(57)【要約】【課題】ドアを構成する部品の材質や重さを変えることなく、ドアを閉じた際に発生する音の態様を変更する。【解決手段】車両が備えるドア２０を構成するインナパネル２２に設けられる圧電部材３１と、圧電部材３１の駆動を制御することで、ドア２０を閉じた際に発生する音の態様を制御する制御部３２と、を備え、制御部３２は、圧電部材３１の弾性率を変化させ、ドア２０及び圧電部材３１からなる振動系の共振周波数を変化させることでドア２０を閉じた際に発生する音の態様を制御することに特徴を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗物が備えるドアを構成するドアパネルに設けられる圧電部材と、
前記圧電部材の駆動を制御することで、前記ドアを閉じた際に発生する音の態様を制御する制御部と、を備える音制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記圧電部材の弾性率を変化させることで前記ドアを閉じた際に発生する音の態様を制御する請求項１に記載の音制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記圧電部材への振動の入力に伴って、前記圧電部材から出力された電気信号とは逆位相の駆動信号によって前記圧電部材を駆動させる請求項１に記載の音制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記圧電部材への振動の入力に伴って、前記圧電部材から出力された電気信号の周波数よりも低い周波数の駆動信号によって前記圧電部材を駆動させる請求項１に記載の音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される技術は、音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乗物用ドアとして特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１では、インナパネル及びアウタパネルを備え、車体のドア開口部を開閉することが可能な車両用ドアが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２９３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような乗物用ドアを閉じる際には、乗物用ドアを構成する部品（特に乗物用ドアを構成するドアパネル）が振動することで音が発生する。顧客に対してより品質の高い乗物を提供するために、乗物用ドアを閉じる際の音をより小さくしたり、より低い音にすることで高級感を演出したりすることなど、ドアを閉じる際に発生する音の態様を制御することが求められている。乗物用ドアを閉じる際の音は、乗物用ドアを構成する部品の重さや材質によって主に決定されるが、部品の重さや材質を変えることは設計上困難である。
【０００５】
本明細書で開示される技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、乗物用ドアを構成する部品の材質や重さを変えることなく、乗物用ドアを閉じた際に発生する音の態様を変更することが可能な音制御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】
【０００６】
上記課題を解決するための手段として、本明細書で開示される技術は、乗物が備えるドアを構成するドアパネルに設けられる圧電部材と、前記圧電部材の駆動を制御することで、前記ドアを閉じた際に発生する音の態様を制御する制御部と、を備えることに特徴を有する。圧電部材の駆動を制御することで、圧電部材の弾性率を変化させてドアパネルと圧電部材とを含む振動系の共振周波数を変化させたり、圧電部材の振動を変化させたりすることができるから、ドアを閉じた際に生じるドアパネルの振動を制御することができる。このため、ドアを構成する部品の材質や重さを変えることなく、ドアを閉じた際に発生する音の態様を変更することができる。
【０００７】
また、前記制御部は、前記圧電部材の弾性率を変化させることで前記ドアを閉じた際に発生する音の態様を制御するものとすることができる。圧電部材の弾性率を変化させることで、ドア及び圧電部材からなる振動系の共振周波数を変化させることができる。例えば、圧電部材の弾性率を低くすることで、振動系の共振周波数を低くすることができ、ドアを閉じた際に生じる音について低周波成分を増やすことができるため、ドアの重厚感を演出することができる。
【０００８】
また、前記制御部は、前記圧電部材への振動の入力に伴って、前記圧電部材から出力された電気信号とは逆位相の駆動信号によって前記圧電部材を駆動させるものとすることができる。例えば入力としてドアを閉じた際に圧電部材が振動すると、制御部は、その振動に基づいた電気信号とは逆位相の駆動信号によって圧電部材を駆動させる。これにより、ドアを閉じた際の振動とは逆位相で圧電部材を振動させることで、ドアの振動を抑えることができ、ドアを閉じた際に生じる音を低減することができる。
【０００９】
また、前記制御部は、前記圧電部材への振動の入力に伴って、前記圧電部材から出力された電気信号の周波数よりも低い周波数の駆動信号によって前記圧電部材を駆動させるものとすることができる。圧電部材をより低い周波数で振動させることでドアを閉じた際に生じる音について低周波成分を増やすことができ、ドアの重厚感を演出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書で開示される技術によれば、乗物用ドアを閉じた際に発生する音の態様を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る車両用のドアを示す断面図
【図２】音制御装置を示す図
【図３】弾性率を低くするための負性容量回路を示す回路図
【図４】弾性率を高くするための負性容量回路を示す回路図
【図５】実施形態２に係る音制御装置を示す図
【図６】制御部が備える反転増幅回路の一例を示す回路図
【図７】実施形態３に係る音制御装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１から図４によって説明する。本実施形態では、図１に示すように、乗物が備えるドアとして車両が備える車両用のドア２０（サイドドア）を例示する。ドア２０は、ドアパネル２１と、ドアトリム２４と、を備える。ドアパネル２１は、例えば金属製とされ、車室内側に配置されたインナパネル２２と、車室外側に配置されたアウタパネル２３とを備える。ドアトリム２４は、ドアパネル２１を車室内側から覆う形でドアパネル２１に対して固定されており、アームレスト２５などを備える。
【００１３】
ドア２０は図示しない車体に対して、例えば車両前端部を回動中心として回動可能（開閉可能）に取り付けられている。また、本実施形態ではドア２０を閉じた際に発生する音の態様を制御する音制御装置３０が車両に搭載されている。音制御装置３０は、図３に示すように、圧電部材３１と、圧電部材３１の駆動を制御する制御部３２と、を備える。圧電部材３１は、図１及び図２に示すように、アウタパネル２３の車室内側の面に貼り付けられている。圧電部材３１は、アウタパネル２３の面に沿う板状をなしており、アウタパネル２３の振動に伴って、その厚さ方向（車室内外方向）について振動することが可能となっている。
【００１４】
圧電部材３１は、圧電効果及び逆圧電効果を有する圧電性物質によって構成されており、材質としては、樹脂系圧電素子（ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビリニデン）等）や、圧電セラミック（チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等）を例示することができる。なお、圧電部材３１の材質は、上述したものに限定されず適宜変更可能である。圧電部材３１は、その厚さ方向（アウタパネル２３の板厚方向）について振動した際に電圧を発生し、電圧が印加された際に厚さ方向について振動する構成となっている。なお、このような圧電部材３１は、例えば圧電性物質と金属板とを貼り合わせることで構成されているが、これに限定されない。また、圧電部材３１は、圧電性物質を挟む一対の電極板（図示せず）を有する。なお、アウタパネル２３上における圧電部材３１の貼付箇所は、適宜変更可能であるが、アウタパネル２３においてより撓み易い箇所に配置することが好ましい。例えば、図２に示すように、アウタパネル２３において車両前後方向及び上下方向の中央寄りの位置に配置することが好ましい。
【００１５】
制御部３２は、ドア２０を閉じた際の圧電部材３１の駆動を制御することで、ドア２０を閉じた際に発生する音の態様を制御することが可能となっている。制御部３２は、図３に示すように、圧電部材３１に対して電気的に接続されており、圧電部材３１をセンサ及びアクチュエータ（セルフセンシングアクチュエータ）として用いることが可能な構成となっている。制御部３２は、負性容量回路４０を備えており、圧電部材３１の弾性率を変化させることでドア２０を閉じた際に発生する音の態様を制御することが可能となっている。なお、制御部３２は、ドア２０に取り付けられていてもよいし、車両に搭載されていてもよい。
【００１６】
負性容量回路４０は、外力によって圧電部材３１に生じた歪みに伴って、その歪みと同位相の歪みを圧電部材３１に生じさせる機能を有している。これにより、外力に対する圧電部材３１の正味の歪みを増加させ、圧電部材３１の弾性率を自然状態（圧電部材３１が負性容量回路４０に接続されていない状態）と比べて低くする（柔らかくする）ことが可能となっている。なお、ここで言う圧電部材３１の弾性率とは、圧電部材３１に作用した外力と圧電部材３１の正味の歪みとの比を表す見かけの弾性率である。
【００１７】
圧電部材３１の弾性率を低くするための負性容量回路４０の一例を図３に示す。負性容量回路４０は、図３に示すように、オペアンプ４１と、可変抵抗４２と、コンデンサ４３と、圧電部材３１と接続される端子４５と、を備える。オペアンプ４１の反転入力端子には、端子４５が接続され、オペアンプ４１の非反転入力端子には可変抵抗４２が接続されている。また、オペアンプ４１の反転入力端子には、コンデンサ４３を介して負帰還が掛けられている。負性容量回路４０においては、圧電部材３１から端子４５に正電荷が入力されると圧電部材３１に負電位が出力される。これにより圧電部材３１内の分極が増加し、圧電部材３１の歪みが増加する。つまり、外力によって圧電部材３１に生じた歪みと同位相の歪みを圧電部材３１に生じさせることが可能となっている。
【００１８】
また、負性容量回路４０の代わりに圧電部材３１の弾性率を高くするための負性容量回路５０を用いてもよい。負性容量回路５０の一例を図４に示す。負性容量回路５０は、図４に示すように、オペアンプ５１と、可変抵抗５２と、コンデンサ５３と、圧電部材３１と接続される端子５５と、を備える。オペアンプ５１の非反転入力端子には、端子５５が接続され、オペアンプ５１の反転入力端子は可変抵抗５２と接続されている。また、コンデンサ５３を介して非反転入力端子には正帰還が掛けられている。負性容量回路５０においては、端子５５に正電位が印加されると圧電部材３１に正電荷を放出する。これにより圧電部材３１内の分極が減少し、圧電部材３１の歪みが減少する。つまり、外力によって圧電部材３１に生じた歪みと逆位相の歪みを圧電部材３１に生じさせることが可能となっている。この結果、圧電部材３１の弾性率を自然状態と比べて高くすることができる。なお、負性容量回路４０，５０においてコンデンサ４３，５３の代わりに圧電部材（圧電部材３１とは別の圧電部材）を用いてもよい。
【００１９】
次に本実施形態の効果について説明する。本実施形態によれば、圧電部材３１の駆動を制御して、圧電部材３１の弾性率を変化させることで、ドア２０及び圧電部材３１からなる振動系の共振周波数を変化させることができる。本実施形態のように圧電部材３１の弾性率を低くすることで、振動系の共振周波数を低くすることができ、ドア２０を閉じた際に生じる音について低周波成分を増やすことができるため、ドアの重厚感を演出することができる。このため、ドア２０を構成する部品の材質や重さを変えることなく、ドア２０を閉じた際に発生する音の態様を変更することができる。近年、乗物用のドアの軽量化が求められており、ドア２０が軽量になると、その共振周波数は高くなる。本実施形態によれば、圧電部材３１の弾性率を低くすることで、軽量のドア２０であってもドア２０を閉じた際に重厚感を演出することができる。
【００２０】
また、負性容量回路４０の代わりに負性容量回路５０を用いることで圧電部材３１の弾性率を高くすることができ、振動系の共振周波数を高くすることができるため、ドア２０を閉じた際に生じる音について高周波成分を増やすことができる。
【００２１】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図５及び図６によって説明する。上記実施形態と同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態の音制御装置２３０では、制御部の構成が上記実施形態と異なる。図５に示すように、本実施形態の制御部２３２は、反転増幅回路２３３を備える。反転増幅回路２３３は、オペアンプを用いた反転増幅回路であり、図６に示すように、オペアンプ２３４と、抵抗２３５と、抵抗２３６と、入力端子２３７と、出力端子２３８とを備える。オペアンプ２３４の反転入力端子には、抵抗２３５を介して入力端子２３７が接続され、オペアンプ２３４の非反転入力端子は接地されている。また、反転入力端子には抵抗２３６を介して負帰還が掛けられている。反転増幅回路２３３によれば、入力端子２３７に入力された信号（電圧）は、抵抗２３５及び抵抗２３６の抵抗値の比に基づいて増幅されつつ反転され、逆位相の信号として出力端子２３８から出力される。本実施形態では、入力端子２３７及び出力端子２３８の各々が圧電部材３１と電気的に接続されている。
【００２２】
圧電部材３１への振動の入力に伴って圧電部材３１から出力された電気信号は、入力端子２３７に入力され、反転増幅回路２３３によって逆位相の信号に変換された後、駆動信号として出力端子２３８から圧電部材３１に供給される。制御部２３２が備える回路は上述したものに限定されず、圧電部材３１から出力された電気信号とは逆位相の駆動信号によって圧電部材３１を駆動させることが可能なものであればよい。本実施形態によれば、入力としてドア２０を閉じた際に圧電部材３１が振動すると、制御部２３２は、その振動に基づいた電気信号とは逆位相の駆動信号によって圧電部材３１を駆動させる。これにより、ドア２０を閉じた際の振動とは逆位相で圧電部材３１を振動させることで、インナパネル２２、ひいてはドア２０の振動を抑えることができ、ドア２０を閉じた際に生じる音を低減することができる。
【００２３】
＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図７によって説明する。上記実施形態と同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態の音制御装置３３０では、制御部の構成が上記実施形態と異なる。図７に示すように、制御部３３２は、駆動信号生成回路３３３を備える。駆動信号生成回路３３３は、圧電部材３１から出力された電気信号の周波数よりも低い周波数の駆動信号を生成する。これにより、制御部３３２は、ドア２０を閉めた際の圧電部材３１への振動の入力に伴って、圧電部材３１から出力された電気信号の周波数よりも低い周波数の駆動信号によって圧電部材３１を駆動させる。本実施形態によれば、圧電部材３１をより低い周波数で振動させることでドア２０を閉じた際に生じる音について低周波成分を増やすことができ、ドア２０の重厚感を演出することができる。
【００２４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、圧電部材３１をアウタパネル２３に貼り付ける構成を例示したが、これに限定されず、例えば、圧電部材３１がインナパネル２２に貼り付けられていてもよい。また、圧電部材３１が貼り付けられるドアは、車両のサイドドアに限定されず、例えばバックドアであってもよい。また、乗物は車両に限定されずドアを備える乗物であればよい。
（２）上記実施形態では、１つの圧電部材３１をセンサ及びアクチュエータとして用いる構成を例示したが、これに限定されない。圧電部材が、ドア２０を閉じることで振動することで電気信号を出力する第１圧電部材と、この電気信号に基づいて生成された駆動信号によって駆動される第２圧電部材と、を備えていてもよい。つまり、ドア２０を閉じた際の振動を検知するセンサの機能を有する第１圧電部材と、アクチュエータの機能を有する第２圧電部材とがそれぞれ制御部に接続されていてもよい。
（３）制御部の構成は上記実施形態で例示したものに限定されず、制御部として、例えば、車両に搭載されたＥＣＵを用いてもよい。
（４）上記実施形態では、圧電部材の弾性率を変化させることが可能な回路としてオペアンプを用いた負性容量回路を例示したが、これに限定されない。
【符号の説明】
【００２５】
２０…ドア、２２…インナパネル（ドアパネル）、３０，２３０，３３０…音制御装置、３１…圧電部材、３２，２３２，３３２…制御部
【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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