特開 2022-87002 自動車用排気管及び自動車用マフラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022087002

(43)【公開日】2022-06-09

(54)【発明の名称】自動車用排気管及び自動車用マフラ

(51)【国際特許分類】

   F01N 1/08 20060101AFI20220602BHJP

【ＦＩ】

F01N1/08 F

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021146781

(22)【出願日】2021-09-09

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-04-27

(31)【優先権主張番号】P 2020197917

(32)【優先日】2020-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】マレリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中筋 正

(72)【発明者】

【氏名】清水 正道

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 暢仁

【テーマコード（参考）】

3G004

【Ｆターム（参考）】

3G004BA01

3G004DA01

(57)【要約】

【課題】比較的簡単な構造で、高い消音性能を得ることができる排気管及び自動車用マフラを提供する。
【解決手段】本発明の排気管１００又は自動車用マフラ１は、排気ガスが排出される出口端部１１０の外周面に凹状に形成される凹部１２１を備える。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気管であって、
排気ガスが排出される出口端部の外周面に凹状に形成される凹部を備える、
ことを特徴とする排気管。

【請求項2】

請求項１に記載の排気管であって、
排気ガスが排出される前記出口端部の内周面に突出する凸部を備える、
ことを特徴とする排気管。

【請求項3】

請求項２に記載の排気管であって、
前記凸部と前記凹部とは、前記出口端部の周方向に複数設けられる、
ことを特徴とする排気管。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の排気管であって、
前記凸部と前記凹部とは、前記出口端部の周方向の同じ位置に設けられる、
ことを特徴とする排気管。

【請求項5】

請求項４に記載の排気管であって、
前記凸部と前記凹部とは、前記出口端部の周方向に等間隔に設けられる、
ことを特徴とする排気管。

【請求項6】

請求項２から５のいずれか一つに記載の排気管であって、
前記凸部の高さＸと前記出口端部の内径Ｙとが、０＜Ｘ／Ｙ≦０．１の関係式を満たす、
ことを特徴とする排気管。

【請求項7】

請求項６に記載の排気管であって、
前記凸部は、前記排気管内から前記出口端部を通って排出される排気ガスの排出方向に向かって高さが漸大する形状であり、
前記凸部の高さＸは、前記凸部における最大の高さ部分である、
ことを特徴とする排気管。

【請求項8】

請求項２から７のいずれか一つに記載の排気管であって、
前記凸部は、前記排気管内から前記出口端部を通って排出される排気ガスの排出方向に沿って幅が漸大するＶ字形状である、
ことを特徴とする排気管。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一つに記載の排気管であって、
前記凹部は、前記排気管内から前記出口端部を通って排出される排気ガスの排出方向に向かって幅が漸大するＶ字形状を有する、
ことを特徴とする排気管。

【請求項10】

請求項９に記載の排気管であって、
前記凹部におけるＶ字形状の角度θは、θ≦６０°の範囲である、
ことを特徴とする排気管。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一つに記載の排気管であって、
前記凹部は、前記排気管内から前記出口端部を通って排出される排気ガスの排出方向に向かって深さが漸大する形状である、
ことを特徴とする排気管。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一つに記載の排気管を備える、
ことを特徴とする自動車用マフラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気ガスを外気に放出する排気管、及びこの排気管を備える自動車用マフラに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、排気ガスを外気に放出する排気管として、テールパイプの出口付近に円環状デバイスが装着され、気流音を低減させるテールパイプの構造が開示されている。このテールパイプは、テールパイプに対して円環状デバイスを装着されるので、構造が複雑である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－３６０６１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、比較的簡単な構造で、高い消音性能を得ることができる排気管及び自動車用マフラを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のある態様によれば、排気管は、排気ガスが排出される出口端部の外周面に凹状に形成される凹部を備える。

【発明の効果】

【0006】

上記態様によれば、排気管の出口端部の外周面に凹状に形成される凹部によって、排気管の出口端部から排気ガスが放出される際に、渦輪の発生を効率的に抑制することができ、高い消音性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る排気管が適用される自動車用マフラの概略斜視図である。

【図2A】図２Ａは、排気管の出口端部を示す概略斜視図である。

【図2B】図２Ｂは、図２Ａにおける正面図である。

【図2C】図２Ｃは、図２ＢにおけるＩＩＣ部の拡大図である。

【図3A】図３Ａは、凸部近傍の拡大斜視図である。

【図3B】図３Ｂは、図２ＢにおけるＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ断面図である。

【図4A】図４Ａは、排気管の出口端部における排気ガスの流れを説明する断面図である。

【図4B】図４Ｂは、排気管の出口端部における排気ガスの流れを説明する斜視図である。

【図5】図５は、比較例に係る排気管から放出される排気ガスの渦輪の状態を示す図である。

【図6】図６は、本発明の第１実施形態に係る排気管から放出される排気ガスの渦輪崩壊（渦輪抑制）の状態を示す図である。

【図7A】図７Ａは、図５に示す比較例に係る排気管と本発明の第１実施形態に係る排気管とで消音性能の比較実験を行った結果を示す図である。

【図7B】図７Ｂは、図５に示す比較例に係る排気管と本発明の第１実施形態に係る排気管とで消音性能の比較実験を行った結果を示す図である。

【図8】図８は、出口端部の内径に対する凸部の高さの割合による消音効果感度について説明する図である。

【図9】図９は、凹部におけるＶ字形状の角度による消音効果感度について説明する図である。

【図10】図１０は、本発明の第１実施形態の第１変形例に係る排気管の側面図である。

【図11A】図１１Ａは、本発明の第１実施形態の第２変形例に係る排気管の側面図である。

【図11B】図１１Ｂは、図１１Ａにおける正面図である。

【図12】図１２は、本発明の第１実施形態の第３変形例に係る排気管の平面図である。

【図13】図１３は、本発明の第１実施形態の第４変形例に係る排気管が適用される自動車用マフラの平面の断面図である。

【図14】図１４は、本発明の第２実施形態に係る排気管の側面図である。

【図15A】図１５Ａは、図１４における側面の断面図である。

【図15B】図１５Ｂは、本発明の第２実施形態の変形例に係る排気管の側面の断面図である。

【図16】図１６は、本発明の第３実施形態に係る排気管の平面図である。

【図17】図１７は、図１６における側面の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

【0009】

（第１実施形態）
以下、図１から図１３を参照して、本発明の第１実施形態に係る排気管１００、及び排気管１００を備える自動車用マフラ１について説明する。

【0010】

まず、図１から図３Ｂを参照して自動車用マフラ１及び排気管１００の構成について説明する。

【0011】

図１は、排気管１００が適用される自動車用マフラ１の概略斜視図である。図２Ａは、排気管１００の出口端部１１０を示す概略斜視図である。図２Ｂは、図２Ａにおける正面図である。図２Ｃは、図２ＢにおけるＩＩＣ部の拡大図である。図３Ａは、凸部１２０近傍の拡大斜視図である。図３Ｂは、図２ＢにおけるＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ断面図である。

【0012】

図１に示すように、自動車用マフラ１は、マフラ本体１０と、排気管１００と、を備える。

【0013】

排気管１００は、円筒形状に形成される。排気管１００は、出口端部１１０を有する。排気管１００は、図示しないが、内燃機関（エンジン）から排出された排気ガスを触媒にて浄化した後、テールチューブの出口端部１１０から外気に放出するものである。

【0014】

図２Ａに示すように、出口端部１１０は、円筒形状の排気管１００の中心線に垂直な平面でカットされて略円形に形成される。

【0015】

出口端部１１０の内周部には、内壁面１１１から径方向内側（内周側）に向けて突出する凸部１２０が設けられている。凸部１２０は、出口端部１１０の周方向に沿って複数個設けられている。

【0016】

出口端部１１０の外周部には、外周面から径方向内側（内周側）に向けて凹状に形成される凹部１２１が設けられている。凹部１２１は、出口端部１１０の周方向に沿って複数個設けられている。

【0017】

凸部１２０及び凹部１２１は、排気管１００の出口端部１１０における周方向の同じ位置に設けられる。即ち、凸部１２０及び凹部１２１は、排気管１００の出口端部１１０において表裏一体に設けられている。凸部１２０及び凹部１２１は、排気管１００の出口端部１１０にて周方向に等間隔に設けられる。凸部１２０及び凹部１２１は、排気管１００の出口端部１１０に対するプレス加工によって成形される。

【0018】

排気管１００では、出口端部１１０に設けられた複数の凸部１２０及び凹部１２１によって、排気管１００内から排出される排気ガスの流れがコントロールされる。これにより、排気管１００の出口端部１１０から排気ガスが排出される際に形成される渦輪の抑制に加えて崩壊効果も得られるため、高い消音性能を得ることができる。

【0019】

次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、排気管１００の作用について説明する。

【0020】

図４Ａは、排気管１００の出口端部１１０における排気ガスの流れを説明する断面図である。図４Ｂは、排気管１００の出口端部１１０における排気ガスの流れを説明する斜視図である。

【0021】

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、排気管１００では、一つの凸部１２０又は隣り合う凸部１２０の影響を受け、排気管１００の内壁面１１１側を通過する排気ガスの流れが速くなる。これにより、排気管１００から放出される排気ガスの主流（図４Ａの矢印Ｆ１）が、排気管１００の出口端部１１０で受ける速度差によって渦輪が発生し複数の凸部１２０を起点として排気ガスの流れが速くなる作用を受け、渦輪を崩壊させることができる（渦輪崩壊効果）。特に、排気管１００では、上述した凸部１２０を出口端部１１０の周方向に複数設けることにより、渦輪崩壊効果を高めることができる。

【0022】

また、排気管１００では、凸部１２０と表裏一体に設けられる凹部１２１側にて、排気管１００から放出される排気ガス（主流）に対し、凸部１２０の下流側端部付近で負圧が発生する。その結果、凹部１２１に沿って外気が導入される。これにより、排気管１００から放出される排気ガスの主流（図４Ａの矢印Ｆ１）と、凹部１２１から導入される外気（図４Ａの矢印Ｆ２）との速度差が排気管１００の出口端部１１０付近で緩和され、当該速度差によって空間Ｓ１（図４Ａ参照）における渦輪の発生を効果的に抑制することができる（渦輪抑制効果）。

【0023】

即ち、本実施形態では、排気管１００の出口端部１１０に複数個の凸部１２０及び凹部１２１をそれぞれ設けたことにより、上述した渦輪崩壊効果と渦輪抑制効果の相乗効果が得られ、高い消音性能を得ることができる。

【0024】

なお、出口端部１１０に複数個の凸部１２０及び凹部１２１を共に設けるのではなく、複数個の凸部１２０のみ、若しくは複数個の凹部１２１のみを設けてもよい。出口端部１１０に凹部１２１を設けずに複数個の凸部１２０のみを設けた場合には、渦輪崩壊効果を高めることができるので、高い消音性能を得ることができる。一方、出口端部１１０に凸部１２０を設けずに複数個の凹部１２１のみを設けた場合には、渦輪の発生を効果的に抑制することができるので、高い消音性能を得ることができる。

【0025】

また、凸部１２０と凹部１２１とを、排気管１００の出口端部１１０における周方向の同じ位置に設けるのではなく、周方向の異なる位置に設けてもよい。この場合にも、上述した渦輪崩壊効果と渦輪抑制効果の相乗効果が得られ、高い消音性能を得ることができる。

【0026】

また、凸部１２０と凹部１２１とを出口端部１１０の全周にわたって設けるのではなく、周の一部のみに設けてもよい。

【0027】

次に、図５及び図６を参照して、比較例に係る排気管（標準的な排気管）から放出される排気ガスの渦輪の状態と、本実施形態の排気管１００から放出される排気ガスの渦輪崩壊（渦輪抑制）の状態とについて説明する。図５は、比較例に係る排気管から放出される排気ガスの渦輪の状態を示す図である。具体的には、図５は、本実施形態における凸部１２０及び凹部１２１が設けられていない円筒形状の排気管（ノーマルタイプ）から排気ガスを放出した状態を示すものである。図６は、本実施形態に係る排気管１００から放出される排気ガスの渦輪崩壊（渦輪抑制）の状態を示す図である。

【0028】

図５に示すように、ノーマルタイプの排気管では、出口付近から渦輪が連なるように生成されていることが分かる。これに対して、図６に示すように、排気管１００では、出口付近において渦輪が崩壊ないし抑制されていることが分かる。このように、凸部１２０による渦輪崩壊効果と凹部１２１による渦輪抑制効果とが得られることで、高い消音性能を得ることができる。

【0029】

次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して、比較例に係るノーマルタイプの排気管と、排気管１００とで消音性能の比較実験を行った結果について説明する。

【0030】

図７Ａ及び図７Ｂは、比較例に係るノーマルタイプの排気管と排気管１００とで消音性能の比較実験を行った結果を示す図である。

【0031】

図７Ａに示すように、直線状に形成される排気管であるストレートチューブの場合には、排気管１００は、比較例に係る排気管（ＢＡＳＥ）と比較して消音効果に２．３ｄＢの差が生じ、高い消音性能を発揮することが分かった。また、曲線状に曲がった排気管（図１参照）の場合には、排気管１００は、比較例に係る排気管（ＢＡＳＥ）と比較して消音効果に０．８ｄＢの差が生じ、高い消音性能を発揮することが分かった。

【0032】

また、車外騒音規制の強化に伴って、例えば、タイヤ騒音、エンジン騒音、インテーク騒音、エキゾースト騒音などの車両の騒音低減が求められている。エキゾースト騒音における車外騒音の主要因は、気流騒音である。このエキゾーストの気流騒音は、例えば、マフラ内での１ｋＨｚ～２ｋＨｚ程度の周波数が主な音源周波数となるが、この他にも、テールチューブ後流で騒音が発生する。

【0033】

これに対して、図７Ｂに示すように、１ｋＨｚ～２ｋＨｚ程度の周波数にて、排気管１００は、比較例に係る排気管（ノーマルテール）と比較して消音効果に大きな差が生じており、高い消音性能を発揮することが分かった。

【0034】

続いて、主に図８及び図９を参照して、凸部１２０及び凹部１２１の形状による消音効果感度について説明する。

【0035】

まず、主に図８を参照して、出口端部１１０の内径Ｙに対する凸部１２０の高さＸの割合による消音効果感度について説明する。

【0036】

図８は、出口端部１１０の内径Ｙに対する凸部１２０の高さＸの割合による消音効果感度について説明する図である。図８では、横軸は、出口端部１１０の内径Ｙに対する凸部１２０の高さＸの割合［％］であり、縦軸は、消音効果感度［ｄＢ（Ａ）］である。

【0037】

ここで、排気管１００の出口端部１１０の内径をＹとし（図２Ｂ参照）、排気管１００の出口端部１１０の内方側（径方向内側）に突出する凸部１２０の高さをＸとする（図２Ｃ参照）。なお、高さＸは、排気管１００の内壁面１１１からの凸部１２０の最大高さ寸法である。

【0038】

図８に示すように、内径Ｙに対する高さＸが１０［％］以下である場合に、消音効果感度が０．０［ｄＢ（Ａ）］よりも低くなっている、即ち、消音効果が大きくなっていることが分かる。よって、排気管１００の出口端部１１０の内径Ｙと凸部１２０の高さＸとの関係が、０＜Ｘ／Ｙ≦０．１の関係式を満たすようにすることが望ましい。

【0039】

このように、凸部１２０の高さＸと、排気管１００の出口端部１１０の内径Ｙとの関係が、０＜Ｘ／Ｙ≦０．１の関係式を満たすことにより、排気管１００の出口端部１１０から排気ガスが放出される際に形成される渦輪の崩壊効果を高めることができ、高い消音性能を得ることができる。

【0040】

なお、凸部１２０の高さＸとは、排気管１００の出口端部１１０の内壁面１１１から内方側に突出した寸法を示し、例えば、排気管１００の出口端部１１０における内壁面１１１から径方向内方側に突出した凸部１２０の最大高さを含むものである。また、排気管１００の出口端部１１０の内径Ｙとは、例えば、排気管１００が円筒形状であればその直径のことであり、排気管１００が楕円筒形状である場合は、その短径のことである。

【0041】

次に、主に図９を参照して、凹部１２１におけるＶ字形状の角度θによる消音効果感度について説明する。

【0042】

図９は、凹部１２１におけるＶ字形状の角度θによる消音効果感度について説明する図である。図９では、横軸は、凹部１２１におけるＶ字形状の角度θ［°］であり、縦軸は、消音効果感度［ｄＢ（Ａ）］である。

【0043】

ここで、排気管１００の周方向における凹部１２１の角度をθとし（図３Ａ参照）、排気管１００の径方向（深さ方向）における凹部１２１の角度をαとする（図３Ｂ参照）。

【0044】

図９に示すように、角度θが６０［°］以下である場合に、消音効果感度が０．０［ｄＢ（Ａ）］よりも低くなっている、即ち、消音効果が大きくなっていることが分かる。Ｖ字形状の角度θが６０［°］よりも大きくなると、排気ガスの主流に対する外気導入が充分に得られず、渦輪抑制効果が十分に得られないおそれがある。よって、所望の渦輪崩壊効果を得るためには、凹部１２１におけるＶ字形状の角度θが、θ≦６０°の範囲を満たすようにすることが望ましい。この場合、排気管１００のパイプ径（直径）が６３．５［ｍｍ］（内径６３．５Φ）以上のものも対象となる。

【0045】

なお、凹部１２１は、深さ方向においても略Ｖ字形状（Ｖ溝）となっている。また、この深さ方向における凹部１２１の角度αは、５［°］以上の範囲であることが望ましい。

【0046】

次に、図１０から図１３を参照して、本発明の第１実施形態の第１から第４の変形例に係る排気管１００について各々説明する。

【0047】

図１０は、本発明の第１実施形態の第１変形例に係る排気管１００の側面図である。図１１Ａは、本発明の第１実施形態の第２変形例に係る排気管１００の側面図である。図１１Ｂは、図１１Ａにおける正面図である。図１２は、本発明の第１実施形態の第３変形例に係る排気管１００の平面図である。図１３は、本発明の第１実施形態の第４変形例に係る排気管１００が適用される自動車用マフラ１の平面の断面図である。

【0048】

図１０に示すように、第１の変形例に係る排気管１００は、円筒形状に形成される。排気管１００は、出口端部１１０を有する。

【0049】

出口端部１１０は、円筒形状の排気管１００の中心線に垂直な平面に対して斜めに交差する平面でカットされて長円形（略楕円形）に形成される。出口端部１１０には、凸部１２０及び凹部１２１が設けられる。

【0050】

このように、出口端部１１０が斜めにカットされている場合にも同様に、出口端部１１０に複数個の凸部１２０及び凹部１２１をそれぞれ設けたことにより、上述した渦輪崩壊効果と渦輪抑制効果の相乗効果が得られ、高い消音性能を得ることができる。

【0051】

図１１Ａに示すように、第２の変形例に係る排気管１００は、下方に向かって曲線状に曲がった円筒形状に形成される。排気管１００は、出口端部１１０を有する。

【0052】

出口端部１１０は、排気管１００が下方に向かって曲線状に曲がっていることによって、斜め下方に向かって開口している。出口端部１１０は、円筒形状の排気管１００の中心線に垂直な平面に対して斜めに交差する平面でカットされて長円形（略楕円形）に形成される。出口端部１１０には、凸部１２０及び凹部１２１が設けられる。

【0053】

このように、排気管１００が下方に向かって曲線状に曲がった円筒形状に形成される場合にも同様に、出口端部１１０に複数個の凸部１２０及び凹部１２１をそれぞれ設けたことにより、上述した渦輪崩壊効果と渦輪抑制効果の相乗効果が得られ、高い消音性能を得ることができる。

【0054】

図１２に示すように、第３の変形例に係る排気管１００は、側方に向かって曲線状に曲がった円筒形状に形成される。排気管１００は、出口端部１１０を有する。

【0055】

出口端部１１０は、排気管１００が側方に向かって曲線状に曲がっていることによって、斜め側方に向かって開口している。出口端部１１０は、円筒形状の排気管１００の中心線に垂直な平面に対して斜めに交差する平面でカットされて長円形（略楕円形）に形成される。出口端部１１０には、凸部１２０及び凹部１２１が設けられる。

【0056】

このように、排気管１００が側方に曲線状に曲がった円筒形状に形成される場合にも同様に、出口端部１１０に複数個の凸部１２０及び凹部１２１をそれぞれ設けたことにより、上述した渦輪崩壊効果と渦輪抑制効果の相乗効果が得られ、高い消音性能を得ることができる。

【0057】

図１３に示すように、第４の変形例に係る自動車用マフラ１は、マフラ本体１０と、排気管１００と、を備える。

【0058】

マフラ本体１０は、第１内部排気管としての内部排気管１１と、第２内部排気管としての内部排気管１２と、第３内部排気管としての内部排気管１３と、第４内部排気管としての内部排気管１４と、を有する。

【0059】

内部排気管１１には、エンジンから排出されて触媒を通過した排気ガスが導かれる。内部排気管１１から排出される排気ガスは、内部排気管１２と内部排気管１３とに分岐して各々に導かれる。内部排気管１２と内部排気管１３とから排出される排気ガスは、合流して内部排気管１４に導かれる。内部排気管１４に流入する排気ガスは、排気管１００を通じて外部に排出される。

【0060】

このとき、内部排気管１１の出口端部１１ａと、内部排気管１２の出口端部１２ａと、内部排気管１３の出口端部１３ａと、には、複数個の凸部１２０及び凹部１２１が各々設けられる。なお、出口端部１１ａと出口端部１２ａと出口端部１３ａとのすべてに複数個の凸部１２０及び凹部１２１を設けるのではなく、少なくともいずれか一つに複数個の凸部１２０及び凹部１２１が設けられればよい。

【0061】

このように、マフラ本体１０の内部排気管１１～１３の出口端部１１ａ～１３ａのうち少なくとも一つに複数個の凸部１２０及び凹部１２１が設けられることで、マフラ本体１０の内部にて上述した渦輪崩壊効果と渦輪抑制効果の相乗効果が得られ、高い消音性能を得ることができる。

【0062】

以上の第１の実施形態によれば、以下に示す効果を有する。

【0063】

車外騒音規制の強化に伴って、例えば、タイヤ騒音、エンジン騒音、インテーク騒音、エキゾースト騒音などの車両の騒音低減が求められている。エキゾースト騒音における車外騒音の主要因は、気流騒音である。このエキゾーストの気流騒音は、例えば、マフラ内での１ｋＨｚ～２ｋＨｚ程度の周波数が主な音源周波数となるが、この他にも、テールチューブ後流で騒音が発生する。

【0064】

これに対して、排気管１００は、テールチューブ後流で発生する騒音を効果的に低減させるものである。即ち、排気管１００は、テールチューブ後流の空間で発生する音源に関して、排気ガスと外気との摩擦により発生する渦輪に着目し、この渦輪の発生を抑制又は渦輪を崩壊させることで、エキゾーストの気流音を消音させるものである。

【0065】

排気管１００では、テールチューブ後端部（排気管１００の出口端部１１０）にＶ字形状の凹み（排気管１００の出口端部１１０の内方側に突出する凸部１２０）を設け、テールチューブ後流で発生する渦輪を崩壊させる効果（渦輪崩壊効果）により、上述したエキゾーストの気流音を効果的に消音させることができる。

【0066】

なお、気流音は、流速に比例して大きくなるため、テールチューブ径を大きくし、流速を下げて気流音を低減することが可能である。一方、テールチューブ径を大きくすると、車室内こもり音に影響のある次数音（成分）が悪化する。そのため、テールチューブ径を大きくするのには限界がある。

【0067】

ここで、「排気管１００の出口端部１１０の内方側に突出する凸部１２０が出口端部１１０の周方向の複数個所に設けられる」とは、図３Ｂに示すように排気管１００の出口端部１１０と凸部１２０の下流側端部とが同じ位置となるように凸部１２０が延設された構成以外にも、例えば、排気管１００の円筒形状の出口端部１１０を一部残した位置、即ち、出口端部１１０から排気ガス流れ方向手前の位置に凸部１２０が設けられた構成も含まれる。この構成においても、凸部１２０の高さＸ（排気管１００の内壁面１１１から径方向に突出する高さＸ）と、排気管１００の出口端部１１０の内径Ｙとの関係が０＜Ｘ／Ｙ≦０．１の関係式を満たすようにすることで、所望の渦輪崩壊効果が得られる。なお、ここで、凸部１２０の高さＸと排気管１００の出口端部１１０の内径Ｙとの関係は、０．０３≦Ｘ／Ｙ≦０．０９の関係を満たすようにすることが更に望ましい。これにより、更に排気管１００の内径を考慮した最適な渦輪崩壊効果を得ることができる。

【0068】

ただし、図２Ａから図４Ｂに示すように、排気管１００の出口端部１１０に各凸部１２０が到達するように延設された構造とし、かつ排気管１００の出口端部１１０の外周面側から凸部１２０に表裏一体に凹部１２１を形成する構造とすることにより、排気管１００の出口端部１１０からの排気ガス放出時に、環状の排気ガス渦（渦輪）の形成を凹部１２１からの外気導入により効果的に低減させることができる。即ち、凸部１２０による渦輪崩壊効果と凹部１２１からの外気導入による渦輪形成抑制効果との相乗効果により、高い消音性能を得ることができる。

【0069】

また、凸部１２０は、排気管１００内から出口端部１１０を通って排出される排気ガスの排出方向（図４Ａの矢印Ｆ１）に沿って凸部１２０の幅が漸大するＶ字形状を有することが望ましい。具体的には、図４Ｂに示すように、排気管１００の内壁面１１１側を流れる排気ガスの流速が略Ｖ字形状の凸部１２０によって速くなり、かつ、排気管１００の出口端部１１０における内壁面１１１側の排気ガスの流れをＶ字形状に沿って案内することで、排気管１００の出口端部１１０からの排気ガスの排出時に形成される渦輪の崩壊を促進させることができる。

【0070】

また、凸部１２０は、排気管１００内から出口端部１１０を通って排出される排気ガスの排出方向に向かって凸部１２０の高さが漸大するテーパ形状である。この場合の凸部１２０の高さＸは、凸部１２０における最大の高さ部分である。これにより、排気管１００の出口端部１１０付近で凸部１２０に沿って放出される排気ガスの流れを凸部１２０のテーパ形状によってコントロールし、渦輪崩壊効果を高めることができる。また、凸部１２０は、その高さ方向においても幅が漸小するテーパ形状である。これにより、渦輪崩壊効果を促進させることができる。

【0071】

また、排気管１００の出口端部１１０の外周部には、凹部１２１が設けられていることが望ましい。ここで、凸部１２０と凹部１２１とは、上述した各実施形態にて説明したように、排気管１００の出口端部１１０において同じ位置（排気管１００の出口端部１１０において表裏一体）に設けなくてもよい。例えば、排気管１００の出口端部１１０の外周部に沿って、凸部１２０と凹部１２１との位置が周方向にずれて配置されていてもよい。具体的には、隣り合う凸部１２０の間に対応して排気管１００の出口端部１１０の外周面側に凹部１２１を設けても、外気導入効果と渦輪崩壊効果を得ることができる。なお、凹部１２１は、排気管１００の出口端部１１０の外周に設けなくてもよい。この場合には、凸部１２０による渦輪崩壊効果によって消音性能を確保することができる。ただし、更に高い消音効果を得るためには、凸部１２０及び凹部１２１を排気管１００の出口端部１１０に設けることが望ましい。加工上の観点からは凸部１２０及び凹部１２１を表裏一体とするのがよい。

【0072】

また、凹部１２１は、排気管１００の長手方向下流側に向かって幅が漸大するＶ字形状を有することが望ましい。これにより、外気導入が促され、渦輪抑制効果を高めることができる。

【0073】

また、所望の渦輪崩壊効果を得るためには、凹部１２１におけるＶ字形状の角度θが、θ≦６０°の範囲を満たすようにすることが望ましい。この場合、排気管１００の内径６３．５Φ以上のパイプ径も対象とすることができる。Ｖ字形状の角度θが６０°より大きくなると、排気ガスの主流に対する外気導入が充分に得られず、渦輪抑制効果が充分に得られないおそれがある。

【0074】

なお、凹部１２１は、深さ方向においても略Ｖ字形状（Ｖ溝）とすることが望ましい。この深さ方向における凹部１２１の角度α（図３Ｂ参照）は、５［°］以上の範囲とすることが望ましい。

【0075】

また、凸部１２０又は凹部１２１は、例えば、排気管１００の出口端部１１０に対してプレス加工により成形される。これにより、排気管１００に対して一体的に設けることが可能となるため、本実施形態では、その構成が比較的簡単でありながら、高い消音効果を得ることができる。

【0076】

また、凹部１２１は、排気管１００における長手方向に深さが漸大する形状（Ｖ溝形状）を有することが望ましい。これにより、外気導入効果を更に高め、渦輪形成を効果的に抑制することができる。その結果、凸部１２０によって形成される気流による渦輪崩壊効果が加わり、高い消音性能を得ることができる。

【0077】

なお、本実施形態では、凸部１２０の高さＸ（排気管１００の内壁面１１１から径方向に突出する高さＸ）と、排気管１００の出口端部１１０の内径Ｙとの関係が０＜Ｘ／Ｙ≦０．１の関係式を満たすようにすることで、所望の渦輪崩壊効果を得る点にある。しかしながら、このような凸部１２０の高さＸと排気管１００の出口端部１１０の内径Ｙとの関係式に限定されず、例えば、排気管１００の出口端部１１０の内方側に突出する凸部１２０が出口端部１１０の周方向の複数個所に設けられ、かつ、排気管１００の出口端部１１０の外周部に複数の凹部１２１が設けられる構造も広く対象とすることができる。この場合、凸部１２０と凹部１２１とは表裏一体でもよく、表裏異なる位置に設けられてもよい。いずれにしても、凸部１２０による渦輪崩壊効果と、凹部１２１による渦輪抑制効果とが相乗的に得られ、高い消音性能を得ることができる。

【0078】

（第２実施形態）
以下、図１４から図１５Ｂを参照して、本発明の第２実施形態に係る排気管２００について説明する。以下に示す各実施形態では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略する。

【0079】

図１４は、排気管２００の側面図である。図１５Ａは、図１４における側面の断面図である。図１５Ｂは、本発明の第２実施形態の変形例に係る排気管２００の側面の断面図である。

【0080】

図１４に示すように、排気管２００は、排気管本体２１０と、フィニッシャ２２０と、を有する。

【0081】

図１５Ａに示すように、排気管本体２１０は、円筒形状に形成される。排気管本体２１０は、出口端部２１０ａを有する。

【0082】

出口端部２１０ａは、円筒形状の排気管２００の中心線に垂直な平面に対して斜めに交差する平面でカットされて長円形（略楕円形）に形成される。出口端部２１０ａには、凸部１２０及び凹部１２１が設けられる。

【0083】

フィニッシャ２２０は、円筒部２２１と、底部２２２と、を有する。

【0084】

円筒部２２１は、排気管本体２１０の外径よりも大きな内径を有する円筒形状に形成される。円筒部２２１は、排気管本体２１０の外周に間隔をあけて略同心円状に設けられる。円筒部２２１は、排気管本体２１０との間に環状の空間２２３を形成する。円筒部２２１は、排気ガス流れ方向における下流側に出口端部２２１ａを有する。

【0085】

出口端部２２１ａは、円筒形状の排気管２００の中心線に垂直な平面に対して斜めに交差する平面でカットされて長円形（略楕円形）に形成される。出口端部２２１ａは、排気管本体２１０の出口端部２１０ａと略平行である。出口端部２２１ａには、凸部１２０及び凹部１２１が設けられる。

【0086】

底部２２２は、円筒部２２１の排気ガス流れ方向における上流側の上流端部２２１ｂに設けられる。底部２２２は、排気管本体２１０の外周面と円筒部２２１の内周面とを連結し、排気管本体２１０に対してフィニッシャ２２０を保持する。底部２２２は、空間２２３と外部とを連通させる複数の貫通孔２２４を有する。

【0087】

排気管２００では、排気管本体２１０の出口端部２１０ａから排気ガスが排出されると共に、フィニッシャ２２０の貫通孔２２４を介して空間２２３に外気が導かれて出口端部２２１ａから排出される。そのため、出口端部２１０ａから排出される排気ガスと出口端部２２１ａから排出される外気との流速差が、フィニッシャ２２０が設けられない場合の排気ガスと外気との流速差と比較して小さくなる。よって、渦輪を発生させる排気ガスと外気との間の摩擦力が小さくなる。

【0088】

また、排気管本体２１０の出口端部２１０ａとフィニッシャ２２０の出口端部２２１ａとには、凸部１２０及び凹部１２１が設けられるので、上述した渦輪崩壊効果と渦輪抑制効果の相乗効果が得られ、高い消音性能を得ることができる。

【0089】

図１５Ｂに示す変形例では、排気管本体２１０の外周に、空間２２３と連通する複数の貫通孔２１１が設けられる。また、フィニッシャ２２０は、底部２２２に貫通孔２２４を有さない。

【0090】

この変形例では、排気管本体２１０の出口端部２１０ａから排気ガスが排出されると共に、排気管本体２１０の貫通孔２１１を介して空間２２３に排気ガスの一部が導かれて出口端部２２１ａから排出される。そのため、排気ガスが、出口端部２１０ａと出口端部２２１ａとに分岐して排出されるので、流速が低くなる。そのため、排気ガスとフィニッシャ２２０の外周を流れる外気との流速差が小さくなる。よって、渦輪を発生させる排気ガスと外気との間の摩擦力が小さくなる。

【0091】

また、排気管本体２１０の出口端部２１０ａとフィニッシャ２２０の出口端部２２１ａとには、凸部１２０及び凹部１２１が設けられるので、上述した渦輪崩壊効果と渦輪抑制効果の相乗効果が得られ、高い消音性能を得ることができる。

【0092】

なお、排気管本体２１０の出口端部２１０ａとフィニッシャ２２０の出口端部２２１ａとに共に凸部１２０及び凹部１２１を設けるのではなく、いずれか一方のみに凸部１２０及び凹部１２１を設けてもよい。

【0093】

（第３実施形態）
以下、図１６及び図１７を参照して、本発明の第３実施形態に係る排気管３００について説明する。

【0094】

図１６は、排気管３００の平面図である。図１７は、図１６における側面の断面図である。

【0095】

図１６に示すように、排気管３００は、排気管本体３１０と、カバー３２０と、を有する。

【0096】

排気管本体３１０は、側方に向かって曲線状に曲がった円筒形状に形成される。排気管本体３１０は、出口端部３１０ａを有する。

【0097】

出口端部３１０ａは、排気管本体３１０が側方に向かって曲線状に曲がっていることによって、斜め側方に向かって開口している。出口端部３１０ａは、円筒形状の排気管本体３１０の中心線に垂直な平面に対して斜めに交差する平面でカットされて長円形（略楕円形）に形成される。出口端部３１０ａには、凸部１２０及び凹部１２１が設けられる。

【0098】

カバー３２０は、排気管本体３１０の上方に間隔をあけて略円弧形状の断面を有する曲面状に設けられる。カバー３２０は、排気管本体３１０との間に空間３２３を形成する。カバー３２０は、排気ガス流れ方向における下流側に出口端部３２１ａを有する。出口端部３２１ａには、凸部１２０及び凹部１２１が設けられる。

【0099】

排気管３００では、排気管本体３１０の出口端部３１０ａから排気ガスが排出されると共に、カバー３２０と排気管本体３１０との間の空間３２３に外気が導かれて出口端部３２１ａから排出される。出口端部３２１ａでは、凸部１２０及び凹部１２１が設けられることで、空間３２３の流路面積が小さくなり、出口端部３２１ａから排出される外気の流速が高くなる。そのため、出口端部３１０ａから排出される排気ガスと出口端部３２１ａから排出される外気との流速差が、カバー３２０が設けられない場合の排気ガスと外気との流速差と比較して小さくなる。よって、渦輪を発生させる排気ガスと外気との間の摩擦力が小さくなる。

【0100】

また、排気管本体３１０の出口端部３１０ａとカバー３２０の出口端部３２１ａとには、凸部１２０及び凹部１２１が設けられるので、上述した渦輪崩壊効果と渦輪抑制効果の相乗効果が得られ、高い消音性能を得ることができる。

【0101】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0102】

例えば、上述した各実施形態では、排気管１００，排気管本体２１０，及び排気管本体３１０は、略円形の断面形状を有する円筒形状に形成される。これに限らず、排気管１００，排気管本体２１０，及び排気管本体３１０は、例えば、長円形（楕円形）の断面形状を有する筒形状や、矩形の断面形状を有する筒形状に形成されてもよい。即ち、排気管１００，排気管本体２１０，及び排気管本体３１０は、任意の断面形状を有する筒形状であればよい。

【符号の説明】

【0103】

１ 自動車用マフラ
１００ 排気管
２００ 排気管
３００ 排気管
１１０ 出口端部
１１１ 内壁面
１２０ 凸部
１２１ 凹部
２１０ａ 出口端部
３１０ａ 出口端部
Ｘ 凸部の高さ
Ｙ 排気管の内径

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17】

【手続補正書】

【提出日】2022-02-21

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車用排気管であって、
排気ガスが排出される出口端部の外周面から径方向内側に向けて凹状に形成される凹部と、
前記出口端部の内周部に形成され、前記出口端部の内壁面から径方向内側に向けて突出する凸部と、
を備え、
前記凹部及び前記凸部は、前記出口端部において表裏一体に、前記出口端部の一部に周方向にわたって複数設けられ、
前記凹部は、前記自動車用排気管内から前記出口端部を通って排出される排気ガスの排出方向に向かって深さが漸大するＶ溝形状に形成され、
前記凸部は、前記自動車用排気管内から前記出口端部を通って排出される排気ガスの排出方向に沿って幅が漸大するＶ字形状かつ高さが漸大するテーパ形状に形成され、
前記凸部の前記内壁面から径方向内側に突出する高さＸと前記出口端部の内径Ｙとが、０＜Ｘ／Ｙ≦０．１の関係式を満たし、
前記内壁面に沿って流れる排気ガスの流速を前記凸部で速くさせ、かつ前記出口端部における前記内壁面に沿った排気ガスの流れを前記凸部に沿って案内することで、前記出口端部からの排気ガスの排出時に排気ガスと外気との摩擦により形成される渦輪の崩壊を促進すると共に、前記自動車用排気管から放出される排気ガスと前記凹部に沿って導入される外気との速度差が前記出口端部付近で緩和されることで、前記渦輪の発生を抑制する、
ことを特徴とする自動車用排気管。

【請求項2】

請求項１に記載の自動車用排気管であって、
前記凸部と前記凹部とは、前記出口端部の周方向に等間隔に設けられる、
ことを特徴とする自動車用排気管。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の自動車用排気管であって、
前記凸部の高さＸは、前記凸部における最大の高さ部分である、
ことを特徴とする自動車用排気管。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一つに記載の自動車用排気管であって、
前記凹部は、前記自動車用排気管内から前記出口端部を通って排出される排気ガスの排出方向に向かって幅が漸大するＶ字形状を有する、
ことを特徴とする自動車用排気管。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一つに記載の自動車用排気管であって、
前記凹部におけるＶ字形状の角度θは、θ≦６０°の範囲である、
ことを特徴とする自動車用排気管。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一つに記載の自動車用排気管であって、
前記出口端部に向かって曲線状に曲がった円筒形状に形成される、
ことを特徴とする自動車用排気管。

【請求項7】

請求項１から５のいずれか一つに記載の自動車用排気管であって、
前記出口端部は、円筒形状の前記自動車用排気管の中心線に垂直な平面に対して斜めに交差する平面でカットされて長円形に形成される、
ことを特徴とする自動車用排気管。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一つに記載の自動車用排気管であって、
前記出口端部が形成されて前記出口端部から排気ガスが排出される排気管本体と、
前記排気管本体の外径よりも大きな内径を有して前記排気管本体との間に環状の空間をあけて設けられ、前記環状の空間と外部とを連通させる貫通孔を有するフィニッシャと、
を備える、
ことを特徴とする自動車用排気管。

【請求項9】

請求項１から７のいずれか一つに記載の自動車用排気管であって、
前記出口端部が形成されて前記出口端部から排気ガスが排出される排気管本体と、
前記排気管本体の外径よりも大きな内径を有して前記排気管本体との間に環状の空間をあけて設けられるフィニッシャと、
を備え、
前記排気管本体は、前記環状の空間と連通する複数の貫通孔を有する、
ことを特徴とする自動車用排気管。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一つに記載の自動車用排気管を備える、
ことを特徴とする自動車用マフラ。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0005】

本発明のある態様によれば、自動車用排気管は、排気ガスが排出される出口端部の外周面から径方向内側に向けて凹状に形成される凹部と、前記出口端部の内周部に形成され、前記出口端部の内壁面から径方向内側に向けて突出する凸部と、を備え、前記凹部及び前記凸部は、前記出口端部において表裏一体に、前記出口端部の一部に周方向にわたって複数設けられ、前記凹部は、前記自動車用排気管内から前記出口端部を通って排出される排気ガスの排出方向に向かって深さが漸大するＶ溝形状に形成され、前記凸部は、前記自動車用排気管内から前記出口端部を通って排出される排気ガスの排出方向に沿って幅が漸大するＶ字形状かつ高さが漸大するテーパ形状に形成され、前記凸部の前記内壁面から径方向内側に突出する高さＸと前記出口端部の内径Ｙとが、０＜Ｘ／Ｙ≦０．１の関係式を満たし、前記内壁面に沿って流れる排気ガスの流速を前記凸部で速くさせ、かつ前記出口端部における前記内壁面に沿った排気ガスの流れを前記凸部に沿って案内することで、前記出口端部からの排気ガスの排出時に排気ガスと外気との摩擦により形成される渦輪の崩壊を促進すると共に、前記自動車用排気管から放出される排気ガスと前記凹部に沿って導入される外気との速度差が前記出口端部付近で緩和されることで、前記渦輪の発生を抑制する。