(57)【要約】【課題】  自動車の搭乗者が自動車の走行中に感じる耳障りなロードノイズを、当該ロードノイズに基づく空気の音圧を反射部で反射させてその減衰を防ぐことにより、好適に減少することができる自動車のルーフ構造を提供する。【解決手段】  ルーフパネル１３と、自動車の室内に伝達されるロードノイズをルーフパネル１３付近で吸音する吸音材１２と、ルーフパネル面に対するロードノイズの周波数に基づく空気の音圧を反射する反射板１１とを備える。吸音材１２は、ロードノイズに基づく空気の粒子速度が高速となる部分に設置される通気性を有する材質であり、反射板１１は、ルーフパネル面への空気の音圧が高圧になる部分に設置される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルーフパネル部と、自動車の室内に伝達されるロードノイズを前記ルーフパネル部付近で吸音する吸音部と、前記ルーフパネル面に対する前記ロードノイズの周波数に基づく空気の音圧を反射する反射部とを備える自動車のルーフ構造であって、
前記吸音部は、前記ロードノイズに基づく空気の粒子速度が高速となる部分に通気性を有する吸音材を備え、
前記反射部は、前記ルーフパネル部面への前記空気の音圧が高圧になる部分に設置される
ことを特徴とする自動車のルーフ構造。
【請求項２】
前記反射部が、前記自動車の室内に伝達される２５０Ｈｚ付近の周波数のロードノイズに基づく空気の音圧が高圧となる部分に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の自動車のルーフ構造。
【請求項３】
前記ルーフパネル部が、上面に前記反射部を埋め込むための凹部を設けており、
前記反射部が、前記凹部内に平坦に埋め込まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車のルーフ構造。
【請求項４】
前記ルーフパネル部が、下面に前記反射部を埋め込むための凹部を設けており、
前記反射部が、前記凹部に平坦に埋め込まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車のルーフ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中の自動車の搭乗者にとって耳障りなロードノイズを低減する自動車のルーフ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の自動車に発生する様々なノイズのうち、自動車の搭乗者にとって特に障害になっているものの一つとしてロードノイズが知られている。このようなロードノイズとしては、例えば、走行中の自動車のタイヤが路面と衝突することによって生じる振動がサスペンションと共振して大きな振動となって車体に伝達されてフロアーが大きく振動し、これによって室内の空気が振動することで生じる１６０Ｈｚ付近のノイズや、走行中の自動車のタイヤが路面と衝突することによって生じる振動によって直接フロアーが共振して室内の空気を振動させることによって生じる２５０Ｈｚ付近のノイズがある。
【０００３】
ここで、１６０Ｈｚ付近のロードノイズについては、自動車のサスペンションを調整することによって、またインシュレータ等を用いることによって効果的にフロアー振動を低減してノイズを抑制できることが知られている。また、フロアーの共振に基づく２５０Ｈｚ付近のロードノイズについては、メルシート等の制振材をフロアーに大量に貼り付けたり、フロアーの板圧や剛性を高くして２５０Ｈｚで共振しないようにしてきた。
【０００４】
一般的な手法では、５００Ｈｚ以下のような低周波の空気振動では吸音材の効果は期待できないが、材質を工夫したり、空気の粒子速度が高速な位置に制振材を設ければ、低周波でも一定の効果が期待できることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３０６０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、メルシート等の制振材をフロアーに大量に貼り付けたり、フロアーの板圧を厚くしたりする方法では、材料増加や工程増加に伴って材料費や人件費等のコストが増加すると共に、車両の重量も増加するといった問題が生じていた。
【０００６】
非汎用の吸音材は本来５００Ｈｚ以上の高周波領域において効果の発揮が期待できるものであり、２５０Ｈｚ付近の低周波領域のロードノイズに対しては特許文献１に記載のように、特殊な材質のものにすれば効果が期待できるようであるが、現実にはそういうものはなく容易に入手できるものではない。
【０００７】
また、粒子速度が高い所に吸音材を設けることで一定の効果を期待できることは知られているが、フェルトのような吸音材を低周波でも効果があるように粒子速度の高い車室内の位置に設定することは容易なことではない。
【０００８】
詳細には、低周波で効果を期待するためには、空気が通過する量が多くなるようにやわらかいものにする必要があることから、汚れ、耐久性、見映え等の観点で工夫が必要であった。また、空気粒子による圧力（以下、「音圧」という。）と上記粒子速度とは位相が１８０度ずれていることが知られている。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、自動車の搭乗者が自動車の走行中に感じる耳障りなロードノイズを、当該ロードノイズに基づく空気の音圧を反射部で反射させてその減衰を防ぐことにより、好適に減少することができる自動車のルーフ構造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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、ルーフパネル部と、自動車の室内に伝達されるロードノイズを前記ルーフパネル部付近で吸音する吸音部と、前記ルーフパネル面に対する前記ロードノイズの周波数に基づく空気の音圧を反射する反射部とを備える自動車のルーフ構造であって、
前記吸音部は、前記ロードノイズに基づく空気の粒子速度が高速となる部分に通気性を有する吸音材を備え、
前記反射部は、前記ルーフパネル部面への前記空気の音圧が高圧になる部分に設置される
ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る自動車のルーフ構造は、前記反射部が、前記自動車の室内に伝達される２５０Ｈｚ付近の周波数のロードノイズに基づく空気の音圧が高圧となる部分に設置されたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明に係る自動車のルーフ構造は、前記ルーフパネル部が、上面に前記反射部を埋め込むための凹部を設けており、
前記反射部が、前記凹部内に平坦に埋め込まれていることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、本発明に係る自動車のルーフ構造は、前記ルーフパネル部が、下面に前記反射部を埋め込むための凹部を設けており、
前記反射部が、前記凹部に平坦に埋め込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、自動車の搭乗者が自動車の走行中に感じる耳障りなロードノイズを、自動車のルーフパネル付近において通気性を有する吸音材で吸音する際に、当該ロードノイズの周波数に基づく空気の音圧を反射部で反射させてその減衰を防ぐことにより、当該吸音材内を空気が通り過ぎる際の粒子速度の高速に維持させたまま通過させることができるので、より好適に当該ロードノイズを減少することができる。また、ロードノイズをルーフパネル部分で好適に減少することができるので、これまでのようにメルシート等の制振材をフロアー部分に大量に貼る必要もない。これにより、制振材による重量増加や貼り付け加工による工程短縮についても期待することができ、コスト的にも優れた遮音方法を得ることができる。
【００１５】
また、本発明によれば、自動車の搭乗者が自動車の走行中に感じる特に耳障りな２５０Ｈｚ付近のロードノイズに対応するために、空気の最大粒子速度に対応する最大音圧となる部分に反射材を用いて壁面等との衝突による粒子速度の減衰を防ぐことにより、空気粒子を高速に維持したまま吸音材内を通過させることができ、最小限の反射材及び吸音材を用いて効果的に当該ロードノイズを吸音することができる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、自動車の走行中も反射板等の反射部を安定して保持することができ、自重や自動車の走行による振動等による落下を防ぐことができる。
【００１７】
さらにまた、本発明によれば、空気の音圧を反射板に対して直接に反射させることができるので、空気の粒子速度を高速に維持したまま吸音材内を通過させることができ、より効果的に当該ロードノイズを吸音することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る自動車のルーフ構造及び当該ルーフ構造を備えた自動車について詳細に説明する。
【００１９】
前述したように、自動車の室内に伝達される車両の前後方向のロードノイズには、走行中の自動車のタイヤが路面と衝突することによって生じる振動がサスペンションと共振して大きな振動となって車体に伝達されてフロアーが大きく振動し、これに伴って室内の空気が振動することで生じる１６０Ｈｚ付近のノイズや、走行中の自動車のタイヤが路面と衝突することによって生じる振動によって直接フロアーが共振して室内の空気を振動させることよって生じる２５０Ｈｚ付近のノイズがある。
【００２０】
ここで、１６０Ｈｚ付近のロードノイズについては、自動車のサスペンションを調整することによって、またインシュレータ等を用いることによって効果的にフロアー振動を低減してノイズを抑制できることから、本実施形態では、主として２５０Ｈｚ付近の空洞共鳴周波数を有するロードノイズを対象としている。
【００２１】
図１は、自動車の車内における２５０Ｈｚ付近のロードノイズに基づく室内空気の粒子速度分布を説明するための図である。一般に、ロードノイズに基づく室内空気の粒子速度の分布は正弦波で表現することができる。図１に示すように、室内空気の粒子速度分布から、ルーフパネル付近において粒子速度が高速となる部分が、一般的な自家用車等では、車両の前後方向については符号２１〜２４で示されるように、自動車の室内空間の長さ等に応じて２〜３箇所程度生じることがわかる。この位置は、自動車の種類（すなわち、室内空間の形状や長さ等）に応じて決定されるものである。
【００２２】
本実施形態では、吸音材を用いてこれらのロードノイズを搭乗者の障害になりにくいルーフパネル付近で吸音する。本実施形態で使用する吸音材は、フェルト等の天然繊維を用いたものや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成繊維を用いたもの等からなる吸音機能を有する一般的な材質から構成されるものである。このような汎用の吸音材は、高周波数領域の吸音性能には優れているものの、５００Ｈｚ以下の低周波数領域の吸音性能は低下する。このため、従来は、吸音材の使用量を増加することで対応していたが、使用量の増加に伴うコスト増加や重量増加の割には吸音性能が向上しないために効率的ではなかった。
【００２３】
そこで本実施形態では、このような汎用の吸音材であっても、５００Ｈｚ以下の低周波数領域のノイズによる空気粒子の粒子速度が高速状態で吸音させた場合には、効果的に吸音できるという事実に着目し、そのような位置に吸音材を配置したルーフ構造を用いて、ロードノイズの低減を図ることとしている。
【００２４】
そこで、これらのロードノイズに基づく室内空気の粒子速度が高速となる部分に上述した吸音材を設置することにより、汎用の吸音材であっても吸遮音効果を期待することが可能となる。これにより、２５０Ｈｚ付近のロードノイズをルーフパネル部分で減少するために、ルーフパネル内側面の全面に渡って吸音材を貼り付ける必要がなく、必要最小限の吸音材だけを設置すればよくなるので、吸音材を大量に使用する必要もなく、貼り付け加工による工程短縮やコスト的にも優れた遮音方法を得ることができる。
【００２５】
しかし、室内空気は車両室内を伝播する際に、ルーフパネル等の壁面に衝突して減衰しながら伝播すると考えられる。従って、ルーフパネル等に衝突していくにつれて粒子速度が低速になり、次第に吸音材による吸音効果が薄れていってしまう。そこで、ルーフパネル等に衝突することによる粒子速度の減衰の程度を抑制することによって、上述した吸音材による吸音効果を維持することが可能となると考えられる。
【００２６】
前述したように、本実施形態で主として対象としているロードノイズは、搭乗者にとって騒音性の特に高い２５０Ｈｚ付近での空洞共鳴周波数である。一般的に、両者の波長は空洞共鳴周波数では同一であるが、空洞共鳴周波数での両者の位相には半波長のずれがあることが知られている。すなわち、粒子速度が高速となる部分では音圧は低圧となり、粒子速度が低速となる部分では音圧は高圧となる。そこで、音圧が高圧となる部分（すなわち、粒子速度が高速となる部分から半波長ずれた粒子速度が低速となる部分）に音圧の減少を防ぐ工夫を施すことが効果的である。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に係るロードノイズに基づく室内空気の音圧と粒子速度とを考慮した自動車のルーフ構造の外観図である。また、図３は、本実施形態に係る自動車の室内におけるロードノイズに基づく室内空気の粒子速度と音圧との関係を説明するための図である。
【００２８】
図２及び図３に示すように、本実施形態に係るルーフ構造は、空気粒子を減衰させずに反射するための反射板１１と、粒子速度を高速の状態で通過させる吸音材１２とを交互に設置する。すなわち、本実施形態に係るルーフ構造は、反射板１１は、自動車の室内に伝達される２５０Ｈｚ付近の周波数のロードノイズに基づく空気の音圧が高圧となる部分に設置され、吸音材１２は、自動車の室内に伝達される２５０Ｈｚ付近の周波数のロードノイズに基づく空気の粒子速度が高速となる部分に設置されたことを特徴とする。
【００２９】
これにより、自動車の搭乗者が自動車の走行中に感じる特に耳障りな２５０Ｈｚ付近のロードノイズに対応するために、空気の最大粒子速度に対応する最大音圧となる部分に反射材を用いて壁面等との衝突による粒子速度の減衰を防ぐことができ、空気粒子を高速に維持したまま吸音材内を通過させ、最小限の反射材及び吸音材を用いて効果的に当該ロードノイズを吸音することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、ルーフパネル１３には、上記ロードノイズの周波数に基づく空気の音圧を反射する反射板１１が設置されるが、当該反射板１１は、ロードノイズに基づく室内空気の音圧が高圧になる部分に埋め込まれて設置される。これにより、室内空間への凸部を形成しないので、搭乗者に対して圧迫感を与えることがない。
【００３１】
図４は、本発明の一実施形態に係る自動車のルーフ構造の断面を示す図である。尚、図４は、図１の外観図における線ＡＡ’に対応した断面図（端面）である。図４（ａ）に示す自動車のルーフ構造は、ルーフパネル１３内に反射板１１が埋め込まれた構造となっているが、ルーフパネル１３の上面に反射板１１を埋め込むための凹部が設けられており、反射板１１が、当該凹部内に平坦に埋め込まれている。尚、反射板１１は吸音材１２と同様に車両前後のロードノイズに基づく室内空気の粒子の流れに対応するように設置されている。このように反射板１１を設置することで、自動車の走行中も反射板１１を安定して保持することができ、自重や自動車の走行による振動等による落下を防ぐことができる。
【００３２】
図４（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る自動車のルーフ構造の断面を示す別の図である。図４（ｂ）に示す自動車のルーフ構造は、図４（ａ）に示すルーフ構造がルーフパネル１３の上面に反射板１１を埋め込むための凹部が設けられているのに対して、下面に反射板１１を埋め込むための凹部が設けられており、反射板１１が当該凹部に平坦に埋め込まれていることを特徴とする。このように反射板１１を設置することで、空気の音圧を反射板に対して直接に反射させることができるので、空気の粒子速度を高速に維持したまま吸音材内を通過させることができ、より効果的に当該ロードノイズを吸音することができる。
【００３３】
尚、図４（ｂ）のようにルーフパネル１３に埋め込まれた反射板１１は室内側に露出させていてもよい。また、ルーフパネル１３の室内側に凹部を設けて埋め込まずにルーフパネル１３の室内側面に張り付けても良い。さらに、美観の観点から露出した反射板１１に対して厚さの薄いカバー等を用いて覆うようにして搭乗者からは直接見えないようにしてもよい。
【００３４】
図５は、本発明の別の実施形態に係る自動車のルーフ構造を示す図である。尚、図５（ａ）は別の実施形態に係る自動車の別のルーフ構造の外観図、図５（ｂ）は図５（ａ）の外観図における線ＢＢ’に対応した断面図（端面）である。図４に示すように、別の実施形態に係る自動車のルーフ構造は、上方に位置する第１のルーフパネル１４と下方に位置する第２のルーフパネル１５との２層のルーフパネルを備えている。尚、第１のルーフパネル１４と第２のルーフパネル１５とは、ルーフレール等の補強部材１７を用いて固定されている。
【００３５】
そして、第１のルーフパネル１４と第２のルーフパネル１５とで挟まれた部分であって、自動車の室内に伝達される車両の前後方向のロードノイズに基づく室内空気の粒子速度が高速となる部分に通気性を有する前述した吸音材１２が設置されている。
【００３６】
また、第２のルーフパネル１５には、吸音材１２が設置されていない部分に開口部１６が設けられている。尚、吸音材１２の設置場所については、座席に着座した搭乗者からは第２のルーフパネル１５に隠れており、直接視認することができよういような位置に配置することが望ましい。この理由として、ルーフパネルを２層構造として吸音材を搭乗者からは直接視認できないようにしているため見栄えがよくなるからである。また、長期間の使用による空気の流れによって吸音材１２に対して、ごみやほこり等が付着して汚れることが想定され、そのような場合であったも搭乗者からは直接視認することができないので室内の美観を損なわず維持することができる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、第１のルーフパネル１４には、上記ロードノイズの周波数に基づく空気の音圧を反射する反射板１１が設置されるが、当該反射板１１は、ロードノイズに基づく室内空気の音圧が高圧になる部分であって、第１のルーフパネル部１４内に埋め込まれて設置される。尚、当該反射板１１が設置される位置は、第２のルーフパネル１５の開口部１６の部分である。また、この際の反射板１１の大きさは、第１のルーフパネル１４の横幅全体に渡って設置する必要はなく、図５に示すように、第２のルーフパネル１５で隠れて搭乗者からは見えない程度の大きさの吸音材１２に対応した大きさであればよい。
【００３８】
尚、前述のように反射板１１は第１のルーフパネル１４に埋め込まれて配置されているため、搭乗者からは見えないような構造をとっているが、室内側に露出している場合はこの限りでない。
【００３９】
図６は、本発明の別の実施形態に係る自動車のルーフ構造の断面を示す図である。尚、図６は、図５の外観図における線ＢＢ’に対応した断面図（端面）である。図６（ａ）に示す自動車のルーフ構造は、第１のルーフパネル１４内に反射板１１が埋め込まれた構造となっているが、第１のルーフパネル１４の上面に反射板１１を埋め込むための凹部が設けられており、反射板１１が、当該凹部内に平坦に埋め込まれている。尚、反射板１１は吸音材１２と同様に車両前後のロードノイズに基づく室内空気の粒子の流れに対応するように設置されている。このように反射板１１を設置することで、自動車の走行中も反射板１１を安定して保持することができ、自重や自動車の走行による振動等による落下を防ぐことができる。
【００４０】
図６（ｂ）は、本発明の別の実施形態に係る自動車のルーフ構造の断面を示す別の図である。図６（ｂ）に示す自動車のルーフ構造は、図６（ａ）に示すルーフ構造が第１のルーフパネル１４の上面に反射板１１を埋め込むための凹部が設けられているのに対して、下面に反射板１１を埋め込むための凹部が設けられており、反射板１１が当該凹部に平坦に埋め込まれていることを特徴とする。このように反射板１１を設置することで、空気の音圧を反射板に対して直接に反射させることができるので、空気の粒子速度を高速に維持したまま吸音材内を通過させることができ、より効果的に当該ロードノイズを吸音することができる。
【００４１】
このように、本実施形態に係るルーフ構造を備えることにより、自動車の搭乗者が自動車の走行中に感じる耳障りなロードノイズを、自動車のルーフパネル付近において通気性を有する吸音材で吸音する際に、当該ロードノイズの周波数に基づく空気の音圧を反射部で反射させてその減衰を防ぐことにより、当該吸音材内を空気が通り過ぎる際の粒子速度の高速に維持させたまま通過させることができるので、より好適に当該ロードノイズを減少することができる。
【００４２】
また、ロードノイズをルーフパネル部分で好適に減少することができるので、これまでのようにメルシート等の制振材をフロアー部分に大量に貼る必要もない。これにより、制振材による重量増加や貼り付け加工による工程短縮についても期待することができ、コスト的にも優れた遮音方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】自動車の車内における２５０Ｈｚ付近のロードノイズに基づく室内空気の粒子速度分布を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るロードノイズに基づく室内空気の音圧と粒子速度とを考慮した自動車のルーフ構造の外観図である。
【図３】本実施形態に係る自動車の室内におけるロードノイズに基づく室内空気の粒子速度と音圧との関係を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る自動車のルーフ構造の断面を示す図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る自動車のルーフ構造を示す図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る自動車のルーフ構造の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１  反射板
１２  吸音材
１３  ルーフパネル
１４  第１のルーフパネル
１５  第２のルーフパネル
１６  開口部
１７  補強部材
【図１】
2005247267.tif 000003
【図２】
2005247267.tif 000004
【図３】
2005247267.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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