JPH08512410A - 能動的な消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 騒音源から放射開口（１３）を通って放射された騒音の補償のための能動的な消音器は、騒音と補償音との２つの音場が干渉により相互に減衰または消去されるような補償音を放射するスピーカ（２）を有している。スピーカ（２）の縦軸線は、放射開口（１３）の中心に対してほぼ同心的に配置されており、かつスピーカ（２）の、補償音を発生するスピーカダイヤフラム（４）が半径方向で放射開口（１３）を取り囲んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 能動的な消音器 本発明は、請求項１の上位概念部の構成要件を有する能動的な消音器に関する 。 この形式の消音器は消音システム内に組み込まれて、騒音と感じられる音場の 音レベルを減衰するものである。このために、消音システム全体は、原理的に消 音器並びに予期される騒音に関する情報を発するセンサー及び／または既に減衰 されたかまたは消去された騒音を受ける制御センサーとを有している。騒音レベ ルに相当するセンサー信号が制御ユニットに供給される。そこで、センサー信号 は更に処理される。処理されたセンサー信号は、電気信号としてスピーカに達す る。スピーカは消音器の構成部分であって補償音（アンチサウンド）を放射する 。スピーカに供給された電気信号は、この場合補償音と騒音の２つの音場が、干 渉の物理学から公知の原理に従って互いに逆位相で重畳されるように計算されて いる。これにより、騒音は消去されるか少なくとも著しく減らされる。 国際出願公開WO 91/15666号明細書及び米国特許第5,097,923号明細書から、自 動車における排ガス騒音減衰のための能動的な消音器は公知である。これらに開 示された消音器は、単数または複数のスピーカを有し ている。各スピーカは、補償音室内に位置している。スピーカを有する音室は、 排ガス管の管外套部の側方に配置されているので、スピーカの放射方向は、排ガ ス管に対して半径方向に延びている。スピーカを排ガス管の管外套部の側方に配 置することにより、騒音の放射開口を形成する管開口に均質な補償音場を生ぜせ しめるためには、補償音波のための所定の距離区間が必要になる。このために、 音室内に発生する補償音場は、排ガス管に同心的に配置された管導管を介して排 ガス開口に案内されている。これにより、消音器は非常に場所をとり構造的に複 雑になる。公知の消音器はその複雑な輪郭のために製作技術的に難しくかつ製作 費の高いものになる。 組み込み状態が非常に制限されかつ消音器の組み込みスペースが僅かしかない ので、既に多くのスペースが必要な消音器のために更に他に容量を増大させるこ とは制限されるかあるいは不可能である。しかしながら、スピーカの低周波数同 調を得るために、スピーカのすぐ裏側に、出来るだけ大きな中空室があることが 望ましい。公知の消音器の場合、従ってスピーカの効率は低くなる。その他、ス ピーカと排ガス管の放射開口との間の大きな伝達距離により、制御センサーとス ピーカとの間の正確な連結が困難になる。騒音の減衰は、従って不十分である。 ヨーロッパ特許出願公開EP-A-O 227 372から、騒音 と補償音との放射方向がほぼ平行になっている能動的な消音システムは公知てあ る。補償音を生じるスピーカの特別な配置は、騒音を減衰するためには、しかし ながら、構造的に非常に複雑でスペースをとる消音器を必要とする。 本発明の課題は、当初に述べた形式の消音器をスペースを節約して形成しかつ 幾何学的に簡単な形式で騒音と補償音との逆位相の重畳を可能にすることにある 。 この課題は、請求項１の構成要件の組み合わせによって解決される。本発明に よれば、スピーカダイヤフラムが放射開口を半径方向で取り囲んでいる。これに より、補償音と騒音との放射方向がまず第一に互いに平行になって、２つの音場 の音響的中心点が、共通軸線上に位置する。均質な、騒音場との重畳のために適 当な補償音場を発生するための伝達距離は完全に無くなる。このような形式で、 騒音と補償音との有利な重畳は幾何学的に簡単に可能になる。消音器は、従って 構造的に著しく簡単になる。伝達距離の無くなることとスピーカの同心的な配置 により、消音器はスペースを非常に節約して構成される。節約されたスペースは 、スピーカの低周波数の同調のためのスピーカ後方の中空室として利用すること が出来る。これにより、本発明の消音器が、制限されたスペース状態でも使用可 能である。 スピーカと放射開口との間の伝達距離が無くなることは、簡単な伝達機能ひい ては減衰された騒音を受ける制御センサーとスピーカとの間の正確な連結を可能 にしている。この連結の際の作動時間の遅延が著しく減衰するので、スピーカは 変化した騒音レベルに迅速にかつ正確に応答する。連結は、例えば制御ユニット によって、技術的に従来より簡単な手段で実現できる。消音器は、効率を高める と同時に全体的なコスト的にも有利なものになる。 スピーカと放射開口との間の僅かな距離差により、消音器の使用にとって重要 でない高い周波数の場合に初めて妨害的な共鳴が発生する。これにより、消音器 の効率は全ての主要な周波数範囲に渡って従来より均一になる。 スピーカダイヤフラムは、スピーカの縦軸線に関して通常な形式で回転対称的 に構成されている。スピーカダイヤフラムは、それに従って円形の横断面を有し ている。スピーカダイヤフラムは、円形の横断面とは相違する、例えば楕円形の 横断面も有することが出来る。消音器の使用にとって重要な波長の長さは、スピ ーカの横断面寸法に比較して大きいので、さらに平坦な補償音場が生じる。スピ ーカダイヤフラムの異なった横断面形状により、消音器はことなるスペース状態 によりよく適合可能である。 放射開口を中心とするスピーカのコンパクトな配置 により、大きなスピーカダイヤフラムもスペースを節約して作用する。消音器の 多くの使用例では、従って、ダイヤフラム面積を大きく選択することが出来る。 このような形式で、大きな補償音レベルにとって必要な大きな体積電流は、スピ ーカダイヤフラムの小さな振動振幅によって得られる。これにより、スピーカの 補償作用が一定の場合には、スピーカダイヤフラムの機械的負荷が更に減衰され る。スピーカの確実な運転形式はこれにより更に長い期間に渡って保証される。 使用されるスピーカによって、スピーカダイヤフラムの異なる駆動原理及び構 造が選択することが出来る。 請求項２によると、スピーカは公知の電気力学的な駆動原理により作動する。 電気力学的なスピーカの場合には、より迅速な調節性への要求と変化した騒音レ ベルへの適合を満たす。 請求項３に記載のスピーカは、例えばF.Hausdorf，Handbuch der Lautspreche rtechnik，3.Aufl．1990，Copyright VISATION，S.21 ff．から公知である。ス ピーカの円錐形構造は簡単な形式で、騒音を放射する放射開口の中心に対して同 心的な配置を可能にする。 請求項４によれば、スピーカダイヤフラムと放射開口とが、スピーカの軸線方 向においてほぼ同一平面で終わっている。これにより、全ての、スピーカダイヤ フラムによって生じる補償音場が、騒音場の消去のた めに利用されることが保証される。スピーカダイヤフラムは、例えばホッパ状あ るいはフラットダイヤフラムとして構成されている。 請求項５によれば、放射開口は、音管の管開口である。本発明の消音器は、従 って例えば内燃機関においても使用可能である。 電気力学的のスピーカの場合に全く一般的に公知な磁石系は、請求項６によれ ばスピーカの縦軸線方向に延びる中心の孔を有していて、音管はこの孔を貫通す ることが出来る。このような形式で、音管は騒音の案内だけでなく、スピーカひ いては消音器全体のとって機構的な固定補助具として役だっている。スピーカの 音管に対して同心的な配置は、従って、消音器の取り付け技術的に簡単な組み付 けを可能にしている。その他、スピーカの機構的に固定的な取り付けのために必 要な固定部材の数を減らすことが出来る。 更に、リング磁石は、孔があけられた磁極心を公知の形式で磁石系の構成のた めに半径方向で取り囲まれている。リング磁石は、音管を半径方向で取り囲むた めに、従って更に機械的に更に加工する必要はない。しかしながら、磁極心とリ ング磁石とのいちを交換することも可能である。この場合、リング状の磁極が、 孔あきの磁石心を取り囲んでいる。 請求項７と８とは、スピーカと音管との間に、閉鎖された中間室として作用す る半径方向の間隔を提案し ている。中間室は閉鎖されているので、スピーカの前側と後側との音響的な短絡 が避けられる。半径方向の間隔は、スピーカ、特に磁石系と敏感なスピーカダイ ヤフラムとが、音管の影響に直接的にはさらされない利点を有している。これは 、例えば、音管が、熱い排ガスを案内する排ガス管として構成された場合に重要 である。 請求項８は、スピーカと音管との間の断熱のために、断熱性の絶縁層を提案し ている。絶縁層は、音管と磁石系との間で適当な厚さの層にして挟み込まれてい るので、音管の管外套部に絶縁層を固定するための他の固定手段が必要なくなる 。更に、絶縁層が、磁石系の範囲の管外套部を除いて、スピーカダイヤフラムの 範囲とスピーカ裏側の範囲の管外套部を覆うと有利である。これにより、スピー カと音管全体との間の絶縁層が断熱作用を生じる。断熱作用は、音管の温度変動 と無関係な磁石系の作用を生じるので、スピーカの確実な運転形式が保証される 。 請求項９は、二者択一の絶縁部材として中間管を提案している。中間管は、音 管を半径方向で間隔をもって取り囲んでいる。中間管は、冷却体として作用しか つ音管から放射された熱の大部分を受け取ることが出来る。 請求項１０は、音管に対するスピーカの断熱のための他の手段を提案している 。 請求項１１は、スピーカの断熱または冷却のための他の可能性を提案している 。音管と中間管との間の管状通路を通流する冷却剤は、例えば空気または流体で ある。 請求項１２によれば、管状通路が軸線方向においてダイヤフラム前側のところ で閉鎖されている。これにより、補償音場を形成する際に、補償音と騒音場との 必要な重畳を損なうことになる付加的な補助路を生じさせないことを保証してい る。その他、この閉鎖はダイヤフラム前側に対する管状通路のシールを提供する 。ダイヤフラム前側のところでの冷却剤の誤った流失は、これにより確実に避け られる。 請求項１３によれば、絶縁層は、スピーカと音管との間の絶縁部材としてのと 、ダイヤフラム前側に対する管状通路のシールのための閉鎖部材としてとの二重 機能を有している。 請求項１４によれば、音管を同心的に取り囲む中間管は、更に他の機能を有し ている。中間管は、構造的には低音反射管として構成されている。低音反射管は 、ハイフャイ技術から公知である。この形式の中間管は、その断熱機能と並んで 、下側の周波数範囲のスピーカ装置の効率を著しく改善する。 請求項１５と１６によれば、スピーカの磁石系の冷却装置が設けられている。 このために、音管を半径方向で取り囲んでいる磁極心あるいはー磁極心とリング 磁石とを上記したように位置を交換した場合にはー磁石心に付加的に孔があけら れている。孔は、冷却剤、例えば、空気または流体によって通流している。冷却 剤を流路の形式で磁石系に供給しかつそこから再び排出するためには、孔は例え ばホース導管と結合されている。請求項１６の孔では、有利には、磁極心または 磁石心の円周方向で均一に分配されていて、これにより磁石系全体の均一な冷却 が生じる。冷却流路の構成部分として、複数の孔が互いに流体的に結合されてい る。この結合は、例えば同様にホース導管によって形成され得る。 請求項１７の音壁は、２つの機能を充たしている。その１つの機能として、音 壁は、消音器内のスピーカの機械的な固定の座を支持している。このためには、 スピーカケージのケージ縁部が音壁に固定されている。他の機能としては、音壁 は、スピーカの軸線方向でダイヤフラム前側をダイヤフラム後側から分離しかつ 公知の形式で音響的短絡を避けている。 請求項１８の閉じたスピーカケーシングは、最深周波数の場合でも完全に音響 的短絡を避けている。スピーカのコンパクトな配置は、消音器の全体的にスペー スの節約された構造を損なうことなく、ダイヤフラム後側におけるスピーカケー シングの大きな中空室の選択をも可能にする。 その他の機能として、スピーカケーシングの中空室 が、センサーとスピーカとの間の連結のために必要な電子機器を収容することが できる。この場合、電子機器は、他の技術手段なしに十分に電気的に絶縁されか つ機械的な損傷から保護されている。スピーカケーシングの外側に、消音器の構 成部分として単数または複数のセンサー並びにセンサーの電子機器への導線だけ が設けられている。消音器全体は、これによりコンパクトなユニットを形成する 。 放射開口が音管の管開口である場合、スピーカケーシングは、スピーカの挿入 のための音壁内の切欠きを除いて、音管の形状接続的な貫通案内のための切欠き を有している。 請求項１９によると、消音器は、各種の内燃機関の消音に適している。消音器 は、例えば船舶に使用可能である。 請求項２０によると、音管は、自動車の排ガス管である。請求項２０のスピー カケーシングは、有利には半割部により構成されている。これは自動車の消音器 の場合には通常のことである。この場合、自動車の床の裏面部に適合した半割部 の輪郭が、スピーカケーシングの付加的に拡大された中空室を可能にする。半割 構造は、全て、消音器構造から公知の溶接技術及び折りたたみ技術によるスピー カケーシングの製作を可能にする。これらの消音器は、大量生産品として製作さ れるので、本発明の消音器を安価に得ることが出来る 。従来の消音器構造の場合、半割部は、複数の付加的な支持床によって安定化さ せている。スピーカケーシングとして従来の消音器ケーシングを使用する場合、 これら支持床は使用されない。有利には、スピーカケージ自体が半割部を安定化 させる。消音器は、従って非常に僅かな構成部分で機械的に安定可能に構成され る。同時に、数の少ない構成部分が、消音器の取り付けに有利な組立を支える。 本発明の消音器は、これにより安価に技術的に著しく改善された自動車用消音器 として使用可能である。 スピーカケーシング内には、妨害する空気共鳴または定常波が形成される。こ れら妨害する空気共鳴または定常波の減衰のために、スピーカケーシングの中空 室を、相応する吸音性の材料で少なくとも部分的または全部充填している請求項 ２１が提案されている。 請求項２２は、排ガス管の管開口に発生する排ガスに対してスピーカダイヤフ ラムをよりよく保護するために、音を透過する小孔を有する前管を提案している 。このために、前管は、ガス流れ方向に延長された排ガス管の様に作用する。前 管の音を透過する小孔により、騒音は、更に放射開口の直前で消去される。排ガ スは、しかしながらガス流れ方向で前管内部で、放射開口から他へ導かれる。こ のような形式で、スピーカダイヤフラムは、非常に高い排ガス温度にも排ガスの 有害な化学的組成にもさらされなくなる。 請求項２３によれば、スピーカのダイヤフラム前側が、例えば、外部の圧力ま たは打撃の様な機械的な損傷に対しても良好に保護される。放射開口を通過する 格子開口は、この場合、消音器に保護格子を取り付ける場合にも固定補助具とし て役立つことができる。 請求項２４のプレート状に構成された保護格子は、さらに消音器のスペース節 約の構造を考慮している。 請求項２５の集束管は、騒音と補償音との重畳ための放射開口の前の区域を小 さな容積スペースに集中させている。これは、騒音場の出来るだけ大きな部分が 消去されることが保証される。 スピーカがスピーカケーシングに挿入されると、集束管は、スピーカの軸線方 向においてケーシング壁の一体的な延長部として構成することが出来る。集束管 は、簡単に、音壁および／またはスピーカによって軸線方向で残りのケーシング から分離されている。 請求項２６は、消音器のコンパクトな輪郭を考慮している。前管は、集束管を 有害な排ガスから保護している。 請求項２７は、集束管の終端フランジに固定されている、音を透過する小孔を ゆうする保護格子を提案している。この保護格子は、集束管によって全体的に閉 鎖された内室、即ち、スピーカダイヤフラムと場合によっては前管を、機械的な 損傷から保護している。この保護格子のために、消音器が前管を有していない場 合に、格子開口は必要なくなる。請求項２３の保護格子の組み合わせて集束管に 固定された保護格子は、スピーカをより効果的に損傷にたいして保護している。 請求項２８から請求項３０には、補償された騒音を受けるセンサーは、付加的 な技術的措置なしに、機械的な損傷または他の外部の影響から良好に保護されて いる。センサーは、簡単な形式で、集束管の内壁に固定することが出来る。これ により、集束管は、その集束機能と並んで、センサーのための機械的な保護機能 および支持機能を有している。 音補償の改善されて検出のために、請求項２８によれば、複数の、集束管に固 定されたセンサーを設けることが出来る。センサーが故障した場合にも、複数の センサーを備えた消音器は使用することが出来る。これにより、消音器は修理か ら解放され、耐用年数は、高い効率をもって延長される。複数のセンサーは、集 束管の円周方向において、例えば同じ円周方向間隔で配置することが出来る。 請求項３０によれば、センサーの、集束管の管軸線からの半径方向間隔は、集 束管と管軸線と内壁との間の全間隔の約６／１０になっている。管軸線に関する この特別な間隔によって、センサーは、２つの重畳された音場の第１の半径方向 共鳴に対して鈍感である。音補償の欠陥のある検出は、従って避けられる。 請求項３２と３３とによれば、ダイヤフラム前側に 、圧力室として作用する前側キャップが取り付けられている。これにより、圧力 室スピーカが生じる。この圧力室スピーカは、例えば、F.Hausdorf，Handburch der Lautsprechertechnik，3.Aufl．1990, Copyright VISAON,S.28 ff.から公知 である。前側キャップと管片とは、スピーカダイヤフラムの空気への適合を著し く改善している。相応して、消音器の効率は、簡単な形式で高められる。更に他 の機能において、前側キャップと管片とは、スピーカと放射開口とを、外部の機 械的な影響から非常に有効に保護する。 本発明の消音器は、非常にコンパクトで、スペースは節約されかつ機械的に安 定して構成されている。消音器の記載された構成部分は、多くの場合多重機能を 有しているので、消音器全体は、僅かな構成部分により取り付けが容易でかつ安 価に製作可能である。例えば修理の場合において、個々の構成部分の必要な交換 は、著しく簡単になっている。 次に、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。 第１図は、スピーカを有する本発明の消音器の横断面図。 第２図は、第３図のII-II線に沿った自動車の排ガス装置用の従来の消音器の 断面図。 第３図は、第２図のIII-III線に沿った従来の消音器の断面図。 第４図は、第５図のIV-IV線に沿った自動車の排ガス装置用の本発明の消音器 の断面図。 第５図は、第４図のV-V線に沿った本発明の消音器の断面図。 第６図から第１３図は、本発明の消音器の複数の別の実施例の側面図。 第１図に示した能動的な消音器１の場合、スピーカ２は、閉鎖されたスピーカ ケーシング３内に挿入されている。スピーカ２は、円錐形スピーカとして構成さ れている。 スピーカ２の主要な部分は、ホッパ状に拡がったスピーカダイヤフラム４と、 スピーカダイヤフラムをホッパ状に取り囲むスピーカケージ５と環状の磁石系を 有している。磁石系は、磁極プレート６、７と、磁極プレート６、７間に挿入さ れたリング磁石８と、リング磁石８によって半径方向に取り囲まれている磁極心 ９を有している。スピーカ２の構造と作用形式は、一般的に公知であり、例えば 、F．Hausdorf，Handbuch der Lautsprechertechnik，3．Aufl．1990，Copyrigh t VISATION，S.22 ff.に記載されている。 磁極プレート６と磁極心９とは、スピーカ２の軸線方向１０に中心に孔があけ られている。スピーカダイヤフラム４の範囲内に、軸線方向１０に対して直角に 通常は設けられている球欠状ダスト保護部は、設けられていない。このような形 式で、スピーカ２は、音管 １１を同心的に取り囲んでいる。この場合、磁極心９は、音管１１の管円周部に 直接接触している。音管１１は、スピーカケーシング３の切欠き４１に形状接続 的に貫通していてかつ音ガイド方向１２における騒音のガイドに役立つ。騒音は 、音管１１の、放射開口１３として作用する管開口部において、外方へ放射され る。スピーカ２は、音管１１に対して相対的に、放射開口１３と、スピーカケー ジ５のホッパ形開口を制限しているケージ縁１４とがほぼ同一平面内に位置する ように整直されている。これにより、放射開口１３とスピーカとの間の従来普通 の伝達区間はほとんど避けられる。 ケージ縁部１４は、詳細に図示されていない固定部材によって、スピーカケー シング３の構成部分を構成している音壁２５に固定されている。音管１１内に、 適当に高い温度の排ガスが導入されると、磁極心９は、ー第１図に示すようにー 複数の孔１５を有している。孔１５は、概略的にしか示されていない。孔１５は 、互いに流体的に結合されていてかつ同様に概略的にしか示されていない冷却導 管１６に接続されている。これにより、適当な冷却剤が、磁石系の冷却のために 通流する閉じられた冷却回路が形成される。冷却回路は、スピーカケーシング３ の中空室１７内に完全に収容されるか、あるいは冷却導管１６が適当な箇所でス ピーカケーシング３から導出される。 第２図と第３図には、自動車における排ガス管１９用の従来の半割部の形式の 消音器１８が示されている。消音器１８の輪郭は、自動車の床の裏面部に適合し ている。消音器１８は、半割部２０、２１から成っている。半割部２０、２１は 、適当な結合技術、例えば、溶接により公知の形式で互いに緊密に結合されてい る。消音器１８の機械的な安定のために、消音器１８内の中空室内に、排ガス管 １９の縦軸線に対してほぼ垂直に整直された支持板２２、２３が設けられている 。緩衝のために、消音器１８の中空室内には、吸音性のダンパー材２４が挿入さ れている。 本発明の消音器１の構造原理は、上記の形式の従来の消音器１８に有利には転 用出来るものである。このためには、第４図と第５図に示す様に、ダンパー材２ ４と支持板２３とが、排ガス管を同心的に取り囲んでいるスピーカ２によって置 換され、かつ半割部２０、２１に、補償音を発するためのスピーカ２のための開 口部が形成されている。この場合、スピーカ２は、その非常に頑丈なスピーカケ ージ５による、消音器１８の機械的な安定のための半割部２０、２１に必要な支 持機能と、排ガス騒音の緩衝または消音のための補償音を発する機能との２つの 機能を有している。このような形式で、従来の受動的な消音器１８が、廉価でか つ技術的に簡単に、本発明の能動的な消音器１に変換される。第４図と第５図に は図示されていない、スピ ーカ２の磁石系の冷却のための冷却回路を同様に設けることが出来る。 第６図に示したケージ縁部１４は、音壁２５に固定されている。音壁２５は、 スピーカ２を軸線方向１０に挿入するための、ケージ縁部１４のほぼ横断面に相 当する切欠きを有している。音壁２５と、ケージ縁部１４と放射開口１３は、ほ ぼ同一平面内に位置している。音壁２５は、スピーカ２の両側で、それぞれ室壁 ２６に接続している。室壁２６は概略的にしか示されいないが、閉鎖されている 。音壁２５と室壁２６とは、その中に雑音を包含している室を閉じこめている。 この室は、例えば機械室であり得る。換気導管等を介して、外方への騒音通過結 合が生じる。この場合、音管１１は、外方への通気開口としての放射開口１３を 有する通気導管である。スピーカ２の前に述べた配置により、作業室または機械 室から発生する騒音は消去される。音響的短絡を避けるために、スピーカ２の裏 側をカプセル形式に構成することが出来る。このために、ケーシング状のカプセ ル４２が設けられている。 第７図に示した音管１１は、スピーカ２の範囲で、中間管２７と半径方向の間 隔をおいて取り囲まれている。中間管２７は、軸線方向の一方の管端部において 、磁極プレート６から突出していてかつ他方の管端部の放射開口１３で終わって いる。磁極心９は、直接中間管２７の管外套部に接している。中間管２７は、音 管１１に対するスピーカ２の熱的絶縁のために適当な材料から成っている。中間 管２７の寸法を適当に設定すると、中間管２７は低音反射管の作用をして、騒音 を消去する際の消音器１の効率を高める。 第８図に示した中間管２７は、軸線方向１０で放射開口１３と対向する管端部 において、スピーカケーシング３の外に案内されている。音管１１と中間管２７ との間で半径方向の間隔をおいて形成された管状通路２８は、この例ではスピー カケーシング３の外に向かっている。管状通路２８内へ、適当な冷却剤、例えば 空気または流体をスピーカ２の冷却のために導入することが出来る。そのほか、 管状通路２８は、音管１１とスピーカ２とのあいだの付加的な断熱に役立ってい る。このために、第８図に示した管状通路２８は、スピーカ２の磁石系の範囲で は絶縁層２９によって充填されている。放射開口１３の範囲では、管状通路２８ は、軸線方向１０で、別の絶縁層２９によって閉鎖されている。別の、図示され ていない実施例では、スピーカケーシング３内で管状通路２８全体が、絶縁層２ ９によって充填されている。 騒音の共鳴を避けるために、第９図のスピーカケーシング３は、吸音性のダン パー材３０で充填されている。ダンパー材３０は、この場合、軸線方向１０でス ピーカダイヤフラム４に対向する、スピーカケーシング３の後壁を覆っている。 第１０図に示す音管１１の放射開口１３は、前管３１によって音ガイド方向１ ２に延長されている。前管３１は、別個の構成要素として放射開口１３に装着さ れるかあるいは音管１１と一体的に製作されている。音管１１と前管３１の内径 は、ほぼ同じ大きさである。前管３１の管外套部は、多数の音透過性の小孔３２ を有している。前管３１により、音管１１を音ガイド方向に通流する排ガスが、 スピーカ２から離れた範囲に案内されかつ、前管３１の、排ガス開口３３として 作用する管開口のところで初めて排出される。これにより、スピーカ２と、有害 な排ガスに対して特に敏感なスピーカダイヤフラム４とがより保護されることに なる。音透過性の小孔３２は、この場合同時に、前管３１を有していない消音器 １の実施例における騒音場と補償場との必要な重畳をも保証する。 第１０図には、更に集束管３４が図示されている。集束管３４は、スピーカダ イヤフラム４の前側で、ケージ縁部１４に接続されかつ軸線方向１０に伸びてい る。軸線方向１０で見て、集束管３４は、スピーカケーシング３と一直線上に位 置している。集束管３４は、スピーカケーシング３と一体的に製作されるかある いは別体として、例えばケージ縁部１４に固定される。集束管３４は、スピーカ ダイヤフラム４から放射された補償音波を集束している。これにより、放射開口 １３の範囲内に、騒音場と補償音波場との間の同心的 な重畳地帯が発生する。スピーカ２によって生じた補償音波場の大部分は、従っ て騒音の消去のために役立つ。消音器１の効率はこれにより更に改善される。 第１１図によれば、スピーカダイヤフラム４の前側は、軸線方向１０において 、プレート状の、音透過性の小孔を有する保護格子３５によって覆われている。 保護格子３５は、鎖線で略示されている。保護格子３５は、ケージ縁部１４とほ ぼ同じ平面内に位置している。保護格子３５は、放射開口１３のための中心の格 子開口３６を有している。集束管３４の、軸線方向１０でケージ縁部１４に対向 している管端部は、別の保護格子３５と結合している。保護格子３５の格子開口 ３６は前管３１の排ガス開口３３を半径方向で取り囲んでいる。集束管３４の上 記管と結合された保護格子３５は、スピーカ２の機械的な損傷保護のためだけで なく、集束管３４の内壁に固定された２つの制御センサーの保護のために役立っ ている。これら２つの制御センサーは、マイクロホン３７である。マイクロホン ３７は、消去または減衰された騒音を受けて対応するセンサー信号を制御ユニッ トに送って、スピーカ２をセンサー信号との関連で制御している。別の実施例で は、集束管３４の内壁に更に他の複数のセンサーまたは単数のセンサーを固定す ることが出来る。 別の、ここでは図示されていない実施例では、単数または複数のマイクロホン ３７が、集束管３４の一点 鎖線で示された管軸線に関して、集束管３４の管半径３４の０.６倍の半径間隔 をおいて配置されている。 第１２図に示すスピーカ２の軸線方向１０における前側は、前室３８によって キャップ状に被せられている。前室３８は、仮想の回転軸線として音管１１の管 軸線を有する回転対称の構成部分である。前室３８の縁範囲は、詳しく図示され ていない固定部材によって、ケージ縁部１４に固定されている。ケージ縁部１４ から出発して、前室３８は、軸線方向１０において円錐形にテーパしている横断 面を有している。円錐形のテーパは、管片３９に開口している。音管１１は、音 ガイド方向１２にケージ縁部１４の面を越えてほぼ管片３９まで延長している。 管片３９は、室開口４０を制限しかつ音管１１を半径方向に間隔をもって取り囲 んでいる。 第１３図には、前室３８の別の実施例が示されている。前室３８は、プレート 状に構成されておりかつケージ縁部１４の面に平行に接している。孔は、室開口 ４０として作用する。管片３９は、前室３８から軸線方向で突出している。第１ ２図の消音器１の実施例と同様に、管片３９は音管１１を取り囲みかつ室開口４ ０を制限している。 前室３８と管片３９とは、圧力室の形式で作用し、この圧力室によりスピーカ ２から放射された補償音が放射開口１３の範囲で騒音と重なる前に、この補償音 を変換する。この変換により、スピーカダイヤフラム４は、改善されて空気に適 合する。消音器１の効率は、更に改善される。 消音器１の種々の実施例に図示され記載された構成要素は、もちろんこれら要 素が図示または記載されていない実施例においても使用することができる。例え ば、第１図で説明された冷却導管１６と孔１５とを有する冷却回路は、第４図か ら第１３図に示した実施例の消音器にとって適当である。この意味で、例えば第 １０図と第１１図に示した集束管３４は、もちろん第１図から第９図し示された 消音器１とも組み合わせることも可能である。 １ 消音器 ２ スピーカ ３ スピーカケーシング ４ スピーカダイヤフラム ５ スピーカケージ ６、７ 磁極プレート ８ リング磁石 ９ 磁極心 １０ 軸線方向 １１ 音管 １２ 音ガイド方向 １３ 放射開口 １４ ケージ縁部 １５ 孔 １６ 冷却導管 １７ 中空室 １８ 消音器 １９ 排ガス管 ２０、２１ 半割部 ２２、２３ 支持板 ２４ ダンパー材 ２５ 音壁 ２６ 室壁 ２７ 中間管 ２８ 管状通路 ２９ 絶縁層 ３０ ダンパー材 ３１ 前管 ３２ 小孔 ３３ 排ガス開口 ３４ 集束管 ３５ 保護格子 ３６ 格子開口 ３７ マイクロホン ３８ 前室 ３９ 管片 ４０ 室開口 ４１ 切欠き ４２ カプセル ４３ 管軸線 ４４ 管半径

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年６月８日 【補正内容】 「ヨーロッパ特許出願公開EP-A-O 227 372から、騒音と補償音との放射方向がほ ぼ平行になっている能動的な消音システムは公知てある。補償音を生じるスピー カの特別な配置は、騒音を減衰するためには、しかしながら、構造的に非常に複 雑でスペースをとる消音器を必要とする。 米国特許第３、９３６、６０６には、同様に騒音と補償音との放射方向がほぼ 平行になっている能動的な消音システムが記載されている。この場合、補償音を 発生するスピーカが、騒音を搬送するガイド管の内部に位置している。このガイ ド管は、スピーカを半径方向間隔を著しくおいて取り囲んでいる。この大きな半 径方向間隔とスピーカの作用とは、騒音が拡がった際の障害として騒音と補償音 との必要な逆位相の重畳を複雑にする。騒音の十分な減衰は、従って保証されな い。 オーストリア特許出願AU-A-O 542 761から、同心的に配置された低音反射管を 有する電気力学式スピーカが公知である。スピーカダイヤフラムと低音反射管か ら放射される音波は、スピーカの効率を特に下側の周波数範囲で改善するために 、公知の形式で、同位相で重畳されかつこれによりスピーカの音場を強めている 。２つの音場の同位相の重畳のこの原理は、しかしながら、騒音と補償音とが、 逆位相の重畳により消去する能動的な消音システムにとって、全く不適当なもの である。本発明の課題は、当初に述べた形式の消音器をスペースを節約して形成 しかつ幾何学的に簡単な形式で騒音と補償音との逆位相の重畳を可能にすること にある。 この課題は、請求項１の構成要件の組み合わせによって解決される。本発明に よれば、スピーカダイヤフラムが放射開口を半径方向で取り囲んでいる。これに より、補償音と騒音との放射方向がまず第一に互いに平行になって、２つの音場 の音響的中心点が、共通軸線上に位置する。均質な、騒音場との重畳のために適 当な補償音場を発生するための伝達距離は完全に無くなる。このような形式で、 騒音と補償音との有利な重畳は幾何学的に簡単に可能になる。消音器は、従って 構造的に著しく簡単になる。伝達距離の無くなることとスピーカの同心的な配置 により、消音器はスペースを非常に節約して構成される。節約されたスペースは 、スピーカの低周波数の同調のためのスピーカ後方の中空室として利用すること が出来る。これにより、本発明の消音器が、制限されたスペース状態でも使用可 能である。 スピーカと放射開口との間の伝達距離が無くなることは、簡単な伝達機能ひい ては減衰された騒音を受ける制御センサーとスピーカとの間の正確な連結を可能 にしている。この連結の際の作動時間の遅延が著しく減衰するので、スピーカは 変化した騒音レベルに迅速 にかつ正確に応答する。連結は、例えば制御ユニットによって、技術的に従来よ り簡単な手段で実現できる。消音器は、効率を高めると同時に全体的なコスト的 にも有利なものになる。」 請求の範囲 ２７．集束管（３４）の終端フランジには、集束管（３４）によって閉鎖され た内室を軸線方向で覆う音透過性の小孔を有する保護格子（３５）が固定されて いることを特徴とする請求項２６記載の消音器。 ３１．センサーはマイクロホン（３７）であることを特徴とする請求項２８か ら３０までのいずれか１項記載の消音器。 【図８】 【図９】 【図１０】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．騒音源から放射開口（１３）を通って放射される騒音の補償のための能動 的な消音器（１）であって、騒音と補償音との２つの音場が干渉により互いに弱 められるかあるいは打ち消しあうような補償音を放射するためのスピーカ（２） を有する形式のものにおいて、スピーカ（２）の縦軸線が、放射開口（１３）の 中心に対してほぼ同心的に配置されいて、かつスピーカ（２）の、補償音を発生 するスピーカダイヤフラム（４）が、放射開口（１３）を半径方向で取り囲んで いることを特徴とする能動的な消音器。 ２．スピーカ（２）が電気力学的に駆動されるスピーカであることを特徴とす る請求項１記載の消音器。 ３．スピーカ（２）が円錐形スピーカであることを特徴とする請求項２記載の 消音器。 ４．スピーカダイヤフラム（４）が、放射開口（１３）のほぼ平面内に位置し ていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の消音器。 ５．放射開口（１３）は、騒音を案内する音管（１１）、例えば排ガス管の管 開口であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の消音器。 ６．電気力学的のスピーカ（２）の磁石系の構成要素として磁極プレート（６ ）と、リング磁石（８）と磁極心（９）とを有する請求項５項記載の消音器であ って、磁石系が、音管（１１）を半径方向を取り囲んでいて、かつこれに加えて 磁極プレート（６）と磁極心（９）とは、スピーカ（２）の縦軸線に沿って同心 的に孔があけられていることを特徴とする消音器。 ７．スピーカ（２）が音管（１１）を半径方向で間隔をもって取り囲んでいて 、半径方向の間隔によって形成された中間室は閉鎖されていることを特徴とする 請求項１から６までのいずれか１項記載の消音器。 ８．中間室が、断熱性の絶縁層（２９）によって閉鎖されていることを特徴と する請求項７記載の消音器。 ９．スピーカ（２）が音管（１１）を音管（１１）を半径方向で間隔をもって 取り囲んでいる中間管（２７）を間に挿入して取り囲んでいることを特徴とする 請求項６から８までのいずれか１項記載の消音器。 １０．音管（１１）と中間管（１１）との間の半径方向の間隔によって形成さ れた管状通路（２８）が、軸線方向（１０）において、少なくとも磁石系の範囲 で絶縁層（２９）によって取り囲まれていることを特徴とする請求項９項記載の 消音器。 １１．管状通路（２８）が、スピーカ（２）の冷却のための冷却剤によって通 流されていることを特徴とする請求項９または１０記載の消音器。 １２．管状通路（２８）が、軸線方向（１０）において、放射開口（１３）の ところで閉鎖されているこ とを特徴とする請求項１０または１１記載の消音器。 １３．管状通路（２８）が、管状通路（２８）内に挿入された絶縁層（２９） によって閉鎖されていることを特徴とする請求項１２記載の消音器。 １４．中間管（２７）は低音反射管であって、低音反射管の低音反射開口は、 放射開口（１３）を取り囲んでいることを特徴とする請求項９項記載の消音器。 １５．磁石系の磁極心（９）が、冷却剤を通流するための、冷却通路として作 用する孔（１５）を有していることを特徴とする請求項１から１４までのいずれ か１項記載の消音器。 １６．磁極心（９）は、複数の、流体によりに互いに結合された、磁極心（９ ）の円周方向に配置された孔（１５）を有していることを特徴とする請求項１５ 記載の消音器。 １７．スピーカダイヤフラム（４）の固定と心合わせのためのスピーカケージ （５）を有する請求項１から１６までのいずれか１項記載の消音器であって、ス ピーカケージ（５）のケージ縁部（１４）は、音壁（２５）によって取り囲まれ かつ音壁（２５）に固定されていることを特徴とする。 １８．音壁（２５）は、場合により、音管（１１）を貫通案内する切欠き（４ １）を有する閉じたスピーカケーシング（３）の構成部分であることを特徴とす る請求項１７記載の消音器。 １９．音管（１１）は内燃機関の排ガス管であって、かつスピーカケーシング （３）は消音器（１）のケーシングであることを特徴とする請求項１８記載の消 音器。 ２０．音管（１１）は自動車の排ガス管（１９）であって、かつスピーカケー シング（３）は自動車に取り付け可能な消音器（１、１８）のケーシングである ことを特徴とする請求項１９記載の消音器。 ２１．スピーカケーシング（３）の中空室は、少なくとも部分的に吸音性のダ ンパー材料（３０）で充填されていることを特徴とする請求項１８から２０まで のいずれか１項記載の消音器。 ２２．放射開口（１３）は排ガス管の管開口であって、かつ管開口には、管外 套部に音透過する多孔の、排ガス管を音案内方向において延長する前管（３１） が接続されていることを特徴とする請求項１から２１までのいずれか１項記載の 消音器。 ２３．スピーカ（２）のケージ縁部（１４）に、音透過性の小孔を有する保護 格子（３５）が固定されており、保護格子（３５）は、スピーカダイヤフラム（ ４）の前側を覆いかつ中央の、放射開口（１３）を半径方向において取り囲む格 子開口（３６）を有していることを特徴とする請求項１から２２までのいずれか １項記載の消音器。 ２４．保護格子（３５）は、プレート状に一平面内 に位置していることを特徴とする請求項２３記載の消音器。 ２５．スピーカダイヤフラム（４）の前側のケージ縁部（１４）に、放射開口 （１３）に対して同軸的に配置された、騒音と補償音との集束のための集束管（ ３４）が接続されていることを特徴とする請求項１から２４までのいずれか１項 記載の消音器。 ２６．多孔の前管（３１）と集束管（３４）とが音案内方向（１２）において ほぼ同一に整合されていることを特徴とする請求項１から２５までのいずれか１ 項記載の消音器。 ２７．集束管（３４）の終端フランジには、スピーカダイヤフラム（４）の前 側を覆う音透過性の小孔を有する保護格子（３５）が固定されていることを特徴 とする請求項２６記載の消音器。 ２８．補償された騒音を受け取るための少なくとも一つのセンサーは、集束管 （３４）の内部に配置されていることを特徴とする請求項１から２７までのいず れか１項記載の消音器。 ２９．集束管（３４）内部のセンサーは、集束管（３４）の軸線方向（１０） に伸びる管軸線（４３）に関して、半径方向に間隔をおいて配置されていること を特徴とする請求項２８記載の消音器。 ３０．集束管（３４）の管軸線（４３）に関する半径方向の間隔は、集束管（ ３４）の管軸線（４３）と 内壁との間のほぼ０．６倍であることを特徴とする請求項２９記載の消音器。 ３１．センサーはマイクロホン（３７）であることを特徴とする請求項１から ２９までのいずれか１項記載の消音器。 ３２．ケージ縁部（１４）には、回転対称に構成されかつ音非透過性の前室（ ３８）が固定されていて、前室（３８）は、スピーカダイヤフラム（４）の前側 をキャップ形式に覆いかつ中央の、放射開口（１３）を半径方向の間隔をおいて 取り囲んでいる室開口（４０）を有していることを特徴とする請求項１から３１ までのいずれか１項記載の消音器。 ３３．管片（３９）は、前室（３８）の、スピーカ（２）とは軸線方向（１０ ）で反対側の中心に固定されていて、かつ管片（３９）の管壁により、室開口（ ４０）を半径方向で制限していることを特徴とする請求項３２記載の消音器。