JPH09212174A - 騒音低減方法および振動モードの低減方法ならびに広帯域遮音板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 合成樹脂製の各種部材が騒音発生源となるよ
うな場合、その広帯域に亙る高周波振動を簡単な構造で
抑制し得ない。 【解決手段】 ヤング率と質量密度とが相対的に小さな
ベース材料２の振動モードパターンの種類を計測するス
テップと、このベース材料２にヤング率と質量密度とが
相対的に大きな補助材料３を接合した場合の振動モード
パターンの種類を計測するステップと、ベース材料２に
補助材料３を接合した場合の振動モードパターンの種類
が低減するようにベース材料２に対する補助材料３の環
境条件を設定するステップとを具え、騒音発生源の振動
モードパターンの種類を減少することによって、騒音発
生源から発生する騒音を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、騒音低減方法およ
び振動モードの低減方法ならびに広帯域遮音板に関し、
特に合成樹脂材料の共振に伴う可聴帯域での高周波振動
を低減させる場合に好適である。

【０００２】

【従来の技術】部品の軽量化を目的として、あるいは大
量に製造される複雑な形状の部品の製造単価を下げるた
め、耐熱性が要求されないような機械部品などに関して
は、高価なアルミニウムに代えて合成樹脂を採用するこ
とが多くなってきている。例えば、内燃機関の吸気マニ
ホールドは、屈曲した配管を集合させたものであり、こ
れを樹脂化することによって部品の軽量化および製造コ
ストの低減が可能である。

【０００３】ところで、上述した吸気マニホールドを樹
脂化した場合、この吸気マニホールド内を流れる空気の
脈動によって当該吸気マニホールドが共振し、二次的な
透過騒音を発生してしまうことが判明した。この透過騒
音は、樹脂化による吸気マニホールドの剛性低下に基づ
いて増加するものであり、可聴周波数帯域（２０Hz〜２
０kHz ）を含む広範囲な周波数成分を有していることか
ら、乗員にとって耳障りなものであって、極めて不快と
なる。

【０００４】かかる透過騒音を防止するため、従来で
は、吸気マニホールドの周囲を減衰特性の高いダンピン
グ材料、例えば合成ゴム等で被覆したり、遮音板などを
車両に組み付けることが実際に行われている。

【０００５】なお、上述した透過騒音は、比較的広帯域
の高周波成分の共振現象であるため、単に共振点を移動
させる機能しかないダイナミックダンパを用いても、基
本的にこの透過騒音を軽減させることはできない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】鋼などの一般的な金属
と比較してヤング率が相対的に小さな合成樹脂は、これ
が騒音発生源となった場合に、広帯域に亙る高周波振動
成分を含んでいるため、一般的なダイナミックダンパな
どを使用しても騒音を有効に抑制することができない。

【０００７】このため、合成樹脂の表面全体に合成ゴム
などの減衰特性の良好なダンピング材料を貼り合わせた
りすることなどが行われているが、このような方法で
は、軽量化およびコスト低減を目的として合成樹脂を使
用したことによる利点が損なわれてしまう。

【０００８】このようなことから、合成樹脂製の各種部
材が騒音発生源となるような場合、その広帯域に亙る高
周波振動を簡単な構造で抑制し得ることが望まれてい
る。

【０００９】

【発明の目的】本発明の目的は、合成樹脂を使用した各
種構造体の共振に伴う騒音を緩和し得る騒音低減方法を
提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、合成樹脂を使用した
各種構造体の共振に伴う騒音を緩和し得る振動モードの
低減方法を提供することにある。

【００１１】本発明のさらに別な目的は、合成樹脂をベ
ースとする広帯域の遮音板を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の形態は、
騒音発生源の振動モードパターンの種類を減少すること
によって、前記騒音発生源から発生する騒音を低減させ
るようにしたことを特徴とする騒音低減方法にある。

【００１３】また、本発明の第二の形態は、ヤング率と
質量密度とが相対的に小さなベース材料の振動モードパ
ターンの種類を計測するステップと、このベース材料に
ヤング率と質量密度とが相対的に大きな補助材料を接合
した場合の振動モードパターンの種類を計測するステッ
プと、前記ベース材料に前記補助材料を接合した場合の
振動モードパターンの種類が低減するように前記ベース
材料に対する前記補助材料の環境条件を設定するステッ
プとを具えたことを特徴とする振動モードの低減方法に
ある。

【００１４】一方、本発明による第三の形態は、ヤング
率と質量密度とが相対的に小さなベース材料と、このベ
ース材料よりもヤング率と質量密度とが相対的に大きく
かつ当該ベース材料の振動モードパターンの種類が低減
するように該ベース材料に接合される補助材料とを具え
たことを特徴とする広帯域遮音板にある。

【００１５】本発明によると、騒音発生源の振動モード
パターンの種類を減少することにより、この振動モード
パターンに対する高次の共振が少なくなり、騒音発生源
の騒音が低減される。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明による騒音低減方法は、振
動モードパターンに対する高次の共振が少なくなるの
で、少なくとも２kHz から６kHz の可聴帯域に亙る高周
波振動の騒音に対して有効である。

【００１７】また、本発明の振動モードの低減方法にお
いて、環境条件はベース材料に対する補助材料の相対位
置や寸法形状であることが好ましく、振動モードパター
ンの種類が減少するような補助材料の相対位置や寸法形
状を探し出せば良い。

【００１８】この振動モードの低減方法ならびに本発明
の広帯域遮音板において、ベース材料が合成樹脂であっ
て、補助材料が鋼であることが製造コストなどの点で有
効である。

【００１９】

【実施例】本発明方法を実現し得る広帯域遮音板の一実
施例について、図１〜図１０を参照しながら詳細に説明
する。

【００２０】本実施例における広帯域遮音板の外観を表
す図１に示すように、この広帯域遮音板１は、ベース材
料２として表１に示す如き物理的性質を有する合成樹脂
（例えば、ナイロン６６）を使用し、さらに補助材料３
として表１に示す如き物理的性質を有する鉄基合金（例
えば、可鍛鋳鉄）を使用している。

【００２１】

【表１】

【００２２】本実施例における広帯域遮音板１、つまり
ベース材料２は、矩形の板状をなし、同様に補助材料３
も矩形の板状に設定しており、この補助材料３はベース
材料２に対して一体的に埋設した状態となっている。上
述した鉄基合金としては、可鍛鋳鉄以外に比較的安価な
鋳鋼や炭素鋼などを採用することができる。

【００２３】そして、上述した補助材料３を使用しない
状態におけるベース材料２のみの振動モードパターンの
種類に対し、補助材料３を使用した状態における本実施
例の広帯域遮音板１の振動モードパターンの種類が少な
くなるような補助材料３の環境条件、つまりベース材料
２に対する補助材料３の相対位置や寸法形状を、市販の
汎用有限要素法解析ソフト、例えばＭＡＲＣ社製のＭＡ
ＲＣを用い、インバースパワースイープ法（Inverse Po
wer Sweep Method）による固有値解析を行って求める。

【００２４】ここで、補助材料３を使用しない状態にお
けるベース材料２のみの振動モードパターンのいくつか
を図２〜図５に模式的に例示する。本実施例におけるベ
ース材料２は、長さが３４０mm、高さが１２５mm、厚さ
が３mmであり、その全周を固定把持して使用するもので
ある。図２は４９９Hzの振動周波数に対応するものであ
り、図３は７０２Hzの振動周波数に対応するものであ
り、図４は１３５１Hzの振動周波数に対応するものであ
り、図５は２２９６Hzの振動周波数に対応するものであ
り、全部で３７種類の振動モードパターンが存在するこ
とが判った。

【００２５】次に、振動モードパターンの種類が少なく
なるように、補助材料３を使用した状態におけるこの補
助材料３の環境条件、つまりベース材料２に対する補助
材料３の相対位置や寸法形状を上述した固有値解析によ
り求めた結果、図１のａ, ｂ, ｘ, ｙがそれぞれ１１
５. ６mm、４３. ７５mm、１０８. ８mm、４３. ７５mm
という環境条件が得られた。この場合、補助材料３の厚
みは３mmに設定してあり、この補助材料３を埋設した部
分の広帯域遮音板１の厚みは４mmに設定した。

【００２６】このような広帯域遮音板１の振動モードパ
ターンのいくつかを図６〜図９に模式的に例示する。図
６は５１６Hzの振動周波数に対応するものであり、図７
は１５５３Hzの振動周波数に対応するものであり、図８
は１７９６Hzの振動周波数に対応するものであり、図９
は１９１６Hzの振動周波数に対応するものであり、全部
で１４種類の振動モードパターンが存在するが、振動周
波数が２kHz から６kHz までの範囲では振動モードパタ
ーンが３種類しか存在しないことが判った。これに対
し、先のベース材料２のみの場合には、２kHz から６kH
z までの振動周波数の範囲では、２３種類の振動モード
パターンが存在していた。

【００２７】ベース材料２のみを使用した場合および本
実施例による広帯域遮音板１における振動周波数と騒音
レベルとの関係を図１０に示す。図１０の縦軸の各目盛
の間隔は１dBに相当するものであり、本実施例における
広帯域遮音板１がベース材料２のみ使用した場合より
も、２kHz から６kHz の振動周波数領域に亙って９〜１
２dBも騒音レベルを低減させることが可能であることが
判明した。

【００２８】このように、振動モードパターンの数を低
減させることにより、可聴領域での高周波振動を広帯域
に亙って有効に抑制することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によると、騒音発生源の振動モー
ドパターンの種類を減少することによって、騒音発生源
から発生する広帯域の高周波振動に基づく騒音を有効に
低減させることができる。

【００３０】また、ヤング率と質量密度とが相互に異な
るベース材料と補助材料とを接合し、ベース材料に対す
る補助材料の相対位置や寸法形状を適当に設定すること
によって、振動モードパターンの種類を低減させたの
で、簡単な構造にも拘らず騒音発生源から発生する広帯
域の高周波振動に基づく騒音を有効に低減させることが
できる。

【００３１】さらに、合成樹脂製のベース材料に対して
鉄基合金製の補助材料を接合することにより、広帯域の
高周波振動に基づく騒音を有効に低減させることが可能
な広帯域遮音板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による広帯域遮音板の外観を表す平面図
である。

【図２】図３〜図５と共に補助部材を使用しない場合の
振動モードパターンの一例を表す概念図である。

【図３】図２, 図４, 図５と共に補助部材を使用しない
場合の振動モードパターンの一例を表す概念図である。

【図４】図２, 図３, 図５と共に補助部材を使用しない
場合の振動モードパターンの一例を表す概念図である。

【図５】図２〜図４と共に補助部材を使用しない場合の
振動モードパターンの一例を表す概念図である。

【図６】図７〜図９と共に補助部材を使用した場合の振
動モードパターンの一例を表す概念図である。

【図７】図６, 図８, 図９と共に補助部材を使用した場
合の振動モードパターンの一例を表す概念図である。

【図８】図６, 図７, 図９と共に補助部材を使用した場
合の振動モードパターンの一例を表す概念図である。

【図９】図６〜図８と共に補助部材を使用した場合の振
動モードパターンの一例を表す概念図である。

【図１０】振動周波数と騒音レベルとの関係を表すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 広帯域遮音板 ２ ベース材料 ３ 補助材料

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 騒音発生源の振動モードパターンの種類
   を減少することによって、前記騒音発生源から発生する
   騒音を低減させるようにしたことを特徴とする騒音低減
   方法。
2. 【請求項２】 前記騒音は、少なくとも２kHz から６kH
   z の可聴帯域に亙る高周波振動であることを特徴とする
   請求項１に記載の騒音低減方法。
3. 【請求項３】 ヤング率と質量密度とが相対的に小さな
   ベース材料の振動モードパターンの種類を計測するステ
   ップと、 このベース材料にヤング率と質量密度とが相対的に大き
   な補助材料を接合した場合の振動モードパターンの種類
   を計測するステップと、 前記ベース材料に前記補助材料を接合した場合の振動モ
   ードパターンの種類が低減するように前記ベース材料に
   対する前記補助材料の環境条件を設定するステップとを
   具えたことを特徴とする振動モードの低減方法。
4. 【請求項４】 前記環境条件は、前記ベース材料に対す
   る前記補助材料の相対位置であることを特徴とする請求
   項３に記載の振動モードの低減方法。
5. 【請求項５】 前記環境条件は、前記ベース材料に対す
   る前記補助材料の寸法形状であることを特徴とする請求
   項３または請求項４に記載の振動モードの低減方法。
6. 【請求項６】 前記ベース材料は、合成樹脂であること
   を特徴とする請求項３から請求項５の何れかに記載の振
   動モードの低減方法。
7. 【請求項７】 前記補助材料は、鉄基合金であることを
   特徴とする請求項３から請求項６の何れかに記載の振動
   モードの低減方法。
8. 【請求項８】 ヤング率と質量密度とが相対的に小さな
   ベース材料と、 このベース材料よりもヤング率と質量密度とが相対的に
   大きくかつ当該ベース材料の振動モードパターンの種類
   が低減するように該ベース材料に接合される補助材料と
   を具えたことを特徴とする広帯域遮音板。
9. 【請求項９】 前記ベース材料は、合成樹脂であること
   を特徴とする請求項８に記載の広帯域遮音板。
10. 【請求項１０】 前記補助材料は、鉄基合金であること
    を特徴とする請求項８または請求項９に記載の広帯域遮
    音板。