JP2007216718A - 吸気音導入構造 - Google Patents

Abstract

【課題】伝達したい吸気音を十分な音圧レベルで車室内に導入可能な吸気音導入構造を提供する。
【解決手段】吸気音導入装置は、共鳴器４に設けられる振動膜４１と、ダッシュパネル７と、ワイヤ５と、フレキシブルチューブ６と、を備えて構成される。ワイヤ５は一端が振動膜４１に接続すると共に、他端がダッシュパネル７に接続しており、吸気脈動に伴って振動膜４１が振動すると、その振動をダッシュパネル７に伝える。このようにワイヤ５を用いることで、伝播経路における減衰を抑えることができ、車室に十分な音圧レベルで吸気音を導入することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気経路に発生する吸気音を車室に伝達する吸気音導入構造及び吸気音導入方法に関するものである。

近年、自動車等の吸気経路から発する吸気音の音質を改善、増音して乗員に聞かせ、スポーティなサウンドを演出する装置が知られている。
そのような装置としては、特許文献１に示すものが上げられる。特許文献１には、フレキシブルチューブの一端を、外気導入ダクトに連通させると共に、他方の端をダッシュ上部パネルに接続させる技術が開示されている。このように、吸気音となる吸気の脈動をフレキシブルチューブ内部の気柱を通して直接車室近傍のダッシュ上部パネルまで導くことで、音圧レベルを維持したまま車室内に吸気音を導入することを目的としている。
特開２００４−２１８４５８号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す技術では、外気導入ダクトとダッシュ上部パネルとを連結するため、フレキシブルチューブが長くならざるを得ない。このため、音圧レベルの維持と周波数のコントロールが困難であり、十分な音圧レベルを維持したまま吸気音を車室内に導入することができないという問題があった。
また、上記問題に対する対策として、ダッシュパネルに貫通孔を設けてフレキシブルチューブから直接車室内に音を放射することも考えられるが、貫通孔を設けると車室内の空気や、空気に含まれる異物がフレキシブルチューブ内を経由して、内燃機関内に吸気されて、出力低下や故障の原因になるという問題がある。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、伝達したい吸気音を十分な音圧レベルで車室内に導入可能な吸気音導入構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の吸気音導入構造は、外気導入口とエンジンとを連通する吸気経路に発生する吸気音を、車室に伝播させる吸気音導入構造であって、前記吸気経路に設けられ、吸気経路に生じる吸気脈動によって面外方向に振動する振動膜と、前記振動膜の面外方向への振動を車体パネルに伝達する振動伝達部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、伝達したい周波数の吸気音を十分な音圧レベルで車室内に導入することができる。

次に、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、エンジンへの吸気経路、及び、この吸気経路に適用する第１実施形態の吸気音導入装置を示す図である。
まず、図１に示す吸気経路について説明する。
図１に示すエンジンルームＲには、外気導入ダクト１ｂ、エアクリーナ３、吸気ダクト１ａが順に配されており、外気導入ダクト１ｂの外気導入口ｂから導入された外気がこれらの吸気経路を通過し、吸気ダクト１ａに接続するエンジン２に供給される。上記エアクリーナ３にはエアフィルタ３１が内蔵され、エアフィルタ３１を外気が通過することで、外気に含まれる異物が除去されて、外気が清浄化されるようになっている。また、吸気ダクト１ａには、共鳴器４が接続し、吸気の流出入が可能になっている。ここで、上記外気導入ダクト１ｂ、吸気ダクト１ａ、エアクリーナ３及び共鳴器４などで構成される吸気経路には、エンジン２の吸気動作を加振源として吸気脈動が発生している。この吸気脈動は、吸気経路内に存在する気体の圧力変動であり、これが音源となって複数の周波数成分からなる吸気音が発生する。

次に、上記吸気経路に適用される吸気音導入装置について説明する。
吸気音導入装置は、共鳴器４に設けられる振動膜４１と、ダッシュパネル７と、ワイヤ５と、フレキシブルチューブ６と、を備えて構成される。
共鳴器４は、図２に示すように、共鳴器本体と、振動膜４１と、膜押さえ板４３と、を備える。共鳴器本体は、短管状部材であり、一端が吸気ダクト１ａ内部に連通し、他端が開口すると共に、軸方向の途中（図２中では吸気ダクト１ａとの接続端から長さＬの地点）に断面を閉塞する振動膜４１が設けられている。

より具体的には、吸気ダクト１ａとの接続端とは反対側の端部に、フランジ４２が形成されており、その端面に振動膜４１介装用の凹溝４１ａが開口部の外周に沿って形成されるとともに、凹溝４１ａの外側に雌ねじ４１ｂが貫通形成されている。また、膜押さえ板４３は、フランジ４２の端面と略同形状の断面を有し、中央開口部の外側には雌ねじ４２ｂが形成されている。そして、膜押さえ板４３とフランジ４２とが、互いの間に、互いの開口部を閉塞する形状の振動膜４１を介装した状態で、両雌ねじ４１ｂ，４２ｂに螺合するボルトＢ１，Ｂ１によって締結されている。これにより、面外方向に振動可能なクリアランスを形成した状態で振動膜４１が共鳴器本体に取着される。

ダッシュパネル７は、エンジンルームＲと車室とを仕切る部材であり、本発明では後述するように機械的振動により音波を発生する音響放射体としての機能も果たす。
このダッシュパネル７が、本発明の車体パネルに相当する。なお、ダッシュパネル７は、その材質や形状の調整により、共振周波数が、車室に伝達させたい吸気音の周波数に設定されている。特に、ダッシュパネル７の振動から音波を生じる過程では（１，１）モード及び（１，３）モードの振動が音になりやすいことから、（１，１）モード及び（１，３）モードの共振周波数が、車室に伝達させたい周波数になるように設定されている。ここで、車室に伝達させたい周波数とは、例えば、吸気ダクトで発生した音が空気を媒体として車室に伝達されるときに、車の構造等によって決まる音が減衰しやすい周波数である。これにより、優れた伝達特性が実現される。ここで、（１，１）モードは、ある方向で振動の山が一つ存在するとき、これに直交する方向で振動の山が１つ存在しているような振動の型を表し、同様に、（１，３）モードは、ある方向で振動の山が一つ存在するとき、これに直交する方向で振動の山が３つ存在しているような振動の型を表す。

ワイヤ５は、一端が、振動膜４１に取り付けられたワイヤ留め具５１を介して振動面に略直行するように結合し（図２参照）、そこから面外方向に延びて、他端が、ダッシュパネル７に取り付けられたワイヤ留め具５２を介してパネル面に略直交するように結合している（図３参照）。
上記ワイヤ５が、本発明の振動伝達部材を構成する本発明の連結部材に相当する。なお、連結部材として用いる材料は、ワイヤに限定されないが、ワイヤのように剛性を有すると共に、屈曲可能で軽量な部材を用いると、エンジンルームＲにおける配置の観点から好ましい。

フレキシブルチューブ６は、振動膜４１とダッシュパネル７との間に延在しており、その中空部にワイヤ５を収容している。
フレキシブルチューブ６の振動膜４１側の端部は、図２に示すようにチューブ支持具６１を介して共鳴器４端部に支持されている。チューブ支持具６１は、雌ねじ６１ａに螺合するボルトＢ１，Ｂ１で共鳴器４端部に締結され、振動膜４１から離間する位置まで突出した結合部６１ｂでフレキシブルチューブ６に結合する。また、ダッシュパネル７側の端部は、チューブ支持具６２を介してダッシュパネル７に支持されている。チューブ支持具６２は、雌ねじ６２ａに螺合するボルトＢ２でダッシュパネル７に締結され、パネル面から離間する位置まで突出した結合部６２ｂでフレキシブルチューブ６に結合する。なお、ダッシュパネル７において、チューブ支持具６２は、ワイヤ留め具５２の取り付け位置から離れて締結されている。

上記のようにフレキシブルチューブ６は、ダッシュパネル７とワイヤ５の接続部近傍や振動膜４１、ワイヤ５とは離れた部分に支持固定されているため、これらの振動を拘束することなく、独立して振動可能にワイヤ５を収容する。そして、ワイヤ５を、エンジンルームＲ内の他の部材の干渉から保護している。
上記フレキシブルチューブ６が、本発明の管状部材に相当する。なお、図１中の符号６３もチューブ支持具であり、フレキシブルチューブ６を吸気ダクト１ａに繋ぎとめている。

次に、上記構成の作用及び効果について説明する。
エンジン２が始動すると、外気導入ダクト１ｂから外気が導入され、エアクリーナ３、吸気ダクト１ａを通ってエンジンに供給され、また間欠的な吸気動作に伴い吸気脈動が発生する。吸気経路の途中、共鳴器４に吸気が流入すると、吸気音は共鳴器４内で増幅され、内部に設けられた振動膜４１を面外方向に振動させる。
吸気脈動により振動膜４１が振動すると、この振動は振動膜４１に接続するワイヤ５を振動させて、主に縦波としてワイヤ５を伝い、他方の端部でダッシュパネル７に伝播される。これにより、ダッシュパネル７の面外方向への振動が励起されることで、車室内に音波が放射され、吸気音が再現される。

上記ワイヤ５を介して吸気音が伝播される過程と並行して、振動膜４１自体の振動によってエンジンルームＲ内に放射された音波も、ダッシュパネル７を振動させることで車室に伝播され、あるいは、ダッシュパネル７等の隙間を通って車室に伝播される。
しかし、最終的に車室に伝播される吸気音における寄与は、上記ワイヤ５を介して伝播される経路の方が大きい。上記両経路を比較した結果を図４に示す。図４（ａ）の振動膜（共鳴器４に配置）とダッシュパネルとの間を連結部材を介して伝播する経路では、空気の振動により伝播する経路に比べて経路途中での減衰が小さく、ダッシュパネルの受ける荷重が約１０倍であった。

以上のように、本発明を適用することで、吸気経路と車室が離れている場合にも、伝播経路における減衰が小さいため、十分なレベルで吸気音を車室に導入することができ、スポーティーなサウンドを乗員に聞かせることができる。
なお、本発明の適用は上記に限定ず、本発明の目的を達成する限り、適宜変更が可能である。

例えば、車体パネルは、ダッシュパネル７に限定されず、ストラットタワーを構成するパネルを用いても、乗員の耳位置音圧に対して感度の高い部位に振動を伝える構造とすれば、本発明の効果を奏することができる。
また、振動膜４１は、共鳴器４に取り付ける場合に限られず、例えば吸気ダクト１ａや外気導入ダクト１ｂの側壁に配してもよい。この場合、振動膜の共振周波数を、車室に伝播したい吸気音の周波数に設定することで、共鳴器４を設置するのと同様の効果を得ることもできる。

また、フレキシブルチューブ６は本発明において必須の構成ではなく、連結部材が他の部材との干渉によって振動がほとんど減衰しないものでれば、フレキシブルチューブ６を用いる必要はない。
また、フレキシブルチューブ６を上記のように共鳴器４端部に取り付けたり、ダッシュパネル７に取り付けたりする場合に限られず、振動膜４１、ワイヤ５及びダッシュパネル７の振動を拘束する部分以外であれば、例えば吸気ダクト１ａなど取り付け位置は限定されない。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
全体構成は、略第１実施形態と同様であるので、以下異なる部分のみ説明する。
第２実施形態に係る吸気音導入装置は、図５に示すように、チューブ支持具６２の結合部６２ｂにゴムなどからなる弾性体８ａが介装されており、フレキシブルチューブ６の高周波の振動がダッシュパネル７に伝達されるのを抑制する構造となっている。同様に、ワイヤ留め具５２とダッシュパネル７の間にもゴムなどの弾性体８ｂが介装され、ワイヤ５から高周波の振動がダッシュパネル７に伝達されるのを抑制する構造となっている。弾性体８ｂを介して結合している。

上記構成とすることで、心地良さを損なう原因となる高周波成分を抑制できるので、乗員に心地よい音を聞かせることができる。
また、図５のように、ダッシュパネル７とフレキシブルチューブ６との間、ダッシュパネル７とワイヤ５との間に弾性体を介装する場合に限られず、振動膜４１とワイヤ５との間や、共鳴器４とフレキシブルチューブ６の間などに弾性体を配してもよい。また、ワイヤ５を複数連結することで、振動膜４１とダッシュパネル７とを連結する連結部材を構成する場合には、ワイヤ５，５同士の連結部分に弾性体を介装してもよい。

次に、第３実施形態について説明する。
全体構成は、略第１実施形態と同様であるので、以下異なる部分のみ説明する。
第３実施形態に係る吸気音導入装置は、図６に示すように、延在方向の途中にワイヤ５の拘束機構が設けられている。この拘束機構は、フレキシブルチューブ６の途中に設けられた貫通孔９１と、可動軸が当該貫通孔９１に挿通され、その可動軸がワイヤ５に向かって直進することでフレキシブルチューブ６の内壁に押し付けてワイヤ５を拘束するアクチュエータ（ソレノイドなどで構成される）９２と、アクチュエータ９２を制御するコントローラ９３と、備える。コントローラ９３は、マイクロコンピュータやアクチュエータドライバ等を備えて構成され、他の装置（アクセルセンサなど）から入力するアクセル開度信号に基づいてワイヤ５を拘束する。ワイヤ５が拘束されると、ワイヤ５の振動が抑えられ、ワイヤ５を介して伝達される吸気音のレベルが零又は小さくなる。

車室内に取り込む吸気音のレベルは、乗員のアクセル操作に応じて変更することが、人間の感覚からは好ましい。例えば、アクセルを操作していないような状況では車室内に取り込む吸気音をカットすることで、自然な感覚を乗員に提供することができる。
なお、連結部材を介した振動の伝達状態を断接する機構は、上記構成に限定されない。例えば、ワイヤ５をダッシュパネル７や振動膜４１から切り離し又は接続する機構や、ワイヤが複数連結して振動膜４１及びダッシュパネル７を連結する場合は、ワイヤの連結部を切り離し又は接続する機構であれば、より完全に振動の伝達を抑えることができるので好ましい。

次に、第４実施形態について説明する。
全体構成は、略第１実施形態と同様であるので、以下異なる部分のみ説明する。
第４実施形態に係る吸気音導入装置は、図７に示すように、ワイヤ５の端部９５を、ダッシュパネル７から突出する突起部９４との間に距離を設けて配置し、ワイヤ５の端部９５をダッシュパネル７に押し付けて接触させるアクチュエータ（ソレノイドなどで構成される）９２と、アクチュエータ９２を制御するコントローラ９３と、を備える。コントローラ９３は、マイクロコンピュータやアクチュエータドライバ等を備えて構成され、他の装置（アクセルセンサなど）から入力するアクセル開度信号に基づいて、ワイヤ５の端部を突起部９４に押し付けて接触させる。ワイヤ５の端部９５が突起部９４に接触すると、ワイヤ５を介して伝達される吸気音のレベルは大きくなり、ワイヤ５の端部９５が突起部９４に接触していない状態では、ワイヤ５を介して伝達される吸気音のレベルが零又は小さくなる。したがって、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

エンジンへの吸気経路、及び、この吸気経路に適用する第１実施形態の吸気音導入装置を示す図である。 第１実施形態に係る吸気音導入装置の一部（共鳴器付近）を示す図である。 第１実施形態に係る吸気音導入装置の一部（ダッシュパネル付近）を示す図である。 第１実施形態の効果を説明する図である。 第２実施形態に係る吸気音導入装置の一部（ダッシュパネル付近）を示す図である。 第３実施形態に係る吸気音導入装置を説明する図である。 第４実施形態に係る吸気音導入装置を説明する図である。

符号の説明

１ｂ 外気導入ダクト、ｂ 外気導入口、１ａ 吸気ダクト、２ エンジン、３ エアクリーナ、３１ エアフィルタ、４ 共鳴器、４１ 振動膜、４１ａ 凹溝、４２ フランジ、４３ 膜押さえ板、５ ワイヤ、５１，５２ ワイヤ留め具、６ フレキシブルチューブ、６１〜６３ チューブ支持具、６１ａ，６２ａ 雌ねじ、６１ｂ，６２ｂ 結合部、７ ダッシュパネル、８ａ，８ｂ 弾性体、９１ 貫通孔、９２ アクチュエータ、９３ コントローラ、９４ 突起部、Ｂ１，Ｂ２ ボルト、Ｒ エンジンルーム

Claims (10)

1. 外気導入口とエンジンとを連通する吸気経路に発生する吸気音を、車室に伝播させる吸気音導入構造であって、
   前記吸気経路に設けられ、吸気経路に生じる吸気脈動によって面外方向に振動する振動膜と、
   前記振動膜の面外方向への振動を車体パネルに伝達する振動伝達部材と、
   を備えることを特徴とする吸気音導入構造。
2. 前記振動伝達部材は、一端が前記振動膜の振動面に接続すると共に、他端が前記車体パネルのパネル面に接続する連結部材で構成されることを特徴とする請求項１に記載の吸気音導入構造。
3. 前記振動膜と前記車体パネルとの間に延在し、前記連結部材を、前記振動膜の振動に応じた振動が可能な状態で中空部に収容する管状部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の吸気音導入構造。
4. 前記管状部材の途中、及び、前記管状部材とこれを支持する支持部材との間のうち、少なくともいずれかの位置に弾性体を介装したことを特徴とする請求項３に記載の吸気音導入構造。
5. 前記連結部材と前記振動膜との間、前記連結部材と前記車体パネルとの間、及び、前記連結部材の途中のうち、少なくともいずれかの位置に弾性体を介装したことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の吸気音導入構造。
6. 前記連結部材が接続された車体パネルは、その共振周波数が、伝達すべき吸気音の周波数に設定されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の吸気音導入構造。
7. 前記振動膜は、前記吸気経路を構成する共鳴器の内部に設けられ、又は、前記共鳴器の側壁に配して構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の吸気音導入構造。
8. 前記振動膜は、前記外気導入口を備える外気導入ダクトの側壁に配して構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の吸気音導入構造。
9. 前記振動伝達部材を介した振動の伝達を断接する機構を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の吸気音導入構造。
10. 外気導入口とエンジンとを連通する吸気経路に発生する吸気音を、車室に伝播させる吸気音導入方法であって、
    前記吸気経路に生じる吸気脈動を車体パネルに振動として伝達することを特徴とする吸気音導入方法。

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