JP2022155901A - 振動減衰構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構造体自体の剛性を低下させることなく、高い振動減衰効果を得ることができる振動減衰構造を提供する。
【解決手段】振動減衰構造１は、構造体であるパネル１０と、パネル１０に接合される減衰材１１とを備える。減衰材１１は、Ｘ方向において、それぞれの接合面１１ｄでパネル１０の合わせ面１０ａと接合される複数の接合部１１ｂと、隣り合う接合部１１ｂ同士の間でＺ方向のパネル１０とは反対側に凹入した複数の離間部１１ａとを有する。減衰材１１は、パネル１０よりも高減衰となるように形成されているとともに、減衰材１１の共振周波数がパネル１０の１次の共振周波数に略同一となるように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動減衰構造に関する。

車両の車体や建物の構造体などでは、振動を減衰させるための種々の技術が採用されている。例えば、特許文献１には、車体におけるフロアパネルの振動を減衰させるための技術が開示されている。

特許文献１に開示の技術では、フロアパネルにおける骨格部材で囲まれた領域ごとに、当該骨格部材を波型に曲折して、フロアパネルの剛性を高めて共振周波数を高く設定している。また、特許文献１に開示の技術では、各領域の外縁部の表面に振動減衰部が積層形成されている。特許文献１における振動減衰部は、塗布により層状に形成されている。特許文献１では、各領域の外縁部に振動減衰部を形成することにより、フロアパネルの振動を減衰できるとされている。

特開２０１９－９８９８８号公報

車両や建築物を始めとする種々の構造体に対しては、振動減衰効果をさらに向上させることが求められている。振動減衰効果のさらなる向上のためには、例えば、構造体自体の剛性を低下させることなども考えられる。

しかしながら、構造体自体の剛性を低下させた場合には、当該構造物の周辺に配された部材との接触や、当該構造体を含む車体や建築物の剛性を確保できなくなるなどの問題を生じる。

本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、構造体自体の剛性を低下させることなく、高い振動減衰効果を得ることができる振動減衰構造を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る振動減衰構造は、構造体である第１部材と、前記第１部材に接合される第２部材と、を備える。前記第２部材は、前記第１部材に面する領域において、前記第１部材に接合される１または複数の接合部と、前記接合部に隣接配置された、前記第１部材とは接合されない１または複数の非接合部と、を有する。前記第２部材は、前記第１部材よりも高減衰となるように形成されているとともに、当該第２部材の共振周波数が前記第１部材の共振周波数に略同一となるように形成されている。

上記態様に係る振動減衰構造では、第１部材に取り付けられる第２部材が接合部と非接合部とを有する。そして、第２部材は、第１部材よりも高減衰となるように（大きな損失係数を有するように）形成されている。さらに、第２部材は、その共振周波数が第１部材の共振周波数と略同一に設定されている。上記態様に係る振動減衰構造では、接合部を介して第１部材から第２部材へと振動が入力され、第２部材における非接合部が第１部材に拘束されることなく共振する。よって、上記態様に係る振動減衰構造では、第２部材の接合部に歪エネルギを蓄積することができる。

従って、上記態様に係る振動減衰構造では、構造体である第１部材の剛性を低下させることなく、高い振動減衰効果を得ることができる
なお、上記態様において「略同一」とは、第２部材の共振周波数が第１部材の共振周波数と一致する場合だけでなく、第１部材の共振周波数のピークの裾野に当たる周波数領域を含むことを意味する。より具体的な定義については、後述する。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第２部材における前記非接合部は、前記第１部材に対して間隔をあけた状態で離間するように形成されている、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、第２部材の非接合部が第１部材に対して間隔をあけて離間している。このため、第１部材から振動が入力された場合に、非接合部での共振が第１部材により拘束され難い。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第２部材は、少なくとも前記接合部を複数有しており、前記非接合部における前記第１部材に対して離間する離間面には、前記第１部材と前記第２部材との接合方向における前記第１部材とは反対向きに貫通する貫通孔は形成されていない、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、離間面には貫通孔は形成されていない。このため、第１部材から入力された振動により第２部材の非接合部が共振する際の共振モードが阻害され難い。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記接合部は、前記接合方向において、前記離間面よりも前記第１部材の側に向けて立設されたリブ状部である、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、接合部をリブ状部として形成することにより、第１部材から入力された振動により第２部材の非接合部が共振する際の共振モードが阻害され難い。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記非接合部は、前記接合方向における前記第１部材とは反対側に向けて凹入した第１凹部をもって形成されており、前記第２部材は、前記第１部材に面する領域とは前記接合方向の反対側となる領域において、周囲よりも前記接合方向の前記第１部材に向けて凹入するよう形成された第２凹部を有し、前記第２部材における前記第１凹部と前記第２凹部とは、前記第２部材を前記接合方向から平面視する場合に、互いに重複するように配置されている、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、上記平面視で第１凹部と第２凹部とが互いに重複するように配設することにより、第２部材の非接合部が共振する際の共振モードが阻害され難い。即ち、仮に第２部材における第１部材に取り付けられる側とは反対側に構造部材が取り付けられる場合には構造部材により非接合部の共振モードが阻害されることが考えられる。これに対して、上記態様に係る振動減衰構造では、第１凹部の裏側に第２凹部が配設されているので、非接合部が共振する際の共振モードが阻害され難い。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第２部材は、前記接合部および前記非接合部をそれぞれ複数有しており、前記第２部材において、前記接合部と前記非接合部とは前記第１部材と前記第２部材との接合方向に直交する方向において交互に配置されている、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、接合部と非接合部とが上記直交する方向において交互に配置された構造で第２部材が形成されている。このため、上記態様に係る振動減衰構造では、複数の共振面を有し、第１部材の共振点に第２部材の共振点を合致させることが容易となる。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第２部材における前記接合部は、当該接合部と前記第１部材とを接合方向から平面視する場合に、格子状の形状をもって形成されている、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、第２部材の接合部が上記平面視で格子状に形成されている。よって、上記態様に係る振動減衰構造では、第１部材と第２部材との接合方向に対して交差する２次元方向に複数の共振面を有する。よって、上記態様に係る振動減衰構造では、第１部材の共振点に第２部材の共振点を合致させるのにさらに優位である。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第２部材は、当該第２部材の共振周波数が前記第１部材の１次の共振周波数に略同一となるように形成されている、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、第２部材の共振周波数と第１部材の１次の共振周波数とが略同一となるように第２部材を形成している。本願発明者等が確認したところ、第２部材の共振周波数と第１部材の１次の共振周波数とが略同一の場合には、第１部材における高次の共振周波数に対して第２部材の共振周波数を略同一とする場合に比べてエネルギ吸収の観点で高い効果を得ることができる。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第２部材は、当該第２部材の１次の共振周波数が前記第１部材の１次の共振周波数に略同一となるように形成されている、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、第２部材の１次の共振周波数と第１部材の１次の共振周波数とが略同一となるように第２部材を形成している。本願発明者等が確認したところ、第２部材の高次の共振周波数と第１部材の１次の共振周波数とが略同一の場合には、１次の共振周波数同士が略同一である上記態様に係る振動減衰構造に対してエネルギ吸収の観点で低い効果しか得られない。よって、上記態様に係る振動減衰構造では、第２部材の１次の共振周波数と第１部材の１次の共振周波数とを略同一とすることにより、より効果的に振動減衰することが可能となる。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第２部材は、多孔質材料を用いて形成されている、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、多孔質材料を用いて第２部材が形成されている。このため、中実の材料を用いて第２部材を形成する場合に比べて軽量化を図りながら効果的に振動減衰することが可能である。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第１部材は、車体のフロアパネルであり、前記第２部材は、前記フロアパネルに対して車室内側に取り付けられるフロアマットである、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、第１部材にフロアパネルを適用し、第２部材にフロアマットを適用している。これにより、車体におけるフロア部の振動を効果的に減衰することが可能となる。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第１部材は、車体のルーフパネルであり、前記第２部材は、前記ルーフパネルに対して車室内側に取り付けられるトップシーリングである、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、第１部材にルーフパネルを適用し、第２部材にトップシーリングを適用している。これにより、車体におけるルーフ部の振動を効果的に減衰することが可能となる。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第１部材は、金属材料を用いて形成されており、前記第２部材は、０．０１以上の損失係数を有する、とすることも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、第１部材が金属材料を用いて形成されているとともに、第２部材の損失係数が０．０１以上に設定されている。これより、該振動減衰構造を採用しない場合に比べて、振動減衰に関して顕著な効果を得ることができる。

上記態様に係る振動減衰構造において、前記第２部材では、前記接合部と前記非接合部とが一体形成されている、ことも可能である。

上記態様に係る振動減衰構造では、第２部材における接合部と非接合部とが一体形成されている。これより、接合部と非接合部とが別体で形成されている場合に比べて、接合部を介して第１部材から入力された振動が円滑に非接合部へと伝達される。よって、上記態様に係る振動減衰構造では、第２部材における非接合部が共振することで接合部に歪エネルギを蓄積させるのに優位であり、振動減衰に係る効果を得るのにさらに優位である。

上記の各態様に係る振動減衰構造では、構造体である第１部材自体の剛性を低下させることなく、高い振動減衰効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る振動減衰構造を示す展開斜視図である。 振動減衰構造を示す断面図である。 解析用モデルの構成を示す展開斜視図である。 （ａ）はパネルの構造を示す断面図であり、（ｂ）は治具フレームの構造を示す断面図である。 実施例１と比較例１，２とにおける周波数ごとのＥＲＰ（等価放射エネルギ）を示すグラフである。 （ａ）は実施例１と比較例１とにおける周波数ごとのＥＲＰを示すグラフであり、（ｂ）は比較例１と比較例２とにおける周波数ごとのＥＲＰを示すグラフである。 実施例１～３と比較例１，２のそれぞれにおけるＥＲＰ最大値を示すグラフである。 （ａ）は実施例２における周波数ごとのＥＲＰを示すグラフであり、（ｂ）は実施例１における周波数ごとのＥＲＰを示すグラフであり、（ｃ）は実施例３における周波数ごとのＥＲＰを示すグラフである。 共振周波数ごとの減衰材が寄与する割合を示すグラフである。 （ａ）は比較例３に係る解析用モデルの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は実施例１と比較例１，３のそれぞれにおけるＥＲＰ最大値を示すグラフである。 （ａ）は実施例１に係る解析用モデルでの共振周波数ごとの減衰材が寄与する割合を示すグラフであり、（ｂ）は比較例３に係る解析用モデルでの共振周波数ごとの減衰材（Ｄ／Ｄ）が寄与する割合を示すグラフである。 （ａ）は解析用モデルの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は解析用モデルの構成の一部を示す断面図である。 （ａ）は解析用モデルに対する加振箇所を示す斜視図であり、（ｂ）は減衰材の構成を示す斜視図である。 （ａ）は実施例３～５における周波数ごとのパネルのＥＲＰを示すグラフであり、（ｂ）は実施例３～５のそれぞれにおけるパネルのＥＲＰピーク値を示すグラフである。 減衰材における損失係数と１次共振ピーク低減量との関係を示すグラフである。 車体の構成の一部を示す斜視図である。 車体におけるルーフ部の構成を示す断面図である。 車体におけるフロア部の構成を示す断面図である。 変形例１に係る振動減衰構造を示す断面図である。 変形例２に係る振動減衰構造を示す展開断面図である。 変形例３に係る振動減衰構造を示す展開斜視図である。

以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一例であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。

１．振動減衰構造１
本発明の実施形態に係る振動減衰構造１について、図１および図２を用いて説明する。なお、図１および図２では、振動減衰構造１を模式的に示しており、適用する位置などに応じて種々の変形が可能である。

図１に示すように、本実施形態に係る振動減衰構造１は、構造体であるパネル（第１部材）１０と、パネル１０に接合される減衰材（第２部材）１１とを備える。パネル１０は、金属材料（例えば、Ｆｅ）を含み構成されており、Ｘ方向およびＹ方向に延びるように面が構成されている。減衰材１１は、発泡材（多孔質材料）から構成されており、Ｘ方向およびＹ方向に互いに間隔をあけて配置された複数の離間部（非接合部）１１ａを有する。図２に示すように、離間部１１ａは、Ｚ方向におけるパネル１０が配される側とは反対側に向けて凹入された凹部である。

隣り合う離間部１１ａ同士の間には、リブ状に形成された接合部１１ｂが設けられている。接合部１１ｂは、Ｚ方向におけるパネル１０が配される側の端面である接合面１１ｄでパネル１０の合わせ面１０ａに接合される。なお、接合面１１ｄと合わせ面１０ａとは、自己接着により接合されている。

また、減衰材１１における離間部（凹部）１１ａの底面（離間面）１１ｃには、Ｚ方向に貫通する貫通孔は設けられていない。なお、「貫通孔」は、底面１１ｃから直線的に設けられた孔を意味し、減衰材１１を構成する発泡材に存在する微細な孔が繋がっているようなものについては含まれない。

図１に示すように、減衰材１１における接合部１１ｂは、Ｘ方向およびＹ方向に延びるように形成されており、Ｚ方向からの平面視で格子状の形状をもって形成されている。そして、本実施形態においては、離間部１１ａと接合部１１ｂとが一体形成されている。

さらに、振動減衰構造１において、減衰材１１は、パネル１０よりも大きな損失係数で高減衰となるように形成されているとともに、減衰材１１の１次の共振周波数がパネル１０の１次の共振周波数と略同一となるように形成されている。なお、減衰材１１の高次の共振周波数がパネル１０の１次の共振周波数と略同一となることとしてもよい。また、減衰材１１の１次または高次の共振周波数がパネル１０の高次の共振周波数と略同一となることとしてもよい。

ここで、上記における「略同一」とは、減衰材１１の１次の共振周波数がパネル１０の１次の共振周波数と一致する場合だけでなく、パネル１０の１次の共振周波数のピークの裾野に当たる周波数領域を含むことを意味する。具体的には、パネル１０の共振周波数と√２の積と共振周波数との差と、当該差を共振周波数に加減算して得られた周波数域を意味する。

２．振動減衰
ある部材の振動減衰性を高めるためには、全体に占める部材の歪エネルギ割合を示す、（ｉ）歪エネルギ分担率と、（ｉｉ）部材の損失係数を高めることが必要となる。減衰性については、次式で表される。

上記関係式において、η_ｍが構成部材ｍの損失係数、Ｕｅ_ｍが要素ｅ_ｍの歪エネルギ、Ｕｔｏｔａｌが全歪エネルギを指す。

３．解析用モデルを用いた解析
（１）解析用モデル５
解析に用いた実施例１に係る解析用モデル５について、図３および図４を用いて説明する。

図３に示すように、解析用モデル５は、パネル（第１部材）５０と、減衰材（第２部材）５１と、治具フレーム５１とを有する。図４（ａ）に示すように、パネル５０は、周縁部５０ａに対して底部５０ｂが深さＨ５０（５ｍｍ）の箇所に位置する２００ｍｍ×３００ｍｍのスイープ曲面パネルである。パネル５０は、Ｆｅを用いて形成され、板厚が０．６ｍｍである。

図示を省略するが、減衰材５１は、パネル５０に沿うように形成されている。即ち、減衰材５０もスイープ曲面を有するように形成されている。

図４（ｂ）に示すように、治具フレーム５２は、断面ハット状のハット状部材５２０と平板状の板状部材５２１とが接合されて形成されている。治具フレーム５２は、高さＨ５２が５０ｍｍ、幅Ｗ５２が８０ｍｍ、内周フランジ部５２ａの幅Ｗ５２ａおよび外周フランジ部５２ｂの幅Ｗ５２ｂがそれぞれ１５ｍｍで形成されている。図３に示すように、治具フレーム５２は、Ｚ方向からの平面視で矩形枠形状を有する。

図４（ｂ）に示すように、パネル５０は、当該パネル５０の周縁部５０ａが治具フレーム５２の内周フランジ部５２ａに接合されて完全拘束されている。減衰材５１は、当該減衰材５１の周縁部５１ａがパネル５０の周縁部５０ａに接合されている。解析用モデル５において、減衰材５１の周縁部５１ａが「接合部」に該当し、減衰材５１の周縁部５１ａを除く部分が「非接合部」に該当する。

なお、用いた減衰材５１は、次のような材料特性を有する。

・ヤング率：８０ＭＰａ
・損失係数比率（パネル／減衰材）：０．３％
（２）比較例に係る解析用モデル
比較例１に係る解析用モデルでは、図３および図４に示す実施例１に係る解析用モデル５に対して、減衰材５１を省略している。

また、比較例２に係る解析用モデルでは、図３および図４に示す実施例１に係る解析用モデル５に対して、パネル５０と減衰材５１とを全面で接合している。

（３）解析条件
図３に示すように、パネル５０に対して加振した（ＶＩＢ）。そして、周波数ごとの等価放射パワー（ＥＲＰ）を評価指標とした。ＥＲＰは、部材の振動により発生するエネルギ放射の量を表し、振動速度と面積との積の関数で表される。

（４）解析結果
図５に示すように、８０Ｈｚ～４８０Ｈｚを評価範囲として、実施例１および比較例１，２のＥＲＰを評価した。比較例２に係るモデルでは、ＥＲＰ最大値が、比較例１に係るモデルのＥＲＰ最大値に対して１３．８ｄＢ低下した。また、実施例１に係るモデル５では、ＥＲＰ最大値が、比較例１に係るモデルのＥＲＰ最大値に対して２１ｄＢ低下した。

図６（ａ）に示すように、実施例１に係る解析用モデル５では、パネル５０の１次の共振周波数と減衰材５１の１次の共振周波数とが略同一であり、比較例１に係るモデル（減衰材なしのモデル）の１次共振と比較して、ピークの高さを低くい抑えることができている。即ち、実施例１に係る解析用モデル５では、減衰材５１にパネル５０に対して接合されていない非接合部を設けることにより、減衰材５１を共振し易くすることができ、減衰材５１自ら変形することができる。

一方、図６（ｂ）に示すように、比較例２に係るモデルでは、パネル５０に減衰材５１が接合されているため、ＥＲＰ最大値が比較例１よりは低くなっているが、比較例に係るモデルでは、減衰材５１がパネル５０に対して全面で接合されているため、減衰材５１がパネル５０と一体に振動する。よって、比較例２に係るモデルでは、実施例１に係る解析用モデル５に比べて振動減衰性能が低い。

（５）損失エネルギ
実施例１および比較例１，２の各モデルについて、パネル５０の１次共振時の損失エネルギ割合を比較した結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例１に係るモデルでは、減衰材を有さないため、パネル５０の１次共振時における当該パネル５０の損失エネルギの割合が９７，３％と大きくなっている。比較例２に係るモデルでは、パネル５０と減衰材５１とが全面で接合されているため、パネル５０における損失エネルギの割合が１．６％と比較例１に対して大幅に小さく抑えられている。

実施例１に係る解析用モデル５では、上記のようにパネル５０からの振動の入力に対して、減衰材５１がパネル５０に拘束されることなく振動できるので、パネル５０における損失エネルギの割合が０．３％まで小さく抑えられている。即ち、実施例１に係る解析用モデル５では、減衰材５１自体の共振によって、パネル５０の振動エネルギをより多く減衰材５１に伝達することができ、減衰材５１でエネルギを吸収してパネル５０の損失エネルギの割合を小さく抑えることができたと考えられる。

４．減衰材のヤング率
減衰材のヤング率とＥＲＰ最大値との関係について、図７および図８を用いて説明する。

先ず、上記実施例１および比較例１，２に加えて、次のような実施例２，３に係るモデルを準備した。

（実施例２）上記実施例１と同様の構造のモデルであって、減衰材５１のヤング率を４０ＭＰａに設定した。

（実施例３）上記実施例１と同様の構造のモデルであって、減衰材５１のヤング率を１００ＭＰａに設定した。

図７に示すように、実施例１に係る解析用モデル５では、比較例１に係る解析用モデルに比べてＥＲＰ最大値が２１ｄＢ低減できたのに対して、実施例２に係る解析用モデルでは、実施例１に係る解析用モデル５よりは低減度合が小さいものの、比較例１，２に係る解析用モデルよりはＥＲＰ最大値が低減できた。また、実施例３に係る解析用モデルでは、実施例１に係る解析用モデル５に比べてＥＲＰ最大値の低減度合は少ないものの、比較例１，２および実施例２の各解析用モデルよりも低減できた。

図８（ａ）に示すように、横軸に周波数、縦軸にＥＲＰをとったグラフにおいて、実施例２に係る解析用モデルでは、減衰材５１の１次の共振周波数が３００Ｈｚ付近にあり、パネル５０の１次の共振周波数に対して若干離れている。このため、実施例２に係る解析用モデルでは、パネル５０の振動減衰効果が図８（ｂ）に示す実施例１に係る解析用モデル５に比べて低くなったものと考えられる。

一方、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、実施例１に係る解析用モデル５１および実施例３に係る解析用モデルでは、減衰材５１の１次の共振周波数がパネル５０の１次の共振周波数と非常に接近しており、パネル５０の振動減衰効果を十分に得ることができたものと考えられる。具体的に、図８（ｂ）に示すように、実施例１に係る解析用モデル５では、減衰材５１のヤング率を８０ＭＰａに設定することにより、減衰材５１の１次の共振周波数がパネル５０の１次の共振周波数（略４２０Ｈｚ）と略同一であり、パネル５０のＥＲＰが低く抑えられた。

同様に、図８（ｃ）に示すように、実施例３に係る解析用モデルでも、減衰材５１の１次の共振周波数が実施例１に係る解析用モデル５に比べて若干離れているものの、パネル５０の１次の共振周波数に対して略同一の範囲にあり、パネル５０の振動減衰効果を得ることができた。

ここで、図８（ａ）～（ｃ）に示す実施例１～３では、パネル５０の１次の共振周波数に対して減衰材５１の１次の共振周波数が「略同一」の範囲にある。「略同一」とは、減衰材（第２部材）５１の１次の共振周波数がパネル（第１部材）５０の１次の共振周波数と一致する場合だけでなく、パネル５０の１次の共振周波数のピークの裾野に当たる周波数領域を含むことを意味する。具体的には、パネル５０の１次の共振周波数をＦｒとするとき、（Ｆｒ－α）から（Ｆｒ＋α）までの範囲が「略同一」と規定できる。

上記の「α」は、次のように算出することができる。

（１）パネル５０の共振周波数Ｆｒに√２を掛ける（Ｆｒ×√２）。

（２）（Ｆｒ×√２）からＦｒを引き（（Ｆｒ×√２）－Ｆｒ）、αを算出する。

以上のように、「略同一」の範囲が規定できる。

５．減衰材の共振次数
振動減衰楮における減衰材の共振次数とエネルギ吸収との関係について検討した。その結果について、図９を用いて説明する。なお、本検討においては、次のような材料を用いて形成された減衰材を使用した。

・ヤング率：０．１ＭＰａ
・損失係数比率（パネル／減衰材）：０．３％
図９に示すように、減衰材が受け持つ損失エネルギ割合は、当該減衰材の共振次数が高次になるほど低くなった。即ち、損失エネルギについての減衰材の寄与割合は、減衰材の共振次数が高次になるほど低くなった。

よって、減衰材の１次の共振周波数をパネルの１次の共振周波数と略同一とすることが、パネルの振動減衰における減衰材の寄与割合を高くできるとの観点から望ましい。ただし、減衰材の２次および３次の共振周波数であっても、パネルの振動減衰に対して寄与するので、これを排除するものではない。

６．ダイナミックダンパを用いたモデルとの比較
実施例１に係る解析用モデル５と、ダイナミックダンパ（以下では、「Ｄ／Ｄ」と記載する。）を用いたモデルとの振動減衰に関する比較結果について、図１０および図１１を用いて説明する。

図１０（ａ）に示すように、Ｄ／Ｄを用いた比較例３に係るモデル６は、パネル６０と、Ｄ／Ｄ６１と、治具フレーム６２とを備える。パネル６０および治具フレーム６２については、実施例１に係る解析用モデル５のパネル５０および治具フレーム５２と同一の構造である。

Ｄ／Ｄ６１は、パネル６０の中央に接続されたバネ６１ａとバネ６１ａのＺ方向上部に接続された集中マス６１ｂとを有する。集中マス６１ｂの質量および損失係数については、実施例１に係る解析用モデル５における減衰材５１と同一に設定した。

図１０（ｂ）に示すように、比較例３に係るモデル６では、比較例１に係るモデルに比べてＥＲＰ最大値が１９．５ｄＢ低減できる。比較例３におけるＥＲＰ最大値の低減度合は、実施例１に係る解析用モデル５に比べて若干小さい。

実施例１に係る解析用モデル５では、比較例３に係るモデル６に対して、減衰材５１による損失エネルギ割合が大きい周波数帯域が広い。これについて、図１１を用いて説明する。

図１１（ａ）に示すように、実施例１に係る解析用モデル５では、損失エネルギ割合において減衰材５１がどの周波数でも８０％以上を占めている。これに対して、図１１（ｂ）に示すように、Ｄ／Ｄ６１を用いた比較例３に係るモデル６では、Ｄ／Ｄ６１が共振している周波数（４００Ｈｚ付近）ではＤ／Ｄ６１が大きな割合を占めているが、Ｄ／Ｄ６１が共振していない他の周波数では損失エネルギ割合が大きく低下した（破線で囲んだ部分）。

よって、実施例１に係る解析用モデル５では、Ｄ／Ｄ６１を用いた比較例３に係るモデル６に対して、減衰材５１の損失エネルギ割合が大きい周波数帯域が広いことが分かる。

７．減衰材の構成についての検討
種々の構造体に対して振動減衰効果を得ることができる減衰材の構造について検討を行った。検討結果について、図１２から図１４を用いて説明する。

図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、本検討で用いた解析用モデル７は、パネル（第１部材）７０と、減衰材（第２部材）７１と、治具フレーム７２とを備える。図１２（ｂ）に示すように、パネル７０は、減衰材７１と治具フレーム７２との間に介挿されている。

減衰材７１は、Ｘ方向およびＹ方向の双方向に、離間部７１ａと接合部７１ｂとが交互に繰り返すように形成されている。接合部７１ｂは、端面がパネル７０に接合される部分である。離間部７１ａは、減衰材７１の接合部７１ｂをパネル７０に接合した状態で、パネル７０からＺ方向に離間するように凹入した状態で形成された部分である。即ち、離間部７１ａは凹部であって、パネル７０と接合されない非接合部である。

なお、図１２（ａ）に示すように、解析用モデル７は、Ｘ方向寸法が１１５０ｍｍ、Ｙ方向寸法が５００ｍｍ、Ｚ方向寸法が１００ｍｍである。

図１２（ｂ）に示すように、減衰材７１における離間部７１ａの各寸法をＬｒ１，Ｌｒ２、Ｄｒとした。各寸法Ｌｒ１，Ｌｒ２、Ｄｒの望ましい値について、実施例４～６を用いて検討を行った。

ここで、Ｌｒ１＝Ｌｒ２とし、各実施例４～６で、（実施例４）＞（実施例５）＞（実施例６）とした。また、Ｄｒについては、（実施例４）＝（実施例５）＝（実施例６）とした。

なお、実施例４～６において、パネル７０，減衰材７１、および治具フレーム７２として、次のような部材を用いた。

（１）パネル７０
・形状：平板
・材質：鉄（Ｆｅ）
（２）減衰材７１
・形状：ワッフル形状
・材質：アクリル発泡材（多孔質材料）
（３）治具フレーム７２
・形状：実施例１の治具フレーム５２と同一形状
・材質：鉄（Ｆｅ）
本検討で用いた材料の特性を次表に示す。

図１３（ａ）に示すように、実施例４～６の各解析用モデル７に対して、治具フレーム７２に対してＺ方向に振動を入力した（ＶＩＢ）。

図１４（ａ）に示すように、実施例４のモデルでは、パネル７０のＥＲＰにおいて、５０Ｈｚ付近および６０Ｈｚ付近にピークが現れた。実施例５のモデルでは、パネル７０のＥＲＰにおいて、４５Ｈｚ付近および６０Ｈｚ付近に低いピークが現れた。また、実施例６のモデルでは、パネル７０のＥＲＰにおいて、４５Ｈｚ付近および５５Ｈｚ付近に若干高いピークが現れた。

図１４（ｂ）に示すように、実施例４～６におけるＥＲＰピーク値は、実施例４のモデルでのＥＲＰピーク値を“１００”とするとき、実施例５のモデルでは“６３”、実施例６では“１８６”となった。

以上の結果より、Ｚ方向からの平面視での接合部７１ｂの形状が格子状の形状を採用する場合、リブのピッチ（Ｌｒ１、Ｌｒ２）を１００ｍｍとした実施例５のモデルで最もパネル７０の１次共振の振動レベルを低減できることが分かった。なお、この場合に、パネル７０の１次の共振周波数に近い周波数域に減衰材７１の１次の準共振が存在していた。

一方、リブのピッチ（Ｌｒ１、Ｌｒ２）を５０ｍｍとした実施例４のモデルでは、パネル７０の１次の共振周波数よりも高い周波数域に減衰材７１の共振周波数が存在していた。また、リブのピッチ（Ｌｒ１、Ｌｒ２）を１５０ｍｍとした実施例６のモデルでは、パネル７０の１次の共振周波数よりも低い周波数域に減衰材７１の共振周波数が存在していた。

以上より、凹部（離間部）７１ａと接合部７１ｂとがＸ方向およびＹ方向の双方に交互に繰り返す構造（ワッフル形状）の減衰材７１を採用する場合においても、実施例１に係る解析用モデル５と同様に、パネル７０に接合されていない離間部７１ａの準共振をパネル７０の１次の共振周波数に一致させることが重要であると考えられる。

なお、詳細を省略するが、本発明者等は、減衰材７１におけるＤｒの大小にかかわらず、同じ傾向の結果が得られた。

８．減衰材の損失係数についての検討
パネルにおける高い振動減衰効果を得るために、望ましい減衰材の損失係数について検討を行った。検討結果を図１５に示す。

本検討においては、パネルとして次のようなものを用いた。

・材質：鉄（Ｆｅ）
・厚み：２．４ｍｍ
なお、減衰材には、上記モデル７の減衰材７１と同様の構造のものを用いた。

また、比較のために、減衰材を有さないモデルについても準備した。

図１５に示すように、減衰材を備えるモデルにおいて、１次共振ピーク低減量は、損失係数が“０．００１”から“０．１”に向けて漸減して行く。そして、損失係数が“０．１”よりも若干大きい箇所から、逆に漸増して行く。

減衰材を備えるモデルにおいて、１次共振ピーク低減量が最も小さい箇所がＰ１となる。グラフ上にＰ１を通る垂線を引く。この場合に、減衰材を有さないモデルでの特性線との交点をＰ２とする。そして、Ｐ１とＰ２との中点Ｐ３を通り横軸に平行な線をグラフに引く。このとき、減衰材を備えるモデルの特性線との交点をＰ４とする。

Ｐ４における損失係数は、“０．０１”である。よって、表２に示すようにパネルが鉄（Ｆｅ）から構成されている場合には、減衰材（アクリル発泡材）の損失係数を“０．０１”以上に設定することにより、減衰材を有さないモデルに比べて最大となる効果の５０％以上を確保することが可能となる。

９．効果
本実施形態に係る振動減衰構造１では、パネル１０に取り付けられる減衰材１１が接合部１１ｂと離間部（非接合部）１１ａとを有する。そして、減衰材１１は、パネル１０よりも高減衰となるように（大きな損失係数を有するように）形成されている。さらに、減衰材１１は、その共振周波数がパネル１０の１次の共振周波数と略同一に設定されている。振動減衰構造１では、接合部１１ｂを介してパネル１０から減衰材１１へと振動が入力され、減衰材１１における離間部１１ａがパネル１０に拘束されることなく共振する。よって、振動減衰構造１では、減衰材１１の接合部１１ｂに歪エネルギを蓄積することができる。

従って、振動減衰構造１では、構造体であるパネル１０の剛性を低下させることなく、高い振動減衰効果を得ることができる
また、振動減衰構造１では、減衰材１１の離間部１１ａがパネル１０に対してＺ方向に間隔をあけて離間している。このため、パネル１０から振動が入力された場合に、離間部１１ａでの共振がパネル１０により拘束され難い。

また、振動減衰構造１では、離間部１１ａである凹部の底面（離間面）１１ｃには貫通孔は形成されていない。このため、パネル１０から入力された振動により減衰材１１の離間部１１ａが共振する際の共振モードが阻害され難い。

また、振動減衰構造１では、接合部１１ｂをリブ状の部分として形成することにより、パネル１０から入力された振動により減衰材１１の離間部１１ａが共振する際の共振モードが阻害され難い。

また、振動減衰構造１では、減衰材１１において、接合部１１ｂと離間部１１ａとがＸ方向およびＹ方向の双方に交互に配置された構造となっている。このため、振動減衰構造１では、複数の共振面を有し、パネル１０の共振点に減衰材１１の共振点を合致させることが容易となる。

また、振動減衰構造１では、減衰材１１の接合部１１ｂがＺ方向からの平面視で格子状に形成されている。よって、振動減衰構造１では、Ｚ方向に対して直交する方向に複数の共振面を有する。よって、振動減衰構造１では、パネル１０の共振点に減衰材１１の共振点を合致させるのにさらに優位である。

また、振動減衰構造１では、減衰材１１の１次の共振周波数とパネル１０の１次の共振周波数とが略同一となるように減衰材１１が形成されている。このように減衰材１１の１次の共振周波数とパネル１０の１次の共振周波数とを略同一とした場合には、効果的に振動減衰することが可能となる。

また、振動減衰構造１では、多孔質材料（一例として、アクリル発泡材）を用いて減衰材１１が形成されている。このため、中実の材料を用いて減衰材を形成する場合に比べて軽量化を図りながら効果的に振動減衰することが可能である。

また、振動減衰構造１では、パネル１０が金属材料（一例として、鉄（Ｆｅ））を用いて形成されているとともに、減衰材１１の損失係数が０．０１以上に設定されている。これより、該振動減衰構造１を採用しない場合に比べて、振動減衰に関して顕著な効果を得ることができる。

また、振動減衰構造１では、減衰材１１における接合部１１ｂと離間部１１ａとが一体形成されている。これより、接合部１１ｂと離間部１１ａとが別体で形成されている場合に比べて、接合部１１ｂを介してパネル１０から入力された振動が円滑に離間部１１ａへと伝達される。よって、振動減衰構造１では、減衰材１１における離間部１１ａが共振することで接合部１１ｂに歪エネルギを蓄積させるのに優位であり、振動減衰に係る効果を得るのにさらに優位である。

以上のように、本実施形態に係る振動減衰構造１では、構造体であるパネル１０自体の剛性を低下させることなく、高い振動減衰効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、減衰材１１の離間部１１ａにおいて、パネル１０に対して離間部１１ａの底面１１ｃが離間した構造を一例として採用したが、本発明は、パネル１０に対して減衰材１１が接合されていない非接合部が形成されていれば足りる。

［変形例１］
変形例１に係る振動減衰構造２について、図１９を用いて説明する。なお、図１９では、振動減衰構造２における一断面だけを抜き出して図示しているが、紙面の奥行き方向にも図１９に示すのと同様の構造が構成されている。

図１９に示すように、本変形例に係る振動減衰構造２についても、構造体であるパネル（第１部材）２０と、減衰材（第２部材）２１とを備える。パネル２０は、上記実施形態に係る振動減衰構造１のパネル１０と同様に、平板状に形成された部材である。

減衰材２１は、パネル２０と接合される側（図１９のＺ方向上側）に複数の離間部（第１凹部）２１ａと複数の接合部２１ｂとを有する。減衰材２１は、複数の接合部２１ｂのそれぞれでパネル２０に接合されている。離間部２１ａは、Ｘ方向および紙面に直交する方向において、隣り合う接合部２１ｂ同士の間に形成されており、Ｚ方向においてパネル２０から離間している。

本変形例に係る振動減衰構造２では、減衰材２１は、パネル２０に接合される側とは反対側（図１９のＺ方向下側）にも複数の離間部（第２凹部）２１ｃと複数の接合部２１ｄとを有する。離間部２１ｃおよび接合部２１ｄの配置形態については、離間部２１ａおよび接合部２１ｂの配置形態と同一である。そして、離間部２１ａと離間部２１ｃとをＺ方向から平面視する場合に、離間部２１ａと離間部２１ｃとは互いに重複するように配置されている。

本変形例に係る振動減衰構造２では、減衰材２１に対してＺ方向におけるパネル２０とは反対側（図１９のＺ方向下側）に構造体であるベース部材５００が接合された場合においても、離間部２１ａでの共振が阻害され難い。即ち、離間部２１ａに対してＺ方向下側となる領域にベース部材５００と離間する離間部２１ｃが形成されているので、ベース部材５００の主面５００ａに接合部２１ｄが接合されていても、離間部２１ａの共振モードが阻害され難く、接合部２１ｂに歪エネルギを蓄積させるのに優位であり、振動減衰に係る効果を得るのにさらに優位である。

［変形例２］
変形例２に係る振動減衰構造３について、図２０を用いて説明する。なお、図２０でも、振動減衰構造３における一断面だけを抜き出して図示しているが、紙面の奥行き方向にも図２０に示すのと同様の構造が構成されている。

図２０に示すように、本変形例に係る振動減衰構造３は、構造体であるパネル（第１部材）３０と、減衰材（第２部材）３１とを備える。パネル３０は、上記実施形態に係る振動減衰構造１および上記変形例１に係る振動減衰構造２のパネル１０，２０と同様に、平板状に形成された部材である。

本変形例に係る振動減衰構造３では、減衰材３１が互いに接合された板状部材３１０と格子状部材３１１とから構成されている。板状部材３１０は、厚みを有する板状の部材であって、パネル３０と略平行に配される。格子状部材３１１は、格子状に形成された接合部３１１ｂと、それぞれがＺ方向の上下に開口を有する複数の離間部（非接合部）３１１ａとを有する。格子状部材３１１は、接合面３１１ｃでパネル３０の合わせ面３０ａに接合され、接合面３１１ｄで板状部材３１０の主面３１０ａに接合される。

本変形例に係る振動減衰構造３では、板状部材３１０と格子状部材３１１との組み合わせで減衰材３１を構成することとしているが、上記実施形態に係る振動減衰構造１と同様の構造を有するので、上記同様の効果を得ることができる。

［変形例３］
変形例３に係る振動減衰構造４について、図２１を用いて説明する。なお、図２１では、振動減衰構造４における一断面だけを抜き出して図示している。

図２１に示すように、本変形例に係る振動減衰構造４は、構造体であるパネル（第１部材）４０と、減衰材（第２部材）４１とを備える。パネル４０は、上記実施形態に係る振動減衰構造１および上記変形例１，２に係る振動減衰構造２，３のパネル１０，２０，３０と同様に、平板状に形成された部材である。

本変形例に係る振動減衰構造４では、減衰材４１が板状部４１ｃと複数の柱状部４１ａとを有する。板状部４１ａは、厚みを有する板状の部材であって、パネル４０と略平行に配される。複数の柱状部４１ａは、それぞれが円柱状の外観形状を有し、互いに間隔をあけて板状部４１ｃのＺ方向上側に立設されている。なお、板状部４１ｃと複数の柱状部４１ａとは、一体形成されていてもよいし、互いに接合されていてもよい。

本変形例に係る振動減衰構造４では、複数の柱状部４１ａのＺ方向上側の部分でパネル４０が接合される。そして、減衰材４１において、板状部４１ｃとパネル４０との間の領域において、隣り合う柱状部４１ａ同士の空間が離間部（非接合部）４１ｂとなる。

本変形例に係る振動減衰構造４では、図２１に示すように、板状部４１ｃと複数の柱状部４１ａとを有する減衰材４１を備えることにより、上記実施形態や上記変形例１，２のような格子状の接合部１１ｂ，２１ｂ，３１１ｂを有する減衰材１１，２１，３１を採用する場合に比べて減衰材４１の剛性を低減することが可能となる。このため、本変形例に係る振動減衰構造４は、当該振動減衰構造４の剛性や共振周波数の制御を行うのに採用することができる。

なお、本発明では、上記実施形態および上記変形例１～３の各構造を適宜に組み合わせることも可能である。

［振動減衰構造の適用例］
本実施形態に係る振動減衰構造の適用例について、図１６から図１８を用いて説明する。

（１）車体１００のルーフ部１０１への適用例
図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線断面を示す。

図１７に示すように、本実施形態に係る振動減衰構造１を車体１００のルーフ部１０１に適用する場合には、構造体であるルーフパネル（第１部材）１０１０と、ルーフパネル１０１０に車体内側から接合されたトップシーリング（第２部材）１０１１とにより振動減衰構造１が形成される。

トップシーリング１０１１は、車体１００の前後方向において、互いに間隔をあけて配された複数の接合部１０１１ｂと、隣り合う接合部１０１１ｂ同士の間に配された離間部（非接合部）１０１１ａとを有する。トップシーリング１０１１は、接合部１０１１ｂでルーフパネル１０１０に接合されている。そして、離間部１０１１ａは、ルーフパネル１０１０よりも車室内側に位置し、ルーフパネル１０１０に対して離間して接合されていない。

なお、図１７に示すように、車体１００の前後方向において、トップシーリング１０１１における接合部１０１１ｂは、略等間隔に配置されているが、接合部１０１１ｂは必ずしも等間隔に配置されている必要はなく、車体レイアウトに応じて適宜に間隔を設定することが可能である。

（２）車体１００のフロア部１０２への適用例
図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線断面を示す。

図１８に示すように、本実施形態に係る振動減衰構造１を車体１００のフロア部１０２に適用する場合には、構造体であるフロアパネル（第１部材）１０２０と、フロアマット（第２部材）１０２１とにより振動減衰構造１が形成される。

フロアマット１０２１は、車幅方向において、互いに間隔をあけて配された複数の接合部１０２１ｂと、隣り合う接合部１０２１ｂ同士の間に配された離間部（非接合部）１０２１ａとを有する。フロアマット１０２１は、トンネル部１０２ａとサイドシル１０２ｂとの間において、接合部１０２１ｂでフロアパネル１０２０に接合されている。離間部１０２１ａは、フロアパネル１０２０よりも車室内側に位置し、フロアパネル１０２０に対して離間して接合されていない。

なお、図１８に示すように、車体１００の車幅方向において、フロアマット１０２１における接合部１０２１は、等間隔ではない状態で配置されているが、接合部１０２１ｂは等間隔に配置されてもよく、車体レイアウトに応じて適宜に設定することが可能である。

なお、上記では、振動減衰構造１の適用例として車体１００のルーフ部１０１およびフロア部１０２について説明したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、車体のピラー（ＡピラーやＢピラーなど）に適用することも可能である。また、車体以外にも、建物の一部に適用したり、電気製品などに適用したり、船舶や航空機などに適用したりすることも可能である。

１～４ 振動減衰構造
１０，２０，３０，４０ パネル（第１部材）
１１，２１，３１，４１ 減衰材（第２部材）
１１ａ，２１ａ，４１ｂ，３１１ａ 離間部（非接合部）
１１ｂ，２１ｂ，３１１ｂ 接合部
４１ａ 柱状部（接合部）
１００ 車体
１０１ ルーフ部
１０２ フロア部
１０１０ ルーフパネル（第１部材）
１０１１ トップシーリング（第２部材）
１０１１ａ 離間部（非接合部）
１０１１ｂ 接合部
１０２０ フロアパネル（第１部材）
１０２１ フロアマット（第２部材）
１０２１ａ 離間部（非接合部）
１０２１ｂ 接合部

Claims (14)

1. 構造体である第１部材と、
   前記第１部材に接合される第２部材と、
   を備え、
   前記第２部材は、前記第１部材に面する領域において、
   前記第１部材に接合される１または複数の接合部と、
   前記接合部に隣接配置された、前記第１部材とは接合されない１または複数の非接合部と、
   を有し、
   前記第２部材は、前記第１部材よりも高減衰となるように形成されているとともに、当該第２部材の共振周波数が前記第１部材の共振周波数に略同一となるように形成されている、
   振動減衰構造。
2. 請求項１に記載の振動減衰構造において、
   前記第２部材における前記非接合部は、前記第１部材に対して間隔をあけた状態で離間するように形成されている、
   振動減衰構造。
3. 請求項２に記載の振動減衰構造において、
   前記第２部材は、少なくとも前記接合部を複数有しており、
   前記非接合部における前記第１部材に対して離間する離間面には、前記第１部材と前記第２部材との接合方向における前記第１部材とは反対向きに貫通する貫通孔は形成されていない、
   振動減衰構造。
4. 請求項３に記載の振動減衰構造において、
   前記接合部は、前記接合方向において、前記離間面よりも前記第１部材の側に向けて立設されたリブ状部である、
   振動減衰構造。
5. 請求項３または請求項４に記載の振動減衰構造において、
   前記非接合部は、前記接合方向における前記第１部材とは反対側に向けて凹入した第１凹部をもって形成されており、
   前記第２部材は、前記第１部材に面する領域とは前記接合方向の反対側となる領域において、周囲よりも前記接合方向の前記第１部材に向けて凹入するよう形成された第２凹部を有し、
   前記第２部材における前記第１凹部と前記第２凹部とは、前記第２部材を前記接合方向から平面視する場合に、互いに重複するように配置されている、
   振動減衰構造。
6. 請求項１から請求項４の何れかに記載の振動減衰構造において、
   前記第２部材は、前記接合部および前記非接合部をそれぞれ複数有しており、
   前記第２部材において、前記接合部と前記非接合部とは、前記第１部材と前記第２部材との接合方向に直交する方向において交互に配置されている、
   振動減衰構造。
7. 請求項６に記載の振動減衰構造において、
   前記第２部材における前記接合部は、当該接合部と前記第１部材とを前記接合方向から平面視する場合に、格子状の形状をもって形成されている、
   振動減衰構造。
8. 請求項１から請求項７の何れかに記載の振動減衰構造において、
   前記第２部材は、当該第２部材の共振周波数が前記第１部材の１次の共振周波数に略同一となるように形成されている、
   振動減衰構造。
9. 請求項１から請求項８の何れかに記載の振動減衰構造において、
   前記第２部材は、当該第２部材の１次の共振周波数が前記第１部材の１次の共振周波数に略同一となるように形成されている、
   振動減衰構造。
10. 請求項１から請求項９の何れかに記載の振動減衰構造において、
    前記第２部材は、多孔質材料を用いて形成されている、
    振動減衰構造。
11. 請求項１から請求項１０の何れかに記載の振動減衰構造において、
    前記第１部材は、車体のフロアパネルであり、
    前記第２部材は、前記フロアパネルに対して車室内側に取り付けられるフロアマットである、
    振動減衰構造。
12. 請求項１から請求項１０の何れかに記載の振動減衰構造において、
    前記第１部材は、車体のルーフパネルであり、
    前記第２部材は、前記ルーフパネルに対して車室内側に取り付けられるトップシーリングである、
    振動減衰構造。
13. 請求項１から請求項１２の何れかに記載の振動減衰構造において、
    前記第１部材は、金属材料を用いて形成されており、
    前記第２部材は、０．０１以上の損失係数を有する、
    振動減衰構造。
14. 請求項１から請求項１３の何れかに記載の振動減衰構造において、
    前記第２部材では、前記接合部と前記非接合部とが一体形成されている、
    振動減衰構造。

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