JP7488409B2 - 消音構造及び消音方法 - Google Patents

Description

本開示は、車外に漏れる音を低減可能な消音構造及び消音方法に関する。

この種の消音構造として、エンジンを下方から覆うものが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００４－１７０５８４号公報（段落［００１３］、［００１４］、図１）

ところで、車両のエンジンやモータを収容しているルームの側部には、車輪のドライブシャフトやタイロッドを通すために開口が設けられているため、その開口からサイドメンバーの下方を通過して車両の側方にエンジンやモータの音が漏れる。しかしながら、そのように側方に漏れる音を、上述した従来の消音構造では抑えることができないため、側方に漏れる音を抑える技術の開発が求められている。

上記課題を解決するためになされた発明の第１態様は、車両のサイドメンバーの下方を通過して車両の側方に漏れるエンジン音を低減させる消音構造であって、前記サイドメンバーの下面に騒音反射部を重ねて備え、前記騒音反射部に、前記エンジンから側方に離れるに従って下方に向かうように上下方向に対して傾斜する音反射面を有し、前記音反射面で受けたエンジン音を下方に反射して、前記サイドメンバーの下方を通過するエンジン音と干渉させる消音構造である。ここで、サイドメンバーには、車両の前後方向の略全体に亘って延びるサイドメンバーと、車両のエンジンルームで前後方向に延びるフロントサイドメンバーの両方が含まれる。

発明の第２態様は、前記音反射面は、曲率半径が２０～３０［ｍｍ］であり、かつ周長が３０～５０［ｍｍ］の円弧面である第１態様に記載の消音構造である。

発明の第３態様は、前記音反射面は、上下方向に対する傾斜角が４０～５０［ＤＥＧ］であり、かつ上下方向の寸法が２０～３０［ｍｍ］の平坦面である第１態様に記載の消音構造である。

発明の第４態様は、前記音反射面の前後方向の両端部から突出し、前後方向で互いに対向する１対のサイド突壁を備える第１態様から第３態様の何れか１の態様に記載の消音構造である。

発明の第５態様は、前記騒音反射部は、前記音反射面を表裏の一方の表面として備える音反射板と、前記音反射板の縁部から前記音反射面の反対側に張り出す取付板部とを、一体に備える樹脂の成形品であり、前記サイドメンバーの下面又は、前記サイドメンバーの側面に重ねられて前記サイドメンバーより下方に張り出すフェンダーライナーの下縁部に、前記取付板部が重ねて固定されている第４態様に記載の消音構造である。

発明の第６態様は、前記音反射面の前後方向の途中位置から突出して前記音反射面を前後方向で仕切る仕切突壁を備える第１態様から第５態様の何れか１の態様に記載の消音構造である。

発明の第７態様は、車両のサイドメンバーの下方を通過して車両の側方に漏れるエンジン音を低減させる消音方法であって、前記サイドメンバーに重ねて設けた騒音反射部でエンジン音を下方に反射して前記サイドメンバーの下方を通過するエンジン音と干渉させる消音方法である。

発明の第８態様は、前記車両の側方に漏れるエンジン音のうち騒音レベルが最も高い周波数の音の騒音レベルを下げるように前記騒音反射部で反射させたエンジン音と前記サイドメンバーの下方を通過するエンジン音との位相をずらす第７態様に記載の消音方法である。

発明の第１態様及び第７態様の消音構造及び消音方法によれば、エンジンから側方に向かったエンジン音の一部が、サイドメンバーの下面に重ねて備えられた騒音反射部の音反射面で反射して下方に向かい、騒音反射部より下側でエンジンから側方に真っ直ぐ進んだエンジン音と位相がずれた状態で交わって干渉する。これにより、サイドメンバーの下方を通過して側方に漏れるエンジン音が抑えられる。

ここで、車両の側方に漏れるエンジン音のうち騒音レベルが最も高い周波数の音の騒音レベルを下げるように騒音反射部で反射させたエンジン音とサイドメンバーの下方を通過するエンジン音との位相をずらすことが好ましい（発明の第８態様）。そのためには、車両が普通自動車の場合に、音反射面は、エンジンから側方に離れるに従って下方に向かうように上下方向に対して傾斜していれば、円弧面でも平坦面でもよい。また、音反射面が円弧面である場合には、曲率半径が２０～３０［ｍｍ］であり、かつ周長が３０～５０［ｍｍ］の円弧面であることが好ましく（発明の第２態様）、音反射面が平坦面である場合には、上下方向に対する傾斜角が４０～５０［ＤＥＧ］であり、かつ上下方向の寸法が２０～３０［ｍｍ］の平坦面であることが好ましい（発明の第３態様）。

発明の第４態様及び発明の第６態様のように、音反射面の前後方向の両端部から１対のサイド突壁が突出した構造、又は音反射面の前後方向の途中位置から仕切突壁が突出した構造とすることで、音反射面で反射したエンジン音の車両の前後方向への拡がりが抑えられる。

発明の第５態様の消音構造では、騒音反射部がサイドメンバー又はフェンダーライナーに対して固定される部品になっているので、サイドメンバー又はフェンダーライナーの形状が異なる車種の間で、騒音反射部の共通化を図ることができる。

第１実施形態に係る車両前部の正断面図 ホイールハウスを車両上方から見た平面図 ホイールハウスを車両前方側から見た斜視図 フェンダーライナーを車両後方側から見た斜視図 騒音反射器を（Ａ）音反射面側から見た斜視図、（Ｂ）音反射面と反対側から見た斜視図 側部開口から側方へ向かうエンジン音の流れを示す図 （Ａ）実施例１、（Ｂ）実施例２、（Ｃ）比較例１、の騒音反射器の構造を模式的に示す図 試験路を上方から見たときの平面図 確認実験の結果を示すグラフ （Ａ）、（Ｂ）他の実施形態に係る騒音反射器の正断面図

［第１実施形態］
以下、図１～図６を参照して、本開示の消音構造を有する車両９０に係る第１実施形態を説明する。図１に示した本実施形態の車両９０は、例えばフロントにエンジン９５が搭載され、前輪９１が駆動される乗用車である。この車両９０のエンジンルーム９３は、下部と両側部とにカバー壁９２Ａ，９２Ｂを有して、側方及び下方への音漏れが抑えられている。また、図２に示すように、両側部のカバー壁９２Ａには、前輪９１のドライブシャフト３１とタイロッド３２とをエンジンルーム９３から導出するために側部開口９２Ｃが形成されている。そして、側部開口９２Ｃから側方への音漏れを抑えるために、本開示に係る消音構造がフロントサイドメンバー２０の下面に設けられている。

その消音構造の周辺は、具体的には以下のようになっている。図１に示すように、フロントサイドメンバー２０は、側部のカバー壁９２Ａの外側に位置し、例えば角筒構造をなして前後方向に延びている。また、図３に示すように、フロントサイドメンバー２０は、前端から後端寄り位置までは略水平な水平部２０Ａをなし、その水平部２０Ａより後側は、後下がりに傾斜した傾斜部２０Ｂになっている。そして、ホイールハウス９６が、フロントサイドメンバー２０の水平部２０Ａの後部から傾斜部２０Ｂの前部に亘る範囲に配置されている。

図１に示すように、ホイールハウス９６内のフェンダーライナー２２には、フロントサイドメンバー２０の外側面に重ねて固定される内側壁２２Ｂが備えられている。また、フェンダーライナー２２のうち前輪９１を上方から覆う円弧壁２２Ａの頂上部には、前輪９１のショックアブソーバー３３が貫通していて、フェンダーライナー２２をホイールハウス９６内に組み付ける際にショックアブソーバー３３を通すための切り欠き２３が、図４に示すように、円弧壁２２Ａの頂上部から内側壁２２Ｂの下端部まで延びている。

図３に示すように、フロントサイドメンバー２０から下方に離れた位置にはサブフレーム２１が備えられている。また、サブフレーム２１の下面に前述のカバー壁９２Ｂが重ねられている。そして、前述の側部開口９２Ｃが、ホイールハウス９６内で、フロントサイドメンバー２０とサブフレーム２１との間に開口している。

側部開口９２Ｃからの側方への音漏れを抑えるために、フロントサイドメンバー２０の下面には、複数（例えば、３つ）の騒音反射器１０が前後方向に並べて固定され、側部開口９２Ｃに臨んでいる。そして、これら複数の騒音反射器１０から本実施形態の消音構造が構成されている。なお、本実施形態では、各騒音反射器１０が、特許請求の範囲の「騒音反射部」に相当する。

騒音反射器１０は、例えば樹脂の射出成形品であって、図５に単体状態で示されている。図５（Ａ）に示すように、騒音反射器１０は、フロントサイドメンバー２０の長手方向（車両９０の前後方向）に延びる帯状の取付板部１２を備える。取付板部１２の長手方向の両端寄り位置からは、図５（Ｂ）に示すように、取付板部１２と同じ幅の四角形のサイド突壁１４が垂下され、それらサイド突壁１４の間には音反射板１１が設けられている。

音反射板１１は、１／４円の断面形状をなしてフロントサイドメンバー２０の長手方向に延びている。また、音反射板１１の外周面の半径は、取付板部１２の幅と略同じ大きさをなしている。そして、取付板部１２の幅方向の一方の板厚面と、音反射板１１の上部の板厚面とが共有されるように取付板部１２の一側部と音反射板１１の上部とが一体になると共に、音反射板１１の両端部が１対のサイド突壁１４に接続されている。

音反射板１１の円弧の内面は、本開示に係る音反射面１１Ａをなしている。なお、音反射面１１Ａの曲率半径は、例えば、２０～３０［ｍｍ］、周長は３０～５０［ｍｍ］が好ましい。また、音反射面１１Ａには、音反射板１１の長手方向を例えば３等分に仕切る位置に１対の仕切突壁１５が設けられている。各仕切突壁１５は、サイド突壁１４のうち音反射板１１の内面から張り出した部分と同じ形状をなしている。

取付板部１２のうちサイド突壁１４より端部側は、固定部１２Ａをなし、そこには取付孔１２Ｂが形成されている。そして、フロントサイドメンバー２０の下面に形成された図示しない螺子孔に、取付孔１２Ｂに通したボルトを締め付けて騒音反射器１０がフロントサイドメンバー２０に固定されている。

なお、本実施形態の騒音反射器１０は、例えば樹脂の射出成形品であるが、真空成形品でもよい。また、騒音反射器１０は、樹脂製に限定されるものではなく、例えば、金属であってもよい。さらには、フロントサイドメンバー２０の下面への固定は、ボルトには限定されず、リベット、接着剤であってもよいし、材質が金属であれば溶接等であってもよい。

次に、本実施形態の騒音反射器１０の作用効果について説明する。エンジンルーム９１内で発生して側方に向かったエンジン音は、側部開口９２Ｃからフロントサイドメンバー２０とサブフレーム２１との間を通って車外に漏れる。本実施形態では、複数の騒音反射器１０が、フロントサイドメンバー２０の下面に取り付けられて、騒音反射器１０の音反射面１１Ａが、側部開口９２Ｃに臨むように配置された構造となっている。従って、側部開口９２Ｃから側方へ向かうエンジン音の経路は、図６に示すように、音反射面１１Ａを経由する第１経路１６Ｒと、音反射面１１Ａを経由しないで騒音反射器１０の下方を通って直進し、車外に放出される第２経路１７Ｒとに分かれる。

第１経路１６Ｒを通るエンジン音は、騒音反射器１０の音反射面１１Ａで反射して下方に向かう。そして、第２経路１７Ｒを通って直進するエンジン音と合流する。音反射面１１Ａで反射したエンジン音の波長は、直進したエンジン音の波長に対して位相がずれるので、合流したときに互いに干渉する。これにより、エンジン音は、車外に漏れる前にフロントサイドメンバー２０の下方で低減される。

ここで、車外に漏れるエンジン音のうち騒音レベルが最も高い周波数の音の騒音レベルを下げることで、エンジン音全体の騒音レベルを下げることができる。従って、エンジン音のピークとなる周波数帯域８００～１２５０［Ｈｚ］の音を低減することが望まれる。本実施形態のように、音反射面１１Ａの曲率半径を２０～３０［ｍｍ］、周長を３０～５０［ｍｍ］とすると、周波数帯域８００～１２５０［Ｈｚ］を中心とした周波数を中心として良好な低減効果を得ることができる。

また、騒音反射器１０には、１対のサイド突壁１４が備えられているので、エンジン音が音反射板１１Ａの車両９０の前後方向の端部で反射したときに、エンジン音が騒音反射器１０から車両９０の前後方向に逃げることを防止することができる。これにより、第１経路１６Ｒを通るエンジン音を無駄なく下方に向かわせて、第２経路１７Ｒを通るエンジン音と干渉させることができ、車外から漏れるエンジン音の低減効率を高めることができる。

さらに、騒音反射器１０には、１対の仕切突壁１５が備えられているので、音反射面１１Ａで反射したエンジン音が車両９０の前後方向へ拡がることを抑えることができる。これにより、第１経路１６Ｒを通るエンジン音を無駄なく下方に向かわせて、第２経路１７Ｒを通るエンジン音と効率よく干渉させることができる。

ここで、騒音反射器１０を、フロントサイドメンバー２０の内側に配置すると各種の補器類と干渉し、フロントサイドメンバー２０の外側に配置するとショックアブソーバー３３と干渉する虞があるが、本実施形態では、騒音反射器１０を、フロントサイドメンバー２０の下方に配置するので、これらの部品と干渉する虞がなく、騒音反射器１０の形状の自由度が高くなる。

さらに、騒音反射器１０は、別部品となっているので、フロントサイドメンバー２０の形状が異なる車種の間で、騒音反射器１０の共通化を図ることができる。しかも、駆動シャフト３１及びタイロッド３２等の位置や大きさに合わせて、取り付ける位置や数を適宜変更することができる。また、取付板部１２を備えているので、取り付け作業も容易となる。

［確認実験］
本開示の消音構造の消音効果を確認する実験について説明する。この実験では、本開示の消音構造を有する車両である以下の実施例１，２と、本開示の消音構造を有しない車両である以下の比較例１，２とが用意された。なお、実施例１，２，比較例１，２で使用した車両の本体は同じであり、例えば２０００ｃｃのフロントエンジンの４輪駆動の乗用車で、側部開口９２Ｃのサイズは、幅約２５０［ｍｍ］、高さ約１５０［ｍｍ］である。

（実施例及び比較例の構造）
実施例１は、図７（Ａ）に示されており、前記第１実施形態で説明した騒音反射器１０を上記車両のフロントサイドメンバー２０の下面に３つ備える。また、フロントサイドメンバー２０は、騒音反射器１０より幅広になっていて、騒音反射器１０は、フロントサイドメンバー２０の下面のうち外側に寄せて配置されている。この騒音反射器１０の音反射面１１Ａの曲率半径は２５［ｍｍ］になっている。また、騒音反射器１０のうちフロントサイドメンバー２０の長手方向に沿った長さは２４０［ｍｍ］、幅は２６［ｍｍ］、高さは、２６［ｍｍ］になっている。

実施例２は、図７（Ｂ）に示されており、実施例１の騒音反射器１０を騒音反射器１０Ｖと交換した構造になっている。その騒音反射器１０Ｖは、騒音反射器１０とは音反射板１１Ｖの構造のみが異なる。即ち、騒音反射器１０Ｖの音反射板１１Ｖは、上下方向に対して例えば４５［ＤＥＧ］の傾斜角で傾斜した平板状をなし、その音反射板１１Ｖの音反射面１１Ａは、下方に向かうに従ってエンジン３０から離れるように傾斜した平坦面となっている。

比較例１は、図７（Ｃ）に示されており、第１実施形態の騒音反射器１０の代わりに、実施例１の騒音反射器１０を騒音反射器１０Ｗと交換した構造になっている。その騒音反射器１０Ｗは、騒音反射器１０とは音反射板１１Ｗの構造のみが異なる。即ち、騒音反射器１０Ｗの音反射板１１Ｗは、取付板部１２の下面と直交するように平板状になっている。

比較例２は、図示しないが、フロントサイドメンバー２０の下面に騒音反射器を備えていない構造になっている。

（実験方法）
実験は、上記した実施例１，２，比較例１，２の各車両で、ＩＳＯ１０８４４で規定されるＩＳＯ路を、図８に示すように、加速ラインであるＡ地点に時速５０［ｋｍ／ｈ］で進入し、そこからスロットル全開加速を開始して２０［ｍ］走行後、加速終了ラインであるＢ地点でスロットル全閉にし、その間の騒音を測定した。マイク位置は、Ａ地点、Ｂ地点のラインの中間地点であるＰ地点で、車両９０の中心から７．５［ｍ］離れ、かつ１．２［ｍ］の高さに設置し、測定区間内の最大騒音レベルを測定結果とした。

図９には、実施例１，２，比較例１，２の測定結果が示されている。この測定結果から、実施例１，２は、比較例１，２よりも、周波数帯域８００～１２５０［Ｈｚ］での騒音レベルが小さくなっていることが分かる。これにより、実施例１及び２の騒音反射器１０，１０Ｖでは、第１経路１６Ｒと第２経路１７Ｒとの経路差の範囲が、周波数帯域８００～１２５０［Ｈｚ］の波長の１／２倍を中心として規定されていると考えられる。つまり、実施例１及び２の騒音反射器１０，１０Ｖを備えることにより、騒音レベルが最も高い周波数の音の騒音レベルが低減されることが確認できた。

また、比較例１の騒音反射器１０Ｗでは、周波数帯域８００～１２５０［Ｈｚ］で、比較例２よりも騒音レベルが大きくなってしまう領域があることが分かる。これにより、エンジン音を下方に向かわせる音反射面の構造は、側部開口９２Ｃと対向する直立壁よりも下方に向かうに従ってエンジン３０から離れるように傾斜する構造であることが好ましいことが確認できた。

［他の実施形態］
（１）上記実施形態において、騒音反射器１０の音反射面１１Ａは、円弧面であったが、側部開口９２Ｃ側を向いて、下方に向かうに従ってエンジン３０から離れるように傾斜した平坦面（図７（Ｂ）参照）で構成されていてもよい。この平坦面は、配置される上下方向に対する傾斜角が４０～５０［ＤＥＧ］であり、かつ上下方向の寸法が２０～３０［ｍｍ］であることが好ましい。このような構成としても、図９の実施例２に示されるように、周波数帯域８００～１２５０［Ｈｚ］での騒音レベルを低減することができる。

（２）上記実施形態において、騒音反射器１０の取付板部１２は、フロントサイドメンバー２０の下面に重ねられていたが、図１０（Ａ）に示すように、フェンダーライナー２２Ｘの内側壁２２ＸＢの下端部が、フロントサイドメンバー２０の下面よりも下方に張り出していて、内側壁２２ＸＢに騒音反射器１０の取付板部１２が重ねられる構成であってもよい。

また、図１０（Ｂ）に示すように、フロントサイドメンバー２０の下面よりも下方に張り出した内側壁２２ＹＢの下端部が屈曲してフロントサイドメンバー２０の下面に重ねられた構成であってもよい。このとき、騒音反射器１０の取付板部１２は、内側壁２２ＹＢのうちフロントサイドメンバー２０の下面に重ねられた部分に固定すればよい。

（３）上記（２）の実施形態において、騒音反射器１０は、フェンダーライナー２２Ｘ，２２Ｙに取り付ける別部品であったが、インテグラルヒンジを介してフェンダーライナー２２Ｘ，２２Ｙと一体に形成されていてもよい。

（４）上記実施形態では、フロントにエンジン３０が搭載された車両９０のエンジンルーム９３で前後方向に延びるフロントサイドメンバー２０に騒音反射器１０を備えた構成であったが、フロント以外にエンジン３０を備えた車両９０であって、車両９０の前後方向の略全体に亘って延びるサイドメンバーに騒音反射器１０を備えた構成であってもよい。

（５）上記実施形態では、１対の仕切突壁１５が音反射面１１Ａを仕切る間隔が、音反射面１１Ａの曲率半径と略同じ大きさとなっていたが、曲率半径より大きくなっていてもよいし、小さくなっていてもよい。また、仕切突壁１５が備えられていなくてもよいし、１つ、又は３つ以上備えられていてもよい。

（６）上記実施形態では、騒音反射器１０は、側部開口９２Ｃの上部の略全体に臨むように設けられていたが、側部開口９２Ｃの上部の一部に臨むように設けられていてもよい。つまり、騒音反射器１０は、３つ備えられていたが、２つ以下でもよい。また、側部開口９２Ｃの前後方向の幅に合わせて４つ以上備えられていてもよい。

（７）上記実施形態では、エンジン３０を備えた車両９０に適用されていたが、モータを備えた電気自動車や、モータ及びエンジンを備えたハイブリッド車に適用してもよい。

１０ 騒音反射部
１１Ａ 音反射面
２０ サイドメンバー
９０ 車両

Claims (2)

1. 車両のサイドメンバーの下方を通過して車両の側方に漏れるモータ音を低減させる消音構造であって、
   前記サイドメンバーの下面に騒音反射部を重ねて備え、前記騒音反射部に、前記モータから側方に離れるに従って下方に向かうように上下方向に対して傾斜する音反射面を有し、前記音反射面で受けたモータ音を下方に反射して、前記サイドメンバーの下方を通過するモータ音と干渉させる消音構造。
2. 車両のサイドメンバーの下方を通過して車両の側方に漏れるモータ音を低減させる消音方法であって、
   前記サイドメンバーに重ねて設けた騒音反射部でモータ音を下方に反射して前記サイドメンバーの下方を通過するモータ音と干渉させる消音方法。

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