JP2006306309A - 車室内音制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車外への騒音がなく、車室内で聞こえる音を効果的に低減しながら特定の車室内領域においてはその音が聞こえるようにして、静粛性とドライバーのドライビングフィールを満足させることが可能な車室内音制御装置を提供する。
【解決手段】 車両１の車室内２に配置され、音を発生させる第１の音発生手段３と、第１の音発生手段３で発生される音と逆位相の音を発生させ、互いの音を干渉させて打ち消しあう消音領域を車室内２に形成させる第２の音発生手段４とを備え、運転席が非消音領域になるように、第１の音発生手段３及び第２の音発生手段４を配置する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、車室内で聞こえる音を効果的に低減しながら特定の車室内領域においてはその音が聞こえるようにする車室内音制御装置に関する。

自動車無などの車両の車室内には、ロードノイズ、風切り音、エンジン音や排気音等の様々な音が侵入してくる。車室内の静粛性を確保するためには、一般に、これら音との侵入経路に吸音材や遮音材を配置して、車室内へ侵入する音のレベルを低くする手法や、車室内で聞こえる音の周波数と逆位相の音を車室内で発生させて、乗員に聞こえないようにする手法がある。例えば特許文献１では、内燃機関の吸気経路と排気経路とを接続管で接続し、この接続管の途中に配置した媒介器内に吸気経路と排気経路とを画成する振動板を設け、この振動板の排気経路側に吸気経路中の吸気脈動の周期と１８０°に近く位相をずらした周期と、吸気脈動の振幅とほぼ同一の振幅とを有する脈動が供給されるように設定した吸気消音装置が記載されている。
特許文献２には、内燃機関の機関負荷情報と機関回転数情報と吸気温度又は排気温度とから、吸気系又は排気系における発生音の逆位相・同音圧の制御音信号を生成し、内燃機関の発生音の伝播経路に制御音信号が入力されることでその信号に応じた制御音を発する発音アクチュエータを配置した電子デバイスを用いた騒音制御装置が記載されている。

実開平５−９６４６３号公報 特開平８−１５８９６６号公報

車両では、車室内に侵入する音を効果的に演出することにより乗員、特にドライバーのドライビングフィールを高める場合がある。例えば、スポーツ性の高い車種においては、排気音やエンジン音が聞こえることは車両の性質上、ドライバーには好まれる傾向にある。このため、車種によっては排気音やエンジン音などを意図的に車室内で聞こえるように設定する場合がある。しかし、ドライバーに心地良い音は、他の乗員に対しては必ずしも心地よい音ではなく、単なる騒音に聞こえる場合もあり、２つの異なる要素を満たすことが要望されている。特許文献１，２に記載のものは、車室内で聞こえる音と逆位相の音を機械的、あるいは電子デバイスを用いて発生させているので、車室内全体の静粛性を高めることには適しているが、特定の車室内領域において特定の音を聞こえるようにすることは難しい。

また、排気音を演出して車室内に聞こえるようする場合、その多くはマフラーを改良して行うことが多く、車室内で心地よく聞こえるようにするには、その音量が大きくなる傾向となり、車外に対する騒音となりかねない。
本発明は、車外への騒音がなく、車室内で聞こえる音を効果的に低減しながら特定の車室内領域においてはその音が聞こえるようにして、静粛性とドライバーのドライビングフィールを満足させることが可能な車室内音制御装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる車室内音制御装置は、車両の車室内に音を発生させる第１の音発生手段と、第１の音発生手段で発生される音と逆位相の音を発生させ、互いに音を干渉させて打ち消しあう消音領域を車室内に形成させる第２の音発生手段とを備えることにより、運転席は、非消音領域となるように、第１及び第２の音発生手段を配置したことを特長としている。

本発明に係る車室内音制御装置では、第１の音発生手段を車室内前方の車幅方向中央部に配置し、第２の音発生手段を第１の音発生手段よりも車室内の助手席側に配置し、消音領域を助手席に形成させることを特徴としている。
本発明に係る車室内音制御装置では、第１の音発生手段を車室内前方の車幅方向略中央部に配置し、第２の音発生手段を車室内の後部座席よりも後方に配置し、消音領域を後部座席に形成させることを特徴としている。
本発明に係る車室内音制御装置では、第１及び第２の音発生手段が、車両に搭載されているエンジンの運転状態に応じてその発生音量が増減されることを特徴としている。
本発明に係る車室内音制御装置では、第１及び第２の音発生手段が、吸気導入側に接続する第１の連通部が設けられ第１の空間部と車室内にそれぞれ連通する第２及び第３の連通部が設けられた第２及第３の空間部を備えたケースと、第１の空間部を２室に仕切るともに、第２の空間部と第３の空間部とを仕切るようにケースに揺動可能に支持され、第１の空間部の圧力変動により揺動する仕切部材とを有することを特徴としている。
本発明に係る車室内音制御装置では、第１及び第２の音発生手段が、車室内で音を発生させるスピーカーであり、このスピーカーから発生する音を制御手段によって制御することを特徴としている。

本発明によれば、車両の車室内に配置した第１の音発生手段と第１の音発生手段で発生される音と逆位相の音を発生させる第２の音発生手段とにより、車室内に第１及び第２の音発生手段から発せられた互いの音を干渉させて打ち消しあう領域を形成させるので、消音領域と非消音領域が車室内に形成される。非消音領域を運転席に形成させるように第１及び第２の音発生手段を配置することによってドライバーに音を聞かせることで、エンジンパワー感、加速感などのドライビングフィーリングを満足させる一方で、消音領域を運転席ではない位置に形成させことで、その他の乗員には静粛性を提供できる。
本発明によれば、第１及び第２の音発生手段が、車両に搭載されているエンジンの運転状態に応じてその発生音量が増減されるので、各音発生手段からの発生音量がエンジンの運転状態に対応した音量となり、消音領域と非消音領域が車室内により安定して形成されるので、車室内で聞こえる音をより確実に効果的に低減しながら運転席においてはその音が確実に聞こえるようにして、静粛性とドライバーのドライビングフィールを満足させることができる。

本発明によれば、第１の音発生手段を車室内前方の車幅方向中央部に配置し、第２の音発生手段を第１の音発生手段よりも車室内の助手席側に配置したので、消音領域が助手席側、非消音領域が運転席側となり、助手席の静粛性とドライバーのドライビングフィールを満足させることができる。

本発明によれば、第１の音発生手段を車室内前方の車幅方向略中央部に配置し、第２の音発生手段を車室内の後部座席よりも後方に配置したので、消音領域が後部座席側、非消音領域が前方座席となり、後部座席の静粛性と前方座席のドライビングフィールを満足させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
図１に示す車室内音制御装置１０は、メカニカルな構成により互いに１８０度異なる位相の音を発生させるものである。車室内音制御装置１０は、車両１の車室内２に配置され、音を発生させる第１の音発生手段３と、車室内２に配置され第１の音発生手段３で発生される音と逆位相の音を発生させる第２の音発生手段４とを備え、車室内２に、第１及び第２の音発生手段３，４から発せられた互いの音を干渉させて打ち消しあう領域５を発生させている。第１の音発生手段３は、車室内前方の車幅方向中央部２ａに配置され、第２の音発生手段４は、第１の音発生手段３よりも車室内２の助手席側６に配置されている。符号２１はハンドルを示す。

本形態において、第１及び第２の音発生手段３，４は、図２，図３に示すように、エンジン７への吸気導入側となる吸気通路８に接続する第１の連通部１１が設けられ第１の空間部１２と前記車室内にそれぞれ連通する第２及び第３の連通部１３，１４が設けられた第２及第３の空間部１５，１６を備えたケース１７と、第１の空間部１２を２室１２Ａ，１２Ｂに仕切るともに、第２の空間部１５と第３の空間部１６とを仕切るようにケース１７に揺動可能に支持された仕切部材としてのパドル１８とを備えている。

図１に示すように、第２の連通部１３の先端１３ａは、車幅方向中央部２ａであって助手席６と運転席９の間に配設され、その開口が助手席６の中央部に向かって配置されている。第３の連通部１４の先端１４ａは、車幅方向中央部２ａの左方（右ハンドルの場合）であって助手席６の左側に配設され、その開口が助手席６の中央に向かって配置されている。本形態では、第２の連通路１３と第３の連通路１４の先端１３ａ，１４ａは、ダッシュパネル２０に設けられている。

ケース１７は、内部に空間を有する２つのケース１７０，１７１を各ケースにそれぞれ形成されたフランジ部１７０Ａ，１７１Ａを接合させて図示しないボルトとナットなどの締結部材で締め付けることで一体化されている。ケース１７０，１７１は樹脂製であって、それぞれの内部空間を２分割するように隔壁１７０Ｂ，１７１Ｂが空間中央部に形成されている。図２は一方のケース１７０側の内部構成を示している。ケース１７１の内部構造もケース１７０と同様とされている。ケース１７０とケース１７１の違いは、ケース１７０には第１の連通部１１と第２の連通路１４が接続され、ケース１７１には第２の連通部１３が接続されている点にある。ケース１７０，１７１の容積は略同一量とされている。

本形態の車室内音制御装置１０では、第１の連通部１１が吸気通路８、詳しくは吸気通路８に設けられた図示しない周知のスロットル弁よりも吸気上流側で吸気通路８と接続しており、エンジン7が始動することで負圧化されるように構成されている。このため、第１の連通路１１及び第１の空間部１２Ａの負圧は、エンジンの運転状態が変化する事で増減するように構成されている。

パドル１８は、金属製もしくは樹脂製の薄い板材で形成されていて、その中央にはパドル１８を横切るように支持軸１８Ｂが溶接などで固定もしくは一体成形されている。支持軸１８Ｂは、ケース１７０，１７１を接合する際に、フランジ部１７０Ａ，１７１Ａに挟み込まれてケース１７の中心に位置されて回動自在に支持される。このため、パドル１８は、第１の空間部１２の圧力が変動することにより空間部１２Ａと空間部１２Ｂの容積を変動するとともに、第２の空間部１５と第３の空間部１６の容積を変動するように構成されている。パドル１８におけるの第１の空間部１２と対向する部位には、空間部１２Ａ,１２Ｂを連通させる穴１８Ａが形成されている。このため、パドル１８は、空間部１２Ａ，１２Ｂの圧力状態に応じて、図３に示すように第２の空間部１５側の容積が第３の空間部１６よりも大きくなる第１作用位置と、図４に示すように第２の空間部１５側の容積が第３の空間部１６よりも小さくなる第２作用位置とを占めるように構成されている。

このような構成の車室内音制御装置１０では、パドル１８が第１の連通部から伝わる音振動によって振動して揺動する際に発する共振周波数とダクトとしての第２及び第３の連通路１３,１４長さで決まる気柱共鳴周波数とをコントロールすることで、エンジン回転上昇時（加速時）にある回転数でエンジン次数(周波数帯)の音圧を上昇させることができる。

エンジン７が始動すると、吸気通路８に吸気音が発生し、第１の連通路１１から伝わる音圧変動によりケース１７の中心にあるパドル１８が揺動される。これにより、第２の連通路13と第３の連通路１４側から車室内２まで音圧変動が伝わり吸気音となって車室内２に侵入する。この侵入する音は、図５（ａ）に示すように、助手席６の乗員Ｐ１には、位相差が１８０度異なる音として伝達されるので、その音は図５（ｂ）に示すように、互いに打ち消しあうように作用する。このため、助手席６周辺が消音領域となり、助手席６の乗員Ｐ1には吸気音が聞こえなくなり、静粛性が確保される。

一方、運転席９側においては、図６（ａ）に示すように、第２の連通路１３と第３の連通路１４の放音部となる先端１３ａ，１４ａまでの距離が、助手席６までの距離と異なるので、運転席９の周辺では、図６（ｂ）に示すように吸気音の位相が互いに打ち消しあうことがない。このため、運転席９の乗員（ドライバー）Ｐ２には吸気音が聞こえるようになり、乗員（ドライバー）Ｐ２の加速感を満足させることができる。つまり、助手席６の静粛性を保ちつつも、運転席９側では力強いドライビングフィールを得ることができる。また、本形態では、排気音を車室内２に取り込んで、加速時のドライビングフィールを得ていないので、排気マフラーによる排気音のチューニングの必要がなく、車外に対する騒音を抑制することができる。

ところで、車室内侵入した吸気音の音圧レベルは、パドル１８の共振周波数と各連通路１３,１４の気柱共鳴周波数でチューニングでき、そのチューニング領域で音圧が上下する。エンジン回転数とスロットル開度の兼ね合いにより、ある回転数領域になると音圧レベルが上昇することから、力強く官能的な加速時のドライビングフィールを得られる。このような効果を出すエンジン回転数については、ケース１７のチューニングを要する。このようなケース１７のチューニングの効果が主に発揮されるのは、加速時が多く、定常走行・減速時の効果が薄くなる。
（第２の実施形態）
図７に示す車室内音制御装置３０は、電子デバイスにより互いに１８０度異なる位相の音を発生させるものである。車室内音制御装置３０は、車両１の車室内２に配置され、音を発生させる第１の音発生手段としてのスピーカー３１、車室内２に配置されスピーカー３１で発生される音と逆位相の音を発生させる第２の音発生手段４としてのスピーカー３２を備え、車室内２にスピーカー３１及び３２から発せられた互いの音を干渉させて打ち消しあう領域３５を発生させている。スピーカー３１は、車室内前方の車幅方向中央部２ａのダッシュパネル２０に配置され、スピーカー３２は、スピーカー３１よりも車室内２の助手席側６のダッシュパネル２０にそれぞれ配置されている。各スピーカー３１，３２は増幅部としてのアンプ３６に接続されている。このアンプ３６は、制御手段３７と接続されている。制御手段３７は、周知のコンピュータで構成されていて、アンプ３６の出力をエンジン７の運転状態に応じて増減するように制御している。エンジン７の運転状態は、例えばエンジン回転数を検出する手段としてのエンジン回転数検出手段としてのセンサ３８からの信号で判断している。制御手段37は、エンジン７が始動すると、エンジン回転数に応じた出力量の、互いに１８０度位相野となる音をスピーカー３１，３２から発するようにアンプ３６を制御している。

エンジン７が始動すると、スピーカー３１，３２からは、助手席６の乗員Ｐ1に向かって位相差が１８０度異なる音がそれぞれ発せられる。このときの音は、図５（ｂ）に示すように、互いに打ち消しあうように作用する。このため、助手席６周辺が消音領域３５となり、助手席６の乗員Ｐ１には吸気音が聞こえなくなり、静粛性が確保される。

一方、運転席９側においては、スピーカー３１，３２からの距離が、助手席６側とは異なっているので、運転席９の周辺では、図６（ｂ）に示すようにスピーカー３１，３２から発せられた音の位相が互いに打ち消しあうことがない。このため、運転席９の乗員（ドライバー）Ｐ２にはスピーカー３１，３２の何れかの音が聞こえるようになり、乗員（ドライバー）Ｐ２の加速感を満足させることができる。つまり、助手席６の静粛性を保ちつつも、運転席９側では力強いドライビングフィールを得ることができる。また、本形態では、排気音を車室内２に取り込んで加速時のドライビングフィールを得ていないので、排気マフラーによる排気音のチューニングの必要がなく、車外に対する騒音を抑制することができる。

なお、第１の実施形態及び第２の実施形態では右ハンドルの場合を説明し、第２の音発生手段を左方に配置するとしたが、左ハンドルの車両の場合は第２の音発生手段を右方に配置する構成、すなわち助手席６側に配置すればよい。

第１の実施形態及び第２の実施形態において、車室内音制御装置１０，３０は、車室内２の助手席６の近傍に消音領域５，３５を形成し、運転席９側に非消音領域を形成するように、すなわち、車室内２の車幅方向における音制御を行うように車両１に搭載配置したがこのような形態に限定するものではない。

例えば、図８に示すように、車室内２の車両前方側の座席６，９と、これら座席６，９よりも車室内２において後方に位置する後部座席５０という、車室内２の前後方向における音制御を行うように、車両１に搭載配置してもよい。図８は、車室内音制御装置３０の構成を適用したものである。この形態では、第１の音発生手段となるスピーカー３１を車室内前方の車幅方向略中央部となる助手席６とト転席９との間に配置されたセンターコンソール５１に配置し、第２の音発生手段としてのスピーカー３２を車室内２の後部座席５０よりも後方で、ヘッドレスト５０ａ，５０ｂの間に配置している。

このような構成にすると、エンジン７が始動してスピーカー３１，３２から音が発生すると、後部座席５０の乗員Ｐ３，Ｐ４に向かって位相差が１８０度異なる音がそれぞれ発せられる。このときの音は、図５（ｂ）に示すように、互いに打ち消しあうように作用する。このため、後部座席５０周辺が消音領域３５となり、後部座席５０の乗員Ｐ３，Ｐ４には音が聞こえなくなり、静粛性が確保される。

運転席９及び助手席６側においては、スピーカー３１，３２からの距離が、助手席６側とは異なっているので、運転席９の周辺では、図６（ｂ）に示すようにスピーカー３１，３２から発せられた音の位相が互いに打ち消しあうことがない。このため、運転席９及び助手席６の乗員Ｐ１，Ｐ２にはスピーカー３１，３２の何れかの音が聞こえるようになり、乗員（ドライバー）Ｐ２の加速感を満足させることができる。つまり、後部座席５０の静粛性を保ちつつも、運転席９や助手席６などの前方座席側では力強いドライビングフィールを得ることができる。また、本形態では、排気音を車室内２に取り込んで加速時のドライビングフィールを得ていないので、排気マフラーによる排気音のチューニングの必要がなく、車外に対する騒音を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態が適用された車両と車室内音制御装置の概略構成を示す平面視図である。 第１の実施形態の構成であるケースの一部と仕切部材の構成を示す分解斜視図である。 仕切部材の揺動とそれにより発生する周波数の関係を示す拡大図である。 仕切部材の揺動とそれにより発生する周波数が逆転した関係を示す拡大図である。 第１の実施形態による助手席側での消音作用を示す平面視図である。 第１の実施形態による運転席側での音波作用を示す平面視図である。である。 本発明の第２の実施形態が適用された車両と車室内音制御装置の概略構成を示す平面視図である。 本発明の第３の実施形態が適用された車両と車室内音制御装置の概略構成を示す平面視図である。

符号の説明

１ 車両
２ 車室内
２ａ 車幅方向中央部
３ 第１の音発生手段
４ 第２の音発生手段
６ 助手席
７ エンジン
８ 吸気導入側
１０ 車室内音制御装置
１１ 第１の連通部
１２ 第１の空間部
１３ 第２の連通部
１４ 第３の連通部
１５ 第２の空間部
１６ 第３の空間部
１７ ケース
１８ 仕切部材
３０ 車室内音制御装置
３１，３２ スピーカー
３７ 制御手段
５０ 後部座席

Claims (6)

1. 車両の車室内に音を発生させる第１の音発生手段と、
   前記第１の音発生手段で発生される音と逆位相の音を発生させ、互いの音を干渉させて打ち消しあう消音領域を車室内に形成させる第２の音発生手段とを備えることにより、
   運転席は、非消音領域となるように、前記第１及び第２の音発生手段を配置したことを特長とする車室内音制御装置。
2. 請求項１記載の車室内音制御装置において、
   前記第１の音発生手段は、車室内前方の車幅方向中央部に配置し、
   前記第２の音発生手段は、前記第１の音発生手段よりも前記車室内の助手席側に配置し、
   前記消音領域を前記助手席に形成させることを特徴とする車室内音制御装置。
3. 請求項１記載の車室内音制御装置において、
   前記第１の音発生手段は、車室内前方の車幅方向略中央部に配置し、
   前記第２の音発生手段は前記車室内の後部座席よりも後方に配置し、
   前記消音領域を前記後部座席に形成させることを特徴とする車室内音制御装置。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載の車室内音制御装置において、
   第１及び第２の音発生手段は、前記車両に搭載されているエンジンの運転状態に応じてその発生音量が増減されることを特徴とする車室内音制御装置。
5. 請求項１ないし４の何れかに記載の車室内騒音抑制装置において、
   第１及び第２の音発生手段は、
   吸気導入側に接続する第１の連通部が設けられ第１の空間部と前記車室内にそれぞれ連通する第２及び第３の連通部が設けられた第２及第３の空間部を備えたケースと、
   第１の空間部を２室に仕切るともに、第２の空間部と第３の空間部とを仕切るように前記ケースに揺動可能に支持され、第１の空間部の圧力変動により揺動する仕切部材とを有することを特徴とする車室内音制御装置。
6. 請求項１ないし４の何れかに記載の車室内騒音抑制装置において、
   第１及び第２の音発生手段は、前記車室内で音を発生させるスピーカーであり、
   各スピーカーから発生する音が制御手段によって制御されることを特徴とする車室内音制御装置。
   

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