(57)【要約】  【課題】球面継手を用いて排気管と消音器を接続させて、排気系に伝わる振動を低減させ、さらに球面継手が消音器の端板から突出するのを防止させ、かつ球面継手の構成要素の一部を共有化して部品点数を削減した車両用排気装置を提供すること。  【解決手段】消音器3に接続される排気管2aと、消音器3の端板4に接続されて消音器3の内部に延びる内部管20とを備え、排気管2aと内部管20の間を球面継手10を介して接続した車両の排気装置1において、排気管2aには球面継手10を挿入する挿入筒部11と球面継手10の軸方向の移動を規制する鍔部12とを形成し、かつ消音器3には球面継手10の球状外周面が摺動する球状内周面13を端板4に凹設した。  【選択図】図１
2005054628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消音器に接続される排気管と、前記消音器の端板に接続されて前記消音器の内部に延びる内部管とを備え、前記排気管と前記内部管の間を球面継手を介して接続した車両の排気装置において、前記排気管には前記球面継手を挿入する挿入筒部と前記球面継手の軸方向の移動を規制する鍔部とを形成し、前記消音器には前記球面継手の球状外周面が摺動する球状内周面を前記端板に凹設したことを特徴とする車両用排気装置。
【請求項２】
前記球状内周面の中心部には前記内部管を挿入する接続筒部が形成され、この接続筒部と前記内部管とが夫々の外周面側で溶接されることを特徴とする請求項１に記載の車両用排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球面継手を用いて部品を接続した車両用排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの振動や騒音は、エンジンマウント、消音器、エキゾーストパイプ、テールパイプ等を通じて車体に伝播される。この際、排気系の振動や音の大きさによっては、運転者に不快感を与え、車両品質の低下の原因にもなり得る。これは、車体に配置される排気系は細長くて振動しやすく、しかも振動の大きいエンジンに直接取り付けられるため、排気系自体が非常に大きな振動を生じやすいためである。このため、従来の車両用排気装置では、振動の伝達を防止するために様々な手段を備えている。例えば、図３に示すように、従来の車両用排気装置１’では、車体に取り付けられる際に、質量の集中する消音器３の前後にハンガ８を取り付けて、排気系に伝わる振動の低減を図っている。さらに、例えば、図４に示すように、エンジンＥ側に装着される排気管２ａと、消音器３の内部に向って延びる内部管２０との間に球面継手（球面ジョイント）１０を介装させて、振動の伝達の一層の低減を図っている。具体的には、排気管の途中を分割し、一方の排気管２ａの接続端部側に球面継手１０の軸方向の移動を規制する鍔部（固定フランジ）１２を備えるとともに、他方の排気管２０の接続端部側に球面継手１０の外周面が摺動する球状内周面１３を有するフランジ１３ａを備えて、両フランジ１２、１３ａ間に球面継手１０を挟み込むように接続している。但し、このように消音器３の入口部や出口部に球面継手１０を介装するためには、図４の符号Ｌ１に示すように、固定フランジ１２と消音器３の端板（エンドプレート）４との間に所定の取付間隔（直線部）Ｌ１を確保する必要があった。
しかし、このように球面継手１０を消音器３の端板４から外方に突出するように配置する結果、排気装置１’のレイアウトの自由度が制限される場合があった。例えば、消音器３に近接して配置された干渉物を避けるために排気管２ａの軸線を湾曲させる場合には、球面継手１０を装着するための直線部Ｌ１の確保が困難であった。また、直線部Ｌ１が確保できても排気管２ａの湾曲部の曲率が小さくなりすぎて、排気抵抗が増大する惧れがあった。さらに、排気装置１’に球面継手１０を装着すると部品点数が増加するため、例えば球面継手１０の構成要素の一部を排気装置１’の他の部品と共有化するように、部品点数の削減を図ることが望まれていた。しかしながら、従来、例えば、特許文献１〜３に記載のように、振動を低減させるために排気装置に球面継手を用いたものは複数あるが、球面継手が消音器３の端板４から突出するのを防止し、消音器３に近接して干渉物が配置される場合にも排気管２ａ、２ｂを湾曲させるスペースを確保し、さらに構成要素の一部を共有化して部品点数を削減することを可能にした車両用排気装置は公知ではなかった。
【特許文献１】実開昭６２−１８５８２２号公報
【特許文献２】実開平５−３６０１８号公報
【特許文献３】実用新案登録公報第２５５５９１６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、球面継手を用いて、消音器に接続される排気管と消音器の端板に接続された内部管とを接続させて、特に排気系に伝わる振動を低減させる場合において、さらに、球面継手が消音器の端板から突出するのを防止させるとともに、球面継手の構成要素の一部を共有化して部品点数を削減した車両用排気装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明においては、消音器に接続される排気管と、前記消音器の端板に接続されて前記消音器の内部に延びる内部管とを備え、前記排気管と前記内部管の間を球面継手を介して接続した車両の排気装置において、前記排気管には前記球面継手を挿入する挿入筒部と前記球面継手の軸方向の移動を規制する鍔部とを形成し、前記消音器には前記球面継手の球状外周面が摺動する球状内周面を前記端板に凹設したことを特徴とする。
【０００５】
また、請求項２に記載した発明においては、請求項１に記載されたものにおいて、前記球状内周面の中心部には前記内部管を挿入する接続筒部が形成され、この接続筒部と前記内部管とが夫々の外周面側で溶接されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は以上説明したように構成された車両用排気装置であるから、請求項１に記載の構成では、球面継手を用いて、消音器に接続される排気管と消音器の端板に接続された内部管とを接続させて、特に排気系に伝わる振動を低減させる場合において、さらに、球面継手が消音器の端板から突出するのを防止させるとともに、球面継手の構成要素の一部を共有化して部品点数を削減することができる。
【０００７】
請求項２に記載した発明によれば、上記効果に加え、球状内周面に形成した接続筒部と内部管との溶接部を消音器の内側に位置させることで、溶接部が露出された従来技術と比較して、錆の進行を防止することができる。
【０００８】
本発明に係る車両用排気装置は基本的には以上のように構成されるが、排気装置を搭載する車両やこのエンジンの種類によって限定されない。また、使用する消音器の種類は特定されず、例えば単純拡張型、内部エレメント式拡張型、共鳴拡張型、吸音型、さらにはこれらの組み合わせ型でもよい。また、使用される消音器は１つに限定されず、メーン消音器に組み合わせてサブ消音器を用いてもよい。この場合、サブ消音器と排気管との間に請求項１に記載のように球面継手を介装してもよい。また、車両用排気装置はさらに触媒や排気マニホールドを有していてもよく、この場合、これら部品と排気管との間に請求項１に記載のように球面継手を介装させることは可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施の形態に係る車両用排気装置１を添付した図を用いて説明する。
通常、車両の排気系は、エンジンＥの各シリンダから排出される排気を集合させる排気マニホールド、排気を車両後方の排出口Ｏに導く排気管（パイプ）２ａ、２ｂ、排気騒音を低減させる消音器（マフラ）３及び排気中の有害成分を無害物質に転換させる触媒等を有するように構成されている。図１は、この車両の排気系に用いられる、本発明の実施の形態に係る車両用排気装置１を示す図である。図示するように、車両用排気装置１は排気管２ａ、２ｂと排消音器３とを有している。この際、排気管２ａはエンジンＥ側に接続されるフロントパイプであり、また排気管２ｂは排出口Ｏ側に接続されるテールパイプである。但し、図１の斜線部に示すように、排気管２ａ、２ｂと消音器３との接合部に球面継手（球面ジョイント）１０を介装して可動とする。このように、排気装置１に球面継手１０を介装させることで、エンジンＥから排気装置１に伝わる振動を低減させて、運転者に不快感を与えることを遮断できるようにする。また、排気管２ａ、２ｂと消音器３の接続部に、特に曲げ応力に対応できるように排気管根元部への応力集中を緩和して、排気装置１の耐久性と信頼性を向上することができる。従って、例えば、図３に示すように、単に排気管２ａ、２ｂを消音器３に溶接固定する場合には、特に曲げ応力に十分な対応ができないため、従来の車両用排気装置１’では強度面を補強するために、符号９に示すようにスティフナを用いていたが、球面継手１０を利用することで係る部材の増加を抑えることができる。
【００１０】
また、本発明の実施の形態では、図４に示した従来技術と異なり、消音器３の内側に球面継手１０を位置させる。具体的には、排気管２ａの接続側の端部に球面継手を挿入する挿入筒部１１と球面継手１０の軸方向の移動を規制する鍔部（固定フランジ）１２とを備える。この鍔部１２は排気管２ａ、２ｂと一体形成されて備えられてもよく、または別体の部品を組み合わせて備えられてもよい。また、消音器３の端板４に球面継手１０の球状外周面が摺動する球状内周面１３を備える。このとき、球状内周面１３は端板４と一体に形成してもよく、別部品で形成して端板４に溶接してもよい。そして、鍔部１２と球状内周面１３との間に球面継手１０を挟み込む。このように消音器３の内側に球面継手１０を位置させるため、図１に示すように、鍔部１２と消音器３の端板４との間の間隔Ｌ２を、図４に示した従来の技術と比べて大幅に短縮できる（Ｌ２＜Ｌ１）。この結果、球面継手１０が消音器３の端板４から突出するのが防止され、排気装置１のレイアウトの自由度を高めることができる。従って、例えば、消音器３に接続される排気管２ａ、２ｂに直線部が少ししか取れない場合にも球面継手１０の装着が可能となるように、排気装置１のレイアウトの幅を広げることができる。また、直線部Ｌ２の確保のために、排気管２ａの湾曲部の曲率を必要以上に小さくさせて、排気抵抗を増大させることがない。また、このことは、排気系の最適化を進める上で有利であるだけでなく、排気装置１をよりコンパクトにまとめて車両の小型化を推進させたり、さらに排気管２ａ、２ｂの形状をより自由に定めて工業意匠の向上を図る上でも好ましい。
【００１１】
この際、本発明の実施の形態では、消音器２の端板４に、球面継手１０の球状外周面が摺動する球状内周面１３を一体に形成するように凹設する。このことは、例えば、図２に拡大して示すように、端板４の一部に孔を貫通するように穿設しながら押し込んで、この孔の円周部に湾曲面を形成するように端板４を変形させて、球状内周面１３を形成してもよい。この場合、端板４を一部塑性変形して球状内周面１３を形成することで、変形部の剛性を高めるようにしてもよい。あるいは、予め端板４と球状内周面１３に従った形状を有する金型を用いて、端板４と球状内周面１２とを一度に一体に形成してもよい。このように、本発明の実施の形態では球状内周面１３を消音器３の構成要素と一体に構成するため、排気装置１の部品点数を削減させることができる。従って、排気装置１の低コスト化を図る上で有利である。また、球状内周面１３と消音器と３を一体のアセンブリとして提供するため、排気装置１の組立工程を簡略化して、製造を容易にすることができる。さらに、異なる機種間で共通の排気装置１を搭載する場合にも、排気管２ａ、２ｂを変更するだけで、対応が可能になる。
【００１２】
尚、排気管２ａ内を流れる排気を内部管２０内に流動させるため、消音器３の端板４に設けた球状内周面１３に対して、内部管２０を消音器３の内部に向って延びるように接続する。さらに、この端板４に対して、ボルト５やナット６等により排気管２ａを締結する。例えば、図２に示すように、端板４に対して座面に突起部を設けた溶接ボルト５を溶接させる。そして、鍔部１２を貫通した溶接ボルト５の他端を、弾性体７を介してナット６で固定して、排気管２ａを端板４に締結する。この場合、排気管２ａ、２ｂと消音器３の接続部に弾性を付与することができる。
さらに、球状内周面１２の中心部に消音器３に向って延びる接続筒部（接続部）１４を備えて、この接続筒部１４に対して内部管２０を溶接する。図２を参照すると、例えば、接続筒部１４の内側に内部管２０を軸方向に一部嵌合させて、符号２１に示すように、内部管２０の接続側の外周面を接続筒部１４の内周面に当接させる。そして、符号１５に示すように、接続筒部１４と内部管２０の夫々の外周面側を一体に溶接する。この場合、溶接部１５は消音器３の内側に位置するため、溶接部１５が外部に露出されていた従来技術と比較して、錆の進行をより遅らせることができる。
但し、本発明に係る他の実施の形態では、接続筒部１４と内部管２０との接続方法は図示したものに限定されず、例えば、さらに接続筒部１４の内側から接続筒部１４と内部管２０の夫々の内周面側を一体に溶接してもよい。あるいは、接続筒部１４の外側に内部管２０を軸方向に一部嵌合させて、接続筒部１４と内部管２０の夫々の外周面側を一体に溶接させてもよい。さらに、接続筒部１４と内部管２０とを接続する際に、任意のシール部材を用いて気密漏れの防止をより確実にしてもよい。さらに、排気管２ａの内部に流れる高温の排気による熱害対策を十分にするため、接続筒部１４と内部管２０との材質の選定や、断熱材の選択等を適宜行ってもよい。
【００１３】
以上記載のように、本発明の実施の形態では、排気管２ａ、２ｂと消音器３との間に球面継手１０を介装させることで排気系に伝わる振動を低減させ、また排気管２ａ、２ｂの根元部での応力集中を緩和させる。この際、消音器３の内側に球面継手１０を配置させることで、消音器３の入口や出口側に十分なスペースがない場合にも排気管２ａ、２ｂを湾曲させて取り付けることができるように、排気装置１のレイアウトの自由度を高める。また、球状内周面１２を消音器３の端板４と一体に形成することで部品点数を削減し、製造を容易にする。但し、球面継手１０は常に消音器３の入口側と出口側の排気管２ａ、２ｂとの間に設けられる必要はなく、いずれか一方においてのみ設けられてもよい。また、本発明の実施の形態は、排気系に使用される上で、排気管２ａ、２ｂと消音器３の他、さらにサブ消音器や触媒、さらには排気マニホールド等を一体のアセンブリとして有していてもよく、この場合、これら部品と排気管との接続部に、上述のように球面継手を介装させて、排気系に伝わる振動の低減を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る、球面継手を利用した排気装置を示す図であって、継手部分を一部断面で示す図である。
【図２】図１の継手部分の拡大図である。
【図３】スティフナを用いて排気管との接続部を補強した従来の排気装置を示す図である。
【図４】球面継手を利用した従来の排気装置を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
Ｅ            エンジン
Ｏ            排出口
１、１’      車両用排気装置
２ａ、２ｂ    排気管
３            消音器
４            端板（エンドプレート）
１０          球面継手（球面ジョイント）
１１          挿入筒部
１２          鍔部（固定フランジ）
１３          球状内周面
１４          接続筒部（接続部）
２０          内部管
【図１】
2005054628.tif 000003
【図２】
2005054628.tif 000004
【図３】
2005054628.tif 000005
【図４】
2005054628.tif 000006