JP5389477B2 - 吸気音調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気音調整装置に係り、特に、特定の周波数帯の吸気音のみを出すことができる機構を備えた吸気音調整装置に関するものである。

内燃機関においては、内燃機関内のピストンや吸気弁の往復動によって、内燃機関内に導入される空気の吸気脈動音が生じる。この吸気脈動音は広帯域であるため、通常は騒音として捉えられており、このような吸気脈動音を低減するために、吸気通路等にレゾネータ等を設け、ヘルムホルツ共鳴理論に基づいて計算される特定周波数の騒音を低減することが行われている。

しかし、スポーティ系自動車と呼ばれる一部の自動車においては、加速感を演出するために、車室内で迫力感のある吸気音を得ることが求められる場合があり、広帯域である吸気音の所望の周波数帯のみを増幅するなどして車室内を迫力感のある吸気音で演出することができる音質制御装置が知られている。

そして、上記のような音質制御装置にあっては、所定の周波数帯の音圧特性をチューニングすることを目的として、様々な工夫が施された音質制御装置が存在している。

特開２００５−１３９９８２号公報 特開２００６−８３７８７号公報

特許文献１に記載の音質制御装置は、吸気系内の吸気脈動によって振動する共鳴体と、共鳴体を介して吸気系に接続された容積室と、容積室の内部空間を外部に連通させる容積室開口部と、を有する共鳴器を備え、共鳴体によって、容積室の内部空間と吸気系内部との間が仕切られ、共鳴体の振動により特定の周波数帯の音圧が容積室開口部から外部に放出されるよう共鳴器が設定されている。

特許文献２に記載された吸気装置は、内燃機関に吸気を導入する吸気通路と、吸気通路から分岐する共鳴通路と、を有し、共鳴通路は、一端が大気開放され他端が吸気通路に接続されていると共に、吸気音に対して特定周波数帯の音圧を付加するようにその通路長さが設定されている。

しかしながら、上述した従来の音質制御装置や吸気装置の構成によると、特定周波数帯以外の周波数帯の音が発生してしまう場合があり、耳障りな騒音や車外騒音の要因となる可能性があるといった問題があった。また、音質のチューニングにおいて、特定周波数帯を変更したい場合には、容積室や共鳴通路の大きさ等を再設計しなくてはならず、容易に音質チューニングを行うことができないといった問題もあった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、より単純な構成で、特定周波数帯のみを放出することができ、且つ、音質チューニングが容易な吸気音調整装置を提供することを目的とする。

本発明に係る吸気音調整装置は、吸気通路から分岐して延設された管状の分岐通路と、前記分岐通路内に配置された振動体とを備え、前記振動体は、前記分岐通路内を閉塞するように形成された振動部と、前記振動部から前記分岐通路の延設方向に沿って延びる平板状の制御部を備え、前記振動部は、前記分岐通路の延設方向に沿って取付位置を変更可能であることを特徴とする。

また、本発明に係る吸気音調整装置において、前記制御部は、前記振動部から前記吸気通路に向かって延設すると好適である。

また、本発明に係る吸気音調整装置において、前記制御部は、前記分岐通路の延設方向に沿った長さ寸法を変更可能であることができる。

また、本発明に係る吸気音調整装置において、前記振動部は、前記分岐通路の内壁から前記吸気通路に向かって突出する円錐状に形成されていることができる。

また、本発明に係る吸気音調整装置において、前記振動部は、前記分岐通路の延設方向と垂直に交わる平板状に形成されていることができる。

また、本発明に係る吸気音調整装置において、前記振動部及び前記制御部のうち少なくとも一方は、樹脂により形成されていると好適である。

また、本発明に係る吸気音調整装置において、前記振動部及び前記制御部のうち少なくとも一方は、ゴムにより形成されていると好適である。

上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

本発明に係る吸気音調整装置は、分岐通路の延設方向に沿って延びる制御部が形成された振動体を備えているので、制御部が特定の周波数帯のみで振動することにより、特定の周波数帯のみの音を放出することができる。さらに、制御部の材質や長さ又は、分岐通路内で振動体を設置する位置を変更することで、容易に放出される吸気音の周波数帯を変更することができ、音質チューニングを容易に行うことができる。

本実施形態に係る吸気音調整装置の概要を説明するための図。 本実施形態に係る吸気音調整装置の構成を説明するための図。 本実施形態に係る振動体の構成を説明するための図。 本実施形態に係る振動体の変形例の構成を説明するための図。 本実施形態に係る振動体の別の変形例の構成を説明するための図。 本実施形態に係る吸気音調整装置の実験結果を示す図。 本実施形態に係る吸気音調整装置の周波数の調整結果を示す図。 本実施形態に係る吸気音調整装置の周波数の調整結果を示す図。 本実施形態に係る吸気音調整装置の周波数の調整結果を示す図。 本実施形態に係る吸気音調整装置の変形例の実験結果を示す図。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る吸気音調整装置の概要を説明するための図であり、図２は、本実施形態に係る吸気音調整装置の構成を説明するための図であり、図３は、本実施形態に係る振動体の構成を説明するための図であり、図４は、本実施形態に係る振動体の変形例を説明するための図であり、図５は、本実施形態に係る振動体の別の変形例を説明するための図である。

図１に示すように、内燃機関Ｅの吸気通路１１には、エアクリーナ１２が介在されており、吸気口Ｆから外気を導入し、エアクリーナ１２で外気が含有する塵埃等をろ過して内燃機関Ｅにろ過された外気を導出することができるように形成されている。エアクリーナ１２は、不織布等からなる濾材によって形成されたフィルタ部材が介在されており、フィルタ部材はろ過面積を増大するためにプリーツ加工を施す等、種々の形状に形成されている。

次に、本実施形態に係る吸気音調整装置１０について説明する。本実施形態に係る吸気音調整装置１０は、吸気通路１１のクリーンサイド（エアクリーナ１２よりも下流側）に吸気通路１１から分岐して延設された管状の分岐通路２０と、分岐通路２０内に配置された振動体３０とから形成されている。

図２に示すように、振動体３０は、分岐通路２０の開口端２１から距離Ｌ２分挿入されている。さらに、図３に示すように、振動体３０は、分岐通路２０内を閉塞するように形成された振動部３１と、この振動部３１から分岐通路２０の延設方向に沿って延びる平板状の制御部３２とを備えている。

振動部３１は、吸気通路１１側に突出した円錐形状に形成されており、分岐通路２０の開口端２１の方向に開口した中空のコーン状に形成されている。また、振動部３１の外形は、分岐通路２０の断面形状と略同形状に形成されており、分岐通路２０の内部を閉塞し、開口端２１からの塵埃等の侵入を防止することができるように形成されている。

制御部３２の幅方向の長さは、制御部３２自体の振動を妨げないように、分岐通路２０の内径よりも小さく形成されている。制御部３２の分岐通路２０の延設方向に沿った長さは、特定の周波数で振動をすることができるように適宜設定されている。また、制御部３２は、振動部３１の吸気通路１１側に形成されている。なお、振動体３０は特定の周波数に応じて振動をすることができればゴムや合成樹脂など種々の材料から製造することができる。

なお、本実施形態における振動部３１の形状は、上述した円錐形状に限られず、図４に示すように、分岐通路２０の延設方向と垂直に交わる平板状に形成しても構わないし、図５に示すように、分岐通路２０の開口端２１の方向に開口した中空の椀状に形成しても構わない。

次に、本実施形態に係る吸気音調整装置１０の作用について説明する。

上述したように、内燃機関Ｅは、吸気通路１１を介して外気を導入して燃焼運動を行っており、内燃機関Ｅを構成するピストンや吸気弁の往復動によって吸気脈動音を生じる。この内燃機関Ｅで生じた吸気脈動音は、吸気通路１１を通って図示しないレゾネータ等の消音器によって消音され外部に放出される。

内燃機関Ｅで生じた吸気脈動音の一部は、レゾネータ等の消音器によって消音される前に吸気通路１１から分岐した分岐通路２０に分岐して導入される。この分岐通路２０内には、特定の周波数で振動する制御部３２を備えた振動体３０が配置されており、吸気通路１１から導入された吸気脈動音によって制御部３２が特定の周波数で振動し、該振動が振動部３１に伝達して分岐通路２０の開口端２１から特定の周波数のみを放出することができる。

次に、本実施形態に係る吸気音調整装置１０の実験結果について実験例を参照して説明する。図６は、内燃機関Ｅ側に設けた音源から発したホワイトノイズを分岐通路２０の開口端２１及び吸気通路１１の吸気口Ｆで測定した場合の周波数と消音量との関係を示した実験結果である。図６において、実施例１は、図３に示すような円錐形状の振動部３１を備えた振動体３０を用いて開口端２１での周波数と消音量を測定した実験結果であり、比較例１は、従来から知られているように制御部を備えない薄膜によって分岐通路２０を閉塞して開口端２１での周波数と消音量を測定した実験結果であり、比較例２は、吸気通路１１の吸気口Ｆでの周波数と消音量を測定した実験結果である。なお、本実験結果においては、吸気通路１１にレゾネータ等の消音器を設けないで吸気口Ｆにおける消音量を測定した。

図６から明らかなように、実施例１及び比較例１ともに、比較例２に比べて特定の周波数として４００Ｈｚ近傍において消音量が少なくなっており、該周波数帯の音量が大きくなっている。また、４００Ｈｚ以上の周波数帯の消音量では、実施例１は、比較例１よりも消音量が大きくなっており、特定の周波数以外の周波数帯の音量を抑えている。

次に、特定の周波数の調整をして吸気脈動音の音質をチューニングする方法について実験結果を参照して説明する。

図７及び図８は、実施例１で用いた振動体３０の分岐通路２０内の挿入位置を変更した場合の周波数と消音量との関係を示した実験結果である。ここで、図７で示す実験結果は、Ｌ１＜Ｌ２となるように振動体３０の位置を調整し、図８で示す実験結果は、Ｌ１＞Ｌ２となるように振動体３０の位置を調整したものである。

図７及び図８に示す実験結果から明らかなように、特定の周波数の調整は、分岐通路２０における振動体３０の挿入位置Ｌ２を変更することによって調整することができる。即ち、Ｌ１＜Ｌ２となるように振動体３０を分岐通路２０の吸気通路１１側まで深く挿入すると、特定の周波数を低周波域に調整することができ、Ｌ１＞Ｌ２となるように振動体３０を分岐通路２０の開口端２１側に挿入すると、特定の周波数を高周波域に調整することができる。また、上述したようにＬ１及びＬ２の比率を適宜変更することができるほか、分岐通路２０の全長を変更して特定の周波数を調整することができる。

図９は、制御部３２の分岐通路２０の延設方向に沿った長さを変更した実施例２及び実施例３の周波数と消音量との関係を示した実験結果である。ここで、実施例２は、実施例１に比べて制御部３２の長さを短く形成した振動体３０を用いており、実施例３は、実施例１に比べて制御部３２の長さを長く形成した振動体３０を用いている。なお、比較例１及び比較例２は、図６で示した実験結果と同様である。

図９から明らかなように、実施例２では、４００Ｈｚ以上の高周波域において消音量が大きくなっており、制御部３２を短く形成すると、高周波域での消音に有効であることがわかる。また、実施例３では、４００Ｈｚ以下の低周波域において消音量が大きくなっており、制御部３２を長く形成すると、低周波域での消音に有効であることがわかる。

このように、振動体３０の取り付け位置を分岐通路２０の延設方向に沿って変更可能とすることで、容易に特定の周波数を調整することができ、吸気脈動音の音質チューニングを行うことができる。また、制御部３２の分岐通路２０の延設方向に沿った長さを変更することで、より消音したい周波数帯を調整することができ、吸気脈動音の音質チューニングを行なうことができる。

図１０は、振動部３１の形状を変更した実施例４の周波数と消音量との関係を示した実験結果である。実施例４は、図４で示したような断面が略Ｔ字状になるように、平板状の振動部３１と平板状の制御部３２とで構成した振動体３０ａを用いた。なお、比較例１および比較例２は、図６及び図９で示した実験結果と同様である。

図１０から明らかなように、実施例４及び比較例１ともに、比較例２に比べて特定の周波数として４００Ｈｚ近傍において消音量が少なくなっており、該周波数帯の音量が大きくなっている。また、４００Ｈｚ以上の周波数帯の消音量では、実施例４は、比較例１よりも消音量が大きくなっており、特定の周波数以外の周波数帯の音量を抑えている。このように、振動部３１の形状を変更しても本実施形態に係る吸気音調整装置の効果を奏することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る吸気音調整装置は、単純な構成で特定の周波数のみを強調した吸気脈動音に音質をチューニングすることができ、耳障りな騒音や車外騒音の要因となる周波数帯を消音することができ、音質チューニングにおいて、容易に特定周波数帯を変更することができる。

なお、本実施形態においては、振動部３１及び制御部３２を共にゴムで形成した場合について説明したが、振動部３１及び制御部３２のいずれか一方のみをゴムで形成しても構わないし、振動部３１及び制御部３２のいずれか一方のみを合成樹脂で形成しても構わない。また、本実施形態においては、分岐通路２０を管状に形成した場合について説明したが、分岐通路２０の開口端２１に多孔状のプレートを取り付けても構わないし、開口端２１を複数に分岐させ、該分岐路の長さを適宜変更して吸気脈動音の音質を調整することもできる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 吸気音調整装置， １１ 吸気通路， １２ エアクリーナ， ２０ 分岐通路， ２１ 開口端， ３０ 振動体， ３１，３１ａ，３１ｂ 振動部， ３２ 制御部， Ｅ 内燃機関， Ｆ 吸気口。

Claims (7)

1. 吸気通路から分岐して延設された管状の分岐通路と、
   前記分岐通路内に配置された振動体とを備え、
   前記振動体は、前記分岐通路内を閉塞するように形成された振動部と、前記振動部から前記分岐通路の延設方向に沿って延びる平板状の制御部を備え、
   前記振動部は、前記分岐通路の延設方向に沿って取付位置を変更可能であることを特徴とする吸気音調整装置。
2. 請求項１に記載の吸気音調整装置において、
   前記制御部は、前記振動部から前記吸気通路に向かって延設することを特徴とする吸気音調整装置。
3. 請求項１又は２に記載の吸気音調整装置において、
   前記制御部は、前記分岐通路の延設方向に沿った長さ寸法を変更可能であることを特徴とする吸気音調整装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の吸気音調整装置において、
   前記振動部は、前記分岐通路の内壁から前記吸気通路に向かって突出する円錐状に形成されていることを特徴とする吸気音調整装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の吸気音調整装置において、
   前記振動部は、前記分岐通路の延設方向と垂直に交わる平板状に形成されていることを特徴とする吸気音調整装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の吸気音調整装置において、
   前記振動部及び前記制御部のうち少なくとも一方は、樹脂により形成されていることを特徴とする吸気音調整装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の吸気音調整装置において、
   前記振動部及び前記制御部のうち少なくとも一方は、ゴムにより形成されていることを特徴とする吸気音調整装置。