JP2004169616A

JP2004169616A - カバー部材及びエンジンアンダーカバー

Info

Publication number: JP2004169616A
Application number: JP2002336164A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Nishimura; 靖彦西村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】軽量で、通気性且つ遮音性に優れたエンジンカバー及びエンジンアンダーカバーの提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、エンジン４を上方から覆うエンジンカバー７０、又は、エンジン４を下方から覆うエンジンアンダーカバー２０に適用される。本発明によるエンジンカバー７０及びエンジンアンダーカバー２０は、エンジンから離間して設けられる吸音材２４、７４のみから構成されることを特徴とする。吸音材２４又は吸音材７４は、低減すべき周波数の音の波長をλとし、ｍを奇数とした場合、鉛直方向でｍ×λ／４の距離だけ地面又はフードパネル８から離間している。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のエンジン周辺に設けられるカバー部材、特にエンジンを上方から覆うエンジンカバー、及び、エンジンを下方から覆うエンジンアンダーカバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンカバーに設けられる従来の吸音構造体として、連続気泡と独立気泡との混成の気泡構造を有するフォーム材に大きさや形状等が異なる複数の貫通孔を形成した吸音構造体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献には、この連続気泡と独立気泡との混成気泡構造を使用した場合には、独立気泡のみを有するフォーム材や連続気泡のみを有する有孔のフォーム材に比して、広い周波数域で高い吸音率を実現できると記載されている。
【０００３】
また、従来から、エンジンルームの放熱のためにエンジンアンダーカバーに通気性を持たせつつ、エンジンルームから車外に放射されるエンジン音の低減のためにエンジンアンダーカバーに高い吸遮音性を持たせようとする種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、かかる従来のエンジンアンダーカバーとして、互いに離間した２枚の板材に多数の貫通孔を設けたエンジンアンダーカバーが知られている（例えば、特許文献２参照。）。この従来のエンジンアンダーカバーによれば、多数の貫通穴によりエンジンルームへの外気の通風を確保しつつ、貫通穴の開口部の空気質量と２枚の板材間の空気層との空気ばね作用により、多数の貫通穴を通過する音波を減衰すること（即ち、エンジンアンダーカバーの遮音性を向上すること）が可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２０６９７６号公報
【特許文献２】
特開２０００−２７２４３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示される吸音構造体は、エンジンカバーの裏面に装着される（即ち、当該吸音構造体が単体でエンジンカバーを構成しない）ものであり、吸音構造体自体がエンジンの放熱に寄与するものでなく、エンジンカバーの放熱性に関して課題を残している（尚、当該吸音構造体に形成される複数の孔は、通気性のためではなく広い周波数域で吸音率を高めるために形成されている。）。
【０００７】
一方、上記特許文献２に開示されるエンジンアンダーカバーでは、複数の貫通孔を介してエンジンルームと車外との通風が実現されるが、これらの複数の貫通孔は、所望の周波数帯域の騒音が低減できるように、その開口面積や開口率が決定されているので、騒音低減のためにエンジンルームの必要な通風性が犠牲になる場合がありうる。また、このエンジンアンダーカバーは、金属製の板材を２枚も使用するため、重量面で問題点を有している。
【０００８】
そこで、本発明は、軽量で、通気性且つ遮音性に優れたカバー部材、特にエンジンカバー及びエンジンアンダーカバーの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載する如く、車両のエンジンの周辺に設けられるカバー部材であって、
吸音材のみから構成され、前記エンジンから離間して設けられることを特徴とする、カバー部材によって達成される。
【００１０】
本発明において、カバー部材は、車両のエンジンの周辺（例えば、エンジンの下方、上方、側方、後方等）に設けられる吸音材のみから構成される。即ち、カバー部材は、基材等の遮音材（又は、反射材）を有しておらず、エンジン音の大部分は、カバー部材で反射することなく透過する。ところで、一般的に、エンジン音から連続的に放出される直接波が、当該直接波の反射波と合成されると、エンジンと反射面との間に定在波が形成される。当該定在波は、前記直接波の周波数によって種々の位置で腹（粒子速度が最大となる位置）となる一方で、反射面では節（粒子速度が最小となる位置）となる。本発明によれば、カバー部材がエンジンから離間しており、且つ、カバー部材が遮音材を有していないので、カバー部材が反射面となることがない。それ故に、本発明によれば、遮音材を有するカバー部材の如く、すべての周波数の音波が粒子速度の最小位置でカバー部材（吸音材）に通過することがないので、遮音材を有するカバー部材に比して効率的な吸音を実現することができる。
【００１１】
尚、本発明において、カバー部材を透過する透過波は、エンジン周辺の構造体（例えば、エンジンルームの上部を隔成するフードパネルや、エンジンルームの後部を隔成するダッシュパネル等）や地上面等の反射面で反射されることになる。
【００１２】
また、カバー部材（吸音材）が、鉛直方向でｍ×λ／４の距離だけフードパネル若しくは地面から離間して配置される（但し、λは低減すべき周波数の音の波長を示し、ｍは奇数である）場合には、カバー部材の位置で粒子速度が最大となる（腹を有する）ため、特定のエンジン騒音を効果的に低減することが可能となる。尚、カバー部材の鉛直方向の離間距離は、特定周波数での集中的な遮音効果を得るべくカバー部材の全領域で一定であってもよく、或いは、広い周波数帯域で遮音効果を得るべくカバー部材の各領域で異なってもよい。
【００１３】
特に、カバー部材が、エンジンを上方から覆うエンジンカバーである場合、上述の定在波を形成する反射波は、比較的滑らかな表面のフードパネルでの反射により生じ、且つ、エンジン上面とフードパネルが近接しているため、エンジン上面からの音の大部分が吸音材を通過することになり、エンジン以外の方向に反射される音は比較的少ない。従って、エンジンから上方に放射される大部分の音は、エンジンカバーにより効率的に吸収され、最終的には完全に吸収されることになる。一方、フードパネルでエンジン以外の方向にエンジン音が反射された場合であっても、車外に直接的に出力されることがないので、車外騒音に直結することはない。逆に、エンジンカバーが遮音材を有していないことは、エンジンカバー自体の振動の防止、通気性、及び軽量化の観点から有利となる。
【００１４】
また、上記目的は、請求項４に記載する如く、車両のエンジンを下方から覆うエンジンアンダーカバーであって、
多数の貫通孔を有する基材と、
前記基材の前記エンジン側の面に設けられた吸音材とを備え、
低減すべき周波数の音の波長をλとし、ｍを奇数とした場合、前記吸音材の地上高がｍ×λ／４であることを特徴とする、エンジンアンダーカバーによって達成される。
【００１５】
本発明において、エンジンルーム内の音が車外に放出されるのを防止するエンジンアンダーカバーは、エンジンルームの通風性及びエンジンアンダーカバーの軽量化の観点から、多数の貫通孔を有する基材を有する。エンジンアンダーカバーの基材には、エンジンルーム側に吸音材が設けられる。従って、エンジンから下方に放射される音は、基材での反射時に吸音材により吸収されるか、若しくは、基材の貫通孔を通過して車外に放出される。本発明によれば、この車外に放出される音が、地上面との反射によりエンジンと地上面との間に定在波を形成することを利用して、粒子速度が最大となる位置にエンジンアンダーカバーを配置することにより、車外騒音を効果的に低減することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるカバー部材のエンジン４との位置関係を取り付け状態で概略的に示す斜視図である。本発明の第１実施例のカバー部材は、エンジン４を下方から覆うエンジンアンダーカバー２０（以下、「アンダーカバー２０」という）として具現化される。
【００１７】
アンダーカバー２０は、一般的に、エンジンルーム１０の下部に取り付けられ、エンジン４のオイルパン等が路上の突起物と直接衝突するのを防止すると共に、エンジンルーム１０から車外に放出される騒音を低減する役割を果たす。アンダーカバー２０は、その取り付け面積が大きいほど遮音効果が高くなるが、通常的には、エンジンルーム１０の通風性の観点からその取り付け範囲が制約を受けることになる。尚、本発明は、特にこのアンダーカバー２０の取り付け範囲を限定するものではなく、アンダーカバー２０の取り付け範囲は、エンジン４の搭載位置、大きさや他の関連部品のレイアウト等に応じて多種多様であってよい。
【００１８】
図２は、吸音性を有する従来の一般的なアンダーカバー２０”の吸音原理を示す図である。従来的なアンダーカバー２０”は、基材２２”と、吸音材２４”とから構成されており、吸音材２４”は、エンジン４（即ち、音源）に対向するように基材２２”上に設けられている。エンジン４が放射する音がアンダーカバー２０”に入射した場合、基材２２”で反射する際に吸音材２４”によりそのエネルギが吸収される。従って、従来的なアンダーカバー２０”では、吸音材２４”の吸音率（入射する音の強さに対する、反射時に失われた音の強さの割合）を向上させることにより、エンジンルーム１０内の音の効果的な低減を図っている。
【００１９】
しかしながら、かかる吸音原理を利用するアンダーカバー２０”では、基材２２”が通気性を有していないので、エンジンルーム１０の放熱を十分に図ることができず、逆に、アンダーカバー２０”（基材２２”）に放熱のための貫通孔を設けると、アンダーカバー２０”の遮音性が大幅に低下するという問題点があった。
【００２０】
これに対して、本発明は、基材２２”に放熱のための貫通孔を設けた場合（究極的には基材２２”を使用しない場合）であっても、アンダーカバー２０の地上高によっては遮音性が低下しないことに着目し、以下で詳説するように、アンダーカバー２０の地上高の最適化を図ることによって、放熱性且つ遮音性に優れたアンダーカバー２０を実現する。
【００２１】
図３は、本発明によるアンダーカバー２０の斜視図である。本発明によるアンダーカバー２０は、同様に、放熱のための貫通孔２６を有した基材２２と、基材２２上に設けられる吸音材２４とから構成される。尚、基材２２の貫通孔２６は、エンジンルーム１０の通風性の向上のために多数設けられてよい。また、吸音材２４は、ポリエステル繊維、グラスウールやロックウール等の無機質繊維、アルミニウム繊維等の金属繊維、ポリスチレン系樹脂やポリエチレン系樹脂等のような合成樹脂発泡体、多孔質材料等から形成されてよい。
【００２２】
図４は、本発明によるアンダーカバー２０の吸音原理を示す図である。エンジン４が放射する音がアンダーカバー２０に入射した場合、基材２２で反射する音は、上述の如く、吸音材２４によりそのエネルギが吸収される。一方、貫通孔２６を通過する入射波は、地上面（一般的には、路面）で反射して反射波としてエンジン４に向かって進行する。このとき、エンジン４と地上面との間には、入射波と反射波の合成により定在波が形成される（尚、図４には、エンジン４の下面の地上面からの高さをＨとしたときの、周波数ｆ＝ｃ／２Ｈの定在波が示されている。）。
【００２３】
本発明によるアンダーカバー２０の地上高ｈ１（ｍｍ）は、ｈ１＝ｍ×λ／４＝ｍ×ｃ／４ｆ（ｍ：正の奇数）に設定される。これにより、粒子速度が最大となる位置（定在波の腹の位置）で音波が吸音材２４を通過することになるので、貫通孔２６を通過する音を最も効率的に減衰させることが可能となる。換言すると、地上面から、低減したい周波数の波長λの１／４の奇数倍だけ離間した面内に吸音材２４を設けることによって、低減したい周波数の音に対するアンダーカバー２０の遮音性を高めることが可能となる。
【００２４】
例えば、１ｋＨｚ周辺の周波数の騒音に対して遮音性を高めたい場合、アンダーカバー２０の地上高ｈ１は、音速をｃ＝３４０×１０^３ｍｍ／ｓとしたとき、ｈ１＝ｍ×ｃ／４ｆ＝ｍ×８５（ｍ：正の奇数）周辺の値に設定される。同様に、１．２ｋＨｚ周辺の周波数の騒音に対して遮音性を高めるために、アンダーカバー２０の地上高ｈ１をｈ１＝ｍ×７０．８（ｍ：正の奇数）周辺の値に設定することも可能である。また、２ｋＨｚ周辺の周波数の騒音に対して、アンダーカバー２０の地上高ｈ１を、ｈ１＝３８２．５（ｍ＝９）、４６７．５（ｍ＝１１）周辺の値に、５００Ｈｚ周辺の周波数の騒音に対して、アンダーカバー２０の地上高ｈ１をｈ１＝４８０（ｍ＝３）周辺の値にそれぞれ設定することも可能である。
【００２５】
また、比較的広い周波数帯域での遮音性を高めるために、アンダーカバー２０の所定の領域毎に種々の地上高ｈ１を設定することも可能である。例えば、先に例示した各周波数（５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、１．２ｋＨｚ、２ｋＨｚ及び３ｋＨｚ）の音をアンダーカバー２０の位置で効率的に減衰させるため、アンダーカバー２０の所定の領域の各地上高ｈ１をｈ１＝４８０、ｈ１＝４２５、ｈ１＝４９６及びｈ１＝４６７．５にそれぞれ設定することも可能である。
【００２６】
このアンダーカバー２０の種々の地上高は、アンダーカバー２０（基材２２）自体に高低差を設けることや、高低差を有する吸音材２４を基材２２上に設けることによって実現されてよい。例えば、図５（Ａ）に示すように、基材２２に形成した種々の凹凸面に貫通孔２６を形成してもよく、或いは、図５（Ｂ）に示すように、貫通孔２６に対応する部分に高さの異なる凸部を有した吸音材２４を設けてもよい。
【００２７】
以上の通り、本発明の第１実施例によれば、エンジンアンダーカバーの基材に多数の貫通孔を形成した場合であっても、当該貫通孔を通過する音を効率的に減衰することができるので、エンジンルームと車外と間の通風性を十分確保しつつ、エンジンアンダーカバーの遮音性を高めることができる。また、基材に多数の貫通孔を形成できることにより、エンジンアンダーカバーの軽量化を図ることができる。
【００２８】
次に説明する本発明の第２実施例のカバー部材は、エンジン４を上方から覆うエンジンカバー７０として具現化される。
【００２９】
エンジンカバー７０は、図１にも示すように、エンジン４とフードパネル８との間に配設され、エンジン４のシリンダーヘッドカバー（図示せず）を上方から覆うように装着される。このエンジンカバー７０は、エンジン４の音を直接吸収すると共に、エンジン４の意匠性を高める役割を果たす。エンジンカバー７０は、エンジン４の近傍に装着されるため、耐熱性及び遮音性が必要されると共に、エンジン４が発する熱を外部に放出するための通気性が必要される。尚、本発明は、特にこのエンジンカバー７０の取り付け領域、形状や大きさ等を限定するものではなく、エンジンカバー７０の形状や大きさ等は、対応するエンジン４に応じて多種多様であってよい。
【００３０】
図６は、本発明によるエンジンカバー７０の吸音原理を示す図である。本発明によるエンジンカバー７０は、通気性及び軽量化の観点から吸音材７４のみから構成される。吸音材７４は、通気性のある低密度の材料から形成されてよく、例えば、ポリエステル繊維、フェルト、グラスウールやロックウール等の無機質繊維、アルミニウム繊維等の金属繊維等から形成されてよい。
【００３１】
本発明によるエンジンカバー７０の吸音原理は、上述した第１実施例のアンダーカバー２０の吸音原理と実質的に同一である。即ち、エンジン４から出力され吸音材７４を通過する入射波は、エンジン４上方に位置するフードパネル８で反射して反射波としてエンジン４に向かって進行する。このとき、エンジン４とフードパネル８との間には、エンジン音の入射波と反射波の合成により定在波が形成される（尚、図６には、エンジン４の上面からフードパネル８の下面の鉛直方向の距離をＨ２とした場合の、周波数ｆ＝ｃ／Ｈ２の定在波が示されている。）。
【００３２】
本発明によるエンジンカバー７０のフードパネル８の下面からの鉛直方向の離間距離ｈ２は、ｈ２＝ｍ×λ／４＝ｍ×ｃ／４ｆ（ｍ：正の奇数）に設定される。従って、粒子速度が最大となる位置（定在波の腹の位置）で音波が吸音材７４を通過することになるので、吸音材７４を通過する音を最も効率的に減衰させることが可能となる。
【００３３】
また、上述のアンダーカバー２０と同様、比較的広い周波数帯域での遮音性を高めるために、エンジンカバー７０の所定の領域毎に種々の離間距離ｈ２を設定することも可能である。尚、エンジンカバー７０の種々の離間距離ｈ２は、エンジンカバー７０（即ち、吸音材２４）に凹凸部を形成することや、エンジンカバー７０の基本面をエンジン４の上面に対して傾斜させること等によって実現されてよい。
【００３４】
以上の通り、本発明の第２実施例によれば、エンジンカバーとしての吸音材により、エンジンカバーを通過するエンジン音を効率的に減衰することができるので、エンジンカバーの遮音性を高めることができる。また、エンジンカバーは吸音材のみにより構成されているので、エンジンカバーの通気性が向上すると共に、エンジンカバーの軽量化を実現することができる。
【００３５】
尚、本実施例においては、上述の第１実施例とは異なり、基材を用いないため、基材による遮音及び基材に反射する際の吸音が実現されていない。これは、フードパネル８が比較的滑らかな表面を有している故に、フードパネル８で反射された音の大部分はエンジン４に向かって進行するので、上述の定在波が形成されやすいこと、及び、定在波を形成しない音波が直接的に車外に出力されるのではないこと（即ち、エンジンルーム１０内から放出される際に他の吸音構造により吸音可能であること）に基づく。即ち、エンジン４から上方に放射される音の大部分が、粒子速度が最大となる位置で効率的に吸収され、また、フードパネル８での反射時にフードパネル８に通常的に設けられるフードサイレンサ（図示せず）によっても吸音されるので、完全な透過型のエンジンカバー７０が実現可能となる。これにより、従来的な樹脂製のエンジンカバーに比して、エンジンカバー自体の振動がなく、通気性が大幅に向上し、更には、重量を大幅に低減することができる。
【００３６】
但し、本実施例において、上述の第１実施例と同様に、複数の貫通孔を有した基材上に吸音材７４を設けてエンジンカバー７０を構成することも勿論可能であり、かかる場合であっても、上述の如くエンジンカバー７０の搭載高さを設定することにより、高い遮音性を実現することができる。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３８】
例えば、上述した実施例は、エンジンの上方及び下方を覆うそれぞれエンジンカバー及びアンダーカバーに関するものであったが、本発明は特にこれに限定されることはなく、エンジンの側方を覆うカバー部材に対しても同様に適用可能である。かかる場合であっても、エンジンの側面（エンジンの背面も同様）とエンジンルームの側壁面との間に定在波が形成されることを利用して、カバー部材とエンジンの側面と間の距離を上述の如く適切に設定することにより、上述した実施例と同様の効果を得ることが可能である。また、本発明は、エンジン周辺に設けられるエンジンカバー及びアンダーカバー等以外にも、車体の床下側方に設けられるフロアカバーにも適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。本発明によれば、基板を有していないカバー部材によりエンジン音を効率的に吸収することができるため、エンジンルームの放熱性を十分に確保しつつ、カバー部材の軽量化と共に高い遮音性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカバー部材の取り付け状態を示す斜視図である。
【図２】従来のアンダーカバーの吸音原理を示す図である。
【図３】本発明によるアンダーカバーの斜視図である。
【図４】本発明によるアンダーカバーの吸音原理を示す図である。
【図５】本発明によるアンダーカバーの代替実施例を示す図である。
【図６】本発明によるエンジンカバーの吸音原理を示す図である。
【符号の説明】
４エンジン
８フードパネル
１０エンジンルーム
２０エンジンアンダーカバー
２２基材
２４吸音材
２６貫通孔
７０エンジンカバー
７４吸音材

Claims

車両のエンジンの周辺に設けられるカバー部材であって、
吸音材のみから構成され、前記エンジンから離間して設けられることを特徴とする、カバー部材。
前記エンジンを上方から覆うエンジンカバー、又は、前記エンジンを下方から覆うエンジンアンダーカバーである、請求項１記載のカバー部材。
前記エンジンとフードパネルとの間に配設され前記エンジンを上方から覆うエンジンカバーとしての請求項１記載のカバー部材において、
低減すべき周波数の音の波長をλとし、ｍを奇数とした場合、前記吸音材が、鉛直方向でｍ×λ／４の距離だけ前記フードパネルから離間していることを特徴とする、カバー部材。
車両のエンジンを下方から覆うエンジンアンダーカバーであって、
多数の貫通孔を有する基材と、
前記基材の前記エンジン側の面に設けられた吸音材とを備え、
低減すべき周波数の音の波長をλとし、ｍを奇数とした場合、前記吸音材の地上高がｍ×λ／４であることを特徴とする、エンジンアンダーカバー。