(57)【要約】 【課題】  排気ガスの流路や共鳴特性を変えずに音質を保ったまま音量を調整できると共に、排気効率と音量を独立して調整でき、細身の汎用マフラーにも装着できる可変音量インナーサイレンサーを提供する。【解決手段】  側壁に複数の貫通孔を備えたアウター管と、該貫通孔に対応した貫通孔を持つ少なくとも一つのインナースライダーと遮蔽板を備え、ブリッジとボルトを介して該インナースライダーを軸方向に摺動させて該貫通孔の共通の開口部の面積を連続的に変化させるとともに、最も絞ったときの開口部が円形になるようにした。さらに消音器本体の内部に挿入でき取り外し可能なボルト穴を備えたフランジを取り付けて、多くの機種に取り付け可能にした。【選択図】  図１
2011012646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二輪車の消音器に装着されるインナーサイレンサーであって、側壁に複数の貫通孔を備えたアウター管と、該アウター管の内部に摺動可能に挿入され、該貫通孔の少なくとも一つに対応した貫通孔を持つ少なくとも一つのインナースライダーと、該複数の貫通孔を上流側と下流側に分断せしめる位置に遮蔽板を備え、該インナースライダーを軸方向に摺動させて該貫通孔の共通の開口部の面積を連続的に変化させ、排気効率と排気音量を調節することを可能とするインナーサイレンサー。
【請求項２】
該遮蔽板の一部が開口して成る貫通部を、該インナースライダーを軸方向に摺動させた時、該貫通部に対応した蓋が軸方向に移動し該貫通部を開閉するように構成された、請求項１に記載のインナーサイレンサー。
【請求項３】
該遮蔽板がインナースライダーの略中央に固定され、該インナースライダーを軸方向に摺動させて、該貫通孔の上流側及び下流側の共通の開口部の面積を同時かつ連続的に変化させるように構成された、請求項１に記載のインナーサイレンサー。
【請求項４】
該アウター管と該インナースライダーに、遮蔽板又はブリッジ又はそれらの組み合わせを溶接固定すると共に両者をボルトねじの関係で連結し、消音器の排出口からボルトねじの回転または同等の手段によってインナースライダーを軸方向に連続的に摺動させることが可能な、請求項１〜３に記載のいずれかに記載のインナーサイレンサー。
【請求項５】
該貫通孔のうち少なくとも一つがだるま形の貫通孔であることを特徴とする、請求項１〜４に記載のいずれかに記載のインナーサイレンサー。
【請求項６】
外径の異なるフランジをアウター管に備えると共に脱着可能なボルト穴を備えた、請求項１〜５記載のいずれかに記載のインナーサイレンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音質を変えずに排気効率と音量を調整できる二輪車用の排気管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の可変機構を用いた排気消音器には、切換弁を用いて排気管の横断面の一部を開閉して排気ガスの流路を切り替え、または追加するもの（例えば、特許文献１参照。）や、スライドパイプを用いて高回転用の排気ガスの流路の側壁開口部を開閉する（例えば、特許文献２参照。）がある。また、内部管体の穴の数と位置を加工し易くして調節出来るようにしたもの（例えば、特許文献３参照。）がある。しかしこれらはいずれも可変機構を作動させると、排気ガスの流路が変わるため、音量ばかりでなく音質まで変わってしまう。また、可変機構が高価であったり、分解を要したりするなどの問題がある。
【０００３】
ここで本発明の重要な視点である低回転域の音質へのこだわりについて述べる。アメリカンと呼ばれる気筒数の少ない大排気量車は性能よりも低回転域における音質・鼓動感（長い爆発間隔、不連続な爆発間隔のリズム感など）が人気の一因となっている。このため従来構造では可変機構を作動させた時、好みの音質が変わってしまって面白みが半減するという問題があった。ここで鼓動感とは、例えば同じ６０ｋｍ／ｈで走行中、多気筒高回転型車（例えば、４気筒１０００ｃｃ、最高回転数１４０００ｒｐｍ）が１０ｍ進むのに概ね４０から５０回爆発するため、排気音はうなり音として聞こえるのに対し、少気筒大排気量車（例えば、２気筒１６００ｃｃ、最高５０００ｒｐｍ）の爆発は１５回程度と爆発間隔が長く、また不連続な爆発間隔の場合は爆発音が独特の力強いリズム感を醸し出すことを指す。
以下、従来の技術と背景について説明する。
【０００４】
特許文献１では第１図の排気消音器１で、切換弁１８と戻しばね２２によって予め高回転域の貫通管１３が塞がれているが、エンジンの回転が上がり排気圧力が高くなると切換え弁が開いて貫通管が開口され、高回転域の性能が発揮される。さらに、サーボモーター２８と制御回路３０を組み合わせて、消音器本体の外側から切換え弁を強制的に回動させる方式も開示されている。特許文献２では図２のマフラー７で、消音効果の高いセンターパーティション１５付きの小径のバイパスパイプ１４の外側に排気効率の高い大径のスライドパイプ１６を設けて、スライドパイプの側壁にある下流側開口部２１を排気調整用シャッター１９でスライドさせて開閉させている。特許文献３では図１に示すキャブトンマフラ１０で、多数の閉塞した調節孔６０ａの一部を加工して、部分的に開口した調節孔６０ｂ、もしくは完全に開口した調節孔６０ｃにすることにより、小孔の位置と数を設定するようにしている。或いは、図９、図１１のようにこれらの多数の小孔を調整筒金具１０６や内部仕切筒体１０８で覆蓋する手段が開示されている。
【０００５】
しかるに、特許文献１はレースなどで使う高回転域の性能を重要視しているので、排気ガスの流路を切換えることによって低回転域の音質が変わっても、消音効果さえあれば良かった。また、排気圧力で制御する方式だと排気効率と音量を独立に調整したり、周りの環境に合わせて好みの音量に操作することが出来ない。さらに、消音器内部に複数以上の排気管を配置していることから、消音器本体の外径が大きくなりやすく、旧車に多い細身の消音器には装着しにくい。そして消音器の外部から可変機構を電子的に操作しようとするとシステムは高価になり、旧車などキャブレター付きの二輪車への対応は不向きである。旧車を対象にしたアフターマーケットでは、手動または簡単なモーターによる安価な可変機構が切望されている。
【０００６】
特許文献２の場合にも同様の課題があるが、これらに加え、消音効果を高める小径バイパスパイプはエンジン側と完全に貫通しているため、気筒当たりの排気量が大きい少気筒大排気量車に装着すると、個々の爆発エネルギーが大きいため、低回転域でも排気音が炸裂音となり易く、充分な消音効果が得られにくい。特に早朝、閑静な住宅街を旧車でツーリングに出発する場合は、合法マフラーであってもアイドリングするのも気が引ける場合がある。
【０００７】
さらに特許文献３に記載の可変機構はいずれにしてもいくつかの小孔に蓋をする物であり、そのことによって排気ガスの流路や共鳴特性は少なからず変化する。更に音量を調整するには消音筒体を本体から取り外し、少なからぬ数の小孔に加工することが必要であり煩雑である。調節する場合は概ね１分以内で、更にはアイドリング中でも音量調整が出来る、即ち分解が不要で高温部分に触れなくて良いアフターマーケット用の安価な可変機構が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２−８１９１１号公報
【特許文献２】特開２００２−２５０２１５号公報
【特許文献３】特開２００４−２１１５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の問題点を解決するため、排気ガスの流路や共鳴特性を変えないでアイドリング中でも容易に音量を調整でき、さらに排気効率と音量を独立に調整して好みの音質を作り出すことが出来るインナーサイレンサーをシンプルな構造で提供し、細身の汎用マフラーにも対応できるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の態様によれば、二輪車の消音器に装着されるインナーサイレンサーであって、側壁に複数の貫通孔を備えたアウター管と、該アウター管の内部に摺動可能に挿入され、該貫通孔の少なくとも一つに対応した貫通孔を持つ少なくとも一つのインナースライダーと、該複数の貫通孔を上流側と下流側に分断せしめる位置に遮蔽板を備え、該インナースライダーを軸方向に摺動させて該貫通孔の共通の開口部の面積を連続的に変化させ、排気効率と排気音量を調節することを可能とするインナーサイレンサーを提供する。
【００１１】
本発明の第二の態様によれば、該遮蔽板の一部が開口して成る貫通部を、該インナースライダーを軸方向に摺動させた時、該貫通部に対応した蓋が軸方向に移動し該貫通部を開閉するように構成された、請求項１に記載のインナーサイレンサーを提供する。
【００１２】
本発明の第三の態様によれば、該遮蔽板がインナースライダーの略中央に固定され、該インナースライダーを軸方向に摺動させて、該貫通孔の上流側及び下流側の共通の開口部の面積を同時かつ連続的に変化させるように構成された、請求項１に記載のインナーサイレンサーを提供する。  
【００１３】
本発明の第四の態様によれば、該アウター管と該インナースライダーに、遮蔽板又はブリッジ又はそれらの組み合わせを溶接固定すると共に両者をボルトねじの関係で連結し、消音器の排出口からボルトねじの回転または同等の手段によってインナースライダーを軸方向に連続的に摺動させることが可能な、請求項１〜３に記載のいずれかに記載のインナーサイレンサーを提供する。
【００１４】
本発明の第五の態様によれば、該貫通孔のうち少なくとも一つがだるま形の貫通孔であることを特徴とする、請求項１〜４に記載のいずれかに記載のインナーサイレンサーを提供する。
【００１５】
本発明の第六の態様によれば、外径の異なるフランジをアウター管に備えると共に、脱着可能なボルト穴を備えた請求項１〜５記載のいずれかに記載のインナーサイレンサーを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、排気ガスは上流側貫通孔から一旦消音器内部へ逃げるので断熱膨張によって圧力が下がり、気筒当たりの排気量が大きくても炸裂音を抑えることが出来る。また、貫通孔の共通開口部の面積を連続的に変化させることによって、音質を変えずに排気効率と排気音量を連続的に調節することが出来る。更に、使用目的によってインナースライダーの位置と数を選ぶことが出来るので、幅広いエンジン出力特性や音質へのこだわりに対して容易に最適条件を見つけることが出来る。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、インナースライダーの軸方向の摺動と共に蓋部が貫通部を開閉するので、第一の態様と同様の効果に加え僅かに炸裂音を加えることが出来、音量が低い場合でも力強い音質を楽しむことが出来る。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、上流側貫通孔及び下流側貫通孔の共通の開口部の面積を同時にかつ連続的に変化させることが出来るので、第一の態様と同様の効果に加えより幅広い範囲の音量調節可能になる。例えば早朝出発からサーキット走行といった幅広い用途にも容易に対応することが出来る。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、消音器を装着したまま、更にはアイドリング中であっても排出口から簡単な工具を差し込んでボルトねじを回転させ、排気効率と音量を連続的に調整することが出来る。例えば騒音規制のない旧年式の大型バイクの場合でも、閑静な住宅地において早朝ツーリングの出発前に極めて静かな状態に調整し、幹線道路か集合場所において適度な音量に戻すというような作業が、火傷の心配もなくきめ細かく行える。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、大径円の貫通孔であっても、最も絞ったときの共通開口部を小径円にすることが出来る。これにより高周波ノイズを減らすことが出来、音質の変化にこだわるライダーをも満足させることが出来るようになった。また、軸方向の摺動誤差に対し共通開口部の面積のバラツキを抑え、音量を制御しやすくなる。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、アウター管内に密着したインナースライダーとすることにより事実上スペースの増加がなく、アフターマーケットで交換用として広く普及している汎用の細身の消音器にもボルト１本で取り付けまたは、交換することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１はインナーサイレンサーの構成要素を示す斜視図である。
【図２】図２は円形及びだるま形の貫通孔を表す平面図である。
【図３】図３は円形の貫通孔による共通開口部を表す平面図である。
【図４】図４はだるま形の貫通孔による共通開口部を表す平面図である。
【図５】図５は上流側と下流側にインナースライダーを備えるインナーサイレンサー及びその応用例の断面図である。
【図６】図６は下流側にインナースライダーを備える応用例の断面図である。
【図７】図７は上流側と下流側を同時に制御するインナーサイレンサー及びその応用例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態として実施例を図１〜７に基づいて説明する
【実施例】
【００２４】
図１及び図５ａにおいて、アウター管２の側壁に略φ３〜１５ｍｍの円の組み合わせによって得られる複数のだるま形の貫通孔１１を形成し、該貫通孔１１を２群にするような位置にφ３〜６ｍｍ程度の溶接用穴４が開けられている。次にインナースライダー６の側壁に該貫通孔に対応する複数のだるま形の貫通孔１１を形成し、インナースライダー６の端部に切込みを入れると共に、雌ねじが設けられたブリッジ７が切込みに嵌合後溶接固定されている。次にボルト８をブリッジ７の雌ねじにねじ込み、ねじ部の端を遮蔽板３の穴に挿入すると共に、遮蔽板３の両側にあるナット９がボルト８にカシメ又は溶接などで一体化されている。従ってボルト８は遮蔽板３に対して周方向に回転しても軸方向には動かないように設定されている。また、ブリッジ７の雌ねじ部を外部から適度に塑性変形させておけば、使用中に緩むことを防止できる。そして、インナースライダー６と遮蔽板３がボルト８で繋がった連結部材をアウター管２に略密着かつ摺動可能に内挿嵌合し、遮蔽板３の円筒部が溶接用穴４を塞ぐような位置で溶接固定されている。
【００２５】
インナースライダー６は遮蔽板３の前方（上流側）又は後方（下流側）及びその両方に装着することが出来る。下流側にのみインナースライダー６を装着する場合、例えば図６ａの様に上流側の貫通孔５を廃止し、遮蔽板３をその分前方に装着することも出来る。このようにすると排気ガス１５が下流側の管内に流入してからの管長を長くすることが出来るので、より低音で共鳴する。更に、アウター管２の後部にパンチング管１９や吸音材２０を組み合わせることにより排気音を更に低くすることが出来る。
【００２６】
アウター管２及びインナースライダー６の素材としては市販の電縫管を用いるのが望ましい。電縫管は厚み１〜１．６ｍｍ、径２０〜６０ｍｍのものが都合よく、真円度がいいので嵌合、摺動という動作が確実に実現できる。鋼板を用いる場合、貫通孔５をプレス加工で打ち抜き、その後丸めて溶接するのが一般的な方法である。しかしこの方法だと丸める際に貫通孔５の縁周辺には均等な曲げ応力がかからないため、丸めた後の貫通孔５近傍の管の断面形状が多角形になりやすい。また、薄板は溶接による入熱で変形しやすいので、隙間なく嵌合、摺動させるのは困難が伴う。嵌合時に管の径方向の隙間があると、共通開口部１３を最小にしても充分な絞り効果が得られず、小さな音量に制御できない。
【００２７】
通常、電縫管の内側には付き合せ抵抗溶接の時形成される突起（図示しない）が軸方向に連続して形成されている。これをアウター管２の一要素とし、インナースライダー６の外表面に軸方向の溝を作成すれば内挿時に両者が嵌合し、インナースライダー６の円周方向の回転を防止することが出来る。
【００２８】
一般に円形の貫通孔５の径を大きくすると音量の調節範囲を大きく取ることが出来るが、中間領域では共通開口部はレンズ形の貫通孔１２になる。このうち最も絞ったときのレンズ形の貫通孔１２は薄くなり、高圧の排気ガス１５がこの部分を通過するときの高周波ノイズが強調されやすい。また、軸方向の同じ加工精度のばらつきに対し共通開口部の面積のばらつきが大きくなるので、正確な音量を制御しづらい。実施例では、下流側の開口部の面積の合計を、内燃機関側のエキゾーストパイプの内径の面積の１０％程度まで絞っており、このような少ない共通開口部の面積を確実に制御する工夫としてだるま形の貫通孔１１が有効である。
【００２９】
だるま形の貫通孔１１は小径円の円孤１１ａと大径円の円孤１１ｂによって構成されており、貫通孔１１を最も絞ったとき小径円のみの貫通孔１２となるような位置と向きを設定して、アウター管２とインナースライダー６の側壁にそれぞれ開ける。また、図５の様に貫通孔５のうち一部だけを貫通孔１１にすると、最も絞ったときには思い切って音量を下げることが出来る。
【００３０】
電縫管にだるま形の貫通孔１１を開けるには、エンドミルタイプのドリルによる切削加工を用いることが出来る。プレス加工の場合はだるま形の貫通孔１１として一括して打ち抜くことも出来るが、電縫管径の概ね１／５を超えるような径の貫通孔１１を側壁に打ち抜く場合はバリが出やすくなる。
【００３１】
遮蔽板３やブリッジ７は、鋼板から一般的なプレス加工などで打ち抜いて、作成することが出来る。遮蔽板３の場合は深絞り加工により、軸方向に伸びる円筒部付きのコップ状とすることでアウター管２との溶接加工を容易にする。
【００３２】
遮蔽板３は完全に塞がれていなくても良く、例えば図６ｂに示すようにアウター管２の一部を成型して貫通部２３を持つ遮蔽要素２１としても良い。このような場合には最小の共通開口部１２にしたとき、インナースライダー６の蓋部２２が貫通部２３を塞ぐようにする設定することも出来る。こうすると貫通部２３を開けた時、内燃機関から排出口までの一部が直管となるので共鳴する波長が長くなり、より低音成分を加えることが出来る。
【００３３】
一般に、内燃機関はチョイがけを繰り返すと消音器内に水分が滞留し、炭素鋼の場合は錆びなどの腐食が進行する。摺動機構を持つインナーサイレンサーの素材としては、摺動部分が錆付かないようにステンレス鋼を使用することがより望ましい。しかし炭素鋼でも、ボルト８のねじ部など必要部にニッケルメッキを施せば錆びを防止して耐久性を増すことが出来る。
【００３４】
また図５ａでは、インナーサイレンサー１には、市販の汎用マフラーの内径に嵌合可能な一つ以上のフランジ１０が溶接されており、図５ｂや図６ａ、図６ｂの消音器本体１６に内挿してボルト穴１０ａと取り付けボルト１８を介して容易に取り付け、交換することができる。消音器は例えば１−３／４インチから４インチ程度まで概ね１／４インチ又は１／２インチ刻みで用意されている標準品を使用している場合が多く、フランジ１０を何種類か用意しておけば多くの種類に対応できる。また、図６ｂに示すように一方のフランジ１０の代わりにアウター管の径を拡大部２４へと変化させてヘッダーパイプ１７の外側に被せてもよいし、図７ｂの様に内側に差し込んでも良い。
【００３５】
本方法は可動機構のない製品に比べ、僅か５つの部材、即ちインナースライダー６、ブリッジ７、ボルト８、２つのナット９の追加で済む。更に、ボルト８の先端に段付き加工を施し、遮蔽板３に挿入しカシメることでナット９を廃止し追加部材を３つにまで減らすることも出来る。多くの可変機構が少なからぬ部材を追加付与するのに比べると最小限のコスト増で可変機構を実現できる。
【００３６】
本システムは、排気口から簡単な工具で調整することに主眼を置いているが、ウォームギア、ラック＆ピニオン、フレキシブルケーブル、サーボモーターなどあらゆる公知な機構、原理を追加することによって運転席から遠隔操作をすることができるが、本技術はそれらを排するものではない。
【００３７】
図７ａに示した実施例は、アウター管２の側壁に複数の貫通孔５を形成し、該貫通孔５の隣に溶接用穴４が開けられている。次にインナースライダー６の側壁に、該貫通孔５に対応して複数の貫通孔５を形成し、該貫通孔５を２群にするような位置に溶接用の穴４ａを開け、遮蔽板３を溶接固定すると共に、インナースライダー６の端部に切込みを入れる。次にボルト８を第二のブリッジ７ａの雌ねじにねじ込み、ねじ部の端をブリッジ７の穴に挿入すると共に、ブリッジ７の両側にあるナット９がボルト８にカシメ又は溶接などで一体化されている。次にブリッジ７をインナースライダーの切込みに嵌合後溶接固定し、インナースライダー６とブリッジ７ａがボルト８で繋がった連結部材をアウター管２に略密着かつ摺動可能に内挿嵌合し、ブリッジ７ａが溶接用穴４を塞ぐような位置で溶接固定されている。もちろん、雌ねじはブリッジ７、７ａのいずれに施してもよく、本技術は本目的が達成されるすべての構成を排するものではない。
【符号の説明】
【００３８】
１  インナーサイレンサー
２  アウター管
３  遮蔽板
４  溶接用穴
５  貫通孔
６  インナースライダー
７  ブリッジ
８  ボルト
９  ナット
１０  フランジ
１１  だるま形の貫通孔
１２  レンズ状の共通開口部
１３  小径円の貫通孔
１４  大径円の貫通孔
１５  排気ガス
１６  消音器本体
１７  ヘッダーパイプ
１８  ボルトねじ
１９  パンチング管
２０  グラスウール
２１  貫通部を持つ遮蔽要素
２２  インナースライダーの蓋部
２３  貫通部
【図１】
2011012646.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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