JP5631141B2 - 自動二輪車の排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、触媒装置を備える自動二輪車の排気装置に関する。

例えば、自動二輪車の排気装置においては、触媒を活性化温度まで速やかに昇温させるために、車体後部に配置された排気マフラの排気上流側に触媒担体が組み込まれていることが多い（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１の排気装置では、排気管に連なる接続管が接続されるテーパ部と、該テーパ部に連なって支持部材により触媒担体を支持する円筒部と、を有するケーシングが開示されている。すなわち、支持部材は、触媒担体の外面に嵌合される支持円筒部と、円筒部の内面に嵌合される取付円筒部と、を一体的に有する段差形状をしており、支持円筒部及び取付円筒部が、触媒担体及び円筒部のそれぞれに対して溶接固着されている。

特開２００１−１２２３９号公報

触媒担体を支持する支持部材がケーシングの円筒部の内面に対して溶接固着されているので、組み付け性が良くない。溶接固着状態が不良である箇所では、排気ガスが溶接不良箇所で漏れて触媒担体の方に流通する排気ガスの流量が減少して、触媒の利用効率が低下する恐れもある。

したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、組み付け性が良好であり、触媒の利用効率が高く、外観上優れている、自動二輪車の排気装置を提供することである。

上記技術的課題を解決するために、本発明によれば、以下の自動二輪車の排気装置が提供される。

すなわち、本発明の請求項１に係る自動二輪車の排気装置は、
エンジンの排気口に接続された排気管と、
前記排気管の排気下流側に配置されて、外筒と内筒とを有する排気マフラと、
排気ガスを浄化する触媒を保持して、前記排気マフラの前記内筒内に収容される触媒保持管と、
前記排気管の排気下流端と、前記触媒保持管の排気上流端とにそれぞれ溶接され、且つ、前記排気管の排気下流端から排気下流側に向けて拡径形状をしている継手管と、
前記継手管の外周面に対して径方向に離間した状態で前記継手管を覆い、且つ、排気上流端から排気下流側に向けて拡径形状をして、前記継手管の排気上流端よりも排気上流側で前記排気管に溶接される接続カバーと、
前記排気マフラの前記外筒と前記触媒保持管との径方向の間に介在配置される継手フランジと、を備え、
前記継手フランジは、外方環状段部と中間環状段部と内方環状段部とによって階段状に屈曲しており、
前記接続カバーの排気下流端と、前記排気マフラの前記外筒の排気上流端とが、前記外方環状段部にそれぞれ嵌合した状態で、前記接続カバーの排気下流端と、前記排気マフラの前記外筒の排気上流端と、前記継手フランジの前記外方環状段部との三者が一体的に溶接され、
前記中間環状段部は、前記排気マフラの前記内筒の内面に溶接され、
前記内方環状段部は、前記触媒保持管に対して圧接嵌合していることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る自動二輪車の排気装置では、
前記継手フランジは、排気上流側に向けて拡径形状をしていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る自動二輪車の排気装置では、
エンジンの排気口に接続された排気管と、
前記排気管の排気下流側に配置されて、外筒と内筒とを有する排気マフラと、
排気ガスを浄化する触媒を保持して、前記排気マフラの前記内筒内に収容される触媒保持管と、
排気上流端から排気下流側に向けて拡径形状をして、排気上流端で前記排気管に溶接される接続カバーと、
前記排気マフラの前記外筒と前記触媒保持管との径方向の間に介在配置される継手フランジと、を備え、
前記継手フランジは、外方環状段部と中間環状段部と内方環状段部とによって階段状に屈曲しており、
前記接続カバーの排気下流端と、前記排気マフラの前記外筒の排気上流端とが、前記外方環状段部にそれぞれ嵌合した状態で、前記接続カバーの排気下流端と、前記排気マフラの前記外筒の排気上流端と、前記継手フランジの前記外方環状段部との三者が一体的に溶接され、
前記中間環状段部は、前記排気マフラの前記内筒に溶接され、
前記内方環状段部は、前記触媒保持管に対して圧接嵌合していることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、触媒保持管が継手管を介して排気管に溶接されているとともに、階段状に屈曲した継手フランジが内筒の内面に溶接された構造をしており、当該触媒保持管を内筒内に圧入することにより、継手フランジを介して触媒保持管が排気マフラの内筒に対して圧接嵌合するので、排気装置の組み付け性が非常に良好であるという効果を奏する。また、触媒保持管が継手管を介して排気管に溶接されたものを予め準備することにより、排気ガスを触媒保持管の方により確実に導くことができ、触媒の利用効率を高くすることができる。そして、排気ガスの当たる継手管が接続カバーで覆われているので、継手管の熱による変色（焼け）を外観上見せなくすることができる。そして、接続カバー及び排気マフラの外筒が、継手フランジの外方環状段部に嵌合された状態で一度に溶接されるので、溶接作業や組立加工が簡素化される。

請求項２に係る本発明では、接続カバーの軸方向長さを短くすることができ、例えばお椀状をした接続カバーのプレス成型加工が容易になるという効果を奏する。

請求項３に係る本発明では、溶接作業や組立加工の簡素化に加えて、継手管に関する部品点数や作業工数の削減という効果を奏する。

本発明を適用した自動二輪車の左側面図である。 図１における自動二輪車の排気装置の平面図である。 図２における右側の排気マフラの断面図である。 図３における排気マフラの排気上流側部分の拡大図である。 図３における排気マフラのＶ−Ｖ線断面図である。 図３における排気マフラのＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図３における排気マフラのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態に係る自動二輪車１の排気装置８について、図面を参照しながら説明する。なお、本願において、「右」とは車体をその前方に見たときの向かって右側を言い、「左」とは車体をその前方に見たときの向かって左側を言う。

（自動二輪車の構成）
図１は、本発明を適用した自動二輪車１の左側面図である。図１において、車体フレーム２は、側方から見て概ね平行四辺形に形成されると共に、後方に延びる後部フレームを一体に備えている。車体フレーム２の前上端部に形成されたヘッドパイプ３にはフロントフォーク５が支持され、フロントフォーク５の上端部にはハンドル６が設けられ、フロントフォーク５の下端部には前車輪７が支持されている。

車体フレーム２の後下端部には、アーム支持軸を介してスイングアーム１０の前端部が上下方向揺動可能に支持され、該スイングアーム１０の後端部に後車輪１１が支持されている。スイングアーム１０の前寄り部分と車体フレーム２の後上端部との間にはリヤサスペンション１３が弾性伸縮可能に介装され、スイングアーム１０を弾性支持している。

車体フレーム２の上には、前から順にたとえば燃料タンク１５、シート１６及びリヤシート等が取り付けられており、シート１６及びリヤシートの下側には各種電装部品等が配置され、車体フレーム２内にエンジン（例えば、並列二気筒エンジン）１８が搭載されている。

（排気装置の構成）
図２は、図１における自動二輪車１の排気装置８の平面図である。左側排気管２０及び右側排気管２１は、シリンダヘッドの前面排気接続口にそれぞれ接続されている。例えば、左側排気管２０は第一気筒に、右側排気管２１は第二気筒に連通している。左側排気管２０及び右側排気管２１は、それぞれ、シリンダヘッドから下方へ湾曲状に曲がると共に、エンジン１８のクランクケース１９の下側を後方へ延び、スイングアーム１０の前部の近傍を通って立ち上がり、後方へ延びている。

左側排気管２０及び右側排気管２１の各後端には、車長方向の後方へ延びる左側排気マフラ２２及び右側排気マフラ２３がそれぞれ接続されている。左側排気マフラ２２及び右側排気マフラ２３の各後端には、テール管２８，２９が設けられている。左側排気マフラ２２及び右側排気マフラ２３には、それぞれ車体フレーム１の後部フレームに取り付けるための取付ブラケット２６，２７が形成されている。また、左側排気マフラ２２及び右側排気マフラ２３には、それぞれ、左側排気マフラ２２及び右側排気マフラ２３を保護するための保護部材２４，２５が取り付けられている。

左側排気管２０及び右側排気管２１は、排気連通管３０によって接続され且つ内部が連通されている。排気連通管３０は、左側排気管２０及び右側排気管２１の各排気下流端の近傍であり且つ排気下流端よりも排気上流側に位置する排気連通部において、それぞれ、溶接によって接続されている。左側排気管２０及び右側排気管２１と排気連通管３０との接続構造は、以下に詳述する。

排気連通管３０は、左側排気管２０に接続される左側連通管３２と、右側排気管２１に接続される右側連通管３３と、左側連通管３２及び右側連通管３３を連結する連結アダプタ３４と、によって構成されている。連結アダプタ３４の左側接続部に左側連通管３２を嵌合させた状態で全周溶接することにより、左側連通管３２と連結アダプタ３４とを接続している。連結アダプタ３４の階段状の右側接続部にガスケットを介して右側連通管３３を嵌合させた状態でクランプバンドで締め付けることにより、右側連通管３３と連結アダプタ３４とを着脱可能に接続している。

左側排気管２０及び右側排気管２１は、それぞれ、車幅方向の内側側面であって少し下方位置において、斜め下方に向けて開口する排気流通孔６０を有している。図３及び４に示すように、各排気流通孔６０は、完全な円形ではなく、後端部には三日月状の管壁部分６１を備えている。図２に示すように、三日月状の管壁部分６１は、排気連通管３０をお椀状の接続カバー７２，７３にできるだけ接近させた状態で左右の排気管２０，２１とお椀状の接続カバー７２，７３との間での全周溶接を可能にするために設けられている。

左側排気管２０に形成された排気流通孔６０の孔径よりも大きな口径を有する左側連結継手７４が左側排気管２０に全周溶接で接続されていて、左側連結継手７４が車幅方向の中心部分に向けて斜め下方に延びている。同様に、右側排気管２１に形成された排気流通孔６０の孔径よりも大きな口径を有する右側連結継手７５が右側排気管２１に全周溶接で接続されていて、右側連結継手７５が車幅方向の中心部分に向けて斜め下方に延びている。左側連結継手７４の中心側端部は、左側連通管３２に全周溶接で接続されている。右側連結継手７５の中心側端部は、右側連通管３３に全周溶接で接続されている。左側連結継手７４が少し湾曲しているとともに連結アダプタ３４が直管状に延びている。また、少し湾曲している右側連結継手７５が連結アダプタ３４に接続されている。したがって、排気連通管３０は、全体として、中央部が少し下方に位置する略Ｕ字形状をしている。当該構成により、排気マフラ２２，２３を車体上方に配置することができ、バンク角を大きくとることができる。

また、左側連結継手７４及び右側連結継手７５のそれぞれの外側部分が、左側保護カバー３８及び右側保護カバー３９で覆われている。当該保護カバー３８，３９は、連結継手７４，７５の付近での熱による排気マフラ２２，２３の変色（焼け）を外観上見えなくすることができる。保護カバー３８，３９においては、例えば、外観上露出する範囲が広い側の排気管２０，２１のいずれか一方を長寸にしてもよい。

連結アダプタ３４の車長方向の前方且つ斜め上方の周面には、排気センサ４０を取り付けるための内ネジ式のセンサ取付ソケット５０が設けられており、排気センサ４０はセンサ取付ソケット５０に螺着される。

（排気マフラの構成）
図３は、図２における右側の排気マフラ２３の断面図であり、図４は、図３における排気マフラ２３の排気上流側部分の拡大図である。排気マフラ２３は、継手管７１及び接続カバー７３を介して、排気管２１に接続されている。排気マフラ２３は、外筒２３ｂと内筒２３ａとを有する。排気マフラ２３の排気上流側には、排気ガスがハニカム状の触媒担体４６（図５を参照）を流通することによって排気ガスを浄化する触媒保持管４５が配設されている。排気マフラ２３の排気下流側には、触媒で浄化された排気ガスを消音するための膨張室９１，９２，９３や連通管６５，６６やテール管２９等が配設されている。

排気マフラ２３の排気上流側において、触媒保持管４５が、継手管７１を介して排気管２１に接続されているとともに、継手フランジ７７で支持されている。継手管７１は、排気管２１の排気下流側に配置されて、排気下流側に向かって拡径するテーパ形状をしている。排気マフラ２３及び触媒保持管４５の軸心は大略同軸であって、それらの軸心は排気管２１の軸心よりも上方に偏心している。排気管２１に対する排気マフラ２３及び触媒保持管４５の当該上方への偏心構造により、排気マフラ２３を車体上方に配置することができ、バンク角を大きくとることができる。排気管２１の水平方向軸心に対する上方テーパ部７１ｄの傾斜角度は、おおよそ４５度である。排気管２１の水平方向軸心に対する下方テーパ部７１ｂの傾斜角度は、おおよそ１０度である。したがって、テーパ形状をした継手管７１の広がり角度が、おおよそ４５度以下である。テーパ状に拡径した継手管７１により、排気ガスが排気管２１から触媒保持管４５へと緩やかに広がるので、排気ガスが触媒保持管４５の断面全体に分散して、触媒保持管４５での触媒を有効利用することができる。排気管２１の排気下流端２１ａと継手管７１の排気上流端７１ａとが、全周溶接によって一体的に結合している。継手管７１の排気下流端７１ｃと触媒保持管４５の排気上流端４５ａとが、全周溶接によって一体的に結合している。

継手フランジ７７は、排気下流側に向かって縮径するとともに例えば３段に屈曲した階段状の構造をしている。すなわち、継手フランジ７７は、外筒２３ｂの内面に摺接するように寸法構成された外方環状段部７７ａと、内筒２３ａの内面に摺接するように寸法構成された中間環状段部７７ｂと、触媒保持管４５の外面に摺接するように寸法構成された内方環状段部７７ｃと、を排気上流側から排気下流側に順に備えている。継手フランジ７７の中間環状段部７７ｂと内筒２３ａの排気上流端２３ｃとが、全周溶接によって一体的に結合している。

接続カバー７３が、継手管７１の外周面に対して離間した状態で継手管７１を覆うように配設されている。接続カバー７３は、排気上流端７３ａ及び排気下流端７３ｃが開口しているとともに、継手管７１よりも外方に張り出した輪郭形状を有する大略お椀形状や大略円錐形状等をしている。排気上流端７３ａよりも、排気下流端７３ｃの方が大きく開口している。接続カバー７３が継手管７１の外形形状から離間した形状であるので、熱くなった継手管７１からの熱の影響を受けにくくなるという効果を奏する。接続カバー７３の排気上流端７３ａと排気管２１の排気下流端２１ａよりも排気上流側の部分とが、全周溶接によって一体的に結合している。接続カバー７３の排気下流端７３ｃと外筒２３ｂの排気上流端２３ｄと継手フランジ７７の外方環状段部７７ａとの三者が、全周溶接によって一体的に結合している。継手フランジ７７の内方環状段部７７ｃは、排気上流端４５ａよりも排気下流側の位置で、触媒保持管４５の外周面に対して圧接嵌合している。

高温の排気ガスが触媒担体４６を流通して触媒による浄化機能が十分に機能するように、触媒保持管４５が、排気マフラ２３のできるだけ排気上流側に配設されている。高温の排気ガスに直接に曝される継手管７１及び触媒保持管４５は熱くなるものの、継手管７１に対して離間配置された接続カバー７３は、あまり熱くなることはない。

（排気管及び排気マフラの組立）
上述したように、触媒保持管４５が、継手管７１を介して排気管２１に一体的に接続されているとともに、接続カバー７３が排気管２１に一体的に接続されている。その一方で、継手フランジ７７が排気マフラ２３の内筒２３ａに一体的に形成されている。触媒保持管４５を排気マフラ２３の内筒２３ａの内側に対して排気下流方向に圧入することにより、継手フランジ７７の内方環状段部７７ｃが、触媒保持管４５の外周面に対して圧接嵌合する。このとき、接続カバー７３の排気下流端７３ｃと外筒２３ｂの排気上流端２３ｄとは、継手フランジ７７の外方環状段部７７ａの外周面に対して嵌合している。そして、接続カバー７３の排気下流端７３ｃと外筒２３ｂの排気上流端２３ｄと継手フランジ７７の外方環状段部７７ａとの三者が、全周溶接によって一体的に接続される。したがって、全周溶接の作業性が容易であり、排気管２１と一体化された触媒保持管４５を排気マフラ２３の内筒２３ａの内側に圧入するだけで排気マフラ２３が排気管２１に組み付けられるので、排気装置８に係る組み付け性が非常に良好である。

（消音器の構成）
仕切板６７よりも排気上流側が第一膨張室９１となっている。仕切板６８を隔てて車体後方側が第二膨張室９２となっており、車体前方側が第三膨張室９３となっている。図６に示すように、排気マフラ２３の下部位置には連通管６５が配置され、当該連通管６５は第一膨張室９１と第二膨張室９２とを連通している。図７に示すように、仕切板６８の上部位置には、第二膨張室９２と第三膨張室９３とを連通する連通管６６が設けられ、仕切板６８の中央位置には、第三膨張室９３と外部とを連通するテール管２９が設けられている。

２段に階段状に屈曲した形状であって排気下流側に向かって拡径する継手フランジ５３の排気上流端が、排気マフラ２３の内筒２３ａの排気下流端６９に対して圧入・固着されている。継手フランジ５３の排気下流端が、大略お椀形状や大略円錐形状等をした接続カバー５５の排気上流端と、排気マフラ２３の外筒２３ｂの排気下流端とに対して全周溶接で一体的に結合している。接続カバー５５の軸心は、テール管２９の軸心と大略同軸である。支持板５４で支持された接続管５６が、接続カバー５５の排気下流端及び保護パイプ５７の排気上流端に対して全周溶接で一体的に結合している。保護パイプ５７は、その排気下流端において、継手フランジ５８を介してテール管２９に対して溶接で一体的に結合している。

触媒保持管４５を経由することによって浄化された排気ガスは、第一膨張室９１で膨張したあと、連通管６５を通って第二膨張室９２に入る。第二膨張室９２に入った排気ガスは、第二膨張室で膨張した後、連通管６６を通って第三膨張室９３に入り、テール管２９を通って外部に排出される。

以上のように、本発明に係る排気装置は、触媒保持管４５が継手管７１を介して排気管２１に一体的に結合されているとともに、階段状に屈曲した継手フランジ７７が内筒２３ａの内面に一体的に結合された構造であって、当該触媒保持管４５を内筒２３ａ内に圧入することにより、継手フランジ７７を介して触媒保持管４５が排気マフラ２３の内筒２３ａに対して圧接嵌合するので、排気装置８の組み付け性が非常に良好である。また、触媒保持管４５が継手管７１を介して排気管２１に一体的に結合されたものを予め準備することにより、排気ガスを触媒保持管４５の方により確実に導くことができ、触媒の利用効率を高くすることができる。そして、排気ガスの当たる継手管７１が接続カバー７３で覆われているので、熱による変色（焼け）を外観上見せなくすることができる。

なお、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。上述した実施形態では、左側排気管２０及び右側排気管２１が排気連通管３０で連通する構成であるが、排気管が左右のいずれか一方にある場合にも本発明を適用することができる。

１：自動二輪車
８：排気装置
２０：左側排気管
２１：右側排気管
２２：左側排気マフラ
２３：右側排気マフラ
２３ａ：内筒
２３ｂ：外筒
４５：触媒保持管
７１：継手管
７３：接続カバー
７７：継手フランジ

Claims (3)

1. エンジンの排気口に接続された排気管と、
   前記排気管の排気下流側に配置されて、外筒と内筒とを有する排気マフラと、
   排気ガスを浄化する触媒を保持して、前記排気マフラの前記内筒内に収容される触媒保持管と、
   前記排気管の排気下流端と、前記触媒保持管の排気上流端とにそれぞれ溶接され、且つ、前記排気管の排気下流端から排気下流側に向けて拡径形状をしている継手管と、
   前記継手管の外周面に対して径方向に離間した状態で前記継手管を覆い、且つ、排気上流端から排気下流側に向けて拡径形状をして、前記継手管の排気上流端よりも排気上流側で前記排気管に溶接される接続カバーと、
   前記排気マフラの前記外筒と前記触媒保持管との径方向の間に介在配置される継手フランジと、を備え、
   前記継手フランジは、外方環状段部と中間環状段部と内方環状段部とによって階段状に屈曲しており、
   前記接続カバーの排気下流端と、前記排気マフラの前記外筒の排気上流端とが、前記外方環状段部にそれぞれ嵌合した状態で、前記接続カバーの排気下流端と、前記排気マフラの前記外筒の排気上流端と、前記継手フランジの前記外方環状段部との三者が一体的に溶接され、
   前記中間環状段部は、前記排気マフラの前記内筒の内面に溶接され、
   前記内方環状段部は、前記触媒保持管に対して圧接嵌合していることを特徴とする自動二輪車の排気装置。
2. 前記継手フランジは、排気上流側に向けて拡径形状をしていることを特徴とする、請求項１に記載の排気装置。
3. エンジンの排気口に接続された排気管と、
   前記排気管の排気下流側に配置されて、外筒と内筒とを有する排気マフラと、
   排気ガスを浄化する触媒を保持して、前記排気マフラの前記内筒内に収容される触媒保持管と、
   排気上流端から排気下流側に向けて拡径形状をして、排気上流端で前記排気管に溶接される接続カバーと、
   前記排気マフラの前記外筒と前記触媒保持管との径方向の間に介在配置される継手フランジと、を備え、
   前記継手フランジは、外方環状段部と中間環状段部と内方環状段部とによって階段状に屈曲しており、
   前記接続カバーの排気下流端と、前記排気マフラの前記外筒の排気上流端とが、前記外方環状段部にそれぞれ嵌合した状態で、前記接続カバーの排気下流端と、前記排気マフラの前記外筒の排気上流端と、前記継手フランジの前記外方環状段部との三者が一体的に溶接され、
   前記中間環状段部は、前記排気マフラの前記内筒に溶接され、
   前記内方環状段部は、前記触媒保持管に対して圧接嵌合していることを特徴とする自動二輪車の排気装置。

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