吸気ダクト

【課題】減音効果が高い吸気ダクトを提供する。
【解決手段】吸気ダクト１０は、内部に吸気通路１７を有する管状体１と、管状体１の一部に開口する通気穴２と、通気穴２を被覆する薄膜５からなる薄膜部３とをもつ。薄膜部３は、非円形断面形状を呈しており、薄膜５に内部応力が生じた状態で、管状体１の外周面側に保持されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の内燃機関に接続される吸気ダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気騒音は、主として内燃機関を音源とし、吸気管内に生じる管内脈動に起因した気柱共鳴により増幅される。吸気騒音を低減するために、従来、特許文献１（特開２００３−３４３３７３号公報）の図２には、吸気ダクト（１０）に、通気性を有する繊維ダクト部分（１４）及びその外方にカバー（１８）を配置して、繊維ダクト部分（１４）にて形成された管壁を通じて振動を減衰させ、更に管壁を通じて減衰された振動、及びカバー（１８）で反射した振動を、空気層で減衰させることが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２（特開２００４−３４６７５０号公報）の図１には、インナーフレーム（３）の外周面に音波が透過可能な管状の可撓性薄膜部材（５）が積層され、この可撓性薄膜部材（５）の外周にダンパ室を介して外筒（６）が設けられている構成が開示されている。この構成によれば、吸気ダクト内での共鳴が回避されるとともに、ダクト内からダンパ室への音波透過によって、騒音エネルギーが低減する。
【０００４】
また、特許文献３（特開２００６−１８４６８１号公報）の図２には、吸気ダクトの側壁に形成した開口部（５）を、所定の張力で伸長された薄膜（６）により被覆することが開示されている。この構成によれば、低周波数域の音声を遮断するとともに、薄膜の張力を変更することで所望の中高域の音を放音させることができる。
【特許文献１】特開２００３−３４３３７３号公報（図１、段落番号「００１７」、「００２１」）
【特許文献２】特開２００４−３４６７５０号公報（図１、段落番号「０００８」）
【特許文献３】特開２００６−１８４６８１号公報（図２、段落番号「００３５」）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のカバー（１８）は、振動を反射させているが、カバー（１８）の物性について特別な言及はなく、カバー（１８）自体が減音効果に寄与しているか否かは不明確である。
【０００６】
上記特許文献２、３では、吸気ダクトの断面が円形であるため、減音効果が不十分である。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、減音効果が高い吸気ダクトを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る吸気ダクトは、内部に吸気通路を有する管状体と、該管状体の一部に開口する通気穴と、前記通気穴を被覆する薄膜からなる薄膜部と、をもつ吸気ダクトであって、前記薄膜部は、非円形断面形状を呈しており、前記薄膜に内部応力が生じた状態で、前記管状体の外周面側に保持されていることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
前記構成によれば、管状体の一部に形成された通気穴を、薄膜部で被覆しているため、騒音エネルギーを減衰させることができる。また、薄膜部は、非円形断面形状を呈しており、薄膜には内部応力が生じている。このため、広範囲の周波数領域にわたって減音させることができる。
【００１０】
前記管状体における前記吸気通路の上流側に位置する上流部と下流側に位置する下流部との間には、前記通気穴が形成されているとともに連結部で互いに連結されていて、前記通気穴及び前記連結部は、前記薄膜部により被覆されているが好ましい（請求項２）。これにより、負圧によって薄膜部が径方向内側に撓んでも、連結部で薄膜部の潰れが抑えられる。したがって、吸気通路が負圧によって閉塞されることを抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明の吸気ダクトによれば、薄膜部が非円形断面形状を呈しており、また、薄膜には内部応力が生じているため、減音効果が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の吸気ダクトは、内部に吸気通路を有する管状体と、管状体の一部に開口する通気穴と、通気穴を被覆する薄膜からなる薄膜部とをもつ。管状体の内部には、吸気通路が形成されている。管状体は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）などの硬質樹脂材料からなる。
【００１３】
管状体における吸気通路の上流側に位置する上流部と下流側に位置する下流部との間には、通気穴が形成されている。通気穴は、上流部と下流部との間に、周全体にわたって開口していてもよいし、一部に開口していてもよい。
【００１４】
上流部と下流部とは連結部で連結していてもよい（図２参照）。この場合、上流部と下流部との間に、連結部と通気穴とが形成される。通気穴は、連結部により縁取られ、１又は２以上形成される。連結部は、上流部と下流部と一体に形成されてもよく、別体で形成された後に、溶着などで固着されてもよい。
【００１５】
また、上流部と下流部とは連結していなくてもよい（図５参照）。この場合、上流部と下流部との間には、周方向全体に通気穴が開口する。
【００１６】
薄膜部は、通気穴を被覆するように管状体の外周面側に保持されている。薄膜部は、通気穴の近傍に保持されていてもよいし、通気穴から離れた部分で保持されていてもよい。
【００１７】
薄膜部は、可撓性で、非通気性の薄膜からなり、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂材料を用いることができる。
【００１８】
薄膜部は、非円形断面形状であり、薄膜には、内部応力が生じている。薄膜に内部応力を生じさせるにあたっては、例えば、薄膜の一対の側端部に屈曲部を形成し、屈曲部間を圧縮することにより薄膜に内部応力が発生する。
【００１９】
屈曲部は、１枚又は２枚以上の薄膜の側端部同士を重ね合わせて形成するとよい。例えば、１枚の薄膜の両方の側端部同士を互いに重ね合わせてもよく、また２枚以上の薄膜についてそれぞれ側端部同士を重ね合わせても良い。重ね合わせた部分は、薄膜部の形状を保持し且つ空気漏れを抑制するために、接着剤による接着、固定レールによる挟持、熱溶着などで保持するとよい。
【００２０】
また、屈曲部は、薄膜を屈曲させることで形成することもできる。薄膜部が多数の屈曲部をもつ場合には、薄膜を屈曲させて屈曲部を形成するとよい。これにより、重ね合わせる薄膜の枚数を少なくできる。
【００２１】
薄膜部の断面形状は、非円形であり、薄膜に内部応力が生じていればよく、例えば、以下のものが挙げられる。
【００２２】
１）「目」の形（図３）：薄膜部３の径断面における相対する２つの位置に屈曲部３１があり、屈曲部３１の間には、半円状に湾曲した一般部３２がある。２枚の薄膜５の側端部５１同士を重ね合わせて２つの屈曲部３１を形成し、内側に向けて互いに近づけることで、一般部３２を撓ませて曲げ応力を生じさせる。
【００２３】
２）「多角形」（図７）：３つ以上の屈曲部３１があり、隣り合う屈曲部３１の間には、直線状、又は内側に若干撓んだ一般部３２がある。薄膜５の側端部５１，５１同士を重ね合わせたり、薄膜５を屈曲したりして、多角形断面形状をもつ薄膜部３が形成される。薄膜５を径方向内側に向けて近づけることで、薄膜５に内部応力が生じている。一般部３２が内側に向けて撓んでいてもよい。多角形は、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形などがある。
【００２４】
３）「波形円」（図８）：薄膜部３の断面には、円周方向に山３１ａと谷３１ｂとをもつ波形が形成されている。山３１ａと谷３１ｂとは、屈曲部３１である。薄膜５を山３１ａと谷３１ｂとで屈曲させ、側端部同士を接合することで、波形円断面形状をもつ薄膜部３が形成される。薄膜部３を径方向内側に向けて圧縮することで、薄膜に内部応力が生じている。屈曲部３１の間の一般部３２は、直線状を維持していてもよく、また座屈して撓んでいてもよい。
【００２５】
４）「水滴」の形（図９）：１つの屈曲部３１があり、一般部３２は円形状又は楕円形状である。１枚の薄膜５の側端部５１同士を互いに重ね合わせて１つの屈曲部３１を形成している。薄膜部３を径方向内側に向けて圧縮することで、薄膜５に内部応力が生じている。
【００２６】
薄膜部の吸気方向の上流側及び下流側の端部は、管状体に接続される接続端部である。接続端部は、保持部材を介して管状体に配設されている。保持部材は、管状体の側壁の外周面側に固定されており、またその外周縁は、薄膜部の非円形断面形状に沿った形状をもつ。薄膜部を非円形断面形状に保持した状態で、薄膜部の接続端部に保持部材を嵌め込むことにより、薄膜部は保持部材に保持される。保持部材の嵌め込み部は、接着剤で薄膜部と接着することで、より強固に薄膜部を固定することができる。保持部材は、硬質樹脂材料で成形するとよく、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）などの樹脂材料を用いることができる。
【００２７】
保持部材と管状体との間には、弾性部材を介設するとよい。この場合には、管状体に対して、保持部材に固定された薄膜部を安定に保持することができる。また、保持部材の管状体へのはめ込み作業が容易となる。
【００２８】
弾性部材としては、例えば、スポンジなどの通気性部材、ゴム、エラストマーなどの非通気性部材を用いると良い。通気性部材を用いる場合には、内燃機関の吸気系のエアクリーナよりも上流側の吸気ダクトに薄膜部を配置するとよい。非通気性部材を用いる場合には、吸気系のいずれの部位にも薄膜部を配置することができる。
【００２９】
本発明の吸気ダクトは、内燃機関の吸気系を構成する。吸気ダクトは、吸気通路を伝播する音波の気柱共鳴の腹部又はその近傍に相当する部位に、薄膜部が配置されるように吸気系に配設するとよい。
【実施例】
【００３０】
（実施例１）
本発明の実施例について、図面を用いて具体的に説明する。図１に示すように、本例の吸気ダクト１０は、長手方向に吸気通路１７を有する管状体１と、管状体１の一部に開口する通気穴２と、通気穴２を被覆する薄膜部３とをもつ。
【００３１】
管状体１は、ＰＰなどの硬質樹脂材料からなる。管状体１は、吸気通路１７の上流側に位置する上流部１１と、下流側に位置する下流部１２と、上流部１１と下流部１２との間を連結するとともに複数の通気穴２をもつ連結部１３とから構成されている。
【００３２】
図１、図２に示すように、連結部１３は、管状体１の上流部１１及び下流部１２と一体に形成されていてもよいし、別体に形成されていてもよい。連結部１３が上流部１１及び下流部１２と別体である場合には、上流部１１の端部１１ａと下流部１２の端部１２ａに溶接、溶着などで一体に固定される。
【００３３】
連結部１３は、ＰＰなどの硬質樹脂材料を用いて、射出成形などにより形成されている。連結部１３には、周方向に半円形状を描く複数の通気穴２が通気方向の位置を異にして上下に互い違いに形成されている。
【００３４】
連結部１３及び通気穴２は、薄膜５からなる薄膜部３により被覆されている。薄膜部３は、非円形断面形状を呈しており、薄膜５に内部応力が生じた状態で、管状体１の側壁の外周面側に保持されている。
【００３５】
薄膜部３は、気密性で可撓性をもつ２枚の薄膜５で構成されている。２枚の薄膜５は、ＰＥＴを用い、厚みは０．１ｍｍであり、互いに同じ大きさのシートである。
【００３６】
図２、図３に示すように、薄膜部３は、２つの屈曲部３１と、２つの屈曲部３１の間に形成された一般部３２とをもつ。薄膜部３の断面は、目の形状を呈している。屈曲部３１は、２枚の薄膜５，５の側端部５１、５１同士を重ね合わせて接着することによって形成されている。薄膜５、５は、その側端部５１、５１同士を幅中央側に向けて近づけることにより、径方向外側に撓んで薄膜５，５の間には空洞部３０が形成されている。これにより、薄膜５には、内部応力が生じている。
【００３７】
薄膜部３の長手方向の端部は、管状体１の上流部１１と下流部１２とに接続される接続端部３３，３４である。薄膜部３の接続端部３３，３４は、保持部材６によって上流部１１の端部１１a及び下流部１２の端部１２aに保持されている。保持部材６は、ＰＰなどの硬質樹脂材料を射出成形して形成されたものである。保持部材６は、管状体１よりも径方向外側に張り出していて、保持部材６の外周縁６１は薄膜部３の非円形断面形状に沿った形状をもつ。
【００３８】
管状体１の上流部１１の端部１１aの外周面及び下流部１２の端部１２aの外周面には、スポンジ状で円環状の弾性部材７が嵌合されている。弾性部材７の外周面は、保持部材６の内周面に弾接することで、薄膜部３を保持している。薄膜部３の接続端部３３，３４は、保持部材６及び弾性部材７の厚み分だけ、管状体１よりも径方向外側に張り出している。
【００３９】
薄膜部３は、吸気ダクト１０における音波の気柱共鳴の腹部又はその近傍に配置されている。吸気ダクト１０は、内燃機関の吸気系のエアクリーナよりも上流側に配設される。弾性部材７がスポンジのような通気性部材であり、この通気性部材を通じて外気が吸気系に吸入されても、エアクリーナで吸気中のごみ等がろ過されるため、内燃機関への支障はない。
【００４０】
（実施例２）
本例の吸気ダクトは、図４、図５に示すように、管状体１の上流部１１と下流部１２との間が連結部で連結されていない点が、実施例１と相違する。上流部１１の端部１１aと下流部１２の端部１２aとの間には、周方向全体に通気穴２が開口している。上流部１１の端部１１a及び下流部１２の端部１２aには、弾性部材７を介して保持部材６が固定され、保持部材６の外周面に薄膜部３が固定されている。その他は、実施例１と同様である。
【００４１】
（実施例３）
本例の吸気ダクトでは、図６に示すように、薄膜５の側端部５１が、接着されているのではなく、固定レール３９により保持されている。即ち、2枚の薄膜５の側端部５１は、互いに重ね合わされて、固定レール３９に設けられた切込み３９ａに気密に挟持されている。その他は、実施例１と同様である。
【００４２】
（実施例４）
本例の吸気ダクトでは、図７に示すように、薄膜部３の断面形状が正方形である。薄膜部３には、４枚の薄膜５の側端部５１同士を重ね合わせて接着して屈曲部３１が形成されている。薄膜５の両方の側端部５１は、互いに近づけて、断面中心方向に撓ませている。屈曲部３１の間の幅Ｈは５０ｍｍである。薄膜５の撓み量Ｌ４は、３ｍｍである。
【００４３】
薄膜部３の接続端部は、薄膜部３の断面正方形に沿った形状をもつ外周縁を有する保持部材で保持されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４４】
（実施例５）
本例の吸気ダクトでは、図８に示すように、薄膜部３の断面形状が周方向に山３１ａと谷３１ｂとが繰り返される「波形円」である。薄膜部３は、薄膜５を山３１ａと谷３１ｂとで屈曲させて波形のシートとなし、この波形シートを丸めて両側端部同士を接着することで形成される。
【００４５】
薄膜５は、径方向内側に向けて圧縮されることで、内部応力が付与されている。山３１ａと谷３１ｂとの間の段差Ｌ５は５ｍｍと短いため、座屈はせず撓んではいない。山３１ａと谷３１ｂの数は、それぞれ２４，２４である。薄膜部３の山３１ａ間の直径Ｄ５は５８ｍｍであり、谷３１ｂ間での直径Ｄ６は４８ｍｍである。
【００４６】
保持部材は、薄膜部３の波形円断面形状に沿った形状をもつ外周縁で、薄膜部３の接続端部を保持する。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４７】
（実施例６）
本例の吸気ダクトでは、図９に示すように、薄膜部３の断面形状が水滴形である。薄膜部３には、１枚の薄膜５の側端部５１同士を重ね合わせて接着することにより１つの屈曲部３１が形成されている。薄膜部３の断面の長径Ｄ７は、５５ｍｍであり、短径Ｄ８は４８ｍｍである。
【００４８】
保持部材は、薄膜部３の水滴形状に沿った形状をもつ外周縁で、薄膜部３の接続端部を保持する。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４９】
（実施例７）
本例の吸気ダクトは、図１０に示すように、管状体１の上流部１１と下流部１２とが薄膜部３の内部に進入して、上流部１１の端部１１ａと下流部１２の端部１２ａとの間に、幅が狭い通気穴２が開口している。薄膜部３は、通気穴２から離れた位置に保持されている。薄膜部３の軸方向の端部は、保持部材６に当接保持されている。
【００５０】
上流部１１と下流部１２とは、左右方向に対向する一対の帯状部からなる連結部１３で連結されており、連結部１３の上下には半円状の２つの通気穴２が開口している。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００５１】
（実施例８）
本例の吸気ダクトは、図１１、図１２に示すように、管状体１に、断面半円状に開口する通気穴２が形成されている。断面半円状の開口２の周方向の端部には、軸方向に延びるスリット２１が形成されている。薄膜部３は、１枚の薄膜５から構成されている。
【００５２】
薄膜５には、３つの屈曲部３１が形成されている。薄膜部３の周方向の両端部は、通気穴２の周方向の端部からスリット２１に挿入されて、管状体１の内部で屈曲されることで、開口２の周縁に保持されている。薄膜部３の軸方向の両端部は、筒状体１に固定された保持部材６により当接保持されている。屈曲部３１の軸方向の両端は、保持部材６に形成された係止突部６１に係止されることで、各屈曲部３１の間の一般部３２を径方向内側に撓ませて内部応力が付与されている。本例の吸気ダクトのその他の点は、実施例１と同様である。
【００５３】
＜実験１＞
本実験では、薄膜部の音圧レベルを測定した。
【００５４】
実験に供した薄膜部は、図１３に示すように、断面が目の形状である。この薄膜部３は、薄膜５のみで構成されており、保持部材はなく、実施例１の吸気ダクトに設けられている薄膜部３と同様である。薄膜部３の断面の長径Ｄ１は６０ｍｍ、短径Ｄ２は４８ｍｍであり、薄膜部３の全長は３００ｍｍとした。薄膜部３の長手方向の両端部は、開口端とした。
【００５５】
比較のため、図１４に示すように、断面円形の薄膜部を比較例１として実験に供した。比較例１の薄膜部は、シート状の薄膜５を断面円形に丸めることにより作製した。比較例１の薄膜部は、実施例１の薄膜部の短径と同じ直径をもち、長さ及び厚みも同じであり、材質も同じである。
【００５６】
実施例１及び比較例１の薄膜部の長手方向の一端側に音源を配置し、その他端側にマイクを配置した。
【００５７】
音源からは、種々の周波数をもつ騒音を発した。薄膜部内を伝播してマイクに到達した音の騒音レベルを各周波数毎に測定した。その結果を図１５に示した。同図において、横軸は音波の周波数、縦軸は騒音レベル、実線は実施例１、点線は比較例１のデータを示す。
【００５８】
図１５より知られるように、比較例１では、１５０Ｈｚ以上で音量が大きく、また３８０Ｈｚに一次共鳴、５８０Ｈｚに二次共鳴の共鳴ピークＰが認められた。これに対して、実施例１では、比較例１に比べて音量が小さく、また比較例１で認められた共鳴ピークはなかった。そして、１００〜８００Ｈｚの広範囲にわたって、音量が比較例１よりも平坦化していた。
【００５９】
これは、実施例１の薄膜部３の断面が、図１３に示すように、目の形であり、２つの屈曲部３１をもつ非円形断面形状である。屈曲部３１間の一般部３２は、幅方向に圧縮されて径外側に撓むことで、内部応力が付与されている。このため、薄膜部３の断面に応力分布が生じていて、比較例１の円形断面の薄膜部で発生したような共鳴ピークが、実施例１では発生せず、減音効果が大きかったと考えられる。
【００６０】
＜実験２＞
本実験では、実施例４，５，６の吸気ダクトの音圧レベルを測定した。
【００６１】
実施例４，５，６の吸気ダクトは、全長を２５０ｍｍとし、その長手方向の一端側に音源を配置し、その他端側にマイクを配置した。薄膜部の長さは２００ｍｍとし、管状体１の中央に配置した。この薄膜部の設置位置は、吸気ダクト内を伝播する音波の気柱共鳴の腹部又はその近傍に相当する部分である。吸気ダクトの長手方向の両端部は、開口端とした。
【００６２】
また、比較のため，実施例１の管状体と同様の円管を比較例２とし、実験に供した。比較例２の円管の長さは２５０ｍｍ、直径は４４ｍｍとした。
【００６３】
音源からは、種々の周波数をもつ騒音を発した。吸気ダクト内を伝播してマイクに到達した音の騒音レベルを各周波数毎に測定した。その結果を図１６に示した。同図において、横軸は音波の周波数、縦軸は騒音レベル、点線は実施例４、二点鎖線は実施例５、一点鎖線は実施例６、実線は比較例２のデータを示す。
【００６４】
図１６に示すように、比較例２では、４３０Hｚに一次共鳴、７８０Ｈｚに二次共鳴の共鳴ピークＰが認められた。これに対して、実施例４，５，６では、比較例２よりも音量が小さく、また比較例２で発生した共鳴ピークはなかった。そして、２００〜８００Hｚの広範囲にわたって、音量が比較例２よりも平坦化していた。このことから、実施例４，５，６では、実施例１と同様に、比較例２よりも、騒音低減効果が大きいこと、低減させる音域の幅が広いことがわかる。これは、実施例４，５，６の薄膜部３の断面が、非円形断面形状で、薄膜には内部応力が付与されている。このため、薄膜部３の断面方向に応力分布が生じて、比較例２で発生したような共鳴が、実施例４，５，６では発生しなかったものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例１の吸気ダクトの通気方向に沿って切断した断面図である。
【図２】実施例１の吸気ダクトの分解斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視線断面図である。
【図４】実施例２の吸気ダクトの通気方向に沿って切断した断面図である。
【図５】実施例２の吸気ダクトの分解斜視図である。
【図６】実施例３の、薄膜部の斜視図である。
【図７】実施例４の、薄膜部の断面図である。
【図８】実施例５の、薄膜部の断面図である。
【図９】実施例６の、薄膜部の断面図である。
【図１０】実施例７の、吸気ダクトの斜視図である。
【図１１】実施例８の、吸気ダクトの斜視図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ矢視線断面図である。
【図１３】実験１における、実施例１の薄膜部の斜視図である。
【図１４】実験１における、比較例１の薄膜部の斜視図である。
【図１５】実験１における、実施例１及び比較例１の騒音レベルの測定結果を示す線図である。
【図１６】実験２における、実施例４，５，６及び比較例２の騒音レベルの測定結果を示す線図である。
【符号の説明】
【００６６】
１：管状体、２：通気穴、３：薄膜部、５：薄膜、６：保持部材、７：弾性部材、１０：吸気ダクト、１１：上流部、１１a、１２a：端部、１２：下流部、１３：連結部、１７：吸気通路、２１：スリット、３０：空洞部、３１：屈曲部、３２：一般部、３３、３４：接続端部、３９：固定レール、５１：側端部。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に吸気通路を有する管状体と、該管状体の一部に開口する通気穴と、前記通気穴を被覆する薄膜からなる薄膜部と、をもつ吸気ダクトであって、
前記薄膜部は、非円形断面形状を呈しており、前記薄膜に内部応力が生じた状態で、前記管状体の外周面側に保持されていることを特徴とする吸気ダクト。
【請求項２】
前記管状体における前記吸気通路の上流側に位置する上流部と下流側に位置する下流部との間には、前記通気穴が形成されているとともに連結部で互いに連結されていて、
前記通気穴及び前記連結部は、前記薄膜部により被覆されている請求項１記載の吸気ダクト。

【図１】