JP2014031071A - 車両用インシュレータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用インシュレータについて吸音性又は遮音性を維持しながら軽量化する。
【解決手段】シート状の３つの発泡樹脂層２１〜２３を積層する。中間の発泡樹脂層２２には、気泡に加えて多数の小孔２２ａを形成しておく。これら発泡樹脂層２１，２２，２３どうしの間には、流動性を有する接着剤層３１を塗布する。そして、３つの発泡樹脂層２１〜２３の積層体を車両１の被取付面１８の形状に合わせて成形し、かつ接着剤層３１を上記成形時以降の硬化反応にて硬化させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のトーボード、ルーフトリム等の被取付部材に設けられるインシュレータ及び該インシュレータを製造する方法に関し、特に上記被取付部材の被取付面が凹面部又は凸面部を有している場合に好適なインシュレータ及びその製造方法に関する。

一般に、車両のエンジンルームと車室とはトーボードにて仕切られている。トーボードの車室側の面には、エンジン騒音を吸収するためのインシュレータが設けられている。かかるインシュレータとして、型の中にウレタン樹脂を流し込んで発泡成型してなる一体物（単層）のモールドウレタン製のインシュレータが知られている。
また、特許文献１に記載のインシュレータは、低密度フェルトからなる吸音材と、高密度フェルトかなる吸音材とを積層した構造になっている。低密度フェルトからなる吸音材がトーボードに面し、高密度フェルトからなる吸音材が車室に面している。

特開２００３−１２７７１４号公報

従来の一体物（単層）のモールドウレタン製のインシュレータは、所望の吸音性能を得るには厚みを大きくする必要があり、重い。また、フェルト製のインシュレータは、密度が比較的大きいために、同様に重い。さらに、トーボード等の被取付部材は、一般に凹面部や凸面部を有する曲面形状をしているため、フェルトを上記曲面形状に合わせて成形する必要があり、成形が容易でない。
本発明は、車両用インシュレータの吸音性又は遮音性を確保しながら軽量化を図るとともに、容易に製造できるようにすることを目的とする。

上記問題点を解決するために、本発明装置は、車両における、凹面部又は凸面部を有する被取付面に設けられる車両用インシュレータであって、
互いに積層された３つのシート状の発泡樹脂層と、これら発泡樹脂層どうしの間に介在された接着剤層と、を備え、
前記３つの発泡樹脂層のうち中間の発泡樹脂層は、気泡に加えて多数の小孔を有し、かつ前記３つの発泡樹脂層の積層体が、前記被取付面に合うよう成形されており、
前記接着剤層が、流動性を有する状態から前記成形時以降の硬化反応によって硬化する性質を有していることを特徴とする。
また、本発明方法は、車両における、凹面部又は凸面部を有する被取付面に設けられる車両用インシュレータの製造方法であって、
３つの発泡樹脂層をシート状に形成し、かつ１の発泡樹脂層には、気泡に加えて多数の小孔を形成し、
前記１の発泡樹脂層を他の２つの発泡樹脂層にて挟むようにして、これら３つの発泡樹脂層を積層するとともに、これら発泡樹脂層どうしの間には、流動性を有する接着剤層を塗布し、
その後、前記３つの発泡樹脂層の積層体を前記被取付面の形状に合わせて成形し、かつ前記接着剤層を前記成形時以降の硬化反応にて硬化させることを特徴とする。

本発明のインシュレータによれば、発泡樹脂層を積層構造にしたことに加えて、中間層を発泡及び多孔構造にすることで、高周波から低周波にわたる広い帯域の騒音を吸収でき、全体の厚みが小さくても、吸音性又は遮音性を十分に確保できる。つまりは、所望の吸音性を確保するのに必要な厚みを、従来の一体物（単層）のモールドウレタン製のインシュレータよりも小さくできる。また、発泡樹脂にて構成することで、従来のフェルト製のインシュレータよりも低密度にできる。この結果、従来と同等の吸音性を維持しながら、軽量化できる。更には、前記多数の小孔の分だけインシュレータを一層軽量にできる。
また、３つの発泡樹脂層の積層体を被取付面の形状に合わせて成形する際、この時点では接着剤層が流動性を有しているために発泡樹脂層どうしが面内方向に相対変位（スライド）できる。したがって、被取付面に凹面部又は凸面部があっても、インシュレータを上記被取付面に合った形状に容易に成形できる。

発泡樹脂体をスライスすることによって前記３つのシート状の発泡樹脂層を形成し、次に、前記１（中間）の発泡樹脂層に前記多数の小孔を形成することが好ましい。
これによって、３つの発泡樹脂層を別々に発泡成形する必要が無く、製造工程を効率化して製造コストを低減できる。また、３つの発泡樹脂層が互いに同じ材質及び発泡倍率であっても、中間の発泡樹脂層を更に多孔構造にすることで、騒音の吸収帯域を確実に広くできる。

本発明によれば、インシュレータの吸音性又は遮音性を維持しながら、軽量化することができる。更に、被取付面に凹面部又は凸面部があっても、インシュレータを上記被取付面に合わせた形状に容易に成形できる。

図１は、本発明の第１実施形態を示し、車両の一部分の縦断面図である。 図２は、上記車両のトーボードインシュレータの斜視図である。 図３は、上記インシュレータの断面図である。 図４は、上記インシュレータの成形工程を示す断面図であり、図４（ａ）は、上記インシュレータにおけるトーボードの凹面部に対応する部位の断面図であり、図４（ａ）は、上記インシュレータにおけるトーボードの凸面部に対応する部位の断面図である。 図５は、本発明の実施形態に係るトーボードインシュレータと従来の一体物（単層）のモールドウレタン製のトーボードインシュレータとについて、ある範囲の周波数帯域における吸音性を比較した実験結果を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、車両１の前側の一部分を示したものである。車両１は、エンジンルーム２と、車室３を有している。ボディパネル４が、エンジンルーム２及び車室３の底部を画成している。ボンネット５が、エンジンルーム２の上部を画成している。フロントガラス６が、車室３の上側の前面を画成している。エンジンルーム２内にエンジン７が搭載されている。エンジンルーム２と車室３は、トーボード８（遮断パネル）にて仕切られている。トーボード８の車室側にインストルメントパネル９が設けられている。トーボード８とインストルメントパネル９との間にヒータユニット１０が設置されている。エンジン７とヒータユニット１０がヒーターホースやハーネス等の接続手段１１にて接続されている。車室３の底部にはフロアカーペット１２が設けられている。

上記トーボード８は、複雑に湾曲した形状の金属板にて構成されている。トーボード８の車室３を向く面１８は、凹面部１８ａや凸面部１８ｂを有している。また、トーボード８には、接続手段１１やステアリングシャフト（図示省略）等を通す種々のサイズ及び形状の貫通孔８ｅが多数形成されている。

トーボード８（被取付部材）の上記車室側面１８（被取付面）にトーボードインシュレータ２０が設けられている。図示は省略するが、トーボード８とインシュレータ２０の何れか一方には、フック、クリップ等の係着部材が設けられ、他方には、上記係着部材が係着される被係着部が設けられている。これら係着部材及び被係着部等からなる取り付け手段によって、トーボードインシュレータ２０がトーボード８に取り付けられている。

図２に示すように、トーボードインシュレータ２０は、トーボード８の被取付面１８の形状に合った形状になっており、かつ貫通孔８ｅに対応する位置には貫通孔２０ｅが形成されている。図３に示すように、トーボードインシュレータ２０は、３つの発泡樹脂層２１，２２，２３と、これら発泡樹脂層２１，２２，２３間に介在された接着剤層３１とを備えている。３つの発泡樹脂層２１，２２，２３は互いに積層されている。第１の発泡樹脂層２１が、トーボード８に面している。第３の発泡樹脂層２３が、車室３に面している。これら２つの発泡樹脂層２１，２３の間に第２の発泡樹脂層２２が挟まれている。

３つの発泡樹脂層２１，２２，２３は、互いに同じ材質及び発泡倍率になっている。上記材質は、発泡ポリウレタンである。上記発泡倍率は、例えば約３０倍〜５０倍程度であり、好ましくは約４０倍程度である。発泡ポリウレタンの気泡の平均直径は、例えば３００μｍ〜６００μｍ程度である。上記気泡は、好ましくは連続気泡であるが、独立気泡であってもよく、連続気泡と独立気泡が混在していてもよい。各発泡樹脂層２１，２２，２３は、薄いシート状（スライスウレタン）であり、かつトーボード８の被取付面１８の形状に合わせて成形されている。さらに、３つの発泡樹脂層２１，２２，２３の厚みは、互いにほぼ等しく、好ましくは５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、より好ましくは５ｍｍ程度である。したがって、トーボードインシュレータ２０全体の厚みは、好ましくは１５ｍｍ〜３０ｍｍ程度であり、より好ましくは１５ｍｍ程度である。

図３に示すように、３つの発泡樹脂層２１，２２，２３のうち中間の（１の）発泡樹脂層２２は、気泡に加えて、多数の小孔２２ａを有し、発泡及び多孔構造になっている。したがって、中間の発泡樹脂層２２のみかけの密度が、他の２つの発泡樹脂層２１，２３よりも小さくなっている。各小孔２２ａは、発泡樹脂層２２を厚み方向に貫通している。小孔２２ａの直径は、上記気泡の平均直径よりも好ましくは大きいが、これに限られず、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度であり、より好ましくは１０ｍｍ程度である。発泡樹脂層２２における小孔２２ａの開口率、すなわち発泡樹脂層２２の単位面積に占める小孔２２ａの合計面積の割合は、好ましくは４０％〜６０％程度であり、より好ましくは５０％程度である。

隣り合う発泡樹脂層２１，２２どうし及び発泡樹脂層２２，２３どうしが、接着剤層３１にて接着されて一体化されている。接着剤層３１は、塗布前は流動性を有しており、塗布された後に加熱、加圧、外気との接触等によって硬化反応を起こして硬化する性質を有している。塗布前の接着剤層３１は、液状でもよく、ゲル状でもよい。具体的には、接着剤層３１は、イソシアネート及びアミン系の接着剤にて構成されている。なお、接着剤層３１の成分は、上記に限られず、ゴム系やエポキシ系等であってもよい。好ましくは、接着剤層３１は、熱硬化性接着剤である。接着剤層３１は、発泡樹脂層２１，２２，２３の全域に設けられているが、発泡樹脂層２１，２２，２３の例えば周縁部等に部分的に設けられていてもよい。

上記トーボードインシュレータ２０を製造する方法を説明する。
まず、ポリウレタンを発泡成形する。この発泡成型体を一定厚みにスライスすることによって、平らなシート状のスライスウレタンを作製する。各スライスウレタンが、発泡樹脂層２１，２２，２３となる。したがって、３つの発泡樹脂層２１，２２，２３が同一素材及び同一発泡率になる。そうすることで、製造工程を効率化でき、製造コストを低減できる。更に、３つの発泡樹脂層２１，２２，２３を同一厚みにすることで、製造コストを一層低減できる。特に、ここまでの工程は、中間の発泡樹脂層２２を他の発泡樹脂層２１，２３と区別する必要がないため、製造工程を一層効率化できる。

次に、中間の発泡樹脂層２２となるべきスライスウレタンには、小孔２２ａを打ち抜き加工して形成する。これによって、発泡樹脂層２２を他の発泡樹脂層２１，２３よりも低密度かつ軽量になる。

次に、上記発泡樹脂層２２を、他の２つの発泡樹脂層２１，２３によって挟むようにして、これら３つの発泡樹脂層２１，２２，２３を積層する。このとき、互いに隣接する発泡樹脂層２１，２２，２３どうしの間に接着剤層３１を塗布する。塗布時の接着剤層３１は液状又はゲル状である。したがって、接着剤層３１を発泡樹脂層２１，２２，２３の全域にわたってムラなく均一に、かつ容易に塗布できる。

次に、上記３つの発泡樹脂層２１，２２，２３の積層体を金型によってトーボード８の被取付面１８の形状と合致するように成形する。上記金型には加熱手段が組み込まれており、上記積層体を加圧すると同時に加熱することができる（ホットプレス成型）。

この段階では接着剤層３１が液状（流動体）であるために、隣り合う発泡樹脂層２１，２２，２３どうしがスライド（面内方向に相対変位）できる。これによって、図４に示すように、発泡樹脂層２１，２２，２３が部分的に互いに異なる量だけ変形するのが許容される。すなわち、図４（ａ）に示すように、トーボード８の凹面部１８ａと対応する部位においては、トーボード側の発泡樹脂層２１の伸び量が車室側の発泡樹脂層２３の伸び量より大きいか、又はトーボード側の発泡樹脂層２１は伸び変形し、車室側の発泡樹脂層２３は縮み変形する。図４（ｂ）に示すように、トーボード８の凸面部１８ｂと対応する部位おいては、トーボード側の発泡樹脂層２１の伸び量が車室側の発泡樹脂層２３の伸び量より小さいか、又はトーボード側の発泡樹脂層２１は縮み変形し、車室側の発泡樹脂層２３は伸び変形する。中間の発泡樹脂層２２の変形量は、両側の発泡樹脂層２１，２３の変形量の中間の大きさである。このように発泡樹脂層２１，２２，２３が互いに異なる量だけ変形しても、液状の接着剤層３１には応力が殆ど生じず、ひいては各発泡樹脂層２１，２２，２３にも応力が殆ど生じない。したがって、インシュレータ２０をトーボード８と合致する形状に容易に成形することができる。

接着剤層３１は、上記成形時の加熱等によって硬化反応を起こし、硬化する。これによって、発泡樹脂層２１，２２，２３を互いに接合して一体にでき、トーボードインシュレータ２０が出来上がる。このトーボードインシュレータ２０をトーボード８の被取付面１８に上記フック、クリップ等の取り付け手段によって貼り付ける。

上記構成のインシュレータ２０によれば、従来のモールドウレタン製やフェルト製のインシュレータと同程度の吸音性ないしは遮音性を維持しながら、従来の一体物（単層）のモールドウレタン製やフェルト製のインシュレータよりも軽量化することができる。
詳述すると、吸音性又は遮音性に関しては、両側の発泡樹脂層２１，２３によって高周波の騒音を吸収できるとともに、多数の小孔２２ａ付きの中間発泡樹脂層２２によって低周波の騒音を吸収できる。３つの発泡樹脂層２１，２２，２３が互いに同じ材質及び発泡倍率であっても、中間の発泡樹脂層２２を発泡構造に加えて多孔構造にすることで、騒音の吸収帯域を確実に広くできる。
また、重さに関しては、インシュレータ２０をウレタン製にすることによって、従来のフェルト製のインシュレータよりも低密度にでき、ひいては軽量化できる。また、インシュレータ２０をスライスウレタンの積層構造にすることで、従来の一体物（単層）のモールドウレタン製のインシュレータよりも、所望の吸音性を確保するのに必要な厚みを十分に小さくでき、ひいては十分に軽量化できる。加えて、中間の発泡樹脂層２２に多数の小孔２２ａを形成することで、インシュレータ２０全体の重さを更に、少なくとも１０％程度軽量化できる。この結果、従来に比べて半分〜３分の１程度の重さにすることができる。

図５に示すように、発明者の実験によれば、従来の一体物（単層）のモールドウレタン製のトーボードインシュレータ（同図の「従来品」）は、所望の吸音性能を得るのに、２５ｍｍ程度の厚みが必要であり、重さが３１５５ｇであったが、本実施形態のトーボードインシュレータ２０（同図の「本発明品」）は、厚みが１５ｍｍ、重さが６６２ｇで上記従来のものと同程度の吸音性能を発揮できた。

本発明は、上記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、インシュレータは、３つの発泡樹脂層を有していればよく、発泡樹脂層が４つ以上有ってもよい。
中間の発泡樹脂層２２の発泡度合い（気泡の平均径又は気泡の密度等）を、両側の発泡樹脂層２１，２３の発泡度合いと異ならせてもよい。各層２１〜２３の発泡度合いを互いに異ならせてもよい。発泡樹脂層２２の小孔２２ａを省いてもよい。
発泡樹脂層２２の小孔２２ａは、発泡樹脂層２２の発泡成形と同時に当該発泡成形用の金型によって形成することにしてもよい。
３つの発泡樹脂層２１，２２，２３の材質や厚みが互いに異なっていてもよい。発泡樹脂の成分は、ポリウレタンに限られず、ポリエチレン、ポリプロピレン等の他の樹脂成分であってもよい。
接着剤層３１は、成形時以降に硬化反応を起こして硬化するものであればよく、成形時に硬化するものの他、成形後に硬化するものであってもよい。
接着剤層３１が成形時以降に硬化するようになっている限り、発泡樹脂層２１，２２，２３の積層体を成型する方法は、上記ホットプレス成型に代えて、上記積層体を予め加熱したうえで常温の金型に入れて加圧するコールドプレス成型であってもよい。
本発明のインシュレータは、トーボードに限られず、ルーフトリムやピラートリムに設けてもよい。一般に、ルーフトリム用のインシュレータは、ルーフトリムの上側面すなわち車室とは反対側の面（被取付面）に設けられる。被取付面が、凹面部及び凸面部のうち何れか一方だけを有していてもよい。

本発明は、例えば車両のトーボードインシュレータに適用できる。

１ 車両
２ エンジンルーム
３ 車室
４ ボディパネル
５ ボンネット
６ フロントガラス
７ エンジン
８ トーボード（被取り付け部材）
８ｅ 貫通孔
９ インストルメントパネル
１０ ヒータユニット
１１ 接続手段
１８ 被取付面
１８ａ 凹面部
１８ｂ 凸面部
２０ トーボードインシュレータ
２０ｅ 貫通孔
２１ 第１発泡樹脂層（他の発泡樹脂層）
２２ 第２発泡樹脂層（１の発泡樹脂層）
２２ａ 小孔
２３ 第３発泡樹脂層（他の発泡樹脂層）
３１ 接着剤層

Claims (3)

1. 車両における、凹面部又は凸面部を有する被取付面に設けられる車両用インシュレータであって、
   互いに積層された３つのシート状の発泡樹脂層と、これら発泡樹脂層どうしの間に介在された接着剤層と、を備え、
   前記３つの発泡樹脂層のうち中間の発泡樹脂層は、気泡に加えて多数の小孔を有し、かつ前記３つの発泡樹脂層の積層体が、前記被取付面に合うよう成形されており、
   前記接着剤層が、流動性を有する状態から前記成形時以降の硬化反応によって硬化する性質を有していることを特徴とする車両用インシュレータ。
2. 車両における、凹面部又は凸面部を有する被取付面に設けられる車両用インシュレータの製造方法であって、
   ３つの発泡樹脂層をシート状に形成し、かつ１の発泡樹脂層には、気泡に加えて多数の小孔を形成し、
   前記１の発泡樹脂層を他の２つの発泡樹脂層にて挟むようにして、これら３つの発泡樹脂層を積層するとともに、これら発泡樹脂層どうしの間には、流動性を有する接着剤層を塗布し、
   その後、前記３つの発泡樹脂層の積層体を前記被取付面の形状に合わせて成形し、かつ前記接着剤層を前記成形時以降の硬化反応にて硬化させることを特徴とする車両用インシュレータの製造方法。
3. 発泡樹脂体をスライスすることによって前記３つのシート状の発泡樹脂層を形成し、次に、前記１の発泡樹脂層に前記多数の小孔を形成することを特徴とする請求項２に記載の車両用インシュレータの製造方法。

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