JP2014094659A - 車両におけるドアの防音構造 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からドア内に侵入する音、特にドア底部の水抜き孔から侵入する音に対策する防音構造を提供する。
【解決手段】ドア１の内部に侵入した水を排出する水抜き孔１１がドア１の底部に開口している。このドア１の底部に水抜き孔１１を上から覆うように防音材１２が設けられている。防音材１２により水抜き孔１１から侵入する外部騒音がドア１内上方へ伝播することが遮られるとともに、他の場所からドア１内に侵入する騒音についても、防音材１２によって吸収し減衰させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両におけるドアの防音構造に関する。

車両用ドアにあっては、その内部にウィンドレギュレータ等を組み付けるための作業孔がインナパネルに設けられている。その作業孔を車両の軽量化のために大きくするケースでは、ＮＶ性能悪化を避けるため、作業孔を塞ぐシート材に遮音や吸音の機能をもたせることが行なわれている。例えば、吸音材を貼り付けたシート材にて作業孔を塞ぐことが行なわれている。また、特許文献１には、ドアのインナパネルとドアトリムとの間に遮音性シートを設け、その遮音性シートの下部をドアトリムの下端からはみ出し状態にしてインナパネルに固定することが記載されている。特許文献２には、吸音材を内蔵する自動車ドアが記載されている。その吸音材は、例えば、発泡体からなる吸音層と遮音層とを備えてなり、ドアトリム又はドアパネルに装着されている。

特許第３７１１０８５号公報 特開２００３−１１８３６４号公報

ドアのインナパネルに遮音性シートや吸音材を設ける構造では、インナパネルから車室への音の透過を抑えることができ、ドアトリムやドアパネルに吸音材を装着した構造では、ドア内での音の吸収が図れる。しかし、外部からドア内に騒音が侵入し易い場合、インナパネルやドアトリム等に遮音性シートや吸音材を設けただけでは、効果的な防音が図れるとは言い難い。すなわち、ドアの底部にはドア内に侵入した水を排出するために比較的大きな水抜き孔が開口しているが、そこから外部騒音、例えばロードノイズや車両の風切り音がドア内に侵入し易い。

そこで、本発明は、外部からドア内に侵入する騒音、特にドア底部の水抜き孔から侵入する騒音に対策することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、ドア内の底部に防音材を配置した。すなわち、ここに提示する車両におけるドアの防音構造では、ドア内に侵入した水を排出する水抜き孔がドア底部に開口しており、このドア底部に当該水抜き孔を上から覆うように防音材が設けられていることを特徴とする。

かかる防音構造によれば、ドア底部からドア内に侵入する騒音、特に水抜き孔から侵入する騒音はドア底部において防音材により遮られ、ドア内の上方への音の伝播が抑えられる。よって、車室へ伝わる騒音が低減し、車両のＮＶ性能の向上に有利になる。また、ドア内には、外部騒音が水抜き孔から侵入するだけでなく、アウタパネルを透過して侵入し、或いはインナパネルとアウタパネルとの間の窓ガラス昇降用間隙から侵入し、さらにはドアアウタハンドル部からも侵入する。それらの外部騒音についても、上記防音材によって吸収し減衰させることが可能になる。

好ましい態様では、上記防音材は、上記ドアを構成するインナパネルとアウタパネルとの間に嵌まるように設けられ、この防音材にその上方から下方への排水のための縦溝又は縦孔が形成されている。そして、この排水用の縦溝又は縦孔と上記水抜き孔とは、互いの位置が上下に対向する関係にならないようにずれている。

このような態様であれば、排水用の縦溝又は縦孔と水抜き孔とが上下に対向しない（平面視で互いに重ならない）ようにずれているから、ドア内の水抜きに支障を来すことなく、ドア内の底部から上方への騒音の侵入を防ぐことができる。

好ましい態様では、上記防音材は、多数のチップ状発泡弾性体を含有する弾性体層と、この弾性体層の上面及び下面各々を覆う皮膜層とを備えてなり、上記弾性体層の上面を覆う皮膜層が非通水性になっている。このような防音材であれば、ドア内に侵入した雨水や車両洗浄水等が弾性体層に浸透することが非通水性の皮膜層によって防止され、すなわち、防音性能が低下することが避けられる。しかも、弾性体層と皮膜層とが相俟って幅広い周波数域で防音効果が得られる。これは次のように考えられる。

弾性体層では、音の入射に伴う個々のチップまわりの空気の運動による粘性損失、空気とチップとの間の摩擦損失、チップ同士の摩擦損失、さらにはチップ自体の振動による内部損失によって吸音効果を発揮すると考えられる。一方、皮膜層では、上記粘性等による吸音作用が得られない代わりに、音が入射したときの膜振動による内部損失で吸音効果を発揮する。すなわち、弾性体層は多数のチップ状発泡弾性体を含有してなる柔軟な層であるから、皮膜層の全体的な膜振動、局部的な膜振動が許容される。そして、その膜振動の振幅が極大となる共振周波数において吸音率が高くなる。その吸音率のピークは、膜振動による吸音であるから、弾性体層による吸音率のピーク位置よりも低周波数側に現れる。よって、弾性体層と皮膜層との積層構造により、幅広い周波数域で防音効果が得られることになる。

上記チップ状発泡弾性体は、短尺状、球状、不定形破砕状などにすることができ、その形状は問わない。好ましいのは、不定形破砕状（さいころ状や球状等の定形状でなく、不定形状（異形）であり、大きさも不揃いであること）のチップ状発泡弾性体である。その平均粒径は、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましく、その最大径は、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。チップ状発泡弾性体の発泡密度（真比重）は０．０１ｇ／ｃｍ^３以上１．００ｇ／ｃｍ^３以下程度であること、さらには０．０３ｇ／ｃｍ^３以上０．５ｇ／ｃｍ^３以下程度であることが好ましい。このチップ状発泡弾性体を含有する弾性体層は、厚さ方向の流れ抵抗値は１０^３Ｎｓ／ｍ^４オーダであることが好ましい。なお、流れ抵抗値はISO9053 DC法に準拠して測定した値である。

上記チップ状発泡弾性体としては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合体）ゴム発泡体を好ましく採用することができるが、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、熱可塑性エラストマー（オレフィン系又はスチレン系熱可塑性エラストマー）、軟質のポリ塩化ビニル等など、他のゴムないしは他の弾性材よりなる発泡体を用いてもよい。但し、吸音性を高める観点から、上記チップ状発泡弾性体は、その発泡体の少なくとも一部がスキン層で覆われずに発泡体のセル（スポンジの発泡の目）が表面に露出していることが好ましい。換言すれば、発泡体のセルの凹凸面が露出していることが望ましい。

上記弾性体層は、上記チップ状発泡弾性体を主材料（例えば、容積率で５割以上）として、その他に繊維材、非発泡弾性体チップ、樹脂チップ、無機材料の粉末（シリカ、マイカ等）など他の吸音材料ないし充填材を含有するものであってもよい。

弾性体層の上面を覆う皮膜層を非通水性とするには、非通気性のフィルム材、例えば、流れ抵抗値が１０^９Ｎｓ／ｍ^４以上であるフィルム材（例えばポリエチレンフィルム）にて皮膜層を形成すればよい。或いは、天然繊維又は化学繊維（有機繊維又は無機繊維）よりなる通気性を有する不織布又は織布、又は紙を上記皮膜層として採用し、これに撥水加工を施すことによって非通水性としてもよい。

皮膜層を通気性とする場合、その流れ抵抗値を１０^５ｓ／ｍ^４オーダから１０^８Ｎｓ／ｍ^４オーダの範囲に設定することが好ましく、さらには、１０^６ｓ／ｍ^４オーダから１０^７Ｎｓ／ｍ^４オーダの範囲に設定することが好ましい。これにより、弾性体層のみよりなる防音材に比べて、吸音率のピーク値が格段に高くなり、しかも吸音効果を発揮する周波数域が広がるという効果が得られる。

上記弾性体層の上面を覆う皮膜層に限らず、この弾性体層の下面を覆う皮膜層に関しても、非通水性として下面からの弾性体層への水の浸透を防止するようにしてもよい。或いは、この下面側の皮膜層を上記不織布等による通気性皮膜層として防音効果を高めることができる。

上記防音材は、ドア底部のインナパネルとアウタパネルとの間に嵌め込むだけでなく、ドアに対して積極的に固定するようにしてもよい。例えば、防音材の側面等に両面テープを貼り、或いは粘着剤を塗布し、或いは鉄板に固着しやすい塗料を防音材の側面等に塗布し、防音材をインナパネルやアウタパネルに固定するようにしてもよい。

本発明によれば、ドア内の底部に水抜き孔を上から覆うように防音材が設けられているから、水抜き孔から侵入する外部騒音がドア内上方へ伝播することが防音材により遮られるとともに、水抜き孔に限らず他の場所からドア内に侵入する騒音についても、上記防音材によって吸収し減衰させることが可能になり、車両のＮＶ性能の向上に有利になる。

車両のドアの一部を車室側から見た側面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 防音材の一部を示す縦断面図である。 防音材の斜視図である。 ドアの水抜き孔と防音材の縦溝との関係を示す横断面図である。 音圧レベルの測定結果を示すグラフ図である。 防音材サンプルの吸音特性を示すグラフ図である。 防音材の他の例を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示す車両（自動車）のドア１において、２はインナパネル、３はドアトリムである。図２に示すように、ドア１は、インナパネル２とアウタパネル４とによってドア内部空間を形成している。このドア内にドアガラスを昇降させるウィンドレギュレータ、スピーカー等が設けられる。インナパネル２には、ウィンドレギュレータ等をドア内に組み込むための作業孔５が開口している。この作業孔５はシート６にて塞がれている。本例のシート６は、遮音性シート７とこの遮音性シート７の周縁部に熱融着された合成樹脂シート８とよりなる。合成樹脂シート８の周縁部がインナパネル２の作業孔５の周縁部にシーラー９にて接着されている。本例の遮音性シート７は、ＥＰＤＭゴム発泡体よりなる。

そうして、ドア１の底部には水抜き孔１１が開口しているとともに、この水抜き孔１１を上から覆うように防音材１２が設けられている。水抜き孔１１はインナパネル２に形成されている。防音材１２は、インナパネル２とアウタパネル４との間に嵌まるように設けられている。

防音材１２は、袋１３に多数のチップ状発泡弾性体１４を封入して形成されている。個々のチップ状発泡弾性体１４は、互いに非接着状態であって、ずれ動くことができる。チップ状発泡弾性体１４は袋１３に対しても接着されていない。この防音材１２の場合、図３に示すように、袋１３に封入された多数のチップ状発泡弾性体１４が弾性体層１５を形成し、袋１３の表側及び裏側がそれぞれ弾性体層１５の上面及び下面を覆う皮膜層１６，１７を形成している。袋１３は、非通水性のシート材によって形成されている。

図４に示すように、防音材１２には、その上方から下方への排水のための縦溝１８が形成されている。図５に示すように、防音材１２の排水用の縦溝１８とドア底部の水抜き孔１１とは、互いの位置が上下に対向する関係にならないようにずれている。

以上のようなドア１であれば、ドア底部の水抜き孔１１からドア内に侵入する騒音は、ドア内の上方へ伝播することが防音材１２によって遮られる。また、ドア内に侵入する騒音としては、水抜き孔１１から侵入する音だけでなく、アウタパネル４を透過して侵入する音、インナパネル２とアウタパネル４との間の窓ガラス昇降用間隙から侵入する音、さらにはドアアウタハンドル部１９から侵入する音もある。それらの外部騒音についても、上記防音材１２によって吸収され減衰される。これにより、車室へ伝播する騒音が低減するため、車両のＮＶ性能の向上に有利になる。

また、防音材１２を構成する袋１３は非通水性シート材で形成されているから、雨水とが弾性体層１５内に浸透して防音性能を低下させることがない。また、ドア内に侵入する雨水や車両洗浄水は、防音材１２の縦溝１８とアウタパネル４との間を通ってドア底部に流れ、水抜き孔１１から排出される。縦溝１８と水抜き孔１１とは互いの位置が上下に対向しないようにずれているから、縦溝１８が防音性に悪影響を及ぼすことが避けられる。

＜防音性能の評価＞
ドア底部のインナパネル２とアウタパネル４との間に防音材１２を嵌め込んだケースと、そのような防音材を有しないケースの防音性能を評価した。いずれのケースも、図２に示すドアトリム３、遮音性シート７及び合成樹脂シート８を設けた。

−防音材１２について−
袋１３は、厚さが０．５ｍｍ、面密度が１００ｇ／ｍ^２程度、流れ抵抗値が２．８×１０^６Ｎｓ／ｍ^４である不織布によって形成した。チップ状発泡弾性体１４としては、上述のＥＰＤＭゴム発泡体（スポンジ材）よりなる遮音性シート７の端材をチップ状に粉砕することによって得た。そのチップ状発泡弾性体１４の平均粒径は約２ｍｍであり、発泡密度は約０．３ｇ／ｃｍ^３である。また、弾性体層１５は、厚さが４５ｍｍ、面密度が２．５ｋｇ／ｍ^２であり、厚さ方向の流れ抵抗値は１０^３Ｎｓ／ｍ^４オーダである。なお、この防音材１２には縦溝１８は設けていない。

−音の測定条件−
JISA1409,JISA1441-1に準拠した残響室にて、車両のドア１を閉じた状態と同じ状態を作り、車外側を９０ｄＢの音圧レベルに設定し、アウタパネル４の内側に車両前後方向及び上下方向に等間隔をおいて配置した９ヶ所の無指向性マイクにて音圧レベルを測定した。

−測定結果−
図６は上記９ヶ所のマイクの測定値の平均値をグラフ化したものである。同図によれば、防音材１２をドア底部に設けた実施例では、８００Ｈｚ以上の周波数域で防音材なしの比較例よりも、音圧レベルが５ｄＢ前後低くなっている。車両では、１０００Ｈｚ前後のロードノイズや５００〜５０００Ｈｚの風切り音が問題になるが、上記測定結果から、本発明によれば、ロードノイズや風切り音の車室への伝播低減に効果があることがわかる。ドア底部の水抜き孔１１から侵入する音が防音材１２にて遮られ、さらには、吸収・減衰され、また、アウタパネル４を透過してドア内に侵入する音、インナパネル２とアウタパネル４との間の窓ガラス昇降用間隙からドア内に侵入する音、ドアアウタハンドル部１９からドア内侵入する音が、防音材１２によって吸収・減衰された結果であると認められる。

＜防音材の吸音性能評価＞
−防音材サンプル−
弾性体層１５と皮膜層１６とよりなる二層構造の防音材サンプルＡ〜Ｄ、並びに弾性体層１５のみで構成された防音材サンプルＥを作製した。サンプルＡ〜Ｄは、皮膜層１６の流れ抵抗値が互いに異なる。

サンプルＡ〜Ｅ各々の弾性体層１５を構成するチップ状発泡弾性体は、いずれもＥＰＤＭゴム発泡体（スポンジ材）よりなる遮音性シート７の端材をチップ状に粉砕することによって得た。そのチップ状発泡弾性体の平均粒径は約２ｍｍであり、発泡密度は約０．３ｇ／ｃｍ^３である。また、この弾性体層１５は、厚さが４５ｍｍ、面密度が２．５ｋｇ／ｍ^２であり、厚さ方向の流れ抵抗値は１０^３Ｎｓ／ｍ^４オーダである。

表１に示すように、サンプルＡ〜Ｃの皮膜層１６は流れ抵抗値が異なる不織布で形成した。サンプルＤの皮膜層１６は、厚さ０．０８ｍｍ、流れ抵抗値が１×１０^９Ｎｓ／ｍ^４以上である非通気性のポリエチレンシートによって形成した。サンプルＡ〜Ｃの皮膜層１６の厚さは０．５ｍｍ、面密度は１００ｇ／ｍ^２程度である。

−特性評価−
サンプルＡ〜Ｅ各々の非圧縮状態での垂直入射吸音率を、JISA1405-2に準拠して測定した。音は皮膜層１６側から入射させた。結果を図７に示す。なお、同図のサンプル記号に付した数値は皮膜層の流れ抵抗値（単位；Ｎｓ／ｍ^４）を表す。

弾性体層１５のみよりなるサンプルＥは、１２５０Ｈｚ付近に吸音率のピークを有する吸音特性を示している。これに対して、皮膜層１６に流れ抵抗値４．１×１０^５Ｎｓ／ｍ^４の不織布を用いたサンプルＡでは、皮膜層なしのサンプルＥよりも、吸音率ピーク位置が低周波数側に若干シフトして、吸音率が２００Ｈｚから２０００Ｈｚの広い周波数域で高くなっている。流れ抵抗値２．８×１０^６Ｎｓ／ｍ^４の不織布を用いたサンプルＢになると、２０００Ｈｚ付近の吸音率が若干下がっているが、吸音率ピーク位置がさらに低周波数側にシフトして、吸音率が２００Ｈｚから１８００Ｈｚの広い周波数域でサンプルＡよりもさらに高くなっている。

流れ抵抗値４．２×１０^８Ｎｓ／ｍ^４の不織布を用いたサンプルＣの場合、吸音率のピーク値は高くなっているものの、そのピーク位置の低周波数側へのシフト量が大きくなり、１２００Ｈｚから１５００Ｈｚ付近の吸音率が低くなっている。しかし、その１２００Ｈｚから１５００Ｈｚ付近の吸音率の低下もそれほど大きくはなく、全体的にみれば、広い周波数域で高い吸音率が得られているということができる。

非通気性のポリエチレンシートを皮膜層１６に用いたサンプルＤでは、吸音率ピーク位置が低周波数側へのシフト量が大きい。このサンプルＤでは、８００Ｈｚ以上の周波数域での吸音率の落ち込んでいることから、吸音性はサンプルＡ〜Ｃに比べて落ちるものの、皮膜層１６が非通気性であるから、水抜き孔１１からドア内に侵入する騒音を遮る効果は大きい。

＜他の実施形態＞
図８は防音材１２の他の例を示す。この例では、ドア内の水抜きのために、防音材１２に該防音材１２を上下に貫通する排水用縦孔２１を設けている。この縦孔２１の場合も、先の実施形態の縦溝１８と同じく、水抜き孔１１と上下に対応する位置関係にならないように防音材１２に設ける。

本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれることはもちろんである。

１ ドア
２ インナパネル
３ ドアトリム
４ アウタパネル
５ 作業孔
７ 遮音性シート
１１ 水抜き孔
１２ 防音材
１３ 袋
１４ チップ状発泡弾性体
１５ 弾性体層
１６，１７ 皮膜層
１８ 縦溝
２１ 縦孔

Claims (3)

1. ドア内に侵入した水を排出する水抜き孔がドア底部に開口している車両におけるドアの防音構造であって、
   上記ドア底部に上記水抜き孔を上から覆うように防音材が設けられていることを特徴とする車両におけるドアの防音構造。
2. 請求項１において、
   上記防音材は、上記ドアを構成するインナパネルとアウタパネルとの間に嵌まるように設けられ、この防音材にその上方から下方への排水のための縦溝又は縦孔が形成されており、
   上記排水用の縦溝又は縦孔と上記水抜き孔とは、互いの位置が上下に対向する関係にならないようにずれていることを特徴とする車両におけるドアの防音構造。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記防音材は、多数のチップ状発泡弾性体を含有する弾性体層と、この弾性体層の上面及び下面各々を覆う皮膜層とを備えてなり、
   上記弾性体層の上面を覆う皮膜層が非通水性であることを特徴とする車両におけるドアの防音構造。

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