JP3811452B2 - 排気管構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌用などのエンジンの排気系に接続される消音管の構造に関し、特に、二重管構造の内管と外管との軸方向の相対変位を円滑に吸収できるようにした、新規な排気管構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車などの車両用エンジンの排気系に接続される排気管において、内管と外管とを環状の間隙をおいて相互に重ね合わせて二重管にしたものでは、熱伸縮による相対変位を吸収して、それらの管に熱応力が発生しないようにする必要があり、図５に示すように、内管と外管との間にスライドメッシュを介在させることが従来技術として一般に知られている。
【０００３】
ところが、前記従来技術では、前記スライドメッシュは、内管と外管との間に所定の締代をもって嵌合されているため、外管に対する内管のスライド荷重が大きくなり、これにより該内管にかかる負荷も大きくなって、内管を肉厚に形成する必要を生じ、その結果として内管の重量増を招くという不都合がある。
【０００４】
そこで、かかる不都合を解消すべく、内管の外管に対するスライド荷重を低減する技術手段が既に提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２０２８３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の技術手段では、排気系に接続される排気消音器の、二重管を構成する内管と外管との間に転動体を介装し、該転動体の転動により、両管の相対変位時の抵抗を小さくするようにしている。
【０００７】
ところが、かかる従来技術では、内管と外管のいずれにもそれらの開口端部から所定の長さに亘って転動体を軸方向にガイドするための凹部を形成して転動体の移動を規制するようにしているため、内管および外管の加工工数がいずれも多くなり、それらの製造コストアップを招くという問題がある。
【０００８】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、既存の排気管の開口端部を利用して排気管の軸方向の移動を規制できるようにし、内管と外管のいずれか一方に転動体をガイドするためのガイド溝を形成すれば足りるようにして前記問題を解決できるようにした、新規な排気管構造を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本請求項１記載の発明は、互いに連結される、上流側排気管と下流側排気管の何れか一方の排気管の少なくとも一部が、内管と外管とを有する二重管からなり、内管と外管との間に転動体を介装し、その転動体がそれらの管が軸方向に移動するようにガイドする軸方向のガイド溝を、前記内管の開口端部から所定の長さに亘り設けると共に、前記外管の端部を、他方の排気管の端部に外嵌合させて、前記外管と他方の排気管とを一体に連結し、他方の排気管の開口端部で前記転動体の他方の排気管への移動を規制することを特徴としており、かかる特徴によれば、既製の他方の排気管の開口端部で転動体の他方の排気管側への移動が規制されるので、前記特許文献１に示すような他方の排気管にも転動体をガイドする軸方向の凹部を形成するという技術手段を採用せずとも転動体の他方の排気管側への移動を規制することができ、排気管の加工工数が少なくなり、その製造コストを低減することができる。
【００１０】
また、前記目的を達成するため、本請求項２記載の発明は、前記請求項１記載のものにおいて、前記他方の排気管の開口端部に、前記転動体の該他方の排気管への移動を規制する内方への折り曲げ部を形成したことを特徴としており、かかる特徴によれば、既製の他方の排気管の開口端部を単に折り曲げるだけで、より簡単な構造により転動体の移動を確実に規制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
本実施例は、本発明排気管構造を、自動車用エンジンの排気系に実施した場合であり、図１は、本発明排気管構造を備えたエンジンの排気系の概略平面図、図２は、図１の２矢視の一部破断拡大側面図、図３は、図２の３矢視仮想線囲い部分の拡大図、図４は、図３の４−４線に沿う断面図である。
【００１３】
図１において、全体を符号Ｅで示す自動車用のエンジンには、その運転により排出される排気を大気に排出するための排気系Ｅｘが接続されており、この排気系Ｅｘは、自動車の前後方向に沿って延長されている。
【００１４】
前記排気系Ｅｘは、以下の構成を備えている。すなわち、エンジンＥの排気マニホールドに接続されるエキゾーストパイプ（エキパイ）１に触媒コンバータＣの上流側が接続され、該触媒コンバータＣの下流側には、ジョイント２を介して上流側排気管３が接続される。この上流側排気管３は二又に分岐されて、各上流側排気管３の中間部はジョイント４により接続されている。各上流側排気管３の前記ジョイント４よりも上流側には、対をなす一次補助消音器（一次プリチャンバ）Ｍ１が接続され、また、各上流側排気管３のジョイント４よりも下流側には、二次補助消音器（二次プリチャンバ）Ｍ２が接続されており、各二次補助消音器Ｍ２の下流部には下流側排気管５がそれぞれ接続され、これらの下流側排気管５は、互いに横方向に離れる方向の後方に延長されており、それらの下流側排気管５の下流端には、主消音器Ｍ３の上流端が接続されている。そして主消音器Ｍ３の下流端には、大気に開口するテールパイプ７が接続されている。
【００１５】
上流側排気管３の集合上流部、下流側排気管５の上流部および主消音器Ｍ３の後端には、第１、第２および第３支持部８，９，１０がそれぞれ設けられ、これらの支持部８，９，１０を介して排気系Ｅｘの全体が図示しない自動車の車体に懸吊支持される。
【００１６】
そして、エンジンＥの運転により、そこから排出された排気は、触媒コンバータＣにより、そこに含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害成分が浄化されたのち、一次補助消音器Ｍ１を通って一次的に消音され、二次補助消音器Ｍ２を通って二次的に消音されたのち、主消音器Ｍ３により最終的に消音されて大気に排出される。
【００１７】
ところで、エンジンＥより排出される排気は、高温であるため、前記排気系Ｅｘの排気管構造において、後に述べるように、内管１５と外管１６との二重管構造とした部分は、高温の排気が直接流れる内管１５と、その外周を囲繞する外管１６との間に温度差を生じ、これに起因して内管１５と外管１６とが軸方向に相対的に変位するので、この変位を吸収するための対策を講じる必要があり、かかる対策を講じた、本発明にしたがう排気管構造を実施した二次補助消音器（二次プリチャンバ）Ｍ２および該消音器Ｍ２に接続される下流側排気管５との接続部の構造を、図２〜４を参照して以下に詳細に説明する。
【００１８】
前記二次補助消音器Ｍ２は、排気が直接流通する内管１５と、該内管１５の外周を環状の空隙を存して囲繞する外管１６と、前記環状の空隙に装填される、断熱性の吸音材１７とを備えており、前記内管１５は中空円筒管により構成され、また、前記外管１６は両端部に先細りのコーン状前後端部１６Ｆ，１６Ｒを有して同じく中空円筒管により構成されており、これらの内、外管１５，１６はいずれもステンレス鋼などの耐熱性の金属板により形成されている。また、前記吸音材１７は、中空円筒状の、内層１７Ｉ、中間層１７Ｍおよび外層１７Ｏを密に積層して構成されており、内層１７Ｉは、耐熱性の高いステンレスウールにより形成され、また中間層１７Ｍと外層１７Ｏは、耐熱性の異なる２種のグラスウールにより形成されている。そして前記吸音材１７の内層１７Ｉの内面は、内管１５の外面に接し、また、吸音材１７の外層１７Ｏの外面は外管１６の内面に接している。内管１５には、多数の小孔１９が穿設され、それらの小孔１９は、内管１５の内部が断熱性の吸音材１７に連通されており、内管１５内を流れる排気の排気音をそれらの小孔１９を通じて吸音材１７により吸収でき、また、排気熱が、耐熱性の吸音材１７により遮熱されて内管１５から外管１６へ伝わり難いようになっている。
【００１９】
図２に示すように、前記内管１５の上流端部の内周面には、前記上流側排気管３が内嵌合され、またその外周面には、外管１６のコーン状の前端部１６Ｆが外嵌合され、内管１５および外管１６の前端部１６Ｆおよび前記上流側排気管３の端部の三者は溶接などの固定手段により一体に気密に結合されている。
【００２０】
図３，４に示すように、内管１５および外管１６の下流側端部１５Ｌ，１６Ｌは、それらの軸方向の相対移動が許容されるように接続される。内管１５の下流端部１５Ｌは、段差部Ｄを介して他の部分よりも若干小径に形成され、また、外管１６の下流端部１６Ｌも先細りのコーン状後端部１６Ｒの最小径部に続いて小径に形成され、それらの間は、吸音材のない環状空隙部に形成されている。図４に明瞭に示すように、内管１５の下流端部１５Ｌの外周面には、横断面円弧状の一対のガイド溝２３が、その直径方向に対向して、その軸方向に沿って形成されている。そして、前記環状空隙部内において、一対のガイド溝２３内には、鋼球などよりなる転動体２４の半部が転動自在に係合されるとともにそれと反対側の外周面が、外管１６の下流端部１６Ｌの内周面に接触されており、この転動体２４はガイド溝２３内と、下流端部１６Ｌの内周面間を、それらの軸方向に転動自在である。また、外管１６の下流端部１６Ｌの開口部には、前記下流側排気管５の拡管した上流端部５Ｕが内嵌合され、外管１６の下流端部１６Ｌと下流側排気管５の上流端部５Ｕとは、溶接などの固定手段により気密に一体接続されている。下流側排気管５の上流端の開口縁には、径方向内側に折り曲げられた折り曲げ部Ｂが形成され、この折り曲げ部Ｂは、前記ガイド溝２３の開口側の端部に臨んでおり、前記一対の転動体２４と衝合されて、その軸方向の移動を規制できるようになっている。したがって、前記転動体２４は、前記ガイド溝２３の段差部Ｄにより前方位置、すなわち上流側排気管３側への移動が規制され、また下流側排気管５の折り曲げ部Ｂにより後方位置、すなわち下流側排気管５側への移動が規制される。
【００２１】
つぎに、この実施例の作用について説明する。
【００２２】
いま、エンジンＥの運転により、高温の排気が排気系Ｅｘを流れ、上流側排気管３から二次補助消音器Ｍ２に流入した排気の排気熱の影響により、内管１５はその軸方向に熱伸縮するのに対し、外管１６は断熱性吸音材１７により遮熱されて、その外管１６への熱伝達が抑制されることにより、外管１６は、殆ど軸方向に熱伸縮しないため、内管１５と外管１６との間にはそれらの軸方向に相対的な変位が発生するが、内管１５のガイド溝２３と外管１６の下流側端部１６Ｌの内周面間に介在される転動体２４の軸方向の移動により、両管１５，１６間に生じる軸方向の移動抵抗を可及的に低減しつつ前記変位を吸収することができる。特に、この実施例では、既製の下流側排気管５の上流側端部５Ｕに形成した屈曲端Ｂにより、転動体２４の後方、すなわち下流側排気管５側への転動を規制するようにしているので、前記特許文献１に開示されるもののような、転動体２４をガイドするための凹部を、その転動体２４を支持する内管１５および外管１６の両方に形成する必要がなくなり、内管１５と外管１６の、熱伸縮に起因する相対移動を吸収する部分の構造が簡素化され、しかも、それらの熱伸縮時の移動抵抗が大幅に低減される。
【００２３】
なお、前記実施例と同じ構造の排気管構造は、前記一次補助消音器Ｍ１にも実施される。
【００２４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。
【００２５】
たとえば、前記実施例では、本発明を自動車用エンジンの排気系に実施した場合を説明したが、これを他の車両用、汎用など、他の用途のエンジンの排気系にも実施できることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本請求項１記載の発明によれば、既製の他方の排気管の開口端部で転動体の他方の排気管側への移動が規制されるので、前記特許文献１に示すような他方の排気管にも転動体をガイドする軸方向の凹部を形成するという技術手段を採用せずとも転動体の他方の排気管側への移動を規制することができ、排気管の加工工数が少なくなり、その製造コストを低減することができる。
【００２７】
また、本請求項２記載の発明によれば、既製の他方の排気管の開口端部を単に折り曲げるだけで、より簡単な構造により転動体の移動を確実に規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明消音器を備えたエンジンの排気系の概略平面図
【図２】図１の２矢視の一部破断拡大側面図
【図３】図２の３矢視仮想線囲い部分の拡大図
【図４】図３の４−４線に沿う断面図
【図５】従来の二重管構造を備えた排気管の一部破断側面図
【符号の説明】
３・・・・・・・・・・・・上流側排気管（一方の排気管）
５・・・・・・・・・・・・下流側排気管（他方の排気管）
１５・・・・・・・・・・・内管
１６・・・・・・・・・・・外管
２３・・・・・・・・・・・ガイド溝
２４・・・・・・・・・・・転動体
Ｂ・・・・・・・・・・・・折り曲げ部

Claims (2)

1. 互いに連結される、上流側排気管（３）と下流側排気管（５）の何れか一方の排気管（３）の少なくとも一部が、内管（１５）と外管（１６）とを有する二重管からなり、内管（１５）と外管（１６）との間に転動体（２４）を介装し、その転動体（２４）がそれらの管（１５，１６）の軸方向に移動するようにガイドする軸方向のガイド溝（２３）を、前記内管（１５）の開口端部から所定の長さに亘り設けると共に、前記外管（１６）の端部を、他方の排気管（５）の端部に外嵌合させて、前記外管（１６）と他方の排気管（５）とを一体に連結し、他方の排気管（５）の開口端部で前記転動体（２４）の他方の排気管（５）への移動を規制することを特徴とする、排気管構造。
2. 前記他方の排気管（５）の開口端部に、前記転動体（２４）の該他方の排気管（５）への移動を規制する内方への折り曲げ部（Ｂ）を形成したことを特徴とする、前記請求項１記載の排気管構造。

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