JP2007292046A - 鞍乗型車両用排気装置および鞍乗型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】消音特性の要求を満たしつつ小型化を図った鞍乗型車両用の排気装置を提供する。
【解決手段】エンジン５０と、エンジン５０に接続されるエキゾーストパイプ２０とサイレンサー１０とを有する排気部１００とを備え、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）と、サイレンサー１０の容積（Ｖｃ）とは略等しいことを特徴とする、鞍乗型車両用の排気装置である。
【選択図】図３

Description

本発明は、鞍乗型車両用排気装置および鞍乗型車両に関する。

鞍乗型車両（例えば、自動二輪車）で使用されるマフラー（排気装置）は、エンジンから排出される排気ガスを効率良く放出する排気効率と、高圧および高温化された排気ガスの排出に伴う排気音の減音または消音という２つの要求を満たすことが求められている。

騒音規制が強化されている昨今では、特に減音または消音に対する要求が高まっている。したがって、排気効率を維持しつつ減音または消音を達成することが望まれている。自動二輪車用のマフラーは、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。
特開平８−３１２３２４号公報 特開２００３−１８４５４１号公報

マフラーの設計を排気効率だけから考えると、マフラー（排気系）は、真っ直ぐ伸ばすのが一番好ましい。しかしながら、これでは、自動二輪車の車体に収まらない。したがって、排気抵抗を少なくするためにマフラーをなるべく急激に曲げないように車体後方に持っていくのであるが、実際には、前輪やバンク角と絡んでそれも難しいことが多い。通常、エンジン性能的に理想的な長さのマフラーがそのまま自動二輪車の形状に収まることは少なく、なるべくスムーズな形状を維持しつつ、性能上ベストに近い長さのマフラーを自動二輪車の形状に収めるように設計することは、乗用四輪車のマフラー設計と比較すると、非常に苦労を伴う。

また、排気効率だけでなく、自動二輪車においては、マフラーの重量が操縦性に与える影響もとても大きい。つまり、自動二輪車は車体が軽いため、たとえ１ｋｇ程度の重量であっても自動二輪車に与える影響は大きく、そして、マフラーの重量に加えてマフラーの重心が遠くにあることも自動二輪車の操縦性に悪影響を与える。

一方で、どんなに構造を工夫しても消音効果を高める上では、ある程度のマフラー容積が必要になる。厳しさを増す騒音規制に適合させるために、マフラーを大きくせざるを得ない場合が多い。加えて、マフラーを構成する金属板が薄いとそれが振動して騒音が大きくなるため、どうしてもマフラー重量は重くなりがちである。そして、マフラー重量の増加は、自動二輪車の操縦性を悪くしてしまう。

このように、自動二輪車のマフラーの構造は、種々の相反する要因から決定されるため、排気効率および消音特性を満たしつつ、小型化を図ったマフラーを実現化することは極めて困難であった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、消音特性の要求を満たしつつ、小型化を図った鞍乗型車両用マフラーを提供することにある。

本発明の鞍乗型車両用の排気装置は、エンジンと、前記エンジンに接続されるエキゾーストパイプと、前記エキゾーストパイプに接続されるサイレンサーとを有する排気部とを備え、前記エキゾーストパイプの容積と、前記サイレンサーの容積とは略等しいことを特徴とする。

ある好適な実施形態において、前記排気装置は、低周波数域の減衰特性を向上させる減衰手段を備えており、前記減衰手段は、前記エキゾーストパイプの容積と前記サイレンサーの容積とが略等しいことによって実現されている。

ある好適な実施形態において、前記減衰手段は、前記排気部における前記エキゾーストパイプの排気管長の一次共振周波数のレベルを低下させることを特徴とする。

ある好適な実施形態において、前記排気部は、前記サイレンサーに接続されるテールパイプを含み、前記サイレンサーの容積は、前記サイレンサーの内部容積から、その内部において前記エキゾーストパイプ及び前記テールパイプが占める容積を除いた容積である。

ある好適な実施形態において、前記エキゾーストパイプの容積は、シリンダヘッド排気ポート部の容積も含む。

ある好適な実施形態において、前記エキゾーストパイプの容積に対する前記サイレンサーの容積の割合は、１．４から０．７の範囲内にある。

ある好適な実施形態において、前記サイレンサーは、外筒と、前記外筒に収容された内筒とを備えており、前記サイレンサーの内筒の少なくとも一部には、パンチング孔が形成されている。

ある好適な実施形態において、前記サイレンサーにおける前記外筒の内壁と前記内筒の外壁との間には、吸音材が充填されている。

ある好適な実施形態において、前記排気部は、前記サイレンサーに接続されるテールパイプを含み、前記テールパイプは、前記エキゾーストパイプに対して、前記サイレンサーの径方向で偏位している。

ある好適な実施形態において、前記吸音材は、グラスウールおよびステンレスウールの少なくとも一方である。

ある好適な実施形態において、前記排気部は、前記サイレンサーに接続されるテールパイプを含み、前記サイレンサーは、外筒と、前記外筒に収容された内筒とを備えており、前記テールパイプの外径は、前記サイレンサーの前記内筒の内径よりも小さいことを特徴とする。

ある好適な実施形態において、前記内筒の内径は、前記テールパイプの前端まで徐々に縮小していることを特徴とする。

ある好適な実施形態において、前記テールパイプと前記内筒との間には、空気層が設けられている。

ある好適な実施形態において、前記サイレンサーは、外筒と、前記外筒に収容された内筒とを備え、前記サイレンサーにおける前記外筒の内壁と前記内筒の外壁との間には、吸音材が充填され、前記外筒の内壁と前記吸音材の外壁との間には、第１の空気層が設けられている。

ある好適な実施形態において、前記排気部は、前記サイレンサーに接続されるテールパイプを含み、前記テールパイプと前記内筒との間には、第２の空気層が設けられており、前記テールパイプと前記内筒との間に設けられた前記第２の空気層と、前記外筒の内壁と前記吸音材の外壁との間に設けられた前記第１の空気層との間に、前記吸音材が配置されている。

ある好適な実施形態において、前記エキゾーストパイプには、チャンバーが設けられており、前記エキゾーストパイプの容積は、前記チャンバーの部分の容積をも含んでいる。

ある好適な実施形態において、前記サイレンサーの内部には、先端が開放されたコーン形状で、パンチング孔が形成されているパンチングコーンが設けられている。

ある好適な実施形態において、前記サイレンサーは、外筒と、前記外筒に収容された内筒とを備えており、前記サイレンサーの前記内筒内には、テールパイプが接続されており、前記パンチングコーンは、前記テールパイプの上流端部に設けられている。

ある好適な実施形態において、前記パンチングコーンが有する開口孔は、上流端の開口径を下流端の開口径よりも小径としたことを特徴とする。

ある好適な実施形態において、前記排気部は、前記サイレンサーに接続されるテールパイプを含み、前記パンチングコーンは、前記テールパイプに接続される第１のコーンと、前記第１のコーンを覆い、前記内筒に接続される第２のコーンとを含んでいる。

本発明の鞍乗型車両は、上記排気装置を備えた鞍乗型車両である。

ある好適な実施形態において、前記鞍乗型車両は、４サイクルエンジンを備えている。

ある好適な実施形態において、前記鞍乗型車両は、オフロード型の自動二輪車である。

本発明によれば、エキゾーストパイプの容積とサイレンサーの容積とが略等しくされているので、排気装置の低周波数域（特に、排気部におけるエキゾーストパイプの排気管長の一次共振周波数）の減衰特性を向上させることができ、それにより、騒音値を低減することができる。減衰特性の向上は、排気装置の容積の増大ではなく、エキゾーストパイプの容積とサイレンサーの容積とを互いに近づけることによって達成できるので、排気装置の重量の増大を回避することができ、それゆえに、小型の鞍乗型車両用排気装置を実現することができる。その結果、自動二輪車の操縦性または運動性能を向上させることができる。

自動二輪車の排気装置の設計（マフラー設計）は、種々の制約の下で行われており、実際のところ、マフラーの容積を大きくしなければ消音効果を上げることができず、その一方で、マフラーの容積の増大が自動二輪車の操縦性の低下をもたらす現象を回避することができなかった。例えば、現状の４サイクルのモトクロス自動二輪車（特に、競技用車）のマフラーにおいては、サイレンサーの容積を大きくし、それによって騒音低減と走行性能とを満足させているため、マフラーは大きく、重いのが実情である。騒音に関しては、レギュレーションがあるため、騒音の要因を無視して、マフラーを小さく軽くすることができない。

このような状況の中、本願発明者は、走行性能（排気特性）と騒音特性を満足させながら、小型で軽量のサイレンサーを持った排気装置（マフラー）を実現することを試み、鋭意検討した結果、本発明に至った。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

図１は、本発明の実施形態に係る排気装置が搭載された自動二輪車１０００を示している。本実施形態の排気装置は、エンジン５０と、エンジン５０に接続された排気部１００とから構成されている。排気部１００は、エキゾーストパイプ２０とサイレンサー１０とを有している。なお、本明細書では、便宜上、サイレンサー１０を含む排気部１００を、「マフラー」と称する場合がある。

本実施形態のマフラー１００は、自動二輪車１０００のエンジン５０に接続されるエキゾーストパイプ２０と、エキゾーストパイプ２０に接続されたサイレンサー１０とから構成されている。図１に示した構成では、サイレンサー１０にテールパイプ３０が接続されている。

本実施形態のマフラー１００を自動二輪車１０００から取り外すと、図２（ａ）に示す通りである。図２（ａ）に示したマフラー１００のエキゾーストパイプ２０およびサイレンサー１０には、車体への取り付け用部材が形成されている。本実施形態のマフラー１００は、４サイクルエンジン用のマフラーであり、図１に示した自動二輪車１０００は、オフロード車両である。なお、図２（ａ）に示したエキゾーストパイプ２０には、エンジン５０へ接続される端部にシリンダヘッド排気ポート部２２が取り付けられている。

エキゾーストパイプ２０は、図２（ｂ）に示すように、エンジン５０の排気孔から繋がっており、エンジン５０からの排気ガスをサイレンサー１０へ導く。図示した例では、エキゾーストパイプ２０のシリンダヘッド排気ポート部２２がエンジン５０に接続される。そして、サイレンサー１０は、消音機能を有しており、エキゾーストパイプ２０から導かれた排気ガスを外部へ排出する。サイレンサー１０にテールパイプ３０が接続されている場合には、排気ガスはテールパイプ３０から外部へ排出される。なお、図２（ｃ）に示すように、エキゾーストパイプ２０には、さらにチャンバー２１を設けることができる。この場合には、エンジン５０からの排気ガスは、チャンバー２１内で一旦膨張した後、サイレンサー１０へ導かれ、外部へと排出される。

図３は、本実施形態のマフラー１００の構成を模式的に示している。本実施形態のマフラー１００は、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）と、サイレンサー１０の容積（Ｖｃ）とは略等しい構成となっている。

ここで、サイレンサー１０の容積（Ｖｃ）は、サイレンサー１０の内部からエキゾーストパイプ２０が占める容積を除いた容積である。また、サイレンサー１０にテールパイプ３０が接続されている場合には、サイレンサー１０の容積（Ｖｃ）は、サイレンサー１０の内部からエキゾーストパイプ２０及びテールパイプ３０が占める容積を除いた容積である。また、エキゾーストパイプ２０にチャンバー２１が形成されている場合には、チャンバー２１の容積もエキゾーストパイプ２０の容積の一部であり、加えて、シリンダヘッド排気ポート部２２の容積（Ｖｈ）もエキゾーストパイプ２０の容積の一部である。

本実施形態のマフラー１００では、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）とサイレンサー１０の容積（Ｖｃ）とが略等しくなるように構成しているので、マフラー１００の低周波数域、特に、一次共振周波数ｆ_１（より詳しくは、エキゾーストパイプ２０の排気管長の一次共振周波数ｆ_１；以下、便宜上「マフラーの一次共振周波数ｆ_１」と称することがある。）の減衰特性を向上させることができる。低周波数域の騒音値を下げると、エネルギーの大きい音波の量を低減させることができるので、マフラーの一次共振周波数（ｆ_１）の騒音値を減衰させるだけで、騒音値を低下させることができる（具体的には、レギュレーションを満足できるまで減衰させることができる）。

本実施形態の構成においては、減衰特性の向上を、マフラー容積の増大ではなく、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）とサイレンサー１０の容積（Ｖｃ）とを互いに近づけることによって達成できるので、マフラー重量の増大を回避することができる。つまり、本実施形態のマフラー１００は、低周波数域（特に、一次共振周波数ｆ_１）の減衰特性を向上させる減衰手段を備えているのであるが、その減衰手段は、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）とサイレンサー１０の容積（Ｖｃ）とが略等しいことによって実現されているので、マフラー１００の容積を必要以上に大きくする必要がなく、また、減衰手段として別途独立した新たな部材を必要とするわけでないので、小型のマフラー１００を実現することができる。

具体例として、図４を参照しながら、本実施形態のマフラー１００の構成を説明する。図４（ａ）は、本実施形態の構成を持ったマフラー１００であり、図４（ｂ）は、比較例のマフラー２００である。

図４（ａ）および（ｂ）に示したエキゾーストパイプ２０及び２０Ａの容積は、ほぼ同じであるが、サイレンサー１０とサイレンサー１０Ａの容積は大きく異なる。

図４（ｂ）に示したサイレンサー１０Ａは、典型的な設計手法通り、良好な消音特性（減衰特性）を得るためにエキゾーストパイプ２０Ａの容積よりもかなり大きな容積を持たせている。具体的には、サイレンサー１０Ａの容積は、エキゾーストパイプ２０Ａの容積よりも２倍を超え、より詳細には約２．５倍ある。

一方、図４（ａ）に示したサイレンサー１０は、典型的な設計手法に反して、エキゾーストパイプ２０の容積に近づけた容積を持たせている。具体的には、サイレンサー１０の容積は、エキゾーストパイプ２０の容積よりも１．４倍又はそれ以下まで近づけてある。さらに好ましくは、サイレンサー１０の容積は、エキゾーストパイプ２０の容積に対して１．２倍から０．７倍の範囲にあることが望ましい。

両者の重さを比べると、サイレンサー１０Ａの重量に対して、サイレンサー１０の重量は６０％程度しかない。サイレンサー１０の重量低下は、自動二輪車１０００の総重量の低下の効果だけでなく、自動二輪車１０００の車体中心（または、車体重心）から離れた位置の部材の重量を低下できるので、自動二輪車１０００の操縦性の向上に大きく寄与する。

図４（ｂ）に示した比較例のマフラー２００を自動二輪車に装着した構成を図１２に示す。図１２に示した自動二輪車２０００と、図１に示した本実施形態の自動二輪車１０００との両者を比較すると、いかにマフラーの大きさ・容積が小さくなったか理解することができる。上述した通り、典型的なマフラー設計においては、良好な消音特性を得るためには、マフラー容積を大きくせざるを得なかった状況の中で、小型で軽量のマフラー１００を開発できた技術的な意義は極めて大きい。

また、後述するが、本実施形態のマフラー１００の方が、マフラー容積の大きいマフラー２００よりも、騒音値を低減することができる。このことは、二重の意味で、本実施形態のマフラー１００が優れた技術的意義を有していることを示している。
図５は、本実施形態のマフラー１００と比較例のマフラー２００との減衰特性を示したグラフである。本実施形態のマフラー１００の減衰特性は、実施例１及び実施例２のプロットで示し、マフラー２００の減衰特性は、比較例のプロットで示している。

低周波数域において、実施例１、実施例２及び比較例とも、ｆ_０の減衰特性（減衰レベル（ｄＢ））はほぼ同じであるが、ｆ_１（排気部におけるエキゾーストパイプの排気管長の一次共振周波数）の減衰特性（減衰レベル（ｄＢ））は、比較例に比べて、実施例１、実施例２の方が良好となることがわかる。換言すると、ｆ_１の騒音値は、比較例に比べて、実施例１、実施例２の方が低くなる。このｆ_１の騒音値が、実施例１及び２において小さいのは、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）と、サイレンサー１０の容積（Ｖｃ）とが略等しい構成によるものである。

エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）と、サイレンサー１０の容積（Ｖｃ）とが略等しい構成にすると、低周波数域（特に、ｆ_１）の騒音値を低減できる理由は、次の通りである。仮にマフラーがエキゾーストパイプ２０のみ（サイレンサー１０なし）からなる場合、ｆ_１は、排気管長さで決まる１／４波長の共振周波数であり、そして、エキゾーストパイプ２０にサイレンサー１０を付加した形態では両部（２０，１０）が連成した共振周波数に様変わりする。ここで、最も強い連成状態は両部（２０，１０）の共振周波数が等しい場合であり、これは音響学的に言い換えると、両部の容積が等しいことを意味し、その状態において、一方に吸音材を充填すると、当該周波数を効率良く減衰することができる。

また、共振周波数ｆ_１を低減する場合、エキゾーストパイプ２０とサイレンサー１０の容積（Ｖｐ，Ｖｃ）は影響するが、エキゾーストパイプ２０の曲がっていても実質的に影響を受けないので、その点でも設計上有利に働く。

加えて、上述した通り、エキゾーストパイプ２０に、例えば、チャンバー２１が設けられて、エキゾーストパイプ２０の一部が膨張している場合であっても、チャンバー２１の部分の容積を含めてエキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）とし、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）とサイレンサー１０の容積（Ｖｃ）とを近づけた設計にすればよい。なお、シリンダヘッド排気ポート部２２の容積についても同様である。

なお、マフラー全体の共振によって発生するｆ_０（Ｈｚ）は、図３に示した構造の場合に、例えば、下式から求めることができる。
ｆ_０＝（ｃ／２π）・｛Ｓ／（Ｖ・Ｌ）｝^１／２・・・（式）

ここで、「ｃ」は音速であり、「Ｖ」は排気系容積（すなわち、「Ｖｐ＋Ｖｃ」）であり、「Ｌ」はテールパイプ３０の長さであり、「Ｓ」は、テールパイプ３０の断面積である。

図５に示した減衰特性のグラフにおいて、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）とサイレンサー１０の容積（Ｖｃ）との割合を、理想的な１：１にすれば、実施例１および実施例２におけるｆ_１の騒音値はさらに減衰させることができる。

ただし、例えば図４に示すように、エキゾーストパイプ２０は、実際には、各種設計条件を満たすために屈曲されて形成されるとともに、サイレンサー１０の寸法・重量も他の条件（車体重量・車体バランスなど）に合わせて決定されるのであるから、騒音値低減の効果が得られるのであれば、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）とサイレンサー１０の容積（Ｖｃ）との割合を理想的な１：１にこだわらなくてもよいケースも多い。すなわち、典型的なマフラー設計におけるサイレンサー１０の容積を大きくしたいという技術的思想（例えば、Ｖｃ／Ｖｐ＞２）に反し、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）とサイレンサー１０の容積（Ｖｃ）との割合を相互に近づけて、所望の騒音値低減の効果を得られるのであれば、その効果を奏する範囲（一例として、上述した１．２倍から０．７倍）において、エキゾーストパイプ２０とサイレンサー１０の設計を変更することは可能である。

図５に示したグラフにおいて、低周波数域（例えば、６００から８００Ｈｚ程度）では実施例１及び２のマフラーによる減衰特性が良好であるが（すなわち、騒音を小さくできる）、それを超えた周波数域では、比較例も良好な減衰特性を示していることがわかる。したがって、本発明の実施形態におけるマフラー１００においては、低周波数域の騒音成分の低減は、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）とサイレンサー１０の容積（Ｖｃ）とを略等しくして実現した減衰手段（低周波数域の減衰特性を向上させる減衰手段）によって達し、それを超える周波数域の騒音成分の低減は他の手法によって達成することも可能である。

以下、図６から図１１を参照しながら、本実施形態のマフラー１００の改変例について説明する。各図は、本実施形態のマフラー１００におけるサイレンサー１０の構造を模式的に示しており、（ａ）は側方断面図であり、（ｂ）は車体後方から見た断面図である。なお、（ｃ）は、（ａ）における一部拡大図である。

図６に示したサイレンサー１０は、外筒１０ａと、その外筒１０ａに収容された内筒１０ｂとから構成されている。そして、サイレンサー１０の内筒１０ｂの少なくとも一部（領域Ｐ）には、パンチング孔１３が形成されている。

パンチング孔１３は、サイレンサー１０内部（ここでの内筒１０ｂ）に形成された小孔であり、エキゾーストパイプ２０から導入された排気ガスのエネルギーを小孔を通じて、外筒１０ａにまで通すことができる役割を持っている。図６に示した例では、外筒１０ａの内壁と内筒１０ｂの外壁との間に、吸音材１５が密着するように充填されている。

吸音材１５は、音波を吸収可能な材料であり、例えば、グラスウール、ステンレスウール（ＳＵＳウール）、アルミウール、フェライト、マスベストなどを用いることができる。この例では、吸音材１５として、グラスウールを用いている。吸音材１５は、高周波音は良く吸収するが、低周波音に効果が薄いので、本実施形態のマフラー１００の構成と組み合わせると、相乗効果が得られる。

この例では、内筒１０ｂの外壁にＳＵＳウール１５ｂが設けられ、その外周にグラスウール１５ａが設けられている。換言すると、内筒１０ｂの外壁にＳＵＳウール１５ｂが、外筒１０ａの内壁にグラスウール１５ａが配置されている。また、内筒１０ｂの内径は、テールパイプ３０の前端まで徐々に縮小させている。
図７に示したサイレンサー１０では、テールパイプ３０と内筒１０ｂとの間に空気層１７が形成されている。具体的には、テールパイプ３０の外径ｄは、サイレンサー１０の内筒１０ｂの内径Ｄよりも小さくなっている。この例では、パンチング孔（領域Ｐ）は、テールパイプ３０が位置する領域（空気層１７が位置する領域）にまで形成されている。なお、図７におけるサイレンサー１０の断面構成は、図６（ｃ）に示した部分拡大図に示したものとほぼ同様である。

この例に示した構成では、管（筒）の断面積を変化（拡大）させて消音させる減衰特性を盛り込むことができ、その組合せによって、本実施形態のマフラー１００の減衰特性を調整することができる。具体的には、管（筒）の断面積を変化させて、主として、低周波数域の音を消音させる減衰特性を得ることができる。また、空気層１７を設けることにより、吸音材１５による減音と、管膨張による減音の両方の効果を得ることができる。

図８に示したサイレンサー１０は、図６に類似した構造であるが、内筒１０ｂの外壁側に吸音材１５を配置しているが、外筒１０ａの内壁側には、吸音材１５を充填せずに空気層１９としている。

ここでの吸音材１５は、図６と同様に、ＳＵＳウール１５ｂとグラスウール１５ａとの組合せである。なお、図８（ｃ）に示したように、吸音材１５（１５ａ、１５ｂ）を保持する隔壁１０ｃを設けて、その隔壁１０ｃにパンチング孔１３が形成されている。

この構成では、吸音材１５による減音と管膨張による減音との両方の効果を持って、本実施形態のマフラー１００の減衰特性を調整することができる。

図９に示したサイレンサー１０は、図８に示した構造にさらに図７に示した構造の特徴を盛り込み、テールパイプ３０と内筒１０ｂとの間に空気層１７を形成し、これらの構造的な特徴（即ち、外筒１０ａの内壁と吸音材１５の外壁との間に設けられた空気層（第1の空気層）１９と、テールパイプ３０と内筒１０ｂとの間に設けられた空気層（第２の空気層）１７との間に吸音材１５が配置されている構造的な特徴）によって、本実施形態のマフラー１００の減衰特性を調整している。なお、図９におけるサイレンサー１０の断面構成は、図８（ｃ）に示した部分拡大図に示したものとほぼ同様である。

なお、本実施形態のサイレンサー１０は、外筒１０ａと、その外筒１０ａに収容された内筒１０ｂとから構成されたものに限らず、図１０に示した構造のようなものを使うこともできる。すなわち、エキゾーストパイプ２０の容積（Ｖｐ）とサイレンサー１０の容積（Ｖｃ）とを略等しくして実現した低周波数域の減衰手段と組み合わせて、当該減衰手段を補強できるような他の手段を用いて、所望の減衰特性を持ったマフラー１００を設計すればよい。ここで、図１０（ｃ）における吸音材１５は、例えば、ＳＵＳウールまたはグラスウール、あるいは、それらの組合せである。

また、図１０に示したサイレンサー１０では、テールパイプ３０を、エキゾーストパイプ２０に対してサイレンサー１０の径方向で偏位させている。このようにすることにより、吸音材１５によってエキゾーストパイプ２０部分の空気層の断面積が減少しても、その分をテールパイプ３０の部分の断面積で補強することができるようにしている。

そのような他の手段の例としては、例えば、図１１に示すように、サイレンサー１０の内部に、パンチングコーン３２を配置する構造を採用することができる。

パンチングコーン３２は、先端が開放したコーン形状で、コーン状の側面３５にパンチング孔１３が形成されている部材であり、これによっても消音効果を得ることができ、特に、排気音の筒抜け音を減少させることができる。

パンチングコーンが有する開口孔３７は、上流端の開口径を下流端の開口径よりも小径としている。これにより、音の筒抜けを防止し、減衰効果を高めることができる。パンチングコーン３２は、サイレンサー１０の内部に１個または複数個配置することができる。本実施形態では、パンチングコーン３２は、内筒１０ｂとテールパイプ３０の上流端部の二箇所（３２ａ、３２ｂ）に設けている。パンチングコーン３２は、複数でなく１つだけ用いることもできるし、３つ以上設けることもできる。なお、本明細書における「上流」側及び「下流」側とは、マフラー内の排気ガスの流通方向に対してそれぞれ上流側及び下流側を意味する。換言すれば、「上流」側はエンジンが配置される側であり、「下流」側は排気ガスが外部へと排出される側である。

図１１に示した例では、パンチングコーン３２は、テールパイプ３０の端部に設けられている。具体的には、テールパイプ３０に接続される第１のコーン３２ａと、第１のコーン３２ａを覆い、内筒１０ｂに接続される第２のコーン３２ｂとを含んでいる。パンチングコーン３２を複数個（３２ａ、３２ｂ）設けることにより、さらに効果的に減衰効果を高めることができる。

なお、図１では、自動二輪車１０００として、オフロードタイプの自動二輪車を例に示したが、自動二輪車１０００は、オンロードタイプのものであってもよい。また、本願明細書における「自動二輪車」とは、モーターサイクルの意味であり、原動機付自転車（モーターバイク）、スクータを含み、具体的には、車体を傾動させて旋回可能な車両のことをいう。したがって、前輪および後輪の少なくとも一方を２輪以上にして、タイヤの数のカウントで三輪車・四輪車（またはそれ以上）としても、それは「自動二輪車」に含まれ得る。なお、自動二輪車に限らず、本発明の効果を利用できる他の車両にも適用でき、例えば、自動二輪車以外に、四輪バギー（ＡＴＶ：All Terrain Vehicle（全地形型車両））や、スノーモービルを含む、いわゆる鞍乗型車両に適用することができる。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。

本発明によれば、消音特性の要求を満たしつつ、小型化を図った鞍乗型車両用マフラーを提供することができる。

本発明の実施形態に係るマフラーを備えた自動二輪車の側面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るマフラーを示す斜視図であり、（ｂ）は、エンジン５０を模式的に示す図であり、（ｃ）は、チャンバー２１を有するマフラーを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るマフラーの構成を模式的に示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るマフラーと、比較例のマフラーの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るマフラー（実施例１、実施例２）の減衰特性と、比較例のマフラーの減衰特性を比較したグラフである。 （ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係るマフラーの一例を模式的に示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るマフラーの一例を模式的に示す断面図である。 （ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係るマフラーの一例を模式的に示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るマフラーの一例を模式的に示す断面図である。 （ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係るマフラーの一例を模式的に示す断面図である。 （ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係るマフラーの一例を模式的に示す断面図である。 比較例のマフラーを備えた自動二輪車の側面図である。

符号の説明

１０ サイレンサー
１０ａ 外筒
１０ｂ 内筒
１３ パンチング孔
１５ 吸音材
１７ 空気層（第２の空気層）
１９ 空気層（第１の空気層）
２０ エキゾーストパイプ
２１ チャンバー
２２ シリンダヘッド排気ポート部
３０ テールパイプ
３２ パンチングコーン
３２ａ 第１のコーン
３２ｂ 第２のコーン
５０ エンジン
１００ マフラー（排気部）
２００ マフラー
１０００ 自動二輪車
Ｖｃ サイレンサーの容積
Ｖｐ エキゾーストパイプの容積
Ｖｈ シリンダヘッド排気ポート部の容積
ｄ テールパイプの外径
Ｄ 内筒の内径

Claims (23)

1. エンジンと、
   前記エンジンに接続されるエキゾーストパイプと、前記エキゾーストパイプに接続されるサイレンサーとを有する排気部と
   を備え、
   前記エキゾーストパイプの容積と、前記サイレンサーの容積とは略等しいことを特徴とする、鞍乗型車両用の排気装置。
2. 前記排気装置は、低周波数域の減衰特性を向上させる減衰手段を備えており、
   前記減衰手段は、前記エキゾーストパイプの容積と前記サイレンサーの容積とが略等しいことによって実現されている、請求項１に記載の排気装置。
3. 前記減衰手段は、前記排気部における前記エキゾーストパイプの排気管長の一次共振周波数のレベルを低下させることを特徴とする、請求項２に記載の排気装置。
4. 前記排気部は、前記サイレンサーに接続されるテールパイプをさらに含み、
   前記サイレンサーの容積は、前記サイレンサーの内部容積から、その内部において前記エキゾーストパイプ及び前記テールパイプが占める容積を除いた容積である、請求項２に記載の排気装置。
5. 前記エキゾーストパイプの容積は、シリンダヘッド排気ポート部の容積も含む、請求項４に記載の排気装置。
6. 前記エキゾーストパイプの容積に対する前記サイレンサーの容積の割合は、１．４から０．７の範囲内にある、請求項２に記載の排気装置。
7. 前記サイレンサーは、外筒と、前記外筒に収容された内筒とを備えており、
   前記サイレンサーの内筒の少なくとも一部には、パンチング孔が形成されている、請求項１に記載の排気装置。
8. 前記サイレンサーにおける前記外筒の内壁と前記内筒の外壁との間には、吸音材が充填されている、請求項７に記載の排気装置。
9. 前記排気部は、前記サイレンサーに接続されるテールパイプを含み、
   前記テールパイプは、前記エキゾーストパイプに対して、前記サイレンサーの径方向で偏位している、請求項８に記載の排気装置。
10. 前記吸音材は、グラスウールおよびステンレスウールの少なくとも一方である、請求項８に記載の排気装置。
11. 前記排気部は、前記サイレンサーに接続されるテールパイプを含み、
    前記サイレンサーは、外筒と、前記外筒に収容された内筒とを備えており、
    前記テールパイプの外径は、前記サイレンサーの前記内筒の内径よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の排気装置。
12. 前記内筒の内径は、前記テールパイプの前端まで徐々に縮小していることを特徴とする、請求項１１に記載の排気装置。
13. 前記テールパイプと前記内筒との間には、空気層が設けられている、請求項１１に記載の排気装置。
14. 前記サイレンサーは、
    外筒と、
    前記外筒に収容された内筒と
    を備え、
    前記サイレンサーにおける前記外筒の内壁と前記内筒の外壁との間には、吸音材が充填され、
    前記外筒の内壁と前記吸音材の外壁との間には、第1の空気層が設けられている、請求項１に記載の排気装置。
15. 前記排気部は、前記サイレンサーに接続されるテールパイプを含み、
    前記テールパイプと前記内筒との間には、第２の空気層が設けられており、
    前記テールパイプと前記内筒との間に設けられた前記第２の空気層と、前記外筒の内壁と前記吸音材の外壁との間に設けられた前記第1の空気層との間に、前記吸音材が配置されている、請求項１４に記載の排気装置。
16. 前記エキゾーストパイプには、チャンバーが設けられており、
    前記エキゾーストパイプの容積は、前記チャンバーの部分の容積をも含んでいる、請求項１に記載の排気装置。
17. 前記サイレンサーの内部には、先端が開放されたコーン形状で、パンチング孔が形成されているパンチングコーンが設けられている、請求項１に記載の排気装置。
18. 前記サイレンサーは、外筒と、前記外筒に収容された内筒とを備えており、
    前記サイレンサーの前記内筒内には、テールパイプが接続されており、
    前記パンチングコーンは、前記テールパイプの上流端部に設けられている、請求項１７に記載の排気装置。
19. 前記パンチングコーンが有する開口孔は、上流端の開口径を下流端の開口径よりも小径としたことを特徴とする、請求項１８に記載の排気装置。
20. 前記排気部は、前記サイレンサーに接続されるテールパイプを含み、
    前記パンチングコーンは、
    前記テールパイプに接続される第１のコーンと、
    前記第１のコーンを覆い、前記内筒に接続される第２のコーンと
    を含んでいる、請求項１７に記載の排気装置。
21. 請求項１から２０の何れか一つに記載の排気装置を備えた、鞍乗型車両。
22. 前記鞍乗型車両は、４サイクルエンジンを備えている、請求項２１に記載の鞍乗型車両。
23. 前記鞍乗型車両は、オフロード型の自動二輪車である、請求項２２に記載の鞍乗型車両。

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