(57)【要約】【課題】吸気騒音を低減すると同時に、車室内にさらに好ましい吸気音を供給できるようにする。【解決手段】吸気流路１の一部に分岐接続された導音ダクト２と、導音ダクト２に形成された容積室３と、容積室３の壁面に形成され振動により発音する発音体４と、を備えた。  吸気音が容積室３で共鳴し、それによって発音体４が共振し、その振動によって発する音を車室内に伝達する。【選択図】  図１
2007056841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の吸気流路の一部に分岐接続された導音ダクトと、該導音ダクトに形成された容積室と、該容積室の壁面に形成され振動により発音する発音体と、を備え、
該吸気流路内の吸気音が該容積室で共鳴した共鳴音によって該発音体を振動させ、該発音体が発する音を車室内に伝達することを特徴とする吸気音制御構造体。
【請求項２】
該容積室には放射が不要な周波数の音を消音する消音器が設けられている請求項１に記載の吸気音制御構造体。
【請求項３】
前記容積室は容積が異なる複数個からなり、それぞれの該容積室に前記発音体がそれぞれ設けられている請求項１に記載の吸気音制御構造体。
【請求項４】
前記容積室には、前記発音体への共鳴音の接触をオン・オフ制御可能な開閉弁が設けられている請求項１又は請求項３に記載の吸気音制御構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンへ空気を供給する吸気流路に設けられる吸気音制御構造体に関し、詳しくは吸気騒音を低減すると同時に、車室内に好ましい音を発音できる吸気音制御構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンの吸気系では、吸気時に吸気口から騒音が発生するという問題がある。この吸気騒音は、特にエンジンの低速回転時に耳障りである。そこで従来より、吸気ダクトにサイドブランチ、レゾネータなどを設け、ヘルムホルツの共鳴理論などに基づいて計算される特定周波数の騒音を低減することが行われている。
【０００３】
また、吸気騒音を低減する他の手段として、スピーカから吸気音と逆位相の音を発音させることで、吸気音を弱めることが提案されている。吸気音は、主に吸気弁の開閉に伴う圧力脈動に起因する圧力波としてとらえられるので、この圧力波を打ち消すように同じ周波数で逆位相の圧力波を加えることで、両方の波が干渉して打ち消し合い、吸気音の波の振幅つまり音圧を弱めることができる。
【０００４】
例えば実開昭63−011379号公報には、吸気管の途中にマイクとスピーカユニットを取付け、マイクで検出される音圧信号と、クランク角センサからの位相信号をコントロールユニットに入力し、演算によって吸気音と逆位相となる音の振幅と位相を求め、これらの情報をスピーカユニットに送り、吸気音とほぼ同じ振幅を有しかつ逆位相の音波を発声させることで、吸気音を弱める手段が提案されている。
【０００５】
一方、車室内においては、運転状況に応じた吸気音が聞こえることが好ましい。すなわち、アクセルを踏み込んだ場合には大きな吸気音が聞こえ、アイドリング時などには小さな吸気音が聞こえるようにすれば、運転状況と吸気音が一致し好ましい運転フィーリングが得られる。そこで上記公報に記載の技術を応用し、マイクで検出される音圧信号と、クランク角センサからの位相信号をコントロールユニットに入力し、演算によって車室内に伝わる音の増幅度を制御することが考えられる。
【０００６】
しかしながら吸気管の途中にスピーカを配置した場合には、吸気口から漏れる音によって車外騒音が増大する。また車室内までの距離が長いために伝播ロスが大きく、車室内における評価も好ましいものとは言えなかった。
【０００７】
そこで特開2005−139982号公報には、吸気系内の吸気脈動によって振動する共鳴体と、共鳴体を介して吸気系に接続された容積室と、容積室の内部空間を外部に連通させる容積室開口部と、を有する共鳴器を備え、共鳴体によって容積室の内部空間と吸気系内部との間が仕切られ、共鳴体の振動により所定の周波数帯の音圧が容積室開口部から外部に放出されるように共鳴器を設定した音質制御装置が提案されている。
【０００８】
同公報には、共鳴体の固有振動数、容積室の容積、容積室開口部の形状などに応じた周波数帯の音圧が吸気音に付加されることによって、スピーカを用いることなく、アクセル開度に追従して車室内における吸気音を制御することができることが記載されている。
【０００９】
ところが上記音質制御装置では、共鳴体の固有振動数に相当する音は、あるエンジン回転数では不要な場合があるが、放出される音の周波数が共鳴体の固有振動数に依存する以上、そのような場合でも共鳴音の放射が避けられない。
【特許文献１】実開昭63−011379号
【特許文献２】特開2005−139982号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、吸気騒音を低減すると同時に、車室内にさらに好ましい吸気音を供給できるようにすることを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の吸気音制御構造体の特徴は、自動車の吸気流路の一部に分岐接続された導音ダクトと、導音ダクトに形成された容積室と、容積室の壁面に形成され振動により発音する発音体と、を備え、吸気流路内の吸気音が容積室で共鳴した共鳴音によって発音体を振動させ、発音体が発する音を車室内に伝達することを特徴とする。
【００１２】
容積室には放射が不要な周波数の音を消音する消音器が設けられていることが望ましい。
【００１３】
容積室は容積が異なる複数個からなり、それぞれの容積室に発音体がそれぞれ設けられていることが好ましい。また容積室には、発音体への共鳴音の接触をオン・オフ制御可能な開閉弁が設けられていることも好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の吸気音制御構造体によれば、容積室における空洞共鳴あるいは気柱共鳴によって固有周波数の吸気音が消音されるので、車外から知覚される吸気口からの吸気騒音を低減することができる。また容積室における固有周波数の音に共鳴することによって発音体が振動し、それによって生じる音が容積室外部に放出される。したがって発音体を車室近傍に配置することで、固有周波数の音を吸気音に付加して車室に供給することができ、アクセル開度に追従した吸気音とするなど、車室内で聞こえる吸気音を好ましいものに制御することができる。
【００１５】
そして容積室は発音体より吸気流路側に存在しているので、発音体の劣化などにより固有振動数が変動した場合であっても容積室による共鳴は維持され、少なくとも車外で知覚される吸気騒音の低減効果は維持することができる。さらに容積室にはレゾネータなどの消音器を形成することができるので、固有周波数の音を消音することができ車室内で聞こえる吸気音をさらに好ましいものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の吸気音制御構造体は、吸気流路に近い側から順に、導音ダクトと、容積室と、発音体と、から構成される。導音ダクトは吸気流路の一部に分岐接続されている。その位置は特に制限されない。
【００１７】
サイドブランチタイプあるいはヘルムホルツタイプの消音器は、吸気管内に発生する固有周波数の音を共鳴によって消音するが、その壁面に振動可能な発音体を配置しておくことで、共鳴音によって発音体を共振させ、それによって発する音を外部へ放射することが可能となる。そこで本発明では、導音ダクトにサイドブランチタイプあるいはヘルムホルツタイプの容積室を形成し、消音器として用いるとともに発音器としても用いている。
【００１８】
例えば、サイドブランチタイプの容積室の場合、共鳴音の固有周波数はサイドブランチの長さに依存する。したがって低周波成分の音を増幅する場合は、サイドブランチの長さを長くする必要があるが、この場合は導音ダクトの一部又は全部をサイドブランチタイプの容積室とすることが望ましい。
【００１９】
また、ヘルムホルツタイプの容積室を設ける場合は、導音ダクトをスロート室とし、その先端に容積室を形成するのが好ましい。この場合、共鳴音の固有周波数ｆは次式により表される。
【００２０】
【数１】
2007056841.tif 000003
【００２１】
式中、ｆは固有周波数（共鳴周波数）を、Ｃは音速を、ｌはスロート室の長さを、Ｖは容積室の容積を、Ｓはスロート室の断面積を、それぞれ示す。低周波成分の音を増幅する場合、固有周波数（ｆ）を小さくする必要がある。すなわち固有周波数（ｆ）を小さくするためには、Ｓに対してｌあるいはＶを大きくする必要があるが、導音ダクトを長くし、容積室の深さを浅くするとともに径を大きくすることで容積室の配置スペースの増大を抑制できる。
【００２２】
容積室の壁面に形成された発音体は、容積室で共鳴した固有周波数の共鳴音によって振動可能な固有振動数をもつものが用いられ、金属板、樹脂板、ゴム板などから選択し、目的とする音に対応した固有振動数をもつ形状に形成すればよい。発音体は、車室内に表出していてもよいし、車室を画成するパネルに対向するように配置してもよい。また車室を画成するパネル自体を発音体とすることも可能である。
【００２３】
容積室には、放射が不要な周波数の音を消音する消音器を１個又は複数個設けることも好ましい。例えば容積室の一壁面にレゾネータあるいはサイドブランチを形成することで、容積室に流入した吸気音から放射が不要な、発音体の固有振動数に対応した共鳴周波数以外の周波数の音を消音することができ、容積室における共鳴音の波形がより理想に近くなるため車室内に伝達される吸気音をさらに好ましいものとすることができる。
【００２４】
容積室は容積が異なる複数個から構成し、それぞれの容積室に発音体をそれぞれ設けることも好ましい。このようにすれば、複数の固有周波数をもつ複数の共鳴音を同時に放出することができる。
【００２５】
また容積室には、発音体への共鳴音の接触をオン・オフ制御可能な開閉弁を形成することも好ましい。このようにすれば、吸気音制御構造体の制御を必要に応じてオン・オフすることができる。また複数個の容積室をもつ場合には、各容積室にそれぞれ開閉弁を形成することで、エンジン回転数に応じて必要な固有周波数を発音する吸気音制御構造体のみをオンとすることができ、車室内に伝達される吸気音をさらに好ましいものとすることができる。
【００２６】
開閉弁は導音ダクトの吸気流路との分岐部、導音ダクトと容積室との境界部などに設けることもできるが、発音体の近傍に設けることが特に好ましい。このようにすれば、発音体の振動による発音をオフとした場合であっても、車室外から知覚される容積室の共鳴による吸気騒音の低減作用を維持することができる。
【００２７】
なお容積室の発音体をもつ壁面の位置は、側面でもよいし底面でもよい。その壁面全体を発音体としてもよいし、壁面の一部を発音体とすることもできる。また発音に指向性をもたせるために、発音体を開口をもつ容器で覆い、その開口から発音させることも好ましい。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２９】
（実施例１）
図１及び図２に本実施例の吸気音制御構造体を示す。吸気ダクト１の吸気口10とエアフィルタケース11の間には導音ダクト２が分岐接続され、導音ダクト２の先端には円筒形状の容積室３が形成されている。容積室３の底部には４個の貫通孔30が形成され、その貫通孔30はＰＥＴ製の樹脂板よりなり厚さ 0.5mmの発音体４で覆われている。そして容積室３の底部は、車室とエンジンルームとを区画するパネル 100に僅かな間隔を隔てて対向し、発音体４の振動によって発生した音がパネル 100を介して車室内へ伝達されるように構成されている。
【００３０】
ここで導音ダクト２と容積室３とでヘルムホルツタイプの消音器が構成され、導音ダクト２の長さ（ｌ）、導音ダクト２の断面積（Ｓ）、容積室３の容積（Ｖ）から、数１式で計算される固有周波数（ｆ）の音を消音することができる。したがって車外から知覚される吸気口10からの吸気騒音を低減することができる。
【００３１】
そして本実施例では、発音体４は数１式で計算される固有周波数（ｆ）の音で共振する固有振動数を有している。したがって容積室３における共鳴音によって発音体４が共振し、発音体４自体が音源となって固有周波数（ｆ）の音を発音する。
【００３２】
車室内にて聞こえる吸気音は、図３の破線で示すように、エンジン回転数が上昇するにつれて音圧がリニアに上昇することが望ましい。しかしながら例えば車室内で聞こえる回転四次成分の吸気音の音圧とエンジン回転数との関係は図３の実線に示すようになり、中回転数域で音圧が低いという問題がある。そこで本実施例の吸気音制御構造体を用い、導音ダクト２の長さ（ｌ）、導音ダクト２の断面積（Ｓ）、容積室３の容積（Ｖ）を適宜設定することで車外から知覚される 350Hzの吸気騒音を消音するとともに、発音体４を 350Hzの固有周波数（ｆ）で振動するように設定することで車室内で聞こえる吸気音に 350Hzの吸気音を付加することができ、エンジン回転数が上昇するにつれて音圧がリニアに上昇するように聞こえるようになる。
【００３３】
（実施例２）
図４に示す本実施例の吸気音制御構造体は、容積室３の壁面にヘルムホルツタイプの消音器31が形成されていること以外は実施例１と同様である。
【００３４】
本実施例の吸気音制御構造体によれば、容積室３に流入した吸気音の一部を消音器31の空洞共鳴によって消音することができる。したがって容積室３に流入した吸気から消音器31の形状に基づく固有周波数の音、すなわち、発音体の固有振動周波数以外の音を消音することができ、容積室における共鳴音の波形がより理想に近くなるため車室内に伝達される吸気音をさらに好ましいものとすることができる。
【００３５】
（実施例３）
本実施例の吸気音制御構造体は、実施例１と同様に導音ダクト２と容積室３とからなり、図５に示すように容積室３の底面がパネル 100から構成されている。すなわちパネル 100が発音体を兼ね、導音ダクト２と容積室３の形状で決まる固有周波数（ｆ）の共鳴音でパネル 100が振動するので、車室内で聞こえる吸気音に固有周波数（ｆ）の音を付加することができる。
【００３６】
（実施例４）
本実施例の吸気音制御構造体は、実施例１と同様に導音ダクト２と、容積室３と、発音体４とからなり、図６に示すように、導音ダクト２がパネル 100を貫通して容積室３及び発音体４が車室内に表出している。このようにすれば車室内における発音体４の発音の音圧が高くなるため、さらに好ましい吸気音となる場合がある。
【００３７】
（実施例５）
本実施例の吸気音制御構造体は、図７に示すように導音ダクト２と、導音ダクト２の先端に保持された発音体４とから構成されている。発音体４は車室とエンジンルームとを区画するパネル 100に僅かな間隔を隔てて対向している。
【００３８】
本実施例では、導音ダクト２自体がサイドブランチタイプの容積室を構成し、導音ダクト２の長さに応じた固有周波数（ｆ）の音を消音することができる。したがって車外から知覚される吸気口10からの吸気騒音を低減することができる。そして発音体４は固有周波数（ｆ）の音で共振する固有振動数を有している。したがって導音ダクト２における共鳴音によって発音体４が共振し、発音体４自体が音源となって固有周波数（ｆ）の音を発音する。
【００３９】
（実施例６）
本実施例の吸気音制御構造体は、図８に示すように複数の導音ダクト２と、それぞれの導音ダクト２の先端に保持された発音体４とから構成されている。発音体４は車室とエンジンルームとを区画するパネル 100に間隔を隔てて対向している。
【００４０】
本実施例では、それぞれの導音ダクト２自体がサイドブランチタイプの容積室を構成し、導音ダクト２の長さに応じた複数の固有周波数の音を消音することができる。したがって車外から知覚される吸気口10からの吸気騒音を低減することができる。そしてそれぞれの発音体４は、それぞれの導音ダクト２で消音される固有周波数の音で共振する固有振動数を有している。したがって導音ダクト２における共鳴音によって発音体４が共振し、発音体４自体が音源となって複数の固有周波数の音を発音する。
【００４１】
（実施例７）
本実施例の吸気音制御構造体は、図９に示すように、複数の導音ダクト２の吸気ダクト１からの分岐部にそれぞれ開閉弁20が形成され、開閉弁20の揺動によって導音ダクト２への吸気の流入をオン・オフ可能とされていること以外は実施例５と同様である。
【００４２】
それぞれの開閉弁20は図示しないアクチュエータによって動きを制御され、アクチュエータは制御装置５によって駆動を制御されている。すなわち制御装置５はエンジン回転数の値に応じて予め決められたマップによってアクチュエータの駆動をオン・オフし、それぞれの開閉弁20による導音ダクト２の開閉を制御する。
【００４３】
したがって本実施例の吸気音制御構造体によれば、エンジン回転数の値に応じて、吸気が流入する導音ダクト２を選択でき、発音体４の発音を複数種類から種々の組み合わせで選択することができる。なお開閉弁20は、導音ダクト２の途中にあってもよい。
【００４４】
（実施例８）
本実施例の吸気音制御構造体は、実施例１と同様に、導音ダクト２と容積室３とからなり、図10に示すように容積室の容積（Ｖ）、導音ダクト２の断面積（Ｓ）や長さ（ｌ）が図示しないアクチュエータにて制御される。そのため数１式に示すように、共鳴音の固有周波数が変更可能である。
【００４５】
アクチュエータは、図示しない制御装置によって駆動を制御されている。すなわち制御装置は、エンジンの回転数の値に応じて、予め決められたマップによってアクチュエータの駆動を制御し、容積室の容積（Ｖ）、導音ダクト２の断面積（Ｓ）や長さ（ｌ）を制御する。なお、容積室の容積（Ｖ）、導音ダクト２の断面積（Ｓ）、長さ（ｌ）のうち一つ以上が可変であればよい。
【００４６】
したがって本実施例の吸気音制御構造体によれば、エンジン回転数の値に応じて、固有周波数の値を変化させることができ、回転数に応じて必要な周波数の音を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例の吸気音制御構造体の模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施例の吸気音制御構造体の要部斜視図である。
【図３】エンジン回転数と音圧との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施例の吸気音制御構造体の模式的な断面図である。
【図５】本発明の第３実施例の吸気音制御構造体の模式的な断面図である。
【図６】本発明の第４実施例の吸気音制御構造体の模式的な断面図である。
【図７】本発明の第５実施例の吸気音制御構造体の模式的な断面図である。
【図８】本発明の第６実施例の吸気音制御構造体の模式的な断面図である。
【図９】本発明の第７実施例の吸気音制御構造体の模式的な断面図である。
【図１０】本発明の第８実施例の吸気音制御構造体の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１：吸気ダクト    ２：導音ダクト      ３：容積室      ４：発音体
５：制御装置      20：開閉弁          31：消音器     100：パネル
【図１】
2007056841.tif 000004
【図２】
2007056841.tif 000005
【図３】
2007056841.tif 000006
【図４】
2007056841.tif 000007
【図５】
2007056841.tif 000008
【図６】
2007056841.tif 000009
【図７】
2007056841.tif 000010
【図８】
2007056841.tif 000011
【図９】
2007056841.tif 000012
【図１０】
2007056841.tif 000013