JPH0658130A - 能動型消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気管と同軸に配置する環状の振動部材を有
する音波出力装置を備えた能動型消音器において、振動
部材の音波出力側に対して反対側で発生する音波の混入
を阻止し適切な消音作用を行ない得るようにする。 【構成】 排気管３回りに配設し排気管３の軸方向に振
動可能に支持する環状の振動部材（振動板５１）を有す
る音波出力装置５と、少くとも音波出力装置５を囲繞し
排気管３に支持するハウジング４０を備え、振動部材
（振動板５１）の内周側及び外周側の少くとも一方側に
形成される間隙を閉塞する閉塞部材（ベローズ４３，４
５）を配設する。而して、音波出力装置５により排気音
に対し逆位相の音波を干渉させて消音を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に装着される能
動型消音器に関し、特に排気管からの排気音に対し逆位
相の音波を出力する音波出力装置を備え、音波の干渉作
用によって消音を行なう能動型消音器に係る。

【０００２】

【従来の技術】近時、内燃機関の排気音と相殺する音波
を出力して能動的に消音する能動型消音器が注目されて
いる。例えば実開昭６３−１１８３２１号公報に記載さ
れているように、騒音源の内燃機関に対し騒音流出管た
る排気管にスピーカを設け、制御手段からの所定の制御
信号に応じて、内燃機関からの騒音即ち排気音と逆位相
の粗密圧力波即ち音波をスピーカから出力させ、両音波
の打ち消し作用によって消音を行うものが知られてい
る。また、実開平４−１５３８７号公報には、リング状
の振動部材を排気管の外周とアウターケースの内周との
間に配設したアクティブキャンセルスピーカが開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記実開平４−１５３
８７号公報に記載の装置によれば、振動板による粗密圧
力波即ち音波が排気管回りに均一に出力され、排気管の
外周で均一な特性が得られるので、消音作用を効果的に
行なうことができる。然し乍ら、同公報に記載の装置に
おいては、アウターケースと振動板との間、あるいは振
動板と排気管との間に間隙が形成されると、この間隙を
介し、振動板の音波出力側（排気管の出口側）に対して
反対側で発生する音波が、音波出力側に回り込むことと
なる。この反対側で発生する音波は、音波出力側からの
出力音波に対し逆位相となるので、排気音と干渉すべき
出力音波に混入すると正確な消音作用を行なうことが困
難となる。

【０００４】そこで、本発明は、排気管と同軸に配置す
る環状の振動部材を有する音波出力装置を備えた能動型
消音器において、振動部材の音波出力側に対して反対側
で発生する音波の混入を阻止し適切な消音作用を行ない
得るようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、内燃機関の排気管からの排気音に対し逆
位相の音波を干渉させて消音を行なう能動型消音器にお
いて、前記排気管回りに配設し前記排気管の軸方向に振
動可能に支持する環状の振動部材を有する音波出力装置
と、少くとも該音波出力装置を囲繞し前記排気管に支持
するハウジングとを備え、前記振動部材の内周側及び外
周側の少くとも一方側に形成される間隙を閉塞する閉塞
部材を配設したものである。

【０００６】前記能動型消音器において、前記閉塞部材
を、前記ハウジング及び前記排気管の何れか一方に接合
すると共に前記振動部材に接合する環状のベローズで構
成するとよい。

【０００７】また、前記能動型消音器において、前記閉
塞部材を、前記ハウジング及び前記排気管の何れか一方
と前記振動部材との間に介装する筒状のスペーサで構成
してもよい。

【０００８】

【作用】上記の構成になる能動型消音器においては、内
燃機関が起動し回転すると、各気筒内の爆発に応じて発
生する爆発音は、排気管を含む排気音経路を介して伝達
され排気音となって排気管から放出される。この排気音
のレベルに応じて音波出力装置の振動部材が振動し、排
気音に対して逆位相の音波がハウジング内に出力され、
これが排気音と相殺される。この場合において、振動部
材の内周側及び外周側の少くとも一方側に形成される間
隙は閉塞部材によって閉塞されているので、振動部材の
出力音波に対し、振動部材の反対側で発生する音波が上
記の間隙を介して出力音波に混入することはなく、従っ
て排気音に対し所期の出力音波を干渉させることができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る能動型消音器の望ましい
実施例を図面を参照して説明する。図１及び図２は本発
明の一実施例に係り、まず全体構成を示す図２を参照す
ると、内燃機関１の排気マニホールド２に排気管３が接
続され、排気管３に触媒コンバータ９が介装されてい
る。従って、排気音源たる内燃機関１に対し排気マニホ
ールド２、触媒コンバータ９及び排気管３により排気音
経路が構成されている。そして、排気管３の出口３ａ近
傍に、能動型消音器４が装着されている。能動型消音器
４には、音波を出力する音波出力装置５が設けられ、ま
た排気管３の出口３ａ近傍における残留音を検出する残
留音検出器６が設けられている。更に、内燃機関１の回
転に同期した信号を出力する回転信号検出器７が配設さ
れており、残留音検出器６と共にアダプティブコントロ
ーラ１０に接続されている。このアダプティブコントロ
ーラ１０は適応ディジタルフィルタを有し、回転信号検
出器７の出力信号に基づき残留音検出器６の出力信号に
応じた適応アルゴリズムによって適応ディジタルフィル
タの伝達関数の係数を更新し、残留音検出器６の出力信
号が最小となるように音波出力装置５を駆動制御するも
のである。

【００１０】能動型消音器４は図１に示すように、排気
管３に支持された音波出力装置５及びハウジング４０を
備えたものである。ハウジング４０は大径部４０ａ、小
径部４０ｂ、これらの間の傾斜部４０ｃ、及び大径部４
０ａを閉塞すると共に排気管３に固着する壁部４０ｄか
ら成る筒体で、大径部４０ａ内に音波出力装置５が収容
されている。

【００１１】音波出力装置５は、環状の振動部材たる振
動板５１と、これを駆動する駆動装置５０を具備し、駆
動装置５０が排気管３に支持され、振動板５１が排気管
３の軸方向に振動し得るように配設されている。音波出
力装置５の駆動装置５０側は上述のハウジング４０の大
径部４０ａに囲繞され所謂エンクロージャが郭成されて
いる。尚、本実施例の振動板５１は円環形状であるが、
中心に孔を有する円錐（コーン）形状としてもよい。

【００１２】図１に示すように本実施例の振動板５１の
内周側及び外周側には、夫々排気管３とハウジング４０
との間に間隙が形成されているが、これらの間隙を閉塞
するように夫々ベローズ４３，４５が配設されている。
これらのベローズ４３，４５は柔軟な弾性材料で形成さ
れた環状部材であり、振動板５１の振動作用を妨げるこ
となく、振動板５１の両側の空間を分離している。

【００１３】駆動装置５０は、電気信号を振動板５１の
機械振動に変換する動電型の装置で、振動板５１の中央
部に固着されたボビン５２に巻線が巻回されて可動コイ
ル５３が構成され、排気管３に嵌合されるコア５４及び
これに接合され所定の間隙を隔てて外側に配置される永
久磁石５５の間に、可動コイル５３が配置されている。
更に、ボビン５２の外周面と大径部４０ａの内周面に波
形断面の弾性部材５６が接合されている。而して、可動
コイル５３に交流電圧の駆動信号が供給されると振動板
５１が振動し、粗密圧力波即ち音波が出力される。

【００１４】尚、駆動装置５０としては、上記に限るこ
となく、永久磁石に接続したコアにコイルを巻回し、こ
のコイルに駆動信号を供給することによって振動板５１
を振動させる電磁型の装置を構成することとしてもよ
い。この外、スピーカ分野において利用される静電型、
電歪型、磁歪型等の種々の構成を採用することができ、
更には高出力を確保すべく振動板５１を油圧駆動するよ
うに構成してもよい。

【００１５】更に、ハウジング４０の小径部４０ｂに
は、残留音検出器６が設けられており、この残留音検出
器６にて音波出力装置５の出力音波による排気音に対す
る干渉作用の残留音が検出され、これに応じた信号が出
力される。尚、残留音検出器６はマイクロホン、圧力セ
ンサ等、圧力信号を電気信号に変換する手段であれば、
どのような態様であってもよい。

【００１６】次に、本実施例の能動型消音器の作動を説
明する。内燃機関１が起動し回転すると、各気筒内の爆
発に応じて発生する爆発音は排気マニホールド２、触媒
コンバータ９及び排気管３の排気音経路を介して伝達さ
れ排気音が形成される。そして、内燃機関１の回転に同
期した回転信号がアダプティブコントローラ１０に出力
される。また、小径部４０ｂにおける残留音が残留音検
出器６によって検出され、アダプティブコントローラ１
０に出力される。

【００１７】アダプティブコントローラ１０において
は、回転信号検出器７の出力信号に基づき残留音検出器
６の出力信号に応じた適応アルゴリズムによって適応デ
ィジタルフィルタの伝達関数が排気音経路の伝達関数と
同定するように、即ち残留音検出器６の出力信号が最小
となるように係数が更新され、これに応じ音波出力装置
５に対し駆動信号が出力される。音波出力装置５の駆動
装置５０に駆動信号が入力されると、これに応じて振動
板５１が駆動されて所定の周波数で排気管３の軸方向に
振動し、ハウジング４０内の排気管３の出口３ａ回りに
排気音と逆位相の音波が出力され、排気管３から放出さ
れる排気音と干渉することとなる。即ち、排気音に対す
る逆位相の音波の干渉作用によって、残留音検出器６を
含むハウジング４０の小径部４０ｂの開口断面内で排気
音が相殺される。従って、残留音検出器６を含む小径部
４０ｂの開口断面部分に適切な消音領域が形成される。

【００１８】この場合において、上記振動板５１の内周
側及び外周側の間隙は夫々ベローズ４３，４５によって
閉塞されているので、振動板５１の音波出力側（排気管
３の出口３ａ側）に対して反対側（駆動装置５０側）で
発生する音波が、音波出力側に回り込むことはない。従
って、排気音に対し振動板５１からの所期の出力音波に
よる干渉作用が確保される。

【００１９】図３は本発明の能動型消音器の他の実施例
を示すもので、振動板５１の内周側の排気管３の外周面
に対する間隙を最小限に抑え、振動板５１の外周側のみ
にベローズ４５を設けることとしたものである。これに
より、一個のベローズ４５を設けるだけで、振動板５１
の出力音波に対する音波出力側と反対側からの音波の混
入を実質的に阻止することが出来る。

【００２０】図４は本発明の能動型消音器の更に他の実
施例を示すもので、排気管３回りに筒状のスペーサ４４
を嵌着し、このスペーサ４４に対し振動板５１の内周側
を摺動自在に配置することとしたものである。これによ
り、図３の実施例のように音波出力側と反対側からの音
波の混入を実質的に阻止し得ると共に、振動板５１の支
持状態が良好となり、安定した振動作用を確保すること
ができる。尚、振動板５１の内周側に環状のスペーサ
（図示せず）を設け、排気管３の外周面に対し摺動自在
に配置することとしてもよい。あるいは、振動板５１の
内周側のみに図１のようにベローズ４３を設け、外周側
を図３又は図４に示す振動板５１の内周側と同様に構成
することとしてもよい。

【００２１】図５は本発明の能動型消音器の別の実施例
を示すもので、排気管３に例えば断熱材料で形成した筒
状部材４６を圧入し、この筒状部材４６に振動板５１を
摺動自在に配置すると共に、図１のハウジング４０を軸
に対し垂直な面で２分割し、第１のケース４１及び第２
のケース４２に分割することとしたものである。第１の
ケース４１は外筒部４１ａと壁部４１ｃを有し、夫々図
１の実施例におけるハウジング４０の大径部４０ａと壁
部４０ｄに相当し、音波出力装置５に対するエンクロー
ジャが郭成されている。

【００２２】外筒部４１ａの開口端の外周には外周段部
４１ｄが形成されており、これにベローズ４５が接合さ
れた後、第２のケース４２が接合される。第２のケース
４２は小径部４２ｂと、これに連続し外径が漸次拡大す
る形状の傾斜部４２ａから成る筒体で、傾斜部４２ａの
大径開口端が、第１のケース４１の外周段部４１ｄに接
合され、図５に示すように排気管３の出口３ａを含むミ
キサ（混合部）が郭成されている。

【００２３】而して、本実施例においては、第１のケー
ス４１を例えばアルミニウム製とし、第２のケース４２
を第１のケース４１と異なる材料の合成樹脂等で形成す
ることにより、軽量化及び低コスト化を図ることができ
る。更に、第１のケース４１内に音波出力装置５を収容
した後ベローズ４５を配設して音波出力ユニットを構成
することができるので、組付が容易であり、また適用車
種に応じて大きさ、形状の異なる種々の第２のケース４
２を接合することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下に記載する効果を奏する。即ち、本発明の能動型
消音器においては、振動部材の内周側及び外周側の少く
とも一方側に形成される間隙が閉塞部材によって閉塞さ
れるよう構成されており、振動部材の音波出力側に対し
て反対側で発生する音波の出力音波への混入が阻止され
るので、排気音に対し所期の出力音波を干渉させること
ができ、安定した消音性能を確保することができる。

【００２５】上記能動型消音器において、閉塞部材をベ
ローズで構成したものにあっては、装着が容易であり、
振動部材の振動作用を妨げることなく確実に間隙を閉塞
することができる。

【００２６】更に、上記能動型消音器において、閉塞部
材を筒状のスペーサで構成したものにあっては、振動板
をスペーサに対して摺動自在に支持することができるの
で安定した振動作用を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の能動型消音器の一実施例の断面図であ
る。

【図２】本発明の能動型消音器の一実施例の全体構成を
示す構成図である。

【図３】本発明の能動型消音器の他の実施例の断面図で
ある。

【図４】本発明の能動型消音器の更に他の実施例の断面
図である。

【図５】本発明の能動型消音器の別の実施例の断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ 排気マニホールド ３ 排気管 ４ 能動型消音器 ５ 音波出力装置 ６ 残留音検出器 ７ 回転信号検出器 １０ アダプティブコントローラ ４３，４５ ベローズ（閉塞部材） ５０ 駆動装置 ５１ 振動板（振動部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気管からの排気音に対し逆
   位相の音波を干渉させて消音を行なう能動型消音器にお
   いて、前記排気管回りに配設し前記排気管の軸方向に振
   動可能に支持する環状の振動部材を有する音波出力装置
   と、少くとも該音波出力装置を囲繞し前記排気管に支持
   するハウジングとを備え、前記振動部材の内周側及び外
   周側の少くとも一方側に形成される間隙を閉塞する閉塞
   部材を配設したことを特徴とする能動型消音器。
2. 【請求項２】 前記閉塞部材が、前記ハウジング及び前
   記排気管の何れか一方に接合すると共に前記振動部材に
   接合する環状のベローズであることを特徴とする請求項
   １記載の能動型消音器。
3. 【請求項３】 前記閉塞部材が、前記ハウジング及び前
   記排気管の何れか一方と前記振動部材との間に介装する
   筒状のスペーサであることを特徴とする請求項１記載の
   能動型消音器。