JPH0643112B2 - 消音用複合製品 - Google Patents

消音用複合製品

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JPH0643112B2
JPH0643112B2 JP50091691A JP50091691A JPH0643112B2 JP H0643112 B2 JPH0643112 B2 JP H0643112B2 JP 50091691 A JP50091691 A JP 50091691A JP 50091691 A JP50091691 A JP 50091691A JP H0643112 B2 JPH0643112 B2 JP H0643112B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は好ましくは金属板又はプラスチックでできた
少なくとも１つの、振動し得る部材と防振性の消音薄板
を有する、騒音減少のための消音用複合製品及びこの複
合製品中で用いるために特に適した防振性の消音薄板に
関するものである。
このような消音用複合製品は主に、床板、正面壁、ド
ア、屋根などの車体部分から生ずる騒音レベルを低下さ
せるために、消音薄板で被覆されているような自動車構
造で見られる。騒音による悪影響は個人的な不快感、例
えば頭痛、心悸亢進や高血圧につながるので、音響発生
を低下させるための対策は特に重要である。したがって
近代の自動車工業では車両の騒音レベルをできるだけ下
げるよう努力がなされている。
振動する構造部分又は車体部分から生ずる騒音のレベル
を低下させるための周知の方法は、疑わしい構造部分又
は車体部分の強化と消音に限られ、また遮音のための付
加的な対策に限られている。したがって周知の消音用複
合製品は、主に車体部分とその上に接着剤で接着するか
溶かして接着した曲がらず剛直で損失が付随する消音薄
板とから成っていて、またその上に普通のやり方で遮音
層や、装飾層又はカーペット層が取り付けられている。
このとき用いられる剛直な消音薄板は、各専門家にはい
ろいろの商品名で知られている。例えば、ビチューメン
薄板×９９９／３−ＵＫＮである。
上記のような剛直な消音薄板は、使用上いろいろの不利
な性質を持っている。いろいろに裁断された薄板の施工
は出来上がりの曲線の中の多くの場所で制約を受け、ま
た多額の費用のかかる倫理計算が必要である。また、こ
の消音薄板は裁断や加工に際して剥離脱落し、くずがで
きやすい。このくずは、車両の仕上げの際に用いられる
浸漬浴、特に塗料浴を許容できないほどに汚し、清浄化
の措置を必要とし、これが製造コストを更に高くする。
このような剛直な消音薄板のそのほかの本質的な短所と
しては、温度に影響される材料特性がある。
したがってこの発明の課題は周知の複合製品が持つ技術
的欠陥を示さない消音用複合製品を作り出すことにあ
る。
特に、消音効果が従来の複合製品に比べて改善されてい
て、車両の仕上げの際に用いられる浸漬浴を汚すことな
く経済的に組立てることができ、また長期使用後も基本
的な疲労現象や磨耗現象がなく、すなわち消音効果が低
下せずに維持されるような消音用複合製品を作らなけれ
ばならない。
さらに再使用可能性（リサイクリング）に対する産業界
の要求も考慮しなければならない。特に、この発明によ
る複合製品は、非常に簡単に解体することができる。
この課題はこの発明により、始めに述べたような消音用
複合製品を用いれば解決され、この消音用複合製品は、
少なくとも１つの柔軟な重質薄板とそれと強固に結合し
た粘弾性架台層とから防振性消音薄板ができていて、こ
の架台層には多数の角張った構造の架台部材があり、 −消音薄板はその架台層と共に振動可能な構造部材の上
にゆるく載っていて、 −個々の架台部材は、振動可能な構造部材と柔軟な重質
薄板と共に、音響的に効果のある空洞を有する相互に連
結し合った空隙迷路を形成するように形作られ配置され
ている、 ことを特徴としている。
この発明による複合製品は、周知の消音用複合製品に比
べ著しく改善された消音作用を、特に、自動車構造にお
ける不快な周波数領域で、示すことが分かった。これに
より消音用複合製品の音響特性は、消音薄板の厚さを大
きくしたり複合製品の面積重量を大きくしたりしない
で、本質的に改善される。
この発明による複合製品の重要な利点は、自動車構造に
使用する場合の製作方法にある。この複合製品用の消音
薄板は接着剤や溶着による接着はされないので、車体が
浸漬浴に浸漬されオーブンで乾燥された後で、これを車
両内に組込むことができる。これにより消音薄板のくず
が浸漬浴を汚すことを防止できる。特に薄板は遮音構造
の中にも取入れることができ、これによって薄板の組込
みの工程が省略される。
この発明による複合製品のその他の重要な利点は、柔軟
な重質薄板を使用することにあり、これは従来からの剛
直なビチューメン薄板よりも相当に広い温度範囲で、望
ましい音響効果を示す。そのほか重質薄板は離して取付
けられるので、車体部分と重質薄板の間の温度連結が小
さくなり、これによって複合製品の有効性は極端な温度
の場合にも更に良くなる。
この発明による複合製品の有効性の改良は、柔軟な重質
薄板の材料損失係数が、剛直な材料の場合よりも小さ
く、また消音薄板を裸のまま取付けることにより、接着
剤又は溶着により接着された複合製品に比べて、この複
合製品には問題となるような剛直化が無いという点で
は、専門家にとって驚異的なことである。
音響的な消音効果の顕著な改善は、消音薄板と振動する
構造部分・車体部分の間の境界層の挙動による。この境
界層の該部摩擦が（振動エネルギーの熱への変換によ
り）、通常の接着又は溶着した複合製品の場合よりもは
るかに大きなエネルギー損失をもたらし、また消音薄板
と構造部分・車体部分が少なくとも部分的にも逆方向に
振動することができ、それによって非常に有効な消音効
果のある機械的な衝撃交換を可能とする。
損失機構の改善には、角張った構造の架台層が重要であ
る。これは、容易に形を変えることができる架台部材を
形造ることにより、これらの部材中で大きくなったひず
みによって消音薄板の材料損失に対して非常によく効
き、また、これらの架台部材の特殊な配置によって、音
響的に有効な空洞を有し相互に連結している空隙迷路を
形成し、これが振動する空気の行きと返りの摩擦損失及
び反射損失を著しく大きくする。
１つの好ましい実施態様においては、この架台部材は星
形の断面で、三角形の空洞を形成するように配置されて
いる。
またほかの実施態様では、架台部材は円形の空洞を形成
するように形造られ配置されている。
この発明による複合製品のその他の実施態様と特徴は請
求の範囲に示してある。
以下にこの発明を実施例により、図面を用いて詳細に説
明する。
図１は、この発明による複合製品の断面図である。
図２は、この発明による複合製品の架台層内の架台部材
の特殊な配置と形状例を示す図である。
第３図は、この発明による複合製品の架台層内の架台部
材の１つの好ましい配置と形状例を示す図である。
図１に示すように複合製品１には、振動可能な構造部材
２があり、これに防振性の消音薄板３が載っている。こ
こで構造部材２が金属板又はプラスチックでできている
かどうかは、この発明にとっては重要なことではない。
消音薄板３としては、車両工業で普通に使用されている
重質層材料はすべて用いることができる。この分野の専
門家にはこのような製品は多数知られている。この発明
による複合製品の１つの実証済みの実施態様では、消音
薄板としてＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンタ
ーポリマー）薄板が用いられている。この消音薄板は普
通は３〜６mmの厚さである。
この複合製品に用いられる消音薄板３は、この発明によ
り柔軟な重質薄板５と、それに強固に結合した架台層４
とからなっている。
柔軟な重質薄板とは次のような薄板を考えなければなら
ない。すなわち、室温における曲げ剛性が、弾性係数の
大きなビチューメン薄板よりもかなり小さく、特に室温
（約２３℃）の場合、単位断面積当り及び単位曲げ角度
当り静曲げ抵抗が、普通に用いられる剛直な消音薄板の
場合よりも係数が約４〜６ほど小さい。
柔軟な重質層５に強固に結合している架台層４は多数の
架台部材６で組立てられている。この架台部材６は、十
分な音響効果を直接の摩擦損失と粘弾性ひずみ損失とに
よって得るために、高い滑り摩擦係数と高い損失係数を
有する何らかの材料でできている。この架台部材６は、
重質薄板に直接接着したり担体薄板を用いて固定するか
又は刻印法によって直接重質薄板に刻み込んでもよい。
１つの実証済みの実施態様においては、厚さ６mmの柔軟
な重質薄板に、この架台部材６の刻み込まれていない部
分が残るように、そしてその厚さが１〜２mmとなるよう
に刻み込んだ。
この発明による複合製品の、ほかの実施態様において
は、重質薄板５の上に遮音層７が取付けてある。このよ
うな遮音層７は専門家にはよく知られていて、例えば質
量・ばねシステムとして働くサンドイッチ構造のものも
ある。通常はこの遮音層は約２０mmの厚さである。
遮音層７の上には、自動車産業では普通に行われている
ように、特に装飾層又はカーペット層も付いている。
特殊な適用、例えば局部的負荷容量の高い構造部分の床
張り材料（カーペット・タイル、ポリ塩化ビニールある
いはその他の床敷き）に用いる場合には、硬質発泡体あ
るいは圧縮した織物又は鉱物繊維の層で遮音層を作って
もよいし、またこれは全く無くてもよい。
このように構成した複合製品は、構造部材に垂直の振動
成分（以下では垂直成分という）も、また同時に構造部
材に平行の振動成分（以下では横方向成分という）も弱
める。構造部材２から消音薄板３へ直接伝達される垂直
成分は、薄板の内部ひずみと曲げ振動を起こし、その高
い損失率が消音のために相当に貢献する。消音薄板３は
構造部材２の上にゆるく載っているだけなので、薄板が
場合によっては部分的に構造部材２から離れ、それが、
元に戻るときには反対方向の衝突をして構造部材２を強
く消音する。
さらにそのほかの消音メカニズムは横方向の振動の場合
に現われ、これは主に曲げ振動におけるせん断ひずみに
ある。このような振動は個々のブリッジ状架台部材６を
ひずませ、それによって運動エネルギーがひずみエネル
ギーに変る。ここで、個々の架台部材６が角張った構造
であることが、それぞれの角の部分での高い粘弾性損失
を得るために重要であることが分かる。
また、かなりの消音作用は架台層４と構造部材２の間の
外部摩擦によって生じ、この摩擦は振動エネルギーを直
接に摩擦熱に変えて振動系から奪う。
この発明による複合製品は、境界層と架台層におけるエ
ネルギー分散メカニズムを非常によく助けるものであ
る。特に構造部材２と柔軟な重質薄板５との間で振動す
る空気の振動エネルギーの大部分を消失させる。そのた
めに架台部材６は特殊なやり方で形を作られ配置されて
いる。特に架台部材６は構造部材２と重質薄板５と共に
空隙迷路を形成し、これが、振動する空気が振動可能な
全表面にわたって動けるようにしている。このときに振
動する空気は特に摩擦損失及び反射損失によって音響エ
ネルギーを高度に失う。この発明については架台部材６
の特殊な形状と配置によって形成される空洞１２が重要
である。この開口した空洞は自動車構造について問題と
なる周波数の音を最もよく吸収するような寸法となって
いる。この空隙の消音作用は驚くほど高いことが証明さ
れている。
図２及び図３は実証済みの架台部材６の形状と配置を示
し、これは全体として架台層４を形成している。実証済
みの実施態様においては、音響的に効果のある空洞１２
は底面積約１なみ５cm2で高さ約１mmである。ここで、
上で詳しく説明した理由で、個々の空洞１２が互に直接
及び／又は間接的につながっていることが大切である。
この連結開口部は図２のような円形の底面を有する形態
では、内のり幅約３mmで長さ５mmである。
図３に示す架台部材の形態では、普通の温度２３℃で、
自動車構造に特徴的な床板の固有周波数約１３０Hzの場
合に、パネル振動減衰についての消音定数は、このよう
な構造になっていないビチューメン薄板でこれと比較で
きるようなものの場合よりも係数２ほど良かった。この
三角形の空洞の辺の長さは、この実施態様では約２cm
で、この星形架台部材６の個々のブリッジの幅は約５mm
である。
この発明による架台部材６のその他の寸法及び／又は形
態を、使用目的ごとに最もよく適合させるために専門家
が豊かな創造力を要しないで決めることができるという
ことは、おのずと明らかである。特に専門家にとっては
架台層４も、その架台部材６をいろいろの材料で作るこ
とができ、また特に異なった密度のものとすることもで
きるということが考えられる。また架台層４と構造部材
２の間の摩擦係数を上げるための手段も、専門家の一般
的な技術能力でできるということももちろん明らかであ
る。
この発明の対象及び専門家の通常の行為としてのそのす
べての修正は、必要な諸特徴の組合せとそれから得られ
る音響効果によって特徴づけられる。
上述の消音用複合製品は、騒音レベルが許容できないよ
うな値を示す各種の原動機付き車両にも、また同様に建
設機械、産業機会にも使用できる。
この消音用複合製品はまた建築分野においても消音床敷
きとして使用することができる。局部的な負荷能力につ
いて特別の要件がある場合には、ばね層は硬質発泡体あ
るいは圧縮した織物又は鉱物繊維の層で置き換えたりあ
るいは全く省略することもできる。これによって歩行音
の消音が良くなり、また建物の床から部分的に切離すこ
とによって隣の部屋や下にある部屋への音の伝達を少な
くするとができる。
結局は、消音用複合製品１の消音薄板３は高い面圧のた
めの有効な防振材として敷設することができる。このた
めに架台層４のビリッジ及び重質薄板５は密実の弾性体
（ゴム）で作らなければならず、また単位面積当りの負
荷能力を高めるためには、重質薄板５は、直角又は斜角
の交差結合の単層又は複層の長繊維（スチール、ケブラ
ー、ガラス、炭素繊維など）を用いて補強しなければな
らない。重質薄板の平面内で統計的な方向分布をする交
差繊維で補強をすると、同様に面積当りの負荷能力が高
くなる。図２及び図３に示すような片側又は両側開口ビ
リッジ構造を有する繊維補強の重質薄板は、厚さ方向の
圧縮ひずみと層平面図内のせん断ひずみ、すなわちブリ
ッジの圧縮を生じさせる。これに対し、曲げひずみは、
著しい曲げモーメントがある場にだけ生ずる。このよう
な繊維補強の重質薄板、もしくは片側又は両側の表面に
開口構造を有する消音層は、緻密な表面を有する同じ厚
さの層よりも、圧縮振動・せん断振動の場合にかなり改
善された消音状態となる。したがってこれは、建築分野
で固体伝達音の伝達路を遮断するための、単位面積当り
の圧力の高い有効な防振材として使用することができ
る。
このような消音層を組積壁に取付けることによって、機
械的な負荷能力と耐久圧縮強度と同時に、建築物の部分
から有効に音響的隔離を行うことができる。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】好ましくは金属板又はプラスチック製の少
    なくとも一つの振動可能な構造部材（２）と少なくとも
    １つの防振性の消音薄板（３）を有し、 −防振性の消音薄板（３）は少なくとも一つの柔軟な重
    質薄板（５）と、それと強固に結合した少なくとも１つ
    の粘弾性の架台層（４）とからなり、この架台層（４）
    には多数の角張った構造の架台部材（６）があり、 −架台層（４）を有する消音薄板（３）は、振動可能な
    構造部材（２）の上にゆるく載り、 −個々の架台部材（６）は、振動可能な構造部材（２）
    及び柔軟な重質薄板（５）と共に、音響的に有効な空洞
    （１２）を有する連結した空隙迷路を形成するように形
    造られ配置されていることを特徴とする、騒音減少のた
    めの消音用複合製品（１）。
  2. 【請求項２】振動可能な構造部材（２）は保護層又は彩
    色層（８）を具備していることを特徴とする、請求項１
    による消音用複合製品。
  3. 【請求項３】架台層（４）及び重質薄板（５）は同じ材
    料からなることを特徴とする、請求項１又は２による消
    音用複合製品。
  4. 【請求項４】防振性の消音薄板（３）は一体となるよう
    に形成されていて、特に架台層（４）が消音薄板（４）
    の中に刻み込まれていることを特徴とする、請求項３に
    よる消音用複合製品（１）。
  5. 【請求項５】消音薄板（３）は高度に密実の重質薄板で
    あって、これは特に熱可塑性樹脂、弾性プラスチック及
    び可塑剤を含有することができることを特徴とする、請
    求項４による消音用複合製品（１）。
  6. 【請求項６】複合製品（１）は更に、重質薄板（５）の
    上にある遮音性の層（７）を有することを特徴とする、
    請求項１から５のいずれか１つによる消音用複合製品
    （１）。
  7. 【請求項７】消音薄板（３）は柔軟な重質薄板（５）及
    びそれに強固に結合した粘弾性の架台層（４）とからな
    り、この架台層（４）は多数の角張った構造の架台部材
    （６）を有し、個々の架台部材（６）は振動可能な構造
    部材（２）及び柔軟な重質薄板（５）と共に、音響的に
    有効な空洞（１２）を有する連結した空隙迷路を形成し
    得るように形造られ配置されていることを特徴とする、
    請求項１による消音用複合製品のための防振性消音薄板
    （３）。
  8. 【請求項８】消音薄板は一体になるように形成されてい
    て、特に架台層（４）が消音薄板に刻み込まれているこ
    とを特徴とする、請求項７による防振性の消音薄板
    （３）。
  9. 【請求項９】架台部材（６）は、音響的に有効な空洞が
    底面積１〜５cm2、高さ０．１〜３．０mmとなるように
    形造られていることを特徴とする、請求項８による防振
    性の消音薄板（３）。
  10. 【請求項１０】消音薄板（３）は高度に密実な重質薄板
    であって、これは特に熱可塑性樹脂、弾性プラスチック
    及び可塑剤を含有していることを特徴とする、請求項９
    による防振性の消音薄板（３）。
  11. 【請求項１１】消音薄板（３）が繊維補強された重質薄
    板であることを特徴とする、請求項１による防振性の消
    音薄板（３）。
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