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JP2008189198A - 排気出口部構造 - Google Patents

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Fumihiko Hazama
文彦 硲
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Abstract

【課題】バンパカバーに排気ガスの大気開放端を臨ませる構成において、該バンパカバーに対する熱影響を抑制することができる排気出口部構造を得る
【解決手段】排気出口部構造10は、カバーパイプ22と、ベースプレート24とを含んで構成されたマフラフィニッシャ20を備える。カバーパイプ22は、メインマフラ12から車体前後方向の後向きに突出されたテールパイプ16における大気開放端16Aを含む部分を、車体前後方向の前部22Aにおいて外周側から覆い、かつ車体前後方向の後端部22Cがバンパカバー14に形成された貫通孔18に臨んで開口している。ベースプレート24は、カバーパイプ22を車体に対し支持すると共に、バンパカバー14とメインマフラ12のエンドプレート12Aとの間で該エンドプレート12A及びバンパカバー14の内面のそれぞれと非接触で対向するように延在している。
【選択図】図1

Description

本発明は内燃機関の排気ガスを大気開放するための排気出口部構造に関する。
マフラ本体から突出されたテールパイプの大気開放端の近傍を、後端がバンパカバーにて開口したマフラカッターの前部にて外周側から覆う技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−313714号公報 特開2003−63458号公報 特開2004−196287号公報 特開2004−308551号公報 特開2006−281804号公報 特開2006−316705号公報
しかしながら、上記の如き従来の技術では、バンパカバーに対するマフラ本体による熱影響について考慮されていなかった。
本発明は上記事実を考慮して、バンパカバーに排気ガスの大気開放端を臨ませる構成において、該バンパカバーに対する熱影響を抑制することができる排気出口部構造を得ることが目的である。
請求項1記載の発明に係る排気出口部構造は、マフラ本体から車体前後方向の後向きに突出されたマフラ出口部材における大気開放端を含む部分を車体前後方向の前部において外周側から覆い、かつ車体前後方向の後端部がバンパカバーに形成された開口部に臨んで開口する筒状被覆部と、前記筒状被覆部を車体に対し支持すると共に、前記バンパカバーと前記マフラ本体との間で該マフラ本体の車体前後方向の後端部及び前記バンパカバーの内面のそれぞれと非接触で対向するように延在する板状部と、を備えている。
請求項1記載の排気出口部構造では、マフラ出口部材における大気開放端(車体前後方向の後端部)を含む部分が筒状被覆部にて覆われており、該マフラ出口部材からの熱がバンパカバーに供給(主に輻射、空気を介した伝熱)されることが防止又は抑制される。また、マフラ本体とバンパカバーとの間には、これらに対し非接触で対向する板状部が延在しており、マフラ本体からの熱がバンパカバーに供給(主に輻射、空気を介した伝熱)されることが防止又は抑制される。
そして、筒状被覆部が板状部を介して車体に支持されているため、これら筒状被覆部及び板状部のそれぞれマフラ側(マフラ出口部材及びマフラ本体)、バンパカバーに対し非接触としたり、軽度の接触状態としたりすることができる。このため、筒状被覆部及び板状部は、マフラ出口部材及びマフラ本体からバンパカバーへの伝熱媒体になり難く、上記の如くマフラ出口部材及びマフラ本体からの輻射、空気を介した伝熱によるバンパカバーへの熱供給を防止又は抑制することで、バンパカバーに対する熱影響を効果的に抑制することができる。
このように、請求項1記載の排気出口部構造では、バンパカバーに排気ガスの大気開放端を臨ませる構成において、該バンパカバーに対する熱影響を抑制することができる。
請求項2記載の発明に係る排気出口部構造は、請求項1記載の排気出口部構造において、前記板状部は、車体前後方向の後側から見て、周縁部が全周に亘り前記マフラ本体の周縁部よりも外側に張り出している。
請求項2記載の排気出口部構造では、板状部が、筒状被覆部との境界部内に形成された孔部を除いて、マフラ本体の後面を全面に亘り対向させる大きさを有するため、マフラ本体からバンパカバーへの最短距離の輻射経路、空気を介した伝熱経路が板状部にて遮断され、バンパカバーへの熱影響を一層効果的に抑制することができる。
請求項3記載の発明に係る排気出口部構造は、請求項1又は請求項2記載の排気出口部構造において、前記マフラ本体の少なくとも後端部を含む部分を覆う遮熱部本体と、前記遮熱部本体から、該遮熱部本体における前記マフラ本体を覆う部分よりも絞られて車体前後方向の後向きに延設され、前記筒状被覆部の少なくとも前端部を外周側から覆う外側被覆部と、をさらに備えた。
請求項3記載の排気出口部構造では、マフラ本体を少なくとも車体前後方向の後方から覆う遮熱部本体が、該マフラ本体からバンパカバーへの輻射、空気を介した伝熱をより一層効果的に抑制する。そして、この遮熱部本体から延設された外側被覆部が筒状被覆部の少なくとも前端を外周側から覆うので、排気ガスのバンパカバー内への流れ(回り込み)経路が、マフラ出口部材と筒状被覆部との間、筒状被覆部と外側被覆部との間を2回折り返して通過する迷路構造となる。これにより、バンパカバー内への排気ガス、熱気の回り込みが効果的に抑制される。
以上説明したように本発明に係る排気出口部構造は、バンパカバーに排気ガスの大気開放端を臨ませる構成において、該バンパカバーに対する熱影響を抑制することができるという優れた効果を有する。
本発明の第1の実施形態に係る排気出口部構造10について、図1乃至図3に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、各図に適宜記す矢印FR、矢印UP、及び矢印Wにて示す方向を、それぞれ排気出口部構造10が適用された自動車の前方向(進行方向)、上方向、車幅方向とする。
図1には、排気出口部構造10が底面断面図にて示されており、図2には、排気出口部構造10が分解斜視図にて示されている。これらの図に示される如く、排気出口部構造10は、内燃機関の排気ガスを浄化・消音して大気開放するための車両用排気系における排気ガスの出口部に適用されている。
具体的には、車両用排気系における排気ガス流れ方向の下流端部には、マフラ本体としてのメインマフラ12が設けられており、メインマフラ12は、内部を通過する排気ガスの音響エネルギを消費させて排気音を消音するようになっている。メインマフラ12は、車体前後方向の後端近傍で、リヤバンパを構成するバンパカバー14に近接して配設されている。この実施形態では、メインマフラ12は、略平板状に形成されて後端面を成すエンドプレート12Aを有して構成されており、エンドプレート12Aをバンパカバー14に近接(対向)させている。
メインマフラ12のエンドプレート12Aからは、マフラ出口部材としてのテールパイプ16が車体前後方向の後向きに突出されている。テールパイプ16の後端部は、排気ガスを排出するための大気開放端16Aとされている。この実施形態では、略円筒状を成す2本のテールパイプ16が設けられた例を示している。テールパイプ16は、その数(単数でも3つ以上の複数でも良い)や断面形状を適宜選択し得る。
図2に示される如く、バンパカバー14には、テールパイプ16の大気開放端16Aを背面視でリヤバンパの外側すなわち車体後方に臨ませる貫通孔18が設けられている。複数(2本)のテールパイプ16に対応して、複数(2つ)の貫通孔18が独立して形成されている。
そして、排気出口部構造10では、メインマフラ12及びテールパイプ16とバンパカバー14との間に介在するマフラフィニッシャ20を備えている。マフラフィニッシャ20は、それぞれ筒状を成す筒状被覆部としてのカバーパイプ22と、平板状に形成されカバーパイプ22が固定的に設けられたベースプレート24とを主要部として構成されている。カバーパイプ22は、2本のテールパイプ16に対応して2つ設けられている。
図1に示される如く、各カバーパイプ22は、それぞれの前部22Aが対応するテールパイプ16における大気開放端16Aを含む部分を外周側から覆っている。補足すると、図1に実線にて示すメインマフラ12、テールパイプ16の位置(バンパカバー14等に対する相対位置)は、常温(内燃機関の停止状態)のものであり、このように常温において、カバーパイプ22の前部22Aは、テールパイプ16における大気開放端16Aを含む部分を外周側から覆っている。なお、図1で想像線は、排気系が排気ガスにより加熱されて熱伸びした場合のメインマフラ12、テールパイプ16を示している。
カバーパイプ22は、前部22Aを含む部分が後部22Bよりも大径とされている。この実施形態では、熱伸び状態の大気開放端16Aの位置よりも後方に位置する部分まで、後部22Bよりも大径とされている。換言すれば、カバーパイプ22における熱伸び状態の大気開放端16Aの位置よりも後側部分が、後部22Bとされている。カバーパイプ22における前部22Aを含む大径部分は、その内周面とテールパイプ16の外周面との径方向に沿った距離が、カバーパイプ22が過熱(所定温度以上に昇温)されない距離となるように、内径が決められている。一方、後部22Bの内径は、バンパカバー14の外側からテールパイプ16の端面を見え難くする意匠効果を奏する。
一方、図1に示される如く、各カバーパイプ22の後側開口端22Cは、貫通孔18から車体後方外側に臨むように、バンパカバー14における貫通孔18の周縁部に形成された環状リブ18Aの内側に位置している。また、図1に示される如く、各カバーパイプ22の後側開口端22Cには、それぞれ略環状に形成されたリング部材26が装着されている。リング部材26は、バンパカバー14に対する前方で径方向外側に張り出したフランジ26Aを有しており、該フランジ26Aにて背面視でバンパカバー14の環状リブ18Aと各カバーパイプ22の後側開口端22Cとの隙間を隠している。なお、図1では、バンパカバー14を平面的に図示しているが、バンパカバー14を曲面状に形成しても良い。この場合、各カバーパイプ22の後側開口端22C、リング部材26の形状は、バンパカバー14の曲面形状に沿った形状とすれば良い。
図3(A)に示される如く、この実施形態では、各カバーパイプ22は、ベースプレート24とは別部材にて構成されている。この実施形態では、各カバーパイプ22は、金属材にて構成され、ベースプレート24は、金属材にて構成されている。なお、各カバーパイプ22は、例えば2部材の接合等によって筒状に形成されても良い。
図3(A)及び図3(B)に示される如く、平板の上端を後方に折り曲げた如くして形成されることで、ベースプレート24は、車幅方向及び車体前後方向に沿って延在する略矩形状のプレート本体部28と、プレート本体部28の上端から車体前後方向の後向きに延設されたフランジ部30とを有する。図1に示される如く、プレート本体部28の車幅方向両端部28Aは、それぞれメインマフラ12(エンドプレート12A)の車幅方向両端部12Bよりも車幅方向に張り出している。また、図示は省略するが、プレート本体部28の車体上下方向の両端は、それぞれ12(エンドプレート12A)の車体上下方向の両端部12Bよりも車幅方向に張り出している。また、フランジ部30は、プレート本体部28の略全幅に亘り延在している。
プレート本体部28には、各カバーパイプ22を挿通させるための取付孔28Bが互いに独立して形成されている。プレート本体部28における取付孔28Bの周縁部からは、環状リブ28Cが車体前後方向の前向きに延設されている。マフラフィニッシャ20は、各取付孔28Bに挿通されたカバーパイプ22の外周部と、環状リブ28Cとを溶接等にて接合されて構成されている。これにより、上記した通り、各カバーパイプ22は、ベースプレート24に固定されている。
フランジ部30における長手方向(車幅方向)の両端には、それぞれベースプレート24を車体固定するための締結用孔30Aが形成されている。図1に示される如く、ベースプレート24すなわちマフラフィニッシャ20は、締結用孔30Aを貫通した締結具(ボルト)32が、車体側部材に形成されためねじ部又は車体側部材に固定されたウェルドナット等に螺合されて、車体側部に材に固定されている。車体側部材は、例えばリヤクロスメンバであっても良く、フロアパネルであっても良い。
次に、第1の実施形態の作用を説明する。
上記構成の排気出口部構造10では、メインマフラ12、テールパイプ16がバンパカバー14にて覆われているので、適用された自動車の見栄えを良くすることができる。特に、カバーパイプ22の後部22Bを絞り形状とすることで、テールパイプ16に端面(大気開放端16A)を効果的に隠すことができ、一層良好な見栄えとすることができる。
この排気出口部構造10では、メインマフラ12、テールパイプ16を経由して大気開放端16Aから排出された内燃機関の排気ガスは、さらにカバーパイプ22内を通過して貫通孔18から排出される。
ここで、排気出口部構造10では、テールパイプ16の大気開放端16Aを含む部分がカバーパイプ22にて覆われているため、該テールパイプ16からの熱(主に輻射、空気を介した熱伝達による熱)がバンパカバー14に熱影響を与えることが防止又は抑制される。すなわち、テールパイプ16からの熱が図1に示す矢印A方向に輻射又は空気を介して伝達されることが、カバーパイプ22にて遮られる。また、メインマフラ12のエンドプレート12Aとバンパカバー14との間には、これらに対し非接触で対向するベースプレート24が延在しており、メインマフラ12(エンドプレート12A)からの熱がバンパカバー14に熱影響を与えることが防止又は抑制される。すなわち、メインマフラ12からの熱が図1に示す矢印B方向に輻射又は空気を介して伝達されることが、カバーパイプ22にて遮られる。
そして、排気出口部構造10では、カバーパイプ22がベースプレート24を介して車体に支持されているため、これらカバーパイプ22及びベースプレート24を含んで構成されたマフラフィニッシャ20を、それぞれマフラ側(エンドプレート12A及びテールパイプ16)、バンパカバー14に対し非接触又は軽度の(接触熱抵抗が大きい)接触状態とすることができる。
これにより、マフラフィニッシャ20は、エンドプレート12A又はテールパイプ16からバンパカバー14への伝熱媒体になり難い。すなわち、例えばカバーパイプ22をテールパイプ16に固定した(支持させた)構成では、テールパイプ16からの熱伝達によってカバーパイプ22が高温になってしまうので、該カバーパイプ22の熱影響をバンパカバー14に及ぼすこととなる。逆に、カバーパイプ22をバンパカバー14に固定した構造では、カバーパイプ22自体の温度の上昇は、排気出口部構造10と同程度に抑えられても、該カバーパイプ22から熱伝達によってバンパカバー14に大きな熱量が移動するので、バンパカバー14に熱影響が及ぼされる。
これらに対して、排気出口部構造10では、マフラフィニッシャ20が車体に支持されるので、排気出口部構造10では、伝熱によるバンパカバー14への熱供給を著しく抑制することができる。このため、排気出口部構造10では、上記の如くエンドプレート12A及びテールパイプ16からの輻射又は空気を介した伝熱によるバンパカバー14への熱供給を防止又は抑制することで、バンパカバー14に対する熱影響を効果的に抑制することができる。
例えば、図7(A)及び図7(B)に示す比較例では、カバーパイプ22に相当するカバーパイプ100にてテールパイプ16の大気開放端16Aを含む部分を被覆し、このカバーパイプ100をブラケット102を介して車体に取り付けている。これにより、この比較例では、カバーパイプ100を介した伝熱、テールパイプ16からバンパカバー14への矢印A方向の輻射、空気を介した伝熱は抑制されるものの、エンドプレート12Aからバンパカバー14への矢印B方向の輻射、空気を介した伝熱により、バンパカバー14が熱影響を受けてしまう。これに対して、排気出口部構造10では、カバーパイプ22を車体に支持するベースプレート24がエンドプレート12Aとバンパカバー14との間に非接触で介在するので、矢印B方向の輻射及び空気を介した伝熱を効果的に抑制することができる。特に、ベースプレート24を構成するプレート本体部28の車幅方向及び車体上下方向の各端部がメインマフラ12(エンドプレート12A)の対応する端部よりも外側に張り出しているため、矢印B方向の熱移動を効果的に抑制することができる(最短距離の輻射経路、空気を介した伝熱経路がプレート本体部28にて確実に遮断される)。
したがって、排気出口部構造10では、図7に示す比較例と比較してバンパカバー14に対する熱影響を大幅に軽減することできる。逆に、図7に示す構成と比較してメインマフラ12をバンパカバー14に近接して配置することが可能になり、排気系の設置自由度が向上する。
このように、第1の実施形態に係る排気出口部構造10では、バンパカバー14に排気ガスの大気開放端16Aを臨ませる構成において、該バンパカバー14に対する熱影響を抑制することができる。
さらに、排気出口部構造10では、ベースプレート24すなわちマフラフィニッシャ20がフランジ部30の長手方向両端で車体に対し固定されているので、プレート本体部28の車幅方向への熱伸びが抑制される。これにより、テールパイプ16に対するカバーパイプ22の心ずれ、すなわち周方向の一部で局所的にテールパイプ16とカバーパイプ22との径方向距離が小さい部分(熱移動を生じやすい部分)が生じることが抑制される。
次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、上記した第1の実施形態又は前出の構成と基本的に同一の部品又は部分には、第1の実施形態又は前出の構成と同一の符号を付して説明を省略し、図示を省略する場合がある。
(第2の実施形態)
図4には、本発明の第2の実施形態に係る排気出口部構造40が側断面図にて示されている。この図に示される如く、排気出口部構造40は、メインマフラ12を覆うヒートインシュレータ42を追加的に備える点で、第1の実施形態に係る排気出口部構造10とは異なる。
ヒートインシュレータ42は、メインマフラ12の全体又は少なくともエンドプレート12Aを含むメインマフラ12の後部を離間した状態で被覆している。これにより、メインマフラ12の表面とヒートインシュレータ42との間に断熱空気層が形成されるようになっている。このヒートインシュレータ42は、例えば断熱材等を介してメインマフラ12に支持され、又はマフラフィニッシャ20とは独立して車体に支持されるようになっている。
ヒートインシュレータ42におけるエンドプレート12Aを覆う後壁部42Aからは、該ヒートインシュレータ42よりも絞られた筒状を成す外側被覆部としてのアウタカバー部44が後向きに延設されている。アウタカバー部44は、少なくともカバーパイプ22の前端部22Dを含む部分(前部22Aの一部又は全部)を外周側から被覆している。図示は省略するが、アウタカバー部44は、複数のカバーパイプ22に対応して同数だけ設けられても良く、複数のカバーパイプ22を共に覆うように形成(例えば、ひょうたん型等に形成)されても良い。
また、この実施形態では、プレート本体部28に固定されたリテーナ46が追加的に設けられている。リテーナ46は、アウタカバー部44の後端部44Aを非接触で挿入させる筒状部46Aの後端からフランジ46Bが延設されて構成され、フランジ46Bがプレート本体部28における車体前後方向の前面に固定されている。
以上により、排気出口部構造40では、テールパイプ16の径方向外側に排気ガスが回り込み得る部分に、該テールパイプ16とカバーパイプ22との間の流路P1、カバーパイプ22とアウタカバー部44との間の流路P2、アウタカバー部44とリテーナ46との間の流路P3とが千鳥状に連通された(図4の矢印C参照)迷路構造Mが形成されている。
排気出口部構造40における他の構成は、図示しない部分を含め、排気出口部構造10の対応する構成と同じである。
したがって、第2の実施形態に係る排気出口部構造40によっても、第1の実施形態と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、排気出口部構造40では、ヒートインシュレータ42を備えるため、メインマフラ12(エンドプレート12A)からの輻射、空気を介した伝熱を一層効果的に抑制することができる。このため、排気出口部構造40においては、プレート本体部28を背面視でエンドプレート12Aよりも小さく構成しても良い。
さらに、排気出口部構造40では、テールパイプ16の外側に迷路構造Mが形成されているため、換言すれば、排気ガスの回り込み流路が矢印Cにて示される如く複雑になると共に熱の伝達経路に複数の空気層が介在し、リヤバンパ(バンパカバー14の前方)内への排気ガス、熱(熱気)の回り込みを効果的に抑制することができる。これに伴い、車室への排気臭の侵入も抑制される。
(第3の実施形態)
図5には、本発明の第3の実施形態に係る排気出口部構造50が側断面図にて示されている。この図に示される如く、排気出口部構造50は、互いに別体とされた各カバーパイプ22とベースプレート24とを固定したマフラフィニッシャ20に代えて、各部が一体に形成されたマフラフィニッシャ52を備える点で、第1の実施形態に係る排気出口部構造10とは異なる。
図5及び図6に示される如く、マフラフィニッシャ52は、2本のテールパイプ16における少なくとも大気開放端16Aを含む部分を共に外周側から覆う筒状被覆部としての共通ダクト部54と、共通ダクト部54の後壁54Aから独立して突設されたそれぞれ略円柱状の2つのパイプ状部56とが一体に形成されている。この実施形態では、マフラフィニッシャ52は、金属材の絞り加工により上記の通り共通ダクト部54と2つのパイプ状部56とが一体に形成されている。パイプ状部56は、カバーパイプ22の後部22Bとほぼ同じ形状に形成されている。
また、この実施形態では、共通ダクト部54の後壁54Aが本発明における板状部に相当する。排気出口部構造40における他の構成は、図示しない部分を含め、排気出口部構造10の対応する構成と同じである。
したがって、第3の実施形態に係る排気出口部構造50によっても、第1の実施形態と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。
なお、上記した各実施形態では、マフラフィニッシャ20、52が金属材にて構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、マフラフィニッシャ20、52が耐熱性の樹脂剤にて構成されても良い。この場合、マフラフィニッシャ20の形状を樹脂の一体成形にて得ることも可能である。
本発明の第1の実施形態に係る排気出口部構造を示す底面断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る排気出口部構造の分解斜視面図である。 本発明の第1の実施形態に係る排気出口部構造を構成するマフラフィニッシャを示す図であって、(A)は分解斜視図、(B)は斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る排気出口部構造を示す側面断面図である。 本発明の第3の実施形態に係る排気出口部構造を示す底面断面図である。 本発明の第3の実施形態に係る排気出口部構造を構成するマフラフィニッシャを示す斜視図である。 本発明の実施形態との比較例に係る排気出口部構造を示す図であって、(A)は底面断面図、(B)は背面断面図である。
符号の説明
10 排気出口部構造
12 メインマフラ(マフラ本体)
14 バンパカバー
16 テールパイプ(マフラ出口部材)
16A 大気開放端
18 貫通孔(バンパカバーの開口部)
22 カバーパイプ(筒状被覆部)
24 ベースプレート(板状部)
40・50 排気出口部構造
42 ヒートインシュレータ(遮熱部本体)
44 アウタカバー部(外側被覆部)
54 共通ダクト部(筒状被覆部)
54A 後壁(板状部)

Claims (3)

  1. マフラ本体から車体前後方向の後向きに突出されたマフラ出口部材における大気開放端を含む部分を車体前後方向の前部において外周側から覆い、かつ車体前後方向の後端部がバンパカバーに形成された開口部に臨んで開口する筒状被覆部と、
    前記筒状被覆部を車体に対し支持すると共に、前記バンパカバーと前記マフラ本体との間で該マフラ本体の車体前後方向の後端部及び前記バンパカバーの内面のそれぞれと非接触で対向するように延在する板状部と、
    を備えた排気出口部構造。
  2. 前記板状部は、車体前後方向の後側から見て、周縁部が全周に亘り前記マフラ本体の周縁部よりも外側に張り出している請求項1記載の排気出口部構造。
  3. 前記マフラ本体の少なくとも後端部を含む部分を覆う遮熱部本体と、
    前記遮熱部本体から、該遮熱部本体における前記マフラ本体を覆う部分よりも絞られて車体前後方向の後向きに延設され、前記筒状被覆部の少なくとも前端部を外周側から覆う外側被覆部と、
    をさらに備えた請求項1又は請求項2記載の排気出口部構造。

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