(57)【要約】【課題】  製造が単純でありかつ良好な吸音特性、特に広帯域吸音特性を有する吸音装置を提供する。【解決手段】  本発明は、内側部材１と、内側部材１を包囲した外側部材２とを含む吸音装置に関し、内側部材１は、開口３が設けられた内壁４を画成しており、外側部材２は、内壁４に沿って延びた外壁５を画成している。吸音装置の吸音特性及び柔軟性を改良するために、外壁５はベローズ６として実施されており、このベローズ６は、内壁４と相俟って個々のキャビティ７を画成しており、内壁４の開口３がキャビティ７内へ開放している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側部材（１）と、該内側部材（１）を包囲した外側部材（２）とが設けられており、前記内側部材（１）が、開口（３）が設けられた内壁（４）を画成しており、前記外側部材（２）が、前記内壁（４）に沿って延びた外壁（５）を画成している吸音装置において、
外壁（５）が、内壁（４）と相俟って個々のキャビティ（７）を画成するベローズ（６）として実施されており、内壁（４）の開口（３）が前記キャビティ（７）内へ開放していることを特徴とする、吸音装置。
【請求項２】
ベローズ（６）が、前記開口（３）が設けられた内壁（４）の全領域に亘って延びていることを特徴とする、請求項１記載の吸音装置。
【請求項３】
内側部材（１）がホース又は管を含んでおり、該ホース又は管のそれぞれに半径方向開口（３）が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２記載の吸音装置。
【請求項４】
内側部材（１）がホースセグメント又は管セグメントを含んでおり、該ホースセグメント又は管セグメントのそれぞれに半径方向開口（３）が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２記載の吸音装置。
【請求項５】
内側部材（１）が外側部材（２）に、外側部材が内側部材上に熱的に形成されることによって結合されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の吸音装置。
【請求項６】
内側部材（１）が機械的に外側部材（２）に結合されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の吸音装置。
【請求項７】
内側部材（１）がクイックカップリングに組み込まれていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の吸音装置。
【請求項８】
外側部材（２）が内側部材（１）の全長に沿って可撓性を有することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の吸音装置。
【請求項９】
外壁（５）が内壁（４）と同心的に配置されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の吸音装置。
【請求項１０】
外壁（５）が円錐形であることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の吸音装置。
【請求項１１】
内側部材及び外側部材の材料が、ＮＢＲ、ＣＲ、ＥＣＯ、ＡＥＭ、ＡＣＭ、シリコーン及びＦＰＭの何れか１つ以上を含むことを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の吸音装置。
【請求項１２】
内側部材（１）がプラスチック材料から形成されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の吸音装置。
【請求項１３】
外側部材（２）及び／又は内側部材（１）が圧力キャリヤを含んでいることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の吸音装置。
【請求項１４】
ベローズ（６）が吸音装置の長手方向で内側部材（１）を越えて延びていることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載の吸音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内側部材と、前記内側部材を包囲した外側部材とを含む吸音装置に関し、前記内側部材が、開口が設けられた内壁を画成しており、前記外側部材が、前記内壁に沿って延びた外壁を画成している。
【背景技術】
【０００２】
この形式の吸音装置は特許文献１により知られている。
【０００３】
吸音装置は、例えば自動車におけるエンジンの吸気システムにおいて、騒音放出を減じるために使用される。特許文献２は、この目的のために、主としてある区分において吸音性の多孔質材料から形成された吸気管から成る吸音装置を提案しており、吸気管は、前記区分において有孔金属管によって包囲されている。前記吸音装置は、以前よりも高い、減衰比に対する要求を満たさない。特に問題であるのは、ターボチャージャシステムが設けられたエンジンによって放出される騒音の減衰である。このようなチャージャシステムが運転している場合、脈動騒音が生じ、この脈動騒音は、ターボチャージャの圧縮機インペラの極めて小さな幾何学的不規則性によって発生する。この脈動騒音は、ターボチャージャの回転周波数に比例して生じる。このような騒音の場合に励起される周波数帯域は、大きな運転速度範囲により、極めて広い帯域幅である。したがって、騒音放出の一般的な減少を達成するために、特に広い帯域幅に亘る吸音が行われなければならない。
【０００４】
本発明の請求項１の属節の基礎となる特許文献３において、吸気管として有孔管が使用されるべきであり、前記管が、閉じた平らな面を備える円筒体によって包囲されていることが提案されている。内側の有孔吸気管と、前記吸気管を同心的に包囲する円筒体との間には、広い、中断されない環状のギャップが形成されている。有孔吸気管に設けられた開口は、前記環状のギャップが吸気管の内部と連絡できるように、前記環状のギャップの領域に配置されている。この吸音装置の改良された吸音特性は、環状のギャップを用いた空気質量交換及び圧力補償から出発しており、このことは、吸気管に設けられた開口によって可能にされている；環状のギャップを画成した円筒体は、圧力損失を防止し、騒音放出のさらなる低減を生じる。しかしながら、この吸音装置の減衰比も、特にターボチャージャ付きエンジンの場合に、騒音放出の広帯域減少を達するには不十分である。
【０００５】
特許文献４は、ターボチャージャを備えるエンジンのために特別に考案された吸音装置を開示している。この吸音装置は、流れチャネルに配置されておりかつ、平行に配置された複数の間隔を置いて配置された環状のスクリーンが設けられた、チャンバを有している。２つの隣接する環状のスクリーンの間には個々の共振チャンバが形成されており、前記共振チャンバは、ある周波数範囲において音レベルの減少を生じる。この吸音装置は、スクリーンがエッジを有しており、ガスがこれらのエッジを横切って流れるので不都合である。これらのエッジによって生ぜしめられる流れ抵抗が、チャージャシステムの効率を損なう。さらに、吸音装置へのスクリーンの挿入は、製造技術の観点から複雑であり、その結果、高いコストを必然的に伴う。
【０００６】
さらに、種々異なる帯域のために使用されるように構成されておりかつ直列に配置された複数の種々異なる減衰エレメントを含む減衰システムは、商業的に利用可能でありかつエンジンにおいて使用されている。しかしながら、このような減衰システムは、極めて大きな据付スペースを必要とする。
【０００７】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０４２２３Ａ１号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３４３１０７８号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０４２２３Ａ１号明細書
【特許文献４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６３８３０４Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、製造が単純でありかつ良好な吸音特性、特に広帯域吸音特性を有する吸音装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この課題は、内側部材と、該内側部材を包囲した外側部材とが設けられており、前記内側部材が、開口が設けられた内壁を画成しており、前記外側部材が、前記内壁に沿って延びた外壁を画成している吸音装置において、外壁が、内壁と相俟って個々のキャビティを画成するベローズとして実施されており、内壁の開口が前記キャビティ内へ開放していることを特徴とする吸音装置によって達成される。
【００１０】
本発明によれば吸音装置は、低周波成分及びより高い周波数を有する成分が減衰されることができるようにヘルムホルツ共鳴器の作用の原理がλ／４反射器と組み合わされるので有利である。本発明による吸音装置は、使用の個々のケースにおいて生じる、減衰されるべき騒音に従って減衰の周波数帯域の調整を可能にする。さらに、本発明による吸音装置は極めて合理的な価格で製造されることができる。なぜならば、スクリーン又は突出エレメント等の特別な挿入体が不要であるからである。
【００１１】
本発明による吸音装置は、小さな据付スペースしか必要としない。なぜならば、吸音装置の内側部材はチャージエアシステムにおけるエラストマ部分に組み込まれており、前記エラストマ部分はいずれにしても必要とされるからである。さらに、ベローズ状の外壁により、本発明による吸音装置は、可撓性を有する構造設計の利点を、良好な吸音特性と組み合わせる。
【００１２】
好適な実施形態によれば、ベローズは、開口が設けられた内壁の全体領域に亘って延びている。このことは、２つの作用原理（ヘルムホルツ共鳴器及びλ／４反射器）の組み合わせにより生じる協力効果が内側部材の全有効長さ又はむしろ全有効領域に亘って効果を有することを保証する。
【００１３】
有利な実施形態によれば、それぞれにホース又は管には半径方向開口が設けられた内側部材はホース又は管を含む。この実施形態は、吸音装置の、特に単純な合理的な価格の製造の可能性を提供する。
【００１４】
内側部材は、それぞれに半径方向開口が設けられたホースセグメント又は管セグメントをも含む。内側部材がこれらのセグメントから成っていることにより、吸音装置の特に良好な柔軟性が達成される。
【００１５】
好適な実施形態によれば、内側部材は外側部材に、外側部材が内側部材上に熱的に形成されることによって結合されている。このことは吸音装置の製造を容易にする。なぜならば、内側部材と外側部材との間の複数の結合箇所及び結合領域が１つの作業で、すなわち１つの熱処理の間に形成されることができるからである。内側部材は機械的に外側部材に結合されていてもよい。
【００１６】
別の実施形態によれば、内側部材はクイックカップリングに組み込まれている。この形式では、吸音装置は、特に単純かつ迅速な形式で結合部材及び結合ラインに個々に連結されることができる。
【００１７】
吸音装置がエンジンのチャージエアシステムにおいて可撓性を有する部分として完全に使用されることができるように、外側部材が内側部材の全長に沿って可撓性を有する場合有利である。
【００１８】
別の好適な実施形態によれば、外壁は内壁と同心的に配置されている。この形式では、ベローズと内壁との間に形成されたキャビティが実質的に同じ形状、ひいては同じ容積を有している。外壁は円錐形を有していてもよく、これにより、ベローズのキャビティ容積は吸音装置の長手方向で変化させられる。
【００１９】
内側部材及び外側部材のために使用可能であることが証明された材料は、ＮＢＲ、ＣＲ、ＥＣＯ、ＡＥＭ、ＡＣＭ、シリコーン及びＦＰＭである。内側部材はプラスチック材料から形成されていてもよい。外側部材及び／又は内側部材は圧力キャリヤを含んでいてよく、この圧力キャリヤは、内側部材がプラスチック材料から形成されているならば不要である。
【００２０】
本発明の別の好適な実施形態によれば、ベローズは吸音装置の長手方向で見て内側部材を越えて延びている。これは、ベローズの一部が、前記内側部材内を案内されるガス媒体と直接に接触することを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、添付された概略的な図面を参照しながら発明を例示的に詳細に説明する。
【００２２】
図１から図３までに示された吸音装置又はマフラは、特に、しかし排他的にではなく、内燃機関における使用のために考えられ、ターボチャージャの圧縮機ハウジングの圧力側排出開口のできるだけ近くに配置されている。図１から図３までに示された吸音装置は、もちろん、ターボチャージャの直後に配置されていない他の据付箇所においても吸音効果を生じる。
【００２３】
図１に最もよく示されているように、吸音装置は内側部材１を有しており、この内側部材は外側部材２に挿入されており、これにより、前記外側部材２は内側部材１を包囲している。内側部材１は、吸音装置の長手方向Ａで見て、空気入口と、空気出口と、上流又は下流の部材、例えばチャージエアホースに接続された接続領域とを有している。
【００２４】
内側部材１は、可撓性を有する有孔ホースとして実施されており、外側部材２は、ベローズ形式のホースとして実施されており、これにより、吸音装置全体は可撓性を有する特性を有する。内側部材１は、剛性管の形式で形成されていてもよい。
【００２５】
図１に付加的に見られるように、内側部材１は、半径方向開口３が設けられた内壁４を画成している。開口３は、内壁４の円周方向に延びた平行な列８で配置されており、すなわち、開口３のそれぞれの列８は円を画成しており、この円は、内壁４の半径に対応する半径を有しておりかつ、吸音装置の長手方向軸線Ａに対して直角に配置されている。一列ごとの開口３の数は変化してよい。一列毎に８〜１２個の開口３が設けられていると有利である。列８ごとにより少数の又はより多数の開口３が設けられていることもできる。
【００２６】
図１から図３までに付加的に見られるように、内壁４を包囲した外壁５はベローズ６として実施されている。取り付けられた状態において、すなわち内側部材１が外側部材２の内部に配置されている場合、ベローズ６と内壁４とは個々のキャビティを画成する。個々のキャビティ７は、内壁４の周方向に互いに平行に延びている。
【００２７】
示された実施例において、ベローズ６は波形の輪郭を有するホースとして実施されており、プリーツ９は、最も外側のプリーツを除き、２つの波底と１つの波頂とによって区切られている。図１に見られるように、したがって、プリーツ９の個々の波頂に形成されたキャビティ７は、周方向に延びた波底によって互いから側方で境界を定められている。この例では、プリーツ９は波底の領域において内壁４に当接している。したがって、個々のキャビティ７は互いからシールされている。
【００２８】
図１に最もよく見られるように、開口３のそれぞれの列８はキャビティ７に関連している。これは、１つの列８の半径方向開口３が、キャビティ７のうちの１つに対して開放しているように配置されていることを意味する。関連するプリーツ９の波頂と同心的に開口３の列８を配置すると好都合である。列８の開口３が個々の関連するキャビティ７に対して開放していることが保証されるならば、関連するプリーツ９の波頂とずれて配置された列８も想像可能である。図１に関連して見られるように、ベローズ６は、内壁４の有孔部分全体に沿って設けられており、開口３を介して内側部材１の内部と連通するキャビティ７を画成している。このことは、優れた吸音特性が１の有効長さ全体に亘って生じることを保証する。
【００２９】
付加的に図１から図３までに見られるように、隣り合う列８の開口３は周方向で互いにずらされており、これにより、１つの列８の個々の開口３は個々の隣り合う列８の２つの開口３の中間に配置されている。
【００３０】
示された開口３のプリーツ９及び列８の数は、典型的な数であると考えられるべきである。より多くの数又はより少ない数、また極端な場合には１つのプリーツ９のみが可能である。
【００３１】
示された実施例において、外側部材２は全体が実質的に円筒形である。前記外側部材２の外周面、すなわち外壁５は、平らではなくベローズ６として実施されている。これは、ベローズ６のプリーツ９のそれぞれが同じ直径を有しており、同じジオメトリにより、同じ容積をも有することを意味する。
【００３２】
しかしながら、円錐形の構造設計を備えた外壁５を提供することも可能である。この種の構造設計の場合、外壁５の直径は吸音装置の長手方向軸線Ａに沿って増大しており、これにより、個々のプリーツ９の直径、ひいては前記プリーツの容積が吸音装置の長さに沿って増大しており、これにより、減衰周波数範囲が影響されることができる。さらに、外壁５の円錐形構造設計は、製造プロセスにおける外側部材２の型取出し特性を改良する。
【００３３】
プリーツ９のジオメトリ及び数は、個々の使用ケースにおける減衰及び柔軟性に関して満たされなければならない要求に基づいて選択される。例えばキャビティ容積、特にキャビティ深さ、すなわち内壁４とプリーツ９の波頂との間の距離、又は個々のプリーツ９の曲率半径を変更することが想像可能である。
【００３４】
この実施例では、内側部材１の内壁４における開口３は、円形の断面を有する半径方向開口として実施されている。種々異なる断面形状、例えば半径方向に延びた楕円形の開口も想像可能である。開口３をスロット状の開口として実施することも可能であり、このスロットは、関連するキャビティ７に対して開放するように、内壁４の周方向の一区分に亘って延びている。
【００３５】
吸音装置の柔軟性を維持するために、内側部材１は、複数の別個の管セグメント又はホースセグメントから成っていてよい。内側部材１の各個々のセグメントは、外側部材２に機械的に結合又は接合されていることができる。内側部材１は、一回又は繰り返される加硫によって外側部材２に固定されてよい。クリップ、クランプ又はリングによる機械的な固定も可能である。内側部材１は、吸音装置の両端部において又は各個々のプリーツ９において外側部材２に固定されることができる。
【００３６】
さらに、内側部材１は、クイックカップリングに組み込まれた射出成形された部材として実施されることができる。
【００３７】
さらに、ベローズ６が内壁４を越えて吸音装置の長手方向Ａに延長するように、減じられた長さの内側部材１を使用することができる。内壁４を越えて延長したベローズ６のこの部分は、内側部材１によってカバーされておらず、これにより、吸音装置の吸音特性に対する影響が達成される。
【００３８】
内側及び外側のホースのために使用されてよい材料は、ＮＢＲ、ＣＲ、ＥＣＯ、ＡＥＭ、ＡＣＭ、シリコーン及びＦＰＭである。内側部材はプラスチック材料から製造されてもよい。可撓性を有するホース材料が使用される場合、圧力キャリヤが使用される。圧力キャリヤの使用は、特に外側部材２の場合に好都合である。内側部材１がエラストマから形成されている場合、圧力キャリヤは省略されることができる。前記内側部材１がプラスチック材料から形成されている場合、圧力キャリヤは使用されない。
【００３９】
説明された吸音装置は、ターボチャージャ付きディーゼル又はオットーエンジンにおいて生じる騒音放出を減じるために特に役立つ。吸音装置は、空気伝送音が有効に減衰されるべきその他の分野において使用されることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態による吸音装置の縦断面図を示している。
【図２】図１に示された吸音装置の分解図である。
【図３】図１に示された吸音装置の側面図であり、内側部材が部分的に外側部材に挿入されている。
【符号の説明】
【００４１】
１  内側部材
２  外側部材
３  半径方向開口
４  内壁
５  外壁
６  ベローズ
７  キャビティ
８  列
９  プリーツ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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