JPH0411542A - 車室内騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車室内騒音低減装置に関するもので、特に、車
室内のこもり音等を１８０度位相を異にする振動によっ
て打消し、その騒音を低減する車室内騒音低減装置に関
するものである。

［従来の技術］ 従来のこの種の車室内騒音低減装置として、特開昭６３
−１７０６９９号公報に掲載の技術を挙げることができ
る。

この公報に掲載の技術は、自動車の制動に伴なって発生
する車体の騒音振動を検出して電気振動として送り出す
振動ピックアップと、この振動ピックアップが出力する
電気信号を受は入れ、この電気信号と逆位相の電気信号
を出力するマイクロコンピュータと、車体の振動し易い
部分に取付けられ、このマイクロコンピュータの出力し
た電気信号を振動に変換する圧電板からなるものである
。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記のような従来の車室内騒音低減装置は、制
動時に限定されるものであり、また、制動速度とマイク
ロコンピュータの処理速度の関係で必ずしも良い結果を
得ることができなかった。

また、特開昭６０−１６４８号公報には、自動車の車室
内に発生するこもり音を音圧レベルと周波数が同じで逆
位相の音波によって打消すようにした車室内こもり音低
減装置において、ダツシュロアとダツシュロアクロスメ
ンバにより閉空間を形成し、この空間を前記音波を発生
する発音体のエンクロージャとし、かつ、このエンクロ
ージャの共振周波数を前記こもり音の周波数に設定した
ものが開示されている。

しかし、この種の技術はスピーカから低周波を出力する
ものであるから、低周波を打消すにはスピーカ径が大き
くなり、見栄えが良くないという問題があり、また、ス
ピーカ径を小さくすると効率が低下するという問題があ
った。また、超低周波に対してはスピーカの出力で対応
でき難いという問題もあった。

そこで、本発明は車室内のこもり音を効率良く低減でき
る車室内騒音低減装置の提供を課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明にかかる車室内騒音低減装置は、エンジンの回転
数を検出するタイミング検出回路と、車室内に発生する
騒音振動モードの基本周波数を発生させる周波数発生回
路と、前記タイミング検出回路の出力信号から車室内に
発生する振動モードを決定し、前記加振器の出力を制御
する周波数出力制御回路と、車室内の騒音振動の周波数
を検出する振動検出器と、前記振動検出器の所定の周波
数のみ帰還させるフィードバック回路とを具備し、前記
周波数発生回路及びフィードバック回路及び周波数出力
制御回路の出力を加振制御回路に入力し、ルーフパネル
に配設した１個以上の加振器を駆動するものである。

［作用コ 本発明においては、まず、ルーフパネルに、その間隔を
発生騒音振動周波数の波長と関係する位置に１個以上の
加振器を配設しておく。エンジンの回転数を検出するタ
イミング検出回路の出力信号から、車室内に発生する振
動モードの基本周波数を発生させる周波数発生回路を駆
動する。そして、周波数出力制御回路で前記タイミング
検出回路の出力信号から、車室内に発生する騒音振動モ
ードを決定し、騒音振動を出力する前記加振器を制御す
る。前記周波数発生回路の基本周波数出力と室内の騒音
振動の周波数を検出する振動検出器の出力を所定の周波
数のみ通過させるバンドパスフィルタのフィードバック
出力、周波数出力制御回路の出力と加振制御回路に人力
し、所定の位相でドライバを介して所定の前記加振器を
駆動し、現在発生しているこもり音を打消すものである
。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。

第２図は本発明の一実施例の車室内騒音低減装置を装備
した自動車の全体を示す説明図、また、第３図は本発明
の一実施例の車室内騒音低減装置に使用するルーフパネ
ルの下側からみた加振器の配置図である。そして、第４
図は本発明の一実施例の車室内騒音低減装置に使用する
加振器の断面図である。

第２図及び第３図において、自動車の車体１のルーフパ
ネル１ａの車室内面に、本実施例の加振器１０　（ＩＯ
Ａ、ＩＯＢ、ｌ０Ｃ）が配設されている。本実施例では
前記加振器１０を３個配設している。前記加振器１０Ｂ
はルーフパネル１ａの前後方向の長さＬ　［ｍ］に対し
てＬ／２の位置に配設され、前記加振器１０Ａはルーフ
パネル１ａの長さＬ　［ｍ］に対してＬ／４の位置に配
設されている。また、前記加振器１０Ｃはルーフパネル
１ａの長さＬ　［ｍ］に対してＬ／３の位置に配設され
ている。即ち、前記加振器１０Ｂは本実施例の自動車に
発生する発生騒音振動の最大波長付近の振動を発生する
ものであり、加振器１０Ａは本実施例の自動車に発生す
る発生騒音振動の最大波長の半分程度の振動波長を発生
するものである。

また、前記加振器１０Ｃは本実施例の自動車に発生する
発生騒音振動の最大波長の２Ｌ／３程度の振動波長を発
生するものである。

なお、前記加振器１０　（ＩＯＡ、ＩＯＢ、１０Ｃ）の
配置は基本周波数の整数倍を前提とし、各加振器１０Ａ
、ＩＯＢ、　　１０Ｃを同時に駆動するように配設した
ものであるが、本発明を実施する場合には、複数の加振
器１０　（ＩＯＡ、ＩＯＢ。

１０Ｃ２・・・）に荷重をかけて、１／２．１／４゜１
／８．・・・というように１／ｎ２とするか、或いは１
／２．１／３．１／４．１１５．・・・というように１
／ｎに設定してもよい。或いは、時系列な順次動作によ
って所定の騒音振動の周波数が表わせるように、等間隔
に配設してもよい。

前記加振器１０　（１０Ａ、ＩＯＢ、ｌ０Ｃ）は第４図
に示すように構成されている。

第４図において、永久磁石１１はポールピース１２及び
フレーム１３を磁路とし、前記ポールピース１２の周囲
の一部とフレーム１３の端部との間隙に磁界を発生させ
る。前記ポールピース１２の周囲とフレーム１３の端部
との間隙には、筒状の振動伝達部材１５の下端に固着し
たボイスコイル１４が、前記磁界を横切るように配置さ
れている。前記振動伝達部材１５の上端には、フランジ
部１　’５　ａを有していて、フレーム１３の周囲を包
囲した弾性に富む材料からなるゴム被覆１６の上端に接
合されている。前記ゴム被覆１６は前記振動伝達部材１
５とフレーム１３との間のダンパーとして作用している
。したがって、本実施例のゴム被覆１６は前記振動伝達
部材１５とフレーム１３との間を、公知のスピーカと同
様のダンパーとすることができる。

なお、ゴム被覆１６とフレーム１３は、各加振器１０Ａ
、ＩＯＢ、ＩＯＣ相互の共振を避けるように重みまたは
ダンパーの強さを設定するのが好ましい。

前記ゴム被覆１６の上面及び振動伝達部材１５のフラン
ジ部１５ａの上面は、接着剤によってルーフパネル１ａ
の室内側の面に接合される。また、ルーフパネル１ａの
室内側面にあって、振動伝達部材１５の中央の空洞部に
は、ストレンゲージ等の騒音振動周波数を検出する振動
検出手段からなる振動検出器２０　（２ＯＡ、２０Ｂ、
２０Ｃ）が接合されている。

本実施例の加振器１０　（ＩＯＡ、ＩＯＢ、１０Ｃ）は
、次のように動作する。

ボイスコイル１４に所定の周波数の信号が入力されると
、前記ポールピース１２の周囲とフレーム１３の端部と
、筒状の振動伝達部材１５の下端に固着したボイスコイ
ル１４とが相対移動し、ルーフパネル１ａとフレーム１
３との間にあるゴム被覆１６が弾性体として作用し、伸
縮する。このとき、フレーム１３及びゴム被覆１６が重
く、慣性の法則によりルーフパネル１ａに振動を発生さ
せる。このときの振動周波数はルーフパネル１ａの前後
方向の長さＬ　［ｍ］に対して、整数（Ｎ）分の１の位
置に配設したとき、その整数（Ｎ）倍の波長ＮＬ／２　
［ｍ］の振動となる。

本実施例の車室内騒音低減装置を動作させる全体回路構
成は、次のようになる。

第１図は本発明の一実施例の車室内騒音低減装置の全体
回路構成図である。

第１図において、自動車の点火プラグ３０に高圧を供給
する点火変圧器３１の入力端から点火信号を検出し、そ
の信号をタイミング検出回路３２に入力する。前記タイ
ミンク検出回路３２の人力としては気筒分配信号として
もよい。前記タイミング検出回路３２に人力された点火
信号は、１気筒１点火タイミング毎に１パルスの矩形波
として、それを周波数発生回路３３及び周波数出力制御
回路３５に入力する。前記周波数発生回路３３は前記タ
イミング検出回路３２の矩形波出力のタイミングに対応
した正弦波出力を発生する回路であり、エンジンの回転
速度に対応して発生するこもり音を予め周波数分析し、
その分析結果から得られたこもり音の単数または複数の
基本周波数を出力するものである。この基本周波数は前
記加振器１０Ａ、ＩＯＢ、ＩＯＣに分配されるよう、加
振制御回路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに入力される。なお
、前記周波数発生回路３３としては、前記タイミング検
出回路３２の矩形波出力を直接または整数倍して正弦波
出力に整形してもよい。

また、周波数出力制御回路３５は、点火信号数をエンジ
ンの気筒数で徐してエンジン回転数を算出し、それに対
応するこもり音を予め周波数分析した周波数特性に応じ
て、加振器１０Ａ、ＩＯＢ。

１０Ｃに加える基本周波数の振幅の大きさを決定するも
のである。しかし、本実施例では、エンジンの気筒数が
定数で既知であり、エンジン回転数を算出するのに時間
を要することから、点火信号のパルス数から気筒数倍し
た信号または点火信号のパルス数を直接用いて、パルス
間隔から予め周波数分析して得た各基本周波数の振幅の
大きさを決定している。本実施例の前記周波数出力制御
回路３５は次のように周波数出力を制御している。

第５図は本発明の一実施例の車室内騒音低減装置に使用
する周波数出力制御回路３５の振幅設定動作のフローチ
ャートである。

まず、電源と投入と同時にこの周波数出力をスタート１
−、ステップＳ１でここで使用するメモリ及び出力を初
期化し、ステップｓ２で点火信号のパルス間隔を読込み
、ステップｓ３でメモリマツプから所定の基本周波数の
振幅を選択し、ステップＳ４で加振器１０Ａ、ＩＯＢ、
１０Ｃに対応する加振制御回路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ
に振幅の大きさを出力する。

一方、加振器１０Ａ、ＩＯＢ、　　１０ｃに対応して配
設した複数個の振動検出器２０　（２ＯＡ。

２０Ｂ、２０Ｃ）または１個の振動検出器２ｏで検出し
た車体１のルーフパネル１ａの振動は、バンドパスフィ
ルタ３７を介すことで、周波数発生回路３３で発生され
ている各基本周波数を抽出し、それを加振制御回路３６
Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに帰還させている。これらの回路は
フィードバック回路を構成している。なお、本実施例で
は、加振器１０Ａ、ＩＯＢ、ＩＯＣに対応して複数個の
振動検出器２０　（２０Ｂ、２０Ｂ、２０Ｃ）　を配設
シたものであるが、１個の振動検出器２ｏとすることも
できる。

前記加振制御回路３６Ａ、３６Ｂ、３６ｃは、周波数発
生回路３３で発生されている各基本周波数出力、周波数
出力制御回路３５がらの各基本周波数の振幅情報、フィ
ードバックさせた振動検出器２ＯＡ、２０Ｂ、２０Ｃの
各基本周波数の出力を人力し、周波数発生回路３３の各
基本周波数出力の振幅を、周波数出力制御回路３５がら
の振幅情報で制御し、その位相をフィードバックさせた
振動検出器２ＯＡ、２０Ｂ、２０Ｃの各基本周波数の位
相を１８０度シフトした位相角とし、そして、フィード
バックさせた振動検出器２ＯＡ。

２０Ｂ、２０Ｃの各基本周波数の振幅を加算（逆位相で
あるから減算することになる）した値を出力している。

このときの位相は、フィードバックさせた振動検出器２
０Ｂ、２０Ｂ、２０Ｃの各基本周波数の位相を１８０度
シフトした位相角となる。

そして、加振制御回路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの出力は
、各ドライバ３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃを介して加振器１
０Ａ、ＩＯＢ、ＩＯＣを駆動する。

即ち、本実施例の車室内騒音低減装置は、ルーフパネル
１ａの車室内面に、その間隔を発生騒音振動周波数の波
長と密接に関係する位置に配設した複数の加振器１０Ａ
、ＩＯＢ、ＩＯＣと、エンジンの点火信号をエンジン回
転数として検出するタイミング検出回路３２と、車室内
に発生する騒音振動モードの基本周波数を発生させる周
波数発生回路３３と、前記タイミング検出回路３２の出
力信号から車室内に発生する騒音振動モードを決定し、
出力する前記加振器を制御する周波数出力制御回路３５
と、室内の騒音振動の周波数を検出する振動検出器２０
　（２ＯＡ、２０Ｂ、２０Ｃ）と、前記振動検出器２０
　（２ＯＡ、２０Ｂ、２０Ｃ）の出力を所定の周波数の
み通過させるバンドパスフィルタ３７と、前記周波数発
生回路３３の基本周波数出力及び前記バンドパスフィル
タ３７及び前記周波数出力制御回路３５の出力を入力し
て、ドライバ３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃを介して所定の加
振器１０Ａ、ＩＯＢ、ＩＯＣを駆動する加振制御回路３
６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃとを具備するものである。

このように構成されれる本実施例の車室内騒音低減装置
においては、まず、ルーフパネル１ａの車室内面に、そ
の間隔を発生騒音振動周波数の波長と密接に関係する位
置に複数の加振器１０Ａ。

１０Ｂ、ＩＯＣを配設し、打消す基本周波数の振動を効
率良く発生させるべく位置決めしておく。

エンジンの点火信号をエンジン回転数として検出するタ
イミング検出回路３２の出力信号から、エンジンの回転
速度で一義的に決定されるこもり音等の、騒音に対する
周波数分析結果で得た基本周波数を出力する周波数発生
回路３３を駆動し、同様に、エンジンの回転速度で一義
的に決定されるこもり音等の騒音に対する周波数分析結
果を参照して、車室内に発生する騒音振動モードの基本
周波数を発生させる周波数出力制御回路３５で前記タイ
ミング検出回路３２の出力信号から、車室内に発生する
騒音振動モードを決定し、出力する加振器１０Ａ、ＩＯ
Ｂ、ＩＯＣの基本周波数の振幅を決定している。

−Ｃ１加振制御回路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃでは、前記
周波数発生回路３３の基本周波数出力と室内の騒音振動
の周波数を検出する振動検出器２０　（２ＯＡ、２０Ｂ
、２０Ｃ）の出力を所定の周波数のみ通過させるバンド
パスフィルタ３７のフィードバック出力、周波数出力制
御回路３５の出力とを入力し、周波数発生回路３３の各
基本周波数出力の振幅を、周波数出力制御回路３５から
の振幅情報で制御し、その位相をフィードバックさせた
振動検出器２ＯＡ、２０Ｂ、２０Ｃの各基本周波数の位
相を１８０度シフトした位相角とし、そして、フィード
バックさせた振動検出器２０Ａ。

２０Ｂ、２０Ｃの各基本周波数の振幅を加算（逆位相で
あるから減算）した値を出力し、各ドライバ３８Ａ、３
８Ｂ、３８Ｃを介して所定の前記加振器１０Ａ、ＩＯＢ
、ＩＯＣを駆動し、現在発生しているこもり音を打消す
ものである。

特に、通常の周波数２０〜２００　［Ｈｚ］程度の騒音
振動源とするこもり音に対しても、ルーフパネル１ａを
振動源とするものであるから、その周波数特性は十分に
対応でき、しかも、騒音振動と発生するルーフパネル１
ａの振動との相殺によって、効率良く騒音振動が消去で
きる。また、１個以上の加振器の駆動制御の仕方、即ち
、複数の加振器を順次動作させることによって、超低周
波も重畳させることができ、体感される超低周波振動も
除去することができる。

そして、フィードバック回路を有することによって、走
行条件が変化してエンジン負荷に変動があっても、無用
な出力を発生しないので、逆に、ルーフパネル１ａが騒
音の信号源となることがない。

ところで、上記実施例のルーフパネルの車室内面に配設
し、その間隔を発生騒音振動周波数の波長と関係する位
置とした１個以上の加振器は、３個の加振器１０Ａ、Ｉ
ＯＢ、ＩＯＣとするものであるが、本発明を実施する場
合には、１個以上の加振器として、その加振器に加える
信号のみを複数の信号の合成周波数とすることもてきる
。また、その配設個所は前後方向に配列させたが、本発
明を実施する場合には、左右方向または前後及び左右方
向に配列させることもてきる。そして、加振器としては
、第４図に示した構成以外にも、公知のスピーカの構造
、圧電素子を用いた構成の振動手段の使用が可能である
。

また、上記実施例のエンジンの回転数を検出するタイミ
ング検出回路は、エンジンの点火信号をエンジンの回転
速度としているか、本発明を実施する場合には、気筒分
配信号等のエンジンの回転に直接関係のある信号を用い
ることができる。

そして、上記実施例の車室内に発生する騒音振動モード
の基本周波数を発生させる周波数発生回路は、エンジン
の回転数から基本周波数を発生させているが、本発明を
実施する場合には、エンジンの点火信号を直接正弦波に
整形してもよいし、或いは、パルスカウンタの出力をＤ
／Ａ変換回路に導き、ＶＦＯ等の電圧制御発振回路をＤ
／Ａ変換回路の出力電圧で制御してもよい。このときの
基本周波数は１つまたは２つ以上の周波数とすることが
できる。

更に、上記実施例のタイミング検出回路の出力信号から
車室内に発生する騒音振動モードを決定し、加振器の出
力を制御する周波数出力制御回路は、周波数出力制御を
行なっているが、エンジンの回転数を入力できれば所定
の周波数分析結果から得られた周波数の振幅を決定でき
るので、パルスカウンタ及びラッチ及びＤ／Ａ変換回路
等で、一義的に決定することもできる。また、前記周波
数発生回路と周波数出力制御回路を共通回路として、所
定の周波数を所定の振幅で出力する回路として実施する
こともできる。

更にまた、上記実施例の車室内の騒音振動の周波数を検
出する振動検出器は、ストレンゲージとし、騒音振動を
検出するようにしたが、マイクロホン等を使用し、音響
検出を行なうこともできる。

［発明の効果コ 以上のように、本発明の車室内騒音低減装置は、ルーフ
パネルの車室内面に、その間隔を発生騒音振動周波数の
波長と関係する位置に１個以上の加振器を配設し、エン
ジンの回転数を検出するタイミング検出回路の出力信号
から、車室内に発生する騒音振動モードの基本周波数を
発生させる周波数発生回路及び周波数出力制御回路で、
車室内に発生する騒音振動モードを決定し、車室内の騒
音振動の周波数を振動検出器で検出し、所定の周波数の
みをフィードバックさせ、所定の位相でドライバを介し
て所定の前記加振器を駆動し、現在発生しているこもり
音を打消すものである。

したがって、こもり音の主周波数が存在する周波数２０
〜２００　［Ｈｚ］程度の騒音振動源とするこもり音に
対しても、ルーフパネルを振動源とするものであるから
十分に対応でき、しかも、効率良く消去できる。また、
１個以上の加振器の駆動制御の仕方、即ち、複数の加振
器を順次動作させることによって、超低周波も重畳させ
ることができ、体感される超低周波騒音振動も除去する
ことができる。

そして、フィードバック回路を有することによって、走
行条件が変化してエンジン負荷に変動があっても、無用
な出力を発生しないので、逆に、ルーフパネルが騒音の
信号源となることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の車室内騒音低減装置の全体
回路構成図、第２図は本発明の一実施例の車室内騒音低
減装置を装備した自動車の全体を示す説明図、第３図は
本発明の一実施例の車室内騒音低減装置に使用する加振
器の配置図、第４図は本発明の一実施例の車室内騒音低
減装置に使用する加振器の断面図、第５図は本発明の一
実施例の車室内騒音低減装置に使用する周波数出力制御
回路の制御動作のフローチャートである。 図において、 １ａ：ルーフパネル １０　（ＩＯＡ、ＩＯＢ、ｌ０Ｃ）：加振器３２：タイ
ミング検出回路 ３３二周波数発生回路 ３５：周波数出力制御回路 ２０　（２ＯＡ、２０Ｂ、２０Ｃ）：振動検出器３７：
バンドパスフィルタ ３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ：　ドライバ ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ：加振制御回路である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。 特許出願人　豊田合成　株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ルーフパネルに配設した１個以上の加振器と、エンジ
   ンの回転数を検出するタイミング検出回路と、 車室内に発生する騒音振動モードの基本周波数を発生さ
   せる周波数発生回路と、 前記タイミング検出回路の出力信号から車室内に発生す
   る振動モードを決定し、前記加振器の出力を制御する周
   波数出力制御回路と、 車室内の騒音振動の周波数を振動検出器で検出し、所定
   の周波数のみを帰還量とするフィードバック回路と、 前記周波数発生回路及びフィードバック回路及び周波数
   出力制御回路の出力を入力し、ドライバを介して所定の
   加振器を駆動する加振制御回路とを具備することを特徴
   とする車室内騒音低減装置。