JP5386920B2 - 車体構造体およびインナパネル - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ロードノイズ等の比較的低い周波数のロードノイズを吸音することが可能な車体構造体に関する。

従来、車両の屋根を支える中空状のピラーを介して外部からの騒音が車内に入り込まないようにした車体構造体として、ピラー内に再成綿フェルトを設けて、エンジンルームから車室内に入り込む騒音を防止する構造（特許文献１）等がある。

特開平６−２８６５３０号公報

ところで、特許文献１では、粒子速度駆動に基づく吸音機構を利用しているため、低周波数領域における音に対しては、大きな背後空気層が必要であり、実際には、エンジン音、走行中の風切り音、タイヤや路面からひろうロードノイズ等のように、比較的低い周波数領域における音に対しては減衰することができなかった。また、ピラー内に挿入されるグラスウール、フェルト等の多孔質材は、音波の粒子速度が最大となる位置に、その速度が最大となる方向と垂直に配設されたときに、吸音効率が最大となる。このため、室境界（壁面）から、対象周波数のλ／４程度の空間を背後に有する必要があり、低音域を吸音するためには、大きな空気層（例えば、３１５Ｈｚの場合には２７ｃｍ）が必要となり、現実的には車室内に設置することは不可能となる。言い換えれば、背後空気層が少ない多孔質吸音構造では、低周波数を吸音することはできず、低周波波の音響エネルギーを消散させることはできなかった。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低周波領域における音を効率良く吸音する吸音構造体を有する車体構造体およびインナパネルを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明が採用する車体構造体は、車両の屋根を支える中空状の支柱であって、車体構造体の基台となるシャーシの一部をなすアウタパネルおよび該アウタパネルを車室側から覆うインナパネルとを有する支柱と、音圧駆動によって吸音を行う吸音構造体であって、音を受ける受音部が前記アウタパネル側に向いて、前記受音部と前記アウタパネルとの間に形成される空間が前記車室とつながるように、前記支柱に設けられる吸音構造体と、を具備し、前記吸音構造体は、開口部および底部を有する筐体と、前記筐体の開口部を塞いで空気層を画成し、前記受音部となって前記アウタパネルに対向する板状または膜状の振動体と、を有する板吸音体を含み、前記振動体の弾性振動の基本振動周波数が、前記振動体のマスと前記空気層のバネ成分とで構成されるバネマス系の共振周波数の５％〜６５％の範囲内にあることを特徴とする。

上記構成において、前記吸音構造体は、閉空間と、この閉空間と前記車室とを連通し、開口部が前記受音部となる管状部材と、を有するヘルムホルツ吸音体を含むことが望ましい。

上記構成において、前記インナパネルは、芯材とこの芯材の表面を覆う表面材とを有し、前記芯材が前記吸音構造体の一部を構成することが望ましい。

上記構成において、前記インナパネルは、芯材とこの芯材の表面を覆う表面材とを有し、前記吸音構造体は、前記芯材に取り付けられることが望ましい。

上記構成において、前記インナパネルは、音圧透過部を有することが望ましい。

上述した課題を解決するために、本発明が採用するインナパネルは、車両の屋根を支える支柱をアウタパネルと共に構成するインナパネルであって、当該インナパネルの外形をなす芯材と、音圧駆動によって吸音を行う吸音構造体であって、音を受ける受音部が前記アウタパネル側に向くように設けられる吸音構造体と、を具備し、前記吸音構造体は、開口部および底部を有する筐体と、前記筐体の開口部を塞いで空気層を画成し、前記受音部となって前記アウタパネルに対向する板状または膜状の振動体と、を有する板吸音体を含み、前記振動体の弾性振動の基本振動周波数が、前記振動体のマスと前記空気層のバネ成分とで構成されるバネマス系の共振周波数の５％〜６５％の範囲内にあることを特徴とする。

本発明によれば、吸音構造体が、音波を振動に変換して、音波エネルギーを機械エネルギーとして消費して吸音を行う。例えば、吸音構造体が吸音する周波数を低い値に設定した場合には、例えばロードノイズのような低周波数の音を効率良く吸音することができる。特に、吸音構造体の受音部をアウタパネル側に向けて配置することで、車室内の塵埃等を含んだ空気が直接受音部に伝わるのを防止でき、吸音構造体の寿命を延ばし、信頼性を高めることができる。

以下、吸音構造体を備えた車体構造体について説明する。
＜第１実施形態＞
本発明者達は、車室内にこもる音に着目して、車室内における種々の場所における音圧を測定した。その結果、屋根を支える支柱（以下、ピラーという）の部分で、音圧が比較的大きくなっていることを検知した。そこで、このピラーに吸音構造体を設けることに着目した。

一般に、車室の境界面においては、音波の粒子速度が大きな値をとらないのに対し、音圧は高いところと低いところが生じる（所謂、音圧分布）。そこで、上記構成のように、音圧駆動による吸音機構を有する吸音構造体は、吸音される音響エネルギーが、吸音効率とそこに入射する音響エネルギーの積で決まるため、高音圧の部位に前記音圧駆動の吸音構造を優先的に配置することで、効率的に車室内の音響エネルギーを消散することが可能となる。また、音圧駆動に基づく吸音構造体では、λ/４の背後空気層を構成することなく実現できるため、壁面近傍での吸音を可能とし、低周波数領域における音に対しても大きな背後空気層を必要としないという利点がある。

（１−１）構成
（１−１−１）車両
図１は、本発明の第１実施形態に係る４ドアセダン形の車両１００を示す斜視図である。この車両１００は車体構造体の基台となるシャーシ１１０に対してボンネット１０１、４枚のドア１０２、トランクドア１０３が開閉可能に取り付けられる。
図２は、シャーシ１１０を模式的に示す図である。シャーシ１１０はベース１１１と、このベース１１１から上側に延びる一対のフロントアウタパネル１２０・センタアウタパネル１１２・リアアウタパネル１１３と、アウタパネル１２０，１１２，１１３によって支えられる天井１１４と、車両１００内を車室１０５とエンジン室１０６とに分けるエンジン仕切隔壁１１５と、車室１０５と荷室１０７とに分けるトランク仕切隔壁１１６とを有する。

また、図３に示す如くフロントアウタパネル１２０とフロントインナパネル１３０によってフロントピラー１４０を構成し、センタアウタパネル１１２とセンタインナパネル（図示せず）によってセンタピラーを構成し、リアアウタパネル１１３とリアインナパネル（図示せず）によってリアピラーを構成する。そして、このフロントピラー１４０は、天井１１４とフロントガラス１１７とを支える中空状の支柱となる（図３、参照）。また、フロントピラー１４０の空間には、天井１１４側の電気装置（例えば、アンテナ等）に接続されるケーブルが挿入される場合もある。

（１−１−２）フロントピラー
本実施形態の特徴は、フロントピラー１４０に箱形の板吸音体１０を設けたことにある。
図３は、図１中の矢視III−III方向から見た拡大断面図である。
フロントピラー１４０は、シャーシ１１０の一部をなすフロントアウタパネル１２０と、このフロントアウタパネル１２０に取り付けられるフロントインナパネル１３０とを具備する。
フロントアウタパネル１２０は、平板部１２１を有する断面が略台形となった角柱状に形成される。平板部１２１には、フロントインナパネル１３０を取り付けるためのパネル取付孔１２２が穿設される（図４、参照）。また、フロントアウタパネル１２０の一端にはフロントガラス１１７が、他端にはドアガラス１１８が、それぞれシール部材（図示せず）を介して固定される。

フロントインナパネル１３０は、例えばポリプロピレン樹脂によって形成され、基台をなす芯材１３１と、音圧を透過する布材によって形成され、芯材１３１の表面を覆う表面材１３９と、を具備する。

芯材１３１は、平板部１３２と、この平板部１３２から外側に広がるように延びる傾斜部１３３，１３３とを有する。平板部１３２には、複数個の連通孔１３４が穿設され、この各連通孔１３４を通して車室１０５内とフロントピラー１４０内とを連通させる。なお、連通孔１３４は、平板部１３２に限らず、傾斜部１３３に穿設されてもよい。

次に、フロントアウタパネル１２０に対するフロントインナパネル１３０および板吸音体１０の取り付け構造について、図４を参照しつつ説明する。図４は、フロントアウタパネル１２０に対してフロントインナパネル１３０を組み立てる前の状態を示した図である。

フロントインナパネル１３０には、フロントアウタパネル１２０のパネル取付孔１２２に挿通される取付突起１３５（２個のみ図示）が突出形成される。この取付突起１３５の先端は、暫時縮径するテーパー面を有する傘状に形成された係止部１３５Ａとなり、この係止部１３５Ａには先端に向けて開く切込部１３５Ｂが形成される。

これにより、パネル取付孔１２２に取付突起１３５を挿入する際、係止部１３５Ａは、テーパー面がパネル取付孔１２２の周面に押されて切込部１３５Ｂを縮めた状態で挿入される。さらに、係止部１３５Ａがパネル取付孔１２２を通過してフロントアウタパネル１２０内に抜けた際に切込部１３５Ｂが開いて、係止部１３５Ａの端面は、パネル取付孔１２２の周囲に係止されることで、フロントインナパネル１３０がフロントアウタパネル１２０に対して抜け止めを図った状態で固定される。

（１−１−３）板吸音体
次に、板吸音体１０の構造について説明する。
板吸音体１０は、開口部１２を有する矩形状の筐体１１と、開口部１２を閉塞する振動板１３と、筐体１１内に画成される空気層１４と、を具備する。筐体１１は合成樹脂材料（例えば、ＡＢＳ樹脂）によって形成され、振動板１３は高分子化合物（例えば、無機充填材入りオレフィン系共重合体）によってシート状に形成される。この振動板１３が本発明による音を受ける受音部となる。本発明においては、振動板１３は、弾性を有する素材を膜状に形成してもよい。

また、板吸音体１０は、振動板１３がフロントアウタパネル１２０の平板部１２１（室境界）との間に空間Ｓが形成されるように、筐体１１の底部が、フロントインナパネル１３０の平板部１３２に接着剤等によって固定される。

板吸音体１０は、後述する条件に設定することで、連通孔１３４を通して空間Ｓに入り込んだ空気による車室１０５側の音圧と空気層１４側の音圧との差（即ち、振動板１３の前後の音圧差）によって振動板１３が駆動される。これにより、当該板吸音体１０に到達する音波のエネルギーは、この振動板１３の振動により消費されて音が吸音されることになる。即ち、板吸音体１０は、音圧駆動により励振された振動により吸音効果を発揮する。

（１−１−４）板吸音体の設定条件
ここで、板吸音体１０の設定条件について説明する。
一般に、板状または膜状の振動体と空気層により音を吸収する吸音構造について、減衰させる周波数は、振動体の質量成分（マス成分）と空気層のバネ成分とによるバネマス系の共振周波数によって設定される。空気の密度をρ₀[ｋｇ／ｍ³]、音速をｃ₀[ｍ／ｓ
]、振動体の密度をρ[ｋｇ／ｍ³]、振動体の厚さをｔ[ｍ]、空気層の厚さをＬ[ｍ]
とすると、バネマス系の共振周波数は数１の式で表される。

また、板・膜振動型吸音構造において振動体が弾性を有して弾性振動をする場合には、弾性振動による屈曲系の性質が加わる。建築音響の分野においては、振動体の形状が長方形で一辺の長さをａ[ｍ]、もう一辺の長さをｂ[ｍ]、振動体のヤング率をＥ[Ｐａ]、振動体のポアソン比をσ[−]、ｐ，ｑを正の整数とすると、以下の数２の式で板・膜振動型吸音構造の共振周波数を求め、求めた共振周波数を音響設計に利用することも行われている（周辺が固定支持の場合）。

そして、本実施形態においては、上記数式から１６０〜３１５Ｈｚバンド（１/３オクターブ中心周波数）を吸音するよう、以下のようにパラメータが設定される。
空気の密度ρ₀ ；１．２２５[ｋｇ／ｍ³]
音速ｃ₀ ；３４０[ｍ／ｓ]
振動体の密度ρ ；１５００[ｋｇ／ｍ³]
振動体の厚さｔ ；０．００２[ｍ]
空気層の厚さＬ ；０．０１５[ｍ]
筐体の長さａ ；０．１[ｍ]
筐体の長さｂ ；０．０６[ｍ]
振動体のヤング率Ｅ ；０．４[ＧＰａ]
ポアソン比σ ；０．４
モード次数 ；ｐ＝ｑ＝１

一方、上記数２において、バネマス系の項（ρ₀ｃ₀ ²／ρｔＬ）と屈曲系の項（バネマス系の項の後に直列に加えられている項）とが加算される。このため、上記式で得られる共振周波数は、バネマス系の共振周波数より高いものとなり、吸音のピークとなる周波数を低く設定することが難しい場合がある。

このような吸音体においては、バネマス系による共振周波数と、板の弾性による弾性振動による屈曲系の共振周波数との関連性は十分に解明されておらず、低音域で高い吸音力を発揮する板吸音体の構造が確立されていないのが実情である。

そこで、発明者達は鋭意実験を行った結果、屈曲系の基本振動周波数の値をｆａ、バネマス系の共振周波数の値をｆｂとし場合、以下の数３の関係を満足するように、上記パラメータを設定する。これにより、屈曲系の基本振動が背後の空気層のバネ成分と連成して、バネマス系の共振周波数と屈曲系の基本周波数との間の帯域に振幅の大きな振動が励振されて（屈曲系共振周波数ｆａ＜吸音ピーク周波数ｆ＜バネマス系基本周波数ｆｂ）、吸音率が高くなるという事実を検証した。

さらに、以下の数４に設定する場合、吸音ピークの周波数がバネマス系の共振周波数より十分に小さくなる。この場合、低次の弾性振動のモードにより屈曲系の基本周波数がバネマス系の共振周波数より十分に小さく、３００[Ｈｚ]以下の周波数の音を吸音する吸音構造として適していることも検証した。

このように、上記した数３，４の条件を満足するように各種パラメータを設定することにより、吸音のピークとなる周波数を低くした板吸音体が構成できる。

（１−２）第１実施形態の作用・効果
本実施例による板吸音体１０においては、車室１０５内にこもる音が連通孔１３４を通して振動板１３に伝達され、この振動板１３を振動させる。この振動により、車室１０５内の音波エネルギーが機械エネルギーとして消費されて吸音を行う。例えば、板吸音体１０の設定を上記パラメータの数値に設定することにより、ロードノイズのような低周波数の音（車室１０５内の固有振動に対応した音圧が局所的に高くなる音の周波数（５００Ｈｚ以下））を効率良く吸音することができる。

そこで、本実施形態においては、特に車室内において音圧の高い位置、即ちフロントピラー１４０に箱形の板吸音体１０を設けている。エンジン室１０６からエンジン仕切隔壁１１５を抜けてフロントガラス１１７で反射されたタイヤ音やエンジン音等の比較的周波数の低いロードノイズは、フロントピラー１４０に設けられた板吸音体１０に効率良く吸音される。

この比較的低い周波数とは、車室内の固有振動のうちその振動数が最も低い周波数である基本振動の周波数（通常の車室では約８０Ｈｚ）と、当該車室が拡散音場とみなせる周波数帯域（通常の車室では約５００Ｈｚ以上の帯域）との間の周波数帯域であって、当該車室１０５において離散的にモードがあるとみなせる周波数をいう。

ここで、図５にフロントピラー１４０に板吸音体１０を設けた実験を行った結果を示す。このグラフは、後部座席における音圧を示した周波数特性であり、実線が吸音構造体なし、点線が吸音構造体有りを示している。
この図５に示すように、周波数３００〜４００Ｈｚの範囲において、騒音レベルが０．４ｄＢ低減され、騒音（ロードノイズ等）が集中する低い周波数における音を吸音できる結果が得られた。

この結果、本実施形態における車体構造体においては、フロントピラー１４０に設けられた板吸音体１０によって、例えばロードノイズ等を効率良く吸音させることができ、車室１０５内の静粛感を高めることができる。

一方、板吸音体１０の振動板１３側がフロントアウタパネル１２０に向けられ、フロントアウタパネル１２０と振動板１３との間に空間Ｓがある状態で、車室１０５に発生する音は、車室１０５内で発せられた音波のうち低周波数の音波が、振動板１３とフロントアウタパネル１２０との間の空間Ｓに入り込む。音波がこの間の空間Ｓに入り込むと、この空間Ｓの音圧と、板吸音体１０の空気層１４内の圧力との差により振動板１３が振動し、空間Ｓに入り込んだ音波のエネルギーは、この振動により消費されて音が吸音される。ここで、振動板１３とフロントアウタパネル１２０（平板部１２１）との間の空間Ｓは、振動板１３とフロントアウタパネル１２０の２つの境界面に挟まれ、板吸音体１０が配置されていない場合と比較して、音圧が高くなることから、振動板１３へ入力する音波のエネルギーが大きくなり、吸音効率が向上することとなる。

さらに、本実施形態においては、板吸音体１０の振動板１３が、車室１０５に対して裏向きに配置されているから、振動板１３に直射日光や空気が直接作用するのを軽減でき、材料選択に対して耐候基準が緩和される。この結果、振動板１３の材料の選択肢が増えるだけでなく、耐候を高めるための添加剤等を付加せずに済むため、コスト低減も図ることができる。

また、板吸音体１０の振動板１３を車室１０５に対して表向きに配置した場合には、振動板１３に対して車室１０５側から外力が加わって当該振動板１３を破損する可能性があったが、その危険性も回避でき、耐久性も高めることができる。

（１−３）第１実施形態の変形例
本発明は、前述した第１実施形態の取付構造に限らず、種々の対応が可能である。
（１−３−１）
この変形例による構成は、図６に示すように、フロントインナパネル１３０´の平板部１３２を円弧状に膨らみを持たせた円弧部１３２´としている。この場合、板吸音体１０は、弾性材料によって形成されるスペーサ１５，１５，…を介して円弧部１３２´に取り付ければよい。

（１−３−２）
この変形例による構成は、フロントインナパネル１３０の一部を板吸音体１０とする例である。具体的には、図７（ａ）に示すように、フロントインナパネル１３０の芯材１３１に車室１０５の逆側に開口する矩形状の凹部１３６を形成し、この凹部１３６の開口部に直接振動板１３を固着し、凹部１３６と、振動板１３と、凹部１３６および振動板１３によって画成される空気層１４とによって板吸音体１０´を構成する。
また、図７（ｂ）は、円弧部１３２´を有するフロントインナパネル１３０´の場合を図示している。

（１−３−３）
本発明による構成は、上記実施形態および変形例（１−３−１），（１−３−２）に限らず、フロントインナパネル１３０に板吸音体１０が設けられる構造であれば、他の構造であってもよい。
このように、実施形態および変形例（１−３−１），（１−３−２）にあっては、フロントインナパネル１３０に板吸音体１０を備えた構成となっているため、フロントアウタパネル１２０に板吸音体１０を取り付けるための構造を形成する必要がないため、既に板吸音体１０が備えられていないフロントインナパネルが装着された車両１００であっても、フロントインナパネルを交換することで、上記効果を容易に得ることができる。

（１−３−４）
前述した実施形態および変形例（１−３−１），（１−３−２）は、フロントインナパネル１３０に板吸音体１０が設けられる構造としたが、本発明はこれに限らず、フロントアウタパネル１２０に板吸音体１０を設ける構造としもよい。

この変形例による構成は、フロントアウタパネル１２０に板吸音体１０に設けた例である。具体的には、図８（ａ）に示すように、フロントアウタパネル１２０の平板部１２１に、この平板部１２１と振動板１３が対向するようにスペーサ１６を介して板吸音体１０が設けられる。平板部１２１と振動板１３とは、介在したスペーサ１６の分だけ離間しているため、この隙間が空間Ｓとなる。
また、図８（ｂ）は、円弧部１３２´を有するフロントインナパネル１３０´の場合を図示している。

（１−３−５）
前述した実施形態では、板吸音体１０の構成を、矩形状の筐体１１、筐体１１の開口部１２を閉塞する振動板１３と、筐体１１内に画成される空気層１４と、を具備するものとしたが、本発明による筐体の形状は矩形状に限らず、円形状や多角形状であってよい。また、いずれの形状の筐体であっても、振動板１３に対して振動条件を変更するための集中質量を、振動板１３の中央部に設けることが望ましい。

板吸音体１０は、先にも説明した通り、バネマス系と屈曲系で吸音メカニズムが形成されている。ここで、発明者達は、振動板１３の面密度を変えた際の共振周波数における吸音率の実験を行った。

図９は、空気層１４の縦と横の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍで厚さが１０ｍｍの筐体１１に振動板１３（大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．８５ｍｍ）を固着し、中央部（大きさが２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．８５ｍｍ）の面密度を変化させた際の板吸音体１０の垂直入射吸音率のシミュレート結果を示した図である。なお、シミュレート手法は、ＪＩＳ Ａ １４０５−２（音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法）に従って、上記板吸音体１０を配置した音響室の音場を有限要素法により求め、その伝達関数より吸音特性を算出した。

具体的には、中央部の面密度を、（１）３９９．５[ｇ／ｍ²]、（２）７９９[ｇ／ｍ²]、（３）１１９９[ｇ／ｍ²]、（４）１５９８[ｇ／ｍ²]、（５）２２９７[ｇ／ｍ²]とし、周縁部材の面密度を７９９[ｇ／ｍ²]とし、振動板１３の平均密度を、（１）７８３[ｇ／ｍ²]、（２）７９９[ｇ／ｍ²]、（３）８１５[ｇ／ｍ²]、（４）８３１[ｇ／ｍ²]、（５）８６３[ｇ／ｍ²]とした場合のシミュレーション結果である。
シミュレートの結果を見ると、３００〜５００[Ｈｚ]の間と、７００[Ｈｚ]付近において吸音率が高くなっている。

７００[Ｈｚ]付近で吸音率が高くなっているのは、振動板１３のマスと空気層１４のバネ成分によって形成されるバネマス系の共振によるものである。板吸音体１０においては上記バネマス系の共振周波数での吸音率をピークとし音が吸音されており、中央部の面密度大きくしても、振動板１３全体のマスは大きく変わらないので、バネマス系の共振周波数も大きく変わらないことが分かる。

また、３００〜５００[Ｈｚ]の間で吸音率が高くなっているのは、振動板１３の屈曲振動によって形成される屈曲系の共振によるものである。板吸音体１０においては、屈曲系の共振周波数での吸音率が低音域側のピークとして表れており、中央部の面密度を大きくしてゆくと屈曲系の共振周波数だけが低くなっていることが分かる。

一般に、屈曲系の共振周波数は、振動板１３の弾性振動を支配する運動方程式で決定され、振動板１３の密度（面密度）に反比例する。また、前記共振周波数は、固有振動の腹（振幅が極大値となる場合）の密度により大きく影響される。このため、上記シミュレーションでは、１×１の固有モードの腹となる領域を中央部で異なる面密度に形成したので、屈曲系の共振周波数が変化したものである。

このように、シミュレーション結果は、中央部の面密度を周縁部の面密度より大きくすると、吸音のピークとなる周波数のうち、低音域側の吸音率のピークがさらに低音域側へ移動することを表している。従って、中央部の面密度を変更することにより吸音のピークとなる周波数の一部をさらに低音域側または高音域側に移動（シフト）させることができることを表している。

上述した板吸音体１０においては、中央部の面密度を変えるだけで、吸音される音のピークの周波数を変える（シフトさせる）ことができるため、振動板１３を板吸音体１０全体と同じ素材で板状に形成し、板吸音体１０全体の質量を重くして吸音する音を変更する場合と比較して、板吸音体１０全体の質量を大きく変えることなく吸音させる音を低くできる。

このように、車室内や荷室内の吸音力の変更（人や荷物の数量、形状の変化等）や発生騒音の変更（タイヤの変更、路面状況の変化等）により車室内の騒音特性の変化に対応できる。

さらに、板吸音体１０の空気層１４内には、多孔質吸音材（例えば、発泡樹脂、フェルト，ポリエステルウール等の綿状繊維）を充填することにより、吸音率ピーク値を増加させてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明による第２実施形態について説明する。本実施形態の特徴は、フロントピラーにヘルムホルツ吸音体を設けた点にある。なお、前述した第１実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

（２−１）構成
図１０は、図１中の矢視III−III方向から見た断面図である。
本実施形態に用いられるヘルムホルツ吸音体４０は、内部に空間が形成された直方体状の筐体４１と、この筐体４１の上部側に穿設された挿入孔４２に挿入された管状部材４３と、を有している。筐体４１の内側には密閉空間４４が画成され、管状部材４３の内側には密閉空間４４が外部と連通する開口４５が形成されている。この管状部材４３の開口部分が本発明による音を受ける受音部となる。

また、ヘルムホルツ吸音体４０は、開口４５とフロントアウタパネル１２０の平板部１２１（室境界）との間に空間Ｓが形成されるように、フロントインナパネル１３０の平板部１３２に、筐体４１の底部が接着剤等によって固定される。

（２−２）作用
筐体４１は、例えばＦＲＰ（繊維強化プラスチック）によって直方体状に形成されている。管状部材４３は、例えば塩化ビニール製のパイプを使用でき、空気との摩擦が生じやすいように、内面を粗くしておく。このヘルムホルツ吸音体４０は、寸法の小さい空洞である密閉空間４４の中の空気がバネとして働くことにより、車室１０５内に発生した音を減衰するように作用する。

このとき、密閉空間４４に設けられた小さな開口４５が空間Ｓに通じているため、開口４５内の空気の塊をマスとして１質点系バネ・マスモデルが形成される。そして、この系の共振周波数においては、開口４５内の空気の塊が空間Ｓの音圧によって振動し、開口４５の周壁と空気の塊との摩擦によって、音のエネルギーが熱エネルギーに変換される。つまり、音が減衰される。

いま、開口４５の長さをＬ、開口４５の横断面積をＳ、密閉空間４４の容積をＶ、音速をＣ、開口４５の有効長さをＬｅ（Ｌｅ≒Ｌ＋０．８・Ｓ^1/2）とすると、ヘルムホルツ吸音体４０の共鳴周波数ｆ０は、ｆ０＝１／２π（Ｃ² Ｓ／Ｌｅ・Ｖ）^1/2となる。
この式から、開口４５の横断面積Ｓ又は有効長さＬｅ、即ち、管状部材４３の内径ｄ又は長さＬを変えることによって、共鳴周波数ｆ０を調整でき、これにより、周波数の異なる音を減音できることが分かる。

このように、フロントピラー１４０にヘルムホルツ吸音体４０を設けることにより、例えばロードノイズ等を効率良く吸音させることができ、車室１０５内の静粛感を高めることができる。

（２−３）第２実施形態の変形例
（２−３−１）
なお、ヘルムホルツ吸音体４０のフロントピラー１４０への取付構成は、第２実施形態の構成に限らず、種々の対応が可能である。例えば、筐体４１をフロントインナパネル１３０の一部として作り込んだり、種々の組み付け構造がある。

（２−３−２）
また、ヘルムホルツ吸音体４０の筐体４１の形状は、直方体に限らず、円柱状等、他の形状であってもよい。

（２−３−３）
さらに、管状部材は、その長さが自在に変えられるよう構成されていてもよい。図１１は、管状部材４３´の一態様を示す図であり、図１１（ａ）は管状部材４３´の拡大縦断面図であり、図１１（ｂ）は管状部材４３´を側面から見た図である。

同図に示す管状部材４３´は、内管４３ａ及び外管４３ｂからなる。内管４３ａは、管状の部材で、その外周面に雄螺子を構成する溝が設けられている。外管４３ｂは、内径が内管４３ａのそれよりも大きい管状の部材であり、その内周面に前記内管４３ａの雄螺子に螺合する雌螺子を構成する溝が設けられている。管状部材４３は、外管４３ｂに対して内管４３ａがねじ込まれることによって、当該管状部材４３の全長、すなわち開口４５の長さＬが変化する。例えば、外管４３ｂを筐体４１の挿入孔４２に固定することによって、内管４３ａを外管４３ｂに対してねじ込むことで、管状部材４３の全長を可変にすることが可能となる。上述した如く、ヘルムホルツ吸音体４０の共鳴周波数ｆ０は、管状部材４３´の長さに依存するため、ユーザはいつでも、必要に応じて共鳴周波数ｆ０を調整することができる。

なお、管状部材４３´の長さを変えるために、内管４３ａ及び外管４３ｂが螺子部材を構成するようにしていたが、３つ以上の螺子部材から構成されていてもよいし、蛇腹状の菅を用いてもよく、要は、管状部材４３を伸縮可能にする構造であればどのような構造であってもよい。また、内管４３ａの外周には、ユーザが操作し易いように、ローレット加工等の滑り止めを施してもよい。

また、管状部材４３´の長さの調整を自動化してもよい。この場合、管状部材４３´の長さを調整する、例えばマイクと、周波数解析装置と、コントローラと、駆動装置かならなる自動調整機構を設ける。自動調整機構にあっては、マイクによって音を収音し、周波数解析装置がこの収音された音を表す信号を解析して、特に騒音が大きい周波数を特定する。コントローラは、特定された周波数に応じたヘルムホルツ吸音体４０の管状部材４３の長さを算出し、ソレノイド等からなる駆動装置に、その長さに応じた駆動信号を出力する。駆動装置は、駆動信号に応じてヘルムホルツ吸音体４０の管状部材４３の長さを調整し、特に騒音が大きい周波数の吸音特性が改善されるようにする。なお、管状部材４３の長さに応じた駆動をする際に、コントローラはフィードバック制御を行ってもよい。

＜変形例＞
以上、本発明による実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の様々な形態で実施可能である。

（変形例１）
なお、第１実施形態では、吸音構造体に板吸音体を採用した場合を例示し、第２実施形態では、吸音構造体にヘルムホルツ吸音体を採用した場合を例示したが、本発明は、板吸音体１０およびヘルムホルツ吸音体４０の組み合わせであってもよい。

（変形例２）
前記各実施形態においては、４ドアのセダンタイプを例示したが、本発明はこれに限らず、屋根およびフロントガラスを支える中空状の支柱（フロントピラー）を有する車両であれば、適用が可能である。さらに、フロントピラーに限らず、センターピラー、リアピラーにも適用が可能である。

（変形例３）
さらに、板吸音体１０は、フロントインナパネル１３０全体に配置される場合であっても、比較的音圧の高い位置に配置されるようにしてもよい。

（変形例４）
また、本発明においては、吸音構造体をフロントインナパネル１３０或いはフロントアウタパネル１２０に固定する方法は、直接或いはスペーサを介して固定する構成に限定されるものではなく、面ファスナー等によって固定するようにしてもよい。

（変形例５）
また、前記各実施形態および変形例では、吸音構造体をフロントインナパネル１３０或いはフロントアウタパネル１２０に取り付けた後は、隙間が調整できない構造となっていたが、伸縮自在の柱状部材１７を用いることにより、振動板１３とフロントアウタパネル１２０との間の距離を自在に調整することが可能となる。

図１２は、伸縮自在の柱状部材１７の一例を示した図（側面図）である。柱状部材１７は、基部１７Ａと、調節部１７Ｂとにより構成されている。基部１７Ａは、円管の一方の開口部を閉じた形状となっており、内周面に雌ねじが切られている。また、調節部１７Ｂの外観は円柱形状をしており、外周面には雄ねじが切られている。調節部１７Ｂに設けられている雄ねじは、基部１７Ａの雌ねじに噛み合うようになっているため、調節部１７Ｂを回転させると、基部１７Ａの底面（基部１７Ａで開口部が設けられていない側）から、調節部１７Ｂにおいて基部１７Ａの開口部側に入っている側と反対側の端面までの距離を調節することができる。
そして、上述した実施形態におけるスペーサ１５，１６を、この柱状部材１７に替えれば、振動板１３（開口４５）とフロントアウタパネル１２０との間の距離を自在にユーザが変更でき、吸音特性を任意に調整することができる。

なお、上述した、フロントアウタパネル１２０と振動板１３（開口４５）との距離を調整する構成は、一例であり、フロントアウタパネル１２０と振動板１３（開口４５）との距離を調整する構成は、上述した構成に限定されるものでない。
また、本発明においては、振動板１３（開口４５）に対してフロントアウタパネル１２０の平板部１２１に対して振動板１３が傾斜した状態で、フロントアウタパネル１２０に取り付けられるようにしてもよい。

（変形例６）
前記各実施形態では、フロントインナパネル１３０をフロントアウタパネル１２０に取り付ける構造を、取付突起１３５をパネル取付孔１２２に挿入することによって行ったが、本発明はこれに限らず、各部位を接着剤等、他の固定方法で固定するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る４ドアセダン形の車両を示す斜視図である。 車両のシャーシを模式的に示す図である。 図１中の矢視III−III方向から見た拡大した断面図である。 フロントアウタパネルに対してフロントインナパネルを組み立てる前の状態を示した図である。 フロントピラーに板吸音体を設けた実験結果を示す図である。 第１実施形態の変形例を示す図である。 変形例（１−３−１）を示す図である。 変形例（１−３−４）を示す図である。 変形例（１−３−５）を示す図である。 第２実施形態による図３と同様位置から見た断面図である。 第２実施形態の変形例を示す図である。 変形例５を示す図である。

符号の説明

１０，１０´・・・板吸音体、１１，４１・・・筐体、１２・・・開口部、１３・・・振動板、１４・・・空気層、４０・・・ヘルムホルツ吸音体、４３・・・管状部材、４４・・・密閉空間、１００・・・車両、１１０・・・シャーシ、１２０・・・フロントアウタパネル、１３０・・・フロントインナパネル、１３１・・・芯材、１３９・・・表面材、１４０・・・フロントピラー（支柱）。

Claims (6)

1. 車両の屋根を支える中空状の支柱であって、車体構造体の基台となるシャーシの一部をなすアウタパネルおよび該アウタパネルを車室側から覆うインナパネルとを有する支柱と、
   音圧駆動によって吸音を行う吸音構造体であって、音を受ける受音部が前記アウタパネル側に向いて、前記受音部と前記アウタパネルとの間に形成される空間が前記車室とつながるように、前記支柱に設けられる吸音構造体と、を具備し、
   前記吸音構造体は、
   開口部および底部を有する筐体と、前記筐体の開口部を塞いで空気層を画成し、前記受音部となって前記アウタパネルに対向する板状または膜状の振動体と、を有する板吸音体を含み、
   前記振動体の弾性振動の基本振動周波数が、前記振動体のマスと前記空気層のバネ成分とで構成されるバネマス系の共振周波数の５％〜６５％の範囲内にある
   ことを特徴とする車体構造体。
2. 請求項１記載の車体構造体において、
   前記吸音構造体は、閉空間と、この閉空間と前記空間とを連通し、開口部が前記受音部となる管状部材と、を有するヘルムホルツ吸音体を含む
   ことを特徴とする車体構造体。
3. 請求項１又は２に記載の車体構造体において、
   前記インナパネルは、芯材とこの芯材の表面を覆う表面材とを有し、
   前記芯材が前記吸音構造体の一部を構成する
   ことを特徴とする車体構造体。
4. 請求項１又は２に記載の車体構造体において、
   前記インナパネルは、芯材とこの芯材の表面を覆う表面材とを有し、
   前記吸音構造体は、前記芯材に取り付けられる
   ことを特徴とする車体構造体。
5. 請求項１乃至４のいずれか１に記載の車体構造体において、
   前記インナパネルは、音圧透過部を有する
   ことを特徴とする車体構造体。
6. 車両の屋根を支える支柱をアウタパネルと共に構成するインナパネルであって、
   当該インナパネルの外形をなす芯材と、
   音圧駆動によって吸音を行う吸音構造体であって、音を受ける受音部が前記アウタパネル側に向いて、前記受音部と前記アウタパネルとの間に形成される空間が前記車室とつながるように、前記芯材に設けられる吸音構造体と、を具備し、
   前記吸音構造体は、
   開口部および底部を有する筐体と、前記筐体の開口部を塞いで空気層を画成し、前記受音部となって前記アウタパネルに対向する板状または膜状の振動体と、を有する板吸音体を含み、
   前記振動体の弾性振動の基本振動周波数が、前記振動体のマスと前記空気層のバネ成分とで構成されるバネマス系の共振周波数の５％〜６５％の範囲内にある
   ことを特徴とするインナパネル。

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