JP7234599B2 - 排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気装置に関する。

自動二輪車においては、騒音規制に対応しつつ車両外観を向上させるため、エンジンの後方で且つスイングアームの下方にチャンバを配置する機種が存在する（例えば、特許文献１参照）。チャンバが配置されることで騒音規制を満たすことができると共に、チャンバの後方に接続されるマフラを小型化することができ、車両外観を向上させることが可能である。

特開２００９－２４１９２２号公報

また、機種によっては、走行安定性の向上やシート高を低くするため、リンク式のサスペンションが採用される場合がある。リンク式のサスペンションを採用すると、ストロークを確保するためにスイングアーム下方のスペースが犠牲となることが想定される。このため、スイングアームの下方にチャンバを配置するスペースが確保できない、もしくはチャンバ容積を確保することができない。この結果、マフラーを大型化しなければならず、車両外観に影響を与えてしまうという問題がある。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、騒音性能を確保しつつも車両外観を向上させることができる排気装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の排気装置は、後輪を揺動自在に支持するスイングアームと、前記スイングアームの揺動を緩衝するサスペンションと、前記スイングアームと前記サスペンションとを接続して前記スイングアームの下方に配置されるリンク機構と、を備える車両の排気装置であって、単気筒エンジンの排気ポートに接続される排気管と、前記排気管の下流端に接続される触媒ケースと、前記触媒ケースの下流側に接続されるマフラーと、を備え、前記触媒ケースは、前記スイングアームの下方で且つ前記リンク機構の側方に配置され、前記マフラーは、前記後輪の両側方に配置される第１マフラー及び第２マフラーで構成され、前記第１マフラーの上流側及び前記第２マフラーの上流側は、前記触媒ケースに接続され、前記リンク機構を挟んで前記触媒ケースの反対側に配置される前記第１マフラーは、前記触媒ケースの側面に接続される第１接続管の下流端に接続され、前記第１接続管は、前記リンク機構の下方を通り車幅方向に延びることを特徴とする。

本発明によれば、騒音性能を確保しつつも車両外観を向上させることができる。

本実施の形態に係る車両の左側面図である。 本実施の形態に係る車両の下面図である。 図１に示す車両のリンク機構周辺の部分拡大図である。 図３に示すリンク機構周辺を下方から見た斜視図である。 本実施の形態に係る排気装置の斜視図である。 本実施の形態に係る排気装置の下面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明をクルーザータイプの二輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明を、他のタイプの車両、例えばバギータイプの三輪車、四輪車等の鞍乗型車両に適用してもよい。また、方向について、車両前方を矢印ＦＲ、車両後方を矢印ＲＥ、車両上方を矢印ＵＰ、車両下方を矢印ＬＯ、車両左方を矢印Ｌ、車両右方を矢印Ｒでそれぞれ示す。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。

図１から図４を参照して、本実施の形態に係る車両の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る車両の左側面図である。図２は、本実施の形態に係る車両の下面図である。図３は、図１に示す車両のリンク機構周辺の部分拡大図である。図４は、図３に示すリンク機構周辺を下方から見た斜視図である。

図１から図４に示すように、車両１は、クルーザータイプの自動二輪車であり、鋼製又はアルミ合金製の車体フレーム２にエンジン３を懸架（支持）して構成される。

エンジン３は、例えば、単気筒エンジンで構成される。エンジン３は、クランクシャフト（不図示）等が収容されるクランクケース３０の上部に、シリンダブロック３１、シリンダヘッド３２及びシリンダヘッドカバー３３をこの順に取り付けて構成される。シリンダの軸線は、上側が僅かに前傾されている。クランクケース３０は、左右割構成であり、左側面にマグネトカバー３４が取り付けられ、右側面にクラッチカバー３５が取り付けられる。マグネトカバー３４の後方に位置するクランクケース３０の側面には、ドライブスプロケット３６が設けられている。

車体フレーム２は、複数のパイプを溶接して形成されるダイヤモンドタイプのフレームであり、上記のようにエンジン３を懸架することで、車体全体として剛性が得られるように構成される。車体フレーム２は、全体として、前方から後方に向かって延在し、後端側で下方に向かって湾曲した形状を有している。

具体的に車体フレーム２は、ステアリングシャフト（不図示）が取り付けられるヘッドパイプ２０と、ヘッドパイプ２０の上端から後方に向かって延びるメインフレーム２１と、メインフレーム２１の後端から下方に延びる左右一対のボディフレーム２２と、ヘッドパイプ２０の下端から下方に延びるダウンフレーム２３と、を含んで構成される。

メインフレーム２１は、ヘッドパイプ２０の上端から後方に向うに従って僅かに下方に傾斜するように延びており、エンジン３の後上方で下方に屈曲している。屈曲したメインフレーム２１の下端には、ボディフレーム２２の上端部分が連結されている。側面視においてメインフレーム２１の略中間部分には、エンジン３を懸架するための懸架部２１ａが設けられている。懸架部２１ａは、下方に向かって延びており、その下端がシリンダヘッド３２の後部に連結されている。

ボディフレーム２２は、メインフレーム２１の下端から正面視でアーチ形状を成すように左右に分岐してエンジン３の下端まで延びている。左右一対のボディフレーム２２は、側面視で鉛直方向に延びている。左右一対のボディフレーム２２の下端は、車幅方向に延びる連結パイプ２２ａによって連結されている。連結パイプ２２ａには、後述するリンク機構４を連結するためのブラケット部２２ｂが設けられている。

また、ボディフレーム２２の上下方向略中央には、スイングアーム２６の揺動支点となるピボット部２２ｃが設けられている。ピボット部２２ｃは、ドライブスプロケット３６の真後ろに位置している。クランクケース３０の後上端部は、ボディフレーム２２の上端側に連結され、クランクケース３０の後下端部は、ボディフレーム２２の下端側に連結される。

ダウンフレーム２３は、エンジン３の前方で上下に延びるように配置されている。ダウンフレーム２３は、クランクケース３０の前端に連結されている。

メインフレーム２１の屈曲部分には、後方に向かって延びるシートレール２４の一端が連結されている。ボディフレーム２２の下端側には、後上方に向かって延びるバックステー２５の一端が連結されている。シートレール２４の後端とバックステー２５の後端は連結されている。シートレール２４には、ライダーシート及びピリオンシート（共に不図示）が設けられる。

下方に屈曲するメインフレーム２１とシートレール２４との間には、後述するリヤサスペンション２８の上端を連結するためのブラケット部２４ａが設けられている。また、側面視において、バックステー２５の略中央部分には、ピリオンフートレスト２５ｂを取り付けるためのブラケット部２５ａが設けられている。

ヘッドパイプ２０には、ステアリングシャフトを介して左右一対のフロントフォークが操舵可能に支持される（共に不図示）。フロントフォークの下部には前輪（不図示）が回転可能に支持される。

スイングアーム２６は、ピボット部２２ｃから後方に向かって左右一対で延びている。スイングアーム２６の後端には、後輪２７が回転可能に支持されている。または、後輪２７は、ピボット部２２ｃを中心に揺動自在にスイングアーム２６に支持されている。左右一対のスイングアーム２６は、後輪２７の前方において、クロスメンバ２６ａによって連結されている。詳細は後述するが、クロスメンバ２６ａの下面には、後述するリンク機構４を連結するためのブラケット部２６ｂが設けられている。

後輪２７の左側方には、ドリブンスプロケット２７ａが設けられている。上記したドライブスプロケット３６とドリブンスプロケット２７ａには、図示しないチェーンが巻き掛けられる。

側面視において、スイングアーム２６とシートレール２４の間には、スイングアーム２６の揺動を緩衝する緩衝装置としてリヤサスペンション２８が設けられている。リヤサスペンション２８の上端は、ブラケット部２４ａを介してシートレール２４に接続される。リヤサスペンション２８の下端は、後述するリンク機構４を介してスイングアーム２６（ブラケット部２６ｂ）に接続される。

ここで、リンク機構４について説明する。リンク機構４は、スイングアーム２６の揺動を間接的にリヤサスペンション２８に伝達する機構である。リンク機構４は、スイングアーム２６の下方に配置され、スイングアーム２６とリヤサスペンション２８の下端とを接続する。具体的にリンク機構４は、リヤサスペンション２８とブラケット部２６ｂとを接続するリンクプレート４０と、リンクプレート４０とブラケット部２２ｂとを接続するリンクアーム４１と、を含んで構成される。

リンクプレート４０は、側面視三角形状の板状体形成される。リンクプレート４０の各角部が他の部材に対する連結箇所（節点）であり、支点である。具体的には図３に示すように、リンクプレート４０の前方上端に位置する角部は、リヤサスペンション２８の下端が連結される節点４０ａである。また、リンクプレート４０の後方上端に位置する角部は、ブラケット部２６ｂが連結される節点４０ｂである。更に、リンクプレート４０の後方下端に位置する角部は、リンクアーム４１の後端が連結される節点４０ｃである。

リンクアーム４１は、節点４０ｃから前方に向かって直線状に延びる長尺体で形成される。また、リンクアーム４１は、車幅方向（左右方向）に厚みを有する板状体で形成される。上記したように、リンクアーム４１の後端は、リンクプレート４０に連結される。また、リンクアーム４１の先端は、ブラケット部２２ｂに連結される。図４に示すように、リンクアーム４１は、車幅方向に２枚重ねされた状態で先端がボルトＢにより連結される。また、リンクアーム４１の両側面が一対のリンクプレート４０で挟まれ、節点４０ｃにおいて、リンクアーム４１の後端がボルトＢによってリンクプレート４０に連結される。すなわち、リンクプレート４０は、リンクアーム４１の側方に配置されている。

このように構成されるリンク機構４により、スイングアーム２６の揺動は、リンクプレート４０及びリンクアーム４１の揺動に変換された後、リヤサスペンション２８の上下動に変換される。

次に、図１から図６を参照して、本実施の形態に係る排気装置について説明する。図５は、本実施の形態に係る排気装置の斜視図である。図６は、本実施の形態に係る排気装置の下面図である。

図１から図６に示すように、エンジン３の排気ポート（不図示）には、エキゾーストパイプ５０（排気管）が接続される。エキゾーストパイプ５０の下流端には、チャンバとして触媒ケース５２が配置されている。触媒ケース５２の下流側には、後述する接続管を介して２本のマフラーが接続される。

具体的に本実施の形態に係る排気装置５は、エンジン３の排気ポートに接続されるエキゾーストパイプ５０と、エキゾーストパイプ５０の下流端に接続される触媒ケース５２と、触媒ケース５２の下流側に接続される２本のマフラー５３、５４と、を含んで構成される。

エキゾーストパイプ５０は、３つの排気管（第１排気管５０ａ、第２排気管５０ｂ、第３排気管５０ｃ）を連結して構成される。第１排気管５０ａは、シリンダヘッド３２の排気ポートから前下方に突出している。第１排気管５０ａの上流端は、フランジ部５１を介して排気ポートに接続される。第１排気管５０ａの下流端には、第２排気管５０ｂが接続される。

第２排気管５０ｂは、クランクケース３０の前方を通るように下方に向かって延びている。クランクケース３０の前下方において、第２排気管５０ｂは、後方に向かって僅かに屈曲している。第２排気管５０ｂの下流端には、第３排気管５０ｃが接続される。

第３排気管５０ｃは、クランクケース３０の下方で後方に向かって延びている。また、第３排気管５０ｃは、途中で右方へ段状に屈曲している。具体的に第３排気管５０ｃは、平面視でクランク状に屈曲しており、上流端に対して下流端が右方に偏って配置されている。第３排気管５０ｃの下流端には、テーパパイプ５５を介して触媒ケース５２が接続される。

テーパパイプ５５は、後方に向かうに従って拡径している。すなわち、テーパパイプ５５は、上流端が第３排気管５０ｃと略同径であるのに対し、下流端が第３排気管５０ｃより大きい径となっている。テーパパイプ５５の下流端には触媒ケース５２が接続される。

触媒ケース５２は、後方に向かって延びており、前後方向で切断した断面が概略方形状の直方体で形成される。また触媒ケース５２は、テーパパイプ５５に対して左側面が左側に膨出している。図２及び図３に示すように、触媒ケース５２は、スイングアーム２６の下方で且つリンク機構４の右側方に配置されている。

触媒ケース５２には、２つの触媒（第１触媒５２ａ及び第２触媒５２ｂ）が配置されている。触媒は、例えば三元触媒で構成され、排気ガス内の汚染物質（一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等）を円柱状のハニカム部で吸着して無害な物質（二酸化炭素、水、窒素等）に変換し浄化する。

第１触媒５２ａ及び第２触媒５２ｂは、この順で前後に並んで配置されている。具体的に第１触媒５２ａは、触媒ケース５２の前後方向の中央よりやや前側に偏って配置されている。第２触媒５２ｂは、触媒ケース５２の前後方向の中央からやや後半部分に至る長さで配置されており、触媒ケース５２内の空間の後端部分は少し隙間が開けられている。また、第１触媒５２ａ及び第２触媒５２ｂは、触媒ケース５２内でやや右側（車両外側）に偏って配置されている。

上記したように、触媒ケース５２には、２つのマフラー５３、５４がそれぞれ後述する接続管（第１接続管５６、第２接続管５７）を介して接続されている。２つのマフラー５３、５４は、後輪２７の両側方に配置されている。本実施の形態では、後輪２７の左側に配置されるマフラーを第１マフラー５３と呼び、後輪２７の右側に配置されるマフラーを第２マフラー５４と呼ぶことにする。

第１マフラー５３の上流側は、第１接続管５６を介して触媒ケース５２に接続されている。具体的に第１接続管５６は、触媒ケース５２の左側面に上流端が接続されている。第１接続管５６の上流端は、第２触媒５２ｂの下流端よりも車両前側で且つ側面視で第１触媒５２ａに重なる位置で触媒ケース５２に接続されている。

第１接続管５６は、触媒ケース５２の左側面から車両左側に向かって延びている。より具体的に第１接続管５６は、リンク機構４（リンクアーム４１とブラケット部２２ｂ）の下方を通るように左方に向かうに従って下方に僅かに傾斜しながら車幅方向に延びている。

また、第１接続管５６は、車両左側で且つ左側のスイングアーム２６の下方において、左後方に向かって屈曲している。更に第１接続管の下流端は、上方に向かって僅かに傾斜している。第１接続管５６の下流端には、第１マフラー５３の上流端が接続される。

第１マフラー５３は、リンク機構４を挟んで触媒ケース５２の反対側に配置されている。第１マフラー５３は、上流側からテーパ部５３ａ、本体部５３ｂ及びテール部５３ｃを連結して構成される。テーパ部５３ａは、上流端が第１接続管５６に下流端に接続され、後方に向かうに従って拡径する筒状体で形成される。テーパ部５３ａの下流端には、本体部５３ｂの上流端が接続される。本体部５３ｂは、一様な外径で後方に延びる円筒形状を有している。本体部５３ｂは、後方に向かうに従って僅かに上方に傾斜して配置されている。本体部５３ｂの下流端には、テール部５３ｃが接続される。テール部５３ｃは、本体部５３ｂの下流端を覆うように形成され、後方に向かうに従って縮径するテーパ形状を有する。テール部５３ｃの後端は、開放されている。

第２マフラー５４の上流側は、第２接続管５７を介して触媒ケース５２に接続されている。具体的に第２接続管５７は、触媒ケース５２の右後方の角部に上流端が接続されている。第２接続管５７は、第１接続管５６よりも十分に短く、径も小さい。第２接続管５７の下流端には、第２マフラー５４の上流端が接続される。触媒ケース５２と第２マフラー５４（後述するテーパ部５４ａ）の上流端は、近接配置されている。

第２マフラー５４は、上流側からテーパ部５４ａ、本体部５４ｂ及びテール部５４ｃを連結して構成される。テーパ部５４ａは、上流端が第２接続管５７に下流端に接続され、後方に向かうに従って拡径する筒状体で形成される。テーパ部５４ａの下流端には、本体部５４ｂの上流端が接続される。本体部５４ｂは、一様な外径で後方に延びる円筒形状を有している。本体部５４ｂは、後方に向かうに従って僅かに上方に傾斜して配置されている。本体部５４ｂの下流端には、テール部５４ｃが接続される。テール部５４ｃは、本体部５４ｂの下流端を覆うように形成され、後方に向かうに従って縮径するテーパ形状を有する。テール部５４ｃの後端は、開放されている。

ところで、上記のように単気筒のエンジン３においては、クランクケース３０が左右割構成であるため、クランクケース３０の下方に触媒を配置する空間を確保しにくい。逆に多気筒の大型エンジンにあっては、クランクケースが上下割で構成されるものが多く、クランクケースの下方にオイルパンが配置されているため、オイルパンの形状で触媒配置用の空間が確保し易くなっている。

また、昨今の排ガス規制の強化に伴い、触媒も大型化しており、単気筒エンジンを備える車両においては、触媒の配置箇所が限られている。例えば、マフラーの中に大型の触媒を配置すると、マフラーが大型化して車両外観に影響を与えるという問題がある。また、単気筒エンジンの出力性能は、排気管長に依存する部分が大きいので、触媒の配置箇所は更に制限される。

そこで、本件発明者は、騒音性能を確保しつつも車両外観を向上させることを目的として、マフラーのレイアウトに着目し、本発明に想到した。具体的に本実施の形態では、リンク式のリヤサスペンション２８を備える車両１において、スイングアーム２６の下方にリンク機構４を配置し、リンク機構４の側方のスペースに触媒ケース５２を配置した。更に触媒ケース５２に接続管を介して２本のマフラー５３、５４を接続し、これら２つのマフラー５３、５４を後輪２７の両側方に配置した。

この構成によれば、リンク機構４を採用した車両１であっても、２本出しマフラーを実現することができ、マフラー１本当たりの容量を抑えることが可能である。このため、所定の騒音性能を確保しつつ、マフラーの大型を防止することができ、車両外観に対する影響を抑えることができる。また、２本出しマフラーであっても排気通路の途中に触媒を配置することができ、マフラ容量を抑制しつつも、排ガス浄化性能を確保することが可能である。

また、第１マフラー５３が接続される第１接続管５６が、触媒ケース５２の側面からリンク機構４の下方を通り、車幅方向左側へ延びている。この構成によれば、リンク機構４の動きを阻害せずに第１接続管５６を取り回すことができ、第１マフラー５３までの排気流路をなだらかに形成することが可能である。

より具体的に第１接続管５６は、リンクアーム４１とブラケット部２２ｂとの接続箇所の下方を通っている。この構成によれば、リンク機構４の移動軌跡から外れた箇所でリンク機構４の動きを気にすることなく第１接続管５６を取り回すことが可能である。また、チェーンの幅やチェーンの動きが少ない箇所に第１接続管５６を通すことができ、チェーンラインを確保することが可能である。また、リンクアーム４１の下方に第１接続管５６を通すため、第１接続管５６の下げ量を最小限に抑えることができ、最低地上高を確保することが可能である。

また、第１触媒５２ａ及び第２触媒５２ｂは、触媒ケース５２内で車両外側に偏って配置され、第１接続管５６は、第２触媒５２ｂの下流端よりも車両前側で触媒ケース５２に接続されている。この構成によれば、第１触媒５２ａ及び第２触媒５２ｂの周囲に排気ガスを流すことができ、第１触媒５２ａ及び第２触媒５２ｂの早期活性化を図ることが可能である。

また、第１接続管５６に対して第２接続管５７が短くなっている。この構成によれば、左側の第１接続管５６と右側の第２接続管５７とで排気流路の長さに差を設けることで、車両左右の重量バランスをとることが可能である。

また、第２接続管５７は、第１接続管５６よりも径が小さくなっている。この構成によれば、比較的排気流路の短い第２マフラー５４に対して排気ガスを僅かに流れ難くすることで、第１マフラー５３にも排気ガスが流れやすくなり、左右でバランスよく消音性能を確保することが可能である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、騒音性能を確保しつつも車両外観を向上させることが可能である。

なお、上記の実施形態では、単気筒のエンジン３を例にして説明したが、この構成に限定されない。例えば、エンジン３は、２気筒以上のエンジンで構成されてもよく、各気筒の配置も適宜変更が可能である。

また、上記の実施形態では、第１マフラー５３が車両の左方に配置され、第２マフラー５４が車両の右方に配置される構成としたが、この構成に限定されない。第１マフラー５３及び第２マフラー５４は、左右逆に配置されてもよい。

また、上記の実施形態では、２つの触媒５２ａ、５２ｂが触媒ケース５２内に配置される構成としたが、この構成に限定されない。触媒は、触媒ケース５２内に１つ、又は３つ以上配置されてもよい。

また、複数の実施形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、騒音性能を確保しつつも車両外観を向上させることができるという効果を有し、特に、自動二輪車の排気装置に有用である。

１ ：車両
２ ：車体フレーム
３ ：エンジン
４ ：リンク機構
５ ：排気装置
２２ ：ボディフレーム
２２ａ ：連結パイプ
２２ｂ ：ブラケット部
２４ ：シートレール
２４ａ ：ブラケット部
２５ ：バックステー
２５ａ ：ブラケット部
２６ ：スイングアーム
２６ａ ：クロスメンバ
２６ｂ ：ブラケット部
２７ ：後輪
２７ａ ：ドリブンスプロケット
２８ ：リヤサスペンション（サスペンション）
３０ ：クランクケース
３６ ：ドライブスプロケット
４０ ：リンクプレート
４１ ：リンクアーム
５０ ：エキゾーストパイプ（排気管）
５２ ：触媒ケース
５２ａ ：第１触媒
５２ｂ ：第２触媒
５３ ：第１マフラー
５４ ：第２マフラー
５６ ：第１接続管
５７ ：第２接続管

Claims (5)

1. 後輪を揺動自在に支持するスイングアームと、
   前記スイングアームの揺動を緩衝するサスペンションと、
   前記スイングアームと前記サスペンションとを接続して前記スイングアームの下方に配置されるリンク機構と、を備える車両の排気装置であって、
   単気筒エンジンの排気ポートに接続される排気管と、
   前記排気管の下流端に接続される触媒ケースと、
   前記触媒ケースの下流側に接続されるマフラーと、を備え、
   前記触媒ケースは、前記スイングアームの下方で且つ前記リンク機構の側方に配置され、
   前記マフラーは、前記後輪の両側方に配置される第１マフラー及び第２マフラーで構成され、
   前記第１マフラーの上流側及び前記第２マフラーの上流側は、前記触媒ケースに接続され、
   前記リンク機構を挟んで前記触媒ケースの反対側に配置される前記第１マフラーは、前記触媒ケースの側面に接続される第１接続管の下流端に接続され、
   前記第１接続管は、前記リンク機構の下方を通り車幅方向に延びることを特徴とする排気装置。
2. 前記リンク機構は、
   直線状に延びるリンクアームと、
   前記リンクアームの側方に配置されるリンクプレートと、を有し、
   前記第１接続管は、前記リンクアームと車体フレームとの接続箇所の下方を通ることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
3. 前記触媒ケース内で車両外側に偏って配置される触媒を更に備え、
   前記第１接続管は、前記触媒の下流端よりも車両前側で前記触媒ケースに接続されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気装置。
4. 前記触媒ケースと前記第２マフラーとを接続する第２接続管を更に備え、
   前記第２接続管は、前記第１接続管よりも短いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の排気装置。
5. 前記第２接続管は、前記第１接続管よりも径が小さいことを特徴とする請求項４に記載の排気装置。

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