JPWO2009063971A1 - 排気エンジン音発生装置 - Google Patents

Abstract

本物のエンジンの爆発、排気時に生じる排気エンジン音により近い音を実際に発生させる。吸・排気ポート２５’、２５を有するシリンダ２１と、そのシリンダ内を動くピストン２２と、吸・排気ポートに接続した吸排気管３２ａ、３２ｂとからなる排気エンジン音発生装置Ｋ１である。ピストンの移動によって、シリンダ２１内を負圧にした後、吸気ポートを開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させるとともに、シリンダ内の空気を圧縮した後、排気ポートを開放して排気し、その排気によって排気音を発生させる。この吸排気音は、実際のレースカーやラリーカーのエンジンから吸・排気される際に発生する実際の音に原理的には共通する音であって、本物のエンジンの爆発、排気時に生じる排気エンジン音により近い音である。

Description

この発明は、ラジコン自動車やバイクなどの模型や玩具、或いはカーレースのテレビゲーム機等において、実際のサーキット場内を走行するレースカー等の内燃機関による排気エンジン音を、そのエンジン音と同様なリアルな擬似音で再現するための排気エンジン音発生装置に関する。

一般道路を走行する自動車のエンジンからの排気音は、騒音公害を引き起こさないようにマフラー等により排気管の端末部で消音し、できるだけ音を減少させるよう自動車の設計時に配慮がなされている。
ところが、サーキット場内を走行するレースカー等では、レースカーの排気量が余りにも大きいため、一応マフラーによる消音対策は施されていても、発生するエンジンからの排気エンジン音は直線コースでの超高速走行では一種特有の爆音となる。このとき、特定のレース場内で走行することを前提としているため、レース場内での爆音は社会問題とされていない。むしろ、カーレースの競技に参観する観衆は、爆音をたてて走行するレースカーであることを容認し、その爆音による力強いレースの展開に共鳴しているとも言える。

このようなカーレースを楽しみとする観衆の中には、模型のレースカーを走らせてサーキット場でのカーレースを模擬体験したいとする要求がある。この要求に応える手段として、カーレースのテレビゲーム機等においては、実際のＦ１サーキット場等における本物のレースカーから予め電気的な手段で排気エンジン音を録音し、この録音された音を模型の走行する状態に合わせて発生させる擬似エンジン音発生装置が利用されている（特許文献１参照）。
特開２００６−３４９８４４号公報

この「擬似エンジン音発生装置」は、本物のレースカー等から発生される排気エンジン音を擬似エンジン音としてその音データを電気的手段により録音しておき、必要に応じて擬似エンジン音のデータを、選択手段により選択して記憶手段から抽出し、スピーカ等の音源拡声手段により拡声して音声を車両の車内又は車外に発生するようにしている。

この擬似エンジン音発生装置では、一般の車両では経験することのできないレースカー等の音を車内、車外に発生させることで、レースカー等を運転しているという雰囲気を味わうことが出来るという利点があるとされている。
また、模型のラジコンカーやテレビゲームのレーシングカーの操縦において、その模型のラジコンカー等の走行が実際のサーキット場における走行時の雰囲気となるように、擬似エンジン音を発生させて臨場感を楽しむこともできる。
このような雰囲気を望むマニアには、たとえ擬似エンジン音であっても、その擬似エンジン音がない場合に比べると、走行時の満足感や模型の操縦における充実感が大きくなるため、擬似エンジン音に対する人気は依然高い。

しかし、電気的な手段によって録音された擬似エンジン音は、あくまで、再生された「擬似エンジン音」であって、元は本物のレースカーの排気エンジン音から録音、採取された音であっても、スピーカを介して放音すると、実際には本物のエンジン音から周波数成分の一部が脱落、即ち生の音成分からフィルター処理されたのと同じ状態となり、生のエンジン音に比較すると何か違和感を生じる。
また、本物のレースカー等から発生される排気エンジン音を正確に録音することは容易ではない。

このため、そのスピーカからの放音以外の手段によって実際の排気エンジン音に近づける努力が種々なされているが、模型のラジコンカー等においては、本物のレースカーの排気エンジン音と同等なエンジン音を作り出すのは容易でなく、録音された「擬似エンジン音」により排気エンジン音の雰囲気を作り出す以外に方法がないと考えられていた。

この発明は、上記従来の実情の下、録音ではなく、実際の排気音等によって、擬似エンジン音を作成することを課題とする。

上記の課題を達成するために、この発明は、実際のレースカーやラリーカーのエンジンから吸・排気される際に発生する実際の音に原理的には共通する音を、圧縮状態又は負圧状態の気体をポートから開放する時に生じる音により、本物のエンジンの爆発、排気時に生じる排気エンジン音により近い音を発生させることとしたのである。
すなわち、自動車、バイク等のエンジンは、爆発直後の高圧ガスが外へ放出される音と、その反動によって生じる負圧（排気脈流）による音が発生し、これらの異なった二種類の音が合成された音が人の耳に届いているエンジン音である。と考える。
この考えに基づき、この発明は、圧縮開放音と負圧開放音の異なった音源を作り出すとともに、この２種類の音に一定の位相差を持たせて、実際のエンジン音に近い音を合成することとしたのである。

この発明の構成としては、ケーシング内の気体を圧縮して開放する圧縮開放手段と、ケーシング内を負圧にして開放する負圧開放手段と、その両手段に接続されて前記開放音を拡声させる吸排気管とからなり、前記圧縮開放手段と負圧開放手段とを交互に駆動させて、その開放時の発生音を上記吸・排気管に導き拡声して排気ガスエンジン音の擬似音を発生させる構成を採用することができる。

この構成は、圧縮開放手段の排気による排気音と負圧開放手段の吸気による吸気音との発生時期を適宜に設定することによって、低高速のエンジン音に近似させ、その音を吸・排気管によって拡声する。これによって、例えば、模型のラジコンカーにも組み込むことができ、このラジコンカーおいて、実際のレーシングカーに近似したエンジン音を体験することができる。
すなわち、本物の排気エンジンから録音した擬似排気エンジン音ではなく、吸・排気ポートから気体の圧縮状態又は負圧状態を開放することにより、実際のエンジンからの排気エンジン音と原理的に同等の吸・排気音を発生させて吸・排気管に送り、この吸・排気管内で音を共鳴、拡声し、吸・排気管から放音することにより本物のエンジンからの排気エンジン音に近いリアルな音が生成される。
なお、排気エンジン音とは、実際のレースカー等のエンジンにおける燃料の吸気、爆発、排気による作用で生じる吸・排気エンジン音であるが、この発明では便宜上「排気エンジン音」という。

上記圧縮開放手段と負圧開放手段の構成としては種々のものが考えられるが、例えば、吸気ポートと排気ポートを有するケーシングとなるシリンダと、そのシリンダ内に、外部からの動力によってその軸方向に摺動（移動）自在に設けられたピストンとから成って、前記吸気ポートと排気ポートを吸・排気管に接続し、ピストンの摺動によって、シリンダ内を負圧にしてその内部を負圧にした後、吸気ポートを開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させるとともに、シリンダ内の空気を圧縮した後、排気ポートを開放して排気し、その排気によって排気音を発生させる構成を採用することができる。

この構成において、ピストンの摺動は、電動機による出力側軸の回転をクランク軸とクランクアームから成るクランク機構等の往復運動に変換する機構など周知の機構等を採用すればよい。また、吸排気に伴ってシリンダ内を吸排気する必要がある場合は、例えば、後記の上記圧縮開放手段と負圧開放手段を別々のシリンダで構成した場合は、各シリンダに、吸気又は排気するための操作弁を設けて、この操作弁により、開放用吸・排気ポートと連動してシリンダ内の気体を吸・排気する。

上記圧縮開放手段と負圧開放手段の数は、近似させるエンジン、例えば、２気筒、３気筒、４気筒・・等の各態様の内燃機関に応じて適宜に設定すれば良く、その数に応じたシリンダ等の数となる。このとき、シリンダは、圧縮開放手段と負圧開放手段とに別々に設けたり、両手段を一つのシリンダでもって構成したりすることができる。一つのシリンダで構成すれば、小型化を図ることができる。

その圧縮開放手段と負圧開放手段を一対のシリンダとピストンによって構成する場合は、例えば、そのシリンダの側壁に上記吸気ポートと排気ポートが形成され、ピストンには、前記シリンダ内のピストン前面から前記排気ポート側のシリンダ側壁面に通じる通孔が形成されており、前記ピストンのシリンダ内への進行摺動によって、シリンダ内の空気を圧縮して前記通孔を前記排気ポートに連通させてシリンダ内を開放して排気し、その排気によって排気音を発生させ、前記ピストンのシリンダ内からの退行摺動によって、前記シリンダ内を負圧にして前記吸気ポートを開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させる構成などを採用する。

一方、圧縮開放手段と負圧開放手段を別々のシリンダによって構成する場合は、例えば、その両手段は、それぞれ、上記排気ポート又は吸気ポートを有する一対のシリンダとピストンとから成り、前記圧縮開放手段となるピストンには、前記シリンダ内のピストン前面から前記排気ポート側のシリンダ側壁面に通じる通孔が形成されて、前記ピストンのシリンダ内への進行摺動によって、シリンダ内の空気を圧縮して前記通孔を前記排気ポートに連通させてシリンダ内を開放して排気し、その排気によって排気音を発生させ、前記負圧開放手段となるピストンのシリンダ内からの退行摺動によって、前記シリンダ内を負圧にして前記吸気ポートを開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させる構成を採用することができる。

上記吸・排気管の配管長さ、径は、模型のレースカー又はラリーカー、バイク等の種々のエンジン音に適合する長さ、径に適宜に設定して、音の共鳴、拡大をするようにする。

この発明は、以上のように構成したので、排気音と吸気音によって生成される音は実際のレースカー等のエンジンにおける燃料の吸気、爆発、排気による作用で生じる排気エンジン音と同質の音として発生される。このため、より本物のレースカー等の排気エンジン音に近いリアルな音として発生し、この音を吸・排気管内で音を共鳴、拡声して、音圧も迫力のある音を提供することができる。

第1実施形態の排気エンジン音発生装置の外観斜視図 同上の排気エンジン音発生装置の矢視II−IIからの断面図 （ａ）は同上の排気エンジン音発生装置の部分断面図を含む外観斜視図、（ｂ）は同クランク機構の概略図 （ａ）は第1実施形態の音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４の相互の角度関係の実際の角度例の説明図、（ｂ）は同排気エンジン音発生装置の部分変形例Ｋ１ｓの概略図 同上の模型自動車のボディを含む排気エンジン音発生装置の全体外観斜視図 同上の音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４の作用の説明図 音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４の作用タイミングの説明図 第１変形例のクランク機構の外観斜視図 第２変形例の排気エンジン音発生装置の構成の模式図 第２変形例の排気エンジン音発生装置の外観斜視図 （ａ）は第２実施形態の排気エンジン音発生装置の外観斜視図、（ｂ）は同シリンダの部分断面図、（ｃ）は同作用説明図 第３実施形態の排気エンジン音発生装置の外観斜視図 第４実施形態の排気エンジン音発生装置の一部切欠き外観斜視図 同実施形態の作用説明図 第５実施形態の排気エンジン音発生装置の一部切欠き外観斜視図 同実施形態の要部分解一部切欠き斜視図 同実施形態の作用図 各実施形態における吸・排気管の他例の概略斜視図

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ エンジン音発生ブロック
１２ クランクアーム
１２’ コンロッド
１２ｘ クランク軸
１３ 電動モータ
２１ シリンダ
２２、２２’ ピストン
２２ａ 挿通孔
２２ｂ 小孔
２３ 操作弁
２３’ 一方向弁
２３” ロータリ弁
２４ 圧縮室
２４’ 負圧室
２５ 開放用排気ポート
２５’ 開放用吸気ポート
２５ａ、２７ａ 小孔
３０ａ、３０ｂ 吸・排気マニホールド
３１ａ 排気小管
３１ｂ 吸気小管
３２ａ 排気管
３２ｂ 吸気管
３３ａ、３３ｂ 端管
Ｃ 車体
Ｋ１〜Ｋ４ 排気エンジン音発生装置
Ｖ、Ｖ_１〜Ｖ_４ 音発生手段

以下、この発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の排気エンジン音発生装置の外観斜視図、図２は図１の矢視II−IIからの断面図、図３Ａの（ａ）図は排気エンジン音発生装置の部分拡大斜視図、同（ｂ）図はクランク部の拡大斜視図である。

この実施形態の排気エンジン音発生装置Ｋ１は、一例として図４に示す模型のラリーカー用に製作され、模型の車体Ｃ（ボディー）の内部に設置されており、排気エンジン音を実際の４サイクルエンジンのラリーカーが発生する生の音と同質の排気エンジン音として発生させる装置であり、以下では、模型ラリーカー用の排気エンジン音を発生する装置として説明する。なお、排気エンジン音発生装置をラリーカー以外の車種へ利用することも可能であるが、これについては後で説明する。また、排気エンジン音は、実際には吸・排気エンジン音であるが、便宜上排気エンジン音と称する。

図示のように、この排気エンジン音発生装置Ｋ１は、車体Ｃに取外し可能なフレームＦ上に対向して設けられた２枚の支持板１１、１１間に挟持して互いにＶ字状に取り付けられた２つのエンジン音発生ブロック１０ａ、１０ｂと、支持板１１、１１を回転自在に貫通して挿通されている出力側軸であるクランク軸１２ｘとクランクアーム１２から成るクランク機構の一端に連結された電動モータ（電動機）１３とを備えている。クランク軸１２ｘの、電動モータ１３と反対側の端は支持板１１の外側に突出し、さらにその突出端がＬ字型の支持部材１４で支持され、その軸端に取り付けられたプーリ１５、ベルト１６を介して回転力が模型のラリーカーの車輪（タイヤ）Ｗを回転させる動力シャフト２０ｘに伝達される。この動力シャフト２０ｘは、クランク軸１２ｘ程の高速回転でなく、プーリ１５、ベルト１６により減速される。

図２に示すように、エンジン音発生ブロック１０ａ、１０ｂはその作用に基づき内部構造が若干異なる。一方のエンジン音発生ブロック１０ａ内に形成された音発生手段Ｖ_１は、圧縮開放音を発生させるものであり、円筒状の孔２０内に円筒状のシリンダ２１を設け、その内部下方にはシリンダ２１内を摺動自在に設けたピストン２２を、上端位置には一方向弁２３’を固定して備えている。ピストン２２の下部には切欠き２２ｋ内に連結軸２２ｘを介してクランクアーム１２の上端が連結されており、クランクアーム１２の回転、昇降によりピストン２２はシリンダ２１内で昇降する（進行又は退行する）。シリンダ２１内に操作弁２３として固定された一方向弁２３’の下端とピストン２２の上端との間には圧縮室２４が形成され、ピストン２２の昇降に伴って圧縮室２４の体積が変化し、圧縮室２４内の圧力が変動する。

一方向弁２３’は、ゴム製の弾力性のある材料から形成され、その断面は下端に突出する凸形状部の中心に小孔２３ａが形成され、この小孔２３ａは通常は閉じており、この小孔２３ａに連通する異径段状の小孔２３ｂが接続され、蓋板２６の中心部に固定された突出部材２７の中心の小孔２７ａに連通するように形成されている。小孔２３ａは、ピストン２２が下降する際に吸気する吸引力で外部から外気を吸引することができるが、圧縮室２４の内部からの圧縮力が作用しても、径が縮小して圧縮空気を閉じ込めたままであり、これにより一方向弁としての機能を有する。

シリンダ２１内でピストン２２が移動し、ピストン２２が図示の下死点まで下降した時点で最大の体積の空気を圧縮室２４内に吸引した状態から反転して、ピストン２２が上昇することにより圧縮室２４内で空気の圧縮が始まる。そして、このシリンダ２１には、その外周の中間より少し下方寄りの所定位置に小さな開放用排気ポート２５が形成され、ピストン２２にはその上端（前面）の中心位置から円錐状の凹部２２ｃ、これに連通する小孔２２ｂ、この小孔２２ｂに接続され、斜め下方に傾斜状に形成される挿通孔（通孔）２２ａがそれぞれ設けられている。

そして、後述するように、ピストンが所定の高さ位置まで上昇すると、挿通孔２２ａが開放用排気ポート２５に望んで、圧縮空気が挿通孔２２ａから排気ポート２５を通り、外部へ排出する関係となるように、上記挿通孔２２ａ、排気ポート２５のそれぞれが設けられている。なお、ブロック１０ａには、上記排気ポート２５に対応する位置に小孔２５ａが設けられており、さらにこの小孔２５ａには排気小管３１ａが接続され、排気マニホールド３０ａを介して外部へ排出される。排気マニホールド３０ａはさらに外部へ圧縮空気を排出するための屈曲状の排気管３２ａが接続されているが、これについては後で説明する。

一方、エンジン音発生ブロック１０ｂ内に形成された音発生手段Ｖ_３は、上記音発生手段Ｖ_１が圧縮開放音を発生させるのに対して、負圧開放音を発生させるため，機能的には気体を吸気する点で全く異なるが、一部構成部材は共通であり、同一部材については、同じ番号を付して説明を省略し、以下では主として音発生手段Ｖ_１と異なる構成部材について説明する。この音発生手段Ｖ_３の操作弁２３の1つである一方向弁２３’の詳細な構成は上記音発生手段Ｖ_１と同じであるが、同じ形状のシリンダ２１内に上記一方向弁２３’を上下逆の関係に挿入され、固定されている。この一方向弁２３’の下方にはピストン２２’が摺動自在に挿入され、このピストン２２’との間に負圧室２４’が形成されている。

ピストン２２’は、中実状の円柱体として形成され、その上端は平面状に切断され、下部には、音発生手段Ｖ_１と同様に、切欠き２２ｋ内に連結軸２２ｘを介してクランクアーム１２の上端が連結されている。シリンダ２１には、その中間位置より少し下方寄り位置に開放用吸気ポート２５’、この開放用吸気ポート２５’に接続する小孔２５ａ’がブロック１０ｂに設けられ、この小孔２５ａ’に吸気小管３１ｂが接続され、さらにこの吸気小管３１ｂに吸気マニホールド３０ｂが接続されている。但し、この負圧開放音用の吸気ポート２５’の孔径は、圧縮開放音用の排気ポート２５の穴径より少し大きい径とする必要がある。その具体例については後で説明する。なお、負圧室２４’に吸気された空気は、ピストン２２’が開放用吸気ポート２５’の位置より上方に押し上げられた時から一方向弁２３’の小孔２３ａから排出され、ピストン２２’が上死点より下方に引き下げられる際に負圧室２４’が負圧状態となる。

クランクアーム１２の下端は、クランク軸１２ｘ（図３Ａの（ｂ）図参照）の偏心部材１２ａの偏心軸１２ａｘに回転自在に連結され、クランク軸１２ｘの回転により回転自在に、かつ偏心状に回転駆動される。なお、音発生手段Ｖ_１、音発生手段Ｖ_３は、互いにその中心線が９０度の直交状に配置され、従って音発生手段Ｖ_１と音発生手段Ｖ_３の作用は、９０度位相がずれて行われる。さらに、エンジン音発生ブロック１０ａ、１０ｂには、音発生手段Ｖ_１、音発生手段Ｖ_３と同一構造のもう１組の音発生手段Ｖ_２、音発生手段Ｖ_４が設けられているが、圧縮用の音発生手段Ｖ_１と音発生手段Ｖ_２、及び負圧用の音発生手段Ｖ_３と音発生手段Ｖ_４はそれぞれクランク軸１２ｘの中心線と平行に軸方向に所定距離だけずれて設けられ、かつ音発生手段Ｖ_２、音発生手段Ｖ_４は、位相がそれぞれ上記音発生手段Ｖ_１、音発生手段Ｖ_３に対して１８０度ずれた位置に設けられている点が異なる。

なお、上記音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４の位相ズレ角度は、実際の排気エンジン音に近づくように実験等によって適宜に設定すれば良く、上記例では音発生手段Ｖ_１、Ｖ_３は、互いにその中心線が９０度の直交状に配置され、従って音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２と音発生手段Ｖ_３、Ｖ_４の作用は、９０度位相がずれて行われるとしたが、実施例では上記９０度の角度は、模型の大きさに応じてそれぞれ許容設定角度範囲の１００〜１１０度に設定している。但し、この設定角度の許容範囲は、９０度を中心として好ましくは最大で３０％又は最も好ましくは３０％前後の範囲内である。例えば、最大角度の許容範囲での上記角度の関係を図３Ｂの（ａ）図に示す。図示のように、許容最大設定角度では音発生手段Ｖ_１とＶ_２のなす角度、および音発生手段Ｖ_３とＶ_４のなす角度は互いにそれぞれ１８０度のままとし、圧縮開放用の音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２と、負圧開放用の音発生手段Ｖ_３、Ｖ_４のなす角度がそれぞれ１１７度、負圧開放用の音発生手段Ｖ_３と圧縮開放用の音発生手段Ｖ_２、負圧開放用の音発生手段Ｖ_４と圧縮開放用の音発生手段Ｖ_１との間のなす角度がそれぞれ６３度に設定される（９０度の３０％は２７度であるから、９０度の最大許容角度は１１７度となる）。

このような設定角度の許容範囲は、実際に音を聞きながら音の響きがよい位置を探して設定した結果であり、圧縮用の音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２と負圧用の音発生手段Ｖ_３、Ｖ_４を全て９０度の均等な角度に設定したままでは、圧縮開放音と負圧開放音の音発生作用の機能の相違のため、音の発生状態が十分でないからである。なお、６気筒の場合は、圧縮開放用の音発生手段と負圧開放用の音発生手段のなす角度を、６０度の３０％で１８度の最大許容角度範囲内に設定することとなる。また、上記音発生手段Ｖ_１、Ｖ_３と音発生手段Ｖ_２、Ｖ_４のなす角度が上述したように９０度ではない場合があるが、説明を分かり易くするために、以下では便宜上全て９０度として説明する。実際にはそれぞれの角度に読み替えることとする。

図３Ａの（ａ）図に上記音発生手段Ｖ_１、音発生手段Ｖ_３と、音発生手段Ｖ_２、音発生手段Ｖ_４の２組の音発生手段を含むエンジン音発生ブロック１０ａ、１０ｂの外観斜視図、同（ｂ）図にクランク軸の外観斜視図を示す。図示のように、エンジン音発生ブロック１０ａの音発生手段Ｖ_１、音発生手段Ｖ_２については、偏心軸１２ａｘの軸方向距離で隣り合う位置にそれぞれのクランクアーム１２がずれて設けられている距離分、エンジン音発生ブロック１０ｂの音発生手段Ｖ_３、音発生手段Ｖ_４に対してそれぞれのシリンダの位置がクランク軸１２ｘの軸方向にずれて設置されている。

クランク軸１２ｘは、図示の例では、３つの偏心部材１２ａのうち２つの偏心部材１２ａ、１２ａのそれぞれの間に２つの偏心軸１２ａｘ、１２ａｘが直線上に１８０度の位相を置いて設けられ、２つの偏心軸１２ａｘ、１２ａｘに音発生手段Ｖ_１、音発生手段Ｖ_２と音発生手段Ｖ_３、音発生手段Ｖ_４のそれぞれのクランクアーム１２が互いに異なる角度位置に、異なる位相関係（９０度ずつずれた状態）で回転自在に取り付けられて形成されている。

図１、図４に示すように、エンジン音発生ブロック１０ａ、１０ｂには、互いのブロックが向かい合う外端面に設けられた上記小孔２５ａ、２５ａ’に対して排気小管３１ａ、吸気小管３１ｂの下端が連結固定されており、この排気小管３１ａ、吸気小管３１ｂの上端は排気、吸気のための排気マニホールド３０ａ、吸気マニホールド３０ｂへ連結され、排気小管３１ａ、吸気小管３１ｂはそれぞれ２本ずつが音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２及び音発生手段Ｖ_３、Ｖ_４に対して連結されている。排気マニホールド３０ａ、吸気マニホールド３０ｂには、排気管３２ａ、吸気管３２ｂが途中で複数の位置で屈曲して次第に車体の外部へ行くに従って径が異径段状に拡大しながら所定長さに延長して接続され、それぞれの外端はマフラー状で最大径の端管３３ａ、３３ｂ（排気口、吸気口）として形成されている。なお、排気管３２ａ、吸気管３２ｂは、図示の例では異径段状に形成しているが、マフラーに向かって径の大きさが滑らかに拡大して１本の管として形成するのが好ましい。

上記音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４を有するエンジン音発生ブロック１０ａ、１０ｂから成る排気エンジン音発生装置Ｋ１には、そのクランク軸１２ｘの入力側軸１２ｐに小型の電動モータ１３が連結され、出力側軸１２ｐを、軸受を有するＬ字型の支持部材１４で回転自在に支持している。クランク軸１２ｘの入力側軸１２ｐを電動モータ１３で駆動することにより排気エンジン音発生装置Ｋ１を作動させて、負圧開放音、圧縮開放音をそれぞれ発生させる。

動力シャフト２０ｘは、車体Ｃ（この例ではラリーカーの模型）の長さ方向に沿って幅方向のほぼ中心付近に配置され、その軸端には動力シャフト２０ｘを介して車輪Ｗがそれぞれ左右前後４箇所に取り付けられ、これらの車輪Ｗを回転駆動する。上記ベルト装置Ｐのプーリ１７のプーリ径をプーリ１５のプーリ径より大きく設定し、プーリ径の比により動力シャフト２０ｘの回転数を電動モータ１３の回転数より小さくして、模型の走行が所定の走行速度となるように設定している。なお、排気エンジン音発生装置Ｋ１は、床基板（フレーム）Ｆ上に固定された電動モータ１３の出力軸と支持部材１４の軸受で支持されている。また、図４に示すように、車体内の適宜位置に電池Ｂが設置され、その電池Ｂから電力を電動モータ１３へ供給している。

図３Ｂ（ｂ）は圧縮用の排気ポート２５を１つの音発生手段Ｖ_１のシリンダ２１に対して２つ並列に設けた２ポートタイプの変形例Ｋ１ｓを示す（音発生手段Ｖ_２についても同じ）。その排気ポート２５、２５はシリンダ２１の軸方向の同一高さ周囲に設けられ、小孔２５ａが、２つの排気ポート２５を塞がない程度の大きさの径に形成され、これに排気小管３１ａが接続されている。なお、図示省略しているが、負圧用の排気ポート２５’、小孔２５ａ’、吸気小管３１ｂについても同じである。但し、この場合、圧縮用の２つの小孔２５ａは、負圧用の２つの小孔２５ａ’より径が小さく、この点では第１実施形態の基本例と同じである。１つのシリンダ２１に対して２つの排気ポート２５、２５を設けるのは、ラリーカーとしての戸外での使用の際に、より迫力のある排気エンジン音を発生させること、あるいは後述するＦ１サーキット等のレーシングカーの音発生手段として使用するためである。基本的な機能は１つの排気ポート２５を有する場合と同じであるから、特記した場合を除き、以下では作用は同じとして説明する。２ポートタイプとした理由は、同じ大きさのシリンダ２１であると、排気エンジン音を大きく迫力のあるものとするためにポート径を大きくするにつれて、圧縮、負圧を行う有効ストロークが減少するためである。

上記の構成としたラリーカーの模型の排気エンジン音発生装置Ｋ１によれば、エンジン音発生ブロック１０ａ、１０ｂの音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４が次の通りの順序で音を発生する。図５の作動の説明図では、エンジン音発生ブロック１０ａ、１０ｂの音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４による音の発生について、（ａ）図に音発生手段Ｖ_３、Ｖ_１、（ｂ）図に音発生手段Ｖ_４、Ｖ_２が作動する状態を、作動の順序に従って示している。なお、説明の便宜上、図５の状態から電動モータが起動され、クランク軸１２ｘが回転されるものとする。又、この図５ではシリンダ２１とピストン２２、クランク軸１２ｘ、クランクアーム１２についてのみを簡略表示した模式図として示している。以下に説明する圧縮開放音と負圧開放音からなる吸・排気音は、本物のエンジンに相当する電動モータの回転に連動して発生する。

図５（ａ）図に示すように、音発生手段Ｖ_３、Ｖ_１について見ると、まず（Ｉ）の状態では音発生手段Ｖ_３において、クランク軸１２ｘの回転位相がピストン２２’を最高位置に上昇した位置で内部の空気を全て排出し、音発生手段Ｖ_１では、ピストン２２がシリンダ２１の中間位置にあって、内部の気圧は大気圧の状態である。この状態からクランク軸１２ｘが９０度回転した（II）の状態では、音発生手段Ｖ_３の内部はピストン２２’が下降することにより内部の気圧が負圧状態となり、音発生手段Ｖ_１の内部ではピストン２２が最下方位置にある。さらにクランク軸１２ｘが９０度回転した（III）状態となる少し前までは、音発生手段Ｖ_３の内部はさらに大きい負圧状態となり、音発生手段Ｖ_１のシリンダ２１内部ではピストン２２が（II）の状態から上昇して内部空気を圧縮し始めている。

そして、音発生手段Ｖ_３において（III）の状態となり、ピストン２２’の上端がシリンダ２１の開放用吸気ポート２５’より少しでも下降すると、開放用吸気ポート２５’から外気を吸引しその際に開放用吸気ポート２５’を通過する空気の摩擦で負圧開放音が発生する。この状態と並行して、音発生手段Ｖ_１では、さらにシリンダ２１内部の空気の圧縮が行われている。（III）の状態からさらにクランク軸１２ｘの位相が９０度回転して（IV）の状態になると、その状態となるまでの間に音発生手段Ｖ_３ではピストン２２’が最下方位置から上昇に転じ、一方音発生手段Ｖ_１ではピストン２２が最高位置に上昇する。そして、シリンダ２１の開放用排気ポート２５にピストン２２の挿通孔２２ａが一致すると、圧縮室２４内に圧縮されていた圧縮空気が開放用排気ポート２５から一気に排出され、その排気時の圧縮空気のポート通過により圧縮開放音が発生する。

図５（ｂ）図では、上記音発生手段Ｖ_３、Ｖ_１と同期回転する音発生手段Ｖ_４、Ｖ_２についての作動の順序を示している。この場合は、便宜上（Ｉ）の状態で既に負圧開放音が発生したとしているが、この状態となる前に音発生手段Ｖ_４では、既にシリンダ２１内部の負圧状態が生成されていたものとし、音発生手段Ｖ_２では中間位置までピストン２２が上昇し、中間状態までの圧縮がされているものとする（実際に、回転開始時にまだ十分な負圧下になっていなければ、負圧開放音は生じない）。クランク軸１２ｘがさらに９０度回転した（II）の状態では、開放用排気ポート２５にピストン２２の挿通孔２２ａが一致することにより音発生手段Ｖ_２の圧縮状態が開放され、開放用排気ポート２５を通過することにより圧縮開放音が発生する。音発生手段Ｖ_４では、その間にシリンダ２１内の空気を一方向弁２３’から排出している。

クランク軸１２ｘがさらに９０度回転して（III）の状態になると、同（ａ）図で説明した音発生手段Ｖ_３、Ｖ_１の（Ｉ）の状態となり、音発生手段Ｖ_４ではシリンダ２１内の殆どの空気の排気が行われ、音発生手段Ｖ_２ではピストン２２が中間状態に位置し、さらにクランク軸１２ｘがさらに９０度回転すると、（IV）の状態となって（ａ）図の（II）の状態となる。つまり、音発生手段Ｖ_３、Ｖ_１ではこの間に次の負圧開放音、圧縮開放音を生成するための準備運動を行い、（Ｉ）の状態になると負圧開放音を生じ、（II）の状態では圧縮開放音を生じ、そしてこのような動作を次々と繰り返す。

図６（ａ）図に上記動作の圧縮、負圧吸引動作状態の説明図、（ｂ）図に負圧開放音Ｓ_１、Ｓ_１’圧縮開放音Ｐ_１、Ｐ_１’の発生タイミングの説明図を示す。負圧開放音と圧縮開放音の発生タイミングは、Ｓ_１、Ｐ_１、Ｓ_１’、Ｐ_１’の順に、かつこの順序で負圧開放音と圧縮開放音が９０度の位相だけずれて繰り返して発生することがわかる。しかし、この順序で負圧開放音、圧縮開放音が発生しても、実際のラリーカーが発生する排気エンジン音と同質、同じ周波数で共鳴、拡大された排気エンジン音となるかについては、電動モータ１３の出力軸の回転数、音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４の気筒数、圧縮用の排気ポート２５の孔径、負圧用の排気ポート２５’の孔径、さらに排気管３２ａ、吸気管３２ｂの長さ、これら配管の直径（内径）が関係する。

図示の例では、ラリーカー用の模型とするため、音発生手段の気筒数は、音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４の４気筒とし、電動モータ１３の出力軸の回転数は３０００ｒｐｍとし、発生する音の周波数は、１００Ｈｚ乃至その付近の音を生成するようにしている。クランクの回転数３０００ｒｐｍは、１秒当たりに換算すると５０ｒｐｓであり、４気筒の音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４ではクランクの１回転で２つの負圧開放音、２つの圧縮開放音が発生するから、１秒では１００Ｈｚの時間タイミングでそれぞれの音が発生し、このタイミングで発生する音の周波数が実際の音の周波数でも１００Ｈｚ又は約１００Ｈｚに一致することが確認されている。

さらに、発生した負圧開放音、圧縮開放音の共鳴、音量拡大作用は、排気マニホールド３０ａ、吸気マニホールド３０ｂに接続された排気管３２ａ、吸気管３２ｂの、外端のマフラー状で最大径の端管３３ａ、３３ｂ迄の配管長さと、それぞれの配管の径に関係するが、ラリーカー用の模型では、通常走行時には比較的負圧開放音、圧縮開放音の周波数が低いため（約１００Ｈｚ）、排気管３２ａ、吸気管３２ｂを途中で大きく屈曲状に長く設定し、かつその径は外端のマフラー状で最大径の端管３３ａ、３３ｂへ行くに従って太くすると所定の周波数の音の共鳴、音量拡大の作用が得られる。実際の模型では、配管の長さ、径については、試行錯誤で設定しているが、このような実験により所望の負圧開放音、圧縮開放音が得られることを確認している。ただし、排気管３２ａ、吸気管３２ｂの長さは、排気管３２ａ長さに比べて、吸気管３２ｂの長さのほうが３０％程度短く形成されている。これは排気と吸気により開放音を発生する基本的な機能の相違に起因すると考えられる。

上記の配管の長さ、径等について参考として記すと、図示の例では、次の通りである。
・模型長さ：約３０ｃｍ
・吸・排気マニホールド３０ａ、３０ｂ：内径４〜５ｍｍ
・排気管３２ａ、吸気管３２ｂ：（マニホールド側端）内径３．５〜４．５ｍｍ
・排気管３２ａ、吸気管３２ｂ：（端管側）内径８〜１０ｍｍ
・排気管３２ａ、吸気管３２ｂの長さ：模型全長の約２倍以上（６０ｃｍ以上）で、途中を曲がりくねった曲線状とし、共鳴と音声拡大を行っている。
但し、走行中に坂道等の険しい場所ではエンジンを吹かす（回転数を上げる）ため、場所により上記平均的な周波数の音以上の高周波の音とするため、モータの回転数は図示しない遠隔制御器（リモコン）からの制御信号で高速状態の周波数の音に変化させることが出来るものとする。

また、圧縮用の排気ポート２５の孔径と負圧用の排気ポート２５’の孔径は、それぞれ次の通りである。
・圧縮用の排気ポート２５の孔径：０．９ｍｍ
・負圧用の排気ポート２５’の孔径：１．２ｍｍ
・ピストン径：６ｍｍ、ストローク４ｍｍ
上記のように、負圧用の排気ポート２５’の孔径を、圧縮用の排気ポート２５の径より少し大きく設定しており、これは同じ径では圧縮側に比べて負圧側の音が弱いからである。上述した第１実施形態の変形例Ｋ１ｓの場合のポート２５、２５’の孔径等については、次の通りである。
・圧縮用の排気ポート２５の孔径：１ｍｍ×２ポート（１．４ｍｍ×１ポートでも可）
・負圧用の排気ポート２５’の孔径：１．４ｍｍ×２ポート（２ｍｍ×１ポートでも可）
・ピストン径：８ｍｍ、ストローク５ｍｍ

図７、図８Ａ、図８Ｂに上記第１実施形態の２つの部分変形例Ｋ１’、Ｋ１’’を示す。この部分変形例Ｋ１’、Ｋ１’’では、図示した構成部分以外は、基本的に第１実施形態と同じ構成であり、詳細な構成の図示、説明を省略している。図７は６気筒のエンジンのクランク軸１２ｘの外観斜視図、図８Ａ、図８Ｂは４気筒のエンジンのシリンダ２１、ピストン２２を直線状に配置した例を示している。上記いずれの例も、ラリーカー用の例である。６気筒のエンジンは、シリーズ化を図るためのものであり、クランク角度が図示のように４気筒の場合に比較すると互いに１２０度ずつの間隔に変更され、図示していないが、エンジン音発生ブロックはクランク軸１２ｘの軸方向順に３列に配置される（図３Ａ参照）。そして、この場合は、上記第１実施形態の場合と同じエンジン回転数であれば、クランク角度が小さい分だけ周波数が高くなる。即ち、モータの回転数を同じ３０００ｒｐｍとすると、作動タイミングの回数が１秒当たり１５０回、音の発生周波数も１５０Ｈｚとなる。

図８Ａ、図８Ｂの第２の部分変形例Ｋ１’’は、４気筒のエンジンの直線状のブロック１０ｃ内に４つのピストン２２、２２’を直線状に配置した例であり、音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２が圧縮音発生手段、音発生手段Ｖ_３、Ｖ_４が負圧音発生手段としてクランク軸１２ｘに連結されている。その４つのクランクアーム１２の配列は、直線状に配置されたシリンダ２１、ピストン２２に対して、隣接するクランクアーム１２が互いに９０度ずつ位相がずれて（遅れて）配置されている。シリンダ２１には排気孔２５と吸気孔２５’が交互に９０度ずつ位相が遅れる位置に配設され、図示省略しているが、それぞれの孔に連通する排気小管３１ａ、吸気小管３１ｂを介して吸・排気マニホールド３０ａ、３０ｂに接続されている。この場合、音発生装置の作動順は第１実施形態と同じくＶ_１→Ｖ_４→Ｖ_２→Ｖ_３の順になるようにクランクアーム１２の相互の角度（９０度）の配列が定められる。また、吸・排気マニホールド３０ａ、３０ｂの後方に、吸・排気管３２ａ、３２ｂ、端管３３ａ、３３ｂが接続されていることも、第１実施形態と同じである。この例は、４気筒のエンジンであるから、基本的な作動、機能は第１実施形態と同じである。
なお、圧縮音発生手段Ｖ_１とＶ_２又は負圧音発生手段Ｖ_３とＶ_４を隣接させたのは、ポート２５又は２５’が隣接して、その各ポートからそれぞれ２本の排気小管３１ａ又は吸気小管３１ｂを引き出し、それぞれ一本の吸・排気マニホールド３０ａ、３０ｂ、吸・排気管３２ａ、３２ｂに接続し易いからである（図８Ｂ参照）。

図９に第２実施形態の排気エンジン音発生装置Ｋ２を示し、その（ａ）は主要部の外観斜視図、同（ｂ）は部分断面図を示す。なお、主要部のエンジンブロック１０は、シリンダ頂部にロータリ弁方式の開閉弁を有する形式のものである。この実施形態では、第１実施形態と同じ機能の部材には同じ符号を付して、説明を省略する。この部分変形例Ｋ２では、クランク軸１２ｘを含むクランク機構は、上記図８Ａ、図８Ｂに示す第２の部分変形例Ｋ１’’と同じであり、４つのクランクアーム１２は直線状に配設され、ブロック１０内のシリンダ２１も直線状に構成されている。そして、ブロック１０の頂部に操作弁２３の代替手段としての４つのロータリ弁２３”とシリンダ２１、ピストン２２、排気ポート２５、吸気ポート２５’の４組が音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４を構成する部材として設けられている。

この音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４（Ｖ_４は図示省略）は、音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２が圧縮音発生手段、音発生手段Ｖ_３、Ｖ_４が負圧音発生手段として、Ｖ_１、Ｖ_３、Ｖ_２、Ｖ_４のそれぞれが直線上でこの順序で順次９０度ずつ位相が遅れるように設けられている。但し、排気ポート２５、吸気ポート２５’は、シリンダ２１の側壁に、音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４に対応してそれぞれ設けられている。そして、それぞれのロータリ弁２３”は、図示のように、タイミングベルト１６’でモータの出力側軸１２ｐに固定されたプーリ１５’の回転をもう１つのプーリ１７’に伝達し、このプーリ１７’に固定された弁軸２３ｘに４対の切欠溝２３ａ’’からなるロータリ弁２３”を互いに軸方向に隣接する弁同士で９０度ずつ位相が遅れるように（図示せず）設けている。ロータリ弁２３”の切欠溝２３ａ’’は１つのシリンダ２１、ピストン２２に対して各１対（位置が軸方向に少しずれている）のものが、互いに９０度位相位置がずれて設けている。

また、上記弁軸２３ｘは、モータの出力軸１２ｐの回転をプーリ１５’、１７’とタイミングベルト１６’によりクランク軸１２ｘに伝達して同期駆動される。このため、位相がずれて設けられている分だけ４対のロータリ弁２３”が、それぞれ位相が遅れて作動する。

この実施形態の音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４を備えた排気エンジン音発生装置Ｋ２では、音発生手段Ｖ_１の場合、（ｂ）図に示す状態となる前に、ロータリ弁２３”により圧縮室２４とポート２５の連結が遮断されているため（同図鎖線状態）、シリンダ２１内は圧縮状態となっており、その後、（ｂ）図に示すように、ピストン２２が最高位置（又はその付近）に上昇すると、その状態で音発生手段Ｖ_１のロータリ弁２３”の切欠溝２３ａ”が開放位置の排気ポート２５に一致し、圧縮開放音を発生する。

次に、音発生手段Ｖ_１のロータリ弁２３”の回転が９０度以上に進むと、（ｃ）図の位置の少し手前の位置から、ポート２７ａ’から外気を吸い込み、ポート２７ａ’を閉じるまでは外気を吸い続け、その後ピストン２２が最下位置まで下がると、ポート２７ａ’を閉じて圧縮室２４に対してピストン２２が圧縮作用に入り、次の圧縮を行う。そして、その後上記動作を繰り返して行う。音発生手段Ｖ_２についても、そのクランクアーム１２の設けられている位相が１８０度異なる状態であり、音発生手段Ｖ_１と同様である。

音発生手段Ｖ_３の場合、音発生手段Ｖ_１に対してクランクアーム１２が９０度位相をずらして（遅れて）設けられ、ポート２５’とポート２７ａ’の設けられている左右の位置関係は音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２と同じ関係に設けられている。即ち、音発生手段Ｖ_１のピストン２２とロータリ弁２３”が（ｂ）図の状態にある時、図示しない音発生手段Ｖ_３では、ピストン２２がシリンダの最下底位置の手前の３/４のストローク位置にあり、かつロータリ弁２３”の回転位相位置が音発生手段Ｖ_１の（ｂ）図の状態から９０度遅れた位置にあり、図示しない負圧室２４’内とポート２５’の接続が遮断された状態（鎖線状態）にある。

このため、ピストン２２が下降すると負圧室２４’内はさらに負圧になる。そして、（ｃ）図の位置の少し手前の位置において、ロータリ弁２３”が回転し、ピストン２２がシリンダ２１内の最下底位置まで下がると、その瞬間にロータリ弁２３”の切欠溝が負圧室２４’を吸気ポート２５’に連通して外気を吸い込み、負圧開放音を生じさせる。即ち、音発生手段Ｖ_１の圧縮開放音に対して音発生手段Ｖ_３の負圧開放音の発生タイミングが９０度遅れて生じる。

次に、音発生手段Ｖ_３のロータリ弁２３”の回転が９０度以上に進むと、（ｂ）図の位置の少し手前の位置から、ポート２７ａ’から排気し、ポート２７ａ’を閉じるまでは排気し続け、その後、ピストン２２が最上位置まで上がると、負圧室２４’に対してピストン２２が下降して負圧作用に入り、次の負圧を行う。そして、その後、上記動作を繰り返して行う。音発生手段Ｖ_４についても、そのクランクアーム１２の設けられている位相が１８０度異なる状態であり、音発生手段Ｖ_３と同様である。

このようにして、各音声発生手段Ｖ_１による圧縮開放音の後、音発生手段Ｖ_３よりさらに９０度遅れて負圧開放音を発生し、次に、音発生手段Ｖ_２が圧縮開放音を発生し、その後、音発生手段Ｖ_４がさらに９０度位相が遅れて負圧開放音を発生し、という順序でクランク軸１２ｘが１回転する間に４つの音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４から圧縮開放音と、負圧開放音が交互に発生する。

そして、クランク軸１２ｘをモータで上記所定の回転数で回転させることにより、上記作動を上記第１実施形態と同様に繰り返し、これにより上記と同じ所定周波数の音、即ち１００Ｈｚの排気エンジン音を発生することができることとなる。発生した排気エンジン音は、その後吸・排気マニホールド３０ａ、３０ｂ、排気管３２ａ、吸気管３２ｂ、端管３３ａ、３３ｂを介して共鳴、音声拡大されることは第１実施形態と同じである。
なお、この実施形態の排気エンジン音発生装置Ｋ２の形式は、第１実施形態のものに比して、ポート２５、２５’の開閉をモータの回転に同期させたロータリ弁形式で行うため、高速度回転に対応できるものである。

図１０に第３実施形態の排気エンジン音発生装置Ｋ３の全体概略外観図を示す。この実施形態の排気エンジン音発生装置Ｋ３は、Ｆ１サーキット等のレーシングカーに用いられる。図示のように、この実施形態の排気エンジン音発生装置Ｋ３は、１２気筒の多気筒エンジン用の音発生装置であり、６個の圧縮音発生手段Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_５、Ｖ_６、Ｖ_９、Ｖ_１０と６個の負圧音発生手段Ｖ_３、Ｖ_４、Ｖ_７、Ｖ_８、Ｖ_１１、Ｖ_１２の計、１２個の音発生手段を備えている。音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_１２は、それぞれの音発生手段のクランク軸１２ｘのクランクアーム１２がそのクランク軸１２ｘの軸方向に順次３０度ずつ遅れて作動するように形成されており、その基本構造は第1実施形態の場合と同じである。従って、同じ機能部材には同じ符号を付して説明を省略する。

音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_１２の給・排気管３２ａ、３２ｂは、第１実施形態の場合より気筒数が多い分だけ長くなった吸・排気マニホールド３０ａ、３０ｂに接続されており、その後端は端管３３ａ、３３ｂに接続されている。しかし、この例では吸・排気管３２ａ、３２ｂの長さは、発生する音の周波数が高い（第1実施形態の場合に比較すると、約３倍で
３００Ｈｚ）ため、第1実施形態の半分程度であり、吸・排気マニホールド３０ａ、３０
ｂについては同じ径であるが、吸・排気管３２ａ、３２ｂの径については吸・排気マニホールド３０ａ、３０ｂの径と同じ径のまま端管３３ａ、３３ｂ（排気口）に接続されている。

上記の排気エンジン音発生装置Ｋ３によると、発生する音の周波数は第１実施形態の場合の約３倍で、３００Ｈｚ程度である。この例では、周波数が第1実施形態の場合より高いため、吸・排気管３２ａ、３２ｂの長さが半分程度とされ、端管３３ａ、３３ｂの径も吸・排気マニホールド３０ａ、３０ｂと同等程度の径である。これにより、第1実施形態
の場合よりさらに高い周波数３００Ｈｚ以上の音の共鳴、音声の拡大を吸・排気管３２ａ、３２ｂと端管３３ａ、３３ｂにより生じさせることができる。但し、排気管３２ａ、吸気管３２ｂの長さは、排気管３２ａ長さに比べて、吸気管３２ｂの長さのほうが３０％程度短く形成されている。これも排気と吸気により開放音を発生する基本的な機能の相違に起因すると考える。

なお、上述した図３Ｂ（ｂ）に示した第１実施形態の排気エンジン音発生装置Ｋ１の変形例Ｋ１ｓは、これをＦ１サーキット等のレーシングカー用に使用することも出来る。この場合、排気エンジン音発生装置は、４つの音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４を使用するが、レーシングカーではラリーカーに比べると音の周波数が高く、従ってこれに適合するように電動モータ１３の回転数を、９０００〜１００００ｒｐｍの高速回転する電動モータとし、圧縮用の排気ポート２５の孔径、負圧用の排気ポート２５’の孔径を、圧縮側の孔径：１．４ｍｍ、負圧側の孔径２ｍｍとして、第１実施形態の排気エンジン音発生装置Ｋ１の場合よりポート孔径を拡大する必要がある。１気筒当たりのシリンダの排気量は第１実施形態と同じである。発生する音は３００Ｈｚ以上の高い音である。

上記の各実施形態では、各個別に排気エンジン音の高さと４つの音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_４又は１２個の音発生手段Ｖ_１〜Ｖ_１２の関係について説明したが、音発生手段の排気量とポート孔径との関係は次の通りである。

１気筒の排気量が同じ場合
周波数 音 量
開放用ポート孔径：小（０．７ｍｍ） 低い音 小さい
開放用ポート孔径：大（１．５ｍｍ） 高い音 大きい

開放用ポートの孔径が同じ場合（例えば１ｍｍ）
周波数 音 量
排気量：小（ボア径５ｍｍ×ストローク３ｍｍ） 高い音 小さい
排気量：大（ボア径８ｍｍ×ストローク５ｍｍ） 低い音 大きい

以上の結果から、上記関係はおおよそ次の通りとなる。
１気筒当たりの排気量を同じとして各種エンジン（音発生手段）を製作した場合の排吸気ポート２５、２５’の面積との関係は、４気筒のポート面積を１と考えると、６気筒の同ポート面積：１．５倍、８気筒の同ポート面積：２倍、１０気筒の同ポート面積：２．５倍、１２気筒のポート面積：３倍、同じ気筒数（例えば４気筒）での排気量による同ポート面積は排気量が倍になれば、ポート面積も倍になり、正比例の関係となる。

図１１、図１２には、電動モータ１３によって回転する出力側軸１２ｐをコンロッド１２’の軸方向とした第４の実施形態の排気エンジン音発生装置Ｋ４を示し、図中、上述と同一符号は同一物を示す。この実施形態は、エンジン音発生ブロック１０の周囲４分位に圧縮開放手段Ｖ_１、Ｖ_２と負圧開放手段Ｖ_３、Ｖ_４を交互に設けたものであって、上記排気エンジン音発生装置Ｋ１’、Ｋ１’’と同一の作用をする。
その構成は、上記出力側軸１２ｐに傾斜面を有する部材４１を設け、この部材４１にベアリング４２を介してコンロッド１２’の支持円盤４３を回転自在に設けたものである。コンロッド１２’は支持円盤４３の周囲に等分位等の４分位に自在継手４４をもって連結され、この各コンロッド１２’はピストン２２、２２’に連結されている。図中、４５は部材４１を支持するベアリングである。

この実施形態では、出力側軸１２ｐの回転に伴い、図１２（ａ）〜同図（ｃ）に示すように、支持円盤４３の周囲４分位のコンロッド１２’がそれぞれ位相が異なった進退を行い、それによって、圧縮開放手段Ｖ_１、負圧開放手段Ｖ_４、圧縮開放手段Ｖ_２と、負圧開放手段Ｖ_３の順に作用して上述の圧縮開放と負圧開放の作用が行われて、排気エンジン音が発生する。
なお、この実施形態では、４気筒としたが、その気筒の数は任意であり、その数に基づいて円盤４３に周囲適当な分位にコンロッド１２’を設ける。円盤４３の周囲におけるコンロッド１２’の分位間隔は、上述のごとく発生音に応じて適宜に設定する。これらの実施形態では、複数気筒であっても、クランクシャフトが不必要であって、小型化などから、コスト面において有利となる。

因みに、上記の各実施形態では、それぞれ操作弁として一方向弁２３’、又はロータリ弁２３”のいずれかを使用したが、操作弁の形式としては上記以外にも各種の形式のものが存在するため、この操作弁の形式を含めて各構成要素について種々の変形例を採用し得るが、この発明の趣旨の範囲内に含まれる構成のものであれば全てこの発明の範囲に含まれることは勿論である。

上記各実施形態は、圧縮開放手段と負圧開放手段をそれぞれ別々のシリンダに構成した多気筒のものであったが、第５の実施形態の排気エンジン音発生装置Ｋ５として示すものは、図１３〜図１５に示すように、単気筒である。図中、上述と同一符号は同一物を示す。

エンジン音発生ブロック１０内に設けたシリンダ２１の側壁に吸気ポート２５’と排気ポート２５が形成され、ピストン２２には、シリンダ２１内のピストン前面から排気ポート２５側のシリンダ側壁面に通じる通孔（連通孔）２２ａが形成されている。ピストン２２は、出力側軸１２ｐの回転がコンロッド１２’を介した往復運動として伝達され、それに伴ってシリンダ２１内を進退摺動する。

このため、図１５（ａ）〜（ｅ）に示すように、吸気ポート２５’が開放されてシリンダ２１内に空気が充満した状態（同図（ａ））から、ピストン２２のシリンダ２１内への進行摺動によって、シリンダ２１内の空気が圧縮され（同図（ｂ））、やがて、通孔２２ａが排気ポート２５に連通すると（同図（ｃ））、その圧縮空気が排気ポート２５から排気され、その排気によって排気音が発生する。その後、ピストン２２が退行すると、通孔２２ａが排気ポート２５から外れ、シリンダ２１内は負圧状態となり（同図（ｄ））、やがて、吸気ポート２５’が開放して吸気し、その吸気によって吸気音が発生する（同図（ｅ））。この作用が繰り返されて、排気エンジン音が発生する。なお、必要に応じて、シリンダ２１には、圧縮開放、負圧開放に伴って、内部に空気を入れたり、空気を開放したりする給排気弁を設ける。

この実施形態は、一つのシリンダ（単気筒）に圧縮開放手段と負圧開放手段を構成しており、この単気筒に両手段を構成した排気エンジン音発生装置Ｋ５を出力側軸１２ｐの軸方向に所要数並べることによって、任意の多気筒の排気エンジン音発生装置とし得る。例えば、上記の図１、図８Ａ、図１０、図１１等に記載した多気筒のものにおいても採用することができる。このとき、気筒を奇数とし、各気筒における吸排気のタイミングをずらして、圧縮音と吸気音が交互に発生するようにする。

吸・排気管３２ａ、３２ｂは最後まで別々の管でも良いが、図１６に示すように、一つの管５１にまとめても良い。この場合、その集合管５１は、開口に向かって徐々に広がる形状として拡声効果を高めると良い。その集合管５１の拡径度合いは、実験等に基づき、最適な拡声度合いとなるように適宜に設定すれば良いが、例えば、集合管５１の開口内径は２３ｍｍとする。図中、符号２５、２５’は、吸・排気管３２ａ、３２ｂが開放用吸・排気ポート２５、２５’に接続される意である。

また、シリンダ、ピストン、吸排気管等の各部材は、通常、アルミニウム又はその合金によって製作するが、この発明の作用効果を発揮する限りにおいて、その材料は任意である。例えば、吸・排気管３２ａ、３２ｂは、硬質発泡ウレタン等の合成樹脂等が考えられる。これらは、成型性に優れ、安価かつ軽量化に優れたものとなる。硬質発泡ウレタンは、気泡による凹凸があるため、音の反響には不向きと考えられがちであるが、成型面は型の平滑面が転写されて薄い滑らかな面となって、充分に反響面として使用し得る。

さらに、シリンダとピストンの摺動部には、潤滑油を送り込むことが好ましく、そのシリンダ又はピストンを含油機能を持った構成とし得る。また、回転部においては、ベアリング又は含油軸受（オイルレス軸受）を採用することが好ましい。
さらに、吸・排気ポート２５’、２５の開閉は、ピストン２２，２２’によるそのポート２５’、２５の開閉でなく、ピストン２２，２２’の動きに連動した開閉弁の動作によって行うこともできる。

上記圧縮開放手段と負圧開放手段の構成としては種々のものが考えられるが、例えば、吸気ポートと排気ポートの一方又は両者を有するケーシングとなるシリンダと、そのシリンダ内に、外部からの動力によってその軸方向に摺動（移動）自在に設けられたピストンとから成って、前記吸気ポートと排気ポートを吸・排気管に接続し、ピストンの摺動によって、シリンダ内を負圧にしてその内部を負圧にした後、吸気ポートを開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させるとともに、シリンダ内の空気を圧縮した後、排気ポートを開放して排気し、その排気によって排気音を発生させる構成を採用することができる。

その圧縮開放手段と負圧開放手段を一対のシリンダとピストンによって構成する場合は、例えば、そのシリンダの側壁に上記吸気ポートと排気ポートの両者が形成され、ピストンには、前記シリンダ内のピストン前面から前記排気ポート側のシリンダ側壁面に通じる通孔が形成されており、前記ピストンのシリンダ内への進行摺動によって、シリンダ内の空気を圧縮して前記通孔を前記排気ポートに連通させてシリンダ内を開放して排気し、その排気によって排気音を発生させ、前記ピストンのシリンダ内からの退行摺動によって、前記シリンダ内を負圧にして前記吸気ポートを開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させる構成などを採用する。

一方、圧縮開放手段と負圧開放手段を別々のシリンダによって構成する場合は、例えば、その両手段は、それぞれ、上記排気ポートと吸気ポートの一方、すなわち排気ポート又は吸気ポートを有する一対のシリンダとピストンとから成り、前記圧縮開放手段となるピストンには、前記シリンダ内のピストン前面から前記排気ポート側のシリンダ側壁面に通じる通孔が形成されて、前記ピストンのシリンダ内への進行摺動によって、シリンダ内の空気を圧縮して前記通孔を前記排気ポートに連通させてシリンダ内を開放して排気し、その排気によって排気音を発生させ、前記負圧開放手段となるピストンのシリンダ内からの退行摺動によって、前記シリンダ内を負圧にして前記吸気ポートを開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させる構成を採用することができる。

Claims (7)

1. ケーシング内の気体を圧縮して開放する圧縮開放手段（Ｖ_１、Ｖ_２）と、ケーシング内を負圧にして開放する負圧開放手段（Ｖ_３、Ｖ_４）と、その両手段（Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４）に接続されて前記開放音を拡声させる吸・排気管（３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ）とからなり、前記圧縮開放手段（Ｖ_１、Ｖ_２）と負圧開放手段（Ｖ_３、Ｖ_４）とを交互に駆動させて、その開放時の発生音を前記吸・排気管（３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ）に導き拡声して排気ガスエンジン音の擬似音を発生させる排気エンジン音発生装置。
2. 上記圧縮開放手段（Ｖ_１、Ｖ_２）と負圧開放手段（Ｖ_３、Ｖ_４）を、吸気ポート（２５’）と排気ポート（２５）を有する上記ケーシングとなるシリンダ（２１）と、前記シリンダ（２１）内に、外部からの動力によってその軸方向に摺動自在に設けられたピストン（２２、２２’）とから構成し、前記吸気ポート（２５’）と排気ポート（２５）を上記吸・排気管（３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ）に接続し、前記ピストン（２２）の摺動によって、シリンダ（２１）内を負圧にした後、前記吸気ポート（２５’）を開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させるとともに、シリンダ（２１）内の空気を圧縮した後、前記排気ポート（２５）を開放して排気し、その排気によって排気音を発生させることを特徴とする請求項１に記載の排気エンジン音発生装置。
3. 上記圧縮開放手段（Ｖ_１、Ｖ_２）と負圧開放手段（Ｖ_３、Ｖ_４）が一対のシリンダ（２１）とピストン（２２）とから成り、そのシリンダ（２１）の側壁に上記吸気ポート（２５’）と排気ポート（２５）が形成され、前記ピストン（２２）には、前記シリンダ（２１）内のピストン前面から前記排気ポート（２５）側のシリンダ側壁面に通じる通孔（２２ａ）が形成されており、前記ピストン（２２）のシリンダ（２１）内への進行摺動によって、シリンダ（２１）内の空気を圧縮して前記通孔（２２ａ）を前記排気ポート（２５）に連通させてシリンダ（２１）内を開放して排気し、その排気によって排気音を発生させ、前記ピストン（２２）のシリンダ（２１）内からの退行摺動によって、前記シリンダ（２１）内を負圧にして前記吸気ポート（２５’）を開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させることを特徴とする請求項２に記載の排気エンジン音発生装置。
4. 上記圧縮開放手段（Ｖ_１、Ｖ_２）と負圧開放手段（Ｖ_３、Ｖ_４）は、それぞれ、上記排気ポート（２５）又は吸気ポート（２５’）を有する一対のシリンダ（２１、２１）とピストン（２２、２２’）とから成り、前記圧縮開放手段（Ｖ_１、Ｖ_２）のピストン（２２）には、前記シリンダ（２１）内のピストン前面から前記排気ポート（２５）側のシリンダ側壁面に通じる通孔（２２ａ）が形成されて、前記ピストン（２２）のシリンダ（２１）内への進行摺動によって、シリンダ（２１）内の空気を圧縮して前記通孔（２２ａ）を前記排気ポート（２５）に連通させてシリンダ（２１）内を開放して排気し、その排気によって排気音を発生させ、
   前記負圧開放手段（Ｖ_３、Ｖ_４）のピストン（２２’）のシリンダ（２１）内からの退行摺動によって、前記シリンダ（２１）内を負圧にして前記吸気ポート（２５’）を開放して吸気し、その吸気によって吸気音を発生させることを特徴とする請求項２に記載の排気エンジン音発生装置。
5. 上記外部の動力が電動機（１３）であり、その電動機（１３）の回転力をクランク軸（１２ｘ）とクランクアーム（１２）から成るクランク機構を介して上記ピストン（２２、２２’）の摺動運動に変換するようにしたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載の排気エンジン音発生装置。
6. 上記外部の動力が電動機（１３）であり、その電動機（１３）による出力側軸にその軸に対して傾斜する円盤（４３）を同一軸に設け、この円盤（４３）の周縁に上記ピストン（２２）に連結したコンロッド（１２’）を揺動自在に連結し、前記円盤（４３）の回転を、前記コンロッド（１２’）を介してピストン（２２）の摺動運動に変換するようにしたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載の排気エンジン音発生装置。
7. 上記吸・排気管（３２ａ、３２ｂ）の配管長さ、径を、模型のレースカー又はラリーカーのエンジン音に適合する長さ、径に適宜に設定して、音の共鳴、拡大をするようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の排気エンジン音発生装置。

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