JP5042175B2 - 自動二輪車の排気装置およびこれを備えた自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、Ｖ型エンジンの前気筒と後気筒から導出された排気管が集合する集合部を有する自動二輪車の排気装置に関するものである。

Ｖ型エンジンを搭載した自動二輪車の排気装置は、前気筒から導出された排気管と、後気筒から導出された排気管とが車体下部の単一の排気チャンバに接続し、排気チャンバに左右のマフラを接続するタイプ（特許文献１）のものがある。

特開２００７−１００６６４号公報

しかしながら、特許文献１の排気装置では、排気チャンバは車体フレームとほぼ同程度の車幅方向寸法を有するので、排気チャンバが車体下部のスペースを圧迫して自動二輪車の設計の自由度を低下させる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、スペースの圧迫を抑制して設計の自由度を向上できる自動二輪車の排気装置およびこれを備えた自動二輪車を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の第１構成に係る自動二輪車の排気装置は、車体フレームに支持され、車幅方向に回転軸心を有するＶ型エンジンを搭載した自動二輪車の排気装置であって、前気筒と後気筒から車体の車幅方向の一側方へ導出された排気管と、車体の側方に配置された２本のマフラと、前記一側方、かつ前記車体フレームの外側方に配置された集合管とを備え、前記集合管に、前記両気筒の排気管と、前記２本のマフラとが接続されている。

この構成によれば、前後気筒からの排気ガスは車体の側方に配置された集合管で混合され、この排気ガスが集合管から分岐した左右のマフラに導かれる。このように車体側方に集合管を配置することで、車体下部の排気チャンバが不要となるので、車体下部のスペースの圧迫を防いで、自動二輪車設計の自由度を向上できる。

本発明の第２構成に係る自動二輪車の排気装置は、車幅方向に回転軸心を有するＶ型エンジンを搭載した自動二輪車の排気装置であって、前気筒と後気筒から車体の車幅方向の一側方へ導出された排気管と、車体の側方に配置された２本のマフラと、前記一側方に配置された集合管とを備え、前記集合管に、前記両気筒の排気管と、前記２本のマフラとが接続され、前記前気筒からの排気管における前記集合管に接続されている下流端部の軸線と、前記後気筒からの排気管における前記集合管に接続されている下流端部の軸線とが、前記集合管内で交差している。この構成によれば、両排気管から集合管に合流する排気ガスが集合管内の交差点で衝突して混合されるので、各マフラへ流れる排気ガスが均質化され、両マフラ内の触媒作用のアンバランスを抑えることができる。

本発明に係る自動二輪車は、本発明の第１または第２構成の排気装置を備えている。

本発明の自動二輪車の排気装置によれば、車体フレームの一側方に配置された集合管に前気筒および後気筒の排気管とマフラとを接続しているので、車体下部のスペースの圧迫を防いで、自動二輪車設計の自由度を向上できる。

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。なお、この明細書において車体の左側および右側は乗車姿勢のライダーから見た左右をいう。
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を示す側面図である。同図に示す自動二輪車は、車体フレームＦＲの前半部を構成するメインフレーム１およびダウンチューブ１８の前端部に、ヘッドパイプ２が取り付けられ、このヘッドパイプ２に回動自在に挿通されたステアリングシャフト（図示しない）を介して、アッパーブラケット７およびロワーブラケット８が支持され、これらアッパーブラケット７およびロワーブラケット８にフロントフォーク３が支持され、このフロントフォーク３の下端部に前輪４が支持されている。また、フロントフォーク３の上端部のアッパーブラケット７にはハンドル５が取り付けられている。メインフレーム１およびダウンチューブ１８にＶ型２気筒のエンジンＥが支持されている。エンジンＥは車幅方向に回転軸心ＡＸを有し、車体の左側に位置する動力伝達機構であるベルト２５（図２）により後輪９を駆動する。

前記メインフレーム１は、湾曲部１１で下方に湾曲してスイングアームブラケット６に連なっており、この湾曲部１１に、後方へ延びる左右２本のシートレール１０が連結されている。前記ダウンチューブ１８は、前部の立下り部１８ａからエンジンＥの下方の水平部１８ｂを経て、後半部がスイングアームブラケット６からさらに後方の上方へ延びてシートレール１０に連結される左右２本の補強メンバ１９を形成している。前記シートレール１０には、ライダー用シート３０と同乗者用シート３１とが支持されている。前記メインフレーム１の上部、つまり、車体上部で、前記ハンドル５とライダー用シート３０との間には、燃料タンク２０が取り付けられている。また、車体前部に、前記ハンドル５の前方から車体前部の上部側方にかけての部分を覆う樹脂製のカウリング２１が装着されている。ダウンチューブ１８の水平部１８ｂには、ライダーの足を載せるフットレスト２６が装着されている。

エンジンＥはクランクケース２２の上部に前傾した前気筒１２と、後傾した後気筒１３とを有し、両気筒１２，１３の間が、側面視でＶ字形のＶバンク空間となっており、このＶバンク空間内にエアクリーナ４０が配置されている。各気筒１２，１３がクランクケース２２に連結されたシリンダ２３とその上部に連結されたシリンダヘッド２４とを有している。また、エンジンＥの前気筒１２と後気筒１３の各シリンダヘッド２４にはそれぞれ、第１および第２排気管１４，１５の上流端部が接続されている。両排気管１４，１５は、車体の右側に導出されて後方に延びており、それぞれの下流端部が、車体右側に位置する集合管１６に接続されている。このように右側に排気管１４，１５を配置することで、車体の左側に配置されるスタンドやジェネレータとの干渉を防ぐことができる。集合管１６は、後述するように、左右に分岐して左右一対のマフラ１７Ｌ，１７Ｒ（図２）に接続されている。

集合管１６は、後輪９の前方でエンジンＥの後方、すなわちエンジンＥの後部の変速機・クラッチユニット２７と後輪９との間で、ダウンチューブ１８の外側方に配置されている。図１の例では、補強メンバ１９の下端部１９ａと集合管１６とが側面視で重なっている。また、水平部１８ｂの下端より集合管１６の下端が若干上方に設定されている。このように、集合管１６がダウンチューブ１８の水平部１８ｂの外側方で、該水平部１８ｂの下端よりも上方に位置するので、車体下部のスペースを圧迫することなく集合管１６を配置できる。これにより設計の自由度を上げることができるうえに、ダウンチューブ１８を下方に配置して自動二輪車の重心を下げることができる。また、ダウンチューブ１８を下方に配置することで、メインフレーム１とダウンチューブ１８との間を広くすることができ、部品の配置や形状の自由度が向上する。前気筒１２からの第１排気管１４は、シリンダヘッド２４から下方斜め後方へ延び、ダウンチューブ１８の水平部１８ｂの付近まで下がったのち後方へ湾曲し、フットレスト２６の内側を通ってダウンチューブ１８の外側に沿ってほぼ水平に延びて集合管１６に接続される。後気筒１３からの第２排気管１５は、シリンダヘッド２４から湾曲しながら下方斜め後方へ延び、ほぼ鉛直方向から集合管１６に接続される。

車体の底面図である図２に示すように、集合管１６と右側のマフラ１７Ｒとは、集合管１６から後方へ向かってほぼ水平に延びる第１接続管５２によって接続されている。また、集合管１６と左側のマフラ１７Ｌとは、第２接続管５４によって接続されている。第２接続管５４は、集合管１６の下部から湾曲して左側方へ延び、エンジンＥと後輪９の間で車体の前後方向に延びる中心線Ｃを横切って、左側のダウンチューブ１８付近で後方へ湾曲し、左側のマフラ１７Ｌに接続されている。集合管１６は、前記車体の中心線Ｃに対して、ベルト２５と反対側に位置している。第１排気管１４は、変速機・クラッチユニット２７の右側面を覆うクラッチカバー２７ａよりも車体寄りに配置されており、車体外側方に突出して外観を損なうことがないようにしている。本実施形態では示されていないが、集合管１６をカバーで覆うことにより集合管１６と各排気管１４，１５および各接続管５２，５４との接続部分を隠して、さらに外観を向上させることができる。

排気装置５０は、分解図である図３に示すように、前気筒１２からの第１排気管１４、後気筒１３からの第２排気管１５、集合管１６、右側のマフラ１７Ｒへ接続する第１接続管５２、左側のマフラ１７Ｌへ接続する第２接続管５４および左右のマフラ１７Ｌ，１７Ｒからなる。各排気管１４，１５および各接続管５２，５４はそれぞれ、スチールのような金属製のパイプに、光沢のあるめっきを施したカバーをしたものである。集合管１６は複数のパイプを溶接により接合して形成している。すなわち、前後方向に延びる主管６０の前後方向中央部に、接続部を形成する導入管６１と導出管６２とが接合されている。縦断面図である図４に示すように、導入管６１は上方に向かって開口する上方開口部６１ａを有し、導出管６２は左斜め下方に向かって開口する下方開口部６２ａを有しており、導入管６１の基部６１ａと導出管６２の６２ａとは上下方向に対向している。なお、集合管１６は、主管６０、導入管６１および導出管６２を鋳造により一体成形したものでもよい。

図３に戻って、各排気管１４，１５および各接続管５２，５４は、それぞれ集合管１６に溶接によって接続されている。すなわち、第１排気管１４の下流端部１４ｂが集合管１６の主管６０の接続部を形成する前端開口部６０ａに接続され、第２排気管１５の下流端部１５ｂが導入管６１に接続され、第１接続管５２は主管６０の接続部を形成する後端開口部６０ｂに接続され、第２接続管５４は導出管６２に接続されている。このように、集合管１６は、各排気管１４，１５および各接続管５２，５４が別個に接続される４つの開口部６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６２ａを有している。マフラ１７Ｌ，１７Ｒは、それぞれ接続管５２、５４の外周に嵌合されて取付具８２により分離可能に接続されており、図示しないステーを介して車体フレームＦＲ（図１）に支持されている。マフラ１７Ｌ，１７Ｒの内部には排気ガスを浄化する触媒（図示しない）が内蔵されている。

排気装置５０は以下のような手順で組み立てられ、車体に取り付けられる。まず、パイプ加工および溶接により、図３の主管６０、導入管６１および導出管６２からなる集合管１６が形成される。次に、この集合管１６の開口部６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６２ａにそれぞれ、第１排気管１４，第１接続管５２，第２排気管１５、第２接続管５４を嵌合して溶接のような固着手段により接続し、１つの配管ユニットとする。さらに、この配管ユニットを車体に取り付ける。具体的には、第１および第２排気管１４，１５の上流端部１４ａ，１５ａにはそれぞれ取付フランジ６４，６６が形成されており、ボルトのような締結部材８０によってシリンダヘッド２４に着脱自在に取り付ける。最後に、各接続管５２，５４にマフラ１７Ｒ，１７Ｌを、前述のように取付具８２を用いて接続し、マフラ１７Ｒ，１７Ｌを図示しないステーを介して車体フレームＦＲに取り付ける。このように、排気装置５０のうち、マフラ１７Ｌ，１７Ｒを除いた部分である各排気管１４，１５、各接続管５２，５４および集合管１６が１つのユニットとなるから、自動二輪車への組立て時の取り扱いが容易になって、組立工数を減らすことができる。

第１排気管１４の下流端部１４ｂの開口、つまり集合管１６への接続口５６と、右側のマフラ１７Ｒに接続される接続管５２における集合管１６への接続口５８とが、同一直線Ｃ１上に配置されて相対向している。また、図４に示すように、各排気管１４、１５それぞれの軸線Ｃ１、Ｃ２とは交差している。この交差点ＣＰで各排気管１４、１５からの排気ガスが衝突することにより、排気ガスの混合が促進される。このように排気ガスを混合することで、排気脈動を減らして排気装置の圧力負荷の低減を図ることができるうえに、左右のマフラ１７Ｌ，１７Ｒに流れる排気ガスの温度を均一にすることができ、特にエンジン始動時における触媒の浄化効果を高めることができる。ただし、軸線Ｃ１、Ｃ２は、若干ずれていてもよい。第１排気管１４の下流端部１４ｂと、第２排気管１５の下流端部１５ｂとの交差角度、すなわち各排気管１４、１５それぞれの軸線Ｃ１、Ｃ２のなす交差角度αは、７０から９０°の範囲内にあることが好ましい。この実施形態では、７７．６°である。

図３に示すように、第１排気管１４の流路に沿った長さをＦ１、第２排気管１５の長さをＦ２とするとＦ１＞Ｆ２である。また、図２に示すように、第１接続管５２の流路に沿った長さをＲ１、第２接続管５４の長さをＲ２とするとＲ１＜Ｒ２である。したがって、第１排気管１４と第１接続管５２とを合わせた長さ（Ｆ１＋Ｒ１）と、第２排気管１５と第２接続管５４とを合わせた長さ（Ｆ２＋Ｒ２）との差、すなわち前気筒１２からマフラ１７Ｒまでの管長と後気筒１３からマフラ１７Ｌまでの管長との差Ｄ（＝（Ｆ１＋Ｒ１）−（Ｆ２＋Ｒ２））は、極めて小さくなる。この差Ｄは、好ましくは２００ｍｍ以内、より好ましくは１００ｍｍ以内であり、本実施形態では、上記差Ｄはほぼゼロである。

上述のように、第１排気管の接続口５６と第１接続管５２の接続口５８とは、同一直線Ｃ１上に配置されて相対向し（図３）、導入管６１の基部６１ａと導出管６２の６２ａとは上下方向に対向しているので（図４）、前気筒１２からの排気ガスはマフラ１７Ｒに流入しやすく、後気筒１３からの排気ガスはマフラ１７Ｌに流入しやすい。したがって、（Ｆ１＋Ｒ１）と（Ｆ２＋Ｒ２）の長さをほぼ同じとすることで、両気筒１２，１３間のアンバランスを抑制して、エンジンの性能を十分に引き出すことができる。さらに、各排気管１４，１５と各接続管５２，５４とをそれぞれ集合管１６で接続しているので、各気筒１２，１３から直接マフラ１７Ｒ，１７Ｌに接続する場合のように、排気管が車体側方で交差することがないから、排気管が車体の外側方に突出するのを防いで、自動二輪車の外観を向上させる。

上記構成において、図１に示す各排気管１４，１５を接続する従来の車体下部の排気チャンバが不要であるから、車体下部のスペースの圧迫を防いで、自動二輪車設計の自由度を向上できる。また、集合管１６が、前後方向に延びる車体の中心線Ｃに対して、ベルト２５と反対側に位置しているので、集合管１６および各排気管１４，１５とベルト２５との干渉を容易に避けることができ、設計の自由度がさらに向上する。

さらに、集合管１６が後輪９の前方でエンジンＥの後方に位置しているので、エンジンＥの後方で、エンジンＥと後輪９との間の空いたスペースを有効に活用でき、この点からも、設計の自由度を向上させることができる。また、図３に示す第１排気管１４における集合管１６への接続口５６と、第１接続管５２における集合管１６への接続口５８とが、同一直線Ｃ１上に配置されて相対向しているので、第１排気管１４から集合管１６を通過する排気ガスの流れが円滑になるから、排気抵抗が小さくなり、排気効率を向上させることができる。

さらに、排気管１４における集合管１６に接続されている下流端部６０の軸線と、排気管１５における集合管１６に接続されている下流端部６２の軸線との交差角度が、７０〜９０°の範囲にあるので、両排気管１４，１５から集合管１６に合流する排気ガスが集合管１６内の交差点ＣＰで衝突して混合されるから、各マフラ１７Ｌ，１７Ｒへ流れる排気ガスが均質化され、両マフラ１７Ｌ，１７Ｒ内の触媒作用のアンバランスを抑えることができる。

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣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、集合管１６はダウンチューブ１８の外側方に配置されているが、集合管１６の一部がダウンチューブ１８の上方に位置してもよい。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。

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。 同上自動二輪車の底面図である。 同上排気装置の分解図である。 同上排気装置の縦断面図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
ＦＲ 車体フレーム
１２ 前気筒
１３ 後気筒
１４ 第１排気管
１４ｂ 第１排気管の下流端部
１５ 第２排気管
１５ｂ 第２排気管の下流端部
１６ 集合管
１７Ｒ 右側マフラ
１７Ｌ 左側マフラ
１８ ダウンチューブ
２５ 動力伝達機構（ベルト）
５０ 排気装置
５６ 第１排気管における集合管への接続口
５８ 第２排気管における集合管への接続口
６０ａ 前端開口部
６０ｂ 後端開口部
６１ａ 上方開口部
６２ａ 下方開口部

Claims (5)

1. 車体フレームに支持され、車幅方向に回転軸心を有するＶ型エンジンを搭載した自動二輪車の排気装置であって、
   前気筒と後気筒から車体の車幅方向の一側方へ導出された排気管と、
   車体の側方に配置された２本のマフラと、
   前記一側方、かつ前記車体フレームの外側方に配置された集合管とを備え、
   前記集合管に、前記両気筒の排気管と、前記２本のマフラとが接続されている自動二輪車の排気装置。
2. 請求項１において、前記前気筒からの第１排気管が前記集合管の前部に接続され、前記後気筒からの第２排気管が前記集合管の上部に接続されている自動二輪車の排気装置。
3. 車幅方向に回転軸心を有するＶ型エンジンを搭載した自動二輪車の排気装置であって、
   前気筒と後気筒から車体の車幅方向の一側方へ導出された排気管と、
   車体の側方に配置された２本のマフラと、
   前記一側方に配置された集合管とを備え、
   前記集合管に、前記両気筒の排気管と、前記２本のマフラとが接続され、
   前記前気筒からの排気管における前記集合管に接続されている下流端部の軸線と、前記後気筒からの排気管における前記集合管に接続されている下流端部の軸線とが、前記集合管内で交差している自動二輪車の排気装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の排気装置を備えた自動二輪車。
5. 請求項４において、さらに、車幅方向の他側方に配置されたスタンドを備えた自動二輪車。

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