JP2017043151A - 車室ルーフの遮音構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ルーフパネルに対して中間レインフォースメントを配設した場合でも、ルーフパネルを介しての車室内の騒音をより十分に低減できるようにする。【解決手段】車室天井を構成するルーフパネル１０が、トップシーリング４０によって車室内側から覆われている。ルーフパネル１０とトップシーリング４０との間において、車幅方向に伸びる中間レインフォースメント２２〜２４が配設される。中間レインフォースメント２２〜２４は、例えば、左右一対のルーフサイドレール３０を連結するように配設されると共に、ルーフパネル１０との間に上下方向の隙間を有するように配設される。ルーフパネル１０と各中間レインフォースメント２２〜２４との間の空間に、吸音材５０が充填される。【選択図】 図５

Description

本発明は、車室ルーフの遮音構造に関するものである。

車室天井を構成するルーフパネルは、その前端部が前レインフォースメントと共働してフロントヘッダーとして車体の強度部分を構成し、その後端部が後レインフォースメントと共働してリアヘッダーとして車体の強度部分を構成し、その左右側端部が前後方向に伸びる左右一対のルーフサイドレールに固定される。そして、大きな面積を有するルーフパネルの中央部分を支えるために、ルーフパネルの直下方でかつルーフパネルの前後方向中間位置（前端部と後端部との間の位置）において、車幅方向に伸びる中間レインフォースメントが配設される。この中間レインフォースメントは、左右一対のルーフサイドレール同士を連結するように配設される。

上記中間レインフォースメントをルーフパネルに接合（例えばスポット溶接）した場合、外観上の見栄えが重視されるルーフパネルの外表面に接合痕が残ってしまい、好ましくないものとなる。このため、中間レインフォースメントは、そのほぼ全長に渡って、ルーフパネルに接合されることなく、ルーフパネルとの間に上下方向に隙間を有するように配設されるのが一般的である。

ところで、車室内の騒音として、ルーフパネルから車室内へ侵入する騒音がある。このルーフパネルからの騒音は、風切り音の他、各種ピラーを通じてルーフパネルへ伝達される振動音等がある。このようなルーフパネルからの騒音低減や車室内の見栄え向上のために、トップシーリングによってルーフパネルを車室内側から覆うことが一般的に行われている。なお、特許文献１、特許文献２には、ルーツトリムに吸音室を設けるものが開示されている。

特開２０１０−７６４９８号公報 特開２０１０−７６４９９号公報

ルーフパネルから車室内へ伝達される騒音の低減は、ルーフパネルとトップシーリングとの間の２重壁による騒音低減と、ルーフパネルと中間レインフォースメントとの間の２重壁による騒音低減とを想定することができる。

ルーフパネルのから伝達される車室内の騒音低減について種々研究した結果、中間レインフォースメントが騒音低減に悪影響を与えている、ということが判明した。この点を詳述すると、ルーフパネルのみの場合（中間レインフォースメントとトップシーリングが共に無しの場合）の車室内の騒音を基準騒音とし、トップシーリングのみを新たに設けた場合（中間レインフォースメント無しの場合）の車室内の騒音を第１比較騒音とし、中間レインフォースメントのみを新たに設けた場合（トップシーリング無しの場合）の車室内の騒音を第２比較騒音とし、中堅レインフォースメントおよびトップシーリングそれぞれ新たに設けた場合の車室内の騒音を第３比較騒音とする。この場合、第１比較騒音は基準騒音に比して大幅に低減されたものとなり、第２比較騒音は、第１比較騒音ほどではないが基準騒音に比して騒音をかなり低減できるものとなる。

一方、上記第３比較騒音は、第１比較騒音以上に騒音低減されるものと想定されるところ、実際には、意１比較騒音と第２比較騒音との間の中間程度の騒音低減にとどまり、トップシーリングのみを設ける一方、中間レインフォースメントが存在しない方が、騒音低減の上では好ましいということが判明した。しかしながら、ルーフパネルを補強する（上方からの外力に対抗する）ために、中間レインフォースメントを廃止することは事実上困難である、というのが実情である。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、ルーフパネルに対して中間レインフォースメントを配設した場合でも、ルーフパネルを介しての車室内の騒音をより十分に低減できるようにした車室ルーフの遮音構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
車室天井を構成するルーフパネルをトップシーリングによって車室内側から覆うようにした車室ルーフの遮音構造であって、
前記ルーフパネルと前記トップシーリングとの間の空間に、ルーフパネルの前端部と後端部との間において、車幅方向に伸びる中間レインフォースメントが配設され、
前記ルーフパネルと前記中間レインフォースメントとの間の空間に、吸音材が充填されている、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、吸音材そのものによる吸音効果に加えて、ルーフパネルとトップシーリングとの２重壁構造による振動系に対して、ルーフパネルと中間レインフォースメントとの２重壁構造による振動系が干渉することを防止あるいは抑制して、全体として騒音低減効果を十分に得ることができる。また、吸音材は小さい空間内に配設するだけでよいので、重量増加の抑制やコスト抑制の上でも好ましいものとなる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記中間レインフォースメントが、左右一対のルーフサイドレール同士を連結するように配設されると共に、前記ルーフパネルと上下方向に隙間を有するように配設されているようにしてある（請求項２対応）。この場合、中間レインフォースメントとルーフパネルとを接合することなく上下方向の隙間を有するように設定して、ルーフパネルの外表面に接合痕が生じないようにしつつ、中間レインフォースメントを左右一対のルーフサイドレールでしっかりと支承して、ルーフパネルに上方からの外力が加わった際に、ルーフパネルを中間レインフォースメントでもって効果的に支承する上で好ましいものとなる。また、ルーフパネルと中間レインフォースメントとの間に隙間を有することから、トップシーリングによる相応低減効果が低下されやすいものとなるが、吸音材を利用して請求項１に対応した効果を得ることができる。

前記中間レインフォースメントが、前後方向に間隔をあけて複数配設され、
前記複数の各中間レインフォースメントと前記ルーフパネルとの間の空間にそれぞれ前記吸音材が充填されている、
ようにしてある（請求項３対応）。この場合、ルーフパネルを複数の中間レインフォースメントを利用してよりしっかりと支承できるようにしつつ、騒音低減を十分に得る上で好ましいものとなる。

前記ルーフパネルの前端部に接合された前レインフォースメントと、該ルーフパネルの後端部に接合された後レインフォースメントと、をさらに有し、
前記前レインフォースメントと前記ルーフパネルとの間の空間および前記後レインフォースメントと該ルーフパネルとの間の空間にそれぞれ、吸音材が充填されている、
ようにしてある（請求項４対応）。この場合、さらに騒音低減を図る上で好ましいものとなる。

本発明によれば、ルーフパネルを介しての車室内の騒音を十分に低減することができる。

車室内の騒音の計測例を示す簡略側面図。 ルーフパネルを車室内側から見た平面図。 ルーフパネル部分の側面断面図。 ルーフパネルと中間レインフォースメントとルーフサイドレールとの接合部位を示す断面図。 図３の矢印Ａで示す部位の要部詳細断面図。 本発明の効果を図式的に示す図。

図１は、車室内の騒音を計測する車両Ｖを簡略的に示すもので、この車両Ｖは４ドアセダン形式の実車を用いてある。図１中、１は車室、１０はルーフパネルである。車室１内に、騒音発生源としてのスピーカ２が配設され、ルーフパネル１０の直上方位置には、粒子速度マイクからなる騒音センサ３を配設してある。スピーカ２および騒音センサ３はそれぞれ、ルーフパネル１０の略中央位置に配設してある。

ルーフパネル１０の下面側には、図２、図３に示すように、車幅方向に伸びるレインフォースメント２１〜２５が配設されている。ルーフパネル１０の前端部に位置する前レインフォースメント２１は、ルーフパネル１０と共働して閉断面状の強度部位となるフロントヘッダーを構成する。また、ルーフパネルの後端部に位置する後レインフォースメント２５は、ルーフパネル１０と共働して閉断面状の強度部位となるリアヘッダーを構成する。

前後方向中間（前レインフォースメント２１と後レインフォースメント２５との間）に位置される３つのレインフォースメント２２〜２４は、それぞれ中間レインフォースメントである。各中間レインフォースメント２２〜２４は、それぞれ、その全長に渡ってルーフパネル１０と接合されることなく、上下方向に隙間（例えば最小隙間で３ｍｍ〜４ｍｍ）を有するようにして配設されている。

中間レインフォースメント２２〜２４は、図４に示すように、その車幅方向端部が、前後方向に伸びるルーフサイドレール３０に接合されている。なお、ルーフサイドレール３０は、アウタパネル３１とインナパネル３２と、レインフォースメント３３とによって閉断面状の強度部位を構成している。図４は、車幅方向一端部側のみ示されるが、車幅方向他端部側も同様な構成とされている。すなわち、中間レインフォースメント２２〜２４は、左右一対のルーフサイドレール３０同士を連結するように配設されている。なお、中間レインフォースメント２２〜２４の車幅方向端部のみ、ルーフパネル１０と接合する構造を採択することも可能である。

ルーフパネル１０は、大きな面積を有しているため、特にその中央部分が上方からの外力を受け際に下方へ撓み変形しやすいものとなるが、中間レインフォースメント２２〜２４によって、下方への大きな撓み変形が防止される。前後方向に間隔をあけて複数の中間レインフォースメント２２〜２４を設けておくことにより、ルーフパネル１０の撓み防止がより効果的に行われるようになっている。

ルーフパネル１０の下面側には、レインフォースメント２１〜２５の下方位置において、トップシーリング４０が配設されている。トップシーリング４０は、その周縁部が、トリム材等によって車体に固定されている。トップシーリング４０とルーフパネル１０との上下方向間隔は、ほぼ３０ｍｍ程度としてある。

トップシーリング４０を設けることにより、ルーフパネル１０そのものは車室内から目視できないようにされている。トップシーリング４０は、軟質材等によって形成されて、車室内側からの見栄えが良好なものが用いられている。なお、トップシーリング４０そのものは、従来から用いられているものをそのまま用いることができるので、これ以上の説明は省略する。

中間レインフォースメント２３とルーフパネル１０との配設関係の詳細が、図５に示される。この図５において、ルーフパネル１０と中間レインフォースメント２３との間の空間内に、吸音材５０が充填されている。吸音材５０は、例えば繊維材を絡ませて一体化したものや、各種のスポンジ系のもの等適宜のものを利用できる。また、発泡性の樹脂をあらかじめルーフパネル１０と中間レインフォースメント２３との間に配設して、その後の加熱（例えば塗装乾燥工程での加熱）によって発泡させることにより、ルーフパネル１０と中間レインフォースメント２３との間の空間を吸音材５０によって萬遍なく埋めることができる。なお、図５の例では、中間レインフォースメント２３（のフランジ部）とルーフパネル１０との間に、間隔をあけて（あるいは間隔をあけることなく）弾性材６０を介在させてある（中間レインフォースメント２３によるルーフパネル１０の弾力支持）。

上述のような吸音材５０は、他の中間レインフォースメント２２、２４とルーフパネル１０との間の空間にも充填され、また、前後のレインフォースメント２１、２５とルーフパネル１０との間の空間にも充填されている。同様に、上記弾性材６０は、中間レインフォースメント２２、２４についても設けられている。

ここで、図２αで示す位置は、ルーフパネル１０の略中心位置で、かつ中間レインフォースメント２３が位置される部位となる。図１に示すスピーカ２や騒音センサ３も、この略中心位置αに対応して配設されている。なお、図１に示す実験車両Ｖでは、フロアパネル１０を挟んで車室１内と車外との間での騒音伝達を計測するものであるが、その計測結果は、ルーフパネル１０を挟んで車外からの騒音が車室１内へ伝達される場合と等価とみることができる。

ここで、図６を参照しつつ、吸音材５０を設けたことの効果について説明する。図６は、横軸に騒音センサ３によって計測された騒音の周波数が示され、縦軸に透過損失が示される。透過損失は、大きいほど騒音低減効果が高いことを示す。

図６中、破線は、従来構造の場合の騒音低減効果を示す。すなわち、ルーフパネル１０にレインフォースメント２１〜２５を配設すると共に、トップシーリング４０を設けてあるが、吸音材５０は存在しないものとされる。

一方、図６中、実線は、本発明の場合の騒音低減効果を示す。すなわち、ルーフパネル１０にレインフォースメント２１〜２５を配設すると共に、トップシーリング４０を設け、さらに各レインフォースメント２３１〜２５とルーフパネル１０との間の空間に吸音材５０を充填したものとなっている。

図６から明かなように、実線で示す本発明の場合は、破線で示す従来構造の場合に比して、特に問題となる１０００Ｈｚ付近から２００Ｈｚ付近の間の周波数域でもって透過損失が相当に大きくなるように改善されて、騒音低減効果を高めることができる、ということが理解される。特に、レインフォースメント２１〜２５とルーフパネル１０との間の空間にのみ吸音材５０を充填するだけでよいので、例えばトップシーリング４０とルーフパネル１０との間の空間全てに渡って吸音材を配設する場合に比して、重量増加の抑制やコスト増大を抑制する上で好ましいものとなる。

ここで、トップシーリング４０を有する場合を前提にして、中間レインフォースメント２３（２２、２４）の有無による騒音低減効果の相違は、次のような理由に基づくものと考えられる。すなわち、中間レインフォースメント２３を有する場合は、ルーフパネル１０とトップシーリング４０との２重壁構造での振動系に対して、これとは異なる振動を生じるルーフパネル１０と中間レインフォースメント２３との２重壁構造での振動系が干渉する（中間レインフォースメント２３内の空間の空気振動がその外部に漏れ出る）ため、全体として騒音低減効果が劣るものとなる。特に、中間レインフォースメント２２〜２４とルーフパネル１０との間に上下方向の隙間を有することの他、軽量化のために中間レインフォースメント２２〜２４に抜き孔が形成されている等のこともあって（図３の断面図ではこの抜き孔の表示は省略）、中間レインフォースメント２２〜２４内の空間の空気振動がその外部へ漏れ出やすいものとなる。

これに対して、中間レインフォースメント２３（２２、２４）を有しない場合は、上記干渉を生じる余地がなく、良好な騒音低減効果が得られるためである。そして、本発明では、中間レインフォースメント２３（２２、２４）を有するものの、中間レインフォースメント２３（２２、２４）とルーフパネル１０との間の空間に吸音材５０を充填することによって、この空間内での騒音（振動）吸収が行われると共に、外部への騒音もれ（空気振動伝達）が防止されて、騒音低減効果が大きく向上されることになる。

騒音センサ３の位置を種々変更して、図２中βで示す位置（中間レインフォースメント２２〜２４の位置しない部位で、ルーフパネル１０のほぼ中心）や、前レインフォースメント２１、後レインフォースメント２５の車幅方向中央部部位、さらにはルーフパネル１０のうちＢピラーやＣピラーとの連結部位に相当する車幅方向端部での騒音についても計測したが、いずれの場合も、従来構造のものに比して騒音低減の向上が認められた（部位によって、十分な騒音低減向上が得られる周波数域が相違する場合もあり）。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。ルーフパネル１０とトップシーリング４０との間の空間に、例えばスポンジ材等からなる吸音材を別途配設してもよく、この場合はさらなる騒音低減効果を得ることができる。中間レインフォースメント２２〜２４の数は、２個としたり、ルーフパネル１０の前後方向略中間位置にのみ１つだけ設ける等、適宜変更できる。弾性材６０を設けないものであってもよい。ルーフパネル１０の周縁部はしっかりと車体に連結されるため、前レインフォースメント２１とルーフパネル１０との間の空間や、後レインフォースメント２５とルーフパネル１０との間の空間に吸音材５０を充填しないものであってもよい。前レインフォースメント２１は、その前端部がルーフパネル１０に接合される一方、その後端部はルーフパネル１０と上下方向に隙間を有する構造であってもよい。同様に、後レインフォースメント２５は、その後端部がルーフパネル１０に接合される一方、その前端部はルーフパネル１０と上下方向に隙間を有する構造であってもよい。の後端部は、勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、車室内の騒音低減として好適である。

Ｖ：車両
１：車室
２：スピーカ
３：騒音センサ
１０：ルーフパネル
２１：前レインフォースメント
２２〜２４：中間レインフォースメント
２５：後レインフォースメント
３０：ルーフサイドレール
４０：トップシーリング
５０：吸音材
６０：弾性材

Claims (4)

1. 車室天井を構成するルーフパネルをトップシーリングによって車室内側から覆うようにした車室ルーフの遮音構造であって、
   前記ルーフパネルと前記トップシーリングとの間の空間に、ルーフパネルの前端部と後端部との間において、車幅方向に伸びる中間レインフォースメントが配設され、
   前記ルーフパネルと前記中間レインフォースメントとの間の空間に、吸音材が充填されている、
   ことを特徴とする車室ルーフの遮音構造。
2. 請求項１において、
   前記中間レインフォースメントが、左右一対のルーフサイドレール同士を連結するように配設されると共に、前記ルーフパネルと上下方向に隙間を有するように配設されていることを特徴とする車室ルーフの遮音構造。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記中間レインフォースメントが、前後方向に間隔をあけて複数配設され、
   前記複数の各中間レインフォースメントと前記ルーフパネルとの間の空間にそれぞれ前記吸音材が充填されている、
   ことを特徴とする車室ルーフの遮音構造。
4. 請求項１において、
   前記ルーフパネルの前端部に接合された前レインフォースメントと、該ルーフパネルの後端部に接合された後レインフォースメントと、をさらに有し、
   前記前レインフォースメントと前記ルーフパネルとの間の空間および前記後レインフォースメントと該ルーフパネルとの間の空間にそれぞれ、吸音材が充填されている、
   ことを特徴とする車室ルーフの遮音構造。

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