JP5174130B2 - 排気系のフィニッシャー - Google Patents

Description

本発明は、車両用などのエンジンの排気系のテールパイプに接続されるフィニッシャーに関する。

従来、自動車などの車両では、その走行用エンジンの排気系のテールパイプの下流部にフィニッシャーを取り付けて、テールパイプ周りの外観を向上させることが行なわれており、たとえば、かかる排気系のフィニッシャーとして、後記特許文献１に記載されたものが知られている。

この特許文献１に記載されたものは、テールパイプ（２）の下流部に接続される、フィニッシャー（Ｆ）の外殻を構成するフィニッシャー本体（１０）を、排気ガスの流れ方向上流側の前部支持部材（２０）とその下流側の後部支持部材（３０）とによりテールパイプ（２）に支持するようにしている。

特開２００５−２９９４１１号公報

ところで、前記特許文献１に記載されたものでは、前部支持部材（２０）は、クランプボルト（２５）を締め付けてクランプボルト（２５）と前部支持部材（２０）とによってテールパイプ（２）を挟持することにより、フィニッシャー本体（１０）をテールパイプ（２）に強固に固定しているが、後部支持部材（３０）は、その前部（３３）の内周面にテールパイプ（２）の下流端を嵌合させているだけなので、高温の排気ガスに曝されてテールパイプ（２）の下流端と後部支持部材（３０）の前部（３３）との嵌合部に熱変形が生じると、その嵌合部に径方向の隙間が発生し、その嵌合部にガタツキを生じることがある。このように後部支持部材（３０）の前部（３３）とテールパイプ（２）の下流端との嵌合部にガタツキを生じると、テールパイプ（２）の共振周波数が低下し（たとえば２００Hz程度まで）、エンジンの実用回転速度域（〜６０００rpm ）において、テールパイプ（２）が共振するようになり、その共振により前部支持部材（２０）もフィニッシャー本体（１０）を支持できなくなることが考えられる。

この場合、テールパイプ（２）の下流端と後部支持部材（３０）の前部（３３）とを溶接等で強固に固定すれば、テールパイプ（２）の共振周波数の低下を防止できるが、フィニッシャー本体（１０）に固定されている後部支持部材（３０）の後部（３１）と後部支持部材（３０）の前部（３３）とを連結している中間部（３２）は周方向全周に亘るコーン形状に形成され、剛性が高く変形しずらいため、約１５０°Ｃに加熱されるフィニッシャー本体（１０）と、約５００°Ｃに加熱されるテールパイプ（２）との温度差による両者の熱延び量の差を吸収できず、テールパイプ（２）の下流端と後部支持部材（３０）の前部（３３）との溶接などによる固定部、またはフィニッシャー本体（１０）と後部支持部材（３０）の後部（３１）との溶接部にクラック等の損傷を生じるという新たな問題が懸念される。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたもので、フィニッシャー本体を、排気ガスの流れ方向上流側の前部支持部材とその下流側の後部支持部材によりテールパイプを支持する排気系のフィニッシャーにおいて、フィニッシャーの外殻を構成するフィニッシャー本体と、テールパイプとの熱延び量の差を吸収しつつ、フィニッシャー本体をテールパイプに確実に支持できる後部支持部材を備えた、新規な排気系のフィニッシャーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、排気系の下流部を構成するテールパイプの外周に取付けられる排気系のフィニッシャーであって、
フィニッシャーの外殻を構成するフィニッシャー本体と、前記フィニッシャー本体を前記テールパイプに支持する、排気ガスの流れ方向上流側の前部支持部材と排気ガスの流れ方向下流側の後部支持部材とを備え、
前記後部支持部材は、前記テールパイプに溶接により固定されるテールパイプ側支持部と、前記フィニッシャー本体に溶接により固定されるフィニッシャー本体側支持部と、前記テールパイプと前記フィニッシャー本体との間で、それらの周方向の一部に所定の範囲に亘って延び、径方向内側で前記テールパイプ側支持部に接続され、径方向外側で前記フィニッシャー本体側支持部に接続される板状部材からなるスペース部とから構成され、
前記スペース部の変形によりフィニッシャー本体とテールパイプとの熱延び量の差を吸収することを特徴としている。

上記目的を達成するために、請求項２の発明は、前記請求項１のものにおいて、前記フィニッシャー本体側支持部は、フィニッシャー本体の内周に固定されるリング状部材に溶接されることにより、フィニッシャー本体に固定されることを特徴としている。

上記目的を達成するために、請求項３の発明は、前記請求項１または２のものにおいて、前記後部支持部材を構成する、前記テールパイプ側支持部、前記スペース部および前記フィニッシャー本体側支持部は、排気ガスの流れ方向に沿う断面形状がコ字型であることを特徴としている。

上記目的を達成するために、請求項４の発明は、前記請求項１、２または３のものにおいて、前記テールパイプ側支持部は、テールパイプの下流端よりも上流側でテールパイプに溶接により固定されることを特徴としている。

請求各項の発明によれば、後部支持部材は、フィニッシャー本体側支持部によりフィニッシャー本体に溶接によって固定され、テールパイプに対しても嵌合（特許文献１のもの）ではなくテールパイプ側支持部により溶接によって固定されるので、フィニッシャー本体は後部支持部材によりテールパイプに確実に支持される。これによりテールパイプの共振周波数の低下が防止され（たとえば３００Hz程度に維持される）、エンジンの実用回転速度域（〜６０００rpm ）におけるテールパイプの共振が防止される。しかも、フィニッシャー本体側支持部とテールパイプ側支持部とを連結する板状部材からなるスペース部は、フィニッシャーおよびテールパイプの周方向全周ではなく、その一部分に亘って形成されるので、フィニッシャー本体とテールパイプとの熱延び量の差をスペース部の変形により吸収できる程度の剛性を有するようにスペース部を設定でき、フィニッシャー本体とテールパイプとの熱延び量の差も吸収できる。

また、特に、請求項２の発明によれば、フィニッシャー本体側支持部は、フィニッシャー本体の内周に固定されるリング状部材に溶接されるので、その溶接がフィニッシャー本体の外面に及ぶことがない。

さらに、特に、請求項３の発明によれば、後部支持部材は、排気ガスの流れ方向に沿う断面形状がコ字型に形成されるので、フィニッシャー本体とテールパイプとの熱延び量の差をそのスペース部の変形により、集中的に吸収することができ、その熱延び量の差による、フィニッシャーおよびテールパイプの変形を確実に防止することができる。

さらにまた、テールパイプの共振周波数を高く維持するには、テールパイプ側支持部のテールパイプに対する固定箇所をテールパイプの下流側にすることが望ましいが、その一方でテールパイプの下流端に近づく程、テールパイプの熱延び量が大きくなるため、スペース部が吸収しなければならない熱延び量の差が大きくなって、その分スペース部の剛性を下げなければならず、後部支持部材によるフィニッシャー本体のテールパイプへの支持が脆弱になるが、特に、請求項４の発明によれば、テールパイプ側支持部をテールパイプの下流端よりも上流側でテールパイプに固定させるので、テールパイプの共振周波数をエンジンの実用回転速度域（〜６０００rpm ）に対応した共振周波数以上に維持しつつ（例えば３００Hz程度に維持）、スペース部の剛性を過度に下げることを防止できる。

本発明フィニッシャーを備えた、排気系の一部斜視図 図１の２−２線に沿う拡大断面図 図２の３矢視拡大図 図２の４−４線に沿う拡大断面図 図２の５−５線に沿う拡大断面図 図２の６−６線に沿う拡大断面図 フィニッシャーのテールパイプへの組立て順序を示す図

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具体的に説明する。

この実施例は、本発明フィニッシャーを自動車用エンジンの排気系に実施した場合であって、図１において、自動車用エンジンの排気系Ｅｘにおける排気管１の下流端にジョイントＪを介して消音器Ｍの入口が接続され、この消音器Ｍの出口にテールパイプ２が接続され、このテールパイプ２の下流部に、排気系ＥｘのフィニッシャーＦが取り付けられる。テールパイプ２は、フィニッシャーＦに軸線に対して上下方向に傾斜配置される。

フィニッシャーＦは、排気系Ｅｘの人目につき易いテールパイプ２の下流部の周りを装飾して、その下流部周りの外観を向上させるために、そのテールパイプ２の下流部に取り付けられるものであり、以下に、図２〜６を参照して、フィニッシャーＦの構造について説明する。

フィニッシャーＦは、その外殻を構成するフィニッシャー本体１０と、そのフィニッシャー本体１０をテールパイプ２に支持する、排気ガスの流れ方向上流側の前部支持部材２０および排気ガスの流れ方向下流側の後部支持部材３０とを備えている。

前記フィニッシャー本体１０は、ステンレス板などの耐熱金属板により両端開放の楕円筒状に形成されており、その外周面１１は光沢のある表面仕上がなされており、また、その後端縁１２は、内方に向けて断面Ｕ字状に折り返されている。

図２，３に示すように、フィニッシャー本体１０の下部の前後方向（排気ガスの流れ方向）の中間部には、その前後方向に長い長方形の空所１４が開口されており、この空所１４は、フィニッシャーＦ内に侵入した小石、砂礫やフィニッシャーＦの内部に溜まった貯溜水を排出する役目をすると共に後述する後部支持部材３０を、フィニッシャー本体１０の内面に溶接するために溶接孔として利用される。

図２〜４に示すように、フィニッシャー本体１０の前部（上流部）の内面には、前部支持部材２０を溶接により固定するためのプレート部材４０が溶接されている。このプレート部材４０は、横断面（排気ガスの流れ方向と直交する面）が、Ｕ字状に形成されており、その外面は、フィニッシャー本体１０の内面の下部および左右側面にスポット溶接４１されている。プレート部材４０の最下部には水抜き通路４０ａが形成されており、この水抜き４０ａはフィニッシャーＦの内部に溜まった貯溜水を、フィニッシャー本体１０の開口前端および前記空所１４を通して外部に排出するためのものである。

また、図２，３および５に示すように、フィニッシャー本体１０の中間部（排気ガスの流れ方向の中間部）内面には、前記後部支持部材３０を溶接により固定するための中間部リング状部材４２がスポット溶接４３されている。この中間部リング状部材４２は、フラットな帯状の板材をリング状に巻いて構成されており、その中間部リング状部材４２の切目は、フィニッシャー本体１０の上面に位置している。また、図５に明瞭に示すように、中間部リング状部材４２の下部は平坦面４２ａに形成されており、この平坦面４２ａには、長孔４４が穿設されて、その長孔４４は、前記空所１４に対向していて、後部支持部材３０を、中間部リング状部材４２に溶接するのに利用される。

図２，３および６に示すように、フィニッシャー本体１０の後部（排気ガスの流れ方向の下流部）の内面には、後部リング状部材４５がスポット溶接４６されている。この後部リング状部材４５の最下部には、水抜き通路４５ａが形成されており、この水抜き孔４５ａは、フィニッシャーＦの内部に溜まった貯溜水を、前記空所１４を通して外部に排出するためのものである。また、後部リング状部材４５の内周面の前部には、後述するように、前記テールパイプ２の下流部が嵌合される。図６に示すように、後部リング状部材４５の前部上面に回り止め突起４５ｂが形成され、この回り止め突起４５ｂに、後述するように、テールパイプ２の下流端上部に形成した回り止め突起２ａを係合させることにより、フィニッシャー本体１０と、テールパイプ２との周方向の位置決めがなされる。また、後部リング状部材４５の後部内面には、インナチューブ４７の前部がスポット溶接４８されており、このインナチューブ４７の後端は、フィニッシャー本体１０の後端縁１２に環状の隙間をあけて臨んでいる。インナチューブの内面には耐熱塗装が施される。

フィニッシャー本体１０は、排気ガスの流れ方向上流側で、前部支持部材２０によりテールパイプ２に支持される。図３，４に明瞭に示すように、前部支持部材２０は、３つのブラケット、すなわち左、右ブラケット２０Ｆ，２０Ｒおよび下ブラケット２０Ｌより構成されている。左、右ブラケット２０Ｆ，２０Ｒは、同一であって、平坦な頂壁ｔの両側に側壁ｓ，ｓを一体に屈曲形成して横断面Ｕ字状に形成され、また、下ブラケット２０Ｌも頂壁ｔ′の両側に側壁ｓ′，ｓ′を一体に屈曲形成して横断面Ｕ字状に形成されるが、その側壁ｓ′の高さが、左、右ブラケット２０Ｆ，２０Ｒの側壁ｓ，ｓの高さよりも高く形成されている。左、右ブラケット２０Ｆ，２０Ｒおよび下ブラケット２０Ｌの側壁ｓ，ｓ′の自由端は、テールパイプ２の外周面の左右部および下部にそれぞれ溶接２４により固定され、また、それらの平坦な頂壁ｔ，ｔ′は、前記プレート部材４０に溶接２５によりそれぞれ固定される。

つぎに、フィニッシャー本体１０を、排気ガスの流れ方向下流側でテールパイプ２に支持する、本発明にかかる前記後部支持部材３０の構造を主に図２，３および５を参照して説明する。

この後部支持部材３０は、一枚の板材を屈曲形成して構成されており、テールパイプ２に溶接３２により固定されるテールパイプ側支持部３１、フィニッシャー本体１０に溶接３４により固定されるフィニッシャー本体側支持部３３および径方向内側でテールパイプ側支持部３１に一体に接続され、径方向外側でフィニッシャー本体側支持部３３に一体に接続される板状部材からなるスペース部３５とより構成されている。

前記スペース部３５は、テールパイプ２とフィニッシャー本体１０との間で、それらの周方向の一部に所定の範囲、すなわち、フィニッシャーＦの断面中心に対して４０°〜５０°の範囲で形成されている。

図３，５に示すように、テールパイプ側支持部３１は、テールパイプ２の外周面に一致する円弧面に形成されて、そのテールパイプ２の外周面に溶接３２により固定され、またフィニッシャー本体側支持部３３は、平坦面に形成されて、前記中間部リング部材４２の下面に形成した平坦部４２ａに溶接３４により固定されている。また、前記スペース部３５は、その縦断面がフィニッシャー本体１０の前方（排気ガスの流れ方向上流側）に向かって開放するコ字型に形成されていて、後に述べるように、その変形によりフィニッシャー本体１０とテールパイプ２との熱延び量の差を吸収できるようにされている。

つぎに、主に図７を参照して、テールパイプ２の下流部に、フィニッシャーＦを取り付ける手順について説明する。

(1) テールパイプ２の下流部には、左、右および下ブラケット２０Ｆ，２０Ｒおよび２０Ｌよりなる前部支持部材２０および後部支持部材３０を、予め、前述したように溶接により固定しておく。

(2) この状態で、図７（Ａ）矢印Ａに示すように、テールパイプ２の下流部を、その後方に配置されるフィニッシャーＦ内に挿入する。テールパイプ２の下流端を、後部リング状部材４５に嵌合させ、それらに設けた回り止突起２ａ、４５ｂ同士を係合して、フィニッシャー本体１０とテールパイプ２との周方向の位置決めをする。

(3) その後、図７（Ｂ）に示すように、フィニッシャー１０内に、その前方の開口部から溶接器具Ｗを挿入し、前部支持部材２０、すなわち左、右および下ブラケット２０Ｆ，２０Ｒおよび２０Ｌを、それぞれプレート部材４０に溶接により固定し、また、フィニッシャー本体１０の下部に形成した空所１４からフィニッシャー１０内に溶接器具Ｗを挿入して後部支持部材３０のフィニッシャー本体側支持部３３を中間部リング部材４２の平坦部４２ａに溶接により固定する。

(4) 以上により、テールパイプ２の下流部には、前部支持部材２０および後部支持部材３０を介してフィニッシャーＦが溶接により取り付けられ、この取付け状態で、テールパイプ２の下流端は、インナチューブ４７の上流端には突き当てておらず、それらの間に間隙ｄ（１．０ｍｍ〜１．２ｍｍ）が形成される（図２参照）。

そして、テールパイプ２とフィニッシャーＦとの軸方向の位置決めは、「突き当て」ではなく、それらの相対位置の計測管理により行なわれる。

つぎに、この実施例の作用について説明する。

排気系Ｅｘを流れる排気ガスは、消音器Ｍを流れて消音された後、フィニッシャーＦを通り、大気に放出される。

フィニッシャーＦ内に流入した排気ガスの冷却により、フィニッシャーＦ内に溜まった貯溜水やフィニシャＦ内に侵入した小石、砂礫などは、図２点線矢印に示すように、水抜き通路４０ａ，４５ａを通って空所１４、あるいはフィニッシャー本体１０の開口前端を通って外部に排出される。

ところで、フィニッシャー本体１０は、前部支持部材２０および後部支持部材３０によりテールパイプ２に溶接により固定され、特に、後部支持部材３０は、フィニッシャー本体側支持部３３によりフィニッシャー本体１０に溶接３４により固定され、また、テールパイプ側支持部３１によりテールパイプ２に対しても溶接３２により固定されるので、フィニッシャー本体１０は、後部支持部材３０によりテールパイプ２に確実に支持される。これにより、テールパイプ２の共振周波数の低下が防止され（例えば３００Hz程度に維持される）、排気系Ｅｘに接続されるエンジンの実用回転速度域（〜６０００rpm ）におけるテールパイプ２の共振が防止される。

また、後部支持部材３０は、テールパイプ２とフィニッシャー本体１０との間で、それらの周方向の一部に所定の範囲に亘って延び、径方向内側でテールパイプ側支持部３１に接続され、径方向外側でフィニッシャー本体側支持部３３に接続される板状部材からなるスペース部３５を有するので、このスペース部３５の変形によりフィニッシャー本体１０とテールパイプ２との熱延び量の差を効果的に吸収することができる。しかも、このスペース部３５は、その変形によりフィニッシャー本体１０とテールパイプ２との熱延び量の差を吸収できる程度の剛性を有するように設定することができる。

また、フィニッシャー本体側支持部３３は、フィニッシャー本体１０の内周に固定されるリング状部材４２に溶接３４されるので、その溶接３４がフィニッシャー本体１０の外面に及ぶことがない。

さらに、後部支持部材３０は、排気ガスの流れ方向に沿う断面形状がコ字型に形成されるので、フィニッシャー本体１０とテールパイプ２との熱延び量の差をそのスペース部３５の変形により集中的に吸収することができ、その熱延び量の差による、フィニッシャーＦおよびテールパイプ２の変形を確実に防止することができる。

さらにまた、テールパイプ２の共振周波数を高く維持するには、テールパイプ側支持部３１のテールパイプ２に対する固定箇所をテールパイプ２の下流側にすることが望ましいが、その一方でテールパイプ２の下流端に近づく程、テールパイプ２の熱延び量が大きくなるため、スペース部３５が吸収しなければならない熱延び量の差が大きくなって、その分スペース部３５の剛性を下げなければならず、後部支持部材３０によるフィニッシャー本体１０のテールパイプ２への支持が脆弱になるが、このものでは、テールパイプ側支持部３１をテールパイプ２の下流端よりも上流側でテールパイプ２に固定させるので、テールパイプ２の共振周波数をエンジンの実用回転速度域（〜６０００rpm ）に対応した共振周波数以上に維持しつつ（例えば３００Hz程度に維持）、スペース部３５の剛性を過度に下げることを防止できる。

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。

たとえば、前記前部支持部材は、前記実施例のものに限定されるものではなく、後部支持部材の上流側でフィニッシャー本体をテールパイプに固定するものであればよい。たとえば、前記特許文献１に記載されているものの前部支持部材（２０）のように、クランプボルト（２５）を締め付けてクランプボルト（２５）と前部支持部材（２０）とによってテールパイプ（２）を挟持することにより、フィニッシャー本体（１０）をテールパイプ（２）に固定するものであってもよい。

また、前記実施例では、テールパイプをフィニッシャーの軸線に対して上下方向に傾斜配置させているが、テールパイプをフィニッシャーの軸線に対して平行配置するなど、それらの相対配置はどのようにしてもよい。

２・・・・・・・・・テールパイプ
１０・・・・・・・・・フィニッシャー本体
２０・・・・・・・・・前部支持部材
３０・・・・・・・・・後部支持部材
３１・・・・・・・・・テールパイプ側支持部
３３・・・・・・・・・フィニッシャー本体側支持部
３５・・・・・・・・・スペース部
４２・・・・・・・・・リング状部材（中間部リング状部材）
Ｆ・・・・・・・・・フィニッシャー
Ｅｘ・・・・・・・・・排気系

Claims (4)

1. 排気系（Ｅｘ）の下流部を構成するテールパイプ（２）の外周に取付けられる排気系のフィニッシャーであって、
   フィニッシャー（Ｆ）の外殻を構成するフィニッシャー本体（１０）と、
   前記フィニッシャー本体（１０）を前記テールパイプ（２）に支持する、排気ガスの流れ方向上流側の前部支持部材（２０）と排気ガスの流れ方向下流側の後部支持部材（３０）とを備え、
   前記後部支持部材（３０）は、
   前記テールパイプ（２）に溶接により固定されるテールパイプ側支持部（３１）と、
   前記フィニッシャー本体（１０）に溶接により固定されるフィニッシャー本体側支持部（３３）と
   前記テールパイプ（２）と前記フィニッシャー本体（１０）との間で、それらの周方向の一部に所定の範囲に亘って延び、径方向内側で前記テールパイプ側支持部（３１）に接続され、径方向外側で前記フィニッシャー本体側支持部（３３）に接続される板状部材からなるスペース部（３５）と、
   から構成され、
   前記スペース部（３５）の変形によりフィニッシャー本体（１０）とテールパイプ（２）との熱延び量の差を吸収することを特徴とする、排気系のフィニッシャー。
2. 前記フィニッシャー本体側支持部（３３）は、フィニッシャー本体（１０）の内周に固定されるリング状部材（４２）に溶接されることにより、フィニッシャー本体（１０）に固定されることを特徴とする、前記請求項１記載の排気系のフィニッシャー。
3. 前記後部支持部材（３０）を構成する、前記テールパイプ側支持部（３１）、前記スペース部（３５）および前記フィニッシャー本体側支持部（３３）は、排気ガスの流れ方向に沿う断面形状がコ字型であることを特徴とする、前記請求項１または２記載の排気系のフィニッシャー。
4. 前記テールパイプ側支持部（３１）は、テールパイプ（２）の下流端よりも上流側でテールパイプ（２）に溶接により固定されることを特徴とする、前記請求項１、２または３記載の排気系のフィニッシャー。

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