JP6222247B2 - 輸送機器用部品およびパネル部材 - Google Patents

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Description

本発明は、音響・振動を減衰させる輸送機器用部品およびパネル部材に関する。
自動車、鉄道車両、船舶および航空機等の輸送機器においては、種々の要因により、音響・振動が発生する。
例えば、自動車の動力源であるエンジンまたはモータは、駆動時に音響・振動を発生する。また、自動車の走行時には、路面の凹凸等に起因して、車体に音響・振動が発生する。このような音響・振動がそのまま車内(キャビン)に伝達されると、車内の乗員に不快感を与える。
そこで、従来、上記のような音響・振動を抑制するための技術が開発されている。例えば、特許文献1には、アスファルトシートが記載されている。特許文献1のアスファルトシートは、車両の振動、騒音対策として、車両のフロアパネルに貼り付けて用いられる。
また、例えば、特許文献2、特許文献3には、音減衰パッチが開示されている。特許文献2,3の音減衰パッチは、接着層を介して主パネルに接着され、騒音および振動を減衰する。
特開平10−324186号公報 特表2013−535030号公報 特表2013−508219号公報
特許文献1に記載されているようなアスファルトシートを用いた場合、音響・振動を抑制する効果は認められる。しかしながら、アスファルトシート自体の厚みが3〜6mmと厚い。このため、例えば、自動車のダッシュパネルおよびフロアパネル等にアスファルトシートを貼り付けた場合、車内空間が狭くなってしまう。また、アスファルトシートは重量が比較的重いため、アスファルトシートを貼り付けた場合、自動車の車重が増大する問題がある。
また、特許文献2、特許文献3では、金属からなる板状の部材を音減衰パッチとして用いているが、本発明者らの鋭意検討の結果、自動車のダッシュパネル等に板状の部材を単に貼り付けても、音響・振動を十分に抑制できない場合があることが分かった。具体的には、例えば、板状の部材を単にダッシュパネルに貼り付けても、ダッシュパネルの剛性を十分に向上できない。また、板状の部材は制振機能を有していない。このため、ダッシュパネルの振動特性を改善できず、ダッシュパネルにおいて音響・振動を十分に抑制できない場合があることが分かった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、厚み及び重量の増加が抑制されかつ振動特性が改善された輸送機器用部品、および輸送機器用部品の厚み及び重量の増加を抑制しつつ振動特性を改善できるパネル部材を提供することを目的としている。
本発明者らは、輸送機器用部品において、厚みの増加を抑制しつつ振動特性を改善するために鋭意研究を行った。
その結果、輸送機器用部品の材料となるパネル部材の構成が重要であることが分かった。すなわち、パネル部材を、金属製のベースプレートと、制振樹脂層およびパッチパネルからなるパッチ部材とによって構成し、パッチ部材の制振樹脂層をベースプレートに密着させてパッチ部材をベースプレートに貼りつけることで、振動を制振樹脂層の変形により発生する熱によって減衰できることが判明した。
また、ベースプレートとパッチ部材とを予めスポット溶接しておくことが重要であることが分かった。より具体的に説明すると、パネル部材に変形加工を施すことによって製造した輸送機器用部品においては、変形加工された部分(以下、加工部という。)の剛性を向上させることによって、当該部品の振動特性を改善できることが分かった。また、パネル部材の変形加工が施される予定の部分(以下、加工予定部という。)において、本体部とパッチ部材とを予めスポット溶接しておくことによって、輸送機器用部品の加工部の剛性を十分に向上できることが分かった。これらのことから、加工予定部において本体部とパッチ部材とを予めスポット溶接しておくことによって、小さな厚みのパッチ部材によって加工部の剛性を十分に向上させることができ、輸送機器用部品の振動特性を改善できることが分かった。
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記の輸送機器用部品およびパネル部材を要旨としている。
(1) 金属製かつ板状のパッチパネルと、前記パッチパネルの一面に沿って設けられた制振樹脂層とから構成されるパッチ部材と、
前記パッチ部材の前記制振樹脂層と密着し、前記パッチ部材が貼りつけられた金属製のベースプレートと備え
前記パッチパネル及び前記ベースプレートが稜線状に加工された部位を有し、前記稜線状に加工された部位の屈曲部のうち、少なくとも一部において前記パッチパネルと前記ベースプレートとが溶接された、輸送機器用部品。
) 凹凸状の剛性補強加工部が設けられた、上記()に記載の輸送機器用部品。
) 前記制振樹脂層は導電性を有する、上記(1)または(2)に記載の輸送機器用部品。
) 前記パッチパネルの厚さは0.3mm以上であり、且つ前記ベースプレートの厚さ以下である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の輸送機器用部品。
) 前記制振樹脂層の厚さは、10μm以上1000μm以下である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の輸送機器用部品。
) 前記制振樹脂層は、温度特性が異なる複数の層から構成される、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の輸送機器用部品。
) 前記複数の層の間にパネルが挿入された、上記()に記載の輸送機器用部品。
) 前記パッチパネル又は前記ベースプレートの前記制振樹脂層に接する面に凹凸状の表面加工が施された、上記()〜()のいずれかに記載の輸送機器用部品。
) 金属製かつ板状のパッチパネルと、前記パッチパネルの一面に沿って設けられた制振樹脂層とから構成されるパッチ部材と、
前記パッチ部材の制振樹脂層と密着し、前記パッチ部材が貼りつけられた金属製のベースプレートと備え
前記パッチパネル及び前記ベースプレートが稜線状に加工された部位を有し、前記稜線状に加工された部位の屈曲部のうち、少なくとも一部において前記パッチパネルと前記ベースプレートとが溶接された、パネル部材。
本発明によれば、厚み及び重量の増加が抑制されかつ振動特性が改善された輸送機器用部品、および輸送機器用部品の厚み及び重量の増加を抑制しつつ振動特性を改善できるパネル部材を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るパネル部材の外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係るダッシュパネルの外観斜視図である。 パネル部材の製造方法の一例を説明するための図である。 パネル部材の製造方法の一例を説明するための図である。 パネル部材およびダッシュパネルの製造方法の一例を説明するための図である。 パネル部材およびダッシュパネルの製造方法の一例を説明するための図である。 パネル部材およびダッシュパネルの製造方法の一例を説明するための図である。 本体部とパッチパネルのそれぞれをプレス加工した後、制振樹脂層によって両者を接合する例を示す模式図である。 制振樹脂層による制振機能を説明するための概略断面図である。 スポット溶接が行われていない部位にビード部を設けた例を示す模式図である。 温度特性の異なる複数の樹脂を示す特性図である。 複数の樹脂層から制振樹脂層を構成した例を示す断面図である。 複数の樹脂層から制振樹脂層を構成した例を示す断面図である。 制振樹脂層と接する本体部又はパッチパネルの表面に微細な凹凸状の表面加工を設けた例を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係るパネル部材の外観斜視図である。 ショックアブソーバータワーの外観斜視図である。 トランクフロアパネルを側方から見た断面図である。 パッチ部材の平面図である。 パッチ部材の他の例の平面図である。 フロアトンネル部の外観斜視図である。 本体部にパッチ部材を貼り付けた場合と、本体部にパッチ部材を貼り付けていない場合の伝達関数を示す特性図である。 本体部にパッチ部材を貼り付けた場合の総板厚と、本体部にパッチ部材を貼り付けていない場合の本体部の板厚を同一にした場合を示す特性図である。 本体部にパッチ部材を貼り付けた場合の総板厚と、本体部にパッチ部材を貼り付けていない場合の本体部の板厚を同一にした場合を示す図である。 同一形状の本体部のそれぞれに、厚さの異なるパッチパネルを有するパネル部材をそれぞれ貼り付けた場合の伝達関数を示す特性図である。 本体部に大きさの異なるパッチ部材を貼り付けた場合を示す特性図である。 本実施形態に係るパッチ部材を本体部に貼り付けた場合と、制振シート(厚さ3mm、4.5mm、6mm)を貼り付けた場合とを比較して示す特性図である。 図17〜図22の特性を計測するための試験装置を示す模式図である。 図23中の矢印A方向から見た状態を示す平面図である。
以下、本発明のパネル部材について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るパネル部材10の外観斜視図であり、図2は、パネル部材10から製造されたダッシュパネル20を示す外観斜視図である。
図1に示すように、パネル部材10は、板状の本体部(ベースプレート)12と、本体部12に貼り付けられた一対のパッチ部材15とを備える。本実施形態では、平面視において、パッチ部材15は本体部12よりも小さい。パッチ部材15は、パッチパネル14と、このパッチパネル14の一面に沿って設けられた制振樹脂層18(図4参照)とから構成され、パッチパネル14は制振樹脂層18を介して本体部12に貼り付けられる。パネル部材10は、互いに平行に延びる複数の加工予定部10aを有する。加工予定部10aは、パネル部材10から輸送機器用部品(本実施形態では、ダッシュパネル20)を製造する際に変形加工が施される部分である。
本実施形態では、例えば自動車製造工場においてパネル部材10からダッシュパネル20を製造する際に、複数の加工予定部10aにビード加工(剛性補強加工)が施され、複数の加工部が形成される。本実施形態では、図2に示すように、加工部として、複数のビード部22が形成される。各ビード部22は、一方向に延びるように形成される。なお、ここでは剛性補強加工としてビード加工を例示するが、エンボス加工など他のものであっても良い。
本体部12およびパッチパネル14は金属材料(例えば、鋼板)からなる。より具体的には、本体部12としては、例えば、薄鋼板を用いることができる。本体部12の厚みは、例えば、0.5〜3.2mmであり、0.7〜2.3mmであることがより好ましい。パッチパネル14としては、例えば、本体部12と同じ金属材料からなる鋼板(軟鋼など)を用いることができる。後で詳細に説明するが、制振機能は制振樹脂層18によって実現されるため、パッチパネル14としてはアルミニウムなどの他の金属材料、樹脂材料等からなるものを用いても良い。パネル部材10の剛性を高めるためには、パッチパネル14として金属材料を用いることが好適である。パッチパネル14の厚みは、例えば、0.5〜2.0mmであり、0.7〜1.2mmであることがより好ましい。後述する制振樹脂層18は粘弾性樹脂から構成され、例えば、接着剤としても機能するアクリル樹脂を用いることができる。
図1を参照して、パッチパネル14は、加工予定部10aにおいて本体部12にスポット溶接される。本実施形態では、パッチパネル14の複数個所がスポット溶接によって本体部12に接合される。これにより、各加工予定部10aに、複数のスポット溶接部SWが形成される。パッチパネル14を本体部12にスポット溶接するため、制振樹脂層18は導電性を有している。なお、本体部12とパッチパネル14の接合はスポット溶接に限られるものではなく、レーザ溶接、アーク溶接、アークスポット溶接等によるものであっても良い。スポット溶接以外の方法で本体部12とパッチパネル14を接合する場合は、制振樹脂層18は導電性を有していなくても良い。
図2に示すように、パネル部材10から製造されたダッシュパネル20には、例えば、クロスメンバ24が設けられる。具体的には、ダッシュパネル20の前面(自動車の前後方向において前側の面)に、クロスメンバ24が固定される。本実施形態では、一対のパッチ部材15は、本体部12を間に挟んでクロスメンバ24と対向する位置に設けられる。
図3A、図3B、図4A、図4B、および図4Cは、パネル部材10およびダッシュパネル20の製造方法の一例を説明するための図である。なお、図4A、図4B、および図4Cは、加工予定部10a近傍におけるパネル部材10およびダッシュパネル20の断面図である。
図3Aに示すように、例えば、まず、本体部12およびパッチパネル14を用意し、パッチパネル14に制振樹脂層18を塗布することによってパッチ部材15を構成する。そして、図3Bおよび図4Aに示すように、本体部12と制振樹脂層18を密着させ、本体部12にパッチ部材15を貼り付ける。または、図3Aに示すように、本体部12の所定の領域16に制振樹脂層18となるアクリル樹脂を塗布し、図3Bおよび図4Aに示すように、アクリル樹脂が塗布された上述の領域16にパッチパネル14を貼り付ける。これにより、本体部12とパッチパネル14との間に制振樹脂層18が形成される。
次に、図4Bに示すように、加工予定部10aにおいて、本体部12とパッチパネル14とをスポット溶接する。具体的には、図1に示すように、各加工予定部10aに複数のスポット溶接部SWが形成されるように、本体部12とパッチパネル14とをスポット溶接する。本実施形態では、各加工予定部10aにおいて、複数のスポット溶接部SWが2列に並ぶようにスポット溶接が行われる。これにより、パネル部材10が完成する。
次に、図4Cに示すように、プレス加工機の一対のパンチ30a,30bを用いてパネル部材10にビード加工を施す。具体的には、各加工予定部10aにおいて、パッチパネル14に凸部26aが形成されかつ本体部12に凸部26bが形成されるように、一対のパンチ30a,30bによってパネル部材10を挟持(プレス)する。これにより、凸部26a,26bからなるビード部22が形成される。
また、本実施形態では、パネル部材10にビード加工を施す際に、一対のパンチ30a,30bによって本体部12を所定の形状(図2に示す形状)に切断する。これにより、複数のビード部22を有するダッシュパネル20が完成する。このように、複数のビード部22を形成しつつ、本体部12を所定の形状に切断することによって、ダッシュパネル20を短時間で製造できる。
ここで、本実施形態では、図4Cに示すように、各ビード部22は、パッチパネル14側が突出するように形成される。より具体的には、ビード部22は、断面視においてパッチパネル14側が頂部となるように略台形形状を有する。このように各ビード部22を形成することによって、ダッシュパネル20において、各ビード部22の頂部側に一対の屈曲部28aが形成されるとともに、各ビード部22の基部に一対の屈曲部28bが形成される。本実施形態では、各屈曲部28aに複数のスポット溶接部SWが位置するように、パネル部材10において予め上述のスポット溶接が行われる。なお、複数のビード部のうちの一部または全部が、図2および図4Cに示した例とは反対側(すなわち本体部12側)に突出するように形成されてもよい。
図4B、図4Cを参照して、本発明においてビード部22とは、例えば、パネル部材10の板厚tの2〜10倍の高さh、および板厚tの5〜30倍の幅Wを有する屈曲部のことをいう。幅Wは、ダッシュパネル20の平坦な部分から所定高さ立ち上がった位置(例えば、高さhの3%の高さの位置)をビード部の両端として、測定できる。
なお、本体部10とパッチパネル14を軟鋼から構成した場合は、本体部10とパッチパネル14をスポット溶接した状態から、図4Cに示したようにホットスタンプ等の手法によりプレス加工を行うことができる。一方、本体部10とパッチパネル14を引っ張り強さが590Mpa以上の比較的硬い材料(ハイテン(高張力鋼)等)から構成した場合は、図5に示すように、本体部10とパッチパネル14のそれぞれをプレス加工した後、制振樹脂層18によって両者を接合し、スポット溶接を行うことが好適である。
本実施形態におけるパネル部材10は、制振樹脂層18とパッチパネル14とから構成されるパッチ部材15を本体部12に貼りつけたことによって、曲げ振動に伴う制振樹脂層18の“ずり変形”により制振機能を発揮することができる。
図6は、制振樹脂層18による制振機能を説明するための概略断面図である。図6に示すように、パネル部材10は曲げ振動により変形(湾曲)する。この際、曲げ振動に伴って、制振樹脂層18がパッチパネル14及び本体部12との接着面によって面方向に引っ張られることで、制振樹脂層18にずり変形と呼ばれる変形が生じる。そして、制振樹脂層18のずり変形によって振動エネルギーが熱エネルギーに変換されて、振動減衰効果が発生する。
また、本発明に係るパネル部材10では、上述のように、加工予定部10aにおいて、本体部12とパッチパネル14とが予めスポット溶接される。これにより、パッチパネル14の厚みを大きくしなくても、パネル部材10から製造されたダッシュパネル20において、ビード部22の剛性を十分に向上させることができる。したがって、パネル部材10の厚みを大きくすることなく、ダッシュパネル20の振動特性を改善することができる。
また、本実施形態では、本体部12にパッチパネル14を貼り付けた後に、ビード部22が形成される。この場合、ビード部22において、本体部12とパッチパネル14との間の全域に均一な厚みの制振樹脂層18を形成できるので、ダッシュパネル20の振動特性を確実に改善できる。
また、本実施形態では、本体部12を所定の形状に切り出す際に、ビード部22を形成する。すなわち、一つの工程において、本体部12の切り出しおよびビード部22の形成を行うことができる。これにより、加工工程の増加を抑制でき、加工コストを低減できる。
パッチパネル14は、図6で説明した制振樹脂層18の“ずり変形”が生じた場合に、制振樹脂層18による面方向の力に耐えるものであれば良い。このため、パッチパネル14は、0.3mm以上の板厚を有することが好適であり、また本体部12の板厚以下の板厚を有することが好適である。
制振樹脂層18の厚さは、10μm以上1000μm以下とするのが好適である。より好ましくは、30μm以上100μm以下とするのが好適である。これにより、パネル部材10の振動を効果的に制振することが可能である。
また、本実施形態では、クロスメンバ24と対向する位置に一対のパッチ部材14が設けられる。ここで、本発明者らは、自動車の駆動源から車内(キャビン)への音響・振動の伝達経路を詳細に検討した。その結果、駆動源から車内への音響・振動の主要な伝達経路に本体部12とクロスメンバ24との接合部が含まれることが分かった。そこで、本実施形態では、クロスメンバ24に対向する位置にパッチ部材14を設けている。これによって、車内に音響・振動が伝達されることをより確実に抑制できる。
上述の実施形態では、屈曲部28aにおいて本体部12とパッチパネル14とがスポット溶接部SWによって接合される場合について説明した。このように、屈曲部28aにスポット溶接部SWを設けることで、パネル10に変形が生じて本体部12からパッチパネル14が剥がされる方向に力が働いたとしても、スポット溶接部SWによって本体部12とパッチパネル14が接合されているため、本体部12からパッチパネル14が剥がされることがなく、変形を確実に抑制することができる。また、本体部12からパッチパネル14が剥がされることがないため、制振樹脂層18による制振機能を確実に発揮させることができる。
一方、屈曲部28a以外の部分において、本体部12とパッチパネル14とがスポット溶接されていてもよい。例えば、図7の断面図に示すように、スポット溶接が行われていない部位にビード部22を設けることもできる。この場合においても、制振樹脂層18による制振機能に加え、ビード部22を設けたことによる剛性の向上を達成することができる。また、ビード部22のうちの一対の屈曲部28aの間の部分(平坦な部分)において、本体部12とパッチパネル14とがスポット溶接されていてもよい。
上述の実施形態では、一対のパッチ部材15を有するパネル部材10について説明したが、パッチ部材15の数は上述の例に限定されない。例えば、パネル部材10が1つのパッチ部材15を備えていてもよく、3つ以上のパッチ部材15を備えていてもよい。すなわち、本発明に係るパネル部材10では、振動特性を改善したい任意の部分にパッチ部材を貼り付けることによって、輸送機器用部品の振動特性を効率的に改善できる。
制振樹脂層18は、異なる複数の樹脂から構成されていても良い。この場合、温度特性の異なる複数の樹脂から制振樹脂層18が構成される。図8は、温度特性の異なる複数の樹脂を示す特性図である。図8において、縦軸の損失係数は制振性を示すパラメータであり、損失係数の値が大きくなるほど制振性が大きくなる。また、図9及び図10は、複数の樹脂層18a,18bから制振樹脂層18を構成した例を示す断面図である。ここで、樹脂層18aは高温時に制振機能を発揮し(図8に示す高温用に相当)、樹脂層18bは常温時に制振機能を発揮する(図8に示す常温用に相当)。図9は、樹脂層18a上に樹脂層18bを直接積層した例を示しており、図10は、樹脂層18aと樹脂層18bの間にパネル19を挿入した例を示している。これにより、パネル部材10において、温度が異なる複数の環境下においても、制振機能を発揮させることができる。
また、図11は、制振樹脂層18と接する本体部12又はパッチパネル14の表面に微細な凹凸状の表面加工(梨地加工など)を設けた例を示す断面図である。表面加工は、サンドブラスト、エッチング、等の手法により設けられる。これにより、表面加工によるアンカー効果が生じるため、制振樹脂層18と本体部12又はパッチパネル14との密着性を高めることができ、上述した“ずり変形”による制振機能を確実に発揮されることができる。
上述の実施形態では、複数の加工予定部10aが互いに平行に延びるように配置される場合について説明したが、加工予定部の配置は上述の例に限定されない。例えば、図12に示すパネル部材40のように、各パッチ部材15において、一対の加工予定部40aが交差するように配置されてもよい。この場合、スポット溶接部SWは、各加工予定部40aに沿って形成される。
上述の実施形態では、輸送機器用部品の一例としてダッシュパネル20を挙げたが、本発明のパネル部材は、他の輸送機器用部品にも加工できる。
例えば、図13に示すように、本発明に係るパネル部材からショックアブソーバータワー42を製造してもよい。ショックアブソーバータワー42は、図示しないショックアブソーバーを収容する本体部44と、図示しない制振樹脂層18を介して本体部44に貼り付けられた中空円板形状のパッチパネル46とを備える。ここで、パッチパネル46と制振樹脂層18とからパッチ部材45が構成される。パッチ部材45は、本体部44の頭頂部44a(図示しないショックアブソーバーを支持する部分)に貼り付けられる。なお、本体部44およびパッチパネル46は、上述の本体部12およびパッチパネル14と同様の材料からなる。ショックアブソーバータワー42において、頭頂部44aおよびパッチ部材45には、放射状に延びる複数のビード部42aが形成される。ビード部42aは、上述のビード部22と同様の構成を有する。具体的には、ビード部42aは、上述のビード部22と同様に、頭頂部44aおよびパッチ部材45にビード加工を施すことによって形成される。本体部44(頭頂部44a)とパッチパネル46とは、ビード部42aに形成される複数のスポット溶接部SWによって接合される。複数のスポット溶接部SWは、ショックアブソーバータワー42に加工される前、すなわちパネル部材において予め形成される。
ここで、本発明者らは、自動車の駆動源から車内への音響・振動の伝達経路を詳細に検討した。その結果、駆動源から車内への音響・振動の主要な伝達経路にショックアブソーバータワーが含まれることが分かった。さらに、本発明者らの検討の結果、ショックアブソーバータワーの頭頂部において振動が大きくなることが分かった。そこで、本発明者らは、ショックアブソーバータワー42の頭頂部44aにパッチ部材45を配置した。これにより、頭頂部44aの剛性を向上させることができ、ショックアブソーバータワー42において効率よく音響・振動を抑制することが可能となる。
例えば、図14A及び図14Bに示すように、本発明に係るパネル部材からトランクフロアパネル48を製造してもよい。なお、図14Aは、トランクフロアパネル48を側方から見た断面図であり、図14Bは、パッチ部材52の平面図である。図14A及び図14Bの例においても、パッチ部材52はパッチパネルと制振樹脂層とから構成され、パッチパネルは制振樹脂層を介して本体部50に装着される。図14Aに示すように、トランクフロアパネル48は、トランクの床部を構成する本体部50と、図示しない接着剤層を介して本体部50に貼り付けられたパッチ部材52とを備える。本体部50は、スペアタイヤ54を収容する収容部50aを有する。パッチ部材52は、収容部50aの底部50bに貼り付けられる。
図14Bに示すように、パッチ部材52は、円板形状を有する。トランクフロアパネル48において、底部50bおよびパッチ部材52には、ビード部48aが形成される。ビード部48aは、底部50bおよびパッチ部材52の中心から3方向に放射状に延びるように形成される。ビード部48aは、上述のビード部22と同様の構成を有する。具体的には、ビード部48aは、上述のビード部22と同様に、底部50bおよびパッチ部材52にビード加工を施すことによって形成される。本体部50(底部50b)とパッチ部材52とは、上述の本体部12およびパッチ部材14と同様に、ビード部48aに形成される複数のスポット溶接部SWによって接合される。複数のスポット溶接部SWは、トランクフロアパネル48に加工される前、すなわちパネル部材において予め形成される。なお、ビード部は、底部50bおよびパッチ部材52の中心から3方向以上でかつ奇数の数の方向に放射状に延びるように形成されることが好ましい。例えば、図15に示すように、本体部50(図14A参照)およびパッチ部材52の中心から5方向に放射状に延びるようにビード部48bが形成されてもよい。
上記のようにパッチ部材52を設けることによって、収容部50aの底部50bの剛性を向上できる。これにより、自動車の走行中にスペアタイヤ54が収容部50a内において揺れ動いた場合でも、収容部50aの振動を抑制できる。その結果、トランクフロアパネル48から車内への音響・振動の伝達を抑制できる。
また、底部50bおよびパッチ部材52の中心から3方向以上でかつ奇数の数の方向に放射状に延びるようにビード部を形成することによって、底部50bの中心部において、周波数が最も低い振動、すなわち振動が始まって最初に共振する1次モードの振動を十分に抑制できる。それにより、トランクフロアパネル48から車内への音響・振動の伝達をより確実に抑制できる。
上述の実施形態では、本発明に係るパネル部材にビード加工を施して輸送機器用部品を製造する場合について説明したが、パネル部材に他の加工を施すことによって輸送機器用部品を製造してもよい。
例えば、図16に示すように、本発明に係るパネル部材を、プレス加工機等を用いて折り曲げ加工することによって、フロアトンネル部56(自動車の床を構成する部材)を製造してもよい。フロアトンネル部56は、本体部58と、パッチ部材60とを備える。ここでも、パッチ部材60はパッチパネルと図示しない制振樹脂層とから構成され、パッチパネルは制振樹脂層を介して本体部60に装着される。パッチ部材60は、本体部58の少なくも一部を上方から覆うように貼り付けられる。本体部58およびパッチ部材60のパッチパネルは、上述の本体部12およびパッチパネル14と同様の材料からなる。
本体部58およびパッチ部材60は、それぞれ上方に向かって凸となるように加工される。これにより、フロアトンネル部56の頂部側に一対の屈曲部56aが形成され、フロアトンネル部56の基部に一対の屈曲部56bが形成される。本体部58とパッチ部材60とは、各屈曲部56aにおいて、複数のスポット溶接部SWによって接合される。複数のスポット溶接部SWは、フロアトンネル部56に加工される前、すなわちパネル部材において予め形成される。より具体的には、パネル部材において、一対の屈曲部56aとなる部分が予めスポット溶接される。
上記のようにパッチ部材60を設けることによって、フロアトンネル部56の剛性を向上でき、フロアトンネル部56の振動特性を改善できる。これにより、駆動源で発生した振動・音響がフロアトンネル部56を介して車内に伝達されることを抑制できる。
図面による詳細な説明は省略するが、本発明に係るパネル部材からフロアパネルまたはホイルハウスインナー等の他の自動車部品(輸送機器用部品)を製造してもよい。
以下、実施例によって本発明の効果を説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
図17〜図22は、制振樹脂層18による制振の効果を説明するための特性図である。ここで、図17は、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合と、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合の伝達関数を示す特性図である。ここでは、図23に示す試験装置を用いて伝達関数を測定した。図23に示すように、本体部12にバッチ部材15が貼り付けられたパネル部材10は、ばね110によって保持されており、加振機100によって加振される。図24は、図23中の矢印A方向から見た状態を示す平面図である。図23及び図24に示すように、本体部12とパッチパネル14とを制振樹脂層18を介して接着し、加振機100で加振した際の加速度を加速度計で計測した。
図17〜図22では、計測した加速度から得られる伝達関数を示している。ここで、伝達関数が低いほど効果的に制振が行われていることになる。図17に示すように、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合に得られた特性(実線)と、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合に得られた特性(破線)を比較すると、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合に得られた特性(実線)の方が大幅に伝達関数の値が低下している。従って、パッチ部材15を貼り付けたことにより効果的に制振が行われていることが判る。
一般的に、振動による雑音(ノイズ)は、1kHz以下の周波数で発生する。従って、図17に示す結果によれば、1kHz以下の周波数で振動を効果的に減衰させることができ、雑音の発生を抑えることが可能である。
図18は、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合と、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合の伝達関数を示す特性図であって、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合の総板厚と、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合の本体部12の板厚を同一にした場合を示している。ここでは、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合、本体部12として厚さ0.6mm、縦横500mm×600mmの鋼板を用い、パッチパネル14として厚さ0.4mm、縦横400mm×500mmの鋼板を用いた。また、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合、本体部12として厚さ1.0mm、縦横500mm×600mmの鋼板を用いた。図18に示すように、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合に得られた特性(実線)と、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合に得られた特性(破線)を比較すると、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合に得られた特性(実線)の方が大幅に伝達関数の値が低下している。ここで、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合の総板厚と、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合の本体部12の板厚を同一にしているため、伝達関数の値の低下には、制振樹脂層18のずり変形による制振が大きく寄与していることが判る。
同様に、図19は、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合と、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合の伝達関数を示す特性図であって、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合の総板厚と、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合の本体部12の板厚を同一にした場合を示している。ここでは、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合、本体部12として厚さ0.6mm、縦横500mm×600mmの鋼板を用い、パッチパネル14として厚さ0.6、縦横400mm×500mmの鋼板を用いた。また、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合、本体部12として厚さ1.2mm、縦横500mm×600mmの鋼板を用いた。図19に示すように、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合に得られた特性(実線)と、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合に得られた特性(破線)を比較すると、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合に得られた特性(実線)の方が大幅に伝達関数の値が低下している。ここで、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合の総板厚と、本体部12にパッチ部材15を貼り付けていない場合の本体部12の板厚を同一にしているため、伝達関数の値の低下には、制振樹脂層18のずり変形による制振が大きく寄与していることが判る。
また、図20は、同一形状の本体部12のそれぞれに、厚さの異なるパッチパネル14を有するパネル部材15をそれぞれ貼り付けた場合の伝達関数を示す特性図である。ここでは、本体部12として厚さ0.8mm、縦横500mm×500mmの鋼板を用い、パッチパネル14として厚さ0.4mm、縦横250mm×250mm、厚さ0.6mm、縦横250mm×250mm、厚さ0.8mm、縦横250mm×250mm、の3種類を用いた。図20に示すように、パッチパネル14の厚さを変えても伝達関数の値は大きく変化しないことが判る。従って、本体部12にパネル部材15を貼り付けた場合に、伝達関数の値の低下には、制振樹脂層18のずり変形による制振が大きく寄与していることが判る。
また、図21は、本体部12に大きさの異なるパッチ部材を貼り付けた場合を示す特性図である。ここでは、本体部12として厚さ1.0mm、縦横500mm×600mmの鋼板を用い、パッチパネル14として厚さ0.5mmのものを用いた。また、パッチパネル14として、縦横250mm×250mm、縦横100mm×100mm、400mm×500mmの大きさのものを用いた。図21に示すように、パッチパネル14の面積が広い方が、減衰効果が大きくなることが判る。
また、図22は、本実施形態に係るパッチ部材15を本体部12に貼り付けた場合と、制振シート(アスファルトシート;厚さ3mm、4.5mm、6mm)を貼り付けた場合とを比較して示す特性図である。ここでは、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合、本体部12として厚さ0.6mm、縦横500mm×600mmの鋼板を用い、パッチパネル14として厚さ0.4mm、縦横400mm×500mmの鋼板を用いた。また、本体部12に制振シート(厚さ3mm、4.5mm、6mm)を貼り付けた場合、本体部12として厚さ1.0mm、縦横500mm×600mmの鋼板を用い、制振シート(厚さ3mm、4.5mm、6mm)として縦横320mm×510mmのものを用いた。図22に示すように、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合に得られた特性(実線)と、本体部12に厚さ3mm、4.5mm、6mmの制振シートを貼り付けた場合を比較すると、パッチ部材15を貼り付けたことにより厚さ4.5mmの制振シートと同等の減衰特性が得られる。ところが、本体部12にパッチ部材15を貼り付けた場合の重量は2.06kgであるのに対し、本体部12に厚さ4.5mmの制振シートを貼り付けた場合の重量は2.84kgである。従って、本実施形態によれば制振シートを貼り付けた場合よりも軽量化を達成することができる。また、本実施形態では本体部12とパッチ部材15の総厚さは1mmであるため、本体部12に厚さ4.5mmの制振シートを貼り付けた場合に比べて薄くすることができ、車両に適用した場合のスペースの確保が容易となる。
また、本発明の効果を検証するため、本発明者らは、本発明例のパネル部材および比較例1,2のパネル部材を作製した。下記の表1に示すように、本発明例および比較例1,2ともに、本体部として、板厚:0.5mm、縦:200mm、および横:200mmの590MPa級鋼板を用いた。パッチ部材としては、板厚:0.5mm、縦:100mm、および横:100mmの590MPa級鋼板を用いた。パッチ部材は、アクリル樹脂を用いて本体部の中央部に貼り付けた。本発明例および比較例1のパネル部材の中央部には、高さ:5mm、幅:20mm、および長さ:100mmの直線状のビード部を形成した。また、本発明例のパネル部材には、加工予定部(上記ビード部を形成する部分)にスポット溶接を行った。より具体的には、上記ビード部において一対の屈曲部(図4Cの一対の屈曲部28aに相当)となる部分に、スポット溶接を行った。スポット溶接は、各屈曲部に5つのスポット溶接部が等間隔で位置するように、25mm間隔で行った。このようにして、ビード加工前に、本体部とパッチ部材とを接合した。
Figure 0006222247
上記の構成を有する本発明例および比較例1,2のパネル部材の1次モードの周波数を実験によって測定した。測定結果を下記の表2に示す。なお、表2においては、比較例2のパネル部材の周波数を基準として、本発明例および比較例1,2の周波数を無次元化して示している。
Figure 0006222247
ビード部を有する比較例1のパネル部材の実験結果と、ビード部を有しない比較例2の実験結果とを比較すると、比較例1のパネル部材の1次モードの周波数は比較例2のパネル部材の1次モードの周波数の約2.5倍となった。このことから、ビード部を形成することによって、パネル部材の1次モードの周波数を高くすることができ、低周波数域におけるパネル部材の振動特性を改善できることが分かる。また、本発明例のパネル部材の実験結果と、比較例1のパネル部材の実験結果とを比較すると、本発明例のパネル部材の1次モードの周波数は、比較例1のパネル部材よりもさらに約18%高くなった。このことから、加工予定部を予めスポット溶接することによって、低周波数域におけるパネル部材の振動特性をさらに改善できることが分かる。すなわち、本発明の優れた効果が確認できた。
以上説明したように本実施形態によれば、パッチパネル14と制振樹脂層18とから構成されるパッチ部材15を本体部12に貼りつけてパネル部材10を構成するようにしたため、制振樹脂層18の“ずり変形”による制振機能を発揮させることができ、振動及びこれに起因するノイズの発生を最小限に抑えることが可能となる。また、パッチ部材15を用いることで、従来の制振シートを用いる場合に比べて板厚を薄くすることができ、車両内のスペースを大幅に拡大することが可能となる。更に、パッチ部材を用いることで、従来の制振シートを用いる場合よりも大幅な軽量化を達成することが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明のパネル部材を用いれば、厚み及び重量の増加が抑制されかつ振動特性が改善された輸送機器用部品を製造することができる。したがって、本発明は、輸送機器用部品に好適に利用できる。
10,40 パネル部材
10a,40a 加工予定部
12,44,50,58 本体部
14,46,52,60 パッチパネル
15 パッチ部材
18 制振樹脂層
20 ダッシュパネル
22,42a,48a,48b, ビード部
28a,28b,56a,56b 屈曲部
42 ショックアブソーバータワー
48 トランクフロアパネル
56 フロアトンネル部

Claims (9)

  1. 金属製かつ板状のパッチパネルと、前記パッチパネルの一面に沿って設けられた制振樹脂層とから構成されるパッチ部材と、
    前記パッチ部材の前記制振樹脂層と密着し、前記パッチ部材が貼りつけられた金属製のベースプレートとを備え、
    前記パッチパネル及び前記ベースプレートが稜線状に加工された部位を有し、前記稜線状に加工された部位の屈曲部のうち、少なくとも一部において前記パッチパネルと前記ベースプレートとが溶接された、輸送機器用部品。
  2. 凹凸状の剛性補強加工部が設けられた、請求項1に記載の輸送機器用部品。
  3. 前記制振樹脂層は導電性を有する、請求項1または2に記載の輸送機器用部品。
  4. 前記パッチパネルの厚さは0.3mm以上であり、且つ前記ベースプレートの厚さ以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の輸送機器用部品。
  5. 前記制振樹脂層の厚さは、10μm以上1000μm以下である、
    請求項1〜4のいずれかに記載の輸送機器用部品。
  6. 前記制振樹脂層は、温度特性が異なる複数の層から構成される、請求項1〜5のいずれかに記載の輸送機器用部品。
  7. 前記複数の層の間にパネルが挿入された、請求項6に記載の輸送機器用部品。
  8. 前記パッチパネル又は前記ベースプレートの前記制振樹脂層に接する面に凹凸状の表面加工が施された、請求項1〜7のいずれかに記載の輸送機器用部品。
  9. 金属製かつ板状のパッチパネルと、前記パッチパネルの一面に沿って設けられた制振樹脂層とから構成されるパッチ部材と、
    前記パッチ部材の制振樹脂層と密着し、前記パッチ部材が貼りつけられた金属製のベースプレートとを備え、
    前記パッチパネル及び前記ベースプレートが稜線状に加工された部位を有し、前記稜線状に加工された部位の屈曲部のうち、少なくとも一部において前記パッチパネルと前記ベースプレートとが溶接された、パネル部材。
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