JP2005014730A

JP2005014730A - 吸音構造

Info

Publication number: JP2005014730A
Application number: JP2003181504A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Nishimura; 靖彦西村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】本発明は、歩行者保護機能と優れた吸音機能の両立が可能な吸音構造の提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、フードパネルの裏面に沿って配設される底板７４と、底板７４に傾斜して立設される複数の第１群の仕切り板７２ａと、底板７４に略垂直に立設され第１群の仕切り板７２ａに交差する第２群の仕切り板７２ｂとを備えた吸音ユニット１０ａ，ｂを少なくとも２個以上隣接して配置し、一端が開口する複数の空間部７１を吸音材７６により覆う吸音構造において、各吸音ユニット１０ａ，ｂは、第１群の仕切り板７２ａが底板７４に対して略垂直になるような弾性変形状態で、互いに分離可能に結合されており、各吸音ユニットがフードパネルの曲げ変形に伴って互いに分離した際に、第１群の仕切り板７２ａが、底板７４に対して傾斜した状態に弾性的に復帰することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン音等を吸収して騒音を低減する吸音構造に係り、特に、車両のフードパネルに設置するのに好適な吸音構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、略平らな基板と、当該基板と対向する吸音材と、基板と吸音材との間の空気層を複数の格子状のセルに分割する仕切り板とを備えた吸音構造体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この従来の吸音構造体は、吸音材背後の空気層の厚さ（即ち、各セルの深さ）を、吸収すべき音波の波長の１／４倍に設定することによって、吸音材による音波のエネルギの効率的な減衰を図っている。この従来の吸音構造体によれば、セルの深さの約４倍の波長を持つ音の周波数成分の吸音率が向上する。
【０００３】
また、エンジンカバー本体の裏側（エンジン側）からエンジンに向かって突出する無端（連続したリング状）の隔壁を有し、隔壁とエンジンカバー本体とにより相対的に音圧レベルの高い部位（エンジンやデリバリーパイプの表面）を閉塞するようにした遮音構造が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この従来の遮音構造では、隔壁の先端（エンジン側）をエンジン表面に当接させることで、遮音性能を高めることを可能としている。
【０００４】
また、車両のフードパネルのエンジンルーム側の面に取り付けられる遮音材として、種々のサイズ、形状及び素材の粉砕ゴムからなる粉砕ゴム層と、当該粉砕ゴム層を被覆する被覆層とを備えた遮音材が知られている（例えば、特許文献３参照。）。この従来の技術は、前記粉砕ゴム層を用いて種々の周波数レベルの騒音を遮断及び吸収することを目的としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１６１２８２号（第６頁、第１６図）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−２１４７５２号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平８−１２９１０９号（第３頁及び第４貢）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献３に開示される従来の遮音材は、種々の周波数レベルの騒音の遮断及び吸収を可能とすべく、種々のサイズ、形状及び素材の粉砕ゴムからなる粉砕ゴム層を備えるため、コストが高くなり、重量が重くなるという問題点を有する。特に、近年では、車両のフードパネルの軽量化と高剛性化の両立を図るべく、フードインナをアルミにより高い剛性の構造に成形することが行われている。従って、かかるフードパネルに上述の従来の遮音材のような重量のある吸遮音構造体を設けることはフードパネルの軽量化に反することになる。
【０００９】
また、上述の特許文献１に開示される吸音構造体は、比較的軽量に構成できるため、フードパネルの軽量化に対応可能であるが、セル構造である故に圧縮方向の剛性が高く、歩行者保護の観点から、フードパネルに設置するのに理想的な構成とはいえない。即ち、かかる高剛性の吸音構造体をフードパネルとエンジンとの間に介在させると、歩行者（の頭部）との衝突時のフードパネルの変形過程において、吸音構造体の圧壊時に二次的なピーク荷重が発生することになる。
【００１０】
同様に、上述の特許文献２に開示されるように、エンジンカバー本体の裏側に隔壁（リブ）を立設すると、エンジンカバー本体の変形荷重が高くなるため、歩行者（の頭部）がフードパネルに衝突した時、フードパネルの変形過程後期におけるエンジンカバー本体の変形過程において、二次的なピーク荷重が発生することになる。他言すると、エンジンカバー本体の裏側に隔壁を立設すると、エンジンカバーとフードパネルとの間隔（フードパネルの変形のために確保されたスペース）が狭くなり、衝突物がフードパネルに衝突した際に、隔壁がフードパネル等による衝撃吸収の妨げとなるという問題点がある。
【００１１】
そこで、本発明は、フードパネルやエンジンカバーの裏側に設置された場合であっても、歩行者保護機能と優れた吸音機能の両立が可能な吸音構造の提供を目的とする。
【００１２】
【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、車両のフードパネルの裏側に設置される吸音構造であって、
前記吸音構造は、縦方向及び横方向に延在する壁体により複数のセルに区画されたセル構造を有すると共に、フードパネルを介して外部から力が加わった際に、前記壁体が傾斜するように構成されていることを特徴とする、吸音構造により達成される。
【００１３】
本発明において、フードパネルの裏側にはセル構造の吸音構造が設けられるため、フードパネルの剛性が向上する。一方、フードパネルに歩行者の頭部が衝突した際のような、吸音構造にフードパネルを介して外部から力が加わった際に、壁体が傾斜するように構成されているので、壁体が垂直に保持される場合に比して、初期変形後のフードパネルの変形荷重が低減される。また、最終的に吸音構造がエンジン等に衝突した際、壁体が倒れ方向に容易に変形するので、壁体が略垂直に保持される場合に比して、吸音構造の圧壊時の荷重を大幅に低減することができる。このように、本発明によれば、上述のような理想的な荷重特性（加速度曲線）により低ＨＩＣ値を確保できると共に、セル構造による優れた吸音効果を得ることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載する如く、前記縦方向及び横方向に延在する壁体のうちの何れか一方の方向に延在する壁体は、予め傾斜した状態に成形されており、前記吸音構造の設置状態では、該壁体は、前記傾斜が無くなるように引き起こされて弾性変形状態で保持されている場合には、吸音構造にフードパネルを介して外部から力が加わった際に、壁体は傾斜した状態に弾性的に復帰することが可能となる。
【００１５】
また、請求項３に記載する如く、前記吸音構造は、分離可能な複数のユニットから形成されており、該複数のユニットは、互いに傾斜を引き起こし合う態様で最外側の壁体同士で接合されている場合には、通常時には、壁体が垂直に保持され、吸音構造にフードパネルを介して外部から力が加わった際に、複数のユニットが分離することで、壁体の傾斜状態が実現される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明による吸音構造の一実施例を概略的に示す斜視図である。本発明による吸音構造は、２以上の吸音ユニット１０の組み合わせにより構成されている。以下では、２つの吸音ユニット１０ａ，１０ｂの組み合わせにより構成される吸音構造について説明する。
【００１８】
吸音ユニット１０ａ，１０ｂのそれぞれは、一端が開口した筒状の空間部７１（以下、「吸音セル７１」という）を複数有する。複数の吸音セル７１は、例えば碁盤目状に配設され、好ましくは、互いに隣接した態様で縦横に配列される。
【００１９】
これらの複数の吸音セル７１は、略平らな底板７４（図２参照）と、底板７４上に形成される複数の仕切り板７２とによって画成される。これらの複数の仕切り板７２は、互いに平行に第１の方向に延在する第１群の複数の仕切り板７２ａと、互いに平行に第２の方向に延在する第２群の複数の仕切り板７２ｂとから構成される。尚、第１の方向と第２の方向とは互いに略直交する関係であってよい。吸音ユニット１０ａ，１０ｂは、比較的軟質な樹脂若しくはその他の可撓性のある素材により、それぞれ別々に一体成形される。この際、第２群の複数の仕切り板７２ｂは、薄肉で形成され、比較的小さな板厚（例えば、０．３ｍｍ以下）を有していることが好ましい。
【００２０】
図２（Ａ）は、２つの吸音ユニット１０ａ，１０ｂの成形後の状態を示す断面図であり、図２（Ｂ）は、吸音ユニット１０ａ，１０ｂの組み立て状態（即ち、図１の状態）を示す断面図である。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、成形後の第１の吸音ユニット１０ａにおいては、第１群の複数の仕切り板７２ａは、底板７４に対して９０度以外のある角度αをなして傾斜している。また、第２群の複数の仕切り板７２ｂは、底板７４に対して略垂直をなしている（図示せず）。但し、第１群の複数の仕切り板７２ａは、同一方向に傾斜している限り、必ずしも底板７４に対して一定の角度をなしている必要はない。
【００２２】
一方、成形後の第２の吸音ユニット１０ｂにおいては、第１群の複数の仕切り板７２ａは、底板７４に対して９０度以外のある角度βをなして傾斜している。この角度βは、上記角度αに対して異符合である。即ち、第２の吸音ユニット１０ｂの第１群の仕切り板７２ａは、第１の吸音ユニット１０ａの第１群の仕切り板７２ａとは逆方向に傾斜している。尚、角度βは、典型的には、上記角度αと同一の大きさである。但し、第１群の複数の仕切り板７２ａは、同一方向に傾斜している限り、必ずしも底板７４に対して一定の角度をなしている必要はない。第２群の複数の仕切り板７２ｂは、底板７４に対して略垂直をなしている。
【００２３】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、２つの吸音ユニット１０ａ，１０ｂは、互いに側面同士（即ち、最外側の仕切り板７２の外面同士）が接合されることによって一体とされる。この２つの吸音ユニット１０ａ，１０ｂの接合は、接着剤による局所的な点による接着であってよい。この際、吸音ユニット１０ａ，１０ｂの第１群の仕切り板７２ａは、上述の傾斜が共に矯正される方向に（引き起こされる方向に）弾性変形し、例えば第２群の複数の仕切り板７２ｂと同様、底板７４に対して略垂直をなすようになる。従って、この組み立て状態では、吸音ユニット１０ａの第１群の仕切り板７２ａ及び吸音ユニット１０ｂの第１群の仕切り板７２ａは、互いに引き起こし合うような態様で弾性変形した状態で保持されることになる。尚、仕切り板７２（及び底板７４）は、かかる弾性変形が可能なように、その板厚や材料が決定される。以下、組み立てられた状態の吸音ユニット１０ａ，１０ｂを、「吸音構造体１１」という。
【００２４】
本実施例の吸音構造体１１には、吸音材７６が設けられる。吸音材７６は、図１に示すように、各吸音セル７１の開口部を覆うように仕切り板７２の端部に接着等により固定される。吸音材７６は、吸音性を有する材料から形成され、例えば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材料、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、ウレタンやゴム系の軟質な材料、多孔質材料等から形成されてよい。尚、吸音材７６には、後述する吸音ユニット１０ａ，１０ｂの分離を妨げないように、吸音ユニット１０ａ，１０ｂ間の境界部に切り込みやスリットが形成されてよい。或いは、吸音材７６は、吸音ユニット１０ａ，１０ｂ毎に別々に設けられてもよい。
【００２５】
図３は、本実施例の吸音構造体１１の設置状態を示す断面図である。本実施例の吸音構造体１１は、音源（即ち、エンジン）に対して吸音セル７１の開口（吸音材７６が設けられている側）が向くように、フードパネル（エンジンフード）の内面に接着により固定される。この際、吸音構造体１１は、各吸音ユニット１０ａ，１０ｂの外周に設定される結合点にてフードパネルの内面に接着されてよい。当然に、結合点数は、吸音構造体１１の設置領域の大きさ等に依存して決定される。尚、本発明は、吸音構造体１１の設置領域や設置態様（例えば、設置面内での吸音構造体１１の向き）を特定するものではない。例えば、吸音構造体１１は、複数個互いに独立して、フードパネルの略全域に亘って設置されてもよい。
【００２６】
次に、図４を参照して、本発明による吸音構造の吸音原理について説明する。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、図１の吸音構造体１１のＩ−Ｉ断面を示している。
【００２７】
図４（Ａ）を参照するに、波長λの音波が吸音セル７１に略垂直に入射した場合、吸音セル７１内には入射波と反射波との合成により定在波が形成される。一方、波長λの音波が吸音セル７１に斜め方向から入射した場合であっても、図４（Ｂ）に示すように、各仕切り板７２により音波の斜め入射角が制限され、各吸音セル７１内に定在波が形成される。
【００２８】
この定在波は、吸音セル７１内において底板７４から波長λの１／４の奇数倍離れた位置で腹を有しており、当該腹で音波の粒子速度が最大となる。従って、粒子速度が最大となる位置に吸音材７６を設け、最も高い粒子速度を持つ位置で音波を吸音材７６に通過させれば、最も効率的に音波を減衰させることができる。
【００２９】
このため、吸音セル７１の深さＨ（吸音セル７１内の空気層の最大厚み）は、好ましくは、吸収すべき音波の波長λの１／４倍（若しくはその奇数倍）に設定される。例えば、１ｋＨｚ周辺の周波数の騒音に対して吸音性を高めたい場合、吸音セル７１の深さＨは、音速をｃ＝３４０×１０^３ｍｍ／ｓとしたとき、Ｈ＝ｍ×ｃ／４ｆ＝ｍ×８５（ｍ：正の奇数）周辺の値に設定される。
【００３０】
また、吸音セル７１の開口幅Ｄ（図１参照）は、吸音セル７１に入射される音波の周波数を規制するため、吸収すべき周波数帯域の音波の波長λよりも小さく設定される。例えば、吸音セル７１の開口幅Ｄは、４０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内で設定される。但し、吸音セル７１の開口幅Ｄは、各吸音セル７１毎に異なるものであってもよく、また、奥行き方向と横方向で異なるものであってよい。
【００３１】
次に、図５を参照して、歩行者の頭部がフードパネルに衝突した場合を想定して、当該衝突時における本実施例の吸音構造体１１の作用について説明する。
【００３２】
図５（Ａ）に示すように、フードパネルに歩行者の頭部が衝突すると、フードパネルの曲げ変形が生ずる。これに伴って、吸音構造体１１に対しても同様の態様の曲げ変形が生じ、この結果、図５（Ｂ）に示すように、吸音ユニット１０ａ，１０ｂ間の結合部が破断し、吸音構造体１１が吸音ユニット１０ａ，１０ｂへと分解される。尚、このような吸音構造体１１の分離が実現される限り、吸音ユニット１０ａ，１０ｂ間の結合は、上述のような接着剤による接着に限らず、スクリューやクリップ等による結合であってもよい。
【００３３】
吸音構造体１１の分離が生ずると、吸音ユニット１０ａ，１０ｂの相互間に作用する拘束力がなくなるので、吸音ユニット１０ａ，１０ｂは、図５（Ｂ）に示すように、その復元力により元の状態（即ち、図２（Ａ）に示すような第１群の仕切り板７２ａが傾斜する元の状態）に復帰する。即ち、吸音ユニット１０ａの第１群の仕切り板７２ａ及び吸音ユニット１０ｂの第１群の仕切り板７２ａは、互いに離反する方向に傾斜した状態となる。この状態では、各吸音ユニット１０ａ，１０ｂは、フードパネルの変形を実質的に拘束しないので、各吸音ユニット１０ａ，１０ｂが、その後のフードパネルの変形過程において、フードパネルの変形荷重を増大させる要因となることはない。
【００３４】
更にこの状態でフードパネルの曲げ変形が進行すると、吸音ユニット１０ａ，１０ｂは、下方に位置する典型的にはエンジン（若しくはその周辺の補機類又はエネルギ吸収材等）に衝突する。このとき、吸音ユニット１０ａ，１０ｂの第１群の仕切り板７２ａは、上述の如くエンジンの上面に対して傾斜した状態で衝突することになるので、第１群の仕切り板７２ａが倒れ方向に簡単に変形する（図５（Ｃ）参照）。これにより、吸音ユニット１０ａ，１０ｂの変形荷重が低減されると共に、吸音ユニット１０ａ，１０ｂの潰れ残りがなくなり（即ち、略平らになる）、衝撃吸収のために必要なフードパネルの変形ストロークが確保される。尚、第１群の仕切り板７２ａの倒れ変形時に、第２群の仕切り板７２ｂの潰れ（主に、座屈による潰れ）が生ずるが、第２群の仕切り板７２ｂは、上述の如く、薄肉に形成されていると共に、上述のフードパネルの曲げ変形過程で更に薄肉化されるか若しくは破断することになるので、吸音ユニット１０ａ，１０ｂの変形荷重に実質的に影響を及ぼさない。このように、本実施例によれば、フードパネルとエンジンとの間に吸音効果の高いセル構造の吸音構造体１１を設けた場合であっても、低い頭部傷害値（ＨＩＣ）が確保される。
【００３５】
尚、上述の吸音構造体１１の分離の際、若しくは、その後のフードパネルの変形過程において、吸音ユニット１０ａ，１０ｂとフードパネルとの間の結合部も破断し、吸音ユニット１０ａ，１０ｂがフードパネルから離脱する（即ち、下方に落下する）ものであってもよい。かかる場合であっても、最終的に吸音ユニット１０ａ，１０ｂがフードパネルとエンジンとの間に挟まれて変形する際、上述の如く第１群の仕切り板７２ａが倒れ方向に変形し易い故に、吸音ユニット１０ａ，１０ｂの変形荷重が低減される。また、この場合、吸音ユニット１０ａ，１０ｂがフードパネルから離脱するので、フードパネルの変形荷重に対する吸音ユニット１０ａ，１０ｂの影響がより小さくなる。
【００３６】
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。
【００３７】
例えば、上述の実施例において、吸音構造体１１は、必ずしもフードパネルの内面に直接的に設置される必要はなく、フードサイレンサー等の他の部材が介在する状態でフードパネルの内面に設置されてもよく、更には、エンジンカバーの裏面に設置されてもよい。また、上述の実施例は、２つの吸音ユニット１０ａ，１０ｂの組立体としての吸音構造体１１に関するものであったが、３つ以上の吸音ユニットを同様に組み合わせることも当然に可能である。
【００３８】
ここで、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
【００３９】
（付記１）フードパネルの裏面に沿って配設される底板と、該底板に傾斜して立設され互いに略同一方向に延在する複数の第１群の仕切り板と、該底板に略垂直に立設され前記第１群の仕切り板に交差する第２群の仕切り板とを備えた吸音ユニットを少なくとも２個以上隣接して配置し、前記底板及び前記第１群の仕切り板並びに前記第２群の仕切り板によって画成される一端が開口する複数の空間部を吸音材により覆う吸音構造において、
各吸音ユニットは、前記第１群の仕切り板が前記底板に対して略垂直になるような弾性変形状態で、互いに分離可能に結合されており、
各吸音ユニットがフードパネルの曲げ変形に伴って互いに分離した際に、前記第１群の仕切り板が、前記底板に対して傾斜した状態に弾性的に復帰することを特徴とする、吸音構造。
【００４０】
かかる吸音構造において、各吸音ユニットが互いに結合した状態では、第１群の仕切り板が前記底板に対して略垂直になるため、第１群の仕切り板が前記底板に対して斜めに傾斜している場合に比して、フードパネルの剛性が向上する。一方、フードパネルに歩行者の頭部が衝突した際のフードパネルの変形によって、第１群の仕切り板が底板に対して傾斜した状態に弾性的に復元するので、第１群の仕切り板が前記底板に対して略垂直に保持される場合に比して、その後のフードパネルの変形荷重を大幅に低減することができる。また、最終的に吸音構造がエンジン等に衝突した際、第１群の仕切り板が倒れ方向に容易に変形するので、第１群の仕切り板が前記底板に対して略垂直になる場合に比して、吸音構造の圧壊時の荷重を大幅に低減することができる。このように、付記１に記載の構成によれば、上述のような理想的な荷重特性（加速度曲線）により低ＨＩＣ値を確保できると共に、セル構造による優れた吸音効果を得ることができる。
【００４１】
（付記２）前記各吸音ユニットは、フードパネルの曲げ変形に伴ってフードパネルから離脱するように、フードパネルの裏面に結合されている、付記１記載の吸音構造。
【００４２】
付記１に記載の構成によれば、各吸音ユニットがフードパネルの裏面に保持され続ける構成に比して、当該離脱後のフードパネルの変形荷重を低減することができる。
【００４３】
【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、フードパネルに設置された場合であっても、歩行者保護機能と優れた吸音機能の両立が可能な吸音構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による吸音構造の一実施例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、２つの吸音ユニット１０ａ，１０ｂの成形後の状態を示す断面図であり、図２（Ｂ）は、吸音ユニット１０ａ，１０ｂの組み立て状態を示す断面図である。
【図３】本実施例の吸音構造体１１の設置状態を示す断面図である。
【図４】本発明による吸音構造体１１の吸音原理の説明図である。
【図５】歩行者の頭部がフードパネルに衝突した際の本実施例の吸音構造体１１の作用についての説明図である。
【符号の説明】
１０ａ，ｂ吸音ユニット
１１吸音構造体
７１吸音セル
７２仕切り板
７２ａ第１群の複数の仕切り板
７２ｂ第２群の複数の仕切り板
７４底板
７６吸音材

Claims

車両のフードパネルの裏側に設置される吸音構造であって、前記吸音構造は、縦方向及び横方向に延在する壁体により複数のセルに区画されたセル構造を有すると共に、フードパネルを介して外部から力が加わった際に、前記壁体が傾斜するように構成されていることを特徴とする、吸音構造。
前記縦方向及び横方向に延在する壁体のうちの何れか一方の方向に延在する壁体は、予め傾斜した状態に成形されており、前記吸音構造の設置状態では、該壁体は、前記傾斜が無くなるように引き起こされて弾性変形状態で保持されている、請求項１記載の吸音構造。
前記吸音構造は、分離可能な複数のユニットから形成されており、該複数のユニットは、互いに傾斜を引き起こし合う態様で最外側の壁体同士で接合されている、請求項１又は２記載の吸音構造。