JP2008231956A - 吸音構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】空気通路内を流通する空気中の粉塵による吸音機能の低下を防止した耐久性に優れた吸音構造体を提供する。
【解決手段】空気通路３５を構成する吸気ダクト９と、吸気ダクト９の外面１３に設けられる吸音成形体１５とを備えてなる吸音構造体１００であって、吸音成形体１５は、内部に吸音室２５を有するように全体が一体成形された樹脂製の板状体をなし、吸音成形体１５のダクト外面１３に対向する内壁１９周縁には、吸気ダクト９側へ環状に突出したフランジ部２１が形成され、フランジ部２１がダクト外面１３に気密に接合されていることで、内壁１９、フランジ部２１、及びダクト外面１３で空間部２３が形成され、内壁１９には、空間部２３と吸音室２５とを連通する連通孔３１が複数形成され、ダクト９には、空間部２３と空気通路３５とを連通する単一の貫通孔３７が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸音構造体に関する。

従来、空気通路を構成するダクトに吸音手段を設けることが知られている。

例えば、特許文献１では、自動車エンジンの吸気ダクトの吸音構造が開示されている。それは、ダクト壁の一部を、内周面と外周面を形成する内外の未膨張層とこれらの未膨張層に挟まれ且つ多数の空隙を有する膨張層とを備えた構造にするというものである。さらに、その吸音壁には、吸気ダクトの吸気通路に開口する複数の孔が設けられており、各孔は、膨張層が吸気通路に露出するように、内側の未膨張層を貫通している。そして、このようにダクト壁が構成されることで、前記吸気通路内の音は、前記孔から前記未膨張層へ達して該未膨張層に吸収されるとしている。
ＷＯ２００３／０９１９８７号公報

しかしながら、前記孔は吸気通路に複数開口しているため、一方の孔から吸気（空気）が膨張層に入って他方の孔から流出する。この吸気の流通の際、吸気中の粉塵等が前記孔や膨張層に付着し、吸音機能が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸気（空気）中の粉塵による吸音機能の低下を防止した耐久性に優れた吸音構造体を提供することにある。

請求項１の発明は、空気通路を構成するダクトと、該ダクトの外面に設けられる吸音成形体とを備えてなる吸音構造体であって、前記吸音成形体は、内部に吸音室を有するように全体が一体成形された樹脂性の板状体をなし、前記吸音成形体の前記ダクト外面に対向する内壁周縁には、前記ダクト側へ環状に突出した突出部が形成され、前記突出部が前記ダクト外面に気密に接合されていることで、前記突出部の内側において相対する前記吸音成形体の内壁と前記ダクト外面との間には空間部が形成され、前記吸音成形体の内壁には、前記空間部と前記吸音室とを連通する連通孔が複数形成され、前記ダクトには、前記空間部と前記空気通路とを連通する単一の貫通孔が形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明における前記吸音室は、多孔質層の吸音構造に形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ダクト内を流通する空気の流通音は、貫通孔を通過して空間部に入射し、さらに空間部から、連通孔を通じて吸音室に入射して吸収される。ここで、空間部とダクト内の空気通路とを連通させる貫通孔は一つしかないために、該貫通孔は、空間部と空気通路との間で空気が流通する空気の出入口とはならず、空気通路の音圧の出入口となる。これにより、空気通路を通過する空気は空間部内に流入しないため、該空気中の粉塵等による貫通孔や連通孔の目詰まりが生じたり、吸音室が汚れたりすることがない。この結果、吸音成形体は、前記吸音機能の耐久性が良いものとなる。一方、連通孔は複数設けられていることによって、１つの前記貫通孔を介して前記空間部に作用する音圧が複数の前記連通孔に分散して、該連通孔を介して前記吸音室に作用するため、前記連通孔によって音圧が弱められるとともに、前記吸音室によって音（音圧）をさらに効率良く吸収（減少）することができる。

また、吸音成形体は板状を呈しているため、該吸音成形体を空気流通ダクトの外面に取り付ける上で必要となるスペースが小さくてすみ、吸音構造体の設計の自由度が高くなる。

請求項２の発明によれば、前記吸音室は、多孔質層の吸音構造を有することにより、前記連通孔を介して多孔質層に作用する音圧が該多孔室層によって弱められるため、請求項１の発明に比べて、さらに前記吸音機能を高めることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態における吸気構造体を備えた自動車エンジンの吸気系統１を示す概略図である。

吸気系統１は、エンジン３から吸気上流側へ向かって順に、エンジン３のシリンダに接続された空気通路３３を構成する吸気マニホールド５と、吸気マニホールド５の上流側端部に連結され、エンジン３に向かって流れる吸気の量を調整するスロットルボディ７と、スロットルボディ７の吸い込み口側に接続された空気通路３５を構成する吸気ダクト（吸気管）９と、吸気ダクト９の上流側端部に接続され、大気中から取り込んだ吸気（空気）を浄化するエアクリーナ１１とから構成されている。

本実施形態における吸気構造体１００は、前記吸気ダクト９と、該吸気ダクト９の外面１３に取り付けられた板状の吸音成形体１５とから構成されている。

図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。

吸音成形体１５は、全体が一体成形された板状の樹脂成形体であって、内部に吸音室２５が設けられた板状本体部１７と、該本体部１７におけるダクト外面１３に対向する内壁１９の周縁から吸気ダクト９側へ環状に突出する突出部としてのフランジ部２１とを備えている。吸音成形体１５は、フランジ部２１がダクト外面１３に振動溶着、熱板溶着、高周波溶着、接着材等により気密に接合されることによって、ダクト外面１３に取り付けられており、この状態において、フランジ部２１で包囲される前記内壁１９とダクト外面１３との間には空間部２３が形成されている。すなわち、フランジ部２１は、内壁１９のダクト外面１３よりも該ダクト外面１３側に突出し、該フランジ部２１と内壁１９とで凹部２２が形成されている。そして、凹部２２をダクト外面１３が覆うことにより空間部２３が形成されている。

本体部１７は、後述する成形型３９のキャビティ６１内に射出充填された繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程において、キャビティ６１内における所定範囲の容積を拡大することにより成形されたものである。具体的には、本体部１７は、前記吸音室２５の外郭を形成するスキン層２７と、吸音室２５に設けられた膨張層２９とから構成されている。スキン層２７は、熱可塑性樹脂が金型との接触により冷却されて固化したものであって、その内部に空隙が実質的になく、緻密で、比較的剛性強度が高いソリッド層である。このため、スキン層２７は、入射音波を反射する。そして、スキン層２７は、ダクト外面１３に対向する内壁１９としての内側スキン層２７ａと、膨張層２９の外側に形成された外側スキン層２７ｂと、内側スキン層２７ａ及び外側スキン層２７ｂの両端に連続され、膨張層２９の側方に形成された側方スキン層２７ｃとが一体に形成されている。

一方、膨張層２９は、前記射出成形時にキャビティ容積を拡大させた結果、スキン層２７内側の熱可塑性樹脂が膨張した状態で固化したものであって、その内部に多数の孔を備えている。このため、膨張層２９は、入射音波（音圧）を吸収（減少）する。そして、内壁１９には、空間部２３と吸音室２５とを連通する連通孔３１が複数形成されており、各連通孔３１から膨張層２９が露出している。

また、フランジ部２１は、前記スキン層２７と同様、ソリッド層であり、スキン層２７と一体に成形されている。

また、吸気ダクト９には、空間部２３と空気通路３５とを連通する単一の貫通孔３７が形成されている。

前記構成を有する吸気構造体１００において、吸気ダクト９内の空気通路３５を流通する空気の流通音は、貫通孔３７を通過して空間部２３に入射し、さらに空間部２３から、連通孔３１を通じて吸音室２５に入射して吸収される。ここで、空間部２３と空気通路３５とを連通させる貫通孔３７は一つしかないために、該貫通孔３７は、空間部２３と空気通路３５との間で空気が流通する空気の出入口とはならず、空気通路３５の音圧の出入口となる。これにより、空気通路３５を通過する空気は空間部２３内に流入しないため、該空気中の粉塵等による貫通孔３７や連通孔３１の目詰まりが生じたり、吸音室２５（膨張層２９）が汚れたりすることがない。この結果、吸音成形体１５は、前記吸音機能の耐久性が良いものとなる。一方、連通孔３１は複数設けられていることによって、１つの貫通孔３７を介して空間部２３に作用する音圧が複数の連通孔３１に分散して、該連通孔３１を介して吸音室２５に作用するため、連通孔３１によって音圧が弱められるとともに、吸音室２５によって音圧をさらに効率良く吸収（減少）することができる。

また、吸音成形体１５は板状を呈しているため、該吸音成形体１５を吸気ダクト９の外面に取り付ける上で必要となるスペースが小さくてすみ、吸音構造体１００の設計の自由度が高くなる。

また、吸音室２５を多孔質層である膨張層２９とすることによって、連通孔３１を介して膨張層２９に作用する音圧が該膨張層２９によってさらに弱められる。

次に、吸音成形体１５の成形方法について、図４を用いて説明する。

吸音成形体１５は、図４に示す成形型３９を用いて成形されるものであって、成形型３９は、固定型４１と、可動型４３と、コア４５と、押型４７とを有している。

固定型４１は、基台部４９と、その基台部４９から突出し、前記凹部２２を形成するための突出部５１とから構成されている。可動型４３及びコア４５は、固定型４１に対向して配置されており、可動型４３には、固定型４１側からその反対側に向けて貫通する貫通孔４７が形成され、この貫通孔４７にコア４５が摺動自在に挿入されている。なお、コア４５は、図示しない駆動手段に連結されて、この駆動手段により前記摺動が可能になっている。

そして、図４の（ａ）に示すように、コア４５と可動型４３とが略同間隔でそれぞれ突出部５１と基台部４９とから離隔した状態で、突出部５１の成形面５３と、コア４５の成形面５５と、可動型４３の成形面５７とによって繊維入り熱可塑性樹脂が充填されるキャビティ６１が区画形成される。キャビティ６１は、コア４５と固定型４１との間の範囲Ａ（以下、第１のキャビティ範囲Ａという）と、可動型４３と固定型４１との間の範囲Ｂ（以下、第２のキャビティ範囲Ｂという）とからなり、環状を呈する第２のキャビティ範囲Ｂの内側に第１のキャビティ範囲Ａが配置され、第１のキャビティ範囲Ａの外周部と第２のキャビティ範囲Ｂの内周部とは連続したものとなっている。そして、第１のキャビティ範囲Ａによって前記本体部１７が、第２のキャビティ範囲Ｂによって前記フランジ部２１がそれぞれ形成される。また、固定型４１にはキャビティ６１に通ずる樹脂注入口（図示せず）が形成されており、この樹脂注入口からキャビティ６１内へ繊維入り熱可塑性樹脂が射出充填される。

押型４７は、基台部６３と、基台部６３上に等間隔に配列され、基台部６３から固定型４９方向に相互に並行に延びる複数のピン６５（本実施形態では３本）とにより構成されている。一方、固定型４９には、前記複数のピン６５に対応するように、第１のキャビティ範囲Ａにおけるキャビティ６１に通ずる貫通孔６７が複数形成されており、その複数の貫通孔６７のそれぞれにピン６５が挿入されている。

また、押型４７には、押型４７をキャビティ６１側へ変位させるための図示しない駆動手段が連結されており、その駆動手段によって押型４７がキャビティ６１側に変位することで、図４（ｃ）に示すように、ピン６５の先端面は固定型４１の成形面５３からキャビティ６１内に突出可能となっている。尚、ピン６５の横断面形状は、形成しようとする連通孔３１の形状に合わせて、円形、楕円形、多角形等の任意の形状とすることができる。

次に、図４（ａ）〜（ｃ）に基づいて吸音成形体の成形要領について説明する。

まず、成形型３９が図４（ａ）に示す状態となるように型閉じを行うことにより、成形型３９の内部にキャビティ６１を区画形成する。この状態で、射出機（図示せず）でもって加温溶融された繊維入り熱可塑性樹脂を樹脂注入口からキャビティ６１内に射出充填する。この射出充填により、第１のキャビティ範囲Ａと第２のキャビティ範囲Ｂとに境目なく熱可塑性樹脂が充填される。

その後、充填された繊維入り熱可塑性樹脂が金型によって冷却されて固化する過程で、キャビティ６１内の各成形面５３，５５，５７近傍にソリッド層からなるスキン層２７が生成される。該スキン層２７が生成された時点で、図４（ｂ）に示すように、コア４５を固定型４１から離れる方向に後退移動させ、第１のキャビティ範囲Ａの容積を拡大する。この容積の拡大は、拡大前における第１のキャビティ範囲Ａの容積に対して拡大後の第１のキャビティ範囲Ａの容積が例えば２倍、若しくはそれ以上となるように行う。この際、第１のキャビティ範囲Ａにおいて、既に固化してスキン層２７を形成している外郭部分（（表層部分）は、前記容積拡大による膨張はない。これに対して、スキン層２７を形成している外郭部分よりも内側の部分は粘度の高いゲル状態になっているため、前記容積拡大によりそれまで固定型４１及びコア４５で圧縮されている繊維入り熱可塑性樹脂がコア４５の成形面５５に引っ張られて膨張する。この際、繊維入り熱可塑性樹脂中の繊維も前記圧縮が軽減され弾性的に復元し、この弾性復元力（スプリングバック現象）によっても前記熱可塑性樹脂が膨張する。この結果、第１のキャビティ範囲Ａでは、空隙が実質的になく緻密で硬いソリッドのスキン層２７が成形面５３，５５近傍に形成されると共に、この内部に吸音室２５をなす前記膨張層２９が形成される。

前記コア４５の後退移動時において、可動型４３は移動しないため、第２のキャビティ範囲Ｂの容積は拡大しない。これにより、第２のキャビティ範囲Ｂでは、膨張層は形成されず、その全体にソリッド層が形成されたものとなる。この第２のキャビティ範囲Ｂ内で形成されるソリッド層は、フランジ部２１をなすものであって、第１のキャビティ範囲Ａにおける成形面５３近傍で形成されたスキン層２７の周縁部と一体に形成されるとともに、フランジ部２１が成形面５３近傍のスキン層２７よりも固定型４１側（図４における下側）へ環状に突出して前記凹部２２を形成している。

そして、スキン層２７及び膨張層２９が形成された後に、基台部６３に連結された駆動手段（図示せず）を駆動させることによって、図４（ｃ）に示すように、押型４７を固定型４１に対してコア４５方向に前進変位させてピン６５の先端をキャビティ６１内に挿入する。このピン６５の先端の挿入は成形面５３近傍に形成されたスキン層２７を貫通して膨張層２９に達するまで行う。その後、押型４７に連結された駆動手段を駆動させて押型４７をピン６５の先端が成形面５３と面一になる位置まで引き抜くことにより、凹部２２側のスキン層２７を貫通して膨張層２９に達した連通孔３１を複数形成することができる。

この後、吸音成形体１５を成形型３９から脱型することにより、図２及び３に示した吸音成形体１５を得ることができる。

尚、上記成形要領において、繊維入り熱可塑性樹脂に発泡材を含有させてもよい。そうすることによって、キャビティ６１の膨張倍率を大きくして板厚の厚い吸音成形体１５を形成しようとする場合において、繊維入り熱可塑性樹脂の膨張量が不足しても、発泡材の発泡力（膨張圧）によってその不足した膨張量が補完され、膨張層２９内に空隙を確実に形成することができて好ましい。この場合、発泡材としては、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡材や、二酸化炭素ガス及び窒素ガス等の不活性ガスを用いる物理的発泡材等がある。

また、前記実施形態においては、吸音成形体１５の脱型前に成形型３９内で連通孔３１を設けることとしたが、連通孔３１は脱型後に設けるようにしてもよい。この場合、樹脂成形体に、スキン層２７、フランジ部２１、及び膨張層２９が成形された時点で脱型し、その後、樹脂成形体に連通孔３１を明けて吸音成形体１５を得る。

また、吸音成形体１５の吸音室２５を多孔室層（多数の空隙を有する吸音層）とすることなく、空洞にしてもよい。このようにしても吸音成形体１５は、該空洞内に入射音が共鳴することによって吸音機能を発揮する。この場合、ブロー成型用金型のキャビティ間に樹脂材からなるパリソン内にエアを吹き込みながら、型閉じをして、樹脂成形体を成形した後、ブロー成形用金型から複数のピンをキャビティ内へ突出させて樹脂成形体の内壁に複数の連通孔を設けて、吸音成形体を成形するようにする。この場合も、樹脂成形体の脱型後に複数の連通孔を設けるようにしてもよい。

さらに、吸音成形体１５は、自動車のインストルメントパネルに備えられる空調エアダクトに取り付けることもできる。以下、図５を用いて説明する。

７１は、インストルメントパネル７３の前端下面に車幅方向に延びるように取り付けられた空調エアダクトを示している。該ダクト７１は、インストルメントパネル７３の下部に収容された空調装置（図示せず）と空調エア導入部７５を介して接続されている。この接続により、ダクト７１へは空調装置内で生じた空調エアが空調エア導入部７５を通じて送り込まれるようになっている。また、ダクト７１の上端はフロントウィンドガラス７７に向かって開口する吹出口７９となっており、ダクト７１へ送り込まれた空調エアは、吹出口７９からフロントウィンドガラス７７へ吹き付けられる。

このようにダクト７１は空調エアの空気通路を構成するものであるが、このダクト７１に対して、その下側外面８１に前記実施形態の吸音成形体１５がそのフランジ部２１により接合されているとともに、該接合された状態において、ダクト７１の壁部８３には、ダクト７１の空気通路（空調エア通路）８５と、ダクト８３及び吸音成形体１５の内壁１９によって形成される空間部２３とを連通する貫通孔３７が形成されている。このようにすることで、ダクト７１を通過する空調エアの流通音は、貫通孔３７及び連通孔３１を通じて空間部２３に入射し、さらに連通孔３１を通じて吸音室２５に入射する。この際、前記空調エアの流通音の音圧は、複数の連通孔３１及び膨張層２９により弱められる一方、空気通路８５を通過する空気が空間部２３内に流入しないため、貫通孔３７や連通孔３１の目詰まりや、吸音室２５（膨張層２９）が汚れたりすることがない。

本実施形態における吸気構造体を備えた自動車エンジンの吸気系統を示す概略図である。 図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図２のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 吸音成形体の成形工程を示す成形型の断面図である。 吸音成形体が空調エアダクトに取り付けられた状態を示す断面図である。

符号の説明

９，７１ ダクト、
１３ ダクトの外面、
１５ 吸音成形体、
１９ 内壁、
２１ フランジ部（突出部）、
２３ 空間部、
２５ 吸音室、
２９ 膨張層（多孔質層）、
３１ 連通孔、
３５ 空気通路、
３７ 貫通孔、
１００ 吸音構造体。

Claims (2)

1. 空気通路を構成するダクトと、該ダクトの外面に設けられる吸音成形体とを備えてなる吸音構造体であって、
   前記吸音成形体は、内部に吸音室を有するように全体が一体成形された樹脂製の板状体をなし、
   前記吸音成形体の前記ダクト外面に対向する内壁周縁には、前記ダクト側へ環状に突出した突出部が形成され、
   前記突出部が前記ダクト外面に気密に接合されていることで、前記突出部の内側において相対する前記吸音成形体の内壁と前記ダクト外面との間には空間部が形成され、
   前記吸音成形体の内壁には、前記空間部と前記吸音室とを連通する連通孔が複数形成され、
   前記ダクトには、前記空間部と前記空気通路とを連通する単一の貫通孔が形成されていることを特徴とする吸音構造体。
2. 前記吸音室は、多孔質層の吸音構造に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
   
   
   

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