JP5229015B2 - エンジンのサウンド付加装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気脈動による振動を効率良く音に変換し、車室内に心地よいエンジンサウンドを演出する自動車用エンジンのサウンド付加装置に関する。

従来の自動車用エンジンのサウンド付加装置としては、特許文献１のように、共鳴管と振動体を吸気系に接続し、その共鳴及び共振周波数により特定の周波数の音波を増幅することで、車室内に迫力のある吸気音を届けるように構成したものが知られている。

また、特許文献２には、吸気音低減装置として、略直方体形状とされた吸気レゾネータの構成壁のうち、少なくとも吸気通路への開口部を備えた吸気通路側側壁と相対向する側壁を、湾曲形状にして、剛性を向上することで、吸気レゾネータの構成壁を薄肉化しても、この対向側壁の膜振動を抑えて、吸気放射音の低減を図るものが開示されている。

特開２００７−１７０２２８号公報 実開昭６３−１０４６６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術は、特定のエンジン回転数において唐突に音が大きくなり、違和感を覚える。増幅機構として共鳴管及び振動体の共鳴及び共振周波数を利用しているため、特定の周波数のみが増幅され、その結果、吸気音爆発成分が強調周波数に一致したエンジン回転数において、突如音が大きくなるからである。

また、スペースの限られたエンジンルームへの搭載性にも問題がある。管の共鳴を利用しているため、所望の周波数を増幅するために、管の長さが必要となるからである。

また、特許文献２に記載の従来技術は、レゾネータを構成する箱型部材の剛性を高めて、吸気放射音（膜振動）を低減しようとするものであり、吸気脈動による振動を効率良く音に変換して、音特性を変換しようとするものではない。

本発明は、このような実状に鑑み、比較的簡単な構成で、吸気脈動による振動を効率良く音に変換し、車室内に心地よいエンジンサウンドを演出するエンジンのサウンド付加装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、吸気通路に設置される箱型部材の１つの壁面を、その面内剛性を低下させるように、外方に膨出する曲面で構成する一方、当該壁面を上面としたときに、側面となる壁面を、平面で構成し、前記側面となる壁面が吸気圧力変動により振動して発音する構成とする。

本発明によれば、箱型部材の１つの壁面を外方に膨出する曲面で構成することにより、面外剛性が高くなる一方、面内剛性は低くなる。このため、吸気脈動により、曲面で構成した壁面が面内に変形し、これに伴って、側面となる壁面全体が面外に変形し、発音する。従って、吸気脈動により大きく変形し、効率良く音に変換できる。

本発明の一実施形態をその変形モードと共に示す概略図 参考例をその変形モードと共に示す概略図 同上実施形態による周波数−イナータンス特性を示す図 本発明の他の実施形態をその変形モードと共に示す概略図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１（Ａ）は本発明の一実施形態を示している。

自動車用エンジンの吸気通路、特にエアクリーナとスロットルチャンバとの間の吸気ダクト１に対し、吸気の流れ方向と交差する方向に、サウンド付加装置としての箱型部材２が設置される。

サウンド付加装置としての箱型部材２は、例えば樹脂製で、１つの壁面３ａと、当該壁面３ａを上面としたときに、側面となる壁面３ｂと、底面となる壁面３ｃとからなる。従って、以下では、便宜上、壁面３ａを「上壁面３ａ」、壁面３ｂを「側壁面３ｂ」、壁面３ｃを「底壁面３ｃ」と呼ぶ。

そして、箱型部材２の構成壁面のうち、底壁面３ｃの中央部に開口部４が形成され、この開口部４が吸気ダクト１の通路壁に形成した開口部と一致して、吸気ダクト１との連通部となる。

ここにおいて、箱型部材２の構成壁面のうち、上壁面３ａを、外方に膨出する曲面で構成し、他の側壁面３ｂ及び底壁面３ｃは、平面で構成する。

図１（Ａ）のように壁面に曲面がある場合について、図２（Ａ）のように壁面が平面のみの場合との比較で、説明する。

図２（Ａ）のように、壁面が平面のみの場合（上壁面３ａ’も平面の場合）、平面は面外剛性が低いこと、及び、稜線は剛性が高く変形しないことから、図２（Ｂ）に変形モードを示すように、各平面の中央部のみが変形し、変形量は小であり、発音量も小である。

これに対し、図１（Ａ）のように、壁面に曲面がある場合（上壁面３ａが曲面の場合）、曲面は面外剛性が高く、面内剛性が低い。このため、図２（Ｂ）に変形モードを示すように、吸気脈動に伴う吸気圧力変動により、曲面で構成した上壁面３ａが面内に変形し、これに伴って、側壁面３ｂ全体が面外に変形し、発音する。特に、側壁面３ｂは、底壁面３ｃとの稜線の周りに大きく振動する。従って、吸気脈動により大きく変形し、発音量は大となる。

このように、平面で構成した側壁面３ｂを大きく振動させることで、この側壁面３ｂからの放射音・振動伝達で、所望のサウンドを演出する。

特に本実施形態では、エンジン吸気音を幅広いエンジン回転数で強調するリニアなエンジンサウンドを、吸気通路１に設置した箱型部材２の剛性を利用して実現する。

共鳴、共振を利用した構造は、特定の周波数しか強調できず、強調する回転数になったときに突如音が大きくなることは避けられない。そこで本実施形態では、共鳴、共振の代わりに、剛性を利用したサウンド強調システムを提供するのである。

単一の周波数のレベルが高くなる共振とは異なり、剛性低下を利用すると、図３に周波数−イナータンス特性を示すように、剛性低下では共振よりも低い周波数でのレベル（バネライン）が一様に変化する。このことから、剛性を利用することで、幅広い周波数を強調でき、したがって、幅広いエンジン回転数での吸気音を強調し、リニアなエンジンサウンドを実現することが可能である。そこで本実施形態では、吸気ダクト１に新たに設置した箱型部材２の剛性を調整することで、リニアなエンジンサウンドを実現するのである。

例えばＶ６エンジンでは爆発１次成分が６０００ｒｐｍで３００Ｈｚとなるので、剛性を下げ、壁面の共振周波数を３５０Ｈｚ付近にすれば、バネラインのアップにより、全てのエンジン回転数において、吸気音を強調することが可能となる。

言い換えれば、車両吸気系の壁面を有する箱型部材の壁面イナータンスのバネラインを強調したいサウンド特性に合わせた特性とすることで、幅広い周波数においてサウンド強調を実現するのである。

このような技術思想の下、箱型部材の振動を効率良く音に変換するため、図１で説明したように、箱型部材２の上壁面３ａを曲面構造としているのである。曲面構造は面外剛性が高く、面内剛性が低い。よって、吸気脈動により曲面構成の上壁面３ａは側壁面３ｂに引っ張られるように変形し、これに伴って側壁面３ｂが大きく変形することで、効率良く吸気脈動を音に変換することができるのである。

本実施形態の構成による付随的な効果としては、従来の管の共鳴を利用するデバイスと異なり、長さを利用した構造ではないため、スペース上の制約が少なく、搭載性に優れている。

また、曲面構造は面外剛性が高く、信頼性との両立が可能である。

また、共振による唐突な音圧の増加を防ぐため、箱型部材の共振は十分に減衰が付与され、ピーク性を持たないことも有利な特徴である。

尚、上記の実施形態では、箱型部材の上側の壁面を曲面で構成したが、他の壁面を曲面で構成して、同様の効果を発揮させることができる。但し、この曲面で構成した壁面を上面としたときに、側面となる壁面は、少なくとも一面を、平面で構成する。

また、上記の実施形態では、箱型部材の取付け場所は、吸気ダクトとしたが、これに限るものではなく、クリーンサイド、ダーティサイドにかかわらず、吸気通路のどの場所であってもよく、どこに取付けても、同様の効果を発揮させることができる。

また、上記の実施形態では、吸気通路（吸気ダクト１）に、サウンド付加装置として、箱型部材を新たに設置したが、レゾネータ（共鳴型消音器）やエアクリーナなど、既存の箱型部材の壁面を曲面構造とすることで、吸気脈動による振動を効率良く音に変換し、車室内に心地よいエンジンサウンドを演出するように構成してもよい。

尚、レゾネータやエアクリーナなど、既存の箱型部材を利用する場合は、その壁面を曲面構造とすると同時に、必要であれば、板厚を下げる若しくは補強用のリブを無くすなどにより、剛性を下げるようにすることも考慮するとよい。このとき壁面を曲面とすることで平面の場合よりも面外剛性を高くすることができるので、剛性を下げたことによる信頼性の悪化を抑制することができる。

レゾネータを箱型部材として利用する場合は、連通部４が首部として一定の長さを有するようにする以外、基本的な構造は、図１の構造と同じになる。

エアクリーナを箱型部材として利用する場合は、図４（Ａ）の実施形態に示すごとくとなる。

すなわち、エアクリーナを構成する箱型部材５は、上壁面６ａ、側壁面６ｂ、及び、底壁面６ｃから構成される。

ここにおいて、箱型部材５の構成壁面のうち、上壁面６ａを、外方に膨出する曲面で構成し、他の側壁面６ｂ及び底壁面６ｃは、平面で構成する。

尚、エアクリーナを構成する箱型部材５は、吸気通路に対しその一部を構成するように直列に配置され、前記曲面で構成した壁面が吸気の流れ方向と略平行に配置される。従って、吸気は、図４（Ａ）において、紙面と直交する方向に流れる。

このような構成であっても、図４（Ｂ）に変形モードを示すように、吸気脈動に伴う吸気圧力変動により、曲面で構成した上壁面６ａが面内に変形し、これに伴って、側壁面６ｂ全体が面外に変形し、発音する。特に、側壁面６ｂは、底壁面６ｃとの稜線の周りに大きく振動する。従って、吸気脈動により大きく変形し、発音量は大となる。従って、図１の実施形態と同様な効果が得られる。

尚、エアクリーナなどを利用する場合は、放射音だけでなく、同様にボディーへの振動も効率的に伝えることが可能である。

１ 吸気ダクト
２ サウンド付加装置としての箱型部材
３ａ 上壁面（曲面）
３ｂ 側壁面
３ｃ 底壁面
４ 開口部（連通部）
５ エアクリーナを構成する箱型部材
６ａ 上壁面（曲面）
６ｂ 側壁面
６ｃ 底壁面

Claims (5)

1. 吸気通路に設置される箱型部材の１つの壁面を、外方に膨出する曲面で構成する一方、当該壁面を上面としたときに、側面及び底面となる壁面を、平面で構成し、前記底面に前記吸気通路と前記箱型部材とを連通する開口部が形成され、
   吸気圧力変動によって、曲面で構成された前記上面が面内に変形すると共に、前記側面が面外に変形して、発音することを特徴とするエンジンのサウンド付加装置。
2. 前記箱型部材は、吸気通路に対し吸気の流れ方向と交差する方向に配置され、底面となる壁面の側で吸気通路と連通することを特徴とする請求項１記載のエンジンのサウンド付加装置。
3. 前記箱型部材は、レゾネータを兼ねるものであることを特徴とする請求項２記載のエンジンのサウンド付加装置。
4. 前記箱型部材は、吸気通路に対しその一部を構成するように直列に配置され、前記曲面で構成した壁面が吸気の流れ方向と略平行に配置されることを特徴とする請求項１記載のエンジンのサウンド付加装置。
5. 前記箱型部材は、エアクリーナを兼ねるものであることを特徴とする請求項４記載のエンジンのサウンド付加装置。

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