JP5030855B2 - 内燃機関の音質付加機能付き吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関における音質付加機能付き吸気装置に関し、より詳しくは、外部に開放された管状体を内燃機関の吸気系に接続するとともに、その管状体の内部に隔壁状の振動体を配置し、この振動体を吸気系の吸気脈動に応じて振動させることにより、吸気音に付加されるべき効果音を管状体から外部に放出するようにした音質付加機能付き吸気装置に関するものである。

この種の音質付加機能付き吸気装置としては、例えば特許文献１の図１０〜１３に記載されているように、吸気系に接続された管状体の内部に隔壁状の共鳴体（振動体）を設けて、吸気脈動に応じた共鳴体の振動により所定の周波数帯域の音圧効果音を外部に放出するようにしたものがある。その結果、共鳴体の振動に基づく効果音が吸気音に付加されて、車室内でスポーツ感あるいは迫力感のある吸気音を得ることができるとされている。

ところで、内燃機関の吸気系に付加されるレゾネータ等の消音機器にあっては、例えば特許文献２に記載のように、水が浸入した際に内部に溜まるおそれがある部位に予め水抜き穴を設定し、内部に溜まった水を積極的に外部に排出するようにしている。

このような水抜き構造の必要性は上記のような音質付加機器についても例外ではなく、上記共鳴体（振動体）が配置されることとなる管状体のいずれかの位置に水抜き穴を設定することになる。
特開２００５−１３９９８２号公報 特開平９−２１３６６号公報

しかしながら、共鳴体（振動体）が配置されることとなる管状体について水抜き機能（排水性）にのみ主眼をおいて比較的大きな水抜き穴を設定した場合には、水抜き穴から音が洩れてしまうこととなり、結果として管状体の開口部での効果音の音圧レベルが低下して、本来の音質付加機能が十分に機能しなくなる。他方、本来の音質付加機能を優先して水抜き穴の大きさを極端に小さくすると、水抜き効果が不十分となり、いずれの場合にも音質付加機能と水抜き機能とを両立できていないのが実情である。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、管状体の内部に吸気系の吸気脈動に応じて振動する隔壁状の振動体を配置してある音質付加機能付き吸気装置において、音質付加機能と水抜き機能とを両立できるように考慮された構造を提供するものである。

本発明は、請求項１に記載のように、内部に略ハット型断面形状をなす隔壁状の振動体が配置された管状体のうち、振動体の根元部に近接する部位に水抜き穴を形成してあることを特徴とする。

この場合において、水抜き穴の大きさとしては水抜き機能を満たす最小限の大きさとし、また、ここに言う振動体の根元部に近接する部位とは、振動体の振動によって発生した効果音の音圧の指向方向ではない部位が望ましい。

振動体が配置された管状体の基本機能としては、請求項２に記載のように、上記振動体は管状体の内部をその長手方向において吸気系側と反吸気系側とに隔離していて、この振動体を吸気系の吸気脈動に応じて振動させることにより、吸気音に付加されるべき効果音を管状体から外部に放出するようになっているものとする。

また、請求項５に記載のように、管状体は例えば内燃機関の吸気系のうちエアクリーナよりも下流側の位置に接続してあるものとする。

したがって、少なくとも請求項１に記載の発明によれば、振動体の根元部に近接する部位に水抜き機能を満たすだけの最小限の大きさの水抜き穴を形成してあれば、最低限の水抜き機能は維持され、同時に、音質付加機能への影響も水抜き穴そのものが振動体の根元部に近接する部位にあるだけに最小限で済むこととなる。特に、振動体の振動面以外の胴部が伸縮変位するように形成しておけば、その胴部の伸縮変に伴う吸排効果のために管状体の内部に溜まった水を外部に積極的に追い出す役目をし、水抜き穴による水抜き効果が一段と助長されるようになる。

ここで、振動体の振動によって発生する効果音の音圧レベルを上げ、なお且つ音圧による水の追い出し機能を効果的に得る上では、請求項３に記載のように、振動体は一端が閉塞された有底筒状で且つベローズ状のものであって、管状体のうちこの振動体の長さの範囲内に納まる部位、より望ましくは請求項４に記載のように、振動体のベローズ部の長さの範囲内に納まる部位に水抜き穴を形成してあるものとする。

上記管状体および振動体の組付性をも考慮した場合には、請求項５に記載のように、振動体は開口部側にフランジ部を有しているものとするとともに、管状体は長手方向において少なくとも二分割されていて、振動体のフランジ部をそれらの管状体の分割片同士の間に挟み込んで固定保持させてある構造が望ましい。

請求項１に記載の発明によれば、最小限の大きさの水抜き穴で水抜き機能を確保しつつ、音質付加機能への影響も最低限で済むことから、実質的に水抜き機能と音質付加機能とを両立でき、特に従来と比べて振動体の振動によって発生する効果音の音圧レベルを相対的に上げることができ、必要十分な音質付加機能を発揮させることができる。

請求項３，４に記載の発明によれば、振動体をベローズ状のものとして、その振動体またはベローズ部の長さの範囲内に納まる位置に水抜き穴を設定してあるため、仮に振動体に水等が付着してもその水等は水抜き穴より排出され、振動を妨げられることがなく、振動体の振動によって発生する効果音の音圧レベルを維持することができるようになり、音圧による水の追い出し機能によって水抜き効果が一段と高められるとともに、音質付加機能も一段と向上する。

請求項５に記載の発明によれば、管状体を少なくとも二分割構造のものとして、それらの分割片同士の間に振動体のフランジ部を挟み込んで固定保持させてあるため、組付作業性に優れるとともに、振動体の固定保持を確実に行える利点がある。

図１以下の図面は本発明に係る吸気装置のより具体的な実施の形態を示し、特に図１はエアクリーナ２を主要素とする吸気装置１の全体構造を、図２は図１の要部の平面図を、図３は図２の正面図をそれぞれ示している。

図１に示す吸気装置１においては、同図のほか図２，３に示すように、エアクリーナ２の上流側に、開口部３ａが外部に開放された外気導入ダクト３が接続されているとともに、エアクリーナ２の下流側にベローズ状の中間ダクト４の一端４ａが接続されていて、中間ダクト４の他端４ｂは図示外のスロットルチャンバー側に接続される。なお、外気導入ダクト３および中間ダクト４はエアクリーナ２のケーシングとともにいずれも例えば樹脂製のものである。

図２，３に示すように、中間ダクト４には接続パイプ５，６が分岐形成されていて、一方の接続パイプ５にはクランプ７を介して接続パイプ９付きの所定容積の例えば樹脂製のレゾネータ８が接続されているとともに、他方の接続パイプ６には管状体としての樹脂製のサウンドクリエイタパイプ１０がクランプ１１を介して接続されている。そして、レゾネータ８に付帯している接続パイプ９は図示外のロッカカバーへと接続されるとともに、サウンドクリエイタパイプ１０は先端の開口部１０ａをもって外部に開放されている。なお、サウンドクリエイタパイプ１０の先端の開口部１０ａは、その機能からしてエンジンルームを隔離形成しているパネル、例えばダッシュパネルの方向を指向する向きに設定される。

サウンドクリエイタパイプ１０は、その長手方向において少なくとも中間ダクト４側に近い分割片としてのエルボ状パイプ１１とそれとは反対側の同じく分割片としての開放側パイプ１２とに二分割されていて、図４にも示すように双方のフランジ部１１ａ，１２ａ同士を嵌合させることで一本の連続した筒状の通路を有するサウンドクリエイタパイプ１０としてある。

図４はサウンドクリエイタパイプ１０を形成している上記エルボ状パイプ１１と開放側パイプ１２との接続部の詳細を示しており、この接続部には振動体または音圧発生源として機能する樹脂製で且つ略ハット型断面形状をなすベローズ状のサウンドピース１３を固定支持させてある。このサウンドピース１３があることによって当該サウンドピース１３が実質的に隔壁として機能し、サウンドクリエイタパイプ１０内はエルボ状パイプ１１の内部空間と開放側パイプ１２の内部空間とに隔離形成されていて、それぞれの空間は相互に独立しているとともに、エルボ状パイプ１１の内部空間は吸気系の一部である中間ダクト４の内部空間と連通している。

なお、上記接続部においてエルボ状パイプ１１と開放側パイプ１２とはその軸心が所定量だけオフセットしてはいても、サウンドピース１３は開放側パイプ１２とほぼ同心状に、且つ開口部１０ａ側に向かって凸形状となるように配置されている。

サウンドピース１３は長手方向の一端が閉塞された有底円筒状のものであって、それ自体の開口部側には大径のフランジ部１４が一体に形成されているとともに、長手方向の中間部である胴部が可撓性に富むベローズ部１５となっていて、さらに有底形状の底部相当部の振動面１６が音圧発生源として機能することになる。そして、エルボ状パイプ１１のフランジ部１１ａと開放側パイプ１２のフランジ部１２ａとを嵌合させる際に、両者の間にサウンドピース１３のフランジ部１４を挟み込むことでサウンドクリエイタパイプ１０内にサウンドピース１３を固定保持させてある。

ここで、図１に示した吸気装置１の実際の車載状態においては、図３に示したサウンドクリエイタパイプ１０に関して同図の矢印Ｇ方向が接地面方向となることから、開放側パイプ１２のうち最も低位側となる位置であって且つサウンドピース１３の位置と近接する位置、より具体的には図４に示すサウンドピース１３の長さＬ１の範囲内に納まる位置、言い換えるならば開放側パイプ１２の長手方向でサウンドピース１３の位置とオーバーラップする位置には接地面方向に向かって開口する微小（例えば、φ３ｍｍ程度）な水抜き穴１７を開口形成してある（図５参照）。

これは図３から明らかなように、開放側パイプ１２のうちでも最も上位側の位置にて開口部１０ａが外部に開放されていて雨水等の浸入が不可避であることから、この開放側パイプ１２内に浸入した水をスムーズに排出するために水抜き穴１７が設定されている。

本実施の形態では、開放側パイプ１２のうちその長手方向においてサウンドピース１３の位置とオーバーラップする位置として、特にサウンドピース１３うちでもベローズ部１５の長さＬ２の範囲内に納まる位置、言い換えるならば長手方向においてベローズ部１５の位置とオーバーラップする位置に水抜き穴１７を形成してある。

したがって、このように構成された吸気装置１によれば、先に述べたようにサウンドクリエイタパイプ１０のうちエルボ状パイプ１１の内部空間が吸気系に連通していることから、吸気系の吸気脈動はそのままエルボ状パイプ１１の内部空間に及ぶことになる。その吸気脈動を受けてサウンドピース１３の振動面１６がベローズ部１５の伸縮変位を伴いながら振動し、その振動に伴う所定音圧の効果音がサウンドクリエイタパイプ１０で共鳴しつつその開口部１０ａからダッシュパネル等に向けて放出されることになる。この効果音はダッシュパネル等に伝播した上で、上記吸気系の吸気音に付加または重畳されるとになり、車室側ではスポーツ感あるいは迫力感のある吸気音を得ることができる。

この場合において、上記サウンドピース１３とオーバーラップするような位置に水抜き穴１７が設定されているのに対して、振動面１６はベローズ部１５の軸心方向での変位を伴いながら振動することから、その振動によって発生する音圧効果音は開放側パイプ１２の長手方向での指向性を有することになるため、水抜き穴１７の存在がサウンドクリエイタパイプ１０本来の音質付加機能に及ぼす影響は相対的に小さいものとなる。

他方、上記サウンドピース１３とオーバーラップするような位置に設定された水抜き穴１７の機能に着目した場合、サウンドクリエイタパイプ１０の内部ひいては開放側パイプ１２の内部に雨水等が浸入した場合、その水が水抜き穴１７の位置にまで及べばその水抜き穴１７から外部に排出される。それに加えて、吸気脈動に応じてサウンドピース１３の振動面１６が振動する際には、先に述べたようにベローズ部１５の伸縮変位を伴うため、このベローズ部１５の伸縮変位があたかもポンプの如き機能を発揮し、その吸排機能により開放側パイプ１２の内部に溜まった水を積極的に追い出す役目をすることになる。そのために、開放側パイプ１２の内部から外部への排水が一段と促進されることになる。

本発明者が実験を行ったところ、サウンドピース１３とオーバーラップしない位置にφ５ｍｍの水抜き穴１７を形成した場合と比べて、本実施の形態ではサウンドクリエイタパイプ１０の開口部１０ａでの音圧効果音の音圧レベルが５ｄＢ程度上昇することが確認できた。

このように本実施の形態によれば、水抜き穴１７による水抜き機能とサウンドピース１３を振動源または音圧源とするサウンドクリエイタパイプ１０による音質付加機能とを両立できることはもちろんのこと、サウンドピース１３によるポンプの如き水の追い出し効果のために水抜き穴１７からの排水性能が一段と向上するほか、サウンドクリエイタパイプ１０により付加される効果音の音圧レベルも向上するようになる。

本発明に係る内燃機関の吸気装置の実施の形態としてその全体構造を示す概略斜視図。 図１に示した吸気装置のうち中間ダクトを中心とした要部の平面説明図。 図２の正面説明図。 図３の要部の拡大断面説明図。 図３の要部の下面説明図。

符号の説明

１…吸気装置
２…エアクリーナ
３…外気導入ダクト
４…中間ダクト
８…レゾネータ
１０…サウンドクリエイタパイプ（管状体）
１０ａ…開口部
１１…エルボ状パイプ（分割片）
１１ａ…フランジ部
１２…開放側パイプ（分割片）
１２ａ…フランジ部
１３…サウンドピース（振動体）
１４…フランジ部
１５…ベローズ部
１６…振動面
１７…水抜き穴

Claims (5)

1. 外部に開放された管状体を内燃機関の吸気系に接続するとともに、その管状体の内部に吸気系の吸気脈動に応じて振動する隔壁状の振動体を配置してある音質付加機能付き吸気装置において、
   上記振動体は先端に振動面を有する略ハット型断面形状のものとし、
   上記管状体のうち振動体の根元部に近接する部位に水抜き穴を形成してあることを特徴とする内燃機関の音質付加機能付き吸気装置。
2. 上記振動体は管状体の内部をその長手方向において吸気系側と反吸気系側とに隔離していて、
   この振動体を吸気系の吸気脈動に応じて振動させることにより、吸気音に付加されるべき効果音を管状体から外部に放出するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の音質付加機能付き吸気装置。
3. 上記振動体は一端が閉塞された有底筒状で且つベローズ状のものであって、管状体のうち振動体の長さの範囲内に納まる位置に水抜き穴を形成してあることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の音質付加機能付き吸気装置。
4. 上記管状体のうち振動体のベローズ部の長さの範囲内に納まる位置に水抜き穴を形成してあることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の音質付加機能付き吸気装置。
5. 上記振動体は開口部側にフランジ部を有している一方、
   上記管状体は内燃機関の吸気系のうちエアクリーナよりも下流側の位置に接続してあるとともに、長手方向において少なくとも二分割されていて、
   上記振動体のフランジ部をそれらの管状体の分割片同士の間に挟み込んで固定保持させてあることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の音質付加機能付き吸気装置。

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