JP3334540B2 - 自動車用排気消音装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に備えら
れるエンジンの排気系から発する騒音の低減を図るため
の自動車用排気消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来の自動車用排気消音装置
としては、エンジンの低回転域から高回転域にわたっ
て、排気圧力損失を増大させることなく、排気騒音を低
減させるように、排気圧力に応動するバルブを設けて、
排気の流路を変えるようにしたものがある。

【０００３】この種の自動車用排気消音装置の先行技術
としては、ＷＯ９５／１３４６０号公報として開示され
たものや、図１８に示すようなものがある。

【０００４】これについて説明すると、筒状をしたマフ
ラ２０１の内部は各端板２０５、２０６により第一拡張
室２０２、第二拡張室２０３と、容積室２０４にそれぞ
れ仕切られる。

【０００５】図示しないエンジンからの排気ガスをマフ
ラ２０１へ導く排気導入管路として設けられるインレッ
トチューブ２０７は、その一端が第一拡張室２０２に開
口し、エンジンからの排気ガスを第一拡張室２０２に導
く。

【０００６】マフラ２０１からの排気ガスを外部に導く
排出管路として設けられるテールチューブ２１０は、そ
の一端が第二拡張室２０３に開口し、第二拡張室２０３
の排気ガスを外部に導く。

【０００７】共鳴要素として、容積室２０４は２本の首
管２１４を介して第一拡張室２０２に連通し、所定の周
波数の排気音を減衰する。

【０００８】第一拡張室２０２と第二拡張室２０３を連
通する連通管２１３を備える。

【０００９】容積室２０４と第二拡張室２０３を連通す
る連通管２１５を備え、連通管２１５を排気圧力により
開閉するバルブ２１６を備える。

【００１０】バルブ２１６が閉弁するエンジンの低回転
域に、第一拡張室２０２に流入した排気ガスの全量は連
通管２１３から第二拡張室２０３を経てテールチューブ
２１０を通って排出される。このとき、容積室２０４は
各首管２１４を介して第一拡張室２０２に連通し、所定
の周波数の排気音を減衰する共鳴要素として働く。

【００１１】エンジンの高回転域にバルブ２１６が開弁
すると、第一拡張室２０２に流入した排気ガスの一部は
各首管２１４を通って容積室２０４に流入し、容積室２
０４から連通管２１５を通って第二拡張室２０３に流入
し、第二拡張室２０３からテールチューブ２１０を通っ
て外部へと排出される。第一拡張室２０２に流入した排
気ガスの残りは連通管２１３を通って第二拡張室２０３
に流入し、第二拡張室２０３からテールチューブ２１０
を通って外部へと排出される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置にあっては、限られたマフラ２０１の容積
のなかで２つの拡張室２０２と２０３を画成する構造の
ため、各拡張室２０２，２０３の容積がそれぞれ小さく
なり、低周波数の排気音を十分に低減することが難し
い。

【００１３】また、低周波数の排気音を低減するため
に、連通管２１３を小径化することも考えられるが、高
回転時にマフラ２０１を通過する排気ガス量が多くなる
と、小径の連通管２１３を通過する排気ガスの気流音が
大きくなり、結果としてテールチューブ２１０から外部
に放出される排気音が大きくなってしまう。

【００１４】バルブ２１６が開いたときの音響経路は、
インレットチューブ２０７→第一拡張室２０２→連通管
２１３→第二拡張室２０３→テールチューブ２１０とな
る音響経路１と、インレットチューブ２０７→第一拡張
室２０２→各首管２１４→容積室２０４→連通管２１５
→バルブ２１６→第二拡張室２０３→テールチューブ２
１０となる音響経路２がある。

【００１５】音響経路２の共鳴系は音響経路１に対して
略１自由度系の共鳴器として作用することになり、その
反共鳴により圧力ピークが発生する。その反共鳴と同一
周波数で音響経路２にも圧力ピークが発生する。音響経
路１と音響経路２の位相関係を見ると、共鳴周波数を境
に、音響経路１側の位相が略１８０度ずれるため、音響
経路１と音響経路２の圧力波は略逆相である。それぞれ
の音圧レベルを比べると、反共鳴以降の音響経路２で発
生している音圧レベルは急激に小さくなる。したがっ
て、それぞれの音響経路１，２の圧力波が合成される合
流部では位相が逆相であるにもかかわらず、音圧レベル
差が大きいため、合成圧力波の音圧レベルは小さくなら
ず、結果としてテールチューブ２１０から外部に放出さ
れる排気音が大きくなってしまう。

【００１６】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、自動車用排気消音装置において、排気圧力損
失を増大させることなく、排気騒音を十分に低減するこ
とを目的とする。

【００１７】請求項１に記載の自動車用排気消音装置
は、エンジンの排気ガスを導入するインレットチューブ
と、前記排気ガスを外部に排出するテールチューブと、
インレットチューブとテールチューブが共に連通する拡
張室と、拡張室と第一首管を介して連通して、第一共鳴
器を構成する第一容積室と、拡張室と第二首管を介して
連通して、第二共鳴器を構成する第二容積室と、第一容
積室と第二容積室を連通する連通管と、第一容積室と第
二容積室の圧力差が大きくなるのに伴って前記連通管を
開くバルブとを備え、前記排気ガスが前記インレットチ
ューブから導入され、テールチューブから排出される間
に形成される二種の音響経路において、一方の音響経路
が他方に対し、前記第一共鳴器と第二共鳴器から構成さ
れた略２自由度系の共鳴器として作用するものとした。

【００１８】請求項２に記載の自動車用排気消音装置
は、請求項１に記載の発明において、前記第一首管をイ
ンレットチューブと一体的に形成し、インレットチュー
ブに拡張室に開口する複数の小孔を形成し、各小孔の開
口率を第一容積室の圧力が第二容積室より上昇するよう
に設定するものとした。

【００１９】請求項３に記載の自動車用排気消音装置
は、請求項１に記載の発明において、前記第一首管をイ
ンレットチューブと別体で形成し、第一首管をインレッ
トチューブと同軸上に配置し、第一首管とインレットチ
ューブの間に間隙を画成するものとした。

【００２０】請求項４に記載の自動車用排気消音装置
は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明におい
て、前記第二容積室を拡張室と第一容積室の間に配置
し、第一首管を第二容積室を貫通して設けるものとし
た。

【００２１】請求項５に記載の自動車用排気消音装置
は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明におい
て、前記拡張室を第二容積室と第一容積室の間に配置
し、連通管を拡張室を貫通して設けるものとした。

【００２２】請求項６に記載の自動車用排気消音装置
は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明におい
て、前記第一首管はインレットチューブから分岐して形
成するものとした。

【００２３】請求項７に記載の自動車用排気消音装置
は、請求項１から６のいずれか一つに記載の発明におい
て、前記容積室を仕切る端板を備え、前記バルブは端板
から突出する管状の弁座と、弁座に着座する弁体と、弁
体を閉弁方向に付勢するリターンスプリングとを備え、
弁座の内側に連通管を連通させるものとした。

【００２４】請求項８に記載の自動車用排気消音装置
は、請求項７に記載の発明において、前記弁体を回動可
能に支持する軸と、軸を支持するブラケットを備え、ブ
ラケットを弁座に一体的に形成するものとした。

【００２５】請求項９に記載の自動車用排気消音装置
は、請求項１から６のいずれか一つに記載の発明におい
て、前記容積室を仕切る端板を備え、前記バルブは端板
と一体的に形成される弁座と、弁座に着座する弁体と、
弁体を閉弁方向に付勢するリターンスプリングとを備
え、弁座の内側に連通管を連通させるものとした。

【００２６】請求項１０に記載の自動車用排気消音装置
は、請求項９に記載の発明において、前記連通管を弁体
と一体的に形成するものとした。

【００２７】

【発明の作用および効果】請求項１に記載の自動車用排
気消音装置において、バルブが閉弁するエンジン低回転
域に、インレットチューブから拡張室に流入した排気ガ
スの全部は拡張室からテールチューブを通って排出さ
れ、拡張室は排気音を減衰する拡張要素として働く。

【００２８】インレットチューブとテールチューブが共
通の拡張室に開口するため、拡張室の容積を限られたマ
フラの容積の範囲内で最大限に確保できる。このため、
インレットチューブから拡張室へとつながる容積の拡張
比が大きく、排気音を拡張作用により低減する効果を高
められる。

【００２９】このとき、第一容積室は、第一首管を介し
て拡張室に連通し、所定の周波数の排気音を減衰する第
一共鳴器を構成する。

【００３０】そして、第二容積室は、第二首管を介して
拡張室に連通し、所定の周波数の排気音を減衰する第二
共鳴器を構成する。

【００３１】エンジンの高回転域にバルブが開弁する
と、拡張室に流入した排気ガスの一部はテールチューブ
を通って外部へと排出される一方、拡張室に流入した排
気ガスの残りは第一首管を通って第一容積室に流入し、
第一容積室から連通管を通って第二容積室に流入し、第
二容積室から第二首管を通って拡張室へと流入し、拡張
室からテールチューブを通って外部へと排出される。こ
れにより、排気圧力損失の増大を抑えられ、エンジンの
出力向上がはかれる。

【００３２】バルブが開いたときの音響経路は、インレ
ットチューブ→拡張室→テールチューブとなる音響経路
１と、インレットチューブ→拡張室→第一首管→第一容
積室→連通管→第二容積室→第二首管→拡張室→テール
チューブとなる音響経路２がある。この二つの音響経路
１、２は共通の拡張室に対して音響的に開口端を有し、
音響経路２は音響経路１に対して略２自由度系の共鳴器
として作用することになるため、拡張室にて位相が１８
０度ずれ、かつ音圧レベルが略同等の圧力波を干渉させ
て、相殺することが可能となり、排気騒音の増大を抑え
ることができる。

【００３３】請求項２に記載の自動車用排気消音装置に
おいて、第一首管をインレットチューブと一体的に形成
することにより、第一首管の長さおよび開口径を十分に
大きく設定することが可能となる。共鳴器を構成する第
一首管の長さおよび開口径に対する設定自由度が大きく
確保される。また、インレットチューブの圧力脈動が第
一首管に直接に伝わるため、エンジンの低回転時に同期
した低次数成分に対する消音特性を高めて、車室内の排
気こもり音を低減することができる。

【００３４】また、第一首管とインレットチューブを一
体化することにより、加工費や組立費用を安価にするこ
とができる。

【００３５】各小孔の開口率を第一容積室の圧力が第二
容積室より上昇するように設定したため、エンジンの高
回転域にバルブが開弁すると、インレットチューブに導
かれる排気ガスの一部は拡張室からテールチューブを通
って外部へと排出される一方、排気ガスの残りは第一首
管を通って第一容積室に流入し、第一容積室から連通管
を通って第二容積室に流入し、第二容積室から第二首管
を通って拡張室へと流入し、拡張室からテールチューブ
を通って外部へと排出される。こうして排気ガスはマフ
ラ内で２系統に分流して排出されることにより、排気圧
力損失の増大を抑えられ、エンジンの出力向上がはかれ
る。

【００３６】請求項３に記載の自動車用排気消音装置に
おいて、バルブが閉弁するエンジン低回転域に、インレ
ットチューブから第一首管との間隙を通って拡張室に流
入した排気ガスの全部は拡張室からテールチューブを通
って排出され、拡張室は排気音を減衰する拡張要素とし
て働く。

【００３７】インレットチューブと第一首管の間に画成
される間隙は、その長さを大きく設定することが可能と
なる。これにより、小径のパイプをインレットチューブ
と拡張室の間に配置した場合と同様に、インレットチュ
ーブから拡張室にかけての拡張作用により排気音を減衰
する効果を高められる。

【００３８】このとき、第一容積室は、第一首管を介し
て拡張室に連通し、所定の周波数の排気音を減衰する第
一共鳴器を構成する。

【００３９】第一首管はインレットチューブと別体で形
成され、インレットチューブに嵌合する構造のため、第
一首管の長さおよび開口径を十分に大きく設定すること
が可能となり、低周波数の消音特性を向上できる。

【００４０】請求項４に記載の自動車用排気消音装置に
おいて、第一首管を第二容積室を貫通して設けたため、
その長さを大きくして、共鳴周波数をより低周波側に設
定することが可能となり、エンジンの低回転時に同期し
た低次数成分に対する消音特性を高めて、車室内の排気
こもり音を低減することができる。

【００４１】請求項５に記載の自動車用排気消音装置に
おいて、連通管は拡張室を貫通して設けられるため、そ
の長さを大きく設定することが可能となり、音響経路２
の消音特性が向上し、高回転域における排気騒音の低減
がはかれる。

【００４２】請求項６に記載の自動車用排気消音装置に
おいて、第一首管はインレットチューブから分岐して形
成される構造のため、第一首管の長さおよび開口径に対
する設定自由度が拡がり、低周波数の消音特性を向上で
きる。

【００４３】請求項７に記載の自動車用排気消音装置に
おいて、バルブは、端板から突出する管状の弁座を備
え、弁座の内側に連通管が連通する構造により、異なる
径の連通管に対して共通の弁座を用いることが可能とな
り、異なるエンジンに対して弁座を共通化して生産性を
高めることができる。

【００４４】請求項８に記載の自動車用排気消音装置に
おいて、バルブは軸を支持するブラケットを弁座と一体
的に形成することにより、バルブを端板等と独立したユ
ニット部品として設けることが可能となり、バルブの品
質向上がはかれる。

【００４５】請求項９に記載の自動車用排気消音装置に
おいて、弁座が端板と一体的に形成される構造により、
部品数を減らして、軽量化がはかれる。

【００４６】請求項１０に記載の自動車用排気消音装置
において、連通管が弁体と一体的に形成される構造によ
り、部品数を減らして、軽量化がはかれる。

【００４７】

【発明の実施形態】以下、本発明の第一の実施形態を添
付図面に基づいて説明する。

【００４８】図１に示すように、筒状をしたマフラ１の
内部は各端板５、６により拡張室２、第一容積室３、第
二容積室４にそれぞれ仕切られる。この実施形態では、
第一容積室３が拡張室２と第二容積室４の間に配置され
る。

【００４９】図示しないエンジンからの排気ガスをマフ
ラ１へ導く排気導入管路としてインレットチューブ７が
設けられる。インレットチューブ７は、後述する第一首
管１１と一体的に形成され、その途中に形成された多数
の小孔８を介して拡張室２に連通し、エンジンからの排
気ガスを拡張室２に導く。

【００５０】マフラ１からの排気ガスを外部に導く排出
管路として設けられるテールチューブ１０は、その一端
が拡張室２に開口し、拡張室２の排気ガスを外部に導
く。

【００５１】テールチューブ７の途中には吸音チャンバ
９が設けられる。吸音チャンバ９は多孔質管の周囲を包
む吸音材と、吸音材の周囲を覆う外筒を備えて、テール
チューブ７を通過する過程で排気音が吸音材により減衰
されるようになっている。

【００５２】共鳴要素として、第一容積室３は第一首管
１１を介して拡張室２に連通する。拡張室２の脈動圧力
が第一首管１１を介して第一容積室３に導かれ、所定の
周波数の排気音を減衰する。

【００５３】共鳴要素として、第一容積室３は第一首管
１１を介して拡張室２に連通する。拡張室２の脈動圧力
が第一首管１１を介して第一容積室３に導かれ、所定の
周波数の排気音を減衰する。

【００５４】同じく共鳴要素として、第二容積室４は第
二首管１２を介して拡張室２に連通する。拡張室２の脈
動圧力が第二首管１２を介して第二容積室４に導かれ、
所定の周波数の排気音を減衰する。第二首管１２は、端
板５，６を貫通して設けられる。

【００５５】第一容積室３と第二容積室４を連通する連
通管１３を備え、連通管１３を排気圧力により開閉する
バルブ１４を備える。連通管１３は端板６を貫通して設
けられる。

【００５６】各小孔８の開口率は第一容積室３の圧力が
第二容積室４より上昇するように設定される。

【００５７】バルブ１４は後述するようにエンジンの低
回転域にリターンスプリングの付勢力により閉弁し、エ
ンジンの高回転域に第一容積室３と第二容積室４の圧力
差が所定値を超えて上昇するとリターンスプリングに抗
して開弁するようになっている。

【００５８】図２、図３にも示すように、バルブ１４は
連通管１３の第二容積室４に開口する端部を開閉するよ
うに設けられる。

【００５９】端板６から第二容積室４に突出する管状の
弁座２０が設けられる。弁座２０は端板６に固着され
る。連通管１３は端板６を貫通し、弁座２０の内側に嵌
合している。

【００６０】なお、弁座２０は連通管１３と一体的に形
成してよい。この場合、部品数を減らして、軽量化がは
かれる。

【００６１】ラッパ状に拡径した弁座２０に着座する弁
体２２が設けられる。円盤状をした弁体２２の一端は軸
１８を介して回動可能に支持される。

【００６２】軸１８を支持するブラケット１９が設けら
れ、ブラケット１９はその一端が端板６に溶接等により
結合される。

【００６３】弁体２２を弁座２０に押し付け付勢するリ
ターンスプリング１７が設けられる。コイル状をしたリ
ターンスプリング１７は軸１８を挿通して設けられる。
リターンスプリング１７はその一端が弁体２２に当接
し、その他端がブラケット１９に当接し、その弾性復元
力により弁体２２を弁座２０に押し付けるようになって
いる。第一容積室３と第二容積室４の圧力差が所定値を
超えて上昇すると、リターンスプリング１７に抗して弁
体２２が、図３に２点鎖線で示すように、弁座２１から
離れるようになっている。

【００６４】弁座２１の弁体２２に対する接合部には緩
衝材２１が取付けられる。環状をした緩衝材２１は弾性
材により形成され、弁体２２が弁座２１に着座するとき
の衝撃を吸収し、打音を小さくしている。緩衝材２１を
設けなくても、弁体２２が弁座２１に着座するときに生
じる打音が十分に小さい場合は、緩衝材２１を廃止して
もよい。

【００６５】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００６６】バルブ１４が閉弁するエンジン低回転域
に、拡張室２に流入した排気ガスの全部は拡張室２から
テールチューブ１０を通って排出される。すなわち、排
気ガスの流れる経路は、インレットチューブ７→小孔８
→拡張室２→テールチューブ１０となり、拡張室２は排
気音を減衰する拡張要素として働く。

【００６７】インレットチューブ７とテールチューブ１
０が共通の拡張室２に開口しているため、拡張室２の容
積を限られたマフラ１の容積の範囲内で最大限に確保す
ることができる。このため、インレットチューブ７から
各小孔８を介して拡張室２へとつながる容積の拡張比が
大きく、排気音をマフラ１内における拡張作用により低
減する効果を高められる。

【００６８】このとき、第一容積室３は、第一首管１１
を介して拡張室２に連通し、所定の周波数の排気音を減
衰する第一共鳴器を構成する。第一首管１１はインレッ
トチューブ７に一体的に形成されているため、その長さ
および開口径を十分に大きく設定することが可能とな
る。また、インレットチューブ７の圧力脈動が第一首管
１１に直接に伝わるため、低周波数の消音特性を向上で
きる。

【００６９】また、第二容積室４は、第二首管１２を介
して拡張室２に連通し、所定の周波数の排気音を減衰す
る第二共鳴器を構成する。第二首管１２は第一容積室３
を貫通して設けられるため、その長さおよび開口径を十
分に大きく設定することが可能となり、低周波数の消音
特性を向上できる。

【００７０】すなわち、共鳴器を構成する第一首管１１
と第二首管１２の長さおよび開口径に対する設定自由度
が大きく確保されることにより、エンジンの低回転時に
同期した低次数成分に対する消音特性を高めて、車室内
の排気こもり音を低減することができる。

【００７１】各小孔８の開口率を第一容積室３の圧力が
第二容積室４より上昇するように設定したため、エンジ
ンの高回転域にバルブ１４が開弁すると、インレットチ
ューブ７から導かれる排気ガスの一部は拡張室２からテ
ールチューブ１０を通って外部へと排出される一方、排
気ガスの残りは第一首管１１を通って第一容積室３に流
入し、第一容積室３から連通管１３を通って第二容積室
４に流入し、第二容積室４から第二首管１２を通って拡
張室２へと流入し、拡張室２からテールチューブ１０を
通って外部へと排出される。こうして排気ガスはマフラ
１内で２系統に分流して排出されることにより、排気圧
力損失の増大を抑えられ、エンジンの出力向上がはかれ
る。

【００７２】バルブ１４が開いたときの音響経路は、イ
ンレットチューブ７→小孔８→拡張室２→テールチュー
ブ１０となる経路１と、インレットチューブ７→拡張室
２→第一首管１１→第一容積室３→連通管１３→第二容
積室４→第二首管１２→拡張室２→テールチューブ１０
となる経路２がある。この二つの音響経路は共通の拡張
室２に対して音響的に開口端を有するため、二つの共鳴
系がお互いの音響経路に作用し合う。音響経路２は音響
経路１に対し、略２自由度系の共鳴器として作用するこ
とになり、二つの共鳴周波数が存在する。そのうちの一
つの共鳴周波数はバルブ１４がマフラ１内部の圧力に応
じて開く開度によって決定され、バルブ１４の開度が大
きくなるにつれ、高周波へ移動し、反共鳴のピークも移
動する。反共鳴の圧力ピークが移動することにより、音
響経路２の反共鳴以降の音圧レベルが大きくなるため、
音響経路１と音圧レベルが同等となる領域が２つの反共
鳴ピーク間となる。位相関係を見ると、１自由度の場合
と同様に、最初の共鳴周波数を境に音響経路１の位相が
１８０度ずれ、次の共鳴周波数を境にさらに１８０度ず
れるため同相となる。したがって、反共鳴ピーク間では
位相が逆相で、かつ音圧レベルが略同等となることか
ら、この反共鳴ピーク間での周波数帯の圧力波はテール
チューブ１０内の音響経路１と音響経路２の合流部であ
る拡張室２にて干渉し、相殺し合うことで合成された圧
力は非常に小さくなる。結果として、テールチューブ１
０から発生する排気騒音が大幅に低減され、バルブ１４
が開いても排気騒音の増大を防止でき、かつ排気圧力損
失を増大させないため、エンジンの出力向上がはかれ
る。

【００７３】バルブ１４は、端板６から突出する管状の
弁座２０が設けられ、弁座２０の内側に連通管１３が連
通する構造により、異なる径の連通管１３に対して共通
の弁座２０を用いることが可能となり、異なるエンジン
に対して弁座２０を共通化して生産性を高めることがで
きる。

【００７４】なお、他の実施形態として、図４、図５に
も示すように、バルブ１４は軸１８を支持するブラケッ
ト２９を弁座２０と一体的に形成してもよい。

【００７５】これにより、バルブ１４を端板６等と独立
したユニット部品として設けることが可能となり、バル
ブ１４の品質向上がはかれる。

【００７６】次に、図６に示す実施形態について説明す
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。

【００７７】マフラ１の内部は各端板５、６により拡張
室２、第二容積室４、第一容積室３にそれぞれ仕切られ
る。この実施形態では、第二容積室４が拡張室２と第一
容積室３の間に配置される。すなわち、前記実施形態と
は、第一容積室３と第二容積室４の位置が入れ替わって
いる。

【００７８】共鳴要素として、第一容積室３は第一首管
１１を介して拡張室２に連通する。第一首管１１はイン
レットチューブ７に一体的に形成される。これにより、
拡張室２の脈動圧力が第一首管１１を介して第一容積室
３に導かれ、所定の周波数の排気音を減衰する。

【００７９】第一首管１１の両端が開口する拡張室２と
第一容積室３の間に第二容積室４が設けられているた
め、第一首管１１は第二容積室４を貫通して設けられ
る。

【００８０】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００８１】バルブ１４が閉弁するエンジン低回転域
に、拡張室２に流入した排気ガスの全部は拡張室２から
テールチューブ１０を通って排出される。すなわち、排
気ガスの流れる経路は、インレットチューブ７→小孔８
→拡張室２→テールチューブ１０となり、拡張室２は排
気音を減衰する拡張要素として働く。

【００８２】このとき、第一容積室３は、第一首管１１
を介して拡張室２に連通し、所定の周波数の排気音を減
衰する第一共鳴器を構成する。第一首管１１はインレッ
トチューブ７に一体的に形成されているため、その長さ
および開口径を十分に大きく設定することが可能とな
り、低周波数の消音特性を向上できる。

【００８３】本実施形態において、第一首管１１は第二
容積室４を貫通して設けられるため、その長さを大きく
して、共鳴周波数をより低周波側に設定することが可能
となり、エンジンの低回転時に同期した低次数成分に対
する消音特性を高めて、車室内の排気こもり音を低減す
ることができる。

【００８４】次に、図７に示す実施形態について説明す
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。

【００８５】マフラ１の内部は各端板６、５により第二
容積室４、拡張室２、第一容積室３にそれぞれ仕切られ
る。この実施形態では、拡張室２が第一容積室３と第二
容積室４の間に配置される。

【００８６】第一容積室３と第二容積室４を連通する連
通管１３を備え、連通管１３を排気圧力により開閉する
バルブ１４を備える。

【００８７】連通管１３の両端が開口する第一容積室３
と第二容積室４の間に拡張室２が設けられているため、
連通管１３は拡張室２を貫通して設けられる。

【００８８】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００８９】エンジンの高回転域にバルブ１４が開弁す
ると、拡張室２に流入した排気ガスの一部はテールチュ
ーブ１０を通って外部へと排出される。このとき、拡張
室２に流入した排気ガスの残りは第一首管１１を通って
第一容積室３に流入し、第一容積室３から連通管１３を
通って第二容積室４に流入し、第二容積室４から第二首
管１２を通って拡張室２へと流入し、拡張室２からテー
ルチューブ１０を通って外部へと排出される。

【００９０】バルブ１４が開いたときの音響経路は、イ
ンレットチューブ７→小孔８→拡張室２→テールチュー
ブ１０となる経路１と、インレットチューブ７→拡張室
２→第一首管１１→第一容積室３→連通管１３→第二容
積室４→第二首管１２→拡張室２→テールチューブ１０
となる経路２がある。

【００９１】この二つの音響経路１、２は共通の拡張室
２に対して音響的に開口端を有し、音響経路２は音響経
路１に対して略２自由度系の共鳴器として作用すること
になるため、拡張室２にて位相が１８０度ずれ、かつ音
圧レベルが略同等の圧力波を干渉させて、相殺すること
が可能となる。

【００９２】本実施形態において、連通管１３は拡張室
２を貫通して設けられるため、その長さを大きく設定す
ることが可能となり、上記音響経路２の消音特性が向上
し、高回転域における排気騒音の低減がはかれる。

【００９３】次に、図８に示す実施形態について説明す
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。

【００９４】共鳴要素として、第一容積室３は第一首管
１１を介して拡張室２に連通する。拡張室２の脈動圧力
が第一首管１１を介して第一容積室３に導かれ、所定の
周波数の排気音を減衰する。

【００９５】排気導入管路としてインレットチューブ７
が設けられる。インレットチューブ７は、第一首管１１
と別体で形成され、その端部が第一首管１１の内側に間
隙２８を持って嵌合される。

【００９６】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００９７】バルブ１４が閉弁するエンジン低回転域
に、拡張室２に流入した排気ガスの全部は拡張室２から
テールチューブ１０を通って排出される。すなわち、排
気ガスの流れる経路は、インレットチューブ７→間隙２
８→拡張室２→テールチューブ１０となり、拡張室２は
排気音を減衰する拡張要素として働く。

【００９８】間隙２８はインレットチューブ７と第一首
管１１の間に画成されるため、間隙２８の長さを大きく
設定することが可能となる。これにより、小径のパイプ
をインレットチューブ７と拡張室２の間に配置したのと
同様に、上記間隙２８から拡張室２にかけての拡張作用
により排気音を減衰する効果を高められる。

【００９９】このとき、第一首管１１は第一容積室３を
拡張室２に連通して、所定の周波数の排気音を減衰する
第一共鳴器を構成する。

【０１００】第一首管１１はインレットチューブ７と別
体で形成され、インレットチューブ７の外側に嵌合する
構造のため、第一首管１１の長さおよび開口径を十分に
大きく設定することが可能となり、低周波数の消音特性
を向上できる。

【０１０１】次に、図９に示す実施形態について説明す
る。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。

【０１０２】マフラ１の内部は各端板５、６により拡張
室２、第二容積室４、第一容積室３にそれぞれ仕切られ
る。この実施形態では、第二容積室４が拡張室２と第一
容積室３の間に配置される。

【０１０３】共鳴要素として、第一容積室３は第一首管
１１を介して拡張室２に連通する。拡張室２の脈動圧力
が第一首管１１を介して第一容積室３に導かれ、所定の
周波数の排気音を減衰する。

【０１０４】排気導入管路としてインレットチューブ７
が設けられる。インレットチューブ７は、第一首管１１
と別体で形成され、その端部が第一首管１１の内側に間
隙２８を持って嵌合される。

【０１０５】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【０１０６】バルブ１４が閉弁するエンジン低回転域
に、拡張室２に流入した排気ガスの全部は拡張室２から
テールチューブ１０を通って排出される。すなわち、排
気ガスの流れる経路は、インレットチューブ７→間隙２
８→拡張室２→テールチューブ１０となり、拡張室２は
排気音を減衰する拡張要素として働く。

【０１０７】間隙２８はインレットチューブ７と第一首
管１１の間に画成されるため、間隙２８の長さを大きく
設定することが可能となる。これにより、小径のパイプ
をインレットチューブ７と拡張室２の間に配置したのと
同様に、上記間隙２８から拡張室２にかけての拡張作用
により排気音を減衰する効果を高められる。

【０１０８】このとき、第一容積室３は、第一首管１１
を介して拡張室２に連通し、所定の周波数の排気音を減
衰する第一共鳴器を構成する。第一首管１１はインレッ
トチューブ７と同軸上に配置されているため、その長さ
および開口径を十分に大きく設定することが可能とな
り、低周波数の消音特性を向上できる。

【０１０９】第一首管１１は第二容積室４を貫通して設
けられるため、その長さを大きくして、共鳴周波数をよ
り低周波側に設定することが可能となり、エンジンの低
回転時に同期した低次数成分に対する消音特性を高め
て、車室内の排気こもり音を低減することができる。

【０１１０】次に、図１０に示す実施形態について説明
する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。

【０１１１】マフラ１の内部は各端板６、５により第二
容積室４、拡張室２、第一容積室３にそれぞれ仕切られ
る。この実施形態では、拡張室２が第一容積室３と第二
容積室４の間に配置される。

【０１１２】共鳴要素として、第一容積室３は第一首管
１１を介して拡張室２に連通する。拡張室２の脈動圧力
が第一首管１１を介して第一容積室３に導かれ、所定の
周波数の排気音を減衰する。

【０１１３】排気導入管路としてインレットチューブ７
が設けられる。インレットチューブ７は、第一首管１１
と別体で形成され、その端部が第一首管１１の内側に間
隙２８を持って嵌合される。

【０１１４】第一容積室３と第二容積室４を連通する連
通管１３を備え、連通管１３を排気圧力により開閉する
バルブ１４を備える。

【０１１５】連通管１３の両端が開口する第一容積室３
と第二容積室４の間に拡張室２が設けられているため、
連通管１３は拡張室２を貫通して設けられる。

【０１１６】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【０１１７】バルブ１４が閉弁するエンジン低回転域
に、拡張室２に流入した排気ガスの全部は拡張室２から
テールチューブ１０を通って排出される。すなわち、排
気ガスの流れる経路は、インレットチューブ７→間隙２
８→拡張室２→テールチューブ１０となり、拡張室２は
排気音を減衰する拡張要素として働く。

【０１１８】間隙２８はインレットチューブ７と第一首
管１１の間に画成されるため、間隙２８の長さを大きく
設定することが可能となる。これにより、小径のパイプ
をインレットチューブ７と拡張室２の間に配置したのと
同様に、上記間隙２８から拡張室２にかけての拡張作用
により排気音を減衰する効果を高められる。

【０１１９】このとき、第一容積室３は、第一首管１１
を介して拡張室２に連通し、所定の周波数の排気音を減
衰する第一共鳴器を構成する。第一首管１１はインレッ
トチューブ７と同軸上に配置されているため、その長さ
および開口径を十分に大きく設定することが可能とな
り、低周波数の消音特性を向上できる。

【０１２０】第一首管１１は第二容積室４を貫通して設
けられるため、その長さを大きくして、共鳴周波数をよ
り低周波側に設定することが可能となり、エンジンの低
回転時に同期した低次数成分に対する消音特性を高め
て、車室内の排気こもり音を低減することができる。

【０１２１】エンジンの高回転域にバルブ１４が開弁す
ると、拡張室２に流入した排気ガスの一部はテールチュ
ーブ１０を通って外部へと排出される。このとき、拡張
室２に流入した排気ガスの残りは第一首管１１を通って
第一容積室３に流入し、第一容積室３から連通管１３を
通って第二容積室４に流入し、第二容積室４から第二首
管１２を通って拡張室２へと流入し、拡張室２からテー
ルチューブ１０を通って外部へと排出される。

【０１２２】バルブ１４が開いたときの音響経路は、イ
ンレットチューブ７→間隙２８→拡張室２→テールチュ
ーブ１０となる経路１と、インレットチューブ７→拡張
室２→第一首管１１→第一容積室３→連通管１３→第二
容積室４→第二首管１２→拡張室２→テールチューブ１
０となる経路２がある。

【０１２３】この二つの音響経路１、２は共通の拡張室
２に対して音響的に開口端を有し、音響経路２は音響経
路１に対して略２自由度系の共鳴器として作用すること
になるため、拡張室２にて位相が１８０度ずれ、かつ音
圧レベルが略同等の圧力波を干渉させて、相殺すること
が可能となる。

【０１２４】本実施形態において、連通管１３は拡張室
２を貫通して設けられるため、その長さを大きく設定す
ることが可能となり、上記音響経路２の消音特性が向上
し、高回転域における排気騒音の低減がはかれる。

【０１２５】次に、図１１に示す実施形態について説明
する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。

【０１２６】マフラ１の内部は各端板６、５により第二
拡張室４、第一容積室３、拡張室２にそれぞれ仕切られ
る。この実施形態では、第一容積室３が第二容積室４と
拡張室２の間に配置される。

【０１２７】排気導入管路として設けられるインレット
チューブ７は、その開口端が栓体１５を介して閉塞さ
れ、その途中に形成された多数の小孔８を介して拡張室
２に連通し、エンジンからの排気ガスを拡張室２に導
く。

【０１２８】共鳴要素として設けられる第一容積室３
は、第一首管１１とインレットチューブ７および小孔８
を介して拡張室２に連通する。拡張室２の脈動圧力が小
孔８とインレットチューブ７および第一首管１１を介し
て第一容積室３に導かれ、所定の周波数の排気音を減衰
する。

【０１２９】第一首管１１はインレットチューブ７の途
中から分岐して形成される。インレットチューブ７は端
板６を貫通して設けられる。

【０１３０】各小孔８の開口率は第一容積室３の圧力が
第二容積室４より上昇するように設定される。

【０１３１】バルブ１４は後述するようにエンジンの低
回転域にリターンスプリングの付勢力により閉弁し、エ
ンジンの高回転域に第一容積室３と第二容積室４の圧力
差が所定値を超えて上昇するとリターンスプリングに抗
して開弁して、排気ガスが第一容積室３から第二容積室
４へと流れるようになっている。

【０１３２】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【０１３３】バルブ１４が閉弁するエンジン低回転域
に、拡張室２に流入した排気ガスの全部は拡張室２から
テールチューブ１０を通って排出される。すなわち、排
気ガスの流れる経路は、インレットチューブ７→小孔８
→拡張室２→テールチューブ１０となり、拡張室２は排
気音を減衰する拡張要素として働く。

【０１３４】このとき、第一首管１１は第一容積室３を
拡張室２に連通して、所定の周波数の排気音を減衰する
第一共鳴器を構成する。

【０１３５】第一首管１１はインレットチューブ７から
分岐して形成される構造のため、第一首管１１の長さお
よび開口径に対する設定自由度が拡がり、低周波数の消
音特性を向上できる。

【０１３６】他の実施形態として、図１２に示すよう
に、第二容積室４を第一容積室３と拡張室２の間に配置
し、第一首管１１はインレットチューブ７の途中から分
岐して形成してもよい。

【０１３７】この場合も、第一首管１１はインレットチ
ューブ７から分岐して形成される構造のため、第一首管
１１の長さおよび開口径に対する設定自由度が拡がり、
低周波数の消音特性を向上できる。

【０１３８】次に、図１３に示す実施形態について説明
する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。

【０１３９】マフラ１の内部は各端板６、５により第二
容積室４、拡張室２、第一容積室３にそれぞれ仕切られ
る。

【０１４０】図１４、図１５にも示すように、第一容積
室３と第二容積室４を連通する連通管１３を備え、連通
管１３を排気圧力により開閉するバルブ１４を備える。

【０１４１】端板６と一体的に形成される弁座３０が設
けられる。弁座３０はラッパ状に拡径している。

【０１４２】弁体２２から筒部３１が一体的に突出形成
され、筒部３１の内側に連通管１３が嵌合している。

【０１４３】弁座３０に着座する弁体２２が設けられ
る。弁座２１の弁体２２に対する接合部には緩衝材２１
が取付けられる。

【０１４４】円盤状をした弁体２２の一端は軸１８を介
して回動可能に支持される。軸１８を支持するブラケッ
ト３９が設けられ、ブラケット３９はその一端が端板６
に溶接等により結合される。

【０１４５】弁体２２を弁座３０に押し付け付勢するリ
ターンスプリング１７が軸１８に挿通して設けられる。

【０１４６】この場合、弁座２０が端板６と一体的に形
成される構造により、部品数を減らして、軽量化がはか
れる。

【０１４７】また、弁座２０の内側に連通管１３が連通
する構造により、異なる径の連通管１３に対して共通の
弁座２０を用いることが可能となり、異なるエンジンに
対して弁座２０を共通化して生産性を高めることができ
る。

【０１４８】次に、図１６に示す実施形態について説明
する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。

【０１４９】マフラ１の内部は各端板５、６により拡張
室２、第一容積室３、第二容積室４にそれぞれ仕切られ
る。

【０１５０】図１７にも示すように、端板６と一体的に
形成される弁座３０が設けられる。弁座３０はラッパ状
に拡径している。

【０１５１】弁座３０に着座する弁体２２が設けられ
る。弁座２１の弁体２２に対する接合部には緩衝材２１
が取付けられる。

【０１５２】第一容積室３と第二容積室４を連通する連
通管１６を備え、連通管（開口部）１６が端板６と一体
的に形成される。連通管１６は弁体２２から筒状に突出
して形成される。

【０１５３】この場合、弁座２０と共に連通管１６が端
板６と一体的に形成される構造により、さらに部品数を
減らして、軽量化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示すマフラの断面図。

【図２】同じくバルブの正面図。

【図３】同じく図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図４】他の実施形態を示すバルブの正面図。

【図５】同じく図４のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図６】さらに他の実施形態を示すマフラの断面図。

【図７】さらに他の実施形態を示すマフラの断面図。

【図８】さらに他の実施形態を示すマフラの断面図。

【図９】さらに他の実施形態を示すマフラの断面図。

【図１０】さらに他の実施形態を示すマフラの断面図。

【図１１】さらに他の実施形態を示すマフラの断面図。

【図１２】さらに他の実施形態を示すマフラの断面図。

【図１３】さらに他の実施形態を示すマフラの断面図。

【図１４】同じくバルブの正面図。

【図１５】同じく図１４のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図１６】さらに他の実施形態を示すマフラの断面図。

【図１７】同じくバルブ等の断面図。

【図１８】従来例を示すマフラの断面図。

【符号の説明】

１ マフラ ２ 拡張室 ３ 第一容積室 ４ 第二容積室 ５ 端板 ６ 端板 ７ インレットチューブ ８ 小孔 ９ 吸音チャンバ １０ テールチューブ １１ 第一首管 １２ 第二首管 １３ 連通管 １４ バルブ １５ 栓体 １６ 連通管 １７ リターンスプリング １８ 軸 １９ ブラケット ２０ 弁座 ２８ 間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−35414（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−202729（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−139846（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−89815（ＪＰ，Ｕ) 登録実用新案3028410（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 1/02 F01N 1/04

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気ガスを導入するインレット
   チューブと、 前記排気ガスを外部に排出するテールチューブと、 インレットチューブとテールチューブが共に連通する拡
   張室と、 拡張室と第一首管を介して連通して、第一共鳴器を構成
   する第一容積室と、 拡張室と第二首管を介して連通して、第二共鳴器を構成
   する第二容積室と、 第一容積室と第二容積室を連通する連通管と、 第一容積室と第二容積室の圧力差が大きくなるのに伴っ
   て前記連通管を開くバルブと、 を備え、前記排気ガスが前記インレットチューブから導
   入され、テールチューブから排出される間に形成される
   二種の音響経路において、一方の音響経路が他方に対
   し、前記第一共鳴器と第二共鳴器から構成された略２自
   由度系の共鳴器として作用することを特徴とする自動車
   用排気消音装置。
2. 【請求項２】前記第一首管をインレットチューブと一体
   的に形成し、 インレットチューブに拡張室に開口する複数の小孔を形
   成し、 各小孔の開口率を第一容積室の圧力が第二容積室より上
   昇するように設定したことを特徴とする請求項１に記載
   の自動車用排気消音装置。
3. 【請求項３】前記第一首管をインレットチューブと別体
   で形成し、 第一首管をインレットチューブと同軸上に配置し、 第一首管とインレットチューブの間に間隙を画成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の自動車用排気消音装
   置。
4. 【請求項４】前記第二容積室を拡張室と第一容積室の間
   に配置し、 第一首管を第二容積室を貫通して設けたことを特徴とす
   る請求項１から３のいずれか一つに記載の自動車用排気
   消音装置。
5. 【請求項５】前記拡張室を第二容積室と第一容積室の間
   に配置し、 連通管を拡張室を貫通して設けたことを特徴とする請求
   項１から３のいずれか一つに記載の自動車用排気消音装
   置。
6. 【請求項６】前記第一首管はインレットチューブから分
   岐して形成したことを特徴とする請求項１から３のいず
   れか一つに記載の自動車用排気消音装置。
7. 【請求項７】前記容積室を仕切る端板を備え、 前記バルブは端板から突出する管状の弁座と、 弁座に着座する弁体と、 弁体を閉弁方向に付勢するリターンスプリングとを備
   え、 弁座の内側に連通管を連通させたことを特徴とする請求
   項１から６のいずれか一つに記載の自動車用排気消音装
   置。
8. 【請求項８】前記弁体を回動可能に支持する軸と、 軸を支持するブラケットを備え、 ブラケットを弁座に一体的に形成したことを特徴とする
   請求項７に記載の自動車用排気消音装置。
9. 【請求項９】前記容積室を仕切る端板を備え、 前記バルブは端板と一体的に形成される弁座と、 弁座に着座する弁体と、 弁体を閉弁方向に付勢するリターンスプリングとを備
   え、 弁座の内側に連通管を連通させたことを特徴とする請求
   項１から６のいずれか一つに記載の自動車用排気消音装
   置。
10. 【請求項１０】前記連通管を弁体と一体的に形成したこ
    とを特徴とする請求項９に記載の自動車用排気消音装
    置。