JPH10506168A - エキゾーストシステムのための取付装置を備えたヒートシールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 熱輻射をシールドする機能を基礎として、熱源とその熱から保護されるべきパーツの間に配置されたヒートシールドであり、この場合、そのヒートシールド（５）が熱を放出する単数あるいは複数のパーツ（１）のすぐ近くに配置され、また熱を放出する単数あるいは複数のパーツ（１）に少なくとも一つのホルダー（６）が取り付けられ、そのホルダーは少なくともその一部が熱源から見てヒートシールド（５）の後ろにあるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】 エキゾーストシステムのための取付装置を備えたヒートシールド 本発明の目的は、エキゾーストシステムのための取付装置を備えたヒートシー ルドで、請求項１の上位概念によるものである。 本件の種類のヒートシールドは、自動車のボディを熱からシールドするために 用いられ、この場合、熱を放出するパーツは、マフラー、カタライザー、あるい はエキゾーストシステムまたはエンジンのその他のパーツである。従って本発明 は、冒頭に挙げた種類のヒートシールドに関するものであり、このヒートシール ドは隣接するパーツに対して、熱を放出するパーツの熱輻射をシールドするもの である。 その為には、ヒートシールドを多重構造のアルミニウム素材で構成する方法が 知られているが、この方法の利点は、このアルミニウム素材は成形するのが非常 に容易であって、反射能力が非常に高いため、比較的少量の素材を使って効果の 高いヒートシールドを得ることができることである。 しかし従来はこの種のヒートシールドは、ボディ自体のパーツに取り付ける方 法のみが知られており、その使用領域は非常に限られていた。 ヒートシールドをボディに取り付けるというこの周知の方法、すなわちボディ に連結された部品に直接取り付ける方法には、下記の欠点がある。 １． 熱を放出するパーツは比較的離れており、そのため熱を放出するパーツ に対しボディ表面全体をシールドしなければならないことから、ヒートシールド は、比較的大きなものを作らなければならない。このことは、比較的表面が大き いヒートシールドを用いなければならないことになる。 熱を放出するエキゾーストシステムを比較的遠くに離さなければならない理由 は他にもあり、このエキゾーストシステムはかなり振動する性質があるため、こ の振動するエキゾーストシステムが最大振幅に達した場合、向かい合うヒートシ ールドに当たることで痛めてはならないためである。この理由から、ボディ表面 あるいはガソリンタンクの表面を比較的広くシールドしなければならない。 ２． ヒートシールドをボディに取り付けるという方法、すなわちボディに連 結された部品に直接取り付ける方法にはもう一つの欠点がある。すなわちボディ に取付パーツが更に必要となるが、このパーツが常にボディに備わっているとは 限らないのである。 例えばガソリンタンクのすぐ近くを通るエキゾーストパイプの熱輻射をシール ドしなければならない場合、ヒートシールドは２００℃あるいは２５０℃の温度 となるが、プラスチック製ガソリンタンクへの取付用パーツあるいはタンク自体 は、８０℃までの温度しか耐えられないため、ヒートシールドをガソリンタンク 自体に取り付けることは不可能である。アルミニウムの融点は約６００℃の領域 にあって、プラスチック製パーツの融点よりも高いことから、従来は、アルミニ ウム製ヒートシールドをエキゾーストパーツに、あるいはその他の高い熱エネル ギーを放出するパーツに、直接取り付けることは不可能だった。 直接取り付ける場合、大きな熱伝導を生じて、車両内部の温度が高くなること にもなり得るため、例えば絨毬のような車内化粧張り、あるいはその他の物が損 傷を受けることになる。 従って本発明の基礎にある課題は、ヒートシールド及び冒頭に挙げた種類のヒ ートシールド取付装置を更に発展させて、これらを強い熱輻射を行うパーツに直 接取り付けるということである。 ここに設定された課題を解決するため、請求項１の技術的考え方が本発明の特 徴となっている。 本発明の本質的特徴は、例えば、マフラー、エキゾーストマニ ホールド、あるいは同様なパーツといった熱を放出するパーツに対して、比較的 短い距離をおいてヒートシールドが配置されていることである。また、熱を放出 するパーツから見てヒートシールドの後ろにホルダーが配置され、このホルダー は取付エレメントを介して熱を放出するパーツに直接連結されていることである 。 その他の構造としては、ヒートシールドにはヒートシールド及び／あるいはホ ルダーの温度が比較的大きく低下している箇所があり、ホルダーはそのような箇 所でヒートシールドを留め具で取り付けることになっている。 本発明の実施形態では、ホルダーは断面がほぼＵ型になるよう構成し、マフラ ー、あるいはエンジンのエキゾーストマニホールドへの取付エレメントとしてス タッドボルトを使用することになっている。このスタッドボルトは、熱を放出す るパーツに直接連結されホルダーを保持する。 本発明によると、ホルダーは下方にＵ型アームが伸びていて、このアームの先 端領域でヒートシールドと連結されている。このことは、熱を放出するパーツか らホルダーに伝導された熱は、まずホルダーの全体の長さを端から端まで流れな ければならないことになる。ホルダーはヒートシールドの後ろの比較的温度の低 いところにあるので、ここではホルダーの冷却が顕著に行われることになる。そ のためホルダーとヒートシールドの連結箇所では、熱輻射によって加熱されたヒ ートシールドの温度が存在するだけである。ホルダーの方が温度が高くなってヒ ートシールドを損傷することは、これにより防止される。 本発明の取付方法によって、専門家の間で広く行きわたっている偏見が取除か れる。なぜなら本発明の技術的側面によれば、ヒートシールドは熱を放出するパ ーツのすぐ近く、あるいは僅かな距離を置いて取り付けられるからである。しか しこの場合、高熱に強いホルダーはこのパーツの外側で、すなわち熱源の周囲を 取り囲んで ヒートシールドの外側にそって設けられ、ホルダー自体はヒートシールドによっ て熱輻射から守られている。 このことにより、従来の技術状態では得られなかった利点が生じる。 熱を放出するパーツは、比較的僅かな距離を置いて配置されているアルミニウ ム・ヒートシールドによってシールドされる。このことは、熱を放出するパーツ とヒートシールド間のスペースには、熱反射の障害となるようないかなる部品も 組み込まれていないという利点を生む。 これでヒートシールドは、ヒートシールドに照射される熱量を最良の方法で再 びエキゾーストパイプに、あるいはその他の熱を放出するパーツに、反射して戻 すことができる状態となるが、ヒートシールドはだいたいの所、変形が生じる温 度まで加熱されることはない。研究の結果、エキゾーストパイプが何千度にも熱 せられている場合（赤熱）でも、そのエキゾーストパイプを取り囲むヒートシー ルドは、３００℃までしか熱せられないことがわかり、ここで重要なのは、ヒー トシールドは高温熱源と、いかなる箇所でも熱伝導を生じるような接触はしてい ないということである。 従ってヒートシールドは、熱を放出するパーツとは全ての面で絶縁されており 、熱源とはいかなる箇所でも熱伝導を生じるような接触はしていない。 ここには次のような利点がある。ホルダーは取付エレメントによって、熱源と 直接連結していることで、ホルダー自体は、確かに熱源と熱伝導を生じるような 接触状態にある。しかし、ホルダーとヒートシールド間の連結は、ホルダーも適 温にまで冷却されている箇所、ヒートシールドが変形したり溶融したりする恐れ がない箇所で行われるのである。 ある一つの仕様では、Ｕ型に曲げられたホルダーアームが例えば水平方向外側 に向かって湾曲している領域では、ヒートシールドも 水平方向に湾曲するようにするというのが好まれる方法である。この領域で両方 のパーツを、リベットあるいはその他の連結エレメントでたがいに連結するため である。 もう一つの仕様としては、アームを水平方向に湾曲させる代わりに、ヒートシ ールドを下方に導き、ヒートシールドにも必要に応じて垂直方向のラグを備える 。両方のパーツ間に垂直方向の連結領域を作るためである。 この二つのケースで重要なのは、ヒートシールドとホルダーの連結をホルダー が既に問題のない温度まで冷却されている箇所で行うということである。従って この連結箇所は、熱源の取付エレメントとホルダーの連結箇所からできるだけ離 れていることが望ましい。 ヒートシールドとホルダーの間に複数の連結を行うことも、もちろん可能であ る。 本発明の技術的側面から得られる利点は、このヒートシールドは、マフラー自 体あるいはそのすぐそばにあるので、その表面は比較的小さなもので足りるとい うことである。そしてこれにより、比較的離れた向かい側にあるボディ表面をヒ ートシールドでカバーする必要はなくなる。従ってヒートシールドは、熱源にで きるだけ近く、しかしこれを離れてとりまく形で配置され、この場合、ヒートシ ールドと熱源間の直接の熱伝導は、いかなるものも発生しないようにしなければ ならない。 エキゾーストシステムを車両に組み込む際には、直ちにそのエキゾーストシス テムにヒートシールドとを取り付け、組立を完了することが初めて可能となった ことから、組立が容易になるという利点も生じる。そしてボディには、ヒートシ ールドの取り付け箇所は必要ない。 例えばプラスチックを使用しているガソリンタンクのような鋭敏なボディパー ツとエキゾーストシステムの間に、ヒートシールドを設けることも初めて可能と なり、しかも、ガソリンタンク自体に取 り付ける必要はない。 ヒートシールドを直接エキゾーストシステムに取り付けるということは従来も 可能ではあったが、この場合、これらのヒートシールドは、ハイ・テンシル・ス チールあるいはクロムメタルで製造しなければならず、製造コストが高く熱反射 特性が悪いという欠点があり、重量も重くなるという代償を払わなければならな かった。クロムメタルは変形から保護しなければならず、熱源と直接連結し、熱 伝導を生じる接触をしていたため、形も比較的大きくなり、これは製造コストの 高騰につながった。 その他にも、このクロムメタルは温度が高くなると酸化し、熱反射特性が悪く なるという欠点があり、これは、ヒートシールドの効率がそれだけ悪くなること につながった。そのためこの種のヒートシールドは、鋭敏なボディ表面に対して は使用できなかった。 本発明によって、アルミニウム製のヒートシールドが始めて理解されるように なり、例えばこのヒートシールドの放射係数は０．３であるが、対応するクロム 鋼板の放射係数は４．５あるいはそれ以上である。 本発明では、スタッドボルトを使ってホルダーを熱源に取り付けるにとどまる ものではなく、熱源とホルダー間のさまざまな取付法全てを対象とすることがで きる。本明細書での詳細の説明で、スタッドボルトに代わりその他の取付エレメ ントも使用することができる。例えばホルダーを一定の距離をおいて直接熱源に 取り付けることができ、それは例えば溶接によるものでもいいし、スプリング、 インサートエレメント、あるいはクリップエレメントのような取り外し可能な取 付エレメントを使用することもできる。 但し、そのホルダーが冷却され、比較的温度が低い領域でヒートシールドとの 連結が行われるため、そのホルダーをヒートシールド自体によって熱輻射から保 護することは、常に重要である。 この温度が低い領域は、ヒートシールドの融点以下でなければな らない。 本発明の目的は、個々の請求項の対象にとどまらず、個々の請求項相互の組み 合わせによる対象も含む。 要約書を含む文書中に表明された全ての申し立てと特徴、特に図中に説明され ている空間的な構造は、その一つ一つあるいはその組み合わせが技術の現状に比 較して新しいものである限り、本発明の本質をなすものとして請求される。 下記には唯一の適用方法を説明する図により、本発明をより詳細に説明する。 ここでは、図解とその説明から本発明のさらなる特徴と利点が示される。 図面の説明： 図１：横断面図で図式化した本発明による仕様である。 図２：図１による配置の側面図である。 図３：ヒートシールドのもう一つの取付方法である。 熱源は任意のものでよいと、先に本明細書に記述した。本明細書の図は、熱源 としてエキゾーストパイプ１を描いており、その上側にはスタッドボルト７が溶 接により、あるいはその他の方法として例えばクリップを介するなどして、エキ ゾーストパイプに取り付けられている。スタッドボルト７を構成するものの一つ にラグ８があり、これは比較的大きな直径を持ち、このラグでエキゾーストパイ プ１の表面２に溶接されている。スタッドボルトを構成するもう一つは、スクリ ューボルトを形成する比較的小さなラグである。 この二つのラグの直径の違いは、ホルダーに対してストッパーの役を果たす。 ホルダーとスタッドボルトあるいはその他適する保持手段との間に用いる連結方 法は、その他いかなる物であっても可能である。 ここでエキゾーストパイプ１は、１１００℃までの表面温度を持つ。 重要なのは、アルミニウム製ヒートシールド５は一重のものでも 多重のものでもよく、エキゾーストパイプ１の周囲をほぼ五角形の形で取り囲ん でいることである。この場合、ヒートシールド５は任意の長さである。 エキゾーストパイプ１は、半径方向、すなわち矢印の方向４に熱線を放射する 。この熱線はヒートシールド５の内側の表面１９で反射し、再びにエキゾースト パイプに照射され戻ってくる。 重要なのは、ヒートシールド５はいかなる箇所においても、すなわちスタッド ボルト７の領域においても、熱源そのものには接触しないということである。そ のためにヒートシールドには、ラグ８の領域に比較的直径の大きな開口部１２が あって、ここでヒートシールドはスタッドボルト７のラグ８に対して一定の距離 を置いている。直接熱伝導が行われるのを防ぐためである。 この開口部１２は、熱伝導率の小さい適当するシール１１で密閉することがで きる。このシールは、高温に耐える繊維素材で作られているのが最も好ましい。 スタッドボルト７のラグ８の上にホルダー６が取り付けられており、ホルダー にはボアがあって、そこでスタッドボルト７のネジボルトをつかまえている。そ のネジボルトの上にナット１０が止めてあり、このナット１０によってホルダー ６がラグ８の上に保持されている。 ホルダー６はこの実施形態ではほぼＵ型の断面に作られ、この実施例ではＵ型 のアームの外側先端で、左右それぞれ外側に向いたほぼ水平方向の終端部１４が ある。これに対応してヒートシールド５の終端部１３がある。両者の終端部１３ 、１４の領域には、例えばリベット１５のような取付エレメントが配置されてい る。ヒートシールドをホルダー６に固定するためである。 エキゾーストパイプ１の長尺方向にそって、複数のこの種のホルダー６をたが いに離して配置することができるのは、容易に理解される所である。 エキゾーストパイプ１とヒートシールド５間のスペース３は絶縁スペースの役 割を果たし、このためヒートシールド５の内側表面１９の温度が高くなるが、ヒ ートシールドに変形をもたらす温度以下にとどまるので安全である。 重要なことは、スタッドボルト７からホルダーへの熱伝導が上方の領域で生じ るということであり、そのため直接スタッドボルト７に接しているポジション１ ６には、約１０００℃の領域が伸びてきている。 ホルダー６はここから遠くなるに従って熱輻射のためきわだって温度が下がり 、ポジション１７ではせいぜい約７００℃の温度となる。エキゾーストパイプ１ からの熱の影響に対して、ヒートシールド５はホルダーをその全領域にわたって 完全に保護している。そのため、ホルダーはスタッドボルト７からの距離に応じ て温度が下がるのである。 例えばホルダーはポジション１８でその温度は４００℃である。そしてポジシ ョン２０の温度はせいぜい約２００℃となる。この領域で、ホルダーとヒートシ ールド５の取付を行うのである。 図３は本発明のもう一つの実施例を示し、ここではホルダーの別な形態が描か れている。ここでホルダー２１はＵ型パーツとしてではなく、Ｃ型の側面を持つ ものとして形成されている。このホルダーはＣ型のアームを持ち、取付部２２を 経て直接エキゾーストパイプ１に取り付けられている。続いてホルダー２１は湾 曲部２３を形成し、湾曲部はヒートシールド５を包み込んでいる。ここで重要な ことは、高温領域における熱伝導を防ぐために、ヒートシールド５とホルダー２ １の間には上下左右に遊び２４があるということである。 この様に、ホルダー２１は取付箇所２２から長尺方向に次第に温度を下げ、取 付箇所２５ではリベット１５あるいはその他の取付エレメントを用いて、ヒート シールド５に対して必要な取付を行うこ とができる。 この二つの実施例から、重要な役割を演じるのはホルダーの形をどのようにす るかではなくて、ヒートシールドに対するホルダーの配置の方法だということで ある。従って本発明では、ヒートシールドは熱源の周囲領域に直接配置され、ホ ルダーは熱源に取り付けて熱伝導を生じる接触を許している。しかしこの場合ホ ルダーは、ヒートシールドの外側（ヒートシールドとは半径方向に距離を置いて ）の離れたところに配置され、ヒートシールドの変形や溶融の恐れのない領域で 、ヒートシールドと連結される。 従ってホルダー上の温度分布が連結箇所を決定する。ホルダーはヒートシール ド自体によって熱の影響から守られ、アルミニウム素材の融点以下に温度が下が ることになる。 当然のことながら本発明は、ヒートシールドのための素材選択をアルミニウム のみに限るものではなく、ヒートシールドにはその他の素材も用いることができ る。特にアルミニウムサンドウィッチ構造は考慮に値し、プラスチック構造も考 慮することができる。 本発明のもう一つの利点は、ヒートシールドの防音特性が際だって改善され、 これを利用できることにある。なぜならばこのヒートシールドは、騒音源と距離 を置かず、そのごく近くに配置され、そのため騒音の拡散をもっともよくおさえ ることができるからである。 全体としていえることは、安定したシールド効果を、従来よりも非常に少ない 労力と経費で達成できるということである。 図の番号説明 １ エキゾーストパイプ ２ 表面 ３ スペース ４ 矢印の方向 ５ ヒートシールド ６ ホルダー ７ スタッドボルト ８ ラグ ９ ボア １０ ナット １１ シール １２ 開口部 １３ 終端部（ヒートシールド） １４ 終端部（ホルダー） １５ リベット １６ ポジション １７ ポジション １８ ポジション １９ 表面 ２０ ポジション ２１ ホルダー ２２ 取付箇所 ２３ 湾曲部 ２４ 遊び ２５ 取付箇所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．熱輻射をシールドする機能を基礎として、熱源とその熱から保護さるべき パーツの間に取り付けられたヒートシールドであって、そのヒートシールド（５ ）が熱を放出する単数あるいは複数のパーツ（１）のすぐ近くに配置されている こと、また熱を放出する単数あるいは複数のパーツ（１）に少なくとも一つのホ ルダー（６、２１）が取り付けられ、そのホルダーは少なくともその一部が熱源 から見てヒートシールド（５）の後ろを走っていることを特徴とするヒートシー ルド。 ２．ホルダー（６、２１）と熱を放出するパーツ（１）の間を連結するために 一つの連結エレメント（７）を備えることを特徴とする請求項１に記載のヒート シールド。 ３．ヒートシールド（５）とホルダー（６、２１）の間の連結がホルダー（６ 、２１）及び／あるいはヒートシールド（５）の比較的温度の低い箇所で行われ ることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のヒートシールド。 ４．ホルダー（６）がほぼＵ型に形成され、そのＵ型アームの先端でヒートシ ールド（５）と連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか 一項に記載のヒートシールド。 ５．連結エレメント（７）がヒートシールド（５）の開口部（１２）の中を通 り、連結エレメント（７）とホルダー（６）の間の連結がヒートシールド（５） の熱源とは反対側で行われることを特徴とする請求項４に記載のヒートシールド 。 ６．ホルダー（２１）がほぼＣ型に形成されている請求項１乃至３のうちいず れか一項に記載のヒートシールド。 ７．ヒートシールド（５）とホルダー（６）の間の連結がリベット（１５）を 介して行われることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のヒ ートシールド。 ８．ヒートシールド（５）が一重あるいは多重のアルミニウムパーツであるこ とを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のヒートシールド。