JP7385338B2

JP7385338B2 - 自動車用遮音パネル

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Publication number: JP7385338B2
Application number: JP2020048615A
Authority: JP
Inventors: 一朗福本; 尚文伊藤; 光章中野
Original assignee: Kasai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kasai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2023-11-22
Anticipated expiration: 2040-03-19
Also published as: JP2021146876A

Description

本発明は、自動車のフロア等、遮音を必要とする部位に設置される自動車用遮音パネルに関し、特に、遮音パネルの軽量化、遮音可能な周波数帯の拡張、遮音性能の向上を図るのに好適で、かつ、自動車の遮音を要する面に設置したときの該面の立体的な凹凸に柔軟に対応し得る変形性（立体的自由度）に優れたものである。

自動車において遮音を必要とする部位、例えば、フロアには遮音パネルが設置されている。この種の遮音パネルの具体的な構造は例えば特許文献１に開示されている。

この特許文献１で開示された遮音パネル（以下「従来の遮音パネル」という）は、中空板状の樹脂構造体（１０）を備え、樹脂構造体（１０）は、その内部にセル（Ｓ）を複数並設した構造、および、個々のセル（Ｓ）に対して個別に連通孔（１５）が連通し、連通孔（１５）とこれに対応するセル（Ｓ）とによってヘルムホルツ共鳴が得られる構造になっている。

また、従来の遮音パネルは、樹脂構造体（１０）上にシート体（５０）を積層し、積層による遮音パネル全体の重量増加で遮音性能の向上を図っている。

しかし、従来の遮音パネルは、前述のように、遮音性能の向上を図る手段として、シート体（５０）の積層による遮音パネル全体の重量増加を利用するため、遮音パネル全体の軽量化を図ることは困難である。

また、従来の遮音パネルでは、シート体（５０）の積層によって連通孔（１５）の開口が塞がれた状態になっているので、ヘルムホルツ共鳴の共鳴度が減少し、ヘルムホルツ共鳴による遮音効果を有効に発揮することができず、遮音性能の高い遮音パネルは得られない。

さらに、従来の遮音パネルでは、連通孔（１５）の開口付近でのシート体（５０）の膜振動によって遮音効果が期待できるが、その膜振動の振動周波数を制御することは困難であり、幅広い周波数帯での遮音を可能とした遮音パネルは得られない。

なお、前記カッコ内の符号は特許文献１で用いられている符号である。

特開平２０１７－１５１３２５号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、遮音パネルの軽量化、遮音可能な周波数帯の拡張、遮音性能の向上を図るのに好適で、かつ、自動車の遮音を要する面に設置したときの該面の立体的な凹凸に柔軟に対応し得る変形性（立体的自由度）に優れた自動車用遮音パネルを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、吸音層を形成する吸音パネル材と、前記吸音層上に表面層を形成する表面パネル材と、前記吸音層と前記表面層との間に弾性層を形成する複数の弾性体と、を備え、前記吸音パネル材は、自動車の遮音を要する面の凹凸に沿って変形可能に設けられるとともに、前記表面パネル材に向って開口した複数の収容空間部を有し、前記表面パネル材は、前記収容空間部の開口と対向する範囲が第１の振動膜として機能し、前記各弾性体は、前記収容空間部内に配置される凹部を有し、該凹部の底が第２の振動膜として機能することを特徴とする。

前記本発明において、前記凹部の底を前記第２の振動膜として効果的に機能させるため、その凹部の底にリング状の縁部を形成し、この縁部の内側領域が前記第２の振動膜として機能するように構成したことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記吸音パネル材は、第１の孔を備え、前記収容空間部は、前記弾性体の前記第１の振動膜とその周辺部によって２室に仕切られており、前記２室のうち前記吸音パネル材側に位置する第１の室に対して前記第１の孔が連通することで、その第１の室と前記第１の孔とによる第１のヘルムホルツ共鳴器が構成されていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記表面パネル材は、第２の孔を備え、前記収容空間部は、前記弾性体の前記第１の振動膜とその周辺部によって２室に仕切られており、前記２室のうち前記表面パネル材側に位置する第２の室に対して前記第２の孔が連通することで、その第２の室と前記第２の孔とによる第２のヘルムホルツ共鳴器が構成されていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記表面層と前記弾性層との間には、中間吸音層を形成する中間吸音パネル材が設けられていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記中間吸音パネル材は、第３の孔を備え、前記収容空間部は、前記弾性体の前記第１の振動膜とその周辺部によって２室に仕切られており、前記２室のうち前記中間吸音パネル材側に位置する室に対して前記第３の孔が連通することで、その室と前記第３の孔とによる第３のヘルムホルツ共鳴器が構成されていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記中間吸音パネル材は、前記収容空間部の上面開口と対向する範囲が開口していることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記収容空間部の底は開口していることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記複数の弾性体は、それぞれの縁部が繋ぎ部によって互いに連結されることで、一体化した構造になっていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記複数の弾性体は、それぞれが個別に独立して存在する単体構造になっていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記吸音層は、その層全体のうち少なくとも前記表面層に隣接する面付近がそれ以外の部分とは性状の異なるスキン層になっていて、該スキン層により前記表面層から前記吸音層までの範囲全体の通気性が調整されていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記スキン層は、前記吸音パネル材を金型で成形する際の当該金型との接触面付近に形成されたものあることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記スキン層は、前記吸音パネル材に対して別部材を後付け貼付することによって形成されたものあることを特徴としてもよい。

本発明によると、自動車用遮音パネルの具体的な構造として、前述の通り、吸音層のほか、第１の振動膜および第２の振動膜を備える構成を採用した。このため、例えば吸音層あるいは表面層若しくはその双方の重量を増やさなくても、第１の振動膜や第２の振動膜の振動によって重量則を超える吸音効果が得られること、および、第１および第２の振動膜によって低周波数帯の吸音に対応可能であること、これに加えて更に、吸音層での吸音効果が得られることから、自動車用遮音パネルの軽量化、および、遮音可能な周波数帯の拡張、遮音性能の向上を図るのに好適な自動車用遮音パネルを提供し得るという作用効果を奏する。

さらに、本発明では、自動車用遮音パネルの具体的な構造として、前述の通り、吸音パネル材が自動車の遮音を要する面の凹凸に沿って変形可能に設けられる構成を採用したため、この種の自動車用遮音パネルを当該面に設置したときの該面の立体的な凹凸に柔軟に対応し得る変形性（立体的自由度）に優れた自動車用遮音パネルを提供し得る。

特に、本発明において、ヘルムホルツ共鳴器を備える構造のものでは、その共鳴周波数と、第１の振動膜や第２の振動膜におけるｎ次共振との組合せによって更に幅広い周波数帯域での遮音が可能となるという作用効果が得られる。

（ａ）は本発明を適用した自動車用遮音パネルの平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ矢視拡大断面図。図１（ｂ）中の矢印Ｂ付近の拡大断面図。図１（ａ）の自動車用遮音パネルを構成する表面パネル材の平面図。図１（ａ）の自動車用遮音パネルを構成する複数の弾性体の平面図。図１（ａ）の自動車用遮音パネルを構成する吸音パネル材の平面図。複数の弾性体の他の構造例の説明図。複数の弾性体の他の構造例の説明図。（ａ）－（ｋ）は弾性体が備える凹部の断面形状バリエーションの説明図。本発明の他の実施形態の説明図。本発明の他の実施形態の説明図。本発明の他の実施形態の説明図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

である。

《自動車用遮音パネルの基本構成》
図１（ａ）（ｂ）と図２を参照すると、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１は、吸音層１を形成する吸音パネル材Ｐ１と、この吸音層１上に表面層２を形成する表面パネル材Ｐ２と、吸音層１と表面層２との間に弾性層３を形成する複数の弾性体Ｅ、Ｅ…と、を備えている。

吸音パネル材Ｐ１は、自動車の遮音を要する面（以下「遮音面」という）の凹凸に沿って変形可能に設けられるとともに、表面パネル材Ｐ２に向って上面が開口した複数の収容空間部４を有している。

前記のように変形可能な吸音パネル材Ｐ１は、吸音パネル材Ｐ１を例えば、ウレタン素材、繊維素材、あるいは発泡素材で形成することによって得られるが、これらの素材に限定されることはない。

前記のような遮音面としては、例えば、自動車の室内フロア面、ラッゲッジルーム内フロア面、あるいは、自動車用内装部品として周知のドアトリムの内面（車室内に臨む意匠面とは反対の面）、若しくは、車体パネルの内面などが考えられるが、これらに限定されることはない。

表面パネル材Ｐ２は、収容空間部４の開口と対向する範囲ＲＧ（図２参照）が第１の振動膜５として機能するように構成されている。この第１の振動膜５は、騒音等の音エネルギー、振動エネルギーによって自由に振動できる膜である。

各弾性体Ｅ、Ｅ…は、収容空間部４内に配置される凹部６を有し、該凹部６の底が第２の振動膜７（図２参照）として機能するように構成してある。この第２の振動膜７もまた第１の振動膜５と同様に、騒音等の音エネルギー、振動エネルギーによって自由に振動できる膜である。

《吸音パネル材Ｐ１の詳細》
吸音パネル材Ｐ１の具体的な実施構造例として、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、かかる吸音パネル材Ｐ１は第１の孔Ｈ１を備える構成（図２と図５参照）を採用した。また、図２を参照すると、この吸音パネル材Ｐ１の収容空間部４は、弾性体Ｅの第１の振動膜５とその周辺部によって２室４１、４２に仕切られており、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、そのような２室４１、４２のうち吸音パネル材Ｐ１側に位置する第１の室４１に対して第１の孔Ｈ１が連通することで、その第１の室４１と第１の孔Ｈ１とによる第１のヘルムホルツ共鳴器ＡＧ１が構成されている。

前記のように構成された第１のヘルムホルツ共鳴器ＡＧ１の共鳴周波数は、第１の孔Ｈ１の寸法、配置間隔（ピッチ）および第１の室４１の容積によって一義的に定まる。したがって、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、例えば、第１の室４１の容積を変更する、または、第１の孔Ｈ１の寸法を変更する、あるいは、第１の孔Ｈ１の個数または配置間隔を変更すること等により、第１のヘルムホルム共鳴器ＡＧ１の共鳴周波数を調整（チューニング）することができる。

第１の孔Ｈ１の断面形状は円形に限定されることはなく、例えば長穴形状、半円形状、三日月形状、星形形状等、様々な断面形状を採用することができる。また、第１の孔Ｈ１は、その一端から他端までの範囲が同一内径の孔として構成される他、内径の異なる多段の孔やテーパ形状の孔として構成してもよい。

《表面パネル材Ｐ２の詳細》
表面パネル材Ｐ２の具体的な実施構成例として、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、表面パネル材Ｐ２は所定厚の樹脂板で構成してある。この表面パネル材Ｐ２もまたその一部範囲が前述の通り第１の振動膜５として機能することで遮音効果を発揮する。したがって、表面パネル材Ｐ２を構成する樹脂板の素材やその厚みは、遮音したい周波数帯を考慮し、必要に応じて適宜変更される。

また、表面パネル材Ｐ２の具体的な実施構造例として、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、かかる表面パネル材Ｐ２は第２の孔Ｈ２を備える構成を採用した。

吸音パネル材Ｐ１の収容空間部４は前述の通り２室４１、４２に仕切られており、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、そのような２室４１、４２のうち表面パネル材Ｐ２側に位置する第２の室４２に対して第２の孔Ｈ２が連通することで、第２の室Ｒ２と第２の孔Ｈ２とによる第２のヘルムホルツ共鳴器ＡＧ２が構成されている。

前記のように構成された第２のヘルムホルツ共鳴器ＡＧ２の共鳴周波数は、第２の孔Ｈ２の寸法、配置間隔（ピッチ）および第２の室４２の容積によって一義的に定まる。したがって、この第１のヘルムホルム共鳴器ＡＧ２の共鳴周波数もまた、第２の室４２の容積を変更する、または、第２の孔Ｈ２の寸法を変更する、あるいは、第２の孔Ｈ２の個数または配置間隔を変更すること等により調整（チューニング）可能である。

第２の孔Ｈ２の断面形状もまた、円形に限定されることはなく、例えば長穴形状、半円形状、三日月形状、星形形状等、様々な断面形状を採用することができる。また、この第２の孔Ｈ２も、その一端から他端までの範囲が同一内径の孔として構成される他、内径の異なる多段の孔やテーパ形状の孔として構成してもよい。

《弾性体Ｅの詳細》
弾性体Ｅは、例えばゴム材、エラストマー樹脂材などの弾性素材で形成される。この場合、弾性体Ｅ全体を弾性素材で形成してもよいし、弾性体Ｅ全体のうち第２の振動膜７の部分、すなわち凹部６の底やその周辺部だけを部分的に弾性素材で形成し、それ以外の部分は弾性素材以外の素材で形成してもよい。

凹部６の底を第２の振動膜７として効果的に機能させるため、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、図２に示したように、凹部６の底にリング状の凹部又は凸部ないしは突起からなるリング部６Ａを形成し、このリング部６Ａの内側が第２の振動膜７として機能する構造を採用している。

リンク部６Ａの内径は必要に応じて適宜変更することができる。かかるリング部６Ａの内径を変更することで、振動膜としての共振周波数を調整してもよい。

また、図示は省略するが、この種のリング部６Ａは多重に設けることもでき、例えば内外２重のリング部を採用した場合は、内側のリング部で囲まれた範囲が一つの振動膜として機能するほか、これに加えて内外のリング部間に位置するドーナツ形状部も別の振動膜として機能する等、一つの凹部６において共振周波数の異なる複数の振動膜を設けることができる。

第１の振動膜７を備えた凹部６の形状は、遮音したい周波数帯に応じて設定する等、必要に応じて適宜変更することができる。例えば図８（ａ）から（ｋ）に示すような形状の凹部６を採用してもよい。

図４を参照すると、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、複数の弾性体Ｅ、Ｅ…は、それぞれの縁部（具体的には、振動膜７の外周縁部）がライン形状の繋ぎ部ＣＮによって互いに連結されることで、一体化した構造になっている。

複数の弾性体Ｅ、Ｅ…について一体化の構造を採用した場合は、自動車用遮音パネルＳ１の製造工程において複数の弾性体３を必要とする数だけ漏れなく纏めて取り扱うことができ、また、複数の弾性体３を必要とする数だけ纏めて管理するのに好適である等、自動車用遮音パネルＳ１を構成する部品の取扱い性や管理性の向上を図れる。

図６と図７は複数の弾性体の他の構造例の説明図である。

複数の弾性体Ｅ、Ｅ…は、図７のようにそれぞれが個別に独立して存在する単体構造になっていてもよい。また、先に説明した図４のライン形状の繋ぎ部４Ｃを図６のように平面的に広げてシート状に構成することで、一枚のシート体に複数の弾性体Ｅ、Ｅ…が設けられてもよい。

図４、図６、図７を参照すると、本実施形態の自動車用遮音パネルＳ１では、複数の弾性体Ｅ、Ｅ…の具体的な構成例として、同じ大きさ、形状の弾性体Ｅ、Ｅ…が所定ピッチで連続して設けられる構造を採用したが、これに限定されることはない。弾性体Ｅの大きさ、形状、ピッチは異なってもよく、必要に応じて適宜変更することができる。

《本発明の他の実施形態》
図９から図１１は本発明の他の実施形態の説明図である。これらの図に示した自動車用遮音パネルＳ２、Ｓ３、Ｓ４において図１に示した自動車用遮音パネルＳ１の構成部材と同一の部材には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。

図９の自動車用遮音パネルＳ２では、表面層２と弾性層３との間に、中間吸音層９を形成する中間吸音パネル材Ｐ３を設けている。また、その中間吸音パネル材Ｐ３は第３の孔Ｈ３を備えている。そして、この自動車用遮音パネルＳ２でも収容空間部４は弾性体Ｅの第１の振動膜５とその周辺部によって２室４１、４２に仕切られており、２室４１、４２のうち中間吸音パネル材Ｐ３側に位置する室４２に対して第３の孔Ｈ３が連通することにより、その室４２と第３の孔Ｈ３とによる第３のヘルムホルツ共鳴器ＡＧ３が構成されている。

図１０の自動車用遮音パネルＳ３では、吸音層１は、その層全体のうち少なくとも表面層２に隣接する面付近がそれ以外の部分とは性状の異なるスキン層１Ａになっていて、該スキン層１Ａにより表面層２から吸音層１までの範囲全体の通気性が調整されている。

前記のようなスキン層１Ａは、吸音パネル材Ｐ１を金型で成形する際の当該金型との接触面付近に形成されたものでもよいし、また、吸音パネル材Ｐ１に対して別部材を後付け貼付することによって形成されたものあってもよい。

スキン層１Ａは、収容空間部４の底部となる範囲ＢＴ（図１０参照）が第３の振動膜８として機能するように構成されている。この第３の振動膜８は、騒音等の音エネルギー、振動エネルギーによって自由に振動できる膜であってもよい。

図１１に示した実施形態の自動車用遮音パネルＳ４では、中間吸音パネル材Ｐ２は、収容空間部４の上面開口４Ａと対向する範囲が開口するように構成した。また、収容空間部４の底も開口するように構成した。

《以上のまとめ》
以上説明した実施形態の自動車用遮音パネルＳ１からＳ４にあっては、その具体的な構造として、いずれも、吸音層１のほか、第１の振動膜５および第２の振動膜７を備える構成を採用した。このため、例えば吸音層１あるいは表面層２若しくはその双方の重量を増やさなくても、第１の振動膜５や第２の振動膜７の振動によって重量則を超える吸音効果が得られること、および、第１および第２の振動膜５、７によって低周波数帯の吸音に対応可能であること、これに加えて更に、吸音層１での吸音効果が得られることから、自動車用遮音パネルの軽量化、および、遮音可能な周波数帯の拡張、遮音性能の向上を図るのに好適である。

さらに、前記自動車用遮音パネルＳ１からＳ４によると、その具体的な構造として、前述の通り、吸音パネル材Ｐ１が自動車の遮音を要する面の凹凸に沿って変形可能に設けられる構成を採用したため、この種の自動車用遮音パネルを当該面に設置したときの該面の立体的な凹凸に柔軟に対応し得る変形性（立体的自由度）に優れる。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。

１吸音層
１Ａスキン層
２表面層
３弾性層
４収容空間部
４Ａ収容空間部の上面開口
４１第１の室
４２第２の室
５第１の振動膜
６凹部
６Ａリング部
７第２の振動膜
８第３の振動膜
９中間吸音層
ＡＧ１第１のヘルムホルツ共鳴器
ＡＧ２第２のヘルムホルツ共鳴器
ＣＮ繋ぎ部
Ｅ弾性体
Ｈ１第１の孔
Ｈ２第２の孔
Ｈ３第３の孔
Ｐ１吸音パネル材
Ｐ２表面パネル材
Ｐ３中間吸音パネル材
Ｓ１自動車用遮音パネル

Claims

吸音層を形成する吸音パネル材と、
前記吸音層上に表面層を形成する表面パネル材と、
前記吸音層と前記表面層との間に弾性層を形成する複数の弾性体と、を備え、
前記吸音パネル材は、自動車の遮音を要する面の凹凸に沿って変形可能に設けられるとともに、前記表面パネル材に向って開口した複数の収容空間部を有し、
前記表面パネル材は、前記収容空間部の開口と対向する範囲が第１の振動膜として機能し、
前記各弾性体は、前記収容空間部内に配置される凹部を有し、該凹部の底が第２の振動膜として機能すること
を特徴とする自動車用遮音パネル。
前記凹部の底を前記第２の振動膜として効果的に機能させるため、その凹部の底にリング状の縁部を形成し、この縁部の内側領域が前記第２の振動膜として機能するように構成したこと
を特徴とする請求項１に記載の自動車用遮音パネル。
前記吸音パネル材は、第１の孔を備え、
前記収容空間部は、前記弾性体の前記第１の振動膜とその周辺部によって２室に仕切られており、
前記２室のうち前記吸音パネル材側に位置する第１の室に対して前記第１の孔が連通することで、その第１の室と前記第１の孔とによる第１のヘルムホルツ共鳴器が構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の自動車用遮音パネル。
前記表面パネル材は、第２の孔を備え、
前記収容空間部は、前記弾性体の前記第１の振動膜とその周辺部によって２室に仕切られており、
前記２室のうち前記表面パネル材側に位置する第２の室に対して前記第２の孔が連通することで、その第２の室と前記第２の孔とによる第２のヘルムホルツ共鳴器が構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の自動車用遮音パネル。
前記表面層と前記弾性層との間には、中間吸音層を形成する中間吸音パネル材が設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の自動車用遮音パネル。
前記中間吸音パネル材は、第３の孔を備え、
前記収容空間部は、前記弾性体の前記第１の振動膜とその周辺部によって２室に仕切られており、
前記２室のうち前記中間吸音パネル材側に位置する室に対して前記第３の孔が連通することで、その室と前記第３の孔とによる第３のヘルムホルツ共鳴器が構成されていること
を特徴とする請求項５に記載の自動車用遮音パネル。
前記中間吸音パネル材は、前記収容空間部の上面開口と対向する範囲が開口していること
を特徴とする請求項５に記載の自動車用遮音パネル。
前記収容空間部の底は開口していること
を特徴とする請求項１に記載の自動車用遮音パネル。
前記複数の弾性体は、それぞれの縁部が繋ぎ部によって互いに連結されることで、一体化した構造になっていること
を特徴とする請求項１に記載の自動車用遮音パネル。
前記複数の弾性体は、それぞれが個別に独立して存在する単体構造になっていること
を特徴とする請求項１に記載の自動車用遮音パネル。
前記吸音層は、その層全体のうち少なくとも前記表面層に隣接する面付近がそれ以外の部分とは性状の異なるスキン層になっていて、該スキン層により前記表面層から前記吸音層までの範囲全体の通気性が調整されていること
を特徴とする請求項１に記載の自動車用遮音パネル。
前記スキン層は、前記吸音パネル材を金型で成形する際の当該金型との接触面付近に形成されたものあること
を特徴とする請求項１１に記載の自動車用遮音パネル。
前記スキン層は、前記吸音パネル材に対して別部材を後付け貼付することによって形成されたものあること
を特徴とする請求項１１に記載の自動車用遮音パネル。