JP4752474B2 - 車両の排気系支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両における排気系の支持装置に関する。

従来より、弾性ラバーからなるハンガーによって、エンジンから車両後方に延びる排気管を車体に対し複数箇所で吊り支持するようにした排気系支持構造が知られている。このように車体に対して排気系を吊り支持すると、固有の振動系を有する車体とそれとは別の振動系を有する排気系とが共振して、その共振によって車室内にこもり音が発生する場合がある。

これに対して、車体の振動系及び排気系の振動系のうち少なくとも一方の固有振動数をチューニングして共振を回避することが考えられる。一般的には、排気系やハンガーにウェイト、ダイナミックダンパーを設けることによって、該排気系の固有振動数が車体側との共振点からずれるようにしており、例えば特許文献１に開示されるように、弾性部材であるラバー製のハンガーにダンピングマスを組み合わせたものが知られている。
特開平１１−４４３４３号公報

しかしながら、上述のような従来構成の場合、ハンガーにダンピングマスを設けるために半ディスク状の弾性体によって直方体状の錘を挟み込むというような特殊な構成にする必要があり、コスト面から好ましい構成とはいえない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車体に対して排気系を吊り支持するためのハンガーを備えた車両の排気系支持装置において、該ハンガーの取付構造に工夫を凝らして、排気系へのウェイトの取り付けを簡単且つ安価な構成で実現することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る車両の排気系支持装置では、ハンガーに係止された棒状部材の他端側を排気系に固定するためのブラケット板を断面略Ｍ字状に形成して、その中央の谷部に該棒状部材の他端側を固定するとともに、前記ブラケット板上に所定厚さを有する柱状部材からなるウェイトを、その一平面がブラケット板の両脚部の基端部に当接する状態で前記棒状部材を跨ぐように固定した。

すなわち、請求項１の発明は、車両のフロア下方に弾性ラバーからなる複数のハンガーを介してエンジンの排気系を吊り支持するとともに、該排気系の所定箇所にウェイト部材を取り付けるための車両の排気系支持装置を対象とする。

そして、前記排気系の所定部位に両方の脚部を溶接固定された断面略Ｍ字状のブラケット板を備え、前記ブラケット板の中央の谷部は、前記弾性ラバーに一端側が係止された棒状部材の直径と同等以上の深さになるように形成されているとともに、該谷部には棒状部材の他端側が所定長さ沿った状態で固定されていて、前記ウェイト部材は、所定厚さを有する柱状部材からなっていてその一平面がブラケット板の両脚部の基端部に当接した状態で、前記棒状部材を跨ぐように該ブラケット板の両脚部の基端部上に固定されるものとする。

以上の構成により、ハンガーに一端側が係止される棒状部材の他端側を排気系に固定するためのブラケット板に、ウェイト部材を取り付けることができるため、ウェイト部材を排気系に取り付けるための専用のブラケットを設けたり、前記従来例のようにハンガーを特殊な構成にしたりする必要がなくなり、製造コストの低減を図れる。

しかも、前記ブラケット板にウェイト部材を取り付けるような構成にすることで、車体との接続部分近傍にウェイトを付けることが可能になり、車体に吊り支持された排気系の固有振動数を確実且つ効果的に変更できるようになる。

また、前記ブラケット板は断面略Ｍ字状に形成されているため、棒状部材の位置決めが容易になるうえ、サイレンサなどの薄肉筒状の部材への溶接性の観点から薄板によってブラケット板を形成した場合でも、倒れなどに対して比較的強い構造となり、全体の剛性を高めることができる。さらに、前記ブラケット板は、その中央部分の谷部の深さが前記棒状部材の直径に比べて同等以上となるように形成されていて、該棒状部材をブラケット板に溶接固定しても該棒状部材が外部に大きく突出することはないため、ブラケット板上にウェイト部材を確実且つ安定した状態で取り付けられるようになる。

ここで、ウェイトの取り付けられる所定箇所とは、排気系の固有振動数を変えるためにウェイトを取り付けるのに適した箇所を、ブラケット板の溶接固定される排気系の所定部位とは、該排気系を車両のフロア下方に吊り支持するのに適した部位を、棒状部材の他端側の所定長さとは、該棒状部材をブラケット板の谷部内に固定するのに必要な長さを、それぞれ意味している。

また、前記ウェイト部材は、所定厚さを有する柱状部材で構成されているため、ウェイト部材を単純な形状にして該ウェイト部材の生産性を向上できるとともに、ウェイト部材の一平面がブラケット板の両脚部の基端部上に当接した状態で固定されるため、該ウェイト部材を安定した状態で強固に固定できるようになる。

また、前記ブラケット板が固定される排気系の所定部位は、排気経路の途中に配設されるサイレンサの外表面であるのが好ましい（請求項２の発明）。これにより、比較的重量の重いサイレンサに、強度の高いブラケット板を介してハンガーを取り付けることができるため、排気系の支持強度を高めることができる。しかも、排気経路の途中に位置する前記サイレンサの支持強度を向上することで排気系全体の振動を効率良く低減できるとともに、前記サイレンサは車室の下方に位置することになるため、該車室内へ伝達される騒音も効果的に低減することができる。

さらに、前記ウェイト部材は、ブラケット板の両脚部の基端部上に取り付けられる取付板と、該取付板に対して弾性部材を介して連結されるウェイトと、からなるものとする（請求項３の発明）。このように、弾性部材を介してウェイトを取り付けるようにすれば、該弾性部材及びウェイトがダイナミックダンパとして機能し、排気系の振動を効果的に低減できるようになる。

以上より、本発明に係る車両の排気系支持装置によれば、ハンガーの弾性ラバーに係止される棒状部材を排気系に連結するためのブラケット板を、断面略Ｍ字状に形成して、その中央付近に形成された谷部内に前記棒状部材の他端側を固定するとともに、ブラケット板上に所定厚さの柱状部材からなるウェイト部材を、その一平面がブラケット板の両脚部の基端部に当接する状態で前記棒状部材を跨ぐように固定したため、ハンガーのブラケットとウェイト部材のブラケットとを共用化することができ、製造コストの低減を図れる。しかも、上述のようにブラケット板を断面略Ｍ字状に形成することで、ブラケット板の剛性を高めることもできる。

また、前記ウェイト部材を柱状部材にすることで、柱状の素材から切り出した後の加工がほとんど不要になり、製造コストをさらに低減することができる。さらに、前記ブラケット板は排気経路の途中のサイレンサに取り付けられるため、該サイレンサ部分の支持強度を高めて排気系の振動を効率良く抑えることができ、車室内に伝わる騒音を低減することができる。

また、前記ウェイト部材を、ブラケット板に取り付けられる取付板と、該取付板に弾性部材を介して連結されるウェイトと、によって構成することで、該ウェイト部材はダイナミックダンパとして機能するため、排気系の振動を確実に低減できるようになる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る排気系の構成例を示す。符号１は、車両前部のエンジンルーム内に搭載されたエンジンであり、符号２は、該エンジン１の排気を浄化処理した後に大気中に排出する排気装置である。

前記エンジン１は、吸気系が車体前側になり排気系が車体後側になるように、エンジンルーム内に横置きに搭載されている。なお、本実施形態では、前記エンジン１の車両後方側には排気過給機を含むターボユニット３が設けられている。

前記排気装置２は、エンジン１の車両後方に配設されていて、各気筒内の燃焼室から既燃ガスを排出するための排気マニホールド４と、この排気マニホールド４からの排気流を受けて駆動される前記ターボユニット３と、このターボユニット３を通過した排気を車両後方まで導いて大気中に排出する排気管５と、を備えている。この排気管５は、詳しくは後述するプリ触媒コンバータ２１、メイン触媒コンバータ２２、プリサイレンサ２３及びメインサイレンサ２４の各構成部材と、それらを直列に接続するための第１〜３排気管部３１〜３３と、を備えている。

前記ターボユニット３の出口側には、プリ触媒コンバータ２１がフランジ２１ａを介して接続されている。このプリ触媒コンバータ２１は、金属ケース内に三元触媒が担持されたもので、その内部を流れる比較的高温の排気が浄化されるようになっている。

そして、前記プリ触媒コンバータ２１の下流側には、球面ジョイントによって接続される前記第１排気管部３１を介してメイン触媒コンバータ２２が接続されている。このメイン触媒コンバータ２２も前記プリ触媒コンバータ２１と同様、三元触媒を備えたもので、該プリ触媒コンバータ２１によって浄化された排気をさらに浄化するように構成されている。なお、前記球面ジョイントとは、特に図示しないが、連結する２つの部材のうち一方側に部分球面状に突出した球面座を設けるとともに、他方側に該球面座に係合するような凹状のジョイント半体を設け、両者を係合させた状態で両連結部材に形成されたフランジをボルトにより締結するように構成されたものである。

前記メイン触媒コンバータ２２の下流側には、前記第２排気管部３２を介してプリサイレンサ２３が接続されている。このプリサイレンサ２３は、略円筒状のケース内に拡張室や消音材（図示省略）が設けられたもので、主として高周波音を除去するように構成されている。

さらに、前記プリサイレンサ２３の下流側には、前記第３排気管部３３を介してメインサイレンサ２４が接続されている。なお、このメインサイレンサ２４は、前記プリサイレンサ２３よりも大型のもので、主として低周波音を低減するように構成されている。また、筒部材の両端が板部材によって閉じられてなる前記メインサイレンサ２４の側面には、前記第３排気管部３３の下流側が接続される一方、該メインサイレンサ２４の両端面には、該両端面からマフラーへ延びるように排気管が設けられている。

上述のような構成を有する排気装置２は、車体（フロア）下方に計３箇所で吊り支持されている。具体的には、前記第２排気管部３２におけるメイン触媒コンバータ２２のすぐ下流側部分、前記プリサイレンサ２３及びメインサイレンサ２４の３箇所にそれぞれハンガー４１，４２，４３が配設されて、車体の下側で吊り支持されるようになっている。

前記ハンガー４１，４２，４３は、いずれもゴムなどの弾性部材（弾性ラバー）からなるもので、車体側及び排気装置２側に他端側が取り付け固定された棒状部材４６，４６，…の一端側をそれぞれ挿通させることで、該ハンガー４１，４２，４３によって排気装置２は車体に対して弾性支持された状態となる。なお、前記ハンガー４１，４２，４３は、いずれもほぼ同じ形状を有しているため、以下の説明では、プリサイレンサ２３に取り付けられるハンガー４２について図２に基づいて説明する。

前記ハンガー４２は、略楕円形状の横断面を有する柱状の弾性部材４４と、該弾性部材４４を軸線方向に貫通する２つの貫通穴４４ａ，４４ａ内にそれぞれ挿入される一対のブラケット４５，４５と、からなる。ここで、前記ハンガー４２は、２つの貫通穴４４ａ，４４ａの軸線が上下方向に並ぶように配設される。これにより、後述するように、貫通穴４４ａ，４４ａ内に挿入される一対のブラケット４５，４５によって端側が係止される棒状部材４６，４６を介して、排気装置２が車体に対し上下方向に弾性支持される。

前記一対のブラケット４５，４５は、それぞれ略コの字状に形成された部材からなり、前記弾性部材４４の貫通穴４４ａ，４４ａ内に、該弾性部材４４を厚み方向に挟み込むように且つ互いに背中合わせになるように配設されている。これにより、前記ブラケット４５，４５が弾性部材４４の貫通穴４４ａ，４４ａから容易に抜け出るのを防止することができる。

前記各ブラケット４５には、弾性部材４４の貫通穴４４ａに嵌め込まれた状態で該弾性部材４４の厚み方向に延びるように貫通孔４５ａが形成されていて、この貫通孔４５ａ内に前記棒状部材４６の一端側が挿通するようになっている。ここで、該棒状部材４６の一端側先端部は、傘状に形成されているため、前記ブラケット４５の貫通孔４５ａ内に容易に挿通させることができる一方、一旦、挿通させると該貫通孔４５ａ内からは容易に脱落しないようになっている。

以上の構成により、車体及び排気装置２に他端側を固定された２本の棒状部材４６，４６は、それぞれ、前記一対のブラケット４５，４５を介して弾性部材４４によって接続されるため、車体側及び排気装置２側の振動が直接相手側に伝達しないようにすることができる。特に、前記２本の棒状部材４６，４６は、上下方向に並んでハンガー４２に係止されるため、該ハンガー４２の弾性部材４４によって、排気装置２から車体側へ伝達される上下方向の振動が低減されることになる。

ここで、前記棒状部材４６，４６，…は、排気装置２への取り付け位置によって該排気装置２に対する他端側の取付方法や取付個数が異なっている。すなわち、図１に示すように、前記第２排気管部３２のメイン触媒コンバータ２２側に対しては、該第２排気管３２の外周を覆うように配設された板金製のブラケット４７に棒状部材４６，４６の他端側が固定される。この板金製のブラケット４７は、帯状の部材を折り返して前記第２排気管部３２を包み込むように重ね合わせて、その重ね合わされた端部を一体にしたものであって、該端部側及び折曲部側には前記棒状部材４６，４６の他端側がそれぞれ溶接固定されている。

また、メインサイレンサ２４に対しては、４つのハンガー４３，４３，…によって該メインサイレンサ２４を四隅で吊り支持するように、該メインサイレンサ２４の両端面の車両前後側に４本の棒状部材４６，４６，…の他端側がそれぞれ溶接固定されている。

そして、本発明の特徴部分であるが、円筒状のプリサイレンサ２３に対しては、図３にも示すように、その外周面に溶接固定された取付ブラケット４８によって棒状部材４６の他端側が取り付け固定されるようになっている。

具体的には、前記取付ブラケット４８は、断面略Ｍ字状になるように形成された板状部材からなり、その両脚部４８ａ，４８ａの先端側が前記プリサイレンサ２３の外周面上に周方向に亘って溶接固定されている。すなわち、前記取付ブラケット４８は、板状部材の両端が同じ方向に折り曲げられて略コの字状に形成され、その天板部４８ｂの略中央付近に脚部４８ａ，４８ａに対して平行に延びるように溝部４８ｃ（谷部）が形成されたもので、該溝部４８ｃ内には、前記棒状部材４６の他端側が該溝部４８ｃに所定長さ沿った状態で溶接固定されている。このように、前記取付ブラケット４８に溝部４８ｃを設けることで、前記棒状部材４６の位置決めが容易になる。

また、前記溝部４８ｃは、その深さが棒状部材４６の直径以上になるように形成されている。これにより、該棒状部材４６の他端側が溶接固定されると、該棒状部材４６が前記取付ブラケット４８の天板部４８ｂの外表面よりも外方に突出しないようになっている。このように、棒状部材４６が取付ブラケット４８の天板部４８ｂの表面よりも外方に突出しないようにすることで、後述するように該天板部４８ｂ上にウェイト５０を固定する場合でも、該ウェイト５０の下面を前記棒状部材４６を避けるような形状に加工することなく、平面の状態で安定して固定することができる。

ここで、前記取付ブラケット４８は、プリサイレンサ２３の薄肉円筒状のケース外周面に溶接されるため、溶接性の観点からケースの肉厚と同程度の厚みの板状部材によって形成するのが好ましい。通常、このように薄い板状部材によってブラケットを構成すると、剛性が低下することになるが、上述のように、取付ブラケット４８の形状を断面略Ｍ字状にすれば、該取付ブラケット４８の両脚部４８ａ，４８ａが倒れる方向の剛性等を高めることができ、取付ブラケット４８全体の剛性を向上することができる。

また、前記取付ブラケット４８の天板部４８ｂのうち、両脚部４８ａ，４８ａの基端部分には、溶接によってウェイト５０が固定されている。具体的には、このウェイト５０は、四角柱状の部材であり、そのうちの一面が、前記両脚部４８ａ，４８ａの基端部に対応し且つ前記取付ブラケット４８の溝部４８ｃを構成する２つの突条部４８ｄ，４８ｄに当接した状態で溶接固定されている。このように、前記ウェイト５０を単純な形状にすることで、該ウェイト５０の生産性を向上することができるとともに、その一平面で前記突条部４８ｄ，４８ｄ上に安定した状態で溶接固定することができる。

このように前記ウェイト５０をプリサイレンサ２３側に取り付けることで、該プリサイレンサ２３の固有振動数を変えて車体側との共振を回避することができるうえ、前記ハンガー４２に一端側を係止される棒状部材４６の他端側を固定するための取付ブラケット４８上にウェイト５０を取り付けることで該ウェイト５０のための専用ブラケットを別に設ける必要がなくなるため、製造コストの低減を図れる。

しかも、前記ウェイト５０は、プリサイレンサ２３の外表面上でハンガー４２に最も近い位置に取り付けられることになるため、車体側に対してプリサイレンサ２３側の固有振動数をより確実に変更することができる。

また、図１に示すように、前記プリサイレンサ２３は、排気経路の途中であって、ほぼ中間位置に位置付けられており、車室の下方に位置することになるため、該プリサイレンサ２３に取り付けられる取付ブラケット４８の剛性を高めて排気装置２の支持剛性を高めることで、車室内へ伝わる騒音を低減することができる。

（その他の実施形態）
本発明の構成は、前記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、プリサイレンサ２３の外周面上に溶接固定される断面略Ｍ字状の取付ブラケット４８上に、ウェイト５０を取り付けるようにしているが、これに限らず、図４に示すように、取付板５１を取り付けて該取付板５１上に弾性部材５２を介してウェイト５３を配設するようにしてもよい。これにより、前記ウェイト５３及び弾性部材５２は、ダイナミックダンパとして機能し、前記プリサイレンサ２３に生じる振動を低減することができる。

また、前記実施形態では、ウェイト５０の形状を四角柱状としているが、この限りではなく、円柱状など柱状であればどのような形状であってもよい。

以上説明したように、本発明における車両の排気系支持装置は、ハンガーに係止される棒状部材の他端側を溶接固定するための取付ブラケットを断面略Ｍ字状に形成するとともに、該取付ブラケットの両脚部の基端部上に所定厚さを有する柱状部材からなるウェイトを棒状部材を跨ぐように取り付けるようにしたことで、製造コストの低減を図りつつブラケットの剛性も向上できるから、例えば、ハンガー及びウェイトの取り付けられる構成部品を有する排気系などに特に有用である。

本実施形態に係る排気系支持装置を備えた排気装置を示す斜視図である。 排気系支持装置の斜視図である。 排気系支持装置の上面図である。 他の実施形態に係る排気系支持装置の斜視図である。

１ エンジン
２ 排気装置
５ 排気管
２１ プリ触媒コンバータ
２２ メイン触媒コンバータ
２３ プリサイレンサ
２４ メインサイレンサ
４１〜４３ ハンガー
４４ 弾性部材（弾性ラバー）
４４ａ 貫通穴
４５ ブラケット
４５ａ 貫通孔
４６ 棒状部材
４８ 取付ブラケット（ブラケット板）
４８ａ 脚部
４８ｂ 天板部
４８ｃ 溝部（谷部）
４８ｄ 突条部
５０ ウェイト

Claims (3)

1. 車両のフロア下方に弾性ラバーからなる複数のハンガーを介してエンジンの排気系を吊り支持するとともに、該排気系の所定箇所にウェイト部材を取り付けるための車両の排気系支持装置であって、
   前記排気系の所定部位に両方の脚部を溶接固定された断面略Ｍ字状のブラケット板を備え、
   前記ブラケット板の中央の谷部は、前記弾性ラバーに一端側が係止された棒状部材の直径と同等以上の深さになるように形成されているとともに、該谷部には棒状部材の他端側が所定長さ沿った状態で固定されていて、
   前記ウェイト部材は、所定厚さを有する柱状部材からなっていてその一平面がブラケット板の両脚部の基端部に当接した状態で、前記棒状部材を跨ぐように該ブラケット板の両脚部の基端部上に固定されることを特徴とする車両の排気系支持装置。
2. 請求項１において、
   ブラケット板が固定される排気系の所定部位は、排気経路の途中に配設されるサイレンサの外表面であることを特徴とする車両の排気系支持装置。
3. 請求項１又は２のいずれか一つにおいて、
   ウェイト部材は、ブラケット板の両脚部の基端部上に取り付けられる取付板と、該取付板に対して弾性部材を介して連結されるウェイトと、からなることを特徴とする車両の排気系支持装置。

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