JP4673107B2 - 車両のエンジン音導入構造 - Google Patents
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Description
例えば、エンジンの吸気側に接続されたインテークダクトの一部から分岐したパイプ部を設け、その他端部を、エンジンルームと車室との間の隔壁(バルクヘッド)に接続することが知られている(例えば、特許文献1)。
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エンジン音導入構造を提供することである。
請求項1の発明は、車両のエンジンに起因する振動によって加振される振動体と、前記車両の車室内に配置され、車体と独立して振動可能に支持された振動面部と、前記振動体及び前記振動面部にそれぞれ接続され、前記車室の一部を構成するボディパネル部を貫通して配置された振動伝達部とを備える車両のエンジ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に記載の車両のエンジン音導入構造において、前記振動体の前記振動伝達部が接続される接続部は、前記振動面部の固有振動数と略同じ固有振動数を有することを特徴とする車両のエンジン音導入構造である。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の車両のエンジン音導入構造において、前記振動伝達部は、前記振動体の前記接続部、前記振動面部の少なくとも一方と略同じ固有振動数を有することを特徴とする車両のエンジン音導入構造である。
請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の車両のエンジン音導入構造において、前記振動伝達部は、前記ボディパネル部に形成された開口の内周縁部に備えられた弾性部材を介してこのボディパネル部に支持されることを特徴とする車両のエンジン音導入構造である。
(1)振動体の振動を、振動伝達部を介して振動面部に固体伝播によって伝達し、振動面部を加振することによって、振動面部の固有振動数近傍の成分が他の周波数帯域の成分に対して相対的に増幅される。そして、振動面部の振動により発生する放射音が車室内に音響伝播することによって、特定の周波数成分のエンジン音を効果的に車室内に導入することができる。
(2)振動伝達部は、振動体の振動を振動面部に固体伝播によって伝達するから、例えば管路等を用いてその内部で音響伝播させる場合と比較して、振動伝達部の配置に必要なスペースを低減でき、さらにその構造も簡素化することができる。
(3)振動体の振動伝達部が接続される接続部と振動面部とは、略同じ固有振動数を有するから、振動体からの振動の伝播によって振動面部が共振し、この固有振動数付近の周波数成分を強調することができる。
(4)振動伝達部の固有振動数を、振動体の接続部、振動面部の少なくとも一方と略同じとしたから、これらの間においてもそれぞれ共振が生じ、特定の周波数成分をさらに強調することができる。
(5)振動伝達部は、弾性部材を介してボディパネル部に支持されているから、ボディパネル部の振動特性によってエンジン音導入構造の機能に影響を及ぼすことがない。
また、振動体が例えばエンジンマウント等の変形に起因して車体に対して変位した場合であっても、弾性部材の変形によってこの変位を吸収することができる。
図1及び図2は、実施例1のエンジ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。また、図3は、エンジンの外観斜視図である。図4は、図1のIV部拡大図である。
キャビン110は、搭乗者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等によって形成され、キャビン110内にダッシュボード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等を備えている。
トーボード111は、その一部に後述するエンジン音導入部300のステー320が挿入され貫通する開口111bが形成されている(図4参照)。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。
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の下端部から車両の後方側へ延在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に凹ませて、車両の前後方向に延在して形成されており、その下側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、車両の後方側に延在するプロペラシャフト、エキゾーストパイプ等を収容するものである。
なお、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、鋼板をプレス加工して形成され、それぞれ車体モノコックの一部を構成するものである。
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、車幅方向にわたして設けら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及び図示しない他の構成部材を支持するものである。
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、その運転に伴い、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。
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、吸気脈動等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、吸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とチャンバ225との間の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(振動体)225は、エアクリーナケース223とスロットルボディ226との間の吸気管路の途中に設けられ、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の上部に配置され、図示しないステーによってエンジン本体210に対してリジットに固定されている。チャンバ225は平面状に形成され略水平に配置された接続部としての下面部225aを備え、またその車両後方側は上端部が下端部より後方側に設けられ、傾斜して配置された斜面部225bが形成されている。
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の操作に応じて、エンジン210の吸気量を制限する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。
振動板310は、例えば鋼板によって矩形の平板状に形成され、キャビン110内に配置されている。振動板310は、トーボード111の車内側の面部に対して、所定の間隔を隔てて略平行に配置されている。
ステー320の前端部はチャンバ225の下面部225aに固定され、その後端部は、振動板310のトーボード111と対向する面部の略中央部に固定されている。
図4に示すように、ステー320は、チャンバ225の下面部225aから車両の後方側に延在する前方部分320aと、前方部分320aの後端部から上方に延在する中間部分320bと、中間部分320bの上端部から車両の後方側に延在する後方部分320cとを備え、全体としてクランク状に形成されている。
なお、ステー320とチャンバ225及び振動板310との接続部は、例えばネジ結合や溶接等によってリジットに結合され、振動の固体伝播が可能となっている。
開口111bの内径はステー320の外径よりも大きく形成されている。開口111bは、その内周縁部に例えばゴム等の弾性を有する材料によって形成された円環状のグロメット111cが固定され、ステー320はその中央部に挿入されることによって、いわゆるフローティングがなされた状態でトーボード111に支持される。これにより、振動板310、ステー320は、車体100とは独立して振動可能に支持される。
チャンバ225は、そのステー320が接続される下面部225aの固有振動数が例えば約250Hz近傍となるように、構造、形状、表面部の剛性等が設計されている。
なお、このような周波数は、例えば運転者に車両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、他の周波数であってもよい。
そして、エンジン本体210の運転時にその吸気脈動等によってチャンバ225が加振されると、下面部225aは約250Hz近傍の振動モードを示し、この振動はステー320に伝播される。
チャンバ225の下面部225aにおいて発生した約250Hz近傍にピークを有する振動は、ステー320を加振し、ステー320はこの振動を固体伝播によって振動板320に伝達する。このとき、ステー320、振動板310はともに約250Hz近傍に固有振動数を有するから、各部材において共振が生じ、約250Hz近傍の周波数帯域の成分はよりいっそう強調される。
そして、振動板310はその振動によって放射音を発生し、この放射音はキャビン110内の空気への音響伝播によって、ダッシュボード115の下側の開口部から搭乗者側に伝播し、エンジン音の導入が行われる。
(1)チャンバ225の下面部225aにおいて発生する振動を、ステー320を介して振動板310に固体伝播によって伝達し、振動板310を加振することによって、振動板310の固有振動数である約250Hz近傍の成分が他の周波数帯域の成分に対して相対的に増幅される。この振動によって振動板310の表面から発生する放射音がキャビン110内に音響伝播することによって、振動板310の固有振動数近傍の特定の周波数成分を効果的にキャビン110内に導入することができる。
(2)ステー320は固体伝播によってチャンバ225の振動を振動板310に伝達するから、例えば管路等を用いて音響伝播する場合と比較して、その配置に必要なスペースを低減でき、さらにその構造も簡素化することができる。
(3)チャンバ225の下面部225aと振動板310とは、ともに約250Hz近傍の略同じ固有振動数を有するから、チャンバ225から伝達される振動によって振動板310が共振し、約250Hz近傍の周波数成分を強調することができる。
(4)ステー320の固有振動数を、チャンバ225の下面部225a及び振動板310と略同じ約250Hz近傍に設定したから、ステー320においても共振が生じることによって、約250Hz近傍の周波数をより強調することができる。
(5)ステー320は、弾性を有する材料によって形成されたグロメット111cを介してトーボード111にフローティングマウントされているから、トーボード111の振動特性によってエンジン音導入部300の機能に影響を与えない。
また、エンジンマウントの弾性変形に起因してチャンバ225が車体100に対して変位した場合であっても、グロメット111cがねじれてステー320及び振動板310が変位することによって、チャンバ225の変位を吸収することができる。
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)上述した実施例は、振動体としてチャンバを用いているが、これに限らず、例えば、レゾネータ、エアクリーナケース、サイドブランチ、サージタンク等のインテークシステムの他の部位や、エンジンブロック、トランスミッションケース等のエンジンの運転に起因して振動する任意の部材を用いることができる。
特に、本発明によれば、特定の周波数帯域の成分を強調するチューニングが比較的容易なインテークシステム等に限らず、広範な周波数帯域の成分が含まれるエンジン本体等を振動体とする場合であっても、振動面部や振動伝達部の周波数特性をチューニングすることによって、特定の周波数帯域の成分を効果的に導入することができる。
なお、エンジン起因の振動は、そのクランクシャフトの一回転ごとに周期的に発生する基本波成分及びその倍数の周波数を有する高次成分とを有し、これらはエンジンの回転数に比例して周波数が変化するが、エンジンの回転数が変化した場合であっても、いずれかの次数の成分に特定の周波数帯域が含まれていれば、これを加振源として上述した効果を得ることができる。
(2)実施例は、振動伝達部であるステーをボディパネル部でのみ支持する構成であるが、必要に応じて振動伝達部を複数箇所で支持するようにしてもよい。この場合、各支持箇所において弾性部材を介したフローティングマウントとするとよい。また、振動面部をフローティングマウントによって支持してもよい。
(3)振動面部や振動伝達部の構造、形状、材質等は上述した実施例に限定されず、他の構成であってもよい。
(4)実施例は、例えば250Hz近傍の周波数帯域を強調して演出するものであるが、このような周波数は変更してもよく、また、それぞれ異なった周波数特性を有する複数のエンジン音導入構造を組み合わせて使用してもよい。
(5)実施例は、ボディパネル部としてトーボードを用いているが、これに限らず、例えば、フロアパネル等の他の部材であってもよい。
(6)実施例は、エンジンマウント等の弾性変形に起因する振動体の移動を、振動伝達部を支持する弾性部材(グロメット)の変形によって吸収しているが、これに限らず、例えば振動伝達部は、例えばボールジョイントやスライド機構等の振動の固体伝播が可能でありかつ振動体の変位に応じて変形する接続部を備え、その変形によって振動体の変位を吸収するようにしてもよい。
(7)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らず、また、ヴァンケル式ロータリエンジン等であってもよい。
110 キャビン
111 トーボード
111b 開口
111c グロメット
115 ダッシュボード
150 エンジンルーム
210 エンジン本体
220 インテークシステム
225 チャンバ
300 エンジン音導入部
310 振動板
320 ステー
Claims (5)
- 車両のエンジンに起因する振動によって加振される振動体と、
前記車両の車室内に配置され、車体と独立して振動可能に支持された振動面部と、
前記振動体及び前記振動面部にそれぞれ接続され、前記車室の一部を構成するボディパネル部を貫通して配置された振動伝達部と
を備える車両のエンジン音導入構造。 - 請求項1に記載の車両のエンジン音導入構造において、
前記振動伝達部は、前記振動体の振動を固体伝播によって前記振動面部に伝達すること
を特徴とする車両のエンジン音導入構造。 - 請求項1又は請求項2に記載の車両のエンジン音導入構造において、
前記振動体の前記振動伝達部が接続される接続部は、前記振動面部の固有振動数と略同じ固有振動数を有すること
を特徴とする車両のエンジン音導入構造。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の車両のエンジン音導入構造において、
前記振動伝達部は、前記振動体の前記接続部、前記振動面部の少なくとも一方と略同じ固有振動数を有すること
を特徴とする車両のエンジン音導入構造。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の車両のエンジン音導入構造において、
前記振動伝達部は、前記ボディパネル部に形成された開口の内周縁部に備えられた弾性部材を介してこのボディパネル部に支持されること
を特徴とする車両のエンジン音導入構造。
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