JP4251064B2 - 音調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、車における吸気又は排気用ダクト付近に設けられ、該ダクト内を通過する気体によって生じる音を調整するための共鳴器を含んでなる音調整装置の技術分野に関する。

この様な音調整装置又はそれに類似する装置は、車の吸気音又は排気音を調整して、所望の音色を得るために、或いは、該吸気音又は排気音を極力抑えるように、主として吸気又は排気ダクトに設置されている。例えば、ダクトを通過する気体流によって、容器内の気体を振動させる共鳴器を利用したものが知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。

特許文献１に係るエンジン吸気音低減装置によれば、吸気用のダクト内に複数の共鳴器を付設することによって、複数の周波数帯域に跨るエンジン吸気音を効果的に低減可能であるとされている。

また、非特許文献１に係る可変共鳴型消音器によれば、共鳴器の吸気口の断面積や容器の容積等を可変とすることによって、複数の周波数帯域に対する消音効果が得られるとされている。

特開２０００−１１０６７９号公報 実開平６−５８１５１号公報

しかしながら、係る装置は、以下に示す問題点を有する。

即ち、特許文献１に係るエンジン吸気音低減装置における各共鳴器は、予め設定された共鳴周波数で共鳴を行うのみであるから、音を低減又は調整可能な周波数帯域には限界がある。また、音を低減又は調整可能な周波数帯域を広範囲とするために共鳴器の設置数を増やすことは、設置スペースの問題があって実践上不可能である。

また、非特許文献１に係る可変共鳴型消音器においては、共鳴周波数が可変であっても、常に消音可能とされる周波数帯域は一つであり、同時に複数の周波数帯域に効果を及ぼすことは殆ど不可能である。

エンジンの吸気（排気）音は、一般的に複数の周波数成分を有し、更にこれらがエンジンの運転状況に応じて絶えず変化しているのが普通である。即ち、上記した装置では、エンジンの運転状況に応じて音を調整し、吸気（排気）音を所望の音色とするには不十分であるという技術的問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、エンジンの吸気（排気）音を所望の音色とすることが可能な音調整装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る音調整装置は、車における吸気又は排気用のダクトに連通して設けられ、該ダクト内を通過する気体によって生じる音を調整する音調整装置であって、前記ダクトに連通口を介して連通する空洞で前記気体が共鳴する際の共鳴周波数が夫々可変であると共に該共鳴周波数が相互に異なる値をとることが夫々可能に構成され、少なくとも一つが、前記空洞を規定すると共に（i）前記連通口からの前記気体の流れに沿った方向の前記空洞の長さと（ii）該流れに沿った方向に交わる方向における前記空洞の断面積又は前記連通口の断面積とが、前記長さが大きくなると同時に前記断面積が小さくなるように且つ前記長さが小さくなると同時に前記断面積が大きくなるように夫々可変に構成された第１室と、該第１室内において前記流れに沿った方向に延びる軸を中心に回転可能であると共に前記断面積を可変とする周波数制御板とを有してなる複数の共鳴手段と、前記車におけるエンジンの運転状態に応じて前記複数の共鳴手段の夫々における前記共鳴周波数を制御すると共に、前記少なくとも一つにおいて前記共鳴周波数を制御するに際しては、前記周波数制御板を前記軸を中心に回転させ、前記断面積を変化させる制御手段とを具備することを特徴とする。

係る音調整装置における「車」とは、内燃機関を使用するエンジンを備えるものである。この種の車には、当該エンジンに空気を送り込む吸気用のダクト又はエンジンによる燃焼工程によって生じるガスを排出する排気用のダクトが設けられている。尚、「吸気用又は排気用ダクトに連通して設けられ」とは、ダクトに直接接続されている場合の他、以下に説明する如き本発明に係る効果を付与し得る限りにおいて、ダクトに連通するいずれの箇所に設けられてもよい趣旨である。

本発明に係る「共鳴手段」は、例えば共鳴器であり、ダクト内を通過する気体流によって共鳴状態を呈し、その共鳴周波数に相当する吸気（排気）音を低減、又は調整することが可能なもの全てを包括する。本発明において、係る共鳴手段は共鳴周波数が可変であり、且つ複数設置される。

これら共鳴手段の共鳴周波数は、本発明に係る制御手段によって制御されている。ここで述べる「制御手段」は、エンジンの運転状態に応じて共鳴周波数を制御するものであり、「エンジンの運転状態」とは、例えば、エンジン回転数、スロットル開度等、ダクト内の音が変化し得るエンジンの物理的、電気的な状態全てを含む概念である。更に、「エンジンの運転状態」とは、これらの運転状態により主に決定される、何らの音調整装置や消音装置等を設けない場合にダクトから発生し得る騒音或いは音を、間接的に意味するものと考えてもよい。

また、等しい音色を有する音であっても、車の感度によって、運転者への音の伝わり方が異なる場合がある。その様な場合には、予め車の感度に応じた補正が行われる様に制御手段が構成されていてもよい。その様な補正を伴う制御であっても無論本発明に係る制御の範疇である。この様な制御の条件は、経験的、実験的、又はシミュレーション等によって得られたものが予め制御手段に与えられている。例えば、スロットル開度とエンジン回転数の相関で表されるマップ上に、各共鳴手段の共鳴周波数制御条件等が指定されていてもよい。

車は、車種によって要求される吸気（排気）音は様々である。例えば、スポーツ性を要求される車種では、エンジンの回転次数に対応した音色の創出が必要になる。ここで述べる「エンジンの回転次数」とは、エンジンの回転数と、振動数との比である。例えば、一般的な６気筒４サイクルエンジンの場合、クランクシャフトが２回転する間に６回の爆発が生じるから、３次の爆発音が最も大きい音の成分となる。この３次の爆発音と、２次高調波の爆発音、即ち６次の爆発音との音圧が、エンジン回転数に応じてリニアな特性であると、スポーツ性を有する車種には好適な音色となると言われている。他方で、高級乗用車では、騒音を極力抑えることが要求される場合もある。このような場合に、吸気音や排気音を消音或いは低減することも、本発明に係る音調整装置における「音調整」の範疇に属するものである。

本発明に係る音調整装置の動作時において、制御手段は、共鳴手段を制御し、エンジンの運転状態に応じて、吸気（排気）音の複数の周波数成分を同時に低減又は調整することが可能である。従って、エンジンの運転状態に応じて所望の音色の吸気（排気）音を得ることができる。

ここで、本発明に係る音調整装置において、複数の共鳴手段のうち少なくとも一つは、空洞を規定すると共に（i）連通口からの気体の流れに沿った方向の空洞の長さと（ii）該れに沿った方向に交わる方向における空洞の断面積又は連通口の断面積とが夫々可変に構成された第１室を有している。

一般的に、共鳴手段において、ある一つの共鳴周波数決定要素の変化量又は変化の方向と、それによって得られる共鳴周波数値との間には一定の関係がある。従って、可変となる共鳴周波数決定要素が複数あれば、それらの値を制御することによって、共鳴周波数の選択範囲は一層広がることとなる。尚、ここで述べる「変化の方向」とは、例えば、共鳴周波数決定要素値を大きい方向に変化させるのか、小さい方向に変化させるのかといった趣旨に基づく「方向」である。調整或いは低減させようとする音は、多様な周波数成分を有することが多いが、本発明に係る音調整装置によれば、そのような複雑な周波数成分の夫々に対応するような共鳴周波数を簡便に得ることが可能となる。

また、本発明に係る音調整装置において、第１室は、上述した長さが大きくなると同時に上述した断面積が小さくなるように且つ当該長さが小さくなると同時に当該断面積が大きくなるように構成されている。

このように「空洞の長さ」及び「断面積」を共鳴周波数可変要素として有する共鳴手段において、この空洞の長さの小大及び断面積の大小は、夫々共鳴周波数の高低に対応する。従って、係る構成においては、各共鳴周波数決定要素の変化量が微小であっても、共鳴周波数は、高く又は低くなる方向に激しく変化することとなる。この様な激しい変化によって、共鳴周波数の制御可能範囲が広がり、且つ制御手段の制御目標たる共鳴周波数に対する追従速度が高まる効果が得られる。従って、本発明に係る音調整装置は、複雑且つ高速な吸気（排気）音変化に対して優れた効果を発揮する。

ここで特に、本発明に係る音調整装置において、第１室を有する少なくとも一つの共鳴手段は、当該第１室内において上述した流れに沿った方向に延びる軸を中心に回転可能であると共に上述した断面積を可変とする周波数制御板を更に有しており、更に、この少なくとも一つの共鳴手段において共鳴周波数を制御するに際し、制御手段は、係る周波数制御板を当該軸を中心に回転させ、当該断面積を変化させる。本発明に係る音調整装置では、このようにして共鳴周波数が変化する。

このように、本発明の音調整装置によれば、前述の「空洞の長さ」及び「断面積」の変化が、軸の回転に連動した周波数制御板の回転によって同時に行われる。従って、これら二要素を個別に可変とするための仕組みを必要とせず、経済的且つ効率的である。

尚、本態様における「周波数制御板」の形状、材質は本態様に係る効果が担保される範囲においては自由であり、従って、軸の回転量と断面積の変化量との関係は線形、非線形を問わず自由である。

本発明に係る音調整装置の一の態様において、前記第１室は、略円筒形状を有し、前記連通口に対向する側における円筒状側面の少なくとも一部において、前記連通口からの前記流れに沿った方向の距離が複数段階に渡って又は連続的に変化するように切り欠かれている。
ここで、本態様における「切り欠かれて」いる部分は、周波数制御板によって、上記断面積が小さく又は大きくなるのに従い、上記「空洞の長さ」が長く又は短くなる様に形成されており、その関係が維持される範囲において形状は自由である。
尚、係る態様においては、「切り欠かれて」いる部分によって、「空洞の長さ」が一意に定義できない場合が生じ得る。この様な場合であっても、当該「空洞の長さ」の範疇に属する値を可変とすることによって共鳴周波数の変化が得られる限りにおいては、当該値を「空洞の長さ」と定義しても構わない。

また、本発明に係る音調整装置の他の態様において、前記少なくとも一つの共鳴手段は、前記連通口と対向する側に前記第１室に連通する第２室を更に有する。

この様な共鳴手段の一つに、ヘルムホルツレゾネータがある。このヘルムホルツレゾネータは、前記第１室に相当する首部と、前記第２室に相当する共鳴室を有する共鳴器である。ヘルムホルツレゾネータにおいては、前述した「空洞の長さ」及び「断面積」は、連通口から共鳴室までの距離、及び首部の断面積と言い換えることができる。

本態様に係る共鳴器においては、第２室の容積を変化させることによっても共鳴周波数を変化させることが可能である。従って、上述した様な、共鳴周波数を可変とする際に、この第２室の容積を予め適切に設定しておくことによって、共鳴周波数の可変範囲を所望の値とすることが容易である。

また、本発明に係る音調整装置の他の態様において、前記複数の共鳴手段のうち、第１の共鳴手段は、第２の共鳴手段に少なくとも部分的に収容されており、前記第１及び第２の共鳴手段は夫々、相互に同軸に配置されており内部に前記空洞を規定する筒状部材を含んでなる。

本発明に係る音調整装置は、吸気又は排気用のダクトに連通して設けられるが、既に述べた様に設置スペースには制約がある。従って、当該音調整装置の構成要素たる複数の共鳴手段に一部でも共有空間があることによって、設置効率の面で高い効果が得られる。本態様においては、二つの共鳴手段が夫々同軸の筒状部材を有しているため、効率良く共有空間を得ることが可能である。

また、本発明に係る音調整装置の他の態様において、前記制御手段は、前記複数の共鳴手段の夫々における前記共鳴周波数を相互から独立して制御する。

車の吸気（排気）音は複雑な周波数成分を有することは既に述べた通りであるが、複数の共鳴手段を全て一律の制御条件で制御すると、所望の音調整効果が得られない場合がある。極端な例を挙げれば、ある音成分のみを調整し、他の音成分に対しては調整したくない場合等である。この様な場合、本態様によれば個々の共鳴手段が独立に制御されるため、極めて詳細な音の調整が可能となる。

また、本発明に係る音調整装置の他の態様において、前記制御手段は、前記複数の共鳴手段の夫々における前記共鳴周波数を相互に連動して制御する。

この様な制御が行われた場合、各共鳴手段を制御する制御手段にかかる負荷は、各共鳴手段が個別に制御される場合と比較して著しく軽減される。制御するべき周波数成分の、エンジンの運転状態（例えばエンジン回転数）に対する特性は、事前に取得することが可能な場合が多い。この様な場合には、各共鳴手段の共鳴周波数が、当該特性に基づく相関関係を保って変化する様に夫々の共鳴手段を設計することにより、所望の音調整効果を得ることができる。

例えば、前述の周波数制御板及び円筒状側面に設けられた切り欠きの形状を調整することによって係る効果は得られるものである。また、上述した様に、個々の共鳴手段が、相互に同軸に配置された筒状部材を有する場合には、軸の回転のみによって、係る連動制御を好適に実施することができる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。

＜第１実施形態＞
先ず、本発明の第１実施形態に係る音調整装置１０の構成について、図１を参照して説明する。ここに、図１は、音調整装置１０のブロック図である。

図１において、音調整装置１０は、不図示のエンジンに対して空気を供給する吸気ダクト１００内で発生する吸気音を調整する装置である。音調整装置１０は、第１共鳴器２０、第２共鳴器３０、駆動装置４０、及び制御装置５０から大略構成されている。

第１共鳴器２０は、首部２１及び共鳴室２２を備える断面視凸型の共鳴器であり、内部に首部３１及び共鳴室３２を備える断面視凸型の第２共鳴器３０を収容している。

首部２１及び首部３１は、中心軸を等しくする円筒形状を有しており、その一方の端面は、同一平面を構成する連通口２３及び連通口３３を介してそれぞれ吸気ダクト１００と通気が保たれている。共鳴室２２及び共鳴室３２は、それぞれ首部２１及び首部３１よりも大きい容積を有する箱体であり、それぞれ内部の空洞部分が首部２１及び首部３１へと連続的に繋がり、一つの空洞を形成している。

第１共鳴器２０、及び第２共鳴器３０は、所謂ヘルムホルツレゾネータであり、連通口の面積、連通口から共鳴室までの距離（即ち、首部の長さ）、及び首部と共鳴室とを併せた空洞部分の容積によって、共鳴周波数が変化する。尚、首部２１、及び首部３１の詳細な構成については後述する。

駆動装置４０は、アクチュエータ４１、及びシャフト４２を備え、第１共鳴器２０及び第２共鳴器３０の共鳴周波数を変化させるための装置である。アクチュエータ４１は、不図示の電源によって動力が供給されており、後述する制御装置５０による制御によってシャフト４２を回転させる。シャフト４２は、第１共鳴器２０、及び第２共鳴器３０における前述の中心軸と等価であり、一端がアクチュエータ４１の不図示のドライブシャフトと連結し、他端は連通口３３の中心部に達している。尚、シャフト４２の詳細については後述する。

制御装置５０は、駆動装置４０を制御して、第１共鳴器２０及び第２共鳴器３０の共鳴周波数を制御する装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２、及びＲＡＭ（Random Access Memory）５３を備える。

制御装置５０は、不図示のエンジン回転数計及びスロットル開度計等と接続されており、一定のタイミングクロックに従って、エンジンの回転数及びスロットル開度を監視している。こうして得られるエンジンの回転数情報及びスロットル開度情報は、一旦ＲＡＭ５３に格納される。ＲＯＭ５２には、エンジンの回転数及びスロットル開度に応じた第１共鳴器２０及び第２共鳴器３０の共鳴周波数制御値が、それらに対応するアクチュエータ４１の制御回転角マップとして予め記憶されている。また、音調整装置１０を搭載する不図示の車は、特有の感度を有している。従って、ＲＯＭ５２には、この感度に対応する、上記制御回転角マップに記憶される各制御回転角を補正する回転角補正情報も記憶されている。

ＣＰＵ５１は、一定のタイミングクロック毎に、ＲＡＭ５３からエンジンの回転数情報及びスロットル開度情報を取得し、ＲＯＭ５２に記憶された制御回転角マップからアクチュエータ４１の制御回転角を取得した後、更に回転角補正情報に基づいた補正を行って最終的な制御回転角を演算し、駆動装置４０を駆動制御する。

次に、第１共鳴器２０及び第２共鳴器３０の詳細構成について、図２を参照して説明する。ここに、図２は、図１における点線枠内を拡大した、首部２１及び首部３１の斜視図である。尚、図１と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を省略する。

図２において、筺体２４は、首部２１の筺体であり、両端面が開口した円筒形状を有している。筺体２４内には、首部３１の筺体である筺体３４が収容されている。筺体２４及び筺体３４における吸気ダクト１００側の端面は、半円形の遮蔽板２５で覆われている。この遮蔽板２５によって覆われない開口部が、それぞれ連通口２３及び連通口３３となる。遮蔽板２５は、筺体２４及び筺体３４とのそれぞれの接触点において十分に気密が保たれており、従って、首部２１及び首部３１は、連通口２３及び連通口３３を介してのみ吸気ダクト１００との通気が可能である。

筺体２４及び筺体３４の共鳴室側の端面外周は、連通口２３及び連通口３３の円弧状の外周下方に位置する部分が、当該連通口の側（即ち、図中上方向）に向かって切れ上がっている。このため、この切れ上がり部分においては、共鳴室側の端面外周から、連通口の外周までの距離が連続的に変化している。また、共鳴室側の端面外周において、切れ上がりが形成されていない部分、即ち遮蔽板２５の外周下方に相当する部分は、遮蔽板２５の外周と平行な円弧状に形成されており、従って、この切れ上がり部分の始端及び終端において、筺体２４及び筺体３４は不連続な外観を有している。

筺体２４及び筺体３４の中心軸であり、筺体３４を貫通するシャフト４２の上端部には、シャフト４２と直角をなし、筺体２４の端面の半径と等しい長さを有する補助シャフト４３の一端が固定されている。補助シャフト４３は、後述する周波数制御板を筺体内において回転させるためのシャフトである。

筺体２４及び筺体３４は、共鳴周波数を可変とするための周波数制御板２６及び周波数制御板３５を備えている。ここで、図３及び図４を参照して、周波数制御板について説明する。ここに、図３は、第１共鳴器２０における周波数制御板２６を説明する斜視図であり、図４は、第２共鳴器３０における周波数制御板３５を説明する斜視図である。

図３において、周波数制御板２６は、被覆板２７及び周波数調整板２８を備える薄い板状部材である。被覆板２７は、筺体２４の端面と直径を等しくする円から、筺体３４の端面に相当する同心円を切り抜き、更に半分に分割した形状、即ち半円環状の板材である。被覆板２７の、直線状の端部の一方には、被覆板２７と直角をなす周波数調整板２８が形成されている。周波数調整板２８は、筺体２４における両端面間の最大距離よりもやや長く、下方に向かって伸長している。周波数制御板２６は、被覆板２７が遮蔽板２５に接触する様な状態で、筺体２４に収容される。

図４において、周波数制御板３５は、被覆板３６及び周波数調整板３７を備える薄い板状部材である。被覆板３６は、筺体３４の吸気ダクト１００側の端面と等しい直径を有する半円形の板状部材である。被覆板３６の直線状の端部には、中心から外周円までの半径分の長さに渡って、被覆板３６と直角をなし、下方に向かって伸長した周波数調整板３７が形成されている。周波数調整板３７の長さは、筺体３４の両端面間の最大距離よりもやや長くなっている。周波数制御板３５は、被覆板３６が遮蔽板２５に接触する様な状態で筺体３４に収容される。

再び図２において、補助シャフト４３は、シャフト４２との固定端とは異なる端部付近において、被覆板２７の、周波数調整面２８の形成されていない方の端部に固定されている。更に、補助シャフト４３は、シャフト４２との固定端付近において、被覆板３６の直線状の端部における、周波数調整板３７が形成されていない部分と固定されている。係る構成において、補助シャフト４３が、シャフト４２の回転に伴ってシャフト４２と一体に回転すると、周波数制御板２６、及び周波数制御板３５も一体となって回転する。

周波数調整板２８の内側の側端部は筺体３４の外壁に当接し、外側の側端部は一部が筺体２４の内壁と当接する。この筺体２４の内壁と当接する周波数調整板２８の側端部の長さ（即ち、首部２１の首部長）は、筺体２４の共鳴室側の端面外周に形成された前述の切れ上がりのため、シャフト４２の回転に伴って徐々に変化する。また、シャフト４２の回転に伴って、周波数制御板２６が回転すると、被覆板２７は、連通口２３の一部を覆う。この際、被覆板２７は、遮蔽板２５と気密を保って回転するため、この様に連通口２３が覆われた状態では、連通口２３の面積が減少する。

周波数調整板３７の外側の側端部は、一部が筺体３４の内壁と当接する。この筺体３４の内壁と当接する周波数調整板３７の側端部の長さ（即ち、首部３１の首部長）は、筺体３４の共鳴室側の端面外周に形成された前述の切れ上がりのため、シャフト４２の回転に伴って徐々に変化する。また、シャフト４２の回転に伴って、周波数制御板３５が回転すると、被覆板３６は、連通口３３の一部を覆う。この際、被覆板３６は、遮蔽板２５と気密を保って回転するため、この様に連通口３３が覆われた状態では、連通口３３の面積が減少する。

即ち、音調整装置１０では、シャフト４２の回転に伴い、第１共鳴器２０、及び第２共鳴器３０のそれぞれの共鳴周波数が同時に変化することとなる。更に、その共鳴周波数は、２つのパラメータ、即ち、連通口２３及び連通口３３の面積と、首部２１及び首部３１の首部長とによって決定されるものである。従って、周波数調整板２６、周波数調整板３５、筺体２４及び筺体３４の形状を最適化することにより、シャフト４２の回転一つで多様な共鳴周波数を得ることが可能となっている。

尚、各筺体内における遮蔽板２５と対向する空間は、周波数調整板２８及び周波数調整板３７と同様の形状を有する固定板などで仕切られて（即ち、空気が連通口２３から流れ込まない空間とされて）いてもよいし、何も設けられずに空洞となって（即ち、空気が連通口２３から斜めに流れ込む空間とされて）いてもよい。

本実施形態において、第１共鳴器２０及び第２共鳴器３０は、シャフト４２の回転量に対して共鳴周波数が激しく変化する様に構成されている。そのことを、図５を参照して説明する。ここに、図５は、シャフト４２の回転量と、各共鳴器における首部長Ｌ及び連通口面積Ｓとの関係を示す図である。

図５に示す様に、本実施形態においては、シャフト４２の回転によって首部長Ｌが増大するに伴い、連通口面積Ｓは逆に減少する。係る関係を有する様に、前述の筺体側面の切れ上がり、及び周波数調整板の取り付け位置が決定されている。

第１共鳴器２０において、首部長をＬ_１、連通口面積をＳ_１、容積をＶ_１とし、第２共鳴器３０において、首部長をＬ_２、連通口面積をＳ_２、容積をＶ_２とすると、第１共鳴器２０における共鳴周波数Ｆ_１、及び第２共鳴器３０における共鳴周波数Ｆ_２は夫々下記（１）及び（２）式で表される。ここに、ｃは音速である。

［数１］
Ｆ_１＝ｃ／２Π・（Ｓ_１／（Ｌ_１・Ｖ_１））^１／２・・・・・（１）

［数２］
Ｆ_２＝ｃ／２Π・（Ｓ_２／（Ｌ_２・Ｖ_２））^１／２・・・・・（２）
即ち、本実施形態において、首部長及び連通口面積は夫々、シャフト４２の回転に伴って共鳴周波数を同じ方向に変化させる様に変化する。従って、本実施形態に係る音調整装置１０は、シャフト４２の回転量に対して共鳴周波数を激しく変化させることができ、共鳴周波数の可変範囲を広範囲化すると共に、任意の共鳴周波数に対する追従速度を向上させる効果を有する。

続いて、本実施形態の動作について、図６を参照して説明する。ここに、図６は、本実施形態に係るエンジンの吸気音の特性を例示するグラフである。

図６において、横軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）、縦軸は音圧レベル（任意単位）である。また、同図においては、エンジン爆発音の３次数成分及び６次成分のみが示されている。実線で描かれた部分は、何ら対策を施さない場合の特性曲線であり、点線で描かれた部分が、音調整装置１０によって調整された後の特性曲線である。尚、エンジンの回転数は、爆発の次数が決まれば周波数と等価であるから、以降の説明では、その都度、適宜いずれかを使用することとする。

同図に示す様に、吸気音は、吸気ダクト１００内おける音の伝播特性によって、ある周波数、即ち３次成分ではＹ_１，・・・Ｙ_ｎ（Ｈｚ）、６次成分ではＸ_１，・・・Ｘ_ｎ（Ｈｚ）において、その音圧が変化している（実線部分で示す）。音調整装置１０では、制御装置５０が駆動装置４０を制御し、エンジンの回転数に合わせて、アクチュエータ４１を動かし、シャフト４２を回転させる。この回転に伴い共鳴周波数は変化し、当該共鳴周波数の音が吸収されることによって、エンジンの吸気音は図中点線で示される特性曲線に近づけられる。第１共鳴器２０は、エンジン爆発音の３次成分に、第２共鳴器３０は、エンジン爆発音の６次成分にそれぞれ対応しており、周波数制御板２６、周波数制御板３５、筺体２４及び筺体３４の形状は、シャフト４２の回転に伴い、この様な共鳴周波数変化が生じる様に予め決定されている。また、吸気音の特性によっては、第１共鳴器２０及び第２共鳴器３０による共鳴が不要である場合も生じ得る。この様な場合には、被覆板２７及び被覆板３６が連通口２３及び連通口３４をそれぞれ完全に覆う様にシャフトを回転させる。この様な状態では、連通口自体が消失するので、吸気（排気）ガスのダクトからの流入は止まり、共鳴は生じない。

本実施形態では、この様にして音を調整し、所望の音色を創出している。尚、ここではエンジン爆発音の二つの次数成分を音調整の対象としたが、無論より多くの成分に対して音調整を行うことも可能である。

＜第２実施形態＞
上述の第１実施形態においては、シャフト４２の回転に伴って、第１共鳴器２０及び第２共鳴器３０の共鳴周波数が同時に、一定の相関関係をもって変化するが、無論これら複数の共鳴器を個別に回転制御しても良い。より具体的には、シャフト４２を、周波数制御板２６と周波数制御板３５との夫々に対して別々に設ける様に構成してもよい。この様な構成を有する、本発明の第２実施形態について、図７を参照して説明する。ここに図７は、本実施形態に係る音調整装置６０のブロック図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。

第１共鳴器２０には、第１シャフト６３が貫通している。この第１シャフト６３は、第１アクチュエータ６２の図示せぬドライブシャフトに固定されており、第１実施形態におけるシャフト４２と同様に、第１共鳴器２０の周波数制御板２６を回転させるためのシャフトである。また、第１シャフト６３の内部には、第１シャフト６３と中心軸を等しくする第２シャフト６６が貫通している。第２シャフト６６は、第２アクチュエータ６５の図示せぬドライブシャフトに固定されており、第１実施形態におけるシャフト４２と同様に、第２共鳴器３０の周波数制御板３５を回転させるためのシャフトである。

本実施形態において、第１アクチュエータ６２は、第１制御装置６１に、第２アクチュエータ６５は、第２制御装置６４によって夫々制御されている。この第１制御装置６１及び第２制御装置６４の内部構成は、第１実施形態における制御装置５０と同等である。

係る構成の下、第１制御装置６１と第２制御装置６４は、夫々別個の制御条件に基づいてアクチュエータの回転角を制御する。その結果、周波数制御板２６と周波数制御板３５は非同期に回転することとなる。従って、より精密に吸気ダクト１００内の吸気音を調整することが可能である。

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う音調整装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係る音調整装置１０のブロック図である。 図１において点線枠内を拡大した首部２１及び首部３１の斜視図である。 同実施形態に係る周波数制御板２６の斜視図である。 同実施形態に係る周波数制御板３５の斜視図である。 同実施形態に係るシャフト４２の回転量と首部長及び連通口面積との関係を示す図である。 同実施形態に係るエンジンの吸気音の特性を例示する図である。 本発明の第２実施形態に係る音調整装置６０のブロック図である。

符号の説明

１０…音調整装置、２０…第１共鳴器、２１…首部、２２…共鳴室、２３…連通口、２４…筺体、２５…遮蔽板、２６…周波数制御板、２７…被覆板、２８…周波数調整板、３０…第２共鳴器、３１…首部、３２…共鳴室、３３…連通口、３４…筺体、３５…周波数制御板、３６…被覆板、３７…周波数調整板、４０…駆動装置、４１…アクチュエータ、４２…シャフト、４３…補助シャフト、５０…制御装置、５１…ＣＰＵ、５２…ＲＯＭ、５３…ＲＡＭ、６０…音調整装置、６１…第１制御装置、６２…第１アクチュエータ、６３…第１シャフト、６４…第２制御装置、６５…第２アクチュエータ、６６…第２シャフト。

Claims (6)

1. 車における吸気又は排気用のダクトに連通して設けられ、該ダクト内を通過する気体によって生じる音を調整する音調整装置であって、
   前記ダクトに連通口を介して連通する空洞で前記気体が共鳴する際の共鳴周波数が夫々可変であると共に該共鳴周波数が相互に異なる値をとることが夫々可能に構成され、少なくとも一つが、前記空洞を規定すると共に（i）前記連通口からの前記気体の流れに沿った方向の前記空洞の長さと（ii）該流れに沿った方向に交わる方向における前記空洞の断面積又は前記連通口の断面積とが、前記長さが大きくなると同時に前記断面積が小さくなるように且つ前記長さが小さくなると同時に前記断面積が大きくなるように夫々可変に構成された第１室と、該第１室内において前記流れに沿った方向に延びる軸を中心に回転可能であると共に前記断面積を可変とする周波数制御板とを有してなる複数の共鳴手段と、
   前記車におけるエンジンの運転状態に応じて前記複数の共鳴手段の夫々における前記共鳴周波数を制御すると共に、前記少なくとも一つにおいて前記共鳴周波数を制御するに際しては、前記周波数制御板を前記軸を中心に回転させ、前記断面積を変化させる制御手段と
   を具備することを特徴とする音調整装置。
2. 前記第１室は、略円筒形状を有し、前記連通口に対向する側における円筒状側面の少なくとも一部において、前記連通口からの前記流れに沿った方向の距離が複数段階に渡って又は連続的に変化するように切り欠かれている
   ことを特徴とする請求項１に記載の音調整装置。
3. 前記少なくとも一つの共鳴手段は、前記連通口と対向する側に前記第１室に連通する第２室を更に有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音調整装置。
4. 前記複数の共鳴手段のうち、第１の共鳴手段は、第２の共鳴手段に少なくとも部分的に収容されており、
   前記第１及び第２の共鳴手段は夫々、相互に同軸に配置されており内部に前記空洞を規定する筒状部材を含んでなる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の音調整装置。
5. 前記制御手段は、前記複数の共鳴手段の夫々における前記共鳴周波数を相互から独立して制御する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の音調整装置。
6. 前記制御手段は、前記複数の共鳴手段の夫々における前記共鳴周波数を相互に連動して制御する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の音調整装置。

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