JP5210099B2

JP5210099B2 - 衝撃吸収吸音材

Info

Publication number: JP5210099B2
Application number: JP2008237476A
Authority: JP
Inventors: 浩牧野; 靖宏鈴木
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-09-17
Also published as: JP2010069976A

Description

本発明は、衝撃吸収吸音材に関する。

従来、車両においては、衝突時の衝撃緩和のために衝撃吸収体が取り付けられている。衝撃吸収体としては、複数のリブによって区画された複数のセルを有し前記セルが両端で開口したリブ構造体からなるものが提案されている。前記リブ構造体からなる衝撃吸収体は、車両の天井部内に設けられたり、ドアトリムの内面に設けられたり、ピラーガーニッシュの内面に設けられたり、あるいはインストルメントパネルの内面等に設けられたりする。

また、車両には、快適な室内環境を提供するために吸音性が求められており、車両用内装部品には吸音材が配設されることがある。そのため、車両内の同一箇所に吸音材と衝撃吸収材の両方を配設しなければならないこともある。しかし、車両内の空間は限られるため、吸音材と衝撃吸収材の両方を別個に設けるのが難しい場合がある。さらに、吸音材と衝撃吸収材の両方を設けることによって複雑な構成となったり、コストが上昇したりする問題もある。しかも、車両の部位によっては、吸音対象となる周波数の範囲が異なる場合があり、求められる吸音性を発揮するように調節するのが難しい問題がある。

なお、車両のボンネットとエンジン間に配設される衝撃吸収吸音材として、不織布の表面材と、ウレタンフォーム製の吸音材と、アルミニウム製のハニカム構造体よりなる衝撃吸収材と、不織布の裏面材とを積層した４層構造のものが提案されている（特許文献１）。しかし、この構造の衝撃吸収性吸音材は、構造が複雑で高価となるのみならず、嵩張るため、車両のボンネットとエンジン間以外の場所に配置する場合には、スペース的に制約を受けることがある。さらに、車両の部位によっては、吸音対象となる周波数の範囲が異なる場合があり、求められる吸音性を発揮するように調節するのが難しい問題がある。

また、吸音材単独のものとして、多数の開口を有する板状体で樹脂被膜を挟持したもの（特許文献２）など、膜振動を利用したものがある。しかし、膜振動を利用した従来の吸音材は、衝撃吸収性が無い、あるいは劣るものであるという問題の他に、吸音対象となる周波数の範囲の調節が容易とは言い難い問題がある。

特開２００６−３１５４４３号公報特開平６−８３３６５号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、衝撃吸収性を損なうことなく吸音性を発揮することができ、しかも吸音特性の調節が可能であり、かつ嵩張ることがなく、構造が簡単で安価な衝撃吸収吸音材の提供を目的とする。

請求項１の発明は、リブによって区画された複数のセルを有し前記セルが両端で開口したリブ構造体と、前記リブ構造体の一方の面に配置されて前記複数のセルに蓋をするシート材とを有し、前記シート材には、前記リブ構造体における少なくとも一つのセルと対応する部分に、前記対応するセル内へ屈曲した切り込み片が形成されていることを特徴とする衝撃吸収吸音材に係る。なお、本発明において「セル」は、「部屋」または「空間」と言い換えることができる。

請求項２の発明は、請求項１において、屈曲した前記切り込み片の端部を係止する係止突起が、前記セル内のリブ側面に形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記リブ構造体が板状体の片面に立設され、前記リブ構造体の前記板状体とは反対側の面に前記シート材が配置されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３において、前記板状体が車両用内装部品の一部であることを特徴とする。

本発明によれば、衝撃時にリブ構造体が変形することによって衝撃を吸収することができ、また、騒音に対してシート材が膜振動することによって吸音性を発揮する。前記リブ構造体におけるリブの高さは、求められる衝撃吸収性に応じて設定することができ、また、前記リブ構造体の一方の面に配置されたシート材により、（１）式に示す共鳴周波数ｆｒからなる吸音特性を得ることができる。

（１）式において、ρは空気密度、ｃは音速、ｍはシート材の面重量（１ｍ^２当たりの重量）、Ｌはリブの基部からシート材までの高さ（距離）である。この式（１）から明らかなように、吸音特性（共鳴周波数）はシート材の面重量とリブの基部からシート材までの高さＬとによって調節することができる。特に、シート材の面重量は、シート材の材質や強度の点から自由度が低いため、シート材の面重量の調節だけでは吸音特性の調節は難しく、シート材の面重量とリブの基部からシート材までの高さＬとの両方の調節によって吸音特性を調節するのが好ましい。しかし、前記リブの高さを低くすると衝撃吸収性が低下するため、リブ構造体の一方の面にシート材を配置した構造においては、吸音特性を高めるためにリブの高さを低くすることは、衝撃吸収性の点から好ましいものではない。

そこで本発明では、前記リブ構造体の一方の面に配置されて前記複数のセルに蓋をするシート材について、前記リブ構造体における少なくとも一つのセルと対応する部分に、前記対応するセル内へ屈曲した切り込み片を形成し、前記切り込み片が屈曲しているセルの部分ではリブの基部から切り込み片（シート材）までの高さを低く（距離を小に）することによって、リブの高さを低くすることなく吸音特性（共鳴周波数）を高める構成とした。したがって、本発明では、吸音特性を高めるためにリブの高さを低くする必要がないため、リブの高さを低くすることに起因する衝撃吸収性の低下を生じることなく、吸音特性を調節することができる。さらに、シート材に設ける切り込み片の位置と数及び切り込み片のセル内への屈曲程度を調節することにより、この発明の衝撃吸収吸音材を、設置場所に応じた最適な吸音特性に調節することができる。しかも、本発明の衝撃吸収吸音材においては、ウレタンフォーム等の多孔質材をリブ構造体に積層する必要がないため、嵩張ることがなく、かつ構造が簡単でコストアップを抑えることができる。

また、本発明において、リブ構造体が板状体の片面に立設され、前記リブ構造体の前記板状体とは反対側の面に前記シート材が配置されている構造とすることにより、板状体の部分をこの衝撃吸収吸音材における取り付け部とすることができ、車体等への取り付けを容易に行うことができる。

さらに、前記板状体を車両用内装部品の一部、例えば、ドアトリムやピラーガーニッシュあるいはインストルメントパネル等における外殻等とすることにより、車両用内装部品の一部としてこの衝撃吸収吸音材を構成することができる。

以下本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る衝撃吸収吸音材の斜視図、図２は図１の２−２断面図、図３は同実施例における衝撃吸収吸音材の分解斜視図、図４は他の実施例に係る衝撃吸収吸音材の斜視図、図５は図４の５−５断面図、図６は実施例の衝撃吸収吸音材と比較例の衝撃吸収吸音材について残響室法吸音率と周波数の関係を示す曲線である。

図１及び図２に示す本発明の一実施例に係る衝撃吸収吸音材１０は、板状体１１、リブ構造体２１、シート材３１とよりなり、車両の天井において乗員の頭部が衝突するおそれのある部位の内部に配設される。図３は前記衝撃吸収吸音材１０の分解斜視図である。

前記板状体１１は、ポリオレフィン系樹脂等のプラスチックの板状体からなり、車両への取り付け部として用いられる。車両への取り付けは接着剤、あるいはネジ等の締結部品等によって行われる。なお、前記板状体１１は、必ずしも必要なものではなく、前記リブ構造体２１を直接車両へ取り付けるようにしてもよい。

前記リブ構造体２１は、リブ２２によって区画された複数のセル２７を有し、前記セル２７が両端で開口しているものであり、ポリオレフィン系樹脂等のプラスチックからなる。本実施例のリブ構造体２１は、前記板状体１１の片面に立設された複数のリブ２２で構成されている。前記リブ構造体２１は、衝撃による押圧でリブ２２が変形することによって衝撃を吸収する。本実施例では、前記リブ２２が２種類のリブ２２Ａ，２２Ｂによって構成され、前記２種類のリブ２２Ａ，２２Ｂが直交して格子状を構成しているが、本発明におけるリブ構造体２１は、リブの直交により四角形に区画されたセルを有する格子状のものに限定されず、リブによって他の多角形、例えばハニカム状に区画されたセルを有する格子状のものでもよい。前記リブ構造体２１の外形や、セル２７の形状、セル２７の個数、リブ２２の厚み、リブ２２の高さ等は、この衝撃吸収吸音材１０に求められる衝撃吸収性に応じて設定される。なお、符号２２１はリブ２２の基部を示す。

また、前記リブ構造体２１において、後述のシート材３１における切り込み片３３と対応する位置のセル２７Ａについては、前記リブ２２の側面に係止突起２９が形成されている。前記係止突起２９は、後述の屈曲した切り込み片３３の端部と係止して切り込み片３３の屈曲状態を保持するものである。本実施例の係止突起２９は、切り込み片３３の先端を挟持する形状とされているが、それに限られるものではなく、切り込み片３３の他の端部、例えば切り込み片３３の側部の端部を係止するように設けてもよい。

前記シート材３１は、前記リブ構造体２１における前記板状体１１とは反対側の面に配置され、前記複数のセル２７に蓋をしている。前記シート材３１には、前記リブ構造体２１における少なくとも一つのセル２７Ａと対応する部分に、前記対応するセル２７Ａ内へ屈曲した切り込み片３３が形成されている。前記切り込み片３３は、前記セル２７Ａの形状に合わせたものとされ、本実施例では、四角形のセル形状に合わせ、四角形の一辺を残して他の３辺をコの字状に切り込んで切断したものからなる。前記切り込み片３３の位置と数は、前記衝撃吸収吸音材１０に設けられる吸音特性に応じて設定される。なお、吸音特性は、前記切り込み辺３３をセル２７Ａの内方へ屈曲させることにより、該セル２７Ａ内におけるリブ２２の基部から切り込み片３３までの高さを低く（距離を小に）することで、（１）式の関係により、吸音特性（共鳴周波数）を調節することができる。また、本実施例では、前記のように切り込み片３３をセル２７Ａの内方へ屈曲させて、前記セル２７Ａ内の係止突起２９に前記切り込み片３３の先端を係止することにより、前記切り込み片３３の屈曲状態が保持される。前記係止突起２９のリブの基部２２１からの距離は、求められる吸音特性に応じて設定される。前記切り込み片３３において、切り込みよって切断されない残りの辺３４については、折り曲げ部として溝等を形成してもよい。

前記シート材３１の構成としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ポリアミド、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリルニトリル、ポリメチルメタアクリレート等、適宜の通気性を持たないプラスチックフィルムや、ポリウレタン、スチレンゴム、シリコンゴム等のシート材、さらに、これらの材質からなり発泡構造をしている非通気性の発泡シート材、アルミ、鉄、銅、ステンレスなどの金属製フィルム、紙、セラミックス不燃紙などを挙げることができる。前記シート材３１の厚みは、限定されるものではないが、良好な膜振動を可能とする厚み、例えば１０〜２０００μｍ、好ましくは３０〜１０００μｍである。前記シート材３１は接着剤による接着あるいは熱等による溶着、または係止部品等による係止等で前記リブ構造体２１に固定される。なお、前記シート材３１は、前記リブ構造体２１の縁等に固定し、各セル２７部分のリブ先端とは固定あるいは非固定の何れとしてもよい。

図４及び図５に示す衝撃吸収吸音材１００は、前記板状体１１を車両用内装部品の一部４１、例えば、ドアトリムやピラーガーニッシュあるいはインストルメントパネル等における外殻等とし、前記車両用内装部品の一部４１の片面に前記リブ構造体２１を設けた例である。この例において、前記リブ構造体２１は車両用内装部品の一部４１、例えば外殻等と一体に形成されたものであっても、あるいは、別体として形成されたものでもよく、別体として形成されたリブ構造体にあっては、接着等によって車両用内装部品の一部４１、例えば外殻等に固定される。その他の構成は、図１〜図３で説明した例と同様である。

本発明の衝撃吸収吸音材における吸音性を確認するため、前記板状体１１とリブ構造体２１を材質ポリエチレンにより一体に形成し、前記シート材３１を材質ポリプロピレン、厚み２００μｍ、面重量１８０ｇ／ｍ^２で構成して前記切り込み片３３を設けた構成の実施例と、前記切り込み片３３を設けなかった構成の比較例とを作成し、この実施例と比較例に対して、周波数を変化させてＪＩＳＡ１４０９に基づき残響室法吸音率を測定した。但し、残響室容積は３６ｍ^３のものを使用した。なお、板状体１１及びリブ２２の厚みは１．５ｍｍ、リブ構造体２１の外形は１０００×１０００×２５ｍｍの直方体、セル２７の個数は１６００個である。また、切り込み片３３の数及び切り込み片３３が内方へ屈曲したセル２７Ａの個数は８００個、セル２７Ａにおけるリブの基部から切り込み片３３の先端までの距離は１０ｍｍ、切り込み片３３が内方へ屈曲したセル２７Ａの位置はリブ構造体２１の中央部である。図６に実施例と比較例に対する残響室法吸音率の測定結果を示す。

図６に示す残響室法吸音率の測定結果から、本発明の実施例では、切り込み片のセル内への屈曲により、比較例の衝撃吸収吸音材と比べて広い周波数範囲で吸音性能を発揮していることがわかる。

本発明の一実施例に係る衝撃吸収吸音材の斜視図である。図１の２−２断面図である。同実施例における衝撃吸収吸音材の分解斜視図である。他の実施例に係る衝撃吸収吸音材の斜視図である。図４の５−５断面図である。本発明の実施例と比較例について残響室法吸音率と周波数の関係を示す曲線である。

符号の説明

１０本発明の一実施例に係る衝撃吸収吸音材
１１板状体
２１リブ構造体
２２リブ
２７セル
２７Ａ切り込み片と対応するセル
２９係止突起
２７セル
３１シート材
３３屈曲可能な切り込み片
４１車両用内装部品の一部

Claims

リブによって区画された複数のセルを有し前記セルが両端で開口したリブ構造体と、前記リブ構造体の一方の面に配置されて前記複数のセルに蓋をするシート材とを有し、
前記シート材には、前記リブ構造体における少なくとも一つのセルと対応する部分に、前記対応するセル内へ屈曲した切り込み片が形成されていることを特徴とする衝撃吸収吸音材。
屈曲した前記切り込み片の端部を係止する係止突起が、前記セル内のリブ側面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収吸音材。
前記リブ構造体が板状体の片面に立設され、前記リブ構造体の前記板状体とは反対側の面に前記シート材が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃吸収吸音材。
前記板状体が車両用内装部品の一部であることを特徴とする請求項３に記載の衝撃吸収吸音材。