(57)【要約】【課題】複数種の周波数の音を打ち消すことができるように構成しつつ、高い制御精度を確保し、さらに、アクチュエータを不要にして消費電力増大および装置の大型化を回避した騒音低減装置を提供する。【解決手段】燃焼室に吸入される吸気が流通する吸気通路１１を形成する吸気ダクト１０と、吸気通路１１から分岐する容積部２１を形成するレゾネータ２０と、吸気通路１１と容積部２１とを仕切るように配置され、燃焼室にて発生して吸気通路１１を伝播した音の音圧により振動する振動膜３０とを備える。振動膜３０は、振動方向に突出するとともに環状に延びる凸部３１を有し、該凸部３１により、凸部３１の環状内側に位置する内側振動膜部３２と環状外側に位置する外側振動膜部３３とに振動膜３０は仕切られている。【選択図】図１
2008025472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に吸入される吸気が流通する吸気通路を形成する通路部材と、
前記吸気通路から分岐する容積部を形成するレゾネータと、
前記吸気通路と前記容積部とを仕切るように配置され、前記燃焼室にて発生して前記吸気通路を伝播した音の音圧により振動する振動膜と、
を備え、
前記振動膜は、振動方向に突出するとともに略環状に延びる凸部を有し、該凸部により、凸部の環状内側に位置する内側振動膜部と環状外側に位置する外側振動膜部とに仕切られている騒音低減装置。
【請求項２】
前記凸部の肉厚は、前記内側振動膜部の肉厚以下である請求項１記載の騒音低減装置。
【請求項３】
前記凸部は断面円弧形状である請求項１または２記載の騒音低減装置。
【請求項４】
前記振動膜は、環状の中心を同じくする複数の前記凸部を有している請求項１から３のいずれか一項記載の騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室にて発生した音が吸気通路を伝播して外部に漏れ出ることによる騒音を低減する、騒音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエンジンの騒音対策として、吸気通路を形成する通路部材にレゾネータを設ける技術が知られている。そして、特許文献１記載の騒音低減装置は、レゾネータ内部の容積部と吸気通路とを仕切る振動膜を備えており、この振動膜は、燃焼室にて発生して吸気通路を伝播した音の音圧により振動する。そして、吸気通路を伝播する音の振動は振動膜の振動と共鳴することで打ち消される。これにより、エンジンの騒音低減を図っている。
【０００３】
また、特許文献１記載の騒音低減装置では、アクチュエータにより駆動する押圧棒で振動膜を押し付けることにより、振動膜の張力を可変にすることで、燃焼室にて発生して吸気通路を伝播した音のうち特定の周波数の音に限ることなく、複数種の周波数の音を打ち消すことができるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の騒音低減装置では、複数種の周波数の音を打ち消すことができるものの、振動膜の張力を制御することにより固有振動数を変化させる構成であるため、所望の固有振動数に制御するにあたりその制御精度が悪い。また、張力制御のためにアクチュエータを必要とするため、消費電力増大および装置の大型化を招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、複数種の周波数の音を打ち消すことができるように構成しつつ、高い制御精度を確保し、さらに、アクチュエータを不要にして消費電力増大および装置の大型化を回避した騒音低減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明では、内燃機関の燃焼室に吸入される吸気が流通する吸気通路を形成する通路部材と、吸気通路から分岐する容積部を形成するレゾネータと、吸気通路と容積部とを仕切るように配置され、燃焼室にて発生して吸気通路を伝播した音の音圧により振動する振動膜とを備える。そして、振動膜は、振動方向に突出するとともに略環状に延びる凸部を有し、該凸部により、凸部の環状内側に位置する内側振動膜部と環状外側に位置する外側振動膜部とに振動膜は仕切られている。
なお、請求項１中の「略環状に延びる凸部」との文言は、１つの凸部が環状に延びている状態の他に、複数の凸部が環状に並べて配置されている状態をも含む意味である。
【０００８】
これによれば、燃焼室にて発生して吸気通路を伝播した音の音圧をエネルギー源として振動膜が振動するにあたり、振動膜の振動は、燃焼室にて発生して吸気通路を伝播した音の振動のうち複数種の周波数の振動と共鳴し、その結果、複数種の周波数の音が打ち消されることが分かった。この効果は、本願の発明者らが行った試験によっても確認されており、以下に試験の概要および結果（図４参照）を説明する。
【０００９】
＜試験概要＞
先ず、通路部材の一端側にスピーカを設置し、他端側にマイクを設置する。次に、３０Ｈｚ〜２００Ｈｚの範囲内で複数種の周波数の音をスピーカから順次出力し、マイクにて各々の周波数の音圧を検出する。そして、スピーカから出力された各々の周波数の音圧とマイクで検出された音圧とを比較して、各々の周波数において消音された音圧を消音レベル（ｄＢ）として算出する。
【００１０】
＜試験結果＞
図４は、このようにして算出された消音レベル（ｄＢ）を縦軸とし、周波数（Ｈｚ）を横軸としたグラフであり、グラフ中の実線は、本発明の一実施形態に係る振動膜による試験結果、点線は凸部を有していない従来の振動膜による試験結果を現している。この試験結果から、従来の振動膜では特定の周波数に対する消音レベルのみが高く現われている（図４中の符号Ｐ１参照）のに対し、本発明の一実施形態に係る振動膜では複数種の周波数に対して消音レベルが高く現われている（図４中の符号Ｐ２、Ｐ３参照）ことが分かる。
【００１１】
以上により、請求項１記載の発明によれば、従来の張力可変用アクチュエータを不要にしつつ、燃焼室にて発生して吸気通路を伝播した音の振動のうち複数種の周波数の音を打ち消すことができる。よって、複数種の周波数の音を打ち消すことができるように構成しつつ、高い制御精度を確保し、さらに、消費電力増大および騒音低減装置の大型化を回避できる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、凸部の肉厚は前記内側振動膜部の肉厚以下である。そのため、凸部の肉厚が内側振動膜部の肉厚よりも大きい場合に比べて、内側振動膜部の振幅を大きくすることができ、その結果、消音レベルを大きくできる。
【００１３】
また、請求項３記載の発明では、凸部は断面円弧形状である。そのため、内側振動膜部の振幅を大きくすることができ、その結果、消音レベルを大きくできる。
また、請求項４記載の発明では、振動膜は、環状の中心を同じくする複数の凸部を有している。そのため、消音効果が発揮される周波数の種類の数（帯域の数）を増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本実施形態に係る騒音低減装置は、内燃機関を備えた車両に搭載されており、内燃機関の燃焼室にて発生した音のうち吸気通路を伝播してきた音の音圧を低減することで、車両搭乗者等に対するエンジン騒音を低減するものである。以下、騒音低減装置の構造を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る騒音低減装置１を模式的に示す断面図、図１に示す如く、騒音低減装置１は、通路部材としての吸気ダクト１０、レゾネータ２０および振動膜３０を備えている。なお、吸気ダクト１０およびレゾネータ２０は樹脂製であり、振動膜３０は弾性変形可能な材質（例えばゴムおよびエラストマーゴム等）である。本実施形態では振動膜３０の材質に、燃料に対する耐膨潤性に優れたシリコンゴム（例えばフロロシリコンゴム）を採用している。
【００１６】
吸気ダクト１０は、内燃機関の燃焼室（図示せず）に吸気を導く吸気経路の一部を構成するものであり、具体的には、吸気経路のうちサージタンク（図示せず）とスロットル装置（図示せず）とを接続するダクトである。そして、吸気ダクト１０の内部に形成された吸気通路１１には、内燃機関の燃焼室へ流入する吸気が流通する（図１中の矢印２参照）。
【００１７】
吸気ダクト１０には開口部１２が形成されており、この開口部１２には振動膜３０を介してレゾネータ２０が取り付けられている。レゾネータ２０の内部には容積部２１が形成され、レゾネータ２０のうち吸気ダクト１０の開口部１２に対向する部分には開口部２２が形成されている。そして、いずれの開口部１２、２２も振動膜３０により密閉されている。従って、容積部２１は、レゾネータ２０および振動膜３０により閉塞された空間である。
【００１８】
振動膜３０は円板形状であり、開口部１２、２２は振動膜３０と同心円状の円形形状である。図１中の符号３に示す矢印は、燃焼室にて発生して吸気通路１１を伝播した音を示しており、当該音の音圧により振動膜３０は中心軸方向（図１の上下方向）に振動する。容積部２１は上述の如く閉塞された空間であるため、振動膜３０の上記振動は、容積部２１の空気を空気ばねとしたばねマス系の振動となる。
【００１９】
図２は振動膜３０を示す斜視図、図３（Ａ）は振動膜３０を示す正面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、これらの図２および図３に示す如く、振動膜３０は、振動方向に突出するとともに円環状に延びる凸部３１を有するダイヤフラム形状である。そして、該凸部３１により、凸部３１の環状内側に位置する内側振動膜部３２と環状外側に位置する外側振動膜部３３とに振動膜３０は仕切られている。
また、図１中の符号４０は樹脂製のリング部材を示しており、振動膜３０のうち外側振動膜部３３の外周部分がリング部材４０とレゾネータ２０により挟持されている。
【００２０】
図３（Ｂ）に示すように、内側振動膜部３２と外側振動膜部３３とは同一平面状に広がる平板形状であり、凸部３１は当該平面から振動方向に湾曲して突出する断面円弧形状である。また、凸部３１、内側振動膜部３２および外側振動膜部３３の各々の肉厚は同一である。因みに、凸部３１の円環内径寸法Ｄ１は５０ｍｍ〜１００ｍｍであることが望ましく、また、振動膜３０の外径寸法Ｄ２は５０〜１３０ｍｍであることが望ましい。また、振動膜３０の肉厚寸法は０．１ｍｍ〜３ｍｍであることが望ましい。
【００２１】
以上により、本第１実施形態によれば、振動膜３０は、内側振動膜部３２と外側振動膜部３３とを仕切る円環状の凸部３１を有するダイヤフラム形状である。そのため、振動膜３０の振動は、燃焼室にて発生して吸気通路１１を伝播した音の振動のうち図４中の符号Ｐ２に示す周波数（約５５Ｈｚ）の振動と共鳴可能であり、かつ、符合Ｐ３に示す周波数（約７５Ｈｚ）の振動とも共鳴可能である。
【００２２】
従って、燃焼室にて発生して吸気通路１１を伝播した音が５５Ｈｚ付近であれば、その５５Ｈｚ帯域の振動と振動膜３０の振動とが共鳴し、５５Ｈｚ帯域の振動の音は打ち消される。また、燃焼室にて発生して吸気通路１１を伝播した音が７５Ｈｚ付近であれば、その７５Ｈｚ帯域の振動と振動膜３０の振動とが共鳴し、７５Ｈｚ帯域の振動の音は打ち消される。すなわち、２種の周波数（５５Ｈｚ、７５Ｈｚ）の音を打ち消すことができる。
このように、本実施形態によれば、従来の張力可変用アクチュエータを不要にしつつ２種の周波数帯域の音を打ち消すことができるとともに、高い制御精度を確保し、さらに、アクチュエータによる消費電力増大および騒音低減装置の大型化を回避できる。
【００２３】
さらに、本実施形態によれば、凸部３１の肉厚を内側振動膜部３２の肉厚と同一に形成しているため、凸部３１の肉厚を内側振動膜部３２の肉厚よりも大きく形成した場合に比べて、内側振動膜部３２の振幅を大きくすることができ、その結果、消音レベルを大きくできる。
また、本実施形態によれば、凸部３１を断面円弧形状に形成しているため、内側振動膜部３２の振幅を大きくすることができ、その結果、消音レベルを大きくできる。
【００２４】
なお、振動膜３０に凸部３１を形成すると、振動膜３０は図５に示す挙動にて振動することが本願の発明者らが行った試験により明らかになった。図５中のＸ軸およびＹ軸は、振動膜３０の平面上における位置を示すＸ−Ｙ座標の座標軸を示し、Ｚ軸は、振幅の大きさを示す。また、図５中の太線で示す部分は、Ｘ−Ｙ座標における凸部３１の位置を示す。
【００２５】
試験結果を以下に説明すると、所定値よりも低い低振動数の音に対する振動膜３０の挙動については、図５（Ａ）に示す如く、振動膜３０のうち内側振動膜部３２の部分が主に振動し、凸部３１および外側振動膜部３３の部分はあまり振動しない。一方、所定値よりも高い高振動数の音に対する振動膜３０の挙動については、図５（Ｂ）に示す如く、振動膜３０の全体が振動する。より具体的には、振動膜３０のうち内側振動膜部３２の部分は、外側振動膜部３３の部分と逆位相で同じ周波数の振動となる。
【００２６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００２７】
上記第１実施形態に係る振動膜３０は凸部３１を１つ有しているのに対し、本第２実施形態に係る振動膜３０は凸部３１１、３１２、３１３を複数有している。これらの凸部３１１、３１２、３１３は、環状の中心を同じくする同心円状に並べて配置されている。従って、内側振動膜部３２１を１つとすると、外側振動膜部３３１、３３２、３３３が３つ存在することとなる。
以上の構成によれば、振動膜３０が共鳴可能な振動の周波数帯域は３つ以上となるため、３種以上の周波数帯域の音を打ち消すことができる。
【００２８】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、１つの凸部３１が環状に延びているが、円弧状に延びる複数の凸部を環状に並べて配置するようにしてもよい。
また、内側振動膜部３２の振幅を大きくさせたい場合には、凸部３１の周長Ｌ（図３（Ｂ）参照）を長く設定すればよい。すなわち、本発明によれば、周長Ｌの長さ調整により内側振動膜部３２の振幅を容易に調整することができる。
【００２９】
また、上記各実施形態では、凸部３１を断面円弧形状に形成しているが、本発明に係る凸部３１はこのような形状に限られるものではなく、例えば、断面三角形状、断面四角形状であってもよい。
また、上記第１実施形態では、サージタンクとスロットル装置とを接続するダクトに騒音低減装置１を設置しているが、本発明に係る騒音低減装置１の設置場所は上記ダクトに限られるものではなく、例えばサージタンクに騒音低減装置１を設置するようにしてもよいし、空気取り入れ口を形成する吸入口ケースや、エアクリーナを収容するエアクリーナケースや、吸入口ケースとエアクリーナケースとを連結するフレッシュエアダクト等に騒音低減装置１を設置してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態による騒音低減装置を模式的に示す断面図。
【図２】図１の振動膜を示す斜視図。
【図３】（Ａ）は図２の振動膜を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図４】第１実施形態による騒音低減装置の効果を示すものであり、燃焼室にて発生して吸気通路を伝播した音の周波数（Ｈｚ）と消音レベル（ｄＢ）との関係を示すグラフ。
【図５】第１実施形態による騒音低減装置の、内側振動膜部と外側振動膜部の振幅を示すグラフ。
【図６】（Ａ）は本発明の第２実施形態による振動膜を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１：騒音低減装置、１０：吸気ダクト（通路部材）、１１：吸気通路、２０：レゾネータ、２１：容積部、３０：振動膜、３１：凸部、３２、３２１：内側振動膜部、３３、３３１、３３２、３３３：外側振動膜部。
【図１】
2008025472.tif 000003
【図２】
2008025472.tif 000004
【図３】
2008025472.tif 000005
【図４】
2008025472.tif 000006
【図５】
2008025472.tif 000007
【図６】
2008025472.tif 000008