JP4587773B2 - 内燃機関を搭載した自動車における騒音伝達のための装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載の前提条件による内燃機関（分離壁を設けて内部を音響流入室と音響流出室とに分離され前記音響流入室は内燃機関に取り付けられた装置の一つに連結され前記音響流出室は乗客室に連結された箱体と、前記音響流入室と音響流出室にまたがって延びる振動部材とを備えた内燃機関）を搭載した自動車における騒音伝達装置に関する。

特許文献１に自動車における騒音構成のための装置が記載されており、該装置は自動車の内部空間における騒音レベルおよび騒音特性を内燃機関の運転状態に応じて構成するためのものである。これにより、乗客室は騒音遮断されているに拘わらず、特にスポーツ車においては重要とされる感覚的な知覚である自動車のエンジン音の感じが運転者に伝えられる。

前記特許文献１に開示されている自動車における騒音構成のための装置は、分離壁によって２つの部屋に分割された箱体を含み、第１の部屋は内燃機関の吸気通路に連結されて該吸気通路内の圧力が作用し、前記分離壁によって仕切られた第２の部屋は連結管によって乗客室に連結されている。分離壁によって仕切られた両部屋間の圧力伝達のために、両部屋にまたがって延び軸周りに揺動可能に軸受けされた板弁状に形成された振動部材が設けられ、該振動部材は、その片側部分は吸気通路に連通した部屋内で揺れ、他側部分は乗客室に連通された部屋内で揺れるようになっている。吸気通路に連通した部屋には吸気圧力が作用し、吸気通路の動的な圧力変動が前記板弁部材に伝わる。該板弁部材は揺動可能に支持されているので、板弁部材の運動は分離壁で仕切られているために吸気通路の圧力が作用することのない分離部屋に伝えられる。したがって、前記圧力変動は唯単に乗客室に伝えられ、そこで望ましい騒音を発生させる。

上記の装置は受動システムであって、構造に適合する範囲内の限られた狭い限度においてのみ騒音に影響を与えることが可能である。騒音をさらに適合させるには非常に高価な電子的増幅、変調が必要となる。

ＤＥ １０２ １２ ２５７ Ａ１

本発明は、この問題点に鑑み、構造的に簡単に製作できる内燃機関を搭載した自動車における騒音伝達のための装置で、走行中の内燃機関の騒音を伝達すべき騒音に適合させることができる装置を提供するものである。

この課題は本発明の請求項１に記載の特徴（前記振動部材（１３）の振動状態を調節するためのアクチュエータ（１９、２０）が設けられ、該アクチュエータ（１９、２０）は内燃機関（２）の運転状態を表す量の関数に基づいて前記装置の構成部品に影響を及ぼすとともに、前記１のアクチュエータ（２０）は、前記音響流入室（１１）の容積を不変に保ちつつ、前記乗客室（４）に連結された音響流出室（１２）のうち前記振動部材（１３）によって前記乗客室（４）から分離された側の部屋を仕切る仕切り壁を移動させて該音響流出室の容積が変化されるように調節できるアクチュエータであることを特徴とし、具体的には、前記振動部材（１３）の振動状態を調節するための少なくとも第１のアクチュエータ（１９）と第２のアクチュエータ（２０）が設けられ、前記第１アクチュエータ（１９）は振動部材（１３）のバネ定数或は減衰特性を変えるアクチュエータ（１９）であり、前記第２のアクチュエータ（２０）は、前記音響流出室（１２）の容積を変化させるアクチュエータであり、第１及び第２のアクチュエータ（１９、２０）は夫々、内燃機関（２）の運転状態を表す量の関数に基づいて、前記振動部材（１３）のバネ定数或は減衰特性と、前記音響流出室（１２）の容積とを増減させるように調節されること）によって解決される。それ以下に続く請求項は上記目的にかなったさらなる実施形態を与えるものである。

本発明の内燃機関を搭載した自動車における騒音伝達のための装置は箱体の内部に分離壁を有し、該分離壁によって前記箱体は内部が２つの部屋に分けられ、それらが音響流入室と音響流出室になる。この音響流入室は内燃機関の装着された装置（該装置は好ましい実施例では内燃機関の吸気通路である）に連結され、一方音響流出室には乗客室あるいは乗客室に騒音を伝達するのに好都合なところに開口する音響伝達通路が接続される。前記音響流入室と音響流出室にまたがって振動部材が延び、該振動部材は音響流入室の圧力変動によって振動が起こされ、この振動は音響流出室に伝わり、さらに乗客室に導くことができる。前記音響流入室と音響流出室間の分離壁は、これら両部屋部分をベース圧力に関して連結する圧力継ぎ手の役目を果たすことになるのであるが、このことは、通常は正常圧力状態が支配的である音響流入室における超過圧力分が音響流出室に伝わらないという利点がある。

騒音特性に影響を与えるために調節可能なアクチュエータが設けられ、該アクチュエータは夫々、内燃機関運転時において、少なくとも内燃機関の運転状態を表す量に応じて（内燃機関の運転状態を表す量の関数に基づいて）、前記振動部材のバネ定数或は減衰特性と、前記音響流出室の容積とを増減させるように調節される。このようにして、運転時において前記アクチュエータは前記振動部材のバネ定数に与える影響に応じて振動部材の振動状態が変えられる。例えば、１のアクチュエータによって箱体の内部空間容積、特に音響出口部屋の容積が変えられる。音響出口部屋の気体容積の変化は振動部材の振動状態に直接に影響し、気体容積が小さいとバネ定数が大きくなって固有振動数が高くなり、気体容積が大きいとバネ定数が小さくなって固有振動数が低くなる。固有振動数が変化すると伝達される騒音の特性が変化する。

振動部材の振動状態に影響を与える他の可能性としては、揺動可能に支持された振動板弁の回転に対するバネ定数に直接に影響を与える方法があり、例えば、振動部材の揺動中心軸に作用して影響を与えることである。これは例えば前記もう１つのアクチュエータの作動によって振動質量を変えることによって可能である。また、振動部材の減衰の大きさを変えることも可能で、これによって同様に振動状態が影響を受ける。

前記振動部材の振動状態を変更、調節するのに用いられる内燃機関の運転状態を表す量としては、内燃機関の回転数が目的にかなう対象となる。振動状態をエンジン回転数の関数として調節して適合させることにより、これまで通常もっぱら行なわれてきた受動システムによるものに較べて、騒音強化若しくは騒音特性の変更を行なうことができる。エンジン回転数に加え、あるいは択一的に内燃機関の運転状態を表す他の量、例えばエンジンの負荷を考慮することも可能である。

振動状態を変更、調節するための１あるいは複数のアクチュエータは、液圧式、空圧式、電気式、機械式、あるいはその他の方法で変更、調節することができるし、またそうしてもよい。特に、吸気通路あるいは排気通路の圧力をアクチュエータに作用させることにより、内燃機関とアクチュエータとの直接的な連結が可能である。このようにすることにより、アクチュエータは調節に要するエネルギを内燃機関あるいは内燃機関に装着された装置から直接に引き出すことができる。基本的には、アクチュエータは内燃機関とは別の駆動源を利用することができる。

さらなる利点および目的にかなう実施形態は、従属請求項 及び内燃機関を搭載した自動車における騒音伝達のための装置の概略構成図に示されている。

騒音伝達装置１は、内燃機関２の変調されたエンジン騒音を自動車の乗客室４に伝達するものである。該装置１の助けによって、乗客室４には特徴的なエンジン騒音が発生される。

図示の実施形態においては、前記装置１は圧力伝達導管５を介して内燃機関２の吸気通路３に連結され、燃焼用空気は矢線７で示すように内燃機関のシリンダに供給される。前記装置１と吸気通路３とが連結されているため、該吸気通路の圧力状態が前記装置１の箱体内部の部分空間に伝達される。

これとは異なる実施形態として、圧力を内燃機関２の排気管８から騒音伝達のために前記装置１に導くこともまた可能である。

前記装置１の出口は、該装置１は音響伝達通路６を介して乗客室４に連結されている。該音響伝達通路６を介して音波が乗客室４に導かれる。

前記装置１は、箱体９を含み、該箱体９の内部空間は、分離壁１０によって、圧力伝達導管５を介して吸気通路３に連結された音響流入室１１と音響伝達通路６を介して乗客室６に連結された音響流出室１２とに分離されている。前記分離壁１０は音響流入室１１と音響流出室１２の間の気密な、圧力が連通されない圧力非連通壁として働く。

前記音響流入室１１と音響流出室１２には振動部材１３が延びており、該振動部材１３は、矢印１５方向に揺動できるように、分離壁１０の高さ位置に想定された或は実際の揺動中心軸１４に揺動自在に支えられている。音響流入室１１と音響流出室１２の間を圧力が連通されないようにするために、前記揺動中心軸１４の領域にはシール部材１６が設けられ、これによって揺動中心軸１４と分離壁１０の該揺動中心軸１４に隣接する壁領域の間の隙間は気密に封止される。さらに、前記振動部材１３の外縁と音響流入室及び音響流出室に前記振動部材１３の外縁が隣接する領域にはシール部材１７が前記外縁を封止するシールリングとして設けられている。

振動板弁に形成された前記振動部材１３は前記シール部材１７とともに前記音響流入室１１と音響流出室１２とを常に２つの領域に分離する。振動部材１３の音響流入室１１に突き出た部分には１個のバランス穴１８が明けられており、該バランス穴によって音響流入室１１の両室の少なくとも部分的な圧力均衡が可能となる。前記圧力伝達導管５を介して吸気通路３に直接に連通された音響流入室１１の部分部屋には吸気通路の圧力がそのまま作用する。この圧力は、ベース圧力レベルの圧力部分と該ベース圧力レベルに重畳した動的圧力部分とからなり、該動的圧力部分はそれぞれのシリンダの吸気過程で生じるものであり、したがって、エンジンの振動数に関連する。さらに、前記ベース圧力部分も内燃機関の運転状態によって変化するが、前記動的圧力部分のような高周波成分を含んでいない。

前記バランス穴はベース圧力が音響流入室１１の前記圧力伝達導管５とは振動部材１８で分離された部分部屋へ伝わるのを可能とする。音響流入室１１の両部屋間の動的圧力部分の平衡化はバランス穴１８の開口面積の設定により防止される。

音響流入室１１において振動部材１３には両側に同じベース圧力が掛かっているので、該振動部材１３は動的圧力部分の圧力変動のみによって振動され、揺動中心軸１４の回りに矢印１５の方向に振られ始める。これにより、音響流出室１２においても同様の振動が生じ、この振動は音響伝達通路６を介して乗客室４に導かれ、そこで特徴的な騒音として感知される。

騒音特性に影響を与えるためにアクチュエータ１９及び２０が設けられ、これらアクチュエータによって前記振動部材１３の振動状態を内燃機関の運転状態を表す量、特にエンジン回転数の関数として変化させることができる。第１のアクチュエータ１９は振動部材の揺動中心軸１４に直接に影響を与えて振動部材１３のバネ定数及び／或は減衰特性を変えることができる。そして、エンジン回転数の増加につれてバネ定数の強さが増大され、及び／或は減衰力が弱められる。

もう１つの第２のアクチュエータ２０によって、本装置の箱体９内の仕切り壁２１が矢印２２の方向に移動される。該仕切り壁２１は、振動部材１３によって音響伝達通路から分離された側の音響流出室１２の部屋を仕切っている。前記仕切り壁２１を移動することによって、音響流出室１２の容積が変わり、これにより、振動部材１３の振動状態に同様に影響を与えることができる。音響流出室１２の容積を減じると振動部材１３の固有振動数が高くなり、容積を増大すると逆に固有振動数は低くなる。

前記第１及び第２のアクチュエータ１９、２０は、直接或は間接に内燃機関の運転状態を表す量の関数応じて調節される。直接連結とすれば、アクチュエータの調整に必要なエネルギを直接に内燃機関或は内燃機関に取り付けられた装置から取り出すことができる。本実施例では、このことは連結導管２３によって象徴的に示されている。すなわち、仕切り壁２１を移動させるアクチュエータ２０が吸気通路３に連結されている。本実施例では、吸気通路３内の圧力がアクチュエータ調節のために引き出されている。

内燃機関を搭載した自動車における騒音伝達のための装置の概略構成図。

１ 騒音伝達装置
２ 内燃機関
３ 吸気通路
４ 乗客室
５ 音響伝達管
６ 音響伝達通路
７ 矢印
８ 排気通路
９ 箱体
１０ 分離壁
１１ 音響流入室
１２ 音響流出室
１３ 振動部材
１４ 揺動中心軸
１５ 矢印
１６ シール部材
１７ シール部材
１８ バランス穴
１９、２０ アクチュエータ
２１ 仕切り壁
２２ 矢印
２３ 連結導管

Claims (9)

1. 分離壁（１０）を設けて内部を音響流入室（１１）と音響流出室（１２）とに分離され前記音響流入室（１１）は内燃機関（２）に取り付けられた装置の一つに連結され前記音響流出室（１２）は乗客室（４）に連結された箱体（９）と、前記音響流入室（１１）と音響流出室（１２）にまたがって延びる振動部材（１３）とを備えた、内燃機関を搭載した自動車用における騒音伝達用のための装置において、
   前記振動部材（１３）の振動状態を調節するためのアクチュエータ（１９、２０）が設けられ、該アクチュエータ（１９、２０）は内燃機関（２）の運転状態を表す量の関数に基づいて前記装置の構成部品に影響を及ぼすとともに、
   前記１のアクチュエータ（２０）は、前記音響流入室（１１）の容積を不変に保ちつつ、前記乗客室（４）に連結された音響流出室（１２）のうち前記振動部材（１３）によって前記乗客室（４）から分離された側の部屋を仕切る仕切り壁（２１）を移動させて該音響流出室の容積が変化されるように調節できるアクチュエータであることを特徴とする装置。
2. 前記箱体（９）の前記音響流出室（１２）の部屋を仕切る壁（２１）が、前記１のアクチュエータ（２０）を用いて移動調節できることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記振動部材（１３）は一つの揺動可能に支持された振動板弁に形成されていることを特徴とする請求項１或いは２に記載の装置。
4. もう一つのアクチュエータ（１９）を用いて前記振動板弁の回転に対する剛性を調節できることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 前記アクチュエータ（１９、２０）はエンジン回転数を関数として調節可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記アクチュエータ（１９、２０）には内燃機関（２）の吸気通路（３）及び／或は排気通路（８）の圧力が掛かることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記振動部材（１３）の前記音響流入室（１１）に突き出した部分にはバランス穴（１８）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記振動部材（１３）とそれに隣接する箱体の内壁の間にはシール部材（１７）が配設されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記音響流入室（１１）は内燃機関（２）の吸気通路（３）に連結されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。

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