JP3146489B2 - アクティブ車室内騒音低減装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車や旅客電車等のように車室内騒音が
問題となる車両のアクティブ車室内騒音低減装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、自動車のヘッドライニング構造として、ルーフ
パネルに対しヘッドライニングがインシュレータを介し
て取り付けられている構造が知られていて、こもり音等
の車室内騒音の低減は、こもり音等の加振パネルとなる
ヘッドライニングの振動を抑えることで行っている。し
かし、ヘッドライニング以外のパネル（例えば、ダッシ
ュパネル等）が主要な加振パネルとなっている場合に
は、車室内騒音低減効果が低い。

そこで、アクティブキャンセル手法を用い能動的に騒
音を低減する各種装置が提案されるに至っている。

例えば、特開平１−501344号公報には、マイクロフォ
ンや音圧発生用スピーカを車室内に設け、マイクロフォ
ンにより騒音を監視し、音圧発生用スピーカにて車室内
騒音を打ち消す音圧を発生させる技術が示されている。

例えば、特開昭59−63251号公報には、少なくとも一
部をボードスピーカで構成したエンジンルームエンクロ
ージャを音圧発生用スピーカとして利用し、エンジンル
ーム内の騒音をマイクロフォンにより監視し、前記エン
クロージャを加振させることで騒音源であるエンジンか
らの放射騒音を低減し、その結果として、車外及び車内
の騒音を低減する技術が示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前者のアクティブ騒音低減装置にあっ
ては、別置の音圧発生用スピーカを用いて行う構成であ
る為、コストアップとなるし、レイアウト上の制約が多
いし、さらに、音圧発生用スピーカの大きさ（インピー
ダンス）の制約によりアイドル音やこもり音等のように
低周波数領域の車室内騒音への効果が小さい。

また、後者のアクティブ騒音低減装置にあっては、フ
ロアパネルの下面にボードスピーカで構成されるエンク
ロージャが配置されているものである為、車室内騒音に
関しては、上記ヘッドライニング構造と同様に、こもり
音等の加振パネルとなるフロアパネルの振動を抑えるこ
とによる防振的効果が得られるに過ぎなく、車室内騒音
の低減効果が低い。即ち、この装置は、騒音源であるエ
ンジン騒音をアクティブキャンセル手法により能動的に
低減することが目的である。

さらに、ボードスピーカで構成されるエンクロージャ
はエンジンルームの高温環境下に置かれるので、高耐熱
性や熱変化があっても安定した特性を持つボードスピー
カとする必要がある。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、車室内騒音を監視し車室内騒音を打ち消す音圧を発
生させるアクティブ車室内騒音低減装置において、コス
トアップやレイアウト上の制約を招くことなく、簡単な
制御にて低周波数領域騒音であるこもり音の有効な低減
を図ることを課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明のアクティブ車室内
騒音低減装置では、車室の天井部に設けられるヘッドラ
イニングを、車室内騒音を能動的に低減する音圧発生用
スピーカとして用いる手段とした。

即ち、第１図のクレーム対応図に示すように、外部か
らの指令により振幅及び周波数をコントロールすること
が可能な加振機構ａを有するヘッドライニングｂと、ダ
ッシュパネル位置に設けられ、ダッシュパネル振動を検
出するダッシュ振動検出手段ｃと、前記ダッシュ振動検
出手段ｃにより検出されたダッシュパネル振動を入力
し、ダッシュパネル振動と同相，同振幅の強制振動を前
記ヘッドライニングｂに与える加振制御指令を前記加振
機構ａに出力するアクティブキャンセル制御手段ｄと、
を備えている事を特徴とする。

（作 用） 車両走行中にダッシュパネル振動がダッシュ振動検出
手段ｃにより検出された時には、アクティブキャンセル
制御手段ｄにおいて、ダッシュパネル振動と同相，同振
幅の強制振動をヘッドライニングｂに与える加振制御指
令が加振機構ａに対し出力される。

従って、車室の天井部に設けられるヘッドライニング
ｂは、車室全体に向かって設置されると共に、その大き
さが車室上面をほぼ覆う程度の大きさを持つ為、インピ
ーダンスが規定される別置の音圧発生用スピーカに比
べ、こもり音のように低周波数領域の車室内騒音に対し
て高い低減効果が発揮される。

加えて、ヘッドライニングｂの加振制御を、こもり音
の加振パネルとなるダッシュパネル振動を制御入力信号
とし、ダッシュパネル振動と同相でヘッドライニングを
加振させるオープン制御としている為、制御入力信号と
して車室内音圧を用い、ヘッドライニング振動のレベル
・位相をフィードバック制御する場合に比べ、マイクロ
フォンの車室内設置を要さないばかりか、制御内容が非
常に簡単となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

第２図は乗用車に適用された本発明実施例のアクティ
ブ車室内騒音低減装置を示す全体システム図、第３図〜
第５図はそれぞれ実施例装置のヘッドライニング構造を
示す図である。

実施例のアクティブ車室内騒音低減装置は、第２図に
示すように、外部からの指令により振幅及び周波数をコ
ントロールすることが可能な加振アクチュエータ１（加
振機構）を有するヘッドライニング２と、ダッシュパネ
ル位置に設けられ、ダッシュパネル振動を検出するダッ
シュ振動ピックアップ３（ダッシュ振動検出手段）と、
エンジン回転数を検出するエンジンパルスピックアップ
４と、エンジン回転数がこもり音領域にある時、ダッシ
ュ振動ピックアップ３により検出されたダッシュパネル
振動と同相，同振幅の強制振動を前記ヘッドライニング
２に与えるように加振アクチュエータ１に対し加振制御
指令を出力するアクティブコントローラ５（アクティブ
キャンセル制御手段）とを備えている。

前記ヘッドライニング２は、第３図及び第４図に示す
ように、ルーフパネル６に車幅方向に３本のルーフレー
ル7,8,9を固定し、前後２本のルーフレール7,9とルーフ
パネル６の前端6a及び後端6bとにインシュレータ10を介
装させることでフローティング支持されている。

尚、第４図中11はヘッドライナ押えである。

前記加振アクチュエータ１は、第４図及び第５図に示
すように、前記ルーフレール7,8,9のうち車両前後方向
に対して中央に配置されるルーフレール８のほぼ中央位
置に設けられていて、ルーフレール８に固定されるケー
ス12と、該ケース12内に設けられた磁石13と、該磁石13
の対向配置に配置されるコイル14と、該コイル14が設け
られた加振シャフト15を有して構成され、前記加振シャ
フト15の端部に一体形成されたフランジ部15aが前記ヘ
ッドライニング２に対しビス16により固定されている。

次に、作用を説明する。

第６図はアクティブコントローラ５で行なわれる車室
内騒音低減処理作動の流れを示すフローチャートで、以
下、各ステップについて説明する。

ステップ60では、エンジンパルスピックアップ４から
エンジン回転数が読み込まれる。

ステップ61では、読み込まれたエンジン回転数がこも
り音が問題となる回転数領域かどうかが判断される。

例えば、4000±a rpmかどうかが判断されるもので、
この判断回転数領域は車種やエンジン気筒数等によって
異なる。

そして、ステップ61においてYESと判断された時にの
みステップ62以降のアクティブキャンセル処理に進み、
ステップ62では、ダッシュ振動ピックアップ３からダッ
シュパネル振動の振動波形が読み込まれる。

ステップ63では、エンジン回転の２次周波数成分（４
気筒エンジンの場合）がトラッキングフィルタ処理され
る。

即ち、ダッシュ振動ピックアップ３からの入力波形に
は、エンジン回転の２次周波数成分以外の高次周波数成
分やノイズが含まれ、ステップ62に示すような振動波形
を示す為、位相対比によりこもり音の原因となるエンジ
ン回転の２次周波数成分のみ取り出す必要がある。

ステップ64では、トラッキングフィルタ処理により得
たエンジン回転の２次周波数成分がアンプにより増幅さ
れる。

ステップ65では、ステップ64で得られた増幅振動をそ
のままヘッドライニング２の振動とする加振制御指令が
加振アクチュエータ１に対し出力される。つまり、ダッ
シュパネル振動と同相でヘッドライニング２を加振させ
る。

上記車室内騒音低減処理作動により、こもり音が問題
となるエンジン回転数領域において加振アクチュエータ
１のコイル14に電流を流すと、磁石13との間で電磁力を
生じ、フランジ部15aを介してヘッドライニング２がダ
ッシュパネルと同相に強制振動させられる。

こもり音の加振パネルとなるダッシュパネルからの振
動入力とヘッドライニング２の強制振動入力とによる相
互干渉で打ち消し合う作用を示し、乗員の耳位置等の騒
音評価点におけるこもり音のトータルレベルが低減され
る。

尚、ダッシュパネル振動と同相でヘッドライニング２
を加振させるようにしたのは、ダッシュパネル振動に対
する位相を色々変えて乗員の耳の位置で騒音評価した結
果、同相で与えた方が最も良好な実験結果が出たことに
よる。

以上説明してきたように、実施例のアクティブ車室内
騒音低減装置にあっては、下記に列挙するような効果が
得られる。

車室の天井部に設けられるヘッドライニング２を車
室内騒音を能動的に低減する音圧発生用スピーカとして
用いる装置とした為、コストアップやレイアウト上の制
約を招くことなく、こもり音という低周波数領域の車室
内騒音の有効低減を図ることが出来る。

即ち、別置の音圧発生用スピーカを用いることも従来
のエンジンルームエンクロージャのように耐熱性を考慮
することもない為、コスト的に有利となる。

また、ヘッドライニング２はもともと車室の天井部に
設けられる為、別置の音圧発生用スピーカのようにレイ
アウト上の制約を招くこともなく、しかも外観的にも全
く変わることが無い。

さらに、車室の天井部に設けられるヘッドライニング
２は、車室全体に向かって設置されると共に、その大き
さが車室上面をほぼ覆う程度の大きさを持つ為、インピ
ーダンスが規定される別置の音圧発生用スピーカに比
べ、こもり音のように低周波数領域の車室内騒音に対し
て高い低減効果が発揮される。

ヘッドライニング２の加振制御を、こもり音の加振
パネルとなるダッシュパネル振動を制御入力信号とし、
ダッシュパネル振動と同相でヘッドライニング２を加振
させるオープン制御としている為、制御入力信号として
車室内音圧を用い、ヘッドライニング振動のレベル・位
相をフィードバック制御する場合に比べ、マイクロフォ
ンの車室内設置を要さないばかりか、制御内容が非常に
簡単となる。

以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体
的な構成はこの実施例に限られるものではない。

例えば、実施例では、低減騒音をこもり音に絞り込
み、オープン制御によりダッシュパネル振動と同相の振
動をヘッドライニングに与える例を示したが、この実施
例制御系にマイクロフォンにより検出する車室内音圧を
用いるフィードバック制御系を加えて、きめ細かな位相
変更制御を行なう等としても良い。

また、実施例では、加振アクチュエータをヘッドライ
ニングの中央部に１つ設け車室全体の騒音を低減する例
を示したが、例えば、ドライバー位置，助手席位置，左
右の後部座席位置等のように複数の乗員位置に対応する
位置に加振アクチュエータを設け、各位置で騒音監視し
ながら最適に制御する例としても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明にあっては、車室の
天井部に設けられるヘッドライニングを、車室内騒音を
能動的に低減する音圧発生用スピーカとして用い、ダッ
シュ振動検出手段により検出されたダッシュパネル振動
を入力し、ダッシュパネル振動と同相，同振幅の強制振
動をヘッドライニングに与える加振制御指令を加振機構
に出力するアクティブキャンセル制御を行う手段とした
為、下記に列挙する効果を得ることができる。

（１）別置の音圧発生用スピーカを用いることも従来の
エンジンルームエンクロージャのように耐熱性を考慮す
ることもない為、コスト的に有利となる。

（１）ヘッドライニングはもともと車室の天井部に設け
られる為、別置の発音発生用スピーカのようにレイアウ
ト上の制約を招くこともなく、しかも外観的にも全く変
わることが無い。

（３）車室の天井部に設けられるヘッドライニングは、
車室全体に向かって設置されると共に、その大きさが車
室上面をほぼ覆う程度の大きさを持つ為、インピーダン
スが規定される別置の音圧発生用スピーカに比べ、こも
り音のように低周波数領域の車室内装音に対して高い低
減効果が発揮される。

（４）ヘッドライニングの加振制御を、こもり音の加振
パネルとなるダッシュパネル振動を制御入力信号とし、
ダッシュパネル振動と同相でヘッドライニングを加振さ
せるオープン制御としている為、制御入力信号として車
室内音圧を用い、ヘッドライニング振動のレベル・位相
をフィードバック制御する場合に比べ、マイクロフォン
の車室内設置を要さないばかりか、制御内容が非常に簡
単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアクティブ車室内騒音低減装置を示す
クレーム対応図、第２図は実施例のアクティブ車室内騒
音低減装置を示す全体システム図、第３図は実施例装置
のヘッドライニング構造を示す斜視図、第４図は実施例
装置のヘッドライニング構造を示す第３図Ａ−Ａ′線に
よる断面図、第５図は加振アクチュエータを示す第４図
Ｂ部拡大断面図、第６図はアクティブコントローラで行
なわれる車室内騒音低減処理作動の流れを示すフローチ
ャートである。 ａ……加振機構 ｂ……ヘッドライニング ｃ……ダッシュ振動検出手段 ｄ……アクティブキャンセル制御手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部からの指令により振幅及び周波数をコ
   ントロールすることが可能な加振機構を有するヘッドラ
   イニングと、 ダッシュパネル位置に設けられ、ダッシュパネル振動を
   検出するダッシュ振動検出手段と、 前記ダッシュ振動検出手段により検出されたダッシュパ
   ネル振動を入力し、ダッシュパネル振動と同相，同振幅
   の強制振動を前記ヘッドライニングに与える加振制御指
   令を前記加振機構に出力するアクティブキャンセル制御
   手段と、 を備えている事を特徴とするアクティブ車室内騒音低減
   装置。