(57)【要約】      （修正有）【課題】特にコンパクトで、内燃機関を備えた車両の下部構造における小さいスペースしか必要としない能動騒音制御システムを提供する【解決手段】内燃機関を備えた車両のための能動騒音制御システムのための音生成器１が開示される。音生成器１は、少なくとも１つの排気ガス入口１１と該少なくとも１つの排気ガス入口１１とは異なる少なくとも１つの排気ガス出口１２とを有する第１のケーシング１０と、電気制御信号に応じて音を発生させるように構成された少なくとも１つの電気音響変換器２０とを含む。少なくとも１つの電気音響変換器２０は、第１のケーシング１０の内部に位置するか、または、第１のケーシング１０に直接取り付けられる。さらに、上記音生成器１を含む能動騒音制御システムと、当該能動騒音制御システムを含む車両とが開示される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（６）を備えた車両（８）のための能動騒音制御システム（９）のための音生成器（１；１’；１’’）であって、
少なくとも１つの排気ガス入口（１１）と前記少なくとも１つの排気ガス入口（１１）とは異なる少なくとも１つの排気ガス出口（１２）とを有する第１のケーシング（１０）と、
電気制御信号に応じて音を発生させるように構成された少なくとも１つの電気音響変換器（２０）と、を含み、
前記少なくとも１つの電気音響変換器（２０）が、
前記第１のケーシング（１０）の内部に位置するか、または、
前記第１のケーシング（１０）に直接取り付けられている、音生成器（１；１’；１’’）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電気音響変換器（２０）が、
完全に前記第１のケーシング（１０）の内部に位置する可動コイルスピーカであるか、または、
前記第１のケーシング（１０）に直接取り付けられ、前記第１のケーシング（１０）が、前記少なくとも１つの電気音響変換器の位置に１つまたは複数の孔を含み、前記電気音響変換器が前記第１のケーシング（１０）の１つまたは複数の孔を覆う、請求項１に記載の音生成器（１；１’；１’’）。
【請求項３】
前記第１のケーシング（１０）が、
前記排気ガス入口および前記排気ガス出口の両方と流体連通し、吸音材料（１６）、特にロービングガラス繊維で満たされた、室（１８）と、
相殺的干渉が起こるように調和的に調整された（harmonically tuned）共鳴室（１８’）、特にヘルムホルツ共鳴を利用した空洞共鳴器と、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の音生成器（１；１’；１’’）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電気音響変換器（２０）を前記排気ガス入口（１１）および前記排気ガス出口（１２）から隔てるように前記第１のケーシング（１０）に連結された少なくとも１つの可撓性膜（１４；１４、１４’）をさらに含む、請求項１、２、または３に記載の音生成器（１；１’’）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電気音響変換器（２０）が、音響振動板（２３）を含む、
請求項１、２、３、または４に記載の音生成器（１’；１’’）。
【請求項６】
前記音響振動板（２３）が、前記第１のケーシング（１０）の壁の一部を形成し、前記第１のケーシング（１０）の壁とは異なる材料からなる、請求項５に記載の音生成器（１’；１’’）。
【請求項７】
前記第１のケーシング（１０）が、
少なくとも１つの仕切壁（１５、１５’）であって、前記少なくとも１つの仕切壁（１５、１５’）によって互いに隔てられた少なくとも２つの室（Ａ、Ｂ、Ｃ）を画成するように前記第１のケーシング（１０）に連結された、仕切壁（１５、１５’）と、
少なくとも１つの供給導管（１７）であって、それぞれが、前記少なくとも１つの排気ガス入口（１１；１１’）のうちの１つに接続され、前記室のうちの１つ（Ａ）を貫通し、別の室（Ｂ；Ｃ）と連通する、供給導管（１７）と、
少なくとも１つの排気導管（１８）であって、それぞれが、前記少なくとも１つの排気ガス出口（１２；１２’）のうちの１つに接続され、前記室のうちの１つ（Ａ；Ｃ）を貫通し、別の室（Ｂ；Ａ）と連通する、排気導管（１８）と、を含む、請求項１から６のうちの一項に記載の音生成器（１；１’；１’’）。
【請求項８】
前記第１のケーシング（１０）が、
１つの仕切壁（１５）であって、前記仕切壁（１５）によって互いに隔てられた第１および第２の室（Ａ、Ｂ）を画成するように前記第１のケーシング（１０）に連結された、仕切壁（１５）と、
少なくとも１つの供給導管（１７）であって、それぞれが、前記少なくとも１つの排気ガス入口（１１）のうちの１つに接続され、前記第１の室（Ａ）を貫通し、前記第２の室（Ｂ）と連通する、供給導管（１７）と、
少なくとも１つの排気導管（１８）であって、それぞれが、前記少なくとも１つの排気ガス出口（１２）のうちの１つに接続され、前記第１の室（Ａ）を貫通し、前記第２の室（Ｂ）と連通する、排気導管（１８）と、を含み、
前記少なくとも１つの電気音響変換器（２０）が、前記供給導管および前記排気導管（１７、１８）のうちの少なくとも１つの開口端に対向して配置された、請求項１から６のうちの一項に記載の音生成器（１）。
【請求項９】
前記第１のケーシング（１０）が、
２つの仕切壁（１５、１５’）であって、前記仕切壁（１５、１５’）によって互いに隔てられた第１、第２、および第３の室（Ａ、Ｂ’、Ｃ）を画成するように前記第１のケーシング（１０）に連結された、仕切壁（１５、１５’）と、
少なくとも１つの供給導管（１７）であって、それぞれが、前記少なくとも１つの排気ガス入口（１１）のうちの１つに接続され、前記第１および第２の室（Ａ、Ｂ’）を貫通し、前記第３の室（Ｃ）と連通する、供給導管（１７）と、
少なくとも１つの排気導管（１８）であって、それぞれが、前記少なくとも１つの排気ガス出口（１２）のうちの１つに接続され、前記第３および第２の室（Ｃ、Ｂ’）を貫通し、前記第１の室（Ａ）と連通する、排気導管（１８）と、を含み、
前記少なくとも１つの電気音響変換器（２０）が、前記供給導管および前記排気導管（１７、１８）のうちの少なくとも１つの開口端に対向して配置された、請求項１から６のうちの一項に記載の音生成器（１’；１’’）。
【請求項１０】
前記供給導管および前記排気導管（１７、１８）がそれぞれ、前記供給導管および前記排気導管（１７、１８）が互いに平行に案内された部分（Ｄ）を含む、請求項７、８、または９に記載の音生成器（１；１’；１’’）。
【請求項１１】
２つ以上の排気ガス入口（１１、１１’）と、２つ以上の排気ガス出口（１２、１２’）と、２つ以上の電気音響変換器（２０）とを含み、
前記電気音響変換器（２０）のうちの１つが、前記排気ガス入口のうちの１つ（１１）に接続された供給導管（１７）の開口端に対向して配置され、前記電気音響変換器（２０）のうちの別の１つが、前記排気ガス入口のうちの別の１つ（１１）に接続された別の供給導管（１７’）の開口端に対向して配置されるか、または、
前記電気音響変換器（２０）のうちの１つが、前記排気ガス出口のうちの１つ（１２）に接続された排気導管（１８）の開口端に対向して配置され、前記電気音響変換器（２０）のうちの別の１つが、前記排気ガス出口のうちの別の１つ（１２’）に接続された排気導管（１８’）の開口端に対向して配置された、請求項７から１０のうちの一項に記載の音生成器（１’’）。
【請求項１２】
前記仕切壁（１５、１５’）のうちの少なくとも１つは穿孔されており、かつ／または、
前記導管（１７、１８）のうちの少なくとも１つは穿孔されている、請求項７から１１のうちの一項に記載の音生成器（１；１’；１’’）。
【請求項１３】
前記第１のケーシング（１０）とは異なる少なくとも１つの第２のケーシング（５）をさらに含み、前記第２のケーシング（５）は、前記第１のケーシング（１０）に取り付けられ、前記少なくとも１つの電気音響変換器（２０）を格納する、請求項１から１２のうちの一項に記載の音生成器（１’；１’’）。
【請求項１４】
請求項１から１３のうちの一項に記載の音生成器（１；１’；１’’）と、
前記車両（８）の排気ガス系の中を案内される排気音波を、部分的に、特には完全に、打ち消すように前記音生成器（１；１’；１’’）の前記電気音響変換器（１０）を駆動するのに適した電気制御信号を作成し、前記電気制御信号を前記電気音響変換器（１０）に供給するように、構成された制御ユニット（９０）と、を含む、能動騒音制御システム（９）。
【請求項１５】
燃焼機関（６）と、
請求項１４に記載の能動騒音制御システム（９）と、を含み、
前記能動騒音制御システム（９）の前記排気ガス入口（１１、１１’）が、前記燃焼機関（６）に接続され、前記能動騒音制御システム（９）の前記排気ガス出口（１２）が、排気管端に接続され、
前記燃焼機関（６）からテールパイプ（９１）へ流れる排気ガスが、前記テールパイプ（９１）に到達する前に、前記能動騒音制御システム（９）の前記音生成器（１；１’、１’’）の前記ケーシング（１０）の前記排気ガス入口（１１）と排気ガス出口（１２）とを介して案内される、車両（８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関で動作する車両のための排気音の能動的設計に関する。内燃機関はハイブリッド駆動ユニットの一部であってもよい。本発明は、特に、排気音の音響パターン全体に影響を与えることに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の動作は、レシプロエンジン、ピストンのないロータリーエンジン、またはフリーピストンエンジンのようなそれらの特定の設計に関係なく、混合気の吸気および圧縮、燃焼、ならびに燃焼混合気の排出などのような、ある一定の過程が実施される各行程の繰返しとして行われる。これによって発生した音は、一部分は、固体伝搬音として直接エンジン中を伝搬する。上記発生した音の別の部分は、空気伝搬音として、燃焼ガスと共にエンジンの排気系を通って出ていく。排気系の排気配管においては、この空気伝搬音に、燃焼ガスの気流音（flow noise）が重畳される。この重畳の結果として生じる音を排気音と呼ぶ。最後に、上記発生した音の残りの部分は、エンジンの吸気系を通って出ていく。
【０００３】
固体伝搬音として内燃機関中を伝搬する音は、概して、車両のエンジンルーム内の適切な遮音材によって良好に遮音できる。
【０００４】
排気ガスと共に漏れ出る音響放出を低減させるために、通常、排気ダクトに吸音装置が配置される。このような吸音装置はマフラと呼ばれる。マフラは、例えば、吸収および／または反射の原理に従って作用し得る。さらに、マフラに、反対の音波が打ち消し合う相殺的干渉が起こるように調和的に調整された（harmonically tuned）共鳴室を設けることが知られている。
【０００５】
このようなシステムは、排気ガス系内を流れる排気ガスの背圧を高め、ひいては、燃焼機関の効率を低下させる、という不利な点がある。このようなシステムは、さらに、特に最新のディーゼル車両およびハイブリッド駆動システムを備えた車両の場合に、排気ガス系から実際に出る音がユーザにとって魅力的でない、という不利な点がある。
【０００６】
そこで、車両の排気系において用いるための、排気音を人工的に生成することが可能なアクティブサウンドシステムが開発されている。該当するシステムは、電気音響的に生成された音波をエンジンにおける燃焼過程によって発生したり排気ガス系における排気ガスの流れによって生成されたりした音波に重畳するために、内燃機関の排気配管にコネクタ部品によって接続された電気音響変換器を有する。このようにして、車両の排気音を意図的に修正することができる。この変換器の電気入力信号は、制御器によって、エンジン回転数や点火順序のようなエンジンパラメータの現在の値を考慮して、いわゆる制御信号として生成される。電気音響変換器は、排気配管とは別の筐体に格納されるため、車両の下部構造（undercarriage）に追加のスペースを必要とする。
【０００７】
アクティブサウンドシステムは、例えば、マフラの代替または補足としてだけではなく、アンチノイズシステムとしても用いられ得る。アンチノイズシステムは、電気音響的に生成されたアンチノイズを、内燃機関によって生成されて排気系中を伝搬する空気伝搬騒音に重畳する。各アンチノイズシステムは、排気系中を伝搬する空気伝搬騒音を、少なくとも１つのスピーカを用いて音を出力することによって、ゼロ（騒音打消しの場合）または予め設定された閾値（騒音に影響を与える場合）に低下させようとする、いわゆるフィルタードＸ最小平均二乗（ＦｘＬＭＳ）アルゴリズムを用い得る。アンチノイズシステムのスピーカは、通常、排気系と流体連通する。排気系中を伝搬する空気伝搬音の音波とスピーカによって生成されるアンチノイズとの完全に相殺的な干渉を達成するためには、スピーカからの音波は、排気系中を伝搬する音波と振幅および周波数が一致していながら１８０度の相対的位相ずれを有していなければならない。仮に、排気系中を伝搬する空気伝搬騒音の音波がスピーカで生成されたアンチノイズ音波と周波数が一致し、相対的に１８０度の位相ずれがあっても、振幅が一致していなければ、排気系中を伝搬する空気伝搬音の音波は減衰されるだけである。アンチノイズは、ＦｘＬＭＳアルゴリズムを用いて、排気管中を伝搬する空気伝搬騒音の周波数帯ごとに別々に、互いに９０度ずれた２つの正弦波振動の適切な周波数および位相を決定しこれらの正弦波振動の所要振幅を算出することによって、算出され得る。例えば、以下の特許文献１〜１８からそれぞれのシステムが公知である。
【０００８】
アクティブサウンドシステムの目標は、音の打消しまたは音に影響を与えたことが、排気系の少なくとも外部で可聴かつ計測可能であることであり得る。場合によっては、音の打消しまたは音に影響を与えたことが、排気系の内部でも可聴かつ計測可能である。
【０００９】
このようなアクティブサウンドシステムは、騒音防止の法規定を満たすためにフェイルセーフでなければならない、という不利な点がある。そのため、既存のマフラの補足として用いられることが多い。しかしながら、車両の下部構造におけるスペースは非常に限られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，１７７，８７４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２２９，５５６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２３３，１３７号明細書
【特許文献４】米国特許第５，３４３，５３３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，３３６，８５６号明細書
【特許文献６】米国特許第５，４３２，８５７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，６００，１０６号明細書
【特許文献８】米国特許第５，６１９，０２０号明細書
【特許文献９】欧州特許第０  ３７３  １８８号明細書
【特許文献１０】欧州特許出願公開第０  ６７４  ０９７号明細書
【特許文献１１】欧州特許第０  ７５５  ０４５号明細書
【特許文献１２】欧州特許第０  ９１６  ８１７号明細書
【特許文献１３】欧州特許第１  ０５５  ８０４号明細書
【特許文献１４】欧州特許第１  ６２７  ９９６号明細書
【特許文献１５】独国特許出願公開第１９７  ５１  ５９６号明細書
【特許文献１６】独国特許第１０  ２００６  ０４２  ２２４号明細書
【特許文献１７】独国特許出願公開第１０  ２００８  ０１８  ０８５号明細書
【特許文献１８】独国特許出願公開第１０  ２００９  ０３１  ８４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
実施形態は、特にコンパクトで、内燃機関を備えた車両の下部構造における小さいスペースしか必要としない能動騒音制御システムを提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
内燃機関を備えた車両のための能動騒音制御システムのための音生成器の実施形態は、第１のケーシングと、少なくとも１つの電気音響変換器とを含む。上記第１のケーシングは、少なくとも１つの排気ガス入口と、該少なくとも１つの排気ガス入口とは異なる少なくとも１つの排気ガス出口とを有する。上記少なくとも１つの電気音響変換器は、電気制御信号に応じて音を発生させるように構成され、上記第１のケーシングの内部に位置するか、または、上記第１のケーシングに直接取り付けられる。ここで、「直接」という語は、上記少なくとも１つの電気音響変換器を上記ケーシングに接続するために管が別途設けられることはないことを意味する。このことは、長手方向の範囲が４０ｍｍ未満、具体的には２０ｍｍ未満、さらに具体的には５ｍｍ未満であるガスケットまたはディスタンスピースを設けることを排除するものではない。
【００１３】
したがって、上記音生成器の少なくとも１つの電気音響変換器は、排気ガス系に直接一体化され、当該排気ガス系の構成要素を使用する。これにより、上記第１のケーシングは、排気ガスを案内するためと、上記少なくとも１つの電気音響変換器を支持および／または格納するためとの両方に用いられる。
【００１４】
一実施形態によると、上記少なくとも１つの電気音響変換器は、上記第１のケーシングによって完全に取り囲まれ得る。これにより、上記第１のケーシングは、上記少なくとも１つの電気音響変換器が湿気または機械的衝撃のような外的影響を受けないようにする。
【００１５】
代替の実施形態によると、上記少なくとも１つの電気音響変換器は、上記第１のケーシングの側壁に、上記少なくとも１つの電気音響変換器が当該側壁の１つまたは数個の孔を覆うように、取り付けられ得る。この少なくとも１つの孔は、上記少なくとも１つの電気音響変換器によって生成された音が上記第１のケーシングに進入することを可能にするために、上記少なくとも１つの電気音響変換器の前に設けられる。上記第１のケーシングの側壁に設けられる孔が１つの場合、その孔は、電気音響変換器の直径よりもわずかに小さい直径を有し得る。ここで、「わずかに小さい」とは、当該孔の直径が、当該孔を覆う電気音響変換器の直径よりも、１０％未満小さい、または５％未満小さいことを意味する。
【００１６】
一実施形態によると、上記第１のケーシングは、排気ガスが上記少なくとも１つの排気ガス入口および上記少なくとも１つの排気ガス出口からしか上記ケーシングに出入りすることができない程度に、気密である。
【００１７】
一実施形態によると、上記第１のケーシングは、室（chamber）を含み、この室は、上記排気ガス入口および上記排気ガス出口の両方と流体連通（fluid communication）し、吸音材料、特にロービングガラス繊維（roving fiberglass）で満たされる。これにより、上記第１のケーシングは、吸収の原理に従って機能するマフラのケーシングとなり得、当該マフラと上記音生成器の少なくとも１つの電気音響変換器とによって共通して用いられ得る。
【００１８】
一実施形態によると、上記第１のケーシングは、相殺的干渉が起こるように調和的に調整された共鳴室を含む。これにより、上記第１のケーシングは、反射または相殺的干渉の原理に従って機能するマフラのケーシングとなり得、当該マフラと上記音生成器の少なくとも１つの電気音響変換器とによって共通して用いられ得る。一実施形態によると、上記室は、ヘルムホルツ共鳴を利用した空洞共鳴器である。これにより、上記第１のケーシングは、相殺的干渉の原理に従って機能するマフラのケーシングとなり得、当該マフラと上記音生成器の少なくとも１つの電気音響変換器とによって共通して用いられ得る。
【００１９】
一実施形態によると、上記音生成器は、上記少なくとも１つの電気音響変換器を上記排気ガス入口および上記排気ガス出口から隔てるように上記第１のケーシングに気密に連結された、少なくとも１つの可撓性膜をさらに含む。可撓性膜を設けることによって、上記少なくとも１つの電気音響変換器によって生成された音波が当該可撓性膜を介して上記第１のケーシングに進入することは可能なままで、腐食性の排気ガスが上記少なくとも１つの電気音響変換器に到達することを防止することができる。可撓性膜は、例えば、耐熱シリコーン、または、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロイル基、もしくはポリエチレンテレフタラートからなる耐熱箔からなり得る。さらに、上記少なくとも１つの電気音響変換器が高温の排気ガスに直接接触しないので、上記少なくとも１つの電気音響変換器にかかる熱負荷が減少する。
【００２０】
一実施形態によると、上記少なくとも１つの電気音響変換器は、上記第１のケーシングの壁の一部を形成する音響振動板を含む。これにより、上記少なくとも１つの電気音響変換器は、例えば、可動コイルスピーカであり得る。音響振動板は、例えば、ケブラー（Kevlar）として知られるポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＴＡ）、チタン、アルミニウム、またはその他の耐熱性材料からなり得る。音響振動板と上記第１のケーシングとは、異なる材料からなり得る。
【００２１】
一実施形態によると、上記第１のケーシングは、少なくとも１つの仕切壁を含み、該仕切壁のそれぞれは、該少なくとも１つの仕切壁によって互いに隔てられた少なくとも２つの室を画成するように、上記第１のケーシングに連結される。上記第１のケーシングは、少なくとも１つの供給導管をさらに含み、該供給導管のそれぞれは、上記少なくとも１つの排気ガス入口のうちの１つに接続され、上記室のうちの１つを貫通し、別の室と連通する。上記第１のケーシングは、少なくとも１つの排気導管をさらに含み、該排気導管のそれぞれは、上記少なくとも１つの排気ガス出口のうちの１つに接続され、上記室のうちの１つを貫通し、別の室と連通する。これにより、上記第１のケーシングは、反射または相殺的干渉の原理に従って機能するマフラとなり得る。代替の実施形態によると、上記第１のケーシングは、互いに離間された少なくとも２つの仕切壁を含み、該仕切壁のそれぞれは、少なくとも３つの室を画成するように、上記第１のケーシングに連結され、隣接する室は、該仕切壁のうちの１つによって互いに隔てられる。上記第１のケーシングは、少なくとも１つの供給導管をさらに含み、該供給導管のそれぞれは、上記少なくとも１つの排気ガス入口のうちの１つに接続され、上記室のうちの１つを貫通し、別の室と連通する。上記第１のケーシングは、少なくとも１つの排気導管をさらに含み、該排気導管のそれぞれは、上記少なくとも１つの排気ガス出口のうちの１つに接続され、上記室のうちの１つを貫通し、別の室と連通する。これにより、上記第１のケーシングは、反射または相殺的干渉の原理に従って機能するマフラとなり得る。
【００２２】
一実施形態によると、上記第１のケーシングは、１つの仕切壁を含み、該仕切壁は、該仕切壁によって互いに隔てられた第１および第２の室を画成するように、上記第１のケーシングに連結される。上記第１のケーシングは、少なくとも１つの供給導管をさらに含み、該供給導管のそれぞれは、上記少なくとも１つの排気ガス入口のうちの１つに接続され、上記第１の室を貫通し、上記第２の室と連通する。上記第１のケーシングは、少なくとも１つの排気導管をさらに含み、該排気導管のそれぞれは、上記少なくとも１つの排気ガス出口のうちの１つに接続され、上記第１の室を貫通し、上記第２の室と連通する。上記少なくとも１つの電気音響変換器は、上記供給導管および排気導管のうちの少なくとも１つの開口端に対向して配置される。これにより、上記第１のケーシングは、反射または相殺的干渉の原理に従って機能するマフラとなり得る。
【００２３】
本文書において、「少なくとも１つの電気音響変換器が供給導管および排気導管のうちの１つの開口端に対向して配置される」という表現は、少なくとも１つの電気音響変換器による音放出の主方向が、供給導管および排気導管のうちの１つの開口端に向けられることを意味する。
【００２４】
一実施形態によると、上記第１のケーシングは、２つの仕切壁を含み、該２つの仕切壁は、該仕切壁によって互いに隔てられた第１、第２、および第３の室を画成するように、上記第１のケーシングに連結される。上記第１のケーシングは、少なくとも１つの供給導管をさらに含み、該供給導管のそれぞれは、上記少なくとも１つの排気ガス入口のうちの１つに接続され、上記第１および第２の室を貫通し、上記第３の室と連通する。上記第１のケーシングは、少なくとも１つの排気導管をさらに含み、該排気導管のそれぞれは、上記少なくとも１つの排気ガス出口のうちの１つに接続され、上記第３および第２の室を貫通し、上記第１の室と連通する。上記少なくとも１つの電気音響変換器は、上記供給導管および排気導管のうちの少なくとも１つの開口端に対向して配置される。
【００２５】
一実施形態によると、上記供給導管および排気導管はそれぞれ、該供給導管および排気導管が互いに平行に案内された部分を含む。この部分においては、排気ガスは、供給導管および排気導管の中を、同じ方向または反対方向に案内され得る。
【００２６】
一実施形態によると、上記音生成器は、２つ以上の排気ガス入口と、２つ以上の排気ガス出口と、２つ以上の電気音響変換器とを含む。上記電気音響変換器のうちの１つは、上記排気ガス入口のうちの１つに接続された供給導管の開口端に対向して配置され、上記電気音響変換器のうちの別の１つは、上記排気ガス入口のうちの別の１つに接続された別の供給導管の開口端に対向して配置される。
【００２７】
代替の実施形態によると、上記音生成器は、２つ以上の排気ガス入口と、２つ以上の排気ガス出口と、２つ以上の電気音響変換器とを含む。上記電気音響変換器のうちの１つは、上記排気ガス出口のうちの１つに接続された排気導管の開口端に対向して配置され、上記電気音響変換器のうちの別の１つは、上記排気ガス出口のうちの別の１つに接続された別の排気導管の開口端に対向して配置される。
【００２８】
一実施形態によると、上記仕切壁のうちの少なくとも１つは穿孔（perforated）されているか、または、全ての仕切壁が穿孔されている。さらなる実施形態によると、上記導管のうちの少なくとも１つは穿孔されているか、または、全ての導管が穿孔されている。さらなる実施形態によると、上記仕切壁のうちの少なくとも１つが無穿孔（unperforated）であるか、または、上記仕切壁の全てが無穿孔である。なおさらなる実施形態によると、上記導管のうちの少なくとも１つが無穿孔であるか、または、上記導管の全てが無穿孔である。したがって、上記仕切壁のうちのいくつかまたは全てと上記導管のうちのいくつかまたは全てとの両方が穿孔されまたは無穿孔であってもよく、上記仕切壁のうちのいくつかまたは全てが穿孔されており、かつ、上記導管のうちのいくつかまたは全てが無穿孔であってもよく、上記仕切壁のうちのいくつかまたは全てが無穿孔であり、かつ、上記導管のうちのいくつかまたは全てが穿孔されていてもよい。仕切壁も導管もその全範囲にわたって穿孔されている必要はないことを強調する。例えば、導管は、一部分のみが穿孔されていてもよく、全く穿孔されていなくてもよい。仕切壁および／または導管に穿孔することにより、ヘルムホルツ共鳴の提供が容易になり得る。
【００２９】
一実施形態によると、例えばロービングガラス繊維のような吸音材料が、上記室のうちの少なくとも１つに配置される。
【００３０】
一実施形態によると、上記音生成器は、上記第１のケーシングとは異なる少なくとも１つの第２のケーシングであって、上記第１のケーシングに取り付けられたか、または、上記第１のケーシングに格納および支持された第２のケーシングをさらに含み、該第２のケーシングは、上記少なくとも１つの電気音響変換器を格納する。上記第２のケーシングは、上記少なくとも１つの電気音響変換器を、水または機械的衝撃のような外的影響から保護し得る。上記第２のケーシングを用いることにより、上記少なくとも１つの電気音響変換器の上記第１のケーシング内または上記第１のケーシングへの装着が容易になり得る。
【００３１】
一実施形態によると、上記音生成器は、上記第１のケーシングとは異なる少なくとも１つの第２のケーシングをさらに含む。第２のケーシングは、上記少なくとも１つの電気音響変換器を格納する。上記少なくとも１つの電気音響変換器は、音響振動板を含む。音響振動板は、第２のケーシングに対して封止される。これにより、第２のケーシングと音響振動板とが、上記電気音響変換器の内部空間を画成する。この内部空間は、音響振動板に対するエアサスペンションとして働く。これにより、上記少なくとも１つの電気音響変換器は、例えば、別個のケーシングを有する可動コイルスピーカとなり得る。音響振動板は、例えば、ケブラー（Kevlar）として知られるポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＴＡ）、チタン、アルミニウム、またはその他の耐熱性材料からなり得る。音響振動板と上記第１のケーシングおよび／または第２のケーシングとは、異なる材料からなり得る。
【００３２】
一実施形態によると、上記第１のケーシングおよび／または第２のケーシングは、金属、特にステンレス鋼からなる。一実施形態によると、上記第１のケーシングと上記第２のケーシングとの間にガスケットが設けられる。
【００３３】
一実施形態によると、上記電気音響変換器は可動コイルスピーカである。代替の実施形態によると、上記電気音響変換器は可動コイルスピーカとは異なる。
【００３４】
一実施形態によると、上記第１のケーシングは、例えばねじを用いることによって、上記第２のケーシングに脱着可能に装着される。代替の実施形態によると、上記第１のケーシングは、例えば溶接によって、上記第２のケーシングに脱着不可能に装着される。
【００３５】
能動騒音制御システムの実施形態は、上述した音生成器と、制御ユニットとを含む。制御ユニットは、電気制御信号を作成し、該電気制御信号を上記音生成器の電気音響変換器に供給するように、構成される。この電気制御信号は、車両の排気ガス系の中を案内される排気音波を、部分的に、特には完全に、打ち消すように上記音生成器の電気音響変換器を駆動するのに適したものである。
【００３６】
車両の実施形態は、燃焼機関と、上述したような能動騒音制御システムとを含む。上記能動騒音制御システムの音生成器の排気ガス入口は、燃焼機関に接続され、上記能動騒音制御システムの音生成器の排気ガス出口は、テールパイプに接続される。燃焼機関からテールパイプへ流れる排気ガスは、テールパイプに到達する前に、上記能動騒音制御システムの音生成器のケーシングの排気ガス入口と排気ガス出口とを介して案内される。もちろん、車両は、車体や車輪のようなさらなる構成要素を含むが、これらの構成要素は、請求項に係る発明とは関連がない。したがって、説明を省略する。
【００３７】
本発明の上記およびその他の有利な特徴は、添付の図面に関する、以下の本発明の代表的な実施形態の詳細な説明から、より明らかになる。なお、本発明の全ての考えられ得る実施形態が本明細書において特定される利点のひとつひとつの全てまたはいずれかを必ずしも発揮するとは限らない。
【００３８】
本発明のさらなる特徴は、請求項に関連する以下の代表的な実施形態の説明および図面から分かるであろう。なお、本発明は、以下に説明する例示的な実施形態の形態に限定されるわけではなく、添付の特許請求項の範囲によって定められる。特に、本発明の実施形態における個々の特徴は、以下に挙げる例とは異なる数および組合せで実現することができる。以下の、本発明の代表的な実施形態の説明においては、添付の図を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】図１Ａは、第１の実施形態に係る能動騒音制御システムのための音生成器の概略断面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第２の実施形態に係る能動騒音制御システムのための音生成器の概略断面図を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、第３の実施形態に係る能動騒音制御システムのための音生成器の概略断面図を示す。
【図２】図２は、図１Ａ、図１Ｂ、または図１Ｃの音生成器において用いられ得る電気音響変換器の概略断面図を示す。
【図３】図３は、図１Ａ、図１Ｂ、または図１Ｃの音生成器を用いた能動騒音制御システムのブロック図を示す。
【図４】図４は、図３の能動騒音制御システムを用いた車両を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に説明する代表的な実施形態においては、機能および構造が同様の構成要素を、可能な限り、同様の参照符号によって示す。したがって、ある特定の実施形態の個々の構成要素の特徴を理解するには、他の実施形態および本発明の概要の説明を参照すべきである。
【００４１】
分かりやすくするために、図面には、本発明の理解に必要な要素、構成要素、および機能のみを示す。しかしながら、本発明の実施形態は、説明された要素、構成要素、および機能に限定されるわけではなく、それらの特定の用途または機能範囲のために必要と思われる他の要素、構成要素、および機能も含み得る。
【００４２】
第１の実施形態に係る能動騒音制御システムのための音生成器の概略断面図を図１Ａに示す。
【００４３】
全体として参照符号１で示す音生成器は、概ね円筒状のステンレス鋼製ケーシング１０を含む。供給ダクト３に接続された排気ガス入口１１と、排気ダクト４に接続された排気ガス出口１２とが、ケーシング１０の底面に設けられる。供給ダクト３は、車両の燃焼機関に流体接続され得、排気ダクト４は、テールパイプに流体接続され得る。ステンレス鋼製の穿孔された仕切壁１５が、ケーシング１０の内部に２つの室Ａ、Ｂを画成するように、ケーシング１０に連結される。室Ａ、Ｂは、仕切壁１５によって互いに隔てられる。排気ガス入口１１に接続された供給ダクト３は、ケーシング１０の内部で無穿孔の供給導管１７として延び、排気ガス出口１２に接続された排気ダクト４は、ケーシング１０の内部で無穿孔の排気導管１８として延びる。ケーシング１０の内部では、供給導管１７と排気導管１８は平行に配置される。供給導管１７を流れる排気ガスは、排気導管１８を流れる排気ガスと反対の方向に向けられる。供給導管１７と排気導管１８との両方が、排気ガス入口１１および排気ガス出口１２に隣接する室Ａを貫通し、仕切壁１５によって排気ガス入口１１および排気ガス出口１２から隔てられた他方の室Ｂと連通する。供給導管１７を介して排気ガスと共にケーシング１０の室Ｂへ供給された音は、仕切壁１５の孔を介して室Ａに進入する。仕切壁１５の孔と室Ａの寸法とは、室Ａにおいて音の相殺的干渉が起こるように選択される。電気音響変換器として用いられる可動コイルスピーカ２０が、ケーシング１０の排気ガス入口１１および排気ガス出口１２とは反対側の底面に、ケーシング１０の内部に取付台１３を介して装着される。ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）からなる音響振動板が、供給導管１７および排気導管１８の開口端に向けて置かれる。これにより、スピーカ２０の音放出の主方向は、供給導管１７および排気導管１８の開口端に向けられる。スピーカ２０は、電気制御信号に応じて音を発生する。スピーカ２０を供給導管１７および排気導管１８ならびに排気ガス入口１１および排気ガス出口１２から隔てるために、耐熱性シリコーンからなる可撓性膜１４が、スピーカ２０と供給導管１７および排気導管１８の開口端との間でケーシング１０に連結される。第１の実施形態において、電気音響変換器は、音生成器のケーシング１０内に完全に収容され、別個のケーシングを有しない。
【００４４】
以下、音生成器１’の第２の実施形態を、図１Ｂを参照しながら説明する。図１Ｂは音生成器１’の概略断面図を示す。
【００４５】
全体として参照符号１’で示す音生成器は、亜鉛コーティングされたブリキ板からなる（第１の）概ね立方体状のケーシング１０’を含む。供給ダクト３に接続された排気ガス入口１１と排気ダクト４に接続された排気ガス出口１２とが、ケーシング１０’の対向する側に設けられる。亜鉛コーティングされたブリキ板からなる２つの平行な無穿孔仕切壁１５、１５’が、ケーシング１０’の内部に３つの室Ａ、Ｂ’、Ｃを画成するように、互いに離間されてケーシング１０’に連結される。排気ガス入口１１に接続された供給ダクト３は、ケーシング１０’の内部で供給導管１７として延び、排気ガス出口１２に接続された排気ダクト４は、ケーシング１０’の内部で排気導管１８として延びる。ケーシング１０’の内部で、供給導管１７と排気導管１８は、部分Ｄにおいて平行に配置される。供給導管１７を流れる排気ガスは、排気導管１８を流れる排気ガスと同じ方向に向けられるが、供給導管１７と排気導管１８とは、ずらされている。供給導管１７は、排気ガス入口１１に隣接する室Ａと中央の室Ｂ’とを貫通し、排気ガス出口１２に隣接する室Ｃと連通する。供給導管１７は、室ＡおよびＢ’を横断する領域において穿孔されている。排気導管１８は、排気ガス出口１２に隣接する室Ｃと中央の室Ｂ’とを貫通し、排気ガス入口１１に隣接する室Ａと連通する。排気導管１８は、室ＣおよびＢ’を横断する領域において穿孔されている。供給導管１７および排気導管１８の孔と室Ａ、Ｂ’、およびＣの寸法とは、ヘルムホルツ共鳴が達成されるように選択される。電気音響変換器として用いられる可動コイルスピーカ２０が、ケーシング１０の排気ガス入口１１および供給導管１７の開口端とは反対側の壁に装着される。可動コイルスピーカ２０の位置において、ケーシング１０の壁には孔があけられている。このケーシングの孔の直径は、可動コイルスピーカ２０の振動板の直径と同じである。可動コイルスピーカ２０の振動板は、チタン製であり、よって、ケーシング１０の壁とは異なる材料からなる。振動板は、ケーシング１０の壁の孔を覆っている。亜鉛コーティングされたブリキ板からなり、スピーカ２０を格納する（第２の）スピーカケーシング５が、ケーシング１０’に気密に溶接され、ケーシング１０’の孔を追加的に封止する。可動コイルスピーカ２０の振動板は、スピーカケーシング５に対して封止される。これにより、スピーカケーシング５と振動板とが、可動コイルスピーカ２０の閉じた内部空間を画成する。
【００４６】
以下、音生成器１’’の第３の実施形態を、図１Ｃを参照しながら説明する。図１Ｃは、音生成器１’’の概略断面図を示す。
【００４７】
全体として参照符号１’’で示す音生成器は、概ね円筒状のステンレス鋼製ケーシング１０’’を含む。それぞれが供給ダクトに接続された２つの排気ガス入口１１、１１’と、それぞれが排気ダクトに接続された２つの排気ガス出口１２、１２’とが、ケーシング１０’’の対向する側に設けられる。ステンレス鋼製の２つの平行な穿孔された仕切壁１５、１５’が、ケーシング１０’’の内部に３つの室Ａ、Ｂ’、Ｃを画成するように、互いに離間されてケーシング１０’’に連結される。排気ガス入口１１、１１’に接続された各供給ダクトは、ケーシング１０’’の内部でそれぞれ供給導管１７、１７’として延び、排気ガス出口１２、１２’に接続された各排気ダクトは、ケーシング１０’’の内部でそれぞれ排気導管１８、１８’として延びる。供給導管１７、１７’は、ケーシング１０’’の内部で部分Ｅにおいて平行に配置されるように、曲げられる。供給導管１７、１７’を流れる排気ガスは、部分Ｅにおいて反対方向に向けられる。供給導管１７は、排気ガス入口１１に隣接する室Ａと中央の室Ｂ’とを貫通し、他方の排気ガス入口１１’に隣接する室Ｃと連通する。供給導管１７’は、排気ガス入口１１’に隣接する室Ｃと中央の室Ｂ’とを貫通し、他方の排気ガス入口１１に隣接する室Ａと連通する。供給導管１７、１７’は、中央の室Ｂ’を横断する領域において穿孔されている。無穿孔の排気導管１８、１８’は、室Ｂ’と交わることなく、単にそれぞれ室ＡおよびＣから出ているだけである。中央の室Ｂ’には、ロービングガラス繊維が吸音材料として収容される。電気音響変換器として用いられる２つの可動コイルスピーカ２０、２０’が、ケーシング１０の互いに対向する壁に装着される。各可動コイルスピーカ２０、２０’の位置において、ケーシング１０の壁には孔があけられている。これらのケーシングの孔の直径は、可動コイルスピーカ２０、２０’の各振動板の直径よりも１０％大きい。各可動コイルスピーカ２０の振動板は、アルミニウム製であり、よって、ケーシング１０の壁とは異なる材料からなる。各スピーカの振動板は、上記ケーシング１０の壁の孔のうちの１つの大部分を覆っている。一方のスピーカ２０の音響振動板は、供給導管１７’の開口端に向けて置かれ、他方のスピーカ２０’の音響振動板は、供給導管１７の開口端に向けて置かれる。ポリテトラフルオロエチレンからなる可撓性膜１４、１４’が、スピーカ２０、２０’を腐食性の排気ガスから隔離するために、スピーカ２０、２０’と供給導管１７、１７’および排気導管１８、１８’の開口端との間でケーシング１０’’に連結される。スピーカ２０、２０’の音響振動板は、上記のケーシング１０’’の孔を気密に封止する。２つのステンレス鋼製スピーカケーシング５、５’が、ケーシング１０’’に、脱着可能に取り付けられる。スピーカケーシング５、５’のそれぞれがスピーカ２０、２０’のうちの１つを格納する。各スピーカケーシング５、５’は、それぞれのスピーカの振動板と共に、各可動コイルスピーカ２０、２０’の内部空間を画成する。
【００４８】
上記の図１Ａ、図１Ｂ、または図１Ｃの音生成器において電気音響変換器として用いられる可動コイルスピーカの概略断面図を図２に示す。
【００４９】
全体として参照符号２０で示すスピーカは、永久磁石２２を保持するシートメタル製バスケット２１を含む。バスケット２１は、円錐台状の全体形状を有する。バスケット２１は、可撓性プラスチックからなるエッジ２４を介して、音響振動板２３を保持する。熱および腐食に対する十分な耐性を確保するために、振動板２３にはチタンが用いられ、エッジ２４には耐熱性シリコーンが用いられる。振動板２３は、円錐台状の全体形状を有する。振動板２３によって形成される円錐台の頂面に、ダストキャップ２８とボビン２５とが固定される。ボビン２５の振動板２３から離れた端は、永久磁石２２に設けられた環状ギャップ内に配置され、ボイスコイル２６を保持する。その結果、このコイル２６は、永久磁石２２によって生成される定磁場の中に位置する。なお、図面上の環状ギャップの幅は非常に誇張されている。ボビン２５は、センタリング・スパイダ２７によって、環状ギャップに対して中心に配置される。センタリング・スパイダ２７は、ボビン２５とバスケット２１との間に放射状に張り渡されたばねからなる。図示した実施形態において、バスケット２１、エッジ２４、振動板２３、ダストキャップ２８、ボビン２５、および永久磁石２２は、同じ対称軸を持つ回転対称体である。ボイスコイル２６に電気制御信号が印加されると、ボビン２５が振動板２３と共に運動し、それにより、ローレンツ力によって音が生成される。
【００５０】
図３は、図１Ａ、図１Ｂ、または図１Ｃの音生成器と図２の可動コイルスピーカとを用いた能動騒音制御システムのブロック図を示す。以下では、能動騒音制御システムの特殊な特徴のみに注目する。全体として参照符号９で示す能動騒音制御システムは、内燃機関を動力源とする車両の排気系において能動的に音波を消滅させるかまたは音波に影響を与えるために用いられる。音生成器１のケーシングの排気ガス入口１１は、内燃機関６の排気ガス出口に供給ダクト３を介して接続される。音生成器１のケーシングの排気ガス出口１２は、テールパイプ９１に排気ダクト４を介して接続される。能動騒音制御システム９は、制御装置９０を含み、該制御装置は、制御信号または計測信号を送受信するために、内燃機関６のエンジン制御装置６１にＣＡＮバスを介して電気的に接続される。制御装置６１は、さらに、排気系のダクト４内に位置するエラーマイクロホン７と、音生成器１のスピーカ２０とに、電気的に接続される。
【００５１】
内燃機関６のエンジン制御装置６１によって取得された内燃機関６の動作状態の関数として、制御装置９０は、供給ダクト３および排気ダクト４の中を案内される空気伝搬騒音を少なくとも部分的に消滅させる音を生成するようにスピーカ２０へ送られる電気制御信号を算出する。電気制御信号は、エラーマイクロホン７が出力する信号を用いることによって調節され得、それにより、空気伝搬騒音は、排気系のテールパイプ９１において、低減された音圧で放出される。
【００５２】
図４は、上記の図３の能動騒音制御システム９を用いた車両８を概略的に示す。能動騒音制御システムは、車両６の下部構造に装着される。他の特徴に加えて、車両８は、燃焼機関６と、テールパイプ９１で終端する排気ダクト４とを含む。
【００５３】
当然ながら、上記の音生成器は、上記少なくとも１つの電気音響変換器に用いられる制御信号に応じて、吸音器としても働き得る。
【００５４】
本発明をいくつかの代表的な実施形態に関して説明したが、当業者にとって多くの代替、修正および変形が明らかであろうことは明白である。したがって、本明細書中に記載の本発明の代表的な実施形態は、例示的なものであり、いかなる点においても限定的なものではない。以下の請求項において定められる本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更がなされ得る。
【図１Ａ】
2015172370.tif 000003
【図１Ｂ】
2015172370.tif 000004
【図１Ｃ】
2015172370.tif 000005
【図２】
2015172370.tif 000006
【図３】
2015172370.tif 000007
【図４】
2015172370.tif 000008
【外国語明細書】
2015172370000001.pdf