JP4897277B2 - 音響用のドレイン - Google Patents

Description

本発明は、中空キャビティ用の防音壁アセンブリに関する。

種々の製品は、内部に中空キャビティを有する本体若しくはハウジングを備えている。 例えば、自動車、トラック、その他の車両、及び種々の消費財は、それらの本体若しくはハウジングそれぞれを構成している内側パネルと外側パネルとの間に形成された中空キャビティを有している。 多くの例では、それら中空キャビティを、それらの内部を騒音が伝達されるのを防止するか若しくは最小化するために、シールするか若しくは区画（section off）している。 中空キャビティの部分を完全にシールするか若しくは仕切るために防音壁（acoustic baffle）を使用することが知られている。 これら防音壁は効果的に騒音の伝達を最小化する。 しかしながら、種々の流体が時に中空キャビティ内に蓄積することがある。 このような蓄積が発生した場合、特定の用途においては、中空キャビティから当該流体を排出し、腐食若しくは閉塞流体による望ましくない影響が生じる可能性を防止するか若しくは最小化することが望まれている。 従来の多くの防音壁は、閉塞流体を、防音壁を通じて中空キャビティから逃がすことを許容する機構は備えていなかった。
米国特許第５，２６６，１３３号明細書 米国特許第５，２９５，７８５号明細書

以下に記述されている実施例は、上述した従来の防音壁が有している欠点及び他の欠点に鑑み為されたものである。

一の実施例においては、防音壁アセンブリ（baffle assembly）は、上面と下面とを備えた実質的に平面状を為す搬送部と、流体入口と流体出口とを相互に接続するキャビティを有し、前記上面から上方に向けて延在しているドレインハウジングと、前記ドレインハウジングの内部表面から延在し、前記キャビティを通じるドレイン通路の少なくとも一部を形成している略上下方向に向かうウェブ部とを備えていることを特徴としている。

更なる実施例においては、内部の音を弱めるためのドレインハウジングは、該ドレインハウジングの内部表面から延在し、前記ドレインハウジングを通じるドレイン通路の少なくとも一部を形成している略上下方向に向かう平面状を為すウェブ部であって、該ウェブ部が前記ドレイン通路の２つの脚部を形成し、前記ドレイン通路の前記２つの脚部内で、流体を反対方向に流していることを特徴としている。

また更なる実施例においては、部分的に囲繞されたキャビティを通じて伝播する騒音を低減するための方法は、前記部分的に囲繞されたキャビティ内の所望の位置にドレインハウジングを位置決めし、前記ドレインハウジングに流体入口を設けるステップと、前記ドレインハウジングに隣接して膨張可能な材料を位置決めするステップと、前記膨張可能な材料を、少なくとも部分的に前記防音壁アセンブリを囲繞するように膨張させるステップとを備えていることを特徴としている。

本発明の実施例は、添付の図面を参照しつつ例示目的で以下に説明されている。

自動車本体１０が図１に示されている。 この自動車本体１０は、エンジンルーム１２と、トランク１４と、ドアウェイ（doorway）１６と、防火壁１８と、車輪格納部２０と、構造物であるピラー２２と、ロッカー・パネル（rocker panel）２４とを形成しているいくつかの相互接続されたフレーム部材を備えている。 音響用のドレイン、すなわち防音壁アセンブリ２８は、ピラー２２及びロッカー・パネル２４内に図示されている。 ピラー２２及びロッカー・パネル２４は、以下に説明されている防音壁アセンブリ２８の実施例を使用することができる中空キャビティの例である。 更に言えば、本明細書においては、防音壁アセンブリ２８は自動車を例に説明されているけれども、説明されている防音壁アセンブリ２８は、中空キャビティを、騒音が伝達されるのを防止するか若しくは最小化するために、一般にシールするか若しくは区画しつつ、その一方で流体の流通を許容している種々の製造物と共に使用することもできる。

代表的な防音壁アセンブリ２８が、図２から図７に示されている。 この防音壁アセンブリ２８は、ピラー内、キャビティ内若しくはその他の中空空間内に適合するように構成された支持部材３０と、シール材３２と、搬送部（carrier portion）３６とを備えている。 支持部材３０は、以下に説明されるように、搬送部３６を構造的に支持するための車両本体パネルの一部を為している（図４から図６参照）。 図４から最も理解できるように、搬送部３６は、上面３８と下面４０とを備えている。 搬送部３６は、この搬送部３６を通過して音が中空空間を通じて伝播（travel）されるのを実質的に防止するためのロッカー・パネル２４を形成しているパネルの間にぴったりと適合するような形状、サイズとされている。 搬送部３６は、硬質樹脂を含む種々の材料から作成され得る。 シール材３２は以下に説明するように、搬送部３６が、中空空間を形成しているパネルに接着され、シールされるように構成されて、一層の吸音特性（sound dissipation）を発揮するように構成されている。

防音壁アセンブリ２８は更にドレインハウジング４２を備えており、このドレインハウジング４２は、内部を流体が流通し、防音壁アセンブリ２８を通過できる一方で、音が内部を伝播するのを実質的に防止するように構成されている。 ドレインハウジング４２は、内部に形成された流体入口４６を有する上面４４と、前記下面４０に隣接している流体出口開口部４８と、図３において一般に参照符号５０で示されている略中空のキャビティ５０とを備えている。

図３から図７を参照して一層明らかに理解されるように、ドレインハウジング４２は、このドレインハウジング４２の内部表面５４から垂直に延在している千鳥状のウェブ部（staggered web portions）５２を更に備えている。 このようにして、千鳥状のウェブ部５２は支持部材３０に対してシートしており、略中空のキャビティ５０をラビリンス状と為し、流体の流れが内部を通過できるようにされている。 キャビティ５０は、ドレインハウジング４２を貫通する略水平なラビリンス状のドレイン通路を形成しており、このドレイン通路は図７において矢印Ｐで示されている。 ドレイン通路Ｐはウェブ部５２によって分割されたセグメントＬによって形成されている。 このようにして、流体入口４６に流入する（図示しない）流体は、ドレインハウジング４２内で流れの方向を変えつつ、略水平な流路を矢印Ｐの方向に流れて開口部４８へ至る。

図４を参照すると、搬送部３６はシール材３２内に形成された受容穴６２に受容された複数のボス６０を備えている。 これにより、防音壁アセンブリ２８と自動車本体１０とを組み立てる際に、シール材３２は搬送部３６に固定されている。

図６において最も良く理解されるように、搬送部３６は、ドレインハウジング４２の流体出口開口部４８が流体の排出を許容するように、支持部材３０の上面６６に境界を接している。 更に、ドレインハウジング４２は、接着剤若しくは他の適宜な手段によって、支持部材３０に固定されている。

特に図４及び図５を参照してシール材３２について更に詳細に説明する。 予め選択された厚さＴを有するシール材３２は、搬送部３６の上面３８の上に設けられている。 以下に説明するように、シール材３２は自動車本体１０内に防音壁アセンブリ２８を設置した後に膨張される。 図４は、防音壁アセンブリ２８が自動車本体１０内に設置された後であって、シール材３２が膨張される前の様子を示している。 シール材３２は図４に示されており、上面７０と下面７２とを備えている。 図５は、シール材が結果として膨張された様子を示しており、この場合において、シール材３２は、下面７２から高さＨだけ離れている膨張した上面７４によって部分的に定義されている。 シール材３２の元の厚さＴと、膨張係数及び焼付温度（baking temperature）といった他の特性は、シール材３２が膨張した後に所望の高さＨとなるように決定されている。 図示するように、上下方向の距離は、流体入口４６とシール材３２の下面７２との間で与えられている。 このようにして、ドレインハウジング４２の上下方向の構成部品は、流体入口４６がシール材３２の膨張によって塞がれたり詰まったりしないように設けられている。

図５から理解されるように、ロッカー・パネル２４内で収集される水蒸気若しくは液体は、流体入口４６の方へ向けられている。 液体は、膨張された上面７４が略水平方向となっているときは直接的に流体入口４６の方向へ流れるか、あるいは、自動車が動いているときに略水平方向を経て上面７４が繰り返し傾斜しているときに流体入口４６の方向へ流れていくであろう。 ボス６０とシール材３２との間の接続は、シール材３２の膨張によっても解消されることはない。

シール材３２は、型から所望の形状に切り出され、上面７０と、この上面７０に対向してシール材３２の厚さＴだけ隔てられている下面７２を備えている。 受容穴６２は、シール材３２内に成形若しくは他の方法によって形成されている。 シール材３２は、膨張すると粘着性（tacky）となるが、初期的には乾燥した非粘着性（non-tacky）の材料から形成されており、図５に示されるように、防音壁アセンブリ２８が、シール材３２が膨張する活性化温度まで加熱されたときに、シール材３２は、ロッカー・パネル２４に接着される。 代表的なシール材は、Ｈａｎｌｅｙらによる特許文献１（参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に開示されている。 そのような材料はＳｉｋａ社（ＮＪ州Ｌｙｎｄｈｕｒｓｔ）によって「ＳＩＫＡＬＡＳＴＯＭＥＲ２４０」の商品名で市販されているが、活性化されて防音壁アセンブリ２８が位置決めされているところの中の中空キャビティをシールするように十分に膨張するものであれば、他の任意の材料を採用することができる。

シールの材料に必要とされる一の特性は、自動車本体が製造の際に加熱される（baked）温度以下の活性化温度を有していなければならないという点にある。 例えば、従来、自動車の製造においては約１７７℃（３５５°F）の加熱温度が採用されている。 従って、自動車の製造において使用する好適なシールの材料は、この値よりも低い、例えば１４９℃（３００°F）の活性化温度を有していなければならない。

これにより、シール材３２はドレインハウジング４２を部分的に囲繞し、ドレインハウジング４２の上下方向の外表面に隣接してシール材３２の緊密な密着を形成する。 このようにドレインハウジング４２を囲繞することにより、ドレインハウジング４２がピラー２２若しくはロッカー・パネル２４を通じて伝播するあらゆる共振振動を低減することができる。 作動時に、自動車のフレーム若しくは同種の物の振動によって上方に伝播する振動は、ピラー２２若しくはロッカー・パネル２４を通じて防音壁アセンブリ２８に至る。 防音壁アセンブリ２８がこれらのいくつかの振動周波数で共振している一方で、シール材３２は減衰搬送部３６によって、これらの振動を弱めている（dissipate）。 ドレインハウジング４２は、これらの振動周波数のいくつかで共振する場合があるが、ドレインハウジング４２と緊密に密着するように膨張されたシール材３２が、ドレインハウジング４２の振動を減衰させ、従って、これら周波数を弱めている。 流体出口開口部４８に入るあらゆる振動は、ウェブ部５２及びドレインハウジング４２の他の内部の垂直面で偏向されることによってドレイン通路を流れるにつれて、振幅が減少される。 この場合もやはり、流体出口開口部４８に入る振動によってウェブ部５２若しくはドレインハウジング４２内へ誘起されるあらゆる振動は、上述したようにドレインハウジング４２に関して弱められている。 音を弱めるための代表的な曲がりくねった（tortuous）が、特許文献２（参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に開示されている。

搬送部３６は、シール材３２の活性化温度及び自動車本体が曝される加熱温度の双方よりも高い融点を有する材料から形成されている。 搬送部３６の材料が軟化する温度も前記曝露温度よりも高いことが好ましい。 従って、搬送部３６は、加熱工程の前、加熱工程の途中、及び加熱工程の後にその形状を実質的に保持することができ、シール材３２が膨張してピラー２２若しくはロッカー・パネル２４の一部を密に充填するようにドレインハウジング４２を支持している。

搬送部３６は曲げやすい成形可能な材料から形成されており、そのような材料を使用しないと防音壁アセンブリ２８に曲げ力が加わって、割れや永久変形が生じてしまうような用途であっても、特別な取り扱いを必要としない。 搬送部３６の代表的な材料としては、黒色で加熱安定化されており、１８０ＭＰａで２４０℃（４６４°F）の熱変形温度を有する３３％ガラス繊維強化の６−６ナイロンが挙げられ、この材料の融点は２６２℃（５０４°F）である。 このような材料は、「ＮＹＬＩＮＤ ５１ＨＳＬ ＢＫ００１」の商品名でデュポン社から市販されている。 しかしながら、他の同様な材料を、その所望の物理的特性に応じて使用することができる。

搬送部３６及びドレインハウジング４２は、シール材３２の活性化温度及び自動車本体が曝される加熱温度の双方よりも高い融点を有する材料から形成されている。 ドレインハウジング４２の材料が軟化する温度も前記曝露温度よりも高いことが好ましい。 従って、ドレインハウジング４２は、加熱工程の前、加熱工程の途中、及び加熱工程の後にそれらの形状を実質的に保持することができる。 図３から図６に示されているように、ドレインハウジング４２及び搬送部３６は、同一の成形可能な材料により一体物として形成されることが好ましい。

従って、自動車の組立ての際に、防音壁アセンブリ２８は、自動車本体１０のピラー２２内に挿入され、その後の組立工程の間、所定位置にとどまっている。 組立ての際にピラー２２内に集まる洗浄液、前処理液（pre-preparation）または下塗り液（priming）等のあらゆる流体が排出され得る。 自動車が典型的には約１７７℃（約３５０°F）の加熱温度に曝される場合、シール材３２は活性化し、本明細書に説明されると共に図４及び図５に示されているように膨張する。 製造工程の後に、防音壁アセンブリ２８は、これが無いとピラー２２を通じて伝達されてしまうであろう音を弱めるための防音機能を有効に発揮する。 同時に、防音壁アセンブリ２８に衝突する水若しくは他の流体を、キャビティ５０を通じて排出することができる。 このように、防音壁アセンブリ２８は、その内部を流体が流通することを許容する一方で、自動車本体１０の中空キャビティを通じて伝達された音を弱める防音壁構造も提供している。 従って、防音壁アセンブリ２８は、消音部材として機能する一方で、流体の排出という２つの機能を達成しているのである。

本発明は特に、前述の好適な実施例及び代替実施例を参照しつつ説明されているけれども、当業者であれば、ここに記載されている本発明の実施例に対して、冒頭の特許請求の範囲で明らかにされている本発明の精神と技術的範囲を逸脱することなしに、実用化に際して種々の改変を施すことができるであろうことは理解されるべきである。 冒頭の特許請求の範囲は、本発明の技術的範囲を定義すると共に、これら特許請求の範囲の技術的範囲に属する方法及び装置と、それらの均等物をカバーしている。 本発明の説明は、本願に記載されている構成要素の新規及び非自明な組み合わせを含むように理解されるべきであり、特許請求の範囲は、本願及び後願において、これら構成要素の新規及び非自明なあらゆる組み合わせに対して提示される場合がある。 前述の実施例は説明のためのものであって、いかなる単一の構成要素も、本願及び後願において請求されるかもしれない全ての可能な組み合わせに対して本質的なものではない。 特許請求の範囲で「一つの（ａ）」または「第１の（a first）」構成要素という場合、そのような特許請求の範囲は、一以上の当該構成要素の組み合わせも含むものであって、２以上の当該構成要素を具備することを必要ともせず、排除するものでもないように理解されるべきである。

自動車本体の斜視図であって、種々のピラーにおいて、防音壁が本発明の実施例によるドレインアセンブリを組み込んでいる様子を示す図である。 本発明による防音壁アセンブリの一実施例の斜視図である。 図２の３−３線視断面であって、明瞭化のためシール材を省略した図である。 図２の４−４線視断面である。 図４と同様の断面図であって、膨張可能な発泡体が膨張した後の防音壁アセンブリを示し、明瞭化のため前記発泡体を防音壁アセンブリから僅かに分離させた図である。 図５の防音壁アセンブリの断面の端面図である。 図２の防音壁アセンブリであって、ドレイン流路を視認可能とした図である。

符号の説明

１０ 自動車本体
２２ ピラー
２４ ロッカー・パネル
２８ 防音壁アセンブリ
３０ 支持部材
３２ シール材
３６ 搬送部
４２ ドレインハウジング
４６ 流体入口
４８ 流体出口開口部
５０ 中空キャビティ
５２ ウェブ部
６０ ボス
６２ 受容穴
Ｐ ドレイン通路
Ｌ セグメント
Ｔ シール材３２の元の厚さ
Ｈ シール材３２の膨張した後の高さ

Claims (13)

1. 防音壁アセンブリであって、
   上面と下面とを備えた実質的に平面状を為す搬送部と、
   流体入口と流体出口とを相互に接続するキャビティを有し、前記上面から上方に向けて延在しているドレインハウジングと、
   前記ドレインハウジングの内部表面から延在し、前記キャビティを通じるドレイン通路の少なくとも一部を前記キャビティ内に形成している、略上下方向に向かう複数のウェブ部と、
   を備え、
   前記複数のウェブ部が千鳥状に配され、ラビリンス状の前記ドレイン通路を形成していることを特徴とする防音壁アセンブリ。
2. ラビリンス状の前記ドレイン通路が、前記上面の上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記ドレイン通路の前記少なくとも一部が、略水平面に対して平行に向けられていることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記ドレイン通路の前記少なくとも一部のいかなる部分も、前記搬送部の下には設けられていないことを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
5. 前記ウェブ部により、前記ドレイン通路を区画する２つの脚部を形成し、区画された隣り合う前記ドレイン通路では、流体が反対方向に流されていることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
6. 前記流体出口が前記搬送部内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
7. 内部の音を弱めるためのドレインハウジングであって、
   該ドレインハウジングの内部表面から延在し、前記ドレインハウジングを通じるドレイン通路の少なくとも一部を形成している略上下方向に向かう平面状を為す複数のウェブ部を備え、
   該ウェブ部により、前記ドレイン通路を区画する２つの脚部を形成し、区画された隣り合う前記ドレイン通路では、流体が反対方向に流されていることを特徴とするドレインハウジング。
8. 複数の前記ウェブ部が千鳥状に配され、ラビリンス状の前記ドレイン通路を形成していることを特徴とする請求項７に記載のドレインハウジング。
9. 部分的に囲繞されたキャビティを通じて伝播する騒音を低減するための方法であって、
   前記部分的に囲繞されたキャビティ内の所望の位置にドレインハウジングを位置決めし、前記ドレインハウジングに、前記キャビティによって接続された流体入口と流体出口とを設けるステップと、
   前記ドレインハウジングに隣接して膨張可能な材料を位置決めするステップと、
   前記膨張可能な材料を、前記流体入口と前記流体出口とを露出させつつ、少なくとも部分的に前記ドレインハウジングを囲繞するように膨張させるステップと、
   を備えていることを特徴とする方法。
10. 前記膨張可能な材料を位置決めするステップが更に、前記膨張可能な材料を、ドレインハウジングによって形成された略垂直な表面に隣接して位置決めし、前記略垂直な表面に対向している第２の垂直表面からウェブ部を延在させるステップを備えていることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記略垂直な表面が、前記膨張可能な材料をドレイン通路から隔てるためのバリアを形成するステップを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記ウェブ部により、前記ドレイン通路を区画する２つの脚部を形成し、区画された隣り合う前記ドレイン通路では、流体を反対方向に流すステップを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 前記ドレインハウジング内に設けられた略水平のラビリンス状の通路内の音の振動を弱めるステップを更に備えていることを特徴とする請求項９に記載の方法。

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