JP7460576B2

JP7460576B2 - 吸音構造体

Info

Publication number: JP7460576B2
Application number: JP2021077791A
Authority: JP
Inventors: 長武宮下; 有範柳谷
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2024-04-02
Anticipated expiration: 2041-04-30
Also published as: JP2022171244A

Description

本発明は、吸音構造体に関する。

特許文献１には、吸音構造板が開示されている。
特許文献１の吸音構造板は、芯材と、芯材の両面に貼り合わされた非通気性シートとを備えている。

芯材は、複数の中空凸部を備える２枚の熱可塑性樹脂シート（以下、樹脂シート）を有している。芯材は、２枚の樹脂シートの中空凸部同士を互いに付き合わせた状態で溶着することにより構成されている。

吸音構造板の少なくとも一方の面には、中空凸部同士の間に開口する小孔が設けられている。
こうした吸音構造板によれば、小孔を通じて開口する吸音構造板の中空部（空気層）の共鳴吸音効果を得ることができる。

国際公開第２００３／０８０３２６号

上記吸音構造板においては、中空部の容積、小孔の断面積、及び小孔の長さに応じて共鳴周波数が決まる。
ところで、非通気性シートが芯材に向けて押圧されることがある。この場合、非通気性シート及び芯材が変形するとともに中空部の容積が変化する。その結果、共鳴周波数が変化することで、狙いの周波数での共鳴吸音効果を得ることができなくなる。

上記課題を解決するための吸音構造体は、第１部材と、前記第１部材と対向して配置される第２部材との間に設けられる。吸音構造体は、第１シートと、前記第２部材と前記第１シートとの間に設けられるとともに前記第１部材と前記第２部材との対向方向において前記第１シートと重ね合わされる第２シートと、を備えており、前記第１シートは、前記第１部材に向かって突出するとともに前記第２シートに向かって開口する複数の有底の第１凹部と、支持突部と、を有しており、前記第２シートは、前記第２部材に向かって突出するとともに前記第１シートに向かって開口する複数の有底の第２凹部を有しており、前記第１凹部と前記第２凹部とによりヘルムホルツ共鳴室が構成されており、前記支持突部は、前記第１凹部よりも前記第１部材に近い位置まで突出している。

吸音構造体の第１実施形態の断面図。第１実施形態のカバーパネル、吸音構造体、及びダッシュパネルの分解斜視図。第１実施形態の第１シートの正面図。第１実施形態の貫通孔を有する第１凹部と、第２凹部とを離間して示す斜視断面図。第１実施形態の支持突部と収容凹部とを離間して示す斜視断面図。第１実施形態の第１凹部と貫通孔を有する第２凹部とを離間して示す斜視断面図。第１実施形態の作用を説明する断面図。第２実施形態の第１シートの正面図。第２実施形態の吸音構造体の断面図。第２実施形態の支持突部を有する第１凹部と、第２凹部とを離間して示す斜視断面図。第２実施形態の作用を説明する断面図。

（第１の実施形態）
以下、図１～図７を参照して、第１実施形態について説明する。
図２に示すように、車両１０の前部には、ダッシュパネル１２と、ダッシュパネル１２を車両前後方向の後方から覆うカバーパネル１１とが設けられている。カバーパネル１１が本発明に係る第１部材に相当する。ダッシュパネル１２が本発明に係る第２部材に相当する。

カバーパネル１１は、ダッシュパネル１２と車両前後方向において対向して配置されている。カバーパネル１１は、運転席及び助手席の車両前後方向の前方に位置するとともに車室を区画する。なお、以降において、カバーパネル１１とダッシュパネル１２との対向方向を単に対向方向と称する。

カバーパネル１１は、硬質の合成樹脂材料により構成されている。ダッシュパネル１２は、金属材料によって構成されている。
カバーパネル１１とダッシュパネル１２との間には、吸音構造体２０が設けられる。

以下、吸音構造体２０の構造について詳しく説明する。
図１及び図２に示すように、吸音構造体２０は、第１シート３０と、ダッシュパネル１２と第１シート３０との間に設けられるとともにカバーパネル１１とダッシュパネル１２との対向方向において第１シート３０と重ね合わされる第２シート４０とを備えている。

＜第１シート３０＞
図１～図４及び図６に示すように、第１シート３０は、板状の第１ベース部３１と、第１ベース部３１からカバーパネル１１に向かって突出するとともに第２シート４０に向かって開口する複数の有底の第１凹部３２とを有している。

第１凹部３２は、第１凹部３２の開口３２ａを取り囲む周壁３３と、開口３２ａに対向する底壁３４とを有している。
図６に示すように、開口３２ａは、正六角形状である。

図３及び図４に示すように、底壁３４は、開口３２ａよりも小さい正六角形状である。
図１、図３及び図４に示すように、周壁３３は、底壁３４に近づくほど先細の形状である。底壁３４には、貫通孔３４ａが設けられている。貫通孔３４ａは、底壁３４の中心において底壁３４を貫通している。なお、図３に示すように、複数の第１凹部３２には、貫通孔３４ａを有していないものも含まれている。

図３に示すように、１つの第１凹部３２の周囲において第１凹部３２の６つの角に対する位置には、６つの第１凹部３２がそれぞれ配置されている。
第１シート３０の一部には、第１凹部３２が設けられていない部位（以下、非設置部３８）が設けられている。非設置部３８には、支持突部３５が設けられている。支持突部３５は、互いに隣り合う第１凹部３２同士の間に設けられている。

図１に示すように、支持突部３５は、底壁３４よりもカバーパネル１１に近い位置まで突出している。本実施形態では、支持突部３５の先端がカバーパネル１１に当接している。第１凹部３２の底壁３４とカバーパネル１１との間には、隙間Ｓ１が設けられている。

図１、図３及び図５に示すように、支持突部３５は、筒状である。より詳しくは、支持突部３５は正面視正六角形状である。支持突部３５の先端は、開放されている。
支持突部３５の基端と第１ベース部３１との間には、正六角形環状の蛇腹部３６が設けられている。蛇腹部３６は、第１ベース部３１よりもダッシュパネル１２に向かって突出している。

互いに隣り合う第１凹部３２の周壁３３同士は、連結部３７によって連結されている。連結部３７は、第１凹部３２の６つの角に対する位置に設けられている。連結部３７は、第１ベース部３１にも連結されている。

第１シート３０は、弾性部材により構成されている。弾性部材としては、例えば軟質のエラストマーが好ましい。
＜第２シート４０＞
図１、図４及び図６に示すように、第２シート４０は、板状の第２ベース部４１と、第２ベース部４１からダッシュパネル１２に向かって突出するとともに第１シート３０に向かって開口する複数の有底の第２凹部４２とを有している。

第２凹部４２は、第１凹部３２に対応する位置に設けられている。
第２凹部４２は、第２凹部４２の開口４２ａを取り囲む周壁４３と、開口４２ａに対向する底壁４４とを有している。

開口４２ａは、第１凹部３２の開口３２ａと同一の大きさの正六角形状である。底壁４４は、開口４２ａよりも小さい正六角形状である。本実施形態では、底壁４４は、第１凹部３２の底壁３４と同一の大きさである。周壁４３は、底壁４４に近づくほど先細な形状である。本実施形態では、底壁４４が、ダッシュパネル１２に当接している。

図１及び図６に示すように、貫通孔３４ａを有していない底壁３４に対向する底壁４４の中央部４４Ａは、周縁部４４Ｂよりも第１シート３０に向かって突出している。中央部４４Ａとダッシュパネル１２との間には隙間Ｓ２が形成されている。中央部４４Ａには、貫通孔４４ａが設けられている。貫通孔４４ａは、底壁４４の中心において底壁４４を貫通している。

図１及び図５に示すように、第２シート４０において支持突部３５及び蛇腹部３６に対向する位置には、正六角形状の収容凹部４６が設けられている。収容凹部４６は、第２ベース部４１よりもダッシュパネル１２に向かって突出している。収容凹部４６の内部には、蛇腹部３６が収容されている。したがって、支持突部３５の基端は、収容凹部４６によって閉塞されている。

互いに隣り合う第２凹部４２の周壁４３同士は、連結部４７によって連結されている。連結部４７は、第２凹部４２の６つの角に対する位置に設けられている。連結部４７は、第２ベース部４１にも連結されている。

第２シート４０は、硬質の合成樹脂材料により構成されている。こうした合成樹脂材料としては、例えばポリプロピレンが好ましい。
図１に示すように、第１シート３０の第１ベース部３１と第２シート４０の第２ベース部４１とが重ね合わされている状態において、第１凹部３２と第２凹部４２とにより、ヘルムホルツ共鳴室２１が構成されている。なお、各ヘルムホルツ共鳴室２１の容積は、互いに同一である。

次に、本実施形態の作用について説明する。
吸音構造体２０においては、ヘルムホルツ共鳴室２１の容積、貫通孔３４ａ（４４ａ）の断面積、及び貫通孔３４ａ（４４ａ）の長さに応じて決まる共鳴周波数の騒音が共鳴吸音される。

運転手などの乗員の足が当たることによってカバーパネル１１が第１シート３０に向けて押圧されることがある。この際、図７に示すように、カバーパネル１１が第１シート３０を押圧する荷重が第１シート３０の支持突部３５に作用すると、同荷重によって蛇腹部３６が弾性変形することで支持突部３５が収容凹部４６内に向けて移動する。ただし、カバーパネル１１と第１凹部３２との間には、隙間Ｓ１が設けられている。このため、上記荷重が第１凹部３２には作用しにくくなる。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）支持突部３５は、第１凹部３２の底壁３４よりもカバーパネル１１に近い位置まで突出している。

こうした構成によれば、上記作用を奏することにより、第１凹部３２の変形が抑制されることで、第１凹部３２と第２凹部４２とにより構成されるヘルムホルツ共鳴室２１の容積が変化することを抑制できる。したがって、吸音性能の低下を抑制できる。

（２）第１シート３０が弾性部材により構成されている。このため、カバーパネル１１と第１シート３０との接触に起因した異音の発生を抑制できる。
（３）支持突部３５は、互いに隣り合う第１凹部３２同士の間に設けられている。

こうした構成によれば、カバーパネル１１が第１シート３０に向けて押圧された際に、その荷重が第１凹部３２には一層作用しにくくなる。これにより、第１凹部３２の変形及びヘルムホルツ共鳴室２１の容積変化を一層抑制できる。したがって、吸音性能の低下を効果的に抑制できる。

（４）支持突部３５は、筒状である。支持突部３５の先端は、開放されている。支持突部３５の基端は、閉塞されている。
こうした構成によれば、支持突部３５によって気柱型共鳴器２２が構成される。これにより、支持突部３５の長さに応じた共鳴周波数の音を吸音することができる。

（第２実施形態）
次に、図８～図１１を参照して、第２実施形態について説明する。
なお、第２実施形態では、第１凹部３２の外面に支持突部１３５を設けている点が第１実施形態とは相違している。

以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
図８～図１０に示すように、底壁３４の外面には、３つの支持突部１３５が設けられている。より詳しくは、底壁３４の６つの辺のうち１つ置きの３つの辺に３つの支持突部１３５がそれぞれ設けられている。

支持突部１３５は、第１凹部３２の周壁３３及び底壁３４の厚さよりも小さい厚さを有する板状である。支持突部１３５は、底壁３４の辺に沿って延びている。
支持突部１３５が設けられている底壁３４には、貫通孔３４ａが設けられていない。

支持突部１３５が設けられている第１凹部３２と隣り合う第１凹部３２には、支持突部１３５が設けられていない。
次に、本実施形態の作用について説明する。

図１１に示すように、カバーパネル１１が第１シート３０に向けて押圧された際に、その荷重が第１シート３０の支持突部３５に作用すると、支持突部１３５が弾性変形しながら底壁３４に向かって折れ曲がる。このため、上記荷重が第１凹部３２には作用しにくくなる。

本実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）、（２）に加えて、新たに以下に説明する効果（５）を奏することができる。
（５）支持突部１３５は、底壁３４の外面に設けられている。

こうした構成によれば、支持突部１３５の体格を小さくできる。したがって、第１シート３０に必要な材料の使用量を低減できるとともに、支持突部１３５を設けることによる重量増加を抑制できる。

また、非設置部３８に代えて第１凹部３２を設けることで、第１凹部３２の数を増やすことができる。これにより、吸音性能を向上できる。
＜変更例＞
上記実施形態は、例えば以下のように変更して実施することもできる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・各ヘルムホルツ共鳴室２１の容積を、互いに異ならせることもできる。
・第２実施形態において、支持突部１３５は３つに限定されない。例えば、底壁３４の６つの辺のうち１つの辺にのみ支持突部１３５を設けるようにしてもよいし、２つの辺に支持突部１３５を設けるようにしてもよい。

・第２実施形態において、支持突部１３５を棒状などの他の形状にすることもできる。
・第２実施形態において、支持突部１３５を周壁３３の外面に設けるようにしてもよい。

・第１実施形態及び第２実施形態において、第１凹部３２における貫通孔３４ａの配設位置は、底壁３４の中心にすることに限らず、同底壁３４の中心からずれた位置にするなど、任意に変更することができる。また、第２凹部４２における貫通孔４４ａの配設位置は、底壁４４の中心にすることに限らず、同底壁４４の中心からずれた位置にするなど、任意に変更することができる。

・第１実施形態及び第２実施形態において、第１凹部３２及び第２凹部４２を同一の形状、且つ同一の大きさにすることの他、第１凹部３２及び第２凹部４２を異なる形状にしたり異なる大きさにしたりすることができる。例えば、第１凹部３２の底壁３４と第２凹部４２の底壁４４とを異なる形状にしたり異なる大きさにしたりしてもよい。また、第１凹部３２の開口３２ａと第２凹部４２の開口４２ａとを異なる形状にしたり異なる大きさにしたりすることができる。

・第１実施形態及び第２実施形態において、第１凹部３２の底壁３４の形状を正三角形、正方形、あるいは正五角形などの他の正多角形状にすることもできる。また、第１凹部３２の底壁３４の形状を、正多角形以外の多角形状や円形状にすることもできる。この場合、底壁３４の形状に応じて開口３２ａの形状を適宜変更するとともに、第２凹部４２の形状を適宜変更することができる。

・第１実施形態において、支持突部３５を正面視正三角形、正方形、正五角形などの他の正多角形状にすることもできる。また、支持突部３５の正面視形状を、正多角形以外の多角形状や円形状にすることもできる。この場合、支持突部３５の正面視形状に応じて蛇腹部３６の形状を適宜変更することができる。

・第１実施形態において、蛇腹部３６の形状は任意に変更することができる。要は、蛇腹部３６が弾性変形することで、支持突部３５を収容凹部４６内に向けて移動させることができればよい。

・第１実施形態において、蛇腹部３６を省略することができる。
・第１実施形態において、支持突部３５は筒状に限定されず、中身の詰まった柱状にすることもできる。

・第１シート３０を構成する材料は、軟質のエラストマーに限定されず、第２シート４０と同様な硬質の合成樹脂材料によって構成することもできる。
・第２シート４０を構成する材料は、硬質の合成樹脂材料に限定されず、第１シート３０と同様な軟質のエラストマーなどの弾性部材によって構成することもできる。

・吸音構造体２０は、ダッシュパネル１２とカバーパネル１１との間に設けられるものに限定されず、車両におけるダッシュパネル１２以外の他の構造体と同構造体を覆うカバーパネルとの間に設けられるものとして具体化することもできる。

１０…車両
１１…カバーパネル（第１部材）
１２…ダッシュパネル（第２部材）
２０…吸音構造体
２１…ヘルムホルツ共鳴室
２２…気柱型共鳴器
３０…第１シート
３１…第１ベース部
３２…第１凹部
３２ａ…開口
３３…周壁
３４…底壁
３４ａ…貫通孔
３５，１３５…支持突部
３６…蛇腹部
３７…連結部
３８…非設置部
４０…第２シート
４１…第２ベース部
４２…第２凹部
４２ａ…開口
４３…周壁
４４…底壁
４４Ａ…中央部
４４Ｂ…周縁部
４４ａ…貫通孔
４６…収容凹部
４７…連結部

Claims

第１部材と、前記第１部材と対向して配置される第２部材との間に設けられる吸音構造体において、
第１シートと、
前記第２部材と前記第１シートとの間に設けられるとともに前記第１部材と前記第２部材との対向方向において前記第１シートと重ね合わされる第２シートと、を備えており、
前記第１シートは、前記第１部材に向かって突出するとともに前記第２シートに向かって開口する複数の有底の第１凹部と、前記第１部材に向かって突出するとともに前記第１部材を支持する支持突部と、を有しており、
前記第２シートは、前記第２部材に向かって突出するとともに前記第１シートに向かって開口する複数の有底の第２凹部を有しており、
前記第１凹部と前記第２凹部とによりヘルムホルツ共鳴室が構成されており、
前記支持突部は、前記第１凹部よりも前記第１部材に近い位置まで突出している、
吸音構造体。
前記第１シートは、弾性部材により構成されている、
請求項１に記載の吸音構造体。
前記支持突部は、互いに隣り合う前記第１凹部同士の間に設けられている、
請求項１または請求項２に記載の吸音構造体。
前記支持突部は、筒状であり、
前記支持突部の先端は、開放されており、
前記支持突部の基端は、閉塞されている、
請求項３に記載の吸音構造体。
前記支持突部は、前記第１凹部の外面に設けられている、
請求項１または請求項２に記載の吸音構造体。