JP4188108B2 - 内燃機関の排気消音器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動二輪車等に搭載される４ストローク内燃機関の排気消音器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に記載の従来の排気消音器では、胴体外板の内側に、制振材のワイヤクロスをパンチングプレート製胴体内板で押えて取付けることによって、胴体壁が作られていた。ワイヤクロスは比較的厚いものであるため、胴体外板と胴体内板との間隔を大きくする必要があり、排気消音器が大形化するという課題がある。
【０００３】
また、上記の制振材の取付け方では、テープを用いたり、スポット溶接などによる仮付け行程が必要であり、工数が増加するという課題がある。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭６１−９４２２３号公報（登録請求の範囲、図）。
【０００５】
【解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の課題を解決し、排気消音器の胴体外板と胴体内板との間隔を狭くし、かつ胴体外板と胴体内板とが相互干渉しないようにし、かつ胴体外板と胴体内板との間に空気層を確実に確保することによって、外形は小さいが膨張室は大きい、という高性能な排気消音器を提供しようとするものである。
【０００６】
さらに、胴体外板と胴体内板との間に入れる制振材、およびその取付け方も改良して、作業能率の向上を図ろうとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、胴体壁が、胴体外板と胴体内板とその間に挿入される制振材とからなる内燃機関の排気消音器において、上記制振材が、金属線を伸縮可能に網目状に編んだものであり、上記胴体内板と上記網目状に編んだ制振材とは、共に円筒状に製作され、上記網目状に編んだ制振材は、その内径が、自然長で上記胴体内板の外径より小さく製作されることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明は、制振材として金属線を網目状に編んだ作ったものを使うので、伸縮可能であるため、制振材を薄く挿入でき、胴体壁の薄肉化が可能となる。さらに、胴体外板と胴体内板との間に空気層を確実に確保することができるので、外形は小さいが膨張室は大きい排気消音器を提供することができる。すなわち、排気消音器の容量を減ずることなく、重量増加を抑えて排気消音器胴体壁の振動を防止することができる。網目の間の空気層によって胴体外板の断熱を行うことができる。
【０００９】
上記のように製作した制振材を、円筒状網の伸縮性を利用して径方向に拡大して、胴体内板に被せ、被せた後に長手方向に引っ張って、径方向に収縮させると、制振材は胴体内板に密着する。この作業には、従来のようなテープによる仮付けやスポット溶接による仮付けが不要であるから、作業が容易であり、作業効率が向上する。また胴体内板を締付けるので、制振効果もある。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気消音器において、上記金属線が、ステンレス鋼線であることを特徴とするものである。これによって、制振材の耐熱性を向上することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の排気消音器において、上記制振材は、複数の金属線を束ねたものを用いて編まれていることを特徴とするものである。
【００１２】
複数の金属線を束ねることによって、制振材の強度が増加する。また複数の金属線の間に保持される空気層によって断熱性が増す。また束ねる本数を変えることによって、適切な厚さの制振材を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図９は本発明の排気消音器１を備えた自動２輪車40の側面図である。この自動２輪車のヘッドパイプ41に連なる車体フレーム42の中央には、内燃機関43と変速機44とを一体化したパワーユニット45が懸架されている。車体フレーム42は複数の部材を接続して構成されている。ヘッドパイプ41にはフロントフォーク46が回動可能に支持され、その上端には操縦用ハンドル47、下端には前輪48が軸支されている。車体フレーム42の後部にはリヤフォーク49がその前端を枢支され、上下方向に揺動可能になっている。リヤフォーク49と車体フレーム42との間には、リヤクッション50が介装されている。リヤフォーク49の後端には後輪51が軸支されている。この後輪51はパワーユニット45の出力軸の軸端に装着されている駆動スプロケット52と後輪51の軸に装着された従動スプロケット53とに巻回されたチェーン54によって駆動される。出力軸はクランク軸などと平行で、車体の左右方向へ配置されている。内燃機関43の前側に設けられている排気ポートに連なる排気管55は車体の右側を回って車体後部に至り、排気消音器１の前端に接続されている。排気消音器１は、前端が車体フレーム42に接続され後方へ伸びるシートレール56に懸架されている。車体フレーム42の上部には燃料タンク57が装着され、シートレール56の上部にはシート58が装備されている。59はサイドカバーである。
【００１５】
図１０は本発明の排気消音器１を備えた４輪バギー車（荒地走行用鞍乗型車両）60の側面図である。このバギー車60は車体フレーム61の前後にそれぞれ左右一対づつの前輪62および後輪63を備え、車体フレーム61の中央部に内燃機関64と変速機65とを一体化したパワーユニット66が支持されている。パワーユニット66はクランク軸67を車体の前後方向へ向けて配置されている。クランク軸67の回転は、変速機65の各軸を経て出力軸68に伝達される。これらの軸はいずれもクランク軸67と平行であり、車体の前後方向へ向けて配置されている。前輪62は出力軸68の前端に連なる前輪駆動軸69によって、後輪63は出力軸68の後端に連なる後輪駆動軸70によって駆動される。内燃機関64の前側に設けられている排気ポートに連なる排気管71は、内燃機関64の側方を回って車体後部に至り、排気消音器１の前端に接続されている。排気消音器１は、車体フレーム61と後輪63の間において車体フレーム61に懸架されている。車体上部には、前から順に操縦用ハンドル72、燃料タンク73、シート74が装備されている。
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態に係る排気消音器１の縦断面図である。この排気消音器は、自動２輪車または４輪バギー車の４ストローク内燃機関の排気管に接続されるものである。図において、排気消音器の胴体２は、胴体円筒部３と円錐形の前蓋４と中心部に大きい開口を有する後部端板５とからなっている。胴体円筒部３は胴体外板６と胴体内板７とその間に装着された制振材８とからなっている。内燃機関の排気管に接続される導入管９は、上記前蓋４の頂部を貫通し、その先端の排気ガス噴出口10が、胴体内に開口している。排気ガス噴出口10は導入管９の先端開口11と、導入管９の先端部側面に穿孔された多数の小孔12とからなり、噴出ガスが周囲に広がるようになっている。
【００１７】
胴体内板の内側には、前から順に、パンチングメタル仕切板13、第１隔壁14、第２隔壁15が設けてある。第１隔壁14より前の部分が第１膨張室Ｃ１、第２隔壁15より後の部分が第２膨張室Ｃ２、第１隔壁14と第２隔壁15とに挟まれた部分が第３膨張室Ｃ３である。膨張室の番号「第１」〜「第３」は排気ガスの通過順序に従っている。パンチングメタル仕切板13は多数の小孔を穿孔した板金製の仕切板であり、ガスは自由に通過できる。この仕切板13は、第１膨張室Ｃ１内で、排気ガスの速度を均一化させ、ガスの滞留を防ぐためのものである。
【００１８】
第１隔壁14と第２隔壁15とを共に貫通する第１連通管16がこれらの隔壁に固定してある。第２隔壁15のみを貫通する第２連通管17が第２隔壁15に固定してある。排気ガスは、第１連通管16を経由して、第１膨張室Ｃ１から第２膨張室Ｃ２へ流れ、更に、第２連通管17を経由して、第２膨張室Ｃ２から第３膨張室Ｃ３へ流れるようになっている。なお、第１連通管16は、胴体中心線に対する同様な位置関係で、２本設けてあってもよい。
【００１９】
第１隔壁14と第２隔壁15と後部端板５とを共に貫通して、スパークアレスタ18が装着してある。スパークアレスタ18は、その中心部のテールパイプ19の後端部に溶接されているフランジ20を、ボルト21で後部端板５に固定することによって装着されている。
【００２０】
図２は上記スパークアレスタ18の図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は後方から見た図である。中心のテールパイプ19には、前から順に、テールパイプ前蓋22、支持リング23、フランジ20が溶接してある。テールパイプ19の前端部側面には、多数のガス流入用小孔24が穿設してある。テールパイプ前蓋22と支持リング23の側面には、火の粉や煤の流出を防ぐためのステンレス製の火の粉取り金網25が、架け渡されスポット溶接されている。
【００２１】
図１に示した上記排気消音器において、図示されていない内燃機関から排出され、導入管９を経て排気消音器の胴体２内へ噴出した排気ガスは、第１膨張室Ｃ１、第１連通管16、第２膨張室Ｃ２、第２連通管17、第３膨張室Ｃ３、火の粉取り金網25、ガス流入用小孔24、およびテールパイプ19を経由して外気中へ排出される。排気ガスは、大きい容積の膨張室と長い連通管とを交互に経由して膨張と収縮とを繰り返す過程でガス圧力が低減すると共に消音され、火の粉取り金網25で浄化されて、テールパイプ19後端から排出される。
【００２２】
図３は、胴体外板６と胴体内板７との間に装着される制振材８の外観図である。これは、ステンレス鋼線を円筒状に編んで伸縮可能にした金網である。図４は、上記円筒状の金網の部分拡大図である。矢印はこの金網を装着する消音器胴体の軸線方向を示している。この金網の素材のステンレス鋼線32は１本でもよいが、複数のステンレス鋼線を束ねたものを１本の鋼線のように扱って編まれていてもよい。図３の円筒状の金網は、図４の編み方で編みながら、全体が円筒状となるよう編まれる。このように、ステンレス鋼線で編まれた円筒状の金網は、径方向に伸縮が可能である。編み方はこの外にも種々ある。網目の密度もいろいろ選択できる。上記の織り方とは別の方法として、ステンレス鋼線の方向を円筒面上で長手方向に対して傾斜させながら織って行き、円筒状に仕上げる方法もある。図５は図４のように編んだ金網を装着した胴体壁（図１のＡ部）の縦断面図である。矢印は消音器胴体の軸線方向を示している。
【００２３】
制振材８を、胴体外板６と胴体内板７との間に装着する手順は次の通りである。まず、胴体外板６と胴体内板７と制振材８とはいずれも円筒状に作られている。制振材の内径は、自然長で胴体内板７の外径より小さくなるように作る。このように作られた円筒状の制振材８を、その網目構造の伸縮性を利用して内径を広げて、胴体内板７の外面にその一端から被せて行く。全面に被せ終わった後で、胴体内板７と制振材８とが一体化したものを、胴体外板６の中心空洞部に挿入し、両端をスポット溶接して、相互に固定する。
【００２４】
図６は、ステンレス鋼線で編まれた円筒状金網の制振材８を、胴体内板７に被せる作業の図である。この作業を手際よく行うために、円筒形の胴体内板７の一端に、金網装着治具26を嵌装する。この治具26は金属板で作られたもので、先端の球面部27、その後端に連なる円錐面部28、その後端に滑らかに連なる短い円筒部29、その後端に連なる環状平板部30、その内周側に連なる円筒部31から成っている。円筒部31は胴体内板７の一端の内部に嵌装するための部分である。環状平板部30は、胴体内板７の一端に当接して、ストッパーの働きをする部分である。
【００２５】
この治具26を使う時は、まず、胴体内板７の外径より小さい内径の円筒状制振材８を図示のように治具26の前端に被せ、矢印の方向へ押すと、制振材８は、円錐面30の表面で径方向に押し広げられながら移動する。さらに、制振材８は胴体内板７の表面に沿って移動し、装着される。胴体内板７の表面で制振材８を軸方向に引っ張ると、制振材８は径方向に収縮し、胴体内板７の表面に密着する。
【００２６】
図４に示した編み方で円筒状に編まれたステンレス鋼線の網は、表裏で摺動性が異なる。図４は金網を表側から見た図である。図５では、金網の表側は図の上側であり、金網の裏側は図の下側である。金網の表側は、図５のＸの部分に見られるように、ステンレス鋼線32がほぼ胴体の軸線方向に向いているので、胴体軸線方向に滑り易く、裏側は、図５のＹの部分に見られるように、ステンレス鋼線32が胴体の軸線に直交する方向に向いているので、胴体軸線方向には滑りにくい。上記実施形態の制振材８の網を胴体内板７に被せる時には、図６に示した治具26を用いて、内径を拡大しながら被せるので、摺動性はあまり問題にならないが、胴体内板７に制振材８の網を被せたものを、胴体外板６の中に装着する際には、制振材８の表面を滑らせて挿入するので、良好な摺動性が要求される。したがって、ステンレス鋼線で円筒状の金網を編むときには、金網の表側が円筒状制振材の外面となるよう考慮して編むことが必要である。
【００２７】
図７は、本発明の第２実施形態の排気消音器における胴体壁３の断面拡大図（図１のＡ部に相当する部分）である。これは、胴体外板６と制振材８は上記第１実施形態のものと同じであるが、胴体内板33には多数の小孔33ａを備えたパンチングメタルが用いてある。このようなパンチングメタルを用いると、金網制振材の網目内の空気層による吸音効果で、排気消音器の胴体壁に吸音性が生じる。上記以外の部分の構成は第１実施形態の排気消音器１と同じである。
【００２８】
図８は、本発明の第３実施形態に係る排気消音器35の縦断面図である。これは上記第１実施形態または第２実施形態の胴体壁に用いた制振構造を、他の部分の制振構造として利用した例であり、第１連通管36、第２連通管37、およびテールパイプ38の出口部を二重管構造とし、その間に上記実施形態において用いたステンレス鋼線で編まれた円筒状の金網を装着することによって、これらの管の振動を防止するようにしたものである。上記以外の部分は第１実施形態の排気消音器１と同じであるから対応する部材には同一符号が付してある。
【００２９】
以上、各種実施形態について詳述した。これらはいずれも、図９、図１０に示したような自動２輪車または４輪バギー車の排気管に接続されるものである。本発明は、制振材として金属線を編んで作った円筒状の金網を使うので、排気消音器の容量を減ずることなく、重量増加を抑えて排気消音器胴体壁の振動を防止することができる。また、網目の間の空気層によって胴体外板の断熱を行うことができる。制振材の材料としてステンレス鋼線を用いているので、制振材の耐熱性が高い。
【００３０】
制振材を装着する場合は、円筒状の金網に形成した制振材の伸縮性を利用して、径方向に拡大して、胴体内板に被せ、被せた後に長手方向に引っ張って、径方向に収縮させ、胴体内板に密着させる。したがって従来のようなテープによる仮付けやスポット溶接による仮付けが不要であるから、作業が容易であり、能率が向上する。また胴体内板を締付けるので、制振効果もある。
【００３１】
複数の金属線を束ねたものを素材として金網を編んだ場合は、制振材の強度が増加する。また複数の金属線の間に保持される空気層によって断熱性が増す。また束ねる本数を変えることによって、適切な厚さの制振材を得ることができる。上記金網の制振材は、胴体内板だけでなく、連通管やテールパイプ出口部などにも適用して振動を防止することができる。胴体内板にパンチングメタルを用いると胴体壁に吸音性が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気消音器の縦断面図である。
【図２】上記排気消音器に用いられているスパークアレスタの図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は後方から見た図である。
【図３】ステンレス鋼線を円筒状に編んだ金網の外観図である。
【図４】上記円筒状の金網の部分拡大図である。
【図５】上記実施形態における胴体壁（図１のＡ部）の断面拡大図である。
【図６】ステンレス鋼線で編まれた円筒状の金網を胴体内板に被せる作業の図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る排気消音器における胴体壁の断面拡大図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る排気消音器の縦断面図である。
【図９】本発明の排気消音器を備えた自動２輪車の側面図である。
【図１０】本発明の排気消音器を備えた４輪バギー車の側面図である。
【符号の説明】
Ｃ１…第１膨張室、Ｃ２…第２膨張室、Ｃ３…第３膨張室、１…排気消音器、２…消音器の胴体、３…胴体円筒部、４…前蓋、５…後部端板、６…胴体外板、７…胴体内板、８…制振材、９…導入管、10…排気ガス噴出口、11…先端開口、12…小孔、13…パンチングメタル仕切板、14…第１隔壁、15…第２隔壁、16…第１連通管、17…第２連通管、18…スパークアレスタ、19…テールパイプ、20…フランジ、20ａ…取付け用ボルト挿通孔、21…ボルト、22…テールパイプ前蓋、23…支持リング、24…ガス流入用小孔、25…火の粉取り金網、26…金網装着治具、27…球面部、28…円錐面部、29…短い円筒部、30…環状平板部、31…円筒部、32…ステンレス鋼線、33…胴体内板、33ａ…小孔、35…排気消音器、36…第１連通管、37…第２連通管、38…テールパイプ、40…自動２輪車、41…ヘッドパイプ、42…車体フレーム、43…内燃機関、44…変速機、45…パワーユニット、46…フロントフォーク、47…操縦用ハンドル、48…前輪、49…リヤフォーク、50…リヤクッション、51…後輪、52…駆動スプロケット、53…従動スプロケット、54…チェーン、55…排気管、56…シートレール、57…燃料タンク、58…シート、59…サイドカバー、60…４輪バギー車、61…車体フレーム、62…前輪、63…後輪、64…内燃機関、65…変速機、66…パワーユニット、67…クランク軸、68…出力軸、69…前輪駆動軸、70…後輪駆動軸、71…排気管、72…操縦用ハンドル、73…燃料タンク、74…シート。

Claims (3)

1. 胴体壁が、胴体外板と胴体内板とその間に挿入される制振材とからなる内燃機関の排気消音器において、
   上記制振材が、金属線を伸縮可能に網目状に編んだものであり、
   上記胴体内板と上記網目状に編んだ制振材とは、共に円筒状に製作され、上記網目状に編んだ制振材は、その内径が、自然長で上記胴体内板の外径より小さく製作されることを特徴とする内燃機関の排気消音器。
2. 上記金属線が、ステンレス鋼線であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気消音器。
3. 上記制振材は、複数の金属線を束ねたものを用いて編まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気消音器。

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