JP2007008417A

JP2007008417A - パネル構造

Info

Publication number: JP2007008417A
Application number: JP2005195032A
Authority: JP
Inventors: Naoto Hirasaka; 直人平坂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】低周波から高周波まで広い領域で制振・遮音を行うことができ、施工性を良好なパネル構造を提供する。
【解決手段】パネル本体１上に粘弾性層２を介して独立気泡３０を内部に多数有する硬質発泡体からなる拘束層３を取り付けている。この拘束層３は、所望の形状に成形した硬質発泡体を貼り付けるほか、原材を貼り付け後に、加熱により、発泡・硬化させる手法や、原料を粘弾性層２上に吹き付けて、そこで化学反応を起こさせて発泡・硬化させる手法を用いることが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のドアやルーフ等に用いられるパネル構造に関する。

自動車のドアやルーフ等には、内板と外板の間に補強部材を配置することで、所望の強度を確保しつつ軽量化を図ったパネル構造が用いられている。ところで、車両の走行中には、車体にはさまざまなモード、振動数の振動が付与され、その振動によりこのようなパネル構造が共振すると、車室内の空気を振動させ、乗員に不快な騒音として感じられることがある。そこで振動を抑制するパネル構造として例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。この技術では、ドア補強部材を弾性体と取り付け部材を介してドアパネル本体にフローティング支持するものである。
特開平５−２４６２２４号公報

しかしながら、この特許文献１のパネル構造は、部品点数も多く、構造も複雑化するため、施工に手間がかかるという問題点がある。また、この構成は、特に低周波領域を対象としたものであり、低周波から高周波に至る広い領域で制振・遮音を行うことが難しいという問題点がある。

そこで本発明は、低周波から高周波まで広い領域で制振・遮音を行うことができ、施工性を良好なパネル構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るパネル構造は、パネル本体に粘弾性層を介して拘束層が取り付けられたパネル構造において、この拘束層は硬質発泡体であることを特徴とする。

粘弾性層を介して拘束層をパネル本体に取り付けることで、パネル本体に拘束層が剛性を付与し、その変形を抑制する。また、パネル本体へ振動が付与されると、パネル本体と拘束層の間に介在する粘弾性層が剪断変形し、振動エネルギーを吸収する。

この粘弾性層は、接着剤であると、拘束層をパネル本体へ取り付ける際の施工性が向上し、好ましい。一方、硬質発泡体は硬質ウレタンであると、剛性向上効果が得られ、施工性も高く、好ましい。

粘弾性層および拘束層は、パネル本体に対してビード形状となるよう取り付けられていると剛性確保の点で有効であり好ましい。

パネル本体は、車両のドアパネルであって、粘弾性層および拘束層は、車両前後方向に対して所定の方向へ延在するよう配置されているとよい。あるいは、パネル本体が車両のルーフパネルの場合には、粘弾性層および拘束層は、車両前後方向に沿った方向、あるいは、車両幅方向に沿った方向に延在するよう配置されているとよい。このようにすると、粘弾性層および拘束層の延在方向を、車両走行時の水はねや気流方向に沿った方向またはこれらに直交する方向に合致させる。

拘束層は曲折部を有していてもよい。曲折部を有することで多様な形状の拘束層が実現される。

この拘束層は、パネル本体に材料を吹き付けて発泡成形させるものであるとよい。発泡成形の方法としては、パネル本体に原料を吹き付けてパネル上で化学反応を起こさせて発泡を形成する手法のほか、パネル本体に樹脂状の原材を貼り付けた後、パネルごと加熱して発泡成形する手法が採用できる。

本発明によれば、軽量で加工の容易な硬質発泡体を拘束層に用いることで、複雑な形状の拘束層の形成や配置が容易になり、施工性が向上する。この拘束層による剛性付与効果と、粘弾性層の剪断変形による振動エネルギー吸収によって幅広い周波数領域で制振・遮音を行うことができる。

これらの粘弾性層および拘束層の延在方向を車両走行時の水はねや気流方向に沿った方向またはこれらに直交する方向に合致させることで、これらの水はねや気流によって生ずるパネル本体の振動を抑制し、それによる騒音の車室内への侵入を抑制することができる。このとき、拘束層が曲折部を有していると、水はねや気流方向へ沿った拘束層の形成が容易となる。

拘束層をパネル本体上で成形することで、複雑な形状や配置の拘束層を形成するのが容易になり、施工性が向上する。また、形成後貼り付ける場合に比較して、形状の精度を確保することができ、性能のばらつきを少なくすることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明に係るパネル構造の第１の実施形態を示す斜視図である。パネル構造１０は、平板状のパネル本体１上に、粘弾性層２を介して硬質発泡体からなる拘束層３が取り付けられたものである。粘弾性層２は例えば接着剤であり、硬質発泡体は、内部に独立気泡３０を多数有する発泡樹脂であり、例えば、硬質ウレタンを用いることができる。拘束層３と粘弾性層２は、例えば、図示されるようにパネル本体１上に蒲鉾型に延在するように配置され、ビード部を形成している。拘束層３の幅および厚みはいずれも数ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、粘弾性層２は数μｍ〜数十μｍの厚みを有している。

このパネル構造１０の製造方法を次に説明する。平板状のパネル本体１の所定の位置に拘束層３の材料となる樹脂４０を粘弾性層２を用いて貼り付ける。貼り付け後、パネル本体１ごと加熱すると、熱により樹脂４０は、発泡硬化して拘束層３となる。この加熱は、パネル本体１の表面（樹脂４０を取り付けた面の反対面、すなわち、図１、図２における下面）側を塗装後乾燥する場合の乾燥工程を利用して行うことができる。発泡硬化前の樹脂４０は、柔軟で柔らかく、また、薄いため、配置に合わせた加工や貼り付け等の施工が容易である。

このように形成したパネル構造１によれば、拘束層３により、パネル本体１に所望の剛性を付与することができるので、パネル本体１単体の場合に比較して剛性が向上し、その変形を抑制することができる。さらに、パネル本体１に振動が付与された場合には、パネル本体１と拘束層３の間に存在する粘弾性層２が剪断変形することによって振動エネルギーを吸収するので、振動を効果的に減衰させることができ、制振・遮音効果が向上する。付与する剛性は、拘束層３の素材、発泡率、厚み、幅等を変更することにより調整することができる。また、発泡体を拘束層３として用いることで、拘束層３自体も吸音効果を有するため、幅広い周波数領域で遮音効果を達成できる。

ここでは、加熱により発泡させる例を説明したが、別に発泡形成した硬質ウレタン等を加工してパネル本体１に貼りつけてもよい。あるいは、パネル本体１に粘弾性層２を配置し、その上に硬質ウレタンの材料を吹き付けてパネル本体１の粘弾性層２上で化学反応を起こさせて、発熱反応により発泡体を形成する手法を用いてもよい。なお、粘弾性層２についても同様の手法を用いることが可能である。これらの場合には、図３に示されるパネル構造１０ａのように多層構造の拘束層３１、３２を形成することが容易になる。

図４は、本発明に係るパネル構造の他の実施形態を示す斜視図である。このパネル構造１０Ｂでは、パネル本体１上に粘弾性層２を介して、断面が逆Ｔ字型の拘束部材３を配置し、その上に拘束部材３３全体を覆うように発泡体３４を形成することで、拘束層を形成している点が相違する。ここでは、拘束部材３３として硬質ウレタン等の発泡体を用い、発泡体３４としては、吸音ウレタン等を用いると、剛性確保と吸音効果を両立させることができる。

以下、これらのパネル構造の車両への採用例のいくつかを説明する。図５〜図８は、車両５の前部ドアパネル５１に採用した場合を例示している。図では、車両５の側面図において拘束層６０の位置を示しているが、実際には、前部ドアパネル５１の内側に配置されており、外側からは視認できない。ここでは、特に、前輪５０による水はね音の遮音に効果的な配置について説明する。

図５、図６に示される形態では、いずれも前輪５０の下端から前部ドアパネル５１方向に延びる放物線に沿った方向に拘束層６０_１〜６０_３が配置されており、前部ドアパネル５１の前側下端側で拘束層６０_１〜６０_３を接続する拘束層６０_４が設けられている。図５に示される形態では、中央に配置される拘束層６０_２が、前部ドアパネル５１の前側下端から後側上端へ対角線方向へと延びるよう配置されており、拘束層６０_１〜６０_３の拘束層６０_４に接続されている端部と反対側の端部は、他の拘束層６０に接続されていない状態におかれている。これに対して、図６に示される形態では、拘束層６０_１〜６０_３は上から下にいくにしたがって全長が長くなる構成となっており、拘束層６０_１〜６０_３の拘束層６０_４に接続されている端部と反対側の端部は拘束層６０_５によって接続されている点が相違している。いずれの形態においても前輪５０による水はねに沿った方向に拘束層６０_１〜６０_３の延在方向を略一致させることで、水はねによって前部ドアパネル５１に生ずる振動を抑制し、制振・遮音効果を確保している。

図７、図８に示される形態では、拘束層６１_１〜６１_３は、前部ドアパネル５１の前方下端を中心とする同心円の円弧に沿うような方向に配置されている。これは、図５、図６に示される拘束層６０_１〜６０_３に略直交する方向に配置されているのに等しい。つまり、前輪５０による水はねに沿った方向に対して拘束層６０_１〜６０_３の延在方向を直交させている。このようにしても水はねによって前部ドアパネル５１に生ずる振動を抑制し、制振・遮音効果を確保することができる。なお、図７に示される形態では、拘束層６０_１〜６０_３を両端で接続していない構成とする一方、図８に示される形態では、拘束層６０_１〜６０_３は両端がそれぞれ拘束層６０_４、６０_５により接続されている。図８に示されるように、両端を接続することで、剛性を付与する効果は高まるが、施工性やドアパネル内の他の構成要素との配置関係にも影響を及ぼすため、図７に示されるように、両端を接続しない構成のほか、いずれか一方のみを接続する構成等を適宜採用すればよい。特に、拘束層６０を貼り付けて形成する場合（発泡後貼り付ける場合、貼り付け後発泡成形する場合の両方を含む）には、端部が接続されていると、貼り付けの際に一度に施工することができ、施工性が向上する。

図９〜図１２は、車両５のルーフパネル５３に採用した場合を例示している。図９〜図１１では、車両５を上面から見た状態で拘束層６１の位置を図示しているが、実際には、ルーフパネル５３の内側に配置されており、外側から視認できない点は前部ドアパネル５１に配置した拘束層６０の場合と同様である。図９〜図１１においては、特に車両走行時の風切り音の遮音に効果的な拘束層６１の配置例を説明する。

図９、図１０に示される形態では、車両５の前後方向に沿うような形で、略並行に拘束層６１が配置されている。ここで、拘束層６１の間隔は、車両前方側から車両後方側に行くにつれて狭くなる形状、つまり、外側の拘束層６１ほど、車両後方側より前方側で外側に広がっている形状をなしているとよい。これは、ルーフパネル５３上を通過する気流の流れ方向に略沿った方向に拘束層６１の延在方向をできるだけ一致させるためである。これにより、特に風切り音の再付着点における振動を抑制することができる。

図９に示される形態では、全ての拘束層６１の長さを略同一としたが、図１０に示される形態のように車両５の前後方向軸中心に沿って配置される拘束層６１ｃのみをルーフパネル５３の後端付近まで延長してもよい。このようにすると、低周波路面入力こもり音を制振し、改善することが可能となる。また、ルーフパネル５３全体の剛性を強化することができる。

図１１に示される形態では、車両５の左右方向に略沿って拘束層６１が略並行に配置されている。この場合は、ルーフパネル５３上を通過する気流の流れ方向に略直交する方向に拘束層６１の延在方向をできるだけ一致させている。このように拘束層６１を配置しても風切り音の再付着点における振動を抑制することができる。

図１２は、車両の天井部分の断面図である。この実施形態では、ルーフパネル５３に粘弾性層２１を介して硬質発泡体からなる拘束層３５が取り付けられている。ここで、拘束層３５は、ルーフパネル５３を固定するサイドレール５４、５５のうち、内側のサイドレール５４に接着面３５ａを介して接着されている。このため、拘束層３５は、サイドレール５４とルーフパネル５５の接合を補強する役目も果たす。これにより、従来用いられていた金属製（主に鉄製）のルーフリーンフォースメントの代替を果たすことができ、車両全体の軽量化を実現できる。

本発明に係るパネル構造の第１の実施形態を示す斜視図である。図１のパネル構造の製造過程を説明する図である。図１の変形形態を説明する斜視図である。本発明に係るパネル構造の他の実施形態を示す斜視図である。図１のパネル構造の前部ドアパネルへの採用例を示す側面図である。図１のパネル構造の前部ドアパネルへの採用例を示す別の側面図である。図１のパネル構造の前部ドアパネルへの採用例を示すさらに別の側面図である。図１のパネル構造の前部ドアパネルへの採用例を示すさらに別の側面図である。図１のパネル構造のルーフパネルへの採用例を示す上面図である。図１のパネル構造のルーフパネルへの採用例を示す別の上面図である。図１のパネル構造のルーフパネルへの採用例を示すさらに別の上面図である。図１のパネル構造のルーフパネルへの採用例を示す断面図である。

符号の説明

１…パネル本体、２…粘弾性層、３…拘束層、５…車両、１０…パネル構造、２１…粘弾性層、３０…独立気泡、３１、３２、３５…拘束層、３３…拘束部材、３４…発泡体、３５…拘束層、３５ａ…接着面、４０…樹脂、５０…前輪、５１…前部ドアパネル、５３、５５…ルーフパネル、５４…サイドレール、６０、６１…拘束層。

Claims

パネル本体に粘弾性層を介して拘束層が取り付けられたパネル構造において、
前記拘束層は硬質発泡体であることを特徴とするパネル構造。
前記粘弾性層は、接着剤であることを特徴とする請求項１記載のパネル構造。
前記硬質発泡体は硬質ウレタンであることを特徴とする請求項１または２に記載のパネル構造。
前記粘弾性層および前記拘束層は、前記パネル本体に対してビード形状となるよう取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパネル構造。
前記パネル本体は、車両のドアパネルであって、前記粘弾性層および前記拘束層は、車両前後方向に対して所定の方向へ延在するよう配置されていることを特徴とする請求項４記載のパネル構造。
前記パネル本体は、車両のルーフパネルであって、前記粘弾性層および前記拘束層は、車両前後方向に沿った方向に延在するよう配置されていることを特徴とする請求項４記載のパネル構造。
前記パネル本体は、車両のルーフパネルであって、前記粘弾性層および前記拘束層は、車両幅方向に沿った方向に延在するよう配置されていることを特徴とする請求項４記載のパネル構造。
前記拘束層は曲折部を有していることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のパネル構造。
前記拘束層は、パネル本体に材料を吹き付けて発泡成形されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のパネル構造。