JP2015190387A - 排気装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加や製造工程の増加を招くことなくマフラー内での排気管の後部の振れを抑制できるようにして、製造コストの低減を図ることのできる排気装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】マフラー２２内に、内部を第1膨張室２４と別の膨張室２５とに隔成するセパレータ部材２３を取り付ける。セパレータ部材２３に、第1膨張室２４と別の膨張室２５とを連通する連通パイプ２９と、支持孔３１を設ける。排気管２１には、後部を閉塞するキャップ部材３２を取り付け、排気管２１のキャップ部材３２よりも前方側の側壁に排気孔３３を設ける。排気管２１の排気孔３３よりも後方側で、かつ後端面よりも前方側の領域を被支持部３４とする。排気管２１の被支持部３４を、セパレータ部材２３の支持孔３１に嵌入して支持させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンのガス排出部に接続される排気装置及びその製造方法に関するものである。

車両用エンジンのガス排出部に用いられる排気装置は、エンジンの排気ポートに接続される排気管に消音のためのマフラーが接続されている（例えば、特許文献１参照）。

排気装置のマフラーは、通常、限られた管径や管長の条件下で所望の消音特性を得るために、マフラーの内部がセパレータ部材によって複数の膨張室に隔成されている。一方、排気管の管長（排気管の排気ポートから排気出口までの長さ）は、目標とするエンジン出力や出力特性に応じて設定される。このため、排気装置を適用するエンジンによっては、排気管長を長く確保するために、排気管の後部の排気出口をマフラーの前端部よりも後方側にオフセットした状態で、排気管をマフラーに結合する構造を採用することがある。

図６，図７は、上記の構造を採用した従来の排気装置を示す図である。
この排気装置は、マフラー１が前部筒体２と後部筒体３とを有し、前部筒体２に排気管４の後部が挿入され、後部筒体３に、マフラー１内を複数の膨張室５Ａ，５Ｂ，５Ｃに隔成するセパレータ部材６Ａ，６Ｂが取り付けられるとともに、後部筒体３の後端部に排気ガスを外部に排出するためのテールパイプ７が取り付けられている。前部側のセパレータ部材６Ａは、マフラー１内を前方側の第１膨張室５Ａとその後方側の第３膨張室５Ｃとに隔成し、後部側のセパレータ部材６Ｂは、マフラー１内を前方側の第３膨張室５Ｃとその後方側の第２膨張室５Ｂとに隔成している。また、前後のセパレータ部材６Ａ，６Ｂには、第１膨張室５Ａと第２膨張室５Ｂとを連通する連通パイプ８Ａが貫通状態で取り付けられ、後部側のセパレータ部材６Ｂには、第２膨張室５Ｂと第３膨張室５Ｃとを連通する連通パイプ８Ｂとテールパイプ７が貫通状態で取り付けられている。

また、この排気装置の前部筒体２は、前部側が先細りのコーン状に形成され、その先端部に排気管４の後部が溶接固定されている。排気管４の後端部の近傍の側壁には、排気出口９が開口して形成され、排気管４の後端部は、後部筒体３内に達する充分な長さ分マフラー１内に突出している。排気管４の後端部は、前部筒体２の前端部からの延出長さが長くなると、マフラー１内での振れが大きくなるため、排気管４の後端部は後部筒体３の内周面に固定されたホルダー部材１０によって保持されている。
ホルダー部材１０は、図７に示すように全体が略円板状に形成されて、外周縁部が後部筒体３の内周面に溶接固定されるとともに、略中央部に排気管４を保持するための保持孔１１が形成され、保持孔１１の周域部に第１膨張室５Ａ内のガスを自由に流通させるための複数の導通孔１２，１２が形成されている。

特開２０１２−０２０７０６号公報

しかしながら、上記従来の排気装置においては、排気管４の後端部の振れを抑制するためにマフラー１の前部筒体２内に排気管４を保持させるためのホルダー部材１０を溶接固定しているため、部品点数が多くなるうえに製造工程も多くなり、製造コストが高まることが懸念される。

そこでこの発明は、部品点数の増加や製造工程の増加を招くことなくマフラー内での排気管の後部の振れを抑制できるようにして、製造コストの低減を図ることのできる排気装置及びその製造方法を提供しようとするものである。

この発明に係る排気装置は、上記課題を解決するために、エンジンの排気ポートに接続される排気管（２１）と、前記排気管（２１）に接続されるマフラー（２２）と、を備え、前記マフラー（２２）の内部が、前後方向に複数の膨張室（２４，２５）に隔成されるとともに、前記マフラー（２２）内の最前部に配置される第1膨張室（２４）に前記排気管（２１）の後部が挿入され、前記排気管（２１）の後部の排気出口（３３）が前記マフラー（２２）の前端部よりも後方側にオフセットした状態で、前記排気管（２１）が前記マフラー（２２）の前端部に結合された排気装置において、前記マフラー（２２）には、当該マフラー（２２）の内部を最前部の前記第1膨張室（２４）と後方側の別の膨張室（２５）とに隔成するセパレータ部材（２３）が設けられ、前記セパレータ部材（２３）には、前記第1膨張室（２４）と当該第1膨張室（２４）と別の膨張室（２５）とを連通する連通口（２９）と、前記排気管（２１）の後部を支持する支持孔（３１）と、が設けられ、前記排気管（２１）には、当該排気管（２１）の後部を閉塞するキャップ部材（３２）が設けられるとともに、当該キャップ部材（３２）よりも前方側の側壁に前記排気出口（３３）が設けられ、前記排気管（２１）の前記排気出口（３３）よりも後方側で、かつ後端面よりも前方側の領域が被支持部（３４）とされ、前記排気管（２１）の前記被支持部（３４）が前記セパレータ部材（２３）の前記支持孔（３１）に嵌入されて支持されるようにした。

これにより、エンジンの排気ポートから排出された排気ガスは、排気管（２１）の後部の側壁の排気出口（３３）からマフラー（２２）の第１膨張室（２４）内に流入する。第1膨張室（２４）内に流入した排気ガスは、第1膨張室（２４）からセパレータ部材（２３）の連通口（２９）を通って別の膨張室（２５）に流入し、その別の膨張室（２５）を経由して外部に排出される。排気ガスの騒音は、この間にマフラー（２２）によって吸収される。また、マフラー（２２）内に突出した排気管（２１）の後部の振れは、排気管（２１）の被支持部（３４）がセパレータ部材（２３）の支持孔（３１）内に支持されることによって抑制される。なお、排気管（２１）の被支持部（３４）はセパレータ部材（２３）の支持孔（３１）内に嵌入されて、その端面が第1膨張室（２４）内に臨むことになるが、被支持部（３４）は排気管（２１）の後部をキャップ部材（３２）によって閉塞されているため、第１膨張室（２４）内のガスが排気管（２１）内に逆流することはない。

前記排気管（２１）の後端部は、前記マフラー（２２）内の前記第1膨張室（２４）に隣接する別の膨張室（２５）内に臨んで配置され、前記キャップ部材（３２）は、前記排気管（２１）内の前記セパレータ部材（２３）よりも前方側となる位置に配置されるようにしても良い。

この場合、キャップ部材（３２）がセパレータ部材（２３）よりも前方側に位置されるため、第1膨張室（２４）に隣接する別の膨張室（２５）の容積を拡大することができる。したがって、限られたマフラー（２２）内の空間を有効利用することができるため、排気装置の小型化を図ることができる。

この発明に係る排気装置の製造方法は、エンジンの排気ポートに接続される排気管（２１）と、前記排気管（２１）に接続されるマフラー（２２）と、を備え、前記マフラー（２２）が前記排気管（２１）に接合される前部筒体（２７）と、当該前部筒体（２７）に接合される後部筒体（２８）と、を有し、前記排気管（２１）の後部の排気出口（３３）が前記マフラー（２２）の前端部よりも後方側にオフセットした状態で、前記排気管（２１）と前記前部筒体（２７）と前記後部筒体（２８）が溶接によって接合される排気装置の製造方法において、前記排気管（２１）の後部側の側壁に排気出口（３３）を設ける工程と、前記排気管（２１）内に後端部からキャップ部材（３２）を挿入して、当該キャップ部材（３２）を前記排気管（２１）の前記排気出口（３３）よりも後方側に取り付ける工程と、前記排気管（２１）の後部を前記前部筒体（２７）の前端部に挿入して溶接する工程と、前記マフラー（２２）の内部を最前部の第1膨張室（２４）と後方側の別の膨張室（２５）とに隔成するセパレータ部材（２３）に、前記第1膨張室（２４）と当該第1膨張室（２４）と別の膨張室（２５）とを連通する連通口（２９）と、前記排気管（２１）の後部を支持する支持孔（３１）と、を設ける工程と、前記セパレータ部材（２３）を前記後部筒体（２８）内に取り付ける工程と、前記排気管（２１）の後部のうちの前記排気出口（３３）よりも後方側で、かつ後端面よりも前方側の被支持部（３４）を、前記セパレータ部材（２３）の支持孔（３１）に嵌入して、前記セパレータ部材（２３）に支持させる工程と、前記前部筒体（２７）を前記後部筒体（２８）に溶接する工程と、を有する。

前記排気管（２１）は、前記前部筒体（２７）を前記後部筒体（２８）に溶接する前に、前記前部筒体（２７）に予め溶接して排気管側接合体（４０）を形成しておくようにしても良い。

この場合、排気装置の製造時には、排気管側接合体（４０）の排気管（２１）の後部側の被支持部（３４）を、後部筒体（２８）側のセパレータ部材（２３）の支持孔（３１）に嵌入すると、前部筒体（２７）と後部筒体（２８）がほぼ位置決めされた状態で仮保持される。したがって、前部筒体（２７）と後部筒体（２８）とを容易に溶接固定することができる。

この発明によれば、排気管の後部がキャップ部材によって閉塞されるとともに、キャップ部材の取付位置よりも前方側の側壁に排気出口が設けられ、排気管の排気出口よりも後方側の被支持部が、後部筒体内のセパレータ部材の支持孔に支持される構造とされているため、マフラー内に排気管の後部を保持するための専用のホルダー部材を取り付けることなく、排気管の後部の振れをセパレータ部材によって抑制することができる。
したがって、この発明によれば、部品点数の増加や製造工程の増加を招くことなく排気管の後部の振れを抑制できるため、製造コストの低減を図ることができる。

この発明に係る排気装置の製造方法によれば、さらに、従来必要だった専用のホルダー部材をマフラー内に溶接する工程を無くすことができるうえ、マフラーの前部筒体を後部筒体に溶接するときに、排気管の後部の被支持部をセパレータ部材の支持孔に嵌入して保持させることができる。したがって、この発明によれば、溶接作業を容易に行うことができ、製造時の作業性が向上する。

この発明の一実施形態の排気装置の一部を破断した側面図である。 この発明の一実施形態の排気装置の図１のＩＩ部の拡大縦断面図である。 この発明の一実施形態の排気装置の図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に対応する断面図である。 この発明の一実施形態の排気装置の排気管側接合体の側面図である。 この発明の一実施形態の排気装置の組付け工程を示す側面図である。 従来の排気装置の側面図である。 従来の排気装置の図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面に対応する断面図である。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この実施形態に係る排気装置２０の側面を示す図である。この実施形態に係る排気装置２０は、自動二輪車の排気系に用いられる。
排気装置２０は、前端部（上流側の端部）が不図示のエンジンの排気ポートに接続される排気管２１と、排気管２１の後部（下流部）に接続されて排気ガス中の騒音を吸収するマフラー２２と、を備えている。

マフラー２２の内部は、略円板状のセパレータ部材２３によって前部側の第１膨張室２４と後部側の第２膨張室２５とに隔成されている。マフラー２２内の第１膨張室２４と第２膨張室２５は、セパレータ部材２３を貫通する連通パイプ２９によって相互に連通している。また、マフラー２２の後部には、第２膨張室２５と外部を連通し、第２膨張室２５から外部に排気ガスを排出するテールパイプ２６が取り付けられている。

また、マフラー２２は、前部側に先細りに収斂するコーン状の前部筒体２７と、前端部が前部筒体２７の後部の開口に接合される有底円筒状の後部筒体２８と、を備えている。排気管２１の後部は、前部筒体２７の収斂した前部を貫通し、前部筒体２７を超えて後部筒体２８の軸方向の略中央位置まで延出している。前部筒体２７は、その前端部において、当該前部筒体２７を貫通する排気管２１に溶接固定されている。
また、マフラー２２内を第１膨張室２４と第２膨張室２５とに隔成する前記のセパレータ部材２３は、後部筒体２８の内周面に取り付けられており、テールパイプ２６は、後部筒体２８の後壁に当該後壁を貫通して取り付けられている。

図２は、図１のＩＩ部を拡大した縦断面を示す図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に対応する断面を示す図である。
セパレータ部材２３は、略円形の金属板の外周縁部の一部が軸方向に屈曲され、それによって接合フランジ２３ａが形成されている。セパレータ部材２３は、接合フランジ２３ａ部分で後部筒体３の内周面に溶接固定されている。また、セパレータ部材２３には、連通パイプ２９が嵌入される貫通孔３０と、排気管２１の後部を支持する円形状の支持孔３１が設けられている。連通パイプ２９は貫通孔３０に嵌入された状態でセパレータ部材２３に溶接固定されている。この実施形態の場合、連通パイプ２９は、第１膨張室２４と第２膨張室２５とを連通する連通口を構成している。

排気管２１の後部は、キャップ部材３２によって閉塞されている。キャップ部材３２は、排気管２１の後端側の開口から圧入されて排気管２１に溶接等によって固定されている。キャップ部材３２は、排気管２１の後端面２１ａと面一となる位置ではなく、後端面２１ａから所定距離前方側に入り込んだ位置まで圧入されている。排気管２１内におけるキャップ部材３２の固定位置は、排気管２１の後部がセパレータ部材２３の支持孔３１に保持されたときに、セパレータ部材２３よりも前方側となる位置に設定されている。

また、排気管２１の後部の側壁のうちの、キャップ部材３２の固定位置よりも前方側位置には、排気管２１内を通過した排気ガスを第１膨張室２４内に流出させる排気出口である複数の排気孔３３…が形成されている。排気管２１の後部は、側壁の排気孔３３…の形成されている位置よりも後方側で、かつ後端面２１ａよりも前方側の領域がセパレータ部材２３の支持孔３１内に嵌入されて支持される被支持部３４とされている。

排気管２１の後部の被支持部３４は、排気装置２０の組付け時に、セパレータ部材２３の支持孔３１内に軽圧入されて支持される。このため、排気装置２０の使用時に排気ガスの熱によって排気管２１が伸縮することがあっても、被支持部３４がセパレータ部材２３の支持孔３１内を軸方向に摺動し、それによって排気管２１の端部の変位を許容する。

つづいて、この実施形態に係る排気装置２０の一製造方法を図４，図５を参照して説明する。
排気管２１の後部側の側壁に予め排気孔３３…を形成しておき、その排気管２１の後端部にキャップ部材３２を所定深さまで圧入し、その状態でキャップ部材３２を排気管２１の後部に溶接等によって固定する。この状態で排気管２１の後部をマフラー２２の前部筒体２７の前端部に挿入し、排気管２１の後部を所定長さ前部筒体２７から後方に突出させた状態において、排気管２１を前部筒体２７に溶接固定する。
こうして組付けられた排気管２１と前部筒体２７とは、図４，図５に示す排気管側接合体４０となる。

一方、マフラー２２の後部筒体２８は、後部壁にテールパイプ２６を予め溶接固定しておき、セパレータ部材３２には連通パイプ２９を溶接固定しておく。この状態から後部筒体２８の軸方向の略中央位置までセパレータ部材３２を挿入し、セパレータ部材３２を後部筒体２８の周壁に溶接固定する。
こうして組み付けられた後部筒体２８、テールパイプ２６、セパレータ部材２３、及び、連通パイプ２９は、図５に示すマフラー側接合体４１となる。

この後、図５に示すように、マフラー側接合体４１の前部に排気管側接合体４０の後部を軸方向から近接させ、排気管接合体４０の前部筒体２７の後方側に突出する排気管２１の後部（被支持部３４）を、マフラー側接合体４１側のセパレータ部材２３の支持孔３１に挿入する（軽圧入する）。こうして、こうして排気管２１の後部（被支持部３４）をセパレータ部材２３の支持孔３１内に挿入すると、排気管側接合体４０とマフラー側接合体４１が相互にほぼ位置決めされた状態で仮保持される。この後、排気管側接合体４０の前部筒体２７の後端部と、マフラー側接合体４１の後部筒体２８の前端部とを相互に突き合わせ、その状態で両者を溶接固定する。

以上のように、この実施形態に係る排気装置２０は、排気管２１の後部がキャップ部材３２によって閉塞されるとともに、キャップ部材３２の取付位置よりも前方側の排気管２１の側壁に複数の排気孔３３…が設けられ、排気管２１の排気孔３３…よりも後方側の被支持部３４が、後部筒体２８内のセパレータ部材２３の支持孔３１に嵌入されて支持される構造とされている。このため、マフラー２２内に排気管２１の後部を保持するための専用のホルダー部材を取り付けることなく、排気管２１の後部の振れをセパレータ部材２３によって抑制することができる。
したがって、専用のホルダー部材をマフラー２２内に取り付ける場合に比較し、この実施形態に係る排気装置２０を採用した場合には、部品点数を削減することができるうえ、製造工程も少なくすることができる。このため、排気装置２０を低コストで製造することができる。

また、この実施形態に係る排気装置２０は、排気管２１の後部がセパレータ部材２３の支持孔３１内に嵌入されて支持されるが、排気管２１の後部がキャップ部材３２によって閉塞されているため、排気管２１内に第１膨張室２４内の排気ガスが逆流することもない。

さらに、この実施形態に係る排気装置２０においては、排気管２１の後端部がセパレータ部材２３の後部側の第２膨張室２５内に突出して配置されているが、排気管２１の後部を閉塞するキャップ部材３２がセパレータ部材２３よりも前方側となる位置に配置されているため、排気管２１の後部にセパレータ部材２３の後面位置よりも深い凹部が形成される。このため、この凹部によりセパレータ部材２３の後部側の第２膨張室２５の容積を拡大することができる。
したがって、この構造を採用することにより、限られたマフラー２２内の空間を有効利用し、排気装置２０の小型化を図ることができる。

また、この実施形態に係る排気装置２０の製造方法によれば、専用のホルダー部材をマフラー２２内に溶接する工程を無くすことができるうえ、マフラー２２の前部筒体２７を後部筒体２８に溶接するときに、排気管２１の被支持部３４をセパレータ部材２３の支持孔３１に嵌入して保持させることができる。したがって、前部筒体２７と後部筒体２８の溶接作業を容易に行うことができる。

さらに、上述した製造方法のように、前部筒体２７を後部筒体（２８）に溶接する前に、排気管２１を前部筒体２７に予め溶接して排気管側接合体４０を形成しておけば、排気管２１の後部側の被支持部３４を、後部筒体２８側のセパレータ部材２３の支持孔３１に嵌入したときに、排気管側接合体４０の前部筒体２７と後部筒体２８がほぼ位置決めされた状態で安定的に保持される。このため、前部筒体２７と後部筒体２８とをより容易に溶接固定することができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、マフラーの内部が一つのセパレータ部材によって前部側の第１膨張室と後部側の第２膨張室とに隔成されているが、セパレータ部材をさらに追加して、マフラー内を三つ以上の膨張室に隔成することも可能である。

２０…排気装置
２１…排気管
２２…マフラー
２３…セパレータ部材
２４…第１膨張室
２５…第２膨張室
２７…前部筒体
２８…後部筒体
２９…連通パイプ（連通口）
３１…支持孔
３２…キャップ部材
３３…排気孔（排気出口）
３４…被支持部
４０…排気管側接合体

Claims (4)

1. エンジンの排気ポートに接続される排気管（２１）と、
   前記排気管（２１）に接続されるマフラー（２２）と、を備え、
   前記マフラー（２２）の内部が、前後方向に複数の膨張室（２４，２５）に隔成されるとともに、前記マフラー（２２）内の最前部に配置される第1膨張室（２４）に前記排気管（２１）の後部が挿入され、
   前記排気管（２１）の後部の排気出口（３３）が前記マフラー（２２）の前端部よりも後方側にオフセットした状態で、前記排気管（２１）が前記マフラー（２２）の前端部に結合された排気装置において、
   前記マフラー（２２）には、当該マフラー（２２）の内部を最前部の前記第1膨張室（２４）と後方側の別の膨張室（２５）とに隔成するセパレータ部材（２３）が設けられ、
   前記セパレータ部材（２３）には、前記第1膨張室（２４）と当該第1膨張室（２４）と別の膨張室（２５）とを連通する連通口（２９）と、前記排気管（２１）の後部を支持する支持孔（３１）と、が設けられ、
   前記排気管（２１）には、当該排気管（２１）の後部を閉塞するキャップ部材（３２）が設けられるとともに、当該キャップ部材（３２）よりも前方側の側壁に前記排気出口（３３）が設けられ、
   前記排気管（２１）の前記排気出口（３３）よりも後方側で、かつ後端面よりも前方側の領域が被支持部（３４）とされ、
   前記排気管（２１）の前記被支持部（３４）が前記セパレータ部材（２３）の前記支持孔（３１）に嵌入されて支持されることを特徴とする排気装置。
2. 前記排気管（２１）の後端部は、前記マフラー（２２）内の前記第1膨張室（２４）に隣接する別の膨張室（２５）内に臨んで配置され、
   前記キャップ部材（３２）は、前記排気管（２１）内の前記セパレータ部材（２３）よりも前方側となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
3. エンジンの排気ポートに接続される排気管（２１）と、
   前記排気管（２１）に接続されるマフラー（２２）と、を備え、
   前記マフラー（２２）が前記排気管（２１）に接合される前部筒体（２７）と、当該前部筒体（２７）に接合される後部筒体（２８）と、を有し、
   前記排気管（２１）の後部の排気出口（３３）が前記マフラー（２２）の前端部よりも後方側にオフセットした状態で、前記排気管（２１）と前記前部筒体（２７）と前記後部筒体（２８）が溶接によって接合される排気装置の製造方法において、
   前記排気管（２１）の後部側の側壁に排気出口（３３）を設ける工程と、
   前記排気管（２１）内に後端部からキャップ部材（３２）を挿入して、当該キャップ部材（３２）を前記排気管（２１）の前記排気出口（３３）よりも後方側に取り付ける工程と、
   前記排気管（２１）の後部を前記前部筒体（２７）の前端部に挿入して溶接する工程と、
   前記マフラー（２２）の内部を最前部の第1膨張室（２４）と後方側の別の膨張室（２５）とに隔成するセパレータ部材（２３）に、前記第1膨張室（２４）と当該第1膨張室（２４）と別の膨張室（２５）とを連通する連通口（２９）と、前記排気管（２１）の後部を支持する支持孔（３１）と、を設ける工程と、
   前記セパレータ部材（２３）を前記後部筒体（２８）内に取り付ける工程と、
   前記排気管（２１）の後部のうちの前記排気出口（３３）よりも後方側で、かつ後端面よりも前方の被支持部（３４）を、前記セパレータ部材（２３）の支持孔（３１）に嵌入して、前記セパレータ部材（２３）に支持させる工程と、
   前記前部筒体（２７）を前記後部筒体（２８）に溶接する工程と、を有することを特徴とする排気装置の製造方法。
4. 前記排気管（２１）は、前記前部筒体（２７）を前記後部筒体（２８）に溶接する前に、前記前部筒体（２７）に予め溶接して排気管側接合体（４０）を形成しておくことを特徴とする請求項３に記載の排気装置の製造方法。

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