JP2009040072A - 吸音構造 - Google Patents

Abstract

【課題】吸音性能を確保しつつ、一方の板材の支持剛性をも確保できる吸音構造を提供する。
【解決手段】
一対の板材２，３のうちの他方の板材３側から一方の板材２に向けて複数の突出部８を突出させて、一方の板材２を受け止める。その一方、一方の板材２を非通気とすると共に、突出部との関係で、一方の板材２の微振動可能として、音が一方の板材２に入力されたときには、一方の板材の微振動により、吸音空間４内の粒子速度を増大し、それを吸音空間４内の吸音材５に吸収させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、吸音構造に関する。

吸音材として、特許文献１に示すように、通気性を有する第１の層と第２の層との間に吸音部を配設し、音を第１の層側から入射することにより、その音の一部を第１の層の振動により吸収し、残り音を、吸音部を通過させ、さらには、第２の層を共振させることより、吸収するものが提案されている。

ところで、吸音材を備えた吸音構造として、対向する一対の板材によりその一対の板材間に吸音空間を形成し、その吸音空間内に吸音材を配置し、一対の板材のうちの一方の板材を、振動可能とされた振動板部材としたものが開発されつつある。このものにおいては、音が一方の板材に入射されると、その一方の板材は振動してその音を吸音空間内に伝播し、その伝播された音は吸音空間内の吸音材に吸音されることになる。このため、このような吸音構造においては、一方の板材の振動を許容するため、一対の板材間に吸音材だけを介在する構成とするのが好ましい。
特開平０５−４６１８０号公報

しかし、そのような構成とした場合、一方の板材（例えば各種内装壁）側から外力を加えれば、その一方の板材は容易に撓むことになり、外力が人により加えられるときには、人は、その撓みに対して違和感を感じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、吸音性能を確保しつつ、一方の板材の支持剛性をも確保できる吸音構造を提供することにある。

前記技術的課題を達成するために本発明（請求項１に係る発明）においては、
対向する一対の板材により該一対の板材間に吸音空間が形成され、該吸音空間内に吸音材が配置され、前記一対の板材のうちの一方の板材が、振動可能とされた振動板部材とされている吸音構造において、
前記一対の板材のうちの他方の板材側から前記一方の板材に向けて複数の突出部が突出され、
前記複数の突出部が、前記一方の板材に対して前記振動として微振動を許容するように設定されている構成としてある。請求項１の好ましい態様としては、請求項２以下の記載の通りとなる。

請求項１の発明によれば、比較的大きな外力が一方の板材に加わったときには、複数の突出部が一方の板材を受け止めることになり、その複数の突出部により一方の板材の支持剛性が確保される。その一方、複数の突出部が設けられる構成とされていても、その各突出部が一方の板材に対して振動として微振動を許容するように設定されていることから、一方の板材（振動板部材）に音が入力されると、その一方の板材に微振動が生じることになり、その微振動を通じて音が吸音空間内に伝播される。そして、その吸音空間内において、粒子速度が増大され、それに基づき吸音空間内の音は吸音材に有効に吸音される。これにより、吸音性能を確保しつつ、一方の板材の支持剛性をも確保できることになる。

請求項２の発明によれば、複数の突出部が、一方の板材に向けて開口する複数の区画空間を形成するように設定され、各区画空間内に吸音材がそれぞれ充填されていることから、吸音空間内において、粒子速度が、各区画空間の絞り効果に基づき一層、増大されることになり、それに基づき、音はさらに効果的に各区画空間内の吸音材に吸収される。このため、一層、吸音性能を高めることができる。

請求項３の発明によれば、複数の突出部は、隣り合うもの同士が互いに間隔をあけつつ前記他方の板材に沿って延ばされ、各区画空間が、複数の突出部における隣り合う突出部間により形成されていると共に、各区画空間の延び形状が、所定の低周波数以上の周波数音が共鳴を起こすように設定されていることから、一方の板材に音が入力されると、各区画空間内において、所定の周波数以上の周波数音に対して共鳴が起き、区画空間の延び方向に延びる所定の定常波が生じることになる。このとき、各区画空間では、入力音波の進行方向が一方向に制御されるため、定常波は、その腹、節が明瞭なものとなり、その際の増大された粒子速度（定常波の腹の部分の速い速度）に基づき音は吸音材に効果的に吸収される。このため、絞り効果の他に、共鳴効果によっても吸音性能を高めることができる。

請求項４の発明によれば、各突出部における先端部よりも基端側が、各突出部の幅方向において、各突出部の先端部よりも薄肉化されていることから、各突出部における先端部よりも基端側において、その幅方向両側における区画空間の体積を増大させることができ、その区画空間に充填する吸音材の充填量を増大させることができる。これにより、各突出部の先端部（先端面）による外力の受け止め面積を維持しつつ、吸音性能を高めることができる。また、各突出部の形状に基づき、各区画空間が、突出部の先端部側において絞られた形状となることから、一度、各区画空間に入った音を出にくくして、各区画空間内での音のエネルギ密度を高めることができ、吸音材の効果を高めることができる。

請求項５の発明によれば、各突出部と一方の板材との間に、弾性部材が介在されていることから、一方の板材の微振動の低下を抑制しつつ、各突出部と一方の板材との間に隙間が形成される場合よりも、粒子速度の共鳴系を崩しにくくして、吸音性能を高めることができる。

請求項６の発明によれば、各突出部に、該各突出部の幅方向両側における区画空間に連通する連通孔がそれぞれ形成され、各連通孔が、該各連通孔の両端を開放端として、所定の周波数以上の周波数音が共鳴を起こすように設定されていることから、その共鳴に基づき生じる定常波における粒子速度の最も速い部分（波の腹の部分）を連通孔の両端開口に位置させることができ、それを、区画空間に配置されて連通孔の両端開口に臨む吸音材に吸収させることができる。このため、各区画空間における絞り効果、共鳴効果に加えて、各突出部における連通孔の共鳴効果をも利用して吸音を図ることができ、吸音性能を格段に高めることができる。

請求項７の発明によれば、区画空間が、各突出部の内部において、該各突出部の突出方向に延びるようにしてそれぞれ形成され、各区画空間の基端側断面が、該区画空間の先端側開口断面よりも小さくされ、各突出部内部の区画空間内に、吸音材として、低・中周波数音吸音特性を有する吸音材が配置されていることから、一方の板材の微振動により吸音空間内の粒子速度が増大されると、その粒子速度の方向は突出部内の区画空間により基端側に向くように案内され、それと共に、区画空間の絞り形状に基づき、粒子速度は一層、増大される。これを、突出部内（区画空間内）の吸音材が吸収することになり、低・中周波数音の吸音特性を向上させることができる。

請求項８の発明によれば、各突出部が非通気部材を用いて形成され、各突出部の外周側に、吸音材として高周波数音用吸音材が配置されていることから、各突出部の基端側が先端側よりも絞られている形状に基づき、その基端側において、高周波数用吸音材の配置量を増大させることができる。しかも、各突出部の形状に基づき、高周波数音が反射されて、それが、再度、各突出部周囲の高周波数音用吸音材に吸収される。このため、高周波数音に対しても、吸音性能を高めることができる。

請求項９の発明によれば、突出部先端が一方の板材に当接され、吸音材が一方の板材から離間されていることから、吸音材により一方の板材の微振動が妨げられることが回避できる一方、各突出部の先端を一方の板材に当接することで、その先端開口内における一方の板材の微振動を区画空間内に音として確実に伝播でき、その音をその区画空間内の吸音材に的確に吸音させることができる。

請求項１０の発明によれば、各突出部が、柱状に形成され、各突出部に該各突出部の側部を貫通する連通孔がそれぞれ形成され、各連通孔が、該各連通孔の両端を開放端として共鳴を起こすように設定され、各突出部における連通孔の両開放端に吸音材が配置されていることから、その共鳴に基づき生じる定常波における粒子速度の最も速い部分（定常波の腹の部分）を連通孔の両端開口に位置させることができ、それを、区画空間に配置されて連通孔の両端開口に臨む吸音材に吸収させることができる。このため、連通孔の共鳴に基づき吸音性能を高めることができる。

請求項１１の発明によれば、各突出部の外周側の空間全体に吸音材が充填されていることから、各突出部が柱状とされて突出部全体が占める体積が少なくされていることに基づき、吸音材の充填量(配置量）を、その少なくされた分だけ増やすことができ、吸音材の充填量の増大に基づき吸音性能を高めることができる。

請求項１２の発明によれば、各突出部が、連通孔の両開放端が平坦面から外部に開口するように形成されていることから、連通孔の両開放端とした共鳴を起き易くすることができる。

請求項１３の発明によれば、吸音材が、吸音空間内に、該吸音空間の厚み方向において略充填状態をもって配置されていることから、本件発明者の知見に基づき、吸音空間への吸音材の充填程度の面から、吸音性能を最大限、引き出すことができる。

請求項１４の発明によれば、振動板部材の振動部が、該振動板部材の振動部以外の部分の剛性よりも低い剛性に設定されていることから、振動板部の微振動を促進して、吸音空間内における低・中周波数音についての粒子速度の増大を図ることができ、吸音材による低・中周波数音の吸音性能を、一層向上させることができる。その一方、本件発明者の知見に基づき、高周波数音の吸音に対して一方の板材の剛性が及ぼす影響が極めて小さいことから、低・中周波数音の吸音のため振動部の剛性を低めたとしても、高周波数音の吸音性能の低下を極力抑えることができる。

請求項１５の発明によれば、一方の板材が、既存の構造物の構成部材である内側部材を利用して形成されていることから、既存の構造物に当該吸音構造を形成するに際して、別途、振動板部材を用意する必要はなくなり、投入部材の節約を図ることができる。

請求項１６の発明によれば、一方の板材が車両のトリムであることから、既存の構造物としての車両に当該吸音構造を形成するに際して、その車両のトリムを有効に利用して、投入部材の節約を図ることができる。

請求項１７の発明によれば、トリムがルーフトリムであることから、ルーフトリムを有効に利用して、投入部材の節約を図ることができる。しかもこの場合、ルーフトリムの広い面積を利用して、吸音材の設置自由度を高めることができるばかりか、吸音材を広範囲に設置できることになり、吸音性能を、より効果的に高めることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係る吸音構造１を示す。吸音構造１は、基本的に、対向する一対の板材２，３により、その一対の板材２，３間に吸音空間４が形成され、その吸音空間４内に吸音材５が配置されている。

前記一対の板材２，３のうち、一方の板材２は、ある程度の硬さを有しつつ、低・中周波音（１００〜８００Ｈｚ）の入力に対して微振動可能とされた非通気の振動板部材とされている。具体的に説明すれば、一方の板材２は、図２に示すように、比較的高い剛性（例えばヤング率：１．４×１０⁵（Ｎ／ｍ²）〜１．９×１０⁵（Ｎ／ｍ²））を示す固定部６と、その固定部６よりも薄肉化された複数の振動部７とを備えている。振動部７は、固定部６の剛性よりもかなり剛性が低くされて比較的高い可撓性を有しており、本実施形態においては、ヤング率が、例えば８．０×１０⁴（Ｎ／ｍ²）〜１．１×１０⁴（Ｎ／ｍ²）に設定されている。これにより、各振動部７は、低・中周波数音の入力に対して微振動(振動速度：〜２．１ｍｍ／ｓ）することになり、それが吸音空間４内に伝播され、吸音空間４内の粒子速度（図３中、動き、方向等を矢印で示す）は、図３に示すように、増大されることになる。
尚、図３においては、粒子速度の状態を理解し易くするため、他方の板材３から後述の突出部８は省かれている。

前記一対の板材２，３のうち、他方の板材３には、図１に示すように、複数の突出部８が一体的に設けられている。この各突出部８は、一方の板材２を支えることを目的としており、その各突出部８の先端面は、外力が作用したときに一方の板材２を的確に受け止めることを考慮して平坦面とされ、その各突出部８先端面の幅方向（図２中、左右方向）長さは、一方の板材２を人が押すことを考慮して、指の長さ程度、具体的には２０ｍｍ程度に設定されている。また、この各突出部８の先端面と一方の板材２（面）との間には、図２に示すように、若干、隙間９（図２においては、存在を明らかにするため誇張して記載）が形成されている。この隙間９は、一方の板材２が微振動することを妨げないようにすることを目的としており、この隙間９は、できるだけ狭い方が好ましい（微振動が許容される限りにおいては、当接状態も含む）。

この各突出部８は、図１に示すように、隣り合うもの同士が互いに間隔をあけつつ他方の板材３に沿って、図１中、Ｙ方向に延ばされており、その隣り合う突出部８は、その両者間に区画空間１０を形成している。この各区画空間１０は、突出部８同様、その延び方向であるＹ方向に延びており、その区画空間１０の断面は、全体（全長）を通じて一定にされている。また、各区画空間１０の延び方向両端は、図示を略す閉塞部材により閉塞されており、各区画空間１０は、一方の板材２に向けてのみ開口されている。このため、各区画空間１０は、絞られた状態となっている。

上記各区画空間１０は、その延び形状が、低・中周波数音以上（１００Hz以上）で共鳴を起こして所定の定常波を生じるように設定されている。具体的には、図４に示すように、反射端（固定端）となる区画空間１０の閉塞端面の幅方向長さをｂ、高さをｈ、全長をＬとし、共鳴を図りたい音の周波数の波長をλとすると、Ｌ＝１／２・λ・ｎとする関係（全長Ｌが半波長の整数倍の場合に共鳴が起こって定常波を生じる関係）があることから、その関係に基づき区画空間１０の全長Ｌが設定されている。より具体的に述べれば、本実施形態においては、共鳴を１００Ｈｚ以上で起こすようにすべく、上記関係式に基づき、Ｌ＝４３ｃｍ前後と設定されている。勿論この態様以外にも、例えば８００Ｈｚ以下の任意の周波数で共鳴させる態様を採ることができ、そのような場合には、Ｌ≧２１ｃｍ（８００Ｈｚで共鳴する長さ）のＬを設定する必要がある。ここで、ｎは定常波の腹の数で、ｎ＝１，２，３・・・・である。また、本実施形態においては、この区画空間１０の幅方向長さｂ及び高さｈについて、共鳴を多方向に生じさせずに「明瞭な共鳴」にする観点から、共鳴を図りたい周波数の波長の１／８倍以下、すなわちｂ≦１／８・λ、ｈ≦１／８・λが設定され、さらには、各区画空間１０の扁平率について、各区画空間１０の延び方向への粒子速度を増大させる観点から、ｈ／Ｌ＜５０％、ｂ／Ｌ＜５０％が設定されている。これにより、各区画空間１０内においては、低・中周波数音以上（１００Hz以上）で共鳴が起こって所定の定常波が生じることになり、これに基づき粒子速度が増大される（媒質である空気が大きく振動）。尚、このような区画空間１０を区画する突出部８の全体積については、吸音材５の吸音性能が関係するが、これについては後述する。

前記吸音材５は、図１，図２に示すように、前記各区画空間１０内において、前記振動部７に面するようにしてそれぞれ配置されている。具体的には、吸音材５は、天然繊維、合成繊維等の繊維を用いて、突出部８の突出長さよりも長い厚みをもった成形体として形成されており、その吸音材５の上部側が各区画空間１０の内壁に接着剤等により保持されている一方、その吸音材５の下面が、区画空間１０から突出して振動部７に臨んでいる。このとき、吸音材５の下面は、薄肉化された振動部７（一方の板材２）から若干、離間されており（振動部７の形成に伴って形成された凹所内に遊嵌状態）、その吸音材５の配置に基づき、一方の板材２が微振動することが妨げられないことになっている。勿論この場合、一方の板材２の微振動に実質的な支障を与えない限り、振動部７に吸音材５の下面を軽く当接させてもよい。

この吸音材５としては、低・中周波数音（１００〜８００Ｈｚ）から高周波数音（１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ）までのいずれの周波数音についても吸音できるものが用いられている。具体的には、この吸音性能を確保すべく、流れ抵抗が、流れ抵抗≧ ３．３×１０⁴、ヤング率が１．２×１０³〜２．０×１０⁴、損失係数が、損失係数≦０．１２とされたものが用いられている。

図５は、上記吸音材(本件吸音材）５の吸音性能を具体的に示したものである。この場合、図５においては、比較例に係る吸音材として、Ａ，Ｂが用いられ、本件吸音材に属する吸音材として、Ｃが用いられた。具体的に図６をもって説明すれば、吸音材Ａは、高周波音用吸音材（現在における高性能品）であり、この吸音材Ａは、流れ抵抗に関しては上記吸音材５の範囲に属するものの、ヤング率及び損失係数については上記吸音材５の範囲から外れている。吸音材Ｂは、低・中周波数音用吸音材（現在における高性能品）であり、この吸音材Ｂは、ヤング率及び損失係数については、吸音材５の範囲に属するものの、流れ抵抗については、吸音材５の範囲から外れている。吸音材Ｃは、吸音材５の範囲に属する具体例であり、その流れ抵抗、ヤング率及び損失係数のいずれもが吸音材５の範囲に属している。この図５の結果によれば、吸音材Ｃは、低・中周波数音帯（１００〜８００Hz)において、吸音材Ｂ（低・中周波数音用吸音材として現在高性能品）よりも吸音率が高くなると共に、高周波数音帯（１ｋHz以上)においても、吸音材Ａ（高周波数音用吸音材として現在高性能品）よりも吸音率が高くなり、全周波数音領域において、吸音材Ｃが、吸音特性に関し、格段に優れている結果を示した。

前記吸音空間４内への前記吸音材５の配置に関しては、吸音空間４に対する吸音材５の充填率（吸音材５の体積／吸音空間４の体積）が考慮されている。低・中周波数の音低減効果代と吸音材５の充填率との関係を、吸音材５を吸音空間４に略均等の厚みをもって配置する前提の下で調べたところ、図７の結果を得た。この図７によれば、音低減効果に関し、充填率が５３％から飽和状態に移行し、充填率が７５％以上では音低減効果代はほぼ一定となった。このため、吸音性能を考慮し、吸音空間４内に対する吸音材５の充填率は５３％以上に設定される一方、吸音空間４内に突出する突出部８の全体積は、吸音空間４（突出部８の全体積を省いた体積）の体積に対して４７％未満に設定されている。尚、充填率１００％は、吸音空間４内にその厚さ方向において吸音材５が圧縮されることなく一杯に充填された状態である。

前記吸音空間４については、粒子速度の水平速度成分の割合を増大させるべく、扁平率が考慮されている。吸音空間４の扁平率が粒子速度の速度成分の方向に与える影響を調べるべく、図８において、左右方向をＸ方向、紙面直交方向をＹ方向、上下方向をＺ方向として、吸音空間４を、Ｙ方向の長さを一定にした状態の下で、Ｚ方向の長さとＸ方向の長さとの比(扁平率）Ｚ／Ｘをもって特定した。そして、扁平率Ｚ／Ｘを変えて、一方の板材２の微振動に基づいて発生する粒子速度のＸ，Ｙ，Ｚ方向の各速度成分Ｖｐ（Ｘ），Ｖｐ（Ｙ），Ｖｐ（Ｚ）の割合について調べたところ、図８に示す結果を得た。この図８に示す結果によれば、扁平率Ｚ／Ｘが５０％以下であれば、Ｚ方向の速度成分がほとんど発生せず、大部分がＸ，Ｙ方向の速度成分Ｖｐ（Ｘ），Ｖｐ（Ｙ）により占められることを示した。このため、吸音空間４については、後述の第１０実施形態を除き、基本的に、扁平率が５０％以下に設定されている。

したがって、このような吸音構造１においては、各突出部８先端面と一方の板材２（面）との間に、図９のＳ部分に示すように、若干、隙間９があけられているにすぎず（図９においても誇張表示）、人が一方の板材２に外力を加えても、各突出部８がその一方の板材２を支えてその撓みを規制することになり、その外力を加えた者が違和感を感じることはなくなる。

また、この吸音構造１においては、高周波数音（１ｋＨｚ以上）の吸音に関しては、高周波数音に対しても吸音能力を有する吸音材５が吸音する一方、低・中周波数音（１００〜８００Ｈｚ）に関しては、一方の板材２の微振動により吸温空間４内に伝播された音を前記吸音材５が吸音することになる。すなわち、各突出部８先端面と一方の板材２（面）との間に隙間９があけられて、一方の板材２が低・中周波数音（１００〜８００Ｈｚ）に基づき微振動可能とされており、外部から一方の板材２に音（低・中周波数音）が入力されると、一方の板材２が微振動することになり、その微振動に基づき音が扁平な吸音空間内４内に伝播され、その吸音空間４内において、粒子速度が一方の板材２に沿って分布する現象が生じる。これにより、吸音空間４内の粒子速度は増大され、それに基づき音（低・中周波数音）は吸音空間４内の吸音材５に吸収される。特に本実施形態においては、各振動部７が、固定部６の剛性に比べて格段に低い剛性、すなわち可撓性を有するようにされて、低・中周波数音に対して微振動し易くなっており、その微振動に基づき吸音空間４内の粒子速度の水平方向成分はさらに増大される。このため、低・中周波数音の吸音効果は、基本的に高いものとなる。

図４２は、吸音構造１における一方の板材２の振動部１２等に関する上記内容を裏付けるべく、低・中周波数音（１００〜８００Ｈｚ（具体的には６０ｋｍ／ｈロードノイズ）)の下で、板材の剛性と吸音効果との関係を調べたものである。この図４２によれば、板材の剛性が低ければ低いほど、低・中周波数音の吸音効果が大きくなることを示し、上記内容が確認された。この場合、各サンプルとしての板材（一方の板材２）の剛性の評価については、図４３に示すように、板材５０の一端部を固定用重り５１により台５２上に固定する一方、その板材５０の他端部を負荷用重り（一定荷重）５３により撓ませ、その撓み変位ｘが大きいものほど剛性が低いと評価した。

これに対して、高周波数音の吸音効果に及ぼす一方の板材２の振動部７の影響をも調べるべく、高周波数音の吸音効果と一方の板材２の剛性との関係を調べた。図４１がその結果を示すものであるが、図４１によれば、高周波数音に関しては、剛性の相違が吸音代に与える影響が小さいことを示した。このため、低・中周波数音に対する吸音効果を高めるために振動部７を設け或いはその剛性を低めても、高周波数音の吸音効果の低下が極めて低く抑えることが確認された。尚、図４１中、「通気性のある板」、「通気性のない板」とは、通気性のある一方の板材２と、通気性のない一方の板材２とを用いて実験したことを示している。

また、この第１実施形態においては、各区画空間１０が一方の板材２側に対して絞り形状とされている。このため、吸音空間４内の粒子速度は、その絞り形状に基づきさらに増大され、それが吸音材５に吸収される。しかもこのとき、各区画空間１０においては、所定の低周波数以上の周波数音が共鳴を起こして、区画空間１０の延び方向に延びる所定の定常波が生じることになり、この点からも、各区画空間１０の延び方向において粒子速度が増大される（媒質である空気が大きく振動）。それが、各区画空間１０に配置される吸音材５に吸収される。このため、絞り効果、共鳴効果等を利用した複合的な結果が得られることになり、吸音性能（特に低・中周波数音の吸音性能）は、一段と高まることになる。

図１０は第２実施形態、図１１は第３実施形態、図１２〜図１４は第４実施形態、図１８は第５実施形態、、図１９は第６実施形態、図２０は第７実施形態、図２１は第８実施形態、図２２，図２３は第９実施形態、図２４，図２５は第１０実施形態、図２６〜図３２は第１１実施形態、図３３〜図３７は第１２実施形態、図３８〜図４０は第１１実施形態を示す。この各実施形態において、前記第１実施形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図１０に示す第２実施形態は、前記第１実施形態の変形例を示す。この第２実施形態においては、各突出部８における先端部８ａよりも基端側（図１０中、上端側）が、該各突出部８の幅方向（図１０中、左右方向）において、該各突出部８の先端部８ａよりも薄肉化されている。これにより、各突出部８における先端部８ａよりも基端側において、その幅方向両側における区画空間１０の体積が、薄肉化した分だけ、増大することになり、これに伴って、その各区画空間１０に充填する吸音材５の充填量が増大されている。このため、各突出部８の先端部（先端面）８ａによる外力の受け止め面積を維持しつつ、吸音材５の充填量増加に基づき吸音性能を高めることができる。尚、この第２実施形態においては、吸音材５の下端面が、一方の板材に微振動に支障を与えないように軽く当接されている。

図１１に示す第３実施形態は、前記第２実施形態の変形例を示す。この第３実施形態においては、各突出部８の先端面と一方の板材２面との間に弾性部材（例えばゴム片）１１が介在されている。この弾性部材１１は、本実施形態においては、突出部８の先端面に取付けられており、弾性部材１１は、突出部８の延び方向（区画空間１０の延び方向）全体に亘って延びている。この弾性部材１１は、その先端が、突出部８の延び方向全長に亘って一方の板材２（面）に圧縮することなく軽く当接した状態となっており、各突出部８の先端面と一方の板材２面との間の隙間９は弾性部材１１により遮蔽され、各区画空間１０は、閉空間とされている。また本実施形態において用いられる弾性部材１１は、上述の内容に加えて、その剛性が、１．２×１０⁵（Ｎ／ｍ²）以下とされており、剛性はかなり低くなっている。このため、この第３実施形態においては、一方の板材２の微振動の低下を抑制しつつ、各突出部８と一方の板材２との間に隙間９が形成される場合よりも粒子速度の共鳴系を崩しにくくして、吸音性能を高めることができる。

図１２〜図１４に示す第４実施形態は、前記第１実施形態の変形例を示す。この第４実施形態においては、各突出部８に、複数の連通孔１２が、その延び方向に間隔をあけて形成されている。各連通孔１２は、各突出部８の幅方向（図１２中、左右方向）両側における区画空間１０を連通しており、その各連通孔１２の両端を開放端として、各連通孔１２は、所定の周波数（例えば１７００Hz以上の周波数音）が共鳴を起こすように設定されている。具体的には、反射端となる連通孔１２の開放端面の幅方向長さをｂ、高さをｈ、全長をＬとし、共鳴を図りたい音の周波数の波長をλとすると、Ｌ＝１／２・λ・ｎなる関係（連通孔１２の全長Ｌが半波長の整数倍の場合に共鳴が起こって定常波を生じる関係）があることから、その関係に基づき連通孔１２の全長Ｌが設定されている。この場合、ｎは、定常波の腹の数で、ｎ＝１，２，３・・・・である。また、連通孔１２の幅方向長さｂ及び高さｈについては、上記共鳴系を崩さないようにすべく、共鳴を図りたい周波数の波長の１／８倍以下、すなわちｂ≦１／８・λ、ｈ≦１／８・λと設定されている。これにより、各連通孔１２内においては、図１４に示すように、共鳴が起こって定常波が生じ、その定常波における粒子速度の最も速い部分（波の腹の部分）を連通孔１２の両開放端（開口）に位置させることができる。これが、連通孔１２の両開放端に臨む吸音材５に入り込むことになり、その粒子速度に基づき音は効果的に吸音材５に吸収される。このため、前述の各区画空間１０における絞り効果、共鳴効果に加えて、各突出部８における連通孔１２の共鳴効果をも利用して吸音を図ることができ、吸音性能を著しく高めることができる。この場合、各区画空間１０における共鳴の周波数と、連通孔１２の両開放端で生じる周波数とが重ならないようにするのが好ましい。

前記吸音構造１は、車両ルーフ部に用いることができる。
車両２１の車体２２内には、図１５に示すように、車室２３が区画されており、その上方には、車室２３を内装すべく、ルーフトリム２Ａが配設されている。このルーフトリム２Ａは、その上方に離間して配置されるルーフパネル３Ａに略沿った状態で配設されており、そのルーフトリム２Ａとルーフパネル３Ａとの間には空間４Ａが形成されている。このような車両２１においては、図１５に示すように、走行中、車体２２に対して、路面の凹凸が車輪２４，サスペンション等を介して振動として入力されると共に、風圧変動が振動として入力され、それらは、そのままルーフトリム２Ａに伝達される。また、路面から車体２２に入力された振動は、車室２３内に音波として伝達され、さらには、隙間音や透過音等も車室２３内に入力されることになり、それら音波(周波数１００〜８００Hz)はルーフトリム２Ａに衝突することになっている。

このため、このような車両２１における音伝達に鑑み、車両２１のルーフ構造に吸音構造１を適用するに当たって、振動板部材（一方の板材２）としてルーフトリム２Ａ、吸音空間４として、ルーフパネルとルーフトリムの間の空間４Ａが利用される。尚、ルーフトリム２Ａを振動板部材として利用するに際しては、前述の構成（固定部６、振動部７を有する構成）が付加される。以下、このことを前提に、具体的に適用例について説明する。

ルーフ構造は、図１６，図１７に示すように、ルーフパネル３Ａの内面側において、幅方向両側に左右一対のルーフレール２５、ルーフパネル３Ａの前側にはフロントヘッダ２６、ルーフパネル３Ａの後側にはリアヘッダ２７が設けられ、フロントヘッダ２６よりも後方側に、一対のルーフレール２５を連結するルーフレイン２８〜３０が間隔をあけて配設されている。図１８（第５実施形態）は、このような構造の下に、第１実施形態に係る吸音構造１を適用した例を示す。この第５実施形態においては、フロントヘッダ２６とリアヘッダ２７との間に複数の突出部８が間隔をあけて順次、配設され、その各突出部８の両端部は、一対のルーフレール２５に連結されている。これにより、隣り合う突出部８間に区画空間１０が形成され、その各区画空間１０内に吸音材５が配置されている。この場合、突出部８としては、他方の板材３を含めて樹脂等により一体成形したもの（成形品）、ルーフパネルに取付け又は形成するものを用いることができ、さらには既存のルーフレイン２８，２９，３０等を適宜、利用することができる。これにより、車体２２からの振動、車室２３内からの音波に基づき、ルーフトリム２Ａが微振動すると、それに基づき音が吸音空間４Ａ内の空気に伝播され、吸音空間４Ａにおいて、粒子速度（水平速度成分も含む）は増大される。しかもこの場合、前記第１実施形態で説明した如く、各区画空間１０による絞り効果及び共鳴効果に基づき、粒子速度は効果的に吸収されることになり、特に低・中周波数音の吸音性能は高まる。勿論、高周波数音については、吸音材５の高い吸音性能に基づき吸音される。この場合、この適用例においては、各区画空間１０の延び長さが等しいから、ほぼ同じ周波数音に対して吸音を発揮でき、また、各突出部８等が一対のルーフレール２５を跨ぐように延びて各区画空間１０の延び方向長さが比較的長く確保されていることから、比較的低い周波数音まで吸音できる。

図１９（第６実施形態）〜図２１（第８実施形態）は、前記第５実施形態同様、車両２１ルーフ部への第１実施形態に係る吸音構造１の適用例を示すものであり、その各構成は、突出部８、区画空間１０、吸音材５の配置を変えただけである。図１９に示す第６実施形態においては、各区画空間１０、吸音材５等を前後方向に延ばすようにしている。これにより、第１実施形態と同様の作用効果を生じるだけでなく、フロントヘッダ２６の湾曲形状、さらには区画空間１０が前後方向にルーフレイン２８〜３０により分断されていることに基づき、区画空間１０として、その延び長さが複数種類からなるものを用意することができ、複数の周波数音の吸音に効果を発揮できる。特にこの場合、ルーフレイン２８と２９との間、２９と３０との間において、区画空間１０の延び方向長さを短くできることから、比較的高い周波数音に対して吸音効果を発揮できる。

図２０に示す第７実施形態においては、突出部８、区画空間１０、吸音材５は、前部、後部領域においては、その各延び方向が前後方向に向くように配置され、前後方向中央部領域においては、その各延び方向が左右方向（図２０中、上下方向）に向くように配置されている。この場合、風騒音等の高周波数音の寄与が高い個所は、突出部８、区画空間１０、吸音材５の各延び長さが短く設定される。

図２１に示す第８実施形態においては、突出部８、区画空間１０、吸音材５は、その延び方向が、前後方向中央を基準として対称的に斜めを向くように配置されている。これにより、突出部８、区画空間１０、吸音材５の各延び長さを複数種類とすることができ、複数の周波数音の吸音に対して効果を発揮できる。しかもこの場合、突出部８、区画空間１０、吸音材５の斜め配置に基づき、区画空間１０の延び方向長さとして比較的長いものを用意できることになり、比較的低い周波数音の吸音に対しても効果を発揮できる。

図２２，図２３に示す第９実施形態は、第４，第５実施形態の変形例を示す。この第９実施形態においては、前述の第５実施形態の構成に加えて、各突出部８等に、共鳴効果を発揮する連通孔１２が形成され、それらが、斜めの状態をもって配列されている。図２２中の矢印は、複数の連通孔１２を通って進む音波の進行状態を示す。この場合、各連通孔１２で共鳴し易くするため、図２３に示すように、連通孔１２の開口縁部にガイド部材１３を設けることが好ましい。尚、勿論、このような連通孔１２に基づく共鳴効果（第４実施形態）を前述の第５〜第８実施形態の構成に適用してもよい。

図２４，図２５は、第１０実施形態に係る吸音構造１を示している。この吸音構造１においては、各突出部８が、一方の板材２に向けた状態で他方の板材３に取付けられており、その形状は、先端側（一方の板材２側）形状が滑らかではあるものの急激に基端側（他方の板材３側）形状よりも拡径されるもの（いわゆるラッパ状）とされ、その先端は一方の板材２（面）に当接されている。この突出部８の内部には区画空間１０が形成されており、その区画空間１０は、突出部８の突出方向に延び、その区画空間１０の断面（内径）は、突出部８の外形形状に対応して、その基端側断面が先端側断面（開口）よりも格段に小さくされている（絞り形状）。この各突出部８内部の区画空間１０内には、本実施形態においては、主として低・中周波数音を吸音すべく、低・中周波数音吸音特性を有する吸音材５Ａが配置されており、その吸音材５Ａは、一方の板材２から離間されている。また、各突出部８は、非通気部材により形成されて、高周波数音を反射させる機能を有するようにされている一方、そのような各突出部８の外周側には、先端部よりも基端側において、高周波数音用吸音材５Ｂが配置されている。上記低・中周波数音用吸音材、高周波数音用吸音材５Ａ，５Ｂとしては、例えば図２５に示すものを用いられる。

このような吸音構造１においては、音が一方の板材２に入力されて、一方の板材２が微振動すると、その微振動は、吸音空間４内の空気粒子に伝達され、粒子速度が発生、増大する。この空気粒子は、突出部８内の区画空間１０内壁により基端側に向くように案内され、そこでの絞り形状に基づき、その粒子速度は一層、増大される。このような状態の音を突出部８内（区画空間１０内）の吸音材５Ａが吸収することになり、低・中周波数音の吸音効果が高められる。このとき、吸音材５Ａが一方の板材２から離間されて、その吸音材５が一方の板材２の微振動を妨げない一方、各突出部８の先端部８ａが一方の板材２に当接されて、その先端開口内に臨む微振動を区画空間１０内に音として効率良く伝播することから、上述の低・中周波数音の吸音効果は確実なものとなる。

一方、高周波数音については、他方の板材３側から入力されることを考慮して、各突出部８の外周側に高周波数音用吸音材５が配置されており、このとき、各突出部８の基端側が先端側よりも絞られている形状に基づき、他方の板材３側に臨む高周波数音用吸音材５の配置量は増大されている。このため、高周波数音が、直接、高周波数音用吸音材５に入り込む確率を高めて、高周波数音の吸音性能を高めることができる。また、高周波数音が高周波数音用吸音材５に入り込んで吸音材５を通過した後においても、非通気部材からなる突出部８の形状に基づき、高周波数音が反射され、それを、再度、各突出部８周囲の高周波数用吸音材５が吸収することになる（図２４中、高周波数音用吸音材５Ｂ内の矢印参照）。

図２６〜図３２に示す第１１実施形態は、前記第１０実施形態の変形例を示す。この第１１実施形態においては、第１０実施形態に係る複数の突出部８を集合させてユニット１４が形成されている。このユニット１４は、各突出部８の基部が他方の板材３に取付けられ、その各突出部８の先端部は、隣り合うもの同士が一体化されて、ユニット１４の先端側開口端面として機能することになっている。このユニット１４の先端側開口端面としては、各突出部８の先端開口を、三角形としたもの（図２７，図２８参照）、四角形としたもの（図２９，図３０参照）、六角形したもの（（図３１，図３２参照）等が用いられる。また、各突出部８内(区画空間１０内）には、低・中周波数音用吸音材５Ａが配置され、隣り合う突出部８間には高周波数音用吸音材５Ｂが配置されている。この吸音構造１は、基本的に、前記第１０実施形態と同じであるが、特に、エンジンアンダーフロア、フロアマット、トップシーリング（ルーフトリム）、ダッシュインシュレーター、トランクマット等に適用するのが好ましい。

図３３〜図３７に示す第１２実施形態は、前記第４実施形態の変形例を示す。この第１２実施形態においては、各突出部８が柱状に形成され、その各突出部８に連通孔１２がそれぞれ形成されている。連通孔１２は、その連通孔１２の両端を開放端として、共鳴を起こすように設定されており、その共鳴を起こすための連通孔１２の寸法については、第４実施形態の場合と同様になっている。また、各突出部８の外周側の全体空間には、吸音材５が充填されており（図３３では図示略）、その吸音材５は、各突出部８における連通孔１２の両開放端に臨むことになっている。

これにより、各連通孔１２内においては、共鳴が起こって定常波が生じ、その定常波における粒子速度の最も速い部分（波の腹の部分）を連通孔１２の両端開口に位置させることができる。このような状態の音が連通孔１２の両端開口に臨む吸音材５に入り込み、その際の粒子速度（振動エネルギ）は効果的に吸音材５に吸収される。この場合、突出部８の周面が円柱状のように曲面とされているときには、図３４〜図３５に示すように、突出部８の連通孔１２の開口周縁部にガイド部１５を設け、連通孔１２の両開放端（開口）が平坦面から外部に開口するようにすることが好ましい。共鳴が崩れにくくするためである。

この場合、連通孔１２の中で共鳴を生じさせるためには、音波が連通孔２内に伝わり易くすべく、連通孔１２の軸心延び方向（一方の板材２に沿う方向）に対応して、吸音空間４内の粒子速度を一方の板材２に沿うようにすることが好ましい。このため、前述の吸音空間４の扁平率を一定以下としたり、一方の板材２に振動部７を設ける等して、粒子速度の水平速度成分を増大したりすることが好ましい。

また、この第１２実施形態においては、前記第１実施形態に係る吸音構造１の場合に比して、突出部８全体の体積を格段に少なくすることができ、その残りの広い空間に吸音材５を充填することができる。このため、吸音材５の充填量（配置量）を増やして、その増えた吸音材５に基づき吸音性能を高めることができる。したがって、この実施形態において用いる吸音材５としては、低・中周波数音から高周波数音にまで効用のあるもの（例えば第１実施形態で示したもの）が好ましい。

図３８〜図４０に示す第１３実施形態は、前記第１２実施形態の適用例を示すもので、前記第５実施形態等と同様、車両２１のルーフ構造に当該吸音構造１が適用されている。このため、この第１３実施形態において、第５実施形態等と同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

この第１３実施形態においては、フロントヘッダ２６、リアヘッダ２７、一対のルーフレール２５で囲まれる領域において、ルーフパネル３Ａ側から複数の突出部８が突出されている。この複数の突出部８は、図３８に示すように、方々にまばらに配置されており、その各突出部８の外周側の全空間には、吸音材５が配置されている。これにより、このような吸音構造１を適用した車両２１においても、前述の第１２実施形態同様、各突出部８における連通孔１２内の共鳴効果（図３９，図４０参照）、吸音材５の充填量（配置量）増大に基づき、吸音性能を高めることができる。

当該吸音構造１の適用については、車両２１においては、ルーフ部以外にも、サイドドア、フロアアンダカバー部分、エンジンルームの下方部分、トランクサイドルーム、トランクフロア等に適用することができ、車両２１以外についても、建物の壁面構造、高速道路の側壁構造等に適用できる。このとき、振動板部材（一方の板材２）を構成する部材は、吸音空間４を形成する他方の部材に対して内側配置となる。

第１実施形態に係る吸音構造１を説明する説明図。 一方の板材（振動板部材）における固定部、振動部を説明する図。 一方の板材の微振動に基づき、吸音空間内において粒子速度が増大されることを説明する説明図。 区画空間における共鳴を説明する説明図。 吸音材の吸音性能を示す図。 図５において用いた吸音材の物性値を示す図。 音低減効果代と吸音空間への吸音材の充填率との関係を示す図。 吸音空間の扁平率と粒子速度の各速度成分の割合との関係を示す図。 第１実施形態に係る吸音構造における作用を説明する説明図。 第２実施形態に係る吸音構造を示す説明図。 第３実施形態に係る吸音構造を示す説明図。 第４実施形態に係る吸音構造を示す説明図。 図１２のＸ１３−Ｘ１３線拡大断面図。 図１２の縦断面図。 車両における音伝達を説明する説明図。 ルーフ構造を側方側から見た図。 ルーフ構造を内面側から見た図。 第５実施形態を示す図。 第６実施形態を示す図。 第７実施形態を示す図。 第８実施形態を示す図。 第９実施形態を示す図。 連通孔両端における好ましい構成を説明する説明図。 第１０実施形態を説明する説明図。 第１０実施形態に用いられる吸音材の具体例を示す図。 第１１実施形態を説明する説明図。 第１１実施形態におけるユニットの先端側開口形状例を模式的に示す図。 第１１実施形態におけるユニットの先端側開口形状例を模式的に示す図。 第１１実施形態におけるユニットの先端側開口形状例を模式的に示す図。 第１１実施形態におけるユニットの先端側開口形状例を模式的に示す図。 第１１実施形態におけるユニットの先端側開口形状例を模式的に示す図。 第１１実施形態におけるユニットの先端側開口形状例を模式的に示す図。 第１２実施形態を説明する説明図。 第１２実施形態に係る突出部の正面図。 図３４の右側面図。 図３４の平面図。 図３４のＸ３７−Ｘ３７拡大線断面図。 第１３実施形態を説明する説明図。 図３８のＸ３９−Ｘ３９拡大線断面図。 図３８のＸ４０−Ｘ４０拡大線断面図。 高周波数音の吸音効果に対して剛性が及ぼす影響を示す図。 低・中周波数音の吸音効果に対して剛性が及ぼす影響を示す図。 図４２において用いたサンプルとしての板材の剛性評価方法を説明する説明図。

符号の説明

１ 吸音構造
２ 一方の板材
２Ａ ルーフトリム
３ 他方の板材
４ 吸音空間
５ 吸音材
５Ａ 低・中周波数音用吸音材
５Ｂ 高周波数音用吸音材
７ 振動部
８ 突出部
１０ 区画空間
１２ 連通孔
１３ ガイド部材
１５ ガイド部

Claims (17)

1. 対向する一対の板材により該一対の板材間に吸音空間が形成され、該吸音空間内に吸音材が配置され、前記一対の板材のうちの一方の板材が、振動可能とされた振動板部材とされている吸音構造において、
   前記一対の板材のうちの他方の板材側から前記一方の板材に向けて複数の突出部が突出され、
   前記複数の突出部が、前記一方の板材に対して前記振動として微振動を許容するように設定されている、
   ことを特徴とする吸音構造。
2. 請求項１において、
   前記複数の突出部が、前記一方の板材に向けて開口する複数の区画空間を形成するように設定され、
   前記各区画空間内に、前記吸音材がそれぞれ充填されている、
   ことを特徴とする吸音構造。
3. 請求項２において、
   前記複数の突出部は、隣り合うもの同士が互いに間隔をあけつつ前記他方の板材に沿って延ばされ、
   前記各区画空間が、前記複数の突出部における隣り合う突出部間により形成されていると共に、該各区画空間の延び形状が、所定の周波数以上の周波数音が共鳴を起こすように設定されている、
   ことを特徴とする吸音構造。
4. 請求項３において、
   前記各突出部における先端部よりも基端側が、該各突出部の幅方向において、該各突出部の先端部よりも薄肉化されている、
   ことを特徴とする吸音構造。
5. 請求項３において、
   前記各突出部と前記一方の板材との間に、弾性部材が介在されている、
   ことを特徴とする吸音構造。
6. 請求項３において、
   前記各突出部に、該各突出部の幅方向両側における区画空間に連通する連通孔がそれぞれ形成され、
   前記各連通孔が、該各連通孔の両端を開放端として、所定の周波数以上の周波数音が共鳴を起こすように設定されている、
   ことを特徴とする吸音構造。
7. 請求項２において、
   前記区画空間が、前記各突出部の内部において、該各突出部の突出方向に延びるようにしてそれぞれ形成され、
   前記各区画空間の基端側断面が、該区画空間の先端側開口断面よりも小さくされ、
   前記各突出部内部の区画空間内に、前記吸音材として、低・中周波数音吸音特性を有する吸音材が配置されている、
   ことを特徴とする吸音構造。
8. 請求項７において、
   前記各突出部が、非通気部材を用いて形成され、
   前記各突出部の外周側に、吸音材として高周波数音用吸音材が配置されている、
   ことを特徴とする吸音構造。
9. 請求項７において、
   前記突出部先端が、前記一方の板材に当接され、
   前記吸音材が、前記一方の板材から離間されている、
   ことを特徴とする吸音構造。
10. 請求項１において、
    前記各突出部が、柱状に形成され、
    前記各突出部に、該各突出部の側部を貫通する連通孔がそれぞれ形成され、
    前記各連通孔が、該各連通孔の両端を開放端として、共鳴を起こすように設定され、
    前記各突出部における連通孔の両開放端に前記吸音材が配置されている、
    ことを特徴とする吸音構造。
11. 請求項１０において、
    前記各突出部の外周側の空間全体に前記吸音材が充填されている、
    ことを特徴とする吸音構造。
12. 請求項１０において、
    前記各突出部が、前記連通孔の両開放端が平坦面から外部に開口するように形成されている、
    ことを特徴とする吸音構造。
13. 請求項１において、
    前記吸音材が、前記吸音空間内に、該吸音空間の厚み方向において略充填状態をもって配置されている、
    ことを特徴とする吸音構造。
14. 請求項１又は１３において、
    前記一方の板材が、低・中周波の波動によって微振動可能な振動部を備える振動板部材とされ、
    前記振動板部材の振動部が、該振動板部材の振動部以外の部分の剛性よりも低い剛性に設定されている、
    ことを特徴とする吸音構造。
15. 請求項１，１３，１４のいずれか１項において、
    前記一方の板材が、既存の構造物の構成部材である内側部材を利用して形成されている、
    ことを特徴とする吸音構造。
16. 請求項１５において、
    前記一方の板材が車両のトリムである、
    ことを特徴とする吸音構造。
17. 請求項１６において、
    前記トリムが、ルーフトリムである、
    ことを特徴とする吸音構造。
    
    
    
    
    
    

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