JPH0755320Y2 - 可変共鳴型消音器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、自動車等のエンジン発生音による騒音を広い
運転領域で低減できる可変共鳴型消音器に関する。

従来の技術 一般に、エンジン発生騒音による特定周波数のみに対応
して、これを共鳴により減衰して騒音低減する型式の消
音器として知られるものに、例えば吸気管のダクトを分
岐させた分岐部を有するいわゆるサイドブランチ型の消
音器、ダクトと共鳴箱とを首部で連接したヘルムホルツ
型の消音器、またダクトの同軸上に連通孔を介して共鳴
胴部を設けた同軸型の消音器などがある。これら３つの
消音器における共鳴周波数frは次式で表すことができ
る。即ち、音速をＣで表した場合、 サイドブランチ型消音器の場合： ヘルムホルツ型消音器の場合： 同軸型消音器の場合： である。これらの式中で、ｌは首長さ、Ｓは首部又は連
通孔の内径断面積である。

しかし、特定周波数のみに対応するこれらの３つの型式
の消音器では、特に自動車エンジンのように、低速領域
から高速領域まで広い運転範囲で変化する吸気音の広域
周波数に対応できないことはもはや周知の事実である。

従って、現状では刻々変化するエンジン発生騒音による
周波数に対応できる構造の可変共鳴型消音器が趨勢であ
るといえる。この可変共鳴型消音器に見られる技術とし
ては、例えば共鳴箱の壁の一部を可動型にして内部容積
を変化させることにより、共鳴周波数に対応させる構造
がある。また、共鳴箱の内部にベローズを設け、このベ
ローズの容積を変化させて共鳴周波数に対応させる構造
も知られている。

具体例として、エンジンの吸気ダクトに共鳴箱を装着
し、この共鳴箱の内容積が変化する可変構造とすること
により、エンジン回転速度に対応して変化するエンジン
発生騒音の周波数に共鳴低減させる。例えば、吸気ダク
トと共鳴箱とを連通管または連通孔（首部）で接続し、
連通管の場合は長さ及び内周径を変化させる。連通孔の
場合は断面積を変化させる。

この構造において、f₀を共鳴周波数、Ｖを共鳴箱の内容
積、Ｓを連通管または連通孔の断面積、ｌを連通管また
は連通孔の長さ、ａを定数とすると、共鳴周波数は一般
に次式で表される。

上式から明らかなように、共鳴箱の内容積Ｖ、連通管
（または連通孔）の長さｌ及び断面積Ｓの各値を変更す
ることにより、共鳴周波数f₀が変化する。

考案が解決しようとする課題 ところで、この一般式に基づいた構造にあって、首部の
長さを直線的に変化させる構造の場合、首部の長さが最
大に変化したときのスペースを見込む必要があり、他機
構との干渉などの問題で不利である。しかも、直線動作
させる駆動機構を設けることで構造全体が複雑化する不
具合がある。この点に関して、首部の長さ（開度）を蝶
開弁などの切換弁で変化させる構造にした場合も同様な
問題点を抱えることになる。

また、上式に基づけば、共鳴箱の内容積Ｖを変化させた
場合が最もコスト高となる。

本考案の目的は、こうした従来の問題点を解決した可変
共鳴型消音器を提供することにある。

課題を解決するための手段 本考案による可変共鳴型消音器は、内燃機関の吸気又は
排気のダクトに筒状の首部を介して連通させた共鳴部を
有し、共鳴部が、首部に連なって円形容器状に形成され
た箱体と、箱体内の中心軸上に回転自在に支持されかつ
首部に接続する環状通路を箱体の内周面との間に形成し
た円筒形の回転筒と、回転筒の内部に配置されて箱体に
固定されかつ回転筒のほぼ半径の長さで径方向に延びる
固定仕切壁と、作動信号が送られて回転筒を回転駆動さ
せる駆動部と、を含んでいる。

回転筒に周の一部を切欠して連絡口を設け、連絡口を通
して筒内を首部に連通させると共に、回転軸から連絡口
の口端まで延びる可動仕切壁を設け、可動仕切壁の延長
線上に環状通路を遮断する可動遮蔽壁を突出させて設
け、回転筒の回転により首部に接続する通路の長さが変
化し、固定仕切壁と可動仕切壁とによって囲まれる回転
筒の内部容積が変化する構成である。

作用 エンジンの作動により、吸気又は排気のダクトではエン
ジン発生音による騒音周波数が広領域で変化する。

この変化に対応した作動信号によって駆動部が作動し、
駆動部の作動によって箱体の内部では回転筒が所要の回
転角度位置まで回転する。この時、回転筒の回転によっ
て連絡口、可動仕切壁の位置が変位し、首部に接続され
る環状通路の長さが変化し、首長さの容積及び回転筒の
内部容積が変化する。

例えば、エンジン回転速度が大きい高速運転時では、こ
の時の制御信号で環状通路の長くなる方向に回転筒が回
転する。即ち、首部に環状通路を加えた全長、いわゆる
首長さが長くなり、同時に回転筒の内部容積も増大す
る。これら双方を合わせた容積による固有周波数をその
時点のエンジン発生騒音の周波数に共鳴させる。

このように、エンジンの各運転領域で変化するエンジン
発生騒音の周波数に対応し、回転筒が回転して首長さを
変化させる構造である。首長さとしては、直線的に変化
せず、１つの回転軸を中心にして一定のスペース内で変
化する。そのため、首長さが最大になったときの取合い
スペースを設計面で見込む必要がない。

実施例 以下、本考案による可変共鳴型消音器の実施例を図面に
基づいて説明する。ここでは、特に自動車エンジンの吸
気ダクトにおけるエンジン発生騒音を低減するものを想
定している。

第１図及び第２図に示すように、本考案の消音器10の主
たる構成は、吸気のダクト11に筒状の首部12を介して連
通させた共鳴部13を有し、共鳴部13が、首部12に連なっ
て円形容器状に形成された箱体14と、箱体14内の中心軸
上に回転自在に支持されかつ首部12に接続する環状通路
15を箱体14の内周面に沿って形成した円筒形の回転筒16
と、回転筒16の内部に配置されて箱体14に固定されかつ
回転筒16のほぼ半径の長さで径方向に延びる固定仕切壁
18と、作動信号が送られて回転筒16を回転駆動させる駆
動部20と、を含んでいる。

ここで、回転筒16には、周の一部を切欠して連絡口16b
を設け、連絡口16bを通して筒内を首部12に連通させる
と共に、回転軸17から連絡口16bの口端まで延びる可動
仕切壁16cを設け、この可動仕切壁16cの延長線上で環状
通路15を遮断する可動遮蔽壁16dを突出させて設けてあ
る。従って、回転筒16の回転により、首部12に接続する
環状通路15の長さが変化し、固定仕切壁18と可動仕切壁
16cとによって囲まれる回転筒16の内部容積が変化する
構成である。

詳しくは、吸気ダクト11の途中に筒状の首部12が分岐さ
せてあり、この首部12に連接させて共鳴部13が設けてあ
る。図から明らかなように、共鳴部13は全体がプラスチ
ック（材質は特に限定されない）などにより円形の容器
状に成形されている。即ち、本体を構成する円形容器状
の箱体14を有し、この箱体14が首部12に接合される。箱
体14の内部では、同心円上に回転筒16が回転自在に支持
されている。回転筒16は周壁16aを有する円形のドラム
状であり、中心には箱体14側に支持された回転軸17を有
する。この回転軸17は、第２図のように、箱体14の外部
に配置された駆動部20に連結される。

箱体14の内周面と回転筒16との間には環状の空間が形成
され、この空間は前述の首部12に接続して連通させた環
状通路15としてある。また、回転筒16の周壁16aには切
欠した連絡口16cが設けてあり、回転軸17から連絡口16c
の口端まで延びる半径長さの可動仕切壁16cを有してい
る。更に、可動仕切壁16cの延長線上には箱体14との間
の環状通路15を遮る方向に板状の可動遮蔽壁16dが突出
している。従って、回転筒16が回転すれば、連絡口16
c、可動仕切壁16c及び可動遮蔽壁16dの位置も変位し、
首部12に続く部分の環状通路15の長さも変化する。以
下、長さが変化する環状通路15を含めた首部12の全長を
首長さＬとして表す。

一方、第２図のように、一例として箱体14の外部に駆動
部20が配置される。この駆動部20には例えばエンジン回
転数Ｒ（rpm）を検出して、この信号に基づいて制御さ
れた作動信号が制御装置から駆動部20に送られ、駆動部
20のモータ21が作動する。必要に応じて減速歯車22、23
などが配置され、出力歯車23に前述の回転筒16の回転軸
が接続される。こうした制御で用いられるモータ21とし
てはサーボモータなどが好適である。

次に、この実施例の動作態様及び作用を説明する。

エンジンの回転速度が低速の運転時では、エンジン発生
音による騒音周波数は低くて吸気ダクト11を通過する吸
気量は少ない。この時のエンジン回転数が検出手段によ
って検出され、この検出信号が制御装置に送られて、エ
ンジン回転数の検出信号を等価の周波数信号に置き換
え、この信号を作動信号として駆動部20に送る。駆動部
20の作動により回転筒16が所要の角度位置まで回転す
る。

回転筒16の回転による連絡口16c、可動仕切壁16c及び可
動遮蔽壁16dの変位で、首長さＬが変化する。同時に、
固定仕切壁18と可動仕切壁16cとで囲まれる回転筒16の
内部容積Ｖも変化する。首長さＬの容積と回転筒16の内
部容積Ｖとを合わせた容積による固有周波数、この場合
ダクト11内のエンジン発生騒音の周波数に対応して共鳴
する周波数ｆと、エンジン回転数をＲ（rpm）との相関
を次式で表すことができる。即ち、 である。共鳴周波数ｆは前述のヘルムホルツ型消音器の
場合のfrに置き換えることができる。

ここで、ｒは首部12（循環通路15）の半径、Ｎはエンジ
ンの気筒数、ｎは設計条件に対応した任意の整数、Ｖは
回転筒16の内部容積、Ｃは音速である。明らかなよう
に、エンジン回転数が高速になるほど、第１図で回転筒
16が反時計回りに回転し、連絡口16cが首部12から遠ざ
かって、環状通路15が長く首長さＬが長くなる。同時
に、回転筒16では、可動仕切壁16cと固定仕切壁18とに
挟まれる内部容積Ｖが増大することが理解される。

考案の効果 本考案による可変共鳴式消音器は、エンジン回転速度に
対応して変化する吸気又は排気ダクト内エンジン発生騒
音の振動周波数に基づいて、作動信号を駆動部に送って
共鳴部における回転筒を回転駆動させることにより、首
長さ及び回転筒の内部容積を自在にコントロールするこ
とができる。これにより、特に自動車エンジンのごとき
回転速度が広範囲で変化し、その時点のエンジン発生騒
音による周波数に対応して共鳴させるものに好適であ
り、効果的に騒音を低減させることができる。

しかも、本考案の場合、首長さの変化を従来のように直
線的に行う構造ではなく、回転軸周りで長短変化するか
ら、首長さの最大時のスペースをレイアウトに見込む必
要がなく、装置全体がコンパクト化される利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本考案による可変共鳴型消音器の
実施例を示し、第１図は断面図、第２図は斜視図であ
る。 11……吸気又は排気のダクト、12……首部、13……共鳴
部、14……箱体、15……環状通路、16……回転筒、16b
……連絡口、16d……可動仕切壁、16e……可動遮蔽壁、
17……回転軸、18……固定仕切壁、20……駆動部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気又は排気のダクトに筒状の
   首部を介して連通させた共鳴部を有し、共鳴部が、首部
   に連なって円形容器状に形成された箱体と、箱体の内部
   に同心円で回転自在に支持されかつ首部に接続する環状
   通路を箱体の内周面との間に形成する円筒形の回転筒
   と、回転筒の内部に配置されて箱体に固定されかつ回転
   筒のほぼ半径の長さで径方向に延びる固定仕切壁と、作
   動信号が送られて回転筒を回転駆動させる駆動部と、を
   含み 回転筒に周の一部を切欠して連絡口を設け、連絡口を通
   して筒内を首部に連通させると共に、回転軸から連絡口
   の口端まで延びる可動仕切壁を設け、かつ可動仕切壁の
   延長線上に環状通路を遮断する可動遮蔽壁を突出させて
   設け、回転筒の回転により首部に接続する環状通路の長
   さが変化し、固定仕切壁と可動仕切壁とによって囲まれ
   る回転筒の内部容積が変化することを特徴とする可変共
   鳴型消音器。