＰＣＣＰシェル２３の曲げ剛性が低くなるように多角形２４を形成する。【選択図】図２
2011043108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に対して排気ガスの排気方向下流側に設けられ、中空状の一の排気系部品の端部が中空状の他の排気系部品に接合される排気装置において、
前記一の排気系部品は、前記一の排気系部品の延在方向の少なくとも一部に周方向に沿った多面構造を有し、
前記多面構造は、隣接する多角形の面同士が一辺を共有し、前記多角形の面同士の一辺が山の稜線または谷を形成するようにして凹凸状に連接されることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
前記多面構造は、前記多角形の面の一辺によって構成される山の頂部から谷までの深さをαとし、前記多面構造の板厚をｔとしたとき、α＜√２・ｔとしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項３】
前記他の排気系部品は、マフラまたは触媒コンバータから構成され、前記一の排気系部品は、前記マフラまたは前記触媒コンバータの端部が接合される排気管から構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項４】
前記他の排気系部品は、排気管から構成され、前記他の排気系部品は、前記排気管の端部が接合されるマフラまたは触媒コンバータから構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項５】
前記他の排気系部品は、排気管、触媒コンバータおよびマフラの少なくとも１つ以上から構成され、前記一の排気系部品は、一端部が前記排気管、前記触媒コンバータおよび前記マフラの少なくとも１つ以上に接合され、他端部が支持部材に支持される少なくとも１つ以上のサポートブラケットから構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気装置に関し、特に、内燃機関に対して排気ガスの排気方向下流側に設けられ、中空状の一の排気系部品の端部が中空状の他の排気系部品に接合される内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等の車両の内燃機関に設けられる排気装置としては、フロントパイプ、触媒コンバータ、センターパイプ、マフラ、テールパイプ等の排気系部品が接続されて構成されており、この排気系部品は、通常、溶接による接合が採用されている。
ところで、溶接によって排気系部品が接合される排気装置にあっては、振動等が過度に大きいといった厳しい使用環境下において、排気系部品同士が接合された溶接部位に、外部からの入力振動に起因する大きな応力が集中してしまう傾向にある。
【０００３】
特に、外径の大きさが異なる排気系部品同士を溶接によって接合する場合には、外径が大きい方の排気系部品（マフラ、触媒コンバータ等）の外形を、例えば、外径が大きい方の排気系部品の一端部を先細りとなるように形成し、外径が大きい方の排気系部品の一端部に外径が小さい方の排気系部品の一端部を溶接によって接合することが多い。
【０００４】
このようにした場合の排気系部品の溶接部位は、一方の排気系部品の一端部に他方の排気系部品の一端部を挿通した後に、一方の排気系部品と他方の排気系部品の一端部を溶接することが多い。
このときには、一方の排気系部品の一端部に他方の排気系部品の一端部を挿通してそれぞれの一端部を接合する分だけ、接合部位において一方の排気系部品と他方の排気系部品の外径が大きく変化してしまう。
【０００５】
このように、溶接部位において外径が大きく変化する場合には、溶接部位に大きな応力が集中し易く、溶接部位の耐久性が悪化し易い。このため、例えば、排気管の一端部にマフラの一端部を溶接によって接合した場合には、溶接部位に応力が集中するのを防止するために、排気管の軸方向の一部分にフレキシブルチューブを設けることにより、フレキシブルチューブで溶接部位に応力が集中するのを緩和するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、図１２に示すように、マフラ１の一端部に排気管２の一端部を溶接（溶接個所を溶接部３で示す）した場合に、排気管２の一端部の内周面に中空のスリーブ部材４を溶接によって接合し、溶接部位を補強するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１７６６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の内燃機関の排気装置にあっては、排気系部品の接合部位に応力が集中するのを緩和するために、排気管にフレキシブルチューブを設けたり、スリーブ部材４を設けるようになっているため、排気系部品の部品点数が増大してしまい、排気装置の重量が増大するとともに排気装置の製造コストが増大してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、排気装置の重量が増大するのを防止するとともに排気装置の製造コストが増大するのを防止しつつ、排気系部品に外部振動が入力された場合に、排気系部品の接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる内燃機関の排気装置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】
【００１０】
本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記目的を達成するため、（１）内燃機関に対して排気ガスの排気方向下流側に設けられ、中空状の一の排気系部品の端部が中空状の他の排気系部品に接合される排気装置において、前記一の排気系部品は、前記一の排気系部品の延在方向の少なくとも一部に周方向に沿った多面構造を有し、前記多面構造は、隣接する多角形の面同士が一辺を共有し、前記多角形の面同士の一辺が山の稜線または谷を形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成されている。
【００１１】
この構成により、一の排気系部品の延在方向の少なくとも一部が、一の排気系部品の周方向に沿った多面構造を有し、多面構造が、隣接する多角形の面同士が一辺を共有し、多角形の面同士の一辺が山の稜線または谷を形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成されるので、多面構造の曲げ剛性が低くなるように多角形の形状を設定することにより、排気装置に外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気系部品に入力される応力を一の排気系部品の多面構造に分散させることができる。このため、排気系部品の接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる。
【００１２】
そして、一の排気系部品の少なくとも一部を多面構造にすることで、接合部位の耐久性を向上させることができるため、従来のようにフレキシブルチューブやスリーブ部材等を不要にでき、排気装置の重量が増大するのを防止することができるとともに、排気装置の製造コストが増大するのを防止することができる。
【００１３】
また、一の排気系部品の一部を多面構造とすることにより、内燃機関から排気装置に伝達される振動特性や車体から排気装置に伝達される振動特性に対して、排気装置の弾性振動の振動特性を調整することができ、排気装置と内燃機関や車体が共振してしまうのを防止することができる。
【００１４】
上記（１）に記載の内燃機関の排気装置において、（２）前記多面構造は、前記多角形の面の一辺によって構成される山の頂部から谷までの深さをαとし、前記多面構造の板厚をｔとしたとき、α＜√２・ｔとしたものから構成されている。
【００１５】
この構成により、多角形の面の一辺によって構成される山の頂部から谷までの深さをαとし、多面構造の板厚をｔとしたとき、α＜√２・ｔとしたので、延在方向に外径が一様な中空状のパイプに比べて、多面構造の断面二次モーメントを小さくすることができ、多面構造の曲げ剛性を低くすることができる。
【００１６】
上記（１）または（２）に記載の内燃機関の排気装置において、（３）前記他の排気系部品は、マフラまたは触媒コンバータから構成され、前記一の排気系部品は、前記マフラまたは前記触媒コンバータの端部が接合される排気管から構成されている。
【００１７】
この構成により、排気管、触媒コンバータ、排気管に外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管、触媒コンバータ、マフラに入力される応力を排気管の多面構造に分散させることができる。このため、マフラと排気管の接合部位または触媒コンバータと排気管の接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる。
【００１８】
上記（１）または（２）に記載の内燃機関の排気装置において、（４）前記他の排気系部品は、排気管から構成され、前記他の排気系部品は、前記排気管の端部が接合されるマフラまたは触媒コンバータから構成されている。
【００１９】
この構成により、排気管、触媒コンバータ、マフラに外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管、触媒コンバータ、マフラに入力される応力を触媒コンバータまたはマフラの多面構造に分散させることができる。このため、マフラと排気管との接合部位または触媒コンバータと排気管との接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる。
【００２０】
上記（１）または（２）に記載の内燃機関の排気装置において、（５）前記他の排気系部品は、排気管、触媒コンバータおよびマフラの少なくとも１つ以上から構成され、前記一の排気系部品は、一端部が前記排気管、前記触媒コンバータおよび前記マフラの少なくとも１つ以上に接合され、他端部が支持部材に支持される少なくとも１つ以上のサポートブラケットから構成されている。
【００２１】
この構成により、排気管、触媒コンバータ、マフラに外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管、触媒コンバータ、マフラに入力される応力をサポートブラケットの多面構造に分散させることができる。
このため、排気管、触媒コンバータまたはマフラとサポートブラケットとの接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、排気装置の重量が増大するのを防止するとともに排気装置の製造コストが増大するのを防止しつつ、排気系部品に外部振動が入力した場合に、排気系部品の接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる内燃機関の排気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、排気装置の側面図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、メインマフラの断面とメインマフラに接続される排気管の一部を断面で示す図である。
【図３】本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、ＰＣＣＰシェルの正面図である。
【図４】本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は、ＰＣＣＰシェルの切断方向を示す図であり、（ｂ）は、同図（ａ）の切断面Ａ−Ａで切断されたＰＣＣＰシェルの断面を示す図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は、一般的な中空のパイプの切断方向を示す図であり、（ｂ）は、同図（ａ）の切断面Ｂ−Ｂで切断された中空のパイプの断面を示す図である。
【図６】本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図であり、メインマフラと車体の取付け構造を示す図である。
【図７】本発明に係る内燃機関の排気装置の第２の実施の形態を示す図であり、メインマフラの下流側と車体の取付け構造を示す図である。
【図８】本発明に係る内燃機関の排気装置の第２の実施の形態を示す図であり、排気装置の上流側の上面図である。
【図９】本発明に係る内燃機関の排気装置の第２の実施の形態を示す図であり、サポートブラケットに設けられるＰＣＣＰシェルの正面図である。
【図１０】本発明に係る内燃機関の排気装置の第３の実施の形態を示す図であり、排気装置の側面図である。
【図１１】本発明に係る内燃機関の排気装置の第３の実施の形態を示す図であり、メインマフラの断面とメインマフラに接続される排気管の一部を断面で示す図である。
【図１２】従来のマフラの断面とマフラに接続される排気管の一部を断面で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る内燃機関の排気装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図６は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第１の実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関の排気装置１１は、内燃機関としてのエンジン１２から排気される排気ガスを外部に排出するものであり、エンジン１２に対して排気ガスの排気方向下流側の排気系部品から構成されるものである。
【００２５】
エンジン１２のシリンダブロックに設けられた燃焼室に連通する排気ポートには排気マニホールド１３が接続されており、この排気マニホールド１３は、例えば、４気筒エンジンであれば、エンジン１２の内部に設けられた４つの燃焼室に、エンジン１２のシリンダヘッドに設けられた排気ポートを介して接続される４つの枝管および枝管を集合する集合管とを含んで構成されている。
【００２６】
排気マニホールド１３にはフロントパイプを構成する排気管１４の一端部が接続されており、この排気管１４の他端部には触媒コンバータ１５の一端部が溶接によって接合されている。この触媒コンバータ１５には三元触媒が内蔵されており、この三元触媒は、エンジン１２から排気マニホールド１３および排気管１４を介して排出される排気ガス中の一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等を浄化するようになっている。
触媒コンバータ１５の他端部にはセンターパイプを構成する排気管１６の一端部が溶接によって接合されており、この排気管１６の他端部にはメインマフラ１７の一端部が溶接によって接合されている。
【００２７】
このメインマフラ１７の中央部分の外径は排気管１６の外径よりも大きく形成されており、メインマフラ１７の内部には拡張室１７ａ（図２参照）が形成されている。したがって、排気管１６からメインマフラ１７に導入される排気ガスは、メインマフラ１７の拡張室１７ａで膨張、共鳴、干渉等されることにより、エンジン１２の排気音が消音される。
【００２８】
また、メインマフラ１７の他端部にはリヤパイプを構成する排気管１８の一端部が溶接によって接合されており、この排気管１８の他端部にはサブマフラ１９の一端部が溶接によって接合されている。
このサブマフラ１９の中央部分の外径は、排気管１８の外径よりも大きく形成されており、サブマフラ１９の内部には拡張室が形成されている。したがって、排気管１８からサブマフラ１９に導入される排気ガスは、サブマフラ１９の拡張室で膨張、共鳴、干渉等されることにより、エンジン１２の排気音がより一層消音される。
【００２９】
図２において、メインマフラ１７の一端部１７ｂは、先細り形状となっており、メインマフラ１７の一端部１７ｂの内周面には排気管１６の他端部１６ａの外周部が接合され、メインマフラ１７の一端部１７ｂと排気管１６の他端部１６ａとは、溶接部２５ａによって接合されている。
【００３０】
また、メインマフラ１７の他端部１７ｃは、先細り形状となっており、メインマフラ１７の他端部１７ｃの内周面には排気管１８の一端部１８ａの外周部が挿通され、メインマフラ１７の他端部１７ｃと排気管１８の一端部１８ａとは、溶接部２５ｂによって接合されている。
【００３１】
このため、この排気管１６、１８の外径は、メインマフラ１７の一端部１７ｂおよび他端部１７ｃの外径よりも小径となっている。
【００３２】
また、サブマフラ１９の他端部にはテールパイプ２０の一端部が溶接によって接合されており、このテールパイプ２０の他端部は外気に連通している。したがって、エンジン１２から排気マニホールド１３に排気された排気ガスは、排気管１４、触媒コンバータ１５、排気管１６、メインマフラ１７、排気管１８、サブマフラ１９およびテールパイプ２０を介して外部に排出される。
【００３３】
なお、本実施の形態では、排気マニホールド１３、排気管１４、触媒コンバータ１５、排気管１６、メインマフラ１７、排気管１８、サブマフラ１９およびテールパイプ２０が中空状の排気系部品を構成しており、これら排気系部品がエンジン１２の排気装置１１を構成している。
【００３４】
また、触媒コンバータ１５は、山元触媒を内蔵する外筒が中空状に構成されている。また、排気管１４、１６、１８が一の排気系部品を構成し、触媒コンバータ１５、メインマフラ１７およびサブマフラ１９が他の排気系部品を構成している。
【００３５】
一方、排気管１４、１６、１８の延在方向の一部は、多面構造としてのＰＣＣＰシェル（Ｐｓｅｕｄｏ−Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｃａｖｅ  Ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ  Ｓｈｅｌｌ）２１〜２３を有している。
【００３６】
このＰＣＣＰシェル２１〜２３は、所謂、疑似円筒凹多面体と称するものであり、図３に示すように、隣接する多角形２４の面同士が一辺を共有し、多角形２４の面同士の一辺が山の稜線２４ａ（実線で示す）または谷２４ｂ（破線で示す）を形成するようにして凹凸状に連接される多面構造となっている。
【００３７】
ここで、ＰＣＣＰシェル２１〜２３の断面二次モーメント（曲げ剛性）は、多角形２４の面の一辺によって構成される山の頂部２４ｃと谷２４ｂの深さを調整することにより、剛性を小さくすることができるものと考えられる。
【００３８】
具体的には、図４（ａ）に示すように、ＰＣＣＰシェル２１〜２３を矢視Ａ−Ａ方向に切断したときのＰＣＣＰシェル２１〜２３の断面を図４（ｂ）で示したときに、多角形２４の山の頂部２４ｃと谷２４ｂとの深さをα、山の稜線２４ａの長さをλ、多面構造の板厚をｔ、山の稜線λの傾斜角をθとしたときに、ＰＣＣＰシェル２１〜２３の断面二次モーメントの平均値は、概ね下記の（１）で表される。
【数１】
2011043108.tif 000003
また、図５（ａ）に示すように、延在方向に外径が同一である一般的な中空のパイプ２６の矢視Ｂ−Ｂ方向に切断したときの中空のパイプ２６の断面を図５（ｂ）で示したときに、中空のパイプ２６の平板２６ａの軸方向長さをλ、平板２６ａの板厚をｔとしたときに、中空のパイプ２６の断面二次モーメントは、式の（２）で表される。
【数２】
2011043108.tif 000004
上記の（１）に基づいて求められるＰＣＣＰシェル２１〜２３の断面二次モーメントを、上記の（２）で求められる中空状のパイプ３６の断面二次モーメントよりも小さくするには、以下のようにすることが考えられる。
【数３】
2011043108.tif 000005
上記の式（３）にα＝λｓｉｎθを代入すると、ＰＣＣＰシェル２１〜２３の山の頂部２４ｃから谷２４ｂまでの深さをα＜√２ｔに設定すると、中空のパイプ２６に比べてＰＣＣＰシェル２１〜２３の断面二次モーメントを小さくする、すなわち、ＰＣＣＰシェル２１〜２３の曲げ剛性を小さくすることができるものと考えられる。
【００３９】
また、触媒コンバータ１５には中空状のサポートブラケット３２、３３が溶接によって接合されており、このサポートブラケット３２、３３は、触媒コンバータ１５に対して排気ガスの排気方向の上流側と下流側とに設けられている。
なお、本実施の形態で上流というのは、排気ガスの排気方向（流通方向）の上流を表し、下流というのは、排気ガスの排気方向の下流を表す。
【００４０】
また、メインマフラ１７には中空状のサポートブラケット３４、３５が溶接によって接合されており、このサポートブラケット３４、３５は、メインマフラ１７に対して排気ガスの排気方向の上流側と下流側に設けられている。
【００４１】
このサポートブラケット３２〜３５は、図６に示すように、それぞれサポートゴム３６、４１を介してサイドメンバーやクロスメンバー等の車体３８に取付けられている。
【００４２】
図６において、メインマフラ１７と車体３８の位置関係を説明する。なお、触媒コンバータ１５もメインマフラ１７と同様の構造で車体３８に取付けられているため、説明を省略する。
【００４３】
図６において、サポートブラケット３４、３５の一端部は、溶接部３９、４０によってメインマフラ１７に接合されており、このサポートブラケット３４、３５の他端部はサポートゴム３６、４１の挿通孔３６ａ、４１ａにそれぞれ挿通されている。
【００４４】
また、サポートゴム３６、４１の挿通孔３６ｂ、４１ｂにはサポートブラケット４２、４３の一端部がそれぞれ挿通されており、このサポートブラケット４２、４３の他端部は、溶接部４４、４５によって車体３８にそれぞれ接合されている。なお、サポートブラケット３４、３５、４２、４３は、メインマフラ１７および車体３８と一体化されていてもよい。
【００４５】
したがって、メインマフラ１７は、サポートブラケット３４、３５、サポートゴム３６、４１およびサポートブラケット４２、４３を介して車体３８に弾性的に取付けられることにより、サポートゴム３６、４１によって車体３８とメインマフラ１７との間で振動が伝達されることが抑制される。
【００４６】
また、触媒コンバータ１５もサポートブラケット３２、３３、図示しないサポートゴムおよび車体３８側のサポートブラケットを介して車体３８に弾性的に取付けられることにより、サポートゴムによって車体３８と触媒コンバータ１５との間で振動が伝達されることが抑制される。このようにして、排気装置１１が車体３８に取付けられることにより、車体３８と排気装置１１との間で振動が伝達されることが抑制される。
【００４７】
次に、作用を説明する。
エンジン１２や車体３８から排気装置１１に外部振動が入力した場合には、この外部振動は、外径が大きく変化する溶接部位に集中する。図２において、メインマフラ１７の他端部１７ｃと排気管１８の一端部１８ａの溶接部位（接合部位）３１ａに着目すると、メインマフラ１７の他端部１７ｃの内周面に排気管１８の一端部１８ａの外周部が挿通され、メインマフラ１７の他端部１７ｃと排気管１８の一端部１８ａとは、溶接部２５ｂによって接合されているため、溶接部位３１ａの断面積は、メインマフラ１７の他端部１７ｃの外径と同一となって排気管１８の一端部１８ａの外径よりも大きくなり、応力が溶接部位３１ａに集中し易くなる。また、メインマフラ１７の一端部１７ｂと排気管１６の他端部１６ａとの溶接部位（接合部位）３１ｂも同様である。
【００４８】
本実施の形態では、排気管１８が、排気管１８の延在方向の一部にＰＣＣＰシェル２３を有し、このＰＣＣＰシェル２３を、多角形２４の面同士が一辺を共有し、多角形２４の面同士の一辺が山の稜線２４ａまたは谷２４ｂを形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成した。
【００４９】
このため、ＰＣＣＰシェル２３の山の頂部２４ｃから谷２４ｂまでの深さをα＜√２ｔに設定することで、ＰＣＣＰシェル２３の曲げ剛性が低くなるように多角形２４を形成することにより、延在方向に外径が一様な中空状２６のパイプに比べて、ＰＣＣＰシェル２３の断面二次モーメントを小さくすることができ、ＰＣＣＰシェル２３の曲げ剛性を低くすることができる。
【００５０】
このため、排気装置１１に外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管１６、メインマフラ１７および排気管１８に入力される応力を排気管１６のＰＣＣＰシェル２２と排気管１８のＰＣＣＰシェル２３とに分散させることができる。この結果、排気管１６とメインマフラ１７との溶接部位３１ｂおよびメインマフラ１７と排気管１８との溶接部位３１ａとに応力が集中するのを緩和することができ、溶接部位３１ａ、３１ｂの耐久性を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、排気管１４が、排気管１４の延在方向の一部にＰＣＣＰシェル２１を有するので、排気管１４の他端部と触媒コンバータ１５の一端部の溶接部位に応力が集中するのを緩和することができ、この溶接部位の耐久性を向上させることができる。
【００５２】
このように本実施の形態では、排気管１４、１６、１８の延在方向の一部をＰＣＣＰシェル２１〜２３から構成することで、溶接部位３１ａ、３１ｂ等の耐久性を向上させることができるため、従来のようにフレキシブルチューブやスリーブ部材等を不要にでき、排気装置１１の重量が増大するのを防止することができるとともに、排気装置１１の製造コストが増大するのを防止することができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、排気管１４、１６、１８の延在方向の一部をＰＣＣＰシェル２１〜２３から構成することで、エンジン１２から排気装置１１に伝達される振動特性や車体３８から排気装置１１に伝達される振動特性に対して、排気装置１１の弾性振動の振動特性を調整することができるため、排気装置１１とエンジン１２とが共振したり、排気装置１１と車体３８とが共振してしまうのを防止することができる。
【００５４】
また、本実施の形態では、図１に示すように、排気管１８が曲げ部１８ｂを有しているため、エンジン１２や車体３８からの入力振動がこの曲げ部１８ｂに集中してしまうことが考えられる。
【００５５】
ところが、本実施の形態では、外部振動によって曲げ部１８ｂに入力される応力を排気管１８のＰＣＣＰシェル２３に分散させることができるため、曲げ部１８ｂに応力が集中するのを緩和することができ、排気管１８の耐久性を向上させることができる。
【００５６】
また、排気装置１１に外部振動が入力した場合等に、排気装置１１と周辺部材との干渉を避けるため、例えば、排気管１８の任意の部分を潰して排気管１８の外径形状を変化させるようにして、排気管１８と周辺部材との間に隙間を確保することがある。
【００５７】
この場合には、入力振動がこの潰し部に集中してしまうことが考えられるが、外部振動によって潰し部に入力される応力を排気管１８のＰＣＣＰシェル２３に分散させることができるため、この潰し部に応力が集中するのを緩和することができ、排気管１８の耐久性を向上させることができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、排気管１４、１６、１８の延在方向の一部に、多面構造として、円筒状のＰＣＣＰシェル２１〜２３を設けているが、この多面構造としては、円筒状のものである必要はなく、角筒状のものであってもよい。
【００５９】
また、排気管１４、１６、１８をＰＣＣＰシェル２１〜２３から構成してもよい。すなわち、排気管１４、１６、１８の外周部を延在方向に亘ってＰＣＣＰシェル２１〜２３から構成してもよい。
【００６０】
また、本実施の形態では、排気管１４、１６、１８の一部をＰＣＣＰシェル２１〜２３から構成しているが、排気管１４、１６、１８のうちのいずれか１つ以上の一部をＰＣＣＰシェルから構成してもよい。
【００６１】
（第２の実施の形態）
図７〜図９は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態では、サポートブラケット３２〜３５およびサポートブラケット４２、４３の延在方向の一部をＰＣＣＰシェルから構成したものである。
【００６３】
図７において、サポートブラケット３５、４３にＰＣＣＰシェル４６、４７を設けたものを示す。なお、本実施の形態では、図１に示すサポートブラケット３２〜３４、４２にもＰＣＣＰシェルが設けられているが、図示は、省略する。
また、ＰＣＣＰシェル４６、４７の構成は、第１の実施の形態のＰＣＣＰシェル２１〜２３と同一である。
本実施の形態では、サポートブラケット３２〜３５が一の排気系部品を構成し、触媒コンバータ１５およびメインマフラ１７が他の排気系部品を構成している。
【００６４】
すなわち、本実施の形態のサポートブラケット４３は、排気系部品を構成するものであり、一端部が溶接部４０によってメインマフラ１７に接合されているとともに、他端部が支持部材であるサポートゴム４１、サポートブラケット４３および車体３８に支持されている。
【００６５】
ここで、メインマフラ１７をサポートブラケット３５に溶接部４０によって接合した場合には、小径のサポートブラケット３５と大径のメインマフラ１７の溶接部位（接合部位）４８に応力が集中し易くなる。
【００６６】
本実施の形態では、サポートブラケット３５、４３が、サポートブラケット３５、４３の延在方向の一部にＰＣＣＰシェル４６、４７を有し、このＰＣＣＰシェル４６、４７を、図３に示すように、多角形２４の面同士が一辺を共有し、多角形２４の面同士の一辺が山の稜線２４ａまたは谷２４ｂを形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成した。
【００６７】
このため、ＰＣＣＰシェル４６、４７の山の頂部２４ｃから谷２４ｂまでの深さをα＜√２ｔに設定することで、ＰＣＣＰシェル４６、４７の曲げ剛性が低くなるように多角形２４を形成することにより、延在方向に外径が一様な中空状のパイプ２６に比べて、ＰＣＣＰシェル４６、４７の断面二次モーメントを小さくすることができ、ＰＣＣＰシェル４６、４７の曲げ剛性を低くすることができる。
【００６８】
このため、車体３８からメインマフラ１７に外部振動が入力した場合であっても、外部振動によってメインマフラ１７に入力される応力をサポートブラケット３５、４３のＰＣＣＰシェル４６、４７に分散させることができる。
【００６９】
この結果、メインマフラ１７とサポートブラケット３５の溶接部位４８およびサポートブラケット４７と車体３８との溶接部位（接合部位）４９に応力が集中するのを緩和することができ、溶接部位４８、４９の耐久性を向上させることができる。
【００７０】
また、サポートブラケット３２〜３５にＰＣＣＰシェル４６を設けることにより、サポートブラケット３２〜３５の結合剛性（車体３８が挙動した場合における触媒コンバータ１５およびメインマフラ１７の車体３８に対する挙動追従度合）を調整することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、サポートブラケット３５の延在方向の一部をＰＣＣＰシェル４６から構成すれば、メインマフラ１７とサポートブラケット３５との溶接部位４８に応力が集中するのを緩和することができるため、サポートブラケット４３にＰＣＣＰシェル４７を設けなくてもよい。この点については、サポートブラケット３２〜３４側も同様である。
【００７２】
また、サポートブラケット３２〜３５にＰＣＣＰシェル４６を設ければ、メインマフラ１７と排気管１６、１８との溶接部位３１ａ、３１ｂ等に応力が集中するのを緩和することができるため、排気管１４、１６、１８にＰＣＣＰシェル２１〜２３を設けるのを不要にすることもできる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、サポートブラケット３２〜３５、４２、４３の延在方向の一部をＰＣＣＰシェル４６、４７から構成しているが、サポートブラケット３２〜３５、４２、４３をＰＣＣＰシェル４６、４７から構成してもよい。すなわち、サポートブラケット３２〜３５、４２、４３の外周部を延在方向に亘ってＰＣＣＰシェル４６から構成してもよい。
【００７４】
また、排気装置１１のレイアウトや振動の大きさ等によっては、図８に示すように排気管１４をエンジン１２に連結される支持部材としての変速機ケース５１にサポートブラケット５２を介して連結するようにしてもよい。
【００７５】
図８において、排気管１４には排気系部品としての中空状のサポートブラケット５２の一端部が溶接部５３によって接合されており、このサポートブラケット５２の他端部は溶接部５４によって変速機ケース５１に接合されている。このサポートブラケット５２の外径は、排気管１４の外径よりも小さく形成されている。
【００７６】
図９に示すように、サポートブラケット５２は、サポートブラケット５２の延在方向の一部にＰＣＣＰシェル５５を有しており、このＰＣＣＰシェル５５は、第１の実施の形態のＰＣＣＰシェル２１〜２３と同一の構成を有している。なお、本実施の形態では、サポートブラケット５２が一の排気系部品を構成し、排気管１４が他の排気系部品を構成している。
【００７７】
本実施の形態では、サポートブラケット５２の延在方向の一部がＰＣＣＰシェル５５を有し、このＰＣＣＰシェル５５を、多角形２４の面同士が一辺を共有し、多角形２４の面同士の一辺が山の稜線２４ａまたは谷２４ｂを形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成した。
【００７８】
このため、ＰＣＣＰシェル５５の山の頂部２４ｃから谷２４ｂまでの深さをα＜√２ｔに設定することで、ＰＣＣＰシェル５５の曲げ剛性が低くなるように多角形２４を形成することにより、延在方向に外径が一様な中空状のパイプ２６に比べて、ＰＣＣＰシェル５５の断面二次モーメントを小さくすることができ、ＰＣＣＰシェル５５の曲げ剛性を低くすることができる。
【００７９】
このため、変速機ケース５１から排気管１４に外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管１４に入力される応力をサポートブラケット５２のＰＣＣＰシェル５５に分散させることができる。
【００８０】
この結果、排気管１４とサポートブラケット５２との溶接部位（接合部位）５６および変速機ケース５１とサポートブラケット５２との溶接部位５７に応力が集中するのを緩和することができ、溶接部位５６、５７の耐久性を向上させることができる。
【００８１】
また、サポートブラケット５２にＰＣＣＰシェル５５を設けることにより、サポートブラケット５２の結合剛性を調整することができる。
【００８２】
なお、本実施の形態では、サポートブラケット５２の延在方向の一部をＰＣＣＰシェル５５から構成しているが、サポートブラケット５２をＰＣＣＰシェル５５から構成してもよい。すなわち、サポートブラケット５２の外周部を延在方向に亘ってＰＣＣＰシェル５５から構成してもよい。
【００８３】
（第３の実施の形態）
図１０、図１１は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第３の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。
【００８４】
図１０、図１１において、メインマフラ１７は、メインマフラ１７の延在方向の一部にＰＣＣＰシェル６１を有しており、このＰＣＣＰシェル６１は、第１の実施の形態のＰＣＣＰシェル２１〜２３と同一の構成となっている。
但し、メインマフラ１７の外径は、排気管１４、１６、１８の外径よりも大径となっているため、ＰＣＣＰシェル６１の多角形２４は、ＰＣＣＰシェル２１〜２３の多角形２４よりも数が多くなっているか、面積が大きくなっている。
【００８５】
また、触媒コンバータ１５およびサブマフラ１９は、それぞれ触媒コンバータ１５およびサブマフラ１９の延在方向の一部にＰＣＣＰシェル６１を有している。なお、ＰＣＣＰシェル６１の機能は、メインマフラ１７のＰＣＣＰシェル６１の機能と同一であるため、図１１においては、メインマフラ１７について説明を行う。
本実施の形態では、触媒コンバータ１５、メインマフラ１７およびサブマフラ１９が一の排気系部品を構成し、排気管１４、１６、１８が他の排気系部品を構成している。
【００８６】
本実施の形態では、メインマフラ１７が、メインマフラ１７の延在方向の一部にＰＣＣＰシェル６１を有し、このＰＣＣＰシェル６１が、多角形２４の面同士が一辺を共有し、多角形２４の面同士の一辺が山の稜線２４ａまたは谷２４ｂを形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成されるようにした。
【００８７】
このため、ＰＣＣＰシェル６１の山の頂部２４ｃから谷２４ｂまでの深さをα＜√２ｔに設定することで、ＰＣＣＰシェル６１の曲げ剛性が低くなるように多角形２４の形状を形成することにより、延在方向に外径が一様な中空状のパイプ２６に比べて、ＰＣＣＰシェル６１の断面二次モーメントを小さくすることができ、ＰＣＣＰシェル６１の曲げ剛性を低くすることができる。
【００８８】
このため、排気装置１１に外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管１６、メインマフラ１７および排気管１８に入力される応力をメインマフラ１７のＰＣＣＰシェル６１に分散させることができる。
【００８９】
この結果、排気管１６とメインマフラ１７との溶接部位３１ｂおよびメインマフラ１７と排気管１８との溶接部位３１ａに応力が集中するのを緩和することができ、溶接部位３１ａ、３１ｂの耐久性を向上させることができる。
【００９０】
また、触媒コンバータ１５およびサブマフラ１９の延在方向の一部をＰＣＣＰシェル６１から構成したので、排気管１４の他端部と触媒コンバータ１５の一端部との溶接部位および排気管１８の他端部とサブマフラ１９の一端部との溶接部位に応力が集中するのを緩和することができ、この溶接部位の耐久性を向上させることができる。
【００９１】
このように本実施の形態では、触媒コンバータ１５、メインマフラ１７およびサブマフラ１９の延在方向の一部をＰＣＣＰシェル６１から構成することで、溶接部位３１ａ、３１ｂ等の耐久性を向上させることができる。
このため、従来のようにフレキシブルチューブやスリーブ部材等を不要にでき、排気装置１１の重量が増大するのを防止することができるとともに、排気装置１１の製造コストが増大するのを防止することができる。
【００９２】
また、本実施の形態では、触媒コンバータ１５、メインマフラ１７およびサブマフラ１９の延在方向の一部をＰＣＣＰシェル６１から構成することで、エンジン１２から排気装置１１に伝達される振動特性や車体３８から排気装置１１に伝達される振動特性に対して、排気装置１１の弾性振動の振動特性を調整することができるため、排気装置１１とエンジン１２や車体３８が共振してしまうのを防止することができる。
【００９３】
なお、本実施の形態では、触媒コンバータ１５、メインマフラ１７およびサブマフラ１９の延在方向の一部に、多面構造として、円筒状のＰＣＣＰシェル６１を設けているが、この多面構造としては、円筒状のものである必要はなく、多面構造からなるものであれば、角筒状のものであってもよい。
【００９４】
また、本実施の形態では、触媒コンバータ１５、メインマフラ１７およびサブマフラ１９をＰＣＣＰシェル６１から構成してもよい。すなわち、触媒コンバータ１５、メインマフラ１７およびサブマフラ１９の延在方向に亘ってＰＣＣＰシェル６１を設けてもよい。
【００９５】
また、本実施の形態では、触媒コンバータ１５、メインマフラ１７およびサブマフラ１９の一部をＰＣＣＰシェル６１から構成しているが、触媒コンバータ１５、メインマフラ１７およびサブマフラ１９のうちの少なくとも１つ以上の一部をＰＣＣＰシェルから構成してもよい。
なお、上記各実施の形態では、排気系部品が溶接によって接合されているが、接合部位は、溶接以外の方法によって接合するようにしてもよい。
【００９６】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００９７】
以上のように、本発明に係る内燃機関の排気装置は、排気装置の重量が増大するのを防止するとともに排気装置の製造コストが増大するのを防止しつつ、排気系部品に外部振動が入力した場合に、排気系部品の接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができるという効果を有し、内燃機関に対して排気ガスの排気方向下流側に設けられ、中空状の一の排気系部品の端部が中空状の他の排気系部品に接合される排気装置等として有用である。
【符号の説明】
【００９８】
１１  排気装置
１２  エンジン（内燃機関）
１３  排気マニホールド（排気系部品）
１４  排気管（他の排気系部品）
１６、１８  排気管（一の排気管部品、他の排気系部品）
１５  触媒コンバータ（一の排気系部品、他の排気系部品）
１６ａ  他端部
１７  メインマフラ（一の排気系部品、他の排気系部品）
１７ｂ、１８ａ  一端部
１７ｃ  他端部
１９  サブマフラ（一の排気系部品、他の排気系部品）
２０  テールパイプ（排気系部品）
２１〜２３  ＰＣＣＰシェル（多面構造）
２４  多角形
２４ａ  山の稜線
２４ｂ  谷
２４ｃ  山の頂部
２５ａ、２５ｂ、３９、４０  溶接部
３１ａ、３１ｂ  溶接部位（接合部位）
３２〜３５  サポートブラケット（一の排気系部品）
３６、４１  サポートゴム（支持部材）
３８  車体（支持部材）
４２、４３  サポートブラケット（支持部材）
４６、４７  ＰＣＣＰシェル
４８、４９  溶接部位（接合部位）
５１  変速機ケース（支持部材）
５２  サポートブラケット（一の排気系部品）
５３  溶接部
５５  ＰＣＣＰシェル
５６  溶接部位（接合部位）
６１  ＰＣＣＰシェル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011043108.tif 000011
【図７】
2011043108.tif 000012
【図８】
2011043108.tif 000013
【図９】
2011043108.tif 000014
【図１０】
2011043108.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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