(57)【要約】【課題】発泡セラミック材料を用いつつ、その割れの発生を低減可能な排気マフラーを提供すること。【解決手段】エンジンの排気が導入される導入室を形成する外筒と、前記導入室に配置され、発泡セラミック材料の消音材と、を備えた排気マフラーであって、前記消音材は、前記外筒の内壁面から離間して配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気が導入される導入室を形成する外筒と、
前記導入室に配置され、発泡セラミック材料の消音材と、
を備えた排気マフラーであって、
前記消音材は、前記外筒の内壁面から離間して配置されている、
ことを特徴とする排気マフラー。
【請求項２】
請求項１に記載の排気マフラーであって、
前記導入室は、隔壁部により第一室と第二室とに区画されており、
前記第一室と前記第二室とは、前記消音材と前記外筒の前記内壁面との間の連通路により連通している、
ことを特徴とする排気マフラー。
【請求項３】
請求項２に記載の排気マフラーであって、
前記第二室は、前記第一室よりも排気の流れ方向で下流側に位置し、
前記消音材は、前記第二室に配置されている、
ことを特徴とする排気マフラー。
【請求項４】
請求項３に記載の排気マフラーであって、
前記第二室は、前記連通路と連通し、排気の流れを折り返す折返室を含み、
前記消音材には、前記折返室で折り返された後の排気が通過する、
ことを特徴とする排気マフラー。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の排気マフラーであって、
前記隔壁部は、セラミック材料により前記消音材と一体に形成されている、
ことを特徴とする排気マフラー。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の排気マフラーであって、
前記消音材は、円筒体であり、
前記消音材は、その中心孔に挿通され前記消音材よりも高強度の支持部材により支持されている、
ことを特徴とする排気マフラー。
【請求項７】
請求項６に記載の排気マフラーであって、
前記支持部材は、筒状の部材であり、その周壁の一部には複数の孔が形成されており、
前記消音材を通過した排気は、前記複数の孔を介して前記支持部材の内部に進入し、該内部を通って排気される、
ことを特徴とする排気マフラー。
【請求項８】
請求項７に記載の排気マフラーであって、
前記消音材の周壁部が前記複数の孔と重なっている、
ことを特徴とする排気マフラー。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の排気マフラーであって、
前記排気マフラーは、鞍乗型車両のエンジンの排気音を消音する排気マフラーである、
ことを特徴とする排気マフラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気音を消音する排気マフラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気マフラーの導入室に配置される消音材として、発泡セラミック材料が知られている。特許文献１には発泡セラミック材料により導入室を区画した構造等が開示されている。発泡セラミック材料は、消音効果（吸音効果）が高く、かつ、軽量であるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−２８５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、発泡セラミック材料は、衝撃に対して脆弱である。特許文献１の構造であると、排気マフラーが縁石等の障害物と干渉した場合に、その衝撃によって発泡セラミック材料が割れる場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、発泡セラミック材料を用いつつ、その割れの発生を低減可能な排気マフラーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
エンジンの排気が導入される導入室を形成する外筒と、
前記導入室に配置され、発泡セラミック材料の消音材と、
を備えた排気マフラーであって、
前記消音材は、前記外筒の内壁面から離間して支持される、
ことを特徴とする排気マフラーが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発泡セラミック材料を用いつつ、その割れの発生を低減可能な排気マフラーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の適用例に係る車両の側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図であり、本発明の一実施形態に係る排気マフラーの断面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は排気流の説明図。
【図５】カバー部材の他の例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴うち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１０】
図１は本発明の適用例である鞍乗型車両Ｖの側面図（右側面図）である。車両Ｖは、前輪１０１と後輪１０２とを備えた自動二輪車である。なお、本発明は他の形式の鞍乗型車両或いは自動四輪車等の他の車両にも適用可能である。
【００１１】
車両Ｖは、その骨格をなす車体フレーム３を備える。車体フレーム３には後輪１０２を駆動するエンジン４が支持されている。エンジン４は例えば多気筒の４サイクルエンジンであり、燃料タンク６に収容された燃料が供給されることにより駆動する。エンジン４の駆動力は不図示の伝動機構を介して後輪２に伝達される。エンジン４の排気ポートから排出される燃焼ガス（排気ガス）は排気管９を介して排気され、その排気音は本発明の一実施形態にかかる排気マフラー１０で消音される。排気マフラー１０は車体の側部に配置されている。
【００１２】
車体フレーム３の後部には、ライダが着座するシート８を支持するシートフレーム３ａが連結されている。車体フレーム３の後部にはスイングアーム５が揺動自在に支持されており、スイングアーム５には後輪１０２が回転自在に支持されている。
【００１３】
車体フレーム３は、ヘッドパイプ（不図示）を含み、ヘッドパイプには左右一対のフロントフォーク９及びセパレートタイプの左右のハンドル７が操向自在に支持されている。一対のフロントフォーク９には前輪１が回転自在に支持されている。
【００１４】
排気マフラー１０の構造について図２及び図３を参照して説明する。図２は排気マフラー１０の、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１５】
排気マフラー１０は、その外壁を構成する外筒１１を含む。外筒１１は中空体であり、その内部空間が、エンジン４の排気が排気管９から導入される導入室Ｓを形成する。外筒１１は、排気の流れ方向Ｄで上流側の前部１１ａと、本体部１１ｂと、後壁部１１ｃとを含む。流れ方向Ｄは、排気マフラー１０における排気流を全体的に見た場合における排気流の上流、下流を示す。本体部１１ｂは本実施形態の場合、円筒体であり、前部１１ａは排気管９の外径から本体部１１ｂの外径まで拡径したテーパ形状を有している。後壁部１１ｃは、流れ方向Ｄで本体部１１ｂの下流端を塞ぐ円盤状の壁体である。
【００１６】
排気管９は本実施形態の場合、中心軸線ＣＬについて本体部１１ｂと同軸の円筒管であり、金属製の管である。排気管９の一部の区間である孔区間９ａにおいて周壁に複数の孔が形成されている。孔区間９ａは前部１１ａ内に位置しており、排気管９内の排気ガスが孔区間９ａの孔を通って前部１１内に導入される。流れ方向Ｄで孔区間９ａの下流側となる排気管９の途中部には、排気管９内の排気ガスの通過量を制御する弁９ｂが配置されている。コントローラ１２により弁９ｂの開度を制御することで、排気管９を貫通してその下流端から外気に排気される排気量と、孔区間９ａを介して排気マフラー１０に導入された後に排気される排気量との割合を制御することができる。
【００１７】
導入室Ｓ内には内筒１３が配置されている。本実施形態の場合、内筒１３は、筒状の部材であり、本実施形態の場合、排気管９と同軸で大径の円筒管であって、金属製の管である。外筒１１の本体部１１ｂ、内筒１３及び排気管９は中心軸線ＣＬを共通とする三重管構造を構成している。内筒１３は、流れ方向Ｄの上流端が閉鎖され、下流端は開放されている。内筒１３は、その下流端の側は外筒１１の後壁部１１ｃに支持され、上流端の側は排気管９を介して外筒１１の前部１１ａに支持されている。
【００１８】
内筒１３は、流れ方向Ｄの上流端の側の一部の区間である孔区間１３ａにおいて、その周壁に複数の孔が形成されている。また、内筒１３の内壁面と排気管９の外壁面との間には、排気の通路１３ｂが形成されている。導入室Ｓに導入された排気ガスは、孔区間１３ａを介して通路１３ｂに導入され、内筒１３の下流端から外気へ排気される。このように内筒１３は排気通路として利用できる。通路１３ｂの幅となる、内筒１３の内壁面と排気管９の外壁面との間の距離は例えば２〜４ｍｍの範囲内で、例えば、３ｍｍである。
【００１９】
内筒１３には消音材１４が支持されており、内筒１３は消音材１４の支持部材として機能する。消音材１４は発泡セラミック材料のブロックである。発泡セラミック材料としては、互いに連通した無数の気孔が形成され、排気ガスが通過可能に形成された公知の発泡セラミックスを用いることができる。本実施形態の場合、消音材１４は円筒体である。内筒１３は消音材１４の中心孔１４ａに挿通されている。本実施形態の場合、内筒１３は金属製の管であり、発泡セラミック材料である消音材１４よりも高強度の部材であるため、消音材１４を内側から補強することができ、また、や支持剛性の向上を図ることができる。円筒体である消音材１４の周壁部は、外壁面（或いは外周面）１４ｂと、流れ方向Ｄで上流側の端面１４ｃと、下流側の端面１４ｄとを含む。
【００２０】
消音材１４は、外筒１１の内壁面１１ｄから離間して配置されている。このような配置により、衝撃に対して脆弱な発泡セラミック材料である消音材１４の保護性能を向上できる。例えば、路上の縁石等の障害物が外筒１１に衝突した場合、或いは、車両Ｖが転倒して外筒１１が地面に衝突した場合、図２において矢印Ｆで示すように本体部１１ｂに対して衝撃が作用する場合がある。しかし、消音材１４は外筒１１の内壁面１１ｄから離間しており、内壁面１１ｄと、消音材１４の外壁面１４ｂ（より正確には後述の周壁部１２ｂ）との間には隙間１６が形成されている。矢印Ｆで示されるように本体部１１ｂに対して衝撃が作用しても、消音材１４に直接衝撃が作用せず、また、隙間１６が外筒１１のクラッシュゾーンとなって消音材１４に作用する衝撃が緩和される。この結果、消音材１４の割れの発生を低減することができる。
【００２１】
消音材１４の周囲には、カバー部材１２が設けられている。カバー部材１２は、筒状の部材であり、本実施形態の場合、排気管９と同軸の大径で、かつ、外筒１１の本体部１１ｂよりも小径の円筒管である。カバー部材１２は、流れ方向Ｄの上流端の端壁部１２ａと、円筒状の周壁部１２ｂとを有し、下流端は開放されている。カバー部材１２は例えば金属製であり、円盤形状の端壁部１２ａはその中心孔の部分において内筒１３に溶接等により固着される。周壁部１２ｂは消音材１４の外壁面１４ｂを囲み、周壁部１２ｂと外壁面１４ｂとの間にはガラスウール等の緩衝材１５が充填されている。消音材１４の端面１４ｃは端壁部１２ａに当接し、消音材１４が流れ方向Ｄにおいてカバー部材１２に保持される。カバー部材１２や緩衝材１５によって消音材１４の保護性能を更に向上できる。
【００２２】
端壁部１２ａは、導入室Ｓを、流れ方向Ｄで上流側の空気室Ｓ１と下流側の空気室Ｓ２とに区画する隔壁部としても機能する。隙間１６は、空気室Ｓ１と空気室Ｓ２とを連通させる連通路としても機能する。カバー部材１２の周壁部１２ｂと外筒１１の本体部１１ｂとの隙間１６の距離は例えば４〜６ｍｍの範囲内で、例えば、５ｍｍである。
【００２３】
消音材１４は、流れ方向Ｄで空気室Ｓ２の上流側に位置しており、空気室Ｓ２はその下流側には折返室Ｓ２１を含む。消音材１４を上流側の空気室Ｓ１ではなく、下流側の空気室Ｓ２に配置することで、排気ガスの排気抵抗としての消音材１４の影響を小さくすることができる。消音材１４の端面１４ｄには折返室Ｓ２１から排気ガスが流入することになる。流速がより遅くなった排気ガスが消音材１４に流入するので、その消音効果を向上することができる。本実施形態の場合、消音材１４の周壁部は、内筒１３の孔区間１３ａと重なっており、端面１４ｄから消音材１４に流入した排気ガスは消音されつつ孔区間１３ａの孔を通って内筒１３内に流出することになる。このように消音材１４が孔区間１３ａに近い位置に配置されることで、排気ガス流のより下流側に消音材１４を配置することができ、消音材１４の排気抵抗としての影響を小さくしつつ消音効果を向上できる。
【００２４】
排気ガスの流れ方について図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して説明する。コントローラ１２は、例えば、エンジン４が低・中回転域では弁９ｂの開度を小さくし、エンジン４が高回転域では弁９ｂの開度を大きくする。図４（Ａ）は、弁９ｂが全閉の場合を示しており、排気ガスの流れが矢印で示している。排気管９内の排気ガスは孔区間９ａの孔を通って空気室Ｓ１に導入された後、隙間１６を通って空気室Ｓ２へ進入し、折返室Ｓ２１へ導かれる。その後、排気ガスは、消音材１４の端面１４ｄから消音材１４へ入り、内筒１３の孔区間１３ａの孔を通って内筒１３内に入る。消音材１４を排気ガスが通過する際に、その排気音が消音される。そして、内筒１３の通路１３ｂから大気へ放出される。
【００２５】
図４（Ｂ）は、弁９ｂを開いた場合を示しており、排気ガスの流れが矢印で示している。排気管９内の排気ガスは、そのまま排気管９を通って大気へ放出されるものと、孔区間９ａの孔を通って空気室Ｓ１に導入されるものとに分かれる。弁９ｂの開度が大きい程、そのまま排気管９を通って大気へ放出される排気ガスの割合が高くなり、排気効率がよくなる。空気室Ｓ１に導入された排気ガスの流れは図４（Ａ）を参照して説明したものと同じである。
【００２６】
＜他の実施形態＞
上記実施形態では、弁９ｂを設けて排気管９を貫通する排気量を制御可能としたが、排気管９を、孔区間９ａよりも下流側において閉塞してもよい。
【００２７】
次に、上記実施形態では、カバー部材１２を消音材１４と別部材としたが、カバー部材１２をセラミック材料で消音材１４と一体に形成してもよい。図５はその一例を模式的に示す断面図である。図示の例では、カバー部材１２に代わるカバー部材１２’は、端壁部１２ａに代わる端壁部１２ａ’と、周壁部１２ｂに代わる周壁部１２ｂ’とを有し、とを有し、下流端は開放されている。端壁部１２ａ’は消音材１４の端面１４ｃと一体的に形成され、周壁部１２ｂ’は緩衝材１５の介在なく、消音材１４の外壁面１４ｂと一体的に形成されている。排気マフラー１０の組み立てに際し、端壁部１２ａ’は排気管９に固着してもよい。
【００２８】
カバー部材１２’及び消音材１４の製造にあたっては、例えば、原料となる金属酸化物の粉末を型内に配置し、消音材１４の形成部分には発泡剤を混入し、カバー部材１２’の形成部分には発泡剤を混入せず、焼成する。発泡剤を混入した消音材１４の部分には無数の気泡Ｐが形成されて発泡セラミックスとなり、発泡剤を混入しないカバー部材１２’の部分はセラミックスとなる。カバー部材１２’及び消音材１４が一体に形成されるので、排気マフラー１０の部品数の削減や組み立て工数の削減を図れる。なお、カバー部材１２’は周壁部１２ｂ’の無い、端壁部１２ａ’のみの構成も採用可能である。
【００２９】
次に、上記実施形態では、外筒１１、内筒１３、消音材１４をいずれも円筒形状としたが、角筒形状等、他の筒形状であってもよく、また、異軸上に配置されていてもよい。
【００３０】
＜実施形態のまとめ＞
上記実施形態は、少なくとも以下の実施形態を開示する。
【００３１】
１．上記実施形態の排気マフラー(例えば10)は、
エンジン(例えば4)の排気が導入される導入室(例えばS)を形成する外筒(例えば11)と、
前記導入室(例えばS)に配置され、発泡セラミック材料の消音材(例えば14)と、
を備えた排気マフラーであって、
前記消音材(例えば14)は、前記外筒(例えば11)の内壁面(例えば11d)から離間して配置されている。
この実施形態によれば、前記消音材と前記外筒の前記内壁面との間に隙間が存在するので、前記外筒に作用した衝撃力が前記消音材に直接作用することを回避又は緩和することができる。したがって、前記消音材として発泡セラミック材料を用いつつ、その割れの発生を低減可能な排気マフラーを提供することができる。
【００３２】
２．上記実施形態では、
前記導入室(例えばS)は、隔壁部(例えば12a,12a')により第一室(例えばS1)と第二室(例えばS2)とに区画されており、
前記第一室(例えばS1)と前記第二室(例えばS2)とは、前記消音材(例えば40)と前記外筒(例えば11)の前記内壁面(例えば11d)との間の連通路(例えば16)により連通している。
この実施形態によれば、前記消音材と前記外筒の前記内壁面との間に隙間を、前記連通路として併用でき、前記排気マフラーの小型化を図りながら、前記消音材の割れの発生を低減することができる。
【００３３】
３．上記実施形態では、
前記第二室(例えばS2)は、前記第一室(例えばS1)よりも排気の流れ方向(例えばD)で下流側に位置し、
前記消音材(例えば14)は、前記第二室(例えばS2)に配置されている。
この実施形態によれば、前記消音材を上流側の前記第一室ではなく、下流側の前記第二室に配置することで、排気ガスの排気抵抗としての前記消音材の影響を小さくすることができる。
【００３４】
４．上記実施形態では、
前記第二室(例えばS2)は、前記連通路(例えば16)と連通し、排気の流れを折り返す折返室(例えばS21)を含み、
前記消音材(例えば14)には、前記折返室(例えばS21)で折り返された後の排気が通過する。
この実施形態によれば、流速がより遅くなった排気ガスが前記消音材に流入するので、その消音効果を向上することができる。
【００３５】
５．上記実施形態では、
前記隔壁部(例えば12a')は、セラミック材料により前記消音材(例えば14)と一体に形成されている。
この実施形態によれば、前記排気マフラーの部品数の削減や組み立て工数の削減を図れる。
【００３６】
６．上記実施形態では、
前記消音材(例えば14)は、円筒体であり、
前記消音材(例えば14)は、その中心孔(例えば14a)に挿通され前記消音材(例えば14)よりも高強度の支持部材(例えば13)により支持されている。
この実施形態によれば、前記消音材を内側から補強することができ、前記消音材の割れの発生を更に低減することができる。
【００３７】
７．上記実施形態では、
前記支持部材(例えば13)は、筒状の部材であり、その周壁の一部(例えば13a)には複数の孔が形成されており、
前記消音材(例えば14)を通過した排気は、前記複数の孔を介して前記支持部材(例えば13)の内部(例えば13b)に進入し、該内部を通って排気される。
この実施形態によれば、前記支持部材を前記消音材の補強のみならず、排気通路としても活用できる。
【００３８】
８．上記実施形態では、
前記消音材(例えば14)の周壁部が前記複数の孔と重なっている。
この実施形態によれば、前記消音材を排気流の下流側に配置することができ、排気ガスの排気抵抗としての前記消音材の影響を小さくしつつ、消音効果を向上できる。
【００３９】
９．上記実施形態では、
前記排気マフラー(例えば10)は、鞍乗型車両(例えばV)のエンジン(例えば4)の排気音を消音する排気マフラーである。
この実施形態によれば、鞍乗型車両の軽量化に有益な排気マフラーを提供できる。
【００４０】
以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  排気マフラー、１１  外筒、１４  消音材、１６  隙間
【図１】
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【図２】
2020128709.tif 000004
【図３】
2020128709.tif 000005
【図４】
2020128709.tif 000006
【図５】
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