JPH075199U - 可動式騒音キャンセル・スピーカを用いた消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は車両のエンジン等の騒音をキャンセ
ルする消音装置の周波数特性について最適制御を行うこ
とを目的とする。 【構成】 テールパイプ２からの騒音をキャンセルする
キャンセル音を出力するスピーカ１０をテールパイプ２
出口の付近に有する消音装置に、スピーカ１０を囲みこ
れを含む面の位置を前後に移動してスピーカ１０の後方
の空間容積を可変にできる可動部を有するスピーカボッ
クス３１と、スピーカ１０からのキャンセル音を前記テ
ールパイプ２の出口に案内し前記スピーカ１０の移動に
伴いスピーカ１０からテールパイプ２までの空間容積が
変化するアウトレットパイプ部３２とを設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は車両のエンジン等の騒音をキャンセルする消音装置に関し、特に本考 案では周波数特性について最適制御を行うことに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来このような分野の技術として以下に説明する消音装置がある。図５は従来 の消音装置を示す図である。本図に示すように、消音装置は車両のエンジン１か らの排気ガスを排出するテールパイプ２の出口付近に設けられたアクチュエータ ３を具備する。このアクチュエータ３はテールパイプ２からの排気ガスに伴う排 気音である騒音と逆位相・等音圧のキャンセル音を出力して騒音をキャンセルす る。騒音がキャンセルされる付近にマイクロフォン４が設けられ、これは騒音が キャンセルされた結果としての残留音を検出し誤差信号としてフィートバックに 用いられるようにしたものである。エンジン１のエンジン回転数をパルスとして 検出するエンジン回転数検出器５からパルスを被制御信号として入力するコント ローラ６が設けられる。このコントローラ６では前記被制御信号から騒音再現信 号が形成されこの騒音再現信号について前記誤差信号が最小になるようにキャン セル信号が形成されて前記アクチュエータ３に出力される。

【０００３】 図６は図５のアクチュエータ３の構成を説明する図である。本図に示すアクチ ュエータ３はキャンセル音を形成するスピーカ１０と、このスピーカ１０の後部 等を囲うスピーカボックス１１と、スピーカ１０から出力されたキャンセル音を テールパイプ２の出口付近に案内するアウトレットパイプ部１２を具備する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、従来の消音装置は本来騒音の周波数に応じた特性をもつスピーカを 複数設置することが好ましい。しかしながら、車両に搭載されるため空間的制約 のため一のアクチュエータしか設置できない。このためエンジンの回転数に伴う 騒音の周波数の変化に対して中間的周波数で代表させると例えばエンジンの低回 転域でのアクチュエータの音圧不足等に対応することが困難であるという問題が ある。また高回転域での高騒音レベルに対応するのも困難であるという問題があ る。さらに車種により騒音の大きさも異なるが、車種毎にアクチュエータを設け ると煩雑であるので、ある程度の車種の範囲では同一のアクチュエータが使用で きるればコスト低減にも寄与する。

【０００５】 したがって、本考案は上記問題に鑑み一のアクチュエータで騒音の周波数の変 化に対応して音圧を制御できる消音装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は前記問題点を解決するために、テールパイプからの騒音をキャンセル するキャンセル音を出力するスピーカをテールパイプ出口の付近に有する消音装 置に、スピーカボックス及びアウトレットパイプ部を設ける。 前記スピーカボックスは前記スピーカを囲みこれを含む面の位置を前後に移動 してスピーカの後方の空間容積を可変にできる可動部を有するようにしてある。

【０００７】 前記アウトレットパイプ部は前記スピーカからのキャンセル音を前記テールパ イプの出口に案内し前記スピーカの移動に伴いスピーカからテールパイプまでの 空間容積が変化するようにしてある。 さらに、前記スピーカボックスに前記スピーカの後方の空間容積だけを可変に できる可動部を設けるようにしてある。また前記可動部がモータで駆動できるよ うにしてある。

【０００８】

【作用】

本考案の可動式騒音キャンセル・スピーカを用いた消音装置によれば、エンジ ンの回転が低回転の場合には、スピーカボックスの空間容積が大きくなりアウト レットパイプ部の空間容積が小さくなるようにスピーカを移動することによりス ピーカボックスの内圧が低下しスチフネスが減少し最低共振周波数は低くなり低 域の特性に移り低域での音圧が上昇する。これに対してエンジンの回転が高回転 の場合には、スピーカボックスの空間容積が小さくなりアウトレットパイプ部の 空間容積が大きくなるようにスピーカを移動することにより、このため、スピー カボックスの内圧が上昇しスチフネスが大きくなり最低共振周波数は高くなり、 高域の特性に移る。さらにアウトレットパイプ部の空間容積が増加することによ り、空気密度の疎密を形成しない放射リアクタンスが減少し高域での音圧が上昇 する。かくして一のアクチュエータで騒音の周波数の変化に対応して音圧を制御 できるようになる。さらに前記アウトレットパイプ部では前記スピーカからのキ ャンセル音を前記テールパイプの出口に案内し前記スピーカの移動に伴いスピー カからテールパイプまでの空間容積が変化することにより、車両が大型し騒音を さらに低音としさらに音圧を高くすることが求められても前記と同様にできるの で適用の範囲が広がった。また前記可動部がモータで駆動できることによりエン ジンの回転の変化に対応して高速に制御できる。

【０００９】

【実施例】

以下本考案の実施例について図面を参照して説明する。図１は本考案の実施例 に係る可動式騒音キャンセル・スピーカを用いた消音装置を示す図である。本図 において図５と異なるのはアクチュエータ３０である。このアクチュエータ３０ ではキャンセル音を出力するスピーカ１０を囲うスピーカボックス３１とキャン セル音を案内するアウトレットパイプ部３２とが分離され、相互に嵌合され摺動 して可動するようになっている。さらにスピーカ１０のエッジ部はアウトレット パイプ部３２の内側にスピーカユニット取付部３３で取り付けられる。このスピ ーカユニット取付部３３はアウトレットパイプ部３２の内側を摺動して可動する ようになっている。これらのスピーカボックス３１及びスピーカユニット取付部 ３３の移動は周知のラックピニオン、ボールねじ等を用いてこれらをモータで駆 動するようにしてある。このモータ制御ではコントローラ６で形成されたキャン セル音の周波数が車両のエンジンの回転数に対応する。コントローラ６はこのキ ャンセル音の周波数に基づいてモータの移動を制御するモータ制御信号も形成す る。本図ではスピーカボックス３１をアウトレットパイプ部３２の外側にしたが 逆にこれを内側にしてスピーカユニット取付部３３を取り付けるようにしてもよ い。

【００１０】 このようにしてアウトレットパイプ部３２の空間容積及びスピーカ１０の後方 の空間容積を変化させて以下のようにしてアクチュエータ３０の特性を制御する 。ここでスピーカ１０の周波数特性を決定する最低共振周波数ｆ０は一般的に以 下のように与えられる。 ｆ０＝（Ｓ／Ｍ）^1/2 ／２π（ｃ／ｓ） …（１） ここに、Ｓは振動系を保持するエッジ等の弾性の強さであるスチフネスを、Ｍは スピーカのコーン、ボイスコイル等の質量を表す。上記式のスチフネスを制御す ることにより最低共振周波数を調整し低域回転での音圧不足を解消できる。

【００１１】 次に音響放射インピーダンスを制御して高回転域での騒音レベルに対するキャ ンセル音の音圧を高くする。すなわち、このように音圧を高くするには、空気を 振動させて空気の密度の疎密を効率的に形成する必要がある。音響放射インピー ダンスではこの空気密度の疎密を形成するものを放射抵抗といい、空気密度の疎 密の形成に寄与しない部分を放射リアクタンスという。この放射リアクタンスが が生じるのは振動板が空気を押すと逃げ、引くと戻ってき結果的に疎密を形成し ない空気が存在するからである。したがってこの空気が逃げるのを少なくすれば 放射リアクタンスを低減でき結果として音圧を上げることができる。以下に具体 的に説明する。

【００１２】 図２は図１のアクチュエータ３０の構成であってエンジン低回転時のものの可 動例を説明する図である。本図ではエンジンの低回転数の騒音周波数が低域の場 合についてスピーカユニット取付部３３の位置が図中上部位置にありスピーカボ ックス３１の位置も上部位置にある。騒音の周波数が低域に対応してスピーカ１ ０の後部の空間容積、さらにアウトレットパイプ部３２の空間容積を設定する。

【００１３】 図３は図２のアクチュエータ３０の構成であってエンジン高回転時のものの可 動例を示す図である。本図に示すスピーカユニット取付部３３の位置は、図２の スピーカボックス３１の位置をそのままにして、図中下部に下げたものである。 これによりスピーカ１０の後部空間の容積は減少し、アウトレットパイプ部３２ の空間容積は増加する。このため、スピーカ１０の後部空間の圧力が増加し実質 的に（１）式のスチフネスが大きくなり最低共振周波数は高くなり、高域の特性 に移る。さらにアウトレットパイプ部３２の空間容積が増加することにより、空 気密度の疎密を形成しないものが逃げにくくなり減少してすなわち放射リアクタ ンスが減少し高域での音圧が上昇する。逆にエンジン回転数が高域から低域に切 り換わるとスピーカユニット取付部３３が上部位置に移動してスピーカ１の後部 空間の容積が増加し後部空間の圧力が低下し実質的に（１）式のスチフネスが減 少し最低共振周波数は低くなり低域の特性に移り低域のでの音圧が上昇する。

【００１４】 したがって、スピーカボックス３１及びアウトレットパイプ部３２の空間の大 きさを変化させずに、エンジンの回転数に応じて音圧を適切に制御できるように なった。 図３は図２のアクチュエータ３０の大型車種でのエンジン低回転時の可動例を 示す図である。本図に示すように本消音装置を大型車両に取り付けたときにはス ピーカユニット取付部３３を図中下部位置に下げて低回転時のキャンセル音の音 圧を上げることができる。さらにスピーカボックス３１を図中下部位置に下げて スピーカ１０の後部空間の容積を大きくしてキャンセル音の最低共振周波数を低 下できる。これにより大型車のエンジン低回転時の騒音をキャンセルできる。さ らにエンジン高回転時にはスピーカユニット取付部３３を図中下部位置に下げる ことによりキャンセル音の最低共振周波数を上げることができ、さらにアウトレ ットパイプ部３２の空間容積も増加し音圧を上昇できる。

【００１５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、エンジンの回転によりスピーカボックス 及びアウトレットパイプ部の空間容積をスピーカを含む面の位置を制御してスピ ーカのスチフネス及び放射インダクタンスを制御するので、一のアクチュエータ で騒音の周波数の変化に対応して音圧を制御できるようになる。さらに車両が大 型し騒音がさらに低音となりさらに音圧が高くなっても前記と同様にできるので 適用の範囲が広がった。モータの駆動制御によりエンジンの回転の変化に対応し て高速に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る可動式騒音キャンセル・
スピーカを用いた消音装置を示す図である。

【図２】図１のアクチュエータ３０の構成であってエン
ジン低回転時のものの可動例を説明する図である。

【図３】図１のアクチュエータ３０のエンジン高回転時
での可動例を示す図である。

【図４】図１のアクチュエータ３０の大型車種でのエン
ジン高回転時の可動例を示す図である。

【図５】従来の消音装置を示す図である。

【図６】図５のアクチュエータ３の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…テールパイプ ２…テールパイプ ３、３０…アクチュエータ ４…センサ ５…回転数検出器 ６…コントローラ １０…スピーカ ３１…スピーカボックス ３２…アウトレットパイプ部 ３３…スピーカユニット取付部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 テールパイプ（２）からの騒音をキャン
   セルするキャンセル音を出力するスピーカ（１０）をテ
   ールパイプ（２）出口の付近に有する消音装置であっ
   て、 前記スピーカ（１０）を囲みこれを含む面の位置を前後
   に移動してスピーカ（１０）の後方の空間容積を可変に
   できる可動部を有するスピーカボックス（３１）と、 前記スピーカ（１０）からのキャンセル音を前記テール
   パイプ（２）の出口に案内し前記スピーカ（１０）の移
   動に伴いスピーカ（１０）からテールパイプ（２）まで
   の空間容積が変化するアウトレットパイプ部（３２）と
   を備えることを特徴とする可動式騒音キャンセル・スピ
   ーカを用いた消音装置。
2. 【請求項２】 前記スピーカボックス（３１）に前記ス
   ピーカ（１０）の後方の空間容積だけを可変にできる可
   動部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の可動式
   騒音キャンセル・スピーカを用いた消音装置。
3. 【請求項３】 前記可動部がモータで駆動できることを
   特徴とする可動式騒音キャンセル・スピーカを用いた消
   音装置。