図面 (/)

技術 排気構造

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 馬渕知樹浅井英二鈴木光郎松岡弘二
出願日 2004年8月2日 (15年6ヶ月経過) 出願番号 2004-226038
公開日 2006年2月16日 (13年11ヶ月経過) 公開番号 2006-046121
状態 特許登録済
技術分野 推進装置の冷却,吸排気,燃料タンクの配置 排気消音装置
主要キーワード 断面周囲 結合管 拡大変形 軸方向圧縮力 圧入部分 圧入位置 リヤパイプ 圧入量
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年2月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題

荷重入力時入力排気管支持排気管との結合を維持する。

解決手段

排気構造10では、エンジンからの排気が、各フロントパイプ12、メインマフラ16、リヤパイプ38、サブマフラ40及びテールパイプ46を経て車両外送出される。ここで、リヤパイプ38がサブマフラ40及びテールパイプ46を介して支持部材48によって車体側に支持されると共に、メインマフラ16の排出パイプ32とリヤパイプ38とがメインマフラ16よりも車両後側にて圧入によって結合されている。これにより、メインマフラ16に車両後側への荷重が入力された際には、リヤパイプ38が車両後側への移動を阻止された状態でメインマフラ16とリヤパイプ38との圧入位置に圧入方向への荷重が作用するため、メインマフラ16とリヤパイプ38との結合を維持できる。

概要

背景

一般的な自動車排気構造では、車体側からの排気送り出されるエキゾーストパイプ車両後方端部にマフラーが結合されている(例えば、特許文献1参照)。

この排気構造では、一般に、エキゾーストパイプの全周にマフラーの周壁溶接によって結合されることで、車両の路面干渉時にマフラーに車両後側への荷重が入力された際でも、エキゾーストパイプとマフラーとの結合が解除されることはない。

しかしながら、エキゾーストパイプとマフラーとは、線接合であり、疲労強度が他の部位に比べて小さく、肉厚を厚くする等の対策が必要になる。

さらに、エキゾーストパイプとマフラーとの結合部分における溶接のバラツキにより、エキゾーストパイプとマフラーとの結合強度のバラツキが大きい。

また、エキゾーストパイプとマフラーとの結合部分における溶接に錆びが発生しやすく、見栄えが悪くなる。

そこで、溶接以外のエキゾーストパイプとマフラーとの結合手段が望まれるが、マフラーの路面干渉時における荷重入力にも耐える結合手段は存在しなかった。
特開2001−323809公報

概要

荷重入力時入力排気管支持排気管との結合を維持する。排気構造10では、エンジンからの排気が、各フロントパイプ12、メインマフラ16、リヤパイプ38、サブマフラ40及びテールパイプ46を経て車両外送出される。ここで、リヤパイプ38がサブマフラ40及びテールパイプ46を介して支持部材48によって車体側に支持されると共に、メインマフラ16の排出パイプ32とリヤパイプ38とがメインマフラ16よりも車両後側にて圧入によって結合されている。これにより、メインマフラ16に車両後側への荷重が入力された際には、リヤパイプ38が車両後側への移動を阻止された状態でメインマフラ16とリヤパイプ38との圧入位置に圧入方向への荷重が作用するため、メインマフラ16とリヤパイプ38との結合を維持できる。

目的

本発明は、上記事実を考慮し、入力排気管とこれに連なり車体へ支持されている支持排気管とを圧入によって結合し、しかも入力排気管に軸方向の荷重が入力された際にも両排気管の結合を維持できる排気構造を得ることが目的である。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

車体側からの排気送出し荷重が入力される入力排気管と、前記入排気管の前記荷重入力方向に沿った端部に圧入によって結合されると共に、前記入力排気管以外の部分で車体に支持され、前記入力排気管との間で排気を通す支持排気管と、を備えた排気構造

請求項2

前記入力排気管と前記支持排気管との間の圧入量軸方向圧縮力で増大可能なクリアランスが設けられた、ことを特徴とする請求項1記載の排気構造。

請求項3

前記入力排気管及び支持排気管の少なくとも一方の圧入位置近傍に設けられ、軸方向圧縮力で圧入される圧入量を制限する制限部を有する、ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の排気構造。

請求項4

車体側からの排気を送出し、荷重が入力される入力排気管と、前記入力排気管と圧入及び焼き付きによって結合されると共に、前記入力排気管以外の部分で車体に支持され、前記入力排気管との間で換気を通す支持排気管と、を備えた排気構造。

技術分野

0001

本発明は、車両の排気構造に関する。

背景技術

0002

一般的な自動車の排気構造では、車体側からの排気送り出されるエキゾーストパイプ車両後方端部にマフラーが結合されている(例えば、特許文献1参照)。

0003

この排気構造では、一般に、エキゾーストパイプの全周にマフラーの周壁溶接によって結合されることで、車両の路面干渉時にマフラーに車両後側への荷重が入力された際でも、エキゾーストパイプとマフラーとの結合が解除されることはない。

0004

しかしながら、エキゾーストパイプとマフラーとは、線接合であり、疲労強度が他の部位に比べて小さく、肉厚を厚くする等の対策が必要になる。

0005

さらに、エキゾーストパイプとマフラーとの結合部分における溶接のバラツキにより、エキゾーストパイプとマフラーとの結合強度のバラツキが大きい。

0006

また、エキゾーストパイプとマフラーとの結合部分における溶接に錆びが発生しやすく、見栄えが悪くなる。

0007

そこで、溶接以外のエキゾーストパイプとマフラーとの結合手段が望まれるが、マフラーの路面干渉時における荷重入力にも耐える結合手段は存在しなかった。
特開2001−323809公報

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、上記事実を考慮し、入力排気管とこれに連なり車体へ支持されている支持排気管とを圧入によって結合し、しかも入力排気管に軸方向の荷重が入力された際にも両排気管の結合を維持できる排気構造を得ることが目的である。

課題を解決するための手段

0009

請求項1に記載の排気構造は、車体側からの排気を送出し、荷重が入力される入力排気管と、前記入排気管の前記荷重入力方向に沿った端部に圧入によって結合されると共に、前記入力排気管以外の部分で車体に支持され、前記入力排気管との間で排気を通す支持排気管と、を備えている。

0010

請求項2に記載の排気構造は、請求項1に記載の排気構造において、前記入力排気管と前記支持排気管との間の圧入量軸方向圧縮力で増大可能なクリアランスが設けられた、ことを特徴としている。

0011

請求項3に記載の排気構造は、請求項1又は請求項2に記載の排気構造において、前記入力排気管及び支持排気管の少なくとも一方の圧入位置近傍に設けられ、軸方向圧縮力で圧入される圧入量を制限する制限部を有する、ことを特徴としている。

0012

請求項4に記載の排気構造は、車体側からの排気を送出し、荷重が入力される入力排気管と、前記入力排気管と圧入及び焼き付きによって結合されると共に、前記入力排気管以外の部分で車体に支持され、前記入力排気管との間で換気を通す支持排気管と、を備えている。

発明の効果

0013

請求項1に記載の排気構造では、入力排気管と支持排気管とが結合されており、車体側からの排気が入力排気管及び支持排気管を経て送出される。また、入力排気管に荷重が入力される。

0014

ここで、支持排気管が入力排気管以外の部分で車体に支持されると共に、入力排気管の荷重入力方向に沿った端部に支持排気管が圧入によって結合されている。

0015

このため、入力排気管に荷重が入力された際には、支持排気管が移動を阻止された状態で、入力排気管と支持排気管との圧入位置に圧入方向側への荷重が作用する。これにより、入力排気管と支持排気管との結合を確実に維持できる。

0016

請求項2に記載の排気構造では、入力排気管と支持排気管との間の圧入量が軸方向圧縮力(圧入力)で増大可能なクリアランスが設けられている。このため、入力排気管に荷重が入力された際に、入力排気管と支持排気管との間の圧入量が増大して、入力排気管及び支持排気管の何れか一方に拡大変形力が作用すると共に、入力排気管及び支持排気管の何れか他方に収縮変形力が作用する。これにより、入力排気管と支持排気管との結合力が向上され、入力排気管と支持排気管との結合を一層確実に維持できる。

0017

請求項3に記載の排気構造では、入力排気管及び支持排気管の少なくとも一方の圧入位置近傍に設けられた制限部が、軸方向圧縮力(圧入力)で圧入される圧入量を制限する。このため、入力排気管に荷重が入力された際には、入力排気管と支持排気管との間の圧入量が制限されるため、入力排気管と支持排気管との相対位置変更を抑制できる。

0018

請求項4に記載の排気構造では、入力排気管と支持排気管とが結合されており、車体側からの排気が入力排気管及び支持排気管を経て送出される。また、入力排気管に荷重が入力される。

0019

ここで、支持排気管が入力排気管以外の部分で車体に支持されると共に、入力排気管と支持排気管とが圧入のみならず焼き付きによっても結合されている。

0020

このため、入力排気管の荷重入力方向に沿った端部に支持排気管が結合された場合には、入力排気管に荷重が入力された際に、支持排気管が移動を阻止された状態で、入力排気管と支持排気管との圧入位置に圧入方向側への荷重が作用する。これにより、入力排気管と支持排気管との結合を確実に維持できる。

0021

一方、入力排気管の反荷重入力方向に沿った端部に支持排気管が結合された場合には、入力排気管に荷重が入力された際に、支持排気管が移動を阻止された状態で、入力排気管と支持排気管との圧入位置に圧入方向の反対側への荷重が作用しても、入力排気管と支持排気管との結合を維持できる。

発明を実施するための最良の形態

0022

図1には、本発明の実施の形態に係る車両(自動車)の排気構造10が車両左側から見た側面図にて示されており、図2には、排気構造10が車両下側から見た底面図にて示されている。なお、図面では、車両前方を矢印FRで示し、車両後方を矢印REで示す。

0023

本実施の形態に係る排気構造10は、支持排気管としての円管状のフロントパイプ12を一対備えており、各フロントパイプ12の一端12Aは、車体側に設けられたエンジンの排気口(図示省略)に固定されて、車体側に支持されている。各フロントパイプ12の中間部分には、触媒コンバータ14が設けられており、エンジンの排気口から送出された排気が触媒コンバータ14によって浄化される。

0024

各フロントパイプ12の他端12Bは、入力排気管としての略楕円筒形容器状のメインマフラ16(消音器)の一端16A側へ連結されており、メインマフラ16は、弾性体としてのゴム(図示省略)によって車体側に吊り下げられている。

0025

図3に示す如く、メインマフラ16内には、連結管としての円管状の入気パイプ17が一対設けられており、各入気パイプ17は、一端17Aがメインマフラ16の一端16Aから外部へ突出すると共に、一端17A近傍がメインマフラ16の周壁に溶接されている。各入気パイプ17の一端17Aには各フロントパイプ12の他端12Bが結合されており、各フロントパイプ12の他端12Bは、各入気パイプ17の一端17A内に大荷重(例えば2トンから4トンの荷重)で圧入されて面接合されている。

0026

メインマフラ16内には車両前側から順に隔壁18、20、22が設けられており、これにより、メインマフラ16内が車両前側から順に隔室24、26、28、30に分割されている。隔壁18、20、22には各入気パイプ17が貫通されており、各入気パイプ17の他端17B縁は閉塞されると共に、各入気パイプ17の隔室28配置部分には複数の小孔(図示省略)が貫通形成されている。また、隔壁18、20には、所定数貫通孔(図示省略)が貫通形成されている。

0027

メインマフラ16内には、結合管としての円管状の排出パイプ32が設けられており、排出パイプ32は、隔壁20、22を貫通して、一端32Aが隔室26に配置されている。排出パイプ32の他端32Bはメインマフラ16の他端16Bから外部へ突出しており、排出パイプ32の他端32B近傍はメインマフラ16の周壁に溶接されている。

0028

このため、各フロントパイプ12から各入気パイプ17へ送出された排気は、各入気パイプ17の複数の小孔、隔室28、隔壁20の貫通孔及び隔室26を介して、又は、各入気パイプ17の複数の小孔、隔室28、隔壁20の貫通孔、隔室26、隔壁18の貫通孔、隔室24、隔壁18の貫通孔及び隔室26を介して、排出パイプ32へ送出される。これにより、排気が膨張共鳴干渉等されて、エンジンの排気音が低減される。

0029

なお、各入気パイプ17は隔壁18、20、22に軽荷重で圧入されると共に、排出パイプ32は隔壁20、22に軽荷重で圧入されており、これにより、各入気パイプ17及び排出パイプ32と隔壁18、20、22との間の熱膨張差に基づく応力の発生が緩和される。

0030

図4に示す如く、排出パイプ32の他端32Bには、車両前側から順に、制限部としての拡径テーパ部34、及び大径部36が形成されており、排出パイプ32の他端32Bは、拡径テーパ部34で車両後側へ向かうに従い径が徐々に大きくされて、大径部36では同一外径とされている。

0031

排出パイプ32の他端32Bには、大径部36において、支持排気管としての円管状のリヤパイプ38の一端38Aが結合されており、リヤパイプ38の一端38Aは、大径部36内に大荷重(例えば2トンから4トンの荷重)で圧入されて面接合されている。これにより、排出パイプ32から送出された排気がリヤパイプ38へ送出される。また、リヤパイプ38の一端38Aは大径部36内の一部に圧入されており、リヤパイプ38の一端38Aと拡径テーパ部34との間にはクリアランス39が設けられている。

0032

図1及び図2に示す如く、リヤパイプ38の他端38Bには、入力排気管としての略円筒形容器状のサブマフラ40(消音器)の一端40Aが結合されており、リヤパイプ38の他端38Bは、サブマフラ40の一端40A内に大荷重(例えば2トンから4トンの荷重)で圧入されて面接合されている。サブマフラ40中央部分の径はリヤパイプ38の径よりも大きくされており、これにより、リヤパイプ38から送出された排気がサブマフラ40で膨張、共鳴、干渉等されて、エンジンの排気音が一層低減される。サブマフラ40の他端40Bには、車両前側から順に、制限部としての縮径テーパ部42、及び小径部44が形成されており、サブマフラ40の他端40Bは、縮径テーパ部42で車両後側へ向かうに従い径が徐々に小さくされて、小径部44で外径が小さくされている。

0033

サブマフラ40の小径部44には、支持排気管としての円管状のテールパイプ46の一端46Aが結合されており、サブマフラ40の小径部44全体は、テールパイプ46の一端46A内に大荷重(例えば2トンから4トンの荷重)で圧入されて面接合されている。これにより、サブマフラ40から送出された排気がテールパイプ46を介してテールパイプ46の他端46Bから車両外へ送出される。テールパイプ46は車体側に支持部材48によって支持(固定)されており、これにより、リヤパイプ38及びサブマフラ40がテールパイプ46を介して車体側に支持されている。

0034

また、車両の運転によるエンジンの排気によって、各入気パイプ17の一端17Aと各フロントパイプ12の他端12Bとの圧入部分、排出パイプ32の他端32Bとリヤパイプ38の一端38Aとの圧入部分、サブマフラ40の一端40Aとリヤパイプ38の他端38Bとの圧入部分、及び、サブマフラ40の他端40Bとテールパイプ46の一端46Aとの圧入部分が、所定温度(例えば400℃)以上に加熱されて焼き付けられている(溶融されることなく原子レベルで互いに接触している部分が加熱によって接合されている)。

0035

さらに、上記メインマフラ16の下面及び上記サブマフラ40の下面は車両底部の最下部を構成しており、車両の前進中に車両の底部が路面に干渉する際には、メインマフラ16やサブマフラ40が路面に干渉して、メインマフラ16やサブマフラ40に荷重が車両後側へ入力される構成である。

0036

次に、本実施の形態の作用を説明する。

0037

以上の構成の排気構造10では、エンジンの排気口に一端12Aが接続された各フロントパイプ12の他端12Bにメインマフラ16の各入気パイプ17が結合されると共に、メインマフラ16の排出パイプ32にリヤパイプ38の一端38Aが結合されている。さらに、リヤパイプ38の他端38Bにサブマフラ40の一端40Aが結合されると共に、サブマフラ40の他端40Bにテールパイプ46の一端46Aが結合されている。これにより、エンジンの排気口からの排気は、各フロントパイプ12、メインマフラ16、リヤパイプ38、サブマフラ40及びテールパイプ46を経て、各フロントパイプ12の触媒コンバータ14によって浄化されると共に排気音がメインマフラ16及びサブマフラ40によって低減されつつ、車両外へ送出される。

0038

車両の前進中に車両の底部が路面に干渉する際には、メインマフラ16やサブマフラ40が路面に干渉して、メインマフラ16やサブマフラ40に荷重が車両後側へ入力される。

0039

ここで、メインマフラ16の各入気パイプ17一端17Aと、車体側に一端12A(入気パイプ17との結合面以外の部分)が支持された各フロントパイプ12の他端12Bとが、メインマフラ16よりも車両前側(反荷重入力方向側)において圧入によって結合されている。一方、メインマフラ16の排出パイプ32他端32Bと、車体側に支持部材48によってテールパイプ46及びサブマフラ40を介して他端38B(排出パイプ32との結合面以外の部分)が支持されたリヤパイプ38の一端38Aとが、メインマフラ16よりも車両後側(荷重入力方向側)において圧入によって結合されている。

0040

また、サブマフラ40の一端40Aと、車体側に各フロントパイプ12及びメインマフラ16を介して一端38A(サブマフラ40との結合面以外の部分)が支持されたリヤパイプ38の他端38Bとが、サブマフラ40よりも車両前側(反荷重入力方向側)において圧入によって結合されている。一方、サブマフラ40の他端40Aと、車体側に支持部材48によって一端46A(サブマフラ40との結合面以外の部分)が支持されたテールパイプ46の一端46Aとが、サブマフラ40よりも車両後側(荷重入力方向側)において圧入によって結合されている。

0041

しかも、車両の運転によるエンジンの排気によって、各入気パイプ17の一端17Aと各フロントパイプ12の他端12Bとの圧入部分、排出パイプ32の他端32Bとリヤパイプ38の一端38Aとの圧入部分、サブマフラ40の一端40Aとリヤパイプ38の他端38Bとの圧入部分、及び、サブマフラ40の他端40Bとテールパイプ46の一端46Aとの圧入部分が、所定温度以上に加熱されて焼き付けられることで、強固に結合されている。

0042

このため、メインマフラ16が路面に干渉してメインマフラ16に荷重が車両後側へ入力された際には、各フロントパイプ12が車両後側への移動を阻止された状態でメインマフラ16(各入気パイプ17)と各フロントパイプ12との圧入位置に圧入方向の反対側への荷重が作用しても、メインマフラ16(各入気パイプ17)と各フロントパイプ12との結合を維持できる。

0043

また、メインマフラ16が路面に干渉してメインマフラ16に荷重が車両後側へ入力された際には、リヤパイプ38が車両後側への移動を阻止された状態で、メインマフラ16(排出パイプ32)とリヤパイプ38との圧入位置に圧入方向側への荷重(圧入力)が作用する。これにより、メインマフラ16(排出パイプ32)とリヤパイプ38との結合を確実に維持できる。

0044

さらに、排出パイプ32他端32B(大径部36)へのリヤパイプ38一端38Aの圧入量が上記圧入方向側への荷重で増大可能なクリアランス39が設けられている。このため、当該圧入量が増大して、排出パイプ32の他端32B(大径部36)に拡大変形力が作用すると共に、リヤパイプ38の一端38Aに収縮変形力が作用する。これにより、排出パイプ32の他端32Bとリヤパイプ38の一端38Aとの結合力が向上され、メインマフラ16(排出パイプ32)とリヤパイプ38との結合を一層確実に維持できる。

0045

しかも、排出パイプ32の圧入位置(大径部36)近傍に設けられた拡径テーパ部34が、リヤパイプ38の一端38A縁に当接することで、上記圧入方向側への荷重による上記圧入量の増大を制限できる。これにより、メインマフラ16とリヤパイプ38との相対位置変更を抑制できる。

0046

一方、サブマフラ40が路面に干渉してサブマフラ40に荷重が車両後側へ入力された際には、リヤパイプ38が車両後側への移動を阻止された状態でサブマフラ40とリヤパイプ38との圧入位置に圧入方向の反対側への荷重が作用しても、サブマフラ40とリヤパイプ38との結合を維持できる。

0047

また、サブマフラ40が路面に干渉してサブマフラ40に荷重が車両後側へ入力された際には、テールパイプ46が車両後側への移動を阻止された状態で、サブマフラ40とテールパイプ46との圧入位置に圧入方向側への荷重(圧入力)が作用する。これにより、サブマフラ40とテールパイプ46との結合を確実に維持できる。

0048

さらに、サブマフラ40の圧入位置(小径部44)近傍に設けられた縮径テーパ部42が、テールパイプ46の一端46A縁に当接することで、上記圧入方向側への荷重によるテールパイプ46一端46Aへのサブマフラ40他端40Bの圧入量の増大を制限できる。これにより、サブマフラ40とテールパイプ46との相対位置変更を抑制できる。

0049

また、上述の如く、各入気パイプ17と各フロントパイプ12とが従来の溶接に代えて圧入によって結合されると共に、排出パイプ32とリヤパイプ38とが従来の溶接に代えて圧入によって結合されている。さらに、サブマフラ40とリヤパイプ38とが従来の溶接に代えて圧入によって結合されると共に、サブマフラ40とテールパイプ46とが従来の溶接に代えて圧入によって結合されている。

0050

このため、従来と異なり、各入気パイプ17と各フロントパイプ12との結合部分、排出パイプ32とリヤパイプ38との結合部分、サブマフラ40とリヤパイプ38との結合部分、及びサブマフラ40とテールパイプ46との結合部分の疲労強度を高くできる(例えば従来の1.8倍にできる)と共に、当該各結合部分の結合強度にバラツキが発生することを抑制でき、かつ、当該各結合部分に錆びが発生することを抑制できる。

0051

さらに、上述の如く、車両の運転によるエンジンの排気によって、各入気パイプ17と各フロントパイプ12との圧入部分、排出パイプ32とリヤパイプ38との圧入部分、サブマフラ40とリヤパイプ38との圧入部分、及び、サブマフラ40とテールパイプ46との圧入部分が、所定温度以上に加熱されて焼き付けられている。このため、当該各圧入部分が良好に密着するため、当該各圧入部分からの排気の漏れを抑制又は防止することができる。

0052

なお、本実施の形態では、車両の運転によるエンジンの排気によって、各入気パイプ17と各フロントパイプ12との圧入部分、排出パイプ32とリヤパイプ38との圧入部分、サブマフラ40とリヤパイプ38との圧入部分、及びサブマフラ40とテールパイプ46との圧入部分を所定温度以上に加熱して焼き付けた構成としたが、車両の初運転の前(例えば当該各圧入部分の圧入作業直後)に当該各圧入部分を所定温度以上(特に400℃)に加熱して焼き付けた構成としてもよい。これにより、車両の初運転の前でも、当該各圧入部分を強固に結合することができる。

0053

また、本実施の形態では、排出パイプ32のリヤパイプ38との圧入位置近傍又はサブマフラ40のテールパイプ46との圧入位置近傍に拡径テーパ部34又は縮径テーパ部42を設けた構成としたが、これと共に又はこれに代えて、リヤパイプ38(支持排気管)の排出パイプ32(入力排気管)との圧入位置近傍又はテールパイプ46(支持排気管)のサブマフラ40(入力排気管)との圧入位置近傍に拡径テーパ部34又は縮径テーパ部42(制限部)を設けた構成としてもよい。しかも、制限部は、拡径テーパ部34や縮径テーパ部42に限らず、突出部や屈曲部等であってもよい。

0054

さらに、本実施の形態では、テールパイプ46をサブマフラ40以外に支持部材48によって車体側に支持した構成としたが、テールパイプ46(支持排気管)をサブマフラ40(入力排気管)のみが支持して車体側が支持しない構成としてもよい。

0055

また、本実施の形態における、各入気パイプ17と各フロントパイプ12との結合部分、排出パイプ32とリヤパイプ38との結合部分、サブマフラ40とリヤパイプ38との結合部分、及び、サブマフラ40とテールパイプ46との結合部分の少なくとも1つに、図5に示す排気構造60を適用してもよい。

0056

排気構造60では、本実施の形態と同様に、排出パイプ32における拡径テーパ部34及び大径部36が円管状の第1パイプ62(入力排気管又は支持排気管)に形成されて、第1パイプ62内に円管状の第2パイプ64(支持排気管又は入力排気管)が圧入されており、第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分(圧入部分)に周方向に沿った係合部としての凹状のリブ66が形成されている。さらに、リブ66は、例えば、図5(A)に示す如く第1パイプ62と第2パイプ64との圧入部分の圧入方向中央に配置され、かつ、図5(B)に示す如く第1パイプ62及び第2パイプ64の軸方向に沿った断面周囲円弧状にされると共に、図5(C)に示す如く第1パイプ62及び第2パイプ64の周方向に等間隔に一対配置されている。

0057

また、本実施の形態における、各入気パイプ17と各フロントパイプ12との結合部分、排出パイプ32とリヤパイプ38との結合部分、サブマフラ40とリヤパイプ38との結合部分、及び、サブマフラ40とテールパイプ46との結合部分の少なくとも1つに、図6に示す排気構造70を適用してもよい。

0058

排気構造70では、図5に示す排気構造60と同様の第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分(圧入部分)に、リブ66に代えて、軸方向に沿った係合部としての凹部72が形成されている。さらに、凹部72は、例えば、図6(A)に示す如く第1パイプ62と第2パイプ64との圧入部分の圧入方向中央に配置され、図6(B)に示す如く第1パイプ62及び第2パイプ64の軸方向に沿った断面が略矩形状にされ、図6(C)に示す如く第1パイプ62及び第2パイプ64の周方向に沿った断面周囲が略円弧状にされ、かつ、第1パイプ62及び第2パイプ64の周方向に沿って等間隔に一対配置されている。

0059

実験例)
図7(A)には、本実験例で使用する本発明が適用された排気構造80における第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分が断面図にて示されている。

0060

排気構造80では、上記排気構造60及び排気構造70と同様の第1パイプ62及び第2パイプ64を有しており(リブ66及び凹部72は形成されていない)、第1パイプ62の大径部36内に第2パイプ64が27.5KNの荷重で圧入されて、第1パイプ62の大径部36と第2パイプ64とが面接合されている。さらに、第1パイプ62の拡径テーパ部34及び大径部36以外の外周径Aが48.6mm、第1パイプ62の周壁肉厚Bが1.2mm、第1パイプ62の拡径テーパ部34の長さCが15mm、第1パイプ62の大径部36の長さDが45mm、第1パイプ62の大径部36の内周径Eが47.4mmにされている。一方、第2パイプ64の外周径Fが48.6mm、第2パイプ64の周壁肉厚Gが1.2mm、第2パイプ64の圧入部分の長さHが40mm、第2パイプ64の外周径Fと第1パイプ62大径部36の内周径Eとの差(圧入代)が1.2mmにされている。

0061

本実験例では、上記排気構造60及び排気構造70をも使用するが、排気構造60及び排気構造70の第1パイプ62及び第2パイプ64の圧入荷重及びサイズは、排気構造80と同様にされている。

0062

さらに、排気構造60におけるリブ66は、図5(B)に示す如く、第1パイプ62の外周面において、第1パイプ62の軸方向に沿った幅Iが4.5mm、最大深さJが1.5mm、第1パイプ62の軸方向に沿った断面周囲の曲率半径Kが3mmにされている。さらに、リブ66は、図5(C)に示す如く、第1パイプ62の外周面において、第1パイプ62の中心角120°の範囲Lに形成されている。

0063

また、排気構造70における凹部72は、図6(B)に示す如く、第1パイプ62の外周面において、第1パイプ62の軸方向に沿った最深部の長さMが4mm、第1パイプ62の軸方向に沿った断面周囲における当該最深部の第1パイプ62軸方向両側の曲率半径Nが1.8mmにされている。さらに、凹部72は、図6(C)に示す如く、第1パイプ62の外周面において、最大深さPが2mm、第1パイプ62の周方向に沿った断面周囲の曲率半径Qが1.8mmにされている。

0064

図8に示す如く、本実験例では、第2パイプ64の反第1パイプ62側端治具82に固定すると共に、第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分を電気炉84内に挿入して加熱可能にした状態で、第1パイプ62の反第2パイプ64側端を反第2パイプ64側へ油圧シリンダ(図示省略)によって10mm/分の速度で引っ張ることで、第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重(第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分から第1パイプ62が抜ける際の第1パイプ62の引張荷重)を測定した。

0065

第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重の測定は、電気炉84を制御して第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分の雰囲気の温度を目標温度に維持することで当該結合部分の温度を当該目標温度に維持し、かつ、当該結合部分が膨張又は収縮をしなくなった際に、行った。

0066

図9には、本実験例における実験結果が示されている。図9の印Aは、排気構造80において加熱によって焼き付けられていない第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分を各温度にした際の第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重を示している。図9の印Bは、排気構造60において加熱によって焼き付けられていない第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分を各温度にした際の第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重を示している。図9の印Cは、排気構造70において加熱によって焼き付けられていない第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分を各温度にした際の第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重を示している。図9の印Dは、排気構造80において第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分を400℃に加熱した後に常温に戻した際の第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重を示している。図9の印Eは、排気構造80において第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分を500℃に加熱した後に常温に戻した際の第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重を示している。

0067

図9に示す如く、排気構造80、排気構造60及び排気構造70の何れの場合でも、加熱によって焼き付けられていない第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分を400℃以上に加熱して焼き付けると、第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重が相当大きくなった。

0068

また、排気構造80において加熱されずに常温の状態における第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分から第1パイプ62を抜いた際には、図10(A)に示す如く、第1パイプ62によって第2パイプ64が殆ど損傷86を受けなかった。一方、排気構造80において400℃に加熱された状態における第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分から第1パイプ62を抜いた際には、図10(B)に示す如く、第1パイプ62によって第2パイプ64が筋状に損傷86を受けた。

0069

以上のことは、第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分が、圧入による加圧によって原子レベルでの接触面積を大きくされると共に各金属の再結晶温度下げられた状態で、加熱されることで、原子転位(移動)を補助されて変形を増大されると共に原子拡散を促進され、再結晶変態(変形)によって接合される(焼き付けられる)ことによると解される。

0070

ここで、第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重は、第1パイプ62と第2パイプ64との接合状態の他、第1パイプ62及び第2パイプ64の母材強度にも依存すると解される。

0071

図11には、第1パイプ62及び第2パイプ64の母材であるステンレス(一般に車両の排気管に使用されるSUS409LT)の引張強度と温度との関係が示されている。図11に示す如く、ステンレスの引張強度は温度が高くなる程小さくなる。なお、ステンレスの引張強度は、特に温度が500℃を越えてから急激に低下する。

0072

図9に示す如く、排気構造80、排気構造60及び排気構造70においては、第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分の温度が400℃を越えてから、第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重が小さくなった。これは、第1パイプ62及び第2パイプ64において温度が高くなると母材強度が小さくなるためと解される。

0073

また、排気構造80における第1パイプ62と第2パイプ64との抜け荷重は、第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分を400℃又は500℃に加熱した後に常温に戻した際の方が、当該結合部分を400℃又は500℃に加熱した際よりも、大きくなった。なお、当該結合部分を400℃又は500℃に加熱した後に常温に戻した際の当該抜け荷重は、当該結合部分を加熱しないで常温にした際の当該抜け荷重の約4倍になった。

0074

さらに、排気構造80において400℃に加熱した後に常温に戻した状態における第1パイプ62と第2パイプ64との結合部分から第1パイプ62を抜いた際には、図10(C)に示す如く、第1パイプ62によって第2パイプ64が図10(B)の場合(400℃に加熱された状態)よりも太く筋状に損傷86を受けた。

0075

以上のことは、当該結合部分が、400℃又は500℃に加熱された後に常温に戻された際及び400℃又は500℃に加熱された際の何れの際でも、同様に焼き付けられているが、第1パイプ62及び第2パイプ64の母材強度は常温の際の方が400℃又は500℃の際よりも大きいためと解される。

図面の簡単な説明

0076

本発明の実施の形態に係る排気構造を示す車両左側から見た側面図である。
本発明の実施の形態に係る排気構造を示す車両下側から見た底面図である。
本発明の実施の形態に係る排気構造におけるメインマフラを示す車両下側から見た断面図である。
本発明の実施の形態に係る排気構造における排出パイプとリヤパイプとの結合部分を示す車両左側から見た側面図である。
本発明の実施の形態に係る排気構造の第1別例に係る第1パイプと第2パイプとの結合部分(リブが形成されたもの)を示す図であり、(A)は側面図、(B)は(A)のB部分の拡大図、(C)は(A)のC−C線断面図である。
本発明の実施の形態に係る排気構造の第2別例に係る第1パイプと第2パイプとの結合部分(凹部が形成されたもの)を示す図であり、(A)は側面図、(B)は(A)のB−B線断面図、(C)は(A)のC−C線断面図である。
本発明の実施の形態における実験例で使用する本発明が適用された第1パイプと第2パイプとの結合部分(リブ及び凹部が形成されていないもの)を示す断面図である。
本発明の実施の形態における実験例の実験状況を示す一部破断した側面図である。
本発明の実施の形態における実験例の実験結果を示すグラフである。
本発明の実施の形態における実験例において第1パイプと第2パイプとの結合部分(リブ及び凹部が形成されていないもの)から第1パイプが抜かれた際の第2パイプを示す斜視図であり、(A)は、当該結合部分が加熱されずに常温にされた場合であり、(B)は、当該結合部分が400℃に加熱された場合であり、(C)は、当該結合部分が400℃に加熱された後に常温に戻された場合である。
ステンレス(SUS409LT)の引張強度と温度との関係を示すグラフである。

符号の説明

0077

10排気構造
12フロントパイプ(支持排気管)
16メインマフラ(入力排気管)
34 拡径テーパ部(制限部)
38リヤパイプ(支持排気管)
39クリアランス
40サブマフラ(入力排気管)
42縮径テーパ部(制限部)
46テールパイプ(支持排気管)
60 排気構造
62 第1パイプ(入力排気管又は支持排気管)
64 第2パイプ(支持排気管又は入力排気管)
70 排気構造
80 排気構造

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社小松製作所の「 作業機械」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】コンパクト化を図りながら冷却性能を向上させることができる作業機械を提供する。【解決手段】主流路Fの流路方向Dにおける第一位置P1で第一壁面101から張り出して第二壁面102との間に第一開口部1... 詳細

  • スズキ株式会社の「 車両下部構造」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】簡潔な構造でキャニスタの保護および性能維持が可能な車両下部構造を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一実施の形態に係る車両下部構造100は、車両のリアフロアパネル102と、リアフロア... 詳細

  • トヨタ自動車株式会社の「 燃料電池車両」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】アンダーカバーを取り外すことなく継手のリークチェックを実行する。【解決手段】燃料電池車両は、燃料電池スタック11と、車両の床下のセンタートンネルに配置される水素タンク12と、燃料電池スタック1... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ