JP6114244B2 - 車両の排気装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の排気装置の改良に関する。
車両の排気装置として、内側管と、この内側管の外方を囲う外側管とからなる2重構造の排気管の下流側に、消音器が接続されたものが知られている(例えば、特許文献1(図9)参照。)。
特許文献1の図9に示すように、2重構造の排気管(11)(括弧付き数字は、特許文献1記載の符号を示す。以下同じ。)の下流端となる端部(35b)に、外側管の外径が絞られる小径部(36s)が形成され、この小径部(36s)にマフラー(13)(以下、「消音器(13)」と言う。)の上流端が接続され、この上流端の外周面となる嵌め込み部(51)に帯状のバンド部材(53)が巻き付けられ、接続部を締め付け、排気管(11)に消音器(13)を取付ける。
特許文献1の技術では、排気管(11)に消音器(13)を取付ける手段として、帯状のバンド部材(53)を用いた。従って、排気装置の部品点数が増加する。
内側管と外側管とからなる2重管を備えた排気装置において、部品点数の増加を抑えることができる技術が望まれる。
特開2011−52605公報
本発明は、内側管と外側管とからなる2重管を備えた排気装置において、部品点数の増加を抑えることができる技術を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、車両に搭載された内燃機関(17)の排気ポート(41)に接続される排気経路(52)を、排気管(47)とこの排気管(47)の下流側に接続した消音器(49)とで構成し、前記排気管(47)の少なくとも一部を内側管(71)と、この内側管(71)の外方を囲う外側管(72)とからなる2重管構造とした車両に搭載される排気装置において、前記外側管(72)の下流端に、この外側管(72)の端部を他の部分に比べ外径を小さくした外側管絞り部(74)が設けられ、この外側管絞り部(74)で前記内側管(71)がスライド可能に支持され、前記外側管(72)と前記内側管(71)とが径方向に離間している領域で、前記外側管(72)に前記消音器(49)が溶接される消音器連結部(78)を有し、前記排気管(47)は、前記排気ポート(41)に接続される上流側排気管(35)と、この上流側排気管(35)の下流端に接続される下流側排気管(36)とからなり、前記上流側排気管(35)は単管であり、前記下流側排気管(36)は、前記内側管(71)と前記外側管(72)とを備える2重管であり、前記単管の外径と前記2重管の前記外側管(72)の外径は、略同一であり、前記内側管(71)は、上流端に拡径部(73)を有するとともに、当該拡径部(73)は前記外側管(72)の上流端よりも突出しており、前記下流側排気管(36)はこの突出した部分が前記上流側排気管(35)の内側に挿入され、前記上流側排気管(35)と前記内側管(71)の拡径部(73)と前記外側管(72)とは共に溶接され、前記外側管(72)は、前記外側管絞り部(74)と、前記拡径部(73)に嵌合する上流端(72a)から前記単管の外径と略同一の外径で前記外側管絞り部(74)側まで延びる部分とを備え、当該部分において前記外側管(72)と前記内側管(71)とが径方向に離間している部分(76)に、前記消音器連結部(78)が設けられていることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、排気管は、車両に取付けられるステー部材を有し、このステー部材は、外側管と内側管とが径方向に離間している領域で、外側管に、溶接固定されることを特徴とする。
請求項3に係る発明では、内燃機関から排出される燃焼ガスは、内側管のみを通過することを特徴とする。
請求項5に係る発明は、前記上流側排気管(35)と前記外側管(72)とは間隔(S2)を開けて配置され、前記間隔(S2)を埋めるように形成される溶接ビード(70)によって、前記上流側排気管(35)と前記拡径部(73)の外周面(71g)と前記外側管(72)とが溶接されていることを特徴とする。
請求項7に係る発明では、上流側排気管に、触媒が収容されていることを特徴とする。
請求項1に係る発明では、内側管と外側管とからなる2重管構造の排気管に消音器を接続する構造において、排気管の外側管に消音器が溶接されている。外側管と内側管とが径方向に離間している領域で、外側管に消音器が溶接されるので、バンド部材や締結部材等が不要になる。また、溶接される接続部は、外側管と消音器との間に施されるものであり、内側管の内面へ溶接ビードが形成されることが抑制される。従って、排気管内を通る排気ガスの排気特性に影響を与える心配はない。
さらに、外側管の絞り部には、内側管がスライド可能に支持されるので、消音器内において支持部材の数を減らすことができる。
請求項2に係る発明では、ステー部材は、外側管と内側管とが径方向に離間している領域で外側管に溶接される。ステー部材の溶接は外側管に施されるため、この外側管から所定量離間する内側管の内面に溶接ビードが形成されることが抑制される。従って、排気管内を通る排気ガスの排気特性に影響を与える心配はない。
請求項3に係る発明では、燃焼ガスは、内側管のみを通過する。内側管の内径に溶接肉盛部等の排気特性に影響を与える溶接部が形成されていなければ、排気ガスの排気特性は影響されず、排気特性を好ましいものにすることができる。
請求項に係る発明では、単管の外径と2重管の外径は、略同一である。排気管の一部を単管とし、一部を2重管としても、単管の外径と2重管の外径は、略同一に設定したので、排気管全体として均整がとれた形状になるため、排気管の外観性を高めることができる。
請求項に係る発明では、上流側排気管と内側管と外側管とは共に溶接されている。前記3部材を共に溶接したので、加工工数を減らすことができる。また、内側管の外周面と上流側排気管との段差部に溶接ビードが形成されるので、溶接ビード肉盛部の突出が目立ち難くなり、排気管の外観性を高めることができる。
請求項に係る発明では、内側管に拡径部が設けられ、拡径部と上流側排気管とが溶接される。拡径部を上流側排気管の内面に密着させるようにすれば、溶接材料の使用量を抑えながら内側管を上流側排気管に確実に溶接させることができる。
請求項に係る発明では、排気管のうちで、下流側排気管に比べ内径の断面積が大きく確保しやすい上流側排気管(単管)に触媒を収容したので、触媒の容量を確保しつつ、外観上の違和感を抑えることができる。
本発明に係る自動二輪車の右側面図である。 本発明に係る排気装置の右側面図である。 図2の3−3線断面図である。 図3において下流管部に触媒担体及びカバー部材を溶接することを説明する図である。 図3において触媒担体及びカバー部材に上流管部を溶接することを説明する図である。 実施例及び比較例に係る触媒付き排気管の溶接構造を説明する図である。 図2の7−7線断面図である。 図7において下流側排気管に上流側排気管を溶接することを説明する図である。 図2の9−9線断面図である。 図2の10部拡大図である。 図2の11−11線断面図である。 第2実施例に係る触媒付き排気管の断面図である。 第3実施例に係る触媒付き排気管の断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図中及び実施例において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、各々、自動二輪車に乗車する運転者から見た方向を示す。
先ず、本発明の実施例1を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、自動二輪車10は、車体フレーム11と、この車体フレーム11の前部に前輪13を操向可能に支持する前輪操舵部15と、この前輪操舵部15の後方で車体フレーム11に懸架される駆動源としての内燃機関17と、この内燃機関17の後方で車体フレーム11に後輪14を揺動可能に支持する後輪懸架部16と、前輪操舵部15の後方で車体フレーム11に前後に取付けられる燃料タンク18及びシート19とを備え、このシート19に乗員が跨って座る鞍乗り型車両である。
車体フレーム11は、前輪操舵部15を操向自在に支持するヘッドパイプ21と、このヘッドパイプ21から車両後方斜め下方へ若干傾斜して延びた後、下方へ屈曲する下方屈曲部22を形成しながら下方へ延びて内燃機関17及び燃料タンク18を支持するメインフレーム23と、同じくヘッドパイプ21から車幅方向中心を車両後方斜め下方へ延びているダウンフレーム24と、メインフレーム23の下方屈曲部22から車両後方へ延びて途中上方へ屈曲する上方屈曲部27を形成しながら車両後方へ延びてシート19を支持するシートレール26と、シートレール26の上方屈曲部27とメインフレーム23との間に渡したサポートフレーム28とを主要素とする。
前輪操舵部15は、操向ハンドル31と、この操向ハンドル31から所定のキャスタ角をもって下方へ延びているフロントフォーク32と、このフロントフォーク32の下端に回転自在に支持される前輪13とを構成要素とする。後輪懸架部16は、メインフレーム23の下部から車両後方へ延びるスイングアーム33と、このスイングアーム33の後端に回転自在に支持される後輪14と、スイングアーム33とシートレール26間に渡されるリヤクッション34とを構成要素とする。
内燃機関17は、クランクケース37と、このクランクケース37の上面から僅かに前傾して上方へ延びているシリンダ部38と、このシリンダ部38の後壁38bに形成した吸気ポート42(図2参照)に連結される吸気装置39と、シリンダ部38の前壁38aに形成される排気ポート41(図2参照)に連結される排気装置40とからなる。クランクケース37の前部がダウンフレーム24の下部に設けた前部ハンガ43に取付けられ、クランクケース37の後部がメインフレーム23の下部に設けた後部ハンガ44に取付けられることで車体フレーム11に懸架される。ダウンフレーム24に、内燃機関17をガードするガードフレーム45が取付けられる。
次に、排気装置について詳細に説明する。
自動二輪車10に搭載されている排気装置40は、シリンダ部38の前壁38aから前方に延びた後下方に屈曲しクランクケース37に沿って斜め下方に延び、次いでクランクケース37の下端に沿って後方へ延びている排気管47と、この排気管47の途中に介在されクランクケース37の前方に位置する触媒ユニット48と、排気管47の後端部から挿入接続されスイングアーム33が延びる方向に沿ってスイングアーム33と略同一高さで延びている消音器49とからなる。排気装置40の長さ方向中間部に、この排気装置40を車両側の後部ハンガ44に取付けるステー部材51が設けられている。
図2に示すように、排気装置40は、内燃機関17の排気ポート41に接続され排気経路52を構成する。この排気経路52は、排気管47と、この排気管47の下流側に接続した消音器49とから構成される。排気経路52の途中に触媒53が設けられている。排気ポート41から延びる排気管47は、上流側排気管35と、この上流側排気管35の後端に連結される下流側排気管36とからなり、下流側排気管36の下流端に消音器49が連結される。触媒53は、上流側排気管35の側に収容されている。
次に、上流側排気管に収容されている触媒及び周辺部の詳細構造について説明する。以下の図中において、白抜き矢印は、排気ガスの流れる方向を示す。
図3に示すように、上流側排気管35は、触媒53が備えられている触媒付き排気管47Aである。上流側排気管35は、触媒53が収容される触媒外筒54と、この触媒外筒54より上流側に位置する上流管部55と、触媒外筒54より下流側に位置する下流管部56とからなる。上流管部55と下流管部56は、各々、別部材で構成されている。触媒53の外側は、カバー部材57で覆われている。
触媒付き排気管47Aにおいて、触媒ユニット48は、触媒53と、この触媒53を保持する円筒状の触媒外筒54と、触媒53の外側を覆うカバー部材57とからなる。触媒53は、円柱状のハニカム構造を有する。カバー部材57は、触媒外筒54の軸方向に沿って延び一端57aの近傍にカバー縮径部61及び他端57bの近傍にカバー拡径部62を有し触媒外筒54の外方を所定の隙間をもたせながら触媒53及び触媒外筒54を囲っている。
触媒外筒54の上流側の内周面54buに、上流管部55が挿入され、触媒外筒54の下流側の内周面54auに下流管部56が挿入されている。上流管部55の外周面にカバー部材57の他端57b(上端)が溶接され、下流管部56の外周面にカバー部材57の一端57a(下端)が溶接される。詳細には、カバー部材57の他端57a(後端)は、触媒外筒54の一端54a(後端)に溶接されると共に、下流管部56の外周面に溶接される。
カバー部材57の一端57b(前端)が上流管部55に溶接される部分を第1溶接部65とし、カバー部材57の他端57a(後端)が下流管部56に溶接される部分を第2溶接部66とする。第2溶接部66は、触媒外筒54の一端54a(後端)とカバー部材57の間を溶接する溶接部と、触媒外筒54の一端54a(後端)と下流管部56との間を溶接する溶接部とが連続している部分である。なお、触媒外筒54の他端54b(前端)は、上流管部55にスライド可能に支持される。
ここで、触媒53の下端と第2溶接部66との距離B1は、触媒53の上端と第1溶接部65との距離A1との距離に比べ小さい(B1<A1)。上流管部55及び下流管部56は、いずれも単管であり、上流管部55の外径D1と、下流管部56の外径D2及び触媒外筒54の外径Dsは略同一である。
次の図4〜5では、図3で説明した触媒付き排気管の製造方法等について説明する。
図4(a)は、カバー部材を溶接仮止めした触媒外筒を下流管部に挿入することを説明する図であり、図4(b)はカバー部材を溶接仮止めした触媒外筒を下流管部に挿入したことを説明する図である。図4(c)は図4(b)の4(c)部拡大図である。図4(d)は実施例に係る下流管部に触媒外筒とカバー部材とを全周すみ肉溶接したことを説明する図であり、図4(e)は比較例に係る下流管部に触媒外筒とカバー部材とを全周すみ肉溶接したことを説明する図である。すみ肉溶接とは、ほぼ直角をなす2つの面のすみを溶接する溶接手段であり、本実施例では、重ねた金属部材(鋼板)のすみを溶接する。
図4(a)に示すように、触媒53が取付られている触媒外筒54にカバー部材57を挿入し、触媒外筒54の端部54a(下端)の近傍にカバー部材57を溶接仮止めする。溶接仮止めは、通常、周方向の2箇所又は3箇所を点溶接する。なお、触媒外筒54の端部54a(下端)と、カバー部材57の端部57a(下端)は位置を合わせる(揃える)ことなく、カバー部材57の端部57a(下端)は、触媒外筒54の端部54a(下端)よりも、長さs1だけ触媒側にずらすように配置した状態で点溶接される。次いで、下流管部56に、カバー部材57が仮止めされた触媒外筒54を矢印a方向に挿入する。
図4(b)には、下流管部56に、カバー部材57が仮止めされている触媒外筒54を挿入した状態が示されている。
図4(c)に示すように、第2溶接部66に、全周すみ肉溶接が施される。図中、鎖線斜線部がすみ肉溶接される部分である。
図4(d)の実施例に示すように、第2溶接部66にすみ肉溶接が施されている。溶接ビード67は、下流管部56と触媒外筒54とカバー部材57のいずれにも溶け込みながら、上記3部品同士が強固に固着される。カバー部材57と触媒外筒54と下流管部56との間にすみ肉溶接を施すことにより、下流管部56に触媒外筒54とカバー部材57とが確実に接合可能になる。つまり、下流管部56とカバー部材57と触媒外筒54とは、第2溶接部66で一度に溶接される。
図4(e)の比較例に示すように、触媒外筒54の端部54a(後端)に対し、カバー部材57の端部57aa(後端)が突出している。このような位置関係で、下流管部56、触媒外筒54及びカバー部材57にすみ肉溶接を施すと、下流管部56とカバー部材57の間は溶接されるが、触媒外筒54と下流管部56及び触媒外筒54とカバー部材57の間は溶接されていない。
図4(d)に戻り、本発明では、触媒外筒54の端部54a(後端)に対し、この触媒外筒54の上に被せたカバー部材57の端部57a(後端)の位置を若干短くしたので、下流管部56と触媒外筒54とカバー部材57の間を溶接により確実に固着させることができる。
図5(a)はカバー部材を仮止めした触媒外筒に上流管部を挿入することを説明する図であり、図5(b)はカバー部材に上流管部を挿入したことを説明する図である。図5(c)は図5(b)の5(c)部拡大図である。図5(d)は実施例に係るカバー部材に上流管部をすみ肉溶接したことを説明する図である。
図5(a)に示すように、図4で下流管部へ溶接した触媒外筒54及びカバー部材57に上流管部55を図矢印m方向に挿入する。
図5(b)には、触媒外筒54及びカバー部材57に上流管部55を挿入した状態が示されている。このとき、上流管部55の端部は、触媒外筒54の他端54b(前端)に挿入されている。
図5(c)に示すように、上流管部55にカバー部材57の端部を全周すみ肉溶接を施し、第1溶接部65とする。図中、斜線部がすみ肉溶接される部分である。
図5(d)の実施例には、全周すみ肉溶接された第1溶接部65が示されている。溶接ビード68は、上流管部55とカバー部材57のいずれにも溶け込みつつ、上流管部55とカバー部材57同士が強固に固着されている。
以上に述べた触媒付き排気管の作用を次に述べる。
図6(a)は実施例に係る触媒付き排気管の断面図であり、図6(b)は比較例に係る
触媒付き排気管の断面図である。
図6(a)の実施例において、触媒外筒54の一端54a(後端)は、カバー部材57の一端57a(後端)と、下流管部56とに溶接される。
図6(b)の比較例において、触媒外筒54の端部54a、54b(後端及び前端)が、カバー部材57Bに溶接されていない構造の触媒付き排気管47Abでは、触媒外筒54の端部54a(後端)と排気管(下流管部56)の間を溶接する溶接部の溶接ビード69が触媒外筒54の外方でカバー部材57Bの内方に設けられる。かかる構造では、溶接部の溶接ビード69の肉盛部の高さの分だけ触媒外筒54を覆うカバー部材57Bの外径を大きくする必要がある。
加えて、下流管部56と触媒外筒54の端部54a(後端)との溶接部及び下流管部56とカバー部材57Bとの溶接部とは一体ではなく異なる位置に別々に設けられているため、同じ長さの触媒53を利用するときに、カバー部材57Bの長さLbは、図6(a)のカバー部材57の長さLaに比べ長くなる(La<Lb)。
図6(a)に戻り、本発明では、触媒外筒の一端54a(後端)は、カバー部材57と、排気管(下流管部56)とに溶接される。触媒外筒の一端54a(後端)とカバー部材57と排気管(下流管部56)の3部材が一度に溶接可能となるため、溶接コストを低減することができる。
また、触媒外筒54に溶接する溶接ビードの肉盛り高さを考慮してカバー部材57の外径を設定する必要もない。従って、カバー部材57の外径を小さく抑えることができる。カバー部材57の外径が小さくなれば、触媒付き排気管47Aの外観性を高めることができる。加えて、カバー部材57の外径及び長さが小さくなる分だけ早期に触媒を暖気させることができる。
さらに、下流管部56と触媒外筒54の端部54a(後端)との溶接部及び下流管部56とカバー部材57との溶接部とが一体的に設けられているため、同じ長さの触媒53を利用するときに、カバー部材57の長さLaを、図6(b)のカバー部材57の長さLbに比べ短くすることができる(La<Lb)。結果、触媒ユニット48の小型化を図ることができる。
図3に戻り、カバー部材57の一端57a(後端)及び他端57b(前端)は、各々、下流管部56と上流管部55とに溶接される。すなわち、カバー部材57は、下流管部56と上流管部55との連結部材として利用できるので、触媒付き排気管47Aの部品点数を減らすことができる。
また、触媒53の上流側に位置する第1溶接部65と触媒53間の距離(A1)は、触媒53の下流側に位置する第2溶接部66と触媒間の距離(B1)に比べ大きい(B1<A1)。
仮に、触媒の上流側に配置される第1溶接部の溶接ビードの位置によっては、触媒の上流側で排気管の熱容量が変化する。触媒上流側の熱容量が変化すると、好ましい浄化特性が得られ難くなる可能性がある。
この点、本発明では、触媒53と第2溶接部66との距離(B1)は、触媒53と第1溶接部65との距離との距離(A1)に比べ小さい(B1<A1)ので、第1溶接部65の溶接ビードに起因する排気熱の吸収による影響を抑えることができる。結果、触媒53の浄化特性を好ましい特性に容易に近づけることができるようになる。
さらに、下流管部56とカバー部材57と触媒外筒54とは、一度に溶接される。前記3部材を一度に溶接したので、溶接長さが短くなる。結果、溶接工数を低減できる。結果、触媒付き排気管47Aの製造コストを抑えることができる。
さらにまた、上流管部55の外径D1、下流管部56の外径D2及び触媒外筒54の外径Dsは、互いに略同一である。触媒外筒54を囲うカバー部材57を除く部分の排気管の外径は略同一であって、前述したように、溶接ビードの高さによるカバー部材57の外径の拡大が低く抑えられるため、排気管の外観性を高めることができる。
また、本実施例は、上流管部55の外径に対しその板厚が十分小さく、触媒外筒54の外径に対しその板厚が十分小さく、且つ、下流管部56の外径に対しその板厚が十分小さいとみなせることから、上流管部55の内径と触媒外筒54の内径及び下流管部56の内径は、略同一とみることができる。このように、上流管部55の内径と触媒外筒54の内径及び下流管部56の内径とを、略同一で連続させることで、排気ガスは、触媒外筒54内の触媒53全体に偏りなく作用し、浄化効率を高めることができる。さらに、触媒53の上流側と下流側での排気ガスの乱れを最小限に抑え、排気抵抗を小さくして排気効率をより一層高めることができる。
次に、上流側排気管と下流側排気管が接続される接続部の構造について説明する。
図7に示すように、排気管47は、排気ポート41(図2参照)に接続される上流側排気管35と、この上流側排気管35の下流端に接続される下流側排気管36とからなる。上流側排気管35は単管であり、下流側排気管36は内側管71と外側管72からなる2重管である。上流側排気管35(単管)の外径D2と下流側排気管36(2重管)の外径D3は、略同一である。内燃機関17(図2参照)から排出される燃焼ガスは、下流側排気管36の内側管71の内側のみを通過する。
排気管の一部(上流側排気管35)を単管とし、排気管の一部(下流側排気管36)を2重管とし、単管(上流側排気管35)の外径D2と2重管(下流側排気管36)の外径D3は、略同一に設定したので、排気管全体として均整がとれた形状になる。結果、排気管47の外観性を高めることができる。
また、内燃機関17(図2参照)から排出される燃焼ガスは、内側管71のみを通過する。内側管71の内径に溶接肉盛部等の排気特性に影響を与える溶接部が形成されていなければ、排気ガスの排気特性は影響されず排気特性を好ましいものにすることができる。
次に、接続部の製造方法等について図8で説明する。
図8(a)は外側管を内側管に溶接仮止めした下流側排気管を上流側排気管へ挿入することを説明する図であり、図8(b)は下流側排気管の内側管を上流側排気管へ挿入したことを説明する図である。図8(c)は図8(b)の8(c)部拡大図であり、図8(d)は図8(c)部をすみ肉溶接したことを説明する図である。
図8(a)に示すように、下流側排気管36において、内側管71に外側管72を挿入する。後工程で上流側排気管35の後端へ下流側排気管36が挿入可能なように、内側管71の前端(上流端)は、外側管72の前端(上流端)よりも突出させる。そして、その状態を保持したまま、内側管71に外側管72の上流端72aを溶接仮止めする。
次いで、上流側排気管35に下流側排気管36の内側管71を図矢印n方向へ挿入する。なお、内側管71は、外側管72の内方に所定のクリアランスで離間して位置する通常部63と、通常部63から径方向外方へ拡径し前方に延びている傾斜部64と、この傾斜部64から前方に延びており上流側排気管35に挿入される領域となる拡径部73とからなる。
図8(b)に示すように上流側排気管35の内側に、下流側排気管36の内側管71を構成する拡径部73が挿入されている状態である。ここで、上流側排気管35の後端(下流端)と、下流側排気管36を構成する外側管72の前端(上流端)との間隔はs2に設定される。
図8(c)に示すように、間隔s2を埋めるように、下流側排気管36の内側管71と外側管72と上流側排気管35にわたって、全周すみ肉溶接を施す。図中、鎖線斜線部がすみ肉溶接される部分である。
図8(d)に示すように、間隔s2を埋めるように全周すみ肉溶接が施され、上流側排気管35と内側管71と外側管72とが共に溶接されている。内側管71は、上流側排気管35に挿入される領域に拡径部73を有し、この拡径部73と上流側排気管35とが溶接されている。
図7を併せて参照し、上流側排気管35と内側管71と外側管72とは共に溶接されている。上流側排気管35と内側管71と外側管72の3部材を共に溶接したので、加工工程数を減らすことができ、溶接コストが低減できる。また、内側管71の外周面71gと上流側排気管35との段差部75に溶接ビード70が形成されるので、溶接ビード70の突出が目立ち難くなり、排気管47の外観性を高めることができる。
内側管71に拡径部73が設けられ、拡径部73と上流側排気管35とが溶接される。拡径部73を上流側排気管35の内面35uに密着させるようにすれば、溶接材料の使用量を抑えながら内側管71を上流側排気管35に確実に溶接させることができる。
図2に戻り、排気管47のうちで、下流側排気管36に比べ内径の断面積が大きく確保しやすい上流側排気管35(単管)に触媒を収容したので、触媒53の容量を確保しつつ、外観上の違和感を抑えることができる。
次に、排気管と消音器とが連結される排気管連結部の構造について説明する。
図9に示すように、排気管47のうちの下流側排気管36は、前述したように内側管71と外側管72とからなる2重管構造であり、外側管72の下流端72bに、この外側管72の他の部分に比べ外径を小さくした外側管絞り部74が設けられ、この外側管絞り部74で内側管71がスライド可能に支持されている。
排気管47の外側管72に消音器49が溶接される消音器連結部78は、外側管絞り部74よりも上流側で、且つ、外側管72と内側管71とが径方向に離間している部分76に設けられている。
内側管71の下流端71bは、蓋部79で塞がれており、下流端71bの近傍には、排気ガスを拡散させる多数の孔部81が設けられている。排気ガスは、多数の孔部81を通って消音器49へ流れる。
図10に示すように、排気管47の外側管72に消音器49が溶接される消音器連結部78には、全周すみ肉溶接が施されている。このような溶接構造により、排気管47と消音器49とが連結されるので、例えば、連結バンドや締結部材等を省くことができる。結果、部品点数を減らすことができる。
図9を併せて参照し、内側管71と外側管72とからなる2重管構造の排気管(下流側排気管36)に消音器49を接続する構造において、排気管(下流側排気管36)の外側管72に消音器49が溶接されている。外側管72と内側管71とが径方向に離間している部分76で、外側管72に消音器49が溶接される。
仮に、排気管の内側管に消音器が溶接されている場合には、溶接条件によっては、内側管の内面に溶接ビードが形成されてしまう可能性がある。内側管の内面に、溶接ビードが形成されてしまうと、この溶接ビードによって排気装置40の排気特性が変化する可能性がある。
この点、本発明では、排気管47と消音器49とを接続する消音器連結部78に施した溶接部は、外側管72と消音器49との間に施されるものであり、内側管71の内面に溶接ビードが形成される心配はない。従って、溶接に起因する排気特性が変化する可能性は低い。結果、排気特性の安定化が図れる。
燃焼ガスは、内側管71のみを通過する。内側管71の内径に溶接肉盛部等の排気特性に影響を与える溶接部が形成されなければ、内側管71を流れる排気ガスの排気特性は影響されず、排気特性を好ましいものにすることができる。
さらに、外側管72の外側管絞り部74には、内側管71がスライド可能に支持されるので、消音器49内において支持部材の数を減らすことができる。
図2を併せて参照し、排気管47のうちで、下流側排気管36に比べ内径の断面積が大きく確保しやすい上流側排気管35(単管)に触媒53を収容したので、下流側排気管(2重管)に触媒を配置する場合に比べ、触媒53の容量を確保しつつ、外観上の違和感を抑えることができる。
次に、排気装置を車体側に支持するステー部材について説明する。
図11に示すように、排気管47は、車両に取付けられるステー部材51を有し、このステー部材51は、外側管72と内側管71とが径方向に離間している部分で、外側管72に溶接固定される。
ステー部材51は、外側管72に溶接される。ステー部材51の溶接は、外側管72に施されるため、外側管72と内側管71とが径方向に離間している領域では、外側管72から所定量離間する内側管71の内面71uに溶接ビードは形成される心配はなく、内側管71の内面71uへの影響は無視できる。従って、排気管内を通る排気ガスの排気特性に影響を与える心配はない。
次に、本発明の触媒ユニットに係る実施例2を図面に基づいて説明する。
図12に示すように、上流側排気管35は、触媒53が収容される触媒外筒54と、この触媒外筒54より上流側に位置する上流管部55と、触媒53が収容される触媒外筒54より下流側に位置する下流管部56とからなる。上流管部55と下流管部56は、各々、別部材で構成され、触媒53の外側は、カバー部材57で覆われている。
触媒外筒54の上流側の内周面に、排気管47の上流管部55が挿入され、触媒外筒54の下流側の内周面に排気管47の下流管部56が挿入され、上流管部55にカバー部材57の他端57b(上端)が溶接され、下流管部56にカバー部材57の一端57a(下端)が溶接される。また、触媒外筒54の一端54a(下端)は、下流管部56にスライド可能に支持されている。ここで、一端及び他端とは、互いに反対側の端部を指すものである。
カバー部材57の他端57b(上端)が上流管部55に溶接される部分を第1溶接部65とし、カバー部材57の一端57a(下端)が下流管部56に溶接される部分を第2溶接部66とするとき、第1溶接部65は、触媒外筒54の他端54b(上端)とカバー部材57の間を溶接する溶接部と、触媒外筒54の他端54b(上端)と上流管部55との間を溶接する溶接部とが連続している。すなわち、触媒外筒54の他端54b(上端)は、カバー部材57と、上流管部55とに溶接固定される。
実施例1と大きく異なる点は、第1溶接部65に、触媒外筒54の他端54b(上端)が溶接され、触媒外筒54の一端54a(下端)は、下流管部56にスライド可能に支持される点にあり、その他、大きく異なる点はない。
本発明では、触媒外筒の他端54b(上端)は、カバー部材57と、上流管部55とに溶接される。上記3部材が一度に溶接可能となるため、溶接長さを短くできる。結果、溶接コストを低減できる。また、触媒外筒54に溶接する溶接ビードの肉盛り高さを考慮する必要もない。従って、カバー部材57の外径を小さく抑えることができる。カバー部材57の外径が小さくなれば、触媒付き排気管47Aの外観性が高まる。加えて、カバー部材57の外径が小さくなる分だけ早期に触媒を暖気させることができる。
また、触媒53と第1溶接部65との距離(A2)は、触媒53と第2溶接部66との距離(B2)との距離に比べ大きい(B2<A2)。これにより、触媒53を暖気する際に、触媒53の上流側に位置する第1溶接部65の溶接ビードでの排気熱の吸収による影響を抑えることができる。結果、触媒53の浄化特性を好ましい特性に容易に近づけることができるようになる。
さらに、上流管部55の外径D1と、下流管部56の外径D2と、触媒外筒54の外径Dsは、略同一である。このように各配管の外径を略同一に設定し、カバー部材57の外径を小さく抑えることにより、排気管の外観性を高めることができる。この他、実施例1の作用・効果と大きく異なる点はなく説明を省略する。
本発明の触媒ユニットに係る実施例3を図面に基づいて説明する。
図13に示すように、上流側排気管35において、触媒53が収容される触媒外筒54と、この触媒外筒54より上流側に位置する上流管部55と、触媒53が収容される触媒外筒54より下流側に位置する下流管部56とからなる。上流管部55は、内側管171と外側管172とを有し、下流管部56は、内側管271と外側管272とを有する、いわゆる2重管とした。
上流管部55と下流管部56は、各々、別部材で構成され、触媒53の外側は、カバー部材57で覆われている。カバー部材57は、触媒外筒54の軸方向に沿って延びる円筒部材であり、触媒外筒54とカバー部材57の間にクリアランスは設けられていない。
触媒外筒54の上流側の内周面54uaに、排気管47の上流管部55が挿入され、触媒外筒54の一端54a(下端)は、カバー部材57にスライド可能に支持され、カバー部材57の後端に、排気管47の下流管部56が接合される。上流管部55には、カバー部材57の他端57b(上端)が溶接され、下流管部56にカバー部材57の一端57a(下端)が溶接される。
上流管部55において、外側管172の端部172b(下端)は、絞り部77を有する。絞り部77は、触媒外筒54の端部54b(上端)を挟むように接続する接続部83を有し、この接続部83にて、絞り部77とカバー部材の上端57bとが溶接固定される。下流管部56において、外側管272の端部272a(上端)は、下流管部56の軸方向に延びる延出部80を有する。この延出部80にて、外側管272の端部272a(上端)とカバー部材の下端57aとが溶接固定される。
実施例1と大きく異なる点は、上流管部55及び下流管部56をいずれも2重管構造とした点、接続部83に絞り部77を設けた点、及び前述したカバー部材57に拡径部及び縮径部はなく、カバー部材57と触媒外筒54との間に、クリアランス(隙間)が形成されていない点にある。
ここで、上流管部55の外側管172の外径D11と下流管部56の外側管272の外径D21とカバー部材57の外径Ds1は略同一である。このように、上流管部55とカバー部材57と下流管部56の外径を略同一にすることで、上流管部55と下流管部56が2重管構造でありながら、特に、連結部において、排気管の外径変化を目立ち難く、単一径の排気管に近いものとすることができる。加えて、絞り部77に設けられた接続部83で溶接されるため、溶接ビードの肉盛部の突出を抑えることができる。結果、排気管の外観性を高めることができる。
また、上流管部55の外側管172と触媒外筒54の端部54b(上端)とカバー部材57の一端57b(上端)とを一体で溶接したので、溶接長さを短くすることができる。加えて、触媒53の上流側に位置する上流管部55を2重管構造としたので、排気ガスの保温効果を高め、保温効果が高まれば、浄化性能を向上させることができる。
なお、本実施例では、上流管部の外側管の端部に、絞り部が形成され、下流端部の端部に、延出部が形成されているが、下流管部の外側管の端部に、絞り部を形成し、この絞り部に接続部を設け、この接続部にて、絞り部とカバー部材とを溶接固定し、上流端部の端部に、延出部を形成することは差し支えない。
尚、本発明は、実施の形態では自動二輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。
本発明は、排気装置が備えられている自動二輪車に好適である。
17…内燃機関、35…上流側排気管、36…下流側排気管、40…排気装置、41…排気ポート、47…排気管、49…消音器、51…ステー部材、52…排気経路、53…触媒、71…内側管、72…外側管、73…拡径部、74…外側管絞り部、78…消音器連結部。

Claims (5)

  1. 車両に搭載された内燃機関(17)の排気ポート(41)に接続される排気経路(52)を、排気管(47)とこの排気管(47)の下流側に接続した消音器(49)とで構成し、前記排気管(47)の少なくとも一部を内側管(71)と、この内側管(71)の外方を囲う外側管(72)とからなる2重管構造とした車両に搭載される排気装置において、
    前記外側管(72)の下流端に、この外側管(72)の端部を他の部分に比べ外径を小さくした外側管絞り部(74)が設けられ、この外側管絞り部(74)で前記内側管(71)がスライド可能に支持され、
    前記外側管(72)と前記内側管(71)とが径方向に離間している領域で、前記外側管(72)に前記消音器(49)が溶接される消音器連結部(78)を有し、
    前記排気管(47)は、前記排気ポート(41)に接続される上流側排気管(35)と、この上流側排気管(35)の下流端に接続される下流側排気管(36)とからなり、
    前記上流側排気管(35)は単管であり、前記下流側排気管(36)は、前記内側管(71)と前記外側管(72)とを備える2重管であり、
    前記単管の外径と前記2重管の前記外側管(72)の外径は、略同一であり、
    前記内側管(71)は、上流端に拡径部(73)を有するとともに、当該拡径部(73)は前記外側管(72)の上流端よりも突出しており、前記下流側排気管(36)はこの突出した部分が前記上流側排気管(35)の内側に挿入され、
    前記上流側排気管(35)と前記内側管(71)の拡径部(73)と前記外側管(72)とは共に溶接され
    前記外側管(72)は、前記外側管絞り部(74)と、前記拡径部(73)に嵌合する上流端(72a)から前記単管の外径と略同一の外径で前記外側管絞り部(74)側まで延びる部分とを備え、当該部分において前記外側管(72)と前記内側管(71)とが径方向に離間している部分(76)に、前記消音器連結部(78)が設けられていることを特徴とする車両に搭載される排気装置。
  2. 前記排気管(47)は、車両に取付けられるステー部材(51)を有し、
    このステー部材(51)は、前記外側管(72)と前記内側管(71)とが径方向に離間している領域で、前記外側管(72)に、溶接固定されることを特徴とする請求項1記載の車両に搭載される排気装置。
  3. 前記内燃機関(17)から排出される燃焼ガスは、前記内側管(71)のみを通過することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両に搭載される排気装置。
  4. 前記上流側排気管(35)に、触媒(53)が収容されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の車両に搭載される排気装置。
  5. 前記上流側排気管(35)と前記外側管(72)とは間隔(S2)を開けて配置され、
    前記間隔(S2)を埋めるように形成される溶接ビード(70)によって、前記上流側排気管(35)と前記拡径部(73)の外周面(71g)と前記外側管(72)とが溶接されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の車両に搭載される排気装置。
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