JP2016121642A - 排気系構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造でありながら、車両の振動に対するマフラと排気パイプとの接続部分の強度を十分に確保でき、耐久性に優れた排気系構造を提供すること。【解決手段】排気系構造１は、マフラ２と、下流側排気パイプ４と、を備えている。マフラ２は、筒状の本体部と、本体部の軸方向一方側を閉塞する第２エンドプレート２３と、第２エンドプレート２３を貫通するように配設され、下流側排気パイプ４に接続される第２インナパイプ２８と、を有する。第２エンドプレート２３には、マフラ２の軸方向に突出形成された筒状突出部２３１が設けられている。筒状突出部２３１内には、第２インナパイプ２８が筒状突出部２３１との間に所定の空間２９を設けて挿通配置されている。空間２９内には、下流側排気パイプ４の軸方向一端部が挿入配置されている。下流側排気パイプ４は、第２エンドプレート２３に対して溶接されている。【選択図】図２

Description

本発明は、排気系構造に関する。

従来、マフラと、そのマフラに接続され、排気流路を形成する一対の排気パイプと、を備えた排気系構造が知られている（特許文献１参照）。マフラは、筒状の本体部と、その本体部の軸方向両端を閉塞する一対のエンドプレートと、各エンドプレートを貫通するように配設され、排気パイプに接続される一対のインナパイプと、を有する。

このような排気系構造において、マフラの各エンドプレートには、マフラの軸方向外側に突出形成された筒状突出部が設けられている。筒状突出部内には、インナパイプの軸方向一端が挿入配置されている。インナパイプ内には、排気パイプの軸方向一端が挿入配置されている。排気パイプは、エンドプレートの筒状突出部及びインナパイプに対して溶接されている。

特開２００５−２５６７５４号公報

しかしながら、従来の排気系構造では、次のような問題があった。すなわち、排気系構造に車両の振動等の荷重が加わると、マフラの軸方向両端に応力が集中して発生する。そのため、マフラ（エンドプレートの筒状突出部及びインナパイプ）と排気パイプとの接続部分（溶接部分）の強度を十分に確保できない場合がある。

この場合、補強対策として、排気パイプの内側にさらに筒状の補強部材（補強パッチ）を設ける方法がある。しかしながら、別部材が必要となるため、部品点数や組み付け工数が増え、コスト増加につながる。また、排気パイプの材質や板厚を変更する方法もあるが、コスト増加や質量増加につながる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、簡易な構造でありながら、車両の振動に対するマフラと排気パイプとの接続部分の強度を十分に確保でき、耐久性に優れた排気系構造を提供しようとするものである。

本発明は、マフラと、該マフラに接続され、排気流路を形成する排気パイプと、を備え、前記マフラは、筒状の本体部と、該本体部の軸方向一方側を閉塞するエンドプレートと、該エンドプレートを貫通するように配設され、前記排気パイプに接続されるインナパイプと、を有し、前記エンドプレートには、前記マフラの軸方向に突出形成された筒状突出部が設けられ、該筒状突出部内には、前記インナパイプが前記筒状突出部との間に所定の空間を設けて挿通配置され、前記空間内には、前記排気パイプの軸方向一端部が挿入配置され、前記排気パイプは、前記エンドプレートに対して溶接されていることを特徴とする排気系構造である。

本発明の排気系構造において、マフラのエンドプレートには、筒状突出部が設けられている。筒状突出部内には、インナパイプが筒状突出部との間に所定の空間を設けて挿通配置されている。筒状突出部とインナパイプとの間に形成された空間内には、排気パイプの軸方向一端部が挿入配置されている。排気パイプは、エンドプレートに対して溶接されている。

すなわち、エンドプレートの筒状突出部とインナパイプとの間に、排気パイプを挿入して挟み込む構成となっている。そのため、排気パイプの内側に配置されたインナパイプが従来の補強部材の役割も果たすことになる。これにより、簡易な構造でありながら、マフラと排気パイプとの接続部分の強度を高めることができる。その結果、車両の振動に対して、マフラと排気パイプとの接続部分の強度を十分に確保でき、耐久性を向上させることができる。

また、従来のように、補強部材を設ける必要がなくなるため、部品点数や組み付け工数の削減を図ることができ、コストも低減できる。また、排気パイプ内の排ガスの流れも良好となる。また、排気パイプが薄肉となった場合でも、排気パイプの内側にインナパイプが配置されているため、排気パイプとエンドプレートとの溶接時の溶け落ち（熱容量差に起因する溶け落ちによる排気パイプの凹みや孔開き等）を防止でき、量産時の生産性を向上させることができる。

このように、本発明によれば、簡易な構造でありながら、車両の振動に対するマフラと排気パイプとの接続部分の強度を十分に確保でき、耐久性に優れた排気系構造を提供することができる。

前記排気系構造において、前記インナパイプの軸方向一端は、前記排気パイプと前記エンドプレートとを溶接した溶接部よりも前記マフラの軸方向外側にあってもよい。この場合には、マフラと排気パイプとの接続部分の強度をより一層高めることができ、耐久性をさらに向上させることができる。

また、前記エンドプレートの前記筒状突出部は、前記排気パイプの厚み以上の厚みであってもよい。この場合には、排気パイプの内側に配置されたインナパイプによって、排気パイプとエンドプレートとの溶接時の溶け落ち（熱容量差に起因する溶け落ちによる排気パイプの凹みや孔開き等）を防止するという効果をより有効に発揮することができる。

排気系構造を示す断面説明図である。 マフラの第２インナパイプと下流側排気パイプとの連結部分を拡大して示した断面説明図である。 マフラの第２インナパイプと下流側排気パイプとの連結部分を拡大して示した断面説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（実施形態１）
図１、図２に示すように、本実施形態の排気系構造１は、マフラ２と、マフラ２に接続され、排気流路を形成する下流側排気パイプ（排気パイプ）４と、を備えている。マフラ２は、筒状の本体部２１と、本体部２１の軸方向一方側を閉塞する第２エンドプレート（エンドプレート）２３と、第２エンドプレート２３を貫通するように配設され、下流側排気パイプ４に接続される第２インナパイプ（インナパイプ）２８と、を有する。

第２エンドプレート２３には、マフラ２の軸方向に突出形成された筒状突出部２３１が設けられている。筒状突出部２３１内には、第２インナパイプ２８が筒状突出部２３１との間に所定の空間２９を設けて挿通配置されている。空間２９内には、下流側排気パイプ４の軸方向一端部が挿入配置されている。下流側排気パイプ４は、第２エンドプレート２３に対して溶接されている。以下、この排気系構造１の詳細について説明する。

図１に示すように、排気系構造１は、車両の床下に設置され、エンジン（内燃機関）から排出された排ガス（排気）の流路となる排気流路を形成している。排気系構造１は、マフラ２と、マフラ２の上流側に配置された上流側排気パイプ３と、マフラ２の下流側に配置された下流側排気パイプ４と、を有する。

マフラ２は、楕円筒状の本体部２１と、本体部２１の上流側開口部を閉塞する板状の第１エンドプレート２２と、本体部２１の下流側開口部を閉塞する板状の第２エンドプレート２３と、を有する。なお、本体部２１の断面形状は楕円形に限られず、円形でもよいし、その他の形状でもよい。

マフラ２の内部は、板状のセパレータ２４によって、第１室（拡張室）２５及び第２室（共鳴室）２６の２室に区画されている。第１室２５は、第１エンドプレート２２とセパレータ２４との間に形成されている。第２室２６は、セパレータ２４と第２エンドプレート２３との間に形成されている。

また、マフラ２は、エンジンからの排ガスをマフラ２内に導入する第１インナパイプ（インレットパイプ）２７を有する。第１インナパイプ２７は、第１エンドプレート２２及びセパレータ２４を貫通するように配置されている。第１インナパイプ２７は、その下流端を第２室２６に開口させている。第１室２５において、第１インナパイプ２７には、その第１インナパイプ２７の内部空間と第１室２５とを連通する複数の貫通孔（図示略）が設けられている。

また、マフラ２は、マフラ２内に導入された排ガスを排出する第２インナパイプ（アウトレットパイプ）２８を有する。第２インナパイプ２８は、セパレータ２４及び第２エンドプレート２３を貫通するように配置されている。第２インナパイプ２８は、その上流端を第１室２５に開口させている。

図２に示すように、マフラ２において、第２エンドプレート２３には、マフラ２の軸方向外側に突出形成された円筒状の筒状突出部２３１が設けられている。筒状突出部２３１は、バーリング加工により形成されている。筒状突出部２３１内には、第２インナパイプ２８が挿通配置されている。第２インナパイプ２８は、筒状突出部２３１との間に所定の間隔を設けて配置されている。すなわち、筒状突出部２３１と第２インナパイプ２８との間には、周方向に空間２９が形成されている。

下流側排気パイプ４の一端部（上流端部）は、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１と第２インナパイプ２８との間に形成された空間２９内に挿入配置されている。すなわち、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１の内側には、下流側排気パイプ４が配置され、その下流側排気パイプ４の内側には、第２インナパイプ２８が配置されている。

第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１と下流側排気パイプ４とは、溶接により連結されている。具体的には、筒状突出部２３１の先端と下流側排気パイプ４の外周面とが周方向全体に渡って溶接されている。筒状突出部２３１と下流側排気パイプ４とは、溶接部５２により接合されている。筒状突出部２３１は、下流側排気パイプ４の厚み（板厚）以上の厚み（板厚）である。

第２インナパイプ２８は、下流側排気パイプ４の内側に挿入又は圧入されている。第２インナパイプ２８は、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１よりもマフラ２の軸方向外側に突出するように配置されている。第２インナパイプ２８の下流端は、溶接部５２よりもマフラ２の軸方向外側にある。

ここで、マフラ２と下流側排気パイプ４との組み付け手順について簡単に説明する。まず、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１内に第２インナパイプ２８を挿通配置したマフラ２を準備する。次いで、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１と第２インナパイプとの間に形成された空間２９内に、下流側排気パイプ４の上流端部を挿入配置する。次いで、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１の先端と下流側排気パイプ４の外周面とを周方向全体に渡って溶接する。以上により、マフラ２と下流側排気パイプ４との接続を完了する。

また、図１に示すように、マフラ２において、第１エンドプレート２２側も、第２エンドプレート２３側と同様の構造となっている。すなわち、第１エンドプレート２２には、筒状突出部２２１が設けられている。筒状突出部２２１内には、筒状突出部２２１との間に所定の間隔を設けて第１インナパイプ２７が挿通配置されている。

上流側排気パイプ３の一端部（下流端部）は、筒状突出部２２１と第１インナパイプ２７との間に形成された空間内に挿入配置されている。筒状突出部２２１と上流側排気パイプ３とは、溶接部５１により接合されている。筒状突出部２２１は、上流側排気パイプ３の厚み（板厚）以上の厚み（板厚）である。第１インナパイプ２７は、上流側排気パイプ３の内側に挿入又は圧入されている。第１インナパイプ２７の上流端は、溶接部５１よりもマフラ２の軸方向外側にある。

次に、本実施形態の排気系構造１における作用効果を説明する。
本実施形態の排気系構造１において、マフラ２の第２エンドプレート２３には、筒状突出部２３１が設けられている。筒状突出部２３１内には、第２インナパイプ２８が筒状突出部２３１との間に所定の空間２９を設けて挿通配置されている。筒状突出部２３１と第２インナパイプ２８との間に形成された空間２９内には、下流側排気パイプ４の軸方向一端部（上流端部）が挿入配置されている。下流側排気パイプ４は、エンドプレート２３（本実施形態では筒状突出部２３１）に対して溶接されている。

すなわち、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１と第２インナパイプ２８との間に、下流側排気パイプ４を挿入して挟み込む構成となっている。そのため、下流側排気パイプ４の内側に配置された第２インナパイプ２８が従来の補強部材の役割も果たすことになる。これにより、簡易な構造でありながら、マフラ２と下流側排気パイプ４との接続部分の強度を高めることができる。その結果、車両の振動に対して、マフラ２と下流側排気パイプ４との接続部分の強度を十分に確保でき、耐久性を向上させることができる。

また、従来のように、補強部材を設ける必要がなくなるため、部品点数や組み付け工数の削減を図ることができ、コストも低減できる。また、下流側排気パイプ４内の排ガスの流れも良好となる。また、下流側排気パイプ４が薄肉となった場合でも、下流側排気パイプ４の内側に第２インナパイプ２８が配置されているため、下流側排気パイプ４と第２エンドプレート２３との溶接時の溶け落ち（熱容量差に起因する溶け落ちによる下流側排気パイプ４の凹みや孔開き等）を防止でき、量産時の生産性を向上させることができる。

また、本実施形態において、第２インナパイプ２８の軸方向一端（下流端）は、下流側排気パイプ４と第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１とを溶接した溶接部５２よりもマフラ２の軸方向外側にある。そのため、マフラ２と下流側排気パイプ４との接続部分の強度をより一層高めることができ、耐久性をさらに向上させることができる。

また、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１は、下流側排気パイプ４の厚み以上の厚みである。そのため、下流側排気パイプ４の内側に配置された第２インナパイプ２８によって、下流側排気パイプ４と第２エンドプレート２３（本実施形態では筒状突出部２３１）との溶接時の溶け落ち（熱容量差に起因する溶け落ちによる下流側排気パイプ４の凹みや孔開き等）を防止するという効果をより有効に発揮することができる。

また、マフラ２において、第１エンドプレート２２側も、第２エンドプレート２３側と同様の構造となっている。そのため、第１エンドプレート２２側でも、上述した第２エンドプレート２３側と同様の作用効果が得られる。すなわち、車両の振動に対して、マフラ２と上流側排気パイプ３との接続部分の強度を十分に確保でき、耐久性を向上させることができる。また、マフラ２全体として、車両の振動に対する強度を高めることができ、耐久性を向上させることができる。

このように、本実施形態によれば、簡易な構造でありながら、車両の振動に対するマフラ２と排気パイプ（上流側排気パイプ３、下流側排気パイプ４）との接続部分の強度を十分に確保でき、耐久性に優れた排気系構造１を提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図３に示すように、排気系構造１において、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１の構成を変更した例である。なお、実施形態１と同様の構成及び作用効果については説明を省略する。

同図に示すように、マフラ２において、第２エンドプレート２３には、マフラ２の軸方向内側に突出形成された円筒状の筒状突出部２３１が設けられている。筒状突出部２３１内には、第２インナパイプ２８が挿通配置されている。下流側排気パイプ４の上流端部は、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１と第２インナパイプ２８との間に形成された空間２９内に挿入配置されている。下流側排気パイプ４の上流端は、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１の先端よりもマフラ２の軸方向内側にある。

第２エンドプレート２３と下流側排気パイプ４とは、溶接により連結されている。具体的には、第２エンドプレート２３の外表面と下流側排気パイプ４の外周面とが周方向全体に渡って溶接されている。第２エンドプレート２３と下流側排気パイプ４とは、溶接部５２により接合されている。

第２インナパイプ２８は、下流側排気パイプ４の内側に圧入されている。第２インナパイプ２８は、第２エンドプレート２３よりもマフラ２の軸方向外側に突出するように配置されている。第２インナパイプ２８の下流端は、溶接部５２よりもマフラ２の軸方向外側にある。

なお、本実施形態では、マフラ２の第２エンドプレート２３側の構造について説明したが、第１エンドプレート２２側も同様の構成としてもよいし、異なる構成（例えば実施形態１の構成）としてもよい。

（その他の実施形態）
なお、本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

（１）上述の実施形態において、マフラ２の第１エンドプレート２２側及び第２エンドプレート２３側の両方において、本発明のマフラ２と排気パイプ（上流側排気パイプ３、下流側排気パイプ４）との接続構造を採用しているが、例えば、マフラ２の第１エンドプレート２２側のみ、第２エンドプレート２３側のみに採用する構成としてもよい。

（２）上述の実施形態において、第２インナパイプ２８（第１インナパイプ２７）は、下流側排気パイプ４（上流側排気パイプ３）の内側に挿入又は圧入されているが、例えば、第２インナパイプ２８（第１インナパイプ２７）を下流側排気パイプ４（上流側排気パイプ３）の内側に挿入配置し、第２エンドプレート２３の筒状突出部２３１（第１エンドプレート２２の筒状突出部２２１）と下流側排気パイプ４（上流側排気パイプ３）と第２インナパイプ２８（第１インナパイプ２７）とを溶接により接合する構成としてもよい。

（３）上述の実施形態において、マフラ２の内部は、１つのセパレータ２４によって第１室２５及び第２室２６の２室に区画されているが、例えば、複数のセパレータによって３室以上に区画されていてもよい。また、マフラ２の内部構造は、従来公知の種々様々な構造を採用することができる。

１…排気系構造
２…マフラ
２１…本体部
２２…第１エンドプレート（エンドプレート）
２２１…筒状突出部
２３…第２エンドプレート（エンドプレート）
２３１…筒状突出部
２７…第１インナパイプ（インナパイプ）
２８…第２インナパイプ（インナパイプ）
３…上流側排気パイプ（排気パイプ）
４…下流側排気パイプ（排気パイプ）

Claims (3)

1. マフラと、
   該マフラに接続され、排気流路を形成する排気パイプと、を備え、
   前記マフラは、筒状の本体部と、該本体部の軸方向一方側を閉塞するエンドプレートと、該エンドプレートを貫通するように配設され、前記排気パイプに接続されるインナパイプと、を有し、
   前記エンドプレートには、前記マフラの軸方向に突出形成された筒状突出部が設けられ、
   該筒状突出部内には、前記インナパイプが前記筒状突出部との間に所定の空間を設けて挿通配置され、
   前記空間内には、前記排気パイプの軸方向一端部が挿入配置され、
   前記排気パイプは、前記エンドプレートに対して溶接されていることを特徴とする排気系構造。
2. 前記インナパイプの軸方向一端は、前記排気パイプと前記エンドプレートとを溶接した溶接部よりも前記マフラの軸方向外側にあることを特徴とする請求項１に記載の排気系構造。
3. 前記エンドプレートの前記筒状突出部は、前記排気パイプの厚み以上の厚みであることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気系構造。