(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気システム（２）用の能動マフラー（１）であって、排気ガスに作用する反音をつくるための少なくとも１個の反音生成器（３）を有し、前記反音生成器（３）はダイヤフラム駆動部（９）を有し、前記ダイヤフラム駆動部（９）が少なくとも１個の結合要素（１１）を経由して、前記外部環境（１２）に接する前記マフラー（１）の外壁（１３）に、騒音を減少し、熱を伝導するように結合されており、  前記外壁（１３）の一方の面が前記外部環境（１２）に接しており、前記ダイヤフラム駆動部（９）が前記結合要素（１１）を経由して前記外壁（１３）の前記一方の面と反対側の他方の面に結合されており、  前記能動マフラー（１）は、前記排気ガスを運び、第１空間（５）に音を伝達するように接続された有孔管（４）を有し、  前記反音生成器（３）は、隔壁（６）により前記第１空間（５）から分離された第２空間（７）に配置され、前記反音生成器（３）は前記第１空間（５）に反音を及ぼし得、 前記隔壁（６）は前記反音生成器（３）のダイヤフラム（１０）を含む一体成型品である。
【請求項２】
請求項１に記載のマフラーであって、以下を特徴とするもの： 前記結合要素（１１）は約０．１ｍｍから約５．０ｍｍの厚さを有する。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載のマフラーであって、以下を特徴とするもの： 前記反音生成器（３）はラウドスピーカーであり、前記ダイヤフラム（１０）は、前記ダイヤフラム駆動部（９）により励振される振動ダイヤフラム（１０）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関、特に動力車両用のものの排気システムに用いられる能動マフラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気システムの騒音発生を許容範囲のものとすることについての要求は着実に高まっており、近年では、「反音」による、いわゆる能動的騒音制御を有する排気システムが使用されることが多くなっている。その機能は、反対の位相で生成された合成音（反音）―通常ラウドスピーカーから発せられる―が、干渉信号を望ましくは完全に打ち消すべく、排気システムの干渉音に重ね合わされて、二つの音響信号の重ね合わせを誘発することに基づく。これらの能動システムの利点の一つは、特にその小さなサイズと柔軟性であり、特に現今のシステムは、異なる回転スピードや異なるエンジン騒音といった稼働条件の変化にダイナミックに適合できる。しかしながら排気システムには、通常、温度ストレスが大きく影を落とし、これは、前記反音の生成器にとり、長期間支障を生じることなく耐えねばならない死活的要素である。能動マフラーを備えた現今の排気システムでは、能動マフラーを排気システムから孤立させる、及び／または、それを付加的に冷却するといった試みがなされた。
【０００３】
特許文献１には、動力車両の排気システムに用いられる能動マフラーであって、ハウジングの中を排気パイプが通り、そのパイプ壁に音響結合点を有するものが記載されている。加えて、反音入力点が設けられ、それは前記ハウジングの内部を介して前記音響結合点に接続する位置にあり、共鳴通路を構成する。一般的に言って、前記入力点を含む部分と、前記音響結合点を含む前記共鳴通路の部分とは、冷却空気が通る冷却間隙により互いに分離しており、一方ではコンパクト設計が実現され、他方では熱に弱いラウドスピーカーの十分な冷却が実現される。しかしながら、冷却通路及び／または冷却間隙の設計は複雑であり、高くつく。
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第１０５５８０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、能動排気マフラーの改良形態であって、特に、反音生成器の冷却改善をシンプル設計の手段で達成するという課題に関わるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題は、本発明の独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題となっている。
【０００７】
本発明は、反音生成器の中でも特に熱に弱い部分を、より冷たい周囲の空気が外側を流れる外壁に結合し、それによって熱を伝達すると同時に、一方では内燃機関の排気システム用能動マフラーの騒音を減少させ、この部分を効果的に冷却し、他方では前記反音生成器のダイヤフラム駆動部から前記外壁を経由して外部環境に音が伝わることを防ぐようにしたものである。前記反音生成器は排気ガスに作用する反音を生成するように設計され、この目的のためダイヤフラム駆動部を備え、特に、振動生成器の形で電気機械的ダイヤフラム駆動部を備え、それは所要の反音信号を生成してダイヤフラムに伝える。前記反音生成器の前記ダイヤフラム駆動部は、特に、前記反音生成器の稼働中、前記排気ガスの熱に加えて熱を発生するものであり、熱を伝導し音を抑制する結合要素により前記反音生成器を前記外壁に結合して、前記反音生成器を能動的に冷却することは、メリットが大きい。前記外壁と前記反音生成器の前記ダイヤフラム駆動部との間の熱伝導結合により、前記ダイヤフラム駆動部から前記結合要素および前記外壁を越え前記外部環境へという熱の流れが生じ、前記ダイヤフラム駆動部の能動的冷却がもたらされる。同時に、騒音減少結合、例えば機械的弾性のある結合により、前記ダイヤフラム駆動部から前記外部環境に接している前記外壁に振動が伝わることを防ぎ、前記能動マフラーの前記騒音減少効果に対処している。
【０００８】
前記結合要素は、熱伝導材料であって、同時に音を抑制するもので製造するのが望ましい。熱を良く伝導する強靱な物質、例えばいわゆる熱伝導ペーストの形のものとか、熱を良く伝導する弾性材料の層、例えばいわゆる熱伝導パッド、などがここでは考えられる。優れた熱伝導性に加え、これらの物質及び／または材料は、高い圧縮性により、製造時に求められる、前記外壁と前記反音生成器の前記ダイヤフラム駆動部との間の隙間の公差均等化機能を満足する。前記ダイヤフラム駆動部または反音生成器は、音響技術の観点から存在不可欠であるが、他方では、極力小型に設計しなければならない。かかる熱伝導ペーストは、前記反音生成器の前記ダイヤフラム駆動部と前記外部環境に接する前記外壁との間に良好な熱伝達をもたらし、熱は前記外壁を通じて速やかに放散され、前記ダイヤフラム駆動部の効果的な冷却が達成される。同時に、前記熱伝導ペーストの弾性は前記ダイヤフラム駆動部と前記外壁の間の音響的分離をつくり出す。
【０００９】
発明のアプローチを有利に洗練させたものでは、前記反音生成器はラウドスピーカーであり、それは前記ダイヤフラム駆動部により励振される振動ダイヤフラムを有する。適切な反音を生成するのに必要な周波数帯域をカバーする、従来型の市販ラウドスピーカーをここでは用いることができる。しかしながら、前記ラウドスピーカーにあっては、一定の熱ストレスを、損傷を受けることなく長期にわたり許容し得ることが重要である。よって前記ラウドスピーカーは、前記排気システム内で生じる温度を、望ましくは前記能動マフラーの全寿命期間にわたり、許容し得ねばならない。
【００１０】
発明のアプローチの、他の有利な実施形態では、前記外部環境に接する前記外壁は次の熱伝達要素のうち少なくとも１個を有する：それらはフランジ部、構造表面、風向板である。これら３種類の熱伝達要素は全て前記外壁の表面領域を拡張するのに寄与し、前記外部環境との熱交換を促進する。特にフランジ部、または冷却リブは、熱伝達を増進するものとして十分に周知である。同様に、運転中相対的な風あるいは後流の向きを変える及び／または誘導する、いわゆる風向板によっても、可能な限り最高の比率の熱伝達が達成される。それらは、適切に設けられれば、前記外部環境と前記外壁との間の熱伝達と、従って前記ダイヤフラム駆動部と前記外壁との間の熱伝達を増進し、前記ダイヤフラム駆動部がより効果的に冷却されるようにし、その寿命を延ばす。
【００１１】
本発明の他の重要な特徴及び利点は、従属請求項、図面、及び図面に基づく個々の形象の説明より明らかとなる。
【００１２】
前述の、あるいは後述する特徴は、ここに示された特定の組み合わせでのみ用いられるのではなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、他の組み合わせでも、あるいは単独でも、用いられることは自明である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、能動排気マフラーに関し、特に、反音生成器の冷却改善をシンプル設計の手段で達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施形態は、図面に描写され、以後の記述で一層詳細に説明される。同一の、または同様の、または機能的に等価の構成要素には同じ符号を付す。
【００１５】
図１は本発明に係る能動マフラーの断面図であり、図２は本発明に係るマフラーの外観図である。
【００１６】
図１によれば、内燃機関の排気システム２用の本発明に係る能動マフラー１は、ここでは一部だけが示されているが、前記排気ガスに反音作用を及ぼすための反音生成器３を少なくとも１個含んでいる。前記排気システム２は、特に、図１に示すように、前記マフラー１の領域に、排気ガスを運び、且つ音を透過し得る、特に孔群を通じて透過し得る、パイプ４を有するように設計することができる。排気ガスを運ぶ前記パイプ４については、異なる配置及び／または実施形態を考えることももちろん可能である。ここでは、排気ガスを運ぶ前記パイプ４の内部は、前記能動マフラー１の第１空間５と少なくとも音響的に連通するように結合されている。前記第１空間５は、一方では第２空間７と隔壁６で隔てられており、前記隔壁６は壁開口８を有する。ここで明らかにしておきたいのは、排気ガスを運ぶ前記パイプ４、前記第１空間５、前記隔壁６、前記第２空間７などを示すために図１として選ばれた図は、単なる一例であると理解されるべきであること、そのため前記反音生成器３の他の実施形態及び／または配置も、前記排気システム２に関し、本発明の範囲に含まれると理解されるべきであること、である。
【００１７】
前記第２空間７に設置される前記反音生成器３は、少なくとも１個の振動生成用ダイヤフラム駆動部９と、振動を放出するダイヤフラム１０からなる。前記反音生成器３は前記第２空間７に、前記壁開口８を通じて前記第１空間５に反音を及ぼし得るよう配置される。ここでは、前記反音生成器３の前記ダイヤフラム１０が前記壁開口８をぴったりと閉ざすものを考えることができる。また例えば、前記反音生成器３の前記ダイヤフラム１０が前記隔壁６の一部として共に製造されているものを考えることもできる。
【００１８】
前記能動マフラー１が動作している間、前記反音生成器３は、前記パイプ４内を流れる排気ガスから出る音波を望ましくは消去する音響信号を発生する。これは例えば、前記排気パイプ４を通って流れる排気ガスが発する信号をカバーする、互いに干渉し合う位相のずれた反音信号を放出して、排気ガスの信号が消去されるようにすることにより実現される。
【００１９】
前記排気システム２は動作中に比較的高い動作温度に達し得、さらに、前記ダイヤフラム駆動部９も動作中に熱を発生するので、前記反音生成器３の寿命に悪影響を及ぼす高い熱ストレスが生じ得る。これに対処し、前記反音生成器３の寿命を延ばし得るようにするためには、反音生成器３は望ましくは冷却されるべきである。本発明のアプローチでは、かかる冷却は、前記反音生成器３の前記ダイヤフラム駆動部９が少なくとも１個の結合要素１１を経由して前記マフラー１の、前記外部環境１２に接する外壁１３に、熱を伝導し騒音を減少させるように結合されている、という事実によって達成される。熱を伝導し騒音を減少させる前記結合要素１１は、前記ダイヤフラム駆動部から前記結合要素１１を経由して、前記外部環境１２に熱が放散される前記マフラー１の前記外壁１３への熱伝達を達成する。このようにして前記外壁１３は、前記ダイヤフラム駆動部９の冷却表面として作用する。
【００２０】
前記結合要素１１の音響抑制設計は、しかしながら、前記反音生成器３から前記外壁１３への音の伝達と、そこから前記外部環境１２への音の放出を防ぐ。前記結合要素１１は、熱伝導性であって同時に騒音を減少させる材料、例えば熱伝導ペースト、あるいは熱を良く伝導する弾性材料の層などの強靱な物質の形のもので製造することができる。向上した熱伝導性に加え、かかる物質及び／または材料は、前記マフラー１の製造に必要な公差均等化機能を満足する。公差均等化機能は、前記ダイヤフラム駆動部９と前記外壁１３の間に、それが極力小さいことが求められるにもかかわらず、常に隙間が生じるため、必要なのである。前記ダイヤフラム駆動部９は、例えば伝統的な電磁コイルでよい。前記結合要素１１の他の重要な特性は、前記ダイヤフラム駆動部９から前記結合要素１１を経由して、前記外壁１３に音波が伝達されるのを防ぐ、一定の機械的弾性である。これは前記外壁１３が音を放出するダイヤフラムとして機能し、その結果前記反音生成器３の騒音減少効果が無に帰することを防止する。前記結合要素１１は通常約０．１mmから約５mmの厚さ
を有する。
【００２１】
前記結合要素１１を経由する前記外壁１３と前記反音生成器３のダイヤフラム駆動部９の間の熱伝達がさらに向上し、前記ダイヤフラム駆動部９の冷却のさらなる改善が達成されるように、前記外部環境１２に接する前記マフラー１の前記外壁１３は前記外部環境１２との熱伝達が向上するように設計される。これは例えば、特別な熱伝達要素１４によって、または前記外壁１３の表面の適切な設計によって達成される。適切な形状にされた表面は、密度高く裂け目が形成され、これによって表面領域が拡大し、冷却効果が支援される構造を持つことができる。熱伝達要素１４の可能な例としては、リブ、フランジ部、風向板といったものが挙げられ、これらはまた前記外壁１３の表面領域を拡大し、あるいはまた付加的に冷却効果を支援する特別な空気流を生成する。ここでは、前記マフラー１の前記外壁１３が通常動力車両の下面に配置され、従って動力車両の運転中の走行時の相対的な風にさらされるものであると想定することができる。
【００２２】
一般的に言って、前記熱伝導要素１４は、上記説明のように、例えばフランジ部またはリブとして設計することができ、直線状であってもよく、曲線形状であってもよい。図２は前記外壁１３上のフランジ部１４´を示し、それは本質的に円形であって、前記ダイヤフラム駆動部９の形状に合わせられ、これにより前記フランジ部１４´が前記ダイヤフラム駆動部９を囲む。一般的な用語で言えば、前記ダイヤフラム駆動部９に面する前記外壁１３の表面は前記外壁１３に面する前記ダイヤフラム駆動部９の輪郭に合わせるとよい。
【００２３】
前記反音生成器３と前記外壁１３の前記結合要素１１による結合は、前記外壁１３の補強ともなり、反音生成器３が発生する反音がより外側に放出されにくくなる。前記外壁１３と前記ダイヤフラム駆動部９の間に機械的な接触がなくても、前記反音生成器３によって生成される音圧レベルが高いため、前記外壁１３は一層多くの構造伝播音を放射する。これに対処するためには、前記外壁１３の板金厚をかなり増大しなければならないが、それは大重量、高いコスト、高い熱慣性をもたらし、前記ダイヤフラム駆動部９による熱放散に悪影響を及ぼす。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】は、本発明に係る能動マフラーの断面図である。
【図２】は、本発明に係るマフラーの外観図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    能動マフラー
２    排気システム
３    反音生成器
４    パイプ
５    第１空間
６    隔壁
７    第２空間
８    壁開口
９    ダイヤフラム駆動部
１０    ダイヤフラム
１１    結合要素
１２    外部環境
１３    外壁
１４    熱伝達要素
【図１】
0005622999.tif 000002
【図２】
0005622999.tif 000003