JP5115080B2 - 車両内音響装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジン音を車室内に伝達する車両内音響装置に関する。

車両に関しては、外部へのエンジン音の漏れを少なくすることが求められるが、その一方において、車両内において快適なエンジン音を楽しみたいという運転者の要求もある。このため、エンジンルーム内において発生するエンジン音のうち快適感をもたらす成分を運転者に提供するための技術が各種提案されている。例えば特許文献１は、エンジンとエアクリーナとを接続する吸気管の中間部に開口部を設け、この開口部に一定の張力で伸張された薄膜を取り付けた構造を提案している。この構造において、張力の与えられた薄膜は、自動車の運転者などに好まれる吸気音の中高音を選択して出力するフィルタとして機能する。
特開２００６−１８４６８１号公報

ところで、特許文献１に開示された構造は、フィルタとしての薄膜により、運転者に好まれる吸気音の中高音を取り出すことができるが、この取り出した音を車室内の運転者に伝えるための手段を欠くため、運転者に快適な音を十分な音量で提供することが困難であるという問題があった。また、運手者が快適な運転を行う上で、聴取されるエンジン音は、アクセル踏み込み量、車速などの車両の状態が反映されたものであることが好ましい。しかし、このような要求を満たす技術的手段は特許文献１には開示されていない。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、運転者が好むエンジン音を十分な音量で車室内に導入する技術的手段を提供することにある。また、この発明の第２の目的は、車室内に導入するエンジン音に車両の状態を反映させる技術的手段を提供することにある。

この発明は、エンジン音の音源が属する空間と車室とを隔てる境界壁に設けられた孔を塞ぐ薄膜と、前記薄膜に張力を与える張力付与機構とを有するフィルタ部を具備することを特徴とする車両内音響装置を提供する。
かかる発明によれば、エンジン音の音源が属する空間と車室とを隔てる境界壁に設けられた孔を塞ぐ薄膜が、運転者にとって快適な成分をエンジン音から取り出して車室内に導入する。従って、十分な音量で快適なエンジン音を運転者に提供することができる。
好ましい態様において、車両内音響装置は、前記車両の状態を前記フィルタ部の前記張力付与機構が前記薄膜に与える張力に反映させる制御手段を具備する。ここで、車両の状態は、例えばアクセルペダルの踏み込み量のような運転用の操作子の操作状態であってもよいし、車速などのような車両の物理的状態であってもよい。
かかる態様によれば、張力付与機構が薄膜に与える張力に車両の状態が反映され、薄膜のフィルタとしての特性が変化するので、薄膜を介して運転者に提供されるエンジン音に車両の状態が反映される。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である車両内音響装置を適用した車両の前部の側断面図である。一般的な車両と同様、図示の車両は、ダッシュパネル３を有している。このダッシュパネル３は、エンジン音の音源であるエンジンが属するエンジンルーム１と車室２とを隔てる境界壁をなしている。本実施形態において、ダッシュパネル３には孔１０１が開口している。そして、ダッシュパネル３には、この孔１０１を利用したフィルタ部１００が設けられている。このフィルタ部１００は、エンジンルーム１からダッシュパネル３の孔１０１を介して車室２側へと導入されるエンジン音の帯域制限を行い、快適感をもたらすエンジン音の成分を車室２内の運転者に提供するものである。本実施形態の１つの特徴は、このようなフィルタ部１００をエンジン音の音源であるエンジンが属するエンジンルーム１と車室２とを隔てる境界壁（この例ではダッシュパネル３）に設けた点にある。

図２は、フィルタ部１００の詳細な構成を示す断面図である。図２に示すように、ダッシュパネル３には、孔１０１と連通し、車室２側へと突出した中空円筒部１０２が固定されている。この中空円筒部１０２の車室２側の開口端は、樹脂からなる薄膜１０３によって塞がれている。さらに詳述すると、この薄膜１０３は、リング状の枠１０４に張られており、この枠１０４は、中空円筒部１０２を内側に収容した状態で、張力付与機構１１０に支持されている。この張力付与機構１１０は、枠１０４をダッシュパネル３側へ移動させる機構を含んでいる。そして、張力付与機構１１０が枠１０４をダッシュパネル３側に移動させると、薄膜１０３の周辺部を枠１０４が引っ張り、中空円筒部１０２の車室２側の開口端により支持された薄膜１０３に与えられる張力が増加するようになっている。

薄膜１０３は、孔１０１を介してエンジンルーム１から車室２へ導入されるエンジン音の帯域制限を行うフィルタとして機能する。このフィルタの帯域制限特性は、張力付与機構１１０によって薄膜１０３に与えられる張力に依存する。本実施形態のもう１つの特徴は、車両の状態を張力付与機構１１０が薄膜１０３に与える張力に反映させる制御手段にある。この制御手段には、各種の構成例が考えられる。

図３は、この制御手段の第１の例を示すブロック図である。この第１の例では、アクセルペダル２０１の踏み込み動作がアクセルワイヤ２０２を介して張力付与機構１１０に伝達されるようになっている。張力付与機構１１０は、アクセルワイヤ２０２を介して伝達されるアクセルペダル２０１の踏み込み量に応じた距離だけ枠１０４をダッシュパネル３側に移動させる。すなわち、この第１の例では、アクセルペダル２０１の踏み込み量が“車両の状態”であり、アクセルペダル２０１の踏み込み量を張力付与機構１１０に伝達するアクセルワイヤ２０２が制御手段である。ここで、張力付与機構１１０は、アクセルワイヤ２０２を介して伝達される駆動力を枠１０４に伝えるギア列を有し、このギア列によりアクセルペダル２０１の踏み込み量に比例した距離だけ枠１０４をダッシュパネル３側に移動させるものであってもよい。この場合において、ギア列のギア比が車両に設けられた何らかの操作子（例えばシフトレバー）に連動して切り換わるように構成してもよい。また、張力付与機構１１０は、アクセルペダル２０１の踏み込み量が閾値を越えた場合に、その超過分に比例した距離だけ枠１０４をダッシュパネル３側に移動させるものであってもよい。

図４は、車両の状態を張力付与機構１１０が薄膜１０３に与える張力に反映させる制御手段の第２の例を示すブロック図である。この第２の例において、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２０３は、車両に設けられた各種のセンサからの情報を元に、エンジンの燃料噴射量や噴射時間を決定するプロセッサである。この第２の例では、このＥＣＵ２０３に、上記制御手段としての機能を追加する。

さらに詳述すると、ＥＣＵ２０３は、アクセルポジションセンサ２０４を介してアクセルペダル２０１の踏み込み量を検知するとともに、車速センサ２０５を介して車両の車速を検知する。そして、車両の状態であるアクセルペダル２０１の踏み込み量と車速とに応じて、張力制御モータ２０６に与える駆動目標量を決定する。張力制御モータ２０６は、そのロータが張力付与機構１１０に連結されており、ＥＣＵ２０３から与えられる駆動目標量に相当するトルクをロータを介して張力付与機構１１０に与える。張力付与機構１１０は、張力制御モータ２０６のロータを介して与えられるトルクを、ダッシュパネル３側へ枠１０４を移動させる駆動力に変換するギア列を有している。従って、この第２の例では、ＥＣＵ２０３から与えられる駆動目標量に相当する駆動力が張力制御モータ２０６および張力付与機構１１０を介して枠１０４に与えられ、同駆動目標量に応じた張力が薄膜１０３に与えられる。

薄膜１０３のフィルタとしての帯域制限特性は、薄膜１０３に与えられる張力に依存する。図５は、この薄膜１０３の帯域制限特性を示す図である。図５において、横軸は１／３オクターブバンドのエンジン音の中心周波数、縦軸はその際のエンジン音の薄膜１０３の通過前後における音圧レベル差（すなわち、薄膜１０３の通過に伴うエンジン音の減衰量）である。そして、グラフＧ１は、薄膜１０３を弛まない程度に枠１０４に支持させ、薄膜１０３に張力を与えない場合における薄膜１０３の通過前後のエンジン音の音圧レベル差、グラフＧ２は、薄膜１０３に所定の大きさの張力を与えた場合における薄膜１０３の通過前後のエンジン音の音圧レベル差を示す。図５に示すように、薄膜１０３に張力を与えない場合には、薄膜１０３の通過に伴うエンジン音の減衰量は広い周波数帯域に亙ってほぼ一定である。しかし、薄膜１０３に張力を与えると、５００Ｈｚ以下の低域においてエンジン音が大きく減衰されるようになる。このため、エンジン音の中高域の成分が薄膜１０３を介して車室２内に導入されることとなる。

図６は本実施形態の第１の動作例を示す図である。この動作例において、制御手段の構成は前掲図３のものであってもよいし、前掲図４のものであってもよい。この第１の動作例において、制御手段は、アクセルペダル２０１の踏み込み量がある閾値ｔｈを越えた場合に、張力付与機構１１０から薄膜１０３に与える張力を減少させる。この例によれば、運転者が、アクセルペダル２０１を踏み込んだときに、薄膜１０３を通過するエンジン音の低域成分が増加される。従って、運転者は、アクセルペダル２０１を踏み込んだときに、低音の豊かな迫力のある音質のエンジン音を聴くこととなる。

図７は本実施形態の第２の動作例を示す図である。この動作例において、制御手段の構成は前掲図４のものであることが好ましい。この第２の動作例において、車速が例えば６０ｋｍ／ｈ以下の低速である場合の動作は上記第１の動作例と同様である。すなわち、制御手段であるＥＣＵ２０３は、アクセルペダル２０１の踏み込み量が閾値ｔｈより低い期間は薄膜１０３に与える張力をやや低いレベルとし、アクセルペダル２０１の踏み込み量が閾値ｔｈを越えると、薄膜１０３に与える張力を最低レベルまで減少させる（図７（ａ）参照）。しかし、車速が例えば６０ｋｍ／ｈ以上の高速である場合の動作は上記第１の動作例と異なる。この場合、制御手段であるＥＣＵ２０３は、アクセルペダル２０１の踏み込み量が閾値ｔｈより低い期間は薄膜１０３に与える張力をやや高いレベルとし、アクセルペダル２０１の踏み込み量が閾値ｔｈを越えると、薄膜１０３に与える張力を最低レベルまで減少させる（図７（ｂ）参照）。このように車速が高速である場合に、アクセルペダル２０１を踏み込んでいない期間でも、エンジン音が薄膜１０３を通過する際に低域成分がやや増加する。そして、アクセルペダル２０１が踏み込まれると、エンジン音が薄膜１０３を通過する際に低域成分が大きく増加するのである。この第２の動作例によれば、車室２内の運転者に提供されるエンジン音の音質は、アクセルペダル２０１の踏み込み量と車速の両方に依存する。

以上説明したように、本実施形態によれば、エンジンルーム１と車室２とを隔てる境界壁であるダッシュパネル３に設けられた孔１０１を塞ぐ薄膜１０３が、運転者にとって快適な成分をエンジン音から取り出すフィルタとして働く。従って、本実施形態によれば、十分な音量の快適なエンジン音を車室２内の運転者に提供することができる。また、本実施形態によれば、アクセル踏み込み量、車速といった車両の状態がフィルタたる薄膜１０３に与えられる張力に反映されるので、運転者は、車両の状態の変化をエンジン音の変化として聴き取ることができ、快適に運転を行うことができる。

＜第２実施形態＞
図８は、この発明の第２実施形態である車両内音響装置を適用した車両の前部の側断面図、図９は、同車両の前部を上方から透視した平面図である。この第２実施形態の１つの特徴は、上記第１実施形態に対し、音源から放射されるエンジン音を集めて、フィルタ部１００（図１参照）に導入する集音装置１０を追加した点にある。

図８および図９において、一般的な車両と同様、ダッシュパネル３の上部には、フロントガラス５０を支持するカウル５が設けられている。そして、エンジンルーム１内には、エンジン本体６があり、このエンジン本体６の上部にはサージタンク７が設けられている。周知の通り、このサージタンク７は、外気をエンジン本体６に導くための吸気系に設けられた空気溜めである。吸気がエンジン本体６に供給される際、このサージタンク７の表面から吸気音が放射される。本実施形態では、このサージタンク７を音源とし、この音源から放射される吸気音を車室２に導入する。

サージタンク７とダッシュパネル３との間には、このサージタンク７の表面から放射される吸気音を集め、ダッシュパネル３を介して車室２へと導入する集音装置１０が設けられている。この集音装置１０は、サージタンク７およびダッシュパネル３間に閉じた空間を形成する壁１１を有している。サージタンク７の表面から放射される吸気音は、この壁１１により上下左右から囲まれた空間内をダッシュパネル３まで伝播する。十分なレベルの吸気音を車室２内に導入するためには、サージタンク７の表面において、なるべく広い面積の領域を壁１１により囲まれた内側の空間に露出させるのが好ましい。壁１１は、遮音性を有する材料により構成されている。これは、エンジンルーム１内において発生する機械音が壁１１の内側の空間内に伝播しないようにするためである。また、壁１１の端部とサージタンク７の表面との間には例えばゴムパッキン等によるクッション１２が介在している。これは車両の走行時の揺れにより、壁１１の端部とサージタンク７の表面とが衝突し、あるいは擦りあって、雑音が発生するのを防止するためである。

ダッシュパネル３において、集音装置１０の壁１１により囲まれた内側の領域のほぼ中央には、水平方向に並んだ複数の孔３１が設けられている。本実施形態では、この孔３１の個数は３個であり、各々径は４０ｍｍである。これらの孔３１は、集音装置１０を伝播してダッシュパネル３まで到達した吸気音を車室２内に導入する役割を果たすものである。大きな孔３１を設けるのではなく、比較的小さな孔３１を複数個設けるのは、車両に対する加工を極力少なくし、かつ、集音装置１０によって集められた吸気音を効率的に車室２側に導入するためである。

そして、ダッシュパネル３には、複数の孔３１を各々利用して、上記第１実施形態におけるフィルタ部１００が各々設けられている（図示略）。

また、集音装置１０の壁１１により囲まれた空間内のダッシュパネル３近傍の位置には、レゾネータ４１および４２が設けられている。さらに、カウル５内には、運転者から見て左右方向に延びた共鳴管５１および５２が設けられている。これらは車室２に導入される吸気音の音質を調整する役割を果たす。

図１０は、レゾネータ４１および４２、共鳴管５１および５２が配置されたエンジンルーム１と車室２との境界近傍部分の構成を示す斜視図、図１１は同部分を上方から見た図である。なお、図１０および図１１では、図面が煩雑になるのを防止するため、カウル５の図示は省略されている。

図１０および図１１に示すように、レゾネータ４１および４２は、音の出入り口である音孔４１ａおよび４２ａを持った中空の箱状の構造体である。レゾネータ４１および４２は、サージタンク７からダッシュパネル３の孔３１に至る音響伝播経路を各々の間に挟み、各々の音孔４１ａおよび４２ａを向き合わせて、ダッシュパネル３に固定されている。サージタンク７から放射された吸気音は、ダッシュパネル３の手前において、音孔４１ａおよび４２ａからレゾネータ４１および４２内に進入する。そして、レゾネータ４１および４２によって音質調整された吸気音が音孔４１ａおよび４２ａから出力され、それらがダッシュパネル３の手前において混ざり合い、ダッシュパネル３の孔３１を利用したフィルタ部１００を介して車室２内の運転者に向けて放射される。好ましい態様において、レゾネータ４１および４２の共鳴周波数は、１５０〜２００Ｈｚ程度である。これは、６気筒エンジンが３０００〜４０００ｒｐｍの回転速度で回転しているときの吸気音の爆発１次（回転３次）の成分にレゾネータ４１および４２を共鳴させるためである。なお、レゾネータ４１および４２の各共鳴周波数は、同じでもよく、異なっていてもよい。

共鳴管５１および５２は、３０ｃｍ程度の長さの中空の管である。これらは、サージタンク７からダッシュパネル３の孔３１に至る音響伝播経路におけるダッシュパネル３の手前の位置において、各々の音の入り口である開放端を離間させ、かつ、対向させた状態で、ダッシュパネル３の上方のカウル５内に収容されている。カウル５の下面には、レゾネータ４１および４２の間を見下ろす位置に孔（図示略）が設けられている。サージタンク７から放射され、ダッシュパネル３の手前まで伝播した吸気音は、この孔を介して、カウル５内の共鳴管５１および５２に進入する。運転者から見て左側にある共鳴管５１の端部近傍部分および運転者から見て右側にある共鳴管５２の端部近傍部分には、車室２側に開口した孔５１ａおよび５２ａが設けられている。また、カウル５にも、これらの孔５１ａおよび５２ａと連通する孔５３および５４が各々設けられている（図８および図９参照）。カウル５には、上述したダッシュパネル３の孔３１の場合と同様、孔５３および５４を各々利用したフィルタ部１００（図示略）が設けられている。共鳴管５１および５２において音質調整された吸気音は、これらのフィルタ部１００（図示略）を介して、車室２内の運転者に向けて放射される。好ましい態様において、共鳴管５１および５２の各共鳴周波数は５００Ｈｚ程度である。

ダッシュパネル３の複数の孔３１を各々利用した各フィルタ部１００（図示略）およびカウル５の孔５３、５４を各フィルタ部１００（図示略）は、上記第１実施形態において述べたものと同様な制御手段により、各々の薄膜１０３（図２参照）の張力が調整される。その場合の張力の調整の態様は、上記第１実施形態において、図６および図７を参照して説明した通りである。

以上説明したように、本実施形態によれば、集音装置１０により吸気音を集め、フィルタ部１００を介して車室２内に導入するので、車室２内の運転者に提供する吸気音の音量をさらに大きくすることができるという利点がある。また、本実施形態によれば、レゾネータ４１、４２、共鳴管５１、５２といった音質調整の手段が、各フィルタ部１００の前段に配置されている。従って、レゾネータ４１、４２、共鳴管５１、５２によって、吸気音の低域成分の音量を充実させ、その後、アクセル踏み込み量、車速といった車両の状態に応じて、低域成分の音量をフィルタ部１００により減衰させるか否かの切り換えを行うといった音質調整が可能であるという利点がある。

以上、この発明の第１および第２実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記各実施形態では、車両の状態として、アクセル踏み込み量と車速を利用したが、例えばシフト位置、車両の加速度などの他の情報を車両の状態として利用してもよい。あるいは、アクセル踏み込み量と車速に対し、シフト位置、車両の加速度などの他の情報を加えたものを車両の状態として利用してもよい。
（２）枠１０４に材質の異なる薄膜１０３を張ったユニットを各種用意しておき、運転者が所望のユニットを張力付与機構１１０に取り付けて使用することができるようにフィルタ部１００を構成してもよい。
（３）上記第２実施形態のようにエンジンルーム１と車室２を隔てる境界壁に複数のフィルタ部１００を設ける場合において、一部のフィルタ部１００については制御手段が車両の状態に応じて薄膜１０３の張力を行い、他のフィルタ部１００については薄膜１０３の張力を固定とし、または手動調整を行う構成としてもよい。
（４）フィルタ部１００を介して車室２内に導入するエンジン音の種類にも各種考えられる。上記第２実施形態では、吸気音をフィルタ部１００を介して車室２内に導入したが、排気音など、吸気音以外のエンジン音をフィルタ部１００を介して車室２内に導入するようにしてもよい。
（５）上記第２実施形態において、吸気音の低域の成分を運転者に提供する必要がない場合には、レゾネータ４１、４２、共鳴管５１、５２を設けなくてもよい。

この発明の第１実施形態による車両内音響装置を備えた車両の前部の側断面図である。 同実施形態におけるフィルタ部１００の構成を示す断面図である。 同実施形態における制御手段の第１の構成例を示すブロック図である。 同実施形態における制御手段の第２の構成例を示すブロック図である。 同実施形態におけるフィルタ部１００の薄膜１０３の帯域制限特性を示す図である。 同実施形態の第１の動作例を示す図である。 同実施形態の第２の動作例を示す図である。 この発明の第２実施形態による車両内音響装置を備えた車両の前部の側断面図である。 同車両の前部を上方から透視した平面図である。 同具体例において、レゾネータ４１および４２、共鳴管５１および５２が配置されたエンジンルーム１と車室２との境界近傍部分の構成を示す斜視図である。 同境界近傍部分を上方から見た図である。

符号の説明

１……エンジンルーム、２……車室、３……ダッシュパネル、５……カウル、６……エンジン本体、７……サージタンク、１０……集音装置、１１……壁、１２……クッション、４１，４２……レゾネータ、５１，５２……共鳴管、３１，５３，５４……孔、４１ａ，４２ａ……音孔、１００……フィルタ部、１０１……孔、１０２……中空円筒管、１０３……薄膜、１０４……枠、１１０……張力付与機構、２０１……アクセルペダル、２０２……アクセルワイヤ、２０３……ＥＣＵ、２０４……アクセルポジションセンサ、２０５……車速センサ、２０６……張力制御モータ。

Claims (6)

1. エンジン音の音源が属する空間と車室とを隔てる境界壁に設けられた孔を塞ぐ薄膜と、前記薄膜に張力を与える張力付与機構とを有するフィルタ部を具備し、
   車両の状態を前記フィルタ部の前記張力付与機構が前記薄膜に与える張力に反映させる制御手段をさらに具備することを特徴とする車両内音響装置。
2. 前記制御手段は、前記車両のアクセルペダルの踏み込み量を、前記張力付与機構が前記薄膜に与える張力に反映させることを特徴とする請求項１に記載の車両内音響装置。
3. 前記制御手段は、前記車両のアクセルペダルの踏み込み量と前記車両の車速に応じて、前記張力付与機構が前記薄膜に与える張力を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両内音響装置。
4. 前記制御手段は、前記車両のアクセルペダルの踏み込み量と前記車両の加速度に応じて、前記張力付与機構が前記薄膜に与える張力を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両内音響装置。
5. 前記張力付与機構は、前記薄膜に与える張力の制御パターンをシフトレバーに連動させて変更することを特徴とする請求項１に記載の車両内音響装置。
6. 前記音源から放射されるエンジン音を集めて、前記フィルタ部に導入する集音装置を具備することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１の請求項に記載の車両内音響装置。

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