JP3651264B2

JP3651264B2 - Support structure for exhaust system members

Info

Publication number: JP3651264B2
Application number: JP15318798A
Authority: JP
Inventors: 武郎加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2018-06-02
Also published as: JPH11342753A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気管や触媒コンバータ、マフラ（消音器）といった車載エンジンの排気系部材を車体床部にて支持する排気系部材の支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７に自動車の排気通路の構成を示す。エンジンの各気筒（図示しない）で発生した排気ガスが通る排気通路は、排気マニホールド２０にて例えば１つの通路にまとめられ、排気管２２，排気管２３を通じて触媒コンバータ２４に送られる。そして、この触媒コンバータ２４で浄化された排気ガスは、さらに排気管２５，排気管２６を介してマフラ（消音器）２７へと送られ、このマフラ２７を通じて大気中に放出される。
【０００３】
これら排気管２２，２３，２５，２６や触媒コンバータ２４、消音器２７等の排気系部材は、車体の下部に吊り下げられるかたちで支持されている。こうした排気系部材には、車体やエンジン等で発生した振動による取り付け位置の変位や、部材内を流れる高温の排気ガスによる熱変形が生じる。そのため、排気系部材を支持する支持構造には、上記部材の変位、変形に対する吸収性能が要求されている。
【０００４】
そこで従来、こうした排気系部材の支持構造として、例えば自動車技術事例集の発行番号９５５６６（日本自動車工業会知的財産部会発行）にみられるように、水平方向に延伸されたパイプ等の軸材を車体床部の骨格部材に設け、この軸材と排気系部材に設けられたサポート部材とをゴム等の弾性材からなる連結部材によって連結する構造が採用されていることが多い。
【０００５】
図８に上記事例集に記載の排気系部材の支持構造の全体構成を示す。
図８に示すように、この支持構造にあっては、車体のフロアパネル（床部）５の下部のフロアサイドメンバ（骨格部材）４の内部に、ブラケット２がスポット溶接により取り付けられている。そしてこのブラケット２の下面には、マフラ２７を支持するためのパイプ３が溶接されている。このパイプ３は、フロアサイドメンバ４の側壁に形成された穴を貫通して水平方向に延伸されている。支持用のパイプ３の先端部にはゴム製の連結部材２９が取り付けられており、この連結部材２９によって、支持用のパイプ３とマフラ２７に設けられたサポート部材２８とが連結される。こうしてマフラ２７は吊り下げられるかたちで車体下部に支持される。また、ゴム製の連結部材２９の弾性変形によって、振動や熱による変位や変形が吸収されるようになる。
【０００６】
このような車体床部の骨格部材に排気系部材と連結される軸材を固定する支持構造としては、この他にも、図１０あるいは図１１に示すような支持構造も知られている。
【０００７】
ちなみに図１０に示す排気系部材の支持構造は、車体のフロアパネル５に設けられた骨格部材４の両側壁に形成された穴に排気系部材支持用のパイプ３を貫通させ、その貫通部を溶接して同パイプ３を固定する構造となっている。
【０００８】
また、図１１に示す排気系部材の支持構造は、パイプ３の基端部を骨格部材４の側壁に沿うように婉曲させ、補強部材１２を介して同パイプ３を骨格部材４の側壁に固定する構造となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上示した各排気系部材の支持構造はいずれも、排気系部材の振動や熱による変形や変位を吸収する上では確かに所望とされている性能を満たすものではあるが、それぞれ以下に示すような剛性に対する制約も無視できず、その軽量化には限界があった。
【００１０】
例えば図９は、上記事例集の発行番号９５５６６に記載の支持構造についてその車体側部材の断面構造を示したものであるが、同支持構造にあってはこの図９に示すように、マフラ２７の自重や振動等に起因する力は、連結部材２９（図８参照）との連結点、すなわちパイプ３の点Ｐ部分を入力点として伝達される。そしてこの伝達された力Ｆｉは、ブラケット２とフロアサイドメンバ４との溶接部近傍の点Ｓを支点として、上記パイプ３の基端部にて反力Ｆｒとしてブラケット２を押圧する。この反力Ｆｒはブラケット２の平面自体が直接受けるかたちとなる。そのため、ブラケット２の平面部分の剛性が不足すると、同図９に二点鎖線にて併せ示すようなブラケット２の変形が生じるおそれがある。こうした変形を防止するには、ブラケット２の板厚を増すなどして、その剛性を高める必要があり、重量増加を招く結果となる。また同支持構造では、フロアサイドメンバ４の側壁にパイプ３を通すための穴を設ける必要もある。そのため、この穴によってフロアサイドメンバ４の剛性が低下する結果ともなる。
【００１１】
また、図１０に示した排気系部材の支持構造では、連結部材（図示略）を介して軸材３に伝達された力は、骨格部材４に対してその縦壁に沿う方向に作用するかたちとなるため、排気系部材からの力の入力に対する変形等の懸念は少ないが、やはり骨格部材４に軸材３を挿入するための穴を設ける必要があるため、骨格部材４の剛性の低下は避けがたいものとなっている。
【００１２】
他方、図１１に示した排気系部材の支持構造では、骨格部材４に穴を設ける必要はないが、その構造上、排気系部材から伝達される力の入力点Ｐと骨格部材４の図心Ｏとの距離が長くなってしまい、骨格部材４に伝達される力のモーメントが大きくなってしまう。そのため、排気系部材の振動が車体床部に伝達されやすくなってしまう。このような振動の伝達を抑制するためには、骨格部材４やフロアパネル５等の剛性を高める必要があり、やはり軽量化を阻む要因となっている。
【００１３】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、重量の増加等を伴うことなく、高い剛性を確保することのできる排気系部材の支持構造を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車載エンジンの排気系部材を、車体床部に下方に突設された骨格部材にて支持する排気系部材の支持構造において、弾性材からなる連結部材を介して前記排気系部材と連結される軸材と、前記軸材を前記骨格部材の下部にて支持するブラケットとを備え、前記軸材は、前記骨格部材の一方側壁から他方側壁を経てその先端部が前記連結部材と連結されるべく、水平方向に直線状に突出され、前記ブラケットは、前記軸材を支持しつつ、前記骨格部材の少なくとも前記一方側壁から他方側壁にかけて同骨格部材の底面と接合される複数の底面接合面を有するとともに、該複数の底面接合面の間に前記軸材の周面に対応して婉曲する曲面を有し、この曲面を前記軸材を支持する軸材支持面とし、前記底面接合面に前記軸材の軸線と交差する方向のビード面を更に有することをその要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、軸材を骨格部材の下部に配置し、ブラケットを介して骨格部材に同軸材を固定する構造とすることで、骨格部材に穴等の加工を施さずとも軸材を設置できるようになる。したがって、骨格部材の剛性を低下させずに排気系部材の支持構造を設けることができるようになる。その結果、骨格部材の重量を増加させなくとも高い剛性を確保することができるようになる。また、軸材の組み付け作業を容易とすることもできるようになる。
【００１６】
なお、骨格部材の下面に直接軸材を接合した場合、該軸材に伝達される力は全て接合部に作用するため、接合部の耐久性や信頼性の低下を招くおそれがある。その点、上記構成によれば、ブラケットを介して軸材を骨格部材に装着することで、接合部に直接的に力が作用しなくなるため、耐久性や信頼性の低下を防止することができるようにもなる。
【００１８】
さらに、上記構成によれば、排気系部材から軸材を介して伝達される力を、底面接合面全体を通じて骨格部材へと伝達することができるようになる。このように荷重を面で受けているため、骨格部材に伝達される力を分散させ、その変形を抑制することができるようになる。
また、上記構成によれば、軸材の周面に対応して婉曲する曲面を有する軸材支持面内に軸材を配置することで該軸材とブラケットとの接合面積が増大し、これらをより強固に接合することができるようになる。また、この軸材支持面がビードとして働き、また軸材がブラケットの心材となるため、ブラケットの剛性を向上することができるようになる。
さらに、上記構成によれば、軸材支持面の曲面と併せて複数方向のビードが底面接合面に形成されることとなるため、ブラケットの剛性を更に高めることができるようになる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排気系部材の支持構造において、前記ブラケットは、前記骨格部材の少なくとも前記他方側壁と接合される側壁接合面を更に備えることをその要旨とする。
【００２０】
上記構成によれば、排気系部材より連結部材を介して軸材に伝達される力に対し、上記側壁接合面と骨格部材との接合部分を支点として入る反力を骨格部材の側壁で受けることができるようになり、ブラケットや骨格部材の変形を抑制することができるようになる。また、ブラケットや骨格部材に要求される剛性も低減できることから、これらの軽量化を図ることもできるようになる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の排気系部材の支持構造において、前記ブラケットは、前記軸材支持面が前記軸材の先端部側に延設されて前記軸材を支持する延設支持面と、該延設支持面と前記側壁接合面とを連結する連結面とを更に備えることをその要旨とする。
【００２２】
上記構成によれば、軸材を支持する延伸支持面と骨格部材と接合される側壁接合面とを連結することで、排気系部材から軸材を介して上記延伸支持面に入力される力を、上記連結面を介して上記側壁接合面に、さらには骨格部材側壁へと確実に伝達することができるようになる。したがって、ブラケットの変形を抑制することができるようになる。また、要求される剛性も低減できることから、ブラケットの軽量化を図ることができるようにもなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を具体化した一実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態にかかる排気系部材の支持構造について特にそのサポートブランケット部の斜視構造を、図２に図１のII−II断面の断面図をそれぞれ示す。なお、本実施の形態にあっても、車体のフロアパネル（床部）に設けられたフロアサイドメンバ（骨格部材）にて排気系部材を支持する基本構造は、先の図８に例示した構造と同様である。
【００２６】
さて、本実施の形態の支持構造にあっては、連結部材２９が装着されるパイプ３は、サポートブラケット２を介してこれら図１及び図２に示される態様でフロアサイドメンバ４の下部に固定されている。
【００２７】
このサポートブラケット２は、金属平板をプレス加工して形成されたものである。そしてこのサポートブラケット２には、フロアサイドメンバ４の底面と接合される底面接合面７と、この底面接合面７から折立するように形成され、フロアサイドメンバ４の側壁と接合される側壁接合面６とが設けられている。これら底面接合面７及び側壁接合面６は、スポット溶接によってフロアサイドメンバ４と接合されている。図１中の「×」印は、スポット溶接の打点を示している。
【００２８】
また、同サポートブラケット２にあって、上記底面接合面７の間には、図２に示すように、中央に沿って略Ｕ字形をした溝状の支持面８が形成されている。この支持面８の内面には、上記パイプ３が溶接によって固定されている。なお、同図２にあって符号１１は、パイプ３と支持面８との溶接部を示している。また同図２に示すように、支持面８の内面形状は上記パイプ３の外形と合致するよう形成されており、支持面８とパイプ３との両者をパイプ３の長手方向に沿って溶接しているため、パイプ３とサポートブラケット２とを確実に締結できるようにしている。
【００２９】
そして、図１及び図２に示すように、上記側壁接合面６も、この支持面８を挟んで２つに分割されるかたちとなる。また、支持面８は底面接合面７よりも上記パイプ３の先端側に突出されており、この突出された部分と側壁接合面６とは連結面９によって連結されている。
【００３０】
このように本実施の形態では、連結部材２９を介して排気系部材と連結されるパイプ３をサポートブラケット２を介してフロアサイドメンバ４の下部に配設するようにしている。このため、フロアサイドメンバ４に穴等を設けずともパイプ３の固定が行われるようになり、フロアサイドメンバ４の剛性を損なうことがない。また、フロアサイドメンバ４側に加工を施すことなく、単にサポートブラケット２を溶着するだけなので、位置決めも容易で、支持用のパイプ３をフロアサイドメンバ４に簡易に取り付けることができる。
【００３１】
また、こうした構成とすることで、図３にその側面構造を示すように、パイプ３の上記連結部材２９が装着される部分のみがフロアサイドメンバ４の側壁から突出される態様となるため、排気系部材からの力の入力点であるＰ点（連結部材２９の装着位置）とフロアサイドメンバ４の図心Ｏとの水平方向の距離（オフセット距離）Ｌを短く設定することができるようになる。こうしてオフセット距離Ｌを短くすることで、排気系部材から伝達される力に対してフロアサイドメンバ４に作用するモーメントを小さくすることができる。またこれによって、排気系部材から車体のフロアパネル５に伝達される振動を抑制することができるようにもなる。
【００３２】
次に、本実施の形態の支持構造の力学的関係について、この図３に基づき更に詳述する。
排気系部材の自重やその振動による力Ｆｉは、連結部材２９を介して該連結部材２９の装着位置である上記点Ｐを入力点としてパイプ３に伝達される。この入力Ｆｉは、パイプ３に対して垂直下方向に作用する。こうした垂直方向の入力Ｆｉを、パイプ３と一体となったサポートブラケット２は、フロアサイドメンバ４の側壁と接合された側壁接合面６にて支持する。こうして支持されることで、パイプ３及びサポートブラケット２は側壁接合面６と底面接合面７との連結位置Ｓを支点として回動されるかたちとなる。その結果、入力Ｆｉに対する反力Ｆｒは、底面接合面７の端部位置Ｒにて、フロアサイドメンバ４を垂直上方に押圧するよう作用する。そして同図３より明らかなように、本実施の形態の支持構造では、この反力Ｆｒをフロアサイドメンバ４の側壁にて受けることとなる。
【００３３】
このように、本実施の形態の支持構造では、排気系部材の入力Ｆｉをフロアサイドメンバ４の側壁で支持し、その反力Ｆｒも、やはりフロアサイドメンバ４の側壁で受ける構造となっている。よって、こうした入力Ｆｉ及び反力Ｆｒは、フロアサイドメンバ４の側壁や底面等の面に対し、垂直方向ではなく、面に沿う方向に作用するようになる。その結果、本実施の形態の支持構造では、サポートブラケット２やフロアサイドメンバ４の板厚を厚くすることなく、十分な剛性を確保することができるようになる。
【００３４】
また、パイプ３自身がサポートブラケット２の補強材となり、また同パイプ３が接合された支持面８がビードとして働くことから、上記のようなパイプ３の径方向の力に対してサポートブラケット２は、高い剛性を確保することができるようになる。
【００３５】
また、上記のような排気系部材からの入力Ｆｉに対して、パイプ３は支点Ｓにおいて支持面８を垂直下方向に押圧することとなるが、本実施の形態の支持構造では、この支点Ｓにおいて支持面８と側壁接合面６とが連結面９によって連結された構造となっている。そのため、支点Ｓにおいて支持面８に作用する力は、連結面９を介して確実に側壁接合面６へと伝達されるようになる。また、この連結面９を介して支持面８と側壁接合面６とが互いに拘束されるようになるため、支持面８の変形も抑制できるようになる。
【００３６】
さらに、図１に示されるように、上記支持面８には、底面接合面７の中央部にてその溝の幅が広がるようなかたちで補強ビード面１０が形成されている。この補強ビード面１０によって支持面８と底面接合面７とも互いに拘束されるようになり、更に支持面８の変形を抑制することができるようになる。このように、本実施の形態では、連結面９及び補強ビード面１０によってもサポートブラケット２の剛性を高める構造となっている。しかも、サポートブラケット２の側壁接合面６を、排気系部材から伝達される力の入力点である点Ｐ（連結部材の取り付け部）に近い側だけに設けたことで、剛性の低下を抑制しつつ、サポートブラケット２の軽量化や成形性の向上を図ることができるようになる。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）パイプ３をフロアサイドメンバ４の下部に配置する構造としたため、同フロアサイドメンバ４に穴を開けるなどの加工を施さずとも、上記パイプ３を同フロアサイドメンバ４に固定することができる。よって、上記フロアサイドメンバ４の剛性を損なうことなくパイプ３及びサポートブラケット２を設置することができるようになる。また、その取り付け位置の位置決めも容易で、取り付け工程を簡易化することができるようになる。
【００３８】
（２）また、パイプ３をサポートブラケット２を介してフロアサイドメンバ４に固定しているため、排気系部材から伝達される力をパイプ３の溶接部１１だけで受ける構成となることを防止できる。したがって、パイプ３の溶接部１１の信頼性や耐久性を向上することができるようになる。
【００３９】
（３）また、排気系部材から伝達される力の入力点である連結部材２９の装着位置とフロアサイドメンバ４の図心との水平方向の距離（オフセット距離）を短くすることができるため、排気系部材からの力の伝達に対してフロアサイドメンバ４に作用するモーメントを低減することができるようになる。また、排気系部材からフロアパネル５に伝達される振動を抑制することができるようになる。
【００４０】
（４）本支持構造では、排気系部材から伝達される力Ｆｉに対して、フロアサイドメンバ４の側壁とサポートブラケット２の側壁接合面６との接合部分にて支持し、同接合部分を支点として入る反力Ｆｒをフロアサイドメンバ４にあって側壁接合面６と接合されていない方の側壁にて受ける構造としている。こうした構造とすることで、伝達される力をフロアサイドメンバ４の側壁面に沿う方向に作用させることができるようになる。
【００４１】
（５）パイプ３をサポートブラケット２の底面接合面７に形成された溝状の支持面８内に配設し、溶接しているため、溶接面積を増大することができ、パイプ３とサポートブラケット２との締結力を向上する。
【００４２】
（６）また、上記パイプ３が配設される支持面８がビードとして作用するため、サポートブラケット２自体の剛性も向上することができるようにもなる。
（７）サポートブラケット２の底面接合面７に補強ビード面１０を形成したことで、支持面８及び底面接合面７とが互いに拘束されるようになるため、更にサポートブラケット２の剛性を向上する。
【００４３】
（８）サポートブラケット２の側壁接合面６とパイプ３が溶接される支持面８とを連結する連結面９を設けたことで、これら側壁接合面６と支持面８とが互いに拘束されるようになるため、この点でもサポートブラケット２の剛性が向上されるようになる。また、支持面８に作用する力を確実にフロアサイドメンバ４の側壁へと伝達させることができる。
【００４４】
（９）以上のような形状によってサポートブラケット２の剛性の向上を図ることで、サポートブラケット２の板厚を増大させずとも十分な剛性を得ることができるようになる。したがって、サポートブラケット２の軽量化を図ることができるようにもなる。
【００４５】
（１０）サポートブラケット２の側壁接合面６を、排気系部材から伝達される力の入力点（連結部材２９の装着位置）に近い側だけに設けたことで、剛性の低下を抑制しつつ、サポートブラケット２の軽量化や成形性の向上を図ることができるようになる。
【００４６】
なお、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、支持面８の上面にパイプ３を溶着する構成としたが、図５及びそのIII−III断面図としての図６に示すように、支持面８の下面にパイプ３を溶着固定する構成としてもよい。こうした構成としても、上記実施の形態における（１）〜（１０）に記載の効果を得ることができる。
【００４７】
・また、上記実施の形態では側壁接合面６及び連結面９をフロアサイドメンバ４の側壁の一方側だけに設ける構造としたが、図４に示すように、サポートブラケット２の両端に側壁接合面６や連結面９を設け、フロアサイドメンバ４の両側壁にこれを接合させる構成としてもよい。なおこれの側壁接合面６の配設が省略される場合であっても、同支持構造としての最低限の強度は保証される。
【００４８】
・また、パイプ３は、連結部材２９と連結され、排気系部材を支持する機能を有する軸材、例えば中実の棒材等に変更してもよい。
・また、サポートブラケット２及びパイプ３は、フロアサイドメンバ４に限らず、クロスメンバ等、車体床部の骨格部材のどこに設置してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、軸材を骨格部材の下部に配置し、ブラケットを介して骨格部材に同軸材を固定する構造とすることで、骨格部材に穴等の加工を施さずとも軸材を設置できるようになり、骨格部材の剛性を低下させずに排気系部材の支持構造を設けることができるようになる。その結果、骨格部材の重量を増加させなくとも高い剛性を確保することができるようになる。また、軸材の組み付け作業を容易とすることもできるようになる。
【００５２】
さらに、上記構成によれば、排気系部材から軸材を介して伝達される力を、底面接合面全体を通じて骨格部材へと伝達することができるようになる。このように荷重を面で受けているため、骨格部材に伝達される力を分散させ、その変形を抑制することができるようになる。
また、上記構成によれば、軸材の周面に対応して婉曲する曲面を有する軸材支持面内に軸材を配置することで該軸材とブラケットとの接合面積が増大し、これらをより強固に接合することができるようになる。また、この軸材支持面がビードとして働き、また軸材がブラケットの心材となるため、ブラケットの剛性を向上することができるようになる。
さらに、上記構成によれば、軸材支持面の曲面と併せて複数方向のビードが底面接合面に形成されることとなるため、ブラケットの剛性を更に高めることができるようになる。
【００５３】
また、請求項２に記載の発明によれば、排気系部材より連結部材を介して軸材に伝達される力に対し、上記側壁接合面と骨格部材との接合部分を支点として入る反力を骨格部材の側壁で受けることができるようになり、ブラケットや骨格部材の変形を抑制することができるようになる。また、ブラケットや骨格部材に要求される剛性も低減できることから、これらの軽量化を図ることもできるようになる。
【００５４】
また、請求項３に記載の発明によれば、軸材を支持する延伸支持面と骨格部材と接合される側壁接合面とを連結することで、排気系部材から軸材を介して上記延伸支持面に入力される力を、上記連結面を介して上記側壁接合面に、さらには骨格部材側壁へと確実に伝達することができるようになる。したがって、ブラケットの変形を抑制することができるようになる。また、要求される剛性も低減できることから、ブラケットの軽量化を図ることができるようにもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる排気系部材の支持構造の一実施形態を示す斜視図。
【図２】同実施形態のII−II線に沿った断面構造を示す断面図。
【図３】同実施形態の側部断面構造を示す断面図。
【図４】本発明にかかる排気系部材の支持構造の他の実施形態を示す斜視図。
【図５】本発明にかかる排気系部材の支持構造の他の実施形態を示す斜視図。
【図６】図５に示す実施形態のIII−III線に沿った断面構造を示す断面図。
【図７】車載エンジンの排気系の構成を示す側面図。
【図８】排気系部材の従来の支持構造を示す断面図。
【図９】同従来の支持構造の一部断面構造を示す断面図。
【図１０】従来の排気系部材の支持構造の他の例を示す断面図。
【図１１】従来の排気系部材の支持構造の更に他の例を示す断面図。
【符号の説明】
２…ブラケット、３…パイプ、４…フロアサイドメンバ（骨格部材）、５…フロアパネル（車体底部）、６…側壁接合面、７…底面接合面、８…支持面、９…連結面、１０…補強ビード面、１１…溶接部、２０…排気マニホールド、２２，２３，２５，２６…排気管、２４…触媒コンバータ、２７…マフラ（消音器）、２８…サポート部材、２９…連結部材。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust system member support structure for supporting an exhaust system member of an in-vehicle engine such as an exhaust pipe, a catalytic converter, and a muffler (silencer) on a vehicle body floor.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows the configuration of the exhaust passage of the automobile. Exhaust passages through which exhaust gas generated in each cylinder (not shown) of the engine passes are combined into, for example, one passage by the exhaust manifold 20 and sent to the catalytic converter 24 through the exhaust pipe 22 and the exhaust pipe 23. The exhaust gas purified by the catalytic converter 24 is further sent to the muffler (silencer) 27 through the exhaust pipe 25 and the exhaust pipe 26 and is released into the atmosphere through the muffler 27.
[0003]
Exhaust system members such as the exhaust pipes 22, 23, 25, 26, the catalytic converter 24, and the silencer 27 are supported in a manner that they are suspended from the lower part of the vehicle body. In such exhaust system members, displacement of the mounting position due to vibration generated in the vehicle body, the engine, etc., and thermal deformation due to high-temperature exhaust gas flowing in the members occur. Therefore, the support structure that supports the exhaust system member is required to have an absorption performance against the displacement and deformation of the member.
[0004]
Therefore, as a support structure for such exhaust system members, a shaft material such as a pipe extending in the horizontal direction has been conventionally used, as seen in, for example, issue number 955666 (issued by the Japan Automobile Manufacturers Association Intellectual Property Committee). A structure is often employed in which the shaft member and the support member provided on the exhaust system member are connected to each other by a connecting member made of an elastic material such as rubber.
[0005]
FIG. 8 shows the overall structure of the exhaust system member support structure described in the above-mentioned case examples.
As shown in FIG. 8, in this support structure, the bracket 2 is attached to the inside of the floor side member (frame member) 4 below the floor panel (floor portion) 5 of the vehicle body by spot welding. A pipe 3 for supporting the muffler 27 is welded to the lower surface of the bracket 2. The pipe 3 extends in the horizontal direction through a hole formed in the side wall of the floor side member 4. A rubber connecting member 29 is attached to the tip of the supporting pipe 3, and the supporting pipe 3 and the support member 28 provided on the muffler 27 are connected by the connecting member 29. In this way, the muffler 27 is supported at the lower part of the vehicle body in a suspended manner. Further, the displacement and deformation due to vibration and heat are absorbed by the elastic deformation of the rubber connecting member 29.
[0006]
In addition to this, a support structure as shown in FIG. 10 or 11 is also known as a support structure for fixing the shaft member connected to the exhaust system member to the skeleton member of the vehicle body floor.
[0007]
Incidentally, in the exhaust system member support structure shown in FIG. 10, the exhaust system member support pipes 3 are passed through holes formed in both side walls of the skeleton member 4 provided in the floor panel 5 of the vehicle body, and the through portions thereof are formed. The pipe 3 is fixed by welding.
[0008]
Further, in the exhaust system member support structure shown in FIG. 11, the base end portion of the pipe 3 is bent along the side wall of the skeleton member 4, and the pipe 3 is fixed to the side wall of the skeleton member 4 via the reinforcing member 12. It has a structure to do.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, each of the above-described support structures for the exhaust system members surely satisfies the desired performance in absorbing the vibration and heat deformation and displacement of the exhaust system members. The restrictions on rigidity as shown in the figure cannot be ignored, and there is a limit to the weight reduction.
[0010]
For example, FIG. 9 shows a cross-sectional structure of the vehicle body side member of the support structure described in issue number 955666 of the above case collection. In the support structure, as shown in FIG. The force due to its own weight, vibration, etc. is transmitted using the connection point with the connection member 29 (see FIG. 8), that is, the point P portion of the pipe 3 as an input point. The transmitted force Fi presses the bracket 2 as a reaction force Fr at the base end portion of the pipe 3 with a point S near the welded portion between the bracket 2 and the floor side member 4 as a fulcrum. This reaction force Fr is directly received by the plane of the bracket 2 itself. Therefore, if the rigidity of the flat portion of the bracket 2 is insufficient, the bracket 2 may be deformed as shown by a two-dot chain line in FIG. In order to prevent such deformation, it is necessary to increase the rigidity of the bracket 2, for example, by increasing the thickness thereof, resulting in an increase in weight. In the support structure, it is necessary to provide a hole for passing the pipe 3 in the side wall of the floor side member 4. Therefore, this hole also results in a decrease in the rigidity of the floor side member 4.
[0011]
In the exhaust system member support structure shown in FIG. 10, the force transmitted to the shaft member 3 via a connecting member (not shown) acts on the skeleton member 4 in a direction along the vertical wall. Therefore, although there is little concern about deformation or the like with respect to the input of force from the exhaust system member, since it is necessary to provide a hole for inserting the shaft member 3 in the skeleton member 4, the rigidity of the skeleton member 4 is reduced. It is inevitable.
[0012]
On the other hand, in the support structure for the exhaust system member shown in FIG. 11, it is not necessary to provide a hole in the skeleton member 4, but due to the structure, the input point P of the force transmitted from the exhaust system member and the centroid of the skeleton member 4 The distance with O becomes long, and the moment of the force transmitted to the skeleton member 4 becomes large. Therefore, the vibration of the exhaust system member is easily transmitted to the vehicle body floor. In order to suppress the transmission of such vibrations, it is necessary to increase the rigidity of the skeleton member 4, the floor panel 5, etc., which is also a factor that hinders weight reduction.
[0013]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust system member support structure capable of ensuring high rigidity without increasing the weight or the like.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an exhaust system member support structure in which an exhaust system member of an in-vehicle engine is supported by a skeleton member projecting downward from a vehicle body floor portion. A shaft member connected to the exhaust system member via a connecting member, and a bracket that supports the shaft member at a lower portion of the skeleton member, the shaft member from the one side wall of the skeleton member to the other In order to be connected to the connecting member through the side wall, the front end portion is projected in a straight line in the horizontal direction, and the bracket supports the shaft member, and at least from the one side wall to the other side wall of the skeleton member. as well as have a plurality of bottom joint surface joined to the bottom surface of the frame member has a curved surface euphemistic in response to the peripheral surface of the shaft member between the bottom bonding surface of the plurality of said shaft member to the curved surface As a shaft support surface that supports Further comprising a bead surface in the direction orthogonal to the axis of the shaft member to the bottom bonding surface to its gist.
[0015]
According to the above configuration, the shaft member is arranged without a hole or the like being processed in the skeleton member by arranging the shaft member in the lower part of the skeleton member and fixing the coaxial member to the skeleton member via the bracket. become able to. Therefore, a support structure for the exhaust system member can be provided without reducing the rigidity of the skeleton member. As a result, high rigidity can be ensured without increasing the weight of the skeleton member. Moreover, the assembly work of the shaft material can be facilitated.
[0016]
Note that when the shaft member is directly joined to the lower surface of the skeleton member, all the force transmitted to the shaft member acts on the joint portion, which may cause a decrease in durability and reliability of the joint portion. In that respect, according to the above configuration, by attaching the shaft member to the skeleton member via the bracket, the force does not directly act on the joint portion, and thus it is possible to prevent a decrease in durability and reliability. It becomes like.
[0018]
Further, according to the above configuration, the force transmitted from the exhaust system member through the shaft member can be transmitted to the skeleton member through the entire bottom surface joining surface. Since the load is thus received by the surface, the force transmitted to the skeleton member can be dispersed and the deformation can be suppressed.
Further, according to the above configuration, by arranging the shaft member in the shaft member supporting surface having a curved surface that bends corresponding to the peripheral surface of the shaft member, the joint area between the shaft member and the bracket is increased. It becomes possible to join more firmly. In addition, since the shaft support surface functions as a bead and the shaft serves as a core of the bracket, the rigidity of the bracket can be improved.
Furthermore, according to the said structure, since the bead of several directions is formed in a bottom face joint surface with the curved surface of a shaft material support surface, the rigidity of a bracket can further be improved.
[0019]
The invention according to claim 2 is the exhaust system member support structure according to claim 1 , wherein the bracket further includes a side wall joint surface joined to at least the other side wall of the skeleton member. The gist.
[0020]
According to the said structure, with respect to the force transmitted to a shaft material via a connection member from an exhaust system member, the reaction force which enters as a fulcrum the joint part of the said side wall joint surface and a skeleton member is received in the side wall of a skeleton member. It becomes possible to suppress the deformation of the bracket and the skeleton member. In addition, since the rigidity required for the bracket and the skeleton member can be reduced, the weight can be reduced.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the exhaust system member support structure according to the second aspect, wherein the bracket is configured such that the shaft material support surface extends toward a tip end side of the shaft material. The gist of the present invention is to further include an extended support surface that supports the connecting surface and a connecting surface that connects the extended support surface and the side wall joint surface.
[0022]
According to the said structure, the force input into the said extending | stretching support surface via an axial member from an exhaust system member is connected by connecting the extending | stretching support surface which supports a shaft member, and the side wall joint surface joined to a skeleton member. Then, it can be reliably transmitted to the side wall joint surface through the connecting surface and further to the side wall of the skeleton member. Therefore, the deformation of the bracket can be suppressed. Moreover, since the required rigidity can be reduced, the weight of the bracket can be reduced.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described.
FIG. 1 shows a perspective structure of a support blanket portion of the exhaust system member support structure according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. Even in this embodiment, the basic structure for supporting the exhaust system member by the floor side member (frame member) provided on the floor panel (floor portion) of the vehicle body is the structure illustrated in FIG. It is the same.
[0026]
Now, in the support structure of the present embodiment, the pipe 3 to which the connecting member 29 is attached is fixed to the lower part of the floor side member 4 through the support bracket 2 in the manner shown in FIGS. Has been.
[0027]
The support bracket 2 is formed by pressing a metal flat plate. The support bracket 2 has a bottom surface joining surface 7 joined to the bottom surface of the floor side member 4, and a side wall joining surface formed so as to be folded from the bottom surface joining surface 7 and joined to the side wall of the floor side member 4. 6 are provided. The bottom surface joining surface 7 and the side wall joining surface 6 are joined to the floor side member 4 by spot welding. In FIG. 1, “x” marks indicate spot welding points.
[0028]
Further, in the support bracket 2, a groove-like support surface 8 having a substantially U shape along the center is formed between the bottom surface joining surfaces 7 as shown in FIG. The pipe 3 is fixed to the inner surface of the support surface 8 by welding. In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a welded portion between the pipe 3 and the support surface 8. As shown in FIG. 2, the inner shape of the support surface 8 is formed to match the outer shape of the pipe 3, and both the support surface 8 and the pipe 3 are welded along the longitudinal direction of the pipe 3. Therefore, the pipe 3 and the support bracket 2 can be securely fastened.
[0029]
As shown in FIGS. 1 and 2, the side wall joint surface 6 is also divided into two parts with the support surface 8 interposed therebetween. Further, the support surface 8 protrudes toward the tip end side of the pipe 3 with respect to the bottom surface joint surface 7, and the projecting portion and the side wall joint surface 6 are connected by a connection surface 9.
[0030]
As described above, in the present embodiment, the pipe 3 connected to the exhaust system member via the connecting member 29 is disposed below the floor side member 4 via the support bracket 2. For this reason, the pipe 3 is fixed without providing a hole or the like in the floor side member 4, and the rigidity of the floor side member 4 is not impaired. Further, since the support bracket 2 is simply welded without processing the floor side member 4 side, positioning is easy and the supporting pipe 3 can be easily attached to the floor side member 4.
[0031]
Further, by adopting such a configuration, as shown in the side structure in FIG. 3, only the portion of the pipe 3 to which the connecting member 29 is attached is protruded from the side wall of the floor side member 4. A horizontal distance (offset distance) L between point P (mounting position of connecting member 29), which is an input point of force from the system member, and centroid O of floor side member 4 can be set short. . By shortening the offset distance L in this way, the moment acting on the floor side member 4 with respect to the force transmitted from the exhaust system member can be reduced. This also makes it possible to suppress vibrations transmitted from the exhaust system member to the floor panel 5 of the vehicle body.
[0032]
Next, the mechanical relationship of the support structure of the present embodiment will be described in more detail based on FIG.
The self-weight of the exhaust system member and the force Fi due to the vibration thereof are transmitted to the pipe 3 through the connecting member 29 using the point P, which is the mounting position of the connecting member 29, as an input point. This input Fi acts vertically downward with respect to the pipe 3. The support bracket 2 integrated with the pipe 3 supports the vertical input Fi on the side wall joint surface 6 joined to the side wall of the floor side member 4. By being supported in this way, the pipe 3 and the support bracket 2 are rotated around the connection position S between the side wall joint surface 6 and the bottom surface joint surface 7 as a fulcrum. As a result, the reaction force Fr against the input Fi acts to press the floor side member 4 vertically upward at the end position R of the bottom surface joining surface 7. As apparent from FIG. 3, in the support structure of the present embodiment, this reaction force Fr is received by the side wall of the floor side member 4.
[0033]
Thus, in the support structure of the present embodiment, the input Fi of the exhaust system member is supported by the side wall of the floor side member 4 and the reaction force Fr is also received by the side wall of the floor side member 4. . Therefore, the input Fi and the reaction force Fr act on the surface of the floor side member 4 in the direction along the surface, not in the vertical direction, on the surface such as the side wall or the bottom surface. As a result, in the support structure of the present embodiment, sufficient rigidity can be ensured without increasing the thickness of the support bracket 2 and the floor side member 4.
[0034]
In addition, since the pipe 3 itself serves as a reinforcing material for the support bracket 2 and the support surface 8 to which the pipe 3 is joined functions as a bead, the support bracket 2 is resistant to the radial force of the pipe 3 as described above. It will be possible to ensure high rigidity.
[0035]
Further, the pipe 3 presses the support surface 8 vertically downward at the fulcrum S against the input Fi from the exhaust system member as described above. In the support structure of the present embodiment, this fulcrum S The support surface 8 and the side wall joint surface 6 are connected by a connection surface 9. Therefore, the force acting on the support surface 8 at the fulcrum S is reliably transmitted to the side wall joint surface 6 via the connection surface 9. Moreover, since the support surface 8 and the side wall joint surface 6 are restrained with each other via the connecting surface 9, deformation of the support surface 8 can be suppressed.
[0036]
Further, as shown in FIG. 1, a reinforcing bead surface 10 is formed on the support surface 8 in such a manner that the width of the groove is widened at the center of the bottom surface joining surface 7. The support bead surface 10 restrains the support surface 8 and the bottom joint surface 7 from each other, and the deformation of the support surface 8 can be further suppressed. Thus, in this Embodiment, it has the structure which raises the rigidity of the support bracket 2 also by the connection surface 9 and the reinforcement bead surface 10. FIG. In addition, the side wall joint surface 6 of the support bracket 2 is provided only on the side close to the point P (attachment portion of the connecting member) that is an input point of the force transmitted from the exhaust system member, thereby suppressing a decrease in rigidity. On the other hand, the support bracket 2 can be reduced in weight and improved in formability.
[0037]
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the pipe 3 is arranged below the floor side member 4, the pipe 3 can be fixed to the floor side member 4 without processing such as making a hole in the floor side member 4. it can. Therefore, the pipe 3 and the support bracket 2 can be installed without impairing the rigidity of the floor side member 4. Further, the mounting position can be easily determined, and the mounting process can be simplified.
[0038]
(2) Further, since the pipe 3 is fixed to the floor side member 4 via the support bracket 2, it is possible to prevent the force transmitted from the exhaust system member from being received only by the welded portion 11 of the pipe 3. . Therefore, the reliability and durability of the welded portion 11 of the pipe 3 can be improved.
[0039]
(3) Further, since the horizontal distance (offset distance) between the mounting position of the connecting member 29 that is the input point of the force transmitted from the exhaust system member and the centroid of the floor side member 4 can be shortened, The moment acting on the floor side member 4 with respect to the transmission of force from the exhaust system member can be reduced. Further, vibration transmitted from the exhaust system member to the floor panel 5 can be suppressed.
[0040]
(4) In this support structure, the force Fi transmitted from the exhaust system member is supported at the joint portion between the side wall of the floor side member 4 and the side wall joint surface 6 of the support bracket 2, and the joint portion is supported as a fulcrum. The reaction force Fr that enters is received by the side wall of the floor side member 4 that is not joined to the side wall joint surface 6. With such a structure, the transmitted force can be applied in a direction along the side wall surface of the floor side member 4.
[0041]
(5) Since the pipe 3 is disposed in the groove-like support surface 8 formed on the bottom joint surface 7 of the support bracket 2 and welded, the weld area can be increased, and the pipe 3 and the support bracket The fastening force with 2 is improved.
[0042]
(6) Further, since the support surface 8 on which the pipe 3 is disposed acts as a bead, the rigidity of the support bracket 2 itself can be improved.
(7) Since the reinforcing bead surface 10 is formed on the bottom joint surface 7 of the support bracket 2, the support surface 8 and the bottom joint surface 7 are constrained to each other, thereby further improving the rigidity of the support bracket 2. .
[0043]
(8) By providing the connecting surface 9 that connects the side wall joint surface 6 of the support bracket 2 and the support surface 8 to which the pipe 3 is welded, the side wall joint surface 6 and the support surface 8 are constrained to each other. Therefore, the rigidity of the support bracket 2 is also improved in this respect. Further, the force acting on the support surface 8 can be reliably transmitted to the side wall of the floor side member 4.
[0044]
(9) By improving the rigidity of the support bracket 2 with the shape as described above, sufficient rigidity can be obtained without increasing the plate thickness of the support bracket 2. Therefore, the support bracket 2 can be reduced in weight.
[0045]
(10) By providing the side wall joint surface 6 of the support bracket 2 only on the side close to the input point of the force transmitted from the exhaust system member (the mounting position of the connecting member 29), while suppressing the decrease in rigidity, The support bracket 2 can be reduced in weight and formability can be improved.
[0046]
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
In the above embodiment, a configuration of welding the pipe 3 on the upper surface of the support surface 8, 5 and III - as shown in Figure 6 as a III cross section, the pipe 3 to the lower surface of the support surface 8 It is good also as a structure fixed by welding. Even with such a configuration, the effects described in (1) to (10) in the above embodiment can be obtained.
[0047]
In the above embodiment, the side wall joint surface 6 and the connection surface 9 are provided only on one side of the side wall of the floor side member 4. However, as shown in FIG. 6 and the connecting surface 9 may be provided and joined to both side walls of the floor side member 4. Even when the side wall joint surface 6 is omitted, the minimum strength of the support structure is guaranteed.
[0048]
The pipe 3 may be changed to a shaft member connected to the connecting member 29 and having a function of supporting the exhaust system member, for example, a solid bar member.
The support bracket 2 and the pipe 3 are not limited to the floor side member 4 and may be installed anywhere on the frame member of the vehicle body floor such as a cross member.
[0051]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the shaft member is disposed at the lower portion of the skeleton member, and the coaxial member is fixed to the skeleton member via the bracket. In both cases, the shaft member can be installed, and the support structure for the exhaust system member can be provided without reducing the rigidity of the skeleton member. As a result, high rigidity can be ensured without increasing the weight of the skeleton member. Moreover, the assembly work of the shaft material can be facilitated.
[0052]
Further, according to the above configuration, the force transmitted from the exhaust system member through the shaft member can be transmitted to the skeleton member through the entire bottom surface joining surface. Since the load is thus received by the surface, the force transmitted to the skeleton member can be dispersed and the deformation can be suppressed.
Further, according to the above configuration, by arranging the shaft member in the shaft member supporting surface having a curved surface that bends corresponding to the peripheral surface of the shaft member, the joint area between the shaft member and the bracket is increased. It becomes possible to join more firmly. In addition, since the shaft support surface functions as a bead and the shaft serves as a core of the bracket, the rigidity of the bracket can be improved.
Furthermore, according to the said structure, since the bead of several directions is formed in a bottom face joint surface with the curved surface of a shaft material support surface, the rigidity of a bracket can further be improved.
[0053]
According to the second aspect of the present invention, the reaction force that enters the joint portion between the side wall joint surface and the skeleton member as a fulcrum against the force transmitted from the exhaust system member to the shaft member via the connecting member. It can be received by the side wall of the skeleton member, and the deformation of the bracket and the skeleton member can be suppressed. In addition, since the rigidity required for the bracket and the skeleton member can be reduced, the weight can be reduced.
[0054]
According to the invention described in claim 3 , the stretch support is supported from the exhaust system member via the shaft member by connecting the stretch support surface that supports the shaft member and the side wall joint surface joined to the skeleton member. The force input to the surface can be reliably transmitted to the side wall joint surface through the connecting surface and further to the side wall of the skeleton member. Therefore, the deformation of the bracket can be suppressed. Moreover, since the required rigidity can be reduced, the weight of the bracket can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a support structure for an exhaust system member according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure taken along line II-II of the embodiment.
FIG. 3 is a sectional view showing a side sectional structure of the embodiment;
FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of a support structure for an exhaust system member according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of a support structure for an exhaust system member according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure along the line III - III of the embodiment shown in FIG.
FIG. 7 is a side view showing a configuration of an exhaust system of an in-vehicle engine.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional support structure for an exhaust system member.
FIG. 9 is a sectional view showing a partial sectional structure of the conventional supporting structure;
FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of a conventional support structure for an exhaust system member.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing still another example of a conventional support structure for an exhaust system member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Bracket, 3 ... Pipe, 4 ... Floor side member (framework member), 5 ... Floor panel (vehicle body bottom part), 6 ... Side wall joint surface, 7 ... Bottom surface joint surface, 8 ... Support surface, 9 ... Connection surface, 10 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Reinforcement bead surface, 11 ... Welded part, 20 ... Exhaust manifold, 22, 23, 25, 26 ... Exhaust pipe, 24 ... Catalytic converter, 27 ... Muffler (silencer), 28 ... Support member, 29 ... Connecting member.

Claims

In a support structure for an exhaust system member that supports an exhaust system member of an in-vehicle engine with a skeleton member projecting downward on a vehicle body floor,
A shaft connected to the exhaust system member via a connecting member made of an elastic material;
A bracket for supporting the shaft member at a lower portion of the skeleton member;
The shaft is projected linearly in the horizontal direction so that the tip of the shaft member is connected to the connecting member from the one side wall of the skeleton member through the other side wall,
The bracket, while supporting the shaft member, wherein at least said one side wall of the frame member to the other side wall as well as have a plurality of bottom joint surface joined to the bottom surface of the frame member, the bottom bonding surface of the plurality of A curved surface that bends in correspondence with the peripheral surface of the shaft member, the curved surface serving as a shaft member supporting surface that supports the shaft member, and a bead in a direction intersecting the axis of the shaft member at the bottom surface joining surface A support structure for an exhaust system member , further comprising a surface .

The exhaust system member support structure according to claim 1,
The bracket further includes a side wall joint surface joined to at least the other side wall of the skeleton member. An exhaust system member support structure, wherein:

In the exhaust system member support structure according to claim 2,
The bracket includes an extended support surface that supports the shaft member with the shaft support surface extending toward a tip end side of the shaft member, and a connecting surface that connects the extended support surface and the side wall joint surface. And a support structure for an exhaust system member.