JP2014169223A - 優れた振動音響減衰挙動を有するグレージング、そのようなグレージングの製造方法、および車両の客室の音響保護方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２０℃において、グレージングの臨界周波数に±３０％の範囲で対応する特定の周波数について、８００ＭＰａよりも大きいヤング率を有するグレージングユニットを提供する。
【解決手段】少なくとも１枚のガラス板１０と、ガラス板の少なくとも一方の面に取り付けられ、０．２よりも大きい損失係数を有する減衰材料で製作された少なくとも１つのガーメント２０を備える少なくとも１つの振動音響減衰セクション２とを備える振動音響減衰挙動を有するグレージング１であって、セクション２が、ガラス板の反対側においては他のいかなる装置にも組み合わせられていないグレージングユニット。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動音響減衰装置を備える優れた振動音響減衰特性を有するグレージングユニットに関し、本発明はまた、客室、特に、車両、特に、自動車などの移動する客室の音響および振動の外乱を低減するためのプロセスに関する。

トラック、バス、農業機器、などといった自動車または他の種類の車両に加えて、本発明は、航空機、列車、ボート、潜水艦、など、閉鎖または実質的に閉鎖された客室を有するあらゆる種類の移動機械に適用される。

車両、特に、自動車に組み合わせられるグレージングユニットに、車両内の音響的な快適さを改善するという観点で、グレージングユニットを通って伝播する振動波を吸収するように機能する振動音響減衰手段が設けられる。

自動車において、機械的、熱的、視覚的、などの起源の不快の源が、次第に克服されてきている。しかしながら、音響的な快適さの改善は、依然として継続中の重大な関心事である。

空気力学的起源の騒音、すなわち走行中の車両を過ぎる空気の摩擦によって生じる騒音は、少なくとも部分的には、その発生源において対処されてきた。エネルギーの節約のために、形状を変更することによって、空気を良好に貫くようにされ、それ自身が騒音の源である乱流が低減されている。外部の空気力学的な騒音の源を乗客が位置する内部空間から隔てる車両の壁のうち、グレージングユニットが、最も対処が困難であることは明らかである。

熱可塑性の中間層が優れた振動音響減衰特性を有するように適切な方法で選択された積層グレージングユニットを設けることが、現時点において知られている。

したがって、欧州特許第０３８７１４８号明細書が、特に空気力学的な起源であり、すなわち８００から１０，０００Ｈｚの間の高い周波数にある騒音に対して、良好な絶縁を達成する積層グレージングユニットを提示している。

さらに、そのような積層グレージングユニットは、音響絶縁に代表的な臨界周波数における伝送損失の急激な低下の回避を可能にする。臨界周波数は、グレージングユニットの組成（構成要素の密度およびヤング率、厚さ）に特有であり、グレージングユニットの屈曲波およびグレージングユニットの周囲の流体（空気など）の音波の空間的および周波数的な一致に相当する。典型的には、３ｍｍに近い厚さを有するグレージングユニットにおいては、約４０００Ｈｚの付近である。

したがって、特に人の耳につきやすい周波数の範囲（１０００から６０００Ｈｚの間）に位置するこの臨界周波数において、騒音が大きくなる可能性がある。したがって、この周波数において、騒音への良好な絶縁性能を有することが望ましい。

振動音響減衰特性を有する積層グレージングユニットの使用に対する代替（特定のグレージングユニットは積層されていないため）または補完の技術的解決策を、グレージングユニットの外周およびグレージングユニットと車体との間に、グレージングユニットおよび車体へと取り付けられ、いくつかの減衰材料の並置で構成され、あるいはそのようでない振動音響減衰特性を有する細片を接続することで構成することができる。

そのような振動減衰特性をもたらすために、少なくとも２５ＭＰａに等しい等価実線形剛性Ｋ'_eqを少なくとも０．２５に等しい等価損失係数ｔａｎδ_eqとの組み合わせにて有さなければならない細片が、国際公開第０４／０１２９５２号パンフレットから知られている。等価線形剛性は、細片１リニアメートルの当たりの細片の等価剛性であり、剛性は、細片を構成している材料の剛さ（すなわち、引張−圧縮の作用に関するヤング率）および細片の形状によって特徴付けられる。

この種類の細片においては、グレージングユニットに垂直な方向の引張−圧縮にて作用するときに材料が受ける応力および変形のみが、考慮に入れられ、せん断作用は無視できる。これは、車体が、細片と比べて、変形せず、振動のエネルギーを吸収できないほどに堅いためである。細片のみが大きく変形し、主として引張−圧縮で作用することによって機械的なエネルギーを消散させる。

したがって、グレージングユニットの外周のシールをも構成するこの種類の減衰用細片が、グレージングユニットと車体との間の接続を保証するため、適切である。しかしながら、車両のすべてのグレージングユニットが外周の全体において車体へと取り付けられているわけではなく、開閉する側面の窓など、特定のグレージングユニットは可動である。したがって、減衰手段の役割をもたらす外周シールの構成は、後者の窓には適さない場合がある。

したがって、本発明の目的は、より詳しくは高い周波数において、積層グレージングユニットまたはグレージングユニットの外周の結合シールなどといった既存の手段への代替または補完となる振動音響減衰手段を備えるグレージングユニットを提供することにある。

本発明によれば、グレージングユニットが、少なくとも１枚のガラス板と、ガラス板の少なくとも一方の面に取り付けられ、減衰材料で製作された少なくとも１つの構成部品を備える少なくとも１つの振動音響減衰用の細片とを備えており、減衰材料で製作された少なくとも１つの構成部品が、２０℃において、グレージングユニットの臨界周波数にプラスまたはマイナス３０％の範囲で対応する特定の周波数ｆ_pについて、０．２よりも大きい損失係数および８００ＭＰａよりも大きいヤング率を有する。さらに、グレージングユニットは、細片が、ガラス板の反対側においては他のいかなる装置にも接合されていないことを特徴とする。

減衰材料のヤング率および損失係数は、ビスコアナライザを使用して測定される。

知られている方法で、グレージングユニットの臨界周波数は、式ｆ_c≒１１．６／ｈによって与えられ、ここでｈは、グレージングユニットの厚さ（単位は、ｍ）である。

このようにして、グレージングユニットが、車両の車体との組み合わせ、および車体とは別個独立の両方で、振動音響減衰特性をもたらし、減衰材料が、振動エネルギーの消散体としての役割を果たすが、グレージングユニットに垂直な平面において引張−圧縮で作用する代わりに、細片が、グレージングユニットの平面における引張−圧縮で作用する。
このグレージングユニットの平面における引張−圧縮での作用は、好ましくは代わりに伸び作用としても知られているが、驚くほど効果的であることが判明している。

このように、本発明の発明者は、振動エネルギーを消散させるためにグレージングユニットに細片を組み合わせることが、細片の材料が減衰的（損失係数に結び付けられる）であり、特に細片が伸び作用を保証するために剛さ（細片を構成する材料のヤング率に結び付けられる）である場合に、さらにより効果的であることを実証した。

好ましくは、細片が、グレージングユニットの縁の近傍または縁に配置される。細片は、シールを形成しない。好ましくは、細片の延在は、最大でもグレージングユニットの一辺の長さまでである。さらに、細片の形状を、グレージングユニットの形状に合わせることができる。したがって、細片が、従来の矩形の形状を有することができ、あるいはより複雑な形状、例えば台形などを有することができる。

１つの特徴によれば、細片が、減衰材料で製作された複数の構成部品を備えることができる。

別の特徴によれば、グレージングユニットが、複数の細片を、グレージングユニットの同じ面および／またはグレージングユニットの２つの反対向きの面へと接合して備えることができる。

一実施形態によれば、細片が、減衰材料で製作された少なくとも１つの構成部品と、減衰材料製の構成部品とグレージングユニットとの間に配置された１つの剛な中間層部品とを備えており、剛な中間層部品が、２０℃において、選択された特定の周波数について、０．２未満の損失係数ならびに減衰材料のヤング率よりも少なくとも２倍大きいヤング率を有する。

一例示的実施形態によれば、減衰材料はれき青質である。充てんされたカーボン主体のポリマーであってもよい。

有利には、本発明のグレージングユニットは、車両の、特に自動車の車体に収容され、細片が視界から隠される。

グレージングユニットは、より詳しくは、開閉する側面の窓である。

本発明のもう１つの主題は、グレージングユニットを備える車両、特に自動車の客室の音響および振動の外乱を低減するという観点で、グレージングユニットに少なくとも１つの振動音響減衰用の細片を接合することからなるグレージングユニットの製造プロセスであって：
２０℃において、グレージングユニットの臨界周波数にプラスまたはマイナス３０％の範囲で対応する特定の周波数について、０．２よりも大きい損失係数および８００ＭＰａよりも大きいヤング率を有する少なくとも１つの減衰材料構成部品を有する細片を用意することと、
プロファイルを、グレージングユニットの少なくとも一方の面に取り付けることとを特徴とするプロセスである。

取り付けは、任意の適切な手段によって実行され、好ましくはガラスおよび細片の材料との相性がよい接着剤を用いた接着によって実行される。

細片が、取り付け用として意図される１つの面に、両面粘着テープの形態の結合手段を備えることができる。

最後に、本発明はまた、少なくとも１つの振動音響減衰用細片を備える改善された振動音響減衰のグレージングユニットを備える車両、特に自動車の客室の防音のためのプロセスであって、２０℃において、グレージングユニットの臨界周波数にプラスまたはマイナス３０％の範囲で対応する特定の周波数について、０．２よりも大きい損失係数および８００ＭＰａよりも大きいヤング率を有する少なくとも１つの減衰材料構成部品を備える細片を使用することからなり、細片がグレージングユニットの一方の面に取り付けられることを特徴とするプロセスに関する。

製造または防音プロセスにおいては、有利には、上述のとおりの本発明のグレージングユニットが使用される。

本発明の他の詳細および利点が、添付の図面に関して、以下で説明される。

本発明による細片を備えるグレージングユニットの斜視図である。 図１のグレージングユニットの一部分の断面図である。 図１の変形例の実施形態の部分断面図である。 図１の変形例の実施形態の部分断面図である。 図１の変形例の実施形態の部分断面図である。 図１の変形例の実施形態の部分断面図である。 別のグレージングユニットの変形例の部分斜視図であり、本発明による２つの細片を備える。 細片のさらなる変形例を備えるグレージングユニットの斜視図を示している。 素材のグレージングユニットと本発明の細片を備えるグレージングユニットとの間の音響絶縁の比較曲線を示している。

図１から図８は、理解を容易にするために、縮尺通りではない図である。

図１および図２は、少なくとも１つの細片２によって形成された本発明の振動音響減衰手段を備えるグレージングユニット１を示している。

グレージングユニット１は、自動車などの車両の車体、例えば、ドアの内殻に収容され、側面のグレージングユニット、有利には、開閉するグレージングユニットを形成するように意図されている。このグレージングユニットは、ここでは一体構造であり、したがって１枚のガラス板１０を備えるが、例えば積層され、２枚のガラス板の間に挟まれたプラスチック中間層を備えてもよい。

グレージングユニット１は、２つの反対向きの面１１、１２を有する。一方が、車両の内部に向くように意図される一方で、他方は、外部の環境へと向けられる。

さらに、グレージングユニット１は、片側１４に位置し、図１において点線によって点線で区切られている縁部分１３を含む。この部分は、開閉する側面のグレージングユニットの場合には、下方帯として知られる。この縁部分は、グレージングユニットの取り付けのために車体内に収容されなければならないため、見えないように意図されている。

細片は、グレージングユニットの縁の近傍にシールを形成することなく配置される。好ましくは、グレージングユニットの一辺に沿って配置される。

細片２は、減衰材料で作られた構成部品２０を含む。

減衰材料製の構成部品２０は、２０℃において、有利にはグレージングユニットの臨界周波数、またはこの臨界周波数のプラスもしくはマイナス３０％の範囲に対応するグレージングユニットの特定の周波数ｆ_pについて、０．２よりも大きい損失係数および８００ＭＰａよりも大きいヤング率を有する。典型的には、特にグレージングユニットの厚さに応じて、グレージングユニットの臨界周波数は、２０００から５０００Ｈｚの間である。

具体的には、車両特に、自動車において、優れた絶縁を得ることが望まれる周波数の範囲が、グレージングユニットの臨界周波数の周囲に位置する周波数の範囲に一致することがわかっている。したがって、有利には、グレージングユニットの臨界周波数のプラスまたはマイナス３０％の範囲に等しい特定の周波数が選択される（ｆ_p＝ｆ_c±３０％）。これは、測定に関して音響絶縁の顕著な低下によって表現されるグレージングユニットを介する車両の外部からの騒音の伝達が最も顕著であるのが、この臨界周波数の周囲であるからである。したがって、本発明は、より詳しくは、グレージングユニットの振動音響減衰を改善するために、この周波数範囲に関する。したがって、特定の周波数ｆ_pは、より詳しくは、グレージングユニットの臨界周波数に一致することができる。

本発明によれば、細片のグレージングユニットとの接触面積が大きいほど、減衰が良好になることに留意されたい。

さらに、細片の厚さｅが大きいほど、細片がより効果的になる。細片の質量が一定である場合、細片の表面積よりも、むしろ厚さｅを増す方が好ましい。

例えば、図１によれば、３．８５ｍｍの厚さおよび８００ｍｍ×５００ｍｍの寸法を有するグレージングユニットに、グレージングユニットの縁から約２５ｍの位置において、６００ｍｍの長さＬ１および１００ｍｍの幅Ｌ２を有し、５ｍｍの厚さｅを有する細片を取り付けることができる。

減衰用の構成部品２０は、グレージングユニットの一方の面１２への取り付けのための面２１と、反対側の自由な面２２とを備える。

グレージングユニットへの取り付けは、減衰用の構成部品およびグレージングユニットの構成材料の各々との相性がよい接着手段によって実行される。接着手段は、例えば自動接着性の手段や、加熱によって活性化される接着剤で構成された手段など、知られている種類の接着手段である。

細片２を、ただ１つの減衰用の構成部品２０で構成することができ、または複数の減衰用の構成部品２０、２３、２４の重ね合わせで構成することができる（図４）。各々の構成部品の各々の材料は、以下の特性を有する。すなわち、２０℃かつグレージングユニットの臨界周波数にプラスまたはマイナス３０％の範囲に対応するグレージングユニットの特定の周波数ｆ_pにおいて、０．２よりも大きい損失係数および８００ＭＰａよりも大きいヤング率を有する。

図５は、本発明の別の実施形態の変形例を示している。細片２が、減衰用の構成部品２０と、非減衰の剛な中間層部品３とを備えており、非減衰の剛な中間層部品が、減衰用の構成部品２０とグレージングユニットとの間に挟まれている。好ましくは、グレージングユニットとの接合の表面積が、減衰用の構成部品２０との接合の表面積と同じである。

非減衰の剛な構成部品は、０．２未満の損失係数および１６００ＭＰａよりも大きいヤング率を有する材料で構成される。例えば３ｍｍの厚さを有する例えばガラスまたはポリカーボネートを、使用することが可能である。種々の構成部品の間の取り付けの手段は、前記部品の構成材料と相性がよいように構成される。

図６は、別の実施形態の変形例を示している。この実施形態の変形例が、グレージングユニットを受け入れるように意図された取り付け部の空間の要件に適合する場合、グレージングユニット１に２つの細片が、グレージングユニットの各々の面１１および１２にそれぞれ１つ、接合されている。

同じグレージングユニットの１つの同じ面に、複数の細片２を接合することも考えられ、それら複数の細片２を、並置しても、並置しなくて、当接させても、当接させなくてもよい（図７）。

最後に、非矩形の形状を有する細片を使用することが可能である（図８）。この形状は、下方帯として一般に知られる下端が直線状ではなくて湾曲しているグレージングユニットの場合に適合させることを可能にする。

これらに限られるわけではない例として、下記の表に、本発明によるグレージングユニットへと接合される細片のためのいくつかの減衰材料が挙げられており、２０℃および３１００Ｈｚの周波数（厚さ３．８５ｍｍのグレージングユニットの臨界周波数）における損失係数およびヤング率が提示されており、これらの値は、ビスコアナライザを使用して測定されている。

本発明の減衰手段の有効性を実証するために、減衰手段を備えるグレージングユニットの振動レベルの減衰が、同じ素材のグレージングユニットと比べて、３１００Ｈｚにあるグレージングユニットの臨界周波数を含む１２５から６３００Ｈｚの周波数の範囲において際立っている。

空気経由の経路で励起される本発明の減衰手段を備えるグレージングユニットは、グレージングユニットの振動エネルギーが細片２を通って消散するため、素材のグレージングユニットよりも低い振動レベルを有する。したがって、客室内の圧力レベルが低くなり、結果として騒音が少なくなる。

すなわち、図９が、一方で、本発明の減衰手段が設けられたグレージングユニット、他方で本発明の減衰手段を備えていない同等のグレージングユニットにおいて得られた比較の減衰指数曲線を示している。

試験に使用したグレージングユニットは、３．８５ｍｍの厚さおよび８００ｍｍ×５００ｍｍの寸法を有する平坦なグレージングユニットであった。したがって、臨界周波数は、３１００Ｈｚの付近である。

曲線Ｃｒｅｆが、素材のグレージングユニットに相当する。曲線Ｃ１が、細片２を備えるグレージングユニットに相当する。細片は矩形であり、以下の寸法、すなわち６００ｍｍの長さＬ１、１００ｍｍの幅Ｌ２、および５．２ｍｍの厚さｅを有する。細片の材料は、Ａｋｄｅｖ ＳｏｐｒｅｍａのＳｔｉｃｋｓｏｎ（上記の表を参照）という細片である。この細片は、ガラスへの接合のためのガラスに適合した接着片があらかじめ貼り付けられた状態で市販されている。

このグレージングが、２つの反響する部屋の間に形成された開口に設置される。装置の封止を保証し、開閉する側面のグレージングユニットの事例に近い組み立て状態を再現できるようにする発泡片を備える角を使用して、縁において保持される。このようにして、３分の１オクターブごとの音波減衰指数Ｒを、１２５から６３００Ｈｚの範囲の周波数について、ＩＳＯ １４０−３規格に従って測定した。これらの測定を、１８℃の室温において実行した。

図９の曲線の比較において、グレージングユニットの音波の減衰が、臨界周波数において改善される（３１５０Ｈｚの付近に中心を有する３分の１オクターブについて３．８ｄＢの差）ことが証明された。

結果として、本発明の第１の目的に従って、グレージングユニットの臨界周波数の領域（臨界周波数の−３０％から＋３０％まで広がる範囲にわたる）の振動エネルギーの最大値を消散させることができる一方で、本発明はまた、低周波数および、中周波数を含むより広い周波数の範囲にわたって良好な振動音響減衰を保証できるようにする。具体的には、本発明のグレージングユニットに関する絶縁曲線Ｃ１が、素材のグレージングユニットに相当する曲線Ｃｒｅｆの下方にあることを、図９に見て取ることができる。

欧州特許第０３８７１４８号明細書 国際公開第０４／０１２９５２号パンフレット

Claims (14)

1. 少なくとも１枚のガラス板（１０）と、ガラス板の少なくとも一方の面に取り付けられ、減衰材料で製作された少なくとも１つの構成部品（２０）を備える少なくとも１つの振動音響減衰用の細片（２）とを有する改善された振動音響減衰特性を有するグレージングユニット（１）であって、細片（２）が、ガラス板の反対側においては他のいかなる装置にも接合されておらず、減衰材料で製作された構成部品が、２０℃において、グレージングユニットの臨界周波数にプラスまたはマイナス３０％の範囲で対応する特定の周波数ｆ_pについて、０．２よりも大きい損失係数および８００ＭＰａよりも大きいヤング率を有することを特徴とする、グレージングユニット。
2. 細片（２）が、グレージングユニットの縁の近傍または縁に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のグレージングユニット。
3. 細片（２）の延在が、最大でもグレージングユニットの一辺の長さまでであることを特徴とする、請求項１または２に記載のグレージングユニット。
4. 細片（２）が、減衰材料で製作された複数の構成部品（２０、２３、２４）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のグレージングユニット。
5. グレージングユニットの同じ面および／またはグレージングユニットの２つの反対向きの面へと接合された複数の細片（２）を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のグレージングユニット。
6. 細片（２）が、減衰材料で製作された少なくとも１つの構成部品（２０）と、減衰材料製の構成部品（２０）とグレージングユニットとの間に配置された１つの剛な中間層部品（３）とを備えており、剛な中間層部品が、２０℃において、選択された特定の周波数ｆ_pについて、１６００ＭＰａよりも大きいヤング率および０．２未満の損失係数を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のグレージングユニット。
7. 細片が、グレージングユニットへと取り付けられるように意図された１つの面に、両面粘着テープの形態の結合手段を備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のグレージングユニット。
8. 車両の、特に自動車の車体に収容され、細片が視界から隠されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のグレージングユニット。
9. 開閉する側面のグレージングユニットであることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のグレージングユニット。
10. グレージングユニットを備える車両、特に自動車の客室の音響および振動の外乱を低減するという観点で、グレージングユニットに少なくとも１つの振動音響減衰用の細片（２）を接合することからなるグレージングユニット（１）の製造プロセスであって、
    ２０℃において、グレージングユニットの臨界周波数にプラスまたはマイナス３０％の範囲で対応する特定の周波数について、０．２よりも大きい損失係数および８００ＭＰａよりも大きいヤング率を有する少なくとも１つの減衰材料構成部品を有する細片を用意することと、
    プロファイルを、グレージングユニットの少なくとも一方の面に取り付けることとを特徴とする、プロセス。
11. 特定の周波数ｆ_pが、グレージングユニットの臨界周波数またはこの臨界周波数のプラスもしくはマイナス３０％の範囲に対応することを特徴とする、請求項１０に記載のグレージングユニットの製造プロセス。
12. 請求項３から９のいずれか一項に記載のグレージングユニットを使用することを特徴とする、請求項１０に記載のグレージングユニットの製造プロセス。
13. 少なくとも１つの振動音響減衰用細片（２）を備える改善された振動音響減衰のグレージングユニット（１）を備える車両、特に自動車の客室の防音のためのプロセスであって、２０℃において、グレージングユニットの臨界周波数にプラスまたはマイナス３０％の範囲で対応する特定の周波数について、０．２よりも大きい損失係数および８００ＭＰａよりも大きいヤング率を有する少なくとも１つの減衰材料構成部品（２０）を備える細片を使用することからなり、細片がグレージングユニットの一方の面に取り付けられることを特徴とする、プロセス。
14. 請求項２から９のいずれか一項に記載のグレージングユニットを使用することを特徴とする、請求項１３に記載の車両の客室の防音のためのプロセス。

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