本發(fā)明涉及一種降低內(nèi)燃機的吸氣聲的吸氣聲降低裝置，特別地，涉及一種具備能夠彈性變形的波紋狀的容積室的吸氣聲降低裝置。

背景技術(shù)：

專利文獻1公開了一種本申請的申請人先前提案的新形式的內(nèi)燃機的吸氣聲降低裝置。該吸氣聲降低裝置如下構(gòu)成：通過能夠彈性變形的波紋狀的彈性部件形成容積室，并且使該容積室經(jīng)由作為亥姆霍茲型共鳴要素的首管的連通管連接于內(nèi)燃機的吸氣通路。所述彈性部件被收容在大氣開放的圓筒狀的殼體內(nèi)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013－124599號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(發(fā)明要解決的技術(shù)問題)

在如上所述的吸氣聲降低裝置中，利用通過使容積室經(jīng)由首管連接于吸氣通路而構(gòu)成的亥姆霍茲型共鳴要素的作用，降低了特定的頻率范圍的吸氣聲，并且，通過波紋狀的彈性部件響應(yīng)吸氣脈動進行伸縮變形而降低了聲壓能量，由此，能夠進一步降低第二特定的頻率范圍的吸氣聲。

在此，現(xiàn)有技術(shù)中認為波紋狀的彈性部件的前端(自由端)的端面壁相當(dāng)于波紋狀彈性部件所形成的共振系統(tǒng)(振動系統(tǒng))即彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的質(zhì)量，因此基本上考慮優(yōu)選為剛體。但是，根據(jù)本申請人的進一步的研究，可以得知：通過將端面壁積極地用作產(chǎn)生膜振動的第二共振系統(tǒng)(振動系統(tǒng))，將由于波紋狀彈性部件的伸縮變形而產(chǎn)生的第一共振系統(tǒng)的共振頻率和由于端面壁的膜振動而產(chǎn)生的第二共振系統(tǒng)的共振頻率較為接近地設(shè)定，在兩者之間的反共振區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)更加良好的吸氣聲降低效果。也就是說，上述現(xiàn)有技術(shù)在吸氣聲降低作用方面仍然存在改良的余地。

(解決技術(shù)問題的技術(shù)方案)

本發(fā)明的內(nèi)燃機的吸氣聲降低裝置，其具備如下部件而構(gòu)成，彈性部件，呈基端開口的同時前端被端面壁密封的大致圓筒狀，并且，周壁彎曲形成為波紋狀；基板，保持所述彈性部件的所述基端；連通管，一端與所述基板連接，以使得形成于所述彈性部件的內(nèi)部的容積室連通于內(nèi)燃機的吸氣通路，所述內(nèi)燃機的吸氣聲降低裝置的特征在于，具備由于所述波紋狀彈性部件的軸向的伸縮變形而形成的第一共振系統(tǒng)和由于所述端面壁的膜振動而形成的第二共振系統(tǒng)，任意一方的一次共振頻率被設(shè)定為30～200hz，另一方的二次共振頻率被設(shè)定為50～300hz。

在優(yōu)選的一個技術(shù)方案中，所述一次共振頻率和所述二次共振頻率的間隔被設(shè)定為15～200hz。

在上述的構(gòu)成中，在第一共振系統(tǒng)或者第二共振系統(tǒng)的一方的一次共振頻率和另一方的二次共振頻率之間，通過反共振來降低吸氣聲。也就是說，能夠通過反共振更大地消耗吸氣聲的能量。

為了使上述的兩個共振系統(tǒng)以具有比較接近的共振頻率的方式構(gòu)成，在本發(fā)明的優(yōu)選的一個技術(shù)方案中，所述端面壁以及所述周壁由相同的彈性材料形成。

在另一個技術(shù)方案中，所述端面壁由合成樹脂板構(gòu)成，通過由彈性材料構(gòu)成的截面圓弧形的邊緣部被支承于由彈性材料構(gòu)成的所述周壁的端部外周部。

(發(fā)明的效果)

根據(jù)本發(fā)明，通過積極地利用波紋狀彈性部件的前端的端面壁作為共振系統(tǒng)，利用兩個共振頻率之間的反共振能夠有效地降低內(nèi)燃機的吸氣聲。

附圖說明

圖1是示出具備本發(fā)明所涉及的吸氣聲降低裝置的內(nèi)燃機的吸氣系統(tǒng)的立體圖。

圖2是將吸氣聲降低裝置切去殼體的一部分而示出的立體圖。

圖3是彈性部件的立體圖。

圖4是彈性部件的半截面圖。

圖5是彈性部件的主要部分的放大截面圖。

圖6是示意性示出兩個共振頻率和反共振區(qū)域的說明圖。

圖7是對本發(fā)明的實施例以及比較例中的端面壁的加速度的特性(a)和聲壓的特性(b)進行對比而示出的特性圖。

圖8是示出使端面壁為彈性材料的層和合成樹脂板的層疊構(gòu)造的實施例的彈性部件的主要部分截面圖。

圖9是示出由合成樹脂板構(gòu)成端面壁的實施例的彈性部件的主要部分截面圖。

符號說明

1…吸氣聲降低裝置

11…連通管

12…基板

13…殼體

14…彈性部件

21…端面壁

24…容積室。

具體實施方式

以下，基于附圖對本發(fā)明的一實施例進行詳細說明。

圖1示出具備本發(fā)明所涉及的吸氣聲降低裝置1的汽車用內(nèi)燃機的吸氣系統(tǒng)。內(nèi)部具備空氣濾芯的空氣濾清器2，其空氣濾芯的下游側(cè)即所謂的過濾側(cè)經(jīng)由具有撓性的吸氣導(dǎo)管3連接于圖外的內(nèi)燃機，其空氣濾芯的上游側(cè)即所謂的灰塵側(cè)連接有由硬質(zhì)合成樹脂成形品構(gòu)成的外氣導(dǎo)入導(dǎo)管4。外氣導(dǎo)入導(dǎo)管4的前端作為外氣導(dǎo)入口4a而開口，自此取入的外氣通過空氣濾清器2之后，經(jīng)由吸氣導(dǎo)管3被導(dǎo)入內(nèi)燃機。

在該實施例中，外氣導(dǎo)入導(dǎo)管4構(gòu)成自外氣導(dǎo)入口4至內(nèi)燃機的吸氣通路的一部分，吸氣聲降低裝置1連接于外氣導(dǎo)入導(dǎo)管4的側(cè)面，實現(xiàn)了從外氣導(dǎo)入口4a向外部泄漏的吸氣聲(伴隨吸氣的脈動的脈動聲和伴隨吸氣的流動的氣流聲等)的降低。詳細而言，在合成樹脂制的外氣導(dǎo)入導(dǎo)管4上，以向與吸氣主流的流動大致正交的方向分岔的形式形成有分歧管5，吸氣聲降低裝置1連接于該分歧管5。

亦如圖2所示，吸氣聲降低裝置1大致由中心部具備嵌合連接于所述分歧管5的連通管11的圓形(更詳細而言為圓環(huán)狀)的基板12、在一端13a嵌合有該基板12的圓筒狀的殼體13和收容在該殼體13內(nèi)的波紋狀的彈性部件14構(gòu)成。

所述基板12例如與連通管11一體地由硬質(zhì)合成樹脂成形，在軸向立起的外周緣部12a的內(nèi)周嵌合有殼體13的一端13a。連通管11與分歧管5一起構(gòu)成所謂的亥姆霍茲型共鳴要素的首管，與分歧管5組合的狀態(tài)下的管長和口徑根據(jù)所希望的共鳴頻率來設(shè)定。

所述殼體13由例如硬質(zhì)合成樹脂成形品構(gòu)成，在靠近嵌合于基板12的外周緣部12a內(nèi)周的一端13a的部位，圓環(huán)狀地形成有與所述外周緣部12a在軸向上相接而進行定位的凸緣部16，同時，在另一端13b具備端部壁17。該端部壁17沿著與殼體13的軸向正交的面覆蓋殼體13的外周側(cè)部分，另一端13b的中心部作為圓形的連通口18而開口。因此，殼體13的內(nèi)部經(jīng)由連通口18成為大氣開放的狀態(tài)。所述連通口18被與端部壁17連續(xù)的比較短的圓筒部19包圍。此外，該殼體13基本上用于保護彈性部件14來避免其與外部接觸，并非作為吸氣聲降低裝置而必需的部件。

亦如圖3、圖4所示，彈性部件14呈基端14a(參照圖4)開口的同時前端14b被密封的大致圓筒狀，周壁14c彎曲形成為波紋狀。該彈性部件14通過具有適當(dāng)?shù)膹椥缘南鹉z或彈性體例如熱塑性彈性體一體地成形而成，成為密封端的前端14b形成為平坦的圓板狀的端面壁21。在該實施例中，端面壁21通過與周壁14c相同的熱塑性彈性體與周壁14c一體成形，并且被設(shè)定為能夠進行所謂的膜振動的壁厚以及剛性。

另外，在成為開口端的基端14a圓環(huán)狀地形成有相對厚壁地形成的安裝凸緣22。該安裝凸緣22具有比較緊密地嵌合于基板12的外周緣部12a的內(nèi)側(cè)的外徑，該安裝凸緣22被夾持在基板12和殼體13的一端13a之間，由此，彈性部件14被固定/保持于基板12。在安裝凸緣22的與基板12的接觸面上形成有密封突起23。

在將彈性部件14安裝于基板12的狀態(tài)下，形成在彈性部件14的內(nèi)部的容積室24成為被從殼體13內(nèi)側(cè)的空間遮斷的密閉空間，并且經(jīng)由基板12的連通管11與外氣導(dǎo)入導(dǎo)管4內(nèi)的吸氣通路連通。

彈性部件14的周壁14c的外徑被設(shè)定為比殼體13的內(nèi)徑稍小，另外，彈性部件14的前端14b位于從殼體13的端部壁17適當(dāng)?shù)仉x開的位置。因此，就彈性部件14而言，能夠在基端14a被固定于基板12的狀態(tài)下，前端14b作為自由端在殼體13內(nèi)自由地進行伸縮變形。

圖4以及圖5示出周壁14c的具體的構(gòu)成的一例。如圖4所示，在該實施例中，在安裝凸緣22和端面壁21之間，交互形成有n個(例如10個)山部31和(n-1)個(例如9個)谷部32，由此，周壁14c形成為波紋狀。n個山部31均具有相同的截面形狀，(n-1)個谷部32均具有相同的截面形狀。并且，如圖5放大所示，彼此鄰接的山部31和谷部32之間通過相對于彈性部件14的中心軸線傾斜的錐形壁33分別連接。如圖5所示，該錐形壁33在截面中直線狀延伸。彈性部件14為使如圖4以及圖5所示的截面形狀以中心軸線為中心進行旋轉(zhuǎn)而形成的旋轉(zhuǎn)體形狀，因此，錐形壁33嚴格來說為寬度窄的圓環(huán)狀的圓錐面。如果著眼于一個山部31的話，則在其上下兩側(cè)存在一對錐形壁33，這兩個錐形壁33夾著山部31而呈彼此對稱的形狀。

另外，山部31的頂部形成為與彈性部件14的中心軸線平行的直線部35，同樣地，谷部32的頂部也形成為與彈性部件14的中心軸線平行的直線部36。也就是說，如圖5所示，就山部31而言，作為截面形狀，在a1點以及a2點這兩點彎曲，包括兩側(cè)的兩個錐形壁33在內(nèi)而構(gòu)成梯形狀的截面形狀。同樣地，就谷部32而言，作為截面形狀，在a3點以及a4點這兩點彎曲，包括兩側(cè)的兩個錐形壁33在內(nèi)而構(gòu)成梯形狀的截面形狀。在此，如果作為截面形狀觀察的話，則山部31的梯形形狀和谷部32的梯形形狀呈相同的形狀。此外，除了安裝凸緣22之外，周壁14c的各部分的壁厚基本上為固定。

在此，為了使彈性部件14的軸向的變形或者振動容易，優(yōu)選的是，錐形壁33的傾斜角度α(相對于與彈性部件14的中心軸線正交的平面的角度)為比較小的角度，例如，優(yōu)選的是25°以下。

根據(jù)如上所述的周壁14c的構(gòu)成，當(dāng)山部31的直線部35以及谷部32的直線部36作為立體形狀觀察時，均為長度短的圓筒狀的構(gòu)成，因此，為在徑向上難以產(chǎn)生變形的部位。也就是說，為部分地提高了徑向的剛性的高剛性部。并且，當(dāng)容積室24的內(nèi)壓變化時，將山部31的直線部35和谷部32的直線部36相連接的錐形壁33以彎曲點a1～a4為中心進行搖動，因此，彈性部件14基本上僅在軸向上產(chǎn)生伸縮變形。其結(jié)果是，相對于吸氣脈動，能夠得到較大的軸向的振幅，并且能夠得到更加有效的吸氣聲降低作用。換言之，成為如下構(gòu)成：圓環(huán)狀的高剛性部在軸向上分開地存在多個，能夠搖動變形的錐形壁33將上述的高剛性部之間相連接，因此，抑制了徑向的位移的同時容許了軸向的自由的變形，相對于聲壓變化，能夠得到更大的振幅。

另一方面，彈性部件14的前端14b中的端面壁21能夠以與其外周緣21a即周壁14c前端的連結(jié)點為波節(jié)進行響應(yīng)于吸氣脈動的膜振動。

作為如上構(gòu)成的吸氣聲降低裝置1的基本的作用，以適當(dāng)?shù)娜莘e設(shè)定的容積室24經(jīng)由成為首管的連通管11以及分歧管5連接于內(nèi)燃機的吸氣通路，因此，構(gòu)成了所謂的亥姆霍茲型共鳴要素，通過該共鳴作用降低了特定的頻率范圍內(nèi)的吸氣聲。此外，以在所希望的頻率范圍得到吸氣聲降低作用的方式調(diào)整容積室24的容積等。在一實施例中，在比較高的頻率范圍例如200～400hz附近能夠得到由該亥姆霍茲型共鳴要素所帶來的吸氣聲降低，例如能夠降低直列四氣缸內(nèi)燃機的3000～6000rpm范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)四次成分的噪音。

另外，同時，吸氣脈動被導(dǎo)入容積室24內(nèi)的結(jié)果是，彈性部件14在軸向上產(chǎn)生伸縮變形，并且，聲壓能量被轉(zhuǎn)換為彈性部件14的運動能量。由此，在特定的頻率范圍內(nèi)仍然能夠得到吸氣聲降低作用。進一步，響應(yīng)被導(dǎo)入容積室24內(nèi)的吸氣脈動，端面壁21產(chǎn)生膜振動，同樣地，聲壓能量被轉(zhuǎn)換為彈性部件14的運動能量。由此，仍然能夠得到吸氣聲降低作用。

也就是說，在上述實施例中，由于周壁14c形成波紋狀而產(chǎn)生了彈性部件14的軸向的伸縮變形，由于該伸縮變形而構(gòu)成第一共振系統(tǒng)(振動系統(tǒng))，同時，通過端面壁21的膜振動而構(gòu)成第二共振系統(tǒng)(振動系統(tǒng))。并且，兩者的共振頻率被設(shè)定為相互比較接近，由此，在兩個共振頻率之間能夠得到反共振所帶來的吸氣聲的大幅的降低。

圖6是示意性示出該作用的圖，縱軸為彈性部件14的振幅即端面壁21的振幅，橫軸為頻率(相當(dāng)于內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)速度)。如果將第一共振系統(tǒng)以及第二共振系統(tǒng)的任意一方的共振頻率設(shè)為一次共振頻率p1，將另一方的共振系統(tǒng)的共振頻率設(shè)為二次共振頻率p2的話，則在兩者之間產(chǎn)生反共振區(qū)域ar，大大降低了聲壓能量。

為了得到反共振作用，需要一次共振頻率p1和二次共振頻率p2比較接近。在一實施例中，通過由于波紋狀的周壁14c的伸縮而形成的第一共振系統(tǒng)來決定一次共振頻率，該一次共振頻率被設(shè)定為30～200hz。另外，通過由于端面壁21的膜振動而形成的第二共振系統(tǒng)來決定二次共振頻率的峰值p2，該二次共振頻率被設(shè)定為比一次共振頻率稍高的50～300hz。附帶一提，直列四氣缸內(nèi)燃機中顯著的旋轉(zhuǎn)二次成分的吸氣脈動在1500rpm時為50hz、在3000rpm時為100hz。另外，一次共振頻率和二次共振頻率的間隔被設(shè)定為15～200hz。

通過變更彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的相當(dāng)于彈簧的周壁14c、端面壁21的彈性(彈簧常數(shù))以及相當(dāng)于質(zhì)量的端面壁21的重量、壁厚或者彈性部件14的材質(zhì)等，能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整各個共振頻率。

圖7示出上述的一次共振頻率和二次共振頻率的組合的幾個例子。在該圖中，使橫軸為內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)速度及其旋轉(zhuǎn)二次成分的頻率，對比示出端面壁21的加速度的特性(圖7的(a))和外氣導(dǎo)入口4a中的聲壓的特性(圖7的(b))。特性a為如下樣式的例子：使周壁14c的剛性為中等程度的同時使端面壁21的剛性較高，分別將波紋形狀所產(chǎn)生的一次共振頻率p1a設(shè)定為約59hz、將端面壁21所產(chǎn)生的二次共振頻率p2a設(shè)定為約177hz。特性b為如下樣式的例子：使周壁14c的剛性為中等程度的同時使端面壁21的剛性為中等程度，分別將波紋形狀所產(chǎn)生的一次共振頻率p1b設(shè)定為約57hz、將端面壁21所產(chǎn)生的二次共振頻率p2b設(shè)定為約119hz。特性c為如下樣式的例子：使周壁14c的剛性較低的同時使端面壁21的剛性較低，分別將波紋形狀所產(chǎn)生的一次共振頻率p1c設(shè)定為約46hz、將端面壁21所產(chǎn)生的二次共振頻率p2c設(shè)定為約92hz。圖7的(b)中的特性d示出不具備吸氣聲降低裝置1的情況的吸氣聲特性。

如圖7明確所示，由于彈性部件14以具有一次共振頻率和二次共振頻率的方式而構(gòu)成，因此，在兩個共振頻率之間的反共振區(qū)域內(nèi)能夠得到吸氣聲降低效果。例如，能夠有效地降低作為內(nèi)燃機的常用旋轉(zhuǎn)區(qū)域的1500～4000rpm附近的吸氣聲。此外，如從特性a、b、c的比較中明確示出，如果兩個共振頻率比較接近地存在的話，則能夠得到更強的反共振所產(chǎn)生的消音作用。在兩個共振頻率相差大于200hz的情況下，幾乎無法得到由于具有兩個共振頻率而產(chǎn)生的反共振的作用。另一方面，如果兩個共振頻率的間隔短于15hz的話，則與實際上具有一個共振頻率的情況沒有很大的差別，無法較寬范圍地得到成為消音對象的內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)速度。因此，優(yōu)選的是，一次共振頻率和二次共振頻率的間隔為15～200hz。

接著，基于圖8以及圖9對變更了端面壁21的構(gòu)成的其他實施例進行說明。

在圖8的實施例中，對波紋狀彈性部件14的前端14b進行密封的圓板狀的端面壁21構(gòu)成為內(nèi)側(cè)層21a和外側(cè)層21b的雙層構(gòu)造，所述內(nèi)側(cè)層21a由與周壁14c相同的材料(例如熱塑性彈性體)一體地成形，所述外側(cè)層21b由粘貼在所述內(nèi)側(cè)層21a的外側(cè)面的薄合成樹脂板構(gòu)成。成為外側(cè)層21b的合成樹脂板在彈性部件14的成形時通過所謂的插入成形被一體地安裝于彈性部件14。此外，由比較硬質(zhì)的合成樹脂構(gòu)成的外側(cè)層21b，如果為相同壁厚的話則剛性比內(nèi)側(cè)層21a和周壁14c高，而作為端面壁21以構(gòu)成具有所希望的共振頻率的共振系統(tǒng)的方式形成為比較薄壁。

在圖9的實施例中，對波紋狀彈性部件14的前端14b進行密封的端面壁21由呈直徑比周壁14c的谷部32的直徑小的圓形的比較硬質(zhì)的合成樹脂板構(gòu)成，并且經(jīng)由邊緣部41連結(jié)于由彈性材料構(gòu)成的周壁14c的端部外周部。邊緣部41由和周壁14c相同的材料(例如熱塑性彈性體)以與周壁14c的端部外周部連續(xù)的方式而形成，并且，以容許向端面壁21的軸向的位移的方式具有凹陷為截面圓弧形(換言之，c字形或者u字形)的形狀。邊緣部41在平面觀察中圓環(huán)狀連續(xù)，合成樹脂板的全周經(jīng)由邊緣部41被支承。因此，剛性比較高的端面壁21以經(jīng)由邊緣部41平行移動的方式產(chǎn)生位移/振動。此外，成為端面壁21的合成樹脂板在彈性部件14的成形時(換言之邊緣部41的成形時)通過所謂的插入成形被一體地安裝于彈性部件14。

以上，對本發(fā)明的一實施例進行了說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，能夠進行各種變更。例如，彈性部件14的波紋狀的周壁14c的構(gòu)成并不限于圖4、圖5中示出的特定的構(gòu)成，能夠應(yīng)用各種波紋形狀。另外，在上述實施例中，將使用了彈性部件14的吸氣聲降低裝置1連接于吸氣系統(tǒng)的外氣導(dǎo)入導(dǎo)管4，但也可以在吸氣系統(tǒng)的其他的位置連接吸氣聲降低裝置1。