JP2007239746A - 排気システム用能動マフラー - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は内燃機関の排気システム（２）用の能動マフラー（１）に関し、シンプル設計を特徴とするものを提供することを課題とする。
【解決手段】前記マフラー（１）は第１空間（３）と、隔壁（５）によって前記第１空間（３）から分離された第２空間（４）を有する。前記隔壁（５）には壁開口（６）があり、シャーシ（８）とダイヤフラム（９）を有する電子的音吸収器（７）がそこに挿入されている。稼働中、前記電子的音吸収器（７）は前記第１空間（３）に向け反音を放ち、前記排気システム（２）による騒音発生を減少させる。前記電子的音吸収器（７）の前記シャーシ（８）と前記隔壁（５）は単一部材として製造されている。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関、特に動力車両用のものの排気システムに用いられる能動マフラーに関する。

排気システムの騒音発生に対する要求は着実に高まっており、そのため、近年では、「反音」による、いわゆる能動的騒音制御を備えた排気システムを使用することが多くなっている。その機能は、二つの干渉する音響信号が打ち消し合う、ということに基づく。そのようにするため、反対の位相で生成された合成音（反音）―通常ラウドスピーカーから発せられる―が、干渉信号を最大規模で可能な限り打ち消すべく、排気システムの干渉音に重ね合わされる。これらの能動マフラーは内燃機関の排気システムだけでなく空調システムの換気ダクトにも用いられる。これらの能動システムの利点の一つはサイズである。それらはマフラーのような受動システムに比べ、より小さな設置スペースで済む。このことは、通常のマフラーでは空間占有率が急速に増大することとなる低周波数領域において特にあてはまる。加えて、能動システムはより柔軟に応用がきき、様々な稼働条件、例えば回転数の違いやエンジン騒音の違いといったものに、ある程度自動的に適合させることができる。

本発明は、能動排気マフラーの改良形態であって、シンプル設計を特徴とするものを提供するという課題に関わるものである。

かかる課題は、本発明の独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題となっている。

内燃機関の排気システム用能動マフラーに関し、本発明が立脚するのは、電子的音吸収器、すなわち反音生成器のシャーシを、第１空間と第２空間の間の隔壁に一体化するという基本的アイデアである。排気システムに送り込まれた空中伝播音は第１空間に入り、第２空間に設置された電子的音吸収器は隔壁の開口を通じて電子的に音を吸収することにより第１空間に作用する。電子的音吸収器のシャーシと隔壁は単一部材として製造できるので、能動マフラーの設置が大幅に簡素化され、設置コストの低減に寄与する。同時に、シャーシと隔壁を一体構造設計とすることは、隔壁製造工程において、シャーシの形成を、あるいは少なくともシャーシの一部の形成を、隔壁の打ち抜き加工や曲げ加工で行うことにより、容易に実現できる。このように形成されたシャーシでは、他の工程段階で電子的音吸収器は、そのダイヤフラムの一端が隔壁開口の周縁部に結合され、他端が電子的音響吸収器の音生成器に結合されることになる。このように予備組立された隔壁は、電子的音吸収器のシャーシをマフラー組立体の隔壁にねじ結合するといった複雑な設置手順を踏まずにマフラー内に設置できる。同時に、本発明の構成によれば、ねじ等の締結手段や緩衝要素、例えばシャーシを隔壁に緩衝支持する緩衝要素を省略することができる。

有利な実施形態では、ダイヤフラム及び／またはシャーシを備えた隔壁は、第１空間と第２空間を気密に分離する。これは、第２空間と、その中に設置された電子的音吸収器の電子部品が化学的腐食性のある排気ガスに接触しないことを確実にするものであり、本発明マフラーの寿命を向上させる。

電子的音吸収器は好ましくはラウドスピーカーからなる。この場合、一般的に用いられているダイナミック型ラウドスピーカーを用いることができる。それは安価に製造できるうえ、干渉波に重ね合わせる信号を発生することによる音の抑圧を信頼性高く確実なものとすることができる。ラウドスピーカーは、好ましくは、その排気システムで頻繁に発生する音の周波数に合わせられ、その周波数の音を消音するように設計される。

本発明の他の有利な実施形態では、隔壁と電子的音吸収器とは予備組立可能なモジュールとして設計される。これは、本発明マフラーの設置プロセスを、前記モジュールの予備組立と、それに続くマフラーの最終設置とに分けることを可能にする。モジュールの予備組立は供給業者が行うこととすることができる。なぜなら、モジュール組立工程とマフラー製造プロセスは互いに別々に遂行できるからである。

本発明の他の重要な特徴及び利点は、従属請求項、図面、及び図面に基づく個々の形象の説明より明らかとなる。

前述の、あるいは後述する特徴は、ここに示された特定の組み合わせでのみ用いられるのではなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、他の組み合わせでも、あるいは単独でも、用いられることは自明である。

本発明によると、能動排気マフラーの改良形態であって、シンプル設計を特徴とするものを提供することができる。

本発明の好ましい実施形態は、図面に描写され、以後の記述で一層詳細に説明される。

図面は図１のみであり、そこには本発明に係る能動マフラーの一部の長手方向断面がきわめて簡単化された形で模型的に示されている。

図１によれば、内燃機関用排気システム２の能動マフラー１（その一部のみ図示されている）は、ハウジング１１内に少なくとも第１空間３と第２空間４を備えている。排気システム２に送り込まれた空中伝播音は第１空間に入り、周波数と音の大きさに依存する不快な騒音負担をもたらす。図１に示すように、第１空間３と第２空間４の間には隔壁５があり、その壁開口６に電子的音吸収器７が挿入されている。壁開口６は、電子的音吸収器７によって完全にふさがれている。

図１における第１空間３及び／または第２空間４の構成は一つの実施形態を示すにすぎず、他の実施形態、例えば追加の部屋及び／または追加隔壁などの騒音対策を備えるものも本発明に包含される。

図１に示すように、電子的音吸収器７はシャーシ８とダイヤフラム９を有する。シャーシ８は、好ましくは、電子的音吸収器７、すなわちダイヤフラム９を駆動する機能を果たすアクチュエータまたは音生成器の電気部品または電子部品を受け入れるように設計される。電子的音吸収器７のダイヤフラム９は、好ましくは、熱に強い材料、例えば金属で形成され、高温が常態化している排気システム２で用いるのに特に適したものとなる。図１に示すように、電子的音吸収器７は第２空間４内に置かれ、隔壁５の壁開口６に挿入されて、稼働中、第１空間３に反音を作用させる。能動マフラー１の組立を簡単化し、より安価に提供できるよう、電子的音吸収器７のシャーシ８と隔壁５は単一部材として製造される。本発明によるシャーシ８と隔壁５の単一部材設計は、シャーシ８と隔壁５が本質的に一度に製造されるという大きな利点を提供するので、隔壁５に後でシャーシ８を組み付けるということをしなくて済む。

ダイヤフラム９は気密構造であり、壁開口６に挿入され、壁開口６の周縁に気密に結合する。シャーシ８自身も第２空間４に対し広く気密をなすように設計される。隔壁５とシャーシ８から形成された部品はこのようにして第１空間３と第２空間４を気密に分離する。同様に、ダイヤフラム９の中には内部空間１２がシャーシ８によって気密に囲われる。このような気密分離構造には、例えば第１空間３に存在する、化学的腐食性のある排気ガスを、電子的音吸収器７の繊細な電子部品に触れないように閉め出すことが求められる。第２空間４を第１空間３から気密に分離することにより、第２空間４はある密閉ガス容積を有することとなり、ダイヤフラム９の振動による音圧発生が求められる第２空間４から第１空間３が音響的に分離される。

電子的音吸収器７は好ましくはラウドスピーカーとして設計され、音振動を生成する。音振動の振動位相は排気システム２で生成されたオリジナル波の振動位相に比較して１８０°ずれている。位相のずれた音波がオリジナル波に出会うと、二つの波は好都合に打ち消し合う。この現象は「破壊的干渉」とも呼ばれる。オリジナル波が打ち消されることにより、排気システム２の騒音発生が軽減される。これは特に、排気システム２に対する騒音発生面での要求が徐々に厳しくなる風潮にあって大いに有利に働く。ラウドスピーカーとして設計された電子的音吸収器７は安価に製造でき、排気システム２内で発生する音の周波数と振幅に合わせ、その音発生能力という点から、最大限に可能な破壊的干渉を確実化できる。

電子的音吸収器７のシャーシ８を隔壁５と一体の部品とするという、本発明の設計方法では、隔壁５と電子的音吸収器７を、能動マフラー１の製造プロセスと分離して製造される、予備組み立てされたモジュールとして設計することも可能である。完全に予備組み立てされたモジュールとして電子的音吸収器７を一体化した隔壁５は能動マフラー１の残りの部分及び／または排気システム２の他の部品に結合するだけで良いので、能動マフラー１の最終組立は、より簡単に、より速く、より安価に行うことができる。さらに、複雑でコスト高であるにもかかわらず、能動マフラー１の組立過程で必要とされていたシャーシ８の隔壁５への結合を、今や省くことができる。ハウジング１１の外殻設計の場合、隔壁５が能動マフラー１の外殻１０を閉ざし及び／またはマフラー１の外殻部を構成すると考えられる。隔壁５をマフラー１の他の部品、例えばハウジング１１及び／または外殻１０に結合することは、通常の手法、例えば溶接、つば出し、折曲げなどによって達成される。

本発明の方法により、シャーシ８と隔壁５を好ましくは単一の操作で製造する、例えばパンチング工具で製造することが可能であり、その結果、電子的音吸収器７の電気部品や電子部品と、隔壁５の壁開口６を塞ぐ電子的音吸収器７のダイヤフラム９のみ後で設置すれば良いということになる。関連コストや関連設置資材、例えばねじ、ガスケットなどを伴う、電子的音吸収器７及び／またはそのシャーシ８の隔壁５への一般的な設置は、このようにして省くことができ、設置が簡素化され、作業の回転を速めることができる。さらに、一体化されたシャーシ８及び／または電子的音吸収器７を隔壁５に組み付ける作業は、能動マフラー１の組立と切り離して行うことができ、能動マフラー１の実際の製造プロセスから独立しているということは、特に大きな利点である。

は、本発明に係る能動マフラーの一部の長手方向断面をきわめて簡単化された形で模型的に示す図である。

符号の説明

１ 能動マフラー
２ 排気システム
３ 第１空間
４ 第２空間
５ 隔壁
６ 壁開口
７ 電子的音吸収器
８ シャーシ
９ ダイヤフラム
１０ 外殻
１１ ハウジング
１２ 内部空間

Claims (7)

1. 内燃機関、特に動力車両に搭載される内燃機関の排気システム（２）用の能動マフラー（１）であって、以下を特徴とするもの：
   前記排気システム（２）に送り込まれた空中伝播音が入り込む第１空間（３）を有し、
   シャーシ（８）とダイヤフラム（９）を有し、前記マフラー（１）の第２空間（４）に配置され、稼働中、壁開口（６）を通じて前記第１空間（３）に反音を作用させる電子的音吸収部（７）を有し、
   前記壁開口（６）は前記第２空間（４）と前記第１空間（３）を分離する隔壁（５）に設けられ、
   前記電子的音吸収器（７）の前記シャーシ（８）と前記隔壁（５）は一体部材として製造されている。
2. 請求項１に記載のマフラーであって、以下を特徴とするもの：
   前記ダイヤフラム（９）及び／または前記シャーシ（８）とともに前記隔壁（５）が前記第１空間（３）と前記第２空間（４）を気密に分離する。
3. 請求項１または２に記載のマフラーであって、以下を特徴とするもの：
   前記第２空間（４）はある密閉ガス容積を有する。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のマフラーであって、以下を特徴とするもの：
   前記電子的音吸収器（７）はラウドスピーカーである。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のマフラーであって、以下を特徴とするもの：
   前記隔壁（５）が、外殻構造に組み立てられた前記マフラー（１）の外殻（１０）を閉ざす。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のマフラーであって、以下を特徴とするもの：
   前記隔壁（５）が前記マフラー（１）の付加部品に、特に溶接やつば出しで結合されている。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のマフラーであって、以下を特徴とするもの：
   前記隔壁（５）と前記電子的音吸収器（７）は予備組立モジュールとして設計されている。

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