JP6420963B2 - 車両の静音化構造 - Google Patents

Description

本発明は、乗車室の静音性を改善した自動車などの車両の静音化構造に関する。

自動車などの車両では、路面などを走行することにより発生するロードノイズ、燃料エンジンなどによる騒音、風切音などが発生する。これらの音が大きいと、車両の乗車室に乗車した乗員が不快に感じることがある。
このため、車両では、外パネルと内張りとの間に遮音材を配置している。特許文献１、２は、車両のルーフ部分に防音材や吸音材を配置する発明を開示する。

特開２０１０−１０５４３５号公報 特開２００８−１２６６９８号公報

しかしながら、特許文献１、２のように車両のルーフ部分についてその前縁から後縁にかけて全体的に防音材や吸音材を配置した場合、防音材や吸音材は一般的に重量のあるゴム材やウレタン材が用いられるため、ルーフ部分の重量が増え、車両の高重心化や重量化が課題となる。

このように、車両では、ルーフ部分の重量増加を抑制しつつ、ルーフ部分からの音を低減することが求められている。

本発明に係る車両の静音化構造は、前進走行可能な車両の乗車室の上に設けられるルーフパネルと、前記ルーフパネルの前角を支える前ピラーと、前記ルーフパネルと前記乗車室との間に設けられるルーフ音低減構造と、を有し、前記ルーフ音低減構造は、前記ルーフパネルについての前記前角から離れた後方位置から前記ルーフパネルの後縁までの範囲である、前記ルーフパネルの後部に設けられ、前記ルーフパネルについての幅方向両端部と比べて幅方向中央部の方がより後側から設けられる。

好適には、前記ルーフ音低減構造は、多くとも前記ルーフパネルの後部となる範囲において、前記ルーフパネルの下に遮音材を配置することにより実現される、とよい。

本発明に係る車両の静音化構造は、前進走行可能な車両の乗車室の上に設けられるルーフパネルと、前記ルーフパネルの前角を支える前ピラーと、前記ルーフパネルと前記乗車室との間に設けられるルーフ音低減構造と、を有し、前記ルーフ音低減構造は、前記ルーフパネルについての前記前角から離れた後方位置から前記ルーフパネルの後縁までの範囲である、前記ルーフパネルの後部に設けられ、前記ルーフパネルの後部となる範囲において、前記ルーフパネルをその下に配置される車両構成部材と接着することにより実現され、前記車両構成部材は、前記ルーフパネルの下に配置されるルーフブレースおよびルーフトリムの中から選択された少なくとも一方の車両の既設部材であり、前記車両の既設部材と前記ルーフパネルとは、それらに配置された複数のブラケットにより連結されており、前記複数のブラケットは、前記ルーフパネルの前縁と前記後縁との中間より前方側に配置される数に比べて、前記中間よりも後方側に配置される数の方が多くなるように配置される。

本発明では、ルーフパネルと乗車室との間には、所定のルーフ音低減構造が設けられる。よって、たとえば走行中にルーフパネルが振動することによる音およびルーフパネルを通じて乗車室の天井側から乗車室へ入り込む音を低減できる。
特に、本発明の所定のルーフ音低減構造は、ルーフパネルについての前角から離れた後方位置からルーフパネルの後縁までの範囲である、ルーフパネルの後部に設けられる。よって、前進する車両のＡピラーに沿って駆け上がる空気流がルーフパネルの後部を叩いて音が発生する場合であっても、そのルーフパネルの後部を叩く音が乗車室へ伝わり難くなる。従来の燃料エンジンを備える車両と比べて静かな電気自動車において、ルーフパネルの後部を叩く音が、風切音として認識され難くなる。
しかも、本発明の所定のルーフ音低減構造を設ける範囲が、ルーフパネルについての前角から離れた後方位置からルーフパネルの後縁までの範囲である、ルーフパネルの後部とされている。よって、同様のルーフ音低減構造がルーフパネルの全体に均一に設けられる場合と比べて、ルーフ音低減構造のために追加する部材を減らすことができる。
このように、本発明では、ルーフパネルについて所定のルーフ音低減構造を設ける範囲をルーフパネルの後部に限定しているので、ルーフ部分の重量増加を抑制しつつ、ルーフ部分からの音を低減することできる。その結果、本発明では、燃料エンジンを搭載する従来の車両と比べて静かな電気車両においても、ルーフ部分からの音が乗員に気にならないようにできる。

図１は、本発明のルーフ音低減構造を適用する電気自動車の外観を示す側面図である。 図２は、図１の電気自動車の外観を示す上面図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るルーフ音低減構造を適用した車体のルーフ部分の上面図である。 図４は、図３のルーフ部分の断面図である。 図５は、第１実施形態のルーフ音低減構造の変形例を示す説明図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係るルーフ音低減構造を適用した車体のルーフ部分の上面図である。 図７は、図６のルーフ部分の断面図である。 図８は、第２実施形態のルーフ音低減構造の変形例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る車両について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明のルーフ音低減構造２１を適用する電気自動車１の外観を示す側面図である。電気自動車１は、前進走行可能な車両の一例である。
図２は、図１の電気自動車１の外観を示す上面図である。
図１の電気自動車１は、車体２を有する。電気自動車１は、前側からエンジン室３、乗車室４および荷室５を有する。車体２は、車体２に剛性を与える図示外の骨格部材と、骨格部材の外側に溶接されたパネル部材と、乗車室４を画成するために骨格部材の内側に取り付けられる内装部材と、を有する。
このような電気自動車１では、路面などを走行することにより発生するロードノイズ、燃料エンジンなどによる騒音、風切音などが発生する。これらの音が大きいと、乗車室４に乗車した乗員が不快に感じることがある。そして、電気自動車１は、常に燃料エンジンを用いるガソリン自動車と異なり、大きなエンジン音がしないため、これら外で発生する音が乗員へ伝わり易い。特に、電気自動車１では、ガソリン自動車では通常問題視されることが無かった、ルーフ部分から伝わる音が乗員に認識されるようになった。

このため、電気自動車１では、外パネルと内張りとの間に遮音材（または吸音材）を配置している。たとえばルーフ部分について言えば、ルーフパネルの下に遮音材を配置する。
しかしながら、防音材は一般的に重量のあるゴム材やウレタン材が用いられる。こめため、ルーフ部分についてその前縁から後縁にかけて全体的に防音材を配置した場合、外で発生した音は遮音されるため乗車室４へ伝わり難くなるものの、ルーフ部分の重量が増えてしまい、車体２の高重心化や重量化が課題になる。
そこで、本実施形態では、電気自動車１のルーフ部分の重量増加を抑制しつつ、ルーフ部分からの音を低減する。

ところで、図１および図２において矢線で示すように、前進する車体２の周囲には、車体２の前から後へ向かう空気流（主空気流ＭＦ）が発生する。ボンネット６の上を後へ流れる空気流の殆どは、フロントガラス７に当たってフロントガラス７に沿って駆け上がり、ルーフパネル８の中央を前から後へ流れる。また、これとは別に、車体２の幅方向両端付近を流れる空気流は、Ａピラー９の周りでフロントガラス７から剥離し、渦を巻きながらＡピラー９に沿って駆け上がり、ルーフパネル８上の左右両端部分を前から後へ流れる。
この場合、上述した車体２の幅方向両端付近を駆け上がるサイド空気流ＳＦは、走行や自然風の状態に応じて変動することではあるが、基本的に、Ａピラー９から剥離し、これによりたとえば前後方向の軸の周囲で回る縦渦流となる可能性がある。サイド空気流ＳＦは、主空気流ＭＦとの間に流速差があるため、主空気流ＭＦと混ざり難い。そして、このＡピラー９から剥離したサイド空気流ＳＦがルーフパネル８に再付着する部位でルーフパネル８を叩き、ルーフ部分から乗車室４へ伝わる音（空力騒音）が生じる可能性がある。
また、Ａピラー９から剥離したサイド空気流ＳＦは、ルーフパネル８の後側になるほど、ルーフパネル８の中央寄りへ移動する可能性もある。

図３および図４は、本発明の第１実施形態に係るルーフ音低減構造２１を示す概略説明図である。図３は、ルーフ音低減構造２１を適用した車体２のルーフ部分の上面図である。図３の左側が車体２前方である。図４は、図３のルーフ部分の断面図である。
図３に示すように、車体２は、ルーフパネル８の左右両端には、前後方向へ伸びる一対のサイドフレーム１０が溶接される。
サイドフレーム１０の先端には、Ａピラー９の上端が溶接される。サイドフレーム１０の中央部には、Ｂピラー１１の上端が溶接される。サイドフレーム１０の後端には、Ｃピラー１２の上端が溶接される。
一対のサイドフレーム１０の間には、前側から順番に、前ルーフフレーム１３、複数のルーフブレース１４、後ルーフフレーム１５が橋渡すように溶接される。前ルーフフレーム１３の両端は、サイドフレーム１０の先端およびＡピラー９の上端と溶接される。ルーフブレース１４の両端は、サイドフレーム１０に溶接される。後ルーフフレーム１５の両端は、サイドフレーム１０の後端およびＣピラー１２の上端と溶接される。
ルーフパネル８は、前ルーフフレーム１３、左右一対のサイドフレーム１０および後ルーフフレーム１５により形成される矩形のフレーム枠の上に溶接される。
また、図４に示すように、ルーフパネル８の下には、ルーフパネル８と離間させて、ルーフトリム１６が配置される。ルーフトリム１６は、ルーフパネル８と略同サイズの矩形形状に形成される。ルーフトリム１６は、その外周部分が前ルーフフレーム１３、左右一対のサイドフレーム１０および後ルーフフレーム１５に取り付けられる。ルーフトリム１６は、たとえば内装止め具により、サイドフレーム１０の孔に取り付けられる。ルーフブレース１４は、ルーフパネル８とルーフトリム１６との間で左右方向へ伸びる。

そして、本実施形態では、このような車両構成部材を有する車体２の基本構造に対して、ルーフ音低減構造２１を設ける。具体的には、ルーフパネル８とルーフトリム１６との間に、遮音材２２を配置する。遮音材２２は、ルーフトリム１６の上に配置される。遮音材２２は、たとえばゴム材、ウレタン、アスファルトシートなどで形成される。遮音のために、遮音材２２は、たとえば１〜３ｃｍの厚さの平板に形成するとよい。
また、図３に示すように、遮音材２２は、ルーフパネル８の全後方向の長さより短く形成され、ルーフパネル８の全面に対して設けられるのではなく、ルーフパネル８の後部の範囲にのみ設けられる。具体的には、ルーフパネル８の前角から離れた後方位置から、ルーフパネル８の後縁までの範囲に設けられる。また、遮音材２２は、前後方向に長尺の矩形形状ではなく、前後方向に長尺の矩形形状の前側中央がＶ字に切り欠かれた平面形状を有する。
このような重量のある遮音材２２は、たとえば複数のルーフブレース１４に固定するとよい。ルーフブレース１４の剛性やルーフブレース１４の本数は、必要に応じて変更してよい。この場合でも車体２の基本構造を変更する必要は原則ない。
または、遮音材２２は、ルーフパネル８の下面に張り付けてもよい。

以上のように、本実施形態では、ルーフパネル８の下に遮音材２２を配置し、ルーフ音低減構造２１を実現している。よって、ルーフ部分の音が乗車室４へ伝わり難くなる。ルーフパネル８を通じて乗車室４の天井側から乗車室４へ入り込む音を低減できる。乗車室４での風切車内音を低減できる。
特に、本実施形態のルーフ音低減構造２１は、ルーフパネル８についてのＡピラー９が接続される前角から後へ離れた後方位置からルーフパネル８の後縁までの範囲である。このようにルーフパネル８の後部にルーフ音低減構造２１を設けることにより、前進する車体２のＡピラー９に沿って駆け上がる空気流が、ルーフパネル８の上中央を前後方向へ流れる速い主空気流ＭＦに当たってルーフパネル８の後部を叩いて音が発生する場合であっても、そのルーフパネル８の後部を叩く音が乗車室４へ伝わり難くなる。従来の燃料エンジンを備える車体２と比べて静かな電気自動車１において、ルーフパネル８の後部を叩く音が、風切音として認識され難くなる。
しかも、遮音材２２を配置する範囲は、ルーフパネル８の全体ではなく、ルーフパネル８の後部としている。よって、同様のルーフ音低減構造２１をルーフパネル８の全体に均一に設ける場合と比べて、ルーフ音低減構造２１のために追加する部材を減らすことができる。遮音材２２によるルーフ部分の重量化を抑制できる。車体２の高重心化や重量化を抑制できる。
その結果、本実施形態では、ルーフパネル８について所定のルーフ音低減構造２１を設ける範囲をルーフパネル８の後部に限定しているので、電気自動車１のルーフ部分の重量増加を抑制しつつ、ルーフ部分からの音を低減することできる。そして、燃料エンジンを搭載する従来の車体２と比べて静かな電気自動車１において、ルーフ部分からの音が乗員に気にならないようにできる。

また、本実施形態では、ルーフ音低減構造２１に用いる遮音材２２が、前後方向に長尺の矩形形状ではなく、前後方向に長尺の矩形形状の前側中央がＶ字に切り欠かれた平面形状を有する。よって、ルーフ音低減構造２１は、ルーフパネル８についての幅方向両端部と比べて幅方向中央部の方がより後側から設けられる。ルーフパネル８の幅方向中央部のルーフ音低減構造２１を減らし、ルーフパネル８の後部の全体を所定のルーフ音低減構造２１とする場合と比べても、ルーフ音低減構造２１のために追加する部材を減らすことができる。ルーフ部分の重量化を更に抑制している。
しかも、車体２の前部のＡピラー９に沿って駆け上がる空気流が、ルーフパネル８の上中央を前後方向へ流れる速い主空気流ＭＦと当たることによりルーフパネル８の後部を叩いて発生する音は、Ａピラー９により支えられているルーフパネル８の前角から後方および斜め後方へ向かって放射状に広がる範囲内において生成される傾向にある。よって、所定のルーフ音低減構造２１を設ける範囲を上記のように制限したとしても、ルーフパネル８上の空気流がルーフパネル８を叩く該範囲については所定のルーフ音低減構造２１を持たせることができる。所定のルーフ音低減構造２１による減音効果を損なうことがなく、ルーフ音低減構造２１のために追加する部材を更に減らすことができる。

図５は、第１実施形態のルーフ音低減構造２１の変形例を示す説明図である。
図５（Ａ）は、前後方向に長尺の矩形形状の前縁全体をＶ字とした遮音材２２である。
図５（Ｂ）は、一対の直角三角形を向かい合わせに連結してなる遮音材２２である。遮音材２２の幅方向中央部は、略ルーフパネル８の後縁の近くまで切り欠かれている。
図５（Ｃ）は、互いに分離した一対の直角三角形部材からなる遮音材２２を、一対のサイドフレーム１０に沿って配置した例である。ルーフパネル８の中央部には、遮音材２２がない。
図５（Ｄ）は、互いに分離した一対の略直角三角形からなる遮音材２２を、一対のサイドフレーム１０に沿って配置した例である。図５（Ｃ）と異なり直角三角形の斜辺が波形状に形成されている。
これらの遮音材２２であっても、ルーフパネル８の後部に配置することにより、ルーフパネル８上の空気流がルーフパネル８の後部を叩く部分に、遮音材２２を配置できる。ルーフ部分の重量化を抑制しつつ、一定の遮音効果を得ることができる。

［第２実施形態］
図６および図７は、本発明の第２実施形態に係るルーフ音低減構造２１を示す概略説明図である。図６は、ルーフ音低減構造２１を適用した車体２のルーフ部分の上面図である。図６の左側が車体２前方である。図７は、図６のルーフ部分の断面図である。
第２実施形態のルーフ部分の基本構造は、第１実施形態と同じであり、同一の符号を付して説明を省略する。

そして、本実施形態では、このような車体２の基本構造に対して、ルーフ音低減構造２１を設ける。具体的には、複数のブラケット２３を用いて、ルーフパネル８を、その下に配置されるルーフトリム１６と連結する。
複数のブラケット２３は、たとえば、基本構造におけるルーフパネル８とルーフトリム１６との間隔に対応する高さの中空の円柱形状に形成される。または、ルーフブレース１４とルーフトリム１６との間隔に対応する高さの中空の円柱形状に形成される。ブラケット２３は、金属製でも良いが、樹脂成型により軽量に形成してよい。複数のブラケット２３は、ルーフパネル８およびルーフトリム１６と、またはルーフブレース１４とルーフトリム１６と接着剤により接着される。なお、ブラケット２３は、ルーフパネル８、ルーフブレース１４またはルーフトリム１６とネジ固定されてもよい。
また、複数のブラケット２３は、図６に示すように、ルーフパネル８の後部において、ルーフパネル８とルーフトリム１６とを連結する。複数のブラケット２３は、図３の遮音材２２と同様に、ルーフパネル８の前角から離れた後方位置から、ルーフパネル８の後縁までの範囲に設けられる。これにより、ルーフパネル８の後部には、ルーフトリム１６が固定され、ルーフトリム１６の分だけルーフパネル８の後部の重量が増加する。ルーフパネル８の後部は、振動し難くなる。

以上のように、本実施形態では、ルーフパネル８の後部となる範囲において、ルーフパネル８をその下に配置されるルーフトリム１６と接着することにより、ルーフ音低減構造２１が実現される。よって、ルーフトリム１６がルーフパネル８のマスあるいはダイナミックダンパーとなり、空気流により叩かれるルーフパネル８の後部を重量化でき、ルーフパネル８自体の振動を抑えることができる。ルーフ部分での音の発生を抑えることができる。
しかも、ルーフパネル８の下に遮音材２２を配置することなく空気流がルーフパネル８を叩く音を減らすことができるので、遮音材２２により減音する場合と比べて格段にルーフ部分の重量化を抑制できる。
このように、本実施形態では、ルーフパネル８について所定のルーフ音低減構造２１を設ける範囲をルーフパネル８の後部に限定しているので、第１実施形態と同様に、電気自動車１のルーフ部分の重量増加を抑制しつつ、ルーフ部分からの音を低減することできる。そして、燃料エンジンを搭載する従来の車体２と比べて静かな電気自動車１において、ルーフ部分からの音が乗員に気にならないようにできる。

また、本実施形態では、ルーフトリム１６とルーフパネル８とは、それらの間に配置された複数のブラケット２３により連結される。
よって、車体２に既設されているルーフトリム１６の重量を利用してルーフパネル８の後部の制振構造を実現できる。その結果、車体２のルーフ部分を略重量化させることなく、ルーフパネル８の後部のルーフ音低減構造２１を実現できる。
しかも、車体２の既設部材であるルーフトリム１６とルーフパネル８とは、それらの間に配置された複数のブラケット２３により連結される。よって、ルーフトリム１６といった車体２の既設部材およびルーフパネル８の既存の相互配置を変更することなくこれらを連結し、ルーフパネル８の後部のルーフ音低減構造２１を実現できる。

図８は、第２実施形態のルーフ音低減構造２１の変形例を示す説明図である。
図８（Ａ）では、複数のブラケット２３により、ルーフパネル８を、その下に既設されているルーフトリム１６およびルーフブレース１４と連結している。
図８（Ｂ）では、複数のブラケット２３により、ルーフパネル８を、その下に既設されているルーフブレース１４と連結している。
これらのルーフ音低減構造２１であっても、ルーフパネル８の後部にルーフ音低減構造２１を配置することにより、ルーフパネル８上の空気流がルーフパネル８の後部を叩く部分をルーフ音低減構造２１とすることができる。ルーフ部分の重量化を抑制しつつ、一定の遮音効果を得ることができる。

なお、第２実施形態でも、ブラケット２３によりルーフパネル８をその下の既設部材に取り付ける範囲は、図５（Ａ）から（Ｄ）のように変更可能である。この場合において、ルーフパネル８をルーフブレース１４と連結する場合、ルーフブレース１４は、Ｖ字に沿って延在するように、車体２の前後方向に対して斜めに取り付けてよい。

以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、種々の変形または変更が可能である。

たとえば上記実施形態では、ルーフ音低減構造２１は、ルーフパネル８の後部にのみ形成されている。すなわち、ルーフ音低減構造２１は、多くとも、ルーフパネル８についての、Ａピラー９か接続される前角から離れた後方位置から、ルーフパネル８の後縁までの範囲にのみ形成されている。
この他にもたとえば、ルーフ音低減構造２１は、ルーフパネル８の前縁から後縁にかけて全体的に設けてもよい。ただし、この場合であっても、ルーフパネル８の前部のルーフ音低減構造２１と比べて後部の所定のルーフ音低減構造２１を強化し、ルーフパネル８の前部より後部の方がより減音される構造とするとよい。これにより、ルーフパネル８の全体を所定のルーフ音低減構造２１とする場合と比べてルーフ音低減構造２１のために追加する部材を減らしつつ、ルーフパネル８の後部を叩く音が乗車室４へ伝わることを抑制できる。

上記実施形態において、ルーフ音低減構造２１は、ルーフパネル８とルーフトリム１６との間に配置された遮音材２２、またはルーフパネル８をその下に配置されるルーフトリム１６またはルーフブレース１４と連結することにより実現されている。
この他にもたとえば、ルーフ音低減構造２１は、ルーフパネル８自体を厚くすることで実現してもよい。この場合、ルーフパネル８は、その前部より後部が厚くなる。このようなルーフパネル８は、たとえばＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）などの樹脂材料に形成すればよい。
更に他にもたとえば、ルーフ音低減構造２１は、上述した３種類のルーフ音低減構造２１を組み合わせたものであってもよい。この場合において、組み合わせの一部のルーフ音低減構造２１は、ルーフパネル８の前縁から後縁まで均一に形成されてもよい。

上記実施形態では、電気自動車１に本発明を適用した例である。
この他にもたとえば、本発明は、ハイブリッド自動車、ガソリン自動車、その他の車両に適用できる。これらの車両でも、Ａピラー９に沿ってルーフへ駆け上がる空気流が生成されることにより、ルーフ部分の音が発生する。そして、このルーフ部分の音が乗車室４に伝わらないようにするために、本発明を適用し得る。

１ 電気自動車（車両）、２ 車体、４ 乗車室、８ ルーフパネル、９ Ａピラー（前ピラー）、１４ ルーフブレース１４、１６ ルーフトリム、２１ ルーフ音低減構造（清音化構造）、２２ 遮音材、２３ ブラケット、ＭＦ主空気流、ＳＦ サイド空気流

Claims (3)

1. 前進走行可能な車両の乗車室の上に設けられるルーフパネルと、
   前記ルーフパネルの前角を支える前ピラーと、
   前記ルーフパネルと前記乗車室との間に設けられるルーフ音低減構造と、
   を有し、
   前記ルーフ音低減構造は、
   前記ルーフパネルについての前記前角から離れた後方位置から前記ルーフパネルの後縁までの範囲である、前記ルーフパネルの後部に設けられ、前記ルーフパネルについての幅方向両端部と比べて幅方向中央部の方がより後側から設けられる、
   車両の静音化構造。
2. 前記ルーフ音低減構造は、
   多くとも前記ルーフパネルの後部となる範囲において、前記ルーフパネルの下に遮音材を配置することにより実現される、
   請求項１記載の車両の静音化構造。
3. 前進走行可能な車両の乗車室の上に設けられるルーフパネルと、
   前記ルーフパネルの前角を支える前ピラーと、
   前記ルーフパネルと前記乗車室との間に設けられるルーフ音低減構造と、
   を有し、
   前記ルーフ音低減構造は、
   前記ルーフパネルについての前記前角から離れた後方位置から前記ルーフパネルの後縁までの範囲である、前記ルーフパネルの後部に設けられ、前記ルーフパネルの後部となる範囲において、前記ルーフパネルをその下に配置される車両構成部材と接着することにより実現され、
   前記車両構成部材は、前記ルーフパネルの下に配置されるルーフブレースおよびルーフトリムの中から選択された少なくとも一方の車両の既設部材であり、
   前記車両の既設部材と前記ルーフパネルとは、それらに配置された複数のブラケットにより連結されており、
   前記複数のブラケットは、前記ルーフパネルの前縁と前記後縁との中間より前方側に配置される数に比べて、前記中間よりも後方側に配置される数の方が多くなるように配置される、
   車両の静音化構造。

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