JP2002242653A - マフラーの中心線に平行な排気路を有しスパークアレスター作用のあるマフラー - Google Patents
マフラーの中心線に平行な排気路を有しスパークアレスター作用のあるマフラーInfo
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Abstract
有しスパークアレスター機能のあるマフラーを提供す
る。 【解決手段】 軸方向に沿って延び入口端および出口端
を有する外管を含むスパークアレスターを兼ねるエンジ
ンマフラー。実質的に同一で入れ子式の複数のディスク
が、外管の出口端に隣接して同軸的に配置されている。
各ディスクは中央に開口を有する。各ディスクは、さら
に、その中を通る少なくとも1つのスロットを有する。
これらのディスク群の末端に端キャップが配設されてい
る。この端キャップの中央部分は中実となっており、マ
フラーが連結されている内燃機関から流出する排気ガス
の少なくとも一部は、各ディスク対間の間隙に沿って半
径方向を外側に流れ、その後、マフラーの長手方向軸に
ほぼ平行な軸方向に流出させられるようになっている。
Description
るマフラーに関する。
リング)を実効あるものにすることは、不快な音を減ず
るために必要である。しかし、排気流を妨害することな
く排気音の大きさを減少させることが所望される。内燃
機関についてはこれらの2つの目的を達成するために多
種のマフラーがこれまでに開発されている。
気から発光性の炭素粒子が発生するのを防止して、周り
の環境に炎が移らないようにすることが義務付けられて
いる。このことは、特に、「オフロードバイク(dirt b
ikes)」のような分野において該当する。そのような環
境下ではエンジンにより排出される炭素等のスパークを
捕捉し保持する能力のあるスパークアレスター作用のあ
るマフラーが必要であるが、こうしないと周りにスパー
クが逃散してファイアハザードを引き起こすからであ
る。この目的で各種の装置が提供されている。そのよう
な構造の一つは、1976年10月26日発行の米国特
許第3,987,867号に示されている。さらに、別
の構造が、1978年9月12日発行の米国特許第4,
113,051号に記載されている。これらの特許はい
ずれも本特許出願人によって保有されているものであ
る。
レスターの構造は、外管と同軸配置された有孔内管を備
える密閉装置を有する。それらの管の間に吸音性材料が
配置されている。内管と外管の出口端には、部分的にト
ロイド状凹部を有する気体遮断壁が設けられている。こ
の壁に対して、縁部の凹みを介して互いに隔置された複
数の部分的にトロイド状の円形ディスクが入れ子式に配
設されている。
/スパークアレスターにおいては、長円形の外管が、複
数個の実質的に同一で入れ子式に配設された長円形状デ
ィスクに連結されている。この構造は、1999年2月
9日付の米国特許第5,869,793号に記載されて
いるが、該特許も本特許出願人により保有されているも
のである。以上の3つの特許を全体として参考のために
引用しておく。
ラー構造の全て、およびその他の各種の競合する製品
は、いずれも、マフラーが連結された内燃機関からの排
気ガスが、ディスクの外側周辺を半径方向に流出するよ
うに構成されている。しかしながら、それらの排気路
は、排気角度を制限しているある種の政府の音規制に合
致していない。すなわち、日本の国土交通省の基準で
は、マフラーからの排気は、自動車の中心線から30°
以内で排出されなければならないとされている。オート
バイやその他の車にマフラーを取り付ける際のそれらの
車の長手方向の軸に対する角度を考慮すれば、上述した
ような既知のディスクの外端における排気角度を小さく
しても上記の基準を必ずしも満たすことはできない。
目的は、上述したような難点等を克服しながら、全体的
にも優れた長所を追有する新規で改良されたマフラー装
置を開発することにある。
クアレスターを兼ねる新しいエンジンマフラーが提供さ
れる。すなわち、本発明に従うマフラーは、軸方向に沿
って延び出口端を有する外管を含む。そして、この外管
の出口端に隣接して、実質的に同一で入れ子式になって
いる(nested)複数のディスクが配置されている。それ
らのディスクの各々は、その中を通る少なくとも1つの
スロットを有する。これらの複数のディスクの各々の前
記したような少なくとも1つのスロットにより、マフラ
ーが連結されているエンジンからの排気の少なくとも一
部分がほぼ軸方向に流出させることができるようになっ
ている。
可能な(tunable)エンジンマフラーを提供するもので
ある。すなわち、本発明に従うこのマフラーは、軸方向
に延び出口端を有する外管を備え、この外管の出口端に
出口キャップが固定されている。この出口キャップは、
中央に配置された開口を有する。また、この出口キャッ
プに隣接して、実質的に同一で入れ子式の複数のディス
クが同軸的に配置されている。さらに、出口キャップに
隣接して、前記の複数のディスクのうちの最初のディス
クが配置されている。そして、前記の複数のディスクの
うちの最後のディスクに隣接して、端キャップ(ディス
ク端キャップ)が配置されている。そして、この端キャ
ップ(ディスク端キャップ)および前記の複数のディス
クの各々は、マフラーが連結されている内燃機関からの
排気ガスの少なくとも一部分が、マフラーの軸方向中心
線からオフセットした(離れた)ほぼ軸方向に流通する
ことができるような少なくとも1つのスロットを有して
いる。以下に本発明の好ましい実施例を示す図面に沿っ
て本発明を説明する。
本発明の好ましい実施の態様を示すものであり、本発明
を制限するためのものではない。図1は、本発明に従う
マフラーBを採用するオートバイAを示す。マフラーB
はオートバイに用いるものとして示しているが、このマ
フラーは自動車やトラックのような他の車にも使用され
得るものである。また、本発明に従うマフラーは、ジェ
ットスキー、競艇用ボート等のその他の乗り物にも使用
することができる。さらに、本発明によって開示される
マフラーは、各種の産業分野において用いられているエ
ンジンの音を消音するのに採用することもできる。
バイAおよび軸14を有するものとしてマフラーBを示
している。図2の平面図から明らかなように、マフラー
Bの軸14は、オートバイAの軸10に対して約20°
の角度を成している。さらに、図1に示すように、マフ
ラーBの軸14は、オートバイを支持している地面に対
して約25°の角度で配置されている。したがって、図
1および図2に示されるように、オートバイの軸10に
対するマフラーの軸14に対する全体的なオフセット
(偏り)は、オートバイの軸10に対するマフラーの軸
14の変位と、マフラーの軸に対する排気の方向とを組
合せたものとなる。これらの変位の両方を考慮に入れる
と、マフラーの排気角度を制限している法律上の音規制
の要求にマフラーは適合していない。すなわち、図1に
おいては、マフラーからの排気方向は、ディスクの周り
で、オートバイの軸に対して5°〜60°の任意の方向
にあることになる。同様にして、図2においては、排気
方向は、オートバイに軸に対して5°〜65°の範囲に
ある。このようにして、排気方向には或る種の政府の規
制に適合していないものもある。既述のように、そのよ
うな規制の一つは、日本の国土交通省により指示された
規制である。この規制は、排気はマフラーの中心線の対
して30°以内でなければならないとしており、そし
て、該規制はマフラーの長軸がオートバイの長軸と並行
していることを前提にしている。
従来のマフラーCが図示されている。このマフラーは外
管20と内管22とを有する。これらの2つの管は、出
口端キャップ24を介して固定されている。この出口端
キャップ24に隣接して、複数のディスク28と、ディ
スク端キャップ30が配設されている。これらのエレメ
ントは、ディスク端キャップにある開口34およびディ
スク28にある開口(見えない)を通って延在している
従来から知られているような適当な締結手段を介して互
いに固定されている。複数のディスクは、えくぼ状の凹
み(図3では見えない)を介して互いに隔置されてい
る。ディスクの各々は、中央開口38を有する。しか
し、図4に示されるように、ディスク端キャップは中実
(一体的)であり、その中を通る開口を有しない。した
がって、マフラーが連結されている内燃機関からの排気
ガスは、隣接する2つのディスク28の間でそれぞれ形
成される流出口44を通って半径方向に流出させられ
る。以上のような構造は、図1および図2に示すように
車に取り付けられた場合は、日本の国土交通省の規制を
満たすことができない。
制も満たすことができる図5に示すようなマフラーBを
案出した。このマフラーBは外管50と内管52とを有
し、内管52には該管を通る複数の開口54が存する。
この開口により、排気ガスの一部が内管と外管との間に
形成される間隙55に入ることができる。この間隙内に
は吸音性材料56の層が配置されている。
プ(出口端キャップ)60は、上記の間隙を閉じるため
のものである。この出口キャップは、外スカート62と
内スカート64とを有する。この外スカートは、従来か
らの適当な締結手段を介して外管50に固定されてお
り、図では該締結手段のナット66が例示されている。
また、内スカートは、適当な締結手段または従来の溶接
手段(図示していない)により、内管52の末端に固定
されている。内管52を通って流れる排気ガスは、矢印
68により示すように、内管52の開口端69を通って
流出する。出口キャップ60には、一連のディスク70
とディスク端キャップ72が固定されている。図5から
明かなように、矢印68は、マフラーBの中心線74に
沿って延びている。
ップ72は、締結手段(ファスナー)を受容する複数の
開口76を有し、該開口のそれぞれが適当な締結手段7
7を収容している。ディスク端キャップ72の半径方向
の外側部分80には一連の細長いスロット78が、開口
76から隔置されて配設されている。しかし、ディスク
端キャップの中央部分82は、中実(一体的)であり、
その中を通る開口を有しない。
々は、中央開口90を有し、さらに、端キャップ72に
ある細長いスロット92に整合している一連の細長いス
ロット92を有する。図7からも理解されるように、細
長いスロット92は、ディスク70のスカラップ状リン
グ部94内に配置されている。
グ部は、第1の壁部100、第2の壁部102、第3の
壁部、第4の壁部106および第5の壁部108を有し
ている。これらの壁部は、互いに鋭角を成すように配向
されている。第2の壁部102および第4の壁部106
は、互いに並行している面内にあり、これらの面は、マ
フラーの軸74(図5)に対してほぼ直角である。
は、該端キャップのこのドーム状部分を通ってガスが流
れるのを防止する。しかし、該中央部分の半径方向の外
側に配置されたスロット78を通って流通することはで
きる。このようにして、一連のディスク70を通りその
中央開口90により形成される中央流路は、該ディスク
の端キャップ中央の中実部分82によりふさがれてい
る。
排気ガスは、矢印114により示されるように、隣接す
る各ディスク70対により形成されるチャンネル112
を通って各ディスク間を流通できるようになっている。
排気ガスは、その後、ディスクの上記のように整合配置
された細長いスロット92を通り、更に端キャップ72
のスロット78を通って流出する。このようにして、エ
ンジンからの排気ガスは、軸方向に、次いで半径方向
に、その後、再び軸方向に流通させられる。しかし、第
2の軸方向流路は、第1の軸方向流路から半径方向に変
位している。すなわち、中央の軸方向流路が、半径方向
を外方に変位して、一連の6つの軸方向流路に分かれて
いる。但し、流路の数はこれに限定されず、所望の数の
流路を設けることができる。図7に示す流路は、排気ガ
スの音を減衰させることができるのみならず、排気中の
熱光を発する炭素粒子を捕獲して周囲の環境に火を出す
のを回避することができる。マフラー端キャップ(出口
キャップ)60と最初のディスク70との間にはスペー
サー120が配設されて、細長いスロット78を閉じ排
気ガスがマフラーに向かって逆流するのを防止するよう
になっている。
れる中央流路は、上述の一連のディスク70を通って延
びている。しかし、この流路は、端キャップ72の中実
な中央部分82により閉じられている。マフラーCが連
結されている内燃機関からの排気ガスは、軸方向を外方
に流通させられ、次に、矢印130で示されるように軸
方向に流通させられる。ディスク70と端キャップ72
とにより複数の流路が形成され、該流路は、互いに整合
して配置されたスロット92とスロット78のそれぞれ
の組み合わせにより1つの流路を構成している。このよ
うにして、中央にある単一の流路が、中心からずれた一
連の(複数の)流路に代わられるようになっている。そ
の一連の流路(複数の流路)は、図5に示される場合
は、中央の流路の軸と並行している(平行である)。し
かし、所望に応じて、中心からずれた一連の流路が、マ
フラーの軸74に対して鋭角を成すように延びているよ
うにすることもできる。
70およびディスク端キャップ72は、球形、卵形、長
円形またはその他の任意の形状をとることができる。既
述したように、図5から図7に示すディフューザーディ
スクは、該ディスクが取り付けられているマフラーの軸
にほぼ平行な軸に沿って排気が流れるように設計された
ものである。排気ガスをそのような軸に沿って導くこと
により、該マフラーとディスクとから成る装置は、各種
の音や排気ガスに関する規制に従うとともに、マフラー
を調整する機能も維持することができる。
スク群の中で整合しているものとして示されているが、
そのようなスロットが整合していないマフラーを製作す
ることも可能である。そのような構造は、流体の流れと
いう観点からは最適ではないが、或る種の条件では都合
のよいこともある。図5〜7に示す実施例においては、
ディスク70群のスロットの不整合は起こり得ない。そ
れらのスロットは、各2つの締結用開口76の間に設け
られているからである。すなわち、ディスク70がどれ
だけ回転させられても、それらのディスク群のスロット
は常に整合している。図7に示されるように、ディフュ
ーザーディスク70は、嵌め合っている他のディスクを
シールし、且つ、排気を(図3の従来技術のマフラーに
おけるようにディスク間を半径方向に流出させるのでは
なく)開口またはスロットを通って流出させるように設
計された外径を有している。このために、隣接する各デ
ィスク対間のギャップ(間隙)を可及的に小さくするか
全く無くしてしまい、排気流の(全部ではなくても)大
部分が半径方向ではなく軸方向に流れるようにする。
省のスパークアレスターガイドラインにより提示された
要求を満たすこともできる。ディスク間のギャップ(間
隔)により排気が調整される。ディスクの数を増減する
と、この空隙が変化して、排気流を増減する。上述した
細長い開口(スロット)92および78の大きさは、デ
ィスクの構造的な一体性を維持しながら、流れを最大に
するよう設計されたものである。しかし、それらのスロ
ットの数、形状および大きさを製造過程で修正して、マ
フラーが特定の用途における要求を満たし得るようにす
ることもできる。
を有する一連のディスクから、マフラーの排気口が形成
される。ディスクを追加したり削減することにより、内
燃機関および車の気化を調整(チューニング)すること
ができる。ディスクを追加すると、系が開放され、排気
口のサイズが大きくなり車の騒音を高める。ディスクを
除去すると、系は閉じられることになり、排気口のサイ
ズは小さくなり車の音は静かになる。排気口の開閉は調
整(チューニング)にとって重要である。これによって
車の出力幅を調整することができ、このことは、レーシ
ングの場合は特に重要である。ディスクの追加や削減
は、ヘッダーやコレクターのサイズを変化させることに
等しい。
径方向ではなく、軸方向に排気ガスを分散させる。排気
ガスがそのように軸方向に流れるのにも拘わらず、本発
明のマフラーは、効果的に消音しながら、同時に車のエ
ンジンの作動を妨害することもない。さらに、本発明の
エンジンは、マフラー内で排気から発熱光性炭素粒子を
捕獲して周囲の環境に火が出ないようにする。換言すれ
ば、本発明のマフラーは、該マフラーが連結されている
内燃機関により排出される炭素およびその類似物のスパ
ークを捕捉し保持することのできるスパークアレスター
として機能する。
ラーDが示されている。このマフラーDは、外管150
と内管152とを有し、内管150には該管を通る複数
の開口154が存する。この対を成す管の出口端に出口
キャップ(出口端キャップ)160が配設され、それら
の管の間に形成される間隙の終端となっている。該出口
キャップには、複数のディスク170、さらにはディス
ク端キャップ172が固定されている。
キャップ172は、締結手段(ファスナー)を受容する
複数の開口176を有し、該開口のそれぞれが適当な締
結手段177を収容している。ディスク端キャップ17
2の半径方向の外側部分180には一連の細長いスロッ
ト178が、開口176から隔置されて配設されてい
る。しかし、ディスク端キャップの中央部分182は、
中実(一体的)であり、その中を通る開口を有しない。
図5に示す実施例とは対照的に、図8に示すディスク端
キャップは、ドーム状ではなく平らな中央部分を有して
いる。このように、ディスク端キャップ172の中実な
中央部分182がドーム状ではないので、最も端のディ
スク170と端キャップ172との間のギャップ(間
隔)は、図5に示す実施例におけるよりも小さくなって
いる。環境に応じて、この構成が有用となる。
が、本明細書を読み理解すれば各種の修正や変更が想到
されるであろう。特許請求の範囲内にありまたはそれに
均等である限りそのような修正や変更も全て本発明に包
含されるものである。
る。
破断して示す拡大側面図である。
図である。
図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 スパークアレスターを兼ねるエンジンマ
フラーであって:軸方向に沿って延び出口端を有する外
管;および該外管の前記出口端に隣接して同軸的に配置
された実質的に同一で入れ子式の複数のディスクを含
み、該ディスクの各々がその中を通る少なくとも1つの
スロットを有し、前記複数のディスクのうちの少なくと
も端にあるディスクの少なくとも1つのスロットが前記
外管の軸方向中心線からオフセットしており、前記複数
のディスクのうちの前記少なくとも端にあるディスクの
前記少なくとも1つのスロットにより、前記マフラーが
連結されているエンジンからの排気の少なくとも一部分
がほぼ軸方向に流出させることができるようになってい
ることを特徴とするマフラー。 - 【請求項2】 前記ディスクの各々を通って延びる中央
開口を追有し、前記少なくとも1つのスロットが前記中
央開口に対して半径方向に外側に配置されている請求項
1のマフラー。 - 【請求項3】 前記複数のディスクの各々の前記少なく
とも1つのスロットが、それぞれ他のディスクの前記少
なくとも1つのスロットと整合している請求項2のマフ
ラー。 - 【請求項4】 調整可能なエンジンマフラーであって:
軸方向に沿って延び出口端を有する外管;該外管の前記
出口端に固定された出口キャップであって、中央に配置
された開口を有する出口キャップ;前記出口キャップに
隣接して同軸的に配置された実質的に同一で入れ子式の
複数のディスクであって、該複数のディスクのうちの最
初のディスクが前記出口キャップに隣接して配置されて
いるディスク;および前記複数のディスクのうちの最後
のディスクに隣接して配置されたディスク端キャップを
含み;該ディスク端キャップおよび前記複数のディスク
の各々は、前記マフラーが連結されている内燃機関から
の排気ガスの少なくとも一部分が、前記マフラーの軸方
向中心線からオフセットしたほぼ軸方向に流通すること
ができるような少なくとも1つのスロットを有している
ことを特徴とするマフラー。 - 【請求項5】 前記ディスク端キャップの中央部分には
開口が存しない請求項4のマフラー。 - 【請求項6】 前記ディスクの各々が、軸方向のスペー
サー手段を追有している請求項4のマフラー。 - 【請求項7】 エンジンマフラーであって:軸方向に沿
って延び出口端を有する内管;該内管と同軸の外管であ
って、前記内管よりも大きな直径を有して前記内管との
間に間隙を形成するようになっている外管;該外管およ
び前記内管の前記出口端に固定された出口キャップであ
って、中央に配置された開口を有する出口キャップ;該
出口キャップに隣接して同軸的に配置された実質的に同
一で入れ子式の複数のディスクであって、該複数のディ
スクのうちの最初のディスクが前記出口キャップに隣接
して配置されているディスク;前記複数のディスクのう
ちの最後のディスクに隣接して配置されているディスク
端キャップ;および該ディスク端キャップおよび前記複
数のディスクを前記出口キャップに固定する締結手段を
含み;前記ディスク端キャップおよび前記複数のディス
クの各々は、前記マフラーが連結されている内燃機関か
らの排気ガスの少なくとも一部分が、前記マフラーの軸
方向中心線からオフセットしたほぼ軸方向に流通するこ
とができるような少なくとも1つのスロットを有してい
ることを特徴とするマフラー。 - 【請求項8】 前記複数のディスクの各々が中央開口を
有し、前記少なくとも1つのスロットが前記中央開口に
対して半径方向に外側に配置されている請求項7のマフ
ラー。 - 【請求項9】 前記ディスクの各々の前記少なくとも1
つのスロットが、それぞれ、他のディスクの前記少なく
とも1つのスロットと整合している請求項8のマフラ
ー。 - 【請求項10】 前記ディスク端キャップの中央部分に
は開口が存しない請求項4のマフラー。
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