JP3618721B2 - エンジン用マフラおよび自動二輪車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
請求項に係る発明は、エンジン用マフラ（サイレンサ）と、それを備えた自動二輪車とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７および図８に、従来の一般的なマフラについての縦断面図を示す。
図７のマフラ９０は、マフラボディの外壁をなす円筒状の外筒９１の内部に、穴つき板（パンチングメタル）９３ａや仕切板（バッフルプレート）９３ｂ・９３ｃ、内筒（バッフルパイプ）９６・９７・９８等を取り付けることにより複数の膨張室を構成したものである。外筒９１は、内外の二重壁（内側のものはパンチングメタル製）にて形成し、それらの間に吸音材（グラスウール）を充填している。外筒９１の両端はそれぞれ端部壁面９２ａ・９２ｂによって閉じ、各壁面９２ａ・９２ｂの中央付近に、排気導入管（内筒）９５と排気排出管（内筒）９８とを設けている。排気導入管９５から排気排出管９８にかけて排気が流れる間に、排気音は、各膨張室での排気の膨張とともに、また各室間の仕切板で生じる反射波が進行波と干渉することにより、さらには吸音材に吸収されて、次第に音圧を下げていく。反射波と進行波との干渉は、図示のマフラ９０の場合、内筒９６・９７・９８を経て排気が折り返すように流れるときに発生する。なお、図７において黒塗りの矢印は排気の流れの向きを示す（他の図においても同様）。
【０００３】
また図８に示すマフラ８０は、全体の外径を細くしたもので、外筒８１の内側に、穴つき板（パンチングメタル）８３ａ・８３ｂや内筒（バッフルパイプ）８５・８６を設けることにより膨張室を形成するとともに、それら内筒の周囲に他の部材を付設して共鳴空間（レゾネータ）８７・８８・８９を形成したものである。やはり外筒８１は、内外二重壁にて形成したうえ間に吸音材を充填して構成している。排気の導入管でもある上記の内筒８５から内筒（排気排出管）８６にかけて排気が流れる間に、排気音は、膨張室での排気の膨張、共鳴空間で生じる音との相互作用、さらには吸音材に吸収されることにより、次第に音圧を下げていく。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図７のようなマフラ９０は、消音効果やエンジン性能との関係では申し分ないが、相当の外径・容積を有するために配置寸法や占有スペースに関する課題を生じがちである。外径を小さくするためには、内筒９６・９７・９８とともに外筒９１を細くすればよいが、そうする場合には、内部を通る排気の抵抗が大きくなってエンジンの性能を十分には発揮させ得なくなったり、仕切板９３ｃに対して図のように３本の内筒９６・９７・９８を溶接等にて取り付けるのが困難になったりする。
また、そのように外径が大きいものを自動二輪車に使用する場合には、外観上の課題が付随することも多い。つまり、マフラ９０が大径であると、それを含む車体幅が大きくなりがちで、車体をコンパクトにし重量部分を重心位置付近に集めるという理想的な車体設計が難しくなる。自動二輪車におけるマフラには、それに至る排気管とともに自動二輪車の外観を印象づける役割もあるが、マフラ９０の径が太いことによって外観上の軽快感が失われる場合もある。
【０００５】
一方、図８のように構成したマフラ８０は、外径が細くて外観上も好ましいという利点はあるものの、排気音の低減に関しては課題がある。レゾネータ（共鳴空間）の作用による消音は、特定の周波数の音に対してのみ効果があるのであって、他の周波数域では消音効果が低い。そのため、広い音域にまたがる排気音をレゾネータの作用で顕著に低減するのが難しいのである。また、図８のように、通常はテールパイプとして長目に設定される排気排出管８６の周囲は、その長さと同等の長さのレゾネータ８９が形成されるだけでここには排気が流れないことから、消音のための内部空間の効率的利用という点で限界があるともいえる。
【０００６】
請求項に係る発明は、コンパクトであって外観上の利点をもたらすほか、消音効果やエンジン性能の面でもすぐれるエンジン用マフラと、それを備えた自動二輪車とを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載したエンジン用マフラは、マフラボディにおける外筒の内部（端部を含む）に、排気の流れる向きを逆転させる（つまり反射させる）よう内側に仕切板を有する中筒を設けるとともに、内側に排気を通過させる内筒を、上記の中筒内に一部を挿入した状態に配置したこと、ならびに、一方の端部に排気の導入口および排出口を設けるとともに他方の端部に壁面部分を設けることにより内部にただ一つの膨張室を形成した筒状の第１マフラボディに、外筒・中筒・内筒を有する上記のマフラボディを第２マフラボディとして一連に接続したことを特徴とする。
なお、上にいう「内筒」には、マフラボディにおける排気の導入管または排出管を兼ねるものを含む。「一連に接続する」とは、並列にではなく、第１マフラボディの上記排出口から第２マフラボディへと順次に排気が流れるように接続することをいう。図２に示したマフラ２は、この請求項のマフラに属するものの一例である。
【０００８】
このエンジン用マフラは、自動二輪車やＡＴＶ（四輪バギー車）等の車両のほか、船舶、発電機、各種の作業機・汎用機等のエンジンに接続されて、つぎのような利点をもたらす。
a) 第２マフラボディがすぐれた消音効果を発揮することができる。排気の通過する内筒の下流側などに排気の膨張する部分を設けられることはもちろん、内筒内を通る排気を中筒内にある仕切板で反射させて反射波・進行波の干渉を引き起こすなど、それぞれの部分で排気音のエネルギーを十分に減衰させ得るからである。排気の反射部分がマフラ内にあると、それを含まない図８等の形式のマフラにくらべて、広い音域にまたがる顕著な消音効果がもたらされる。外筒などに適宜に吸音材を使用するなどしてその効果を一層に高めることも可能である。
【０００９】
b) 第２マフラボディは、上記のように消音効果が高いにもかかわらず、外径が小さい。マフラの内部で排気を反射させたうえ排出するためには、図７のような従来のマフラの場合、３本の内筒９６・９７・９８を一枚の仕切板９３ｃ上に隣接配置する必要があって外筒が大径化したが、この請求項のマフラの第２マフラボディでは、内部に内筒を配置した一本の中筒を外筒の内側に配置するだけで足りるからである。図８の例にあるような排気の通過しないレゾネータを主要部分とはせず、外筒内空間のほとんどの部分に排気を通してその排気音の減衰をはかる、という点も、容積の有効利用によって外径を縮小する効果がある。なお、外径が小さいと、自動二輪車等への配置も容易になり車体の重量配分や外観上の利点がもたらされる。
【００１０】
c) 第２マフラボディ内を通る排気の抵抗が少ないのでエンジン性能を引き出しやすい、というメリットもある。図７の例においては、内筒９６・９７・９８の間に仕切板９３ｃを設ける必要があってそこに排気の流れない面積部分ができ、外筒の径を小さくすると内筒がかなり細くなって排気抵抗が増すことになった。しかし、内部に内筒を配置した中筒を外筒の内側に配置するという上記の構成をとれば、排気の折り返す部分に上記のような排気の流れない面積部分が存在しなくなるので、外筒をかなり細くしても内筒の径を大きくとることができる。これが、この請求項のマフラにおいて排気抵抗を小さく保てる理由である。
このエンジン用マフラには、さらにつぎのようなメリットもある。
・ 第１マフラボディの作用により、排気音中の低周波成分をとくに効果的に除去することができる。第１マフラボディは、上記のとおり一方の端部に排気の導入口と排出口とを有していて他方の端部に壁面部分を有し、内部にただ一つの膨張室が形成されたものであるため、導入口から入った排気の排気音がその壁面部分にて反射する結果、進行波と反射波とが第１マフラボディ内で効果的に干渉し合う。その壁面部分は導入口・排出口のある側とは反対側の端部に設けるので、第１マフラボディに十分な長さ（たとえば通常のマフラボディの全長と同様に３００ｍｍ以上）を与えれば、進行波と反射波との間に十分な位相差をとることができて、低周波成分に対するすぐれた消音効果を得ることができる。両側の端部間に何も設けないでストレートな空間を形成すれば低周波成分の除去効果が高くなるが、それらの間に仕切板を幾つか設けたり内部に吸音材を設けたりして高周波成分を同時に低減できるようにするのもよい。
・ 第１マフラボディと一連に接続した第２マフラボディの作用で、高周波成分を含む広い音域に及ぶ消音効果も発揮される。第２マフラボディの消音効果については前述したとおりである。また、第１マフラボディ・第２マフラボディのいずれかまたは双方にグラスウール等の吸音材を使用すれば、高周波成分の除去特性を高めることが可能である。
・ 外径を小さく構成できる２本のマフラボディを使用することから、マフラ全体の所要スペースを小さくまとめることができる。また、排気の抵抗を小さくしてエンジン性能を引き出すことも容易である。
【００１１】
請求項２に記載のエンジン用マフラはとくに、外筒・中筒・内筒を有する上記のマフラボディ（第２マフラボディ）では、二つの内筒を、中筒の両端部にそれぞれ一部を挿入させ、仕切板をはさんで対向させて配置したことを特徴とする。ただし、このような二つの内筒以外にも内筒を有するマフラを除外するものではない。図１や図４に例示するマフラにおいては、仕切板１４ａをはさんで二つの内筒１６・１７を対向させて配置している。
【００１２】
中筒や内筒の配置関係をこのようにしたマフラでは、排気の折り返す部分がマフラボディ内の少なくとも二箇所にできる。つまり、内部に排気を通す内筒が中筒の仕切板をはさむ両側にあるので、その仕切板の表裏双方の面で排気が反射するのである。たとえば図１の例で説明すると、排気は、一方の内筒１６を通過して中筒１４内に進み、仕切板１４ａに当たって折り返し、中筒１４と内筒１６との間の空間を通って中筒１４から流出する。その排気が、つぎには他方の端部から中筒１４の内部（内筒１７との間）に入り、仕切板１４ａの他方の面に当たって折り返したうえ、内筒１７の内部を通過する。結局、仕切板１４ａの表裏双方の面において排気が反射する（そのたびに反射波・進行波の干渉を引き起こす）ため、このマフラでは、広い音域において顕著な消音効果がもたらされることになる。
【００１３】
請求項３に記載のエンジン用マフラはとくに、外筒・中筒・内筒を有する上記のマフラボディ（第２マフラボディ）では、上記の外筒、中筒および内筒を同心に配置したことを特徴とする。
【００１４】
外筒・中筒・内筒は、同心状に配置されていなくとも上記のように排気を反射させて進めることができ、もって排気音の減衰効果をもたらすことができる。しかし、この請求項のマフラのように各筒を同心に配置すれば、排気の流れる空間がマフラボディの横断面内において一部に偏ることなく均一に形成されるため、排気が流れやすくなってエンジンの性能を発揮させやすくなるほか、消音性能も向上する。同心状に配置すると各部の製造や組み付けが容易になる、という利点もある。
【００１５】
請求項４に記載のエンジン用マフラは、さらに、外筒・中筒・内筒を有する上記のマフラボディ（第２マフラボディ）において、
イ) 排気の導入管または排出管としての内筒（１７）を、マフラボディ（１０）の端部壁面（１２ｂ）に支持させ、
ロ) 当該支持させた内筒（１７）の外周にて中筒（１４）の一端部を支持させるとともに、当該中筒（１４）の他方の端部の内周にて他の内筒（１６）を支持させ、
ハ) 当該他の内筒（１６）（のうち中筒から出ている部分）の外周を、外筒（１１）の内周に取り付けた仕切板（１６ａ）の内側開口内に挿入し支持させた
ことを特徴とする。上記のうち括弧に入れた符号は図１のマフラ１におけるものである（ただしこの請求項の発明が図１のマフラボディを含む例に限られないことは言うまでもない）。「端部壁面（１２ｂ）」および「仕切板（１６ａ）」による内筒（１７・１６）の支持は、当該壁面や板で塞がれて各内筒の外側を排気の通過することがないが、それ以外の支持部分（上記のロ)に述べた中筒（１４）と内筒（１６・１７）との間の支持部分）では、各内筒の外側にも排気が流れ得るようにする。
【００１６】
こうしたマフラでは、中筒と二つの内筒とを外筒の内部に容易にかつ安定的に配置することができる。すなわち、上記ロ）のように二つの内筒と中筒とを支持・被支持関係に一体化したものを、一方の内筒についてイ）のように端部壁面に支持させ、他方の内筒についてハ）のように外筒内の仕切板に支持させることにより、外筒内に適切に配置できる。外筒には内部に二つの内筒を支持させるだけだが、中筒は、内筒との間に支持関係をもたせているがために外筒に支持させる必要がないのである。
【００１７】
請求項５に記載のエンジン用マフラはさらに、外筒・中筒・内筒を有する上記のマフラボディ（第２マフラボディ）では、排気の導入管または排出管としての内筒（１７）をマフラボディの端部壁面に固着（溶接やロウ付けにて固定）し、上記他の内筒（１６）を、外筒（１１）の内周に取り付けた上記仕切板（１６ａ）の内側に軽圧入した（つまり、隙間の小さいまたは隙間がなくて締まり合うはめ合い状態とし、内筒と当該仕切板とを軸方向に相対移動可能にした）ことを特徴とする。ここでも、括弧に入れた符号は図１の例におけるものである（ただしこの請求項の発明も図１の例には限られない）。
【００１８】
こうしたマフラでは、外筒と中筒・内筒との間に温度差が生じた場合等にも、熱膨張に基づく応力の発生が大幅に軽減される。たとえば中筒および内筒の温度が外筒の温度よりも上昇した場合、外筒以上にに中筒および内筒が軸方向（長さ方向）に熱膨張するが、それによる寸法差は、上記の仕切板に対し、軽圧入した内筒が軸方向に移動することによって、応力の発生を生じることなく解消されるからである。
【００２５】
請求項６に記載した自動二輪車は、請求項１〜５のいずれかに記載のエンジン用マフラを備えることを特徴とする。
【００２６】
この自動二輪車は、上記したエンジン用マフラを取り付けたものであるから、まず、広い音域成分が除去された排気音を発するとともに、排気抵抗によるロスを少なくして高いエンジン性能を発揮することができる。また、マフラの外径が小さいため、マフラを含む全幅を小さくし、車体をコンパクト化するとともに重量部分を重心位置付近に集める、という好ましい車体設計をなすことも可能である。同様の点から外観上の軽快感も備わる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
発明の実施についての形態を図１〜図４に示す。
図１は、マフラ１の縦断面図である。このマフラ１は１本のマフラボディ１０からなり、そのマフラボディ１０は、外壁をなす円筒状の外筒１１の両端部に端部壁面１２ａ・１２ｂを設けるとともに各壁面１２ａ・１２ｂの中央部に排気の導入管１５と排出管１７をそれぞれ挿通し、そうして形成した空間内に中筒１４や内筒１６などを配置したものである。外筒１１内に使用した後述の吸音材以外の部分は、すべてステンレス鋼にて形成している。マフラボディ１０の構成および作用の詳細はつぎのとおりである。
【００２８】
まず外筒１１は、外側円筒１１ａの内側にグラスウール製の吸音材１１ｃを詰めるとともに、それらの内側にパンチングメタルよりなる内側円筒１１ｂを挿入している。外側円筒１１ａと内側円筒１１ｂとは、両端部において溶接等により一体化している。
【００２９】
マフラボディ１０の上流側にあたる図示左方の端部壁面１２ａにおいては、排気の導入管１５を、外筒１１に対する内筒として差し入れている。この導入管１５の下流側端部は、外筒１１内の横断面積の広い部分、すなわち膨張室に開口させている。導入管１５およびその膨張室につづく部分には、排気流に抵抗を与える（それによって排気のエネルギーの低下をはかるとともに排気音中の吸音されにくい低音を高音に変更させる）よう、小さな穴が多数形成された円盤状の穴つき板（パンチングメタル）１８を配置している。
【００３０】
穴つき板１８より下流側の部分では、外筒１１の内側に円盤状の仕切板１６ａを固定するとともにその内側に外筒１１と同心状に内筒１６を挿入し、その内筒１６の下流端を、やはり外筒１１と同心状に配置した中筒１４内に入れた。中筒１４の内部で、その長さ方向における中ほど（中央から上流側または下流側寄りにややずらした位置）には、軸心と直角に仕切板１４ａを設けている。これにより、穴つき板１８を通った排気は、内筒１６の内側を通って中筒１４内に進み、仕切板１４ａに当たったうえ折り返して内筒１６寄りに戻り、内筒１６の外側を通って中筒１４の端部（図示左方にある上流側の端部）より出て行く。そうして中筒１４の端部を出た排気は、中筒１４の外で外筒１１内に設けられた上記の仕切板１６ａに当たり、折り返して今度は中筒１４の外側を下流側（図示右方）へ進む。仕切板１４ａおよび仕切板１６ａの二箇所において排気が反射し、それぞれの部分で反射波と進行波との干渉が起こるため、排気音のエネルギーが効果的に減衰する。
【００３１】
下流側の端部壁面１２ｂには前記のとおり排気の排出管（内筒）１７を設けているが、その排出管１７のうち上流側（図示左方）の端部付近は、上記のように外筒１１内に配置した中筒１４の内部に位置させている。この排出管１７も、中筒１４および外筒１１に対して同心状に配置している。中筒１４の外側を下流側へ進む排気は、端部壁面１２ｂに当たって折り返し、中筒１４の内側を図示左方へ進んだうえ再び仕切板１４ａに当たって折り返し、今度は排出管１７内を図示右方へ進んで外部へ出る。つまり中筒１４の下流側の部分でも、壁面１２ｂおよび仕切板１４ａの二箇所において排気が反射し、各部での反射波と進行波との干渉によって排気音のエネルギーが効果的に減衰する。なお、内筒１６・１７および中筒１４の直径については、内筒１６・１７の内側の断面積と、中筒１４の内側であって内筒１６・１７の外側の断面積、および外筒１１の内側であって中筒１４の外側の断面積とがそれぞれ概ね等しくなるように設定しておく。
【００３２】
マフラボディ１０は、中筒１４や内筒１６等を含む各種の部材を外筒１１の内部に組み入れる必要があるが、そのような構成手順は下記１）〜７）のとおりである。
１） 外筒１１の一部となる内側円筒１１ｂの内面に穴つき板１８を固定する。穴つき板１８の外縁部と内側円筒１１ｂとにスポット溶接を施すか、または、内側円筒１１ｂの一部に内外に通じる小孔をあけておき、その外側から両者間にプラグ溶接を行うなどすればよい。
２） 上記と同様にして、内側に開口を有する仕切板１６ａを内側円筒１１ｂの内面に固定する。図中に破線で示す小孔１６ｂは内側円筒１１ｂに形成したもので、仕切板１６ａの外縁部とその内側円筒１１ｂとをプラグ溶接するのに使用するものである。
３） 外筒１１内に入れる前の中筒１４に対し、中ほどに仕切板１４ａを入れてスポット溶接（またはプラグ溶接）にて固定する。
４） ２本の内筒１６・１７のそれぞれに支持片１４ｂ・１４ｃの内縁部を溶接し、各内筒１６・１７を中筒１４内に挿入したうえ、各支持片１４ｂ・１４ｃの外縁部を中筒１４に溶接する。支持片１４ｂ・１４ｃはそれぞれ、排気の通過孔を数カ所に有するステンレス鋼板である。また、排気の排出管でもある内筒１７の下流側の端部には、端部壁面１２ｂを全周溶接にて取り付けておく。
５） 上記３）・４）によって内筒１６・１７等と一体にした中筒１４を、下流側（図示右方）から内側円筒１１ｂの内部に挿入する。このとき、内筒１６の先端部付近は、先に溶接し固定しておいた仕切板１６ａの内側開口内に軽圧入の状態に挿入する。使用中に内筒１６・１７と中筒１４との熱膨張量が外筒１１の熱膨張量と相違することになっても熱応力の発生を小さくできるよう、仕切板１６ａの内側開口と内筒１６との間は溶接しないでおき、長さ方向への相対移動が可能なようにする。
６） 内側円筒１１ｂの周囲に吸音材１１ｃを付けたうえ外まわりに外側円筒１１ａをかぶせ、両端の部分において内側円筒１１ｂと外側円筒１１ａとを溶接する。また、外側円筒１１ａの下流側端部を折り返して端部壁面１２ｂの外周部を巻き込ませ、かつスポット溶接を施すことにより、端部壁面１２ｂとともに内筒１７・中筒１４等を外筒１１の端部に固定する。
７） 外筒１１の上流側（図示左方）の端部に、内筒（排気の導入管）１５と一体化された端部壁面１２ａを溶接する。
【００３３】
つづく図２に示すマフラ２は、図１の例でマフラ１としたものを第２マフラボディ１０とし、それを他の構造の第１マフラボディ２０と組み合わせることによって構成したものである。すなわち、第２マフラボディ１０に対して排気流の上流側となるよう当該マフラボディ１０における排気の導入管１５に、同様に円筒状に形成した第１マフラボディ２０を接続し、両者を、接近させて平行に配置したのである。
【００３４】
第１マフラボディ２０は、一方の側の端部２２ａに設けた仕切板２５ａに排気の導入口２３と排出口２４とを設け、他方の側の端部２２ｂはエンドプレート２５ｂで閉じることによって内部にただ一つの膨張室を形成したものである。この第１マフラボディ２０では、導入口２３から入った排気が中ほどで折り返し、図示黒塗り矢印のように進んで排出口２４へ進むとともに、排気音が、端部２２ｂに到達したうえエンドプレート２５ｂの壁面部分により白抜き矢印のように反射して端部２２ａの側へ戻る。したがってこの第１マフラボディ２０の内部では、排気音の進行波と反射波とが重なり、互いの位相差に基づいて音圧をうち消し合う作用が生じる。しかも、一方の端部２２ａから他方の端部２２ｂまでの距離が長い（約３００ｍｍ。ただし、低減したい周波数域に合わせて変更する）ため、十分な位相差をとることができて低周波成分を中心に排気音を効果的に低減させることができる。したがって、第１マフラボディ２０の直径が小さくても、すぐれた消音性能が発揮される。なお、円筒状のボディ本体は、ステンレス板からなる外側円筒２１ａの内側にグラスウール製の吸音材２１ｃを付けるとともに、さらに内側にステンレス製パンチングメタルよりなる内側円筒２１ｂを挿入して円筒２１ａと一体化することにより形成している。
【００３５】
第１マフラボディ２０への排気の導入口２３に通じるパイプ（後述するジョイントパイプ）４４と、排気の排出口２４から第２マフラボディ１０へ続く連結管２６とは、後者の内側に前者を同心状に含むよう一体化したうえで仕切板２５ａに挿入している。すなわち、太めの管をＵ字形に曲げた連結管２６の一部壁面に穴をあけ、その穴の内側にパイプ４４を通し、穴との間を全周溶接している。このように同心状に配置すれば、導入口２３と排出口２４およびそれにつづく排気の流路に広い断面積をもたせることができる。
【００３６】
こうして構成した図２のマフラ２は、第１・第２の各マフラボディ２０・１０の作用により、低周波から高周波までの広い音域にわたって排気音を効果的に低減させることができる。また、第１マフラボディ２０における排気の導入口２３と排出口２４とに大きな開口断面積を与え得ることや、第２マフラボディ１０内での排気の通路（内筒１６・１７や中筒１４および外筒１１の各内側）にも大きな断面積を確保できることなどから、排気への抵抗を小さくしてエンジンの出力を引き出しやすい。また、細めのマフラボディ２０・１０を組み合わせてなることに基づいて、太めの一本型のマフラよりもレイアウト上の自由度が高く、コンパクトで美観をともなう配置を実現しやすい。
【００３７】
図３に示す自動二輪車Ｘは、上記のような利点をふまえて図２のマフラ２を排気系に採用したものである。すなわち、自動二輪車Ｘには、燃料タンク４７の下方位置に４気筒４サイクルエンジン４１を搭載し、その排気口４１ａにエキゾーストパイプ４２やマニホールド４３、ジョイントパイプ４４等の排気管をつないだうえ、末端部分にマフラ２を接続している。
【００３８】
排気管等の構成はつぎのとおりである。まず、エンジン４１からは、気筒数に等しい４本のエキゾーストパイプ４２を前方下部へ向けて延ばし、エンジン４１の下方位置に設けたマニホールド４３にそれぞれを接続する。マニホールド４３は、４つの入側開口と２つの出側開口とを有するもので、これを介することにより、４本のエキゾーストパイプ４２の下流端を、２本のジョイントパイプ４４に統合するよう接続する。これら２本のジョイントパイプ４４のうち１本は、図３（ａ）・（ｂ）のように車体の左側に配置し、他の１本は図３（ｂ）のとおり車体の右側に配置する。左側および右側に１本ずつ配置した各ジョイントパイプ４４に対し、それらの各下流端を図２に示す排気の導入口２３として、マフラ２を接続するのである。
【００３９】
図３（ａ）・（ｂ）のように、マフラ２は、第１マフラボディ２０を下側にして第２マフラボディ１０との双方を平行に並べ、後輪６の側方であってその車軸より上方（運転者シート４８および後部シート４９よりは下方）の位置に、斜めを向けて（排気排出口１７のある後ろ側を上げて）取り付けている。このような位置および姿勢にマフラ１を取り付けたことに加え、各マフラボディ２０・１０を小径（それぞれの直径を７０〜１３０ｍｍ）にしたこと、および図３（ｂ）のようにマフラボディ２０・１０を車体の側部に近づけ平行に並べて配置したことなどから、この自動二輪車Ｘには、走行時に十分なバンク（傾斜）をさせ得ることのほか、車幅が小さく重量部分が中央付近に集約されている等の利点が備わっている。それに関連して、外観的にも軽快感やスピード感が備わっていて好ましい。そして言うまでもなく、自動二輪車Ｘは、マフラ１自体の構成および機能に基づいて排気音およびエンジン性能の面でも良好である。
【００４０】
つづく図４に示すマフラ３は、図１のマフラ１に対し、一部を改変することにより消音特性等に変更を加えたものである。図４のマフラ３が１本のマフラボディからなり、そのマフラボディ５０が、円筒状の外筒１１の両端部に端部壁面１２ａ・１２ｂを有していて、内部に中筒１４や内筒１６・１７などとともに仕切板１４ａ・１６ａを備えていること等は、図１のマフラ１（マフラボディ１０）と同様である。図１のマフラ１におけるものと相違しない部分には、図４において同一の符号を付け、説明を省略する。
【００４１】
図１のマフラ１とは違って図４のマフラ３に新たに採用した構成部分は、マフラボディ５０内の前半部分（上流側、つまり図４における左方の部分）にある。つまり、仕切板１６ａよりも上流側の部分にも中筒５３を配置するなどして、排気が下流側部分と同様の経路で流れるようにしたのである。
【００４２】
すなわち、まず、図示左方の端部壁面１２ａ内に内筒として差し入れた排気の導入管５５をやや長めに形成し、その導入管（内筒）５５の下流端を、外筒１１と同心に配置した中筒５３（上記の中筒１４とは長さの異なるもの）内にやはり同心状に挿入する。中筒５３の内部で、その長さ方向における中ほどには、軸心と直角に仕切板５３ａを設けている。その一方、仕切板１６ａ内に挿入している内筒１６については、前端部をやや上流側寄り（図示左方）に伸ばしたうえ、その端部を上記の中筒５３内に同心状に挿入する。
【００４３】
これにより、導入管（内筒）５５を通ってマフラボディ５０内に入る排気は、仕切板１６ａよりも上流側の部分で複数回の反射を繰り返し、それにともなって排気音のエネルギーを効果的に減衰させることとなる。つまり排気は、導入管５５の内側を経てまずは中筒５３内に進み、仕切板５３ａに当たったうえ折り返して再び上流寄りに戻り、導入管５５の外側を通って中筒５３の端部（図示左方にある上流側の端部）より出て行く。そうして中筒５３の端部を出た排気は外筒１１の端部壁面１２ａに当たり、折り返して今度は中筒５３の外側を下流側（図示右方）へ進む。排気はさらに仕切板１６ａに当たって折り返し、中筒５３の内部を図示左方に進んだうえ、仕切板５３ａで反射して内筒１６内に進入する。これらにより、マフラボディ５０の前半部分のみにおいて排気が合計４回も反射を繰り返し、そのつど反射波と進行波との干渉を起こして排気音のエネルギーを減衰させる。
【００４４】
マフラボディ５０の後半部分においては、図１のマフラボディ１０について述べたとおり、排気が複数回（４回）の反射を繰り返し、前半と同様に排気音のエネルギーを効果的に減衰させる。したがってこのマフラ３は、外径の小さいコンパクトなものであって排気抵抗も小さいながら、すぐれた消音効果を発揮する、自動二輪車等に適した性格のものだといえる。
【００４５】
なお、外筒１１と中筒１４・５３、内筒１６・１７・５５との間の熱膨張差に基づく応力の発生を緩和するためには、内筒（導入管）５５と中筒５３との間、内筒１６と仕切板１６ａとの間、および内筒（排出管）１７と端部壁面１２ｂとの間のうち一箇所のみを溶接等にて固着し、他の二箇所を軽圧入（軸方向に相対移動可能なはめ付け）にするのが好ましい。
【００４６】
図５に例示するマフラ４も、図１のマフラ１に対して一部を改変することにより構成したものである。このマフラ４が１本のマフラボディからなり、そのマフラボディ６０が、円筒状の外筒１１の両端部に端部壁面１２ａ・１２ｂを有していること等は、図１のマフラ１（マフラボディ１０）と同様であり、マフラ１と同様の構成部分には図５において同一の符号を付けている。
【００４７】
このマフラ４の特徴的な部分は、テールパイプ（排気の排出管）となる内筒６７を長くしたこと、および、それにともなって、内筒６７の一部（上流側の部分）を挿入するよう配置した中筒６４に対し、前端部分（排気導入管１５寄りの部分）に仕切板６４ａを設けたことである。前端部分に仕切板６４ａを設けているので、排気は、導入管１５を出たのち中筒６４の外側（外筒１１の内側）を通って後端側から中筒６４内に流入し、仕切板６４ａで反射して内筒６７から流出する。端部壁面１２ｂや仕切板６４ａでの反射によって前記と同様に排気音が低減するほか、テールパイプとしてマフラ４の末端にある内筒６７が長いことによっても排気音が低くなる。
【００４８】
なお、中筒６４の前端部には、排気の通過孔を数カ所に有する支持片６４ｂを上記の仕切板６４ａと一体に設け、それによって外筒１１内に同心に中筒６４を支持させている。一方、中筒６４の後端部では、内筒６７の外周面との間に支持片６４ｃ（排気の通過孔を数カ所に有する）を取り付けることにより中筒６４・内筒６７間の同心配置と支持とを実現している。この例でも、前述のように熱膨張差が生じ得ることを考慮すれば、たとえば仕切板６４ａと中筒６４との間、支持片６４ｂと外筒１１との間、および内筒６７と端部壁面１２ｂとの間をそれぞれ溶接にて固着する場合、支持片６４ｃと内筒６７（または中筒６４）との間を軽圧入（軸方向に相対移動可能なはめ付け）にするのが好ましい。
【００４９】
図６には、図５に示したマフラボディ６０を２本、並列に接続して構成したマフラ５を示す。ただし、各マフラボディ６０は上流側の端部壁面（図５における符号１２ａ）を取り外した状態で平行に接近させて配置し、そうして開放した状態にある各外筒１１の上流側端部１１ｄに、１本の導入管１５からつづく分岐管７０を接続している。導入管１５から送られる排気は、分岐管７０を経たうえ各上流側端部１１ｄに流入し、各マフラボディ６０を通ることによって上述のように排気音を低減させる。
【００５０】
このマフラ５では、各マフラボディ６０による消音効果に加えて、分岐管７０内での消音効果ももたらされる。すなわち、排気の導入管１５の開口端を分岐管７０の広い空間部分に臨ませているので、導入管１５を出た排気が分岐管７０内部を第１の膨張室として膨張し、排気音のエネルギーを下げるのである。分岐管７０の内部は、２本のマフラボディ６０の上流側端部１１ｄにある外筒１１内の広い空間にもつづいているので実質上の容積は相当に広く、したがってそこでの排気の膨張による消音効果は顕著なレベルに達する。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１に記載したエンジン用マフラにはつぎの効果がある。
・ 第２マフラボディが、内筒内を通る排気を中筒内の仕切板で反射させて反射波・進行波の干渉を起こさせるなどにより高い消音効果を発揮するとともに、外径が小さくて自動二輪車等に配置しやすく、また、排気の抵抗が少ないのでエンジン性能を引き出しやすい。
・ 第１マフラボディの作用により、排気音中の低周波成分をとくに効果的に除去することができる。したがって第２マフラボディとの作用により、広い音域に及ぶ消音効果が発揮される。第１・第２の２本のマフラボディについて外径を小さく構成できることから、マフラ全体の所要スペースを小さくまとめることもできる。
【００５２】
請求項２に記載したエンジン用マフラなら、
・ 排気の折り返す部分をマフラボディ内の複数箇所に有するので、広い音域において顕著な消音効果を発揮する。
【００５３】
請求項３に記載したエンジン用マフラによればとくに、
・ 内部に排気がとくに流れやすいためエンジン性能を発揮させやすいほか、消音性能が高く、また各部の製造や組み付けも容易である。
【００５４】
請求項４に記載したエンジン用マフラによれば、
・ 中筒と内筒とを外筒の内部に容易にかつ安定的に配置することができる。
【００５５】
請求項５に記載したエンジン用マフラならとくに、
・ 外筒と中筒・内筒との間に温度差が生じた場合等にも、熱膨張に基づく応力の発生が軽減される。
【００５８】
請求項６に記載した自動二輪車は、
・ 広い音域成分が除去された排気音を発するとともに、排気抵抗によるロスを少なくして高いエンジン性能を発揮することができる。マフラの外径が小さいため、全幅を小さくし車体をコンパクト化するとともに重量部分を重心位置付近に集めることができる。外観上の軽快感も備わる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施についての一形態であるマフラ１を示す縦断面図である。
【図２】発明の他の実施形態であるマフラ２を示す全体縦断面図である。
【図３】図２のマフラ２を取り付けた自動二輪車Ｘを示す図であって、図３（ａ）は側面図、同（ｂ）は背面図（後方から見たもの）である。
【図４】発明の他の実施形態であるマフラ３についての全体縦断面図である。
【図５】発明の他の実施形態であるマフラ４についての全体縦断面図である。
【図６】発明の他の実施形態であるマフラ５についての全体縦断面図である。
【図７】従来の一般的なマフラ９０を示す縦断面図である。
【図８】従来の他のマフラ８０を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１〜５ マフラ
１０・５０・６０ マフラボディ
１１ 外筒
１２ａ・１２ｂ 端部壁面
１４・５３・６４ 中筒
１４ａ・５３ａ・６４ａ 仕切板
１５・１６・１７・５５・６７ 内筒
２０ 第１マフラボディ
Ｘ 自動二輪車

Claims (6)

1. 一のマフラボディにおける外筒の内部に、排気の流れる向きを逆転させるよう内側に仕切板を有する中筒が設けられるとともに、内側に排気を通過させる内筒が、上記の中筒内に一部を挿入した状態に配置されていること、
   ならびに、一方の端部に排気の導入口および排出口を有していて他方の端部に壁面部分を有することにより内部にただ一つの膨張室が形成された筒状の第１マフラボディに、外筒・中筒・内筒を有する上記のマフラボディが第２マフラボディとして一連に接続されていること
   を特徴とするエンジン用マフラ。
2. 外筒・中筒・内筒を有する上記のマフラボディでは、二つの内筒が、中筒の両端部にそれぞれ一部を挿入し、仕切板をはさんで対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン用マフラ。
3. 外筒・中筒・内筒を有する上記のマフラボディでは、上記の外筒、中筒および内筒が、同心に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン用マフラ。
4. 外筒・中筒・内筒を有する上記のマフラボディでは、排気の導入管または排出管としての内筒がマフラボディの端部壁面に支持されていて、
   当該支持された内筒の外周にて中筒の一端部が支持されるとともに、当該中筒の他方の端部の内周にて他の内筒が支持され、
   当該他の内筒の外周が、外筒の内周に取り付けた仕切板の内側開口内に挿入され支持されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジン用マフラ。
5. 外筒・中筒・内筒を有する上記のマフラボディでは、排気の導入管または排出管としての内筒がマフラボディの端部壁面に固着されていて、上記他の内筒が、外筒の内周に取り付けた上記仕切板の内側に軽圧入されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のエンジン用マフラ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のエンジン用マフラを備えることを特徴とする自動二輪車。

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