JP2005337247A - 排気マフラー装置および締結具チューブカバー - Google Patents

Abstract

【課題】 部品とその重量を抑え、かつ設計簡素化を図ることができるよう部品を組み合わせた前方出口型の触媒マフラーを提供する。
【解決手段】 エンジンへの装着のために設けられた締結具チューブ１３７、１４０に、エンジンに対面する側から離れた締結具入口ポート１３８、１４１と、エンジンに対面する締結具出口ポート１３９、１４２とが、それぞれ形成される一方、締結具チューブ１３７、１４０の締結具入口ポート１３８、１４１を覆う締結具チューブカバー１５２が設けられ、この締結具チューブカバー１５２が排気ガスを排出させる排気出口部１５５を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンに装着される排気マフラー装置、特にチェーン・ソウ等のような可搬式用具に用いられるエンジンの排気マフラー装置に関する。

内燃機関の排気マフラー装置は従前からよく知られており、主に自動車に使用されてきたが、チェーン・ソウのような可鍛式の用具に用いるものは１９８０年代末より入手できるようになった。

排気マフラー装置では、排気はシリンダの排気ポートから排気マフラー装置に運ばれ、そこで消音処理されて排出される。

また、炭化水素や一酸化炭素等のような排気汚染物質を低減するために酸化触媒を用いることが知られている。

本発明は、部品とその重量を抑え、かつ設計簡素化を図ることができるよう部品を組み合わせた前方出口型の触媒マフラーを提供するものである。

本発明に係る排気マフラー装置は、エンジンに取り付けられその入口から排気を受け入れるマフラーと、該マフラー内に配された触媒アセンブリと、前記マフラーを前記エンジンに固定するための締結具チューブとを含んだものであり、前記締結具チューブを覆うとともに排気出口部を有する締結具チューブカバーが設けられたものである。また、前記排気出口には排気ガスを方向付けるディレクショナルルーバーが設けられており、締結具チューブカバーはスパークアレスターを保持することができ、それによって排気ガス中の最大スパーク粒子(炭素粒子)のサイズを維持することができる。

本発明によれば、部品とその重量を抑え、かつ設計簡素化を図ることができるよう部品を組み合わせた前方出口型の触媒マフラーとしているので、特に、例えば小型ガソリンエンジン用の触媒マフラーにおいて改善がみられる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

[第１の実施の形態]
図１〜図４は本発明の第１の実施の形態に係る排気マフラー装置および締結具チューブカバーを示す図である。

まず、その構成について説明する。

本発明の第1の実施形態に係る排気マフラー装置は、図1に分解斜視図に展開して示されている。ここで、排ガス混合気は、バックプレート１０１のシリンダポート１０２を通って移動し、マフラーボディ１１０内に配置されたディフューザ１１６に入る。このディフューザ１１６に一連なりの小さな開口が形成されていることで、排気ガスはディフューザ１１６と触媒アセンブリ１２３の間の所定領域でディフューザ１１６から出る。排気ガスは次いで触媒アセンブリ１２３の触媒スクリーン１２２を通過する。ここで、触媒スクリーン１２２の表面に捕捉されている所定の貴金属（precious metal(s)；以下、ＰＭという）が排気ガスと接触する。そして、このＰＭが、例えば１０ｇ／hp-h程度の割合で、炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ(ノックス)）を他のガスに変換する。触媒スクリーン１２２は、排気ガスとの最大表面接触が得られる一方で熱伝導によりマフラーボディ１１０に戻る熱エネルギーの量が最少となるよう、第１の触媒バルクヘッド１１９と第２の触媒バルクヘッド１２５とのエッジ部分の間に把捉されている。前記ＰＭの量は上述とは異なる変換レートを得るために変化させることができる。また、バルクヘッド１１９、１２５をスクリーン１２２に連結し、熱的な拡がりを許容するためのクランピング操作がなされる。

図２に示すのは、排気マフラー装置の斜視図（等角投影図）で、排気ガスが通過する通路部分を示している。触媒アセンブリ１２３（図１参照）を通過した後、排気ガスはマフラーシェル１７０（マフラー本体）に入る。このマフラーシェル１７０はマフラーカバー１３１とマフラーボディ１１０が結合したものでマフラー本体の外殻部を構成する。このマフラーシェル１７０から、第１排気ポート１６１および第２排気ポート１６２のような、マフラーカバー１３１に形成された複数の排気ポートを通して、排気ガスは排気される。

本実施形態においては、これらの排気ポートは所定の共通表面を形成するポケット１７５中に配されており、このポケット１７５は、第１の締結具チューブ１３７用の締結具入口ポート１３８（図１参照）と、第２の締結具チューブ１４０用の締結具入口ポート１４１（図１参照）とを含んでいる。すなわち、締結具入口ポート１３８、１４１と排気ポートは全体中で共通する側に設けられており、ポケット１７５がなす前記所定の共通表面上に配されている。ただし、第１および第２排気ポート１６１、１６２と締結具入口ポート１３８、１４１とは同一の平面（平坦面）上にはない非共面配置となっている。また、ポケット１７５は、ある体積で排気ガスがマフラーシェル１７０から出るときにスパークアレスター１４９を経由させる。排気ガスはスパークアレスター１４９を通過するとすぐに、締結具チューブカバー１５２で画成された容積部に至る。

締結具チューブカバー１５２は、締結具チューブ１３７，１４０の締結具入口ポート１３８、１４１側を覆うカバー本体（符号なし）に排気出口部１５５を形成するとともに、その排気出口部１５５の中心に排気方向を所定方向に偏倚させるディフレクションプレート１５８を配したもので、排気ガスの方向を制御するとともに排気ガスをマフラーから離れるよう拡散させるようになっている。これは、ＳＡＥ（アメリカ自動車技術者協会) Ｊ３５５で述べられたパラメータに含まれるところの低い放射面温度をもたらす。ＳＡＥ Ｊ３５５は、森林火災を防止すべく自動車技術協会のためにＵＳＤＡ（米国農務省）により設けられた基準である。

締結具チューブカバー１５２の効果は、締結具チューブカバー１５２の排気出口部１５５のサイズ、排気出口部１５５の中心に配されたディフレクションプレート１５８、締結具チューブカバー１５２の傾斜部により高められ、かつ、締結具チューブカバー１５２およびマフラーカバー１３１で形成される同一高さの面によって高められる。

さらに、締結具チューブカバー１５２には、排気ガスの方向付けを補助するディレクショナルルーバー１５４が排気出口部１５５の近傍に例えば一体的に設けられている。これらの特徴の全ては、排気出口部１５５から排出される排気ガスが締結具チューブカバー１５２から離れず、排気出口部１５５から排気される排気ガスの温度が制限されるように機能する。

図１に戻り、第１の締結具チューブ１３７と第２の締結具チューブ１４０は本実施例の排気マフラー装置をエンジンに固定するために使用されるが、各締結具チューブ１３７、１４０は、エンジンに対面する側から離れたポート１３８、１４１のような締結具入口ポートや、エンジンに面したポート１３９、１４２のような締結具出口ポートを有している。

ねじが形成された第１締結具１４３は第１の締結具チューブ１３７を通してエンジンにねじ結合され締結される。同様に、ねじが形成された第２締結具１４６は第２の締結具チューブ１４０を通してエンジンにねじ結合され締結される。

本実施形態においては、これら締結具はボルトであるが、ねじのような他の締結部材をマフラーとエンジンの締結に用いることができる。

小さなエンジンに直接的に取り付けられるマフラーは、エンジンの振動や金属製マフラー構成要素の熱サイクルに伴う収縮や膨張によって、そのねじ締結状態がゆるみ得る。この問題に対処する１つの方法は、第１の締結具チューブ１３７、１４０のように端部が拡径した、更にはテーパ状に傾斜したフランジチューブを用いることである。これらのフランジチューブは、第１締結具１４３や第２締結具１４６のような取付け用の締結具によって圧縮される金属の量を顕著に減少させる。これらの締結具チューブは、また、ディフューザー１１６内で取付け用締結具を排気ガスからシールドする役割を果たす。さらに、締結具チューブの使用は、取付け用締結具が触媒熱にさらされるのを顕著に減じることになる。それに加えて、締結具チューブは、マフラーボディ１１０をマフラーカバー１３１にクランプするためにも使用され得る。

しかしながら、締結具チューブを使用するときに１つの問題がある。

締結具チューブにはおがくず等の屑（くず）が集まり収容される受入部となり得るが、ここに集まる屑は問題となり得るため、締結具チューブカバー１５２のようなカバーは屑が締結具チューブ内に入るのを防ぐのに用いられる。本発明においては、更に、屑が締結具チューブ内に入るのを防ぐのに加えて、締結具チューブカバー１５２が、スパークアレスター１４９を定位置に保持するとともに、排気出口として機能し得るものとなっている。このような多目的でのカバーの使用により排気マフラー装置の構成要素を減らすことができ、これにより、組立の容易化やコストの低減が可能となる。また、本実施形態においては、排気マフラー装置の正面（前面）側に締結具チューブカバー１５２を配置しているので、スパークアレスター１４９の保守・点検も容易となる。

図３は、その締結具チューブカバー１５２を示しており、その締結具チューブカバー１５２の一部に排気出口部１５５が形成されている。本実施形態においては、締結具チューブカバー１５２のディフレクションプレート１５８は排気出口部１５５の中央に位置するよう設けられているが、これに代えて、ディフレクションプレート１５８を出口中央から偏倚させてもよい。締結具チューブカバー１５２には、また、ディレクショナルルーバー１５４が設けれられており、これが排気ガスの排出方向を方向付けさせる。図３から解るように、締結具チューブカバー１５２はディレクショナルルーバー１５４が図中下面側に対し傾斜した形状を有しており、この設計はマフラーカバー１３１と締結具チューブカバー１５２の間で高さが同一になるようになされている（図１参照）。これら締結具チューブカバー１５２の特徴は、排気出口部１５５から排出される排気ガスを締結具チューブカバー１５２にまとわりつかせる。

図４は、締結具チューブカバー１５２の排気出口部１５５上に選択的に設けられるカバー１８０（フード状のカバー）を示しており、このカバー１８０は排気出口部１５５からの排気ガスの更なる排気方向制御を可能とするとともに、排気ガスの熱に対する追加の保護板としても機能する。このカバー１８０は、締結具チューブカバー１５２に一体的に形成されてもよいし、別ピース部品として設けられてもよい。別ピース部品として設けられるのならば、そのカバー１８０は締結具チューブカバー１５２を固定するために用いられるウェルドスタッド１３４（図１参照）のような取付け部材により締結具チューブカバー１５２と共に保持される。

図１に注目すると、バックプレート１０１はエンジンのシリンダ部に取り付けられており、バックプレート１０１の開口部１０３においてシリンダ部が部分的にマフラーボディ１１０に当接し、排気マフラー装置が共振振動を拾い上げたり、マフラーのエンジンへの締結部材がゆるんだりするのを妨げさせる。前述のように、バックプレート１０１のシリンダポート１０２はエンジンからの排気ガスをマフラーボディ１１０に移動させる。このバックプレート１０１とマフラーボディ１１０の間はガスケット１０７で適度なシールが確実になされ、第１ダブラープレート１１３がマフラーボディ１１０とディフューザー１１６の一方側の間に設けられることで、より良好なシールが確保されている。ディフューザー１１６の他方側では、触媒アセンブリ１２３とマフラーカバー１３１との間に第２ダブラープレート１２８が設けられており、これが熱的な障壁として機能する。ディフューザー１１６はマフラーボディ１１０内に配された触媒アセンブリ１２３内に設けられている。

ディフューザー１１６は、排気マフラー装置内で第１のチャンバーを形成し、排気ガスを触媒アセンブリ１２３内に導く役割を果たす。この触媒アセンブリ１２３内では、排気ガスはディフューザー１１６に形成された穴やスロットによって触媒スクリーン１２２に向けられる。このディフューザー１１６の働きにより、触媒スクリーン１２２全体が排気ガスに作用し、触媒スクリーン１２２の能力を最大に活用するよう排気ガスの均等な分配がなされる。ディフューザー１１６は、また、マフラーボディ１１０とマフラーカバー１３１がつぶれるのを防ぐスペーサーとしても機能できるようになっている。ディフューザー１１６を離れるとすぐに、排気ガスは触媒アセンブリ１２３の周りに入る。

触媒アセンブリ１２３は第１の触媒バルクヘッド１１９と、第２の触媒バルクヘッド１２５とを備えており、フラットな触媒スクリーン１２２が心軸を囲む網状に形成されるとともに触媒バルクヘッド１１９、１２５の周縁部に曲げ付けられることで、触媒アセンブリ１２３が構成されている。この触媒アセンブリ形状は、排気ガスとの最大接触面積をもたらす一方で、マフラーに戻る方向の熱伝導を最少に抑えるのに寄与する。本実施形態においては、前記ＰＭをコーティングしたステンレス鋼線の織布（網）状物で触媒スクリーン１２２が構成されている。

触媒アセンブリ１２３を通過した後、排気ガスはマフラーシェル１７０に入る（図２参照）。このマフラーシェル１７０からは、マフラーカバー１３１に形成された排気ポートを通って排気ガスが排出される。締結具チューブカバー１５２の排気出口部１５５を通って排気マフラー装置から離れる前に、排気ガスはスパークアレスター１４９を通過するのを余儀なくされる。本実施形態においては、そのスパークアレスター１４９はマフラーカバー１３１と締結具チューブカバー１５２の間に配置されている。このスパークアレスター１４９は排気ガス中のスパーク粒子（炭素粒子）サイズがＳＡＥ Ｊ３５５で要求される基準に適合することが要求される。締結具チューブカバー１５２には第１の穴１５３が形成されており、スパークアレスター１４９には第２の穴１５０が形成されている。スパークアレスター１４９と締結具チューブカバー１５２を排気マフラー装置に取り付けるための取付け部材を設けることができ、本実施形態では、図示しないナットとねじ結合されたウェルドスタッド１３４がその取り付け部材となる。このウェルドスタッド１３４は、スパークアレスター１４９の第２の穴１５０と締結具チューブカバー１５２の第１の穴１５３とを通してナットとねじ結合される。このナットはスパークアレスター１４９と締結具チューブカバー１５２を定位置に保持するようウェルドスタッド１３４とねじ結合されるが、このような取付け部材に代えて、スパークアレスター１４９と締結具チューブカバー１５２をマフラーに取り付けるための別の取り付けようデバイスが採用できることはいうまでもない。

上述のように本発明を或る好ましい実施形態について図示および記述してきたが、この明細書の記述に基づき当業者がその均等物や変形態様を想起できるのは明らかであり、特許請求の範囲に記載した要旨から逸脱しない限りにおいて、本発明はかかる均等物や変形態様を含むものである。

本発明の第１の実施の形態に係る排気マフラー装置の分解斜視図である。 第１の実施の形態に係る排気マフラー装置の正面側斜視図である。 第１の実施の形態に係る排気マフラー装置の締結具チューブカバーの具体的形状を示す斜視図である。 第１の実施の形態に係る排気マフラー装置のカバーを装着したその正面側斜視図である。

符号の説明

１１０ マフラーボディ
１１６ ディフューザ
１１９ 第１の触媒バルクヘッド
１２２ 触媒スクリーン
１２３ 触媒アセンブリ
１２５ 第２の触媒バルクヘッド
１３１ マフラーカバー
１３４ ウェルドスタッド（取付け部材）
１３７ 第１の締結具チューブ
１３８、１４１ 締結具入口ポート
１３９、１４２ 締結具出口ポート
１４０ 第２の締結具チューブ
１４３ 第１締結具
１４６ 第２締結具
１４９ スパークアレスター
１５２ 締結具チューブカバー（カバー本体）
１５４ ディレクショナルルーバー
１５５ 排気出口部
１５８ ディフレクションプレート
１６１ 第１排気ポート
１６２ 第２排気ポート
１７０ マフラーシェル（マフラー本体）
１７５ ポケット
１８０ カバー（フード状のカバー）

Claims (21)

1. エンジンに装着される排気マフラー装置であって、
   エンジンへの装着のために設けられた締結具チューブに、エンジンに対面する側から離れた締結具入口ポートと、エンジンに対面する締結具出口ポートとが、それぞれ形成される一方、
   該締結具チューブの締結具入口ポートを覆う締結具チューブカバーが設けられ、
   該締結具チューブカバーが排気ガスを排出させる排気出口部を有することを特徴とする排気マフラー装置。
2. 前記締結具チューブカバーの前記排気出口部に、排気ガスの排気方向を方向付けるディレクショナルルーバーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の排気マフラー装置。
3. 前記締結具チューブカバーの前記排気出口部に、排気ガスの排気方向を偏倚させるディフレクションプレートを設けたことを特徴とする請求項１に記載の排気マフラー装置。
4. 前記締結具チューブカバーの前記排気出口部を覆うフード状のカバーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の排気マフラー装置。
5. 前記締結具チューブカバーが、排気ガス中の最大スパーク粒子径を維持するスパークアレスターを保持可能であることを特徴とする請求項１に記載の排気マフラー装置。
6. 前記締結具入口ポートと共通する側に排気ポートを有することを特徴とする請求項１に記載の排気マフラー装置。
7. 前記排気ポートおよび前記締結具入口ポートが共に前記エンジンと対面する側から外れた方向に向けられていることを特徴とする請求項６に記載の排気マフラー装置。
8. 前記排気ポートおよび前記締結具入口ポートが、前記共通する側の所定の共通表面上に配されたことを特徴とする請求項６に記載の排気マフラー装置。
9. 前記排気ポートおよび前記締結具入口ポートが、非共面配置されたことを特徴とする請求項６に記載の排気マフラー装置。
10. 取付け部材と、
    締結具チューブカバーと、
    スパークアレスターと、を備え、
    前記取付け部材が前記締結具チューブカバーを保持するとともに、前記スパークアレスターを保持する排気マフラー装置。
11. 前記締結具チューブカバーが排気ガスを排出させる排気出口部を有することを特徴とする請求項１０に記載の排気マフラー装置。
12. 締結具チューブを覆う締結具チューブカバーが、排気ガスを排出する排気出口部を有し、
    該排気出口部には、排気ガスの排気方向を方向付けるディレクショナルルーバーが設けられた排気マフラー装置。
13. 前記締結具チューブカバーの前記排気出口部に、排気ガスの排気方向を偏倚させるディフレクションプレートを設けたことを特徴とする請求項１２に記載の排気マフラー装置。
14. 前記排気出口部を覆うフード状のカバーを設けたことを特徴とする請求項１２に記載の排気マフラー装置。
15. エンジンに装着される排気マフラー装置であって、
    前記エンジンの排気ガスをマフラー本体内に受け入れる入口部と、
    マフラー本体内に設けられた触媒アセンブリと、
    マフラー本体をエンジンに取り付けるための締結具が挿入され突き出る締結具入口部および締結具出口部を有する締結具チューブと、
    前記締結具チューブの締結具入口部を覆う締結具チューブカバーとを備え、
    前記締結具入口部がエンジンに対面する側から離れた方向に向けられるとともに、前記締結具出口部が前記エンジンに対面するように向けられる一方、
    前記締結具チューブカバーが、前記マフラー本体から排気ガスを排出させる排気出口部を有し、
    前記締結具チューブカバーと前記締結具チューブの締結具入口ポートとが共通する側に配され、
    前記締結具チューブカバーの前記排気出口部に、排気ガスの排気方向を方向付けるディレクショナルルーバーを設けたことを特徴とする排気マフラー装置。
16. 前記締結具チューブカバーが、排気ガス中の最大スパーク粒子径を維持するスパークアレスターを保持可能であることを特徴とする請求項１５に記載の排気マフラー装置。
17. 前記締結具入口ポートと共通する側に排気ポートを有することを特徴とする請求項１５に記載の排気マフラー装置。
18. 前記排気出口部を覆うフード状のカバーを設けたことを特徴とする請求項１５に記載の排気マフラー装置。
19. 前記フード状のカバーが、前記締結具チューブカバーに対し着脱可能であることを特徴とする請求項１８に記載の排気マフラー装置。
20. 排気ポートを有する排気マフラー装置の締結具チューブを覆うための締結具チューブカバーであって、
    前記締結具チューブを覆うカバー本体と、
    該カバー本体に形成され排気ガスを排出する排気出口部と、
    該排気出口部に配され排気方向を所要の方向に方向付けるディレクショナルルーバーと、を備えたことを特徴とする締結具チューブカバー。
21. 排気ガス中の最大スパーク粒子径を維持するスパークアレスターを保持可能であることを特徴とする請求項２０に記載の締結具チューブカバー。
    

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