JP5851605B2 - マフラー - Google Patents

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本国際出願は、２０１２年６月７日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１２−１３００５６号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１２−１３００５６号の全内容を本国際出願に援用する。

本発明は、マフラーに関する。

従来、アウタシェルと、内燃機関からの排気をアウタシェル内に導入するインレットパイプと、アウタシェル内の排気を外部に流出させるアウトレットパイプと、内燃機関の動作状態に応じてアウタシェル内での排気の流路を切り替えるバルブとを備えたマフラーが知られている（特許文献１参照）。

この特許文献１におけるアウトレットパイプは、開口した一対の端部を有すると共に外表面に複数の貫通孔を有した筒状に形成され、開口した一端及び貫通孔がアウタシェル内に位置するように配置されている。以下、アウタシェル内に配置されるアウトレットパイプの開口を排気流入口と称す。

そして、バルブは、弁体と、弁体を軸支する軸部材と、弁体に付勢力を加える付勢部材とを備え、内燃機関の動作状態が低回転であれば、付勢力により、弁体が排気流入口を閉塞することでバルブが閉弁し、内燃機関の動作状態が高回転であれば、弁体が排気流入口を開放することでバルブが開弁する。

すなわち、内燃機関からの排気は、内燃機関の動作状態が低回転であれば、貫通孔からアウトレットパイプに流入し、内燃機関の動作状態が高回転であれば、排気流入口からアウトレットパイプに流入する。

なお、一般的な排気流入口は、内燃機関が高回転となることで流量が増加した排気をスムーズに外部に流出させることを目的として、アウトレットパイプの直径以上の径に形成することが好ましい。このような大きさの排気流入口にバルブを設けるために、特許文献１に記載されたマフラーでは、当該排気流入口の径（即ち、アウトレットパイプの径）よりも大きな径を有した筒状の拡径部をアウトレットパイプの端部に設けた上で、その拡径部にバルブの軸部材を固定することがなされている。

特許第４１５６７８５号

上述したように、特許文献１に記載のマフラーでは、バルブを設けるためにアウトレットパイプに拡径部を設ける必要があり、アウトレットパイプの構造、ひいては、マフラーの構造が大型化するという問題があった。

しかも、アウトレットパイプの拡径部は、アウトレットパイプの構造上、当該アウトレットパイプの端部に設けなければならず、バルブを設ける位置も制限されてしまうという問題があった。

すなわち、特許文献１に記載されたマフラーでは、構造上の制約が多く、設計の自由度が低いという問題あった。
そこで、本発明の一側面においては、マフラーにおいて、構造上の制約を低減することが望ましい。

本発明の一側面は、アウタシェルと、アウトレットパイプと、弁体と、軸部材と、付勢部材とを備えたマフラーに関する。
本発明のマフラーの一側面において、アウタシェルには、内燃機関からの排気が流入する。アウトレットパイプは、開口した一対の端部を有する筒状に形成されると共に、外表面と内表面との間を貫通する開口である流入口を有し、かつアウタシェルからの排気を外部に流出させるように、開口した一対の端部の一方及び流入口がアウタシェル内に配置される。

本発明の弁体の一側面は、アウトレットパイプの内部から流入口を覆う板状に形成されている。軸部材は、アウトレットパイプの内部にて弁体が回動するように、アウトレットパイプに弁体を軸支する。そして、付勢部材は、流入口を閉塞するようにアウトレットパイプの径方向に沿った付勢力を弁体に加える。

上述したような弁体と軸部材と付勢部材とによって構成されるバルブは、内燃機関が低回転であり排気流量が少ない場合には、付勢部材の付勢力により閉弁されている。しかしながら、内燃機関が高回転となり排気流量が増加して、アウタシェル内の圧力が上昇すると、付勢部材の付勢力よりも大きな力が弁体に加わり、アウトレットパイプの内部へと弁体が駆動され、バルブは開弁する。これにより、排気は、流入口からアウトレットパイプ内に流入して、外部へと流出される。

このようなマフラーにおいては、流入口及びバルブを設ける部位は、アウトレットパイプの開口した端部に限らず、アウトレットパイプの軸方向に沿った部位とすることができる。この結果、本発明の一側面によれば、流入口及びバルブを設ける部位を自由に選択できる。

しかも、本発明の一側面によれば、バルブの設置部位として拡径部をアウトレットパイプに設ける必要がないため、アウトレットパイプの構造、ひいては、マフラーの構造が大型化することを抑制できる。

以上説明したように、本発明の一側面によれば、マフラーにおける構造上の制約を低減させることができる。
本発明の一側面において、軸部材は、アウトレットパイプにおける排気の流路に沿った流入口の上流側端部にて弁体を軸支しても良い。

このようなマフラーでは、上述したバルブが開弁した際、弁体は、排気の流路に沿った下流側ほどアウトレットパイプの内表面から離れることとなる。このため、本発明のマフラーの一側面によれば、開弁した際、アウトレットパイプ内へと流入する排気に対して弁体が与える抵抗が小さくなり、スムーズに排気を流動させることができる。

さらに、本発明のマフラーの一側面には、開口した一対の端部の一方からアウトレットパイプ内に流入して流動する排気によって閉弁する力が増加するように弁体に接続された抵抗部が設けられていても良い。

このような抵抗部を有したバルブであれば、バルブを閉弁する力が弁体に加わるため、バルブの開弁に必要な力、ひいては、バルブの開弁に必要な背圧を上昇させることができる。この結果、本発明の一側面によれば、内燃機関の動作状態が低回転である場合のみならず広範囲な回転数に渡って、バルブを閉弁状態に維持でき、アウトレットパイプにおける排気の流路を長くすることができる。さらに言えば、本発明の一側面によれば、低周波域の消音量を増大させることができる。

その抵抗部は、アウトレットパイプ内を流動する排気の抵抗となるように、アウトレットパイプ内における排気の流路に沿った上流方向に向けて弁体から延出されていても良い。

本発明の一側面において、抵抗部は、アウトレットパイプ内を流動する排気の抵抗となるように、アウトレットパイプ内における排気の流路に沿った上流方向に向けて弁体から延出することで構成できる。

本発明の弁体の一側面は、アウトレットパイプにおける排気の流路に沿った流入口の上流側端部にて軸部材によって支持されていても良い。この場合、抵抗部は、軸部材によって支持する弁体の部位よりも、アウトレットパイプにおける排気の流路に沿った上流側の部位から延出されていても良い。

このような抵抗部によれば、アウトレットパイプ内を流動する排気に対してより大きな抵抗力を発揮するため、より広範囲な回転数に渡って、バルブを閉弁状態に維持できる。
また、本発明のマフラーの一側面は、アウトレットパイプにおける排気の流路を縮小するように、アウトレットパイプにおける排気の流路の上流に向けて弁体に非接続である抵抗部の端部から延出される延出部を備えていても良い。

このようなマフラーによれば、アウトレットパイプにおける排気の流路を縮小することができ、アウトレットパイプ内を流動する排気に対するより大きな抵抗力を、抵抗部に発揮させることができる。

そして、抵抗部に接続される延出部の端部を弁体接続端とし、延出部において弁体接続端とは反対側の端部を非接続端とした場合、延出部は、アウトレットパイプの径方向に沿って、非接続端が弁体接続端よりも軸部材に近くなるように延出されていても良い。

このようなマフラーによれば、アウトレットパイプとの間に、排気の流路を確保することができ、背圧が低い場合であっても、自動車の外部に排気をより確実に流動させることができる。

なお、本発明の一側面において、抵抗部は、弁体と一体に形成されていても良い。このような抵抗部であれば、弁体に抵抗部を取り付ける作業を無くすことができ、作業効率を向上させることができる。

また、本発明のマフラーの一側面において、流入口は、アウトレットパイプにおける排気の流路に沿って開口幅が拡大する形状であっても良い。
このようなマフラーによれば、開弁した際の開口面積を大きくすることができ、スムーズに排気を流動させることができる。

ところで、本発明のマフラーの一側面において、アウトレットパイプには、軸方向に沿って対向する二つの部位のそれぞれにて、当該アウトレットパイプの外表面を内側に窪ませた二つの凹部が設けられていても良い。この場合、アウトレットパイプ内に配置される軸部材の端部を二つの凹部にて支持しても良い。

上述したような構造のバルブであれば、当該バルブを構成する部材が、アウトレットパイプの外径よりも外側に突出することを低減でき、アウトレットパイプの構造（ひいては、マフラーの構造）が大型化することを、より確実に抑制できる。

さらに、本発明のマフラーの一側面においては、アウトレットパイプの直径よりも径が小さく、かつ開口した一対の端部を有した小径パイプであって、アウトレットパイプにおける流路に沿って流入口よりも上流側に、開口した一対の端部のうちの一方の端部が接続された小径パイプを備えていても良い。

このようなマフラーによれば、バルブが閉弁している際に、マフラーの外部へと排気が流動する流路を長くすることができる。
また、本発明におけるアウタシェルの一側面は、内燃機関からの排気が流入する空間が複数形成されるように隔壁を有していても良い。この場合、小径パイプは、流入口が位置するアウタシェル内の空間とは異なる空間に、アウトレットパイプに接続されていない開口した一対の端部のうちの他方が配置されていても良い。

このようなマフラーによれば、アウタシェル内からアウトレットパイプ内への排気の流入経路を、内燃機関の回転状態に応じて多様化することができる。
本発明におけるアウトレットパイプの一側面は、当該アウトレットパイプの軸方向に対する径方向の断面形状を円とすることができる。

さらに、本発明のマフラーの一側面においては、内燃機関からの排気をアウタシェル内に流入するインレットパイプを備えることができる。
なお、本発明における付勢部材の一側面は、ダブルトーションバネであっても良い。

このようなマフラーによれば、弁体における一部分に大きな付勢力が加わることを低減でき、ひいては、弁体における各部位に加わる付勢力を均一化できる。

第一実施形態におけるマフラーの概略断面図である。 第一実施形態におけるアウトレットパイプの一部分を表す斜視図である。 第一実施形態におけるアウトレットパイプの一部分の内部構造を示す分解図である。 図４Ａは、第一実施形態のパイプ本体部に設けられたバルブが閉弁した状態を示す正面図であり、図４Ｂは、側面図である。 図５Ａは、第一実施形態のパイプ本体部に設けられたバルブが開弁した状態を示す正面図であり、図５Ｂは、側面図である。 第一実施形態におけるバルブの実験結果を説明するグラフである。 第一実施形態におけるマフラーの実験結果を説明するグラフである。 第二実施形態におけるアウトレットパイプの一部分の内部構造を示す分解図である。 第二実施形態のパイプ本体部に設けられたバルブが閉弁した状態を示す図である。 第二実施形態のパイプ本体部に設けられたバルブが閉弁した状態を示す図である。 第二実施形態のバルブの変形例を示す図である。

１…マフラー １０…インレットパイプ ２０…アウタシェル ２２…筒部 ２８，３０…隔壁 ４０…アウトレットパイプ ４２…小径パイプ ４６…パイプ本体部 ５６，５８…凹部 ６０…バルブ ６２…弁体 ６８…抵抗部 ７０…軸部材 ７２…付勢部材
１００…内燃機関 Ｖｏ…流入口

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第一実施形態］
〈マフラーの構成〉
図１に示すマフラー１は、自動車に搭載された内燃機関１００からの排気を、自動車の外部に流出させる排気系を構成するものである。

このマフラー１は、インレットパイプ１０と、アウタシェル２０と、アウトレットパイプ４０と、バルブ６０（図３参照）とを備えている。
インレットパイプ１０は、内燃機関１００からの排気をアウタシェル２０内に流入させる部材である。このインレットパイプ１０は、開口した一対の端部を有した筒状に形成されている。このインレットパイプ１０の開口した一端（以下、流入端と称す）は、内燃機関１００からの排気が流動するパイプに接続されている。

なお、本実施形態のインレットパイプ１０には、外表面と内表面との間を貫通する複数の貫通孔Ｈｔが設けられている。
アウタシェル２０は、円筒状の筒部２２と、筒部２２の両端を塞ぐ側壁部２４，２６とを備え、内部が中空に形成されている。アウタシェル２０の中空内部には、当該内部空間を３つの空間に仕切るように二つの隔壁２８，３０が設けられている。

以下では、筒部２２と側壁部２４と隔壁２８とによって仕切られた空間を、第一拡張室Ｓｐ１と称し、筒部２２と隔壁２８と隔壁３０とによって仕切られた空間を、第二拡張室Ｓｐ２と称し、筒部２２と隔壁３０と側壁部２６とによって仕切られた空間を、第三拡張室Ｓｐ３と称す。

このアウタシェル２０内には、内燃機関１００からの排気が当該アウタシェル２０内に流入するように、インレットパイプ１０の流入端とは反対側の端部（以下、流出端と称す）ＯＥが配置されている。本実施形態においては、インレットパイプ１０の流出端ＯＥは、アウタシェル２０の側壁部２４から挿入され、第一拡張室Ｓｐ１，隔壁２８，第二拡張室Ｓｐ２，隔壁３０を貫通して、第三拡張室Ｓｐ３内に配置されている。

なお、本実施形態においては、インレットパイプ１０の貫通孔Ｈｔは、アウタシェル２０の第一拡張室Ｓｐ１に位置するように設けられている。
また、本実施形態においては、二つの隔壁２８，３０には、当該隔壁２８，３０のそれぞれを貫通する複数の孔Ｈ１，Ｈ２が設けられている。すなわち、アウタシェル２０は、第一拡張室Ｓｐ１と、第二拡張室Ｓｐ２と、第三拡張室Ｓｐ３との間を気体（排気）が流動可能に形成されている。

アウトレットパイプ４０は、内燃機関１００からアウタシェル２０内に流入した排気を自動車の外部へと流出させる部材であり、全体として、開口した一対の端部を有する円筒状に形成された部材である。このアウトレットパイプ４０の開口した一対の端部のうちの一方は、当該アウトレットパイプ４０内に排気が流入するように、アウタシェル２０内に位置している。以下、このアウタシェル２０内に位置するアウトレットパイプ４０の開口した一対の端部を排気流入端ＥＥと称す。

アウトレットパイプ４０は、図２に示すように、小径パイプ４２と、パイプ本体部４６とを備えている。
小径パイプ４２は、開口した一対の端部を有し、円筒状に形成された部位である。この小径パイプ４２の一方の端を含む部位は、「Ｕ」字状に湾曲した形状に形成され、小径パイプ４２におけるその他の部位は、直線状に形成されている。

小径パイプ４２において、直線状に形成された部位の端部は、排気流入端ＥＥとして機能するように、アウタシェル２０の第二拡張室Ｓｐ２に配置されている。小径パイプ４２において、湾曲した形状に形成された部位の端部（以下、本体接続端と称す）は、アウタシェル２０の第一拡張室Ｓｐ１にて、パイプ本体部４６に接続されている。

パイプ本体部４６は、全体として、開口した一対の端部を有する円筒状に形成された部材であり、第一本体部４８と、第二本体部５０とを備えている。
これら第一本体部４８及び第二本体部５０は、円筒状のパイプを、円中心を通過する軸で切断したような半円状の部材であり、第一本体部４８及び第二本体部５０を切断面で接続することで、円筒状に形成された部材として機能する。

第一本体部４８及び第二本体部５０によって構成されるパイプ本体部４６の開口した一対の端部のうちの一方（以下、小径接続端と称す）には、小径パイプ４２の本体接続端が接続されている。なお、パイプ本体部４６の開口した一対の端部のうちの小径接続端とは異なる端部は、アウタシェル２０内の排気を外部に流出するように、隔壁２８，第二拡張室Ｓｐ２，隔壁３０，第三拡張室Ｓｐ３，側壁部２６を貫通し、アウタシェル２０（ひいては、自動車）の外部に配置されている。

また、パイプ本体部４６は、外表面と内表面との間を貫通する開口（以下、流入口と称す）Ｖｏを有する。本実施形態における流入口Ｖｏは、第一本体部４８を窪ませることで形成された平面に設けられている。流入口Ｖｏの開口面積は、パイプ本体部４６の小径接続端（または、パイプ本体部４６）における開口の面積よりも大きくなるように形成されている。なお、本実施形態においては、パイプ本体部４６の流入口Ｖｏは、アウタシェル２０の第一拡張室Ｓｐ１に位置している。

さらに、パイプ本体部４６には、当該パイプ本体部４６の外表面を内側に窪ませることで形成された二つの凹部５６，５８が設けられている。本実施形態における凹部５６，５８は、パイプ本体部４６の軸方向に沿って対向する部位に形成され、さらに、パイプ本体部４６における流入口Ｖｏより、アウトレットパイプ４０における排気の流路に沿った上流側に設けられている。ただし、凹部５８は、図２において図示できない位置に設けられているため、凹部５６に符号「５８」を併記することで、符号の記載を省略した。

なお、アウトレットパイプ４０には、排気音を吸収する吸音部５２（図１参照）が設けられている。本実施形態における吸音部５２は、パイプ本体部４６の径よりも大きな径のパイプ状に形成された部位において、パイプ本体部４６の外表面との間に、吸音材（例えば、グラスウールやスチールウール）５４（図１参照）が配置されることで形成されている。
〈バルブの構成〉
次に、バルブ６０の構成について説明する。

図３に示すように、バルブ６０は、弁体６２と、抵抗部６８と、軸部材７０と、付勢部材７２とを備えている。
このうち、軸部材７０は、バルブ６０において、弁体６２が回動する中心となる部材である。この軸部材７０は、パイプ本体部４６における二つの凹部５６，５８の間の距離とほぼ同じ軸の長さを有した部材である。

弁体６２は、パイプ本体部４６の内部から流入口Ｖｏを覆う板状の弁本体６４と、軸部材７０が挿通される孔を有した保持部６６とを備えている。この弁体６２には、本体接続端からパイプ本体部４６内に流入して流動する排気によって閉弁する力が増加するように弁体６２に接続された抵抗部６８が設けられている。この抵抗部６８は、板状の部材であり、パイプ本体部４６内における排気の流路の上流側に向けて突出されるように、弁本体６４に固定されている。

なお、付勢部材７２は、付勢力を弁体６２に加えるコイルスプリングであり、例えば、周知のダブルトーションバネである。この付勢部材７２は、流入口Ｖｏを閉塞するパイプ本体部４６の径方向の付勢力が、弁体６２に対して発生するように、当該付勢部材７２のコイル部７４に軸部材７０を挿通して、パイプ本体部４６内に配置される。

つまり、バルブ６０は、弁体６２の保持部６６に形成された孔、及び付勢部材７２のコイル部７４に挿通された軸部材７０が、パイプ本体部４６に形成された凹部５６，５８に支持されることで、弁体６２が軸支される。この軸支された弁体６２に、パイプ本体部４６の内部から外部への径方向に沿った付勢力を付勢部材７２が加えることで、バルブ６０は閉弁する。そして、バルブ６０が閉弁されると、パイプ本体部４６に形成された流入口Ｖｏは、弁本体６４によってパイプ本体部４６の内部から閉塞される。

ただし、バルブ６０は、少なくとも、付勢部材７２によって弁体６２に加えられる付勢力よりも大きく、かつパイプ本体部４６の径方向に沿ってパイプ本体部４６の内部方向への力が弁体６２に加わると、当該バルブ６０は開弁する。このバルブ６０の開弁は、流入口Ｖｏよりも排気の流路に沿った上流側にて、弁本体６４が軸支されているため、排気の流路に沿った下流側ほど、弁本体６４がアウトレットパイプ４０の内表面から離れ、流入口Ｖｏにおける開口が大きくなる。
〈マフラーの作用〉
次に、マフラーの作用について説明する。

内燃機関１００からの排気は、インレットパイプ１０を流動し、インレットパイプ１０の貫通孔Ｈｔや流出端ＯＥにおける開口から、アウタシェル２０内に流入する。内燃機関１００の回転数（単位時間当たりの回転数）が低い場合には、内燃機関１００から流入する排気の流量が少量であるため、アウタシェル２０の内部は、背圧（即ち、第一拡張室Ｓｐ１内の圧力）の上昇が小さい。

このため、図４Ａ，図４Ｂに示すように、バルブ６０は閉弁した状態であり、アウタシェル２０の内部に流入した排気は、隔壁２８，３０の孔Ｈ１，Ｈ２を通過して第二拡張室Ｓｐ２に流入する。そして、アウトレットパイプ４０における排気流入端ＥＥの開口から小径パイプ４２内に流入した排気は、パイプ本体部４６を流動した後、自動車の外部へと流出される。

このように小径パイプ４２からパイプ本体部４６へと流入した排気が、バルブ６０の抵抗部６８に衝突すると、排気の流れによって揚力を発生し、パイプ本体部４６の径方向に沿ってパイプ本体部４６の外部方向への力（以下、排気抵抗力と称す）が生じる。この排気抵抗力は、排気の流量が増加すると大きくなる力であり、弁体６２を閉弁する方向の力である。

一方、内燃機関１００の回転数が高くなり、内燃機関１００からアウタシェル２０内に流入する排気の流量が多量となると、背圧（即ち、第一拡張室Ｓｐ１内の圧力）が上昇する。この第一拡張室Ｓｐ１における背圧が、付勢部材７２によって発生する付勢力に排気抵抗力を加えた力よりも大きくなると、バルブ６０は、図５Ａ，図５Ｂに示すように開弁する。

このように、バルブ６０が開弁すると、アウタシェル２０内に流入した排気は、パイプ本体部４６の流入口Ｖｏからパイプ本体部４６内に流入して、自動車の外部へと流出される。
［第一実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態のマフラー１において、流入口Ｖｏ及びバルブ６０を設ける部位は、アウタシェル２０内にて開口するアウトレットパイプ４０の端部に限らず、アウトレットパイプ４０の軸方向に沿った様々な部位とすることができる。したがって、マフラー１によれば、流入口Ｖｏ及びバルブ６０を設ける部位を自由に選択できる。

さらに、マフラー１によれば、従来の技術とは異なり、バルブ６０の設置部位としての拡径部をアウトレットパイプ４０に設ける必要がない。このため、マフラー１によれば、アウトレットパイプ４０の構造、ひいては、マフラー１の構造が大型化することを抑制できる。

しかも、バルブ６０においては、二つの凹部５６，５８の間の距離とほぼ同じ長さに軸部材７０が形成された上で、凹部５６，５８に当該軸部材７０が支持されることで、弁体６２を軸支するように構成されている。

このような構造のバルブ６０であれば、当該バルブ６０を構成する部材が、アウトレットパイプ４０の外径よりも外側に突出することを低減でき、アウトレットパイプ４０の構造（ひいては、マフラーの構造）が大型化することを、より確実に抑制できる。

これらのことから、マフラー１によれば、マフラーにおける構造上の制約を低減できる。
ここで、図６は、バルブ６０が閉弁している状態においてパイプ本体４６内を流動する排気の流量（図中：パイプ内流量）と、弁体６２の開弁に必要な力（図中、バルブ荷重）との関係を示した図である。図７は、内燃機関の回転数（図中：Ｅ／Ｇ回転数）と、マフラー１での音圧レベルとの関係を示した図である。

図６に示すように、本実施形態におけるバルブ６０によれば、バルブ６０が閉弁している状態においてパイプ本体４６内を流動する排気の流量が多いほど、弁体６２の開弁に必要な力が大きくなる。

したがって、本実施形態のバルブ６０によれば、内燃機関１００の動作状態が低回転である場合のみならず広範囲な回転数に渡って、閉弁状態に維持でき、アウトレットパイプ４０における排気の流路を長くすることができる。

この結果、マフラー１によれば、図７に示すように、内燃機関１００の動作状態が低回転である場合のみならず広範囲な回転数に渡って、消音効果を向上させることができる。
また、マフラー１では、バルブ６０が開弁した際、弁本体６４は、排気の流路に沿った下流側ほどアウトレットパイプ４０の内表面から離れることとなる。このため、マフラー１によれば、バルブ６０が開弁した際には、アウトレットパイプ４０内へと流入する排気に対して弁体６２が与える抵抗が小さくなり、パイプ本体部４６内にスムーズに排気を流入させることができる。

なお、本実施形態のマフラー１によれば、付勢部材７２としてダブルトーションバネを用いている。このため、マフラー１によれば、弁体６２における一部分に付勢力が加わることを低減でき、ひいては、弁体６２における各部位に加わる付勢力を均一化できる。
［第二実施形態］
第二実施形態のマフラーは、第一実施形態のマフラー１とは、主として、バルブの構造を中心としたパイプ本体部の構造が異なる。このため、本第二実施形態においては、第一実施形態のマフラー１と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略し、第一実施形態とは異なるパイプ本体部の構造を中心に説明する。
〈パイプ本体部〉
図８に示すように、本第二実施形態のパイプ本体部１０６は、全体として、開口した一対の端部を有する円筒状に形成された部材であり、第一本体部１０８と、第二本体部１１０とを備えている。

これら第一本体部１０８及び第二本体部１１０は、第一実施形態における第一本体部４８、及び第二本体部５０と同様、円筒状のパイプを、円中心を通過する軸で切断したような半円状の部材である。第一本体部１０８及び第二本体部１１０は、第一本体部１０８及び第二本体部１１０を切断面で接続することで、円筒状に形成された部材として機能する。

また、本第二実施形態における流入口Ｖｏは、第一本体部１０８を窪ませることで形成された平面に設けられている。この流入口Ｖｏが形成される平面は、パイプ本体部１０６の軸方向に沿って軸中心へと近づくように、水平面に対して規定の角度を有するように形成されている。

そして、流入口Ｖｏは、パイプ本体部１０６の軸方向に沿って開口幅が拡大する台形状に形成されている。
さらに、パイプ本体部１０６には、二つの凹部５６，５８が設けられている。
〈バルブの構成〉
本第二実施形態のバルブ１１５は、弁体１２０と、軸部材７０と、付勢部材７２と、メッシュ９０と、軸受メッシュ９２とを備えている。

弁体１２０は、弁本体６４と、保持部６６と、抵抗部１１７と、延出部１１９とを備えている。そして、弁本体６４と保持部６６と抵抗部１１７と延出部１１９とは、一体に形成されている。

抵抗部１１７は、長尺状かつ板状の部位であり、弁本体６４から突出されている。その抵抗部１１７の弁本体６４からの突出方向は、パイプ本体部４６内における排気の流路の上流側に向かう方向である。また、抵抗部１１７が接続される弁本体６４の位置は、パイプ本体部４６内における排気の流路に沿って、保持部６６よりも上流側である。具体的には、パイプ本体部４６内における排気の流路に沿った、弁本体６４の上流側の端部に抵抗部１１７の端部が接続される。

延出部１１９は、板状の部位であり、抵抗部１１７から延出されている。その延出部１１９が延出される抵抗部１１７の位置は、弁本体６４に非接続である抵抗部１１７の端部であり、弁本体６４に接続された抵抗部１１７の端部とは反対側の抵抗部１１７の端部である。以下、抵抗部１１７に接続される延出部１１９の端部を弁体接続端１４０（図９，図１０参照）と称し、延出部１１９において弁体接続端１４０とは反対側の端部を非接続端１４１（図９，図１０参照）と称す。

そして、延出部１１９の抵抗部１１７からの突出方向は、アウトレットパイプ４０における排気の流路を縮小するように、アウトレットパイプ４０における排気の流路に沿った上流へと向かう方向である。さらに、本第二実施形態の延出部１１９における非接続端１４１は、アウトレットパイプの径方向に沿って、少なくとも弁体接続端１４０よりも付勢部材７２（保持部６６）に近づくように突出されている。

メッシュ９０は、第一本体部１０８に形成された流入口Ｖｏの周縁に取り付けられる網状の部材である。
すなわち、バルブ１１５は、軸部材７０により、凹部５６（５８），軸受メッシュ９２，保持部６６を介して保持されている。
〈パイプ本体部の作用〉
次に、パイプ本体部４６の作用について説明する。

内燃機関１００からの排気は、インレットパイプ１０を流動し、インレットパイプ１０の貫通孔Ｈｔや流出端ＯＥにおける開口から、アウタシェル２０内に流入する。内燃機関１００の回転数（単位時間当たりの回転数）が低い場合には、内燃機関１００から流入する排気の流量が少量であるため、アウタシェル２０の内部は、背圧（即ち、第一拡張室Ｓｐ１内の圧力）の上昇が小さい。

このため、図９に示すように、バルブ１１５は閉弁した状態であり、アウトレットパイプ４０における排気流入端ＥＥの開口から小径パイプ４２内に流入した排気は、パイプ本体部１０６を流動した後、自動車の外部へと流出される。

このように小径パイプ４２からパイプ本体部１０６へと流入した排気がバルブ１１５の抵抗部１１７（１１９）に衝突すると、排気の流れによって揚力が発生し、パイプ本体部１０６の径方向に沿ってパイプ本体部１０６の外部方向への力（以下、排気抵抗力と称す）が生じる。この排気抵抗力は、排気の流量が増加すると大きくなる力であり、弁体１２０を閉弁する方向の力である。

一方、内燃機関１００の回転数が高くなり、内燃機関１００からアウタシェル２０内に流入する排気の流量が多量となると、背圧（即ち、第一拡張室Ｓｐ１内の圧力）が上昇する。この第一拡張室Ｓｐ１における背圧が、付勢部材７２によって発生する付勢力に排気抵抗力を加えた力よりも大きくなると、バルブ１１５は、図１０に示すように開弁する。

このように、バルブ１１５が開弁すると、アウタシェル２０内に流入した排気は、パイプ本体部１０６の流入口Ｖｏからパイプ本体部１０６内に流入して、自動車の外部へと流出される。
［第二実施形態の効果］
以上説明したように、本第二実施形態のマフラーによれば、第一実施形態のマフラー１と同様の効果を得ることができる。

さらに、本第二実施形態のマフラーにおいては、パイプ本体部４６内における排気の流路に沿って、保持部６６よりも上流側の位置から、抵抗部１１７が延出されている。このため、本第二実施形態のマフラーによれば、アウトレットパイプ内を流動する排気に対して、大きな排気抵抗力が生じる。この結果、本第二実施形態のマフラーによれば、より広範囲な回転数に渡ってバルブ１１５を閉弁状態に維持できる。

さらに、本第二実施形態のマフラーにおいては、アウトレットパイプ４０における排気の流路を縮小するように、アウトレットパイプ４０における排気の流路に沿った上流へと向かう方向に抵抗部１１７から延出部１１９が延出されている。このため、本第二実施形態のマフラーによれば、アウトレットパイプ４０における排気の流路を縮小することができ、アウトレットパイプ４０内を流動する排気に対して、大きな排気抵抗力を発生できる。

しかも、延出部１１９は、アウトレットパイプ４０の径方向に沿って、非接続端１４１が弁体接続端１４０よりも軸部材７０に近くなるように延出されている。このため、本第二実施形態のマフラーによれば、背圧が低い場合にアウトレットパイプ４０と延出部１１９との間に、排気の流路を確保することができる。これにより、本第二実施形態のマフラーによれば、背圧が低い場合であっても、排気の流路を確保できる。

また、本第二実施形態のマフラーにおいては、パイプ本体部１０６の軸方向に沿って開口幅が拡大する台形状に、流入口Ｖｏが形成されている。このため、本第二実施形態のマフラーによれば、開弁した際に弁本体６４と第一本体部１０８との間の開口面積を大きくすることができ、開弁した際にスムーズに排気を流動させることができる。

なお、本第二実施形態における弁体１２０は、弁本体６４と保持部６６と抵抗部１１７と延出部１１９とが一体に形成されているため、弁本体６４に抵抗部６６などを取り付ける必要がなくなり、作業効率を向上させることができる。

また、本第二実施形態のマフラーによれば、流入口Ｖｏの周縁にメッシュ９０が取り付けられることで、バルブ６０が開弁状態から閉弁状態へと切り替わった場合に、第一本体部１０８に弁本体６４が直接接触することを防止できる。これにより、本第二実施形態のマフラーにて不要な音が発生することを防止できる。

ところで、本第二実施形態のマフラーでは、抵抗部１１７が接続される弁本体６４の位置が、パイプ本体部４６内における排気の流路に沿って、保持部６６よりも上流側である。つまり、付勢部材７２の配置位置は、排気の流路に沿って抵抗部１１７の後方となる。

このため、本第二実施形態のマフラーによれば、付勢部材７２が直接排気に晒されることを低減でき、付勢部材７２を長持ちさせることができる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の第一実施形態及び第二実施形態について説明したが、本発明は上記第一実施形態及び第二実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態におけるアウトレットパイプ４０は、全体として円筒状に形成されていたが、アウトレットパイプ４０の形状は、筒状であれば、円筒状でなくとも良い。
上記実施形態では、インレットパイプ１０の流出端ＯＥの配置位置を第三拡張室Ｓｐ３としていたが、流出端ＯＥの配置位置は、第二拡張室Ｓｐ２であっても良いし、第一拡張室Ｓｐ１であっても良い。また、上記実施形態では、アウトレットパイプ４０の排気流入端ＥＥの配置位置を第二拡張室Ｓｐ２としていたが、排気流入端ＥＥの配置位置は、これに限るものではなく、例えば、第一拡張室Ｓｐ１であっても良いし、第三拡張室Ｓｐ３であっても良い。

また、上記実施形態におけるアウトレットパイプ４０には、小径パイプ４２が設けられていたが、アウトレットパイプ４０の構造は、これに限るものではなく、小径パイプ４２が省略され、パイプ本体部４６のみによって構成されていても良い。

さらに、上記実施形態では、アウトレットパイプ４０に設けられた流入口Ｖｏの設置位置を第一拡張室Ｓｐ１としていたが、流入口Ｖｏの設置位置は、これに限るものではなく、内燃機関１００の動作状態が高回転となった場合に、最も圧力が上昇する拡張室内に配置されていれば、どの拡張室に配置されても良い。

なお、上記実施形態では、アウタシェル２０を三つの拡張室に区分けしていたが、アウタシェル２０の構造は、これに限るものではなく、二つの拡張室に区分けした構造でも良いし、四以上の拡張室に区分けした構造でも良いし、区分けすることなく一つの空間を有した構造としても良い。

また、上記第二実施形態における弁体１２０は、弁本体６４と保持部６６と抵抗部１１７と延出部１１９とが一体に形成されていたが、これらの部位は必ずしも一体に形成されていなくとも良い。すなわち、弁体１２０は、図１１に示すように、弁本体６４と保持部６６とが一つの部材１３０として形成され、抵抗部１１７と延出部１１９とが一つの部材１３２として形成された上で、それらの部材１３０，１３２を接合することで構成されても良い。

さらに、弁体１２０においては、弁本体６４と保持部６６と抵抗部１１７とを一つの部材とし、延出部１１９だけで一つの部材を構成しても良い。

Claims (13)

1. 内燃機関からの排気が流入するアウタシェルと、
   開口した一対の端部を有する筒状に形成されると共に、外表面と内表面との間を貫通する開口である流入口を有し、かつ前記アウタシェルからの排気を外部に流出するように、前記開口した一対の端部の一方及び前記流入口が前記アウタシェル内に配置されるアウトレットパイプと、
   前記アウトレットパイプの内部から前記流入口を覆う板状に形成された弁体と、
   前記アウトレットパイプの内部にて前記弁体が回動するように、前記アウトレットパイプに前記弁体を軸支する軸部材と、
   前記流入口を閉塞するように前記アウトレットパイプの径方向に沿った付勢力を前記弁体に加える付勢部材と、
   前記開口した一対の端部の一方から前記アウトレットパイプ内に流入して流動する排気によって閉弁する力が増加するように前記弁体に接続された抵抗部と、
   を備え、
   前記抵抗部は、
   前記アウトレットパイプ内を流動する排気の抵抗となるように、前記アウトレットパイプ内における排気の流路に沿った上流方向に向けて前記弁体から延出されていることを特徴とするマフラー。
2. 前記軸部材は、
   前記アウトレットパイプにおける排気の流路に沿った前記流入口の上流側端部にて前記弁体を軸支する
   ことを特徴とする請求項１に記載のマフラー。
3. 前記弁体は、
   前記アウトレットパイプにおける排気の流路に沿った前記流入口の上流側端部にて前記軸部材によって支持されており、
   前記抵抗部は、
   前記軸部材によって支持する前記弁体の部位よりも、前記アウトレットパイプにおける排気の流路に沿った上流側の部位から延出されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマフラー。
4. 前記アウトレットパイプにおける排気の流路を縮小するように、前記アウトレットパイプにおける排気の流路の上流に向けて前記弁体に非接続である前記抵抗部の端部から延出される延出部
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のマフラー。
5. 前記抵抗部に接続される前記延出部の端部を弁体接続端とし、前記延出部において前記弁体接続端とは反対側の端部を非接続端とし、
   前記延出部は、
   前記アウトレットパイプの径方向に沿って、前記非接続端が前記弁体接続端よりも前記軸部材に近くなるように延出されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のマフラー。
6. 前記抵抗部は、
   前記弁体と一体に形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のマフラー。
7. 前記流入口は、
   前記アウトレットパイプにおける排気の流路に沿って開口幅が拡大する形状である
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のマフラー。
8. 前記アウトレットパイプは、
   軸方向に沿って対向する二つの部位のそれぞれにて当該アウトレットパイプの外表面を内側に窪ませた二つの凹部を有し、
   前記アウトレットパイプ内に配置される前記軸部材の端部を前記二つの凹部にて支持する
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のマフラー。
9. 前記アウトレットパイプの直径よりも径が小さく、かつ開口した一対の端部を有した小径パイプであって、前記アウトレットパイプにおける流路に沿って前記流入口よりも上流側に、前記開口した一対の端部のうちの一方の端部が接続された小径パイプ
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のマフラー。
10. 前記アウタシェルは、
    前記内燃機関からの排気が流入する空間が複数形成されるように隔壁を有し、
    前記小径パイプは、
    前記流入口が位置する前記アウタシェル内の空間とは異なる空間に、前記開口した一対の端部のうち、前記アウトレットパイプに接続されていない他方が配置される
    ことを特徴とする請求項９に記載のマフラー。
11. 前記アウトレットパイプは、
    当該アウトレットパイプの軸方向に対する径方向の断面形状が円である
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のマフラー。
12. 前記内燃機関からの排気を前記アウタシェル内に流入するインレットパイプ
    を備えることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のマフラー。
13. 前記付勢部材は、
    ダブルトーションバネであることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のマフラー。

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