(57)【要約】【課題】広い周波数領域をもつ騒音を低減させつつ、特に低周波数領域の騒音を効果的に低減させることができる共鳴装置を提供する。【解決手段】共鳴装置１０は、筒状のダクト本体５に連結され、共鳴室１と、ダクト本体と共鳴室とを連通する第１連通管２１及び第２連通管２２と、をもつ。共鳴室は、隔壁体１５で第１共鳴室１１及び第２共鳴室１２に分離されている。第１共鳴室は第１連通管に連結されており、第２共鳴室は前記第２連通管に連結されている。隔壁体が可動することで第１共鳴室と第２共鳴室との容積が可変する。第１連通管は共鳴室の外周部に巻回されており、第２連通管よりも管長が長い。【選択図】図１
2010101302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のダクト本体に連結され、共鳴室と、前記ダクト本体と前記共鳴室とを連通させる第１連通管及び第２連通管と、をもつ共鳴装置であって、
前記共鳴室は、隔壁体で第１共鳴室及び第２共鳴室に分離されており、
前記第１共鳴室は前記第１連通管に連結されており、前記第２共鳴室は前記第２連通管に連結されており、
前記隔壁体が可動することで前記第１共鳴室と前記第２共鳴室との容積が可変し、
前記第１連通管は前記共鳴室の外周部に巻回されており、前記第２連通管よりも管長が長いことを特徴とする共鳴装置。
【請求項２】
前記共鳴室は、前記ダクト本体に隣設され前記ダクト本体の長手方向と平行に延びる円筒体の内部に形成されており、前記隔壁体は、前記円筒体の中心を回転中心として回転する請求項１記載の共鳴装置。
【請求項３】
前記円筒体は、前記円筒体の内周面から径方向内側に向けて突出するとともに前記円筒体の軸方向に延びる突出壁を有し、
前記隔壁体は、前記円筒体の軸方向に延び前記円筒体の中心を回転中心として前記円筒体の内周面に対面しながら回転可能に配設され、前記突出壁との間で前記共鳴室を前記第１共鳴室と前記第２共鳴室とに区画する請求項２に記載の共鳴装置。
【請求項４】
前記突出壁は、前記円筒体の内周面から径方向内側に向けて突出する仕切壁と、該仕切壁の突出側先端に設けられ前記円筒体の中心と同一中心をもつ中空パイプ形状の管状部とをもち、
前記隔壁体は、前記管状部の内部に回動自在に挿通された回転軸と、前記円筒体の中心側から径方向外側に向けて延びる回転隔壁とをもち、
前記回転軸と前記回転隔壁とは、前記管状部の軸方向の一部に開口する窓部を通じて連結している請求項３記載の共鳴装置。
【請求項５】
前記隔壁体の前記回転隔壁の径方向断面は、円弧形状を有する請求項４記載の共鳴装置。
【請求項６】
前記隔壁体の軸方向の両端には、前記円筒体の軸方向の両端の内周面と対面しているとともに前記隔壁体の中心角度よりも大きい中心角度を有する円弧形状の端面壁を設けている請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の共鳴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気騒音を抑制することができる共鳴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両のエンジンに連結された吸気システムの吸気騒音を抑制するために、サイドブランチタイプの共鳴装置やヘルムホルツタイプの共鳴装置が用いられている。例えば、サイドブランチタイプの共鳴装置の場合、共鳴によって低減できる音の固有周波数は、サイドブランチの長さに依存している。
【０００３】
また、ヘルムホルツタイプの共鳴装置の場合、共鳴によって低減できる音の固有周波数は、次式により表すことができる。
【０００４】
（式１）  
2010101302.tif 000003
【０００５】
式中、ｆは固有周波数（共鳴周波数）を、ｃは音速を、ｌは連通管部の長さを、Δｌは連通管部補正長さを、Ｖは共鳴室の容積を、Ｓは連通管部の断面積を、それぞれ示す。
【０００６】
このように、これら従来の共鳴装置によると、吸気騒音のうち低減できる音の固有周波数は形状によって特定される。このため、種々の周波数をもつ吸気音を低減することが困難であった。
【０００７】
そこで、特許文献１の図９〜図１１には、吸気通路を構成するダクト本体に連通する第１連通部と第２連通部とを設け、第１連通部と第２連通部にはそれぞれ容積可変型の第１共鳴室と第２共鳴室を連結させて、吸気騒音の周波数に応じて第１、第２共鳴室の容積と第１、第２連通管部の開口面積とを可変させることが開示されている。この共鳴装置は、ヘルムホルツ型であり、第１共鳴室と第２共鳴室とを分離する可動隔壁と、連通管の開口面積を可変する可動蓋とが、ダクト本体を通過するエアの負圧が可変することによって、回転軸を中心に回転する。これにより、第１共鳴室と第２共鳴室との容積及び連通管の開口面積を可変させて、共鳴周波数を変えている。この共鳴装置は、２つの共鳴室の容積が異なり、２つの連通管の開口面積が異なるため、２つの周波数の音をそれぞれ共鳴させて、２つの周波数に対応した周波数領域の吸気騒音を消音する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２８２５１４号公報（図９〜図１１，第５実施形態）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、共鳴室とダクト本体とは隣接している。このため、連通管の長さを稼ぐことができない。ゆえに、上記式１より明らかなように、低周波数の騒音を低減させることが困難であった。仮に低周波数の騒音を低減させようとすると、共鳴室の容積を大きくする必要があり、共鳴装置が大型化してしまう。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、広い周波数領域をもつ騒音を低減させつつ、特に低周波数領域の騒音を効果的に低減させることができる共鳴装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、筒状のダクト本体に連結され、共鳴室と、前記ダクト本体と前記共鳴室とを連通させる第１連通管及び第２連通管と、をもつ共鳴装置であって、  前記共鳴室は、隔壁体で第１共鳴室及び第２共鳴室に分離されており、前記第１共鳴室は前記第１連通管に連結されており、前記第２共鳴室は前記第２連通管に連結されており、前記隔壁体が可動することで前記第１共鳴室と前記第２共鳴室との容積が可変し、前記第１連通管は前記共鳴室の外周部に巻回されており、前記第２連通管よりも管長が長いことを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
上記構成によれば、隔壁体が可動することで第１共鳴室と第２共鳴室との容積が可変する。このため、複数の周波数領域の騒音を低減することができ、しかも低減させたい騒音の周波数に合うように第１共鳴室と第２共鳴室の容積を可変することで、広範囲の周波数領域の騒音を低減することができる。
【００１３】
また、第１連通管は、共鳴室の外周部に巻回されている。このため、省スペースで第１連通管の管長を長く形成することができる。ゆえに、特に、低周波数領域の騒音を効果的に抑制できる。
【００１４】
前記共鳴室は、前記ダクト本体に隣設され前記ダクト本体の長手方向と平行に延びる円筒体の内部に形成されており、前記隔壁体は、前記円筒体の中心を回転中心として回転することが好ましい（請求項２）。
【００１５】
この場合には、省スペースに共鳴室を配設することができる。また、隔壁体は円筒体の中心を中心軸として回転する。このため、簡素な構成で第１共鳴室と第２共鳴室の容積を可変させることができる。
【００１６】
前記円筒体は、前記円筒体の内周面から径方向内側に向けて突出するとともに前記円筒体の軸方向に延びる突出壁を有し、前記隔壁体は、前記円筒体の軸方向に延び前記円筒体の中心を回転中心として前記円筒体の内周面に対面しながら回転可能に配設され、前記突出壁との間で前記共鳴室を前記第１共鳴室と前記第２共鳴室とに区画することが好ましい（請求項３）。
【００１７】
この場合には、隔壁体が共鳴室の中で回転することにより、突出壁との間で形成される２つの空間の容積、即ち第１共鳴室と第２共鳴室との容積を可変させることができる。
【００１８】
前記突出壁は、前記円筒体の内周面から径方向内側に向けて突出する仕切壁と、該仕切壁の突出側先端に設けられ前記円筒体の中心と同一中心をもつ中空パイプ形状の管状部とをもち、前記隔壁体は、前記管状部の内部に回動自在に挿通された回転軸と、前記円筒体の中心側から径方向外側に向けて延びる回転隔壁とをもち、前記回転軸と前記回転隔壁とは、前記管状部の軸方向の一部に開口する窓部を通じて連結していることが好ましい（請求項４）。
【００１９】
この場合には、回転軸は、管状部の中に挿通されて、窓部を通じて回転軸が回転隔壁と連結されている。このため、第１共鳴室と第２共鳴室との間の回転軸周りの隙間は、回転軸における窓部に配置された部分に限られる。ゆえに、回転軸の軸方向全体が共鳴室に露出している場合に比べて、回転軸周りの隙間を狭くすることができる。したがって、隙間による音響性能への影響を考慮することなく、設計通りのねらいの音響性能を発揮することができる。
【００２０】
前記隔壁体の前記回転隔壁の径方向断面は、円弧形状を有することが好ましい（請求項５）。
【００２１】
この場合には、第１共鳴室と第２共鳴室との間に弧状の隙間（絞り空間）をある程度の長さで介在させることができる。ゆえに、第１共鳴室と第２共鳴室との音響モードを分断でき、騒音の消音領域又は増音領域に対する共鳴周波数のチューニングを設計通りに行うことができる。したがって、隔壁体と円筒体の内周面との間に形成される隙間を若干あけても、第１共鳴室と第２共鳴室の音響性能にはほとんど影響しない。隔壁体と円筒体の内周面との間の隙間を若干あけることで、隔壁体を、円筒体の内周面に対して摩擦することなく、スムーズに回転させることができる。
【００２２】
前記隔壁体の軸方向の両端には、前記円筒体の軸方向の両端の内周面と対面しているとともに前記隔壁体の中心角度よりも大きい中心角度を有する円弧形状の端面壁を設けていることが好ましい（請求項６）。
【００２３】
この場合には、隔壁体の軸方向の両端部と円筒体の軸方向の両端部との間の隙間の長さを、端面壁を設けない場合に比べて長くすることができる。ゆえに、第１共鳴室と第２共鳴室との音響モードを分断できる。したがって、隙間による音響性能への影響を考慮することなく、騒音の消音領域又は増音領域に対する共鳴周波数のチューニングを設計通りに行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、隔壁体が可動することで第１共鳴室と第２共鳴室との容積が可変し、第１連通管が共鳴室の外周部に巻回されている。このため、広範囲の周波数領域の騒音を低減することができ、特に、低周波数領域の騒音を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る共鳴装置であって、図２のＡ−Ａ矢視線断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る共鳴装置の斜視図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視線断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る共鳴装置を連結したダクト本体の音の伝達特性を示す線図である。
【図５】第１の実施形態に係る共鳴装置を連結したダクト本体の音の応答関数を示す線図である。
【図６】第２の実施形態に係る共鳴装置の斜視図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ矢視線断面図である。
【図８】図６のＤ−Ｄ矢視線断面図である。
【図９】図７のＥ−Ｅ矢視線断面図である。
【図１０】図９のＦ−Ｆ矢視線断面図である。
【図１１】図９のＧ−Ｇ矢視線断面図である。
【図１２】第２の実施形態に係る、突出壁及び隔壁体の斜視図である。
【図１３】第２の実施形態に係る共鳴装置を軸方向の一端側から視た分解斜視図である。
【図１４】第２の実施形態に係る共鳴装置を軸方向の他端側から視た分解斜視図である。
【図１５】第２の実施形態に係る共鳴装置を連結したダクト本体の騒音レベル、及びダクト本体のみの騒音レベルを示す線図である。
【図１６】第２〜５に係る共鳴装置を連結したダクト本体、初期想定、及びダクト本体のみの応答関数を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１、図２に示すように、第１の実施形態の共鳴装置１０は、自動車のエンジンの吸気系を構成する筒状のダクト本体５に連結されている。共鳴装置１０は、共鳴室１と、第１連通管２１と、第２連通管２２とをもつ。
【００２７】
共鳴室１は、ダクト本体５の長手方向と平行に延びる円筒体１８の内部に形成されている。共鳴室１の長手方向の中央部には、扇状の窪み部１３が設けられている。共鳴室１は、断面扇形状の隔壁体１５によって、第１共鳴室１１及び第２共鳴室１２に分離されている。
【００２８】
円筒体１８は、突出壁１４と、隔壁体１５とをもつ。突出壁１４は、円筒体１８の内周面から中心に向けて突出している。突出壁１４は、軸方向中央部の窪み部１３を囲む壁を構成しており、断面Ｖ字形状の断面をもつ。突出壁１４は、円筒体１８の軸方向にその両端面まで延設されている。
【００２９】
隔壁体１５は、回転軸１５ａと、回転隔壁１５ｂとをもつ。隔壁体１５は、共鳴室１の長手方向の全体に亘って延びている。回転軸１５ａは、円筒体１８の軸中心、即ち共鳴室１の中心に配置されている。回転軸１５ａと突出壁１４との間には、回転軸１５ａの回転のために、若干の隙間Ｓ１が介在している。
【００３０】
隔壁１５ｂは、空洞部１５ｇをもつ断面扇形状である。回転隔壁１５ｂは、円筒体１８の中心に配置された回転軸１５ａから径方向外側に延びている。扇形状の回転隔壁１５ｂの径方向外側には円弧部１５ｄが配置されている。円弧部１５ｄは、円筒体１８の内周面に対して対向配置されている。回転隔壁１５ｂは、この円弧部１５ｄと円筒体１８の内周面との間に若干の隙間Ｓ２を維持しながら、円筒体１８の中心を回転中心として回転可能に配置されている。回転隔壁１５ｂは、円筒体１８の軸方向に軸方向両端面まで延びている。回転隔壁１５ｂと円筒体１８の軸方向両端の内周面との間には、いずれも若干の隙間Ｓ３が介在している。隔壁体１５は、突出壁１４との間で共鳴室１を第１共鳴室１１と第２共鳴室１２とに区画している。
【００３１】
第１共鳴室１１は第１連通管２１に連結されており、第２共鳴室１２は第２連通管２２に連結されている。隔壁体１５が回転軸１６を中心に回転することで第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との容積が可変する。第１連通管２１及び第２連通管２２は、ダクト本体５の周壁の長手方向の同一位置から延びている。第１連通管２１は、円筒体１８の外周部を１回巻回して第１共鳴室１１に連結している。第２連通管２２は、ダクト本体５から共鳴室１に向けて径方向内側に延びて第２共鳴室２２に連結している。第１連通管２１は、第２連通管２２よりも管長が長い。ゆえに、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２とが同じ容積の場合には、長い第１連通管２１に連通している第１共鳴室１１での共鳴周波数が低くなる。したがって、長い第１連通管２１に連通している第１共鳴室１１は、比較的低い周波数領域に共鳴周波数をもつ低音共鳴室であり、短い第２連通管２２に連通している第２共鳴室１２は、比較的高い周波数領域に共鳴周波数をもつ高音共鳴室である。
【００３２】
第１の実施形態においては、第１連通管２１は、円筒体１８の外周部を１回だけ巻回しているが、２以上巻回してもよい。
【００３３】
図３に示すように、隔壁体１５は、共鳴室１の長手方向の全体に亘って延びている。隔壁体１５は、共鳴室１の中心に設けられた回転軸１５ａを有する。回転軸１５ａは、共鳴室１の長手方向の長さと同じ長さをもち、共鳴室１の長手方向の端面から突出した係止部１９に回転自在に係止されている。円筒体１８の軸方向端部に形成された凹部１８ｃには、モータ６が固定されている。回転軸１５ａは、モータ６の回転駆動部に直結している。
【００３４】
モータ６は、回転角度、回転速度等の回転制御を一定角度のパルス信号とその周波数で制御するステッピングモータである。ステッピングモータを用いることにより、隔壁体１５の回転角度を自在に設定することができる。エンジンは、エンジン回転数が低いときには、比較的低い周波数の騒音を発し、エンジン回転数が高いときには、比較的高い周波数の騒音を発する傾向にある。このため、吸気騒音を低減させる場合には、エンジン回転数が低いときには、例えば、低音共鳴室である第１共鳴室１１の容積を増加させて第１共鳴室１１の共鳴周波数を低くすることで、低い周波数の騒音を打ち消す。エンジン回転数が高いときには、例えば、高音共鳴室である第２共鳴室１２の容積を減少させて第２共鳴室１２の共鳴周波数を高くすることで、高い周波数の騒音を打ち消す。このように、エンジン回転数に応じて騒音の周波数が変わり、それに応じて隔壁体１５を所望の回転角度に調整して第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との容積を可変させることで、吸気騒音を低減させることができる。コントローラ７に記憶されているマップは、エンジン回転数に応じて、騒音に含まれる周波数領域に第１共鳴室１１の共鳴周波数及び第２共鳴室１２の共鳴周波数がもつように、エンジン回転数と、隔壁体１５の回転角度とが対応づけられている。このマップに従って、コントローラ７からモータ６にパルス信号が送信される。
【００３５】
図１，図２に示すように、ダクト本体５、共鳴室１並びに第１連通管２１及び第２連通管２２は、ポリプロピレン材料などの樹脂材料を用いて成形されたものである。ダクト本体５は、直径６０ｍｍ、長さ２００ｍｍである。共鳴室１は、直径９０ｍｍ、長さ１５０ｍｍであり、約１.０リットルの容積をもつ。共鳴室１の窪み部１３は、長手方向の長さが４０ｍｍであり、開口断面が角度３０°に開いた扇形状をもつ。
【００３６】
隔壁体１５は、径方向長さが４０ｍｍであり、中心角度が３０°の扇形状である。隔壁体１５の断面形状を扇形状とすることで、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との間に弧状の絞り空間１７（隙間Ｓ１）をある程度の長さで介在させることができる。ゆえに、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との音響モードを分断でき、騒音の消音領域又は増音領域に対する共鳴周波数のチューニングを容易に行うことができる。また、絞り空間１７は、５ｍｍと十分な幅をもつため、隔壁体１５を円筒体１８の内面と摩擦させることなく回転させることができる。また、絞り空間１７の幅が５ｍｍと比較的大きいので、共鳴室１及び隔壁体１５の設計誤差が共鳴周波数に影響が及びにくい。隔壁体１５の内部は、重量軽減のため、空洞部１５ｇがあいている。
【００３７】
第１連通管２１は、開口断面が４０ｍｍ×４０ｍｍの正方形であり、長さが３０ｍｍである。第２連通管２２は、開口断面が２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形であり、長さが２５０ｍｍである。
【００３８】
第１の実施形態の共鳴装置について、Admittance法による音響シミュレーションを行った。
【００３９】
このシミュレーションでは、共鳴装置１０の隔壁体１５の回転角度αが９０°、２１０°、２７０°の場合、及び共鳴装置を備えていない場合について算出した。回転角度αは、図１の二点鎖線に示す隔壁体１５の位置のように、第２共鳴室１２の容積がゼロになるとき、即ち隔壁体１５が窪み部１３の第２共鳴室１２側の内壁に当接しているときの隔壁体１５の角度をゼロとしている。シミュレーションで想定する音響試験状況は、ダクト本体５の長手方向の一端部で種々の周波数をもつ音を発生させ、他端部から出てくる音を集音するというものである。そして、ダクト本体の他端部からでてくる音の音圧から一端部で発生させた音の音圧を差し引くことにより、ダクト本体の音の伝達特性を算出した。第１共鳴室と第２共鳴室の共鳴周波数は、下記のヘルムホルツの式に基づいて算出した。
【００４０】
（式２）
2010101302.tif 000004
【００４１】
式中、ｆは固有周波数（共鳴周波数）を、ｃは音速を、ｌは第１連通管２１又は第２連通管２２の長さを、Δｌは第１連通管２１又は第２連通管２２の補正長さを、Ｖは第１共鳴室１１又は第２共鳴室１２の容積を、Ｓは第１連通管２１又は第２連通管２２の断面積を、それぞれ示す。第１連通管２１又は第２連通管２２の補正長さ（Δｌ）は、第１連通管２１又は第２連通管２２の直径ｄに８／３πを乗じた値である。なお、連通管２１，２２の断面は四角形であるので、同面積の円に置き換えて、その円の直径ｄに８／３πを乗じた値を補正長さとする。
【００４２】
シミュレーションの結果を、図４に示した。同図では、横軸に音の周波数を、縦軸にダクト本体の一端部から他端部へ伝播する音の伝達特性を示した。縦軸では、下方に向けて、ダクト本体の一端部と他端部との音圧差が大きくなることを示している。
【００４３】
同図より、共鳴装置を設けたダクト本体では、隔壁体の回転角度αが９０°、２１０°の場合にも、２つの共鳴ピークＰ１１及びＰ２１，Ｐ１２及びＰ２２が認められた。これらの共鳴ピークは、第１共鳴室１１又は第２共鳴室１２由来の共鳴音がダクト本体を伝播する音と打ち消し合って形成されたものである。
【００４４】
回転角度αが２１０°のときよりも９０°のときの方が、共鳴ピークの周波数の差が大きかった。これは、回転角度αが２１０°のときよりも９０°のときの方が、第１共鳴室１１の容積と第２共鳴室１２の容積との差が大きいためである。
【００４５】
回転角度αが２１０°のときは、低音側の共鳴ピーク１２が第１共鳴室１１に由来し、高音側の共鳴ピーク２２は第２共鳴室１２に由来していたが、回転角度αが更に大きくなり２７０°になった場合には、低音側の共鳴ピーク２３が第２共鳴室１２由来の共鳴ピークと重なった。
【００４６】
また、共鳴装置を設けていないダクト本体は、８００Ｈｚに共鳴ピークＰが認められた。ダクト本体に共鳴装置を設けた場合には、共鳴装置を設けていない場合に比べて、広い周波数領域で音圧が低下した。これは、共鳴装置は第１共鳴室１１及び第２共鳴室１２の２つの共鳴周波数をもち、この２つの共鳴周波数をもつ音と、ダクト本体を伝播する音とが、互いに打ち消しあったためである。共鳴装置を設けていない場合の音圧よりも低い音圧の周波数領域に吸気騒音の周波数が含まれる場合には、共鳴装置を設けていない場合に比べて、吸気騒音を低減させることができる。
【００４７】
一方、共鳴装置を設けていない場合に比べて、一部の周波数領域で音圧が大きくなる場合があった。これは、ダクト本体を伝播する音と、共鳴装置から発する共鳴音とが共鳴して増音したものである。共鳴装置を設けていない場合の音圧よりも高い音圧の周波数領域に吸気騒音の周波数が含まれる場合には、吸気騒音が増音される。例えば、エンジン回転数が高い場合に、吸気騒音を増音すると、自動車の運転操作に迫力感をもたせることができる。
【００４８】
次に、第１の実施形態の共鳴装置について、境界要素法によりＣＡＥシミュレーションを行った。このシミュレーションは、共鳴装置のモデルを実際の音響に近似した状態で数値解析を行ったものである。想定する状況は、ダクト本体の一端側に加振板を配置し、他端側にマイクを配置する。加振板を１ｍ／ｓで振動させて種々の周波数をもつ音波を発生させる。ダクト本体の他端部でマイクにより集音し、集音された音の音圧を応答関数を用いて算出した。このシミュレーションでは、共鳴装置１０を備えており隔壁体１５の回転角度αを６０°、１２０°、１８０°、２４０°とした場合、及び共鳴装置を備えていない場合について算出した。共鳴装置１０の第２連通管２２の開口断面の大きさは３０ｍｍ×４０ｍｍとした以外は、前記伝達特性のシミュレーションと同様の条件とした。本シミュレーションの結果を図５に示した。同図において、横軸に音の周波数を、縦軸にダクト本体の一端部から他端部へ伝播する音の応答関数を示した。
【００４９】
図５より明らかなように、共鳴装置を設けたダクト本体では、隔壁体の回転角度αが６０°、１２０°、１８０°、２４０°のいずれの場合にも、２つの共鳴ピークＰ１１及びＰ２１，Ｐ１２及びＰ２２，Ｐ１３及びＰ２３、Ｐ１４及びＰ２４が認められた。これらの共鳴ピークは、第１共鳴室１１又は第２共鳴室１２由来の共鳴音がダクト本体を伝播する音と打ち消し合って形成されたものである。各回転角度での低音側の共鳴ピークＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３、Ｐ１４は、第１共鳴室１１由来の共鳴音の周波数と一致し、高音側の共鳴ピークＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４は、第２共鳴室１２由来の共鳴音の周波数と一致する。回転角度が大きくなるに従って高音側の共鳴ピークと低音側の共鳴ピークとが近づいた。
【００５０】
また、共鳴装置を設けていないダクト本体は、２３０Ｈｚと８００Ｈｚに共鳴ピークＰ１、Ｐ２が認められた。ダクト本体に共鳴装置を設けた場合には、前記伝達特性と同様に、共鳴装置を設けていない場合に比べて、広い周波数領域で音圧が低下し、一部の周波数領域で音圧が大きくなる場合があった。
【００５１】
以上のように第１の実施形態においては、隔壁体１５が可動することで第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との容積が可変する。このため、複数の周波数領域の騒音を低減することができ、しかも低減したい騒音の周波数に合うように隔壁体１５によって第１共鳴室１１と第２共鳴室１２の容積を可変することで、広い周波数領域の騒音を低減することができる。
【００５２】
また、第１連通管２１は、共鳴室１の外周部に巻回されている。このため、省スペースで第１連通管２１の管長を長く形成することができる。ゆえに、特に、低周波数領域の騒音を効果的に抑制できる。
【００５３】
また、共鳴室１は、ダクト本体５に隣設されダクト本体５の長手方向と平行に延びる円筒体１８の内部に形成されている。このため、省スペースに共鳴室を配設することができる。また、隔壁体１５は、円筒体１８の中心を回転中心として回転する。このため、簡素な構成で第１共鳴室１１と第２共鳴室１２の容積を可変させることができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る共鳴装置１０は、図６に示すように、第１の実施形態の共鳴装置と同様に略円筒形状を有している。図６、図７に示すように、第２の実施形態に係る共鳴装置１０は、内部に共鳴室１を有している。円筒体１８の軸方向の中央部は、第１の実施形態の円筒体１８とは異なって、軸方向の中央部に窪み部がない。円筒体１８の軸方向の中央部の全周が、第１連通管２１により巻回されている。
【００５５】
図７，図８、図９に示すように、円筒体１８の内部には、突出壁１４と隔壁体１５とが設けられている。隔壁体１５は、第１の実施形態と同様に、突出壁１４との間で共鳴室１を第１共鳴室１１と第２共鳴室１２とに区画している。突出壁１４は、円筒体１８の内周面から円筒体１８の中心に向けて突出する仕切壁１４ａと、仕切壁１４ａの突出側先端に設けられ円筒体１８の中心と同一中心をもつ中空パイプ形状の管状部１４ｂとをもつ。仕切壁１４ａの軸方向の中央部は、ダクト本体５の周壁と連結している。円筒体１８は、軸方向の中央部で、ダクト本体５と連結している。この円筒体１８のダクト本体５との連結部１８ａと、仕切壁１４ａのダクト本体５との連結部１４ｅとによって、第２連通管２２が形成されている。また、円筒体１８の軸方向の中央部の外周部には、第１連通管２１が巻回されている。円筒体１８の軸方向中央部には、第１連通管２１と連通する開口部１８ｂを設けている。
【００５６】
図９に示すように、突出壁１４の先端に設けられた管状部１４ｂは、円筒体１８の軸方向に沿ってその両端部まで延設されている。管状部１４ｂの軸方向の中間部には、窓部１４ｃが開口している。図１０に示すように、窓部１４ｃは、管状部１４ｂの周方向の一部に形成されて、断面Ｃ字形状に開口している。管状部１４ｃにおける窓部１４ｃの軸方向の位置と同一位置には、円弧形状の円弧壁１４ｄが設けられている。円弧壁１４ｄは、その外周面の周方向の中央部で仕切壁１４ａの先端に連結されている。円弧壁１４ｄの内周面は、隔壁体１５の回転軸１５ａの外周面と対面している。円弧壁１４ｄの内周面と回転軸１５ａの外周面との間には、回転軸１５ａが回転するように若干の隙間Ｓ１が設けられている。管状部１４ｂの軸方向の長さに対する窓部１４ｃの軸方向の長さの比率は、３９％である。回転軸１５ａの外周半径が９ｍｍであり、円弧壁１４ｄの内周半径は９．５ｍｍであって、両者の間の隙間Ｓ１の幅は０．５ｍｍである。円弧壁１４ｄの円弧角度は８４°である。
【００５７】
図１１に示すように、隔壁体１５の回転軸１５ａは、管状部１４ｂの内部に回転自在に貫挿されている。回転軸１５ａは、円管形状を有している。図９に示すように、回転軸１５ａの軸方向の一端（図９では右端部）は開口して、円筒体１８の一方の端部内面から突出する係止部１９に回転自在に嵌合されている。また、回転軸１５ａの軸方向の他端（図９では左端部）は、閉止されていて、閉止端面からは突部１５ｋが突出している。凸部１５ｋは、管状部１４ｂの端部に形成された小孔１４ｅから円筒体１８の端部外側に突出している。円筒体１８の端部外側には、四角形状の枠部１８ｄが設けられており、この枠部１８ｄの中にモータ６が配設される。回転軸１５ａは、突部１５ｋによって、円筒体１８の他端部外側に固定されたモータ６の駆動軸に同期回転するように連結されている。
【００５８】
隔壁体１５の回転軸１５ａと回転隔壁１５ｂとの間には、回転軸１５ａと回転隔壁１５ｂとを連結する首部１５ｅと、首部１５ｅの軸方向外側に設けられたスリット部１５ｆとが設けられている。即ち、首部１５ｅは、その長手方向の長さが、回転軸１５ａの軸方向長さよりも短く、回転軸１５ａの軸方向の中央部よりもモータ６に近接した位置に配置されている。
【００５９】
首部１５ｅは、突出壁１４の管状部１４ｂの窓部１４ｃに配置されている。首部１５ｅの長さは、窓部１４ｃの長さと同一か又は若干小さい。管状部１４ｂ内部に配置された回転軸１５ａは、窓部１４ｃを通じて、管状部１４ｂ外部に配置された回転隔壁１５ｂと連結されている。
【００６０】
図７に示すように、回転隔壁１５ｂは、断面円弧形状であり、円筒体１８の中心側に頂部をもち、該頂部から径方向外側に向けて広がっている。回転隔壁１５ｂの中心角度は３０°である。回転隔壁１５ｂの内部には空洞部１５ｇが設けられている。図１０，図１２に示すように、回転隔壁１５ｂの頂部には、回転軸１５ａと同一心をもつ円弧状の摺接壁１５ｈが設けられている。摺接壁１５ｈは、回転隔壁１５ｂの軸方向の全体に設けられている。摺接壁１５ｈは、その円弧状の内周面で、突出壁１４の管状部１４ｂの外周面と周方向に摺接可能に対面している。
【００６１】
また、図７，図８に示すように、回転隔壁１５ｂの径方向外側には、半径４３ｍｍの円弧形状の円弧部１５ｄが配置されている。円弧部１５ｄは、円筒部１８の内周面と所定の隙間Ｓ２を隔てて対面している。この隙間Ｓ２の幅は、２ｍｍである。
【００６２】
また、図１２に示すように、回転隔壁１５ｂの軸方向両端には、周方向に拡大する一対の円弧状の端面壁１５ｃが設けられている。一対の端面壁１５ｃの径方向外側には、円弧形状の円弧部１５ｊが配置されている。端面壁１５ｃの中心角度は、１２０°であり、円弧形状の回転隔壁１５の中心角度（３０°）よりも大きい。図９に示すように、端面壁１５ｃは、円筒体１８の軸方向の端部内面と所定の隙間Ｓ３を隔てて対面している。一対の端面壁１５ｃの円筒体１８の軸方向の端部内面との間の隙間Ｓ３の幅は、いずれも２ｍｍである。端面壁１５ｃの円弧部１５ｊと円筒体１８の内周面との間の隙間の幅は、回転隔壁１５ｂの円弧部１５ｄと円筒体１８の内周面との間の隙間Ｓ２と同じである。
【００６３】
円筒体１８の内部、即ち共鳴室１の直径は９０ｍｍ、長さは１５０ｍｍであって、容積は０．９６リットルである。共鳴室１の中での隔壁体１５の回転可能な回転角度αは、６０〜３００°の範囲である。第１連通管２１の長さは３３０ｍｍ、第１連通管２１の断面は、１５ｍｍ×２０ｍｍの長方形であり、第２連通管２２の長さは１２ｍｍ、第２連通管２２の断面は２０ｍｍ×３０ｍｍの長方形である。
【００６４】
第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、モータ６はステッピングモータであり、コントローラによって、エンジン回転数に応じて隔壁体１５の回転角度を制御する。第２の実施形態の共鳴装置は、自動車の内燃機関への吸気系統に装着される。
【００６５】
第２の実施形態の共鳴装置の製造方法について説明する。まず、図１３，図１４に示すように、共鳴装置１０を軸方向に沿って４分割した分割体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを成形する。分割体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、モータが固定される側から軸方向に向けて順に、径方向断面に沿って共鳴装置１０を切断した形状を有する。共鳴装置１０の軸方向両端側の分割体１ａ、１ｄは、円筒体１８の端部を構成する。ダクト本体５は、分体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに分割して形成される。分共鳴装置１０の軸方向の中央に配置される分割体１ｂ、１ｃは、それぞれダクト本体５の分体５ｂ、５ｃと一体に成形される。分割体１ｂと分割体１ｃとの割面は、第１連通管２１と第２連通管２２の略中央部に位置する。回転軸１５ａと回転隔壁１５ｂとを一体に成形して一体品１５ｍを得る。また、端面壁１５ｃは別途成形する。分割体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、分体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、一体品１５ｍ及び端面壁１５ｃは、それぞれ樹脂材料により射出成形により形成される。一体品１５ｍの回転隔壁１５ｂの空洞部１５ｇの開口に、端面壁１５ｃに形成した突出部１５ｎを嵌合させることにより、隔壁体１５を形成する。隔壁体１５の回転軸１５ａを分割体１ｃの管状部１４ｂに挿入するとともに、分割体１ａ、１ｄに形成された係止部１９に係止する。次に、分割体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの隣り合う各割面同士を合わせて、これらを溶着する。また、ダクト本体５の分体５ｂ、５ｃの割面に、ダクト本体の分体５ａ、５ｃの割面を合わせて、これらを溶着する。以上により、共鳴装置１０が形成される。
【００６６】
次に、第２の実施形態の共鳴装置について、隔壁体１５の回転角度αを３０°〜３３０°の範囲で１０°刻みごとに変動させて、騒音レベルを測定した。また、共鳴装置を連結していないダクト本体の騒音レベルも測定した。騒音レベルは、周波数スイープのスピーカ加振試験により測定した。
【００６７】
測定結果を図１５に示した。同図において、実線は隔壁体１５の回転角度αの制御による最小騒音ラインであり、一点鎖線は回転角度αの制御による最大騒音ラインであり、この２線により囲まれた領域が本共鳴装置による騒音制御範囲である。点線は共鳴装置が連結されていないダクト本体のみの騒音レベルを示す。
【００６８】
図１５より、ダクト本体に共鳴装置を連結することにより騒音レベルが低下すること、回転角度が最小のときと最大のときとで広範囲の周波数領域で騒音レベルの高低に幅があること、２００〜４５０Ｈｚ（低周波数側）での騒音レベルが低くなることがわかる。また、回転角度αを制御することにより、４５０〜７００°（高周波数側）での騒音レベルが、共鳴装置を備えていないダクト本体のみの騒音レベルに比べて、高くなることがわかる。このように、第２の実施形態に係る共鳴装置は、広範囲の周波数領域で騒音レベルを調整することができる。特に、低周波数側での騒音レベルの抑制効果が高い。また、高周波数側での騒音レベルを高くして、自動車の運転操作に迫力感をもたせることができる。
【００６９】
第２の実施形態においては、隔壁体１５の回転軸１５ａは、突出壁１４の先端に設けられた管状部１４ｂの中に挿通されている。管状部１４ｂの一部に形成された窓部１４ｃを通じて、回転軸１５ａが回転隔壁１５ｂと連結されている。このため、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との間の回転軸１５ａ周りの隙間Ｓ１は、回転軸１５ａにおける窓部１５ｃに配置された部分に限られる。ゆえに、回転軸１５ａの軸方向全体が共鳴室１に露出している場合に比べて、回転軸１５ａ周りの隙間Ｓ１の長さが短くなり、隙間Ｓ１を考慮することなく設計通りのねらいの音響性能を発揮することができる。
【００７０】
また、仕切壁１４ａの先端に円弧部１４ｄを設けて、円弧部１４ｄの内周面が回転軸１５ａの外周面と対面している。円弧壁１４ｄは、回転軸１５ａを周方向に被覆しており、隙間Ｓ１の周方向の長さがある程度確保されている。このため、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との音響モードを分断でき、騒音の消音領域又は増音領域に対する共鳴周波数のチューニングを設計通りに行うことができる。
【００７１】
隔壁体１５の軸方向の両端には、隔壁体１５の中心角度よりも大きい中心角度を有する円弧形状の端面壁１５ｃを設けている。このため、隔壁体１５の軸方向の両端部と円筒体１８の軸方向の両端部との間の隙間Ｓ３の周方向の長さを、端面壁１５ｃを設けない場合に比べて長くすることができる。ゆえに、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との音響モードを分断でき、騒音の消音領域又は増音領域に対する共鳴周波数のチューニングを設計通りに行うことができる。
【００７２】
（第３、第４，第５の実施形態）
以下の第３、第４、第５の実施形態の共鳴装置は、第２の実施形態の共鳴装置の各種隙間Ｓ１，Ｓ２、Ｓ３を変更したものである。第２の実施形態において、管状部１４ｂの円弧壁１４ｄの内周面と回転軸１５ａの外周面との間に設けられた隙間Ｓ１の幅は、０．５ｍｍである。回転隔壁１５ｂの円弧部１５ｄと円筒部１８の内周面との間の隙間Ｓ２は２ｍｍ、端面壁１５ｃと円筒体１８の軸方向の端部内面との間の隙間Ｓ３は２ｍｍである。
【００７３】
これに対して、第３の実施形態では、第１の実施形態のように突出壁１４の先端には管状部を設けずに、突出壁１４の先端と回転軸１５ａとの間は、回転軸１５ａの軸方向全体に渡って、幅２ｍｍの隙間Ｓ１が介在している。回転隔壁１５ｂの円弧部１５ｄと円筒体１８の内周面との間の隙間Ｓ２の幅は０ｍｍ、回転隔壁１５ｂの端面壁１５ｃと円筒体１８の端部内面との間の隙間Ｓ３の幅は０ｍｍである。
【００７４】
第４の実施形態では、回転隔壁１５ｂの円弧部１５ｄと円筒体１８の内周面との間の隙間Ｓ２の幅は２ｍｍであり、端面壁１５ｃと円筒体１８の軸方向の端部内面との間の隙間Ｓ３は０ｍｍである。回転軸１５ａ周りの隙間Ｓ１の構成は第２の実施形態と同様であり、隙間Ｓ１の幅は０ｍｍである。
【００７５】
第５の実施形態では、回転隔壁１５ｂの端面壁１５ｃと円筒体１８の端部内面との間の隙間Ｓ３の幅が０．５ｍｍであり、回転隔壁１５ｂの円弧部１５ｄと円筒体１８の内周面との間の隙間Ｓ２の幅は０ｍｍである。回転軸１５ａ周りの隙間Ｓ１の構成は第２の実施形態と同様であり、隙間Ｓ１の幅は０ｍｍである。
【００７６】
（応答関数の測定）
第２〜５の実施形態の共鳴装置の応答関数を測定した。また、隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が僅かでゼロに近い場合（初期想定）についての応答関数を測定した。比較のために、共鳴装置を連結していないダクト本体のみの応答関数についても測定した。これらの応答関数を測定するに当たっては、第１の実施形態の共鳴装置と同様に境界要素法によるＣＡＥシミュレーションを行った。測定時の隔壁体の中心角度αは、いずれも３０°とした。
【００７７】
測定結果を図１６に示した。同図において、実線は、初期想定の応答関数を示し、点線は第２の実施形態の応答関数を示し、二点鎖線は第３の実施形態の応答関数を示し、長めの点線は第４の実施形態の応答関数を示し、一点鎖は第５の実施形態の応答関数を示し、太い実線は、共鳴装置を連結していないダクト本体のみの応答関数を示している。図１６においては、第２の実施形態、第３の実施形態、第４の実施形態、第５の実施形態を、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５で表記した。
【００７８】
図１６より、第４の実施形態の応答関数は、初期想定の応答関数とほぼ同様であった。このことから、回転隔壁１５ｂの円弧部１５ｄと円筒体１８の内周面との間の隙間Ｓ２の幅は、共鳴装置１０の音響性能への影響は殆どないことがわかる。隔壁体１５の回転隔壁１５ｂの断面形状を円弧形状とすることで、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との間に弧状の隙間Ｓ２を、ある程度の長さで介在させることができる。ゆえに、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との音響モードを分断でき、初期想定の場合と同程度に、騒音の消音領域又は増音領域に対する共鳴周波数のチューニングを容易に行うことができる。また、隙間Ｓ２は、２ｍｍと十分な幅をもつため、隔壁体１５を円筒体１８の内面と摩擦させることなく回転させることができる。また、隙間Ｓ２の幅が２ｍｍと比較的大きいので、共鳴室１及び隔壁体１５の設計誤差が共鳴周波数に影響が及びにくい。
【００７９】
第５の実施形態は、初期想定に対して周波数の高い方へ応答関数がシフトした。第５の実施形態の応答関数は、第４の実施形態よりも、初期想定の場合に対する応答関数の差異が大きかった。
【００８０】
第２、第３の実施形態の応答関数は、初期想定の応答関数に対して、第５の実施形態の応答関数よりも周波数の更に高い方へシフトした。このことから、突出壁１４と回転軸１５ａとの間の隙間Ｓ１が、共鳴装置の音響性能に大きく影響することが分かる。
【００８１】
以上より、第３の実施形態のように隔壁体１５の回転軸１５ａの軸方向全体に渡って突出壁１４の先端との間に隙間Ｓ１が設けられている場合には、共鳴装置の音響性能への影響が最も大きいことがわかる。
【００８２】
（変形例）
第２の実施形態のように、突出壁１４の先端に管状部１４ｂが設けられ、管状部１４ｂの一部に窓部１４ｃが開口している場合、窓部１４ｃは、周方向全体に設けられていてもよいし、周方向の一部に設けられていてもよい。窓部は、管状部１４ｂの一箇所に設けられていてもよいし、複数箇所に設けられていてもよい。
【００８３】
管状部１４ｂの軸方向の長さに対する窓部１４ｃの軸方向の長さの比率は、３０〜５０％であることが好ましい。この場合には、回転軸１５ａ周りの隙間Ｓ１による共鳴装置１０の音響性能への影響を抑えつつ、回転軸１５ａと回転隔壁１５ｂとの間の結合強度を確保できる。
【００８４】
管状部１４ｂにおける窓部１４ｃを設けた位置での回転軸１５ａとの間の間隔Ｓ１の幅は、０．３〜１．０ｍｍであることが好ましい。この場合には、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との音響モードを確実に分断でき、隙間Ｓ１による音響性能への影響を効果的に抑制できる。
【００８５】
隔壁体１５の回転隔壁１５ｂの中心角度は３０〜６０°であることが好ましい。この場合には、回転隔壁１５ｂの円弧部１５ｄと円筒体１８の内周面との間の隙間Ｓ２が長くなり、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との音響モードを分断できる。
【００８６】
回転隔壁１５ｂの円弧部１５ｄと円筒体１８の内周面との間の隙間Ｓ２の幅は１〜５ｍｍであることが好ましい。この場合には、隙間Ｓ２による共鳴装置１０の音響性能への影響を抑えつつ、隔壁体１５を円筒体１８と摩擦させることなくスムーズに回転させることができる。
【００８７】
隔壁体１５の端面壁１５ｃの中心角度は、９０〜１８０°であることが好ましい。この場合には、端面壁１５ｃと円筒体１８の軸方向の端部内面との間の隙間Ｓ３の長さが長くなり、第１共鳴室１１と第２共鳴室１２との音響モードを分断することができる。
【００８８】
隔壁体１５の端面壁１５ｃと円筒体１８の軸方向の端部内面との間の隙間Ｓ３は０．３〜１．０ｍｍであることが好ましい。この場合には、隙間Ｓ３による共鳴装置１０の音響性能への影響を抑えつつ、隔壁体１５を円筒体１８と摩擦させることなくスムーズに回転させることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１：共鳴室、５：ダクト本体、６：モータ、７：コントローラ、１０：共鳴装置、１１：第１共鳴室、１２：第２共鳴室、１３：窪み部、１４：突出壁、１４ａ：仕切壁、１４ｂ：管状部、１４ｃ：窓部、１４ｄ：円弧壁、１５：隔壁体、１５ａ：回転軸、１５ｂ：回転隔壁、１５ｃ：端面壁、１５ｄ：円弧部、１５ｅ：首部、１５ｆ：スリット、１５ｇ：空洞部、１５ｈ：摺接壁、１５ｊ：円弧部、１５ｋ：突部、１７：絞り空間、１８：円筒体、１９：係止部、２１：第１連通管、２２：第２連通管。
【図１】
2010101302.tif 000005
【図２】
2010101302.tif 000006
【図３】
2010101302.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010101302.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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