JP2006125381A - 共鳴器 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置スペースが小さく、かつ所望の音圧抑制効果を維持しやすい共鳴器を提供することを課題とする。
【解決手段】 共鳴器１は、車両の外部に開口する吸気口と、吸気口とエンジンの燃焼室とを連通する吸気通路９５と、を区画する管体部を持つ吸気システムに配置される。共鳴器１は、一端が管体部に分岐接続され、他端が閉口し、内部に消音室を区画する分岐管体部２と、消音室を少なくとも一つの空気ばね室５０〜５４に仕切ると共に、吸気通路９５から伝播する吸気騒音の抑制対象周波数よりも低い固有周波数を持つ少なくとも一枚の隔壁３０〜３３と、を備える。
【選択図】 図７

Description

本発明は、車両の吸気システムの吸気騒音を抑制する共鳴器に関する。

従来から、吸気システムの吸気騒音を抑制するために、サイドブランチタイプの共鳴器やヘルムホルツタイプの共鳴器が用いられている。しかしながら、これら従来の共鳴器によると、吸気騒音のうち比較的周波数の低い低周波成分の音圧を抑制する場合、共鳴器の配置スペースが大きくなってしまう。

例えば、サイドブランチタイプの共鳴器の場合、共鳴によって消音できる音の固有周波数は、サイドブランチの長さに依存している。一方、波長は低周波成分ほど長い。このため、サイドブランチタイプの共鳴器により低周波成分を抑制しようとすると、サイドブランチの長さを長くする必要がある。したがって、共鳴器の配置スペースが大きくなる。

また、ヘルムホルツタイプの共鳴器の場合、共鳴によって消音できる音の固有周波数は、次式により表すことができる。

式中、ｆは固有周波数（共鳴周波数）を、ｃは音速を、ｌは連通管部の長さを、Ｖは空洞室の容積を、Ｓは連通管部の断面積を、それぞれ示す。低周波成分を抑制する場合、固有周波数ｆを小さくする必要がある。固有周波数ｆを小さくするためには、Ｓに対してｌあるいはＶを大きくする必要がある。したがって、この場合も、共鳴器の配置スペースが大きくなる。
実開平02−080710号公報

これに対して、特許文献１には、配置スペースの小さい共鳴器が紹介されている。同文献記載の共鳴器は、弾性膜とカップ部材とを備えている。カップ部材は、カップ開口が伏せられた状態で、サージタンクに取り付けられている。カップ開口とサージタンクとの間には、弾性膜が介装されている。弾性膜により、カップ内部とサージタンク内部とは、遮断されている。

弾性膜の固有振動数は、サージタンク内部の気柱共鳴の共鳴周波数と等しくなるように、設定されている。同文献記載の共鳴器によると、当該弾性膜の膜振動効果により、サージタンク内部の気柱脈動を抑制することができる。

ところが、同文献記載の共鳴器の場合、所望の音圧抑制効果を長時間維持するのは困難である。すなわち、弾性膜の固有振動数は、気柱共鳴の共鳴周波数と等しい周波数に、常時維持しておく必要がある。ここで、弾性膜の固有振動数は、弾性膜の張力に依存している。しかし、弾性膜の張力は、弾性膜設置から時間が経つに連れ、徐々に小さくなる。このため、同文献記載の共鳴器の場合、所望の音圧抑制効果を長時間維持するのは困難である。

本発明の共鳴器は、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、設置スペースが小さく、かつ所望の音圧抑制効果を維持しやすい共鳴器を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の共鳴器は、外気を取り入れる吸気口と、吸気口とエンジンの燃焼室とを連通する吸気通路と、を区画する管体部を持つ吸気システムに配置される共鳴器であって、一端が管体部に分岐接続され、他端が閉口し、内部に消音室を区画する分岐管体部と、消音室を少なくとも一つの空気ばね室に仕切ると共に、吸気通路から伝播する吸気騒音のうち消音しようとする消音対象音の周波数よりも低い固有振動数を持つ少なくとも一枚の隔壁と、を備えてなることを特徴とする。

図１に、本発明の共鳴器の模式図を示す。なお、図に示すのは、ヘルムホルツタイプの共鳴器として、本発明の共鳴器を模式化した場合である。ただし、本発明の共鳴器は、図１の模式例に何等限定されるものではない。例えば、サイドブランチタイプなど他のタイプの共鳴器として用いることも、勿論可能である。

図に示すように、共鳴器 100は、連通管部 102と空洞室 103とを備えている。連通管部 102と空洞室 103とにより、本発明の消音室が構成されている。連通管部 102は、吸気通路 104に連通している。空洞室 103は、合計四枚の隔壁102a〜102dにより、仕切られている。空洞室 103は、合計五つの空気ばね室101a〜101eに分割されている。

図２に、図１の枠II内の空気ばね室101eと隔壁102dとをピックアップして示す。図に示すように、空気ばね室101eは、隔壁102dにより封止されている。ここで、隔壁102dの固有振動数は、吸気騒音の消音対象音の周波数よりも、低く設定されている。このため、隔壁102dは、吸気騒音の消音対象音によっては、共鳴振動しない。したがって、隔壁102dは、マス（質量）と等価である。つまり、空気ばね室101eおよび隔壁102dは、直列接続されたばねおよび重りと等価である。一方、ヘルムホルツタイプの共鳴器の空洞室および連通管部も、直列接続されたばねおよび重りとして近似できる。したがって、空気ばね室101eおよび隔壁102dは、ヘルムホルツタイプの共鳴器として表現することができる。

図３に、図２の空気ばね室および隔壁をヘルムホルツタイプの共鳴器として表現した模式図を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。連通管部 102d'のマス（説明の便宜上、ハッチングで示す）は、前出図２の隔壁102dと等価である。図１における空気ばね室101a〜101dおよび隔壁102a〜102cも、同様に、ヘルムホルツタイプの共鳴器として表現できる。

図４に、図１の全空気ばね室および全隔壁をヘルムホルツタイプの共鳴器として表現した模式図を示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。図１の隔壁102aは図４の連通管部 102a'のマスと、図１の隔壁102bは図４の連通管部 102b'のマスと、図１の隔壁102cは図４の連通管部 102c'のマスと、図１の隔壁102dは図４の連通管部 102d'のマスと、それぞれ等価である。

図５に、図４の共鳴器を従来のヘルムホルツタイプの共鳴器として表現した模式図を示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。図に示すように、空洞室 103の容積は、空気ばね室101a〜101eの容積和である。また、連通管部延長部102'の容積は、連通管部 102a'〜 102d'の容積和である。

図５に示す従来の共鳴器と、図１に示す本発明の共鳴器 100とを比較すると判るように、本発明の共鳴器 100は、従来の共鳴器よりも、連通管部延長部102'の容積分だけ、コンパクトである。

このように、本発明の共鳴器の隔壁は、従来のヘルムホルツタイプの共鳴器の連通管部のマスと等価である。したがって、本発明の共鳴器によると、設置スペースが小さくて済む。

また、本発明の共鳴器は、上述したように、隔壁のマス効果を利用するものである。言い換えると、隔壁と、隔壁の背面側に隣接する空気ばね室内の空気と、の共鳴現象により、消音対象音の周波数の音圧を抑制するものである。すなわち、前出特許文献１に記載の共鳴器のように、膜振動効果を利用するものではない。なお、本明細書において、隔壁の「背面側」とは、隔壁から見て、吸気騒音が入力される側と反対側をいう。

このため、本発明の共鳴器の隔壁の固有振動数は、吸気騒音の消音対象音の周波数よりも、低く設定されている。隔壁の張力が小さくなり、隔壁の固有振動数が低下しても、隔壁のマス効果は劣化しない。したがって、本発明の共鳴器によると、所望の音圧抑制効果を維持しやすい。

また、本発明の共鳴器によると、隔壁自体の内部減衰により、反共鳴（共鳴周波数の高周波数側や低周波数側に発現する音圧が高い部分）がなまる。このため、反共鳴の音圧を小さくすることができる。

（２）消音室は、吸気通路に直接連通すると共に、吸気通路から吸気騒音が伝播する連通管部と、連通管部に連通すると共に、吸気騒音の伝播方向に対して垂直方向の断面積が連通管部よりも大きい空洞室と、を有し、隔壁は、空洞室に配置されている構成とすることができる。

つまり、本構成は、ヘルムホルツタイプの共鳴器として、本発明の共鳴器を具現化するものである。本構成によると、同形状のヘルムホルツタイプの共鳴器と比較して、共鳴器の固有周波数を低周波数側にシフトさせることができる。また、同一の消音対象音の周波数が設定されたヘルムホルツタイプの共鳴器と比較して、体格を小さくすることができる。

（３）また、消音室は、吸気通路に直接連通すると共に、吸気通路から吸気騒音が伝播する連通管部と、連通管部に連通すると共に、吸気騒音の伝播方向に対して垂直方向の断面積が連通管部よりも大きい空洞室と、を有し、隔壁は、連通管部に配置されていることが好ましい。

本発明の共鳴器の消音効果は、空洞室の容積に依存しその形状には影響されない。したがって本構成によると、容積を一定とするのみで空洞室の形状を任意とすることができ、例えば空洞室を幅が広く厚さが薄い形状とすることができる。したがってさらに省スペースとすることができる。また吸気システムの管体部の形状に応じて空洞室の形状を対応させることで、共鳴器の配置の自由度が格段に向上する。

（４）上記の場合さらに好ましくは、連通管部は空洞室の内部に位置しているのがよい。このようにすることで、空洞室の外側に突出部が形成されないので共鳴器全体をさらに薄型とすることができる。

（５）好ましくは、隔壁の固有振動数は、隔壁の質量と、隔壁の背面側に連なる空気ばね室のばね定数と、の共鳴周波数を 100％としたときに10％未満である構成とする方がよい。ここで、10％未満としたのは、10以上の場合、共鳴器の固有周波数が消音対象音の周波数と比較して10％以上高周波数側にシフトするおそれがあるからである。

（６）好ましくは、隔壁のばね定数は、隔壁の背面側に連なる空気ばね室のばね定数を 100％としたときに１％未満である構成とする方がよい。ここで、１％未満としたのは、１％以上の場合、隔壁のばね効果が無視できなくなり、共鳴器の固有周波数が消音対象音の周波数と比較して10％以上高周波数側にシフトするおそれがあるからである。

（７）好ましくは、分岐管体部は、管体部において、吸気騒音の消音対象音の定在波の腹が位置している部位に、配置されている構成とする方がよい。定在波の腹は音圧が大きい。このため、本構成によると、より効果的に消音対象音の音圧を低下させることができる。

本発明によると、設置スペースが小さく、かつ所望の音圧抑制効果を維持しやすい共鳴器を提供することができる。

以下、本発明の共鳴器の実施の形態について説明する。

まず、本実施形態の共鳴器の配置について説明する。図６に、本実施形態の共鳴器が配置された吸気システムの概要図を示す。図に示すように、吸気システム９は、吸気ダクト90と、エアクリーナ91と、エアクリーナホース92と、スロットルボディ93と、インテークマニホールド94とを備えている。吸気システム９の内部には、吸気ダクト90上流端（以下、空気の流れ方向に沿って、上流側、下流側を定義する。）に形成された吸気口 900と、インテークマニホールド94の下流端に分岐接続された燃焼室96と、を連通する吸気通路95が区画されている。吸気通路95を介して、外部から燃焼室96に吸気が導入される。また、吸気通路95を介して、燃焼室96から外部に吸気騒音が伝播する。共鳴器１は、吸気ダクト90に分岐接続されている。共鳴器１は、吸気騒音の消音対象音の定在波の腹位置に接続されている。

図７に、本実施形態の共鳴器の断面図を示す。図に示すように、共鳴器１は、分岐管体部２と隔膜30〜33とを備えている。隔膜30〜33は、本発明の隔壁に含まれる。分岐管体部２は、取り付け部20と、連結部21〜23と、底部24と、を備えている。

取り付け部20は、樹脂製であって、小径部 200と大径部 201とを備えている。小径部 200は、円筒状を呈している。小径部 200の開口端には、小径部側フランジ部200aが形成されている。一方、吸気ダクト90の側壁からは、ダクト側フランジ部 901が突設されている。小径部側フランジ部200aは、ダクト側フランジ部 901に、スクリュー（図略）により、固定されている。吸気通路95と後述する空気ばね室50との間には、連通管部４が介在している。すなわち、吸気通路95は、連通管部４に連通している。大径部 201は、小径部よりも大径の円筒状を呈している。大径部 201の内部には、空気ばね室50が区画されている。大径部 201の開口端には、大径部側フランジ部201aが形成されている。

連結部21は、樹脂製であって、大径部 201と同径の円筒状を呈している。連結部21の内部には、空気ばね室51が区画されている。連結部21の両方の開口端には、各々、連結部側フランジ部 210、 211が形成されている。連結部側フランジ部 210は、大径部側フランジ部201aに、スクリュー（図略）により、固定されている。

隔膜30は、ゴム製であって、肉厚の薄い円板状を呈している。隔膜30は、前記スクリューにより、連結部側フランジ部 210と大径部側フランジ部201aとの間に、挟持固定されている。

連結部22は、連結部21同様の形状を呈している。連結部22の内部には、空気ばね室52が区画されている。連結部22の両方の開口端には、各々、連結部側フランジ部 220、 221が形成されている。連結部側フランジ部 220は、連結部21の連結部側フランジ部 211に、スクリュー（図略）により、固定されている。

隔膜31は、隔膜30同様の形状を呈している。隔膜31は、前記スクリューにより、連結部側フランジ部 220と連結部21の連結部側フランジ部 211との間に、挟持固定されている。

連結部23は、連結部22同様の形状を呈している。連結部23の内部には、空気ばね室53が区画されている。連結部23の両方の開口端には、各々、連結部側フランジ部 230、 231が形成されている。連結部側フランジ部 230は、連結部22の連結部側フランジ部 221に、スクリュー（図略）により、固定されている。

隔膜32は、隔膜31同様の形状を呈している。隔膜32は、前記スクリューにより、連結部側フランジ部 230と連結部22の連結部側フランジ部 221との間に、挟持固定されている。

底部24は、樹脂製であって有底円筒状を呈している。底部24の内部には、空気ばね室54が区画されている。底部24の開口端には、底部側フランジ部 240が形成されている。底部側フランジ部 240は、連結部23の連結部側フランジ部 231に、スクリュー（図略）により、固定されている。

隔膜33は、隔膜32同様の形状を呈している。隔膜33は、前記スクリューにより、底部側フランジ部 240と連結部23の連結部側フランジ部 231との間に、挟持固定されている。

このように、分岐管体部２の内部には、一つの連通管部４と、合計五つの空気ばね室50〜54と、が形成されている。また、五つの空気ばね室50〜54は、各々隔膜30〜33により、仕切られている。五つの空気ばね室50〜54により、本発明の空洞室が構成される。また、空洞室と連通管部４とにより、本発明の消音室が構成される。

以上、本発明の共鳴器の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、上記実施形態においては、ヘルムホルツタイプの共鳴器を基に共鳴器１を形成したが、サイドブランチタイプの共鳴器を基に共鳴器１を形成してもよい。また、共鳴器１の外形を円筒状としたが、角筒状としてもよい。また、隔膜30〜33の枚数は、特に限定しない。例えば、隔膜の枚数は、一枚でもよい。この場合、一枚の隔膜を、吸気通路と分岐管体部の開口縁との間に介装してもよい。つまり、隔膜により、分岐管体部を封止してもよい。こうすると、分岐管体部の内部に単一の空気ばね室が区画される。

また、上記実施形態においては、隔壁として隔膜30〜33を配置したが、固有振動数をもち隔壁で区画された背面側に空気ばね室が形成できるならば、隔壁は膜状でなくてもよい。例えば、ブロック状の隔壁を分岐管体部２内で変位可能に保持してもよい。また、上記実施形態においては、隔膜30〜33をスクリューにより固定したが、隔膜30〜33は接着あるいは溶着などにより固定してもよい。また、隔膜30〜33と、分岐管体部２の一部あるいは全部とを、一体に形成してもよい。また、吸気システム９に対する共鳴器１の取り付け位置も特に限定しない。例えば、エアクリーナ91、エアクリーナホース92、スロットルボディ93、インテークマニホールド94などであってもよい。また、単一の吸気システム９に、複数の共鳴器１を配置してもよい。この場合、各共鳴器１ごとに、消音対象音の周波数を変えてもよい。

また、隔膜30〜33のばね定数、密度、肉厚、質量、形状なども特に限定しない。隔膜30〜33のばね定数を小さくすることにより、共鳴器１の固有周波数を下げることができる。また、隔膜30〜33の質量を大きくする、あるいは密度を大きくする、あるいは肉厚を大きくすることにより、共鳴器１の固有周波数を下げることができる。また、隔膜30〜33の間隔も特に限定しない。隔膜30〜33を、より小さな間隔でかつ連通管部４に近接して配置すると、共鳴器１の固有周波数を下げることができる。

以下、本発明の共鳴器に対して行った実測試験（音響加振試験など）、数値試験（伝達マトリックス法）について説明する。

＜第一実施例＞
前出図７の共鳴器１に対して行った音響加振試験について説明する。

［試験サンプル］
まず、図７の共鳴器１のスペックについて説明する。空洞室の容積Ｖは、0.58ｌ（リットル）である。空洞室の内径Ｄは、84mmである。連通管部４の軸方向長さｌは、17.5mmである。連通管部４の内径ｄは、42mmである。隔膜30〜33のばね定数ｋは、34.7Ｎ／ｍである。隔膜30〜33の密度ρは、8.70× 102kg／m³である。隔膜30〜33の肉厚ｔは、 0.5mmである。このようなスペックを有する図７の共鳴器１を、実施例１とする。

［試験方法］
次に、音響加振試験について説明する。音響加振試験には、両端が開口した全長 0.6mの直管と、スピーカと、マイクロフォンと、が用いられる。直管の中間部側壁には、共鳴器１が分岐接続される。直管の一端には、スピーカが配置される。一方、直管の他端には、マイクロフォンが配置される。この状態で、スピーカからホワイトノイズを発音すると、ホワイトノイズは、直管内を一端から他端に向かって伝播する。伝播した音をマイクロフォンにより集音する。

［試験結果］
次に、試験結果について説明する。図８に、マイクロフォンにより集音された音の周波数と音圧との関係を示す。なお、比較のため、消音器なしの場合（つまり直管のみの場合）のデータを比較例１として示す。図中、太線データは実施例１を、細線データは比較例１を、それぞれ示す。

図に示すように、実施例１は、比較例１に対して、約 130Hz〜約 225Hzの周波数領域において、音圧が小さいことが判る（最大20dB小さい）。つまり、実施例１は、比較例１よりも、約 130Hz〜約 225Hzの周波数領域における音圧抑制効果が高いことが判る。

また、仮に実施例１と同じ空洞室の容積Ｖ、空洞室の内径Ｄ、連通管部４の軸方向長さｌ、連通管部４の内径ｄを持つヘルムホルツタイプの共鳴器の場合、共鳴周波数ｆは次式により表すことができる。なお、式中の（８／３π）× 0.042は、開口端補正である。

上式より、共鳴周波数ｆは約 360Hzである。この計算結果から、隔膜を配置することにより共鳴周波数が低周波数側にシフトすることが判る。

＜第二実施例＞
以下に示す試験サンプルに対して行った伝達マトリックス法による計算結果について説明する。

［試験サンプル］
まず、試験サンプルのスペックについて説明する。図９に、実施例２−１の試験サンプルの模式図を示す。図10に、実施例２−２の試験サンプルの模式図を示す。図11に、比較例２−１の試験サンプルの模式図を示す。図12に、比較例２−２の試験サンプルの模式図を示す。なお、これらの図において、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。

図９の実施例２−１は、図11の比較例２−１（サイドブランチタイプの共鳴器）に、隔膜 30a〜 30iを配置したものである。分岐管体部２は有底円筒状を呈している。隔膜 30a〜 30iのばね定数ｋは、 139Ｎ／ｍである。隔膜 30a〜 30iの密度ρは、8.70× 102kg／m³である。隔膜 30a〜 30iの肉厚ｔは、 0.5mmである。実施例２−１（図９）および比較例２−１（図11）の分岐管体部２の内径ｄ’は、42mmである。分岐管体部２の軸方向長さｌ’は、 210mmである。

図10の実施例２−２は、図12の比較例２−２（ヘルムホルツタイプの共鳴器）に、隔膜 ３0a〜 30jを配置したものである。隔膜 30a〜 30jのばね定数ｋは、34.7Ｎ／ｍである。隔膜 30a〜 30jの密度ρは、8.70× 102kg／m³である。隔膜 30a〜 30jの肉厚ｔは、 0.5mmである。実施例２−２（図10）および比較例２−２（図12）の空洞室の容積Ｖは、 0.5ｌ（リットル）である。空洞室の内径Ｄは、84mmである。連通管部４の軸方向長さｌは、50mmである。連通管部４の内径ｄは、42mmである。

［計算方法］
次に、計算方法について説明する。計算は、伝達マトリックス法を用いて行う。すなわち、吸気システム９を複数の管路要素の連なりとして模式化し、吸気騒音を一次元として取り扱う。伝達マトリックス法については公知であるため、これ以上の説明は割愛する。

［計算結果］
伝達マトリックス法による一次共鳴周波数の計算結果を表１に示す。

計算結果から、実施例２−１は比較例２−１よりも一次共鳴周波数が低く、実施例２−２は比較例２−２よりも、共鳴周波数が低いことが判る。このように、隔膜を配置すると、共鳴周波数が低周波数側にシフトすることが判る。

＜第三実施例＞
以下に示す試験サンプルに対して行った音響加振試験について説明する。なお、試験方法についての説明は、上述した通りであるため、割愛する。

［試験サンプル］
まず、試験サンプルのスペックについて説明する。図13に、実施例３−１の試験サンプルの模式図を示す。図14に、実施例３−２の試験サンプルの模式図を示す。図15に、比較例３−２の試験サンプルの模式図を示す。なお、これらの図において、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。

実施例３−１の空洞室の容積Ｖは、 1.0ｌ（リットル）である。空洞室の内径Ｄは、94mmである。空洞室の軸方向長さＬは、 144mmである。空気ばね室 50a〜 50cの軸方向長さL1〜L3は、各々24mmである。空気ばね室 50dの軸方向長さL4は、72ｍｍである。連通管部４の軸方向長さｌは、85mmである。連通管部４の内径ｄは、42mmである。隔膜 30a〜 30cのばね定数ｋは、13.8Ｎ／ｍである。隔膜 30a〜 30cの質量ｍは、3.26ｇである。隔膜 30a〜 30cの肉厚ｔは、 0.5mmである。

実施例３−２の空洞室の容積Ｖは、 1.0ｌ（リットル）である。空洞室の内径Ｄは、94mmである。空洞室の軸方向長さＬは、 144mmである。空気ばね室 50a〜 50fの軸方向長さL1〜L6は、各々24mmである。連通管部４の軸方向長さｌは、85mmである。連通管部４の内径ｄは、42mmである。隔膜 30a〜 30eのばね定数ｋは、13.8Ｎ／ｍである。隔膜 30a〜 30eの質量ｍは、3.26ｇである。隔膜 30a〜 30eの肉厚ｔは、 0.5mmである。

比較例３−１は、音響加振試験に用いる直管に、共鳴器を配置しない場合である。比較例３−２の空洞室の容積Ｖは、 1.0ｌ（リットル）である。空洞室の内径Ｄは、94mmである。空洞室の軸方向長さＬは、 144mmである。連通管部４の軸方向長さｌは、 185mmである。連通管部４の内径ｄは、42mmである。

［試験結果］
次に、試験結果について説明する。図16に、マイクロフォンにより集音された音の周波数と音圧との関係を示す。図中、太線データは実施例を、細線データは比較例を、それぞれ示す。

図から、実施例３−１の一次共鳴周波数は、 130Hzであることが判る。また、実施例３−２の一次共鳴周波数は、 128Hzであることが判る。また、比較例３−２の一次共鳴周波数は、 132Hzであることが判る。すなわち、実施例３−１、３−２は、比較例３−２と、略同じ一次共鳴周波数を有することが判る。また、連通管部４の軸方向長さｌが 100mm（＝ 185−85）と小さいにもかかわらず、実施例３−１、３−２は、比較例３−２と、略同等の音圧抑制効果を有することが判る。

また、実施例３−１の 440Hz付近には、二次共鳴が発現していることが判る。同様に、実施例３−２の 380Hz付近には、二次共鳴が発現していることが判る。これらの二次共鳴は、隔膜を配置したことにより、言い換えると共鳴器の自由度が増えたことにより、発現するものである。これらの二次共鳴においても、吸気騒音の音圧を抑制することができる。また、実施例３−１と実施例３−２とを比較すると判るように、隔膜の枚数を増やすと、二次共鳴周波数が低周波数側にシフトする（図中矢印で示す）ことが判る。

＜第四実施例＞
以下に示す試験サンプルに対して行った伝達マトリックス法による計算結果について説明する。なお、計算方法についての説明は、上述した通りであるため、割愛する。

［試験サンプル］
まず、試験サンプルのスペックについて説明する。試験サンプルは、上記実施例３と同じものである。すなわち、実施例４−１のスペックは実施例３−１同様であり、実施例４−２のスペックは実施例３−２同様であり、比較例４−１のスペックは比較例３−１同様であり、比較例４−２のスペックは比較例３−２同様である。

［計算結果］
次に、計算結果について説明する。図17に、伝達マトリックス法により算出された音の周波数と音圧との関係を示す。図中、太線データは実施例を、細線データは比較例を、それぞれ示す。

図から、実施例４−１、４−２は、比較例４−２と、略同じ一次共鳴周波数（約 130Hz）を有することが判る。また、連通管部４の軸方向長さｌが 100mm（＝ 185−85）と小さいにもかかわらず、実施例４−１、４−２は、比較例４−２と略同等の音圧抑制効果を有することが判る。

また、実施例４−１の 440Hz付近には、二次共鳴が発現していることが判る。同様に、実施例４−２の 380Hz付近には、二次共鳴が発現していることが判る。これらの二次共鳴は、隔膜を配置したことにより、言い換えると共鳴器の自由度が増えたことにより、発現する。これらの二次共鳴部においても、吸気騒音の音圧を抑制することができる。また、実施例４−１と実施例４−２とを比較すると判るように、隔膜の枚数を増やすと、二次共鳴周波数が低周波数側にシフトする（図中矢印で示す）ことが判る。

＜第五実施例＞
以下に示す試験サンプルに対して行った伝達マトリックス法による計算結果について説明する。なお、計算方法についての説明は、上述した通りであるため、割愛する。

［試験サンプル］
まず、試験サンプルのスペックについて説明する。試験サンプルは、上記実施例３−２（前出図14参照）の隔膜 30a〜 30eの間隔を変更したものである。空洞室の容積Ｖは、 1.0ｌ（リットル）である。空洞室の内径Ｄは、94mmである。空洞室の軸方向長さＬは、 144mmである。空気ばね室 50a〜 50eの軸方向長さL1〜L5は、各々５mmである。空気ばね室 50fの軸方向長さL6は、 119mmである。連通管部４の軸方向長さｌは、85mmである。連通管部４の内径ｄは、42mmである。隔膜 30a〜 30eのばね定数ｋは、13.8Ｎ／ｍである。隔膜 30a〜 30eの質量ｍは、3.26ｇである。隔膜 30a〜 30eの肉厚ｔは、 0.5mmである。上記スペックを有する試験サンプルを、実施例５−１とする。すなわち、実施例５−１の隔膜 30a〜 30eは、実施例３−２の隔膜 30a〜 30eと比較して、連通管部４側に偏って配置されている。また、実施例５−１において、隔膜 30a〜 30eの肉厚ｔを、１mmにしたものを、実施例５−２とする。

［計算結果］
次に、計算結果について説明する。図18に、伝達マトリックス法により算出された音の周波数と音圧との関係を示す。図中、太線データは実施例５−１を、細線データは実施例５−２を、それぞれ示す。

計算結果から、実施例５−１の一次共鳴周波数は、 100Hzであることが判る。これに対し、前述したように実施例４−２（つまり実施例３−２の計算結果）の一次共鳴周波数は、約 130Hzである（前出図17参照）。つまり、隔膜 30a〜 30eを、より小さな間隔でかつ連通管部４に近接して配置すると、共鳴器１の固有周波数が低周波数側にシフトすることが判る。

また、計算結果から、実施例５−２の一次共鳴周波数は、80Hzであることが判る。つまり、隔膜 30a〜 30eの肉厚を大きくすると、共鳴器１の固有周波数が低周波数側にシフトすることが判る。

＜第六実施例＞
以下に示す試験サンプルに対して行った試験結果について説明する。

［試験サンプル］
まず、試験サンプルのスペックについて説明する。図19に、実施例６の試験サンプルの模式図を示す。共鳴器は、エアクリーナ91の側面に沿うように設けられている。共鳴器は、エアクリーナ91と連通する連通管部４と、空洞室40とからなり、連通管部４は空洞室40の内部に位置している。連通管部４に３枚のゴム製隔膜30〜32が配置されている。

連通管部４は、内径80mm、長さ20mmの円筒状であり、一端がエアクリーナ91に連通し空洞室40内部に向かって延びて他端が空洞室40内に開口している。空洞室40は、内部寸法で 260mm× 120mm×32mmの箱状に形成されている。連通管部４の体積（ 0.1リットル）分を除いた空洞室40の容積Ｖは0.88リットルである。

隔膜30〜32は、厚さ 0.5mmのゴム膜からなり、10mm間隔で連通管部４に保持されている。なお隔膜30〜32は、それぞれ質量が2.36ｇ、ヤング率が1.64 MPa（ 300Hz）、ポアソン比が 0.5である。

［試験方法］
共鳴器を４気筒エンジンのエアクリーナ91に取り付け、吸気口にマイクロフォンを配置して、各回転数で運転した時の回転二次成分の音圧を測定した。

［試験結果］
次に、試験結果について説明する。図20に、マイクロフォンにより集音された音の周波数と音圧との関係を示す。なお、比較のため、消音器なしの場合のデータを比較例６−１として示し、空洞室容積Ｖが0.88リットル、直径26mm×長さ 200mmの連通管部をもつ通常のレゾネータを吸気管に用いた場合のデータを比較例６−２として示す。図中、太線データは実施例６を、細線データは比較例６−１を、破線データは比較例６−２を、それぞれ示す。

図に示すように、実施例６は、比較例６に対して、エンジン回転数1490〜3670 rpm（約50Hz〜約 112Hzの周波数領域）において、音圧が小さいことが判る（最大 4.6dB小さい）。つまり、実施例６は、比較例６よりも、約50Hz〜約 112Hzの周波数領域における音圧抑制効果が高いことが判る。

すなわち本実施例の共鳴器によれば、空洞室40の厚さが約30mmと薄いので、エアクリーナ91に設けてもさほど嵩張らず、スペース面で有利である。また図21に示すように、空洞室40を曲げてエアクリーナ91の３つの面に沿うように配置することも可能であり、このようにすれば空洞室40をさらに薄くすることができる。例えば空洞室40の厚さが10mm、連通管部４の長さを５mmとしても、同様の効果が得られることがわかっている。

なお実施例６の共鳴器では、外気の温度変化によって空洞室40内部の空気が膨張・収縮し、それによって隔膜30〜32に過度の圧力が作用して消音性能が低下することが考えられる。この場合には、音の洩れが発生しない範囲で、図21に示すように、空洞室40に内外を連通する小孔41（直径１〜３mm程度）を形成することもできる。

本発明の共鳴器の模式図である。 図１の枠ＩＩ内の拡大図である。 図２の空気ばね室および隔壁をヘルムホルツタイプの共鳴器として表現した模式図である。 図１の全空気ばね室および全隔壁をヘルムホルツタイプの共鳴器として表現した模式図である。 図４の共鳴器を従来のヘルムホルツタイプの共鳴器として表現した模式図である。 本発明の共鳴器の一実施形態である共鳴器が配置された吸気システムの概要図である。 同共鳴器の断面図である。 第一実施例においてマイクロフォンにより集音された音の周波数と音圧との関係を示すグラフである。 第二実施例の実施例２−１の試験サンプルの模式図である。 同実施例の実施例２−２の試験サンプルの模式図である。 同実施例の比較例２−１の試験サンプルの模式図である。 同実施例の比較例２−２の試験サンプルの模式図である。 第三実施例の実施例３−１の試験サンプルの模式図である。 同実施例の実施例３−２の試験サンプルの模式図である。 同実施例の比較例３−２の試験サンプルの模式図である。 同実施例においてマイクロフォンにより集音された音の周波数と音圧との関係を示すグラフである。 第四実施例において伝達マトリックス法により算出された音の周波数と音圧との関係を示すグラフである。 第五実施例において伝達マトリックス法により算出された音の周波数と音圧との関係を示すグラフである。 第六実施例の共鳴器をエアクリーナに取り付けた状態で示す断面図である。 第６実施例において伝達マトリックス法により算出された音の周波数と音圧との関係を示すグラフである。 第六実施例の共鳴器の他の態様を示し、エアクリーナに取り付けた状態で示す断面図である。

符号の説明

１：共鳴器、２：分岐管体部、20：取り付け部、 200：小径部、200a：小径部側フランジ部、 201：大径部、201a：大径部側フランジ部、21〜23：連結部、24：底部、 210：連結部側フランジ部、 211：連結部側フランジ部、 220：連結部側フランジ部、 221：連結部側フランジ部、 230：連結部側フランジ部、 231：連結部側フランジ部、 240：底部側フランジ部、30〜33：隔膜（隔壁）、４：連通管部、40：空洞室、50〜54：空気ばね室、９：吸気システム、90：吸気ダクト、 900：吸気口、 901：ダクト側フランジ部、91：エアクリーナ、92：エアクリーナホース、93：スロットルボディ、94：インテークマニホールド、95：吸気通路、96：燃焼室。

Claims (7)

1. 外気を取り入れる吸気口と、該吸気口とエンジンの燃焼室とを連通する吸気通路と、を区画する管体部を持つ吸気システムに配置される共鳴器であって、
   一端が前記管体部に分岐接続され、他端が閉口し、内部に消音室を区画する分岐管体部と、
   該消音室を少なくとも一つの空気ばね室に仕切ると共に、前記吸気通路から伝播する吸気騒音のうち消音しようとする消音対象音の周波数よりも低い固有振動数を持つ少なくとも一枚の隔壁と、
   を備えてなることを特徴とする共鳴器。
2. 前記消音室は、前記吸気通路に直接連通すると共に、該吸気通路から前記吸気騒音が伝播する連通管部と、
   該連通管部に連通すると共に、該吸気騒音の伝播方向に対して垂直方向の断面積が該連通管部よりも大きい空洞室と、
   を有し、
   前記隔壁は、該空洞室に配置されている請求項１に記載の共鳴器。
3. 前記消音室は、前記吸気通路に直接連通すると共に、該吸気通路から前記吸気騒音が伝播する連通管部と、
   該連通管部に連通すると共に、該吸気騒音の伝播方向に対して垂直方向の断面積が該連通管部よりも大きい空洞室と、
   を有し、
   前記隔壁は、該連通管部に配置されている請求項１に記載の共鳴器。
4. 前記連通管部は前記空洞室の内部に位置している請求項３に記載の共鳴器。
5. 前記隔壁の前記固有振動数は、前記隔壁の質量と該隔壁の背面側に連なる前記空気ばね室のばね定数とから演算される共鳴音の共鳴周波数を 100％としたときに10％未満である請求項１に記載の共鳴器。
6. 前記隔壁のばね定数は、該隔壁の背面側に連なる前記空気ばね室のばね定数を 100％としたときに１％未満である請求項１に記載の共鳴器。
7. 前記分岐管体部は、前記管体部において、前記吸気騒音の前記抑制対象周波数の定在波の腹が位置している部位に、配置されている請求項１に記載の共鳴器。

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