JP2010174727A - 車両用マフラー - Google Patents

Abstract

【課題】走行性能の低下を抑制しつつ消音性能を向上させることができる車両用マフラーを提供する。
【解決手段】外筒２８と、内筒３８と、外筒２８と内筒３８との間に形成された充填空間３４の内部に充填された吸音材３５と、を備え、内筒３８の排気方向上流側を大径部２６とし且つ排気方向下流側を小径部２９とすると共に小径部２９にパンチング孔３７を形成し且つ大径部２６にはパンチング孔を形成していない構造とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両のエンジンから排出される排気ガスを浄化および消音する車両用マフラーに関する。

従来から、自動二輪車等で使用される車両用マフラー（排気マフラー）は、エンジンから排出される排気ガスを効率良く放出する出力性能と、高圧および高温化された排気ガスの排出に伴う排気音の消音性能と、の２つの性能を満たすことが求められている。

また、騒音規制が強化されている昨今においては、消音性能の向上に対する要求がさらに高まっており、特に、競技用モトクロッサー（オフロードバイク）においても騒音規制のレギュレーションが一般車並に強化されてきている。

この際、出力性能を維持しつつ消音性能を向上させることが望まれるが、出力性能だけから考えると、排気マフラーは一直線状に延在配置するのが一番好ましい。

しかしながら、排気マフラーを一直線上に延在したのでは自動二輪車の車体に収まらないため、排気抵抗を少なくするために排気マフラーをなるべく急激に曲げないように車体後方に向って延在するしかない。

実際には、前輪やバンク角と絡んで排気マフラーを急激に曲げないで車体後方に向って延在配置することも困難なことが多い。

通常、エンジン性能的に理想的な長さのマフラーがそのまま自動二輪車の形状に収まることは少なく、なるべくスムーズな形状を維持しつつ、性能上ベストに近い長さのマフラーを自動二輪車の形状に収めるように設計することは、乗用四輪車のマフラー設計と比較すると、非常に苦労を伴う。

特に、競技用モトクロッサーにあっては、地面から突出する障害物を避けるように排気マフラーは高い位置に配置する必要があることから、出力性能の確保と消音性能の向上とを確保するのは非常に困難である。

そこで、車両用マフラーのサイレンサーを、外筒とステンレスからなる内筒とから構成すると共に、外筒と内筒との間に音波吸収が可能な材料であるグラスウール、ステンレスウール（ＳＵＳウール）、アルミウール、フェライト等からなる吸音材を密着するように充填し、特に高周波音（高周波数域の排気音）を効率良く吸収するように構成した車両用マフラーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

尚、特許文献１に開示の車両用マフラーにあっては、内筒の周面に内側と外側とを連通するパンチング孔を多数形成すると共に、内筒の内側にパンチングコーンを配置している。

また、このパンチングコーンは、例えば、ステンレスからなるコーン形状で、コーン状の側面の領域にパンチング孔を形成し、主として、高周波数域の音（例えば、筒抜け音）の減音効果を確保するとしている。

特開２００７−２９２０４９号公報

ところが、上記の如く構成された車両用マフラーにあっては、例えば、外筒とパンチングメタルからなる内筒との間に吸音材を充填したタイプのマフラー構造を採用した場合、その消音性能を向上させるためには、入口管、内筒、出口管を小径化するのが一般的である。

しかしながら、消音効果を向上させようとして入口管、内筒、出口管を小径化してしまうと、スロットルレスポンス等の走行特性が大きく低下してしまい、出力性能の維持（又は向上）と消音性能の向上とを両立させることが困難であるといった問題が生じていた。

また、パンチングコーンの外側に流入した排気ガスは、排気ガス中に含まれる分子に慣性が作用していることもあり、その主流はパンチング孔を通過すること無く直接サイレンサーの下流側へと流れてしまい、現実には高周波数域の音の減音効果は期待するほど確保されていないのが実情であった。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、走行性能の低下を抑制しつつ消音性能を向上させることができる車両用マフラーを提供することを目的とする。

本発明の車両用マフラーは、外筒と、内筒と、前記外筒と前記内筒との間に形成された充填空間内に充填された吸音材と、を備えた車両用マフラーであって、前記内筒の排気方向上流側を大径部とし且つ排気方向下流側を小径部とすると共に前記小径部にパンチング孔を形成し且つ前記大径部には前記パンチング孔を形成しないことを特徴とする車両用マフラー。

本発明の車両用マフラーによれば、内筒の排気方向上流側を大径部とすることにより、走行性能の低下を抑制しつつ消音性能を向上させることができる。

請求項２に記載の車両用マフラーは、前記大径部の内径を排気ポートに連通する排気管の内径と実質的に同等としたことを特徴とする請求項１に記載の車両用マフラー。

請求項２に記載の車両用マフラーによれば、内筒の大径部を排気管の内径と実質的に同等とすることにより、排気経路中に断面積が狭くなる経路絞りを発生させること無く内筒の小径部に向って排気ガスを導くことができ、スロットル操作に対する応答性の良い出力特性を維持することができる。

請求項３に記載の車両用マフラーは、前記小径部の軸線方向に沿う長さを前記大径部の軸線方向に沿う長さよりも長くしたことを特徴とする請求項２に記載の車両用マフラー。

請求項３に記載の車両用マフラーによれば、内筒の内側空間と充填空間とを連通するための連通区間を長く設定することができ、吸音材による消音性能を向上させることができる。

請求項４に記載の車両用マフラーは、前記小径部の排気方向上流側に位置する小径端部上流側部分を前記大径部の排気方向下流側の下流側大径端部よりも排気方向上流側に延設して前記下流側大径端部と軸線方向に沿ってオーバラップする延出部を形成し、前記延出部にパンチング孔を形成したことを特徴とする請求項３に記載の車両用マフラー。

請求項４に記載の車両用マフラーによれば、小径部の上流端で一旦排気ガスを分岐させた後に、分岐した排気ガス同士を合流させることにより排気干渉を発生させることができ、消音効果を向上させることができる。

請求項５に記載の車両用マフラーは、前記下流側大径端部を前記延出部より排気方向下流側で前記小径部上流側部分の外周面に接合すると共に、前記延出部と前記大径部との間に前記下流側大径端部を排気方向に閉塞する閉塞空間を形成したことを特徴とする請求項４に記載の車両用マフラー。

請求項５に記載の車両用マフラーによれば、前記延出部と前記大径部との間に閉塞空間を形成することにより、分岐された排気ガスの全てが延出部のパンチング孔を通るように設定することができ、排気干渉効果を向上することができる。

請求項６に記載の車両用マフラーは、前記小径部は、前記下流側大径端部との接合部分に前記パンチング孔を形成していない無孔部を形成したことを特徴とする請求項５に記載の車両用マフラー。

請求項６に記載の車両用マフラーによれば、下流側大径端部と小径部との接合部分に位置する内筒の内側空間と充填空間との間を悲連通状態とする無孔部を設け、この無孔部より排気方向上流側で分岐された排気ガス同士を無孔部で合流させることができると共に、その合流区間を軸線方向に沿って長く設定することができ、排気ガスの排気干渉効果を確実に確保することができる。

本発明の車両用マフラーは、内筒をマフラー入口管よりも小径とすると共に内筒の先端をマフラー入口管の後端よりも前方に位置するようにマフラー入口管の内部に臨ませたことにより、走行性能の低下を抑制しつつ消音性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る車両用マフラーを採用した自動二輪車（競技用モトクロッサー）の側面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用マフラーの要部の断面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用マフラーの要部の拡大断面図である。

次に、本発明の車両用マフラーに係る一実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下に示す実施形態は本発明の車両用マフラーにおける好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、以下の説明における前後は車体走行方向を基準とし、上流・下流は排気方向を基準として説明する。

図１に示すように、本発明に係る自動二輪車１１は、車体フレーム１２の中央下部に搭載されたエンジン１３と、車体フレーム１２の上方に配置された燃料タンク１４と、車体フレーム１２の前部に連結されたヘッドパイプ１５と、ヘッドパイプ１５に設けられたハンドル１６と、ヘッドパイプ１５に設けられて前輪１７を回動自在に支持するフロントフォーク１８と、車体フレーム１２の中央下部に揺動可能に配置されて後輪１９を回動自在に支持するスイングアーム２０と、車体フレーム１２の後部に延在されたシートレール（図示せず）に支持されたシート２１と、シート２１の後端から後輪１９の上方を覆うように延在されたリヤフェンダ２２と、エンジン１３のシリンダヘッド２３からリヤフェンダ２２の下方に向って延在配置された車両用マフラー２４と、を備えている。

尚、本実施形態に係る自動二輪車１１は、車両用マフラー２４を除く各車体構成部品１２〜２３には公知のものが採用されているため、以下の説明では車両用マフラー２４に特化して説明する。

車両用マフラー２４は、エンジン１３のシリンダヘッド２３に接続されて排気ポート（図示せず）と連通する排気管２５と、排気管２５の排気方向（図２の矢印イ参照、以下同じ）下流側の下流側排気管端部２６よりも上流側で排気管２５に外筒接続ブラケット２７を介して接続された外筒２８と、下流側排気管端部２６に接続されたパンチングパイプ２９と、パンチングパイプ２９の下流側に配置されたテール接続パイプ３０と、テール接続パイプ３０の下流側テール管端部３０ａにカバー接続ブラケット３１を介して接続されたテールカバー３２と、パンチングパイプ２９の外周に設けられた筒状吸音体３３と、外筒２８の内側に形成された充填空間３４に充填されたグラスウール等の吸音材３５と、を備えている。

排気管２５の下流側排気管端部２６は、排気管２５と一体に形成された状態で外筒２８の上流側に臨むことにより大径部としての機能を果たしている（以下の説明においては、「下流側排気管端部２６」を「大径部２６」と称する）。この際、大径部２６は、外筒２８よりも上流側（外側）に位置する排気管２５と同一径のまま外筒２８の内部に臨んでいる。また、大径部２６の下流側大径端部２６ａには絞込みによる接続フランジ２６ｂが一体に形成されている。

外筒接続ブラケット２７は、片側断面クランク状とされた略有底円筒形状のものが用いられ、その内周側が排気管２５の外周に溶接固定され、排気管２５の外周から離間するようにその外周側で外筒２８の上流側外筒端部２８ａをリベット３６を介して固定している。これにより、外筒接続ブラケット２７は、外筒２８の上流側外筒端部２８ａを閉塞している。

外筒２８は、その下流側外筒端部２８ｂに接続されたテールカバー３２とで所謂サイレンサーの外形を形成している。また、外筒２８は、その上流側外筒端部２８ａから同軸上に拡開された拡開部２８ｃが一体に形成されている。

パンチングパイプ２９は、内外に連通する多数のパンチング孔３７を形成した金属製多孔質円筒体から構成されている。また、パンチングパイプ２９は大径部２６よりも小径とすることにより小径部としての機能を果たしている（以下、「パンチングパイプ２９」を「小径部２９」と称する）。従って、排気管２５の下流側排気管端部２６からなる大径部２６と、パンチングパイプ２９からなる小径部２９とは、外筒２８の内周から離間した状態で同軸上に配置された内筒３８を形成し、その外筒２８と内筒３８との離間空間を充填空間３４としている。さらに、小径部２９の軸線方向に沿う長さＬ１は、大径部２６の軸線方向に沿う長さＬ２よりも長く設定されている。また、小径部２９の小径端部上流側部分２９ａは大径部２６の下流側大径端部２６ａよりも排気方向上流側に延設されて延出部２９ｂが形成されている。これにより、延出部２９ｂと下流側大径端部２６ａとは軸線方向に沿ってオーバラップされている。また、延出部２９ｂにも小径部２９と同様に善周に亘りパンチング孔３７が形成されている。また、小径部２９の小径端部上流側部分２９ａの外周面には、下流側大径端部２６ａに形成された接続フランジ２６ｂが溶接されている。従って、下流側大径端部２６ａと延出部２９ｂとの間には、その径の差分だけ離間した閉塞空間３９が形成されている。さらに、小径端部上流側部分２９ａと接続フランジ２６ｂとの接合部付近には、パンチング孔３７を形成していない無孔部２９ｃが形成されている。尚、無孔部２９ｃは、延出部２９ｂを含めた小径部２９の全域にパンチング孔３７を形成すると共に、接続フランジ２６ｂでパンチング孔３７を塞ぐことによって形成しても良い。尚、延出部２９ｂは、大径部２６の上流側に向って延在するほど良い。この際、拡開部２８ｃは、充填空間３４の厚さ方向の消音領域を確保するため、少なくとも接続フランジ２６ｂよりも上流側で拡開完了しているのが好ましく、延出部２９ｂの先端よりも上流側で拡開完了しているのが望ましい。

テール接続パイプ３０は、その上流側テール管端部３０ｂが小径部２９の下流側小径端部２９ｄの内部に臨んだ状態で下流側小径端部２９dに固定されている。また、テール接続パイプ３０の下流側テール管端部３０ａは上流側テール管端部３０ｂよりも大径とされている。

カバー接続ブラケット３１は、片側断面コ字状とされた略有底円筒形状のものが用いられ、その内周側がテール接続パイプ３０の外周に溶接固定され、テール接続パイプ３０の外周から離間するようにその外周側で外筒２８の下流側外筒端部２８ｂ及びテールカバー３２をリベット４０を介して固定している。また、カバー接続ブラケット３１は、その円周方向に間隔を空けて複数の孔が形成されている。

テールカバー３２は、カバー接続ブラケット３１に上流側が固定された外側筒体４１と、テール接続パイプ３０に上流側が接続された内側筒体４２と、を備え、外側筒体４１の下流側と内側筒体４２の下流側とを接合することによってカバー接続ブラケット３１と協働して空間部４３を形成している。尚、カバー接続ブラケット３１に形成した孔により、この空間部４３が充填空間３４に連通しているので、空間部４３にも吸音材３５を充填することでより一層消音効果が向上されている。

筒状吸音体３３は、本実施の形態においては、内外に離間する三層構造の円筒体からなるワイヤメッシュ４４と、各ワイヤメッシュ４４の間に設けられたステンレスウール４５と、を備えている。また、筒状吸音体３３は、その内周が接続フランジ２６ｂの外周に溶接されることによって固定されている。従って、筒状吸音体３３の内周と小径部２９の外周との間は、接続フランジ２６ｂの肉厚分だけ離間（空洞）している。

上記の構成において、大径部２６に流入した排気ガスは、小径部２９の延出部２９ｂの内側と外側とに分岐し、その内側に直接流入した排気ガスの主流と、その外側に分岐した後にパンチング孔３７を介して内側に（主流に）流入する排気ガスとを合流させることができ、これら排気ガスの合流により排気干渉を生じさせて消音性能を大きく向上することができる。

特に、大径部２６の下流端に閉塞空間３９を形成することによって延出部２９ｂの外側に分岐した排気ガスが確実にパンチング孔３７を通るようにすることができるため、延出部２９ｂでの排気干渉による消音性能を一層向上することができる。

また、内筒３８の上流側部分に大径部２６を形成したことで、中低トルクを大幅に向上させつつ消音性能を高めることができる。

さらに、小径端部上流側部分２９ａと接続フランジ２６ｂとの接続部付近にパンチング孔３７を形成していない無孔部２９ｃを形成したので、この形成領域において確実に排気干渉を生じさせることができ、確実な消音性能の向上を確保することができる。

逆に、この無孔部２９ｃの形成領域にパンチング孔３７が形成されていた場合、排気ガスが充分に合流される前に再度分岐されてしまうため、消音性能が低減してしまう。

しかも、大径部２６の周囲にも吸音材３５を充填したことにより、吸音材３５の容量を充分に確保し得て、消音性能の一層の向上を確保することができる。

尚、内筒３８の形状は、円筒のみでなく、内筒３８の少なくとも一端側を截頭円錐型としたり、内筒３８の下流端を多重化することによって、内筒３８の上流端外周から内周方向に排気干渉される排気ガスの流量を増大することが可能となり、排圧の上昇を抑えながら排気ガスのエネルギーを減衰させることができ、走行性能の低下を抑制しつつ消音性能を一層向上することができる。

２４…車両用マフラー
２５…排気管
２６…下流側排気管端部（大径部）
２６ａ…下流側大径端部
２６ｂ…接続フランジ
２８…外筒
２８ａ…上流側外筒端部
２８ｂ…下流側外筒端部
２８ｃ…拡開部
２９…パンチングパイプ（小径部）
２９ａ…小径端部上流側部分
２９ｂ…延出部
２９ｃ…無孔部
３４…充填空間
３５…吸音材
３７…パンチング孔
３８…内筒
３９…閉塞空間

Claims (6)

1. 外筒と、内筒と、前記外筒と前記内筒との間に形成された充填空間内に充填された吸音材と、を備えた車両用マフラーであって、前記内筒の排気方向上流側を大径部とし且つ排気方向下流側を小径部とすると共に前記小径部にパンチング孔を形成し且つ前記大径部には前記パンチング孔を形成しないことを特徴とする車両用マフラー。
2. 前記大径部の内径を排気ポートに連通する排気管の内径と実質的に同等としたことを特徴とする請求項１に記載の車両用マフラー。
3. 前記小径部の軸線方向に沿う長さを前記大径部の軸線方向に沿う長さよりも長くしたことを特徴とする請求項２に記載の車両用マフラー。
4. 前記小径部の排気方向上流側に位置する小径端部上流側部分を前記大径部の排気方向下流側の下流側大径端部よりも排気方向上流側に延設して前記下流側大径端部と軸線方向に沿ってオーバラップする延出部を形成し、前記延出部にパンチング孔を形成したことを特徴とする請求項３に記載の車両用マフラー。
5. 前記下流側大径端部を前記延出部より排気方向下流側で前記小径部上流側部分の外周面に接合すると共に、前記延出部と前記大径部との間に前記下流側大径端部を排気方向に閉塞する閉塞空間を形成したことを特徴とする請求項４に記載の車両用マフラー。
6. 前記小径部は、前記下流側大径端部との接合部分に前記パンチング孔を形成していない無孔部を形成したことを特徴とする請求項５に記載の車両用マフラー。

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