JP2007216863A - 自動車の吸音構造 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に実施することができ、しかも効率よくロードノイズを吸収すること。
【解決手段】車体２との間で、車室３外に吸音空間Ｓ１を形成する板材１０を設ける。吸音空間Ｓ１内に配置される吸音材５０を設ける。板材１０は、少なくともその外郭の一部に沿い、車体２に対して固定される固定部１１と、固定部１１と連続する部位であって、低周波の波動によって微振動可能な可撓性を有する振動部１２とを有する。吸音材５０は、振動部１２に面した位置に配置されている。
【選択図】図１１

Description

本発明は自動車の吸音構造に関し、特に、自動車の走行中における車室への騒音の伝播を吸音材で低減する自動車の吸音構造に関する。

従来、自動車の走行中に生じる騒音が車室に伝播するのを緩和するために、自動車には、種々の吸音対策が講じられてきた。その方策のひとつとして、車両のルーフ（屋根）部の構造を工夫することによって騒音の抑制を図るものが知られている。例えば特許文献１には、ルーフに吸音材と反射板とを交互に設置することにより、高周波域（８００Ｈｚを超える周波数域）の吸音性能に優れた吸音材を用いながらも低周波域の吸音性能を向上し、２５０Ｈｚ付近のロードノイズを低減するルーフ構造が示されている。また、吸音材として、特許文献２には、５００Ｈｚ以下の低周波領域の騒音を吸収する吸音材が開示されている。なお、本明細書では、吸音材の吸音性能を評価するに当たり、吸音材の剛性をヤング率で評価している。ヤング率は、非特許文献１〜３に開示されている技術に基づいて計測した数値である。その方法では、試験材料を棒状に加工し、一端を加振器に取り付けてつり下げ、両端にピックアップを設けて振動加速度を測定し、測定された振動加速度から伝達関数を求めてヤング率を演算する。加振器は、パワーアンプを介してサウンドカードに接続されている。他方、各ピックアップは、チャージアンプを介して前記サウンドカードに接続されている。サウンドカードは、コンピュータに接続されている。コンピュータには、サウンドカードの出力（振動加速度）に基づいて、伝達関数を求め、得られた伝達関数からヤング率を演算するプログラムがインストールされている。
特開２００５−２４７２６７号公報 特開２００１−３０６０８０号公報 中川博 「音響材料について（２）」（Ｏｎｌｉｎｅ）インターネット＜ＵＲＬ：http://www.noe.jp/news/21/21meca2.html＞ L.Kelders, W.Lauriks, etc. "Experimental Study of the Dynamic Elastic Moduli of Porous Materials", 11th International FASE Symposium, pp15-17 T.Pritz, etc. "Transfer Function Method for Investigating the Complex Mudulous of Acoustic Materials: Rod-Like Specimen", Journal of Sound and Vibration (1982) 81 (3) ,pp359-376

ところで、ロードノイズと呼称される騒音は、比較的でこぼこな道を車両が走行している際に、車室の空気に伝播する８０〜８００Ｈｚの音である。そのようなロードノイズを効率よく吸収するに当たり、特許文献１に記載された発明では、ロードノイズに基づく粒子速度が高速となる部位に反射部を設けているので、比較的効果的にロードノイズの解消に寄与するものの、前記粒子速度の分布が高速となる部位を車種毎に特定する必要があり、実施が困難であった。

また、特許文献２では、特定周波数を吸収する繊維材を採用しているが、現実には、そのような特定周波数を効率的に吸収する繊維材を製造することは困難であり、実施されるに至っていない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、容易に実施することができ、しかも効率よくロードノイズを吸収することのできる自動車の吸音構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は、車体に設けられる吸音材を備えた自動車の吸音構造において、前記車体の所定部位に沿った輪郭を有し、且つ前記車体との間で車室外に吸音空間を形成する板材を設け、前記板材は、少なくともその外郭の一部に沿い、車体に対して固定される固定部と、固定部と連続する部位であって、低周波の波動によって微振動可能な可撓性を有する振動部とを有し、前記吸音材は、前記吸音空間内の当該振動部に面した位置に配置されていることを特徴とする自動車の吸音構造である。この態様では、板材が、車体に対し、その所定部位の輪郭に沿って固定されるとともに、固定された板材が、車体との間で、当該車体の車室の外側に吸音空間を形成する。そして、この吸音空間が形成されることにより、車室に伝播する低周波の騒音による粒子速度が、当該吸収空間内において、板材に沿って波形に分布することになる。これは、本件発明者が鋭意研究の結果、見出した現象であり、このような粒子速度の分布の変化により、低周波の騒音を吸音空間内に配置された吸音材によって効果的に防止することが可能になる。しかも、板材のうち、吸音材に対向する部位は、比較的低周波の騒音によって振動する振動部として構成されている。この振動部を構成することにより、前記吸音空間内に分布する粒子速度が増大することも本件発明者の研究により見出された。このため、低周波の騒音を振動部に面して配置された吸音材によって効果的に防止することが可能になる。本発明において、「板材が車体に固定される」とは、車体、特にボディシェルに直接固定される場合を含む他、他の部材（例えばインナパネル）を介して間接的に固定される場合をも含む概念である。また、「低周波の波動」とは、ロードノイズに対応した周波数の波動であり、例えば、約１Ｈｚから約８００Ｈｚの範囲のものである。

好ましい態様において、前記吸音材は、板材に対して直交する方向に沿って並ぶ繊維材を含んでいる。この態様では、吸音空間内において、板材沿いに分布する粒子速度を効果的に低減することが可能になる。すなわち吸音効果は、粒子速度の腹の部分に生じるエネルギーを吸収することが効果的であるが、本件発明者が鋭意研究の結果、波形に分布した粒子速度の振幅方向に沿って吸音材を配置することにより、粒子速度のエネルギー吸収効果が高まることが見出された。従って、板材に対して直交する方向に沿って並ぶ繊維材を吸音材に設けることにより、板材に沿うように分布が変化した粒子速度が効果的に低減し、吸音効果が高くなるという利点がある。

好ましい態様において、前記板材の少なくとも振動部は、当該板材の面に沿って配向された繊維材で形成されている。この態様では、高周波の騒音によって粒子速度が分布する方向に対して、振動部を直交させることになるので、振動部による高周波の騒音抑制効果も奏することが可能になる。

好ましい態様において、前記板材の振動部は、少なくとも固定部の面密度と同等以上の面密度に設定されている。この態様では、高周波の騒音を板材自身によって吸収する性能をも高めることが可能となる。

好ましい態様において、前記固定部は、板材の全周にわたって形成されているものである。

好ましい態様において、前記固定部は、当該板材に固定される補機類が配置される部位に形成されている、前記可撓部よりも剛性の高いものである。この態様では、固定部が高い剛性を有しているので、補機類の取付強度が向上する。また、固定部の剛性を高めることにより、振動部の可撓性を相対的高めることができ、より大きな低周波の波動による振動や騒音を防止することが可能になる。「補機類」は、板材の態様に応じて種々のものが例示される。例えば、板材がドアモジュールの場合、ウィンドレギュレータ、ドアスピーカー等がある。また、板材がドアトリムの場合、ドアインサイドハンドル、グリップハンドル、ウィンド操作部材（例えばパワーウィンドスイッチ、手動式回転ハンドル）等がある。さらに、板材がルーフトリムの場合、当該ルーフトリムに固定されるルームミラー、サンバイザ、スイッチ、ルームランプ、アシストグリップ等がある。加えて、板材がアンダーカバーの場合、種々のダクト等がある。例えば、エンジンアンダカバーの場合、排気管やマフラー、エンジンルーム内の熱気を排出する排出ダクト等がある。

前記固定部が当該板材に固定される補機類が配置される部位に形成されている、前記可撓部よりも剛性の高い態様において、前記板材は、車室の天井面を内装するルーフトリムであり、このルーフトリムの厚みを、８００Ｈｚを超える比較的高周波の騒音を吸収可能な厚みに設定されるとともに、前記振動部の前記吸音空間側には、車室側に窪んで吸音材を収容する凹部が形成されている。この態様では、充分な厚みを持たせることにより、ルーフトリム自身に高周波の騒音をも吸収させる機能を持たせることができるとともに、吸音材を配置しにくい箇所にも比較的厚みのある吸音材を配置し、振動部の振動によって面方向沿いに分布する低周波の粒子速度を効果的に吸収することが可能になる。

好ましい態様において、前記ルーフトリムは、前記凹部が、圧縮成型によって形成された成型品である。この態様では、振動部の面密度（質量）を固定部と同等に維持した状態で凹部を形成することができるので、凹部を形成しているにも拘わらず、高周波の騒音に対しても振動部自身による高い吸音性能を良好に発揮することが可能になる。

以上説明したように、本発明は、振動部を設けることによって、低周波の波動が生じた際、その粒子速度の分布を吸音材に沿わせて吸収させることができるので、実施される車種に拘わらず、ロードノイズ等の吸収を容易且つ効率的にという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１は本発明の実施の一形態に係る自動車の吸音構造を採用した自動車１の平面図であり、図２は図１の断面略図である。

各図を参照して、本実施形態に係る自動車の吸音構造においては、自動車１の車体２に車室３が区画されており、この車室３を内装するためのルーフトリム１０が設けられている。また、ドア８内には、樹脂製のドアモジュール本体２０が配設されている。さらに車体２の下部に設けられたアンダボディ（サブフレーム）７には、車室３の下方に配置されるフロアアンダカバー３０やエンジンルーム４の下方に配置されるエンジンアンダカバー４０が固定されている。これら、ルーフトリム１０、ドアモジュール本体２０、フロアアンダカバー３０、エンジンアンダカバー４０、並びに後述するドアトリム８ｄは、本実施形態において、本発明の板材を構成する部材の一例である。これら板材８ｄ、１０、２０、３０、４０は、それぞれ車体２のボディシェル（図示せず）に固定される外装材（ルーフパネル５、アウタパネル６、アンダボディ７）の間で吸音空間Ｓ１、Ｓ２（図１０参照）、Ｓ３、Ｓ４を区画しており、各空間Ｓ１〜Ｓ４内には、吸音材５０が配置されている。なお、各図において、２ａは車体２を構成するクロスメンバである。

図３は、自動車１の吸音構造の要部としてのルーフトリム１０を示す全体図であり、図４から図７は、それぞれ図３の矢視断面図である。

図３ないし図７を参照して、車室３の天井部分を内装するルーフトリム１０は、ルーフパネル５との間に空間Ｓ１を区画しており、その所要部分には、補機類６０が配置されている。補機類６０の具体的な部材としては、外周部分に配置されたルームミラー６１、サンバイザ６２、アシストグリップ６３と、運転席３ａの中央と後部席３ｂの中央とに対応する部位に配置されたルームランプ６４である。これらの補機類６０自身は、公知のものと同様であり、その詳細は省略するが、各断面図である図４から図６に示すように、各補機類６０は、空間Ｓ１内に配置されたレーン６５または、クロスメンバ２ａに対し、ルーフトリム１０とともに固定されている。また、ルーフトリム１０の後部外周部分は、図３および図７に示すように、複数のファスナ２ｆによって固定されている。

ここで、図３に示すように、ルーフトリム１０のうち、各補機類６０が配置されている部位は、比較的厚みのある固定部１１として比較的高い剛性を持たせているとともに、残余の部位は、固定部１１よりも薄い振動部１２として比較的高い可撓性を持たせている。図示の例では、固定部１１を略「田」の字状に形成し、振動部１２を囲繞する形状を呈している。なお各図において、２ｂ、２ｃは、ウェザストリップ、２ｄは、サンバイザ６２をルーフトリム１０とともにクロスメンバに共締めする固定具である。

図８は、自動車１の吸音構造の要部としてのルーフトリム１０および吸音材５０の断面部分拡大図である。

図８を参照して、ルーフトリム１０は、車室３に面する表皮１０ａと、ルーフパネル５に面する裏皮１０ｂと、両者間に積層されたウレタン１０ｃと、ウレタン１０ｃと各皮１０ａ、１０ｂ間に積層された複数の（図８では２層に簡略化している）繊維材１０ｄとで構成されている。

表皮１０ａおよび裏皮１０ｂは、何れも不織布で構成されているが、図示の実施形態においては、表皮１０ａおよび裏皮１０ｂの表面に、何れも比較的通気性の低い樹脂シートが貼着されている。このため、比較的波長λの長い波動がルーフトリム１０に伝播されると、粒子速度ＳＰＶが増大しやすくなっている。また、ルーフトリム１０を構成する繊維材１０ｄは、加熱処理によって塑性変形するガラス繊維材であり、この繊維材１０ｄを用いることによって、ルーフトリム１０の形状を維持するようにしている。ここで本実施形態においては、繊維材１０ｄの繊維の方向を当該ルーフトリム１０の面方向に沿って配向している。このため、後述するように、高周波の騒音に対し、ルーフトリム１０自身が吸音性能を発揮することが可能になる。

固定部１１は、上述した各補機類６０が取り付けられる関係上、比較的高い剛性（例えばヤング率で１．４Ｅ＋０５（Ｎ／ｍ²）〜１．９Ｅ＋０５（Ｎ／ｍ²））に設定されている。また、このような設定により、搭乗者がルーフトリム１０を触った際、違和感を受けることが少なくなる。

これに対し、振動部１２は、後述するように低周波（約１Ｈｚから約８００Ｈｚ）で微振動を起こすように、比較的高い可撓性（例えばヤング率で８．０Ｅ＋０４（Ｎ／ｍ²）〜１．１Ｅ＋０４（Ｎ／ｍ²））に設定されている。

本実施形態では、振動部１２の可撓性を高めるために、ルーフパネル５側が窪む凹部１０ｅを振動部１２に形成している。なお、固定部１１と振動部１２の剛性の尺度としてのヤング率は、背景技術欄にて紹介した非特許文献１〜３に開示されている技術に基づいて、得られた伝達関数から算出した場合の数値である。

この凹部１０ｅは、ルーフトリム１０の成型時にプレス加工によって目付（従って面密度）を変更せずに形成されている。このため本実施形態では、面密度と可撓性の高い振動部１２が構成されている。ルーフトリム１０の好ましい面密度としては、例えば０．６Ｋｇ／ｍ²から０．９Ｋｇ／ｍ²程度が望ましい。なお、振動部１２の変形例として、固定部１１を構成する部位よりも振動部１２を構成する部位の繊維材１０ｄを減らすことによって、可撓性を高めるようにしてもよい。

吸音材５０は、フェルト等の天然繊維やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の合成繊維を積層して構成された積層体である。ここで、本実施形態では、吸音材５０を構成する繊維材５１の配向を、ルーフトリム１０の面に対して直交する方向に設定し、図において上下方向の繊維層を形成している。

図９は自動車１の吸音構造の一例としてのドア８の断面図である。

図９を参照して、このドア８は、車体２を構成するインナパネル８ａと、このインナパネル８ａの車室３側に固定されるドアモジュール本体２０と、インナパネル８ａの外側に配置されて、インナパネル８ａを外装するドアカバー８ｃと、ドアモジュール本体２０を覆った状態でインナパネル８ａの内側を内装するドアトリム８ｄとを有している。

ドアモジュール本体２０は、基本的には周知の素材で構成されており、図２の破線を境として、インナパネル８ａに固定される固定部２１と、ドア８を閉じたときに、約１５Ｈｚから１００Ｈｚで振動して放射音を出すために必要充分な剛性を有する振動部２２とを形成している。そして、図９に示すように、振動部２２に面する位置には、当該ドアモジュール本体２０と直交する配向で繊維材５１が積層された吸音材５０が配置されており、自動車１の走行時において、微振動するように構成されている。

図１０は図１の実施形態に係る自動車１の底面を示す概略図である。

図１０を参照して、自動車１のサブフレームには、フロアアンダカバー３０並びにエンジンアンダカバー４０が固定されている。各アンダカバー３０、４０もまた、それぞれ図１０の破線を境として、固定部３１、４１と振動部３２、４２を形成している。そして、周知の方法により、固定部が前記サブフレームの所要部位に固定されている。

各振動部３２、４２は、ドアモジュール本体２０の振動部２２と同様に、約１５Ｈｚから１００Ｈｚで振動して放射音を出す仕様に構成されている。

次に、本実施形態に係る自動車の吸音構造の作用について説明する。

図１１は図１の実施形態においてロードノイズを吸収するプロセスを説明する説明図である。

図２および図１１を参照して、自動車１が比較的でこぼこの道を走行している場合、自動車１が路面から受ける振動（ロードノイズ）Ｌ／Ｎがタイヤ９から図略のサスペンションを経由して自動車１の車体２に伝播する。この振動は、比較的波長の長い低周波の波動であるため、従来は、吸音材５０では吸収し得ず、互いに共鳴することによって、図１１の仮想線で示すような粒子速度の分布を招来し、搭乗者が振動またはノイズとして不快感を受けるものであった。しかるに本実施形態では、板材としてのルーフトリム１０、ドアモジュール本体２０、フロアアンダカバー３０、エンジンアンダカバー４０によって所定の吸音空間Ｓ１〜Ｓ４が形成されることにより、図８で示すように、車体２に伝播した振動による粒子速度ＳＰＶの分布を当該板材（図８では、ルーフトリム１０の例）の面方向に変化させることが可能になる。この結果、吸音材５０によって、ロードノイズＬ／Ｎを効果的に低減することが可能になる。しかも、板材としてのルーフトリム１０、ドアモジュール本体２０、フロアアンダカバー３０、エンジンアンダカバー４０には、それぞれ振動部１２、２２、３２、４２が形成されている。このため本実施形態では、これら振動部１２、２２、３２、４２によって粒子速度ＳＰＶが増大されることになる。

次に、図８、図１１で示した作用を裏付ける実験結果について説明する。なお、以下に示す実験結果は、何れもルーフトリム１０についてなされたものである。

図１２はルーフトリム１０とルーフパネル５との間に形成される空間Ｓ１に吸音材を配設した場合におけるルーフトリム１０の種類と、音の吸音代および空気の粒子速度ＳＰＶの分布との関係を調べるための自動車１のレイアウト図である。なお、ここで吸音代とは、音エネルギーの吸収量をいい、吸収材に入る音の強さをＩ_i、吸収材から反射された音の強さをＩ_r、とすると、
吸収代＝Ｉ_i−Ｉ_r
で評価される物理量をいう。

図１２を参照して、今回の実験では、運転席３ａおよび後部席３ｂに集音マイクＳＷ１を配置して、吸音代を検出する音量観測点としているとともに、吸音空間Ｓ１内において、各席３ａ、３ｂの真上にセンサＳＷ２を配置して、粒子速度ＳＰＶの分布を検出する粒子速度分布観測点としている。なお、吸音代は、各集音マイクＳＷ１の検出値を合計したものであり、粒子速度ＳＰＶの分布は、各センサＳＷ２の検出値における水平方向の粒子速度ＳＰＶを合計したものである。

図１３はルーフトリム１０の素材の通気性と音の吸音代との関係を示すグラフである。

図１３を参照して、同図に示すデータは、図１２に集音マイクＳＷ１およびセンサＳＷ２を配設した状態で、通気性のよいルーフトリム１０と通気性の悪いルーフトリム１０とで吸音代がどのように変化するか調べた結果である。図示の通り、通気性のないルーフトリム１０を用いた場合には、通気性のあるルーフトリム１０を用いたときよりも、音の吸音代が大きく、水平方向に分布する粒子速度ＳＰＶも増大することがわかった。

図１３の実験結果は、おおよそ次のような理由によると考えられる。まず、ルーフトリム１０が非通気性であると、車室３内の音波がルーフトリム１０に衝突した際、空気の粒子がルーフトリム１０を振動させる。このルーフトリム１０の振動により、空間Ｓ１にある空気に振動が伝播して、水平方向に分布する粒子速度ＳＰＶが増大するものと推察される。また、一般に、空気の粒子速度が高いほど、吸音材５０による吸音効果が高いことが知られている。従って、ルーフトリム１０が通気性を有していないときは、通気性を有している場合に比べ、空間Ｓ１内に配置された吸音材に衝突する空気の粒子の粒子速度ＳＰＶが増大するため、吸音効果が高まるものと考えられる。

さらに本件発明者は、ルーフトリム１０の種類と、空間Ｓ１内の粒子速度ＳＰＶとの関係をより詳細に検討した。

図１４は、低周波領域におけるルーフトリム１０の有無による粒子速度ＳＰＶの分布の相違を検証したグラフであり、図１５はルーフトリム１０の通気性による粒子速度ＳＰＶの分布の相違を検証したグラフである。

図１４を参照して、ルーフトリム１０が存在する場合、ルーフトリム１０がない場合に比べて、低中周波数における水平方向に分布する粒子速度ＳＰＶが増大することがわかった。

また、図１５に示すように、ルーフトリム１０の通気性がない場合、通気性が高い場合に比べて、低中周波数における水平方向に分布する粒子速度ＳＰＶが増大することがわかった。

これらの知見から、相対的に低周波数の音を空間Ｓ１内で効率よく吸収するためには、ルーフトリム１０の通気性を可及的に低減することが有効であることがわかった。

次に、本件発明者は、ルーフトリム１０の遮音性の要件を見直すために、ルーフトリム１０単体について、種々のデータを採取した。

図１６から図１８は、表１に示すサンプルを用いて、ルーフトリム１０の厚み、剛性、面密度の相違による高周波騒音の吸音代を調べた実験結果を示すグラフである。

まず図１６を参照して、表１の各材料について、表２に示す厚みの観点からデータを採取した。

その結果、厚みに関しては、ウレタン成型厚が厚い方が、高周波騒音に関しては、吸音代が高いことがわかった。そのため、本実施形態では、ルーフトリム１０の厚みを８ｔ〜８．５ｔに厚く設定している（通常は３ｔ程度）。

次に、図１７を参照して、表１の各材料について、面密度の観点からデータを採取した。この結果、面密度の高い材料ほど、高周波での吸音代が高いことが確認された。従って、可撓性を高めるために、さらには、吸音材５０を配置するために、振動部１２、２２、３２、４２の厚みを変更する必要がある場合においても、面密度を維持することが好ましいことが確認された。

次に、図１８を参照して、表１の各材料について、剛性の観点からデータを採取した。この結果、高周波騒音に関しては、剛性の相違が吸音代に与える影響が小さいことがわかった。これらの実験結果から、低周波の騒音を防止するためには、ルーフトリム１０の振動部１２の可撓性を高めればよく、また、ルーフトリム１０の振動部１２の可撓性を高めたとしても、高周波騒音の吸収性能が低下しないことが確認された。

次に、吸音材５０についての実験結果を説明する。

図１９は、吸音材５０についてなされた実験結果の説明図であり、（Ａ）は吸音材の繊維材の方向が、粒子速度ＳＰＶが分布する方向に対して垂直であるタイプ１の場合、（Ｂ）は吸音材の繊維材の方向が、粒子速度ＳＰＶが分布する方向に対して垂直であるタイプ２の場合、（Ｃ）は、吸音代と周波数との関係において、タイプ１とタイプ２とを比較したデータを示すグラフである。

図１９（Ｃ）から明らかなように、タイプ１は、周波数の如何に拘わらず、タイプ２よりも吸音代が高いことがわかった。これはおよそ次のような理由によると考えられる。

一般に、空間内に分布する粒子速度ＳＰＶの腹の部分は、節の部分よりもエネルギーが高いから、当該粒子速度ＳＰＶの腹の部分が吸音材５０に分布すると、吸音代が向上することが知られている。この観点から、タイプ１では、粒子速度ＳＰＶの全部分が吸音材５０の繊維材内に分布するので、吸音材５０の繊維材による吸音代が高くなるのに対し、タイプ２では、繊維材の間にも粒子速度ＳＰＶが分布するため、吸音代がタイプ１に比べて低減するものと推察される。この知見により、吸音代を高めるためには、吸音材５０の繊維材の方向が、粒子速度ＳＰＶの分布する方向に対して交差する方向であることが好ましいことがわかった。

そして、上述したように、板材（例えばルーフトリム１０）を設けることにより、粒子速度ＳＰＶの分布は、空間Ｓ１内において、板材の面方向に沿うとともに、各板材に振動部１２、２２、３２、４２を設けることにより、粒子速度ＳＰＶは、吸音空間Ｓ１内にて水平方向に増大することになる。従って、図８で示したように、ルーフトリム１０の面方向に対して直交する方向に吸音材５０の繊維材を配向することにより、極めて効果的に吸音代を向上させることが可能となるのである。

図２０は吸音材５０の剛性と吸音代との関係を示すグラフである。

図２０を参照して、このグラフに示す実験は、種々の車種において、吸音材５０の剛性を変更し、吸音代の変化を調べたものである。図２０から明らかなように、何れの車種Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４においても、剛性が低いほど、吸音代が高くなることがわかった。この結果から、吸音材５０についても、比較的可撓性の高い素材を採用することが好ましいことがわかる。

次に、上述した知見から、吸音構造として、好ましい組み合わせを検討した実験結果について説明する。

図２１は表３の仕様に基づいて、吸音代を調べた結果を示すグラフである。

また図２１において、（Ａ）はロードノイズ、（Ｂ）は、比較的周波数の低い風音の吸音代をそれぞれ実験した結果である。

図２１（Ａ）（Ｂ）から明らかなように、ロードノイズ、風音の双方において、吸音材５０がない場合（仕様１、２）とある場合（仕様３、４）では、吸音効果が格段に異なることがわかった。さらに、ルーフトリム１０の仕様に関し、可撓性の高い試験材（仕様３）の方が、剛性の高い試験材（仕様４）よりも吸音代が高いことがわかった。また、比較的周波数の高い風音についても、厚みをある程度持たせておけば、高周波数のノイズであっても、比較的良好が吸音性能を発揮することがわかった。

以上説明したように、本実施形態においては、板材としてのルーフトリム１０、ドアモジュール本体２０、フロアアンダカバー３０、およびエンジンアンダカバー４０が、車体２に対し、その所定部位の輪郭に沿って固定されるとともに、固定された板材８ｄ、１０、２０、３０、４０が、車体２との間で、当該車体２の車室３の外側に吸音空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を形成する。そして、そして、この吸音空間Ｓ１〜Ｓ４が形成されることにより、図８に示したように車室３に伝播する低周波の騒音による粒子速度ＳＰＶが、当該吸収空間Ｓ１〜Ｓ４内において、板材に沿って波形に分布することになる。このような粒子速度ＳＰＶの分布の変化により、低周波の騒音を吸音空間Ｓ１〜Ｓ４内に配置された吸音材５０によって効果的に防止することが可能になる。しかも、板材８ｄ、１０、２０、３０、４０のうち、吸音材５０に対向する部位は、比較的低周波の騒音によって振動する振動部１２、２２、３２、４２として構成されている。この振動部１２、２２、３２、４２を構成することにより、前記吸音空間Ｓ１〜Ｓ４内に分布する粒子速度ＳＰＶが増大するため、低周波の騒音を振動部に面して配置された吸音材５０によって効果的に防止することが可能になる。上述したように、本実施形態において、「板材８ｄ、１０、２０、３０、４０が車体２に固定される」とは、車体２、特にボディシェルに直接固定される場合を含む他、他の部材（例えばインナパネル８ａ）を介して間接的に固定される場合をも含む概念である。

また、本実施形態では、前記吸音材５０は、板材８ｄ、１０、２０、３０、４０に対して直交する方向に沿って並ぶ繊維材５１を含んでいる。このため本実施形態では、板材８ｄ、１０、２０、３０、４０沿いに分布する粒子速度ＳＰＶを効果的に低減することが可能になる。すなわち吸音効果は、粒子速度ＳＰＶの腹の部分に生じるエネルギーを吸収することが効果的であるが、図１９で示したように、本件発明者が鋭意研究の結果、波形に分布した粒子速度ＳＰＶの振幅方向に沿って吸音材５０を配置することにより、粒子速度ＳＰＶのエネルギー吸収効果が高まることが見出された。従って、板材８ｄ、１０、２０、３０、４０に対して直交する方向に沿って並ぶ繊維材５１を吸音材５０に設けることにより、板材８ｄ、１０、２０、３０、４０に沿うように分布が変化した粒子速度ＳＰＶが効果的に低減し、吸音効果が高くなるという利点がある。

また、本実施形態では、ルーフトリム１０の振動部１２は、通気性の低い素材１０ｃを含んでいる。このため本実施形態では、低周波の波動がルーフトリム１０に伝播した際、振動部１２がより振動しやすくなるため、伝播した波動の粒子速度ＳＰＶは、よりルーフトリム１０の面に沿って分布し、これによって吸音材５０による吸音効果や振動吸収効果を高めることが可能になる。

また、本実施形態では、前記板材８ｄ、１０、２０、３０、４０の少なくとも振動部１２、２２、３２、４２は、当該板材８ｄ、１０、２０、３０、４０の面に沿って配向された繊維材５１で形成されている。このため本実施形態では、高周波の騒音によって粒子速度ＳＰＶが分布する方向に対して、振動部１２、２２、３２、４２を直交させることになるので、振動部１２、２２、３２、４２による高周波の騒音抑制効果も奏することが可能になる。

また、本実施形態では、前記板材８ｄ、１０、２０、３０、４０の振動部１２、２２、３２、４２は、少なくとも固定部１１の面密度と同等以上の面密度に設定されている。このため本実施形態では、高周波の騒音を板材８ｄ、１０、２０、３０、４０自身によって吸収する性能をも高めることが可能となる。

また、本実施形態では、前記固定部１１は、板材８ｄ、１０、２０、３０、４０の全周にわたって形成されているものである。

また、本実施形態では、前記固定部１１は、当該ルーフトリム１０に固定される補機類（ルームミラー６１、サンバイザ６２、アシストグリップ６３、ルームランプ６４等）６０が配置される部位に形成されている、可撓部１２よりも剛性の高いものである。このため本実施形態では、搭乗者の手が触れやすい部位は、固定部１１が高い剛性を有しているので、搭乗者がルーフトリム１０に接した際、違和感を受けることがない。他方、固定部１１の剛性を高めることにより、振動部１２、２２、３２、４２の可撓性を相対的高めることができ、より大きな低周波の波動による振動や騒音を防止することが可能になる。なお本実施形態では、具体的には図示していないが、補機類６０としては、上述したもの以外にも、板材８ｄ、１０、２０、３０、４０の態様に応じて種々のものが例示される。例えば、板材がドアモジュール２０の場合、ウィンドレギュレータ、ドアスピーカー等がある。また、板材がドアトリム８ｄの場合、ドアインサイドハンドル、グリップハンドル、ウィンド操作部材（例えばパワーウィンドスイッチ、手動式回転ハンドル）等がある。さらに、板材がルーフトリム１０の場合、当該ルーフトリム１０に固定されるルームミラー、スイッチ、アシストグリップ等が上述した実施形態の補機類６０以外に例示される。加えて、板材がアンダーカバー３０、４０の場合、種々のダクト等がある。例えば、エンジンアンダカバーの場合、排気管やマフラー、エンジンルーム内の熱気を排出する排出ダクト等がある。

また、本実施形態では、前記板材は、車室３を内装するルーフトリム１０であり、このルーフトリム１０の厚みを、８００Ｈｚを超える比較的高周波の騒音を吸収可能な厚み（例えば、８ｔ）に設定するとともに、前記振動部１２の前記吸音空間Ｓ１側には、車室３側に窪んで吸音材５０を収容する凹部１０ｅが形成されている。このため本実施形態では、充分な厚みを持たせることにより、ルーフトリム１０自身に高周波の騒音をも吸収させる機能を持たせることができるとともに、吸音材５０を配置しにくい箇所にも比較的厚みのある吸音材５０を配置し、振動部１２、２２、３２、４２の振動によって面方向沿いに分布する低周波の粒子速度ＳＰＶを効果的に吸収することが可能になる。

また、本実施形態では、前記ルーフトリム１０は、前記凹部１０ｅが、圧縮成型によって形成された成型品である。このため本実施形態では、振動部１２の面密度（質量）を固定部１１と同等に維持した状態で凹部１０ｅを形成することができるので、凹部１０ｅを形成しているにも拘わらず、高周波の騒音に対しても振動部１２自身による高い吸音性能を発揮することが可能になる。

以上説明したように、本実施形態では、振動部１２、２２、３２、４２を設けることによって、低周波の波動が生じた際、その粒子速度ＳＰＶの分布を吸音材５０に沿わせて吸収させることができるので、実施される車種に拘わらず、ロードノイズ等の吸収を容易且つ効率的にという顕著な効果を奏する。

上述した実施形態は本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。

例えば、ルーフトリム１０を製造するに当たり、ルーフトリム１０と吸音材５０とを一体的に成型することが可能である。

図２２は本発明の別の実施の形態に係る自動車の吸音構造の要部を示すものであり、（Ａ）は成型前の分解断面略図、（Ｂ）は成型後の断面略図である。

図２２（Ａ）に示すように、表皮１０ａと裏皮１０ｂとの間に樹脂シート１０ｃと繊維材１０ｄとを複数積層し、要部に吸音材５０を構成する繊維材５１を介在させて一体成型することにより、図２２（Ｂ）に示すような吸音材５０を含むルーフトリム１０を成型することが可能である。

或いは図２３に示すように、積層される繊維材１０ｄの目付を積層部位によって変更することにより、振動部１２を構成するようにしてもよい。図２３は本発明のさらに別の実施の形態に係る自動車の吸音構造の要部としてのルーフトリム１０の断面部分拡大図である。

図２２、図２３の何れの形態においても、繊維材１０ｄは、図８で示したものと同様に、ルーフトリム１０の面方向に沿って繊維が配向されており、これによって、ルーフトリム１０自身が高周波の騒音を吸収できるようになっている。

また、板材８ｄ、１０、２０、３０、４０の素材としては、特に振動部の通気性が低く設定されたものが好ましい。

その他、特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

図１は本発明の実施の一形態に係る自動車の吸音構造を採用した自動車の平面図である。 図１の断面略図である。 ルーフトリムを示す全体図である。 自動車の吸音構造の要部としてのルーフトリムおよび吸音材の断面部分拡大図である。 自動車の吸音構造の要部としてのルーフトリムおよびドアの断面部分拡大図であり、（Ａ）はドアを開いた状態、（Ｂ）はドアを閉じた状態を示している。 自動車の吸音構造の要部としてのルーフトリムのルームランプの取付構造を示す断面部分拡大図である。 自動車の吸音構造の要部としてのルーフトリムの後部固定構造を示す断面部分拡大図である。 自動車の吸音構造の要部としてのルーフトリムおよび吸音材の断面部分拡大図である。 自動車の吸音構造の一例としてのドアの断面略図である。 図１の実施形態に係る自動車の底面略図である。 図１の実施形態においてロードノイズを吸収するプロセスを説明する説明図である。 ルーフトリムとルーフパネルとの間に形成される空間に吸音材を配設した場合におけるルーフトリムの種類と、音の吸音代および空気の粒子速度の分布との関係を調べるための自動車のレイアウト図である。 ルーフトリムの素材の通気性と音の吸音代との関係を示すグラフである。 低周波領域におけるルーフトリムの有無による粒子速度ＳＰＶの分布の相違を検証したグラフである。 ルーフトリムの通気性による粒子速度の分布の相違を検証したグラフである。 表１に示すサンプルを用いて、ルーフトリムの厚み、剛性、面密度の相違による高周波騒音の吸音代を調べた実験結果を示すグラフである。 表１に示すサンプルを用いて、ルーフトリムの厚み、剛性、面密度の相違による高周波騒音の吸音代を調べた実験結果を示すグラフである。 表１に示すサンプルを用いて、ルーフトリムの厚み、剛性、面密度の相違による高周波騒音の吸音代を調べた実験結果を示すグラフである。 吸音材についてなされた実験結果の説明図であり、（Ａ）は吸音材の繊維材の方向が、粒子速度が分布する方向に対して垂直であるタイプ１の場合、（Ｂ）は吸音材の繊維材の方向が、粒子速度が分布する方向に対して垂直であるタイプ２の場合、（Ｃ）は、吸音代と周波数との関係において、タイプ１とタイプ２とを比較したデータを示すグラフである。 吸音材の剛性と吸音代との関係を示すグラフである。 表３の仕様に基づいて、吸音代を調べた結果を示すグラフである。 本発明の別の実施の形態に係る自動車の吸音構造の要部を示すものであり、（Ａ）は成型前の分解断面略図、（Ｂ）は成型後の断面略図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る自動車の吸音構造の要部としてのルーフトリムの断面部分拡大図である。

符号の説明

１ 自動車
２ 車体
３ 車室
３ａ 運転席
３ｂ 後部席
４ エンジンルーム
５ ルーフパネル
６ アウタパネル
７ アンダボディ
８ ドア
１０ ルーフトリム（板材の一例）
１０ｄ 繊維材
１０ｅ 凹部
１１ 固定部
１２ 振動部
２０ ドアモジュール（板材の一例）
２１ 固定部
２２ 振動部
３０ フロアアンダカバー（板材の一例）
３１ 固定部
３２ 振動部
４０ エンジンアンダカバー（板材の一例）
５０ 吸音材
５１ 繊維材
６０ 補機類
Ｓ１〜Ｓ４ 吸音空間
ＳＰＶ 粒子速度
ＳＷ１ 集音マイク
ＳＷ２ センサ

Claims (8)

1. 車体に設けられる吸音材を備えた自動車の吸音構造において、
   前記車体の所定部位に沿った輪郭を有し、且つ前記車体との間で車室外に吸音空間を形成する板材を設け、
   前記板材は、少なくともその外郭の一部に沿い、車体に対して固定される固定部と、固定部と連続する部位であって、低周波の波動によって微振動可能な可撓性を有する振動部とを有し、
   前記吸音材は、前記吸音空間内の当該振動部に面した位置に配置されている
   ことを特徴とする自動車の吸音構造。
2. 請求項１記載の自動車の吸音構造において、
   前記吸音材は、板材に対して直交する方向に沿って並ぶ繊維材を含んでいることを特徴とする自動車の吸音構造。
3. 請求項１または２記載の自動車の吸音構造において、
   前記板材の少なくとも振動部は、当該板材の面に沿って配向された繊維材で形成されていることを特徴とする自動車の吸音構造。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の自動車の吸音構造において、
   前記板材の振動部は、少なくとも固定部の面密度と同等以上の面密度に設定されていることを特徴とする自動車の吸音構造。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の自動車の吸音構造において、
   前記固定部は、板材の全周にわたって形成されているものであることを特徴とする自動車の吸音構造。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の自動車の吸音構造において、
   前記固定部は、当該板材に固定される補機類が配置される部位に形成されている、前記可撓部よりも剛性の高いものであることを特徴とする自動車の吸音構造。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の自動車の吸音構造において、
   前記板材は、車室の天井面を内装するルーフトリムであり、このルーフトリムの厚みを比較的高周波の騒音を吸収可能な厚みに設定するとともに、
   前記振動部の前記吸音空間側には、車室側に窪んで吸音材を収容する凹部が形成されていることを特徴とする自動車の吸音構造。
8. 請求項７記載の自動車の吸音構造において、
   前記ルーフトリムは、前記凹部が、圧縮成型によって形成された成型品であることを特徴とする自動車の吸音構造。

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