JP4454547B2

JP4454547B2 - マフラー構造

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Publication number: JP4454547B2
Application number: JP2005206004A
Authority: JP
Inventors: 潤一中野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: CN1896469A; CN1896469B; JP2007023866A

Description

本発明は、自動二輪車等のマフラー構造に係り、特に排気ガスを浄化する触媒が内部に配置されるマフラー構造の改良に関する。

従来のマフラーとしては、排気管部材付きセパレータを、その外縁の全域にわたってマフラー本体に溶接し、セパレータとマフラー本体との間に未溶接部が存在しないようにしたセパレータ付きマフラーおよびその製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載のセパレータ付きマフラーでは、セパレータが隣接する膨張室間を気密に仕切るように、マフラー本体にセパレータに沿って開口する複数の貫通孔を設け、マフラー本体の外方から貫通孔に肉盛りすることによる栓溶接と、該貫通孔同士の間の部位を溶融して溶融池をセパレータに到達させる溶接とにより、セパレータとマフラー本体とを全周溶接する。これにより、セパレータによって画成された一方の膨張室から他方の膨張室へすべての排気ガスが排気管部材を通って流れる。
特開平９−１７７５５１号公報

ところで、特許文献１に記載のセパレータ付きマフラーの溶接方法では、マフラー本体とセパレータとを正確に所定の位置に位置合わせして溶接する必要があり、該位置合わせの作業は煩雑で、製造が困難であるという課題がある。

また、テールパイプは、熱膨張による伸びを吸収するためセパレータに数箇所で溶接されて支持されているのみのため、セパレータと溶接されていないテールパイプの外周部分から未浄化の排気ガスが漏れるため、十分な排気ガスの浄化性能が得られないという課題がある。

さらに、セパレータは、マフラー本体に溶接されているため、熱膨張によるマフラー各部の伸びを吸収することができないという課題もある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気ガスの浄化性能を向上することができ、熱膨張によるマフラー各部の伸びを吸収可能で、且つ、容易に製造することができるマフラー構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外筒と外筒内に配置される内筒とを有するマフラー本体と、マフラー本体に配設され、マフラー本体内を複数の膨張室に仕切るセパレータと、セパレータに支持されて排気ガスを浄化する触媒と、を備えるマフラー構造であって、セパレータの外周部には段部が形成され、内筒は、その一端がセパレータの段部に全周溶接されて密閉されると共に、他端が外筒に密閉支持され、且つ、触媒は、セパレータに全周溶接して密閉支持されており、セパレータは、複数の膨張室間を気密に仕切ると共に、外筒に対して軸方向に相対移動可能であるようにマフラー本体に支持されることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、排気管が開口する第１膨張室と第１膨張室の前方に位置する第２膨張室とを仕切る第１セパレータと、第１膨張室と第１膨張室の後方に位置する第３膨張室とを仕切る、セパレータによって構成される第２セパレータとを備え、触媒は、その一端側で第１セパレータに支持されると共に他端側で第２セパレータに全周溶接され、且つ、第２膨張室と第３膨張室とを連通し、第３膨張室を外部と連通するテールパイプは、第３膨張室を画成するマフラー本体にのみ支持されることを特徴とする。

さらに、請求項３に係る発明は、請求項１の構成に加えて、排気管が開口する第１膨張室と第１膨張室の前方に位置する第２膨張室とを仕切る第１セパレータと、第１膨張室と第１膨張室の後方に位置する第３膨張室とを仕切る、セパレータによって構成される第２セパレータとを備え、排気管は、第２膨張室を画成するマフラー本体に固定され、第１セパレータを貫通して支持される第１の排気管と、第１の排気管にスライド可能に差し込み、第２セパレータに全周溶接される第２の排気管とを備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、セパレータの外周部には段部が形成され、内筒は、その一端がセパレータの段部に全周溶接されて密閉されると共に、他端が外筒に密閉支持され、且つ、触媒は、セパレータに全周溶接して密閉支持されているので、セパレータは、複数の膨張室間を気密に仕切ることができ、すべての排気ガスが触媒を通過して排気されるので、排気ガスの浄化性能を向上することができる。また、セパレータは、外筒に対して軸方向に相対移動可能であるようにマフラー本体に支持されるので、熱膨張による各構成部材の伸びを吸収することができる。さらに、従来のマフラーのような溶接の際の煩雑な位置合わせの作業を行う必要がなく、容易に製造することができる。

請求項２の発明によれば、排気管が開口する第１膨張室と第１膨張室の前方に位置する第２膨張室とを仕切る第１セパレータと、第１膨張室と第１膨張室の後方に位置する第３膨張室とを仕切る、セパレータによって構成される第２セパレータとを備え、触媒は、その一端側で第１セパレータに支持されると共に他端側で第２セパレータに全周溶接され、且つ、第２膨張室と第３膨張室とを連通し、第３膨張室を外部と連通するテールパイプは、第３膨張室を画成するマフラー本体にのみ支持されるので、触媒やテールパイプが熱膨張する場合であっても、第２セパレータは、第１及び第３膨張室間を気密に仕切ることができるので、排気ガスの浄化性能を向上することができる。

また、請求項３の発明によれば、排気管は、第２膨張室を画成するマフラー本体に固定され、第１セパレータを貫通して支持される第１の排気管と、第１の排気管にスライド可能に差し込み、第２セパレータに全周溶接される第２の排気管とを備えるので、排気管の長さを長く取ってエンジン出力特性を最適にすると共に、排気管を支持する第２セパレータは第１及び第３膨張室間を気密に仕切ることができ、且つ、熱膨張する排気管の伸びを吸収することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１は本発明に係るマフラー構造の横断面図、図２は図１のマフラー構造の縦断面図、図３は図２のIII−III線に沿った断面図、図４は図２のIV−IV線に沿った断面図、図５は第１内筒の正面図、図６は第２内筒の正面図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係るマフラー構造１０は、マフラー本体１１と、マフラー本体１１内に配置される第１セパレータ１２及び第２セパレータ１３とを備えており、マフラー本体１１内は第１及び第２セパレータ１２，１３によって、軸方向中間部の第１膨張室１４、第１膨張室１４の前方に位置する第２膨張室１５、及び第１膨張室１４の後方に位置する第３膨張室１６の３室に仕切られている。また、マフラー構造１０は、エンジンの排気口（図示せず）と連通する排気管１７と、第１及び第２膨張室１４，１５間を連通する連通管１８と、第３膨張室１６と外部を連通するテールパイプ１９と、第１及び第２セパレータ１２，１３に支持される主触媒２０と、排気管１７の端部開口部１７ａに設けられる副触媒２１と、を備える。

マフラー本体１１は、外筒２２と外筒２２内に配置される内筒２３とを備える二重構造の筒体と、この筒体の前方に取り付けられ、第２膨張室１５を画成するためのフロントキャップ２４と、筒体の後方に取り付けられ、第３膨張室１６を画成するためのエンドキャップ２５とを有する。

外筒２２は、略一様径を有し、マフラー構造１０の外観を構成するステンレス鋼製等の円筒部材である。内筒２３は、外筒２２に内嵌して配設されており、外筒２２の前部に設けられる第１内筒２６と、外筒２２の後部に設けられる第２内筒２７とを有する。

第１内筒２６は、図５に示すように、多数の孔２６ａが明けられたステンレス鋼製パンチングメタルを円筒形状に巻き、突き合わせた端部同士を溶接し、更に、両端を拡径して形成される。前端拡径部２６ｂの外径は、外筒２２の内径と略同一であり、後端拡径部２６ｃの外径は、第２セパレータ１３の内径と略同一径となっている。

一方、第２内筒２７は、図６に示すように、ステンレス鋼板を円筒形状に巻き、突き合わせた端部同士を軸方向に亘って溶接する。更に、第２内筒２７は、前端部２７ａから中間部にかけて略一様径を有するストレート形状とし、後端部２７ｂを外筒２２の内径と略同一径に拡径して形成する。

図１に戻って、フロントキャップ２４は第１内筒２６の前端拡径部２６ｂに内嵌して配設され、外筒２２、第１内筒２６およびフロントキャップ２４の端部同士が重ね合わされて一体に溶接される。また、エンドキャップ２５も第２内筒２７の後端部２７ｂに内嵌して配設され、外筒２２、第２内筒２７およびエンドキャップ２５の端部同士が重ね合わされて一体に溶接される。

また、フロントキャップ２４およびエンドキャップ２５の内側には、それぞれ端板２８，２９が配置されている。外筒２２と第１内筒２６および第２内筒２７の間、フロントキャップ２４と端板２８の間、およびエンドキャップ２５と端板２９の間には、それぞれグラスウールなどの吸音材３０が充填されている。

第１セパレータ１２は、円形底板部１２ａの外周縁から筒状リブ部１２ｂが形成される有底筒状部材であり、筒状リブ部１２ｂが第１内筒２６の略中央に内嵌して配置されており、マフラー本体１１内を第１膨張室１４と第２膨張室１５とに区画する。また、第２セパレータ１３は、円形底板部１３ａの外周縁から小径筒部１３ｂおよび大径筒部１３ｃが屈曲して形成された段部１３ｄを持った有底筒状部材であり、大径筒部１３ｃが、第１セパレータ１２の後方で外筒２２に内嵌され、マフラー本体１１内を第１膨張室１４と第３膨張室１６とに区画する。

このように形成される第２セパレータ１３の段部１３ｄには、第１内筒２６と第２内筒２７が嵌合される。具体的に、第２セパレータ１３の大径筒部１３ｃには、第１内筒２６の後端拡径部２６ｃが内嵌される。また、第２セパレータ１３の小径筒部１３ｂの外周には、第２内筒２７の前端部２７aが外嵌して全周溶接される。

排気管１７は、フロントキャップ２４に溶接され、第１セパレータ１２および第２セパレータ１３を貫いた後、第３膨張室１６内でＵターンして前方に延び、第２セパレータ１３および第１セパレータ１２を再び貫き、更に第２膨張室１５内で再びＵターンして第１セパレータ１２を貫いて第１膨張室１４内に開口している。

具体的に、図１及び図２に示すように、排気管１７は、フロントキャップ２４に溶接され、第１セパレータ１２を貫通して支持される第１の排気管３１と、第１の排気管３１の拡径された先端部３１ａにスライド可能に差し込み、第２セパレータ１３を貫通して第３膨張室１６内でＵターンし、第２セパレータ１３および第１セパレータ１２を貫通する第２の排気管３２と、第２の排気管３２の先端部と一端で溶接固定され、第２膨張室１５内に配置される略Ｕ字状の第１のジョイント３３と、第１のジョイント３３の他端に溶接固定され、第１セパレータ１２を貫通し、副触媒２１が取り付けられる第２のジョイント３４が溶接固定される第３の排気管３５と、を備える。

また、第２の排気管３２の第１膨張室１４内の側壁には、浄化性能を確保しつつ、各触媒の温度バランス及びエンジン出力特性の調整を可能とする調整孔３２ａが設けられている。

図３に示すように、第１セパレータ１２とこれを貫通する排気管１７は、強度保持のために必要な部分のみが溶接されている。即ち、第１の排気管３１の第１セパレータ１２を貫通する部分は、第１セパレータ１２に溶接されずに支持されており、第２の排気管３２の第１セパレータ１２を貫通する部分は、その外周面の一部分が第１セパレータ１２に溶接されている。また、第３の排気管３５の第１セパレータ１２を貫通する部分は、強度を保持するため第１セパレータ１２に全周溶接されている。

一方、図４に示すように、第２の排気管３２の第２セパレータ１３を貫通する２箇所の部分は、第２セパレータ１３に全周溶接されている。

また、主触媒２０は、その両端側において、第１セパレータ１２および第２セパレータ１３に貫通して支持されており、第２膨張室１５と第３膨張室１６とを連通する。主触媒２０の一端側は、図３に示すように、第１セパレータに溶接されずに支持されており、主触媒２０の他端側は、図４に示すように、第２セパレータ１３に全周溶接されて密閉支持されている。
なお、主触媒２０および副触媒２１は、例えば、Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄのような貴金属触媒を担持するステンレス等の担体を連通管に収容して構成されるもので、貴金属含有量を変えて、ハニカム構造等種々の形状にそれぞれ構成される。

また、第１膨張室１４と第２膨張室１５を連通する連通管１８は、図３に示すように、第１セパレータ１２に部分的に溶接されて配設されている。さらに、第３膨張室１６と外部とを連通するテールパイプ１９は、図２に示すように、エンドキャップ２５にのみ溶接支持されている。

次に、上記の構成を備えた本実施形態のマフラー構造１０の作用について説明する。本実施形態のマフラー構造１０は、図２に示すように、エンジン(図示せず)から排気される排気ガスが、排気管１７によってマフラー本体１１内に導かれ、排気管１７の経路に沿って２回Ｕターンして副触媒２１から第１膨張室１４内に流入する。第１膨張室１４内の排気ガスは、連通管１８を介して第２膨張室１５に流入し、更に主触媒２０内を通過して第３膨張室１６に流入する。この過程で排気ガスは膨張すると共に、吸音材３０によって吸音されて消音し、テールパイプ１９から外部に排気される。

また、排気管１７および主触媒２０の第２セパレータ１３を貫通する部分は、第２セパレータ１３に全周溶接され、更に、第２セパレータ１３と第２内筒２７とが全周溶接されているので、第１膨張室１４および第２膨張室１５内の排気ガスが、第３膨張室１６に漏れることはなく、排気ガスのすべてが主触媒２０を通過して浄化されて第３膨張室１６に導かれ、第３膨張室１６からテールパイプ１９を介して外部に排気される。従って、優れた浄化性能が得られる。

また、着火、熱分散を主目的とする副触媒２１は、２次エア流量を十分確保することができる排気管１７の後端開口部１７ａに配設されており、また、主触媒２０は、第２膨張室１５と第３膨張室とを連通して配置されているので、主触媒２０による排気ガスの排気抵抗を低減させることができ、主触媒２０の反応温度が上がり過ぎることを抑制することができる。

また、排気管１７の途中に第１膨張室１４に開口する調整孔３２ａを設けることにより、浄化性能を維持しながら副触媒２１の温度を下げて各触媒の温度バランスを調整し、且つエンジン出力特性を調整することができる。

さらに、第１及び第２セパレータ１２，１３に支持される排気管１７は、第１の排気管３１に第２の排気管３２をスライド可能に差し込んだ差込み構造を有し、また、第１及び第２セパレータ１３に支持される主触媒２０は、第１セパレータ１２を貫通する部分を溶接せずに嵌合支持されるので、優れた浄化性能を維持しながら、熱膨張による各部材の伸びを吸収することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るマフラー構造１０によれば、第２セパレータ１３の外周部には段部１３ｄが形成され、第２内筒２７は、その一端２７ａがセパレータの段部１３ｄに全周溶接されて密閉されると共に、他端２７ｂが外筒２２に密閉支持され、且つ、主触媒２０は、第２セパレータ１３に全周溶接して密閉支持されている。これにより、第２セパレータ１３は、第１及び第３膨張室１４，１６間を気密に仕切ることができ、すべての排気ガスが主触媒２０を通過して排気されるので、排気ガスの浄化性能を向上することができる。また、第２セパレータ１３は、外筒２２に対して軸方向に相対移動可能であるようにマフラー本体１１に支持されるので、熱膨張による各構成部材の伸びを吸収することができる。さらに、従来のマフラーのような溶接の際の煩雑な位置合わせの作業を行う必要がなく、容易に製造することができる。

また、マフラー構造１０は、排気管１７が開口する第１膨張室１４と第１膨張室１４の前方に位置する第２膨張室１５とを仕切る第１セパレータ１２と、第１膨張室１４と第１膨張室１４の後方に位置する第３膨張室１６とを仕切る第２セパレータ１３とを備え、主触媒２０は、その一端側で第１セパレータ１２に支持されると共に他端側で第２セパレータ１３に全周溶接され、且つ、第２膨張室１５と第３膨張室１６とを連通し、第３膨張室１６を外部と連通するテールパイプ１９は、第３膨張室１６を画成するマフラー本体１１にのみ支持される。これにより、主触媒２０やテールパイプ１９が熱膨張する場合であっても、第２セパレータ１３は、第１及び第３膨張室１４，１６間を気密に仕切ることができるので、排気ガスの浄化性能を向上することができる。

さらに、排気管１７は、第２膨張室１５を画成するマフラー本体１１に固定され、第１セパレータ１２を貫通して支持される第１の排気管３１と、第１の排気管３１にスライド可能に差し込まれ、第２セパレータ１３に全周溶接される第２の排気管３２とを備えるので、排気管１７の長さを長く取ってエンジン出力特性を最適にすると共に、排気管１７を支持する第２セパレータ１３は第１及び第３膨張室１４，１６間を気密に仕切ることができ、且つ、熱膨張する排気管１７の伸びを吸収することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
なお、本実施形態では、排気管１７の調整孔３２ａを第１膨張室１４内に設けているが、第２膨張室１５内に設けるようにしても同様の効果を奏する事ができる。

本発明に係るマフラー構造の横断面図である。図１のマフラー構造の縦断面図である。図２におけるIII−III線に沿った断面図である。図２におけるIV−IV線に沿った断面図である。第１内筒の正面図である。第２内筒の正面図である。

符号の説明

１０マフラー構造
１１マフラー本体
１２第１セパレータ
１３第２セパレータ
１４第１膨張室
１５第２膨張室
１６第３膨張室
１７排気管
１８連通管
１９テールパイプ
２０主触媒
２１副触媒
２２外筒
２３内筒
２６第１内筒
２７第２内筒

Claims

外筒（２２）と該外筒（２２）内に配置される内筒（２７）とを有するマフラー本体（１１）と、該マフラー本体（１１）に配設され、前記マフラー本体（１１）内を複数の膨張室（１４，１６）に仕切るセパレータ（１３）と、前記セパレータ（１３）に支持されて排気ガスを浄化する触媒（２０）と、を備えるマフラー構造であって、
前記セパレータ（１３）の外周部には段部（１３ｄ）が形成され、前記内筒（２７）は、その一端（２７ａ）が前記セパレータ（１３）の段部（１３ｄ）に全周溶接されて密閉されると共に、他端（２７ｂ）が前記外筒（２２）に密閉支持され、且つ、前記触媒（２０）は、前記セパレータ（１３）に全周溶接して密閉支持されており、
前記セパレータ（１３）は、前記複数の膨張室（１４，１６）間を気密に仕切ると共に、前記外筒（２２）に対して軸方向に相対移動可能であるように前記マフラー本体（１１）に支持されることを特徴とするマフラー構造。
排気管（１７）が開口する第１膨張室（１４）と該第１膨張室（１４）の前方に位置する第２膨張室（１５）とを仕切る第１セパレータ（１２）と、前記第１膨張室（１４）と前記第１膨張室（１４）の後方に位置する第３膨張室（１６）とを仕切る、前記セパレータ（１３）によって構成される第２セパレータ（１３）とを備え、
前記触媒（２０）は、その一端側で前記第１セパレータ（１２）に支持されると共に他端側で前記第２セパレータ（１３）に全周溶接され、且つ、前記第２膨張室（１５）と前記第３膨張室（１６）とを連通し、
前記第３膨張室（１６）を外部と連通するテールパイプ（１９）は、前記第３膨張室（１６）を画成する前記マフラー本体（１１）にのみ支持されることを特徴とする請求項１に記載のマフラー構造。
排気管（１７）が開口する第１膨張室（１４）と該第１膨張室（１４）の前方に位置する第２膨張室（１５）とを仕切る第１セパレータ（１２）と、前記第１膨張室（１４）と前記第１膨張室（１４）の後方に位置する第３膨張室（１６）とを仕切る、前記セパレータ（１３）によって構成される第２セパレータ（１３）とを備え、
前記排気管（１７）は、前記第１膨張室（１４）を画成する前記マフラー本体（１１）に固定され、前記第１セパレータ（１２）を貫通して支持される第１の排気管（３１）と、該第１の排気管（３１）にスライド可能に差し込み、前記第２セパレータ（１３）に全周溶接される第２の排気管（３２）とを備えることを特徴とする請求項１に記載のマフラー構造。