JP5402120B2 - 車体構造体 - 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が開示されている（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。

本発明の目的は、低周波領域における音を効率良く吸音する板吸音体を有する車体構造体を提供することにある。

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と、前記支柱に該支柱とは別の部材で設けられ、音圧駆動によって吸音を行う板吸音体と、前記板吸音体と前記支柱とを接合する接合手段と、を具備する車体構造体において、前記板吸音体は、開口部を有する筐体と、該開口部で該筐体に支持される振動板と、該筐体内に画成される空気層とを有することを特徴とする。

上記構成において、前記接合手段は、前記筐体と前記支柱のいずれか一方に設けられた吸音体取付突起と他方に設けられた吸音体取付孔とからなり、前記吸音体取付孔に前記吸音体取付突起が挿入されることにより前記板吸音体と前記支柱とを接合することが望ましい。

上記構成において、前記支柱は、当該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と、該アウタパネルを車室側から覆うインナパネルとを有し、前記接合手段は、前記インナパネルに設けられた段部と、前記筐体に設けられた鍔部とからなり、前記鍔部が前記段部に係合することにより前記板吸音体と前記支柱とを接合することが望ましい。

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と、前記支柱に設けられ、音圧駆動によって吸音を行う板吸音体と、を具備する車体構造体において、前記板吸音体は、開口部を有する筐体と、該開口部で該筐体に支持される振動板と、該筐体内に画成される空気層とを有し、前記板吸音体の屈曲系の基本周波数の値をｆａ、前記板吸音体のバネマス系の共振周波数の値をｆｂとしたとき、ｆａとｆｂの比が０．０５≦ｆａ／ｆｂ≦０．６５の関係を満足することを特徴とする。

上記構成において、前記支柱は、当該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と、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ことが望ましい。

上記構成において、前記インナパネルは、パネル取付突起を有し、前記アウタパネルは、前記パネル取付突起が挿入されるパネル取付孔を有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、音圧透過部を有することが望ましい。

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。

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。 リアアウタパネルに対して板吸音体およびリアインナパネルを組み立てる前の状態を示した図である。 リアピラーに板吸音体を設けた実験結果を示す図である。 リアインナパネルに対する板吸音体の配置例を示す図である。 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（１−３−２）を示す図である。 変形例（１−３−３）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。 変形例（１−３−６）による実験結果を示す図である。 第２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。 第２実施形態における管吸音体を拡大して示す図である。 管吸音体の原理を示す模式図である。 第２実施形態の変形例を示す図である。 第３実施形態における図１０と同様の断面図である。 第４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。 図２中の矢視XX−XX方向から見た拡大した断面図である。 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。

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１１２・センタアウタパネル１１３・リアアウタパネル１２０と、アウタパネル１１２，１１３，１２０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、ピラーにはフロントピラー、センタピラー、リアピラーがあり、フロントアウタパネル１１２とインナパネル（図示せず）によってフロントピラーを構成し、センタアウタパネル１１３とインナパネル（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１２０とリアインナパネル１３０によってリアピラー１４０を構成する。そして、このリアピラー１４０は、天井１１４とリアガラス１１７支える中空状の支柱となる。また、リアピラー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）リアピラー
本実施形態の特徴は、リアピラー１４０に箱形の板吸音体１０を設けたことにある。なお、図３および図４には、板吸音体１０は１個しか図示していないが、実際には、図６に示すように、形状の異なった板吸音体１０をリアピラー１４０に設けるようにしてもよい。
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。
リアピラー１４０は、シャーシ１１０の一部をなすリアアウタパネル１２０と、このリアアウタパネル１２０に取り付けられるリアインナパネル１３０とを具備する。
リアアウタパネル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、リアインナパネル１３０を取り付けるためのパネル取付孔１２２と、板吸音体１０を取り付けるための吸音体取付孔１２３が穿設される（図４、参照）。また、リアアウタパネル１２０の一端にはリアガラス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。

リアインナパネル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，とを有する。平板部１３２には、複数個の挿通孔１３４が穿設され、この各挿通孔１３４を通して車室１０５内とリアピラー１４０内とを連通させる。

次に、リアアウタパネル１２０に対するリアインナパネル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、リアアウタパネル１２０に対して板吸音体１０およびリアインナパネル１３０を組み立てる前の状態を示した図である。

リアインナパネル１３０には、リアアウタパネル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を通過してリアアウタパネル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、リアインナパネル１３０がリアアウタパネル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。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の底部には吸音体取付孔１２３に挿入される先端が傘状の抜止部１５Ａとなった取付突起１５が突出形成される。この取付突起１５を吸音体取付孔１２３に無理嵌めすることにより、取付突起１５の抜止部１５Ａがリアアウタパネル１２０の平板部１２１に係止されることにより、板吸音体１０はリアアウタパネル１２０に対して抜け止めされた状態で固定される。

板吸音体１０は、後述する条件に設定することで、挿通孔１３４を通して振動板１３に伝わる車室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（振動板）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／ｍ^３]、音速をｃ
₀[ｍ／ｓ]、振動体の密度をρ[ｋｇ／ｍ^３]、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）。

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。
（数３）
０．０５≦ｆａ／ｆｂ≦０．６５

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。
（数４）
０．０５≦ｆａ／ｆｂ≦０．４０
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内にこもる音が挿通孔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、即ちリアピラー１４０に箱形の板吸音体１０を設けている。荷室からトランク仕切隔壁１１６を抜けてリアガラス１１７で反射されたタイヤ音等の比較的周波数の低いロードノイズは、リアピラー１４０に設けられた板吸音体１０に効率良く吸音される。
ここで、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。

そこで、図５にリアピラー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１６０〜３１５Ｈｚの範囲において、騒音レベルが０．７〜２．４ｄＢ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、リアピラー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。

また、図６に示すように、形状の異なった種々の板吸音体１０を、リアピラー１４０に配置してもよい。
具体的には、図６に示すように、筐体１１の大きさの異なった板吸音体１０を配置する。各板吸音体１０の筐体１１の大きさは以下のようになる。
板吸音体１０ａの筐体：１６０ｍｍ×１６０ｍｍ×２０ｍｍ
板吸音体１０ｂの筐体：１１５ｍｍ×１０５ｍｍ×３０ｍｍ
そして、筐体の寸法によって板吸音体１０の共振周波数が異なる。例えば、リアピラー１４０に、寸法の小さい板吸音体１０ｂと寸法の大きい板吸音体１０ａを配置する。
これにより、タイヤ音等のロードノイズに応じて適した共振周波数を有する板吸音体１０を配置することができ、吸音される周波数の範囲を広げることができ、より確実に吸音を行うことができる。

なお、リアインナパネルの形状は、図７に示すように、平板部１３２を円弧状にして膨らみを持たせた円弧部１３２´を有するリアインナパネル１３０´のように形成してもよい。

また、本実施形態においては、振動板１３が車室１０５に向くように、板吸音体１０がリアピラー１２０に取り付けられている。このため、車室１０５内の音圧は、振動板１３に直接伝わることになり、当該板吸音体１０の吸音効率が低減するのを防止することができる。

（１−３）第１実施形態の変形例
本発明は、前述した第１実施形態の構成に限らず、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、リアインナパネルに板吸音体１０を設ける一例である。具体的には、図８（ａ）に示すように、リアインナパネル１３０の芯材１３１に車室１０５側に開口する矩形状の凹部１３６を設け、この凹部１３６内に板吸音体１０を挿入する。凹部１３６の底部に吸音体取付孔１３６Ａを穿設する。板吸音体１０の取付突起１５が吸音体取付孔１３６Ａに挿入されることにより、板吸音体１０は、凹部１３６内に固定される。
また、図８（ｂ）は、円弧部１３２´を有するリアインナパネル１３０´の場合を図示している。

（１−３−２）
この変形例による構成は、リアインナパネルに板吸音体１０を設ける一例であり、リアインナパネル１３０の一部を板吸音体１０とする例である。具体的には、図９（ａ）に示すように、リアインナパネル１３０の芯材１３１に形成した矩形状の凹部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９（ｂ）は、円弧部１３２´を有するリアインナパネル１３０´の場合を図示している。

（１−３−３）
この変形例による構成は、リアインナパネルに板吸音体１０を設ける一例であり、図１０（ａ）に示すように、リアインナパネル１３０の芯材１３１に車室１０５側に開口する矩形状の貫通孔１３７を穿設し、この貫通孔１３７を塞ぐように板吸音体１０がリアアウタパネル１２０側から接着剤等で固定される。
また、図１０（ｂ）は、円弧部１３２´を有するリアインナパネル１３０´の場合を図示している。
一方、芯材１３１に貫通孔１３７を穿設する代わりに、第１実施形態と同様に、複数個の挿通孔１３４を穿設し、車室側の音圧を振動板１３に伝わるようにしてもよい。

（１−３−４）
この変形例による構成は、リアインナパネルに板吸音体１０を設ける一例であり、図１１（ａ）に示すように、リアインナパネル１３０の芯材１３１に段部１３７Ａが形成された矩形状の貫通孔１３７を穿設し、前記段部１３７Ａに係合する鍔部１１Ａを板吸音体１０の筐体１１に形成する。鍔部１１Ａを段部１３７Ａに係合させることで、板吸音体１０が位置決めされる。なお、鍔部１１Ａと段部１３７Ａとは接着剤等によって固定しても、前述したように、鍔部１１Ａに取付突起、段部１３７Ａに取付孔を形成して固定してもよい。
また、図１１（ｂ）は、円弧部１３２´を有するリアインナパネル１３０´の場合を図示している。

（１−３−５）
この変形例による構成は、リアインナパネルに板吸音体１０を設ける一例であり、図１２（ａ）に示すように、リアインナパネル１３０の芯材１３１に矩形状の貫通孔１３７を穿設し、この貫通孔１３７の周囲から取付突起１３７Ｂを突出形成し、この取付突起１３７Ｂが挿入される取付孔１１Ｂが穿設された鍔部１１Ａを板吸音体１０の筐体１１に形成する。リアインナパネル１３０の取付突起１３７Ｂに板吸音体１０の取付孔１１Ｂを挿入することで、リアインナパネル１３０に対して板吸音体１０が固定される。
また、図１２（ｂ）は、円弧部１３２´を有するリアインナパネル１３０´の場合を図示している。
一方、芯材１３１に貫通孔１３７を穿設する代わりに、第１実施形態と同様に、複数個の挿通孔１３４を穿設し、車室側の音圧を振動板１３に伝わるようにしてもよい。

（１−３−６）
また、変形例（１−３−１）〜（１−３−５）にあっては、リアインナパネル１３０に板吸音体１０を備える構成となっているため、リアアウタパネル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、既に走行している車両１００であっても、リアインナパネル１３０を交換することで、上記効果を得ることができる。

（１−３−７）
本発明による構成は、上記実施形態および変形例（１−３−１）〜（１−３−５）に限らず、リアアウタパネル１２０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。

（１−３−８）
また、板吸音体１０の構成は、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、を具備する構成としたが、本発明による筐体の形状は矩形状に円形状、多角形状であっても、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の中央部に設けるようにしてもよい。

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１３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ション結果を示した図である。なお、シミュレーション手法は、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。
シミュレーションの結果を見ると、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、リアピラーに設けられる吸音構造体に管吸音体を用いた点にある。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１４は、第２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のリアインナパネル１３０には、管吸音体３０が設けられる。

本実施形態に用いられる管吸音体の構造について説明する。
図１５は、管吸音体３０の構造を示す図である。説明の都合上、パイプ３１の開口部３３を揃えて描写しているが、実際には、図１４に示すように、リアガラスの傾斜に対して平行となるように配置されている。

この管吸音体３０は、リアインナパネル１３０に収容される。管吸音体３０は、長さの異なる複数本のパイプ３１（３１−１〜３１−９）を横一列に並べて、相互に連結、或いは別途専用の部材で相互に連結させて一体に構成されている。各パイプ３１は、所定の肉厚（例えば、約２ｍｍ）および所定の内径（例えば、直径６０ｍｍ）を有する合成樹脂製等の断面円形の直線状剛性パイプで構成される。各パイプ３１の一端部は閉じられて閉塞部３２となり、他端部は開かれて開口部３３となる。開口部３３の位置は各パイプ３１で一列に揃えられることにより、開口部３３同士が隣接して配置される。本実施形態の場合には、開口部３３が天井１１４に向くようにリアインナパネル１３０に取り付けられている。

パイプ３１−１〜３１−９のうち、パイプ３１−１〜３１−３，３１−４〜３１−６，３１−７〜３１−９の３組に分けられ、パイプ３１−１，３１−４，３１−７が０．２ｍ、パイプ３１−２，３１−５，３１−８が０．３４ｍ、パイプ３１−３，３１−６，３１−９が０．５ｍとなる。また、リアインナパネル１３０は、その大きさが限定されるため、パイプ３１−３，３１−６，３１−９はその先端側が折り曲げられた形状となる。パイプ３１−３，３１−６，３１−９のように、先端側を折り曲げることにより、パイプ３１における空洞の長さを確保している。
そして、管吸音体３０を備えたリアインナパネル１３０をリアアウタパネル１２０に取り付けることにより、管吸音体３０のパイプ３１−１〜３１−９の開口部がリアガラス側に開口するようになる。

各パイプ３１内の長さは、パイプ３１の空洞単体で吸収される音波の中心の周波数の１／４の波長に相当する。
ここでは、空洞の長さＬ（＝パイプの長さ）が０．５ｍ、０．３４ｍ、０．２ｍの３種類のパイプが用いられており、これらはそれぞれ１７０Ｈｚ，２５０Ｈｚ，４２５Ｈｚ（つまり１／３オクターブバンドピッチ）を中心に吸音する（音速＝３４０ｍ／ｓ）。
各パイプ３１の開口部３３のネック部分（開口部３３またはその近傍）は、グラスウール、クロス、ガーゼ等の通気性を有する流れ抵抗材（流れ抵抗を有する材料）３４で塞がれている。

（２−２）管吸音体の動作原理
次に、管吸音体３０による吸音原理について説明する。
図１６は、図１５に示す管吸音体３０のうち隣接する２本のパイプ３１−ｊ，３１−ｋを示したものである。各パイプ３１−ｊ，３１−ｋの空洞の長さをＬ１，Ｌ２とする。車室１０５内の音波は、開口部３３−ｊ，３３−ｋから空洞内に入射され、他端の閉塞部３２−ｊ，３２−ｋで反射されて、開口部３３−ｊ，３３−ｋから再び室内に放出される。このとき、空洞の長さＬ１，Ｌ２の４倍に相当する波長λ１，λ２（Ｌ１＝λ１／４，Ｌ２＝λ２／４）の音波が定在波Ｓ１，Ｓ２を作り、振動を繰り返すうちに空洞の内壁面での摩擦や開口部３３−ｊ，３３−ｋでの空気粒子間の粘性作用により、エネルギーを消費し、この波長λ１，λ２を中心に吸音が行なわれる。例えば、Ｌ１＝１．３５ｍ、Ｌ２＝０．５３ｍとすると、λ１＝５．４ｍ、λ２＝２．１２ｍとなり、それぞれで吸音される音波の中心の周波数ｆ１，ｆ２は、ｆ１＝６３Ｈｚ、ｆ２＝１６０Ｈｚとなる。

一方、閉塞部３２−ｊ，３２−ｋで反射されて、開口部３３−ｊ，３３−ｋから放出される音波は、開口部３３−ｊ，３３−ｋで回折してエネルギーを放射する。そのエネルギーの一部は相互に隣接する他方のパイプ３１−ｋ，３１−ｊの開口部３３−ｋ，３３−ｊから空洞内に入射される。このようにして、隣接するパイプ３１−ｊ，３１−ｋ相互間で連成振動を生じ、エネルギーの授受が行なわれる。この連成振動の際に、空洞の内壁面での摩擦や開口部３３−ｊ，３３−ｋでの空気粒子間の粘性作用により、エネルギーを消費し、吸音が行なわれる。この連成振動は、パイプ３１−ｊ，３１−ｋを一連のパイプとみなした両端閉管モードとして捉えることができ、Ｌ１＋Ｌ２＝λ３／２として定まる波長λ３を中心に吸音が行なわれる。例えばＬ１＝１．３５ｍ、Ｌ２＝０．５３ｍの場合には、λ３＝３．７６ｍとなり、連成振動で吸音される音波の中心の周波数ｆ３はｆ３＝９０Ｈｚとなる。図１７の配列の場合、隣接するパイプ間での連成振動の周波数は次のようになる。

Ｌ１（ｍ） Ｌ２（ｍ） 連成振動周波数（Ｈｚ）
０．５ ０．３４ ２０２
０．５ ０．２ ２４３
０．３４ ０．２ ３１４
これによれば、パイプ３１−１〜３１−９単体での吸音（２００，２５０，３１５Ｈｚが中心）とあわせて約１００〜１６０Ｈｚの範囲で平均的に吸音力が得られることになる。

（２−３）第２実施形態の作用・効果
このように、リアインナパネル１３０に管吸音体３０を設けることにより、荷室１０７からトランク仕切隔壁１１６を抜けてリアガラス１１７で反射されたタイヤ音等の比較的周波数の低いロードノイズは、リアピラー１４０に設けられた管吸音体３０により効率良く吸音される。この結果、車室１０５内の静粛感を高めることができる。

なお、管吸音体３０は、図１４に限らず、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、リアインナパネル１３０に配置するようにしてもよい。図１７（ａ）に示す管吸音体３０Ａは、パイプ３１の開口部３３がトランク仕切隔壁１１６に向くようにリアインナパネル１３０に配置されたものである。パイプ３１における空洞の長さを確保するために先端側を折り曲げている。
一方、図１７（ｂ）に示す管吸音体３０Ｂは、パイプ３１の両端を開口部とし、一側の各開口部がリアガラスの傾斜に対して平行になり、他方の各開口部がトランク仕切隔壁１１６と平行となるようにリアインナパネル１３０に配置される。
このように、配置することにより、リアピラー１４０において、音圧が比較的高い部分となる、リアガラス側、或いはトランク仕切隔壁１１６側に開口部を向かせ、効率よく吸音動作を行わせる。

また、管吸音体３０のリアピラー１４０への取付構成は、前述した第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、予めリアアウタパネル１２０にパイプ３１を形成しておいて、パイプ３１の開口部３３のみが車室１０５側に開口するようにしたり、予めリアインナパネル１３０の芯材１３１にパイプ３１を形成しておいて、パイプ３１の開口部３３のみが車室１０５側に開口するようにしたり、リアインナパネル１３０の芯材１３１とリアアウタパネル１２０との間にパイプ３１を配置したり等、種々の組み付け構造がある。

さらに、管吸音体３０の構成は、第２実施形態の構成に限らず、長さの異なったパイプを平行にリアアウタパネル１２０に設けるだけでもよく、この場合であっても、パイプの振動によってある程度の吸音効果が得られる。また、単一周波数への対応であれば、単一の長さのパイプを利用するだけでもよい。さらに、管吸音体３０はいわゆる閉管ではなく、各パイプ３１の両端部が開かれた開口部３３，３３とした管（いわゆる開管）で構成してもよいし、これら閉管と開管とを混合して配置してもよい。

＜第３実施形態＞
次に、本発明による第３実施形態について説明する。本実施形態の特徴は、リアピラーに設けられる吸音構造体にヘルムホルツ吸音体を用いた点にある。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。

図１８は、リアインナパネル１３０の芯材１３１にヘルムホルツ吸音体４０を設けた第３実施形態を示した図である。

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と車室１０５とを連通する開口４５が形成されている。管状部材４３は、芯材１３１に穿設された挿通孔１３１Ａにも挿入されている。

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が車室１０５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内の空気の塊が車室１０５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、リアピラー１４０にヘルムホルツ吸音体４０を設けることにより、荷室からトランク仕切隔壁１１６を抜けてリアガラス１１７で反射されたタイヤ音等の比較的周波数の低いロードノイズは、ヘルムホルツ吸音体４０によって効率良く吸音される。

なお、ヘルムホルツ吸音体４０のリアピラー１４０への取付構成は、前述した第３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をリアアウタパネル１２０に設けたり、筐体４１をリアインナパネル１３０の芯材１３１或いはリアアウタパネル１２０に一体形成しておいたり、種々の組み付け構造がある。

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。

＜第４実施形態＞
次に、本発明による第４実施形態について説明する。本実施形態の特徴は、リアピラーに設けられる吸音構造体に板吸音体および管吸音体を用いた点にある。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。

図１９は、第４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のリアインナパネル１３０には、板吸音体１０および管吸音体３０´が設けられる。
このように、リアインナパネル１３０に板吸音体１０および管吸音体３０´を設けることにより、第１実施形態および第２実施形態で述べたように、板吸音体１０および管吸音体３０´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。
しかも、２種類の吸音体１０，３０´を用いることにより、吸音効率を前記各実施形態よりも高めることができる。

なお、吸音体の組み合わせは、この第４実施形態に限らず、板吸音体１０、管吸音体３０およびヘルムホルツ吸音体４０、管吸音体３０およびヘルムホルツ吸音体４０との組み合わせであってもよい。

＜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。

本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、屋根およびリアガラスを支える中空状の支柱（リアピラー）を有する車両であれば、適用が可能である。

さらに、板吸音体１０は、リアインナパネル１３０全体に配置される場合であっても、音圧の高い位置に配置されるようにしてもよい。また、管吸音体３０の開口部３３においても、音圧の高い位置に配置されるようにすればよい。

前記各実施形態では、リアインナパネル１３０をリアアウタパネル１２０に取り付ける構成を、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。

前記各実施形態では、図２に示すように、吸音構造体をリアアウタパネル１２０（ａ部）の部分に構成されるリアピラーに設けた場合について例示したが、本発明はこれに限らず、フロントアウタパネル１１２（ｂ部）の部分に構成されるフロントピラー、センタアウタパネル１１３（ｃ部）の部分に構成されるセンタピラーに設けるようにしてもよいことは、勿論である。

ここで、図２のｂ部におけるフロントピラーに箱型の板吸音体１０を設けた例を説明する。図２０は、図２中の矢視XX−XX方向から見た拡大断面図である。
フロントピラー１５０は、シャーシ１１０の一部をなすフロントアウタパネル１１２と、このフロントアウタパネル１１２に取り付けられるフロントインナパネル１６０とを具備する。

フロントアウタパネル１１２は、前述したリアアウタパネル１２０と同様に断面が略台形となった角柱状に形成される。フロントインナパネル１６０は、前述したリアインナパネル１３０と同様に、基台をなす芯材１６１と、音圧を透過する布材によって形成され、芯材１６１の表面を覆う表面材１６９と、を具備する。また、フロントアウタパネル１１２の一端にはフロントガラス１１９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。なお、フロントアウタパネル１１２およびフロントインナパネル１６０の構造は、リアピラー１４０とほぼ同様となるので、その説明は省略する。

図２０に示すように、フロントアウタパネル１１２のパネル取付孔１１２Ａにフロントインナパネル１６０の取付突起１６５を無理嵌めすることで、フロントインナパネル１６０がフロントアウタパネル１１２に対して抜け止めを図った状態で固定される。また、板吸音体１０は、取付突起１５をフロントアウタパネル１１２の吸音体取付孔１１２Ｂに無理嵌めすることにより、板吸音体１０はフロントアウタパネル１１２に対して抜け止めされた状態で固定される。

ここで、図２１にフロントピラー１５０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２０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。このように、フロントピラー１５０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という結果を得た。

この例では、フロントピラー１５０に板吸音体１０を設けた場合を例示したが、図２のｃ部となるセンタピラーに板吸音体１０を設けても同様の作用・効果を得ることができる。また、フロントピラー（ｂ部）・センタピラー（ｃ部）に吸音構造体を設ける例は、前記各実施形態等で延べた構造等であってもよいことは勿論である。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０´・・・板吸音体、１１，４１・・・筐体、１２・・・開口部、１３・・・振動板、１４・・・空気層、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０´・・・管吸音体、３１−１〜３１−９・・・パイプ、３２・・・閉塞部、３３・・・開口部、３４・・・抵抗材、４０・・・ヘルムホルツ吸音体、４３・・・管状部材、４４・・・密閉空間、１１０・・・シャーシ、１１２・・・フロントアウタパネル、１２０・・・リアアウタパネル、１３０・・・リアインナパネル、１３１・・・芯材、１３９・・・表面材、１４０・・・リアピラー（支柱）、１５０・・・フロントピラー、１６０・・・フロントインナパネル。

Claims (7)

1. 車両の屋根を支える中空状の支柱と、
   前記支柱に該支柱とは別の部材で設けられ、音圧駆動によって吸音を行う板吸音体と、
   前記板吸音体と前記支柱とを接合する接合手段と、
   を具備する車体構造体において、
   前記板吸音体は、開口部を有する筐体と、該開口部で該筐体に支持される振動板と、該筐体内に画成される空気層とを有する
   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、
   前記接合手段は、前記筐体と前記支柱のいずれか一方に設けられた吸音体取付突起と他方に設けられた吸音体取付孔とからなり、前記吸音体取付孔に前記吸音体取付突起が挿入されることにより前記板吸音体と前記支柱とを接合する
   ことを特徴とする車体構造体。
3. 請求項１記載の車体構造体において、
   前記支柱は、当該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と、該アウタパネルを車室側から覆うインナパネルとを有し、
   前記接合手段は、前記インナパネルに設けられた段部と、前記筐体に設けられた鍔部とからなり、前記鍔部が前記段部に係合することにより前記板吸音体と前記支柱とを接合する
   ことを特徴とする車体構造体。
4. 車両の屋根を支える中空状の支柱と、
   前記支柱に設けられ、音圧駆動によって吸音を行う板吸音体と、
   を具備する車体構造体において、
   前記板吸音体は、開口部を有する筐体と、該開口部で該筐体に支持される振動板と、該筐体内に画成される空気層とを有し、
   前記板吸音体の屈曲系の基本周波数の値をｆａ、前記板吸音体のバネマス系の共振周波数の値をｆｂとしたとき、ｆａとｆｂの比が０．０５≦ｆａ／ｆｂ≦０．６５の関係を満足する
   ことを特徴とする車体構造体。
5. 請求項１、２、４のいずれかに記載の車体構造体において、
   前記支柱は、当該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と、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
   ことを特徴とする車体構造体。
6. 請求項３または５に記載の車体構造体において、
   前記インナパネルは、パネル取付突起を有し、
   前記アウタパネルは、前記パネル取付突起が挿入されるパネル取付孔を有する
   ことを特徴とする車体構造体。
7. 請求項３、５、６のいずれか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。

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