JP5096785B2 - 吸音構造体 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車等に取り付けられる吸音構造体に関する。

従来より、この種の吸音構造体として、例えば、特許文献１に開示されているように、多数の空隙を有する空隙層と、この空隙層を覆う外面層とを備えた板状のものが知られている。この吸音構造体は、所定長さの補強用繊維を含有する樹脂材料を成形型のキャビティに射出し、成形時に可動型を後退させてキャビティ内の樹脂材料を膨張させることにより得られるものである。また、吸音構造体の外面層には、空隙層の空隙に連通する孔部が形成されている。

上記吸音構造体においては、空隙層の空隙が閉ざされた空間となっており、この空隙に外面層の孔部が連通していることから、空隙層が共鳴器として機能することになる。したがって、この空隙層で共鳴する所定の周波数範囲の騒音の音エネルギを減少させることができ、その周波数範囲の騒音の低減効果を得ることができる。
特開２０００−５２３７１号公報

ところで、例えば、自動車の車室内のように、様々な音色の音や大きさの異なる音が入り交じっている環境では、人間の耳に付きやすい特定の周波数範囲の音を大きく低減させたいという要求がある。しかしながら、特許文献１の吸音構造体では、音エネルギを減少させるのに空隙層の共鳴効果を利用しているだけであり、人間の耳に付きやすい特定の周波数範囲の音を大きく低減させるのには不十分であると考えられる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸音構造体が音に共振することによっても音エネルギを減少可能であることに着目し、この共振周波数と、空隙層の共鳴効果によって低減される音の周波数とを重ねることにより、特定の周波数帯の音を大きく低減できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、第１の発明では、多数の空隙を有する空隙層と、該空隙層を覆う外面層とを有する本体部と、上記本体部を取付対象物に固定する取付部とを備え、上記外面層は、上記空隙層における音源に対向する側を覆うように位置する表面層を備え、上記表面層に、上記空隙層の空隙に連通する孔部が複数形成されるともに、上記本体部の剛性を向上させるリブが上記孔部を避け、かつ、音源へ向かって突出するように設けられ、上記取付部には、音源へ向かうように突出する壁部と、該壁部と上記リブとを連繋する連繋部とが設けられている構成とする。

第２の発明では、第１の発明において、リブと取付部とが一体化されている構成とする。

第１の発明によれば、本体部の外面層に形成した孔部の大きさや数を変更することで、空隙層の共鳴効果により低減可能な音の周波数範囲を変更でき、例えば、人間の耳に付きやすい特定の周波数範囲を空隙層の共鳴効果によって低減できる。また、外面層に設けた剛性向上部により本体部の剛性を変更することが可能になるので、本体部の共振効果により低減可能な音の周波数範囲を変更できる。これにより、空隙層の共鳴効果によって低減できる音の周波数範囲と、本体部の共振効果によって低減できる音の周波数範囲とを特定の周波数範囲で重ねて、該周波数範囲の音を大きく低減することができる。

また、剛性向上部が孔部を避けているので、剛性向上部による効果を十分に得ることができる。

また、剛性向上部をリブにしたので、本体部の重量増加を抑制しながら剛性を変更して、本体部の共振周波数を変更することができる。

第２の発明によれば、剛性向上部と取付部とを一体化したので、剛性向上部を利用して取付部の剛性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る吸音構造体１の一部の断面構造を示すものである。この吸音構造体１は、樹脂材を成形してなるものであり、図２に示すように、自動車の車体構成部材２の車室内側に取り付けられるようになっている。吸音構造体１は、板状をなす本体部１０と、本体部１０の周縁部から外方へ延出した板状の取付部２０とを備えており、取付部２０が車体構成部材２に締結固定されるようになっている。

上記本体部１０の内部は、全体に亘って多数の空隙を有する空隙層１１で構成されている。空隙層１１の車室内方に向く側（表側）及び車室外方に向く側（裏側）は、スキン状に形成された表面層１２及び裏面層１３でそれぞれ覆われている。また、空隙層１１の外周部は、周面層１４で覆われている。上記表面層１２、裏面層１３及び周面層１４の厚さは、空隙層１１よりも薄く設定されている。また、表面層１２、裏面層１３及び周面層１４は、ソリッドで、かつ、一体成形されており、本発明の外面層を構成している。

上記表面層１２には、空隙層１１の空隙に連通する複数の孔部１５、１５、…が形成されるとともに、本体部１０の剛性を向上させる剛性向上部１６が孔部１５、１５、…を避けて設けられている。図３にも示すように、剛性向上部１６は、表面層１２から立ち上がって該表面層１２に沿って所定方向に延びる複数の第１リブ１７、１７、…と、同様に表面層１２に沿って第１リブ１７と交差する方向に延びる複数の第２リブ１８、１８、…とで構成されている。これらリブ１７、１８は本体部１０の周縁部まで延びている。

上記第１リブ１７、１７、…は、第２リブ１８、１８、…の延びる方向に略等間隔に配置され、第２リブ１８、１８、…は、第１リブ１７、１７、…の延びる方向に略等間隔に配置されており、第１リブ１７、１７、…と第２リブ１８、１８、…とは格子状をなしている。また、第１リブ１７、１７、…と第２リブ１８、１８、…とは一体化されている。これら第１リブ１７及び第２リブ１８により、本体部１０を軽量なものとしながら、該本体部１０の剛性を高めることができるようになっている。

また、各孔部１５は、略円形状とされ、第１リブ１７と第２リブ１８との間に位置付けられている。孔部１５、１５、…の大きさや形状は任意に設定することができる。また、孔部１５、１５、…の大きさ及び形状は、互いに異ならせてもよい。

上記剛性向上部１６の第１リブ１７、１７、…及び第２リブ１８、１８、…の高さや、肉厚、ピッチ、形状、本数等によって本体部１０の剛性を変更することが可能である。本体部１０の剛性を変更することで、該本体部１０が共振する周波数が変更される。具体的には、本体部１０の剛性を高くするほど、共振周波数が高くなる。また、孔部１５の数や大きさによって、該孔部１５のトータルの開口面積を変更することが可能である。孔部１５のトータルの開口面積を変更することで、空隙層１１が共鳴する周波数が変更される。具体的には、孔部１５のトータルの開口面積を大きくするほど、共鳴周波数が高くなる。

上記取付部２０は、周面層１４の表面側と一体化されている。取付部２０の厚みは、表面層１２よりも厚く設定されている。取付部２０には、表裏方向に貫通する複数の貫通孔２１が本体部１０の外周を囲むように互いに間隔をあけて形成されている。図２に示すように、これら貫通孔２１には、締結用のボルト２２が挿通するようになっている。

また、上記取付部２０の外周縁部には、表側へ突出して取付部２０の外周縁部に沿って延びる表側周壁部２３と、裏側へ突出して同様に延びる裏側周壁部２４とが形成されている。また、取付部２０の表面側には、表側周壁部２３と第１リブ１７及び第２リブ１８とを繋げるための連繋部２５が一体成形されている。この連繋部２５は、表側周壁部２３の内面から第１リブ１７及び第２リブ１８の長手方向端部まで延びており、これらリブ１７、１８に一体化されている。

尚、車体構成部材２は、剛性のある板状をなしており、取付部２０の貫通孔２１に対応する部位にボス２ａを有している。このボス２ａにボルト２２がねじ込まれるようになっている。

次に、上記のように構成された吸音構造体１の製造方法について説明する。この吸音構造体１は、例えば、特開２０００−５２３７１号公報に開示されている方法により製造することができる。すなわち、図示しないが、固定型と移動型とを有する射出成形機を使用する。固定型と可動型との間には、吸音構造体１の形状に対応したキャビティが形成されるようになっている。また、可動型は、成形時に前進位置から後退位置に切り替えられるようになっており、キャビティの容積変化を生じさせることができるようになっている。一方、材料は、ポリプロピレンと、補強用ガラス繊維である。

まず、ポリプロピレンと補強用ガラス繊維とを混練して溶融樹脂を得て、成形型のキャビティに射出する。この際、可動型を前進位置としてキャビティの容積を小さくし、溶融樹脂に圧縮力を作用させる。溶融樹脂を射出してから所定時間が経過して表面層１２、裏面層１３及び周面層１４が形成されたら、可動型を後退させる。これにより、いわゆるスプリングバック現象が生じる。このスプリングバック現象により、キャビティ内で圧縮力を受けていた補強用ガラス繊維が、その弾性力により復元して表面層１２、裏面層１３、周面層１４以外の溶融樹脂が膨張する。これにより、表面層１２と裏面層１３との間に多数の空隙を有する空隙層１１が形成され、中間成形体が得られる。そして、中間成形体を脱型した後、表面層１２に孔部１５、１５、…を形成することで、吸音構造体１を得ることができる。

上記本体部１０の剛性は、本体部１０の共振周波数が特定の周波数範囲となるように設定されている。この特定の周波数範囲とは、例えば、車室内で人間の耳に付きやすい周波数範囲や、特にレベルが大きい周波数範囲である。また、孔部１５、１５、…のトータルの開口面積は、空隙層１１の共鳴周波数が上記特定の周波数範囲となるように設定されている。つまり、空隙層１１の共鳴効果によって低減できる音の周波数範囲と、本体部１０の共振効果によって低減できる音の周波数範囲とが特定の周波数範囲で重なっている。上記本体部１０の共振周波数及び空隙層１１の共鳴周波数は、吸音構造体１を車体構成部材２に取り付けたときと、取り付けていないときで異なる場合があるので、車体構成部材２に取り付けた状態で上記特定の周波数範囲となるように設定する。

より詳しくは、図４に示すように、本体部１０の剛性及び孔部１５、１５、…のトータルの開口面積を調整する前は、吸音構造体１の吸音性能は、本体部１０の共振周波数Ｂ及び空隙層１１の共鳴周波数Ｃで大きくなる。このとき、例えば、共振周波数Ｂ近傍の所定範囲Ａの騒音を大きく低減したい場合には、共鳴周波数Ｃが所定範囲Ａ内に入るように、孔部１５、１５、…のトータルの開口面積を調整する。これにより、図５に示すように、所定範囲Ａの吸音性能が高まる。また、本体部１０の剛性及び孔部１５、１５、…のトータルの開口面積を調整する前の吸音構造体１の吸音性能が図６に示すようになっている場合には、本体部１０の共振周波数Ｂが所定範囲Ａ内に入るように、本体部１０の剛性を調整する。

次に、上記吸音構造体１を使用する場合について説明する。吸音構造体１は、図２に示すように、表面層１２が車室内側に向くように配置し、取付部２０の貫通孔２１にボルト２２を挿通して車体構成部材２のボス２ａにねじ込むことで締結固定される。このとき、車体構成部材２が剛体の場合には、車体構成部材２と吸音構造体１の裏面層１３との間に隙間を設けておく。また、車体構成部材２が剛体でない場合であっても、同様に隙間を設けるのが好ましい。

そして、車室内に騒音が発生したとき、本体部１０の剛性が上記の如く設定されているので、特定の周波数範囲の音に本体部１０が共振し、その周波数範囲の音エネルギが低減される。加えて、孔部１５、１５、…のトータルの開口面積が上記の如く設定されているので、特定の周波数範囲の音が空隙層１１で共鳴し、その周波数範囲の音エネルギが低減される。

以上説明したように、この実施形態に係る吸音構造体１によれば、空隙層１１の共鳴効果によって低減できる音の周波数範囲と、本体部１０の共振効果によって低減できる音の周波数範囲とを特定の周波数範囲で重ねて該周波数範囲の音を大きく低減することができる。

また、剛性向上部１６が孔部１５、１５、…を避けて設けられているので、剛性向上部１６による効果を十分に得ることができる。

また、剛性向上部１６をリブ１７、１８で構成したので、本体部１０の重量増加を抑制しながら剛性を変更して、本体部１０の共振周波数を変更することができる。

また、剛性向上部１６と取付部２０とを一体化したので、剛性向上部１６を利用して取付部２０の剛性を向上させることができる。

尚、上記実施形態では、吸音構造体１を、本体部１０の表面層１２が車室内側に向くように配置したが、これに限らず、例えば、図７に示すように、本体部１０の表面層１２が車室外側に向くように配置してもよい。また、取付部２０の裏側周壁部は、同図に示すように省略してもよい。

また、吸音構造体１の表面層１２を車室内側に向ける場合、リブ１７、１８からなる格子の内部にホコリやゴミが入らないように、リブ１７、１８の突出方向先端面に、織布、不織布等の通気性のあるものを貼り付けるのが好ましい。これにより、孔部１５がホコリやゴミで覆われてしまうのを回避して、吸音性能を良好に維持できる。

また、車体構成部材２にボス２ａを設けることができない場合には、図示しないが、吸音構造体１にボスを設け、このボスを車体構成部材２に締結固定してもよい。

また、吸音構造体１は、ボルト２２以外の部材を用いて車体構成部材２に取り付けるようにしてもよいし、接着剤や溶着法を用いて取り付けるようにしてもよい。

また、剛性向上部１６は、第１リブ１７と第２リブ１８のいずれか一方で構成してもよい。また、剛性向上部１６は、１本のリブで構成してもよい。また、上記のようにリブを格子状にする以外にも、多角形状を描くような形状にしてもよいし、円形状や楕円形状を描くような形状にしてもよい。

また、吸音構造体１の取付位置や周囲のスペースの関係で上記のようなリブ１７、１８を設けることが難しい場合には、図示しないが、剛性向上部を、例えば、表面層１２の厚さを裏面層１３よりも厚くすることによって構成することもできる。このような吸音構造体１を製造する場合には、図示しないが、まず、成形型において、吸音構造体１の表面層１２に対応する位置に開口する第１のゲートから樹脂材料を射出し、要求される剛性を有する厚さの表面層１２を、成形型内で可動型を後退させずにソリッド状態で形成する。その後、吸音構造体１の外周面に対応する位置に開口する第２のゲートから樹脂材料を２次射出し、可動型を後退させてスプリングバック現象を生じさせ、空隙層１１を設けることが可能である。

また、吸音構造体１は、自動車の荷室等に取り付けてもよいし、自動車以外にも、船舶や航空機、家屋等に取り付けるようにしてもよい。また、吸音構造体１をエンジンルームにおいてエンジンのシリンダヘッド（取付対象物）に取り付けるようにしてもよく、この場合には、表面層１２がシリンダヘッドに向くように配置するのが好ましい。

以上説明したように、本発明に係る吸音構造体は、例えば、自動車の車室内に配設するのに適している。

本発明の実施形態に係る吸音構造体の部分断面図である。 車体構成部材に取り付けられた吸音構造体の周縁部近傍の断面図である。 吸音構造体の一部を表面側から見た斜視図である。 本体部の剛性及び孔部の開口面積を調整する前における吸音構造体の吸音性能を示すグラフである。 本体部の共振周波数と空隙層の共鳴周波数とを重ねた場合の吸音構造体の吸音性能を示すグラフである。 本体部の剛性及び孔部の開口面積を調整する前における別の例を示す図４相当図である。 吸音構造体の表面層を車室外側に向けた状態の図２相当図である。

１ 吸音構造体
２ 車体構成部材
１０ 本体部
１１ 空隙層
１２ 表面層
１３ 裏面層
１４ 周面層
１６ 剛性向上部
１７ 第１リブ
１８ 第２リブ
２０ 取付部
２２ ボルト
２５ 連繋部

Claims (2)

1. 多数の空隙を有する空隙層（１１）と、該空隙層（１１）を覆う外面層とを有する本体部（１０）と、
   上記本体部（１０）を取付対象物に固定する取付部（２０）とを備え、
   上記外面層は、上記空隙層（１１）における音源に対向する側を覆うように位置する表面層（１２）を備え、
   上記表面層（１２）に、上記空隙層（１１）の空隙に連通する孔部（１５）が複数形成されるともに、上記本体部（１０）の剛性を向上させるリブ（１７，１８）が上記孔部（１５）を避け、かつ、音源へ向かって突出するように設けられ、
   上記取付部（２０）には、音源へ向かうように突出する壁部（２３）と、該壁部（２３）と上記リブ（１７，１８）とを連繋する連繋部（２５）とが設けられていることを特徴とする吸音構造体（１）。
2. 請求項１に記載の吸音構造体（１）において、
   リブ（１７，１８）と取付部（２０）とが一体化されていることを特徴とする吸音構造体（１）。

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