JP5829440B2 - インシュレータ取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、排気系用インシュレータを触媒ケース等の排気系部品に取り付けるインシュレータ取付構造に関するものである。

従来のインシュレータ取付構造としては、例えば特許文献１，２に記載されているものが知られている。特許文献１に記載のものでは、触媒容器の拡径部の筒体に外板を結合し、筒体と外板との間に空気層、相変化層及び断熱層を内側から外側に向けて配置した多層構造となっている。特許文献２に記載のものでは、触媒コンバータを覆う上下半遮熱カバーを、複数のボルトを介して触媒コンバータに締結している。

特開２００３−１５５９２７号公報 特開平８−３３４０２１号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、特許文献１に記載のものでは、触媒容器の拡径部の筒体に外板をボルトで固定せずに、筒体と外板とを外板の両縁部で溶接等により結合するというケーシングの２重構造となっているので、触媒容器を製作するのが困難である。

一方、特許文献２に記載のものでは、上下半遮熱カバーを複数のボルトにより触媒コンバータに固定する構造となっているので、特許文献１に記載された触媒容器のように製作が困難になることは無い。ところで、インシュレータの断熱性能や吸音性能を向上させるためには、特許文献１に記載のように断熱部材を設けることが考えられる。この場合、断熱部材自体の風蝕を防止したり、断熱性能及び吸音性能を確保するためには、断熱部材を触媒ケースに密着させる必要がある。その際、バラツキによる断熱部材と触媒ケースとの隙間の発生を防止するために、断熱部材を圧縮状態で使用することが望ましい。しかし、この場合には、ボルトの固定位置によっては、断熱部材の圧縮反力により上下半遮熱カバー（インシュレータ本体）に過大な応力が発生し、上下半遮熱カバーに亀裂等が生じることがある。

本発明の目的は、インシュレータ本体への過大な応力の発生を防止しつつ、断熱性能及び吸音性能を確保することができるインシュレータ取付構造を提供することである。

本発明は、排気系用インシュレータをボルトにより排気系部品に取り付けるインシュレータ取付構造において、排気系用インシュレータは、ボルトを通すためのボルト取付穴を有するインシュレータ本体と、インシュレータ本体の裏面に装着され、排気系部品と密着する断熱部材とを有し、ボルト取付穴は、インシュレータ本体の中央部のみに設けられ、断熱部材は、ボルトにより排気系用インシュレータが排気系部品に固定されるときに、インシュレータ本体の縁側部分を排気系部品の反対側に変形させるような圧縮量を有し、排気系用インシュレータの外側部分では、排気系用インシュレータの内側部分に比べて断熱部材の圧縮量が大きいことを特徴とするものである。

このような本発明のインシュレータ取付構造によって排気系用インシュレータを排気系部品に取り付けるときは、断熱部材が排気系部品に接触するように排気系用インシュレータを配置した状態で、インシュレータ本体の中央部のみに設けられたボルト取付穴にボルトを通し、当該ボルトにより排気系用インシュレータを排気系部品に固定する。このとき、断熱部材は、インシュレータ本体の縁側部分を排気系部品の反対側に変形させるような圧縮量を有している。このため、排気系用インシュレータの取付時には、インシュレータ本体の縁側部分が排気系部品の反対側に変形するため、断熱部材の圧縮反力自体が低減され、またインシュレータ本体に付加される応力も分散されるようになる。これにより、排気系用インシュレータに断熱部材を設けても、インシュレータ本体への過大な応力の発生を防止することができる。また、インシュレータ本体が断熱部材に押さえられるため、インシュレータ本体の振動が抑制されるようになる。さらに、インシュレータ本体の変形による反力によって断熱部材が排気系部品へ押し付けられるため、断熱部材と排気系部品との間に隙間が発生せず、排気系用インシュレータの断熱性能や吸音性能を確保することができる。

好ましくは、排気系部品は触媒ケースであり、ボルト及びボルト取付穴は、１つずつ有し、排気系用インシュレータは、１つのボルトにより触媒ケースの上流側端部に固定される。このように１つのボルトにより排気系用インシュレータを触媒ケースの上流側端部に固定することにより、インシュレータ本体の１つのボルト取付穴を触媒ケースの１つのボルト取付部に合わせるだけで済む。このため、断熱部材の圧縮代の影響によりインシュレータ本体が変形しても、触媒ケースのボルト取付部に対してボルト取付穴がずれることは無い。

このとき、触媒ケースの上流側端面の中心部には、ボルトと螺合するネジ穴を有する取付ブラケットが設けられていることが好ましい。この場合には、１つのボルトにより排気系用インシュレータを触媒ケースに簡単に固定することができる。

本発明によれば、インシュレータ本体への過大な応力の発生を防止しつつ、断熱性能及び吸音性能を確保することができる。これにより、インシュレータ本体の亀裂等の発生を防止し、信頼性を確保することが可能となる。

本発明に係わるインシュレータ取付構造の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示したインシュレータ取付構造の平面図及び断面図である。 図１に示した触媒コンバータの斜視図である。 図１に示した触媒用インシュレータの斜視図である。 本発明に係わるインシュレータ取付構造の他の実施形態を示す側面図及び断面図である。

以下、本発明に係わるインシュレータ取付構造の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わるインシュレータ取付構造の一実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１に示したインシュレータ取付構造の平面図及び断面図である。各図において、本実施形態のインシュレータ取付構造１は、排気管の途中に設けられた触媒コンバータ２に触媒用インシュレータ３をボルト４により取り付けるための構造である。

触媒コンバータ２は、エンジン（図示せず）の横に設置され、エンジンからの排気ガス中に含まれる有害物質を酸化し、浄化する。触媒コンバータ２は、円筒状を有する触媒ケース５を備えている。触媒ケース５の上部には、排気管を介してエンジンと接続され、エンジンからの排気ガスを導入するガス導入部６が設けられ、触媒ケース５の下部には、排気管を介してマフラー（図示せず）と接続され、排気ガス中の有害物質を酸化して浄化した後のガスを導出するガス導出部７が設けられている。

触媒ケース５の上流側（ガス導入部６側）の端面（上端面）は、図３に示すように曲面形状を有している。触媒ケース５の上端面の中心部には、インシュレータ取付ブラケット８が突設されている。インシュレータ取付ブラケット８には、ボルト４と螺合するネジ穴８ａが形成されている。また、触媒ケース５の上流側の端部にはコンバータサポートブラケット９が取り付けられ、ガス導入部６にはコンバータセンサボス１０が取り付けられている。

触媒用インシュレータ３は、触媒ケース５の上端面及びガス導入部６を覆うようにボルト４により触媒ケース５の上流側端部（上端部）に着脱可能に取り付けられる。触媒用インシュレータ３は、触媒ケース５と外気との間を遮熱して、触媒ケース５を保温するための部材である。

触媒用インシュレータ３は、図２及び図４に示すように、インシュレータ本体１１と、このインシュレータ本体１１の裏面に装着された断熱部材１２とを備えている。なお、図４（ａ）は、触媒用インシュレータ３を表側から見たときの斜視図であり、図４（ｂ）は、触媒用インシュレータ３を裏側から見たときの斜視図である。

インシュレータ本体１１は、例えばステンレスやアルミニウムめっき鋼板等の鋼板で形成されている。インシュレータ本体１１の中央部（中心部）には、ボルト４を通すためのボルト取付穴１３が形成されている。ここで、インシュレータ本体１１の中央部とは、インシュレータ本体１１の変形（後述）の重心部分のことである。

また、インシュレータ本体１１には、触媒用インシュレータ３が触媒ケース５に取り付けられたときに、コンバータサポートブラケット９及びコンバータセンサボス１０を逃がすための切欠部１１ａ，１１ｂがそれぞれ形成されている。

断熱部材１２は、例えば耐熱性を有するアルミナファイバ（セラミックウール）等で形成されている。断熱部材１２は、ボルト取付穴１３を避けるようにインシュレータ本体１１の裏面に装着されている。ボルト４により触媒用インシュレータ３が触媒ケース５に固定されたときには、断熱部材１２は触媒ケース５に密着した状態となる。

また、断熱部材１２は、ボルト４により触媒用インシュレータ３が触媒ケース５に固定されるときに、インシュレータ本体１１の縁側部分（外側部分）を上方（触媒ケース５の反対側）に変形させるような圧縮量を有している。これにより、断熱部材１２のバラツキがあっても、断熱部材１２と触媒ケース５との間に隙間が発生しにくくなる。このとき、触媒用インシュレータ３の内側（中央側）部分では、断熱部材１２の圧縮量が小さくなるように設定され、触媒用インシュレータ３の外側部分では、断熱部材１２の圧縮量が大きくなるように設定されている。これにより、触媒用インシュレータ３の内側部分における断熱部材１２の圧縮反力が低減されると共に、触媒用インシュレータ３の外側部分において断熱部材１２が触媒ケース５に密着しやすくなる。

このような触媒用インシュレータ３を触媒ケース５に組み付けるときは、断熱部材１２が触媒ケース５の上端面に接するように触媒用インシュレータ３を配置し、インシュレータ本体１１のボルト取付穴１３と触媒ケース５に設けられたインシュレータ取付ブラケット８のネジ穴８ａとを合わせ、その状態でボルト４をネジ穴８ａにねじ込む。これにより、触媒用インシュレータ３が触媒ケース５の上端部に固定されることとなる。

ところで、触媒用インシュレータの外側部分を複数のボルトで触媒ケースに固定するような構造とした場合には、以下の不具合が発生する。即ち、触媒用インシュレータを触媒ケースに取り付ける際に、断熱部材の圧縮代の影響でインシュレータ本体が変形するため、ボルトによる固定作業を順次進めると、触媒ケースに形成されたネジ穴に対してインシュレータ本体のボルト取付穴の位置がずれてしまう。このとき、ボルトの数が多くなるほど、インシュレータ本体のボルト取付穴と触媒ケースのネジ穴とが合わせにくくなる。また、上記の作業より明らかなように、断熱部材の圧縮反力が均等には作用せず、インシュレータ本体の一部に過大な応力が発生しやすいので、インシュレータ本体に亀裂等が生じやすい。

これに対し本実施形態では、触媒用インシュレータ３の中央部を１つのボルト４で触媒ケース５に固定すると共に、断熱部材１２がインシュレータ本体１１の縁側部分を触媒ケース５の反対側に変形させるような圧縮量を有する構成となっているので、触媒用インシュレータ３の取付時には、触媒用インシュレータ３の中央部を支点としてインシュレータ本体１１の縁側部分が弾性力に抗して触媒ケース５の反対側に変形し、最終的に断熱部材１２の圧縮反力とインシュレータ本体１１の弾性力とのバランスがとれた状態となる。このため、断熱部材１２の圧縮反力が低減されるため、断熱部材１２の圧縮反力によりインシュレータ本体１１に付加される応力自体が低減される。また、インシュレータ本体１１の縁側部分が触媒ケース５の反対側に変形することで、インシュレータ本体１１に付加される応力が分散されるようになる。これにより、インシュレータ本体１１の裏面に断熱部材１２が装着されていても、インシュレータ本体１１に過大な応力がかかることが抑制されるため、インシュレータ本体１１に亀裂等が発生することを防止できる。

また、断熱部材１２が適度な圧縮量を有することで、インシュレータ本体１１が断熱部材１２に十分押さえられるため、インシュレータ本体１１の振動が抑制される。さらに、インシュレータ本体１１の変形による反力によって断熱部材１２が触媒ケース５へ押し付けられるため、断熱部材１２が触媒ケース５に十分に密着し、断熱部材１２と触媒ケース５との間に隙間が発生することは無い。従って、触媒用インシュレータ３の断熱性能及び吸音性能が高くなる。

また、触媒用インシュレータ３を触媒ケース５に組み付ける際には、インシュレータ本体１１の１つのボルト取付穴１３のみをインシュレータ取付ブラケット８のネジ穴８ａに合わせれば良いので、断熱部材１２の圧縮代の影響によりインシュレータ本体１１が変形しても、ボルト取付穴１３の位置ズレが発生することは無い。

以上により、１つのボルト４だけで触媒用インシュレータ３を触媒ケース５に固定する場合でも、インシュレータ取付構造１の信頼性を確保することができる。

さらに、触媒用インシュレータ３を触媒ケース５に固定するためのボルト４の数が１つのみであるため、コストダウン化及び組付作業の簡易化を図ることができる。

図５は、本発明に係わるインシュレータ取付構造の他の実施形態を示す側面図及び断面図である。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態のインシュレータ取付構造２０は、車両の床下に設置される触媒コンバータ２１に触媒用インシュレータ２２をボルト４により取り付けるための構造である。

触媒コンバータ２１は、円筒状部２３ａを有する触媒ケース２３を備えている。円筒状部２３ａの一端には、ガス導入部２３ｂを介して排気管２４が接続され、円筒状部２３ａの他端には、ガス導出部２３ｃを介して排気管２５が接続されている。

触媒用インシュレータ２２は、円筒状部２３ａの外周面の一部を覆うように複数（ここでは２つ）のボルト４により円筒状部２３ａに着脱可能に取り付けられる。触媒用インシュレータ２２は、断面半円形状を有している。

触媒用インシュレータ２２は、インシュレータ本体２６と、このインシュレータ本体２６の裏面に装着された断熱部材２７とを備えている。インシュレータ本体２６は、上記のインシュレータ本体１１と同じ材料で形成されている。インシュレータ本体２６の中央部には、ボルト４を通すための複数（ここでは２つ）のボルト取付穴２８が触媒ケース２３の軸心方向に対応する方向に沿って形成されている。つまり、複数のボルト取付穴２８は、触媒ケース２３の軸心方向に沿ったインシュレータ本体２６の中心線上に並んで形成されている。

断熱部材２７は、上記の断熱部材１２と同じ材料で形成されている。断熱部材２７は、ボルト取付穴２８を避けるようにインシュレータ本体２６の裏面に装着されている。また、断熱部材２７は、ボルト４により触媒用インシュレータ２２が触媒ケース２３に固定されるときに、インシュレータ本体２６の中心線に対して左右縁側部分（外側部分）を触媒ケース２３の反対側に変形させるような圧縮量を有している。

このような触媒用インシュレータ２２を触媒ケース２３の円筒状部２３ａに組み付けるときは、断熱部材２７が円筒状部２３ａに接するように触媒用インシュレータ２２を配置し、インシュレータ本体２６の各ボルト取付穴２８と円筒状部２３ａに形成された各ネジ穴とを合わせ、その状態でボルト４を各ネジ穴にねじ込む。これにより、触媒用インシュレータ２２が円筒状部２３ａに固定されることとなる。

以上のような本実施形態においても、触媒用インシュレータ２２の取付時に、インシュレータ本体２６の左右縁側部分が弾性力に抗して触媒ケース２３の反対側に変形する。このため、断熱部材２７の圧縮反力が低減されるため、インシュレータ本体２６に付加される応力自体が低減されると共に、インシュレータ本体２６に付加される応力も分散される。これにより、インシュレータ本体２６の裏面に断熱部材２７が装着されていても、インシュレータ本体２６に過大な応力がかかることが抑制されるため、インシュレータ本体２６に亀裂等が発生することを防止できる。また、インシュレータ本体２６の変形による反力によって断熱部材２７が触媒ケース２３へ押し付けられるため、断熱部材２７と触媒ケース２３との間に隙間が発生することは無く、触媒用インシュレータ２２の断熱性能及び吸音性能が高くなる。以上により、インシュレータ取付構造２０の信頼性を確保することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、触媒用インシュレータを触媒ケースに固定するためのボルトの点数としては、触媒用インシュレータの形状や寸法に合わせて適宜設定すれば良い。ただし、触媒用インシュレータにおけるボルトの固定位置は、触媒用インシュレータの中央部（インシュレータ本体の変形の重心部分）であることは言うまでもない。

また、上記実施形態は、排気系用インシュレータとしての触媒用インシュレータを触媒ケースに取り付けるものであるが、本発明のインシュレータ取付構造は、例えば排気管内を通る排気ガスを保温するために、排気管に排気系用インシュレータを取り付けるものにも適用可能である。

また、上記実施形態は、触媒コンバータ２について酸化触媒としたものであるが、これに限定されるものではない。例えば、触媒コンバータ２は還元触媒でも良く、排気ガスの浄化に用いられる触媒であれば、適宜本発明を適用できる。

１…インシュレータ取付構造、３…触媒用インシュレータ（排気系用インシュレータ）、４…ボルト、５…触媒ケース（排気系部品）、８…インシュレータ取付ブラケット、８ａ…ネジ穴、１１…インシュレータ本体、１２…断熱部材、１３…ボルト取付穴、２０…インシュレータ取付構造、２２…触媒用インシュレータ（排気系用インシュレータ）、２３…触媒ケース、２６…インシュレータ本体、２７…断熱部材、２８…ボルト取付穴。

Claims (3)

1. 排気系用インシュレータをボルトにより排気系部品に取り付けるインシュレータ取付構造において、
   前記排気系用インシュレータは、前記ボルトを通すためのボルト取付穴を有するインシュレータ本体と、前記インシュレータ本体の裏面に装着され、前記排気系部品と密着する断熱部材とを有し、
   前記ボルト取付穴は、前記インシュレータ本体の中央部のみに設けられ、
   前記断熱部材は、前記ボルトにより前記排気系用インシュレータが前記排気系部品に固定されるときに、前記インシュレータ本体の縁側部分を前記排気系部品の反対側に変形させるような圧縮量を有し、
   前記排気系用インシュレータの外側部分では、前記排気系用インシュレータの内側部分に比べて前記断熱部材の圧縮量が大きいことを特徴とするインシュレータ取付構造。
2. 前記排気系部品は触媒ケースであり、
   前記ボルト及び前記ボルト取付穴は、１つずつ有し、
   前記排気系用インシュレータは、前記１つのボルトにより前記触媒ケースの上流側端部に固定されることを特徴とする請求項１記載のインシュレータ取付構造。
3. 前記触媒ケースの上流側端面の中心部には、前記ボルトと螺合するネジ穴を有する取付ブラケットが設けられていることを特徴とする請求項２記載のインシュレータ取付構造。

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