JP2009227227A - 吸音材および車両の吸音構造 - Google Patents

Abstract

【課題】幅広い周波数の音源に対して吸音率を向上させることができる吸音材および車両の吸音構造を提供する。
【解決手段】第一スキン層３１と第二スキン層３５とが、所定の間隔で配置され、第一スキン層３１および第二スキン層３５に、垂直入射方向に対して互いに位置がずれた孔４１，４５が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸音材および車両の吸音構造に関するものである。

従来から、自動車用内装材として、独立気泡を有する樹脂製の基材を用いて、吸音性の向上を目指したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、樹脂材を発泡剤によって発泡させて、内部に独立気泡を設けた基材に、基材内の気泡部に達し、かつ、基材の外面に開口する穴を形成したものである。
特開２００５−１４５１７４号公報

ところで、上述した特許文献１のような自動車用内装材では、特定の周波数のみで吸音率が向上するという特徴があるため、対象とする音源の周波数によっては効果が得られないという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、幅広い周波数の音源に対して吸音率を向上させることができる吸音材および車両の吸音構造を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、第一スキン層と第二スキン層とが、所定の間隔で配置され、前記第一スキン層および前記第二スキン層に、垂直入射方向に対して互いに位置がずれた孔が形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載した発明は、前記所定の間隔で配置された前記第一スキン層と前記第二スキン層との間が、連続発泡層または第一空間層のいずれかで構成されていることを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記孔の孔径が、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下で形成され、互いに隣接する孔のピッチが、３．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下で配置され、前記第一スキン層および前記第二スキン層の厚さが、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載した発明は、前記第一スキン層に形成された孔の孔径と、前記第二スキン層に形成された孔の孔径とが異なっていることを特徴としている。

請求項５に記載した発明は、車体の車室内側に配置して、該車室内を吸音するための車両の吸音構造において、前記車体に所定間隔を隔てて第二空間層を設け、該第二空間層の内側に、第一スキン層と第二スキン層とが連続発泡層または第一空間層のいずれかを介して構成され、前記第一スキン層および前記第二スキン層に、垂直入射方向に対して互いに位置がずれた孔が形成された吸音材が、配置されていることを特徴としている。

請求項６に記載した発明は、前記第一スキン層が前記車室に対して外側に、前記第二スキン層が前記車室に対して内側に配置され、前記第一スキン層に形成された孔が、前記第二スキン層に形成された孔よりも小さい孔径で形成されていることを特徴としている。

請求項７に記載した発明は、前記第二空間層における前記車体と前記第一スキン層との距離が、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下で構成されていることを特徴としている。

請求項１に記載した発明によれば、第一スキン層に形成した孔と第二スキン層に形成した孔とが、垂直入射方向に対して互いに位置がずれていることにより、幅広い周波数の音源に対して吸音率を向上させることができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、幅広い周波数の音源に対して、確実に吸音率を向上させることができる効果がある。

請求項３に記載した発明によれば、吸音率を高い水準で維持することができる効果がある。

請求項４に記載した発明によれば、幅広い周波数の音源に対して、より確実に吸音率を向上させることができる効果がある。

請求項５に記載した発明によれば、車両の外部からの騒音などを高い吸音率で吸音することができるため、車室内の環境を向上することができる効果がある。

請求項６に記載した発明によれば、車室内に伝播された音源が車室内で反射して再度吸音材に戻ってきた際に、確実に吸音することができる。したがって、新たな外部からの音源と合成されることがなくなり、車室内の環境を向上することができる効果がある。

請求項７に記載した発明によれば、車両の組立にも影響することなく、吸音材を車両に取り付けることができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。本実施形態においては、車両のトランクルームの内装材部分に、吸音材を設けた場合の説明をする。なお、本実施形態における各部材の取付方向や位置を示す定義は、車両進行方向を前方とし、車両進行方向に向かって右方向及び左方向を定義するものとする。
図１に示すように、セダン型車両の車体１の後部であって後部座席の後方にはトランクルーム２が設けられている。トランクルーム２の開口部３は、ヒンジアーム５を介して車体１に回動可能に取り付けられたトランクリッド４により開閉可能にされている。

図２に示すように、トランクルーム２の床面を構成するリヤフロアパネル９の後方には、内部にスペアタイヤを収容するための収納凹部１１が形成されている。
また、トランクルーム２の左右両側壁をなし、かつ後輪の収容空間を確保するためにトランクルーム２内に膨出成形されたリヤホイールハウス７が、リヤフロアパネル９の側縁部から略垂直上方へ延設されている。

図１に戻り、収納凹部１１の上方には、カバー部材１３が設けられている。カバー部材１３は開閉可能に構成されている。また、カバー部材１３は板状で剛性を有する部材で形成されており、収納凹部１１を完全に閉塞する寸法および形状に形成されている。つまり、このカバー部材１３によってトランクルーム２の床面が形成される。

図３に示すように、トランクルーム２の側壁を構成するリヤホイールハウス７の内側（トランクルーム２側）には、空間層２１が形成されており、空間層２１の内側には吸音材２３が配置されている。さらに、吸音材２３のトランクルーム２側には表皮２５が設けられている。この表皮２５が設けられた面がトランクルーム２の表面として構成されている。なお、空間層２１におけるリヤホイールハウス７と吸音材２３との距離は、３．０ｍｍで構成されている。なお、このリヤホイールハウス７と吸音材２３との距離は、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下で構成することが好ましい。

ここで、吸音材２３は、空気層２１に面した位置に配置された通気性の無い第一スキン層３１と、第一スキン層３１の内側に配置された連続発泡層３３と、連続発泡層３３の内側に配置された通気性の無い第二スキン層３５とを備えて構成されている。なお、第一スキン層３１と第二スキン層３５とは略平行に配置されている。

第一スキン層３１は、例えば、ポリプロピレンやポリエステルなどの樹脂フィルムで形成されている。また、第一スキン層３１の厚みは、０．５ｍｍで形成されている。さらに、第一スキン層３１には、直径０．５ｍｍの円形の貫通孔４１が複数形成されている。貫通孔４１のピッチは５ｍｍ間隔で形成されている。

第二スキン層３５は、例えば、ポリプロピレンやポリエステルなどの樹脂フィルムで形成されている。また、第二スキン層３５の厚みは、０．５ｍｍで形成されている。さらに、第二スキン層３５には、直径１．２ｍｍの円形の貫通孔４５が複数形成されている。貫通孔４５のピッチは５ｍｍ間隔で形成されている。
ここで、貫通孔４１と貫通孔４５とは、音源の垂直入射方向（第一スキン層３１および第二スキン層３５の各層が指向する方向）に対して互いに位置がずれるように形成されている。また、貫通孔４１および貫通孔４５は、連続発泡層３３に第一スキン層３１と第二スキン層３５とを貼着して一体として製造した後に、ニードルにより各層に孔をあけて形成されている。

このように構成することで、第二スキン層３５の内側から入射する音は、貫通孔４５を減衰しながら通過し、連続発泡層３３、および第一スキン層３１の貫通孔４１を減衰しながら通過することとなる。

なお、第一スキン層３１および第二スキン層３５の厚みは、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが望ましい。第一スキン層３１および第二スキン層３５の厚みが０．２ｍｍ未満となると強度的に問題があるため好ましくなく、０．５ｍｍを超えるとスキン層自体の自重が重くなり、燃費などにも影響が出てくるため好ましくない。

また、第一スキン層３１の貫通孔４１および第二スキン層３５の貫通孔４５の直径は、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが望ましい。貫通孔４１および貫通孔４５の直径が０．３ｍｍ未満となると施工的に困難になるため好ましくなく、２．０ｍｍを超えると吸音効果が減少するため好ましくない。

さらに、第一スキン層３１の貫通孔４１および第二スキン層３５の貫通孔４５のピッチは、３．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であることが望ましい。貫通孔４１および貫通孔４５のピッチが３．０ｍｍ未満となると強度的に問題があるため好ましくなく、１０．０ｍｍを超えると吸音効果が減少するため好ましくない。

連続発泡層３３は、例えばポリプロピレン発泡体で形成されている。連続発泡層３３の厚みは、５．０ｍｍで形成されている。連続発泡層３３の両側には、第一スキン層３１および第二スキン層３５が密着されている。なお、この連続発泡層３３が配置されている領域に何も配置せず、空間層（第一空間層）として構成してもよい。

このように構成した構造体に対して、周波数ごとの吸音率を測定した結果を図４に示す。また、比較例として図５に示す構造体５０での吸音率を測定した。
図５に示すように、構造体５０は、車体を想定した鋼板５１の内側に空間層５３を形成し、空間層５３の内側に独立発泡層５５が配置され、独立発泡層５５の表面に表皮５７が設けられている。また、独立発泡層５５には表皮５７から空間層５３に向かって貫通孔５９が複数形成されている。この貫通孔５９は、直径０．７ｍｍで、ピッチ５．０ｍｍで形成されている。さらに、独立発泡層５５の厚みは３．０ｍｍで形成されている。空間層５３における鋼板５１と独立発泡層５５との距離は１５ｍｍで構成されている。

図４は、（Ａ）として本実施形態の構造体における周波数（横軸）に対する吸音率（縦軸）の線図を示し、（Ｂ）として構造体５０の吸音率の線図を示す。
図４に示すように、本実施形態の構造体では、１０００Ｈｚ以上の周波数では、吸音率が５０％以上となり、さらに、高周波数域ではその吸音率がさらに上昇することが分かる。また、１０００Ｈｚ以下の周波数においても、吸音率は４０％以上確保されている。
一方、構造体５０では、周波数が７００Ｈｚ〜１２００Ｈｚ程度の範囲では本実施形態の吸音率を上回っているものの、それ以外の周波数域においては下回り、とくに、高周波数域では、吸音率の差が拡大し、吸音効果がほとんど無い周波数域があることが分かる。

なお、人が会話する際の周波数が、８００Ｈｚ〜３０００Ｈｚであることを考慮すると本実施形態の構造体が有効に機能することが分かる。
また、本実施形態の構造体を車体のルーフ部に配置することで、高周波の音源である風切り音の低減に寄与することもできる。

次に、図６に示す別の構造体６０を用いて、周波数ごとの吸音率を測定した結果を図７に示す。
図６に示すように、構造体６０は、車体を想定した鋼板６１の内側に第一空間層６２を形成し、第一空間層６２の内側に第一連続発泡層６３が配置され、第一連続発泡層６３の内側に第二空間層６４を形成し、第二空間層６４の内側に第二連続発泡層６５が配置され、同様に、第三空間層６６、第三連続発泡層６７、第四空間層６８、第四連続発泡層６９、第五空間層７０、第五連続発泡層７１、第六空間層７２、第六連続発泡層７３を順番に配置した。

また、第一連続発泡層６３には貫通孔７４が複数形成され、同様に、第二連続発泡層６５には貫通孔７５が、第三連続発泡層６７には貫通孔７６が、第四連続発泡層６９には貫通孔７７が、第五連続発泡層７１には貫通孔７８が、第六連続発泡層７３には貫通孔７９がそれぞれ複数形成されている。ここで、隣接する各層に形成された貫通孔は、音源の垂直入射方向に対して互いに位置がずれるように形成されている。
なお、第一連続発泡層６３〜第六連続発泡層７３の厚みは全て０．５ｍｍとし、第一空間層６２〜第六空間層７２の厚み（隣接する連続発泡層との間の距離）は全て５．０ｍｍとした。

貫通孔７４は直径０．３ｍｍで形成され、同様に、貫通孔７５は直径０．５ｍｍで、貫通孔７６は直径０．７ｍｍで、貫通孔７７は直径１．０ｍｍで、貫通孔７８は直径１．２ｍｍで、貫通孔７９は直径１．４ｍｍでそれぞれ形成され、貫通孔７４〜貫通孔７９は全てピッチ５．０ｍｍで形成した。

このように構成した構造体６０の周波数毎の吸音率は、図７に示すように、本実施形態の構造体の吸音率よりもさらに上昇することが分かる。したがって、さらに安定した吸音特性を有することとなる。

本実施形態によれば、車体１の車室内側に配置して、車室内を吸音するための車両の吸音構造において、車体１（リヤホイールハウス７）と所定間隔の空間層２１を設け、空間層２１の内側に、第一スキン層３１と第二スキン層３５とが連続発泡層３３を介して構成され、第一スキン層３１および第二スキン層３５に、垂直入射方向に対して互いに位置がずれた貫通孔４１および貫通孔４５を形成した吸音材２３を、配置した。
このように構成したため、幅広い周波数の音源に対して吸音率を向上させることができる。また、車両の外部からの騒音などを高い吸音率で吸音することができ、車室内の環境を向上することができる。

また、第一スキン層３１を車室に対して外側に、第二スキン層３５を車室に対して内側に配置し、第一スキン層３１に形成した貫通孔４１を、第二スキン層３５に形成した貫通孔４５よりも小さい孔径で形成した。
このように構成したため、車室内に伝播された音源が車室内で反射して再度吸音材２３に戻ってきた際に、確実に吸音することができる。したがって、新たな外部からの音源と合成されることがなくなり、車室内の環境を向上することができる。

さらに、空間層２１における車体１（リヤホイールハウス７）と第一スキン層３１との距離を３．０ｍｍで構成した。
このように構成したため、車両の組立にも影響することなく、吸音材２３を車両に取り付けることができる。
また、第一スキン層３１および第二スキン層３５の厚みや、第一スキン層３１および第二スキン層３５に形成した貫通孔４１および４５の直径やピッチを適正に設定することで、適正な強度を確保することができるとともに、容易に施工することができる。

尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、車両のリヤホイールハウス内側に吸音材を配置した場合の説明をしたが、吸音材を他の位置に配置してもよい。また、車両に限らず吸音効果を必要とする箇所に設けることもできる。

本発明の実施形態における車両の後方斜視図である。 本発明の実施形態におけるリヤフロアパネルの概略斜視図である。 本発明の実施形態におけるリヤホイールハウス部の断面図である。 吸音材の吸音特性を示すグラフであり、（Ａ）が本実施形態の吸音材を用いた場合の吸音特性、（Ｂ）が従来の構造体５０の吸音特性を示す。 従来の吸音材を用いた場合の断面図である。 本発明の実施形態における別の態様の構造体を示す断面図である。 図６の構造体を用いた場合の吸音特性を示すグラフである。

符号の説明

１…車体 ２１…空間層（第二空間層） ２３…吸音材 ３１…第一スキン層 ３３…連続発泡層 ３５…第二スキン層 ４１…貫通孔（孔） ４５…貫通孔（孔）

Claims (7)

1. 第一スキン層と第二スキン層とが、所定の間隔で配置され、
   前記第一スキン層および前記第二スキン層に、垂直入射方向に対して互いに位置がずれた孔が形成されていることを特徴とする吸音材。
2. 前記所定の間隔で配置された前記第一スキン層と前記第二スキン層との間が、連続発泡層または第一空間層のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音材。
3. 前記孔の孔径が、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下で形成され、
   互いに隣接する孔のピッチが、３．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下で配置され、
   前記第一スキン層および前記第二スキン層の厚さが、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸音材。
4. 前記第一スキン層に形成された孔の孔径と、前記第二スキン層に形成された孔の孔径とが異なっ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吸音材。
5. 車体の車室内側に配置して、該車室内を吸音するための車両の吸音構造において、
   前記車体に所定間隔を隔てて第二空間層を設け、
   該第二空間層の内側に、第一スキン層と第二スキン層とが連続発泡層または第一空間層のいずれかを介して構成され、前記第一スキン層および前記第二スキン層に、垂直入射方向に対して互いに位置がずれた孔が形成された吸音材が、配置されていることを特徴とする車両の吸音構造。
6. 前記第一スキン層が前記車室に対して外側に、前記第二スキン層が前記車室に対して内側に配置され、
   前記第一スキン層に形成された孔が、前記第二スキン層に形成された孔よりも小さい孔径で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の車両の吸音構造。
7. 前記第二空間層における前記車体と前記第一スキン層との距離が、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下で構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の車両の吸音構造。

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