JP2017025882A - 自動二輪車の排気装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】排気管のトータル長さを稼ぐことができる自動二輪車の排気装置を提供する。
【解決手段】自動二輪車の排気装置25は、エンジンEからの排気を導出する排気管24と、その下流側に接続される排気マフラ26とを備えている。排気マフラ26のマフラケース32は、内部に前後方向D1に並んだ3つの膨張室41,42,43が形成され、最上流側の第1膨張室41が後端部に配置されている。排気管24からの排気を排気マフラ26内に導出する排気導入通路69が、マフラケース32の前壁50を貫通し、第1膨張室41に入って折り返し、前端側の第2膨張室42に入ってさらに折り返し、第1膨張室41に開口している。
【選択図】図3

Description

本発明は、エンジンからの排気を導出する排気管と、その下流側に一端部が接続されるマフラとを備えた自動二輪車の排気装置に関するものである。
自動二輪車において、シリンダ軸線が鉛直線に対して前方に傾斜したエンジンが搭載され、エンジンの下方に排気マフラが配置されたものがある(例えば、特許文献1)。
特開2007−002817号公報
このようなエンジンでは、シリンダヘッドの前面から取り出された排気管が、エンジン下方の排気マフラに接続されるので、排気管のトータル長さが短くなり、所望の性能を得るのが難しくなる。
本発明は、排気管のトータル長さを稼ぐことができる自動二輪車の排気装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の自動二輪車の排気装置は、自動二輪車のエンジンからの排気を導出する排気管と、その下流側に一端部が接続されるマフラとを備え、前記マフラは、内部に一端部側から他端部側にかけて縦方向に並んだ複数の膨張室が形成されて最上流側の第1膨張室が他端部に配置されたマフラケースを有し、前記排気管からの排気を前記マフラ内に導出する排気導入通路が、前記マフラケースの一端部を貫通し、前記第1膨張室に入って折り返し、一端部側の第2膨張室に入ってさらに折り返し、前記第1膨張室に開口している。
この構成によれば、排気管からの排気をマフラ内に導出する排気導入通路が、マフラケースの一端部を貫通し、他端部に配置された第1膨張室に入って折り返し、一端部側の第2膨張室に入ってさらに折り返し、第1膨張室に開口している。したがって、排気管と排気導入通路とを含んだ排気管のトータル長さを稼ぐことができ、その結果、所望の性能を得ることができる。
本発明において、前記エンジンのシリンダが斜め前方向きに配置されたエンジンの下方に、前記マフラが配置されていることが好ましい。ここで、「斜め前方向き」とは、側面視で、シリンダがエンジン回転軸から前方に延び、かつエンジンに対して、上方または下方に45°以下傾斜していることをいう。この構成によれば、シリンダが斜め前方向きに配置されたエンジンの下方にマフラを配置すると、エンジンの高さを抑えて車体の低重心化を図ることができる反面、排気管の長さを確保するのが難しいが、上記構成により排気管のトータル長さを効果的に稼ぐことができる。
本発明において、前記第1膨張室と前記第2膨張室との間に、第3膨張室が配置されていることが好ましい。この構成によれば、膨張収縮が3度行われるので、消音性能が向上する。この場合、さらに、前記第3膨張室から前記第1膨張室を通過して排気を外部に排出する排出通路を備え、前記排出通路における前記第1膨張室内の部分が前記第1膨張室内の折り返し部から横方向に偏位して配置されていることが好ましい。この構成によれば、マフラの出口が低い位置に設けられるので、出口が目立たず、見栄えがよい。
前記第3膨張室を備える場合、さらに、前記第1膨張室と前記第2膨張室とを連通する第1連通路と、前記第2膨張室と前記第3膨張室とを連通する第2連通路とを備え、前記第1膨張室および前記第3膨張室における前記排気導入通路の前記縦方向に延びた直線部分が、前記第1および第2連通路に対して横方向に偏位していることが好ましい。この構成によれば、マフラケースの上下方向寸法が小さくなるので、マフラがエンジンの下方に配置される場合、エンジンを下方に配置することができる。その結果、車体の低重心化を図ることができる。
本発明において、前記排気導入通路は、横方向に折り返された2つの折り返し部を有し、各折り返し部が前記マフラケースの底面と平行な仮想平面上に通路軸心を有することが好ましい。この構成によれば、折り返し部が、扁平なマフラケース内に収まる。その結果、マフラの上下方向寸法が小さくなる。
本発明において、さらに、最下流側の膨張室から排気を外部に排出する排出通路と、前記排出通路を構成する出口管の外側方を覆う排気管カバーとを備え、前記排気管カバーが、前記マフラケースおよび前記出口管に連結されていることが好ましい。この構成によれば、排気管カバーにより出口管が外側方から覆われるから、外観が向上する。また、排気管カバーがマフラケースおよび出口管に連結されているので、マフラの剛性が向上する。
本発明の自動二輪車の排気装置によれば、排気管と排気導入通路とを含んだ排気管のトータル長さを稼ぐことができるので、所望の性能を得ることができる。
本発明の第1実施形態に係る排気装置を備えた自動二輪車を示す側面図である。 同排気装置を示す斜視図である。 同排気装置の内部を示す平面図である。 図3のIV-IV線に沿った矢視図である。 図3のV-Vに沿った矢視図である。 本発明の第2実施形態に係る排気装置を示す平面図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書において、「左側」および「右側」は、自動二輪車に乗車したライダーから見た左右側をいう。
図1は本発明の第1実施形態に係る排気装置を備えた自動二輪車の側面図である。この自動二輪車の車体フレームFRは、前半部を形成するメインフレーム1と、後半部を形成するリヤフレーム2とを有している。メインフレーム1の前端にヘッドパイプ4が設けられ、このヘッドパイプ4にステアリングシャフト(図示せず)を介してフロントフォーク8が回動自在に軸支されている。フロントフォーク8の上端部に操向用のハンドル6が固定され、フロントフォーク8の下端部に前輪10が取り付けられている。
メインフレーム1の後端部に、スイングアームブラケット9が設けられている。このスイングアームブラケット9に取り付けたピボット軸16の回りに、スイングアーム12が上下揺動自在に軸支されている。このスイングアーム12の後端部に、後輪14が回転自在に支持されている。スイングアームブラケット9の下端部に、後方に突出するマフラブラケット17が溶接により固着されている。マフラブラケット17には、車幅方向を向くボルト挿通孔17aが形成されている。
車体フレームFRの中央下部でスイングアームブラケット9の前側に、エンジンEが取り付けられている。エンジンEがドライブチェーン(図示せず)を介して後輪14を駆動する。本実施形態のエンジンEは、空冷単気筒エンジンである。ただし、エンジンEの形式はこれに限定されるものではない。メインフレーム1の上部に燃料タンク15が配置され、リヤフレーム2にライダー用シート18および同乗者用シート20が支持されている。
本実施形態のエンジンEのシリンダ22は、斜め前方向きに配置されている。ここで、「斜め前方向き」とは、側面視で、シリンダ22がエンジンEの回転軸から前方に延び、かつエンジンEに対して、上方または下方に45°以下傾斜していること、つまり、シリンダ軸心C1の前後方向D1に対する傾斜角θが45°以下であることをいう。この実施形態では、傾斜角θは上方へ約10°に設定されている。
シリンダ22の下面の排気ポート22aに、排気管24が接続されている。排気管24は、エンジンEの下方に配置された排気マフラ26に接続されている。詳細には、排気管24は、シリンダ22から下方に延びた後、湾曲して後方に延び、その下流端(後端)が、排気マフラ26の一端部である前端部に接続されている。これら排気管24および排気マフラ26により、自動二輪車の排気装置25が構成されている。
図2に示すように、排気管24の上流端部に、板状のフランジ28が溶接により取り付けられ、このフランジ28に2つのボルト挿通孔28aが形成されている。また、排気管24の下流端部に、酸素センサ(図示せず)を取り付けるためのボス部30が形成されている。
排気マフラ26は、ほぼ車体の前後方向中心線上に配置されており、上下方向に扁平な箱形のマフラケース32を有している。マフラケース32は、上側のケース半体32aと下側のケース半体32bとが溶接により連結された、いわゆるモナカ構造である。
マフラケース32の後部の上面に、取付部34が設けられている。詳細には、マフラケース32の後部の上面に、上方に突出する左右一対の取付片36,36が溶接により固着され、これら左右の取付片36,36が、左右方向に延びるパイプからなる連結部材38により連結されている。左右の取付片36,36は板材からなり、各取付片36に、車幅方向D2(左右方向)を向く貫通孔36aが形成されている。連結部材38の中空部は左右の貫通孔36a,36aに連通している。これら連結部材38の中空部および左右の貫通孔36a,36aにより、取付部34のボルト挿通孔40が構成されている。
図1に示すシリンダ22の排気ポート22aに排気管24の上流端部を嵌合し、ボルト(図示せず)を排気管24のフランジ28のボルト挿通孔28a(図2)に挿通し、シリンダ22に形成されたねじ孔(図示せず)に締め付ける。これにより、排気装置25の前部がエンジンEを介して車体フレームFRに固定される。さらに、マフラブラケット17のボルト挿通孔17aおよび図2のマフラケース32の取付部34のボルト挿通孔40に、図1のボルト39を挿通し、ナット41で締め付けることで、排気装置25の後部が車体フレームFRに固定される。以上により、排気装置25が車体フレームFRに着脱自在に支持される。
図3は、上側のケース半体32aを取り外した状態の排気装置25を示す平面図である。同図に示すように、排気マフラ26は、内部に一端側である前端側から他端側である後端側にかけて前後方向D1に並んだ3つの膨張室41〜43が形成されている。最上流側の第1膨張室41は後端に配置され、第2膨張室42は前端に配置され、最下流側の第3膨張室43が第1膨張室41と第2膨張室42との間に配置されている。
詳細には、マフラケース32の内部が、それぞれ車幅方向D2に延びる前側の第1隔壁44と後側の第2隔壁46とにより前後方向D1に並ぶ3つの空間に区画されている。これにより、第2隔壁46とマフラケース32の後壁48との間に第1膨張室41が形成され、第1隔壁44とマフラケース32の前壁50との間に第2膨張室42が形成され、第1および第2隔壁44,46の間に第3膨張室43が形成されている。
排気管24の後端部24aが、マフラケース32の前壁50を貫通してマフラケース32内部に挿入され、前端側の第2膨張室42内で触媒管52の前端部52aに連結されている。触媒管52の内部には、触媒コンバータ54が収納されている。触媒管52の後端部52bは、直管パイプからなる接続管56の前端部56aに接続されている。接続管56は、第1および第2隔壁44,46を貫通して、後端側の第1膨張室41に入り、その後端部56bが第1曲管58の上流端部58aに接続されている。
第1曲管58は、パイプを曲げ加工により180°折り返して形成されている。第1曲管58は、第1膨張室41内で車幅方向D2に折り返されて180°湾曲する曲管部57と、曲管部57の下流端から第2隔壁46を貫通して直線状に第3膨張室43まで延びる直管部59とを有している。つまり、第1曲管58は、上流端部58aが第1膨張室41内で接続管56の後端部56bに接続され、第1膨張室41内で折り返されて前方に延び、第2隔壁46を貫通して第3膨張室43に入っている。第1曲管58の下流端部58bは、第3膨張室43内で第2曲管60の上流端部60aに接続されている。
第2曲管60は、後方に開いたほぼU字形状の管体であり、上下2つ割りの管半体を溶接により連結した、いわゆるモナカ構造である。第2曲管60は、上流端部60aが第3膨張室43内で第1曲管58の下流端部58bに接続され、第1隔壁44を貫通して前端側の第2膨張室42に入っている。第2曲管60は、さらに、第2膨張室42内で後方に折り返され、第1隔壁44を貫通して第3膨張室43に入っている。第2曲管60の下流端部60bは、第3膨張室43内で末端管62の上流端部62aに接続されている。
末端管62は、直管パイプからなり、第3膨張室43内を後方に延び、第2隔壁46を貫通して第1膨張室41に入って、その下流端62bが第1膨張室41に開口している。これら排気管24の後端部24a、触媒管52、接続管56、第1曲管58、第2曲管60および末端管62により、排気管24からの排気を排気マフラ26内に導入する排気導入通路69を構成している。排気導入通路69を構成するパイプをマフラケース32内に収納することで、これらのパイプが泥、水等から保護されるので、ステンレスのような高価な材料ではなく、鉄のような安価な材料を用いることができる。
排気導入通路69は、車幅方向D2に折り返された2つの第1および第2折り返し部64,66を有している。詳細には、第1曲管58の曲管部57が、第1膨張室41において車幅方向D2に折り返された第1折り返し部64を構成し、第2曲管60が、第2膨張室42において車幅方向D2に折り返された第2折り返し部66を構成する。第1折り返し部64は第2折り返し部66よりも曲率が小さく(曲率半径が大きく)なっている。したがって、第1折り返し部64をパイプの曲げ加工で容易に形成することができる。曲率が大きい第2折り返し部66は、上下2つ割りのモナカ構造である。
さらに、排気導入通路69は、第1膨張室41から第3膨張室43にかけて前後方向D1に延びる第1および第2直線部分68,70を有している。詳細には、接続管56が上流側の第1直線部分68を構成し、第1曲管58の直管部59が、下流側の第2直線部分70を構成している。
第1膨張室41から第1および第2隔壁44,46を貫通して第2膨張室42に開口する第1連通管72が設けられている。第1連通管72は、第1膨張室41と第2膨張室42とを連通する第1連通路73を構成する。また、第2膨張室42から第1隔壁44を貫通して第3膨張室43に開口する第2連通管74が設けられている。第2連通管74は、第2膨張室42と第3膨張室43とを連通する第2連通路75を構成する。第1連通管72と第2連通路75はともに、直管からなる。
さらに、第3膨張室43から第2隔壁46およびマフラケース32の後壁48を貫通してマフラケース32の外部に開口するテールパイプ76が設けられている。テールパイプ76の下流端部76aに、テールパイプ76よりも径の大きい拡径管78が溶接により固着されている。これらテールパイプ76および拡径管78により排気マフラ26の出口管80が構成され、この出口管80が、第3膨張室43から排気ガスGを外部に排出する排出通路77を構成する。
拡径管78およびテールパイプ76におけるマフラケース32から後方に突出している部分は、排気管カバー82により外側方から覆われている。排気管カバー82は、板金を折り曲げ加工することで形成され、図2に示すように、後部に車幅方向を向いた貫通孔からなる開口82aが形成されている。この開口82aに出口管80の下流端が臨んだ状態で、出口管80が排気管カバー82に溶接により固着されている。さらに、排気管カバー82の前部が、マフラケース32の底壁85(図4)に溶接により固着されている。このように、排気管カバー82は、マフラケース32および出口管80に溶接により一体化されている。
図3に示す接続管56および第1曲管58の直管部59が、第1および第2連通管72,74に対して車幅方向D2に偏位して配置されている。換言すれば、図3のIV-IV線に沿った矢視図である図4に示すように、排気導入通路69の第1直線部分68および第2直線部分70が、第1および第2連通路73,75に対して車幅方向D2に偏位している。詳細には、排気導入通路69が下方に、第1および第2連通路73,75が上方にそれぞれ配置され、排気導入通路69の第1直線部分68が、車幅方向D2に関して第1連通路73と第2連通路75との間に配置されている。排気導入通路69の末端管62と第2直線部分70は、第2連通路75に対して、第1連通路73と反対側に偏位している。
図3に示すテールパイプ76における第1膨張室41内の部分76bは、第1膨張室41内の第1曲管58から車幅方向D2に偏位して配置されている。詳細には、図3のV-V線に沿った矢視図である図5に示すように、排気導入通路69および排出通路77が車幅方向D2に並んで配置され、排出通路77が排気導入通路69の車幅方向D2外側(右側)に偏位している。なお、各管は、別体のフランジFを介して隔壁44,46に支持されている。
また、第1折り返し部64の第1通路軸心A1は、マフラケース32の底壁85と平行な仮想平面V上に位置する。同様に、図4に示す第2折り返し部66の第2通路軸心A2も、マフラケース32の底壁85と平行な仮想平面V上に位置する。
図1のエンジンEが始動すると、排気ガスGが排気管24を通って、図3のマフラケース32内の排気導入通路69に導かれる。マフラケース32内で、排気ガスGは触媒管52を通過する。その際、排気ガスGが触媒コンバータ54により浄化される。触媒管52は、排気導入通路69の最上流側に配置されており、高温の排気ガスGが通過するので、触媒コンバータの立ち上がりが早くなる。
触媒管52を通過した排気ガスGは、接続管56を後方に向かって流れ、後端側の第1膨張室41内に配置された第1曲管58に入る。排気ガスGは、第1曲管58の曲管部57で車幅方向D2内側に折り返されて、第1曲管58の直管部59を前方に向かって流れる。前方に流れた排気ガスGは、前端側の第2膨張室42内に配置された第2曲管60に入る。排気ガスGは、第2曲管60で車幅方向D2外側に折り返されて、末端管62を後方に向かって流れる。
末端管62を通過した排気ガスGは、第1膨張室41内に導かれ、第1膨張室41で膨張する。第1膨張室41内の排気ガスGは、第1連通管72を通って第2膨張室42内に導出される。第2膨張室42に導かれた排気ガスGは、第2膨張室42内で膨張した後、第2連通管74を通って第3膨張室43に導出される。第3膨張室43に導かれた排気ガスGは、第3膨張室42内で膨張した後、出口管80を通って排気マフラ26の外部に排出される。このように、膨張室41,42,43で合計3回にわたって排気ガスGの膨張収縮が繰り返されるので、排気ガスGの消音性能が向上する。
上記構成によれば、排気導入通路69が、マフラケース32の前端部から後端部まで延びた後、第1膨張室41内で前方に折り返され、前端部まで延びた後、第2膨張室42内でさらに後方に折り返されて、後端側の第1膨張室41に開口している。したがって、排気管24と排気導入通路69とを含んだ排気通路のトータル長さ、つまりエンジンEの排気ポート22a(図1)から第1膨張室41までの長さを稼ぐことができる結果、所望の性能を得ることができる。
図1に示すシリンダ22が斜め前方向きに配置されたエンジンEの下方に排気マフラ26を配置すると、排気ポート22aが下方、つまり排気マフラ26に近寄って位置するので、排気通路の長さを確保するのが難しいが、上述のように排気通路のトータル長さを効果的に稼ぐことで、このような配置が可能となる。これにより、エンジンEの高さが抑制され、かつ排気装置25がエンジンEよりもさらに下方に位置するので、車体の低重心化が図られるとともに、エンジンEおよび排気装置25をコンパクトに配置できる。
図3に示すように、第1膨張室41内で、テールパイプ76が第1曲管58から車幅方向D2に偏位して配置されている。これにより、出口管80を低い位置に配置できるので、出口管80が目立たず、見栄えがよい。
排気導入通路69の第1および第2直線部分68,70が、第1および第2連通路73,75に対して車幅方向D2に偏位している。これにより、マフラケース32の上下方向寸法が小さくなる。したがって、図1のエンジンEを下方に配置することができる結果、車体の低重心化を図ることができる。
図3の排気導入通路69の第1および第2折り返し部64,66を有し、図5に示す第1折り返し部64の第1通路軸心A1がマフラケース32の底壁85と平行な仮想平面V上に位置し、図4に示す第2折り返し部66の第2通路軸心A2もマフラケース32の底壁85と平行な仮想平面V上に位置している。これにより、第1および第2折り返し部64,66が、扁平なマフラケース32内に収まる。その結果、排気マフラ26の上下方向寸法が小さくなる。
出口管80の外側方を覆う排気管カバー82が、マフラケース32および出口管80に連結されている。これにより、車両の外観が向上するとともに、排気管カバー32がマフラケース32および出口管80に一体化されることで、排気マフラ26の剛性が向上する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る排気装置25Aの平面図である。上述の第1実施形態の第1曲管58は、パイプを折り曲げ加工することで形成され、曲管部57と直管部59とを有していたのに対し、第2実施形態では、曲管部57Aと直管部59Aとが別々の部材で構成されている。詳細には、曲管部57Aは上下2つ割りのモナカ構造であり、直管部59Aは直線状のパイプで構成されている。
曲管部57Aをモナカ構造としたことで、曲率を大きく(曲率半径を小さく)形成することが可能となり、第1膨張室41内の車幅方向にスペースを確保できる。第2実施形態では、この空いたスペースに下流側触媒管84を配置している。詳細には、第2曲管60の下流端部60bに、下流側触媒管84が連結され、下流側触媒管84が第2隔壁46を貫通して第1膨張室41まで延びて、第1膨張室41に開口している。下流側触媒管84内には、触媒コンバータ86が収納されている。
第2実施形態によれば、排気導入通路69内に2つの触媒コンバータ54,86が設けられているので、排気ガスGの浄化が一層促進される。その他の構成、作用および効果は、第1実施形態と同じである。
本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、膨張室は3つであったが、2つでもよく、4つ以上でもよい。また、上記実施形態では、複数の膨張室が車体の前後方向に並んで配置されていたが、車幅方向に並んで配置されていてもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
22 シリンダ
24 排気管
25、25A 排気装置
26 排気マフラ(マフラ)
32 マフラケース
41 第1膨張室
42 第2膨張室
43 第3膨張室
64 第1折り返し部
66 第2折り返し部
68 第1直線部分
69 排気導入通路
70 第2直線部分
73 第1連通路
75 第2連通路
77 排出通路
80 出口管
82 排気管カバー
85 マフラケースの底壁
A1 第1通路軸心
A2 第2通路軸心
D1 前後方向(縦方向)
D2 車幅方向(横方向)
E エンジン

Claims (7)

  1. 自動二輪車のエンジンからの排気を導出する排気管と、その下流側に一端部が接続されるマフラとを備え、
    前記マフラは、内部に一端部側から他端部側にかけて縦方向に並んだ複数の膨張室が形成されて最上流側の第1膨張室が他端部に配置されたマフラケースを有し、
    前記排気管からの排気を前記マフラ内に導出する排気導入通路が、前記マフラケースの一端部を貫通し、前記第1膨張室に入って折り返し、一端部側の第2膨張室に入ってさらに折り返し、前記第1膨張室に開口している自動二輪車の排気装置。
  2. 請求項1に記載の排気装置において、前記エンジンのシリンダが斜め前方向きに配置されたエンジンの下方に、前記マフラが配置されている自動二輪車の排気装置。
  3. 請求項1または2に記載の排気装置において、前記第1膨張室と前記第2膨張室との間に、第3膨張室が配置されている自動二輪車の排気装置。
  4. 請求項3に記載の排気装置において、さらに、前記第3膨張室から前記第1膨張室を通過して排気を外部に排出する排出通路を備え、
    前記排出通路における前記第1膨張室内の部分が前記第1膨張室内の折り返し部から横方向に偏位して配置されている自動二輪車の排気装置。
  5. 請求項3または4に記載の排気装置において、さらに、前記第1膨張室と前記第2膨張室とを連通する第1連通路と、前記第2膨張室と前記第3膨張室とを連通する第2連通路とを備え、
    前記第1膨張室および前記第3膨張室における前記排気導入通路の前記縦方向に延びた直線部分が、前記第1および第2連通路に対して横方向に偏位している自動二輪車の排気装置。
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載の排気装置において、前記排気導入通路は、横方向に折り返された2つの折り返し部を有し、各折り返し部が前記マフラケースの底面と平行な仮想平面上に通路軸心を有する自動二輪車の排気装置。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の排気装置において、さらに、最下流側の膨張室から排気を外部に排出する排出通路と、
    前記排出通路を構成する出口管の外側方を覆う排気管カバーとを備え、
    前記排気管カバーが、前記マフラケースおよび前記出口管に連結されている自動二輪車の排気装置。
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