JP2018062866A

JP2018062866A - 吸気系部品

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Publication number: JP2018062866A
Application number: JP2016200118A
Authority: JP
Inventors: 龍介木村; Ryusuke Kimura
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: DE102017123106A1; JP6720819B2; US20180100473A1; CN107917022A

Abstract

【課題】エンジンルーム内のスペースを大きく占有することなく同エンジンルーム内の騒音を低減することができる吸気系部品を提供する。【解決手段】エンジンルーム内に設けられる吸気ダクトは、内部を吸気通路が通過する繊維部６を備える。繊維部６は一対の側壁８同士を互いに接合することによって形成されており、それら側壁８同士の間を上記吸気通路が通過している。側壁８は、非通気性材料により形成されている非通気フィルム１４と、その非通気フィルム１４の内側に通気性材料により形成されている吸音材１３と、非通気フィルム１４の外側に通気性材料により形成されている吸音材１５と、を備える。非通気フィルム１４により隔てられた吸音材１３と吸音材１５とのうち、吸音材１３は吸気通路内の吸気音を低減する一方、吸音材１５はエンジンルーム内の騒音を低減する。【選択図】図４

Description

本発明は、吸気系部品に関する。

自動車等の車両においては、吸気通路を形成するための側壁を有する吸気系部品（例えば吸気ダクト）がエンジンルーム内に設けられており、こうした吸気ダクト（吸気通路）内の吸気音を低減することが望まれている。このため、特許文献１では、吸気ダクトの側壁に通気性を持たせて吸気音の音圧を吸気ダクトの外に逃がすことにより、吸気ダクト内での吸気音に基づく定在波の発生を抑制して吸気音を低減させるようにしている。

特開平１１−３４３９３９号公報

ところで、車両のエンジンルーム内では原動機等の作動に基づく騒音が発生しており、そのエンジンルーム内の騒音による影響が大きいことから、吸気通路内の吸気音だけでなくエンジンルーム内における吸気通路外の騒音も低減することが望まれている。しかし、特許文献１のような吸気ダクトをエンジンルーム内に設けた場合、吸気音の音圧をエンジンルーム内における吸気ダクト（吸気通路）の外に逃がすことになるため、エンジンルーム内の騒音を低減するうえで不利になる。このため、エンジンルーム内の騒音も低減しようとする場合、騒音低減のための機器や部材をエンジンルーム内に設置しなければならず、それらの機器や部材によってスペースが大きく占有されてしまう。

本発明の目的は、エンジンルーム内のスペースを大きく占有することなく同エンジンルーム内の騒音を低減することができる吸気系部品を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する吸気系部品は、車両のエンジンルームに設けられて吸気通路を形成するための側壁を有する。この側壁は、非通気性材料により形成されている非通気層と、その非通気層の内側に通気性材料により形成されている内側吸音層と、上記非通気層の外側に通気性材料により形成されている外側吸音層と、を備える。

上記構成によれば、エンジンルーム内の吸気系部品において、吸気通路を形成するための側壁は、非通気性材料で形成された非通気層により、吸気通路内の吸気音を低減するための内側吸音層と、エンジンルーム内における吸気通路外の騒音を低減するための外側吸音層とに隔てられている。

そして、吸気通路内において、吸気音が吸気系部品の側壁における内側吸音層に対し入射されると、内側吸音層を形成している通気性材料が吸気音の入射に伴って微小に変動することにより、吸気音の持つエネルギが上記通気性材料の運動に変換されて消費され、そうしたエネルギの消費によって吸気音が低減（吸音）される。吸気通路内とエンジンルーム内とは上記側壁の非通気層によって遮断されているため、吸気通路内の吸気音がエンジンルーム内に逃げることは上記非通気層によって抑制される。従って、吸気通路内の吸気音がエンジンルーム内に逃げることにより、同エンジンルーム内の騒音を低減しにくくなることは抑制される。

一方、エンジンルーム内の騒音が吸気系部品の側壁における外側吸音層に対し入射されると、外側吸音層を形成している通気性材料が上記騒音の入射に伴って微小に変動することにより、同騒音の持つエネルギが上記通気性材料の運動に変換されて消費され、そうしたエネルギの消費によって上記騒音が低減（吸音）される。従って、エンジンルーム内に騒音低減のための機器や部材を上記吸気系部品とは別に設置する必要はなく、そうした機器や部材によってスペースが大きく占有されることもない。

本発明によれば、吸気通路を形成するための吸気系部品の側壁により、吸気通路内の吸気音だけでなくエンジンルーム内の騒音も低減されるため、エンジンルーム内のスペースを大きく占有することなく同エンジンルーム内の騒音を低減することができる。

車両のエンジンルーム内における内燃機関の吸気系を示す略図。内燃機関の吸気系を構成する吸気ダクトを示す斜視図。吸気ダクトにおける繊維部の径方向断面を示す断面図。繊維部における側壁の構造を概略的に示す分解図。

以下、車両のエンジンルーム内に設けられる吸気系部品の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、車両のエンジンルーム内に搭載された内燃機関１の吸気系の概要を示している。内燃機関１の吸気系は、吸気ダクト２及びエアクリーナ３等々の吸気系部品によって構成されており、それら吸気系部品によって形成された吸気通路４を介して内燃機関１に空気が吸入される。上記吸気ダクト２は、内燃機関１の吸気系におけるエアクリーナ３の上流側に設けられており、そのエアクリーナ３に対し接続されている。

図２に示すように、吸気ダクト２には、その上流から下流に向けて、樹脂部５、繊維部６、樹脂部７が設けられている。これら樹脂部５、繊維部６、及び樹脂部７は互いに接続されており、それらの内部を上記吸気通路４が通過している。なお、上記樹脂部５及び上記樹脂部７は樹脂によって形成されており、上記繊維部６は不織布シート等によって形成されている。

図３は、吸気ダクト２における繊維部６の断面を示している。繊維部６は、上記吸気通路４を形成するための上下一対の側壁８を備えている。そして、一方の側壁８における繊維部６の径方向の両縁と他方の側壁８における繊維部６の径方向の両縁とを互いに接合することにより、それら側壁８同士の間に上記吸気通路４が形成されている。

図４に示すように、繊維部６を形成するための側壁８は、表皮材１１、通気フィルム１２、吸音材１３、非通気フィルム１４、吸音材１５、通気フィルム１６、及び表皮材１７によって形成されている。側壁８を形成するための上記各部材は、図中の上から下（図３に示す繊維部６の内側から外側）に向って、表皮材１１、通気フィルム１２、吸音材１３、非通気フィルム１４、吸音材１５、通気フィルム１６、表皮材１７の順番で側壁８の厚さ方向に重ねられている。

側壁８における上記非通気フィルム１４は、非通気性材料によって形成されている非通気層として機能する。また、上記吸音材１３は、上記非通気層（非通気フィルム１４）の内側に不織布シート等の通気性材料により形成されている内側吸気層として機能し、上記吸音材１５は上記非通気層の外側に不織布シート等の通気性材料により形成されている外側吸気層として機能する。上記表皮材１１及び上記通気フィルム１２は、内側吸音層（吸音材１３）の内面に同内側吸音層よりも通気度の低い通気性材料により形成されている内側表皮層として機能する。また、上記通気フィルム１６及び表皮材１７は、外側吸音層（吸音材１５）の外面に同外側吸音層よりも通気度の低い通気性材料により形成されている外側表皮層として機能する。

側壁８においては、内側吸音層（吸音材１３）及び外側吸音層（吸音材１５）に対する音の入射に伴って吸音材１３，１５を形成する不織布シートの繊維が微小に変動することにより、その音の持つエネルギが同繊維の運動に変換されて消費され、そうしたエネルギの消費によって上記音のうち高周波数帯の成分が低減（吸音）される。

更に、側壁８において、内側表皮層及び外側表皮層に対し音が入射されるときには、その音が内側表皮層での共振及び外側表皮層での共振に伴って、以下のように低減されることとなる。

すなわち、内側表皮層（表皮材１１及び通気フィルム１２）に対する音の入射に伴って同内側表皮層が共振するとき、その共振時の振動に伴う内部摩擦によって内側表皮層が発熱する。このことは、上記音の持つエネルギが熱に変換されて消費されていることを意味し、そうしたエネルギ消費によって上記音のうち内側表皮層の共振周波数に対応した周波数帯の成分が低減される。ここで、内側表皮層の共振周波数は、内側表皮層（通気フィルム１２）の通気度との相関があり、同通気度が小さくなるほど低くなる。そして、通気フィルム１２の通気度は吸音材１３の通気度よりも低いため、内側表皮層の共振周波数が低周波数帯の値となる。その結果、内側表皮層に音が入射して同内側表皮層が共振することに伴って、その音のうち低周波数帯の成分が低減される。

また、外側表皮層（通気フィルム１６及び表皮材１７）に対する音の入射に伴って同外側表皮層が共振するとき、その共振時の振動に伴う内部摩擦によって外側表皮層が発熱する。このことは、上記音の持つエネルギが熱に変換されて消費されていることを意味し、そうしたエネルギ消費によって上記音のうち外側表皮層の共振周波数に対応した周波数帯の成分が低減される。ここで、外側表皮層の共振周波数は、外側表皮層（通気フィルム１６）の通気度との相関があり、同通気度が小さくなるほど低くなる。そして、通気フィルム１６の通気度は吸音材１５の通気度よりも低いため、外側表皮層の共振周波数が低周波数帯の値となる。その結果、外側表皮層に音が入射して同外側表皮層が共振することに伴って、その音のうち低周波数帯の成分が低減される。

次に、側壁８を形成するための上記各部材の詳細について、以下に列記する。
＜非通気フィルム１４＞
非通気フィルム１４の目付け量及び厚さは、繊維部６の内外での音を遮断しつつ同繊維部６の重量増加を抑制できる範囲の値とされている。詳しくは、非通気フィルム１４の目付け量を５〜３００ｇ／ｍ2 （平方メートル）とする一方、非通気フィルム１４の厚さを０．０１〜３ｍｍとすることが考えられる。なお、非通気フィルム１４の目付け量に関しては、この実施形態では例えば２０ｇ／ｍ2 とされている。

＜吸音材１３，１５＞
吸音材１３，１５は、通気性材料である不織布シートを熱プレスすることにより成形されている繊維成形体である。上記不織布シートは、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる芯部と、同ＰＥＴ繊維よりも融点の低い変性ＰＥＴからなる鞘部と、を有する芯鞘型の複合繊維により構成されている。上記不織布シートの繊維径、並びに、上記吸音材１３，１５の目付け量及び厚さは、吸音材１３，１５による必要な吸音性能を確保しつつ同吸音材１３，１５の重量増加を抑制できる範囲の値とされている。すなわち、上記不織布シートの繊維径は１１〜２５μｍとされている。また、吸音材１３，１５の目付け量は、例えば５０〜１０００ｇ／ｍ2 とすることが考えられ、この実施形態では６００ｇ／ｍ2 とされている。更に、吸音材１３，１５の厚さとしては、５〜５０ｍｍとすることが考えられ、より好ましくは１１〜２５とすることが考えられる。

＜通気フィルム１２，１６＞
内側表皮層及び外側表皮層における通気フィルム１２，１６の通気度は、吸音材１３，１５の通気度よりも低い値であり、且つ、吸音材１３，１５によって低減される周波数帯の音よりも低周波数帯の音を効果的に低減できる範囲の値とされている。詳しくは、通気フィルム１２，１６の通気度（ＪＩＳＬ１０９６，Ａ法（フラジール形法））は、３〜５０ｃｃ／ｃｍ2 （平方センチメートル）・ｓとすることができ、より好ましくは５〜１０ｃｃ／ｃｍ2 ・ｓとすることができる。

＜表皮材１１，１７＞
内側表皮層及び外側表皮層の表皮材１１，１７は、例えばＰＥＴ繊維からなる不織布シートにより形成されている。

なお、表皮材１１及び通気フィルム１２からなる内側表皮層の目付け量及び厚さは、吸音材１３によって低減される音よりも低収端数帯の音を内側表皮層によって効果的に低減できる範囲の値とされている。すなわち、内側表皮層の目付け量は２０〜１０００ｇ／ｍ2 とされており、内側表皮層の厚さは０．１〜５ｍｍとされている。ちなみに、この実施形態では、通気フィルム１２の目付け量が４５ｇ／ｍ2 とされており、表皮材１１の目付け量が７０ｇ／ｍ2 とされている。

また、通気フィルム１６及び表皮材１７からなる外側表皮層の目付け量は、吸音材１５によって低減される音よりも低収端数帯の音を外側表皮層によって効果的に低減できる範囲の値とされている。すなわち、外側表皮層の目付け量は２０〜１０００ｇ／ｍ2 とされており、外側表皮層の厚さは０．１〜５ｍｍとされている。ちなみに、この実施形態では、通気フィルム１６の目付け量が４５ｇ／ｍ2 とされており、表皮材１７の目付け量が７０ｇ／ｍ2 とされている。

次に、吸気ダクト２の作用について説明する。
エンジンルーム内に設けられた吸気ダクト２の繊維部６は、一対の側壁８同士を互いに接合することによって形成されており、それら側壁８同士の間を吸気通路４が通過している。そして、側壁８において、吸気通路４内の吸気音を低減するための吸音材１３（内側吸音層）と、エンジンルーム内における吸気通路４外の騒音を低減するための吸音材１５とは、非通気フィルム１４（非通気層）によって隔てられている。

そして、吸気通路４内において、吸気音が側壁８における吸音材１３に対し入射されると、その吸音材１３によって吸気音における高周波数帯の成分が低減される。また、吸気音が内側表皮層に入射されると、それに伴って内側表皮層が共振することにより、上記吸気音のうち影響の大きい低周波数帯の成分が低減される。吸気通路４内とエンジンルーム内とは上記側壁８の非通気フィルム１４によって遮断されているため、吸気通路４内の吸気音がエンジンルーム内に逃げることは上記非通気フィルム１４によって抑制される。従って、吸気通路４内の吸気音がエンジンルーム内に逃げることにより、同エンジンルーム内の騒音を低減しにくくなることは抑制される。

一方、エンジンルーム内の騒音が側壁８における吸音材１５に対し入射されると、その吸音材１５によって上記騒音における高周波数帯の成分が低減される。また、上記騒音が外側表皮層に入射されると、それに伴って外側表皮層が共振することにより、上記騒音のうち影響の大きい低周波数帯の成分が低減される。従って、エンジンルーム内に騒音低減のための機器や部材を吸気ダクト２とは別に設置する必要はなく、そうした機器や部材によってスペースが大きく占有されることもない。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）吸気通路４を形成するための吸気ダクト２（繊維部６）の側壁８により、吸気通路４内の吸気音だけでなくエンジンルーム内の騒音も低減されるため、エンジンルーム内のスペースを大きく占有することなく、同エンジンルーム内の騒音を低減することができる。

（２）吸音材１３と吸音材１５とを隔てる非通気層を非通気フィルム１４によって実現させたため、側壁８における非通気層の形成が容易になる。
（３）側壁８に内側表皮層を設けたため、吸音材１３によって吸気通路４内の吸気音における高周波数帯の成分を低減するだけでなく、内側表皮層（表皮材１１及び通気フィルム１２）によって吸気音において影響の大きい低周波数帯の成分を低減することもできる。

（４）側壁８に外側表皮層を設けたため、吸音材１５によってエンジンルーム内の騒音における高周波数帯の成分を低減するだけでなく、外側表皮層（通気フィルム１６及び表皮材１７）によって上記騒音において影響の大きい低周波数帯の成分を低減することもできる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・内燃機関１の吸気系に設けられる吸気ダクト２に適用する代わりに、燃料電池に空気を送るための空気通路（吸気通路）を形成するための吸気系部品に適用してもよい。

ちなみに、内燃機関１の吸気系においては、吸気通路４内に同機関１の駆動に伴う吸気脈動が発生し、その吸気脈動が原因となって吸気通路４内には吸気音に基づく定在波が発生する。そして、こうした定在波の発生が吸気音の増大に繋がるようになる。しかし、燃料電池に空気を送るための空気通路には、吸気脈動に起因する上記定在波が発生することはない。

この点、吸気ダクト２における側壁８の表皮材１１、通気フィルム１２、及び吸音材１３による吸気音の低減は、吸音層（吸音材１３）による吸音、並びに、内側表皮層（表皮材１１及び通気フィルム１２）の共振を通じて実現するものであり、吸気音の音圧を吸気ダクト２の外に逃がして上記定在波の発生を抑制することを通じて実現するものではない。

このため、吸気ダクト２は、上記定在波の発生の有無に関係なく、吸気音を低減することができる。従って、上記定在波が発生しない空気通路を形成するための上記吸気系部品として上記吸気ダクト２を用いたとしても、その空気通路内の吸気音を低減することができる。

・吸気ダクト２に適用する代わりに、エアクリーナ３に適用したり、エアクリーナ３よりも下流に位置して同エアクリーナ３に接続されるダクトに適用したりしてもよい。

１…内燃機関、２…吸気ダクト、３…エアクリーナ、４…吸気通路、５…樹脂部、６…繊維部、７…樹脂部、８…側壁、１１…表皮材、１２…通気フィルム、１３…吸音材、１４…非通気フィルム、１５…吸音材、１６…通気フィルム、１７…表皮材。

なお、表皮材１１及び通気フィルム１２からなる内側表皮層の目付け量及び厚さは、吸音材１３によって低減される音よりも低周波数帯の音を内側表皮層によって効果的に低減できる範囲の値とされている。すなわち、内側表皮層の目付け量は２０〜１０００ｇ／ｍ2 とされており、内側表皮層の厚さは０．１〜５ｍｍとされている。ちなみに、この実施形態では、通気フィルム１２の目付け量が４５ｇ／ｍ2 とされており、表皮材１１の目付け量が７０ｇ／ｍ2 とされている。

また、通気フィルム１６及び表皮材１７からなる外側表皮層の目付け量は、吸音材１５によって低減される音よりも低周波数帯の音を外側表皮層によって効果的に低減できる範囲の値とされている。すなわち、外側表皮層の目付け量は２０〜１０００ｇ／ｍ2 とされており、外側表皮層の厚さは０．１〜５ｍｍとされている。ちなみに、この実施形態では、通気フィルム１６の目付け量が４５ｇ／ｍ2 とされており、表皮材１７の目付け量が７０ｇ／ｍ2 とされている。

Claims

車両のエンジンルームに設けられて吸気通路を形成するための側壁を有する吸気系部品において、
前記側壁は、非通気性材料により形成されている非通気層と、その非通気層の内側に通気性材料により形成されている内側吸音層と、前記非通気層の外側に通気性材料により形成されている外側吸音層と、を備えることを特徴とする吸気系部品。
前記非通気層は、厚さを０．０１〜３ｍｍとするとともに目付け量を５〜３００ｇ／ｍ2とした非通気性のフィルムによって形成されている請求項１に記載の吸気系部品。
前記内側吸音層及び前記外側吸音層は、厚さが５〜５０ｍｍとされるとともに目付け量が５０〜１０００ｇ／ｍ2とされている請求項１又は２に記載の吸気系部品。
前記内側吸音層の内面には同内側吸音層よりも通気度の低い通気性材料により形成されている内側表皮層を有しており、前記外側吸音層の外面には同外側吸音層よりも通気度の低い通気性材料により形成されている外側表皮層を有している請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸気系部品。
前記内側表皮層及び前記外側表皮層は、通気度が５〜１０ｃｃ／ｃｍ2 ・ｓとされており、目付け量が２０〜１０００ｍｍとされており、厚みが０．１〜５ｍｍとされている請求項４に記載の吸気系部品。