JP2962638B2 - 排気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車輌の排気装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、車輌用内燃機関の排気系は、エン
ジンの揺動にある程度追従して揺動できるようにサポー
トゴム等を介して、車輌へルーズに吊持されている。

【０００３】しかし、エンジンを車輌進行方向に対して
横向きに搭載する車輌の場合には、エンジンのクランク
軸を中心とするローリングが前方排気系を車輌前後方向
に激しく揺するため、この揺動力を吸収し後方排気管に
伝えないように、排気系の途中に金属ベローズを有する
フレキシブル継手を設けている。この種の排気系を図９
に示す。１は横置きエンジン、２はエンジンローリング
中心、３はインテークマニホールド、４はエキゾースト
マニホールド、５はフロントパイプ、６はエキゾースト
スティ、７はフレキシブル継手、８は触媒コンバータ、
９はサブマフラ、１０はメインマフラ、１１はサポート
ゴム、１２はサポートブラケット、１３は車体床部で、
フレキシブル継手７より上流は前方排気系、後流部分は
後方排気系を構成している。

【０００４】フレキシブル継手７の金属ベローズは、前
方排気系からの揺動力を吸収し、かつダンピングするた
めにある程度のばね定数が設定されている。このような
排気系において、エンジンのローリングによりフロント
パイプが矢印Ａのように動くと、その力は、一部は金属
ベローズによって減衰されるが、一部は金属ベローズを
通過して、後方排気管は金属ベローズによって加振され
て、矢印Ｂのように揺動する。これは、金属ベローズが
バネ定数を有しているためである。更に、後方排気管は
路面振動によっても上下・左右・前後に加振され、一層
大きく揺動する。このようにフレキシブル継手７の金属
ベローズの前後でモードの異なる揺動が発生するので、
金属ベローズは、引張／圧縮、曲げ、剪断の各応力を激
しく受け、その耐久寿命が著しく悪化する。特に排気系
の大揺動時（前後管の大相対変位時）には破損に至ると
いう問題点があった。

【０００５】又、最近の車輌の排気系は、静音化・高浄
化率等の時代の要請から、マフラ、触媒コンバータの大
容量化・複数化による質量増加が避けられない。そのた
め、後方排気系の揺動質量が増加するので、これに対処
すべく金属ベローズをより一層高剛性化（高ばね定数
化）すると、高剛性化は柔軟性とは背反であるので、振
動吸収作用が損なわれて騒音と振動が悪化する。

【０００６】そこで、金属ベローズの代りにピンジョイ
ント型フレキシブルパイプやボールジョイント等を使っ
て剪断・引張／圧縮方向の動きを規制し、継手に曲げの
自由度だけをもたせることが行なわれているが、依然と
して後方排気系は金属ベローズを介して前方排気系によ
って加振されて揺動するので、前記問題点は解消しな
い。又、動き（自由度）を拘束する分だけフレキシブル
継手のフレキシビリティが阻害されるため、騒音と振動
は悪化すると共に、摺動部があるのでその分信頼性に欠
ける。つまり、継手がバネ定数を有しているとともに質
量の大きな後方排気系を揺動させている限り、フレキシ
ブル継手の諸問題は解決しない。

【０００７】実開昭６２−７９９１８号公報、実開昭６
０−１９０９３１号公報及び実開昭６１−６９４１９号
公報には、サブマフラの前後アウタプレートをドーナツ
状のフレキシブル板で構成して、前管と後管との間の緩
衝部とする技術が開示されている。これらのものは、緩
衝部としてのサブマフラが車体に支持されていないた
め、緩衝部（サブマフラ）自身を支えるためと、排気管
のアライメントを維持するために、フレキシブル板にか
なりの剛性（ばね定数）を持たせねばならず、やはり前
述の問題点を解消できない。

【０００８】実公昭６２−１３７９号公報には、内燃機
関の前後の排気管を可撓性のベローズを有するフレキシ
ブルパイプで連結した排気装置において、エンジンのク
ランク軸を中心とするローリングセンタの直下にフレキ
シブルパイプを配置すると共に、フレキシブルパイプ後
方の排気管に設けたブラケットを前方に延ばして、フレ
キシブルパイプの長手方向ほぼ中央部の周辺位置におい
てエンジン支持メンバーに弾性体を介して支持させたも
のが開示されている。この従来技術では、フレキシブル
パイプのベローズが、剪断曲げに対してはベローズ両端
の排気管との結合部に応力が集中して強度上好ましくな
いが、曲げや捩り変形に対しては応力が分散して強度的
に好ましいという特性を持っていることを活用し、上記
の構造にすることでフレキシブルパイプのベローズの変
位量を小さくし、ベローズの大きさを小形化でき、コス
ト的及びスペース的に有利であるとしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術のう
ち、実公昭６２−１３７９号公報の排気装置では、エン
ジン直下にフレキシブルパイプを配置するスペースが無
くて搭載困難であり、かつ、フレキシブルパイプの動ス
ペースを確保することが困難であるという問題点があっ
た。又、フレキシブルパイプ後方の排気系が揺動可能で
あり、その結果としてフレキシブルパイプの変形量を大
きくしているという問題点もあった。更に又、依然とし
てベローズにとって最も苦手な剪断曲げが残るのでフレ
キシブルパイプの負担が大きく耐久性に難点がある等の
問題点があった。そこで、本発明はこれらの問題点や、
前記他の従来技術における問題点を解消できる車輌用内
燃機関の排気装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は触媒コンバータやマフラ等の容積部を排
気管と連結して構成した車両の排気装置であって、エン
ジンに支持されエンジンと同相で揺動する部分と車両に
吊持された部分とから成る排気装置において、車両に吊
持された部分の容積部のうちで最上流に位置する容積部
の一部に弱剛性部を設けて該弱剛性部に排気管端を嵌装
すると共に、前記最上流の容積部以降の排気系を揺動不
可能に車両へ支持したことを特徴とする。

【００１１】エンジンローリングと同心の円の接線と、
弱剛性部の軸心とを平行に配置すると効果的である。
又、弱剛性部を同心円状の山部を有するコルゲート状ダ
イアフラムとするとよい。

【００１２】更に弱剛性部を耐熱性を有する繊維体とし
てもよい。

【００１３】

【作用】弱剛性部がフレキシブル継手として作用する
が、この部分は排気管の支持と振動減衰から開放されシ
ール機能のみでよいため、極めて柔軟（つまり、低剛性
・極低ばね定数）に設定可能であり、エンジンに支持さ
れエンジンと同相で揺動する部分、すなわち前方排気系
から、車両に吊持された部分、すなわち後方排気系への
振動の伝達を完全に遮断する。又、後方排気系は車体に
強固に固定できるので、マフラ・触媒コンバータの大容
量化・複雑化による質量増加に対応できる。逆に、同じ
仕様なら、全体に渡って強度を下げられるので、大幅な
軽量化が可能である。質量の大きい後方排気系が車体に
強固に固定されて揺動しないので、車室への騒音と振動
の伝達を低減できる。更に又、エキゾーストマニホール
ドとフロントパイプからなる前方排気系も、後方排気系
の支持や動きから完全に自由となり、耐久性が向上す
る。

【００１４】そして、エンジンローリング中心と同心の
円の接線と弱剛性部の軸心とを平行にしたものでは、弱
剛性部の偏動を防いで、その耐久性を向上する。又、弱
剛性部をコルゲート状ダイアフラムとすることで、より
その効果が高められる。

【００１５】

【実施例】図１〜図４は本発明の第１実施例で、１は横
置きエンジン、２はエンジン１のローリング中心、３は
インテークマニホールド、４Ａはエキゾーストマニホー
ルドと触媒コンバータとを一体化したいわゆるマニバー
タ、５はフロントパイプ、６はエキゾーススティ、９Ａ
と１０はそれぞれ容積部としてのサブマフラとメインマ
フラである。サブマフラ９Ａは楕円筒形のアウタシェル
９ａの前端に同心円状の山部を有するコルゲート状ダイ
アフラムからなる弱剛性部９ｂがアウタプレートとして
固着されており、その中心にフロントパイプ５の後端
（図示右端）を嵌挿し溶接等で気密に結合してある。サ
ブマフラ９Ａの後部アウタプレート９ｃには排気管１４
の前端が結合され、この排気管１４の後端（図示右端）
はメインマフラ１０の前部に結合されている。

【００１６】サブマフラ９Ａは、そのアウタシェル９ａ
の前後部の各上部に脚９ｄ，９ｅが設けてある。車体床
面１３に固定した取付部１５，１６にゴム等の弾性部材
１７，１８を介して脚９ｄ，９ｅを当接し、取付部１
５，１６に固定したボルト１９にナット２０を締め付け
てサブマフラを、車体に略リジッドに取り付けてある。
このとき、フロントパイプ５の後端は、エンジンの非揺
動状態にて弱剛性部を構成するコルゲート状ダイアフラ
ムの中心位置に配されるようにする。

【００１７】メインマフラ１０は、車輌床面に固定した
取付部２１に弾性部材２２を介して略リジッドに取り付
けてある。容積部としてのサブマフラを弾性部材１７，
１８を介して車輌床部へ略リジッドに取り付けるのは、
容積部内の排気ガスエネルギーによって起こる容積部の
微振動を吸収するためで、容積部が揺動しない程度のコ
ンプライアンスを持たせる。容積部であるサブマフラ９
より下流の排気系は図１のように弾性部材２２を介して
略リジッドに車輌床面に固定する代りに、従来のように
サポートゴムで吊持しても良く、いずれにしろ後方排気
系の揺動はない。

【００１８】なお、上述の第１実施例の説明で、前方排
気系は、弱剛性部９ｂとフロントパイプ５の後端との結
合部より上流（前方）の排気系のことを、又、後方排気
系は、前記結合部より下流（後方）の排気系のことをい
う。そして、この実施例でいう最上流に位置する容積部
としては、サブマフラ９Ａに限らず、触媒コンバータ、
パティキュレートトラッパ等何でもよい。又、弱剛性部
は、金属ダイアフラムに限らず、耐熱性とシール性を満
すもので、極低剛性が得られるものであればよい。例え
ば極めて柔軟な繊維体でも良い。繊維体の場合は、フロ
ントパイプやマフラ外筒とは接着等で固定する。柔軟性
については、±数度程度のエンジンの最大傾斜角時にフ
ロントパイプ５の軌跡に追従できれば良い。図４（ａ）
（ｂ）（ｃ）は弱剛性部９ｂの作動概念図で、同図
（ａ）はエンジンの非揺動時であるニュートラル状態、
同図（ｂ）はエンジン後傾時、同図（ｃ）はエンジン前
傾時の態様で、容積部としてのサブマフラ９Ａのアウタ
シェル９ａは固定のまゝ動かず、エンジンの後傾、前傾
に応じてフロントパイプ５が傾き、弱剛性部５ｂがそれ
に追従して撓むことで振動を吸収する。なお、図１
（ｂ）で、符号２３は、グラスウールを示す。

【００１９】図５の第２実施例は、本発明の請求項２に
対応するものである。フロントパイプ５が弱剛性部９ｂ
を構成するコルゲート状ダイアフラムに嵌挿された点に
おいて、エンジンローリング中心２と同心の円２４の接
線とコルゲート状ダイアフラムの軸心Ｘとが一致するよ
うに配することで、作動時のダイアフラムの偏動を防い
で、ダイアフラムの耐久性を更に向上するものである。
エンジン１がローリングすると、コルゲート状ダイアフ
ラムの中心が矢印Ｃ方向に移動することで、ダイアフラ
ムの偏動を防止すると共に、前方排気系からの揺動力を
吸収する。

【００２０】図６（ａ）（ｂ）は本発明の第３実施例
で、エンジン１をミッドシップ搭載してリア駆動するＭ
Ｒ車への適用例で、車輌後部に横置きした容積部として
のマフラ９Ａの前面にコルゲート状ダイアフラムからな
る弱剛性部９ｂを設け、その中央にフロントパイプ５の
後端を嵌挿結合したものである。

【００２１】図７（ａ）（ｂ）は本発明の第４実施例
で、ＦＦ車における横置きエンジンへの適用例である。
横置きＶ型エンジン１の前側バンクと後ろ側バンクから
それぞれ延出したフロントパイプ５Ａと５Ｂを、容積部
としてのマフラ９Ａの前部に設けたコルゲート状ダイア
フラムからなる弱剛性部９ｂに２本とも嵌装してある。

【００２２】図８は本発明の第５実施例で、ＦＦ車横置
き後方排気エンジンへの適用例である。なお、上記各実
施例で、符号Ｆ_r を付けた矢印は車輌の前方（フロン
ト）を示す。上記各実施例では容積部９Ａ，１０を車体
床面１３へ取付けたが、車体床面の代りにサブフレーム
等に支持しても良い。又、本発明を更に発展させたもの
として、容積部以降の排気系を、金属パイプ以外の柔軟
な耐熱管で構成しても良く、そうすることで、メンバ類
の内部を通すことも可能となり、レイアウトの自由度が
増す。更に又、本発明はエンジン縦置き車輌、あるい
は、エンジンより前方やエンジン直下に排気系が位置す
る車輌にも対応可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明の排気装置は上述のように構成さ
れているので、前後の排気系の重量が弱剛性部にかから
ないため、弱剛性部を極めて柔軟に設定でき、振動伝達
を完全に遮断できる。又、後方排気系は車輌に強固に支
持されて揺動しないので強度を下げることも可能で、重
量やコスト低減が可能である。更に又、揺動方向とダイ
アフラム軸心とが一致するので、ダイアフラムへの負担
が少なく、この面からも耐久性が延びる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例で、同図（ａ）は全体の
側面図、同図（ｂ）は容積部としてのサブマフラの縦断
側面図。

【図２】 図１の第１実施例におけるサブマフラの取付
構造を説明する分解斜視図。

【図３】 図１の第１実施例の要部斜視図。

【図４】 図１の第１実施例の作動を説明する図で、同
図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ異なる態様の状態を示
す。

【図５】 本発明の第２実施例の側面図。

【図６】 本発明の第３実施例で、同図（ａ）は略側面
図、同図（ｂ）はマフラとフロントパイプの結合を示す
斜視図。

【図７】 本発明の第４実施例で、同図（ａ）は略側面
図、同図（ｂ）はマフラの正面図。

【図８】 本発明の第５実施例の略側面図。

【図９】 従来技術の側面図。

【符号の説明】

５…排気管（フロントパイプ）、９Ａ…容積部（サブマ
フラ）、９ｂ…弱剛性部（コルゲート状ダイアフラ
ム）、１３…車輌床面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−155528（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−42110（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−57432（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−190931（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−69419（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−79918（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−73616（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−1379（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 7/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 触媒コンバータやマフラ等の容積部を排
   気管と連結して構成した車両の排気装置であって、エン
   ジンに支持されエンジンと同相で揺動する部分と車両に
   吊持された部分とから成る排気装置において、車両に吊
   持された部分の容積部のうちで最上流に位置する容積部
   の一部に弱剛性部を設けて該弱剛性部に排気管端を嵌装
   すると共に、前記最上流の容積部以降の排気系を揺動不
   可能に車両へ支持したことを特徴とする排気装置。
2. 【請求項２】 エンジンローリング中心と同心の円の接
   線と、前記弱剛性部の軸心とを平行に配置したことを特
   徴とする請求項１記載の排気装置。
3. 【請求項３】 前記弱剛性部が同心円状の山部を有する
   ダイアフラムであることを特徴とする請求項１又は２記
   載の排気装置。
4. 【請求項４】 前記弱剛性部が耐熱性を有する繊維体で
   あることを特徴とする請求項１又は２記載の排気装置。