JP2021146877A - 自動車用遮音パネル - Google Patents

Abstract

【課題】遮音パネルの軽量化、遮音可能な周波数帯の拡張、遮音性能の向上を図るのに好適で、かつ、遮音可能な周波数帯をその設計値どおりに正確に設定するのに好適な自動車用遮音パネルを提供する。【解決手段】自動車用遮音パネルＳ１は、吸音層１を形成する吸音パネル材Ｐ１と、吸音層上に表面層２を形成する表面パネル材Ｐ２と、吸音層と表面層との間に弾性層３を形成する弾性体Ｅと、を備え、吸音パネル材は、表面パネル材に向って開口した収容空間部４を有し、表面パネル材は、収容空間部の開口と対向する範囲が第１の振動膜５として機能し、弾性体Ｅは、収容空間部内に配置される凹部６を有し、凹部の底は、第２の振動膜７として機能し、凹部の側壁は、その一部又は全部に補強部ＲＦが設けられることで、該凹部の底に比べて高剛性となるように設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のフロア等、遮音を必要とする部位に設置される自動車用遮音パネルに関し、特に、遮音パネルの軽量化、遮音可能な周波数帯の拡張、遮音性能の向上を図るのに好適で、かつ、遮音可能な周波数帯をその設計値どおりに正確に設定するのに好適なものである。

自動車において遮音を必要とする部位、例えば、フロアには遮音パネルが設置されている。この種の遮音パネルの具体的な構造は例えば特許文献１に開示されている。

この特許文献１で開示された遮音パネル（以下「従来の遮音パネル」という）は、中空板状の樹脂構造体（１０）を備え、樹脂構造体（１０）は、その内部にセル（Ｓ）を複数並設した構造、および、個々のセル（Ｓ）に対して個別に連通孔（１５）が連通し、連通孔（１５）とこれに対応するセル（Ｓ）とによってヘルムホルツ共鳴が得られる構造になっている。

また、従来の遮音パネルは、樹脂構造体（１０）上にシート体（５０）を積層し、積層による遮音パネル全体の重量増加で遮音性能の向上を図っている。

しかし、従来の遮音パネルは、前述のように、遮音性能の向上を図る手段として、シート体（５０）の積層による遮音パネル全体の重量増加を利用するため、遮音パネル全体の軽量化を図ることは困難である。

また、従来の遮音パネルでは、シート体（５０）の積層によって連通孔（１５）の開口が塞がれた状態になっているので、ヘルムホルツ共鳴の共鳴度が減少し、ヘルムホルツ共鳴による遮音効果を有効に発揮することができず、遮音性能の高い遮音パネルは得られない。

さらに、従来の遮音パネルでは、連通孔（１５）の開口付近でのシート体（５０）の膜振動によって遮音効果が期待できるが、その膜振動の振動周波数を制御することは困難であり、幅広い周波数帯での遮音を可能とした遮音パネルは得られない。

なお、前記カッコ内の符号は特許文献１で用いられている符号である。

特開平２０１７−１５１３２５号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、遮音パネルの軽量化、遮音可能な周波数帯の拡張、遮音性能の向上を図るのに好適で、かつ、遮音可能な周波数帯をその設計値どおりに正確に設定するのに好適な自動車用遮音パネルを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、吸音層を形成する吸音パネル材と、前記吸音層上に表面層を形成する表面パネル材と、前記吸音層と前記表面層との間に弾性層を形成する弾性体と、を備え、前記吸音パネル材は、前記表面パネル材に向って開口した収容空間部を有し、前記表面パネル材は、前記収容空間部の開口と対向する範囲が第１の振動膜として機能し、前記弾性体は、前記収容空間部内に配置される凹部を有し、前記凹部の底は、第２の振動膜として機能し、前記凹部の側壁は、その一部又は全部に補強部が設けられることで、前記第２の振動膜の形状を安定に保持する機能を備えることを特徴とする。

前記本発明において、前記吸音パネル材、前記弾性体、前記表面パネル材のそれぞれに係合部が設けられ、これらの係合部が前記収容空間部の開口縁部付近で互いに係合する構造になっていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記吸音パネル、前記弾性体および前記表面パネル材のそれぞれに係合部が設けられており、これらの係合部が前記収容空間部の開口縁部付近で互いに係合することで、前記吸音パネル材、前記表面パネル材、前記弾性体が一体に接合され、前記吸音層、前記表面層および前記弾性層という多層構造が成り立つように構成してあることを特徴としてもよい。

本発明によると、自動車用遮音パネルの具体的な構造として、前述の通り、吸音層のほか、第１の振動膜および第２の振動膜を備える構成を採用した。このため、例えば吸音層あるいは表面層若しくはその双方の重量を増やさなくても、第１の振動膜や第２の振動膜の振動によって重量則を超える吸音効果が得られること、および、第１および第２の振動膜によって低周波数帯の吸音に対応可能であること、これに加えて更に、吸音層での吸音効果が得られることから、自動車用遮音パネルの軽量化、および、遮音可能な周波数帯の拡張、遮音性能の向上を図るのに好適な自動車用遮音パネルを提供し得るという作用効果を奏する。

さらに、本発明では、自動車用遮音パネルの構成部材、特に、弾性体の具体的な構成として、前述の通り、弾性体の凹部の側壁は、その一部又は全部に補強部が設けられることで、該弾性体の凹部の底、すなわち第２の振動膜に比べて高剛性となるように設定される構成を採用した。このため、弾性体全体の剛性不足によって生じる不具合、例えば、自動車の遮音を要する面の凹凸に沿って吸音パネル材が変形した場合に、その変形の影響を受けて第２の弾性膜（弾性体の凹部の底）が歪み変形したり、かかる歪み変形によって第２の振動膜の共振周波数がその設計値からずれたりする等の不具合を効果的に防止することができる点で、遮音可能な周波数帯をその設計値どおりに正確に設定するのに好適な自動車用遮音パネルを提供し得る。

本発明を適用した自動車用遮音パネルの断面図。 図１の自動車用遮音パネルの断面分解図。 （ａ）から（ｋ）は第２の振動膜を備えた凹部の他の形状の説明図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した自動車用遮音パネルの断面図、図２は、図１の自動車用遮音パネルの断面分解図である。

《自動車用遮音パネルの基本構成》
図１を参照すると、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１は、吸音層１を形成する吸音パネル材Ｐ１と、この吸音層１上に表面層２を形成する表面パネル材Ｐ２と、吸音層１と表面層２との間に弾性層３を形成する弾性体Ｅ、Ｅ…と、を備えている。

《吸音パネル材Ｐ１の詳細》
吸音パネル材Ｐ１は、自動車の遮音を要する面（以下「遮音面」という）の凹凸に沿って変形可能に設けられるとともに、表面パネル材Ｐ２に向って上面が開口した複数の収容空間部４を有している。

前記のように変形可能な吸音パネル材Ｐ１は、吸音パネル材Ｐ１を例えば、ウレタン素材、繊維素材、あるいは発泡素材で形成することによって得られるが、これらの素材に限定されることはない。

前記のような遮音面としては、例えば、自動車の室内フロア面、ラッゲッジルーム内フロア面、あるいは、自動車用内装部品として周知のドアトリムの内面（車室内に臨む意匠面とは反対の面）、若しくは、車体パネルの内面などが考えられるが、これらに限定されることはない。

《表面パネル材Ｐ２の詳細》
表面パネル材Ｐ２は、収容空間部４の開口と対向する範囲ＲＧ（図１参照）が第１の振動膜５として機能するように構成されている。この第１の振動膜５は、騒音等の音エネルギー、振動エネルギーによって自由に振動できる膜である。

表面パネル材Ｐ２の具体的な実施構成例として、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、表面パネル材Ｐ２を所定厚の樹脂板で構成している。この表面パネル材Ｐ２はその一部範囲が前述の通り第１の振動膜５として機能することで遮音効果を発揮する。したがって、表面パネル材Ｐ２を構成する樹脂板の素材やその厚みは、遮音したい周波数帯を考慮し、必要に応じて適宜変更される。

《弾性体Ｅの詳細》
弾性体Ｅの具体的な実施形態として、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、かかる弾性体Ｅを複数設け、これら複数の弾性体Ｅ、Ｅ…が互いに繋ぎ部ＣＮで連結され一体化した構造を採用している。これとは別に繋ぎ部ＣＮを省略することで、それぞれの弾性体Ｅ、Ｅ…が個別に独立して存在する構造を採用することもできる。

弾性体Ｅは、収容空間部４内に配置される凹部６を有し、該凹部６の底が第２の振動膜７（図１参照）として機能するように構成してある。この第２の振動膜７もまた第１の振動膜５と同様に、騒音等の音エネルギー、振動エネルギーによって自由に振動できる膜である。

さらに、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、凹部６の側壁の一部に補強部ＲＦを設けることで、凹部６の底（第２の振動膜７）に比べて凹部６の側壁の方が高剛性となるように設定している。

補強部ＲＦの具体的な構造例として、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、凹部６の側壁にリブＲＦ１を一体成形し、かかるリブＲＦ１（以下「第１のリブＲＦ１」という）を補強部ＲＦとして採用している。

第１のリブＲＦ１の長さ、形状、本数等は必要に応じて適宜変更することができる。例えば、図１および図２の例では、第１のリブＲＦ１の長さは、凹部６の上面開口付近から底付近に至る長さとなるように設定しているが、それより短いリブを採用することもできる。

また、図１の例では、凹部６の内外両側壁面のうち外側壁面に第１のリブＲＦ１を設けているが、これに限定されることはない。この種の第１のリブＲＦ１は、当該凹部６の内側壁面に設けることも可能である。

さらに、図示は省略するが、補強部ＲＦは凹部６の側壁全部に設けてもよい。このように凹部６の側壁全部に補強部ＲＦを設ける構造例としては、例えば、凹部６の側壁全体をその底より厚く形成する方式、あるいは、凹部６の外周面や内周面の全体に筒状の補強部材を貼り付けることで、当該凹部６の側壁を内外２重あるいは３重等の多重構造化する方式等が考えられるが、これらに限定されることはない。

また、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、凹部６の底にもリブＲＦ２を形成している。この底のリブＲＦ２（以下「第２のリブＲＦ２」という）は、第２の振動膜７の変形による共振周波数の変化を防止する手段としての機能と、その共振周波数を調整する手段としての機能を有している。この第２のリブＲＦ２の長さ、形状、本数等を変更することによって、第２の振動膜７の共振周波数は調整可能である。

第２のリブＲＦ２の長さ、形状、本数等もまた、必要に応じて適宜変更することができる。図示は省略するが、例えば、凹部６の底の中心から外に向って放射状あるいは十字状に第２のリブＲＦ２が設けられる構成や、凹部６の底の中心を基点として同心円状に第２のリブＲＦ２が設けられる構成を採用してもよい。

弾性体Ｅは、例えばゴム材、エラストマー樹脂材などの弾性素材で形成されるが、これらに限定されることはない。なお、弾性体Ｅ全体のうち第２の振動膜７の部分、すなわち凹部６の底やその周辺部だけを部分的に弾性素材で形成し、それ以外の部分は弾性素材以外の素材で形成することも可能である。

凹部６の底を第２の振動膜７として効果的に機能させるため、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、凹部６の底外縁付近に凹凸ないしは突起からなるビード部６Ａ（図２参照）を形成し、このビード部６Ａの内側が第２の振動膜７として機能する構造を採用している。

ビード部６Ａの内径は必要に応じて適宜変更することができる。かかるビード部６Ａの内径を変更することで、振動膜としての共振周波数を調整してもよい。

また、図示は省略するが、この種のビード部６Ａは多重のリング形状として構成することもできる。図示は省略するが、例えば内外２重のビード部を採用した場合は、内側のビード部で囲まれた範囲が一つの振動膜として機能するほか、これに加えて内外のビード部間に位置するドーナツ形状部も別の振動膜として機能する等、一つの凹部６において共振周波数の異なる複数の振動膜を設けることができる。

第２の振動膜７を備えた凹部６の形状は、遮音したい周波数帯に応じて設定する等、必要に応じて適宜変更することができる。例えば図３（ａ）から（ｋ）に示すような形状の凹部６を採用してもよい。

《吸音パネル材Ｐ１、表面パネル材Ｐ２、弾性体Ｅの接合構造について》
図２を参照すると、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、吸音パネル材Ｐ１、弾性体Ｅおよび表面パネル材Ｐ２のそれぞれに係合部２０１、２０２、２０３が設けられており、これらの係合部２０１、２０２、２０３が収容空間部４の上面開口縁部付近で互いに係合することによって、吸音パネル材Ｐ１、表面パネル材Ｐ２、弾性体Ｅが一体に接合され、吸音層１、表面層２、弾性層３という多層構造が成り立つように構成している。

係合部２０１、２０２、２０３の具体的な構成例として、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、（１）弾性体Ｅの凹部６の開口縁付近を下方に向けて湾曲した形状とすることにより、その開口縁部付近において上向きに開口した第１の嵌合凹部Ｄ１と下向きに突出した第１の嵌合凸部Ｄ２とを設ける構成、（２）その第１の嵌合凸部Ｄ２に対応する第２の嵌合凹部Ｄ３を吸音パネル材Ｐ１の表面に形成し、その第１の嵌合凹部Ｄ１に対応する第２の嵌合凸部Ｄ４を表面パネル材Ｐ２の裏面に形成する構成、および、（３）第１の嵌合凹部Ｄ１と第２の嵌合凸部Ｄ４とが嵌合し、かつ第１の嵌合凸部Ｄ２と第２の嵌合凹部Ｄ３とが嵌合する構成を採用したが、これに限定されることはない。

《以上のまとめ》
以上説明した実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、その具体的な構造として、吸音層１のほか、第１の振動膜５および第２の振動膜７を備える構成を採用した。このため、例えば吸音層１あるいは表面層２若しくはその双方の重量を増やさなくても、第１の振動膜５や第２の振動膜７の振動によって重量則を超える遮音効果が得られること、および、第１および第２の振動膜５、７によって低周波数帯の吸音に対応可能であること、これに加えて更に、吸音層１での吸音効果が得られることから、自動車用遮音パネルの軽量化、および、遮音可能な周波数帯の拡張、遮音性能の向上を図るのに好適である。

さらに、前記実施形態の自動車用遮音パネルＳ１によると、その具体的な構成、特に弾性体の具体的な構成として、前述の通り、弾性体Ｅの凹部６の側壁は、その一部又は全部に補強部ＲＦが設けられることで、該弾性体Ｅの凹部６の底、すなわち第２の振動膜７に比べて高剛性となるように設定される構成を採用した。このため、弾性体Ｅ全体の剛性不足によって生じる不具合、例えば、自動車の遮音を要する面の凹凸に沿って吸音パネル材Ｐ１が変形した場合に、その変形の影響を受けて第２の弾性膜７（具体的には、弾性体Ｅの凹部６の底）が歪み変形したり、かかる歪み変形によって第２の振動膜７の共振周波数がその設計値からずれたりする等の不具合を効果的に防止することができ、遮音可能な周波数帯をその設計値どおりに正確に設定するのに好適である。

また、前記実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、その具体的な構成として、前述の通り、吸音パネル材Ｐ１、弾性体Ｅおよび表面パネル材Ｐ２のそれぞれに設けた係合部２０１、２０２、２０３が収容空間部４の上面開口縁部付近で互いに係合することで、吸音パネル材Ｐ１、表面パネル材Ｐ２、弾性体Ｅが一体に接合され、吸音層１、表面層２、弾性層３という多層構造が成り立つように構成したので、例えば、自動車の遮音を要する面の凹凸に沿って吸音パネル材Ｐ１が変形した場合でも、吸音層１、表面層２、弾性層３における層間のずれ等による第２の振動膜７の歪み変形を効果的に防止することができるという利点も有している。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。

１ 吸音層
２ 表面層
３ 弾性層
４ 収容空間部
５ 第１の振動膜
６ 凹部
６Ａ ビード部
７ 第２の振動膜
ＲＦ 補強部
ＲＦ１ 第１のリブ
ＲＦ２ 第２のリブ
２０１、２０２、２０３ 係合部
ＣＮ 繋ぎ部
Ｅ 弾性体
Ｐ１ 吸音パネル材
Ｐ２ 表面パネル材
Ｐ３ 中間吸音パネル材
Ｓ１ 自動車用遮音パネル

Claims (3)

1. 吸音層を形成する吸音パネル材と、
   前記吸音層上に表面層を形成する表面パネル材と、
   前記吸音層と前記表面層との間に弾性層を形成する弾性体と、を備え、
   前記吸音パネル材は、前記表面パネル材に向って開口した収容空間部を有し、
   前記表面パネル材は、前記収容空間部の開口と対向する範囲が第１の振動膜として機能し、
   前記弾性体は、前記収容空間部内に配置される凹部を有し、
   前記凹部の底は、第２の振動膜として機能し、
   前記凹部の側壁は、その一部又は全部に補強部が設けられることで、該凹部の底に比べて高剛性となるように設定されていること
   を特徴とする自動車用遮音パネル。
2. 前記吸音パネル材、前記弾性体、前記表面パネル材のそれぞれに係合部が設けられ、これらの係合部が前記収容空間部の開口縁部付近で互いに係合する構造になっていること
   を特徴とする請求項１に記載の自動車用遮音パネル。
3. 前記吸音パネル、前記弾性体および前記表面パネル材のそれぞれに係合部が設けられており、これらの係合部が前記収容空間部の開口縁部付近で互いに係合することで、前記吸音パネル材、前記表面パネル材、前記弾性体が一体に接合され、前記吸音層、前記表面層および前記弾性層という多層構造が成り立つように構成してあること
   を特徴とする請求項１に記載の自動車用遮音パネル。

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