(57)【要約】 【課題】  内燃機関の回転数などに基づいて、振動体を振動させる制御を行うことによって、車室内に伝わる騒音を効果的に低減可能な車両の防音装置を提供する。【解決手段】  車両の防音装置は、防音材と振動体と振動制御手段とを備え、車両内に伝わる騒音を低減するために好適に使用される。振動体は、内燃機関の振動などによって振動し、振動制御手段によって振動が制御される。詳しくは、振動制御手段は、振動体の振動とは無関係に発生している振動（騒音振動）に応じて振動体の振動を制御する。これにより、車両の防音装置は、騒音振動の状態に影響を受けることなく、車両内に伝わる騒音を低減することが可能となる。更に、車両の防音装置は、騒音振動に起因する振動体自身の振動も加味して振動体の振動を制御しているため、振動体が振動することで発生する副次的な騒音も低減することが可能となる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
防音材と、
前記防音材に設けられた振動体と、
前記振動体の振動を制御する振動制御手段と、を備えることを特徴とする車両の防音装置。
【請求項２】
前記振動制御手段は、前記振動体の振動とは無関係に発生している振動に応じて、前記振動体の振動を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の防音装置。
【請求項３】
内燃機関の回転数と、前記内燃機関の回転数に対応した前記振動体を振動制御する振動周波数を記憶する記憶手段を有し、
前記振動制御手段は、前記内燃機関の現在の回転数に対応する振動周波数を前記記憶手段から取得し、当該振動周波数で前記振動体を振動させることを特徴とする請求項２に記載の車両の防音装置。
【請求項４】
前記振動制御手段の作動に因らずに前記振動体に発生している振動を検出する振動検出手段を備え、
前記振動制御手段は、前記振動検出手段が検出した振動と同一周波数及び逆位相で前記振動体が振動するように、当該振動検出手段が検出した振動に応じて、前記記憶手段から取得した振動周波数を変更した振動周波数で前記振動体を制御することを特徴とする請求項３に記載の防音装置。
【請求項５】
前記振動体は、導電体及び電極を備え、
前記振動制御手段は、前記振動体に電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の防音装置。
【請求項６】
前記振動体は、前記防音材の表層に設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両の防音装置。
【請求項７】
前記防音材及び前記振動体は、ダッシュパネルに設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両の防音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の振動により車室内に発生する騒音を低減する車両の防音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車室内に伝わる騒音を低減するためにダッシュパネルなどに防音装置が組み付けられている。例えば、車室内に伝わる騒音は、内燃機関の振動によってダッシュパネルなどが振動することによって生じる。防音装置は、防音装置の構成要素がバネマス系として作用してダッシュパネルなどの振動を吸収することによって、車室内に伝わる騒音を低減している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、フードパネルなどに防音装置（インシュレータ）を設けて、エンジンルームのコーナー部の音圧を低減する技術が記載されている。また、特許文献２には、固体粒子からなる吸音材に電圧を印加して特定波長の成分を吸収することが可能な防音装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−４４７１０号公報
【特許文献２】特開平８−１４２７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した騒音の特性は、内燃機関の回転数や負荷に応じて変化する。しかしながら、上記の特許文献１及び２に記載された技術では、防音装置の構成要素などの特性（例えば、上記したバネマス系のバネ定数など）によって防音特性が決まっており、内燃機関の回転数などに応じて防音特性を変化させることができなかったため、適切に騒音を低減できない場合があった。
【０００６】
更に、内燃機関の振動によって防音装置の構成要素自身が振動するが、このような振動によって新たに騒音（以下、この騒音を「副次的な騒音」とも呼ぶ。）が発生する場合がある。このような場合にも、特許文献１及び２に記載された技術では、防音装置の構成要素自身の振動に起因する副次的な騒音を低減することができなかった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、内燃機関の回転数などに基づいて、振動体を振動させる制御を行うことによって、車室内に伝わる騒音を効果的に低減可能な車両の防音装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点では、車両の防音装置は、防音材と、前記防音材に設けられた振動体と、前記振動体の振動を制御する振動制御手段と、を備える。
【０００９】
上記の車両の防音装置は、防音材と振動体とを備え、車両内に伝わる騒音を低減するために好適に使用される。振動制御手段は、振動体を振動制御する。例えば、振動制御手段は、振動体を振動させる周波数（本明細書では、この周波数を「振動周波数」と呼ぶ。）などを変化させる。このように振動制御手段によって振動体が振動制御されることにより、車両の防音装置における防音特性を変化させることができる。これにより、車両の防音装置は、車両の内部や外部における状態が変化することによって車室内に伝わる騒音の特性が変化しても、騒音を効果的に防音することが可能となる。
【００１０】
上記の車両の防音装置の一態様では、前記振動制御手段は、前記振動体の振動とは無関係に発生している振動に応じて、前記振動体の振動を制御する。
【００１１】
この態様では、振動制御手段は、振動体の振動とは無関係に発生している振動に応じて振動体の振動を制御する。振動体の振動とは無関係に発生している振動は、車両の走行に伴って発生し、車室内に騒音として伝わる（以下、このような騒音の原因となるような振動を「騒音振動」とも呼ぶ。）。例えば、このような騒音としては、例えば内燃機関の運転によって生じるエンジンノイズや、車両の走行に伴って発生するロードノイズなどがある。上記した振動制御手段は、騒音振動に応じて、振動体に対して行わせる振動を変化させる。これにより、車両の防音装置における防音特性が、騒音振動に応じて変化する。したがって、車両の防音装置は、車室内に伝わる騒音を、騒音振動の状態に影響を受けることなく適切に低減することが可能となる。また、車両の防音装置は、このような騒音振動に起因する振動体自身の振動に基づいて振動体の振動を制御しているため、振動体が振動することで発生する副次的な騒音も低減することが可能となる。
【００１２】
以上より、上記の車両の防音装置によれば、防音特性を変化させることによって透過損失、吸音力性能を変えることができるため、防音特性のチューニングが可能となり、周波数軸での目標防音特性を容易に達成することができる。また、防音装置における防音特性を車両毎のコンポーネント必要特性に合わせることができ、車両ごとに適合させるために行う工程を大幅に削減することが可能となる。
【００１３】
上記の車両の防音装置の他の一態様では、内燃機関の回転数に対応した前記振動体を振動制御する振動周波数を記憶する記憶手段を有し、前記振動制御手段は、前記内燃機関の現在の回転数に対応する振動周波数を前記記憶手段から取得し、当該振動周波数で前記振動体を振動させる。
【００１４】
この態様では、記憶手段は、測定などによって得られた、内燃機関の回転数と、内燃機関の回転数に対応した振動体を振動制御する振動周波数との関係を記憶している。内燃機関の運転によって生じる騒音振動の周波数などは、内燃機関の回転数と相関性があるためである。そして、振動制御手段は、記憶手段が記憶する関係に基づいて、内燃機関の現在の回転数に対応する振動周波数を決定し、決定された振動周波数にしたがって振動体の振動を制御する。これにより、振動制御手段は、内燃機関の騒音振動が車室内に伝わることによって発生する騒音を、内燃機関の回転数に影響を受けることなく低減することが可能となる。
【００１５】
上記の車両の防音装置の他の一態様では、前記振動制御手段の作動に因らずに前記振動体に発生している振動を検出する振動検出手段を備え、前記振動制御手段は、前記振動検出手段が検出した振動と同一周波数及び逆位相で前記振動体が振動するように、当該振動検出手段が検出した振動に応じて、前記記憶手段から取得した振動周波数を変更した振動周波数で前記振動体を制御する。
【００１６】
この態様では、防音装置は、振動制御手段の作動に因らずに振動体に発生している振動を検出する振動検出手段を備えている。振動制御手段は、振動検出手段が検出した振動と同一周波数で、且つ検出した振動の逆位相で振動体が振動するように振動体の振動を制御する。詳しくは、振動制御手段は、振動検出手段が検出した振動体の振動に応じて、記憶手段から取得した振動周波数を変更した振動周波数で振動体を制御する。このように、振動制御手段は、内燃機関の騒音振動に起因する振動体の振動を加味した上で、振動体の振動周波数を内燃機関における騒音振動とは逆相になるように、検出された振動体の振動に基づいて振動体の振動をフィードバック制御する。これにより、防音装置は、内燃機関の振動に起因する振動体の振動を精度良く低減することが可能となる。
【００１７】
上記の車両の防音装置において好適には、前記振動体は、導電体及び電極を備え、前記振動制御手段は、前記振動体に電圧を印加することができる。この場合、振動制御手段は、電気的な作用によって振動体を振動させる。
【００１８】
更に、好適には、前記防音材及び前記振動体は、ダッシュパネルに設けることができる。この場合、防音装置は、内燃機関の騒音振動に起因するダッシュパネルの振動が、車室内に騒音として伝わることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２０】
［第１実施例］
まず、本発明の実施形態の第１実施例について説明する。
【００２１】
図１は、防音装置の概略構成図を示す図である。図１（ａ）に、第１実施例に係る防音装置を適用した車両の概略構成を示す。
【００２２】
車両は、主に、防音部５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７と、増幅器８と、ダッシュパネル９と、内燃機関１０と、を備える。第１実施例に係る防音装置は、防音部５と、ＥＣＵ７と、増幅器８とを有している。なお、図１においては、防音部５とダッシュパネル９は、厚さ方向に沿った面で切断した断面図を示している。また、図１では、防音部５とダッシュパネル９は、一部分を示している。
【００２３】
内燃機関１０は、内部で燃料を爆発させて動力を出力する装置であり、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。内燃機関１０は、その動作によって、符号２０で示すような騒音振動（発生音）を生じる。
【００２４】
ダッシュパネル９は、内燃機関１０と車室とを隔てるパネルであり、鉄などによって構成される。防音部５は、ダッシュパネル９に組み付けられており、内燃機関１０の騒音振動を抑制することによって、車室内に伝わる騒音を低減させる。
【００２５】
簡単に説明すると、防音部５が騒音を低減する原理は、以下の通りである。車室内に伝わる騒音は、主に、内燃機関１０の騒音振動によってダッシュパネル９が振動することに起因する。このようなダッシュパネル９の振動を、防音部５がバネマス系として機能して吸収することによって、車室内に伝わる騒音が低減される。
【００２６】
図１（ｂ）は、図１（ａ）中の領域Ａにおける、防音部５の拡大図を示している。防音部５は、防音材１と、表層２とを有する。防音材１は、ダッシュパネル９の内面上に貼り付けられており、例えばフェルトやウレタンなどによって構成される。
【００２７】
表層２は、防音材１の車室側の面上に設けられており、固定電極４ａ、４ｂと振動体３とを有する。詳しくは、固定電極４ａ、４ｂは、それぞれ網状に構成されており、固定電極４ａと固定電極４ｂとの間には振動体３が位置する。振動体３は、導電体の薄膜フィルムによって構成されており、所定の間隙（空気層）を持って固定電極４ａ、４ｂと対向している。
【００２８】
振動体３は、ＥＣＵ７によって、その振動が制御される。具体的には、ＥＣＵ７は増幅器８に対して信号Ｓ１を供給し、増幅器８は表層２に対して信号Ｓ２を供給する。詳しくは、信号Ｓ２は、信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃで構成される。信号Ｓ２ａは振動体３に供給され、信号Ｓ２ｂは固定電極４ａに供給され、信号Ｓ２ｃは固定電極４ｂに供給される。このような信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃが表層２に供給されることにより、振動体３は、矢印３５、３６で示す方向に振動する。このように、ＥＣＵ７は振動制御手段として機能する。
【００２９】
ここで、振動体３が振動する原理について具体的に説明する。
【００３０】
振動体３は、増幅器８から信号Ｓ２ａとして直流バイアス電流が供給される。これにより、振動体３は、例えば正の電荷によって帯電する。
【００３１】
また、固定電極４ａ、４ｂは、増幅器８から信号Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃが供給される。詳しくは、ＥＣＵ７は、内部の発振器に設定された周波数に基づいて信号Ｓ１を増幅器８に供給し、増幅器８は、取得した信号Ｓ１を増幅した信号Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃを固定電極４ａ、４ｂに供給する。この場合、信号Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃは、上記した発振器の周波数で正負の極性が変化すると共に、互いに逆位相になるように設定される。したがって、固定電極４ａに正の電圧が付与されている際には固定電極４ｂに負の電圧が付与され、固定電極４ａに負の電圧が付与されている際には固定電極４ｂに正の電圧が付与される。これにより、固定電極４ａに帯電する電荷と固定電極４ｂに帯電する電荷との極性は、常に逆となる。
【００３２】
図２は、上記のように、振動体３及び固定電極４ａ、４ｂに対して信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃを供給することによって、振動体３が振動する様子を示した図である。この場合、振動体３は、増幅器８から供給される直流バイアス電流によって正の電荷で帯電している。図２（ａ）は、固定電極４ａが正の電荷で帯電し、且つ固定電極４ｂが負の電荷で帯電している際の図を示している。この際には、振動体３は、矢印４０で示すように、負の電荷で帯電している固定電極４ｂの方向に移動する。
【００３３】
一方、図２（ｂ）は、固定電極４ａが負の電荷で帯電し、且つ固定電極４ｂが正の電荷で帯電している際の図を示している。この際には、振動体３は、矢印４１で示すように、負の電荷で帯電している固定電極４ａの方向に移動する。
【００３４】
以上のように、固定電極４ａ、４ｂに位相を反転させつつ逆位相の信号Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃを供給し続けることによって、振動体３は振動する。詳しくは、振動体３は、防音部５の厚さ方向、言い換えると、内燃機関１０の振動の略進行方向に振動する。このような振動体３の振動周波数は、ＥＣＵ７によって制御される。具体的には、ＥＣＵ７内の発振器に設定する周波数を変えることによって、信号Ｓ１の周波数が変化し、振動体３の振動周波数が変化する。このような振動体３の振動周波数をＥＣＵ７が適切に制御することにより、車室内に騒音が伝わることを効果的に抑制することが可能となる。
【００３５】
次に、振動体３の振動周波数の制御について具体的に説明する。
【００３６】
前述したように、内燃機関１０の運転によって発生する騒音振動は、車室内に騒音として伝わる。このような騒音振動の周波数などは、内燃機関１０の回転数と相関性がある。したがって、第１実施例に係る防音装置は、内燃機関１０の回転数に基づいて、振動体３を振動させる振動周波数を設定する。これにより、内燃機関１０の回転数に影響を受けることなく、内燃機関１０による騒音振動を適切に低減することができる。
【００３７】
更に、内燃機関１０の騒音振動による振動体３自身の振動も、車室内に騒音が発生する一因となる。したがって、第１実施例に係る防音装置は、このような振動体３自身の振動も加味して振動体３を振動させる振動周波数を変化させる。このように内燃機関１０の振動に起因する振動体３の振動を加味した上で振動体３の振動周波数を内燃機関１０の振動とは逆相になるように制御することにより、車室内に騒音が伝わることを効果的に抑制することができる。
【００３８】
具体的には、防音装置は、予め作成された、内燃機関１０の回転数と、内燃機関１０の騒音振動によって振動体３が振動する振動周波数との関係を示すマップに基づいて、振動体３を制御する。なお、マップは、記憶手段として機能するＥＣＵ７内に記憶されている（具体的には、ＥＣＵ７内のＲＯＭ（不図示）などに記憶されている）。
【００３９】
上記したマップの作成方法について、図３を用いて説明する。
【００４０】
図３（ａ）は、防音部５の表層２の測定箇所Ｃ１〜Ｃｎを示した図である。マップ作成のための測定は、表層２をｎ分割し、各領域で測定データを得ることによって行われる。具体的には、内燃機関１０の回転数を変化させたときの、測定箇所Ｃ１〜Ｃｎにおける振動（言い換えると、測定箇所Ｃ１〜Ｃｎで発生する音圧）が測定される。例えば、表層２は１（ｍ）×０．７（ｍ）程度の大きさであり、「ｎ」は５０〜１００程度に設定される。
【００４１】
図３（ｂ）は、内燃機関１０をある回転数に設定（以下では、図３（ｂ）に示す測定を行った際に設定した回転数を「Ｘ」として用いる。）したときの測定結果を示している。ベクトルＤ１〜Ｄｎは、測定箇所Ｃ１〜Ｃｎに対応する測定結果を示している。具体的には、ベクトルの長さが振動の大きさ（振幅）を示しており、ベクトルの向きが振動の方向（位相）を示している。ここで、測定された全てのベクトルＤ１〜Ｄｎからベクトル和を求めると、太線の矢印で示すようなベクトルＥが得られる。このベクトルＥは、表層２全体の振動特性を示している。即ち、回転数Ｘに設定された内燃機関１０の振動に起因する振動体３の振動特性を示している。したがって、ベクトルＥと逆方向（位相）のベクトルＦ（一点鎖線の矢印で示す）に従って表層２が振動するように振動体３の振動を制御することにより、内燃機関１０の騒音振動に起因する表層２の振動を打ち消すことが可能となる。なお、図３（ｂ）では、説明の便宜上、ベクトルＦはベクトルＥとずらして示している。
【００４２】
以上のような測定を内燃機関１０の回転数を種々の値に設定して行って、ベクトル和に対する逆方向（位相）のベクトルを求めることにより、内燃機関１０の回転数と、内燃機関１０の騒音振動によって振動体３が振動する振動周波数との関係を示すマップが得られる。防音装置内のＥＣＵ７は、このようにして得られたマップに基づいて、内燃機関１０の回転数に応じて振動体３の振動周波数を変える。これにより、ＥＣＵ７は、内燃機関１０の回転数に応じて、防音部５におけるバネマス系のバネ定数を変えることができる。即ち、防音装置における防音特性を変えることができる。以上により、防音装置は、内燃機関１０の回転数に影響を受けることなく、内燃機関１０の騒音振動に起因する振動体３の振動を適切に低減することが可能となる。
【００４３】
なお、上記したマップは、内燃機関１０の騒音振動における全周波数域に対して求められている。しかし、このようなマップは、全ての周波数域を用いることに限定はされず、特定の周波数のみを用いてもよい。即ち、防音装置が搭載される車両ごとに特定の周波数域にしぼったマップを用いてもよい。この場合、防音装置が搭載される車両において、内燃機関１０の騒音振動により振動体３の振動が最も強く現れる周波数域を測定することによって、特定の周波数域を決定することができる。
【００４４】
以上のように、第１実施例に係る防音装置によれば、防音特性を変化させることによって透過損失、吸音力性能を変えることができるため、防音特性のチューニングが可能となり、周波数軸での目標防音特性を容易に達成することができる。また、防音装置における防音特性を車両毎のコンポーネント必要特性に合わせることができ、車両ごとに適合させるために行う工程を大幅に削減することが可能となる。
【００４５】
なお、現実には、ＥＣＵ７が振動体３に発生させる振動を、内燃機関１０の騒音振動による振動体３の振動と完全に逆位相とすることは難しい。しかしながら、ＥＣＵ７が振動体３に発生させる振動は、少なくとも内燃機関１０の騒音振動により振動体３に生じる振動と周波数が一致しており、その騒音振動を抑制するように働くので、振動体３の振動を低減する効果を十分に確保することができる。
【００４６】
また、上記では、騒音振動に関する物理量を、内燃機関１０の回転数によって取得する例を示したが、これ以外の方法によって取得しても良い。騒音振動に関する物理量を他の方法によって取得した場合も、取得した量に対して逆相となるように振動体３を振動させることによって振動を低減する。
【００４７】
［第２実施例］
次に、本発明の実施形態に係る第２実施例について説明する。
【００４８】
図４は、第２実施例に係る防音装置を適用した車両の概略構成を示す模式図である。第２実施例に係る防音装置は、防音部５と、振動センサ６と、ＥＣＵ７と、増幅器８とを有している。つまり、第２実施例に係る防音装置は、振動センサ６を有している点で、第１実施例に係る防音装置とは構成が異なる。よって、上記した防音装置と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。なお、図４は、防音部５とダッシュパネル９は、一部分を示しており、厚さ方向に沿った面で切断した断面図を示している。
【００４９】
振動センサ６は、表層２上に設けられており、表層２における振動、つまり振動体３の振動を検出する。そして、振動センサ６は、検出した振動に対応する信号Ｓ４をＥＣＵ７に対して供給する。即ち、振動センサ６は、振動制御手段の作動に因らずに振動体３に発生している振動を検出する振動検出手段として機能する。
【００５０】
ＥＣＵ７は、内燃機関１０の騒音振動により発生する振動体３の振動に対応する信号Ｓ４を取得し、振動体３を、内燃機関１０の騒音振動により発生する振動体３の振動と逆位相で振動させるように増幅器８に対して信号Ｓ１を供給する。詳しくは、ＥＣＵ７は、検出された振動と同一周波数で、且つ、この振動に対して逆位相の信号１を出力する。そして、増幅器８は、取得した信号Ｓ１に対応する信号Ｓ２を振動体３に供給する。
【００５１】
このように、ＥＣＵ７は、振動センサ６が検出する振動に基づいて、振動体３の振動をフィードバック制御する。これにより、表層２の振動体３は、内燃機関１０の騒音振動による振動とは逆位相で振動させられるため、内燃機関１０の騒音振動による振動体３の振動はキャンセルされ、車室内に伝わる騒音を低減することが可能となる。また、第２実施例では、実際の振動体３の振動を検出してフィードバック制御を行うため、内燃機関１０の騒音振動に起因する振動体３の振動を精度良く低減することが可能である。
【００５２】
［変形例］
上記では、内燃機関１０の回転数に基づいて振動体３を制御する防音装置の例を示したが、本発明は、内燃機関１０の回転数のみに基づいて振動体３を制御することに限定はされない。他の例では、内燃機関１０の回転数と、内燃機関１０の負荷や車両におけるエアコンのオン／オフなどに基づいて、振動体３を制御することができる。
【００５３】
また、本発明は、防音装置の防音部５をダッシュパネル９に組み付けることに限定はされない。他の例では、防音装置の防音部５を、フロアカーペットなどに設けることができる。この場合には、走行中のロードノイズなどの車両のフロアから車室内に伝わる騒音も、振動体３を適切に振動させることによって低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施例に係る防音装置が搭載された車両の概略構成を示す模式図である。
【図２】防音部の振動体が振動する原理について説明するための図である。
【図３】振動体の振動周波数を決定するために用いるマップの作成方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る防音装置が搭載された車両の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  防音材
２  表層
３  振動体
４ａ、４ｂ  固定電極
５  防音部
６  振動センサ
７  ＥＣＵ
８  増幅器
９  ダッシュパネル
１０  内燃機関
【図１】
2006319620.tif 000003
【図２】
2006319620.tif 000004
【図３】
2006319620.tif 000005
【図４】
2006319620.tif 000006