(57)【要約】【課題】  Ｓ、Ｌ、Ｖの３つを同時に変えることができ、その結果Ｓ、Ｌ、Ｖのいずれか一つまたは二つのみを同時に変える場合に比べて、可変範囲が広い広帯域周波数可変レゾネータの提供。【解決手段】  吸気通路８１とつながる開口２１を有する容積部２０と、開口２１の縁部に互いに対向して設けられる固定首壁２０と、固定首壁３０間を固定首壁３０に対して可動な可動首壁４０と、容積部２０内に設けられる固定容積可変部５０と、固定容積可変部５０に対して可動な可動容積可変部６０と、を有し、可動首壁３０と可動容積可変部５０とが結合されている広帯域周波数可変レゾネータ１０。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路とつながる開口を有する容積部と、
前記開口の縁部に互いに対向して設けられる固定首壁と、
前記固定首壁間を該固定首壁に対して可動な可動首壁と、
前記容積部内に設けられる固定容積可変部と、
前記固定容積可変部に対して可動な可動容積可変部と、
を有し、
前記可動首壁と前記可動容積可変部とが結合されている広帯域周波数可変レゾネータ。
【請求項２】
前記可動首壁または前記可動容積可変部を駆動するアクチュエータを、さらに有する請求項１記載の広帯域周波数可変レゾネータ。
【請求項３】
前記可動首壁と前記可動容積可変部とは一体的に結合されている請求項１記載の広帯域周波数可変レゾネータ。
【請求項４】
前記可動首壁と前記可動容積可変部とはリンクを介して結合されている請求項１記載の広帯域周波数可変レゾネータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジンの吸気系に装着される周波数可変レゾネータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンの吸気系には、レゾネータと呼ばれる共鳴型の消音器が装着される。レゾネータには、消音周波数が変化しない固定レゾネータがある。
しかし、固定レゾネータは、１つのレゾネータで１つの共鳴周波数を持つのみであるため、消音したい周波数が複数ある場合、レゾネータが複数個必要になる。
そこで、部品点数、スペースといった欠点を補うために、エンジン回転数に応じて消音周波数を可変させる周波数可変レゾネータが考えられており、その可変構造は数多く提案されている（たとえば、特許文献１〜４）。
【０００３】
図１１にレゾネータ１の基本形状を示す。レゾネータ１による消音周波数の算出式は、
ｆ＝（ｃ／２π）［Ｓ／（ＬＶ）］1/2・・・(イ)
である。
ここで、ｆ（Ｈｚ）は消音周波数、ｃは音速、Ｌは首部長さ、Ｖは容積、Ｓは首部断面積である。
(イ)式からわかるように消音周波数を可変させるには、首部断面積、首部長さ、容積の少なくとも一つを変更可能とする構造が必要である。
【０００４】
しかし、従来の周波数可変レゾネータには、つぎの問題点がある。
同時にＳ、Ｌ、Ｖの３つを同時に可変する構造がない。そのため、可変範囲が狭い。
【特許文献１】特開２００３−７４３５４号公報
【特許文献２】特開平８−１５８９６４号公報
【特許文献３】特開平６−２４９０９２号公報
【特許文献４】特開平６−１０６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする問題点は、可変範囲が狭いことである。
本発明の目的は、Ｓ、Ｌ、Ｖの３つを同時に変えることができ、その結果Ｓ、Ｌ、Ｖのいずれか一つまたは二つのみを同時に変える場合に比べて、可変範囲が広い広帯域周波数可変レゾネータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）    吸気通路とつながる開口を有する容積部と、
前記開口の縁部に互いに対向して設けられる固定首壁と、
前記固定首壁間を該固定首壁に対して可動な可動首壁と、
前記容積部内に設けられる固定容積可変部と、
前記固定容積可変部に対して可動な可動容積可変部と、
を有し、
前記可動首壁と前記可動容積可変部とが結合されている広帯域周波数可変レゾネータ。
（２）    前記可動首壁または前記可動容積可変部を駆動するアクチュエータを、さらに有する（１）記載の広帯域周波数可変レゾネータ。
（３）  前記可動首壁と前記可動容積可変部とは一体的に結合されている（１）記載の広帯域周波数可変レゾネータ。
（４）    前記可動首壁と前記可動容積可変部とはリンクを介して結合されている（１）記載の広帯域周波数可変レゾネータ。
【発明の効果】
【０００７】
上記（１）の広帯域周波数可変レゾネータでは、可動首壁が固定首壁に対して可動であるので、可動首壁を固定首壁に対して動かすことで首部断面積と首部長さを変えることができる。また、可動容積可変部が固定容積可変部に対して可動であるので、可動容積可変部を固定容積可変部に対して動かすことで容積部の容積を変えることができる。さらに、可動首壁と可動容積可変部とが結合されているので、可動首壁が固定首壁に対して動くと可動容積可変部が固定容積可変部に対して動く。したがって、首部断面積と首部長さと容積の３つを（ＳとＶとＬの３つを）同時に変えることができる。その結果、Ｓ、Ｌ、Ｖのいずれか一つまたは二つのみを同時に変える場合に比べて、周波数可変レゾネータの可変範囲が広くなる。
上記（２）の広帯域周波数可変レゾネータでは、可動首壁または可動容積可変部を駆動するアクチュエータを有するので、首部断面積と首部長さと容積の３つの動きを同時に１つのアクチュエータで制御することができる。
上記（３）の広帯域周波数可変レゾネータでは、可動首壁と可動容積可変部とが一体的に結合されているので、別部品を介して結合している場合に比べて、部品点数を減らすことができる。
上記（４）の広帯域周波数可変レゾネータでは、可動首壁と可動容積可変部とがリンクを介して結合されているので、可動首壁と可動容積可変部の一方の動き量に対する他方の動き量を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明実施例の広帯域周波数可変レゾネータを、図１〜図１０を参照して説明する。
本発明実施例の広帯域周波数可変レゾネータ（以下単にレゾネータという）１０は、図１、図２に示すように、吸気通路８１とつながる開口２１を有する容積部２０と、開口２１の縁部に互いに対向して設けられる固定首壁３０と、固定首壁３０間を固定首壁３０に対して可動な可動首壁４０と、容積部２０内に設けられる固定容積可変部５０と、固定容積可変部５０に対して可動な可動容積可変部６０と、アクチュエータ７０と、を有する。
【０００９】
容積部２０は、吸気管８０の管路の途中に装着される。容積部２０は、図１、図２に示すように、吸気管８０の全周を覆うように配置されていてもよく、図９に示すように吸気管８０を覆わないように配置されていてもよい。以下、本発明実施例では、容積部２０が吸気管８０の全周を覆うように配置されている場合を例にとって説明する。
容積部２０は、箱形状である。容積部２０の内部には、図３に示すように、吸気管８０部分の第３の容積Ｖ３を除いた第１の容積Ｖ１がある。第１の容積Ｖ１がレゾネータ１０の容積Ｖである。
開口２１は、図４に示すように、吸気管８０に設けられた穴からなる。開口２１は、図２に示すように、正面視で長方形または略長方形状である。
【００１０】
固定首壁３０と可動首壁４０とで、レゾネータ１０の１つの首部を構成する。
固定首壁３０は、容積部２０内に位置する。固定首壁３０は、図７に示すように、対向二壁からなる。固定首壁３０は、吸気管８０に固定されている。
固定首壁３０は、吸気管８０の外周面から、吸気管８０の半径方向外側に延びている。固定首壁３０の延び量は、図４に示すように、可動首壁４０がレゾネータ１０の首部断面積Ｓを最大とする位置（図４の実線の位置）にあるときの可動首壁４０から、離れるにつれて大となっている。
【００１１】
可動首壁４０は、容積部２０内に位置する。可動首壁４０は、円弧状部４１と、立ち上がり部４２とを、有する。
円弧状部４１は、吸気管８０の外周面に沿って吸気管８０の周方向に延びている。円弧状部４１は、図８に示すように、吸気管８０の外周面に設けられるガイド８２に沿って、吸気管８０周方向に移動可能である。円弧状部４１が吸気管８０の周方向に移動可能であるので、可動首壁４０は、吸気管８０の周方向に移動可能である。可動首壁４０は、吸気管８０に対して移動したとき、固定首壁３０間を固定首壁３０に対して動く。
円弧状部４１は、可動首壁４０がレゾネータ１０の首部断面積Ｓを最大にする位置にあるとき（図４の実線の位置）、開口２１を開放し、可動首壁４０がレゾネータ１０の首部断面積Ｓを最小にする位置にあるとき（図４の２点鎖線の位置）、開口２１を閉塞または略閉塞する。可動首壁４０が吸気管８０に対して動くことにより、円弧状部４１が開口２１を覆う面積が変わり首部断面積Ｓが変わる。
【００１２】
立ち上がり部４２は、円弧状部４１の延び方向一辺から吸気管８０の半径方向外側に、立ち上がっている。立ち上がり部４２の立ち上がり量は、固定首壁３０が吸気管８０から立ち上がる量の最大量と同じであってもよく、異なっていてもよい。
立ち上がり部４２の吸気管軸方向の両端面は、可動首壁４０が吸気管３０に対して動いたとき、固定首壁３０の内側面に接触する。立ち上がり部４２と固定首壁３０とが接触する部分の、吸気管半径方向長さが、レゾネータ１０の首部長さＬである。
【００１３】
固定容積可変部５０は、吸気管８０に固定されている。固定容積可変部５０は、図７に示すように、側壁部５１と、天井壁部５２と、奥壁部５３とを、有する。
側壁部５１は、吸気管８０の外周面から吸気管半径方向外側に延びている。側壁部５１は、互いに対向するニ壁からなる。
天井壁部５２は、互いに対向する側壁部５１の、吸気管半径方向外側端をつないでいる。
奥壁部５３は、可動容積可変部６０が固定容積可変部５０に対して動いていないときに可動容積可変部６０が位置する側（図３の実線の位置）と反対側の端に設けられている。
固定容積可変部５０は、図３に示すように、第１の容積Ｖ１内で、可動容積可変部６０の後述の立ち上がり部６２とともに第２の容積Ｖ２を構成する。固定容積可変部５０と可動容積可変部６０とで第２の容積Ｖ２を構成するので、第２の容積Ｖ２が大きくなるほど（小さくなるほど）、第１の容積Ｖ１が小さくなる（大きくなる）。
【００１４】
可動容積可変部６０は、容積部２０内に位置する。可動容積可変部６０は、可動首部４０と結合されている。可動容積可変部６０は、図７に示すように、可動首部４０と一体的に結合されていてもよく、図９に示すように、可動首部４０と少なくとも１つのリンク９０を介して結合されていてもよい。
可動容積可変部６０は、図３に示すように、円弧状部６１と、立ち上がり部６２とを、有する。
【００１５】
円弧状部６１は、吸気管８０の外周面に沿って吸気管８０の周方向に延びている。円弧状部６１は、可動首部４０の円弧状部４１と同様に、吸気管８０の外周面に設けられるガイドに沿って、吸気管８０周方向に移動可能である。円弧状部６１が吸気管８０の周方向に移動可能であるので、可動容積可変部６０は、吸気管８０の周方向に移動可能である。可動容積可変部６０は、吸気管８０に対して移動したとき、固定容積可変部５０に対して動く。
立ち上がり部６２は、円弧状部６１の延び方向一辺から吸気管８０の半径方向外側に、立ち上がっている。立ち上がり部６２の面積は、第２の容積Ｖ２の横断面積と同じ面積とされているか、または、第２の容積Ｖ２の横断面積より僅かに小さい面積とされている。
可動容積可変部６０は、第２の容積Ｖ２を最大にする位置（図３の実線の位置）と、第２の容積Ｖ２を最小にする位置（図３の２点鎖線の位置）との間で、固定容積可変部５０に対して可動である。
【００１６】
アクチュエータ７０は、図６に示すように、モーター７１と、ギヤ７２を有する。
モーター７１は、容積部２０で支持されている。モーター７１の一部は、容積部２０の外部に位置する。モーター７１は、容積部２０の外部に位置する部分で図示略のワイヤハーネスとつながっている。
ギヤ７２は、第１のギヤ７２ａと、第２のギヤ７２ｂとを、有する。
第１のギヤ７２ａは、可動首壁４０または可動容積可変部６０に設けられる図示略のギヤ部と噛合っている（図示例では、第１のギヤ７２ａが可動首壁４０に設けられる図示略のギヤ部と噛合っている場合を示している）。
第２のギヤ７２ｂは、モーター７１の駆動力を第２のギヤ７２で落として第１のギヤ７２ａに伝えるために設けられている。
【００１７】
つぎに、本発明実施例の作用を説明する。
図１０は、（ａ）ある自動車の吸気系にレゾネータ１０を装着していない場合と、（ｂ）レゾネータ１０以外の現行レゾネータを装着した場合と、（ｃ）エンジン回転数が高くなるにしたがって吸気騒音が大きくなるような吸気騒音の目標値と、（ｄ）レゾネータ１０を装着し、吸気騒音の目標値に一致するようにエンジン回転数に対する消音周波数（可動首壁４０と可動容積可変部６０の移動量）を制御した場合と、を示すグラフである。図１０からわかるように、レゾネータ１０を装着し制御することにより、広帯域のほぼ全域で目標値に近い特性を得ることができた。
【００１８】
消音周波数ｆと音速ｃと首部長さＬと容積Ｖと首部断面積Ｓとの関係は、
ｆ＝（ｃ／２π）［Ｓ／（ＬＶ）］1/2
であらわされる。
本発明実施例では、可動首壁４０が吸気管８０に対して動くと、可動首壁４０が固定首壁３０間に入り込む量が変化する。そのため、首部断面積Ｓが小さくなるにつれて（大きくなるにつれて）、首部長さＬが大きくなる（小さくなる）。また、可動首壁４０と可動容積可変部６０とが結合されているので、可動首壁４０が吸気管８０に対して動くと、可動容積可変部６０が吸気管８０に対して動く。そのため、首部断面積Ｓが小さくなるにつれて（大きくなるにつれて）、第２の容積Ｖ２が大きくなり（小さくなり）第１の容積Ｖ１が小さくなる（大きくなる）。すなわち、上式の右辺の分子が小さくなるにつれて（大きくなるにつれて）、上式の右辺の分母が逆に大きくなる（小さくなる）。したがって、首部断面積Ｓと首部長さＬと容積Ｖのうちの一つまたは二つのみを可変とする場合に比べて、消音周波数の可変幅が大きく、所望の消音周波数に素早く応答することができる。
【００１９】
また、一つのアクチュエータ７０で首部断面積Ｓと首部長さＬと容積Ｖの３つの動きを同時に制御することができる。
また、可動首壁４０と可動容積可変部６０とが一体的に結合されている場合、別部品を介して結合している場合に比べて、部品点数を減らすことができる。また、可動首壁４０と可動容積可変部６０とがリンク９０を介して結合されているので、可動首壁４０と可動容積可変部５０の一方の動き量に対する他方の動き量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明実施例の広帯域周波数可変レゾネータの透視平面図である。
【図２】本発明実施例の広帯域周波数可変レゾネータの透視側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】本発明実施例の広帯域周波数可変レゾネータの、容積部を除いた分解斜視図である。
【図８】本発明実施例の広帯域周波数可変レゾネータの、吸気管に設けられた可動首壁用のガイドとその近傍を示す部分断面図である。
【図９】本発明実施例の広帯域周波数可変レゾネータの、容積部が吸気管を覆うようにして配置されておらず、可動首壁と可動容積可変部とがリンク結合されている場合の、断面図である。
【図１０】エンジン回転数に比例して吸気騒音が大きくなるような吸気騒音の目標を定め、その目標に一致するようレゾネータを制御したときの、消音周波数対エンジン回転数のグラフである。
【図１１】レゾネータの基本形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  レゾネータ
２０  容積部
２１  開口
３０  固定首壁
４０  可動首壁
４１  可動首壁の円弧状部
４２  可動首壁の立ち上がり部
５０  固定容積可変部
６０  可動容積可変部
６１  可動容積可変部の円弧状部
６２  可動容積可変部の立ち上がり部
７０  アクチュエータ
７１  モーター
７２  ギヤ
８０  吸気管
８１  吸気通路
９０  リンク
Ｖ１  第１の容積
Ｖ２  第２の容積
Ｖ３  第３の容積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006105079.tif 000009
【図８】
2006105079.tif 000010
【図９】
2006105079.tif 000011
【図１０】
2006105079.tif 000012
【図１１】
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