JP3555014B2 - 車両用吸気ダクト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両において、エンジンやエアークリーナに外部の空気を導入するために使用される車両用吸気ダクト、特に吸気時に発生する吸気音が、吸気ダクトの壁を透過して漏れる透過音の大きさを抑制できる吸気ダクトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２５に示すように、車両用の吸気ダクト２００は、エンジンルーム２０２内において、エンジン２０４のために空気を浄化するエアークリーナ２０６に外部から空気を導入するために使用される。ここで、吸気ダクト２００の一端部２００ａは直接外気に開口しているが、他端部２００ｂはエアークリーナ２０６内で開口して急激に断面積が増大する。換言すれば、エアークリーナ２０６から吸気ダクト２００に至るとき断面積が急激に絞られる。
そのため、空気の流速は他端部２００ｂで最も早く、一端部２００ａで最も遅く、中間部で中程度の大きさとなる。その結果、吸気ダクト２００の他端部２００ｂに最大の透過音が発生し、この透過音は他端部２００ｂから一端部２００ａに伝播するにつれて次第に減少して、中間部で中程度に、一端部２００ａで最少となる。
【０００３】
これに対して、図２６に示すように、吸気ダクト２００の中間部に大容量の低周波レゾネータ２１０を、エンジン２０４につながるダクト２０８中に高周波レゾネータ２１２を、それぞれ配置して、ホルムヘルツの共鳴理論により特定周波数の騒音を抑制することが行われている。しかし、レゾネータ２１２の容積は場合によって十リットル以上にも達し、エンジンルーム２０２内で大きなスペースを占めて、他の装置の大きさや配置に制約を与えることになる。
このため、例えば特開昭６３−２８５２５７号公報には、吸気ダクトの軸方向の一部のみを多孔質繊維材料から成る中空円筒で構成して通気性を上げることが開示されている。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
しかし、上記特開昭６３−２８５２５７号公報に開示された従来例は、吸気ダクトの吸気側で空気の流速を小さくして吸気音を下げる技術を示すにすぎず、透過音の抑制に効果的な対策は示さない。
また、吸気ダクトを多孔質材料で形成して通気性を上げることにより透過音を抑制することも試みられているが、図２７に示すように、吸気ダクト２１４に均一に通気部を形成して通気性を均一に上げるものである。これでは、吸気ダクト２２０のエアークリーナ側端部２１４ａでの透過音の大きさを十分に低下させることは困難である。
【０００５】
本発明は上記事情を背景にしてなされたもので、吸気時に発生し吸気ダクトを透過して漏れる透過音の大きさを従来よりも低くできる吸気ダクトを提供することを目的とする。
本願の発明者は、吸気ダクトの通気性と透過音の大きさとの関係を鋭意研究した結果、吸気ダクトを透過する透過音の大きさは、エアークリーナ側と外気吸い込み側とでは同じでなく前者の方が後者よりも大きい、そしてエアークリーナから外気吸い込み側に向かって漸減しているとの知見を得た。本発明はこの知見に基づくものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、外気を車両のエアークリーナ内に吸い込むために使用され、非孔質の本体壁部と、多孔質壁部とを有する吸気ダクトにおいて、前記吸気ダクトの内外を通気する前記多孔質壁部は、少なくとも通気性が低い低通気性部と、通気性が高い高通気性部とを具備するようにした。
本発明によれば、吸気ダクトのエアークリーナ側から漏れる特に大きな透過音の大きさが抑制できるので、レゾネータの小型化が可能になり、吸気系全体のコスト低減及び軽量化が可能となり、さらにエンジンルーム内において他の装置のためのスペースが増大する。
【０００７】
【実施の形態】
非孔質の本体壁部は筒形状を有し、樹脂材料（例えばポリエチレン樹脂）のブロー成形又は射出成形により作ることができ、直線状であっても途中で屈曲していても良い。
吸気ダクトの内外を通気する多孔質壁部はたとえばポリエチレンテレフテレートの不織布を使用することができ、本体壁部の長手方向の一部に配置しても、ほぼ全長に亘って配置しても良い。また、多孔質壁部の断面形状は、半円形状、円筒形状又は四分円形状等にすることができる。
本体壁部に一つの孔を形成しておき、単一部材で形成した多孔質壁部をこの孔に取り付けその板厚を変化させることにより、多孔質壁部上に通気性の異なる複数の通気部を形成しても良い。一方、本体壁部上に形成した複数の孔に、通気性の異なる複数の多孔質壁部を別々に配置することにより、通気性の異なる複数の通気部を形成しても良い。
【０００８】
上記本体壁部と多孔質壁部との組み合わせにより、図１に示すように吸気ダクト１０上にエアークリーナ連結側１０ａから低通気性部１２ａ、中通気性部１２ｂ及び高通気性１２ｃが順次形成され、通気性はエアークリーナ１４への連結側１０ａから外気吸い込み側１０ｂに向かって漸増することとなる。尚、吸気ダクトの通気性はエアークリーナ連結側１０ａではなるべく低いことが望ましいので、図２に示すようにこの部分１０ｃのみを非多孔性材（ポリエチレン樹脂など）で形成することもできる。
【０００９】
これに対して、吸気ダクト１０が途中で屈曲している場合は、図３中矢印Ｂで示すように（空気流は矢印Ａで示す）、透過音は、エアークリーナ連結側１０ａから外気吸い込み側１０ｂに向かって吸気ダクト１０内を直進しようとするので、屈曲部１０ｄで吸気ダクトから漏れやすい。これを考慮して、屈曲部では中通気性部の通気性を減少させたのである。
この屈曲ダクトの場合、低通気性部、中通気性部及び高通気性部は、上述した直線状の吸気ダクトの場合と同様、単一部材から成る多孔質壁部で構成しても良いし、複数の多孔質壁部で構成しても良い。
【００１０】
【実施例】
以下、実験例及び実施例を図面を基に説明する。
（実験例）
第１の実験例では、図４に示すように、内径６６ｍｍ、長さ６５０ｍｍで、通気性が全長に亘って高（密度：７００ｇ／ｍ^２、厚さ：３ｍｍ）、中（密度：１４０００ｇ／ｍ^２、厚さ：３ｍｍ）、低（密度：２１００ｇ／ｍ^２、厚さ：３ｍｍ）及びなし（アクリルダクト）とされた四種類の吸気ダクト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄをエアークリーナ１２に取り付け、エンジンを作動させたとき発生する透過音の大きさを、吸気ダクト１５ａ〜１５ｄの左端部から上方に１０ｃｍ離れた地点イ、吸気ダクトの三等分点から上方に１０ｃｍ離れた地点ロ及びハで、それぞれ測定した。その結果を図５（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示す。
各図において、横軸はエンジンの回転数、縦軸は騒音レベルである。また、実線、細線、太い破線及び細い破線がそれぞれ吸気ダクトの通気性が大、中、小及びなしの場合に対応する。
【００１１】
図５（ａ）から明らかなように、外気吸い込み部では通気性が低い吸気ダクト程透過音が大きく、通気性が高い吸気ダクトほど透過音が小さい。
図５（ｂ）（ｃ）の太い破線及び細い破線から明らかなように、吸気ダクトの通気性が低い場合は、外気吸い込み側寄りの地点ロでの透過音の方がエアークリーナ連結側寄りの地点ハでの透過音よりも大きい。また、図５（ｂ）（ｃ）の実線から明らかなように、吸気ダクトの通気性が高い場合は、エアークリーナ連結側寄りの地点ハでの透過音の方が外気吸い込み側寄りの地点ロでの透過音よりも大きい。
【００１２】
第２の実験例では、上記通気性が全長に亘って高、中、低及びなしとされた四種類の吸気ダクトのほか、図６に示すように、通気性が外気吸い込み側の左半分では大きく、エアークリーナ連結側の右半分では小さくされた吸気ダクト１５ｅを用意した。そして、エンジンを毎分４５００回転させつつ上記実験例１と同様、地点イ、ロおよびハで透過音の大きさを測定した。この場合、各地点において、通気性のないアクリルダクトの騒音レベルを１００とした。
その測定結果は下表に示すとおりである。

【００１３】
以上の実験例１及び２から、吸気ダクトの壁を通して外部に漏れる透過音を低く抑えるには、エアークリーナに連結される端部側の通気性を低く、外気を吸い込む端部側の通気性を高く、しかもエアークリーナ側端部から外部吸い込み側端部に向かって徐々に通気性を高くすればよいことが分かった。その理由は、ダクト内の圧力の抑制及び圧力分布の均一性と、吸気音の音響パワーの距離減衰によるものと考えられる。
【００１４】
（実施例）
まず、直線状の吸気ダクトに本発明が適用された実施例を説明する。
第１実施例の吸気ダクトは、図７（ａ）（ｂ）に示すように、樹脂材料を成形して成る円筒状のダクト本体（非孔質の本体壁部）２２と、ポリエチレンテレフテレート不織布の成形体から成って断面半円形を有し、ダクト本体２２に取り付けられた通気部材（多孔質壁部）３０とから成る。
ダクト本体２２には図８（ａ）（ｂ）に示すように長手方向において中間部で、円周方向においてほぼ半円周（下半分）に亘って大きな一つのくりぬき孔２４が、その周辺に長円環状のリブ２６が形成されている。
【００１５】
通気部材３０は図９（ａ）（ｂ）に示すように、上記ダクト本体２２のくりぬき孔２４が形成された通気部材取付け部２８を覆うべく全体として長円形状で断面半円形状に湾曲している。通気部材３０の板厚は、右端部３２ａが最も厚く左端部３２ｂが最も薄く、右端部３２ａから左端部３２ｂに向かって漸減している。通気部材３０の周辺には、上記ダクト本体２２のリブ２６と同様のリブ３４が形成されている。
【００１６】
通気部材３０をダクト本体２２に取り付けるときは、円環状のスポンジ部材（不図示）を間に挟んで通気部材３０のリブ３４をダクト本体２２のリブ２６に合わせ、両部材２２、３０に振動を与えつつ双方のリブ２６、３４を互いに溶着する。これにより、吸気ダクト２０の通気性は、右端部２０ａが小さく、左端部２０ｂが大きく、右端部２０ａから左端部２０ｂに向かって漸増することになる。
【００１７】
尚、第２実施例としては、ダクト本体２２の右端部には図１１に示すように多数の小さな孔４０を形成し、中間部には図１０に示すように大きな数個の孔３８を形成し、左端部には上記くりぬき孔２４（図８（ａ）参照）を形成して、均一厚さの通気部材でこれら三つの孔２４、３８及び４０を覆っても良い。尚、図１０及び図１１のように、ダクト本体２２にあけた孔３８，４０を通気部材で多う場合は、孔と通気部材とで多孔質壁部が構成される。
【００１８】
また、通気部材のダクト本体への取り付けは、この他にも、比較的短期間の取付けで足りるのであれば、両者間に両面テープ付きのスポンジ部材及び接着剤又は粘着材を介在することができる。
これに対して、長期間の取り付けが必要な場合は、接着剤などで仮止めした状態からリベット、小ねじなどの締結部材で固定したり、超音波溶着などでスポット的に結合したり、振動溶着方式で結合することもできる。また、通気部材のダクト本体への取り付けは熱板溶着によることもできる。即ち、樹脂製のダクト本体の開口部を熱板溶着機の加熱された熱板に押し当てて溶融させ、その後熱板を除去して代わりに通気部材をダクト本体の開口部に押し当てる。すると、ダクト本体の溶融樹脂が通気部材の多孔質状となっている空隙部に流れ込み、三次元的にからみついて通気部材がダクト本体に結合される。
【００１９】
次に、長手方向中間部が屈曲し、全体がＬ字形状とされた吸気ダクトに本発明が適用された実施例を説明する。
図１２に示した第３の実施例では、ダクト本体５２は高密度ポリエチレン樹脂のブロー成形又は射出成形により作られたもので、長手方向中間部のほぼ直角な屈曲部５４と、その上端部が外気に開口する垂直部５６と、その右端部がエアークリーナに連結される水平部５８とから成る。ここでは、垂直部５６のほぼ下半分と水平部５８のほぼ左半分で、しかも屈曲部５４の外側になる部分にはくりぬき孔（図８（ａ）参照）が開けられ、その周りにリブ６０が形成されている。
【００２０】
一方、通気部材６２は撥水機能を備えたポリエチレンテレフテレート製の不織布から成り、ダクト本体５２のくりぬき孔が形成された部分を覆うべく屈曲部６４、垂直部６６及び水平部６８を備え、断面は半円形状であり、周辺にはリブ７０を備えている。通気部材６２の板厚は、垂直部６６の上端側が薄く、水平部６８の右端部６８ａが厚くされ、水平部６８の左端部６８ａでは垂直部６６の上端部６６ａと水平部６８の右端部６８ｂの平均程度にされている。また、屈曲部６４の板厚は水平部６８の左端部６８ａよりもやや厚くされている。
その結果、通気部材６２をダクト本体５２に取り付けた吸気ダクト７０の通気性は垂直部５６の上端部では大きく、水平部５８の右端部では小さく、水平部５８の左端部では中から大程度であり、屈曲部６４では中から小程度である。
【００２１】
図１３に示す第４の実施例は、通気部材８４がダクト本体７４のほぼ全長を覆っている点が上記第３の実施例とは異なる。
詳述すると、ダクト本体７４は、その上端部が外気に開放する垂直部７６と、その右端部がエアークリーナに連結される水平部７８とから成り、垂直部７６の全体と、水平部７８のほぼ全体（右端以外）で、しかも屈曲部８０の外側になる部分にはくりぬき孔があけられ、その周りにリブ８２が形成されている。
【００２２】
一方、通気部材８４は、ダクト本体７４のくりぬき孔が形成された部分を覆うべく垂直部８６と水平部８８とを備え、断面は半円形状であり、周辺にはリブ９０を備えている。通気部材８４の板厚は、垂直部８６の上端側８６ａ及び水平部８８の左端部８８ａが薄く、水平部８８の右端部８８ｂが非常に厚くされ、水平部８８の中間部８８ｃでは水平部８８の右端部８８ｂと左端部８８ａとの平均程度にされている。また屈曲部９０の板厚は垂直部８６の上端部８６ａ及び水平部８８の左端部８８ａよりも厚くされている。
その結果、通気部材８４をダクト本体７４に取り付けた吸気ダクト９０の通気性は、垂直部７６の上端部及び水平部７８の左端で大きく、水平部７８の右端部では非常に小さく、水平部７８の中間部では小から中程度であり、屈曲部９０では中程度である。
【００２３】
次に、上記第４実施例の変形例である第５の実施例を説明する。
図１５に示すように、ポリプロピレン，ポリエチレン又はポリアミドのブロー成形又は射出成形によりダクト本体９２の成形体を作る。このダクト本体９２は短い垂直部９４と長い水平部９６とから成ってＬ字形状を有し、屈曲部９８から水平部９６の左半分にかけてくりぬき孔が形成され、その周辺にリブ１００が形成されている。
【００２４】
通気部材１０２は発泡済みの多数のポリプロピレンのペレットを使用して作る。このペレットは発泡前は直径０．５から１mmであるが、発砲後は直径１から７mmになる。即ち発
泡率は２から７倍である。
この発泡済みのペレットを加圧して縮径させた後、図１７に示すように金型１０６の空所（キャビテイ）１０８内に注入する。その後キャビテイ１０８内を減圧して、発泡済みのペレットを拡張させ、８０から１２０度に加熱して融着させる。次にキャビテイ１０８内に水を注入して金型１０６を冷却し、離型後の変形を抑制する。その後金型１０６を上下に分離して通気部材１０２を金型１０６から取り出す。
【００２５】
成形された通気部材１０２は、図１６に示すように、長い水平部１１２と短い垂直部１１４とを有し、上面には斜め方向に環状のリブ１１６が形成されている。通気部材１０２の通気性は、発泡前のポリプロピレンペレットの大きさや発泡倍率、充填量、通気部材１０２の板厚などにより調整できる。
以上の構成になる通気部材１０２は、そのリブ１１６をダクト本体９２のリブ１００に合わせた状態で熱板溶着、振動溶着又は接着剤による接着などによりダクト本体９２に取り付けられ、これによって図１４に示す吸気ダクト１２０が完成する。
【００２６】
図１８から図２０に示す第６実施例では、ダクト本体１２２は前記リブ１００に代えて、図２０に示すように長手方向中間部の下面にくりぬき孔１２４が形成され、その両側部には係合突起１２６が形成されている。
一方、通気部材１３０はポリプロピレンのペレットにより成形され、図２０に示すように一定長さで断面半円形を有し、その周辺には枠状の係合部材１３２が取り付けられ、その側部には係合孔１３４が形成されている。通気部材１３０は低圧縮部とされ、係合部材１３２は高圧縮部とされている。
【００２７】
通気部材１３０のダクト本体１２２への取付けは、通気部材１３０をくりぬき孔１２４にはめて、ダクト本体１２２の係合突起１２６を通気部材１３０の係合孔内１３４に係合させて行う。
この第６実施例によれば、図１８及び図１９に示すように、通気部材１３０をダクト本体１２２に取り付けるためのリブ、及び溶着作業が不要となるので、吸気ダクト１３６をエンジンルーム内に搭載する上で有利であり、また製造コストを低減できる。
【００２８】
次に、通気性の異なる複数の通気部材を、締結部材によりダクト本体に取り付た実施例を説明する。
図２１および図２２に示す第７実施例ではＬ字形状のダクト本体１４２には垂直部１３４に一つの丸孔１３６が、水平部１３８に二つの大きな丸孔１４０、１４４が形成されている
通気部材１４６，１４８および１５０はポリエチレンテレフテレート不織布製で、長円形で断面半円形を有する点では共通している。しかし、各通気部材１４６、１４８び１５０の通気性は相互に異なり、エアークリーナ側に取り付けられる通気部材１５０が小さく、外気吸い込み側に取り付けられる通気部材１４６が大きく、屈曲部近傍に取り付けられる通気部材１４８は中間程度である。各通気部材１４６、１４８及び１５０の通気性は、ここではその板厚を変えることにより異ならせている。
【００２９】
通気部材１５０の周縁に段部１５０ａが形成されており（通気部材１４６，１４８についても同様）、図２１に示すように通気部材１５０は、ダクト本体１４２との間に環状で粘着性のないのスポンジ１５２を挟んだ後、リベット、小ねじ１５４を段部１５０ａからダクト本体１４２に貫通させることにより、ダクト本体１４２に取り付けられる。
【００３０】
尚、上記スポンジ１５２に代えて、両面粘着テープまたは両面に粘着材が塗布されたスポンジを使用しても良い。
また、第８実施例では、図２３及び図２４に示すように、上記リベット１５４に代えて、タッカ１６０により複数の通気部材１６２，１６４及び１６６をダクト本体１６８に取り付けても良い。
【００３１】
上記第７及び第８実施例によれば、所定の通気性で所定の大きさ、形状の通気部材１４６，１６２などが容易に製造できる。通気部材１４６，１６２などのダクト本体１４２、１６８への取り付けも簡単であるとともに、リブの場合のような出っ張りが生じない。また、吸気ダクト使用後に、ダクト本体１４２，１６８などと通気部材１４６，１６２などとが容易に分離できるので、これらをリサイクルすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念を説明するための説明図である。
【図２】本発明の概念を説明するための説明図である。
【図３】本発明の概念を説明するための説明図である。
【図４】第１実験例を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は第１実験例により得られたデータを示すグラフである。
【図６】第２実験例を説明するための説明図である。
【図７】（ａ）は第１実施例を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の７−７断面図である。
【図８】（ａ）はダクト本体の正面図、（ｂ）は（ａ）の８−８断面図である。
【図９】（ａ）は通気部材の正面図、（ｂ）は）（ａ）の９−９断面図である。
【図１０】第２実施例に使用するダクト本体の変形例を示す正面図である。
【図１１】第２実施例に使用するダクト本体の変形例を示す正面図である。
【図１２】第３実施例を示す正面図である。
【図１３】第４実施例を示す正面図である。
【図１４】第５実施例を示す正面図である。
【図１５】第５実施例のダクト本体の正面図である。
【図１６】第５実施例の通気部材の正面図である。
【図１７】第５実施例の通気部材を作る金型の断面図である。
【図１８】第６実施例を示す斜視図である。
【図１９】図１８における１９−１９断面図である。
【図２０】第６実施例の分解斜視図である。
【図２１】第７実施例の分解斜視図である。
【図２２】第７実施例の断面図である。
【図２３】第８実施例の斜視図である。
【図２４】図２３における２４−２４断面図である。
【図２５】従来の吸気ダクト、エアークリーナを示す平面図である。
【図２６】従来のレゾネータを示す説明図である。
【図２７】従来の吸気ダクトにおける透過音を示す説明図である。
【符号の説明】
１２ａ：低通気部 １２ｂ：中通気部 １２ｃ：高通気部
１４：エアークリーナ ２０、７０：吸気ダクト
２２、５２：ダクト本体（非孔質の本体壁部）
２４：くりぬき孔 ２６：リブ
３０、６２：通気部材（多孔質壁部）
３４：リブ ５６：垂直部
５８：水平部 ６４：屈曲部

Claims (12)

1. 外気を車両のエアークリーナ内に吸い込むために使用され、非孔質の本体壁部と、多孔質壁部とを有する吸気ダクトにおいて、
   前記吸気ダクトの内外を通気する前記多孔質壁部は、通気性が低い低通気性部と、通気性が高い高通気性部とを具備することを特徴とする車両用吸気ダクト。
2. 前記低通気性部は前記エアークリーナ側に配置され、前記高通気性部は前記外気の吸い込み側に配置されている請求項１記載の吸気ダクト。
3. 前記多孔質壁部の低通気性部と高通気性部との間に、通気性が中程度の中通気性部が形成されている請求項２記載の吸気ダクト。
4. 前記多孔質壁部は単一部材から成る請求項３記載の吸気ダクト。
5. 前記多孔質壁部は前記本体壁部の長手方向中間部に配置されている請求項４記載の吸気ダクト。
6. 前記多孔質壁部は前記本体壁部の長手方向全体に亘って配置されている請求項４記載の吸気ダクト。
7. 前記本体壁部の長手方向中間部は屈曲し、該屈曲部の外側に前記多孔質壁部が配置されている請求項４記載の吸気ダクト。
8. 前記屈曲部では、前記中通気性部上に、周辺よりも通気性が減少した減少通気性部が形成されている請求項７記載の吸気ダクト。
9. 前記多孔質壁部の低通気性部、中通気性部及び高通気性部は、該多孔質壁部の板厚さを変化させることにより形成した請求項４記載の吸気ダクト。
10. 前記多孔質壁部の低通気性部、中通気性部及び高通気性部は、前記本体壁部に形成した大きさの異なる三種類の孔に板厚一定の前記多孔質壁部を一つ取り付けることにより形成した請求項４記載の吸気ダクト。
11. 前記多孔質壁部の低通気性部、中通気性部及び高通気性部は、前記本体壁部に通気性の低い第１の通気部材、通気性の高い第２の通気部材及び通気性が中程度の第３の通気部材を取り付けることにより形成した請求項３記載の吸気ダクト。
12. 前記本体壁部の長手方向中間部は屈曲し、該屈曲部の外側に前記多孔質壁部の第２の通気部材が配置されている請求項１１記載の吸気ダクト。

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