JP2005001403A

JP2005001403A - 自動車用フロア敷設材

Info

Publication number: JP2005001403A
Application number: JP2003163762A
Authority: JP
Inventors: Masahito Imamura; 優仁今村
Original assignee: HAYASHI GIJUTSU KENKYUSHO KK; Hayashi Gijutsu Kenkyusho KK
Current assignee: HAYASHI GIJUTSU KENKYUSHO KK; Hayashi Gijutsu Kenkyusho KK
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【目的】複雑な形状の自動車の室内空間に対して、フロアの部位ごとに最適解の通気度（流れ抵抗値）のフロア敷設材を敷設して、室内を防音、静粛化する。
【構成】自動車室内に敷設されるフロア敷設材であって、フロアパネル上に、クッション層（１１）、多数の開孔（１２ａ）を有する孔あきシート層（１２）、通気表層（１３）をこの順に積層してなり、孔あきシート層（１２）と通気表層（１３）の積層の流れ抵抗値が１０００Ｎｓｍ^−３未満であり、また、孔あきシート層（１２）の開孔率が、フロア敷設材（１０）を敷設する自動車室内の空間モードに関連づけられて１００〜３０００Ｈｚ帯域の吸音性と遮音性の最適解によって定められていることを特徴とする自動車用フロア敷設材による。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、自動車室内のフロアパネル上に敷設するフロア敷設材に関し、特に１００〜３０００Ｈｚ帯域の吸音性と遮音性を最適に制御できる構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用自動車の構造として、前方にエンジン室をもうけ、後方にはトランク室（荷室）をもうけ、その中間に乗員室をもうける構造が一般的にあり、乗員室には、運転者等が着座する前席（列）や背後に後席（列）をもうけて乗員の着座に供するとともに、各種の敷設材（内装材）で鋼板パネルの表面を覆い室内を装飾している。
自動車室内に敷設する敷設材のうち、フロアパネルを覆って敷設するフロア敷設材としてフロアカーペットやダッシュサイレンサー等があり、繊維質の材料を中心に構成されている。特にフロア敷設材は、フロアパネルが車外騒音（ロードノイズ）の侵入方向になるために、騒音の抑制（遮音、吸音）に優る各種の構造が提案されている。
【０００３】
たとえば、特表２０００−５１９８５３号（ＰＣＴ／ＣＨ９７／００４１２）には、車両において遮音性と吸音性と振動減衰性を最適に組み合わせるのに好適であるような超軽量キットを形成するための（重質層を有していない）多層アセンブリパッケージが提案されている。
この例では、微小ポーラスを有した硬質層、とりわけ開放ポアを有したファイバ層またはファイバ／フォーム複合体層を備え、この硬質層の空気流に対しての総抵抗を所定の範囲におくことによって、遮音性と吸音性がともにすぐれる構成を目指しているものである。
【０００４】
また、特表平５−５０４５２８号（ＰＣＴ／ＣＨ９１／００１３７）には、「自動車の客室側にカーペット層を備えており、前記カーペット層は、カーペットの踏層と、特に多泡性合成物質から成るカーペット下側層とを包含しており、密集体と弾性層から成る遮音システムの密集体として機能する前記カーペット層に対向した少なくとも１つの重い層と、前記密集体と弾性層とから成る遮音システムを備えた自動車の遮音内装材の製造方法において、前記内装材の吸音効果を高める為に、前記カーペット層全体のみならず、前記遮音システムの重い層も通気性のある層構造を呈しており、それにより、前記客室側の音界を前記遮音システムの弾性層へ結合し得ることを特徴とする方法」も開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特表２０００−５１６１７５号（ＰＣＴ／ＣＨ９７／００４１２）
【特許文献２】
特表平５−５０４５２８号（ＰＣＴ／ＣＨ９１／００１３７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術は、ともに、クッション層の上に一定の通気性を維持した質量層（従来例１の実施例では２．４〜２．６７ｋｇ／ｍ^２、従来例２では２．０〜４．０ｋｇ／ｍ^２）を積層することで、フロア敷設材等の遮音性と吸音性をともに改善しようとするものである。
しかしながら、発明者らの研究によれば、自動車の車室が複雑な形状の空間に形成されていることから、同じ自動車のフロアまわりに敷設される敷設材であっても、フロアの前方と後方、平坦部と立壁部では音場特性（空間モード）が異なり、部位ごとに最適の敷設材を敷設した場合のみ、室内を最適に防音、静粛化できることが知られた。
この点、従来技術の特表２０００−５１６１７５号等では、均一な敷設材以上のものは開示れておらず、要求される性能（吸音性、遮音性）をフロア面全体で平均化して、その平均値に対して対処するもので、室内の空間モードとして見た場合に、最適解が得られたとは言えないものである。
本発明はこの課題について検討して、より好ましい構成にいたるものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
課題を解決する本発明の手段は、自動車室内に敷設されるフロア敷設材であって、フロアパネル上に、クッション層、多数の開孔を有する孔あきシート層、通気表層をこの順に積層してなり、前記孔あきシート層と通気表層の積層の流れ抵抗値が１０００Ｎｓｍ^−３未満であることを特徴とする自動車用フロア敷設材による。
【０００８】
本発明では、乗用自動車の乗員室内のフロア部、ダッシュ部等に敷設するに適したもので、特に、車室内の空間モードとの関係からフロア敷設材の中でも前席と後席などの部位ごとに異なる音環境に合わせて、孔あきシート層の開孔率等の因子を定めることで、１００〜３０００Ｈｚ帯域の吸音性、遮音性を任意に制御するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適の実施形態を説明する。
図１は、本発明のフロア敷設材１０であって、フロアパネル（Ｐ）、（Ｐ’：場所によって介在する制振シート）上に、クッション層（１１）、孔あきシート層（１２）、通気表層（１３）をこの順に積層してなるものである。
このうち、孔あきシート層（１２）には、部位ごとに所要の開口率で、複数の開口（１２ａ）が所要の間隔をおいて貫通形成されている。
【００１０】
（材料構成）
クッション層（１１）は、反毛繊維、ポリエステル繊維等の各種繊維フェルトや、ウレタンフォームなど多孔質素材によって厚さ５〜８０ｍｍに形成される。クッション層は敷設材上の触感を向上させ、孔あきシート層（１２）をフロアパネルから間隔をおいて位置させる作用をなすものである。また、吸音、断熱の作用も有する。クッション層（１１）の流れ抵抗値（ＩＳＯ−９０５３Ａ法）は３０００Ｎｓｍ^−３未満であるのが好ましい。
通気表層（１３）は、その表面が意匠層（１３ａ）を兼ねて、繊維系素材で構成することが好ましく、タフテッドカーペット、ニードルパンチカーペット、高密度不織布等の通気性の素材を用いることが適当である。通気表層（１３）の流れ抵抗値（ＩＳＯ−９０５３Ａ法）は、１００〜１０００Ｎｓｍ^−３であることが適し、特には５００Ｎｓｍ^−３未満であることが適する。孔あきシート層（１２）を積層して流れ抵抗を増す方向に制御するため、通気表層（１３）自体の流れ抵抗値は低いほうが制御しやすく好ましい。
【００１１】
孔あきシート層（１２）はオレフィン、ポリエステル、ウレタン、塩ビ等の各樹脂シートからなるのが適し、適宜の間隔で複数の貫通開孔（１２ａ）が形成されているものである。孔あきシート層（１２）の厚みは５ｍｍ以下で、柔軟で敷設材の変形（成形）に追随して（好ましくは１０％以上）延ばされやすいものが適する。好ましい開孔率は０．５〜３０％であり、みかけ面重量は３００〜３０００ｇ／ｍ^２である。
孔あきシート層（１２）に形成される開孔（１２ａ）は、孔径が１．５〜２０ｍｍであり、形状は丸孔に近いものが制御をおこないやすく適する。開孔（１２ａ）の面方向の分布状態は、千鳥状に均一にするか、部分的に不均一にする。
孔あきシート層（１２）の構成として、敷設材の音性能に影響する因子は、厚み（密度）、開孔率、開孔ピッチ、フロアパネルからの間隔（クッション層の厚さできまる）等があるが、このうち最も影響するのは開孔率（面積比率）であることがわかった。すなわち開孔率は流れ抵抗値の制御につながり、通気表層（１３）に２０％以上、５０％未満の範囲で流れ抵抗を付加するものである。
【００１２】
（音場の最適解の決定）
以下に、本発明の敷設材によって、自動車室内の空間モードに関連づけられて１００〜３０００Ｈｚ帯域の吸音性と遮音性の最適解を定める手順例について説明する。
図２には、解析図の一例を示す。
この例ではセダンタイプの乗用車に対して、フロア敷設材によってロードノイズを低減する最適化をおこなうものであり、この場合、基礎となるデータとしては、フロア前席側平坦部（前席着座乗員の足下に相当する部位）と後席側平坦部（後席着座乗員の足下に相当する部位）から、それぞれ前席と後席乗員の耳位置までの、各ポイントでの音圧を測定してどの位置が影響しているか解析している。図において、横軸はフロア近接部から耳位置までの距離、縦軸は各距離の騒音レベルを示す。
【００１３】
図２のようにフロアから放射される音が耳位置までどのような音圧レベルで到達するか確認すると、明らかに前席と後席でモードが異なり、フロア敷設材でも前席側と後席側では異なる対策が必要であると示唆されている。
発明者による種々の自動車での実験の結果から、図２のモードは、セダンタイプ乗用車において、典型的に現われるものであり、対策としては、前席側でフロア敷設材の通気度を高め（流れ抵抗値を下げ）、後席側でフロア敷設材の通気度を低め（流れ抵抗値を上げ）る対策が有効である。
図３は、図２の解析をもとに、種々の開孔率を対策した後の状態を示すものであり、前席側（３−１）については開孔率が２０％（〜３０％）の高め方が最も良好となる。また、後席側（３−２）については開孔率５％（〜１％）の低めのほうが最も良く、前後席で通気度合（流れ抵抗値）を変更することが望ましいことが確認できる。
この範囲の開孔率によって、通気表層にはおよそ２０％以上５０％未満の範囲で流れ抵抗値が付加されるものである。
【００１４】
他の典型的な傾向としては、孔あきシート層の開孔率を自動車室内フロアの立壁部で低く、平坦部で開孔率を（好ましくは１０％以上）高く形成することが適する場合も良好である。この構成にすることにより、平坦部で吸音性がより高められ、立壁部で遮音性がより高められた構成となる。特には乗用自動車は、左右方向中央側に駆動シャフトを通すために、トンネル状に持ち上がった部位があるが、この部位の立壁においては、開孔率を落として遮音性を高める方向にするのが良い場合が多い。
また車両の形式やエンジンの形式によっては、孔あきシート層の開孔率を自動車室内フロアの平坦部で低く、立壁部で開孔率を高く形成することが適する場合もある。
【００１５】
孔あきシート層の開孔率の制御をおこなう方法としては、初期的に孔あきシート層に最適に開孔を形成する方法と、敷設材が絞り成形を受ける場合は、加えて成形工程で孔あきシート層が所定量の延伸をうけることを見込んで、孔径を部分的に大径化したり、孔形状を部分的に偏平化する方法もある。
特には成形において孔あきシート層が延伸されやすいように、孔あきシート層の孔形状が初期的に異形化することが好ましい場合がある。たとえば開孔の周囲にノッチ、スリットを切って、開孔の近傍が引き延ばされやすい状況にすることができる。
フロア敷設材を、敷設位置の自動車フロアパネルに合わせて成形する場合は、通気表層に低融点繊維を含ませ、また孔あきシート層を低融点の熱可塑性樹脂として、予備加熱によりこれら低融点素材を軟化した後、所要形状のプレス成形型によって、プレス成形して形状を付与することができる。この成形にともなって、孔あきシート層は部分的に所定量の延伸を受け、開孔は変形する。
【００１６】
図６は本発明の好ましい適用例を示す他のフロア敷設材（２０）の断面図であり、ボディーパネル（Ｐ）、制振材（Ｐ’）の上に非通気性の嵩上げ材（２１’）を介してクッション層（２１）、孔あきシート層（２２）、通気表層（２３）を配した一例である。このような敷設態様をとった場合でも、吸音性、遮音性を最適に制御することが可能である。また、この例では、通気表層の表面に独立した意匠層（２３ａ）としてのパイル布を積層している。
【００１７】
（実施例）
同じ通気表層と、同じクッション層の間に、開孔率の異なる各種孔あきシート層を配した場合に予想される吸音性能と、遮音性能について、材料特性データと解析プログラムによって計算し、それぞれ、図４、図５に示した。
この実施例（計算例）では、通気表層がタフトカーペット素材（面重量５００ｇ／ｍ^２、流れ抵抗値が３００Ｎｓｍ^−３）からなり、クッション層は合繊フェルト（厚さ２０ｍｍ、密度０．０６ｇ／ｃｍ^３）とし、間に各孔あきシート層（厚さ０．９ｍｍ、面重量８００ｇ／ｍ^２、開孔率が０．５〜３０％）を配した場合について計算している。
【００１８】
（評価結果）
吸音率については、４００Ｈｚ〜の比較的低い周波数から吸音率が高まり、これが高い周波数域まで維持されることが好ましい。
図４において、開孔率が２０％の実施例と、開孔率が３０％の実施例が好ましい傾向がみてとれ、すなわち、吸音率の高まりが周波数１０００Ｈｚ未満でおこって、周波数１０００Ｈｚ以上でも、大きな低下がなくて高い吸音性が維持される傾向である。これに対して開孔率が０．５％の実施例では、吸音率の高まりが周波数４００〜６３０Ｈｚ以上でおこる傾向が強まり、これ以上に開孔率を下げると高周波数域の吸音性に問題が生じることがわかる。
遮音率（透過損失）については、ベースとなるフロアパネル単独での透過損失に、敷設材によって付加される透過損失が大きいほうが好ましく、図５において開孔率が小さい実施例ほど透過損失が大きくなり遮音性にすぐれることが示唆されるが、一方で開孔率が小さくなりすぎると、開孔率０．５％の実施例のように、低〜中周波数の領域に共振によると見られる比較的大きな遮音性の低下域を生じることは、自動車室内の音場に対して深刻な影響を与える可能性が高く、０．５％未満まで開孔率を下げることは避ける必要がある。
【００１９】
【発明の効果】
通気表層、孔あきシート層、クッション層を積層してなり、特には孔あきシート層の開孔率を最適に制御することにより車室内騒音低減に有効なフロア敷設材である。
孔あきシート層の開孔率に加えて、開孔の孔径、開孔のピッチ、孔あきシート層とフロアパネルからの距離を制御することで、より細かに制御された音場環境を形成することもできる。
孔あきシート層に延伸性があるために、複雑な形状の絞り成形を必要とするフロア敷設材にも、適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフロア敷設材の模式断面図を示す。
【図２】前後席のフロアから耳位置までの音圧分布の解析図を示す。
【図３】孔あきシート層の開孔率と騒音レベルの関係図を示す。
【図４】実施例フロア敷設材の吸音率の測定（計算）結果を示す。
【図５】実施例フロア敷設材の透過損失の測定（計算）結果を示す。
【図６】本発明のフロア敷設材の別の適用例を示す。
【符号の説明】
１０フロア敷設材
１１クッション層
１２孔あきシート層
１２ａ開孔
１３通気表層
１３ａ意匠層

Claims

自動車室内に敷設されるフロア敷設材（１０）であって、フロアパネル（Ｐ）上に、クッション層（１１）、多数の開孔（１２ａ）を有する孔あきシート層（１２）、通気表層（１３）をこの順に積層してなり、前記孔あきシート層（１２）と通気表層（１３）の積層の流れ抵抗値が１０００Ｎｓｍ^−３未満であることを特徴とする、自動車用フロア敷設材。
前記孔あきシート層（１２）の寄与により、前記通気表層（１３）に２０％以上、５０％未満の範囲で流れ抵抗値が付加されていることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用フロア敷設材。
前記孔あきシート層（１２）の開孔率が０．５〜３０％、前記開孔（１２ａ）の孔径が１．５〜２０．０ｍｍ、面重量が３００〜３０００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用フロア敷設材。
前記孔あきシート層（１２）の開孔率が、フロア敷設材（１０）を敷設する自動車室内の空間モードに関連づけられて１００〜３０００Ｈｚ帯域の吸音性と遮音性の最適解によって定められていることを特徴とする、請求項１〜３に記載の自動車用フロア敷設材。
前記最適解のために、フロア敷設材（１０）の平坦部で孔あきシート層（１２）の開孔率を相対的に低く、フロア敷設材（１０）の立壁部で孔あきシート層（１２）の開孔率を相対的に高く形成していることを特徴とする、請求項４に記載の自動車用フロア敷設材。
前記最適解のために、自動車室内の後席側平坦部でフロア敷設材（１０）の孔あきシート層（１２）の開孔率を相対的に低く、自動車室内の前席側平坦部でフロア敷設材（１０）の孔あきシート層（１２）の開孔率を相対的に高く形成していることを特徴とする、請求項４に記載の自動車用フロア敷設材。
前記孔あきシート層（１２）の前記開孔（１２ａ）の孔径によって、前記開孔率を制御していることを特徴とする、請求項４に記載の自動車用フロア敷設材。
前記孔あきシート層（１２）の前記開孔（１２ａ）の孔形状の部分的な偏平化によって、前記開孔率を制御していることを特徴とする、請求項４に記載の自動車用フロア敷設材。
前記孔あきシート層（１２）が、フロア敷設材（１０）の成形において延伸されやすいように、前記孔あきシート層（１２）の前記開孔（１２ａ）の孔形状が初期的に異形化されてあることを特徴とする、請求項４に記載の自動車用フロア敷設材。
前記通気表層（１３）の表面が意匠層（１３ａ）として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用フロア敷設材。