JP2016056788A - 車両に搭載される触媒付き排気管 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、触媒の外側がカバー部材で覆われている触媒付き排気管において、排気管の外径を小さく抑えることができる技術を提供することを課題とする。【解決手段】内燃機関１７から延びている排気経路５２の途中に触媒５３を設け、この触媒５３より上流側に位置する上流管部５５と触媒５３より下流側に位置する下流管部５６とを各々別部材で構成し、触媒５３を触媒外筒５４で囲うと共に、触媒５３の外側をカバー部材５７で覆ってなる触媒付き排気管４７において、触媒外筒５４の一端は、カバー部材５７と、下流管部５６と溶接固定され、触媒外筒５４の他端は、上流管部５５にスライド自在に支持される。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される触媒付き排気管の改良に関する。

車両に搭載され内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒付き排気管が種々提案されている（例えば、特許文献１（図４）参照。）。

特許文献１の図４に示すように、排気管（３１）（括弧付き数字は、特許文献１記載の符号を示す。以下同じ。）は、排気ガスが通る排気経路（３７）を形成するエギゾーストパイプ（３９）と、このエギゾーストパイプ（３９）の内方に介在される還元触媒（３８）と、エギゾーストパイプ（３９）の軸方向に沿ってこのエギゾーストパイプ（３９）を囲うように延びている経路形成部材（３３）とを備える。すなわち、排気管（３１）は、いわゆる２重管構造の部材である。

ところで、特許文献１の技術では、エギゾーストパイプ（３９）の内方に還元触媒（３８）が配置されるが、還元触媒（３８）のエギゾーストパイプ（３９）への取付構造等の詳細については開示されていない。例えば、還元触媒（３８）とエギゾーストパイプ（３９）間の接合関係や、還元触媒（３８）の位置で、エギゾーストパイプ（３９）と経路形成部材（３３）（以下、「カバー部材（３３）」と言う。）間の詳細についても開示されていない。

通常、エギゾーストパイプ（３９）に還元触媒（３８）を固定するために、溶施が施される。溶接ビードは高さを有する。溶接ビードを収容するスペースを確保するため、カバー部材（３３）の外径を大きくする必要がある。カバー部材（３３）の外径が大きくなるに伴い、排気管の外径も大きくなる。
触媒の外側がカバー部材で覆われている触媒付き排気管において、排気管の外径を小さく抑えることができる技術が望まれる。

特開２０１０−１７３８公報

本発明は、触媒の外側がカバー部材で覆われている触媒付き排気管において、排気管の外径を小さく抑えることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車両に搭載された内燃機関の排気ポートと接続して排気経路を構成し、この排気経路の途中に触媒を設け、この触媒より上流側に位置する上流管部と触媒より下流側に位置する下流管部とを各々別部材で構成し、触媒を触媒外筒で囲うと共に、触媒の外側をカバー部材で覆ってなる車両に搭載される触媒付き排気管において、触媒外筒の一端は、カバー部材と、上流管部又は下流管部のうちの一方と溶接固定されることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、カバー部材の一端は、第１溶接部で上流管部と溶接され、カバー部材の他端は、第２溶接部で下流管部と溶接されることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、触媒外筒は、第２溶接部に溶接され、触媒と第２溶接部との距離は、触媒と第１溶接部との距離との距離に比べ小さいことを特徴とする。

請求項４に係る発明では、触媒外筒は、第１溶接部と溶接され、触媒と第１溶接部との距離は、触媒と第２溶接部との距離に比べ大きいことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、下流管部とカバー部材と触媒外筒とは、一度に溶接されることを特徴とする。

請求項６に係る発明では、上流管部及び下流管部は、単管であり、上流管部、下流管部及び触媒外筒は、互いに外径が略同一であることを特徴とする。

請求項７に係る発明では、上流管部及び下流管部は、各々、内側管と外側管とを有する２重管であり、上流管部の外側管の外径と下流管部の外側管の外径は略同一であることを特徴とする。

請求項８に係る発明では、上流管部の外側管と下流管部の外側管のうちの一方の端部は、絞り部を有し、カバー部材は、軸方向に延びる延出部を有し、絞り部と延出部とは、触媒外筒の一端を挟むように接続され、この接続部にて、絞り部と延出部と触媒外筒とが溶接固定されることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、触媒外筒の一端は、カバー部材と、上流管部又は下流管部のうちの一方と溶接される。すなわち、触媒外筒の一端を排気管とカバー部材と共に溶接固定した。

仮に、触媒外筒の一端を排気管に溶接し、別途、カバー部材を排気管に溶接する構造では、カバー部材の内側に、触媒外筒の一端を固定する溶接ビードの肉盛部が形成されるため、その分だけカバー部材の外径を大きくする必要がある。

この点、本発明では、触媒外筒の一端は、カバー部材と、排気管とに溶接されるため、触媒外筒の一端を固定する溶接ビードの肉盛部によって、カバー部材の外径が大きくなることはない。

従って、カバー部材の外径を小さく抑えることができる。カバー部材の外径が小さくなれば、触媒付き排気管の外観性が高まる。加えて、カバー部材の外径が小さくなる分だけ早期に触媒を暖気させることができる。

請求項２に係る発明では、カバー部材の一端及び他端は、各々、上流管部と下流管部とに溶接される。すなわち、カバー部材は、上流管部と下流管部との連結部材として利用できるので、触媒付き排気管の部品点数を減らすことができる。

請求項３に係る発明では、触媒の上流側に位置する第１溶接部と触媒間の距離は、触媒の下流側に位置する第２溶接部と触媒間の距離に比べ大きい。
仮に、触媒の上流側に配置される第１溶接部の溶接ビードの位置によっては、触媒の上流側で排気管の熱容量が変化する。触媒上流側の熱容量が変化すると、好ましい浄化特性が得られ難くなる可能性がある。

この点、本発明では、触媒と第２溶接部との距離は、触媒と第１溶接部との距離に比べ小さいので、第１溶接部の溶接ビードに起因する排気熱の吸収による影響を抑えることができる。結果、触媒の浄化特性を好ましい特性に容易に近づけることができるようになる。

請求項４に係る発明では、触媒の上流側に位置する第１溶接部と触媒間の距離は、触媒の下流側に位置する第２溶接部と触媒間の距離に比べ大きい。これにより、触媒を暖気する際に、触媒の上流側に位置する第１溶接部の溶接ビードでの排気熱の吸収による影響を抑えることができる。結果、触媒の浄化特性を好ましい特性に容易に近づけることができるようになる。

請求項５に係る発明では、下流管部とカバー部材と触媒外筒とは、一度に溶接される。前記３部材を一度に溶接したので、溶接長さが短くなり、溶接工数を低減できる。結果、触媒付き排気管の製造コストを抑えることができる。

請求項６に係る発明では、上流管部、下流管部及び触媒外筒は、互いに外径が略同一である。このように各配管の外径を略同一に設定することにより、排気管の外観性を高めることができる。

請求項７に係る発明では、上流管部と下流管部は、共に２重管であり、上流管部の外径と下流管部の外径は略同一である。上流管部と下流管部の外径が略同一であれば、上流管部の外径と下流管部の外径が異なっている場合に比べ、特に、触媒外筒との連結部において、外径変化が目立ち難くなる。結果、排気管の外観性を高めることができる。

請求項８に係る発明では、絞り部に設けられる接続部で絞り部と延出部と触媒外筒とが溶接固定される。すなわち、絞り部に設けられた接続部で溶接されるため、溶接ビードの肉盛部の突出を抑えることができる。結果、排気管の外観性を高めることができる。

本発明に係る自動二輪車の右側面図である。 本発明に係る排気装置の右側面図である。 図２の３−３線断面図である。 図３において下流管部に触媒担体及びカバー部材を溶接することを説明する図である。 図３において触媒担体及びカバー部材に上流管部を溶接することを説明する図である。 実施例及び比較例に係る触媒付き排気管の溶接構造を説明する図である。 図２の７−７線断面図である。 図７において下流側排気管に上流側排気管を溶接することを説明する図である。 図２の９−９線断面図である。 図２の１０部拡大図である。 図２の１１−１１線断面図である。 第２実施例に係る触媒付き排気管の断面図である。 第３実施例に係る触媒付き排気管の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図中及び実施例において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、各々、自動二輪車に乗車する運転者から見た方向を示す。

先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、自動二輪車１０は、車体フレーム１１と、この車体フレーム１１の前部に前輪１３を操向可能に支持する前輪操舵部１５と、この前輪操舵部１５の後方で車体フレーム１１に懸架される駆動源としての内燃機関１７と、この内燃機関１７の後方で車体フレーム１１に後輪１４を揺動可能に支持する後輪懸架部１６と、前輪操舵部１５の後方で車体フレーム１１に前後に取付けられる燃料タンク１８及びシート１９とを備え、このシート１９に乗員が跨って座る鞍乗り型車両である。

車体フレーム１１は、前輪操舵部１５を操向自在に支持するヘッドパイプ２１と、このヘッドパイプ２１から車両後方斜め下方へ若干傾斜して延びた後、下方へ屈曲する下方屈曲部２２を形成しながら下方へ延びて内燃機関１７及び燃料タンク１８を支持するメインフレーム２３と、同じくヘッドパイプ２１から車幅方向中心を車両後方斜め下方へ延びているダウンフレーム２４と、メインフレーム２３の下方屈曲部２２から車両後方へ延びて途中上方へ屈曲する上方屈曲部２７を形成しながら車両後方へ延びてシート１９を支持するシートレール２６と、シートレール２６の上方屈曲部２７とメインフレーム２３との間に渡したサポートフレーム２８とを主要素とする。

前輪操舵部１５は、操向ハンドル３１と、この操向ハンドル３１から所定のキャスタ角をもって下方へ延びているフロントフォーク３２と、このフロントフォーク３２の下端に回転自在に支持される前輪１３とを構成要素とする。後輪懸架部１６は、メインフレーム２３の下部から車両後方へ延びるスイングアーム３３と、このスイングアーム３３の後端に回転自在に支持される後輪１４と、スイングアーム３３とシートレール２６間に渡されるリヤクッション３４とを構成要素とする。

内燃機関１７は、クランクケース３７と、このクランクケース３７の上面から僅かに前傾して上方へ延びているシリンダ部３８と、このシリンダ部３８の後壁３８ｂに形成した吸気ポート４２（図２参照）に連結される吸気装置３９と、シリンダ部３８の前壁３８ａに形成される排気ポート４１（図２参照）に連結される排気装置４０とからなる。クランクケース３７の前部がダウンフレーム２４の下部に設けた前部ハンガ４３に取付けられ、クランクケース３７の後部がメインフレーム２３の下部に設けた後部ハンガ４４に取付けられることで車体フレーム１１に懸架される。ダウンフレーム２４に、内燃機関１７をガードするガードフレーム４５が取付けられる。

次に、排気装置について詳細に説明する。
自動二輪車１０に搭載されている排気装置４０は、シリンダ部３８の前壁３８ａから前方に延びた後下方に屈曲しクランクケース３７に沿って斜め下方に延び、次いでクランクケース３７の下端に沿って後方へ延びている排気管４７と、この排気管４７の途中に介在されクランクケース３７の前方に位置する触媒ユニット４８と、排気管４７の後端部から挿入接続されスイングアーム３３が延びる方向に沿ってスイングアーム３３と略同一高さで延びている消音器４９とからなる。排気装置４０の長さ方向中間部に、この排気装置４０を車両側の後部ハンガ４４に取付けるステー部材５１が設けられている。

図２に示すように、排気装置４０は、内燃機関１７の排気ポート４１に接続され排気経路５２を構成する。この排気経路５２は、排気管４７と、この排気管４７の下流側に接続した消音器４９とから構成される。排気経路５２の途中に触媒５３が設けられている。排気ポート４１から延びる排気管４７は、上流側排気管３５と、この上流側排気管３５の後端に連結される下流側排気管３６とからなり、下流側排気管３６の下流端に消音器４９が連結される。触媒５３は、上流側排気管３５の側に収容されている。

次に、上流側排気管に収容されている触媒及び周辺部の詳細構造について説明する。以下の図中において、白抜き矢印は、排気ガスの流れる方向を示す。
図３に示すように、上流側排気管３５は、触媒５３が備えられている触媒付き排気管４７Ａである。上流側排気管３５は、触媒５３が収容される触媒外筒５４と、この触媒外筒５４より上流側に位置する上流管部５５と、触媒外筒５４より下流側に位置する下流管部５６とからなる。上流管部５５と下流管部５６は、各々、別部材で構成されている。触媒５３の外側は、カバー部材５７で覆われている。

触媒付き排気管４７Ａにおいて、触媒ユニット４８は、触媒５３と、この触媒５３を保持する円筒状の触媒外筒５４と、触媒５３の外側を覆うカバー部材５７とからなる。触媒５３は、円柱状のハニカム構造を有する。カバー部材５７は、触媒外筒５４の軸方向に沿って延び一端５７ａの近傍にカバー縮径部６１及び他端５７ｂの近傍にカバー拡径部６２を有し触媒外筒５４の外方を所定の隙間をもたせながら触媒５３及び触媒外筒５４を囲っている。

触媒外筒５４の上流側の内周面５４ｂｕに、上流管部５５が挿入され、触媒外筒５４の下流側の内周面５４ａｕに下流管部５６が挿入されている。上流管部５５の外周面にカバー部材５７の他端５７ｂ（上端）が溶接され、下流管部５６の外周面にカバー部材５７の一端５７ａ（下端）が溶接される。詳細には、カバー部材５７の他端５７ａ（後端）は、触媒外筒５４の一端５４ａ（後端）に溶接されると共に、下流管部５６の外周面に溶接される。

カバー部材５７の一端５７ｂ（前端）が上流管部５５に溶接される部分を第１溶接部６５とし、カバー部材５７の他端５７ａ（後端）が下流管部５６に溶接される部分を第２溶接部６６とする。第２溶接部６６は、触媒外筒５４の一端５４ａ（後端）とカバー部材５７の間を溶接する溶接部と、触媒外筒５４の一端５４ａ（後端）と下流管部５６との間を溶接する溶接部とが連続している部分である。なお、触媒外筒５４の他端５４ｂ（前端）は、上流管部５５にスライド可能に支持される。

ここで、触媒５３の下端と第２溶接部６６との距離Ｂ１は、触媒５３の上端と第１溶接部６５との距離Ａ１との距離に比べ小さい（Ｂ１＜Ａ１）。上流管部５５及び下流管部５６は、いずれも単管であり、上流管部５５の外径Ｄ１と、下流管部５６の外径Ｄ２及び触媒外筒５４の外径Ｄｓは略同一である。

次の図４〜５では、図３で説明した触媒付き排気管の製造方法等について説明する。
図４（ａ）は、カバー部材を溶接仮止めした触媒外筒を下流管部に挿入することを説明する図であり、図４（ｂ）はカバー部材を溶接仮止めした触媒外筒を下流管部に挿入したことを説明する図である。図４（ｃ）は図４（ｂ）の４（ｃ）部拡大図である。図４（ｄ）は実施例に係る下流管部に触媒外筒とカバー部材とを全周すみ肉溶接したことを説明する図であり、図４（ｅ）は比較例に係る下流管部に触媒外筒とカバー部材とを全周すみ肉溶接したことを説明する図である。すみ肉溶接とは、ほぼ直角をなす２つの面のすみを溶接する溶接手段であり、本実施例では、重ねた金属部材（鋼板）のすみを溶接する。

図４（ａ）に示すように、触媒５３が取付られている触媒外筒５４にカバー部材５７を挿入し、触媒外筒５４の端部５４ａ（下端）の近傍にカバー部材５７を溶接仮止めする。溶接仮止めは、通常、周方向の２箇所又は３箇所を点溶接する。なお、触媒外筒５４の端部５４ａ（下端）と、カバー部材５７の端部５７ａ（下端）は位置を合わせる（揃える）ことなく、カバー部材５７の端部５７ａ（下端）は、触媒外筒５４の端部５４ａ（下端）よりも、長さｓ１だけ触媒側にずらすように配置した状態で点溶接される。次いで、下流管部５６に、カバー部材５７が仮止めされた触媒外筒５４を矢印ａ方向に挿入する。

図４（ｂ）には、下流管部５６に、カバー部材５７が仮止めされている触媒外筒５４を挿入した状態が示されている。

図４（ｃ）に示すように、第２溶接部６６に、全周すみ肉溶接が施される。図中、鎖線斜線部がすみ肉溶接される部分である。

図４（ｄ）の実施例に示すように、第２溶接部６６にすみ肉溶接が施されている。溶接ビード６７は、下流管部５６と触媒外筒５４とカバー部材５７のいずれにも溶け込みながら、上記３部品同士が強固に固着される。カバー部材５７と触媒外筒５４と下流管部５６との間にすみ肉溶接を施すことにより、下流管部５６に触媒外筒５４とカバー部材５７とが確実に接合可能になる。つまり、下流管部５６とカバー部材５７と触媒外筒５４とは、第２溶接部６６で一度に溶接される。

図４（ｅ）の比較例に示すように、触媒外筒５４の端部５４ａ（後端）に対し、カバー部材５７の端部５７ａａ（後端）が突出している。このような位置関係で、下流管部５６、触媒外筒５４及びカバー部材５７にすみ肉溶接を施すと、下流管部５６とカバー部材５７の間は溶接されるが、触媒外筒５４と下流管部５６及び触媒外筒５４とカバー部材５７の間は溶接されていない。

図４（ｄ）に戻り、本発明では、触媒外筒５４の端部５４ａ（後端）に対し、この触媒外筒５４の上に被せたカバー部材５７の端部５７ａ（後端）の位置を若干短くしたので、下流管部５６と触媒外筒５４とカバー部材５７の間を溶接により確実に固着させることができる。

図５（ａ）はカバー部材を仮止めした触媒外筒に上流管部を挿入することを説明する図であり、図５（ｂ）はカバー部材に上流管部を挿入したことを説明する図である。図５（ｃ）は図５（ｂ）の５（ｃ）部拡大図である。図５（ｄ）は実施例に係るカバー部材に上流管部をすみ肉溶接したことを説明する図である。

図５（ａ）に示すように、図４で下流管部へ溶接した触媒外筒５４及びカバー部材５７に上流管部５５を図矢印ｍ方向に挿入する。
図５（ｂ）には、触媒外筒５４及びカバー部材５７に上流管部５５を挿入した状態が示されている。このとき、上流管部５５の端部は、触媒外筒５４の他端５４ｂ（前端）に挿入されている。

図５（ｃ）に示すように、上流管部５５にカバー部材５７の端部を全周すみ肉溶接を施し、第１溶接部６５とする。図中、斜線部がすみ肉溶接される部分である。
図５（ｄ）の実施例には、全周すみ肉溶接された第１溶接部６５が示されている。溶接ビード６８は、上流管部５５とカバー部材５７のいずれにも溶け込みつつ、上流管部５５とカバー部材５７同士が強固に固着されている。

以上に述べた触媒付き排気管の作用を次に述べる。
図６（ａ）は実施例に係る触媒付き排気管の断面図であり、図６（ｂ）は比較例に係る
触媒付き排気管の断面図である。

図６（ａ）の実施例において、触媒外筒５４の一端５４ａ（後端）は、カバー部材５７の一端５７ａ（後端）と、下流管部５６とに溶接される。
図６（ｂ）の比較例において、触媒外筒５４の端部５４ａ、５４ｂ（後端及び前端）が、カバー部材５７Ｂに溶接されていない構造の触媒付き排気管４７Ａｂでは、触媒外筒５４の端部５４ａ（後端）と排気管（下流管部５６）の間を溶接する溶接部の溶接ビード６９が触媒外筒５４の外方でカバー部材５７Ｂの内方に設けられる。かかる構造では、溶接部の溶接ビード６９の肉盛部の高さの分だけ触媒外筒５４を覆うカバー部材５７Ｂの外径を大きくする必要がある。

加えて、下流管部５６と触媒外筒５４の端部５４ａ（後端）との溶接部及び下流管部５６とカバー部材５７Ｂとの溶接部とは一体ではなく異なる位置に別々に設けられているため、同じ長さの触媒５３を利用するときに、カバー部材５７Ｂの長さＬｂは、図６（ａ）のカバー部材５７の長さＬａに比べ長くなる（Ｌａ＜Ｌｂ）。

図６（ａ）に戻り、本発明では、触媒外筒の一端５４ａ（後端）は、カバー部材５７と、排気管（下流管部５６）とに溶接される。触媒外筒の一端５４ａ（後端）とカバー部材５７と排気管（下流管部５６）の３部材が一度に溶接可能となるため、溶接コストを低減することができる。

また、触媒外筒５４に溶接する溶接ビードの肉盛り高さを考慮してカバー部材５７の外径を設定する必要もない。従って、カバー部材５７の外径を小さく抑えることができる。カバー部材５７の外径が小さくなれば、触媒付き排気管４７Ａの外観性を高めることができる。加えて、カバー部材５７の外径及び長さが小さくなる分だけ早期に触媒を暖気させることができる。

さらに、下流管部５６と触媒外筒５４の端部５４ａ（後端）との溶接部及び下流管部５６とカバー部材５７との溶接部とが一体的に設けられているため、同じ長さの触媒５３を利用するときに、カバー部材５７の長さＬａを、図６（ｂ）のカバー部材５７の長さＬｂに比べ短くすることができる（Ｌａ＜Ｌｂ）。結果、触媒ユニット４８の小型化を図ることができる。

図３に戻り、カバー部材５７の一端５７ａ（後端）及び他端５７ｂ（前端）は、各々、下流管部５６と上流管部５５とに溶接される。すなわち、カバー部材５７は、下流管部５６と上流管部５５との連結部材として利用できるので、触媒付き排気管４７Ａの部品点数を減らすことができる。

また、触媒５３の上流側に位置する第１溶接部６５と触媒５３間の距離（Ａ１）は、触媒５３の下流側に位置する第２溶接部６６と触媒間の距離（Ｂ１）に比べ大きい（Ｂ１＜Ａ１）。

仮に、触媒の上流側に配置される第１溶接部の溶接ビードの位置によっては、触媒の上流側で排気管の熱容量が変化する。触媒上流側の熱容量が変化すると、好ましい浄化特性が得られ難くなる可能性がある。

この点、本発明では、触媒５３と第２溶接部６６との距離（Ｂ１）は、触媒５３と第１溶接部６５との距離との距離（Ａ１）に比べ小さい（Ｂ１＜Ａ１）ので、第１溶接部６５の溶接ビードに起因する排気熱の吸収による影響を抑えることができる。結果、触媒５３の浄化特性を好ましい特性に容易に近づけることができるようになる。

さらに、下流管部５６とカバー部材５７と触媒外筒５４とは、一度に溶接される。前記３部材を一度に溶接したので、溶接長さが短くなる。結果、溶接工数を低減できる。結果、触媒付き排気管４７Ａの製造コストを抑えることができる。

さらにまた、上流管部５５の外径Ｄ１、下流管部５６の外径Ｄ２及び触媒外筒５４の外径Ｄｓは、互いに略同一である。触媒外筒５４を囲うカバー部材５７を除く部分の排気管の外径は略同一であって、前述したように、溶接ビードの高さによるカバー部材５７の外径の拡大が低く抑えられるため、排気管の外観性を高めることができる。

また、本実施例は、上流管部５５の外径に対しその板厚が十分小さく、触媒外筒５４の外径に対しその板厚が十分小さく、且つ、下流管部５６の外径に対しその板厚が十分小さいとみなせることから、上流管部５５の内径と触媒外筒５４の内径及び下流管部５６の内径は、略同一とみることができる。このように、上流管部５５の内径と触媒外筒５４の内径及び下流管部５６の内径とを、略同一で連続させることで、排気ガスは、触媒外筒５４内の触媒５３全体に偏りなく作用し、浄化効率を高めることができる。さらに、触媒５３の上流側と下流側での排気ガスの乱れを最小限に抑え、排気抵抗を小さくして排気効率をより一層高めることができる。

次に、上流側排気管と下流側排気管が接続される接続部の構造について説明する。
図７に示すように、排気管４７は、排気ポート４１（図２参照）に接続される上流側排気管３５と、この上流側排気管３５の下流端に接続される下流側排気管３６とからなる。上流側排気管３５は単管であり、下流側排気管３６は内側管７１と外側管７２からなる２重管である。上流側排気管３５（単管）の外径Ｄ２と下流側排気管３６（２重管）の外径Ｄ３は、略同一である。内燃機関１７（図２参照）から排出される燃焼ガスは、下流側排気管３６の内側管７１の内側のみを通過する。

排気管の一部（上流側排気管３５）を単管とし、排気管の一部（下流側排気管３６）を２重管とし、単管（上流側排気管３５）の外径Ｄ２と２重管（下流側排気管３６）の外径Ｄ３は、略同一に設定したので、排気管全体として均整がとれた形状になる。結果、排気管４７の外観性を高めることができる。

また、内燃機関１７（図２参照）から排出される燃焼ガスは、内側管７１のみを通過する。内側管７１の内径に溶接肉盛部等の排気特性に影響を与える溶接部が形成されていなければ、排気ガスの排気特性は影響されず排気特性を好ましいものにすることができる。

次に、接続部の製造方法等について図８で説明する。
図８（ａ）は外側管を内側管に溶接仮止めした下流側排気管を上流側排気管へ挿入することを説明する図であり、図８（ｂ）は下流側排気管の内側管を上流側排気管へ挿入したことを説明する図である。図８（ｃ）は図８（ｂ）の８（ｃ）部拡大図であり、図８（ｄ）は図８（ｃ）部をすみ肉溶接したことを説明する図である。

図８（ａ）に示すように、下流側排気管３６において、内側管７１に外側管７２を挿入する。後工程で上流側排気管３５の後端へ下流側排気管３６が挿入可能なように、内側管７１の前端（上流端）は、外側管７２の前端（上流端）よりも突出させる。そして、その状態を保持したまま、内側管７１に外側管７２の上流端７２ａを溶接仮止めする。

次いで、上流側排気管３５に下流側排気管３６の内側管７１を図矢印ｎ方向へ挿入する。なお、内側管７１は、外側管７２の内方に所定のクリアランスで離間して位置する通常部６３と、通常部６３から径方向外方へ拡径し前方に延びている傾斜部６４と、この傾斜部６４から前方に延びており上流側排気管３５に挿入される領域となる拡径部７３とからなる。

図８（ｂ）に示すように上流側排気管３５の内側に、下流側排気管３６の内側管７１を構成する拡径部７３が挿入されている状態である。ここで、上流側排気管３５の後端（下流端）と、下流側排気管３６を構成する外側管７２の前端（上流端）との間隔はｓ２に設定される。

図８（ｃ）に示すように、間隔ｓ２を埋めるように、下流側排気管３６の内側管７１と外側管７２と上流側排気管３５にわたって、全周すみ肉溶接を施す。図中、鎖線斜線部がすみ肉溶接される部分である。

図８（ｄ）に示すように、間隔ｓ２を埋めるように全周すみ肉溶接が施され、上流側排気管３５と内側管７１と外側管７２とが共に溶接されている。内側管７１は、上流側排気管３５に挿入される領域に拡径部７３を有し、この拡径部７３と上流側排気管３５とが溶接されている。

図７を併せて参照し、上流側排気管３５と内側管７１と外側管７２とは共に溶接されている。上流側排気管３５と内側管７１と外側管７２の３部材を共に溶接したので、加工工程数を減らすことができ、溶接コストが低減できる。また、内側管７１の外周面７１ｇと上流側排気管３５との段差部７５に溶接ビード７０が形成されるので、溶接ビード７０の突出が目立ち難くなり、排気管４７の外観性を高めることができる。

内側管７１に拡径部７３が設けられ、拡径部７３と上流側排気管３５とが溶接される。拡径部７３を上流側排気管３５の内面３５ｕに密着させるようにすれば、溶接材料の使用量を抑えながら内側管７１を上流側排気管３５に確実に溶接させることができる。

図２に戻り、排気管４７のうちで、下流側排気管３６に比べ内径の断面積が大きく確保しやすい上流側排気管３５（単管）に触媒を収容したので、触媒５３の容量を確保しつつ、外観上の違和感を抑えることができる。

次に、排気管と消音器とが連結される排気管連結部の構造について説明する。
図９に示すように、排気管４７のうちの下流側排気管３６は、前述したように内側管７１と外側管７２とからなる２重管構造であり、外側管７２の下流端７２ｂに、この外側管７２の他の部分に比べ外径を小さくした外側管絞り部７４が設けられ、この外側管絞り部７４で内側管７１がスライド可能に支持されている。

排気管４７の外側管７２に消音器４９が溶接される排気管連結部７８は、外側管絞り部７４よりも上流側で、且つ、外側管７２と内側管７１とが径方向に離間している部分７６に設けられている。

内側管７１の下流端７１ｂは、蓋部７９で塞がれており、下流端７１ｂの近傍には、排気ガスを拡散させる多数の孔部８１が設けられている。排気ガスは、多数の孔部８１を通って消音器４９へ流れる。

図１０に示すように、排気管４７の外側管７２に消音器４９が溶接される消音器連結部７８には、全周すみ肉溶接が施されている。このような溶接構造により、排気管４７と消音器４９とが連結されるので、例えば、連結バンドや締結部材等を省くことができる。結果、部品点数を減らすことができる。

図９を併せて参照し、内側管７１と外側管７２とからなる２重管構造の排気管（下流側排気管３６）に消音器４９を接続する構造において、排気管（下流側排気管３６）の外側管７２に消音器４９が溶接されている。外側管７２と内側管７１とが径方向に離間している部分７６で、外側管７２に消音器４９が溶接される。

仮に、排気管の内側管に消音器が溶接されている場合には、溶接条件によっては、内側管の内面に溶接ビードが形成されてしまう可能性がある。内側管の内面に、溶接ビードが形成されてしまうと、この溶接ビードによって排気装置４０の排気特性が変化する可能性がある。

この点、本発明では、排気管４７と消音器４９とを接続する消音器連結部７８に施した溶接部は、外側管７２と消音器４９との間に施されるものであり、内側管７１の内面に溶接ビードが形成される心配はない。従って、溶接に起因する排気特性が変化する可能性は低い。結果、排気特性の安定化が図れる。

燃焼ガスは、内側管７１のみを通過する。内側管７１の内径に溶接肉盛部等の排気特性に影響を与える溶接部が形成されなければ、内側管７１を流れる排気ガスの排気特性は影響されず、排気特性を好ましいものにすることができる。
さらに、外側管７２の外側管絞り部７４には、内側管７１がスライド可能に支持されるので、消音器４９内において支持部材の数を減らすことができる。

図２を併せて参照し、排気管４７のうちで、下流側排気管３６に比べ内径の断面積が大きく確保しやすい上流側排気管３５（単管）に触媒５３を収容したので、下流側排気管（２重管）に触媒を配置する場合に比べ、触媒５３の容量を確保しつつ、外観上の違和感を抑えることができる。

次に、排気装置を車体側に支持するステー部材について説明する。
図１１に示すように、排気管４７は、車両に取付けられるステー部材５１を有し、このステー部材５１は、外側管７２と内側管７１とが径方向に離間している部分で、外側管７２に溶接固定される。

ステー部材５１は、外側管７２に溶接される。ステー部材５１の溶接は、外側管７２に施されるため、外側管７２と内側管７１とが径方向に離間している領域では、外側管７２から所定量離間する内側管７１の内面７１ｕに溶接ビードは形成される心配はなく、内側管７１の内面７１ｕへの影響は無視できる。従って、排気管内を通る排気ガスの排気特性に影響を与える心配はない。

次に、本発明の触媒ユニットに係る実施例２を図面に基づいて説明する。
図１２に示すように、上流側排気管３５は、触媒５３が収容される触媒外筒５４と、この触媒外筒５４より上流側に位置する上流管部５５と、触媒５３が収容される触媒外筒５４より下流側に位置する下流管部５６とからなる。上流管部５５と下流管部５６は、各々、別部材で構成され、触媒５３の外側は、カバー部材５７で覆われている。

触媒外筒５４の上流側の内周面に、排気管４７の上流管部５５が挿入され、触媒外筒５４の下流側の内周面に排気管４７の下流管部５６が挿入され、上流管部５５にカバー部材５７の他端５７ｂ（上端）が溶接され、下流管部５６にカバー部材５７の一端５７ａ（下端）が溶接される。また、触媒外筒５４の一端５４ａ（下端）は、下流管部５６にスライド可能に支持されている。ここで、一端及び他端とは、互いに反対側の端部を指すものである。

カバー部材５７の他端５７ｂ（上端）が上流管部５５に溶接される部分を第１溶接部６５とし、カバー部材５７の一端５７ａ（下端）が下流管部５６に溶接される部分を第２溶接部６６とするとき、第１溶接部６５は、触媒外筒５４の他端５４ｂ（上端）とカバー部材５７の間を溶接する溶接部と、触媒外筒５４の他端５４ｂ（上端）と上流管部５５との間を溶接する溶接部とが連続している。すなわち、触媒外筒５４の他端５４ｂ（上端）は、カバー部材５７と、上流管部５５とに溶接固定される。

実施例１と大きく異なる点は、第１溶接部６５に、触媒外筒５４の他端５４ｂ（上端）が溶接され、触媒外筒５４の一端５４ａ（下端）は、下流管部５６にスライド可能に支持される点にあり、その他、大きく異なる点はない。

本発明では、触媒外筒の他端５４ｂ（上端）は、カバー部材５７と、上流管部５５とに溶接される。上記３部材が一度に溶接可能となるため、溶接長さを短くできる。結果、溶接コストを低減できる。また、触媒外筒５４に溶接する溶接ビードの肉盛り高さを考慮する必要もない。従って、カバー部材５７の外径を小さく抑えることができる。カバー部材５７の外径が小さくなれば、触媒付き排気管４７Ａの外観性が高まる。加えて、カバー部材５７の外径が小さくなる分だけ早期に触媒を暖気させることができる。

また、触媒５３と第１溶接部６５との距離（Ａ２）は、触媒５３と第２溶接部６６との距離（Ｂ２）との距離に比べ大きい（Ｂ２＜Ａ２）。これにより、触媒５３を暖気する際に、触媒５３の上流側に位置する第１溶接部６５の溶接ビードでの排気熱の吸収による影響を抑えることができる。結果、触媒５３の浄化特性を好ましい特性に容易に近づけることができるようになる。

さらに、上流管部５５の外径Ｄ１と、下流管部５６の外径Ｄ２と、触媒外筒５４の外径Ｄｓは、略同一である。このように各配管の外径を略同一に設定し、カバー部材５７の外径を小さく抑えることにより、排気管の外観性を高めることができる。この他、実施例１の作用・効果と大きく異なる点はなく説明を省略する。

本発明の触媒ユニットに係る実施例３を図面に基づいて説明する。
図１３に示すように、上流側排気管３５において、触媒５３が収容される触媒外筒５４と、この触媒外筒５４より上流側に位置する上流管部５５と、触媒５３が収容される触媒外筒５４より下流側に位置する下流管部５６とからなる。上流管部５５は、内側管１７１と外側管１７２とを有し、下流管部５６は、内側管２７１と外側管２７２とを有する、いわゆる２重管とした。

上流管部５５と下流管部５６は、各々、別部材で構成され、触媒５３の外側は、カバー部材５７で覆われている。カバー部材５７は、触媒外筒５４の軸方向に沿って延びる円筒部材であり、触媒外筒５４とカバー部材５７の間にクリアランスは設けられていない。

触媒外筒５４の上流側の内周面５４ｕａに、排気管４７の上流管部５５が挿入され、触媒外筒５４の一端５４ａ（下端）は、カバー部材５７にスライド可能に支持され、カバー部材５７の後端に、排気管４７の下流管部５６が接合される。上流管部５５には、カバー部材５７の他端５７ｂ（上端）が溶接され、下流管部５６にカバー部材５７の一端５７ａ（下端）が溶接される。

上流管部５５において、外側管１７２の端部１７２ｂ（下端）は、絞り部７７を有する。絞り部７７は、触媒外筒５４の端部５４ｂ（上端）を挟むように接続する接続部８３を有し、この接続部８３にて、絞り部７７とカバー部材の上端５７ｂとが溶接固定される。下流管部５６において、外側管２７２の端部２７２ａ（上端）は、下流管部５６の軸方向に延びる延出部８０を有する。この延出部８０にて、外側管２７２の端部２７２ａ（上端）とカバー部材の下端５７ａとが溶接固定される。

実施例１と大きく異なる点は、上流管部５５及び下流管部５６をいずれも２重管構造とした点、接続部８３に絞り部７７を設けた点、及び前述したカバー部材５７に拡径部及び縮径部はなく、カバー部材５７と触媒外筒５４との間に、クリアランス（隙間）が形成されていない点にある。

ここで、上流管部５５の外側管１７２の外径Ｄ１１と下流管部５６の外側管２７２の外径Ｄ２１とカバー部材５７の外径Ｄｓ１は略同一である。このように、上流管部５５とカバー部材５７と下流管部５６の外径を略同一にすることで、上流管部５５と下流管部５６が２重管構造でありながら、特に、連結部において、排気管の外径変化を目立ち難く、単一径の排気管に近いものとすることができる。加えて、絞り部７７に設けられた接続部８３で溶接されるため、溶接ビードの肉盛部の突出を抑えることができる。結果、排気管の外観性を高めることができる。

また、上流管部５５の外側管１７２と触媒外筒５４の端部５４ｂ（上端）とカバー部材５７の一端５７ｂ（上端）とを一体で溶接したので、溶接長さを短くすることができる。加えて、触媒５３の上流側に位置する上流管部５５を２重管構造としたので、排気ガスの保温効果を高め、保温効果が高まれば、浄化性能を向上させることができる。

なお、本実施例では、上流管部の外側管の端部に、絞り部が形成され、下流端部の端部に、延出部が形成されているが、下流管部の外側管の端部に、絞り部を形成し、この絞り部に接続部を設け、この接続部にて、絞り部とカバー部材とを溶接固定し、上流端部の端部に、延出部を形成することは差し支えない。

尚、本発明は、実施の形態では自動二輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明は、触媒付き排気管が備えられている自動二輪車に好適である。

１７…内燃機関、４１…排気ポート、５２…排気経路、５３…触媒、５４…触媒外筒、５５…上流管部、５６…下流管部、５７…カバー部材、６５…第１溶接部、６６…第２溶接部、７７…絞り部、８０…延出部、８３…接続部、１７１…内側管、１７２…外側管、２７１…内側管、２７２…外側管。

Claims (8)

1. 車両に搭載された内燃機関（１７）の排気ポート（４１）と接続して排気経路（５２）を構成し、この排気経路（５２）の途中に触媒（５３）を設け、この触媒（５３）より上流側に位置する上流管部（５５）と前記触媒（５３）より下流側に位置する下流管部（５６）とを各々別部材で構成し、前記触媒（５３）を触媒外筒（５４）で囲うと共に、前記触媒（５３）の外側をカバー部材（５７）で覆ってなる車両に搭載される触媒付き排気管において、
   前記触媒外筒（５４）の一端は、前記カバー部材（５７）と、前記上流管部（５５）又は前記下流管部（５６）のうちの一方と溶接固定されることを特徴とする車両に搭載される触媒付き排気管。
2. 前記カバー部材（５７）の一端は、第１溶接部（６５）で前記上流管部（５５）と溶接され、
   前記カバー部材（５７）の他端は、第２溶接部（６６）で前記下流管部（５６）と溶接されることを特徴とする請求項１記載の車両に搭載される触媒付き排気管。
3. 前記触媒外筒（５４）は、前記第２溶接部（６６）に溶接され、
   前記触媒（５３）と前記第２溶接部（６６）との距離は、前記触媒（５３）と前記第１溶接部（６５）との距離との距離に比べ小さいことを特徴とする請求項２記載の車両に搭載される触媒付き排気管。
4. 前記触媒外筒（５４）は、前記第１溶接部（６５）と溶接され、
   前記触媒（５３）と前記第１溶接部（６５）との距離は、前記触媒（５３）と前記第２溶接部（６６）との距離に比べ大きいことを特徴とする請求項２記載の車両に搭載される触媒付き排気管。
5. 前記下流管部（５６）と前記カバー部材（５７）と前記触媒外筒（５４）とは、一度に溶接されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の車両に搭載される触媒付き排気管。
6. 前記上流管部（５５）及び前記下流管部（５６）は、単管であり、
   前記上流管部（５５）、前記下流管部（５６）及び前記触媒外筒（５４）は、互いに外径が略同一であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の車両に搭載される触媒付き排気管。
7. 前記上流管部（５５）及び前記下流管部（５６）は、各々、内側管（１７１、２７１）と外側管（１７２、２７２）とを有する２重管であり、前記上流管部（５５）の外側管（１７２）の外径と前記下流管部（５６）の外側管（２７２）の外径は略同一であることを特徴とする請求項１記載の車両に搭載される触媒付き排気管。
8. 前記上流管部（５５）の外側管（１７２）と前記下流管部（５６）の外側管（２７２）のうちの一方の端部は、絞り部（７７）を有し、
   前記上流管部（５５）の外側管と前記下流管部（５６）の外側管のうちの他方の端部は、前記上流管部（５５）又は前記下流管部（５６）の軸方向に延びる延出部（８０）を有し、
   前記絞り部（７７）は、前記触媒外筒（５４）の一端を挟むように接続する接続部（８３）を有し、
   この接続部（８３）にて、前記絞り部（７７）と前記カバー部材（５７）とが溶接固定されることを特徴とする請求項７記載の車両に搭載される触媒付き排気管。

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