JP6798165B2

JP6798165B2 - 車両用排気管のマウント装置

Info

Publication number: JP6798165B2
Application number: JP2016134366A
Authority: JP
Inventors: 和哉花田
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2036-07-06
Also published as: FR3053638A1; DE102017114929A1; CN107585017A; FR3053638B1; CN107585017B; JP2018002059A

Description

本発明は、自動車等の四輪車両においてエンジンから排出される排出ガスをマフラへと導く排気管のマウント装置に関するものである。

この種の車両において、車両衝突時にマフラの動きを抑える工夫がなされている。前面衝突では車体が前方へ移動して潰れ、排気管は車体に対して相対的に後方へ移動し、また後面衝突では排気管は後から押されて前方へ移動し、更に側面衝突では押された方向へ排気管が移動する。このように排気管が移動した場合に周辺部品、例えば燃料タンク等に当たらないようにすることは安全性向上のために極めて重要である。

従来でも排気管に付けた部品を車体側に当てて動きを抑えるものがある。例えば特許文献１に開示されるエンジンの排気管支持構造では、車体フレームに対してハンガ部材が弾性部材を介して取り付けられ、該ハンガ部材に車体前後方向に延びる排気管が固定され、該排気管がハンガ部材よりも車体前方に湾曲部を有しており、車体フレームに、衝突時におけるハンガ部材の移動領域において湾曲部の湾曲内方側に規制部材が固定されている。

実開昭６４−２２６２７号公報

特許文献１に係る排気管支持構造では、ハンガ部材の移動を規制するための規制部材を車体フレームに固定するという複雑な構造をしている。

本発明はかかる実情に鑑み、簡素な構造で車両衝突時の排気管の車体に対する移動を有効に抑制する車両用排気管のマウント装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用排気管のマウント装置は、車両前後方向に延びる一対のサイドメンバを有する車体と、車両幅方向に延び、前記サイドメンバ間を連絡するクロスメンバと、前記クロスメンバと交差しつつ車両前後方向に延びる排気管と、を有し、前記排気管に固定される排気管側ハンガと、ハンガゴムとを介して前記排気管を、前記車体側に配置される車体側ハンガに支持した車両用排気管のマウント装置において、前記ハンガゴムは、上下一対の係合孔を有し、前記車体側ハンガが上側の係合孔に挿入され、前記排気管側ハンガが下側の係合孔に挿入され、前記クロスメンバは二股に分岐され、且つ外側端が前記サイドメンバに固定される二股部を該クロスメンバの車両幅方向端部に有し、前記二股部は、フロントクロスメンバ部材とリアクロスメンバ部材とをＶ字状に配置し、前記フロントクロスメンバ部材と前記リアクロスメンバ部材とを結合するブラケットをＶ字の底部に配置することで形成され、前記排気管側ハンガを前記二股部に囲まれた空間内で、且つ前記ブラケットの側方に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、簡素な構造により車両衝突時における排気管の車体に対する大幅な移動を規制することができる。

本発明の適用例としての車両の車体フレームまわりを示す平面図である。本発明に係る排気管を支持するマウント装置まわりの平面図である。図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図２のII−II線に沿う断面図である。本発明に係るマウント装置の変形例を示す平面図である。

以下、図面に基づき、本発明による車両用排気管のマウント装置における好適な実施の形態を説明する。
本発明の一実施の形態に係る車両用排気管のマウント装置は、車両前後方向に延びる一対のサイドメンバを有する車体と、車両幅方向に延び、前記サイドメンバ間を連絡するクロスメンバと、前記クロスメンバと交差しつつ車両前後方向に延びる排気管と、を有し、前記排気管に固定される排気管側ハンガと、ハンガゴムとを介して前記排気管を、前記車体側に配置される車体側ハンガに支持した車両用排気管のマウント装置において、前記クロスメンバは二股に分岐され、且つ外側端が前記サイドメンバに固定される二股部を該クロスメンバの車両幅方向端部に有し、前記排気管側ハンガを前記二股部に囲まれた空間内に配置する。

本発明に係る車両用排気管のマウント装置において、車両が前面衝突、後面衝突又は側面衝突した際に、二股部に囲まれた空間内に配置された排気管側ハンガが、クロスメンバにより構成される二股部の内縁に接触する。排気管側ハンガが二股部に接触することで、排気管側ハンガを取り付けた排気管の移動が規制される。

図１は、本発明の適用例としての車両の特に車体フレームまわりを示す平面図である。先ず、図１を用いて、本実施例に係る車両の概略構成について説明する。なお、図１を含め、以下の説明で用いる図においては運転席から見る方向を車両の前方とし、その逆方向を後方とする。また、右側を右方、左側を左方とし、これらの方向をそれぞれ必要に応じて適宜、矢印により示す。

車両１として例えば乗用車等の車両であってよく、車両１の車体１０の骨格構造として、左右一対のサイドメンバ１１が左右方向で互いに所定間隔をあけて前後方向に延設される。これらのサイドメンバ１１は、複数のクロスメンバ１２−１、１２−２，１２−３，１２−４により相互に結合される。車体１０の前部にはサイドメンバ１１あるいはクロスメンバ１２−１の適所に対して直接又は間接的に、複数のエンジンマウントを介してエンジン２が搭載されると共に、懸架装置（サスペンション）を介して左右一対の前輪３が懸架される。また、車体１０の後部にはサイドメンバ１１あるいはクロスメンバ１２−３の適所に対して直接又は間接的に、燃料タンク４が搭載されると共に、懸架装置を介して左右一対の後輪５が懸架される。

エンジン２は、本実施例において例えば多気筒ＤＯＨＣガソリンエンジン等であってよい。この場合、エンジン２の複数気筒が車両前後方向に沿って列設され、あるいは左右方向に沿って列設される場合であってもよい。エンジン２は、詳細図示を省略するが、複数のエンジンマウントを介して車体１０に懸架されることで、車体１０に一体的に結合支持され、車両１のエンジンルームに搭載される。

エンジン２のシリンダ内での燃焼後の排気ガスをエンジン２から排出する排気系において、エンジン２に接続されて、該エンジン２から排出される排出ガスを車両後方側に排出させる排気管１３を有する。排気管１３は、エンジン２の各気筒から排出された排気ガスを集合させるエキゾーストマニホールド６に接続されると共に車両後方へと延設され、車体１０の略後端部に配設されたマフラ１４に接続される。この例では排気管１３は車体１０の車両幅方向で左方側へ適度に偏倚して配置され、エキゾーストマニホールド６とマフラ１４の間に触媒コンバータ１５及びプリマフラ１６が装着される。

車両１は、排気管１３を車体１０に支持するためのマウント装置１７を有する。ここで、車両前後方向で中央部前寄りに位置するクロスメンバ１２−２は、フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂを有し、これらのフロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂにおいてマウント装置１７が配置構成される。フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂはそれらを相互に連結するブラケット１８に結合し、即ちフロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂがそれぞれブラケット１８の左側縁部に結合し、クロスメンバ１２−２の端部は、例えばＶ字状を呈して二股に分岐される。フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂのそれぞれ車両幅方向左側の外側端がサイドメンバ１１（左側）に固定されることで、クロスメンバ１２−２の車両方向左側に二股部１９が構成される。ブラケット１８は、フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂが結合してなるＶ字の底部、即ち二股部１９の股部に位置する。フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２ＢはＶ字状を呈して配置されることで、車両幅方向に対して傾斜角度を持つが、排気管１３は、平面視でフロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂと交差しつつ、それらの下側を通って車両前後方向に延びる。

なお、本実施例においてブラケット１８に対してフロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂと車両幅方向反対側、即ち右側にそれらと同様に構成されるフロントクロスメンバ部材１２′Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２′Ｂが配置される。フロントクロスメンバ部材１２′Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２′Ｂは、ブラケット１８の中心を通る車両前後方向の軸線中心線に対してフロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂと略対称に配置され、それぞれ車両幅方向右側の外側端がサイドメンバ１１（右側）に固定される。図１の図示例のように、クロスメンバ１２−２は、左側のフロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂと右側のフロントクロスメンバ部材１２′Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２′Ｂとにより例えばＸ字状を呈するように配置構成されるが、これに限らず、後述のようにＹ字状等の配置形態も可能である。

図２〜図４は、マウント装置１７まわりの具体的構成例を示している。図２は排気管１３を支持するマウント装置１７まわりの平面図、図３は図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図、図４は図２のII−II線に沿う断面図である。マウント装置１７は後述のように排気管１３に固定される排気管側ハンガ２０と、ハンガゴム２１とを介して排気管１３を、車体１０側に配置される車体側ハンガ２２に支持するように構成され、排気管側ハンガ２０が二股部１９に囲まれた空間２３内に配置される。

ここで先ず、フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂにより構成される二股部１９は図２に示されるように、その外縁における車両前後方向の幅もしくは長さが、ブラケット１８側から車両幅方向外側のサイドメンバ１１（左側）に向かって拡がるように形成される。なお、二股部１９の外縁における車両前後方向の幅とは、フロントクロスメンバ部材１２Ａの前縁部とリヤクロスメンバ部材１２Ｂの後縁部との車両前後方向の幅を意味する。また、二股部１９は空間２３内部における車両前後方向の幅が、車両幅方向中心側に向かって縮小するように形成される。なお、二股部１９の空間２３内部における車両前後方向の幅とは、フロントクロスメンバ部材１２Ａの後縁部とリヤクロスメンバ部材１２Ｂの前縁部との車両前後方向の幅を意味する。この実施例のように二股部１９はフロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂにより、サイドメンバ１１を底辺とする概略三角形を呈して配置構成される。

また、サイドメンバ１１（左側）は図３に示されるように、縦壁部１１ａを有する矩形断面（図３では、その矩形の左側辺部の図示を省略する）に形成され、二股部１９はその外端部が縦壁部１１ａに連結される。なお、フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂの外端部はそれぞれ、図２のようにブラケットもしくはアダプタ２４を介してサイドメンバ１１の縦壁部１１ａに溶接等により固定することができる。

マウント装置１７の具体的構成において、排気管側ハンガ２０は図３及び図４に示されるように基端部２０ａが排気管１３に固定される。排気管１３は図２のようにフロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂと交差するように配置され、図３に示されるように典型的には丸パイプ材または、中実の鋼棒材でなる。なお、排気管側ハンガ２０の断面形状は図３等の図示例のように円形に限らず、その他の形状も可能である。排気管側ハンガ２０の基端部２０ａは排気管１３の下側外周部に沿うように湾曲形成され、溶接等により排気管１３に固定される。排気管側ハンガ２０は図３のように車両前後方向視で例えば概して逆Ｌ字状（上下逆のＬ字）等に成形され、そのＬ字の底辺に対応する先端部２０ｂがハンガゴム２１と係合する。

ハンガゴム２１は図２及び図３に示されるように例えば概して短い円柱状のゴム材でなり、排気管側ハンガ２０の先端部２０ｂ及び車体側ハンガ２２の先端部２２ｂが挿入される上下一対の係合孔２５，２６（図４参照）を有する。また、ハンガゴム２１には図４のように例えば概略Ｈ字状に成形されたスリットもしくは切欠き溝２７を有する。ハンガゴム２１は上下方向等に適度に伸縮可能であるが、スリット２７のＨ字の中辺部で突当て状態となり、過度な収縮変形を規制し得るようになっている。

車体側ハンガ２２は中実の鋼棒材でなり、その基端部２２ａが、車体１０を構成するフロントクロスメンバ部材１２Ａの上側外周部に沿うように湾曲形成され、溶接等によりフロントクロスメンバ部材１２Ａに固定される。車体側ハンガ２２は図２のように平面視で例えば概して変形Ｌ字状等に成形され、そのＬ字の底辺に対応する先端部２２ｂがハンガゴム２１と係合する。車体側ハンガ２２の先端部２２ｂは、ハンガゴム２１の上側の係合孔２６に挿入される。排気管側ハンガ２０の先端部２０ｂ及び車体側ハンガ２２の先端部２２ｂにはそれぞれ、係合孔２５，２６に対する抜止め用にバルジ加工等を施すことが好適である。

図３を参照して、ハンガゴム２１の下側の係合孔２５に挿入される排気管側ハンガ２０の先端部２０ｂにより、排気管１３に対する懸架点が設定される。この懸架点は、フロントクロスメンバ部材１２Ａの最下点Ｐよりも高い高さ位置Ｈにあり、典型的にはフロントクロスメンバ部材１２Ａの最下点Ｐと最上点Ｐ′（高さ位置Ｈ′）の中間に位置し、先端部２０ｂは車両前後方向視でフロントクロスメンバ部材１２Ａと上下方向でオーバラップして配置される。なお、排気管側ハンガ２０の先端部２０ｂ及びこれが挿入されるハンガゴム２１の高さとして、これらの上方に配設される周辺部品等との関係でスペース的に許容されれば、懸架点をフロントクロスメンバ部材１２Ａの最上点Ｐ′よりも高く設定することも可能である。

また、排気管側ハンガ２０の先端部２０ｂにより設定される排気管１３に対する懸架点とリヤクロスメンバ部材１２Ｂとの高さの関係は、フロントクロスメンバ部材１２Ａの場合と実質的に同様に設定される。即ち、排気管側ハンガ２０の懸架点は、リヤクロスメンバ部材１２Ｂの最下点（図３のフロントクロスメンバ部材１２Ａの場合を参照）よりも高い高さ位置にあり、リヤクロスメンバ部材１２Ｂと上下方向でオーバラップする。

二股部１９は上記のように、排気管側ハンガ２０の前方に配置されるフロントクロスメンバ部材１２Ａと排気管側ハンガ２０の後方に配置されるリヤクロスメンバ部材１２Ｂとを含んで構成される。この場合、フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂは典型的には丸パイプ材でなり、図４に示されるように車両前後方向に延びる平面にて切断した断面が閉断面である。

上述のようにその前部でエキゾーストマニホールド６に接続されると共にその後部でマフラ１４に接続される排気管１３は、その途中においてマウント装置１７により支持される。この場合、マウント装置１７の排気管側ハンガ２０及び車体側ハンガ２２がハンガゴム２１を介して連絡され、即ち弾性体であるハンガゴム２１を介して、エンジン２や車体１０の振動等を有効に減衰しつつ、排気管１３を支持することができる。

特に本発明において、フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂは二股に分岐され、且つ外側端がサイドメンバ１１に固定される二股部１９を有し、排気管側ハンガ２０が二股部１９に囲まれた空間２３内に配置される。
この構成によれば車両１が前面衝突した場合、排気管１３が車体１０に対して相対的に後方へ移動する。なお、排気管側ハンガ２０の排気管１３に対する懸架点は、フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂにより構成される二股部１９とオーバラップして、空間２３内に設定される。これにより排気管側ハンガ２０が二股部１９内縁の後側部１９ｂ（リヤクロスメンバ部材１２Ｂの前縁部）に接触し、排気管１３の車体１０の後方への大幅な移動を規制することができる。

また、車両１が後面衝突した場合、排気管１３が車体１０に対して相対的に前方へ移動する際、排気管側ハンガ２０が二股部１９内縁の前側部１９ａ（フロントクロスメンバ部材１２Ａの後縁部）に接触し、排気管１３の車体前方への大幅な移動を規制することができる。
更に、車両１が側面衝突した場合、排気管１３が車体１０に対して相対的に車両幅方向内側へ移動する際、排気管側ハンガ２０が二股部１９の内縁の股部、即ちブラケット１８に接触し、排気管１３の車両幅方向内側への大幅な移動を規制することができる。

このように排気管側ハンガ２０が二股部１９の空間２３内に配置されることで、前面衝突、後面衝突及び側面衝突の際に、排気管１３の車体に対する移動を有効に規制することができる。この場合、マウント装置１７は簡素な構成であり、製造及び組付けを簡単を行え、コスト的にも有利である。

また、二股部１９はその外縁における車両前後方向の幅が、車両幅方向外側に向かって拡がるように形成されると共に、空間２３内部における車両前後方向の幅が、車両幅方向中心側に向かって縮小するように形成される。
この構成によれば、二股部１９の剛性を向上させ、排気管側ハンガ２０と接触した時に二股部１９を変形し難い構造にできる。このため車両衝突時に車体１０に対する排気管１３の大幅な移動を規制することができる。

更に、サイドメンバは縦壁部１１ａを有する矩形断面に形成され、二股部１９はその外端部が縦壁部１１ａに連結される。
この構成によれば、二股部１９を車両前後方向の荷重に対して変形し難い構造にでき、排気管側ハンガ２０と接触した際に二股部１９を車両前後方向の荷重に対して変形し難い構造にできる。このため車両衝突時に車体１０に対する排気管１３の大幅な移動を規制することができる。

また、排気管側ハンガ２０の前方に配置されるフロントクロスメンバ部材１２Ａと、排気管側ハンガ２０の後方に配置されるリヤクロスメンバ部材１２Ｂは、車両前後方向に延びる平面にて切断した断面が閉断面である。
この構成によれば、二股部１９を車両前後方向の荷重に対して変形し難い構造にでき、車両衝突時に車体１０に対する排気管１３の大幅な移動を規制することができる。

ここで、図５の図示例のように、左側のフロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂと右側のクロスメンバ部材１２Ｃとにより例えばＹ字状等を呈して配置する態様も可能である。フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂにより二股部１９が構成されるが、ブラケット１８に対して二股部１９と車両幅方向反対側にクロスメンバ部材１２Ｃが配置される。
前面衝突、後面衝突及び側面衝突いずれの場合でも上記同様に排気管１３の車体１０に対する大幅な相対移動を規制することができる。この例では特に、クロスメンバ部材１２Ｃによる構成の簡素化により軽量化を図ることが可能となる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
排気管側ハンガ２０及び車体側ハンガ２２の形状等は図示例の場合に限定されず、車体１０との関係で適宜変更可能である。
また、フロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２Ｂは板金成形によるプレス品であってもよく、例えばハット型あるいは「コ」の字等の開断面形状を持つことも可能である。
更に、二股部１９を構成するフロントクロスメンバ部材１２Ａ及びリヤクロスメンバ部材１２ＢはＶ字状の他に例えばＵ字状等を呈して配置され、そのＵ字の底部にブラケット１８が配置されるようにしてもよい。

１車両、２エンジン、３前輪、４燃料タンク、５後輪、６エキゾーストマニホールド、１０車体、１１サイドメンバ、１２−２クロスメンバ、１３排出管、１４マフラ、１５触媒コンバータ、１６プリマフラ、１７マウント装置、１８ブラケット、１９二股部、２０排気管側ハンガ、２１ハンガゴム、２２車体側ハンガ、２３空間。

Claims

車両前後方向に延びる一対のサイドメンバを有する車体と、
車両幅方向に延び、前記サイドメンバ間を連絡するクロスメンバと、
前記クロスメンバと交差しつつ車両前後方向に延びる排気管と、を有し、
前記排気管に固定される排気管側ハンガと、ハンガゴムとを介して前記排気管を、前記車体側に配置される車体側ハンガに支持した車両用排気管のマウント装置において、
前記ハンガゴムは、上下一対の係合孔を有し、前記車体側ハンガが上側の係合孔に挿入され、前記排気管側ハンガが下側の係合孔に挿入され、
前記クロスメンバは二股に分岐され、且つ外側端が前記サイドメンバに固定される二股部を該クロスメンバの車両幅方向端部に有し、
前記二股部は、フロントクロスメンバ部材とリアクロスメンバ部材とをＶ字状に配置し、前記フロントクロスメンバ部材と前記リアクロスメンバ部材とを結合するブラケットをＶ字の底部に配置することで形成され、
前記排気管側ハンガを前記二股部に囲まれた空間内で、且つ前記ブラケットの側方に配置したことを特徴とする車両用排気管のマウント装置。
前記二股部はその外縁における車両前後方向の幅が、車両幅方向外側に向かって拡がるように形成され、且つ前記空間内部における車両前後方向の幅が、車両幅方向中心側に向かって縮小するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用排気管のマウント装置。
前記サイドメンバは縦壁部を有する矩形断面に形成され、前記二股部はその外端部が前記縦壁部に連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用排気管のマウント装置。
前記フロントクロスメンバ部材及び前記リアクロスメンバ部材は車両前後方向に延びる平面にて切断した断面が閉断面であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の車両用排気管のマウント装置。