(57)【要約】【課題】  消音量を低下させず、消音周波数の可変幅が大きく、複数個の首部形状が不要であり、所望の消音周波数に従来より素早く応答できる、可変周波数消音システムの提供。【解決手段】  車両用エンジン回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置２０・演算処理装置３０・可変周波数共鳴型レゾネータ装置４０により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システム１０であって、可変周波数共鳴型レゾネータ装置４０が共鳴部４３・固定首壁４６・回転式可動首壁４５・可動首壁４５を駆動する駆動アクチュエータ４１・回転角検出部４２を有する回転式可変周波数共鳴型レゾネータ装置である、可変周波数消音システム１０。【選択図】        図２
2005120833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用エンジン回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置・演算処理装置・可変周波数共鳴型レゾネータ装置により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システムであって、
前記可変周波数共鳴型レゾネータ装置が共鳴部・固定首壁・回転式可動首壁・該可動首壁を駆動する駆動アクチュエータ・回転角検出部を有する回転式可変周波数共鳴型レゾネータ装置である、可変周波数消音システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジンの回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置・演算処理装置・可変周波数共鳴型レゾネータ装置により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システム（装置）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。しかし、共鳴型消音器は一つの周波数しか消音することができないため消音したい周波数が複数ある場合、消音器が複数個必要となる。そこで、部品点数、スペースといった欠点を補うために、エンジン回転数あるいは車両速度に応じて消音周波数を可変させる可変周波数共鳴型レゾネータ装置が考えられており、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１〜１２）。
【０００３】
図１０にレゾネータ１の基本形状を示す。レゾネータ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、容積の少なくともいずれか一つを変更可能とする構造が必要である。
【０００４】
従来の可変周波数共鳴型レゾネータ装置には、つぎの問題点がある。
ａ）容積を変更させる（小さくする）ことは、消音量を著しく低下させるため得策ではない（特許文献４、５、６、７、８、９、１０）。
ｂ）首部断面積、首部長さ、容器の何れか一つのみの変更では消音周波数の可変幅が小さい（特許文献１、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２）
ｃ）複数個の首部形状を持つことで首部長さ、首部断面積を同時に変更することは可能であるが、複数の消音周波数を得るためには複数個の首部形状が必要である（特許文献２、３）。
【０００５】
また、従来のような方式では、急激に変化するエンジン回転数に対する応答性が悪く、実用上に多くの課題があった。
【特許文献１】特開２００１−５０１２７号公報
【特許文献２】特開２００１−１２３９０２号公報
【特許文献３】特開２０００−１５４７２５号公報
【特許文献４】特開２０００−３３７２１９号公報
【特許文献５】特開平１０−１０２６２１号公報
【特許文献６】特開平１０−１５３１５２号公報
【特許文献７】特開平７−２５９６７１号公報
【特許文献８】特開平７−２９３３７７号公報
【特許文献９】特開平１０−２９９４５１号公報
【特許文献１０】特開平８−１５８９６４号公報
【特許文献１１】特開平８−１０９８５７号公報
【特許文献１２】特開平８−８２２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする第１の問題点は、消音量を著しく低下させることである。
本発明が解決しようとする第２の問題点は、消音周波数の可変幅が小さいことである。
本発明が解決しようとする第３の問題点は、複数の消音周波数を得るために複数個の首部形状を必要とすることである。
本発明が解決しようとする第４の問題点は、所望の消音周波数に素早く応答できないことである。
【０００７】
本発明の第１の目的は、容積を変更させて消音周波数を可変させる場合に比べて、消音量を低下させない可変周波数消音システムを提供することである。
本発明の第２の目的は、首部断面積、首部長さ、容積のいずれか一つのみを変更する場合に比べて、消音周波数の可変幅が大きい可変周波数消音システムを提供することである。本発明の第３の目的は、複数個の首部形状が不要な可変周波数消音システムを提供することである。
本発明の第４の目的は、所望の消音周波数に従来より素早く応答できる、可変周波数消音システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
【０００９】
車両用エンジン回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置・演算処理装置・可変周波数共鳴型レゾネータ装置により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システムであって、
前記可変周波数共鳴型レゾネータ装置が共鳴部・固定首壁・回転式可動首壁・該可動首壁を駆動する駆動アクチュエータ・回転角検出部を有する回転式可変周波数共鳴型レゾネータ装置である、可変周波数消音システム。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明の可変周波数消音システムでは、つぎの効果を得ることができる。
ａ）可変周波数共鳴型レゾネータ装置が回転式の可動首壁を備えているので、共鳴部の容積を小さくせずに消音周波数を変更できる。そのため、消音量を著しく低下させることはない。
ｂ）可変周波数共鳴型レゾネータ装置が回転式の可動首壁を備えているので、可動首壁を回転させることで首部断面積と首部長さを変えることができる。そのため、首部断面積と首部長さの２つで消音周波数を変えることができ、首部断面積、首部長さ、容積のいずれか１つのみで消音周波数を変える場合に比べて、消音周波数の可変幅が大きい。
ｃ）可変周波数共鳴型レゾネータ装置が回転式の可動首壁を備えているので、可動首壁を回転させることで首部断面積と首部長さを変えることができる。そのため、複数個の首部形状は不要である。そのため、複数個の首部形状を持つ場合に比べて、省スペース化をはかることができる。
ｄ）可変周波数共鳴型レゾネータ装置が回転式の可動首壁を備えているので、可動首壁を回転させることで首部断面積と首部長さを変えることができる。そのため、首部断面積と首部長さの２つで消音周波数を変えることができ、消音周波数の可変幅が大きい。消音周波数の可変幅が大きいので、可動首壁を回転させる量が少なくても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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明実施例の可変周波数消音システムを、図１〜図９を参照して説明する。
本発明実施例の可変周波数消音システム（装置）１０は、車両用エンジン回転数に応じて発生変化するエンジン吸気系騒音をエンジン回転数検出装置２０・演算処理装置３０・可変周波数共鳴型レゾネータ装置４０により回転数に応じて所望の騒音周波数を選択的に消音する可変周波数消音システムである。
【００１２】
可変周波数共鳴型レゾネータ装置４０は、図１に示すように、駆動アクチュエータ（モーター）４１と、回転角検出部４２と、共鳴部４４と回転式の可動首壁４５と固定首壁４６からなるレゾネータ４３とを、有する。
【００１３】
駆動アクチュエータ４１は、モーターからなる。モーターは、図２に示すように、回動軸４１ａで可動首壁４５と結合している。駆動アクチュエータ４１は、演算処理装置３０からの信号に基づいて、可動首壁４５を回転させる。
回転角検出部４２は、可動首壁４５の回転角を検出しその信号を演算処理装置３０にフィードバックする。
【００１４】
共鳴部４４は、エンジン吸気系の管路の途中に装着される。共鳴部４４は、内部に共鳴室を有するボックス形状である。共鳴部４４の一壁には、エンジン吸気系とつながる、中心Ｐを中心とする半円状の開口４４ａが形成されている。
【００１５】
可動首壁４５と固定首壁４６とで、レゾネータ４３の一つの首部を構成する。
可動首壁４５は、共鳴部４４内に位置する。可動首壁４５は、板状部４５ａと、立ち上がり部４５ｂとを、有する。
【００１６】
板状部４５ａの形状は、共鳴部４４の開口４４ａと同じ（ほぼ同じを含む）形状であり、中心Ｐを中心とする半円状である。板状部４５ａは、中心Ｐまわりに共鳴部４４に対して回転可能である。板状部４５ａが共鳴部４４に対して回転可能であるので、可動首壁４５は回転式である。板状部４５ａの形状が開口４４ａと同じであり、板状部４５ａが中心Ｐまわりに回転可能であるので、板状部４５ａが共鳴部４４に対して中心Ｐまわりに回転する角度が増えるにつれて、開口４４ａの大きさは小さくなる。
【００１７】
立ち上がり部４５ｂは、形状が直角三角形の板状体である。立ち上がり部４５ｂは、板状部４５ａと一体に形成されるか、または、板状部４５ａと別体に形成されて板状部４５ａに固定して取付けられる。立ち上がり部４５ｂは、半円状の板状部４５ａの周方向一端（半径の一辺）から、板状部４５ａの面直方向に開口４４ａから離れる方向に、立ち上がる。立ち上がり部４５ｂは、図３、図４に示すように、中心Ｐから板状部４５ａの半径方向に板状部４５ａの半径方向外側端まで延びる横辺４５ｃと、横辺４５ｃの延び方向先端から板状部４５ａの面直方向に立ち上がる縦辺４５ｄと、斜辺４５ｅを、有する。
【００１８】
固定首壁４６は、図２に示すように、共鳴部４４内に位置する。固定首壁４６は、共鳴部４４に固定されている。固定首壁４６は、第１の固定首壁４７と、第２の固定首壁４８と、第３の固定首壁４９とを、有する。
【００１９】
第１の固定首壁４７は、図３、図５に示すように、開口４４ａの半径方向外側端の全体（開口４４ａの円弧状の縁全体）に設けられている。第１の固定首壁４７の形状は、可動首壁４５が共鳴部４４に対して回転したときに立ち上がり部４５ｂの縦辺４５ｄが接触する円筒面を、可動首壁４５が共鳴部４４に対して回転していないとき（図３の状態）の立ち上がり部４５ｂから離れる方向かつ開口４４ａから離れる方向に切った形状である。切り口は、直線状に延びていてもよく、湾曲していてもよい。
【００２０】
第２の固定首壁４８は、図３、図６に示すように、開口４４ａの周方向の端のうち、可動首壁４５が共鳴部４４に対して回転していないときに立ち上がり部４４ｄが位置する側と反対側の端（半径の一辺）に設けられている。第２の固定首壁４８は、開口４４ａの周方向一端から、板状部４５ａの面直方向に開口４４ａから離れる方向に、立ち上がっている。第２の固定首壁４８は、形状が直角三角形の板状体である。第２の固定首壁４８の形状は、立ち上がり部４５ｂの形状と同じである。第２の固定首壁４８の大きさは、立ち上がり部４５ｂの大きさと同じである。第２の固定首壁４８は、第１の固定首壁４７と一体に形成されていてもよく、第１の固定首壁４７と別体に形成されて第１の固定首壁４７に固定されていてもよい。
【００２１】
第３の固定首壁４９の形状は、図３、図７に示すように、可動首壁４５が共鳴部４４に対して回転したときに立ち上がり部４５ｂの斜辺４５ｅが接触する円錐面を、板状部４５ａが共鳴部４４に対して回転していないときの立ち上がり部４５ｂから離れる方向かつ開口４４ａから離れる方向に切った形状である。板状部４５ａの面直方向で、第１の固定首壁４７と可動首壁４５が接触する部分の長さと、第３の固定首壁４９と可動首壁４５が接触する部分の長さとは、等しい。
【００２２】
本発明実施例の作用、効果を説明する。
回転数検出装置２０がエンジン５０の回転数を検出し、その信号を演算処理装置３０に送る。また、回転角検出部４２が可動首壁４５の回転角を検出しその信号を演算処理装置３０にフィードバックする。演算処理装置３０は、回転数検出装置２０からの信号に基づき可動首壁４５の回転角を決め、その角度と回転数検出部４２で検出された可動首壁４５の回転角（回転前の位置）との差分を決め、駆動アクチュエータ４１をどれだけ動かすかを決める。駆動アクチュエータ４１（モーター）は、演算処理装置３０からの信号に基づいて回転する。モーターが回転することにより可動首壁４５が回転する。
【００２３】
可動首壁４５が回転することにより、開口４４ａが小さくなり、第１〜第３の固定首壁４７、４８、４９と可動首壁４５の立ち上がり部４５ｂとで囲まれた空間の長さ（首部長さ）が長くなり空間の断面積（首部断面積）が小さくなる。
ここで、図８に示すような吸気系に見立てた管路６０の途中に回転式可変周波数共鳴型レゾネータ装置４０を装着し、可動首壁４５を共鳴部４４に対して回転させたときにおける４パターン（回転角０°、回転角４５°、回転角９０°、回転角１３５°）位置の消音周波数を図９に示す。図９に示すように、消音周波数を可変させることができる。
【００２４】
可動首壁４５が回転し可動首壁４５の回転角が狙い値まできたとき、演算処理装置３０がモーター停止信号を駆動アクチュエータ４１に出力し、その信号に基づいてモーターが止まる。モーターが止まるため可動首壁４５の回転が止まる。可動首壁４５の回転角が狙い値にあるとき、可変周波数消音システム１０は所望の騒音周波数を消音する。
【００２５】
可動首壁４５を回転させることで首部断面積と首部長さを変更できるので、共鳴部４４の容積を小さくせずに消音周波数を変更できる。共鳴部４４の容積を小さくしないので、消音量を著しく低下させることはない。
また、首部断面積と首部長さの２つで消音周波数を変えることができる。そのため、首部断面積、首部長さ、容積のいずれか１つのみで消音周波数を変える場合に比べて、消音周波数の可変幅が大きい。消音周波数の可変幅が大きいので、可動首壁４５を回転させる量が少なくても消音周波数の可変幅が大きく、モーターを回転させるだけで所望の消音周波数に素早く応答することができる。
【００２６】
また、可動首壁４５を回転させることで首部断面積と首部長さを変えることができるので、複数個の首部形状は不要である。そのため、複数個の首部形状を持つ場合に比べて、省スペース化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明実施例の可変周波数消音システムのブロック図である。
【図２】本発明実施例の可変周波数消音システムの透視斜視図である。
【図３】本発明実施例の可変周波数消音システムの、共鳴部の開口と可動首壁と固定首壁とを示す拡大斜視図である。
【図４】本発明実施例の可変周波数消音システムの、可動首壁を示す拡大斜視図である。
【図５】本発明実施例の可変周波数消音システムの、第１の固定首壁を示す拡大斜視図である。
【図６】本発明実施例の可変周波数消音システムの、第２の固定首壁を示す拡大斜視図である。
【図７】本発明実施例の可変周波数消音システムの、第３の固定首壁を示す拡大斜視図である。
【図８】本発明実施例の可変周波数消音システムの回転式可変周波数共鳴型レゾネータ装置を、吸気系に見立てた管路の途中に装着した状態を示す、斜視図である。
【図９】図８の状態で、可動首壁の回転角を異ならせたときの音響伝達特性対周波数のグラフである。
【図１０】レゾネータの基本形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  可変周波数消音システム
２０  回転数検出装置
３０  演算処理装置
４０  可変周波数共鳴型レゾネータ装置
４１  駆動アクチュエータ
４１ａ  回転軸
４２  回転角検出部
４３  レゾネータ
４４  共鳴部
４５  可動首壁
４５ａ  可動首壁の板状部
４５ｂ  可動首壁の立ち上がり部
４６  固定首壁
４７  第１の固定首壁
４８  第２の固定首壁
４９  第３の固定首壁
５０  エンジン
６０  管路
【図１】
2005120833.tif 000003
【図２】
2005120833.tif 000004
【図３】
2005120833.tif 000005
【図４】
2005120833.tif 000006
【図５】
2005120833.tif 000007
【図６】
2005120833.tif 000008
【図７】
2005120833.tif 000009
【図８】
2005120833.tif 000010
【図９】
2005120833.tif 000011
【図１０】
2005120833.tif 000012