JP4621294B2 - 排気エンジン音発生装置 - Google Patents
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Description
ところが、サーキット場内を走行するレースカー等では、レースカーの排気量が余りにも大きいため、一応マフラーによる消音対策は施されていても、発生するエンジンからの排気エンジン音は直線コースでの超高速走行では一種特有の爆音となる。このとき、特定のレース場内で走行することを前提としているため、レース場内での爆音は社会問題とされていない。むしろ、カーレースの競技に参観する観衆は、爆音をたてて走行するレースカーであることを容認し、その爆音による力強いレースの展開に共鳴しているとも言える。
また、模型のラジコンカーやテレビゲームのレーシングカーの操縦において、その模型のラジコンカー等の走行が実際のサーキット場における走行時の雰囲気となるように、擬似エンジン音を発生させて臨場感を楽しむこともできる。
このような雰囲気を望むマニアには、たとえ擬似エンジン音であっても、その擬似エンジン音がない場合に比べると、走行時の満足感や模型の操縦における充実感が大きくなるため、擬似エンジン音に対する人気は依然高い。
また、本物のレースカー等から発生される排気エンジン音を正確に録音することは容易ではない。
すなわち、自動車、バイク等のエンジンは、爆発直後の高圧ガスが外へ放出される音と、その反動によって生じる負圧(排気脈流)による音が発生し、これらの異なった二種類の音が合成された音が人の耳に届いているエンジン音である。と考える。
この考えに基づき、この発明は、圧縮開放音と負圧開放音の異なった音源を作り出すとともに、この2種類の音に一定の位相差を持たせて、実際のエンジン音に近い音を合成することとしたのである。
すなわち、本物の排気エンジンから録音した擬似排気エンジン音ではなく、吸・排気ポートから気体の圧縮状態又は負圧状態を開放することにより、実際のエンジンからの排気エンジン音と原理的に同等の吸・排気音を発生させて吸・排気管に送り、この吸・排気管内で音を共鳴、拡声し、吸・排気管から放音することにより本物のエンジンからの排気エンジン音に近いリアルな音が生成される。
なお、排気エンジン音とは、実際のレースカー等のエンジンにおける燃料の吸気、爆発、排気による作用で生じる吸・排気エンジン音であるが、この発明では便宜上「排気エンジン音」という。
12 クランクアーム
12’ コンロッド
12x クランク軸
13 電動モータ
21 シリンダ
22、22’ ピストン
22a 挿通孔
22b 小孔
23 操作弁
23’ 一方向弁
23” ロータリ弁
24 圧縮室
24’ 負圧室
25 開放用排気ポート
25’ 開放用吸気ポート
25a、27a 小孔
30a、30b 吸・排気マニホールド
31a 排気小管
31b 吸気小管
32a 排気管
32b 吸気管
33a、33b 端管
C 車体
K1〜K4 排気エンジン音発生装置
V、V1〜V4 音発生手段
・模型長さ:約30cm
・吸・排気マニホールド30a、30b:内径4〜5mm
・排気管32a、吸気管32b:(マニホールド側端)内径3.5〜4.5mm
・排気管32a、吸気管32b:(端管側)内径8〜10mm
・排気管32a、吸気管32bの長さ:模型全長の約2倍以上(60cm以上)で、途中を曲がりくねった曲線状とし、共鳴と音声拡大を行っている。
但し、走行中に坂道等の険しい場所ではエンジンを吹かす(回転数を上げる)ため、場所により上記平均的な周波数の音以上の高周波の音とするため、モータの回転数は図示しない遠隔制御器(リモコン)からの制御信号で高速状態の周波数の音に変化させることが出来るものとする。
・圧縮用の排気ポート25の孔径:0.9mm
・負圧用の排気ポート25’の孔径:1.2mm
・ピストン径:6mm、ストローク4mm
上記のように、負圧用の排気ポート25’の孔径を、圧縮用の排気ポート25の径より少し大きく設定しており、これは同じ径では圧縮側に比べて負圧側の音が弱いからである。上述した第1実施形態の変形例K1sの場合のポート25、25’の孔径等については、次の通りである。
・圧縮用の排気ポート25の孔径:1mm×2ポート(1.4mm×1ポートでも可)
・負圧用の排気ポート25’の孔径:1.4mm×2ポート(2mm×1ポートでも可)
・ピストン径:8mm、ストローク5mm
なお、圧縮音発生手段V1とV2又は負圧音発生手段V3とV4を隣接させたのは、ポート25又は25’が隣接して、その各ポートからそれぞれ2本の排気小管31a又は吸気小管31bを引き出し、それぞれ一本の吸・排気マニホールド30a、30b、吸・排気管32a、32bに接続し易いからである(図8B参照)。
なお、この実施形態の排気エンジン音発生装置K2の形式は、第1実施形態のものに比して、ポート25、25’の開閉をモータの回転に同期させたロータリ弁形式で行うため、高速度回転に対応できるものである。
300Hz)ため、第1実施形態の半分程度であり、吸・排気マニホールド30a、30
bについては同じ径であるが、吸・排気管32a、32bの径については吸・排気マニホールド30a、30bの径と同じ径のまま端管33a、33b(排気口)に接続されている。
の場合よりさらに高い周波数300Hz以上の音の共鳴、音声の拡大を吸・排気管32a、32bと端管33a、33bにより生じさせることができる。但し、排気管32a、吸気管32bの長さは、排気管32a長さに比べて、吸気管32bの長さのほうが30%程度短く形成されている。これも排気と吸気により開放音を発生する基本的な機能の相違に起因すると考える。
1気筒の排気量が同じ場合
周波数 音 量
開放用ポート孔径:小(0.7mm) 低い音 小さい
開放用ポート孔径:大(1.5mm) 高い音 大きい
開放用ポートの孔径が同じ場合(例えば1mm)
周波数 音 量
排気量:小(ボア径5mm×ストローク3mm) 高い音 小さい
排気量:大(ボア径8mm×ストローク5mm) 低い音 大きい
1気筒当たりの排気量を同じとして各種エンジン(音発生手段)を製作した場合の排吸気ポート25、25’の面積との関係は、4気筒のポート面積を1と考えると、6気筒の同ポート面積:1.5倍、8気筒の同ポート面積:2倍、10気筒の同ポート面積:2.5倍、12気筒のポート面積:3倍、同じ気筒数(例えば4気筒)での排気量による同ポート面積は排気量が倍になれば、ポート面積も倍になり、正比例の関係となる。
その構成は、上記出力側軸12pに傾斜面を有する部材41を設け、この部材41にベアリング42を介してコンロッド12’の支持円盤43を回転自在に設けたものである。コンロッド12’は支持円盤43の周囲に等分位等の4分位に自在継手44をもって連結され、この各コンロッド12’はピストン22、22’に連結されている。図中、45は部材41を支持するベアリングである。
なお、この実施形態では、4気筒としたが、その気筒の数は任意であり、その数に基づいて円盤43に周囲適当な分位にコンロッド12’を設ける。円盤43の周囲におけるコンロッド12’の分位間隔は、上述のごとく発生音に応じて適宜に設定する。これらの実施形態では、複数気筒であっても、クランクシャフトが不必要であって、小型化などから、コスト面において有利となる。
さらに、吸・排気ポート25’、25の開閉は、ピストン22,22’によるそのポート25’、25の開閉でなく、ピストン22,22’の動きに連動した開閉弁の動作によって行うこともできる。
Claims (6)
- ケーシング内の気体を圧縮して開放する圧縮開放手段と、ケーシング内を負圧にして開放する負圧開放手段と、その両手段に接続されて前記開放時の発生音を拡声させる吸・排気管とからなり、前記圧縮開放手段と負圧開放手段とを交互に駆動させて、その開放時の発生音を上記吸・排気管に導き拡声して排気ガスエンジン音の擬似音を発生させる排気エンジン音発生装置。
- 上記圧縮開放手段と負圧開放手段を、吸気ポート(25’)と排気ポート(25)の一方又は両者を有する上記ケーシングとなるシリンダ(21)と、前記シリンダ(21)内に、外部からの動力によってその軸方向に摺動自在に設けられたピストン(22、22’)とから構成し、前記吸気ポート(25’)と排気ポート(25)を上記吸・排気管に接続し、前記ピストン(22)の摺動によって、シリンダ(21)内を負圧にした後、前記吸気ポート(25’)を開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させるとともに、シリンダ(21)内の空気を圧縮した後、前記排気ポート(25)を開放して排気し、その排気によって排気音を発生させることを特徴とする請求項1に記載の排気エンジン音発生装置。
- 上記圧縮開放手段と負圧開放手段が、一対のシリンダ(21)とピストン(22)とから成り、そのシリンダ(21)の側壁に上記吸気ポート(25’)と排気ポート(25)の両者が形成され、その吸気ポート(25’)と排気ポート(25)を上記吸・排気管に接続し、前記ピストン(22)は前記シリンダ(21)内に外部からの動力によってその軸方向に摺動自在に設けられて、そのピストン(22)には、シリンダ(21)内のピストン前面から前記排気ポート(25)側のシリンダ側壁面に通じる通孔(22a)が形成されており、前記ピストン(22)のシリンダ(21)内への進行摺動によって、シリンダ(21)内の空気を圧縮した後、前記通孔(22a)を前記排気ポート(25)に連通させてシリンダ(21)内を開放して排気し、その排気によって排気音を発生させ、前記ピストン(22)のシリンダ(21)内からの退行摺動によって、前記シリンダ(21)内を負圧にした後、前記吸気ポート(25’)を開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させることを特徴とする請求項1に記載の排気エンジン音発生装置。
- 上記圧縮開放手段(V1、V2)と負圧開放手段(V3、V4)は、それぞれ、上記排気ポート(25)又は吸気ポート(25’)を有する一対のシリンダ(21、21)とその各シリンダ(21)内に外部からの動力によってその軸方向に摺動自在に設けられたピストン(22、22’)とから成り、前記吸気ポート(25’)と排気ポート(25)を上記吸・排気管に接続し、前記圧縮開放手段(V1、V2)のピストン(22)には、前記シリンダ(21)内のピストン前面から前記排気ポート(25)側のシリンダ側壁面に通じる通孔(22a)が形成されて、前記ピストン(22)のシリンダ(21)内への進行摺動によって、シリンダ(21)内の空気を圧縮した後、前記通孔(22a)を前記排気ポート(25)に連通させてシリンダ(21)内を開放して排気し、その排気によって排気音を発生させ、
前記負圧開放手段(V3、V4)のピストン(22’)のシリンダ(21)内からの退行摺動によって、前記シリンダ(21)内を負圧にした後、前記吸気ポート(25’)を開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させることを特徴とする請求項1に記載の排気エンジン音発生装置。 - 上記外部の動力が電動機(13)であり、その電動機(13)の回転力をクランク軸(12x)とクランクアーム(12)から成るクランク機構を介して上記ピストン(22、22’)の摺動運動に変換するようにしたことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一つに記載の排気エンジン音発生装置。
- 上記外部の動力が電動機(13)であり、その電動機(13)による出力側軸にその軸に対して傾斜する円盤(43)を同一軸に設け、この円盤(43)の周縁に上記ピストン(22)に連結したコンロッド(12’)を揺動自在に連結し、前記円盤(43)の回転を、前記コンロッド(12’)を介してピストン(22)の摺動運動に変換するようにしたことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一つに記載の排気エンジン音発生装置。
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