JP5204594B2 - レゾネータ - Google Patents
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また、内側ダクトが、外側ダクトと、該外側ダクトが接続される別のダクトとにそれぞれ保持されるのでは、レゾネータの組付けに手間がかかる。
さらに、多孔質の吸音材から形成される消音部(例えば、内側ダクト)の剛性が比較的低い場合には、消音部の剛性を高めるために消音部の重量増を招来することなく、内側ダクトが確実に外側ダクトなどのダクトに保持されることが望ましい。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のレゾネータにおいて、前記上流端ダクト部は、前記上流側ダクトが接続される上流側接続部と、前記上流側接続部の下流に前記上流側取付部が保持される上流側保持部とを有し、前記下流端ダクト部は、前記下流側ダクトが接続される下流側接続部と、前記下流側接続部の上流に前記下流側取付部が保持される下流側保持部とを有することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1から2のいずれか1項記載のレゾネータにおいて、 前記消音部は、前記内側ダクトの少なくとも一部のダクトを構成する消音ダクトを形成することを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項3記載のレゾネータにおぴて、前記振動部は、前記消音ダクトのダクト壁のうちの扁平状ダクト壁であることを特徴とする。
請求項5記載に発明は、請求項1から4のいずれか1項記載のレゾネータにおいて、前記振動部は、前記消音部における薄肉部であることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項記載のレゾネータにおいて、前記内側ダクトは、特定方向に扁平な扁平ダクト部を有し、前記振動部は、前記扁平ダクト部の、前記特定方向で対向する1対の扁平状ダクト壁であることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項1から6のいずれか1項記載のレゾネータにおいて、前記気体は吸入空気であり、前記流通ダクトは内燃機関の吸気装置に備えられる吸気ダクトであり、前記流路は、前記吸入空気を前記内燃機関の燃焼室に導く吸気通路であることを特徴とする。
さらに、レゾネータの外側ダクトは、流通ダクトを構成する上流側ダクトおよび下流側ダクトに接続される一方で、消音部を有する内側ダクトは、外側ダクトに保持される取付部のみで外側ダクトに保持されるので、該取付部により内側ダクトが外側ダクトに保持された状態で、外側ダクトと上流側ダクトおよび下流側ダクトとを接続することで、レゾネータを上流側ダクトおよび下流側ダクトに組み付けることができる。この結果、上流側ダクトまたは下流側ダクトに内側ダクトを取り付ける必要がないので、上流側ダクトおよび下流側ダクトに対して、消音部を有するレゾネータを容易に組付けることができる。
また、多孔質の吸音材により形成された上流側取付部および下流側取付部は、外側ダクトの内側に嵌合して保持されるので、それら取付部が外気に曝されることがなく、したがって該外気による外気圧が上流側取付部および下流側取付部を含む消音部に作用することがない。この結果、消音部を確実に外側ダクトに保持するために、消音部の剛性を高めることによる消音部の重量増が防止されて、消音部を軽量化しながら、消音部を確実に外側ダクトに保持することができ、しかも、気体の流れ方向で上流側取付部および下流側取付部の間に位置する振動部による騒音低減効果が消音部の高剛性化により損なわれることなく、該騒音低減効果を維持することができる。
請求項2記載の事項によれば、外側ダクトにおいて、上流端ダクト部には、吸気の流れ方向に上流側接続部と上流側保持部とが順次形成され、下流端ダクト部には、気体の流れ方向に下流側保持部と下流側接続部とが順次形成されるので、外側ダクトにおいて、気体の流れ方向で、両接続部の間に両保持部が位置し、両取付部の上流および下流に上流側接続部および下流側接続部がそれぞれ位置する。この結果、消音部が上流側取付部および下流側取付部を有するときにも、外側ダクトの簡単な構造で、消音部が外気圧の作用を受けないために、消音部を軽量化しながら、消音部を確実に外側ダクトに保持することができ、かつ両取付部の上流および下流にそれぞれ位置する両接続部により、上流側ダクトおよび下流側ダクトに対する外側ダクトの接続が容易になって、上流側ダクトおよび下流側ダクトに対するレゾネータの組付けが容易になる。
請求項3記載の事項によれば、消音部がダクトを形成することで、吸音材により形成される消音部を大きくできるので、騒音低減効果の向上が向上し、かつ消音部の一部である振動部の形成も容易になり、また振動部により低減される特定周波数の設定の自由度が大きくなる。
請求項4記載の事項によれば、消音ダクトにおいて、比較的剛性が低い扁平状ダクト壁を利用して振動部を容易に形成できる一方、振動部以外の部分での剛性を高くすることができるので、内側ダクトを構成する消音ダクトの剛性を高めることができる。
請求項5記載の事項によれば、薄肉部により振動部が形成されるので、消音部の厚みを変更することにより、消音部に振動部を容易に形成できると共に、消音部において振動部以外の部分の剛性を高めることができる。
請求項6記載の事項によれば、振動部が、内側ダクトの扁平ダクト部に形成されるので、レゾネータを大型化することなく、振動部の形成が容易になり、しかも1対の振動部が形成されるので、振動部による振動低減効果が向上する。
請求項7記載の事項によれば、多孔質の吸音材から形成された消音部が振動部を有するレゾネータにより、前記各請求項記載の効果を奏する内燃機関の吸気装置が得られる。
図1を参照すると、本発明が適用されたレゾネータRは、車両に使用される4ストローク内燃機関の吸気装置1に備えられる。機械としての内燃機関は、ダクト装置としての吸気装置1が接続される機械本体としての機関本体を備える。吸気装置1は、該機関本体に形成された燃焼室Cに、吸入した外気を吸入空気(以下、「吸気」という。)として導く吸気通路(以下、単に「吸気通路」という。)を形成する。
なお、下流および上流は、気体としての吸気の流れに関してのものである。
そして、外側ダクト30が内側ダクト20の全体および連通管40の全体を囲んでいることにより、内側ダクト20および連通管40は吸気装置1の外部に露出することがない。また、内側ダクト20、外側ダクト30および連通管40は、それぞれ、全体にほぼ均一の厚みを有するダクトまたは管であり、この実施形態では、両ダクト20,30の厚みti,to(図10参照)および連通管40の厚みは等しい。
内側ダクト20に設けられる共鳴通路12は、内側ダクト20とは別個の部材である連通管40が内側ダクト20に取り付けられて形成されている。
それゆえ、前記吸気ダクトは、レゾネータRと、レゾネータRの外側ダクト30および内側ダクト20の上流に配置される上流側ダクトを構成する取入ダクト2と、外側ダクト30および内側ダクト20の下流に配置される下流側ダクトを備える。この実施形態では、該下流側ダクトは、両接続ダクト3,5およびエアクリーナ5により構成される。
したがって、レゾネータRは、消音手段として、前記発泡材により形成された多孔質体としての発泡体により構成される消音部21と、該消音部21を含む内側ダクト20および外側ダクト30および連通管40から構成される共鳴消音部とを有する。
この実施形態では、内側ダクト20の全体が前記発泡材により形成されることから、消音部21は、内側ダクト20の全体を構成する消音ダクト22を形成する。また、円管状の連通管40は、該発泡材により内側ダクト20と一体成形される。
本体ダクト部30cは、吸気の流れ方向で両ダクト部30a,30bの間に位置して両ダクト部30a,30bに連なる。
それゆえ、内側ダクト20は、外側ダクト30の内側に嵌合して外側ダクト30のみに気密状態で保持される上流端ダクト部20aおよび下流端ダクト部20bを有して、それらダクト部20a,20bにより外側ダクト30に保持される。
また、図5,図6に示されるように、内側ダクト20において、各ダクト部20a,20bには、全周に渡って径方向外方に凸となる環状の膨出部20c,20dが形成され、外側ダクト30の各ダクト部30a,30bには、該環状部20c,20dに対応する位置に、全周に渡って径方向外方に凸となる環状の膨出部30c,30dが形成される。そして、膨出部20c,20dは、シール部材51を介して、膨出部30c,30dの内側に形成された凹部に嵌合する。
そして、シール部材51は、各ダクト部20aにおいて、吸気の流れ方向でフランジ部20eと上流端面20gとの間に渡って配置され、各ダクト部20bにおいて、吸気の流れ方向でフランジ部20fと下流端面20hとの間に渡って配置される。
そして、内側ダクト20の上流端ダクト部20aおよび下流端ダクト部20bは、外側ダクト30の上流端ダクト部30aおよび下流端ダクト部30bに同一の取付構造でそれぞれ取り付けられ、取入ダクト2および接続ダクト3は、外側ダクト30の上流端ダクト部30aおよび下流端ダクト部30bに同一の接続構造でそれぞれ接続される。
なお、明細書および特許請求の範囲において、横断面とは、内側ダクト20内を流れる吸気の主流の流れ方向、または吸気通路部分6の内側ダクト部20の中央部分を流れる吸気の流れ方向にほぼ直交する平面での断面である。
そして、この振動部25a,25bが振動することで、振動部25a,25bが持つ振動エネルギにより吸気ダクト内の音のエネルギが減衰して、該特定周波数の吸気騒音が低減する。この実施形態では、第1振動部25aは、第1特定周波数の脈動圧で共振して、該第1特定周波数の騒音を低減し、第2振動部25bは、第2特定周波数の脈動圧で共振して、該第2特定周波数の騒音を低減し、第1,第2特定周波数は同一の周波数である。
それゆえ、消音ダクト22は、一部として振動部25a,25bを有し、別の一部として上流端ダクト部20aおよび下流端ダクト部20bを有する。そして、振動部25a,25bの上流に位置する上流側取付部20aと、振動部25a,25bの下流に位置する下流側取付部20bとにより、内側ダクト20が外側ダクト30に保持されるための取付部が構成される。
吸気が流れる吸気通路を形成する内側ダクト20と、内側ダクト20を囲む外側ダクト30とを備える内燃機関の吸気装置1のレゾネータRにおいて、前記吸気ダクトは、内側ダクト20の上流に配置される上流側ダクトとしての取入ダクト2と、内側ダクト20の下流に配置される下流側ダクトとしての接続ダクト3とを備え、外側ダクト30は、取入ダクト2が接続される上流端ダクト部30aと、接続ダクト3が接続される下流端ダクト部30bとを有し、内側ダクト20は、外側ダクト30の内側に嵌合して外側ダクト30のみに保持される取付部としてのダクト部20a,20bを有して、該ダクト部20a,20bにより外側ダクト30に保持され、内側ダクト20は、吸気通路の吸気通路部分6および共鳴室11の壁面となる表面を有すると共に多孔質の吸音材である発泡材により形成された消音部21を有し、消音部21の一部は、特定周波数の吸気の脈動圧により膜面振動を生じる振動部25a,25bである。この構造により、吸気の脈動圧に起因する吸気騒音を低減するレゾネータRにおいて、内側ダクト20は消音部21の吸音材による高周波数の騒音の低減、および、共鳴室11による共鳴による騒音の低減に加えて、消音部21の一部が吸気の脈動圧の特定周波数に共振して膜面振動する振動部25a,25bにより、該特定周波数の騒音が低減される。また、振動部25a,25bは消音部21の一部であるので、吸音材から形成される消音部21の所要剛性の確保が容易であり、振動部25a,25bを有する消音部21を軽量化できる。この結果、1つのレゾネータRにより低減される騒音の周波数の範囲を拡大できるので、別のレゾネータRを省略できて、該レゾネータRを備える吸気装置1の小型化および軽量化が可能になり、さらに、吸音材からなる消音部21が振動部25a,25bを有するレゾネータRの軽量化が可能になる。
さらに、レゾネータRの外側ダクト30は、前記吸気ダクトを構成する取入ダクト2および接続ダクト3に接続される一方で、消音部21である消音ダクト22を有する内側ダクト20は、外側ダクト30に保持される上流側ダクト部20aおよび下流側ダクト部20bのみで外側ダクト30に保持されるので、該ダクト部20a,20bにより内側ダクト20が外側ダクト30に保持された状態で、外側ダクト30と取入ダクト2および接続ダクト3とを接続することで、レゾネータRを取入ダクト2および接続ダクト3に組み付けることができる。この結果、取入ダクト2および接続ダクト3に内側ダクト20を取り付ける必要がないので、取入ダクト2および接続ダクト3に対して、内側ダクト20として消音ダクト22を有するレゾネータRを容易に組付けることができる。
消音ダクト22は、内側ダクト20の全体を構成することなく、ダクト形状であって、内側ダクト20において一部のダクトを構成する消音ダクトであってもよく、また、消音部21は、内側ダクト20においてダクト状でなく、内側ダクト20のダクト壁の一部を構成する消音ダクト壁であってもよい。これらの場合、外側ダクト30は、少なくとも、消音部21(すなわち、消音ダクト22または消音ダクト壁)の全体を囲むものであればよく、内側ダクト20において消音部21以外の部分では、内側ダクト20の周方向で、内側ダクト20の一部を囲むものであってもよい。
内側ダクト20の一部が消音部21としての消音ダクトである場合、上流側端部および下流側端部が、多孔質の吸音材以外の多孔質でない材料、または吸音材でない材料により形成されてもよく、また該消音ダクトに外側ダクトに保持される前記上流側取付部および前記下流側取付部の少なくとも一方が設けられてもよい。
前記第1特定周波数と前記第2特定周波数とが異なる周波数であってもよく、この場合には、レゾネータRにより低減される騒音の周波数の範囲をさらに拡大できる。さらに、レゾネータRが、3以上の扁平状ダクト壁によりそれぞれ形成される3以上の振動部25a,25bを有し、該3以上の振動部25a,25bにより、1または複数の特定周波数の騒音が低減されてもよい。
さらに、前記第1特定周波数と前記第2特定周波数とが同一または異なる場合に、複数の振動部の厚みは、同一であってもよく、また異なっていてもよい。
扁平ダクト部は、特定方向A1に面する唯一の扁平状ダクト壁を有するものであってもよい。
各膨出部20c,20dおよび各膨出部30c,30dの代わりに、全周に渡って径方向内方に凸となる膨出部が各ダクト部20a、20bおよび各ダクト部30a、30bに形成されてもよく、内側ダクト20のこれら膨出部によって、各ダクト部20a,20bの剛性が高められて、消音ダクト22を確実に外側ダクト30に保持することに寄与する。
内燃機関は、前記実施形態では車両に使用されるものであったが、鉛直方向を指向するクランク軸を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。
レゾネータRは内燃機関以外の機械、例えば圧縮機に使用されてもよい。
R…レゾネータ、A1…特定方向。
Claims (7)
- 気体が流れる流路を形成する流通ダクトを構成する内側ダクト(20)と、前記内側ダクト(20)を囲む外側ダクト(30)とを備え、前記流路に連通する共鳴室(11)が前記内側ダクト(20)および前記外側ダクト(30)により形成されるレゾネータにおいて、
前記流通ダクトは、前記内側ダクト(20)の上流に配置される上流側ダクト(2)と、前記内側ダクト(20)の下流に配置される下流側ダクト(3)とを備え、
前記外側ダクト(30)は、前記上流側ダクト(2)が接続される上流端ダクト部(30a)と、前記下流側ダクト(3)が接続される下流端ダクト部(30b)とを有し、
前記内側ダクト(20)は、前記共鳴室(11)に連通する共鳴通路(12)を形成する連通管(40)を有し、
前記内側ダクト(20)は、前記外側ダクト(30)の内側に嵌合して前記外側ダクト(30)のみに保持される取付部(20a,20b)を有して、前記取付部(20a,20b)により前記外側ダクト(30)に保持され、
前記内側ダクト(22)は、前記流路および前記共鳴室(11)の壁面となる表面を有すると共に、多孔質の吸音材により形成された消音部(21)を有し、
前記消音部(21)の一部は、特定周波数の前記気体の脈動圧により膜面振動を生じる振動部(25a,25b)であり、
前記取付部(20a,20b)は、前記振動部(25a,25b)の上流の上流側取付部(20a)と、前記振動部(25a,25b)の下流の下流側取付部(20b)とにより構成される
ことを特徴とするレゾネータ。 - 前記上流端ダクト部(30a)は、前記上流側ダクト(2)が接続される上流側接続部(36a)と、前記上流側接続部(36a)の下流に前記上流側取付部(20a)が保持される上流側保持部(35a)とを有し、
前記下流端ダクト部(30b)は、前記下流側ダクト(3)が接続される下流側接続部(36b)と、前記下流側接続部(36b)の上流に前記下流側取付部(20b)が保持される下流側保持部(35b)とを有することを特徴とする請求項1記載のレゾネータ。 - 前記消音部(21)は、前記内側ダクト(20)の少なくとも一部のダクトを構成する消音ダクト(22)を形成することを特徴とする請求項1から2のいずれか1項記載のレゾネータ。
- 前記振動部(25a,25b)は、前記消音ダクト(22)のダクト壁(23a〜23d)のうちの扁平状ダクト壁(23a,23b)であることを特徴とする請求項3記載のレゾネータ。
- 前記振動部(25a,25b)は、前記消音部(21)における薄肉部(26a,26b)であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載のレゾネータ。
- 前記内側ダクト(20)は、特定方向(A1)に扁平な扁平ダクト部(23)を有し、前記振動部(25a,25b)は、前記扁平ダクト部(23)の、前記特定方向(A1)で対向する1対の扁平状ダクト壁(23a,23b)であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載のレゾネータ。
- 前記気体は吸入空気であり、前記流通ダクトは内燃機関の吸気装置(1)に備えられる吸気ダクトであり、前記流路は、前記吸入空気を前記内燃機関の燃焼室(C)に導く吸気通路であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載のレゾネータ。
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