(57)【要約】【課題】簡単な構成で、こもり音を含む車室内騒音を低減することができる車室内騒音低減装置を提供する。【解決手段】車両のフロントウインドウ３１に圧電マイクロホン３２を設けてフロントウインドウ３１の振動を電気信号に変換し、圧電マイクロホン３２からの電気信号を制御回路３３に供給し、制御回路３３に設けた反転回路３４にて反転した信号と圧電マイクロホン３２からの電気信号との何れか一方を選択的に取り出し、選択的に取り出された電気信号を制御回路３３に設けられた増幅器３６にて増幅のうえ、固有振動数がフロントウインドウ３１とほぼ同一に設定され、かつ位置的にフロントウインドウ３１とほぼ相対向する位置にあるテールゲートパネル３８に設けた圧電アクチュエータ３９に供給して、テールゲートパネル３８をフロントウインドウ３１と同相、または逆相で振動させる。【選択図】図１
2006088804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のパネルにより閉空間に形成された車室内のこもり音を含む騒音を低減する車室内騒音低減装置であって、
前記複数枚のパネル中において位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネルの固有振動数をほぼ等しく設定し、
前記位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネル中の一方のパネルに該パネルの振動状態を検出する検出手段を設けると共に、前記位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネル中の他方のパネルに該パネルの振動状態を制御する第１の駆動手段を設け、
第１の駆動手段は、前記検出手段からの出力信号に基づいて前記一方のパネルに作用する圧力とほぼ等しい圧力を前記他方のパネルに加えて、前記他方のパネルを前記一方のパネルに対して同相または逆相の何れか一方で振動させることを特徴とする車室内騒音低減装置。
【請求項２】
請求項１記載の車室内騒音低減装置において、前記閉空間を形成する複数のパネル中において前記位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネル以外の少なくとも１以上のパネルに第２の駆動手段を設け、
第２の駆動手段は前記位置的にほぼ対向して配設される少なくとも一対のパネルの振動により生ずる前記閉空間内における体積変化を打ち消すように第２の駆動手段が設けられたパネルを振動させることを特徴とする車室内騒音低減装置。
【請求項３】
請求項２記載の車室内騒音低減装置において、第２の駆動手段は第１の駆動手段への駆動信号に基づいて駆動することを特徴とする車室内騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン伝達系および路面伝達系などを介して発生するこもり音を含む車室内騒音を低減する車室内騒音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
こもり音を低減する自動車用こもり音低減装置として、複数枚のパネルにより形成される車室空間のこもり音を低減するために、振動する一方のパネルの振動状態を検知し、前記一方のパネルに対向するパネルが前記一方のパネルの振動状態に対して同相で振動するように駆動することによって、一方のパネルの振動による車室空間内の騒音を他方のパネルの振動により相殺して車室内空間の体積変化によるこもり音を低減させることが知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−５３５８８号公報
【０００４】
一方、こもり音問題解決のために、車室を両端で弾性パネルと連成する音響管でモデル化した構造音響連成系として、音場特性を実験解析と理論的考察して、実験で得られた特徴を理論的に説明することが行われている（非特許文献１）。
【０００５】
【非特許文献１】日本機械学会論文集（Ｃ編）６９巻６８６号（２００３−１０）論文Ｎｏ．０３−００４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されているようなこもり音低減装置では、一方のパネルの変位、速度、加速度を検出して該変位、速度、加速度と同相で対向するパネルの変位、速度、加速度を制御することにより、対向するパネル同士の変位および速度が等しくなるように制御しているだけであるため、トランクのような相対向するパネル同士の面積がほぼ等しい面積を持つ領域でしか体積変化によるこもり音を低減することができないという問題点がある。
【０００７】
一方、上記非特許文献１に開示されている論文では実験結果を理論的に説明するものであって、こもり音を含む騒音低減についての提言および示唆はなされていない。しかもそのモデルにおいて対向するパネルを弾性パネルとした直方体を構成し、前記パネルの一方を駆動することによって前記直方体空間内の音場を解析しているのみであって、こもり音を含む騒音の低減について提言も示唆もするところはないこと前記の通りである。
【０００８】
本発明は、簡単な構成で、こもり音を含む車室内騒音を低減することができる車室内騒音低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる請求項１記載の車室内騒音低減装置は、複数枚のパネルにより閉空間に形成された車室内のこもり音を含む騒音を低減する車室内騒音低減装置であって、
前記複数枚のパネル中において位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネルの固有振動数をほぼ等しく設定し、
前記位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネル中の一方のパネルに該パネルの振動状態を検出する検出手段を設けると共に、前記位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネル中の他方のパネルに該パネルの振動状態を制御する第１の駆動手段を設け、
第１の駆動手段は、前記検出手段からの出力信号に基づいて前記一方のパネルに作用する圧力とほぼ等しい圧力を前記他方のパネルに加えて、前記他方のパネルを前記一方のパネルに対して同相または逆相の何れか一方で振動させることを特徴とする。
【００１０】
本発明にかかる請求項２記載の車室内騒音低減装置は、請求項１記載の車室内騒音低減装置において、前記閉空間を形成する複数のパネル中において前記位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネル以外の少なくとも１以上のパネルに第２の駆動手段を設け、
第２の駆動手段は前記位置的にほぼ対向して配設される少なくとも一対のパネルの振動により生ずる前記閉空間内における体積変化を打ち消すように第２の駆動手段が設けられたパネルを振動させることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかる請求項３記載の車室内騒音低減装置は、請求項２記載の車室内騒音低減装置において、
第２の駆動手段は第１の駆動手段への駆動信号に基づいて駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１記載の車室内騒音低減装置によれば、閉空間を形成する複数枚のパネル中において位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネル中の一方のパネルの振動状態が検出手段によって検出され、前記検出手段からの出力信号に基づいて前記一方のパネルに作用する圧力とほぼ等しい圧力が前記一対のパネル中の他方のパネルに第１の駆動手段により加えられて、前記他方のパネルを前記一方のパネルと同相で駆動したときは、閉空間内において体積変化共鳴モードを含む同相音圧共鳴モードは抑制されてこもり音等の騒音が低減される。また前記他方のパネルを逆相で駆動したときは、閉空間内において並進共鳴モードを含む逆相音圧共鳴モードは抑制されてこもり音などの騒音が低減される。
【００１３】
本発明の請求項２記載の車室内騒音低減装置によれば、閉空間を形成する複数枚のパネル中において位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネルを逆相駆動したときに生ずる閉空間内の振動媒体の体積変化が補償されて、体積変化による騒音が抑制される。
【００１４】
本発明の請求項３記載の車室内騒音低減装置によれば、騒音低減のためにそれぞれのパ
ネルに検出手段を設ける必要はなく、簡単な構成で済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる車室内騒音低減装置を実施の形態によって説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態にかかる車室内騒音低減装置の構成を示す模式ブロック図である。
【００１７】
車両のフロントウインドウ３１に直近した圧電マイクロホン３２を設けてフロントウインドウ３１の振動を検出して電気信号に変換し、圧電マイクロホン３２からの電気信号を制御回路３３に供給し、制御回路３３に機能的に設けた反転回路３４にて反転した信号と制御回路３３に供給された圧電マイクロホン３２からの電気信号との何れか一方を、選択回路３５を介して選択的に取り出し、選択的に取り出された電気信号を制御回路３３に設けられた増幅器３６にて増幅のうえ、固有振動数がフロントウインドウ３１とほぼ同一に設定され、かつ位置的にフロントウインドウ３１とほぼ相対向する位置にあるテールゲートパネル３８に設けた駆動手段としての圧電アクチュエータ３９に供給してテールゲートパネル３８を振動させる。
【００１８】
この場合、圧電アクチュエータ３９によるテールゲートパネル３８の振動をフロントウインドウ３１の振動と同相で駆動するときは制御回路３３において反転回路３４を介さずに取り出した圧電マイクロホン３２からの出力電気信号を選択し、逆相で駆動するときには反転回路３４を介して取り出した圧電マイクロホン３２からの出力電信号を選択する。通常抑制したい音圧共鳴モードが同相音圧共鳴モードか逆相音圧共鳴モードかの何れかに定められているため、同相もしくは逆相の何れか一方でテールゲートパネル３８を駆動することになる。このために、同相駆動の場合には反転回路３４および選択回路３５を省略してもよい。
【００１９】
このようにテールゲートパネル３８の駆動により車室内のこもり音を含む騒音が低減される。この低減がなされる理由については、構造音響連成系モデルによって後記に説明する。
【００２０】
この場合に、例えば逆相駆動のときにおいては、車室内の振動媒体（空気）の逆相音圧共鳴モードは抑制されるが、同相音圧共鳴モードは残存する。具体的には逆相駆動によりフロントウインドウ３１およびテールゲートパネル３８は相互に逆方向に振動させられたときには車室内の振動媒体には指向性の無い体積変化共鳴モードを含む同相音圧共鳴モードが残存し、閉空間内に騒音を生ずる場合がある。
【００２１】
そこで、フロントウインドウ３１とテールゲートパネル３８とを結ぶ直線とほぼ直交する位置にある、例えば、ルーフパネル４０に圧電アクチュエータ４１を設けて、フロントウインドウ３１とテールゲートパネル３８の振動により生ずる車室内における指向性の無い体積変化を打ち消すように圧電アクチュエータ３９の駆動信号に基づいて圧電アクチュエータ４１を駆動して体積変化を補償する。この補償によって例えば車両の前後方向の体積変化共鳴モードと逆相音圧共鳴モードによる騒音が抑制される。
【００２２】
ルーフパネル４０の振動量は体積変化を補償するに足ればよく、圧電アクチュエータ４１の駆動信号は圧電アクチュエータ３９の駆動信号よりもレベルの小さな信号でよい。したがって、制御回路３３の増幅器３６よりもゲインの少ない増幅器３７を別途設けて、増幅器３７の出力で圧電アクチュエータ４１を駆動すれば十分である。また、この場合に別途センサなどの振動検出手段を設ける必要もない。
【００２３】
上記において、ルーフパネル４０に代わって、フロントフロアーであってもよい。上記において、圧電マイクロホン３２、圧電アクチュエータ３９を設けるのは、フロントウインドウ３１、テールゲートパネル３８の場合を例示したが、図２（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に例示す車両の側面図、平面図および正面図において、振動検出手段である圧電マイクロホン３２を設けるパネルと駆動手段である圧電アクチュエータ３９を設けるパネルは、閉空間すなわちほぼ直方体状の車室を形成する複数のパネル中において位置的にほぼ相対向して配設されるパネルである。
【００２４】
振動検出手段である圧電マイクロホン３２を設けるパネルと駆動手段である圧電アクチュエータ３９を設けるパネルは、具体的には、車両の前後方向、左右方向および上下方向において相対向するパネルの対を例示する図３にて、記号Ａ１で示される一つのパネルと該パネルにほぼ相対向する記号ａで示される一つのパネルからなる少なくとも一対のパネルの組み合わせ、記号Ｂ１からＢ６で示される一つのパネルと該パネルにほぼ相対向する記号ｂ１からｂ６で示される一つのパネルからなる少なくとも一対のパネルの組み合わせ、または記号Ｃで示される一つのパネルと該パネルにほぼ相対向する記号ｃで示される一つのパネルからなる少なくとも一対のパネルの組み合わせでよく、圧電アクチュエータ４１を設けるパネルは位置的にほぼ相対向するパネルの何れか一方のパネルに位置的にほぼ直交するパネルであればよい。また、圧電アクチュエータ３９、４１は圧電フィルムであってもよい。
【００２５】
次に、本発明の車両用騒音抑制手段による騒音抑制の原理について、車室を構造音響連成系モデルによって説明する。
【００２６】
図４は本発明にかかる車室内騒音抑制装置に対する構造音響連成系モデルを示している。図４に示す構造音響連成系モデルにおいて、相対向するパネルであるフロントウインドウ３１とテールゲートパネル３８との間の車室は音響管２１を形成し、フロントウインドウ３１とテールゲートパネル３８はそれぞれ構造系２２および２３を形成している。構造音響連成系の諸元を図５に示す。その主な記号は、構造音響連成系において構造系の端部ｉ（ｉ＝１は左端を、ｉ＝２は右端を示し）、構造系２２、２３の変位ｗｉ、構造系２２、２３の集中質量ｍｉ、構造系２２、２３の減衰係数をｃｉ、構造系２２、２３の集中バネ定数をｋｉ、構造系２２の端部ｉ＝１側を基準に音響管２１の長さをＬ、音響管２１内の長さ方向の位置をｘ（構造系２２側の端部位置を０とする）、音響管２１内の粒子速度をｕ（ｘ、ｔ）、音響管２１内の音圧ｐ（ｘ、ｔ）、構造系２２、２３と音響管２１との接合部の面積Ｓｉ、構造系２２、２３に印加される外力の振幅Ｆｉである。構造系２２と音響管２１との接合部を端部１、または端１、構造系２３と音響管２１との接合部を端部２、または端２とも記す。
【００２７】
音響管２１と連成する構造系２２、２３の運動方程式はそれぞれ（１．１）式、（１．２）式の如くである。
【００２８】
【数１】
2006088804.tif 000003
【００２９】
音響管２１内の振動媒体（空気）の音圧ｐ（ｘ、ｔ）の波動方程式は（１．３）式の如くであり、この波動方程式の解である音響管２１内の空気の音圧ｐ（ｘ、ｔ）は、未定係数Ａ、Ｂを用いて表すと、（１．４）式に示す如くである。
【００３０】
【数２】
2006088804.tif 000004
【００３１】
【数３】
2006088804.tif 000005
【００３２】
また、音響管２１内の空気の運動方程式は１次元の場合、（１．５）式の如くである。または時間で積分した（１．６）式の如くである。したがって、音響管２１内の空気粒子速度は（１．６）式に（１．４）式を代入して演算することにより、（１．７）式に示す如くになる。
【００３３】
【数４】
2006088804.tif 000006
【００３４】
【数５】
2006088804.tif 000007
【００３５】
ここで、（１．７）式におけるｋ／（ｊ・ρ・ω）は（１．８）式に示す如くであって、単位体積当たりの空気のインピーダンス（または固有音響抵抗）はｚ０＝ρＣである。したがって、空気粒子速度ｕ（ｘ、ｔ）は（１．９）式の如く表せる。未定係数Ａ、Ｂは、端部１における構造系２２と音響管２１における振動速度が等しく、端部２における構造系２３と音響管２１の振動速度が等しいという条件より決定することができる。
【００３６】
【数６】
2006088804.tif 000008
【００３７】
【数７】
2006088804.tif 000009
【００３８】
次に、未定係数Ａ、Ｂの決定と音響管２１内の音圧Ｐ（ｘ、ω）と粒子速度Ｕ（ｘ、ω）とについて説明する。
【００３９】
音圧と粒子速度の時間領域における説明に代えて周波数領域における説明にするため、構造系２２、２３の運動方程式と音響管２１内の音圧ｐ（ｘ、ｔ）と粒子速度ｕ（ｘ、ｔ）をフーリエ変換し、フーリエ変換した諸元をすべて大文字で表記する。このときの諸元を図５にほぼ対応して図６にて示す。構造系２２、２３の運動方程式は（１．１）式および（１．２）式から（２．１）式、（２．２）式にて示すことができ、音響管２１内の音圧ｐ（ｘ、ｔ）と粒子速度ｕ（ｘ、ｔ）は（１．４）式および（１．２）式から（２．３）式、（２．４）式にて示すことができる。
【００４０】
【数８】
2006088804.tif 000010
【００４１】
【数９】
2006088804.tif 000011
【００４２】
構造系２２、２３の端部１、２の動剛性Ｄｉ（ω）、（ｉ＝１、２）はそれぞれ（２．５）式および（２．６）式にて示す如くである。したがって、（２．１）式、（２．２）式、（２．５）式、（２．６）式から、構造系２２の端部１、構造系２３の端部２の振動速度Ｕｍ１（ω）、Ｕｍ２（ω）は、それぞれ（２．７）式および（２．８）式にて示す如くになる。
【００４３】
【数１０】
2006088804.tif 000012
【００４４】
【数１１】
2006088804.tif 000013
【００４５】
ただし、音圧Ｐ（０、ω）、Ｐ（Ｌ、ω）は（２．３）式から、（２．９）式、（２．１０）式に示す如くであり、構造系２２の端部１、構造系２３の端部２におけるそれぞれの粒子速度Ｕａ１（０、ω）、Ｕａ２（０、ω）は（２．１１）式、（２．１２）式に示す如くである。
【００４６】
【数１２】
2006088804.tif 000014
【００４７】
【数１３】
2006088804.tif 000015
【００４８】
音響管２１の構造系２２側の端部１における振動速度Ｕｍ１（ω）と粒子速度Ｕａ１（０、ω）とが等しく、音響管２１の構造系２３側の端部２における振動速度Ｕｍ２（ω）と粒子速度Ｕａ２（０、ω）とが等しいという条件から（２．１３）式および（２．１４）式が成立し、この２式より、未定係数Ａ、Ｂに関する（２．１５）式および（２．１６）式の連立方程式が成立する。
【００４９】
【数１４】
2006088804.tif 000016
【００５０】
【数１５】
2006088804.tif 000017
【００５１】
さらに、動剛性と同じ次元を持つ（ｊ・ｚ０・ω・Ｓ１）と（ｊ・ｚ０・ω・Ｓ２）で各々（２．１５）式、（２．１６）式を割ると、（２．１５）式、（２．１６）式は（２．１７）式、（２．１８）式に示す如くになる。ただし、Ｐｉ＝Ｆｉ／Ｓｉは印加外力Ｆｉを面積Ｓｉで割った値で外力から印加された端部１、２の圧力を示している。
【００５２】
【数１６】
2006088804.tif 000018
【００５３】
さらに、（２．１７）式、（２．１８）式に現れる
Ｚｅｉ＝Ｄｉ（ω）／（ｚ０・ω・Ｓｉ）を、
（２．５）式、（２．６）式を用いて置き換えると、（２．１９）式に示す如くになる。
【００５４】
【数１７】
2006088804.tif 000019
【００５５】
したがって、（２．１９）式におけるＺｅｉの分子は構造系２２、２３の機械インピーダンスＺｍｉを示しており、（２．２０）式に示す如くである。（２．１９）式におけるＺｅｉの分母は音響管２１系の音響インピーダンスＺａｉを示しており、（２．２１）式に示す如くである。それ故、Ｚｅｉは音響管２１系の音響インピーダンスＺａｉに対する構造系機械インピーダンスＺｍｉの比、Ｚｅｉ＝Ｚｍｉ／Ｚａｉ、もしくは音響管２１系の単位音響インピーダンスに対する構造系機械インピーダンス、つまり、構造系２２、２３の等価音響管インピーダンスとも考えることができる。これは、構造系と音響管系との連成問題を考えるとき、主題は音響問題であり、構造系を音響管系と等価な量に置き換えることは妥当な考え方であるといえる。しかし、このような考え方は従来にはなかった。
【００５６】
【数１８】
2006088804.tif 000020
【００５７】
上記したＺｅｉを用いて（２．１７）式および（２．１８）式を書き換えると（２．２２）式および（２．２３）式の如くになる。（２．２２）式および（２．２３）式を解いて未定係数Ａ、Ｂを求めると、（２．２４）式〜（２．２７）式の如くになる。
【００５８】
【数１９】
2006088804.tif 000021
【００５９】
【数２０】
2006088804.tif 000022
【００６０】
このようにして求めた未定係数Ａ、Ｂを（２．３）式および（２．４）式に代入して音響管２１内の音圧Ｐ（ｘ、ω）と粒子速度Ｕ（ｘ、ω）を求めると、（２．２８）式および（２．２９）式の如くになる。また、音響管２１内の音圧Ｐ（ｘ、ω）と粒子速度Ｕ（ｘ、ω）はその分母Δが（＝０）となる角周波数ωｎで共鳴する。したがって、構造音響連成系の共鳴条件は、（２．２５）式＝０により、（２．３０）式または（２．３１）式として得られる。ただし、Ｚｅｎ１、Ｚｅｎ２は構造音響連成系の共鳴周波数におけるＺｅ１、Ｚｅ２の値を示す。
【００６１】
【数２１】
2006088804.tif 000023
【００６２】
【数２２】
2006088804.tif 000024
【００６３】
以上により構造音響連成系の共鳴周波数ωｎが得られる。次に、構造音響連成系における音響管の音響共鳴の制御について、以下で説明する。
【００６４】
一般に、伝達関数Ｈ（ω）を持つある伝達系に入力系Ｑ（ω）が印加された場合、応答関数Ｇ（ω）はＧ（ω）＝Ｑ（ω）／Ｈ（ω）に示す如くになる。そして応答関数Ｇ（ω）はＨ（ω）＝０となる角周波数ωｎで、共振、または共鳴して大きな値となる。しかし、角周波数ωｎにおいて、Ｈ（ωｎ）＝０になると同時にＱ（ωｎ）＝０となるように、入力系Ｑ（ωｎ）を制御すれば応答関数Ｇ（ωｎ）は固有振動周波数、または共鳴周波数であっても、共振、または共鳴しないことになる。本発明は、この入力条件Ｑ（ωｎ）＝０を見出し、構造音響連成共鳴を発生させないようにするものである。具体的には、構造音響連成系の音響管の音圧応答である（１．４）式のＰ（ｘ，ｔ）の係数であるＡ、Ｂが構造音響連成共鳴条件である（２．３０）式を満たす如何なる共鳴周波数ωｎにおいても常に、Ａ＝０かつＢ＝０であることであり、これは、（２．２６）、（２．２７）式のΔａ、Δｂが構造音響連成共鳴条件である（２．３０）式を満たす如何なる共鳴周波数ωｎにおいても常に、Δａ＝０かつΔｂ＝０であることと同じである。これより、構造系２２、２３の音響管等価インピーダンスＺｅ１とＺｅ２が等しく、かつ、端部１、２の外圧力Ｐ１とＰ２の大きさが等しく、これを印加する位相が互いに、同相か、もしくは逆相となる必要があると言う条件を導き出すことができる。
【００６５】
そこで、まず、構造系２２、２３の音響管等価音響インピーダンスＺｅｉが等しい（３．１・１）式に示す条件の場合について説明する。
【００６６】
【数２３】
2006088804.tif 000025
【００６７】
音圧Ｐ（ｘ、ω）と粒子速度Ｕ（ｘ、ω）の分母Δは（２．２５）式から、（３．１．２）式の如くになる。この構造音響連成系が共鳴するときの共鳴条件は｜Δ｜＝０である。通常減衰のある振動系共振周波数は減衰の値が大きくなければ、減衰の無い場合の共振周波数とほぼ等しい。したがって、以下では、簡略化のため、減衰の無い場合の共振周波数について述べる。
【００６８】
ｔａｎ（κｎ・Ｌ）≠０とすると（３．１．２）式は（３．１．３）の如くになる。
【００６９】
【数２４】
2006088804.tif 000026
【００７０】
【数２５】
2006088804.tif 000027
【００７１】
（３．１．３）式に示される音響管等価音響インピーダンスＺｅｎに関する２次方程式の２つの根ＺｅｎαとＺｅｎβは（３．１．４）式と（３．１．５）式の如くになる。κｎは共鳴時の波数定数を示している。
【００７２】
【数２６】
2006088804.tif 000028
【００７３】
したがって、Ｚｅ＝Ｚｅ１＝Ｚｅ２のとき、この構造音響連成系は第１の条件（３．１．６）式、または第２の条件（３．１．７）式を満足する角周波数で共鳴することになる。
【００７４】
【数２７】
2006088804.tif 000029
【００７５】
ここで、構造系２２、２３の等価音響インピーダンスが等しいことの物理的な意味について説明する。（２．１９）式および（３．１．１）式からＺｅ＝Ｚｅ１＝Ｚｅ２は、減衰の無い場合、（３．２．１）式にて示され、この関係式が全ての周波数ωにて成立するためには、（３．２．２）式、したがって（３．２．３）式が成立する必要、つまり構造音響連成系の端部１、２の面積比と構造系２２、２３の集中質量比とバネ比が等しくなければならず、また、同時に構造系２２、２３の固有振動数が等しいことを示している。
【００７６】
【数２８】
2006088804.tif 000030
【００７７】
Ｚｅ＝Ｚｅ１＝Ｚｅ２のとき、構造音響連成系は、
ｔａｎ（κｎ・Ｌ）＝２・Ｚｅｎ／（１−Ｚｅｎ2）
を満足する角周波数ωｎで共鳴する。つまり、第１の条件Ｚｅｎα＝ｔａｎ（κｎ・Ｌ／２）、または第２の条件Ｚｅｎβ＝−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）を満足する角周波数ωｎで共鳴する。
【００７８】
Ｚｅ＝Ｚｅ１＝Ｚｅ２のとき、第１の条件、Ｚｅｎα＝ｔａｎ（κｎ・Ｌ／２）で共鳴するときについて、まず、説明する。
【００７９】
θα＝ｔａｎ―1（Ｚｅｎα）（−π／２＜θα＜π／２）とすると、（κｎ・Ｌ／２）は（３．１．１．１）式に示す如くになる。このとき粒子速度Ｕｎ（ｘ、ωｎ）の分子Δｕｎは（２．２９）式から（３．１．１．２）式に示す如くになる。（３．１．１．２）式にＺｅｎα＝ｔａｎ（κｎ・Ｌ／２）を代入して整理すると、粒子速度Ｕｎ（ｘ、ωｎ）の分子Δｕｎは（３．１．１．３）式に示す如くになる。
【００８０】
【数２９】
2006088804.tif 000031
【００８１】
【数３０】
2006088804.tif 000032
【００８２】
このΔｕｎが、粒子速度Ｕｎ（ｘ、ωｎ）の共鳴モードを示し、余弦関数は音響管２１中の位置ｘに関して偶関数であるから、Ｘ＝Ｌ／２で対称となる共鳴モードである。つまり粒子速度Ｕｎ（ｘ、ωｎ）の分子Δｕｎ（ｘ＝０）、Δｕｎ（ｘ＝Ｌ／２）、Δｕｎ（ｘ＝Ｌ）はそれぞれ（３．１．１．４）（３．１．１．５）（３．１．１．６）の如くになり、共鳴時には端部１、２における粒子速度の大きさと方向は等しく（同相粒子速度共鳴モード）、ｘ＝Ｌ／２で対称となる共鳴モードとなる。
【００８３】
【数３１】
2006088804.tif 000033
【００８４】
粒子速度のｍ（ｍ＝１．２．３…）次の共鳴モードは（３．１．１．３）式、（３．１．１．１）式から（３．１．１．７）式に示すようになる。
【００８５】
【数３２】
2006088804.tif 000034
【００８６】
同様にして、音圧Ｐｎ（ｘ、ωｎ）の分子Δｐは（２．２８）式から（３．１．１．８）式に示す如くになる。（３．１．１．８）式にＺｅｎα＝ｔａｎ（κｎ・Ｌ／２）を代入して整理すると、音圧Ｐｎ（ｘ、ωｎ）の分子Δｐｎは（３．１．１．９）式に示す如くになる。
【００８７】
【数３３】
2006088804.tif 000035
【００８８】
このΔｐｎが、音圧Ｐｎ（ｘ、ωｎ）の共鳴モードを示し、正弦関数は音響管２１中の位置ｘに関して奇関数であるから、Ｘ＝Ｌ／２で点対称となる共鳴モードである。つまり音圧Ｐ（ｘ、ω）の分子Δｐｎ（ｘ＝０）、Δｐｎ（ｘ＝Ｌ／２）、Δｐｎ（ｘ＝Ｌ）はそれぞれ（３．１．１．１０）式、（３．１．１．１１）式、（３．１．１．１２）の如くになり、共鳴時には１、２端の音圧の大きさは等しく、符号は逆で（逆相音圧共鳴モード）、Ｘ＝Ｌ／２で点対称となる共鳴モードとなる。
【００８９】
【数３４】
2006088804.tif 000036
【００９０】
音圧のｍ（ｍ＝１、２、３、…）次の共鳴モードは（３．１．１．８）式、（３．１．１．１）式から（３．１．１．１３）式に示すようになる。
【００９１】
【数３５】
2006088804.tif 000037
【００９２】
しかし、構造音響連成部の端部１、２の面積Ｓ１とＳ２における印加外力Ｆ１、Ｆ２が逆相で、かつＰ１＝Ｆ１／Ｓ１＝−Ｐ２＝−Ｆ２／Ｓ２となるように、外力Ｆ１、Ｆ２の大きさを制御すると、（Ｐ１＋Ｐ２）＝０となり、粒子速度の共鳴モードΔｕｎは音響管のいかなる位置においても共鳴しないようにすることができる。またこのとき、粒子速度の同相共鳴モードはなくなることになる。また、音圧の逆相共鳴モードΔｐｎは、Δｐｎ＝０となる。これは粒子速度の共鳴モードΔｕ＝０であるから音圧の共鳴モードΔｐｎ＝０は当然である。
【００９３】
上記のように、Ｚｅｎα＝ｔａｎ（κｎ・Ｌ／２）で共鳴するとき、粒子速度の共鳴モードは（３．１．１．７）式の如くとなり、音圧の共鳴モードは（３．１．１．１３）式の如くになって、音圧と粒子速度とは９０°位相が異なる。しかしＰ１＝Ｆ１／Ｓ１＝−Ｐ２＝−Ｆ２／Ｓ２のときは共鳴しない。つまり、構造音響連成系の端部１、２における面積比と構造系２２、２３の固有振動数を等しく（構造系２２、２３の集中バネ定数の比と構造系２２、２３の集中質量の比を等しく）設定し、かつ構造音響連成系の端部１、２に大きさが等しい外圧力Ｐ１、Ｐ２を逆相に加えることにより、同相の粒子速度の共鳴モード、したがって逆相の音圧の共鳴モードを抑制することができる。
【００９４】
上記した条件が、角周波数ωｎにおいて、Ｈ（ωｎ）＝０になると同時にＱ（ωｎ）＝０となるように、入力系Ｑ（ωｎ）を制御すれば応答関数Ｇ（ωｎ）は固有振動周波数、または共鳴周波数であっても、共振、または共鳴しない共鳴抑制条件である。
【００９５】
この一例を、図７に示した実際の車両のキャビンの寸法諸元に基づく概略値において、Ｓ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１、Ｚｅ１＝Ｚｅ２、Ｚｅｎα＝ｔａｎ（κｎ・Ｌ／２）の場合について、構造音響連成系共鳴時の粒子速度の１次、３次、５次、７次共鳴モードを図８（Ａ）に示し、構造音響連成系共鳴時の音圧の１次、３次、５次、７次共鳴モードを図８（Ｂ）に示す。図８（Ａ）および（Ｂ）からも明らかなように、大きさが等しい外圧力Ｐ１、Ｐ２を逆相で加えることにより、逆相の音圧の共鳴モードおよび同相の粒子速度共鳴モードが抑制されている。
【００９６】
次に、Ｚｅ＝Ｚｅ１＝Ｚｅ２のとき、第２の条件、Ｚｅｎβ＝−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）で共鳴するときについて説明する。
【００９７】
θβ＝−ｃｏｔ―1（Ｚｅｎβ）（−π／２＜θβ＜π／２）とすると、（κｎ・Ｌ／２）は（３．１．２．１）式に示す如くになる。
【００９８】
ただし、このとき、Ｚｅｎ2＋２ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）・Ｚｅｎ−１＝０の根である、Ｚｅｎα＝ｔａｎ（κｎ・Ｌ／２）、Ｚｅｎβ＝−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）は、周波数軸上では、互いに交互に現れるため、θα＋ｍπ、θβ＋ｍπ（ｍ＝１、２、３…）も交互に現れる。
【００９９】
このとき、（２．２９）式から粒子速度Ｕ（ｘ、ω）の分子Δｕｎは（３．１．２．２）式となる。これにＺｅｎβ＝―ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）を代入して整理すると、粒子速度Ｕｎ（ｘ、ωｎ）の分子Δｕｎは（３．１．２．３）式に示す如くになる。
【０１００】
【数３６】
2006088804.tif 000038
【０１０１】
【数３７】
2006088804.tif 000039
【０１０２】
【数３８】
2006088804.tif 000040
【０１０３】
このΔｕが、粒子速度Ｕ（ｘ、ω）の共鳴モードを示し、正弦関数は音響管２１中の位置ｘに関して奇関数であるから、Ｘ＝Ｌ／２で点対称となる共鳴モードである。つまり粒子速度Ｕｎ（ｘ、ωｎ）の分子Δｕｎ（ｘ＝０）、Δｕｎ（ｘ＝Ｌ／２）、Δｕｎ（ｘ＝Ｌ）はそれぞれ（３．１．２．４）式、（３．１．２．５）式、（３．１．２．６）式の如くになり、共鳴時には端部１、２の粒子速度の大きさは等しく、方向は逆で（逆相粒子速度共鳴モード）、ｘ＝Ｌ／２で点対称となる共鳴モードとなる。
【０１０４】
【数３９】
2006088804.tif 000041
【０１０５】
粒子速度のｍ（ｍ＝１、２、３、…）次の共鳴モードは（３．１．２．３）式、（３．１．２．１）式から（３．１．２．７）式に示すようになる。
【０１０６】
【数４０】
2006088804.tif 000042
【０１０７】
同様にして、音圧Ｐｎ（ｘ、ωｎ）の分子Δｐｎは（２．２８）式から（３．１．２．８）式に示す如くになる。（３．１．２．８）式にＺｅｎβ＝−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）を代入して整理すると、音圧Ｐｎ（ｘ、ωｎ）の分子Δｐｎは（３．１．２．９）式に示す如くになる。
【０１０８】
【数４１】
2006088804.tif 000043
【０１０９】
このΔｐｎが、音圧Ｐｎ（ｘ、ωｎ）の共鳴モードを示し、余弦関数は音響管２１中の位置ｘに関して偶関数であるから、Ｘ＝Ｌ／２で対称となる共鳴モードである。つまり音圧Ｐｎ（ｘ、ωｎ）の分子Δｐｎ（ｘ＝０）、Δｐｎ（ｘ＝Ｌ／２）、Δｐｎ（ｘ＝Ｌ）はそれぞれ（３．１．２．１０）式、（３．１．２．１１）式、（３．１．２．１２）式の如くになり、共鳴時には端部１、２の音圧の大きさは等しく、同符号（同相音圧共鳴モード）で、ｘ＝Ｌ／２で対称となる共鳴モードとなる。
【０１１０】
【数４２】
2006088804.tif 000044
【０１１１】
音圧のｍ（ｍ＝１、２、３、…）次の共鳴モードは（３．１．２．８）式、（３．１．２．１）式から（３．１．２．１３）式に示すようになる。
【０１１２】
【数４３】
2006088804.tif 000045
【０１１３】
しかし、構造音響連成系の端部１、２の面積Ｓ１とＳ２における印加外力Ｆ１、Ｆ２が同相で、かつＰ１＝Ｆ１／Ｓ１＝Ｐ２＝Ｆ２／Ｓ２となるように、外力Ｆ１、Ｆ２を制御すると、（Ｐ１−Ｐ２）＝０となり、粒子速度の共鳴モードΔｕｎは音響管のいかなる位置においても共鳴しないようにすることができる。またこのとき、粒子速度の逆相共鳴モードはなくなることになる。また、音圧の共鳴モードΔｐｎは、Δｐｎ＝０となる。これは粒子速度の共鳴モードΔｕｎ＝０であるから音圧の共鳴モードΔｐｎ＝０は当然である。
【０１１４】
上記のように、Ｚｅｎβ＝−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）で共鳴するとき、粒子速度の共鳴モードは（３．１．２．７）式の如くとなり、音圧の共鳴モードは（３．１．２．１３）式の如くになって、音圧と粒子速度とは位相が９０°異なり、Ｐ１＝Ｆ１／Ｓ１＝Ｐ２＝Ｆ２／Ｓ２のときは共鳴しない。つまり、構造音響連成系の端部１、２の面積比と構造系２２、２３の固有振動数を等しく（構造系２２、２３の集中バネ定数の比と構造系の集中質量の比を等しく）設定し、かつ構造音響連成系の端部１、２に大きさが等しい外圧力Ｐ１、Ｐ２を同相で加えることにより、逆相の粒子速度の共鳴モード、したがって同相の音圧の共鳴モードを抑制することができる。
【０１１５】
この上記した条件においても、角周波数ωｎにおいて、Ｈ（ωｎ）＝０になると同時にＱ（ωｎ）＝０となるように、入力系Ｑ（ωｎ）を制御すれば応答関数Ｇ（ωｎ）は固有振動周波数、または共鳴周波数であっても、共振、または共鳴しない共鳴抑制条件である。
【０１１６】
この一例を、図９に示した実際の車両のキャビンの寸法諸元に基づく概略値において、Ｓ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１、Ｚｅ１＝Ｚｅ２、Ｚｅｎβ＝−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）の場合について、構造音響連成系共鳴時の粒子速度の２次、４次、６次、８次共鳴モードを図１０（Ａ）に示し、構造音響連成系共鳴時の音圧の２次、４次、６次、８次共鳴モードを図１０（Ｂ）に示す。図１０（Ａ）および（Ｂ）からも明らかなように、大きさの等しい外圧力Ｐ１、Ｐ２を同相で加えることにより、同相の音圧の共鳴モードおよび逆相の粒子速度の共鳴モードが抑制されている。
【０１１７】
上記からも明らかなように、構造音響連成系において端部１、２の面積比Ｓ２／Ｓ１＝構造系のバネ定数比ｋ２／ｋ１＝構造系の質量比ｍ２／ｍ１＝外圧力比｜Ｐ２／Ｐ１｜に設定したとき、構造音響連成系の音圧共鳴において加振方法を、同相加振にしたときは同相音圧モードが抑制でき、逆相加振にしたときは逆相音圧モードが抑制できる。したがって抑制を希望する音圧共鳴モードに基づいて同相加振、または逆相加振を行えばよい。
【０１１８】
次に、構造音響連成系における音響管の音圧応答について、周波数対音圧レベルおよび構造音響連成系共鳴周波数により説明する。
【０１１９】
まず、車両のキャビンの寸法諸元に基づく概略値が図１１に示す場合について説明する。この場合は図７に示した場合と同様であるが、Ｓ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１＝｜−Ｆ２／Ｆ１｜（＝１．２）であり、Ｚｅ＝Ｚｅ１＝Ｚｅ２であって、構造音響連成系の共鳴抑制条件を満たし、構造系２２の固有振動周波数３６Ｈｚ、構造系２３の固有振動周波数３６Ｈｚと同一になっている。この場合における音圧レベルの３次元表示は図１２に示す如くであって、奇数次の音圧共鳴は消滅し、偶数次の音圧共鳴のみが残ることになって、こもり音などの騒音の抑制が行われる。
【０１２０】
図１２、以下の図１４、図１６、図１９、図２１、図２３、図２５等の３次元表示において横軸は周波数を、縦軸は音圧レベルＳＰＬ（＝１０・ｌｏｇ（音圧振幅Ｐ／規準音圧振幅Ｐ０）2）を、奥行きの軸は音響管２１の長方向（手前を構造系２２側、奥を構造系２３側）の位置ｘを、音響管長Ｌで除して無次元化したｘ／Ｌを示している。
【０１２１】
図１２に示す場合において音響管２１内の音圧レベルは、周波数の低い方から順に、２次、４次、６次等の偶数次の共鳴周波数でピークを示し、音響管２１の軸方向に各々の音圧レベルの共鳴モードを示している。またさらに、図１３（Ａ）において実線で示すＧ１＝ｔａｎ（κ・Ｌ）と破線で示すＧ２＝２・Ｚｅ／（１−Ｚｅ2）との交点が構造音響連成系の共鳴周波数を示し、図１３（Ａ）において●は奇数次の構造音響連成系共鳴周波数を、○は偶数次の構造音響連成系共鳴周波数を示している。
【０１２２】
また、Ｚｅ＝Ｚｅ１＝Ｚｅ２において、ｔａｎ（κ・Ｌ）＝２・Ｚｅ／（１−Ｚｅ2）をＺｅについて解いた根は、Ｚｅｎα＝ｔａｎ（κｎ・Ｌ／２）と、Ｚｅｎβ＝−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）であり、Ｚｅとｔａｎ（κ・Ｌ／２）の交点、Ｚｅと−ｃｏｔ（κ・Ｌ／２）との交点は図１３（Ｂ）に示す如くである。Ｚｅとｔａｎ（κ・Ｌ／２）の交点（●）が奇数次の構造音響連成系共鳴周波数であり、Ｚｅと−ｃｏｔ（κ・Ｌ／２）との交点（○）が偶数次の構造音響連成系共鳴周波数であって、図１３（Ａ）に示した共鳴周波数とそれぞれ等しい。このように図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）における交点が構造音響連成系の共鳴周波数を示している。外圧力は端部１、２で互いに逆相、すなわち、Ｐ１＝Ｆ１／Ｓ１＝−Ｆ２／Ｓ２＝−Ｐ２である。
【０１２３】
このため、逆相外圧力加振により端部１、２で互いに逆相である音圧共鳴は相殺される。したがって、構造音響連成系共鳴周波数の内の●で示した奇数次の共鳴がなくなり、図１２からも明らかな如く、音圧レベルの３次元表示において奇数次の音圧共鳴は消滅し、後記する図１６および図１９の場合と比較すれば明らかなように、２６Ｈｚ、７７Ｈｚ、１７８Ｈｚ、…における音圧共鳴ピークは全てなくなっていることがわかる。
【０１２４】
次に、車両のキャビンの寸法諸元に基づく概略値を図９に示す場合について説明する。この場合は、Ｓ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１＝Ｆ２／Ｆ１（＝１．２）であり、Ｚｅ＝Ｚｅ１＝Ｚｅ２であって、この場合においても構造音響連成系の共鳴抑制条件を満たし、構造系２２の固有振動周波数３６Ｈｚ、構造系２３の固有振動周波数３６Ｈｚと同一になっている。この場合における音圧レベルの３次元表示は図１４に示す如くであって、偶数次の音圧共鳴は消滅し、奇数次の音圧共鳴のみが残ることになって、こもり音などの騒音の抑制が行われる。
【０１２５】
図１４に示す場合において音響管２１内の音圧レベルは、周波数の低い方から順に、１次、３次、５次等の奇数次の共鳴周波数でピークを示し、音響管２１の軸方向に各々の音圧レベルの共鳴モードを示している。またさらにこの場合も、ｔａｎ（κ・Ｌ）と２Ｚｅ／（１−Ｚｅ2）との交点が構造音響連成系の共鳴周波数を示し、図１３（Ａ）において●は奇数次の構造音響連成系の共鳴周波数を、○は偶数次の構造音響連成系の共鳴周波数を示している。
【０１２６】
また、Ｚｅ＝Ｚｅ１＝Ｚｅ２において、ｔａｎ（κ・Ｌ）＝２Ｚｅ／（１−Ｚｅ2）をＺｅについて解いた根は、Ｚｅｎα＝ｔａｎ（κｎ・Ｌ／２）と、Ｚｅｎβ＝−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）であり、Ｚｅとｔａｎ（κ・Ｌ／２）の交点、Ｚｅと−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）との交点は図１３（Ｂ）に示す如くである。Ｚｅとｔａｎ（κ・Ｌ／２）の交点（●）が奇数次の共鳴周波数であり、Ｚｅと−ｃｏｔ（κ・Ｌ／２）との交点（○）が偶数次の共鳴周波数であって、図１３（Ａ）に示した共鳴周波数とそれぞれ等しい。このように図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）における交点が構造音響連成系の共鳴周波数を示している。外圧力は１、２端で互いに同相、すなわち、Ｐ１＝Ｆ１／Ｓ１＝Ｆ２／Ｓ２＝Ｐ２である。
【０１２７】
このため、同相外圧力加振により端部１、２で互いに同相である音圧共鳴は相殺される。したがって、構造音響連成系共鳴周波数の内の○で示した偶数次の共鳴がなくなり、図１４から明らかな如く、音圧レベルの３次元表示において偶数次の音圧共鳴は消滅し、
後記する図１６および図１９の場合と比較すれば明らかなように、４６Ｈｚ、１２６Ｈｚ、２３４Ｈｚ、…における音圧共鳴ピークは全てなくなっていることがわかる。
【０１２８】
次に、実際の車両のキャビンの寸法諸元に基づく概略値を図７と一部重複するが図１５に示す場合について説明する。音速、空気密度は摂氏１５度の値を採用した。まず、この場合は、Ｓ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝｜−Ｆ２／Ｆ１｜（＝１．２）≠ｍ２／ｍ１（＝２．４）であり、Ｚｅ１≠Ｚｅ２であって、構造音響連成系の共鳴抑制条件を満たしておらず、構造系２２の固有振動周波数５０Ｈｚ、構造系２３の固有振動周波数３６Ｈｚと互いに異なっている。この場合の音圧レベルの３次元表示は図１６に示す如くであって、この条件では、全ての構造音響連成系共鳴周波数で共鳴してしまう。したがってこもり音などの騒音の抑制はできない。
【０１２９】
図１６に示す場合において、音響管２１内の音圧は、全ての構造音響連成系共鳴周波数で共鳴し、周波数の低い方から順に、１次、２次、３次等の共鳴周波数でピークを示し、音響管２１の軸方向に各々音圧レベルの共鳴モードを示している。この場合、図１７において実線で示すＧ１＝ｔａｎ（κ・Ｌ）と破線で示すＧ２＝（Ｚｅ１＋Ｚｅ２）／（１−Ｚｅ１・Ｚｅ２）との交点が構造音響連成系の共鳴周波数を示し、●は奇数次の構造音響連成系の共鳴周波数を示し、○は偶数次の構造音響連成系の共鳴周波数を示し、図１６において、図１７にて示した全ての共鳴周波数で音圧レベルはピークを示している。
【０１３０】
次に、車両のキャビンの寸法諸元に基づく概略値を図９と一部重複するが図１８に示す場合について説明する。この場合は、Ｓ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１（＝１．２）≠｜Ｆ２／Ｆ１｜（＝２．４）であり、この結果、Ｚｅ＝Ｚｅ１＝Ｚｅ２であるが、この場合においても構造音響連成系の共鳴抑制条件を満たしていない。この場合は、構造系２２の固有振動周波数３６Ｈｚ、構造系２３の固有振動周波数３６Ｈｚと同一になっている。この場合の音圧レベルの３次元表示は図１９に示す如くであって、この条件でも、全ての構造音響連成系共鳴周波数で共鳴してしまう。したがってこもり音などの騒音の抑制はできない。
【０１３１】
図１９に示す場合において音響管２１内の音圧レベルは、全ての構造音響連成系共鳴周波数で共鳴し、周波数の低い方から順に、１次、２次、３次等の共鳴周波数でピークを示し、音響管２１の軸方向に各々の音圧レベルの共鳴モードを示している。この場合、図１３（Ａ）において実線で示すＧ１＝ｔａｎ（κ・Ｌ）と破線で示すＧ２＝２・Ｚｅ／（１−Ｚｅ2）との交点が構造音響連成系の共鳴周波数を示し、●および○はｔａｎ（κ・Ｌ）と２・Ｚｅ／（１−Ｚｅ2）との交点を示し、図１９において、図１３（Ａ）にて示した全ての共鳴周波数、すなわち●で示す奇数次の構造音響連成系の共鳴周波数および○で示す偶数次の構造音響連成系の共鳴周波数の全ての周波数で音圧レベルはピークを示している。
【０１３２】
また、Ｚｅ＝Ｚｅ１＝ｚｅ２において、ｔａｎ（κ・Ｌ）＝２Ｚｅ／（１−Ｚｅ2）をＺｅについて解いた根は、Ｚｅｎα＝ｔａｎ（κｎ・Ｌ／２）と、Ｚｅｎβ＝−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）であり、Ｚｅとｔａｎ（κ・Ｌ／２）の交点、Ｚｅと−ｃｏｔ（κｎ・Ｌ／２）との交点は図１３（Ｂ）に示す如くである。このＺｅとｔａｎ（κ・Ｌ／２）との交点が●で示す奇数次の構造音響連成系共鳴周波数であり、Ｚｅと−ｃｏｔ（κ・Ｌ／２）との交点が○で示す偶数次の構造音響連成系共鳴周波数であって、図１３（Ａ）に示した共鳴周波数とそれぞれ等しい。このように図１９において、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）における交点で示される構造音響連成系の全ての共鳴周波数で音圧レベルはピークを示す。
【０１３３】
なお上記の説明において、説明を簡単にするために、構造系２２および２３を集中質量ｍｉと集中バネ定数ｋｉのみとし、集中質量ｍｉと集中バネ定数ｋｉを用いて説明した。しかしながら、実際には構造系２２および２３に減衰定数ｃｉを備えており、等価的に集中バネ定数ｋｉに減衰定数ｃｉが並列に接続された状態となる。この状態においては、Ｓ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１の条件が多少ゆるめられても、騒音を抑制することができる。
【０１３４】
例えば、共鳴抑制条件を備えたＳ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１＝｜−Ｆ２／Ｆ１｜＝１．２に対して、断面積Ｓ１が５割小さくなった図２０に示すように、ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１＝｜−Ｆ２／Ｆ１｜＝１．２≠Ｓ２／Ｓ１＝２．４（例えば、Ｓ１＝１．０ｍ2からＳ１＝０．５ｍ2となった）の場合において、音圧レベルの３次元表示は図２１に示す如くであって、実用できる程度に騒音を抑制することができる。
【０１３５】
また、共鳴抑制条件を備えたＳ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１＝｜−Ｆ２／Ｆ１｜＝１．２に対して、断面積Ｓ１が５割大きくなった図２２に示すように、ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１＝｜−Ｆ２／Ｆ１｜＝１．２≠Ｓ２／Ｓ１＝０．８（例えば、Ｓ１＝１．０ｍ2からＳ１＝１．５ｍ2となった）の場合において、音圧レベルの３次元表示は図２３に示す如くであって、実用できる程度に騒音を抑制することができる。
【０１３６】
上記のように、減衰定数ｃｉの値にもよるが、逆相駆動の場合において面積比Ｓ２／Ｓ１が共鳴抑止条件より、面積Ｓ１が５割程度少なくなっても、逆に大きくなっても奇数次音圧共鳴ピークレベルは低減されて図１２の場合とほぼ同様の結果が得られる。同相駆動の場合も同様である。
【０１３７】
また、共鳴抑制条件を備えたＳ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝ｍ２／ｍ１＝｜−Ｆ２／Ｆ１｜＝１．２に対して、集中質量ｍ２が２割大きくなった図２４に示すように、Ｓ２／Ｓ１＝ｋ２／ｋ１＝｜−Ｆ２／Ｆ１｜＝１．２≠ｍ２／ｍ１＝１．４４（例えば、ｍ２＝２．４ｋｇからｍ２＝２．８８ｋｇ）の場合において、音圧レベルの３次元表示は図２５に示す如くであって、実用できる程度に騒音を抑制することができる。
【０１３８】
また、ｋ２／ｋ１、ｍ２／ｍ１、Ｆ２／Ｆ１の比についても、共鳴抑制条件から２割程度、比に変化があっても、音圧共鳴ピークレベルの低減は行われて、実用上許容範囲に収まる。
【０１３９】
上記のように本発明によれば、閉空間を形成する複数枚のパネル中において位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネルの固有振動数をほぼ等しく設定し、前記位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネル中の一方のパネルの振動状態を検出し、前記位置的にほぼ相対向して配設される少なくとも一対のパネル中の他方のパネルの振動状態を制御する。前記他方のパネルの振動状態の制御は前記一方のパネルに作用する圧力とほぼ等しい圧力を前記他方のパネルに加えるようにし、前記他方のパネルを前記一方のパネルに対して同相または逆相の何れか一方で振動させることによって、前記一方のパネルと前記他方のパネルの同相駆動によって閉空間における同相音圧共鳴モードの振動が抑圧され、逆相駆動によって逆相音圧共鳴モードの振動が抑圧されて、閉空間内の騒音が抑圧される。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置の構成を示す模式ブロック図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は車両の側面図、平面図および正面図である。
【図３】車両の前後方向、左右方向および上下方向において相対向するパネルを示すための説明図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置の構造音響連成系モデルを示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における構造音響連成系の諸元を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における構造音響連成系の他の諸元を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車両のキャビン寸法諸元の概略値を示す説明図である。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における構造音響連成系共鳴時の粒子速度共鳴モードおよび音圧共鳴モードの説明図である。
【図９】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車両のキャビン寸法諸元の他の概略値を示す説明図である。
【図１０】図１０Ａおよび図１０Ｂは本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における構造音響連成系共鳴時の粒子速度共鳴モードおよび音圧共鳴モードの説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車両のキャビン寸法諸元の他の概略値を示す説明図である。
【図１２】図１１の諸元時の本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車室内の音圧レベルの３次元分布図である。
【図１３】図１３Ａおよび図１３Ｂは本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における構造音響連成系の共鳴周波数の説明図である。
【図１４】図９の諸元時の本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車室内の音圧レベルの３次元分布図である。
【図１５】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車両のキャビン寸法諸元の他の概略値を示す説明図である。
【図１６】図１５の諸元時の本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車室内の音圧レベルの３次元分布図である。
【図１７】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における構造音響連成系の共鳴周波数の説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車両のキャビン寸法諸元の他の概略値を示す説明図である。
【図１９】図１８の諸元時の本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車室内の音圧レベルの３次元分布図である。
【図２０】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車両のキャビン寸法諸元の他の概略値を示す説明図である。
【図２１】図２０の諸元時の本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車室内の音圧レベルの３次元分布図である。
【図２２】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車両のキャビン寸法諸元の他の概略値を示す説明図である。
【図２３】図２２の諸元時の本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車室内の音圧レベルの３次元分布図である。
【図２４】本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車両のキャビン寸法諸元の他の概略値を示す説明図である。
【図２５】図２４の諸元時の本発明の実施の形態にかかる車室内騒音抑制装置における車室内の音圧レベルの３次元分布図である。
【符号の説明】
【０１４１】
２１…音響管                          ２２および２３…構造系
３１…フロントウインドウ              ３２…圧電マイクロホン
３３…制御回路                        ３４…反転回路
３５…選択回路                        ３６および３７…増幅器
３８…テールゲートパネル              ３９および４１…圧電アクチュエータ
４０…ルーフパネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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