JP2006345129A - 車両のパワートレーン音導入構造 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の周波数成分を効果的に導入する車両のパワートレーン音導入構造を提供する。
【解決手段】車両１のパワートレーン音導入構造を、エンジン２１０を含む車両１のパワートレーン２００の一部に固定され、エンジン２１０の吸気管路２２０内と隔離された空間部を有し、その少なくとも一部にパワートレーン２００が発生する振動によって共振する振動面部３１２が設けられた容器状の共鳴器３１０と、一方の端部を共鳴器３１０に接続され、他方の端部を車両１の車室１１０内に配置された管路とを備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のパワートレーンに起因して発生する音を車室内に導入するパワートレーン音導入構造に関するものである。

乗用車等の車両は、ユーザの嗜好に対応するため、エンジン等のパワートレーンが発生する音を搭乗者に聴こえやすくして、スポーティさや高性能感を演出するものが知られている。
例えば、車両は、エンジンの吸気管路の面積や形状を変化させて吸気音を変化させる吸気音可変手段を備え、加速時に吸気音がエンジン回転数の上昇に応じて増加するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。
また、車両は、一方の端部をエンジンの吸気管路に接続され、他方の端部が車室内に連通して形成された吸気音導入通路を備え、加速時等にエンジンの吸気音を積極的に車室内に導入するものが知られている（例えば、特許文献２）。
特開平１−１９０９５７号公報 特開２０００−４５８９５号公報

しかし、エンジンの吸気音やシリンダ内の爆発等に伴う振動音は広範な周波数帯域を有する一方、車室内における演出に効果的な周波数帯域は、例えば２５０Ｈｚ近傍等の特定のものに限られることから、上述した従来技術のようにインテークダクト等の吸気系が発生する音を車室内にそのまま導入した場合、不要な周波数成分が含まれることによって、単なる騒音という印象をユーザに与えるおそれがあった。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、特定の周波数成分を効果的に導入する車両のパワートレーン音導入構造を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、エンジンを含む車両のパワートレーンの一部に固定され、前記エンジンの吸気管路内と隔離された空間部を有し、その少なくとも一部に前記パワートレーンが発生する振動によって共振する振動面部が設けられた容器状の共鳴器と、一方の端部を前記共鳴器に接続され、他方の端部を前記車両の車室内に配置された管路とを備える車両のパワートレーン音導入構造である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両のパワートレーン音導入構造において、前記管路は、その両端部間の長さが、前記共鳴器の前記振動面部の固有振動数に相当する音波の波長をλとしたときに、λ／２を整数倍した長さと略等しいことを特徴とする車両のパワートレーン音導入構造である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両のパワートレーン音導入構造において、前記管路は、少なくとも一部が可撓性を有する材料によって形成されることを特徴とする車両のパワートレーン音導入構造である。

本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
（１）パワートレーンの一部に固定され、その振動によって共振する振動面部を有する共鳴器を備えることによって、車両の運転時に振動面部の固有振動数に相当する周波数の音が発生するが、共鳴器の形状、構造、材質等を変更することによって、振動面部の固有振動数を変更し、共鳴器において発生する音の周波数特性等を適宜チューニングすることができる。
また、共鳴器は、エンジンの吸気管路内と隔離された構成としたことによって、エンジンの吸気効率等を配慮することなく音響特性のチューニングをすることができるとともに、パワートレーンに対する固定箇所の制約が減るから、設計上の自由度を向上することができる。
このようにして発生した音を、管路を介して車室内に伝達させることによって、特定の周波数成分のパワートレーン音を効果的に導入することができる。
（２）管路の両端部の長さを、共鳴器の振動面部の固有振動数に相当する音波の波長をλとしたときに、λ／２を整数倍した長さと略等しくしたことによって、管路内の気柱共鳴の振幅が大きくなる腹の部分を車室内側の端部と略一致させることができ、車室内に導入される音の音圧を増大させることができる。
（３）管路の少なくとも一部を、可撓性を有する材料によって形成することによって、エンジンマウント、トランスミッションマウント等の弾性変形に起因するパワートレーンの車体に対する変位を吸収することができる。

本発明は、特定の周波数成分を効果的に導入する車両のパワートレーン音導入構造を提供するという課題を、エンジン本体にそのインテークシステムと独立して設けられ、エンジン等の振動によって共振する面部を有する共鳴器を固定するとともに、一方の端部が共鳴器に接続され、他方の端部がトーボードに形成した開口を介して車室内に挿入されたフレキシブルホースを設けることによって解決する。

以下、本発明を適用したパワートレーン音導入構造の実施例について説明する。
図１及び図２は、本実施例のパワートレーン音導入構造の構成を示す概略図であって、それぞれ車両の側面側及び上方から見た状態を示す図である。

車両１は、例えばセダン型やステーションワゴン型の乗用車であって、キャビン（車室）１１０と、エンジンルーム１５０と、パワートレーン２００と、パワートレーン音導入部３００とを備えている。
キャビン１１０は、搭乗者等が収容される居室であって、トーボード１１１、バルクヘッド１１２、フロアパネル１１３、フロアトンネル１１４を備えている。また、キャビン１１０は、その内部に、ダッシュボード１１５、ステアリングシャフト１１６、ステアリングサポートビーム１１７を備えている。

トーボード１１１は、キャビン１１０の前端部に設けられ、キャビン１１０とエンジンルーム１５０とを区画する隔壁であって、前席搭乗者の足元及びその上部に相当する位置に設けられている。また、トーボード１１１のキャビン１１０内側の面部には、部分的に遮音材（インシュレータ）１１１ａが貼付されている。

トーボード１１１は、その一部に後述するパワートレーン音導入部３００のフレキシブルホース３２０が挿入される開口１１１ｂが形成されている。開口１１１ｂは、キャビン１１０内側から見て、ダッシュボード１１５の内側でありかつステアリングサポートビーム１１７の下側の領域に配置されている。また、上述したインシュレータ１１１ａは、開口１１１ｂの周辺部を避けて配置されている。

バルクヘッド１１２は、トーボード１１１の上部からエンジンルーム１５０内側に突き出して設けられ、上部が開口したトレー状の部材であって、その内部に図示しないワイパモータ等を収容する空間部を備えている。
フロアパネル１１３は、キャビン１１０の床面部であって、トーボード１１１の下端部から車両１の後方側へ延在し、トーボード１１１に対して連続して形成されている。
フロアトンネル１１４は、フロアパネル１１３の車幅方向における中央部を車内側（上方側）に凹ませて、車両１の前後方向に延在して形成されている。フロアトンネル１１４は、その内部に形成される空間部に、後述するトランスミッション２３０の後部、図示しないプロペラシャフト、エキゾーストパイプ等を収容するものである。
上述したトーボード１１１、バルクヘッド１１２、フロアパネル１１３、フロアトンネル１１４は、それぞれ例えば鋼板をプレス加工して形成され、車体モノコックの一部を構成するものである。

ダッシュボード１１５は、トーボード１１１のキャビン１１０内側に備えられ、図示しない空調装置、計器類、オーディオ機器、ＳＲＳ助手席エアバッグ等を収容するものであって、その上端部は、フロントガラスの下端部に沿って形成され、下端部側は車室内側に開口している。
ステアリングシャフト１１６は、ステアリングホイールと図示しないステアリングギアボックスとを接続する回転部材であって、その一部が上述したダッシュボード１１５内に配置されている。
ステアリングサポートビーム１１７は、ダッシュボード１１５内に設けられ、車幅方向に延在して配置された梁状の構造部材であって、ステアリングシャフト１１６を収容する図示しないステアリングコラム等を支持するものである。

エンジンルーム１５０は、キャビン１１０に対して車両１の前方側に設けられ、パワートレーン２００が収容される空間部を備えている。

パワートレーン２００は、エンジン本体２１０と、インテークシステム２２０と、トランスミッション２３０とを備えている。このパワートレーン２００は、車体側への振動伝搬を低減するため、例えばゴム等の弾性材を有する図示しないエンジンマウント、トランスミッションマウント等を介して車体に支持されている。
エンジン本体２１０は、例えば４ストロークのガソリンエンジンであって、例えば水平対向４気筒の自然吸気エンジンであるが、エンジンの形式はこれに限らず、その運転時に燃焼室内での爆発、吸気脈動、排気脈動、その他の機械的振動等によって周期的な振動を発生するものであればよい。

インテークシステム（吸気管路）２２０は、インテークダクト２２１、レゾネータ２２２、エアクリーナケース２２３、サイドブランチ２２４、チャンバ２２５、スロットルボディ２２６、インテークマニホールド２２７を備えている。

インテークダクト２２１は、外気からエンジン本体２１０の燃焼に用いられる空気（新気）を取り込むものであって、その一方の端部に外気に開放された吸気口を備え、他方の端部は、エアクリーナケース２２３に接続され、その内部に連通している。
レゾネータ２２２は、インテークダクト２２１の側壁部に形成された図示しない開口部に接続された容器状の部材であって、吸気脈動に起因するインテークダクト２２１内の圧力変動を加振源とするヘルムホルツ共鳴室として機能し、吸気音のチューニングに用いられるものである。

エアクリーナケース２２３は、容器状に形成され、その内部にインテークダクト２２１から導入された空気中に含まれる微細なダスト等を濾過する図示しないエアクリーナエレメントが収容されている。
ブランチ管２２４は、エアクリーナケース２２３から出た空気をチャンバ２２５に導入する吸気管路から分岐して設けられ、その先端部を閉塞された管路であって、その内部に発生する気柱共鳴を利用して吸気音のチューニングに用いられるものである。

チャンバ２２５は、エアクリーナケース２２３とスロットルボディ２２６との間に設けられ、例えば樹脂等の材料によって容器状に形成された共鳴室であって、公知の共鳴過給効果を発揮することによって、エンジン本体２１０の出力を向上するものである。チャンバ２２５は、エンジン本体２１０の上部であってかつキャビン１１０のトーボード１１１の前部に配置され、図示しないステーを介してエンジン本体２１０に固定されている。

スロットルボディ２２６は、チャンバ２２５とインテークマニホールド２２７との間に備えられ、図示しないスロットルペダル等の操作部に入力された操作に応じて、エンジン本体２１０の吸気量を制限する図示しないスロットルバルブを収容するものである。
インテークマニホールド２２７は、スロットルボディ２２６の下流側に接続され、エンジン本体２１０の図示しない各気筒の吸気ポートにそれぞれ接続された分岐管を備えている。

トランスミッション２３０は、エンジン本体２１０の後方側に図示しない複数のボルトによってリジットに結合され、エンジン本体２１０の回転出力を減速又は増速する変速部、変速部の出力を前後輪側に分配するトランスファ部、トランスファ部の回転出力を左右前輪のドライブシャフトに伝達するフロントデファレンシャル部を、例えば鋳造鋼によって形成されたケース内に収容したものである。

パワートレーン音導入部３００は、共鳴器３１０と、フレキシブルホース３２０とを備えている。
共鳴器３１０は、例えばＰＰ等の樹脂材料を用いたインジェクション成形や、板金加工等によって容器状に形成され、エンジン本体２１０の例えばシリンダブロック又はシリンダヘッドの上面部に対して図示しないステーを介してリジットに固定されている。共鳴器３１０は、図２に示すように、例えば、エンジン本体２１０の左側シリンダヘッド部の上部に隣接して配置されている。

図３は、共鳴器３１０の外観斜視図である。共鳴器３１０は、略直方体状に形成され、車両１の後方側の面部には、フレキシブルホース３２０が接続される開口を有する接続部３１１が形成されている。
また、共鳴器３１０は、その車両１の側方側の面部３１２が、キャビン１１０内へ積極的に導入すべき周波数と略同じ固有振動数を有し、パワートレーン２００が発生する振動によって共振する振動面部となっている。
このような周波数は、例えばユーザに車両１の高性能感を訴求する演出効果を考慮して設定されるものであり、例えば、２５０Ｈｚ近傍に設定され、上述した面部３１２は、このような固有振動数が得られるようにその材質、剛性、容量、形状、サイズ等を適宜チューニングされる。

フレキシブルホース３２０は、例えばゴム系材料等の可撓性を有する材料によって円管状に形成された管路である。フレキシブルホース３２０は、車両１の略前後方向に延在し、その車両前方側の端部が共鳴器３１０の接続部３１１と接続されるとともに、車両後方側の端部がトーボード１１１の開口１１１ｂを介してキャビン１１０内に挿入されている。

フレキシブルホース３２０は、共鳴器３１０側の端部においては、接続部３１１の開口を介して共鳴器３１０内に連通している。また、フレキシブルホース３２０は、キャビン１１０内側の端部開口を介してキャビン１１０内と連通している。このフレキシブルホース３２０のキャビン１１０内側の端部は、ダッシュボード１１５の内部に配置されている。
ここで、フレキシブルホース３２０の両端部管の管路に沿った長さは、周波数が約２５０Ｈｚの音波の波長をλとした場合に、λ／２の整数倍と略同じに設定されている。
また、フレキシブルホース３２０は、周波数が約２５０Ｈｚ近傍の音の伝搬減衰が小さくなるようにその材質、剛性、内径等のチューニングがなされている。

次に、本実施例のパワートレーン音導入構造の動作について説明する。
エンジン本体２１０は、その運転時に、燃焼室内での爆発、吸気脈動、排気脈動、その他の機械的振動等の振動が発生する。このような振動は、例えばクランクシャフトの回転毎に発生する１次成分から、その倍数の周波数を有する高次成分までを含む広範な周波数分布を有し、また、この周波数分布は、エンジン本体２１０の回転数に応じて変化する。

エンジン本体２１０の振動は、ステーを介して共鳴器３１０に伝達され、これによって共鳴器３１０は加振される。共鳴器３１０が加振されると、面部３１２が共振することによって、その固有振動数である２５０Ｈｚ近傍の周波数成分が相対的に強調される。
このようにして２５０Ｈｚ近傍の周波数成分が強調された振動によって生じた音（パワートレーン音）は、フレキシブルホース３２０を介してキャビン１１０側に伝搬し、フレキシブルホース３２０のキャビン１１０内側の開口端からキャビン１１０内に導入される。

このとき、フレキシブルホース３２０は、その内部において気柱共鳴が生じているが、その定在波の節（振幅が小さい箇所）、腹（振幅が大きい箇所）の位置に着目すると、フレキシブルホース３２０の両端部間の管路長は、上述したようにλ／２の整数倍と略同じであるから、その共鳴器３１０側の端部に腹が存在する場合には、キャビン１１０内側の端部付近にも腹が存在することになる。

以上のように、本実施例によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）エンジン本体２１０に、キャビン１１０内に導入すべき周波数である約２５０Ｈｚの固有振動数を有する面部３１２を有する共鳴器３１０を固定し、パワートレーン２００が発生する振動によって加振することによって、広範な周波数帯域を有するパワートレーン２００の振動から、２５０Ｈｚ近傍の周波数成分を抽出して強調することができる。
そして、一方の端部が共鳴器３１０に接続され、他方の端部がキャビン１１０内に挿入されたフレキシブルホース３２０を設けることによって、導入すべき特定の周波数成分が強調された音を、キャビン１１０内に効果的に導入することができる。このようなパワートレーン音は、エンジンの回転数に応じて変化するため、エンジンの回転に同期した音を演出することができる。
また、共鳴器３１０は、インテークシステム２２０とは独立して設けられているから、エンジン本体２１０の吸気効率等を考慮することなくその音響特性のチューニングを行うことができ、設計上の自由度が向上する。
（２）フレキシブルホース３２０が共鳴器３１０内及びキャビン１１０内にそれぞれ連通した構成としたから、パワートレーン２００が発生する音をより効果的にキャビン１１０内に導入することができる。また、フレキシブルホース３２０が共鳴器３１０、キャビン１１０とそれぞれ連通する部分の位置や構造を変更することによって、音響特性のチューニングを行うことができる。
（３）フレキシブルホース３２０は、その管路長が導入すべき周波数である約２５０Ｈｚの音波の波長をλとしたときに、λ／２の整数倍としたことによって、その内部で生ずる気柱共鳴の腹の部分をキャビン１１０内側の端部と略一致させることができ、キャビン１１０内に導入される音圧を増大させることができる。
（４）フレキシブルホース３２０を可撓性を有する材料を用いて形成することによって、エンジンマウント、トランスミッションマウントの弾性変形に起因するパワートレーン２００の車体に対する変位を吸収することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）実施例は、共鳴器をエンジン本体に固定し、その振動によって加振しているが、これに限らず、共鳴器はエンジンの運転に起因して振動する他の部分に固定するようにしてもよい。このような固定箇所は、車室内に導入すべき音の周波数を含む振動が発生する箇所であればよく、例えば、共鳴器をトランスミッションやインテークシステム、エキゾーストシステム等に固定し、これらの振動によって加振するようにしてもよい。
（２）実施例は、管路（フレキシブルホース）を例えば１本備えるものであったが、複数の管路を備えてもよく、この場合、各管路間で長さ、内径、材質、構造等を異ならせることによって、異なった周波数特性としてもよい。また、共鳴器を複数備えた構成としてもよい。
（３）実施例は、管路をその全長にわたって可撓性を有する材料によって形成しているが、管路の一部のみを可撓性を有する材料によって形成してもよい。
（４）実施例におけるエンジンは、４ストローク４気筒のガソリンエンジンであるが、例えば、ＣＮＧ、メタノール、水素等の代替燃料を用いるエンジンや、ディーゼルエンジンであってもよい。さらに、シリンダの気筒数や配列もこれに限定されず、また、ヴァンケル式ロータリエンジン等のレシプロエンジン以外のエンジンであってもよい。

本発明を適用したパワートレーン音導入構造の実施例の構成を示す概略図であって、車両の側方側から見た状態を示す図である。 図１のパワートレーン音導入構造の構成を示す概略図であって、車両の上方から見た状態を示す図である。 図１のパワートレーン音導入構造における共鳴器の外観斜視図である。

符号の説明

１ 車両
１１０ キャビン
１１１ トーボード
１１１ｂ 開口
１１５ ダッシュボード
１５０ エンジンルーム
２００ パワートレーン
２１０ エンジン本体
２２０ インテークシステム
３００ パワートレーン音導入部
３１０ 共鳴器
３１２ 面部
３２０ フレキシブルホース

Claims (3)

1. エンジンを含む車両のパワートレーンの一部に固定され、前記エンジンの吸気管路内と隔離された空間部を有し、その少なくとも一部に前記パワートレーンが発生する振動によって共振する振動面部が設けられた容器状の共鳴器と、
   一方の端部を前記共鳴器に接続され、他方の端部を前記車両の車室内に配置された管路と
   を備える車両のパワートレーン音導入構造。
2. 請求項１に記載の車両のパワートレーン音導入構造において、
   前記管路は、その両端部間の長さが、前記共鳴器の前記振動面部の固有振動数に相当する音波の波長をλとしたときに、λ／２を整数倍した長さと略等しいこと
   を特徴とする車両のパワートレーン音導入構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両のパワートレーン音導入構造において、
   前記管路は、少なくとも一部が可撓性を有する材料によって形成されること
   を特徴とする車両のパワートレーン音導入構造。
   
   
   

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