JP3158481U - 鞍乗型車両用の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】鞍乗型車両用の排気装置であって、エンジンに接続されるエキゾーストパイプと、エキゾーストパイプに接続されるサイレンサー１０とを備える。さらに、サイレンサー１０は、ヘルムホルツ共鳴器４０およびサイドブランチからなる群から選択される少なくとも一方の共鳴器を備えており、且つ、共鳴器には吸音材７２を充填して排気装置を構成する。【選択図】図５

Description

本考案は、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に開示されている。

実公昭５９−４３４５５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量が必要になる。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。

本考案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。

本考案に係る鞍乗型車両用の排気装置は、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備え、前記サイレンサーは、ヘルムホルツ共鳴器およびサイドブランチからなる群から選択される少なくとも一方の共鳴器を備えており、且つ、前記共鳴器には、吸音材が充填されている。

本考案によれば、ヘルムホルツ共鳴器およびサイドブランチからなる群から選択された共鳴器がサイレンサーに設けられており、その共鳴器に吸音材が充填されているので、当該共鳴器によって新たに発生した共振周波数ピークのレベルを低減することができる。その結果、マフラー重量の増大を抑制するためにサイレンサーの容量を大きくできない場合であっても、消音効果を高めることができる。

本考案の実施形態に係る排気装置１００を備えた自動二輪車１０００の側面図である。 本考案の実施形態に係る排気装置１００を示す図である。 ヘルムホルツ共鳴器４０を説明するための図である。 サイドブランチ４５を説明するための図である。 （ａ）は、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 （ａ）は、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 比較例のサイレンサー１１０Ａの断面図である。 比較例のサイレンサー１１０Ｂの断面図である。 本考案の実施形態１に係るサイレンサーの効果（減衰特性）を説明するためのグラフである。 本考案の実施形態１に係るサイレンサーの効果（減衰特性）を説明するためのグラフである。 （ａ）は、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 （ａ）は、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、（ａ）のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 （ａ）は、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、（ａ）のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本考案の実施形態１に係るサイレンサーの効果（減衰特性）を説明するためのグラフである。 （ａ）は、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、（ａ）のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 （ａ）は、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、（ａ）のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 （ａ）は、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、（ａ）のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本考案の実施形態１に係るサイレンサーの効果（減衰特性）を説明するためのグラフである。 （ａ）は、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、（ａ）のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 （ａ）は、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、（ａ）のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本考案の実施形態１に係るサイレンサーの効果（減衰特性）を説明するためのグラフである。 （ａ）は、本考案の実施形態２に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 （ａ）は、本考案の実施形態２に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 （ａ）は、本考案の実施形態２に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本考案の実施形態２に係るサイレンサーの効果（減衰特性）を説明するためのグラフである。 本考案の実施形態２に係るサイレンサーの効果（減衰特性）を説明するためのグラフである。 （ａ）は、比較例のサイレンサー２１０の断面図であり、そして、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本考案の実施形態２に係るサイレンサーの効果（減衰特性）を説明するためのグラフである。 （ａ）は、本考案の実施形態３に係るサイレンサー１０の断面図であり、そして、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、（ａ）のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本考案の実施形態３に係るサイレンサー１０の断面図である。 （ａ）は、図３０中のＣ−Ｃ線の断面図であり、（ｂ）は、貫通孔６２の形状を表す図である。 本考案の実施形態３に係るサイレンサーの効果（減衰特性）を説明するためのグラフである。

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いたが、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、サイレンサーの容量を大きくし、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、本願考案者は、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、本考案に至った。

以下、図面を参照しながら、本考案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構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本考案は以下の実施形態に限定されない。

図１は、本考案の実施形態に係る排気装置１００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１００は、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に接続されるサイレンサー１０とから構成されている。
図１に示した構成例では、サイレンサー１０の後端（下流側）には、テールパイプ３０が配置されている。また、テールパイプ３０は、テールキャップ３５で覆われている。なお、便宜上、エンジン５０側を「上流」と称し、大気側（サイレンサー１０の後端側）を「下流」と称する場合がある。

本実施形態の排気装置１００を自動二輪車１０００から取り外すと、図２に示す通りである。図２に示した排気装置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、サイレンサー１０は、排気装置１００の後部（詳細には、エキゾーストパイプ２０の後部）に取り付けられた消音器である。

本実施形態のサイレンサー１０は、ヘルムホルツ共鳴器およびサイドブランチからなる群から選択される少なくとも一方の共鳴器を有しており、そして、その共鳴器（ヘルムホルツ共鳴器、または、サイドブランチ）には、吸音材が充填されている。なお、ヘルムホルツ共鳴器は、単に、「レゾネータ」と称する場合もある。

共鳴器には、その形態により、ヘルムホルツ共鳴器と、サイドブランチとがあり、用途によって使い分けされる。ヘルムホルツ共鳴器を図３に示し、そして、サイドブランチを図４に示す。

図３に示したヘルムホルツ共鳴器の共振周波数ｆ_０は式１で求められる。

また、図４に示したサイドブランチの共振周波数ｆは式２で求められる。

なお、ヘルムホルツ共鳴器は、首部の直径や長さ、空洞部の容積によって共振周波数の調整ができるので、用途が広い。

共振周波数付近の音が共鳴器に入射すると、共鳴によって大きな空気振動が発生する。この激しい空気振動は、媒質（空気）の粘性抵抗によって熱に変わり（摩擦損失）、それに伴って吸音（音の吸収、減衰）される。ここで、「共鳴（又は共振）」とは、ある物体の振動エネルギーが他の物体に吸収されて、その物体が振動することをいう。

共鳴器（ヘルムホルツ共鳴器又はサイドブランチ）を管路（この場合、排気系）に装着した場合、その共振周波数付近で減衰改善効果は得られるものの、その装着によって新たな共振が生じて、その結果、二次的な問題が生じる。

なお、吸音材（グラスウール、ステンレスウール（ＳＵＳウール）、多孔質金属など）に音が入射すると、空気振動が直接に材料内部の隙間や気泡部分の空気に伝わり、繊維や気泡の面での空気の粘性摩擦、繊維や気泡の膜自体による振動等によって吸音される。したがって、共鳴器に吸音材を充填した場合には、共鳴器自体の吸音効果は抑制される。

ここで、本実施形態の構成においては、吸音材によって共鳴器自体の吸音効果が抑制されてしまう点を逆に利用して、新たな共振のピークレベルを抑える構造を実現化している。したがって、本実施形態の排気装置１００によれば、マフラー重量の増大を抑制するためにサイレンサーの容量を大きくできない場合であっても、消音効果を高めることができる。

さらに説明すると、エンジン性能の向上を図る場合、エンジン性能から要求されるテールパイプ径がある。騒音規制に適応させているマフラーの場合、テールパイプ径は大きくする傾向が多い。テールパイプの径だけを大きくした場合は、排気系減衰特性上の「ｆｏ」が高周波へ移行する。しかしながら、騒音およびエンジン性能上、要求されるｆｏ値がある。したがって、その値になるように、排気系全体容量およびテールパイプ長さによってｆｏの調整を行う。テールパイプ長さの調整のみで行う場合は、パイプ長さは長くなり、それにより、管長共振周波数は低周波へ移行する。通常、低周波数域の減衰特性悪化は騒音増大へとつながり、それゆえ、長さに制限が生じる。

この解決策として、本実施形態では、吸音材が充填された共鳴器を装着する構造とすることにより、テールパイプ管長モードのピークレベルを抑えることができ、その結果、自由度を拡大することが可能となる。共鳴器は、ヘルムホルツ共鳴器又はサイドブランチの構造のものを用いることができ、それらはモデル毎に適宜好適なものを採用することができる。また、使用する吸音材とその見掛け密度によって、要求される減衰特性になるように調整することができる。

＜実施形態１＞
次に、図５から図１０を参照しながら、本考案の実施形態１に係るサイレンサー１０の構成およびその効果について更に説明をする。

図５（ａ）は、本実施形態のサイレンサー１０の断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図５に示したサイレンサー１０では、サイレンサー１０の後部にテールパイプ３０が配置されており、そのテールパイプ３０はテールキャップ３５によって覆われている。テールキャップ３５内にはヘルムホルツ共鳴器（レゾネータ）４０が形成されている。ヘルムホルツ共鳴器４０には、吸音材（例えば、グラスウール）７２が充填されている。

サイレンサー１０は、外筒１２と、その外筒１２に収容された内筒１４とから構成されている。そして、サイレンサー１０の内筒１４の少なくとも一部（領域Ｐ１）には、パンチング孔６０が形成されている。

パンチング孔６０は、サイレンサー１０内部（ここでの内筒１４）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１２にまで通すことができる役割を持っている。図５に示した例では、外筒１２の内壁と内筒１４の外壁との間に、吸音材７０が充填されている。

吸音材は、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、アスベストなどを用いることができる。この例では、吸音材７０として、グラスウールを用いている。吸音材は、高周波音は良く吸収するが、低周波音に効果が薄いので、その点を踏まえて、排気装置１００またはサイレンサー１０を設計することが好ましい。

内筒１４の一部の中心には、テールパイプ３０が配置されている。本実施形態では、内筒１４の長手方向半分よりも下流側に、テールパイプ３０の上端３０ａが位置している。テールパイプ３０の後端３０ｂは、内筒１４の下流側の端部よりも下流側に位置している。なお、この例では、テールパイプ３０と内筒１４との間には隙間（空気層）が設けられている。

図示した構成例では、外筒１２と内筒１４との下流側端面を繋いで塞ぐ仕切板１３が設けられており、この仕切板１３は、テールキャップ３５内に形成されたヘルムホルツ共鳴器４０の境界となっている。仕切板１３よりも下流側に位置するテールパイプ３０の一部には、貫通孔６２が形成されている。この貫通孔６２を介して、テールパイプ３０の内部とテールキャップ３５の内部とが繋がっており、これにより、テールキャップ３５を容器とするヘルムホルツ共鳴器４０が構築されている。なお、この例のテールパイプ３０は、貫通孔６２よりも少し下流側から、下方に曲がった形状をしている。

図５に示したヘルムホルツ共鳴器４０を図３に示した関係および式１に当てはめると、次の通りになる。首部断面積Ｓは、貫通孔６２の開口面積の総和であり、首部長さｌは、テールパイプ３０の肉厚の寸法となる。容積Ｖは、テールパイプ３０とテールキャップ３５と仕切板１３とによって囲まれた体積である。

この例のテールパイプ３０には、図５（ｂ）に示すように、１６個の貫通孔６２が形成されている。貫通孔６２は円形であり、所定の直径を有する。ヘルムホルツ共鳴器４０は所定の容積Ｖを有する。加えて、ヘルムホルツ共鳴器４０の内部にはグラスウール７２が充填されている。

テールパイプ３０の前端３０ａには、パンチングコーン３２が設けられている。図５に示したパンチングコーン３２は、先端が開放したコーン形状で、コーン状の側面にパンチング孔６４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。図５に示したパンチングコーン３２では、領域Ｐ２においてパンチング孔６４が形成されている。

また、パンチングコーン３２の先端に位置する開口孔３４は、上流端の開口径を下流端の開口径（換言すると、テールパイプ３０の前端３０ａ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。なお、パンチングコーン３２は、サイレンサー１０（ここでは、内筒１４）の内部に１個または複数個配置することができる。また、パンチングコーン３２の先端は、開口孔３４とする他、塞いだ形式にすることも可能である。

図５に示したサイレンサー１０の改変例を図６（ａ）及び（ｂ）に示す。図６（ａ）及び（ｂ）に示した改変例は、基本的に、図５に示した構成と同様であり、テールキャップ３５内にヘルムホルツ共鳴器４０が形成されている。ただし、図６に示した改変例は内筒１４の構成が異なる。具体的には、内筒１４の上流部位１４ａの直径よりも、下流部位１４ｂの直径が大きい。なお、上流部位１４ａと下流部位１４ｂとの間には、中間部位（テーパー部位）１４ｃによって直径が拡大する移行部が存在する。図６に示したサイレンサー１０では、内筒１４の内径を上流から下流へ向けて可変（ここでは拡大）させることによって、減衰特性の調整を行っている。

次に、図７および図８は、比較例のサイレンサー１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）の構成を示す断面図である。図７及び図８に示したサイレンサー１１０Ａ、１１０Ｂには、ヘルムホルツ共鳴器４０は形成されていない。さらに述べると、サイレンサー１１０Ａ、１１０Ｂのテールキャップ３５の内部は、空洞１４０になっているだけであり、すなわち、テールキャップ３５の内部は、テールパイプ３０の内部と連結されていない。

比較例のサイレンサー１１０Ａ、１１０Ｂは、他の部分は基本的に、図５に示した構造と同じである。なお、図８に示したサイレンサー１１０Ｂのテールパイプ３０は、図７に示したサイレンサー１１０Ａのテールパイプ３０よりも径が大きくて長い点が異なる。そして、図８に示したサイレンサー１１０Ｂの共振周波数は低周波に生じ、それゆえに、騒音上、不利となる。

なお、図７に示したサイレンサー１１０Ａでは、パンチングコーン３２（３２Ａ、３２Ｂ）が二段に設けられている。パンチングコーン３２Ａは、図５に示したパンチングコーン３２と同様である。一方、パンチングコーン３２Ｂは、その先端３６は塞がっている。また、パンチングコーン３２Ａは領域Ｐ２においてパンチング孔６４が形成されており、パンチングコーン３２Ｂは領域Ｐ３においてパンチング孔６４が形成されている。

一方、図８に示したサイレンサー１１０Ｂは、図５に示した構造と同様に、１個のパンチングコーン３２を有している。また、図７に示したテールパイプ３０は、図５に示した構造と同様のものである。

次に、図９を参照しながら、本実施形態のサイレンサー１０の効果について説明する。図９は、サイレンサー１０について本願考案者が検討を行った結果（シミュレーション結果）である。図９は、減衰特性を示すグラフであり、縦軸が減衰レベル（ｄＢ）で、横軸が周波数（Ｈｚ）である。ここで検討を行ったサイレンサーは、図５に示した構造１０（実施例１）、図６に示した構造１０（実施例２）、図７に示した構造１１０Ａ（比較例１）、および、図８に示した構造１１０Ｂ（比較例２）である。なお、実施例１および実施例２におけるヘルムホルツ共鳴器４０に充填されたグラスウール７２の密度（見掛け密度）は同じである。

図９に示すように、本実施形態のサイレンサー（実施例１、実施例２）の減衰特性の方が、比較例１、２と比較して良好なことがわかる。すなわち、本実施形態の構成（実施例１、２）によれば、比較例１の周波数ｆ（Ａ）の減衰レベル（ｄＢ）よりも低くすることができ、また、比較例２の周波数ｆ（Ｂ）の減衰レベル（ｄＢ）よりも低くすることができる。また、他の周波数領域でも、総じて、本実施形態の構成（実施例１、２）の減衰特性が良好であることがわかる。

図１０は、図５に示した構成におけるヘルムホルツ共鳴器４０に充填された吸音材（グラスウール）７２の密度（見掛け密度）を変化させた結果である。実施例１、比較例２は上述の通りである。比較例３は、実施例１のグラスウール７２が充填されていないもの（すなわち、０ｋｇ／ｍ^３）である。実施例３および４は、それぞれ、実施例１のグラスウール７２の密度と比べて、１／３倍、４／３倍であるものである。ここで、吸音材（グラスウール）７２の見掛け密度とは、ヘルムホルツ共鳴器４０の容積（ｍ^３）に対して導入された吸音材７２の質量（ｋｇ）で表した密度である。

図１０に示すように、ヘルムホルツ共鳴器４０の無い比較例２と比べて、ヘルムホルツ共鳴器４０のある比較例３（ただし、吸音材は無し）は、周波数ｆ（Ｃ）の減衰レベルを大きく下げることができる。しかしながら、比較例３では、周波数ｆ（Ｄ）に新たなピークが発生し、バランスを崩してかえって減衰特性を悪くしてしまっている。一方、本実施形態の実施例１、３、４では、そのような新たなピークの発生を防止し、比較例１、比較例３よりも良好な減衰特性を発揮している。

本実施形態の構成によれば、サイレンサー１０にヘルムホルツ共鳴器４０が設けられており、そのヘルムホルツ共鳴器４０に吸音材７２が充填されている。したがって、ヘルムホルツ共鳴器４０によって減衰特性を向上させるとともに、ヘルムホルツ共鳴器４０によって新たに発生した共振周波数ピークのレベルを、ヘルムホルツ共鳴器４０に吸音材７２を充填することによって抑制することができる。その結果、マフラー重量の増大を抑制するためにサイレンサーの容量を大きくできない場合であっても、消音効果を高めることができる。特に、本実施形態の構成によれば、ヘルムホルツ共鳴器４０をテールキャップ３５内に形成することによって、サイレンサーの容量が必要以上に大きくならないようにされており、その点でも技術的価値が大きい。

次に、図１１から図１４を参照しながら、本実施形態の改変例について説明する。図１１（ａ）は、本実施形態のサイレンサー１０の改変例の断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図１１に示した改変例１０は、基本的に、図５に示した構成と同様であり、テールキャップ３５内にヘルムホルツ共鳴器４０が形成されている。ただし、図１１に示した改変例は、テールパイプ３０の下流側に（開口端側に）貫通孔６２が形成されている点において図５に示した構成と異なる。図１１に示した例では、貫通孔６２の数は１６個である。

また、図１２（ａ）は、本実施形態のサイレンサー１０の改変例の断面図であり、図１２（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、図１２（ａ）中のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。さらに、図１３（ａ）は、本実施形態のサイレンサー１０の改変例の断面図であり、図１３（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、図１３（ａ）中のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

図１２及び図１３に示した改変例１０は、テールパイプ３０の中央部（図５に示した構成と同様な位置）に貫通孔６２ｂが形成されるとともに、図１１と同様にテールパイプ３０の下流側に（開口端側に）貫通孔６２ｃが形成されている点において、上記例と異なる。図１２に示した例では、貫通孔６２ｂの数は８個で、貫通孔６２ｃの数は８個である。一方、図１３に示した例では、貫通孔６２ｂの数は４個で、貫通孔６２ｃの数は４個である。

図１４は、本実施形態のサイレンサー（改変例）１０の効果を説明するためのグラフであり、図９及び図１０と同様のものである。比較対照のサイレンサーは、上述の比較例１、比較例２、実施例１、ならびに、図１１に示した構造（実施例５）、図１２に示した構造（実施例６）、図１３に示した構造（実施例７）である。なお、実施例１および実施例５〜７におけるヘルムホルツ共鳴器４０に充填されたグラスウール７２の密度（見掛け密度）は、同じである。

図１４に示すように、本実施形態のサイレンサー（実施例１、実施例５〜７）の減衰特性の方が、比較例１、２と比較して良好なことがわかる。実施例の中でも、テールパイプ３０の下流側だけに（開口端側に）貫通孔６２を設けた実施例５よりも、少なくとも中央部に貫通孔６２を設けた実施例１、６、７の方が、減衰特性が良好になることがわかる。

さらに説明すると、貫通孔６２の適切な位置があり、音圧の高いところに形成するのが好ましい。つまり、テールパイプ管長の１次のピークレベルを下げるためには、当該１次の音圧が高くなる部位となるテールパイプの略中央に、貫通孔６２を設けると良い。一方で、開口端付近における貫通孔６２の影響は少なくなる。

ただし、製造条件や他の条件にあわせて、任意の位置に貫通孔６２を形成することは可能である。例えば、テールパイプ管長の２次のピークレベルを下げるために、1次のピークレベルの低減の効果とあわせて、３／４の位置に追加で貫通孔６２を開けることも可能である。なお、図１１及び図１２に示した例において、貫通孔６２ｂと貫通孔６２ｃとの数は同じでなくても、違うものにしてもよい。

続いて、図１５から図１８も参照しながら、さらに本実施形態の改変例について説明する。図１５（ａ）〜図１７（ａ）は、それぞれ、本実施形態のサイレンサー１０の改変例の断面図であり、各図（ｂ）及び（ｃ）は、各図（ａ）中のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図１５〜図１７に示した構成では、中央部の貫通孔６２ｂの数と、下流側（開口端側）の貫通孔６２ｃの数とが異なるようにしている。より具体的には、これらの構成では、中央部の貫通孔６２ｂの数が、下流側（開口端側）の貫通孔６２ｃの数よりも多くなるようにしている。

図１５〜図１７に示した貫通孔６２ｂ、６２ｃの直径は同じである。図１５に示した貫通孔６２ｂの数は８個で、貫通孔６２ｃの数は４個である。図１６に示した貫通孔６２ｂの数は８個で、貫通孔６２ｃの数は２個である。そして、図１７に示した貫通孔６２ｂの数は８個で、貫通孔６２ｃの数は１個である。すなわち、図１５〜図１７においては、貫通孔６２ｂの数は固定して（８個で固定）、貫通孔６２ｃの数を変えている。

図１８は、図１５〜図１７に示した構造の効果を説明するためのグラフである。比較対照のサイレンサーは、上述の比較例３、実施例１、ならびに、図１５に示した構造（実施例８）、図１６に示した構造（実施例９）、図１７に示した構造（実施例１０）である。

図１８から、中央に位置する貫通孔６２ｂの数を固定（８個で固定）すると、端部に位置する貫通孔６２ｃの数を変えても、減衰特性に大きな影響を与えないことが理解できる。

なお、図１８には、実施例８〜１０に示した構成に加えて、それらのヘルムホルツ共鳴器４０にグラスウール７２が充填されていない構成も、それぞれ、比較例８〜１０として表記している。また、実施例１および実施例８〜１０におけるヘルムホルツ共鳴器４０に充填されたグラスウール７２の密度（見掛け密度）は、それぞれ同じである。

加えて、図１９及び図２０も参照しながら、本実施形態の改変例を続けて説明する。図１９（ａ）及び図２０（ａ）は、それぞれ、本実施形態のサイレンサー１０の改変例の断面図であり、各図（ｂ）及び（ｃ）は、各図（ａ）中のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

図１９及び図２０に示した構成では、中央部の貫通孔６２ｂの数と、下流側（開口端側）の貫通孔６２ｃの数とが異なるようにしている。図１９及び図２０に示した貫通孔６２ｂ、６２ｃの直径はそれぞれ同じである。図１９に示した貫通孔６２ｂの数は１６個で、貫通孔６２ｃの数は８個である。図２０に示した貫通孔６２ｂの数は４個で、貫通孔６２ｃの数は８個である。

図１９に示した例では、中央部の貫通孔６２ｂの数が、下流側（開口端側）の貫通孔６２ｃの数よりも多い。一方、図２０に示した例では、中央部の貫通孔６２ｂの数が、下流側（開口端側）の貫通孔６２ｃの数よりも少ない。なお、貫通孔６２ｃの数は固定して（８個で固定）、貫通孔６２ｂの数を変えている。

図２１は、図１９及び図２０に示した構造の効果を説明するためのグラフである。比較対照のサイレンサーは、上述の比較例３、実施例１、ならびに、図１９に示した構造（実施例１１）、図２０に示した構造（実施例１２）である。実施例６および比較例６は上述した通りである。

図２１から、中央に位置する貫通孔６２ｂの数を変えることによって、減衰特性を変化させることができるが理解できる。すなわち、中央に位置する貫通孔６２ｂの面積の変化は、端部に位置する貫通孔６２ｃのそれよりも、減衰特性に大きな影響を与えるので、その結果、減衰特性を変化させることができる。

なお、実施例１１及び１２に示した構成に加えて、それらのヘルムホルツ共鳴器４０にグラスウール７２が充填されていない構成も、それぞれ、比較例１１及び１２として表記している。なお、実施例１および実施例１１及び１２におけるヘルムホルツ共鳴器４０に充填されたグラスウール７２の密度（見掛け密度）は、それぞれ同じである。

＜実施形態２＞
次に、図２２から図２５を参照しながら、本考案の実施形態２に係るサイレンサー１０の構成およびその効果について説明をする。上述した実施形態１においては、サイレンサー１０にヘルムホルツ共鳴器４０を設けた例を説明したが、この実施形態２では、サイレンサー１０にサイドブランチ４５を設けた例について説明する。

図２２（ａ）は、本実施形態２におけるサイドブランチ４５を設けたサイレンサー１０の断面図であり、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図２２に示したサイレンサー１０では、サイレンサー１０の後部にテールパイプ３０が配置されており、そのテールパイプ３０の外周にはサイドブランチ用パイプ３１が形成されている。また、サイレンサー１０の後部に位置するテールパイプ３０及びサイドブランチ用パイプ３１は、テールキャップ３５によって覆われている。

本実施形態の構成では、テールパイプ３０とサイドブランチ用パイプ３１とによってサイドブランチ４５が形成されている。この例において、サイドブランチ４５の断面積は、テールパイプ３０内の断面積と略等しい。両者の断面積を略等しくすることによって、テールパイプ３０の音のエネルギーをサイドブランチ４５へ取り込みやすくすることができる。また、テールパイプ３０の領域Ｐ５においてスリット（例えば、パンチング孔による開口）６４が形成されており、テールパイプ３０とサイドブランチ４５とがつながっている。この例では、テールパイプ３０の中央部にスリット６４を開けて、スリット６４の面積は、サイドブランチ４５の断面積と略同じになるようにしている。なお、サイドブランチ用パイプ３１と仕切板１３とテールキャップ３５とによって囲まれた空洞１４０は、テールパイプ３０につながっていない。

図２２に示した例では、サイドブランチ４５は、テールパイプ３０とサイドブランチ用パイプ３１とによって形成されているので、サイドブランチ４５の長さに依存して、図４に示したサイドブランチ長さｌが導かれる。

また、この例の内筒１４は、上流側（１４ａ）から下流側（１４ｂ）へ向かうに従って直径が大きくなるように構成されている。加えて、内筒１４とテールパイプ３０との間には隙間（空気層）６５が設けられている。

図２３（ａ）は、本実施形態のサイレンサー１０の改変例の断面図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図２３に示した例は、図２２に示した例よりも、サイドブランチ４５の長さが長くなるように構成されている。この例では、テールパイプ３０とサイドブランチ用パイプ３１とは、同じ長さとなっている。この例では、サイドブランチ４５の断面積は、テールパイプ３０内の断面積の略半分にしている。また、テールパイプ３０の中央部にスリット６４を開けて、サイドブランチ４５の長さをテールパイプ３０と同じにすることによって、サイドブランチ２本分の効果を意図した構造となっている。

また、図２３に示した例の内筒１４は、上流側（１４ａ）と下流側（１４ｂ）との間にテーパー部１４ｃを設けて、上流側（１４ａ）から下流側へと向かうに従って直径が大きくなるように構成されている。

図２４は、本実施形態のサイレンサー１０の改変例の断面図である。図２４に示した例は、図２３に示した例よりも、サイドブランチ４５の長さが短くなるように構成されている。この例では、サイドブランチ４５の断面積は、テールパイプ３０内の断面積の略半分にしている。また、テールパイプ３０の中央部にスリット６４を開けて、サイドブランチ４５の長さをテールパイプ３０の略半分とすることによって、サイドブランチ１本分の効果を意図した構造となっている。

図２２から図２４に示した３つの構造例は、それぞれ、減衰性能が異なる。したがって、種々の制約条件下で、要求される減衰特性を満足する構造を採用することができる。なお、図２２及び図２４に示したサイドブランチ４５は、下流側ではなく、上流側に設ける場合もある。

次に、図２５を参照しながら、本実施形態２に係るサイドブランチ４５を有するサイレンサー１０の効果について説明する。比較対照のサイレンサーは、図２２に示した構造（実施例１３）、図２３に示した構造（実施例１４）、図２４に示した構造（実施例１５）、図８に示した構造（比較例２）である。図８に示したテールパイプ３０の直径、厚さ、長さは、図２２に示した例と同じである。

また、実施例１３〜１５に示した構成に加えて、それらのサイドブランチ４５にグラスウール７２が充填されていない構成も、それぞれ、比較例１３〜１５として表記している。なお、実施例１３〜１５におけるサイドブランチ４５に充填されたグラスウール７２の密度（見掛け密度）は、それぞれ同じである。

上述した実施形態１と同様に、本実施形態２に係るサイドブランチ４５を有するサイレンサー（実施例１３〜１５）の減衰特性の方が、比較例２および比較例１３〜１５と比較して良好なことがわかる。まず、本実施形態の実施例１３〜１５と、比較例２とを比べると、本実施形態の構成（実施例１３〜１５）によれば、比較例２の周波数ｆ（Ｅ）の減衰レベル（ｄＢ）よりも低くすることができる。また、他の周波数領域でも、比較例２よりも、総じて、本実施形態の構成（実施例１３〜１５）の減衰特性が良好であることがわかる。

図２５に示すように、サイドブランチ４５の無い比較例２と比べて、サイドブランチ４５のある比較例１３〜１５（ただし、吸音材は無し）は、周波数帯域ｆ（Ｇ）の減衰レベルを大きく下げることができる。しかしながら、比較例１３〜１５では、周波数ｆ（Ｈ）・ｆ（Ｆ）に新たなピークが発生して、減衰特性を悪くしてしまっている。一方、本実施形態の実施例１３〜１５は、そのような新たなピークの発生を防止し、比較例１３〜１５よりも良好な減衰特性を得ている。

次に、図２６は、サイドブランチ４５に充填された吸音材（グラスウール）７２の密度（見掛け密度）を変化させた結果を示している。比較例２、比較例１３は上述の通りである。すなわち、比較例２は、サイドブランチ４５が形成されていないもので、比較例１３は、実施例１３のサイドブランチ４５にグラスウール７２が充填されていないもの（すなわち、０ｋｇ／ｍ^３）である。実施例１６から１９は、それぞれ、実施例１３のグラスウール７２の密度と比べて、それぞれ、３倍、２倍、１倍、１／２倍であるものである。なお、ここで実施例１３と実施例１８は同じものである。また、吸音材（グラスウール）７２の見掛け密度とは、サイドブランチ４５の容積（ｍ^３）に対して導入された吸音材７２の質量（ｋｇ）で表した密度である。

図２６に示すように、本実施形態の構成（実施例１６〜１９）は、サイドブランチ４５の無い比較例２と比べて、減衰レベルを下げることができるとともに、サイドブランチ４５のある比較例１３（ただし、吸音材は無し）と比べて、新たなピークの発生を防止して良好な減衰特性を発揮している。

次に、図２７及び図２８を参照しながら、更なる例（比較例２１０）を含めて説明を続ける。図２７（ａ）は、比較例２１０の断面図であり、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図２７に示した比較例２１０は、テールパイプ３０の領域Ｐ６にパンチング孔６６が形成されており、そのパンチング孔６６を介して、テールパイプ３０と空間１４５とがつながっている特徴を有している。そして、パンチング孔６６は、全域にわたって配列されている。この例の場合、パイプ３１にて覆われる全ての範囲にパンチング孔６６が形成されている。ここで、空間１４５は、上述した共鳴器となるサイドブランチ４５ではなく、隙間にすぎない。ただし、空間１４５には、サイドブランチ４５と比較するために吸音材７２が充填されている。

なお、図２７に示したテールパイプ３０の直径、厚さ、長さは、図２２に示した例と同じである。

図２８は、図２７に示したサイレンサー２１０の効果を示している。比較対照のサイレンサーは、上述した比較例２、比較例１３、実施例１３と、図２７に示した構造（比較例２１０Ａ）である。また、それらに加えて、図２７に示した空間１４５にグラスウール７２が充填されていない構成も比較例２１０Ｂとして表記している。なお、実施例１３と比較例２１０Ａおける空間１４５に充填されたグラスウール７２の密度（見掛け密度）は、同じである。

図２８に示すように、実施例１３と比べると、図２７に示した比較例２１０Ａは減衰特性が悪いことがわかる。また、比較例１３、２１０Ｂの減衰特性も悪いことがわかる。

本実施形態の構成によれば、サイレンサー１０にサイドブランチ４５が設けられており、そのサイドブランチ４５に吸音材７２が充填されている。したがって、サイドブランチ４５によって減衰特性を向上させるとともに、サイドブランチ４５によって新たに発生した共振周波数ピークのレベルを、サイドブランチ４５に吸音材７２を充填することによって抑制することができる。その結果、マフラー重量の増大を抑制するためにサイレンサーの容量を大きくできない場合であっても、消音効果を高めることができる。また、本実施形態の構成によれば、サイドブランチ４５の少なくとも一部をテールキャップ３５内に形成することによって、サイレンサーの容量が必要以上に大きくならないようにされている。ただし、サイドブランチ４５は、テールキャップ３５が共鳴器として使用できない場合あるいはテールキャップ３５が存在しない場合にも、比較的容易に形成することができるので、その点でも技術的価値がある。

＜実施形態３＞
次に、本考案の他の実施形態３について説明する。図２９（ａ）は、本考案の実施形態３に係るサイレンサー１０の改変例の断面図であり、図２９（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、図２９（ａ）中のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

図２９に示したサイレンサー１０は、基本的に、図５に示した構成と同様であり、テールキャップ３５内にヘルムホルツ共鳴器４０が形成されている。ただし、図２９に示した構成では、内筒１４と外筒１２との間に中間筒１５が設けられている。内筒１４と中間筒１５との間には、ＳＵＳウールからなる吸音材７１が充填されており、中間筒１５と外筒１２との間は空気層７５となっている。中間筒１５の領域Ｐ１０には、パンチング孔６１が形成されている。また、この例の内筒１４は、上流側１４ａから下流側１４ｂへ径が小さくなる構造をしている。

ヘルムホルツ共鳴器４０の部分は、図５に示した構成とほぼ同様の構成である。ヘルムホルツ共鳴器４０内にはグラスウール７２が充填されている。テールパイプ３０とヘルムホルツ共鳴器４０とをつなぐ貫通孔６２は、１６個の円形である。

図３０は、図２９に示したサイレンサー１０の改変例を示している。図３０に示したサイレンサー１０は、貫通孔６２が長円形状（または略長円形状）をしている点が図２９に示した構造（貫通孔６２が円形）と異なる。なお、図３１（ａ）は、図３０中のＣ−Ｃ線の断面図であり、図３１（ｂ）は、貫通孔６２の形状を表している。長円形状の場合でも、開口部の面積が変化すれば、減衰特性に影響を与える。また、テールパイプ３０のネック形状は、一体のパイプ部材から構成する他、分割したパイプ部材を結合して構成してもよい。なお、貫通孔６２の長円形状はその形状・寸法を適宜変更することができる。

図３２は、本実施形態３に係るサイレンサー１０の効果を示している。比較対照のサイレンサーは、上述した比較例１、比較例２、実施例１と、図２９に示した構造（実施例３０）、図３０に示した構造（実施例３１）、実施例３２および実施例３３は、貫通孔６２の長円形状の幅を実施例３１と同じにして長さを順次短くしたものである。なお、実施例１と、実施例３０〜３３おけるヘルムホルツ共鳴器４０に充填されたグラスウール７２の密度（見掛け密度）は、それぞれ同じである。

図３２から、本実施形態３の構成（実施例３０〜３３）もまた、比較例１、比較例２と比較して良好な減衰特性を発揮することがわかる。

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、本考案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、本考案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。

本考案によれば、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。

１０ サイレンサー
１２ 外筒
１３ 仕切板
１４ 内筒
１５ 中間筒
２０ エキゾーストパイプ
２５ 触媒部
３０ テールパイプ
３１ サイドブランチ用パイプ
３２ パンチングコーン
３４ 開口孔
３５ テールキャップ
３６ 先端
４０ ヘルムホルツ共鳴器
４５ サイドブランチ
５０ エンジン
６０ パンチング孔
６１ パンチング孔
６２ 貫通孔
６４ パンチング孔
６６ パンチング孔
７０ 吸音材
７１ 吸音材
７２ 吸音材（グラスウール、ＳＵＳウール）
７５ 空気層
１００ 排気装置
１０００ 自動二輪車

Claims (6)

1. 鞍乗型車両用の排気装置であって、
   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
   を備え、
   前記サイレンサーは、ヘルムホルツ共鳴器およびサイドブランチからなる群から選択される少なくとも一方の共鳴器を備えており、且つ、
   前記共鳴器には、吸音材が充填されていることを特徴とする、排気装置。
2. 前記サイレンサーの後部には、テールパイプが配置されており、
   前記テールパイプは、テールキャップで覆われており、
   前記テールキャップ内に、前記共鳴器が形成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. 前記吸音材は、グラスウールまたはステンレスウールである、請求項１に記載の排気装置。
4. 前記吸音材は、前記共鳴器に起因して生じた共振周波数ピークのレベルを低減させることを特徴とする、請求項１に記載の排気装置。
5. 請求項１から４の何れか一つに記載の排気装置を備える、鞍乗型車両。
6. 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５に記載の鞍乗型車両

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