JP2021117287A - Design method of sound insulation member and manufacturing method of sound insulation wall using design method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、中空二重壁構造体の中空部に配置されるシート状の遮音部材を、所定の遮音性能を有するように設計するための設計方法、この設計方法を用いた遮音壁の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a design method for designing a sheet-shaped sound insulation member arranged in a hollow portion of a hollow double wall structure so as to have a predetermined sound insulation performance, and a method for manufacturing a sound insulation wall using this design method. ..
重量増加、コストの上昇を抑えつつ、遮音性を高めるための遮音構造として、パネルに対して間隔を空けて配置された平面形状を有するマス部と、マス部においてパネルに対向する側に複数配置されたばね部と、一端がマス部に接合され、他端が減衰部を介してパネルに接合された脚部とを備えるものが公知である(特許文献1)。この遮音構造のばね部は、気密性及び可撓性を有した中空の膜材と、膜材の内部に封入されたガスとを有している。膜材内に封入するガスとして二酸化炭素を用いることにより、空気中よりも音速(音波の伝搬速度)が下がり、遮音構造の遮音性能を向上させることができる。 As a sound insulation structure for improving sound insulation while suppressing weight increase and cost increase, a mass portion having a planar shape arranged at intervals with respect to the panel and a plurality of mass portions on the side facing the panel in the mass portion are arranged. It is known that the spring portion is provided with a spring portion and a leg portion whose one end is joined to a mass portion and the other end is joined to a panel via a damping portion (Patent Document 1). The spring portion of this sound insulation structure has a hollow membrane material having airtightness and flexibility, and a gas sealed inside the membrane material. By using carbon dioxide as the gas sealed in the membrane material, the speed of sound (propagation speed of sound waves) is lower than in air, and the sound insulation performance of the sound insulation structure can be improved.
一方、中空部が導入通路を介して外部と連通するヘルムホルツ共鳴構造の非貫通孔を有する吸音材と、吸音材の非貫通孔が開口した面に対向して、空気層を隔てて所定距離離間して設けられた遮音材とを有する防音構造体が公知である(特許文献2)。この防音構造体は、空気層の厚さ、吸音材の厚さ、非貫通孔の寸法などが所定の範囲に設定されることにより、その共振透過周波数を人が不快に感じる500〜2000Hzから外れる500Hz未満とし、防音性能を向上させている。 On the other hand, the sound absorbing material having a non-penetrating hole of the Helmholtz resonance structure in which the hollow portion communicates with the outside through the introduction passage faces the surface through which the non-penetrating hole of the sound absorbing material is opened, and is separated by a predetermined distance with an air layer. A soundproof structure having a sound insulating material provided in the above is known (Patent Document 2). In this soundproof structure, the thickness of the air layer, the thickness of the sound absorbing material, the size of the non-through hole, etc. are set within a predetermined range, so that the resonance transmission frequency deviates from 500 to 2000 Hz, which is unpleasant for humans. The soundproofing performance is improved by setting it to less than 500 Hz.
しかしながら、特許文献1記載の遮音構造は、遮音性能を向上させるためには、ガスを注入する膜材の中空空間を大きくする必要があり、遮音構造の厚さが大きくなる。また、特許文献2記載の防音構造体は、共振透過周波数を調整するために空気層の厚さ及び吸音材の厚さを所定の範囲に設定する必要があるため、所定の厚さを必要とする。このように、これらの防音構造は、設置のために所定のスペースを確保する必要があり、小スペースに設置することが困難である。
However, in the sound insulation structure described in
本発明は、このような背景に鑑み、遮音部材の小スペースへの設置を可能とし、かつ軽量化と遮音性能の向上とを両立させることを課題とする。 In view of such a background, it is an object of the present invention to enable the sound insulation member to be installed in a small space, and to achieve both weight reduction and improvement of sound insulation performance.
このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、中空二重壁構造体(12)の中空部(13)に配置されるシート状の遮音部材(10)を、所定の遮音性能を有するように設計するための設計方法であって、前記遮音部材は、面内方向に延在し、面直方向に第1間隔(x)をもって対向配置される1対の横壁(21)と、1対の前記横壁の間に、前記面内方向に第2間隔(y)をもって配置される縦壁(22)とを備え、前記中空二重壁構造体に入射する音波の前記中空部での見かけ音速(Cde−ve)を、前記音波の入射角(θ)、前記第1間隔及び前記第2間隔を変数とする関数として算出し、前記遮音部材の前記遮音性能を示す、前記音波の前記中空部での前記見かけ音速が所定の目標値となるように、前記第1間隔及び前記第2間隔を設定する。 In order to solve such a problem, in one embodiment of the present invention, a sheet-shaped sound insulation member (10) arranged in the hollow portion (13) of the hollow double wall structure (12) is provided with a predetermined sound insulation. A design method for designing to have performance, wherein the sound insulation member extends in the in-plane direction and is arranged to face each other with a first interval (x) in the direction perpendicular to the plane (21). And a vertical wall (22) arranged with a second interval (y) in the in-plane direction between the pair of the horizontal walls, and the hollow portion of the sound wave incident on the hollow double wall structure. The apparent sound velocity (C de-ve ) in the above is calculated as a function with the incident angle (θ) of the sound wave, the first interval and the second interval as variables, and the sound insulation performance of the sound insulation member is shown. The first interval and the second interval are set so that the apparent speed of sound in the hollow portion of the sound wave becomes a predetermined target value.
中空二重壁構造体を透過する音波は、中空部に設けられた遮音部材の縦壁及び横壁を通過する際に時間遅れを生じる。これにより、中空部での見かけ音速が小さくなり、中空部での見かけ音速が小さいほど、遮音性能が高いことを本願発明者らは見出した。この構成によれば、中空二重壁構造体に入射する音波の中空部での見かけ音速を、音波の入射角、横壁同士の第1間隔及び縦壁同士の第2間隔を変数とする関数として算出することにより、必要とする遮音性能に対応する中空部での見かけ音速を実現するための第1間隔及び第2間隔を容易に設定することができる。これにより、不必要に壁の枚数を増加させることなく最適な枚数で軽量化と遮音性能の両立が行える。 The sound wave transmitted through the hollow double wall structure causes a time delay when passing through the vertical wall and the horizontal wall of the sound insulating member provided in the hollow portion. As a result, the inventors of the present application have found that the apparent sound velocity in the hollow portion becomes smaller, and the smaller the apparent sound velocity in the hollow portion, the higher the sound insulation performance. According to this configuration, the apparent speed of sound in the hollow portion of the sound wave incident on the hollow double wall structure is used as a function in which the incident angle of the sound wave, the first distance between the horizontal walls and the second distance between the vertical walls are variables. By calculating, the first interval and the second interval for realizing the apparent sound velocity in the hollow portion corresponding to the required sound insulation performance can be easily set. As a result, both weight reduction and sound insulation performance can be achieved with the optimum number of walls without unnecessarily increasing the number of walls.
好ましくは、前記音波の前記中空部での前記見かけ音速を、式(A)により表される関数として算出する。
好ましくは、前記入射角について所定の角度間隔(θp)ごとに0°から最大値(θH)までの前記入射角に応じた前記見かけ音速を平均することで、前記中空二重壁構造体にランダムに入射するランダム入射音波の前記中空部での平均見かけ音速((Cde−ve)^―)を算出し、前記平均見かけ音速を前記音波の前記中空部での前記見かけ音速とする。 Preferably, the hollow double-walled structure is randomized by averaging the apparent speed of sound corresponding to the incident angle from 0 ° to the maximum value (θH) at predetermined angular intervals (θp) for the incident angle. The average apparent sound velocity ((C de-ve ) ^-) of the randomly incident sound wave incident on the sound wave in the hollow portion is calculated, and the average apparent sound velocity is defined as the apparent sound velocity of the sound wave in the hollow portion.
この構成によれば、ランダム入射音波の中空部での見かけ音速を算出し、ランダム入射音波に対する遮音性能を実現するための第1間隔及び第2間隔を容易に設定することができる。これにより、自然界の音に対する遮音性能に対応する第1間隔及び第2間隔を精度よく設定することができる。 According to this configuration, the apparent sound velocity of the randomly incident sound wave in the hollow portion can be calculated, and the first interval and the second interval for realizing the sound insulation performance for the randomly incident sound wave can be easily set. Thereby, the first interval and the second interval corresponding to the sound insulation performance for the sound in the natural world can be set accurately.
好ましくは、前記入射角の前記最大値(θH)が78°であり、前記入射角の前記角度間隔(θp)が1°であるとよい。 Preferably, the maximum value (θH) of the incident angle is 78 °, and the angle interval (θp) of the incident angle is 1 °.
この構成によれば、現実の環境に近い条件でランダム入射音波の中空部での平均見かけ音速に対応する第1間隔及び第2間隔を設定することができる。 According to this configuration, it is possible to set the first interval and the second interval corresponding to the average apparent speed of sound in the hollow portion of the randomly incident sound wave under the conditions close to the actual environment.
好ましくは、前記見かけ音速の前記目標値が300m/s以下であるとよい。 Preferably, the target value of the apparent speed of sound is 300 m / s or less.
この構成によれば、中空二重壁構造体の遮音性能を確実に向上させることができる。 According to this configuration, the sound insulation performance of the hollow double wall structure can be reliably improved.
また上記課題を解決するために、本発明のある実施形態は、上記設計方法を用いて前記第1間隔及び前記第2間隔を設定し、前記第1間隔をもって1対の前記横壁を対向配置し、前記第2間隔をもって前記縦壁を配置して製造される遮音壁(15)の製造方法であって、前記縦壁を、面直方向視にて開かれた所定の形状をなす少なくとも1つの帯状体(23)から構成し、前記帯状体の前記形状が、渦巻き形状、W字形状及びランダム形状を含む。 Further, in order to solve the above problems, in one embodiment of the present invention, the first interval and the second interval are set by using the design method, and a pair of the lateral walls are arranged to face each other with the first interval. , A method of manufacturing a sound insulation wall (15) manufactured by arranging the vertical walls at the second interval, wherein the vertical walls are opened in a plan direction view and have a predetermined shape. It is composed of a body (23), and the shape of the strip-shaped body includes a spiral shape, a W-shape, and a random shape.
この構成によれば、縦壁が面直方向視にて開かれ、閉じていないため、1対の横壁間の気体の熱膨張によって縦壁の位置がずれることが抑制される。 According to this configuration, since the vertical wall is opened and not closed in the direction perpendicular to the plane, the position of the vertical wall is suppressed from being displaced due to the thermal expansion of the gas between the pair of horizontal walls.
本発明のある実施形態は、上記設計方法を用いて前記第1間隔及び前記第2間隔を設定し、前記第1間隔をもって1対の前記横壁を対向配置し、前記第2間隔をもって前記縦壁を配置して製造される遮音壁(15)の製造方法であって、前記縦壁を、多数の短冊状体(24)から構成する。 In one embodiment of the present invention, the first interval and the second interval are set by using the design method, a pair of the horizontal walls are arranged facing each other with the first interval, and the vertical wall is arranged with the second interval. It is a manufacturing method of a sound insulation wall (15) manufactured by arranging, and the vertical wall is composed of a large number of strip-shaped bodies (24).
この構成によれば、多数の短冊状体によって第2間隔をもって縦壁を形成することができる。 According to this configuration, a vertical wall can be formed with a second interval by a large number of strips.
本発明のある実施形態は、上記設計方法を用いて前記第1間隔及び前記第2間隔を設定し、前記第1間隔をもって1対の前記横壁を対向配置し、前記第2間隔をもって前記縦壁を配置して製造される遮音壁(15)の製造方法であって、1対の前記横壁及び前記縦壁を膜材から構成し、前記縦壁を、面直方向視にて閉じたループをなす多数の筒状体(25)から構成し、1対の前記横壁及び前記縦壁が互いに協働して閉空間を画定する薄膜閉空間構造をなす。 In one embodiment of the present invention, the first interval and the second interval are set by using the design method, a pair of the horizontal walls are arranged facing each other with the first interval, and the vertical wall is arranged with the second interval. Is a method of manufacturing a sound insulation wall (15), in which a pair of the horizontal wall and the vertical wall are made of a film material, and the vertical wall forms a closed loop in a direct view from the plane. It is composed of a large number of tubular bodies (25), and a pair of the horizontal wall and the vertical wall cooperate with each other to form a thin film closed space structure that defines a closed space.
この構成によれば、膜材により画定される薄膜閉空間をばね部として機能させることができる。これにより、中空二重壁構造体の一方の壁構造体をマス部とし、薄膜閉空間をばね部とした遮音構造が構成され、中空二重壁構造体の遮音性能を向上させることができる。 According to this configuration, the thin film closed space defined by the membrane material can function as a spring portion. As a result, a sound insulation structure is configured in which one wall structure of the hollow double wall structure is a mass portion and the thin film closed space is a spring portion, and the sound insulation performance of the hollow double wall structure can be improved.
好ましくは、上記製造方法において、前記遮音部材の前記面直方向の一方に第1パネル部材(4、11)を配置し、前記遮音部材の前記面直方向の他方に第2パネル部材(11、4)を配置し、前記第1パネル部材及び前記第2パネル部材に前記遮音部材を挟持させるとよい。 Preferably, in the above manufacturing method, the first panel member (4, 11) is arranged on one side of the sound insulation member in the direction perpendicular to the surface, and the second panel member (11, 11) is arranged on the other side of the sound insulation member in the direction perpendicular to the surface. 4) may be arranged so that the sound insulating member is sandwiched between the first panel member and the second panel member.
この構成によれば、遮音部材が、マス部となる第2パネル部材又は第1パネル部材を弾性的に支持するばね部をなすことにより、第1パネル部材や第2パネル部材、遮音部材が独立して設けられる場合に比べて遮音性能が高くなる。 According to this configuration, the sound insulating member forms a spring portion that elastically supports the second panel member or the first panel member which is a mass portion, so that the first panel member, the second panel member, and the sound insulating member become independent. The sound insulation performance is higher than that of the case where it is provided.
好ましくは、上記製造方法において、2枚の樹脂シート(26)を圧縮加熱により互いに溶着することにより、1対の前記横壁の一方を前記筒状体ごとに互いに分離した構成とするとよい。 Preferably, in the above manufacturing method, two resin sheets (26) are welded to each other by compression heating so that one of the pair of the lateral walls is separated from each other for each of the tubular bodies.
この構成によれば、2枚の樹脂シートを互いに溶着することによって薄膜閉空間構造を容易に形成することができる。 According to this configuration, a thin film closed space structure can be easily formed by welding two resin sheets to each other.
このように本発明によれば、遮音部材を小スペースに設置可能とし、かつ軽量化と遮音性能の向上とを両立させることができる。 As described above, according to the present invention, the sound insulation member can be installed in a small space, and both weight reduction and improvement of sound insulation performance can be achieved at the same time.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明に係る遮音部材10が適用された車体のルーフ1を車外側から見た斜視図であり、図2は、このルーフ1の縦断面図である。図1及び図2に示すように、ルーフ1は、車体の外殻をなすルーフパネル2と、ルーフパネル2の下方に配置され、車体の内部空間(車室)を画定するルーフライニング3とを備えている。ルーフパネル2は、鋼板からなるアウターパネル4と、アウターパネル4の内面に設けられた複数の補強フレーム5とを備えている。補強フレーム5は、鋼板をプレス成形によってチャンネル断面形状に形成された鋼製補強部材であり、アウターパネル4の長手方向に間隔を空けて配置され、アウターパネル4の短手方向に延在している。
FIG. 1 is a perspective view of the
アウターパネル4の内面の補強フレーム5が設けられていない部分には、シート状の複数の遮音部材10が設けられている。遮音部材10は補強フレーム5の内面にも設けられてもよい。或いは、遮音部材10はルーフライニング3の外面に設けられてもよい。
A plurality of sheet-shaped
図3は、図2に示すルーフ1の拡大断面図である。図3に示すように、遮音部材10の下方(車内側)には防音パネル11が配置されている。防音パネル11はアウターパネル4と協働して中空二重壁構造体12を構成する。防音パネル11は、遮音部材10よりも比重が大きく、高い成形性を有している材料で板状に形成されることが好ましく、例えばポリプロピレン(PP)などの合成樹脂から形成された樹脂板であることが好ましい。なお、防音パネル11は全体にわたって板状をなしているものに限らず、少なくとも一部において板状をなす部材であればよい。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the
中空二重壁構造体12は、構造壁である1対のパネル部材(すなわち、アウターパネル4及び防音パネル11)が互いに離間して対向配置されることにより、両パネル部材の間に中空部13を形成する構造体である。遮音部材10は中空二重壁構造体12の中空部13に配置される。より具体的には、遮音部材10はアウターパネル4及び防音パネル11に挟持されるように中空部13に配置される。遮音部材10と中空二重壁構造体12(アウターパネル4及び防音パネル11)とにより、遮音壁15が構成される。
In the hollow
遮音部材10は、面内方向に延在し、面直方向(面外方向ともいう)に第1間隔xをもって対向配置される1対の横壁21と、1対の横壁21の間に、面内方向に第2間隔yをもって配置される縦壁22とを備える。遮音部材10の横壁21及び縦壁22以外の部分は空気層である。1対の横壁21及び縦壁22は膜材(薄膜)からなり、防音パネル11よりも積極的に弾性変形するよう、防音パネル11を形成する材料よりもヤング率が低い材料で形成することが好ましい。このような膜材を形成する材料としては、例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体を用いることが好ましい。横壁21は横膜と呼ぶことができ、縦壁22は縦膜と呼ぶことができる。
The
これより、防音パネル11がマス部となり、遮音部材10がばね部となって、ルーフ1を透過する音波の振動エネルギーが吸収される。吸収された振動エネルギーはばね部において熱エネルギーに変換される。アウターパネル4、遮音部材10及び防音パネル11により中空二重壁構造の遮音壁15が構成され、これによりルーフ1の防音性能が向上する。
As a result, the
遮音部材10はアウターパネル4や防音パネル11に接着されていてもよく、これらに接着させていなくてもよい。本実施形態では、遮音部材10は防音パネル11に接着され、防音パネル11が図示しない取付部材によってアウターパネル4に取り付けられることによりアウターパネル4に当接している。取付部材は、金属製又は樹脂製とされ、高い剛性を有するとよく、例えば断面視略クランク状をなしてよい。アウターパネル4及び防音パネル11の少なくとも一方と取付部材との間には弾性部材が設けられることが好ましい。これにより、防音パネル11の全体がアウターパネル4に対して変位可能になる。弾性部材は防音パネル11のアウターパネル4に対する振動を減衰する減衰部として機能する。弾性部材は、例えば可撓性及び粘性を有する接着剤であってよい。
The
遮音部材10は、上記のようにばね部として機能する他、ルーフ1を透過する音波を遮断する遮音材としても機能する。発明者らは、遮音部材10の遮音材としての特性が、遮音部材10を透過する音波の速度、すなわち遮音部材10での音速(後述する、ランダム入射音波の見かけ音速Cde−ve)に関連することを見出した。また発明者らは、遮音部材10の遮音性能が遮音部材10での音速の低下に応じて向上することを確認した。以下、具体的に説明する。
In addition to functioning as a spring portion as described above, the
図4は、図3に示す遮音部材10の遮音特性の説明図である。図4(A)は、所定の入射角θをもって遮音部材10を斜めに透過する音波が、外側の横壁21、縦壁22、下側の縦壁22を順に透過し、合わせて3枚の膜材を透過する場合を示している。図4(B)は、所定の入射角θをもって遮音部材10を斜めに透過する音波が、外側の横壁21、3枚の縦壁22、下側の縦壁22を順に透過し、合わせて5枚の膜材を透過する場合を示している。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the sound insulation characteristic of the
遮音部材10の面直方向に対向配置される1対の横壁21の間隔を第1間隔x、1対の横壁21の間に、面内方向に配置される縦壁22同士の間隔を第2間隔yとする。横壁21、縦壁22及び空気によって構成される遮音部材10と接着剤とにより満たされる中空部13(図3参照)は、ここでは一様とみなし、接着剤、横壁21及び縦壁22の厚みは考慮しないものとする。中空部13での音速Ciは空気中の音速(すなわち、入射音波の音速)C(=340m/s)と同一とする。中空部13を音波が通過する距離x'は式(1)で表され、その際にかかる時間Tは式(2)で表される。
式(2)に示される膜材透過枚数nは式(3)で表される。
よって中空部13を通過する音波の時間遅れによる見かけ音速Cdeは式(4)で表される。
中空二重壁構造体12では、入射角θ、音速Cで入射する音波は中空部13を放射状に伝播し、最短である面直方向に伝達する成分を含む。したがって、この音波の中空部13での音速Ciは、式(5)で表され、入射角θが大きいほど見かけ上大きくなる。この見かけ上の値を、面直成分による見かけ音速Cveとする。中空部13で見かけ音速Cveが大きくなる現象は中空部13に設けられる部材の材料によらず発生する。
このように中空部13での見かけ音速Cveは入射角θに応じて大きくなるので、式(5)より見かけ音速Cde−veは式(6)となる。
式(6)に式(4)を代入し、その式に式(2)及び(1)を代入し、更に式(3)を代入することにより、式(7)が得られる。
この式(7)により表されるように、中空二重壁構造体12に入射する音波の中空部13での見かけ音速Cde−veは、音波の入射角θ、1対の横壁21の第1間隔x及び縦壁同士の第2間隔yを変数とする関数として算出することができる。そして、音波の中空部13での見かけ音速Cde−veが所定の目標値となるように第1間隔x及び第2間隔yを設定することで、必要とする遮音性能に対応する第1間隔x及び第2間隔yを容易に設定することができる。これにより、不必要に薄膜の枚数を増加させることなく最適な枚数で軽量化と遮音性能の両立が行える。
As represented by this equation (7), the apparent speed of sound C de-ve in the
ただし、中空二重壁構造体12に入射する自然界の音波はランダムな入射角θをもって様々な方向から入射するランダム入射である。よって、入射角θについて角度間隔θpごとに0°から最大値θHまでの見かけ音速Cde−veを平均することで、ランダム入射音波の平均見かけ音速(Cde−ve)^―を算出し、これを音波の中空部13での見かけ音速Cde−veとする。ランダム入射音波の平均見かけ音速(Cde−ve)^―は式(8)で表される。なお、平均値を示す記号は、数式中では文字の上に記されるが、本文中では文字の後に「^―」と記される。
このように式(8)を用いることにより、ランダム入射音波の中空部13での見かけ音速Cde−veを算出し、ランダム入射音波に対する遮音性能を実現するための第1間隔x及び第2間隔yを容易に設定することができる。これにより、自然界の音に対する遮音性能に対応する第1間隔x及び第2間隔yを精度よく設定することができる。
By using the equation (8) in this way, the apparent sound velocity C de-ve in the
本実施形態では、現実の環境に近い条件とされる入射角θの最大値θH=78°を用い、角度間隔θpを1°とする。よって、式(8)は、式(9)となる。
これにより、現実の環境に近い条件でランダム入射音波の中空部13での平均見かけ音速(Cde−ve)^―に対応する第1間隔x及び第2間隔yを設定することができる。
Thereby, the first interval x and the second interval y corresponding to the average apparent speed of sound (C de-ve ) ^-in the
次に、中空二重壁構造体12とその中空部13に設けられた遮音部材10とにより構成される遮音壁15の遮音特性について説明する。入射角θについての遮音壁15の透過損失TL(θ)は、入射角θで入射する音波の透過率τを用いて、式(10)で表すことができる。
中空二重壁構造体12に入射する音波は上記のようにランダム入射音波であるため、θL〜θHの入射角θの範囲で入射するランダム入射音波の透過率の平均値である平均透過率τ^―は、半球積分を用いて式(11)で表すことができる。
式(12)を用いて算出した遮音壁15の遮音特性と平均見かけ音速(Cde−ve)^―との関係性及び従来の多孔質材を用いた遮音壁15の遮音特性(実測値)は、図5に示されるとおりである。図5より、平均見かけ音速(Cde−ve)^―が200m/s程度となると、人が騒音として感じやすい500Hz〜2000Hzの音について、従来の多孔質材と同等の遮音特性となることが確認できる。平均見かけ音速(Cde−ve)^―が300m/s程度まで低下すると、340m/sのときに比べて遮音性能が明らかに向上することが確認できる。
The relationship between the sound insulation characteristics of the
本実施形態のように遮音部材10が車体に適用される場合、遮音部材10の厚みは車のレイアウト上大きさが限られる。そこで、1対の横壁21の第1間隔xを、例えば0.010mに固定とする。透過損失TLは式(12)で表されることから、式(12)を用いれば、面内方向の縦壁22配置間隔である第2間隔yをパラメータとして、ねらいの平均見かけ音速(Cde−ve)^―となるように縦壁22の第2間隔yを設計することができる。第1間隔xを0.010mに固定した場合に、例えば平均見かけ音速(Cde−ve)^―が200m/sになる縦壁同士の第2間隔yは0.012mである。つまり、面内方向に縦壁22を0.012m間隔で配置することにより、中空二重壁構造体12の中空部13でのランダム入射音波の平均見かけ音速(Cde−ve)^―は200m/sとなる。
When the
このように、ランダム入射音波の中空部13での平均見かけ音速(Cde−ve)^―は遮音部材10の遮音特性に関連している。したがって、式(7)及び式(8)を用いて、ランダム入射音波の中空部13での平均見かけ音速(Cde−ve)^―が所定の目標値となるように、第1間隔x及び第2間隔yを設定することにより、必要とする遮音性能に対応する中空部13での平均見かけ音速(Cde−ve)^―を実現するための第1間隔x及び第2間隔yを容易に設定することができる。
As described above, the average apparent sound velocity (C de-ve ) ^-in the
例えば、上記のようにランダム入射音波の中空部13での平均見かけ音速(Cde−ve)^―の目標値を300m/s以下とすることにより、中空二重壁構造体12の遮音性能を確実に向上させることができる。また、入射角θの最大値θHを78°とし、入射角θの角度間隔θpを1°とすることにより、現実の環境に近い条件でランダム入射音波の中空部13での平均見かけ音速(Cde−ve)^―に対応する第1間隔x及び第2間隔yを設定することができる。
For example, by setting the target value of the average apparent sound velocity (C de-ve ) ^-in the
次に、上記設計方法を用いて製造する遮音部材10及びその製造方法について説明する。図6は、縦壁22の例を示す遮音部材10の平面図である。図6(A)に示す例では、縦壁22は面直方向視にて開かれた渦巻き形状をなす帯状体23から構成されている。ここで、「開かれた」とは、帯状体23の端部同士が閉じていないことを意味する。縦壁22は、渦巻き形状をなす帯状体23からなることにより、面内方向の全ての方向について第2間隔yをもって配置可能である。
Next, the
図6(B)に示す例では、縦壁22は面直方向視にて開かれたW字形状、或いはジグザグ形状をなす帯状体23から構成されている。縦壁22は、W字形状、或いはジグザグ形状をなす帯状体23からなることにより、面内方向のある1方向について第2間隔yの平均値をもって配置可能である。
In the example shown in FIG. 6B, the
図6(C)に示す例では、縦壁22は面直方向視にて開かれたランダム形状をなす帯状体23から構成されている。縦壁22は、帯状体23が所定の密度に配置されることにより、面内方向の全ての方向について第2間隔yの平均値をもって配置可能である。
In the example shown in FIG. 6C, the
このように縦壁22が面直方向視にて開かれ、閉じていないため、1対の横壁21間の気体の熱膨張によって縦壁22の位置がずれることが抑制される。
Since the
図7は、縦壁22の他の例を示す遮音部材10の(A)平面図、(B)断面図である。図7に示すように、この例では、縦壁22は多数の短冊状体24から構成されている。このように縦壁22を、多数の短冊状体24から構成することによっても、第2間隔yをもって縦壁22を形成することができる。
FIG. 7 is a plan view (A) and a cross-sectional view (B) of the
図8は、薄膜閉空間構造の縦壁22の例を示す遮音部材10の平面図である。図8(A)に示す例では、縦壁22は、面直方向視にて閉じたループをなす多数の筒状体25によって構成されている。筒状体25は、それぞれ円筒形をなしており、互いに離間するように面直方向視で分散配置されている。図示例では複数の筒状体25が千鳥状に整列して配置されている。各筒状体25は、1対の横壁21に対して上縁及び下縁にて接合されており、1対の横壁21と協働してそれぞれ単独で閉空間を内部に画定する薄膜閉空間構造をなしている。
FIG. 8 is a plan view of the
図8(B)に示す例でも、縦壁22は、面直方向視にて閉じたループをなす多数の筒状体25によって構成されている。筒状体25は、多角形(図示例では六角形)をなしており、互いに連結してハニカム構造をなしている。各筒状体25は、1対の横壁21に対して上縁及び下縁にて接合されており、1対の横壁21と協働してそれぞれ単独で閉空間を内部に画定する薄膜閉空間構造をなしている。
In the example shown in FIG. 8B, the
図8に示した例では、各筒状体25が1対の横壁21と協働して閉空間を内部に画定しており、各筒状体25の内部にはガスが封入されている。なお、図8に示した閉空間は、気密に密閉されてもよく、薄膜閉空間がばね部として機能する程度の多少の空気の出入りを許容するものであってもよい。ガスは、少なくとも膜材の弛みがなくなるように予め設定した圧力以上の圧力をもって中空の膜材の内部に充填されている。このようなガスとして、例えば、空気を用いることができる。また、ガスとして、二酸化炭素やヘリウムを用いることもできる。膜材内に封入するガスとして二酸化炭素を用いれば、音速Cを空気中の値よりも低下させ、これにより遮音性能を向上させることができる。
In the example shown in FIG. 8, each
遮音部材10は次のようにしてルーフパネル2(図1、図2参照)に取り付けられる。まず、遮音部材10の面直方向の一方(一方の面)に防音パネル11(図3参照)が接着剤などを用いて接合する。この遮音部材10を、防音パネル11が接合された側と相反する側(他方の面)をアウターパネル4(図3参照)の内面に向けて配置し、上記の取付部材を用いて防音パネル11をアウターパネル4に取り付ける。防音パネル11がアウターパネル4に取り付けられた状態で、遮音部材10は防音パネル11及びアウターパネル4により挟持される。
The
このように防音パネル11及びアウターパネル4に遮音部材10を挟持させることにより、遮音部材10が、マス部となる防音パネル11を弾性的に支持するばね部をなすため、これらの部材が独立して設けられる場合に比べて遮音性能が高くなる。
By sandwiching the
また、マス部をなす防音パネル11の質量及び、ばね部をなす遮音部材10のばね定数を適宜調整することで、遮音部材10が騒音に対して共振する周波数を調整し、目的の周波数域の騒音を効率良く抑えることができる。
Further, by appropriately adjusting the mass of the
このように1対の横壁21及び筒状体25からなる縦壁22が互いに協働して閉空間を画定する薄膜閉空間構造をなすことにより、膜材により画定される薄膜閉空間をばね部として機能させることができる。これにより、防音パネル11をマス部とし、薄膜閉空間をばね部とした遮音構造が構成され、中空二重壁構造体12の遮音性能を向上させることができる。
In this way, the pair of
図9は、薄膜閉空間構造の他の例を示す遮音部材10の断面図である。図9に示すように、この例では、遮音部材10が2枚の樹脂シート26を圧縮加熱により互いに溶着することによって形成されている。遮音部材10は、公知の気泡緩衝材の製造方法と同様の方法により製造され、気泡緩衝材を同様の構造を有するように形成される。具体的には、一方の樹脂シート26が1対の横壁21の一方と複数の円筒形状の筒状体25とを形成し、この一方の横壁21が筒状体25ごとに互いに分離した構成とされる。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
このように2枚の樹脂シート26を圧縮加熱により互いに溶着し、1対の横壁21の一方が筒状体25ごとに互いに分離した構成とすることにより、薄膜閉空間構造の形成が容易である。
In this way, the two
図10は、図9に示す薄膜閉空間構造を用いて平均見かけ音速(Cde−ve)^―を216m/sとした場合の遮音壁15の遮音特性を示すグラフである。なお、グラフには、アウターパネル4のみの遮音特性(「パネルのみ」と記されている)と、中空二重壁構造体12の中空部13に多孔質材が設けられた比較例(二重壁構造+多孔質材)と、本発明(二重壁構造+薄膜閉空間構造体)の実測値及び予測値とが示されている。本発明の遮音壁15の薄膜閉空間を形成する筒状体25は、直径が30mm、高さが10mm、厚さが100μmの寸法とされ、4mm間隔で並べられる。アウターパネル4は厚さ0.8mmの鉄板である。本発明の透過損失TLの予測値は、式(12)を使って求めた値であり、図10からわかるように、実測値と略同等である。よって、遮音部材10の遮音性能が平均見かけ音速(Cde−ve)^―の低下に応じて向上することが確認できた。
FIG. 10 is a graph showing the sound insulation characteristics of the
図10に示すように、本発明と比較例とは互いに同等の遮音性能を示している。一方、本発明の遮音部材10は、比較例の多孔質材よりも33%(0.5kg/m2)軽量になる。このように本発明に係る遮音壁15は、式(7)及び式(8)を用いて、必要とする遮音性能に対応する中空部13での平均見かけ音速(Cde−ve)^―を実現するための第1間隔x及び第2間隔yを容易に設定することができる。これにより、不必要に縦壁22の枚数を増加させることなく最適な枚数で軽量化と遮音性能の両立が行える。
As shown in FIG. 10, the present invention and the comparative example show the same sound insulation performance as each other. On the other hand, the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、遮音部材10を車体のルーフ1に設ける例を説明したが、遮音部材10は、車体のドア、ピラー、ボンネットやトランク、ボディパネル等、他の部位に設けられてもよい。また、遮音部材10は、自動車に限らず、建物の天井、壁、床、各種装置のカバー等、他の構造体に設けるようにしてもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度、素材、手順など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。
Although the description of the specific embodiment is completed above, the present invention can be widely modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the example in which the
1 ルーフ(車体)
2 ルーフパネル
3 ルーフライニング
4 アウターパネル(パネル部材)
5 補強フレーム
10 遮音部材
11 防音パネル(パネル部材)
12 中空二重壁構造体
13 中空部
15 遮音壁
21 横壁
22 縦壁
23 帯状体
24 短冊状体
25 筒状体
26 樹脂シート
a 面直方向に配置される横壁21の枚数
C 空気中の音速(m/s)
Cde 中空部13を通過する音波の時間遅れによる見かけ音速(m/s)
Ci 中空部13での音速(m/s)
Cve 中空部13での面直成分による見かけ音速(m/s)
Cde−ve 入射角θに応じた音波の中空部13での見かけ音速(m/s)
(Cde−ve)^― ランダム入射音波の中空部13での平均見かけ音速(m/s)
T 中空部13を音波が通過するのにかかる時間(s)
TL ランダム入射音波の遮音壁15での透過損失(dB)
TL(θ) 入射角θについての遮音壁15の透過損失(dB)
t 膜材(壁)一枚当たりの時間遅れ(s)
n 膜材(壁)透過枚数
x 第1間隔(1対の横壁21の間隔)
x' 中空部13を音波が通過する距離(m)
y 第2間隔(縦壁22同士の間隔)
θ 音波の入射角(rad)
θH ランダム入射音波の入射角θの最大値
θL ランダム入射音波の入射角θの最小値
θp 積算のための入射角θの角度間隔
τ(θ) 入射角θで入射する音波の透過率
τ^― ランダム入射音波の平均透過率
1 Roof (body)
2
5
12 Hollow
Apparent speed of sound (m / s) due to time delay of sound waves passing through the C de hollow portion 13.
Speed of sound in C i hollow portion 13 (m / s)
Apparent speed of sound (m / s) due to the surface-to-plane component in the Cve hollow portion 13.
Apparent speed of sound (m / s) in the
(C de-ve ) ^ ― Average apparent speed of sound (m / s) in the
Time required for sound waves to pass through the T hollow portion 13 (s)
Transmission loss (dB) of TL random incident sound waves at the
TL (θ) Transmission loss (dB) of the
t Time delay per film material (wall) (s)
n Number of membrane materials (walls) transmitted x 1st interval (interval between a pair of side walls 21)
x'Distance through which sound waves pass through the hollow portion 13 (m)
y Second interval (interval between vertical walls 22)
θ Sound wave incident angle (rad)
θH Maximum value of incident angle θ of random incident sound wave θL Minimum value of incident angle θ of random incident sound wave θp Angle interval of incident angle θ for integration τ (θ) Transmittance of sound wave incident at incident angle θ τ ^ ― Average transmittance of randomly incident sound waves
Claims (10)
前記遮音部材は、面内方向に延在し、面直方向に第1間隔をもって対向配置される1対の横壁と、1対の前記横壁の間に、前記面内方向に第2間隔をもって配置される縦壁とを備え、
前記中空二重壁構造体に入射する音波の前記中空部での見かけ音速を、前記音波の入射角、前記第1間隔及び前記第2間隔を変数とする関数として算出し、前記遮音部材の前記遮音性能を示す、前記音波の前記中空部での前記見かけ音速が所定の目標値となるように、前記第1間隔及び前記第2間隔を設定することを特徴とする前記遮音部材の設計方法。 It is a design method for designing a sheet-shaped sound insulation member arranged in a hollow portion of a hollow double wall structure so as to have a predetermined sound insulation performance.
The sound insulation member extends in the in-plane direction and is arranged between a pair of lateral walls and a pair of the lateral walls facing each other with a first interval in the direction perpendicular to the in-plane direction with a second interval in the in-plane direction. With vertical walls to be
The apparent sound velocity of the sound wave incident on the hollow double wall structure in the hollow portion is calculated as a function with the incident angle of the sound wave, the first interval and the second interval as variables, and the sound insulation member is said to have the same speed of sound. A method for designing a sound insulation member, which comprises setting the first interval and the second interval so that the apparent sound velocity of the sound wave in the hollow portion, which exhibits sound insulation performance, becomes a predetermined target value.
前記縦壁を、面直方向視にて開かれた所定の形状をなす少なくとも1つの帯状体から構成し、前記帯状体の前記形状が、渦巻き形状、W字形状及びランダム形状を含むことを特徴とする製造方法。 The first interval and the second interval are set by using the design method according to any one of claims 1 to 5, and a pair of the lateral walls are arranged to face each other with the first interval, and the second interval is used. It is a manufacturing method of a sound insulation wall manufactured by arranging the vertical wall.
The vertical wall is composed of at least one strip-shaped body having a predetermined shape opened in a plane-direct view, and the shape of the strip-shaped body includes a spiral shape, a W-shape, and a random shape. Manufacturing method.
前記縦壁を、多数の短冊状体から構成することを特徴とする製造方法。 The first interval and the second interval are set by using the design method according to any one of claims 1 to 5, and a pair of the lateral walls are arranged to face each other with the first interval, and the second interval is used. It is a manufacturing method of a sound insulation wall manufactured by arranging the vertical wall.
A manufacturing method characterized in that the vertical wall is composed of a large number of strips.
1対の前記横壁及び前記縦壁を膜材から構成し、前記縦壁を、面直方向視にて閉じたループをなす多数の筒状体から構成し、1対の前記横壁及び前記縦壁が互いに協働して閉空間を画定する薄膜閉空間構造をなすことを特徴とする製造方法。 The first interval and the second interval are set by using the design method according to any one of claims 1 to 5, and a pair of the lateral walls are arranged to face each other with the first interval, and the second interval is used. It is a manufacturing method of a sound insulation wall manufactured by arranging the vertical wall.
The horizontal wall and the vertical wall are composed of a film material, and the vertical wall is composed of a large number of tubular bodies forming a closed loop when viewed in the direction perpendicular to the plane. The horizontal wall and the vertical wall are paired. A manufacturing method characterized in that they cooperate with each other to form a thin film closed space structure that defines a closed space.
前記遮音部材の前記面直方向の他方に第2パネル部材を配置し、
前記第1パネル部材及び前記第2パネル部材に前記遮音部材を挟持させることを特徴とする請求項6〜請求項8のいずれかに記載の製造方法。 The first panel member is arranged on one side of the sound insulation member in the direction perpendicular to the surface.
A second panel member is arranged on the other side of the sound insulation member in the direction perpendicular to the surface.
The manufacturing method according to any one of claims 6 to 8, wherein the sound insulating member is sandwiched between the first panel member and the second panel member.
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