JPS63199182A - 車両用ダツシユパネルの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車などにおけるエンジン室と運転室を仕
切るとともに運転室の騒音低減に有効な車両用ダッシュ
パネルの構造に関する。

〔従来の技術〕

部動車などエンジンを搭載した車両にあっては、一般に
エンジン室と運転室の間をダッシュパネルで仕切るとと
もに、該ダッシュパネルを防音防振構造にすることによ
り運転室の騒音低減が図られている。

第１図は乗用車のダッシュパネルの配置を示す図であり
、車体前部に設けられたエンジン室１と運転室２とはダ
ッシュパネル３で仕切られている。

この乗用車の場合は運転室は客室を兼ねており、このダ
ッシュパネルを防音構造にすることにより室内騒音の低
減化が図られている。

この種のダッシュパネルは、一般に、第２図に示すごと
く、車体パネル４と表面遮音材としての拘束層（質量層
）５との間に吸音材から成る弾性層（中間ｉｉ）　　６
を挟み込んだサンドインチ構造になっている。なお、第
２図中の右側（拘束層５の側）が運転室になっている。

前記車体パネル４は、単なる板材（鋼板など）の場合も
あるが、これ自体にも吸音性および遮音性を持たせるた
め、鋼板等の板材７にアスファルト制振シート８を融着
したり、第２図に示すごと（アスファルト制振シート８
の上にさらに鋼板などの拘束層９を融着するなどして構
成される。

前記表面遮音材５としては例えばｐｖｃ　ｃポリビニー
ルクロライド）シート等の遮音材が使用され、前記中間
層６としては従来構造のものでは粗毛フェルトなどの吸
音材が使用される。前記表面遮音材５は所望の重量を有
する拘束層を形成し、前記中間層はバネ性を有する弾性
層を形成している。

以上のように車体パネル４の室内側に吸音材６および遮
音材５の各層を設けてサンドインチ構造を形成すること
により、エンジン室１　（第１図）などから透過してく
る音（空気伝播音など）および車体パネル４の振動によ
る音（固体音など）の低減化が図られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記弾性層６としてフェルトを用いる従
来の車両用ダッシュパネルにあっては、車両走行時特に
加速減速走行時のこもり音等で問題となる５　００　ｌ
ｌｚ以下の中低周波数域の室内騒音を充分に低減するこ
とが困難であった。

すなわち、第２Ｉｙ！Ｊの弾性層６として粗毛フェルト
を使用する従来構造によって５００１１ｚ以下の中低周
波数域の遮音性能を向上させるためには、車体パネル４
、吸音材の弾性層（中間層）６および遮音材の質量層（
拘束層）５などの各部材の厚さおよび比重を増加させる
方向で対処させねばならず、これでは特に車体パネル４
および拘束層５など比重が大きい部材については、車体
重量が大幅に増加して生産コストの上昇および燃料消費
率の悪化を招くという問題があり、さらに、特に吸音材
６については、重量増加よりは体積増加による有効室内
スペースの減少を招くという問題があり、遮音対策の実
現が困難であった。

このような問題のため、第２図の弾性Ｎ６としてフェル
トを用いる従来のダッシュパネル構造では、５００１（
ｚ以下の中低周波数域の騒音に対する十分な防音効果を
事実上期待することができながった。

また、従来のダ・７シユパネルにあっては弾性層６とし
て粗毛フェルトを用いたが、この粗毛フェルトには、ゴ
ミやホコリ等が生じやすく作業性および作業環墳がわる
く、水分に弱く、しかも寸法安定性がわるく経時変化が
大きいという問題があった。

そこで、最近、一部では、粗毛フェルトの代わりにアス
ファルトウレタンフオームやモールドウレタンフオーム
などのウレタンフオーム類が使用されている。

しかし、ウレタンフオーム類は防音性能の点で粗毛フェ
ルＩ・より劣っている。そこで、ウレタンフオームと粗
毛フェルトの混成材料を使用することも検討されている
が、これでも充分な吸音効果を得るまでには至らなかっ
た。

以上述べたごとく、従来の車両用ダッシュパネルの構造
では、未だ、走行時の室内騒音のうちこもり音等で特に
問題となる中低周波数（５００Ｈｚ以下）の防音性能が
不十分であり、しかも、防音性能、コストおよび重量な
ど総合的な面で、弾性層（中間層）６に粗毛フェルトを
用いた従来品より優れたものが得られなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決でき、Ｍ量
や体積をほとんど変えることな（、車両走行時の中低周
波数域の遮音性能を大幅に向上させうる車両用ダッシュ
パネルの構造を提供することである。

〔発明の構成〕

本発明は、特にエンジン室と運転室を仕切る車両用ダッ
シュパネルにおける防音メカニズムの試験研究を通じ、
従来の粗毛フェルトに代わる一層高性能な防音構造を追
求した結果完成されたものである。

すなわち、本発明は、エンジン室と運転室を仕切る車両
用ダッシュパネルにおいて、車体パネルに、軟質ウレタ
ンフオームの細片にバインダーを混入し圧縮固化して成
るウレタンフォームチ・ノブ固め材の弾性層と面重量Ｑ
、３ｋｇ／ｍ以上の拘束層とを有する複合積層体を、前
記弾性層を運転室側より接触せしめて添設する構成によ
り、上記目的を達成するものである。

上記構成において、前記弾性層の動的弾性率を、温度２
０℃のもとて１次共振点より算出した値が、５×１０〜
２　Ｘ　１０　Ｎ　／　ｍの範囲内になるよう選定すれ
ば、固有の周波数域での共鳴透過による遮音機能の低下
をなくし、一層確実に防音性能の向上を図ることができ
る。

さらに具体的には、前記動的弾性率は、２０℃において
、１００龍×１００■１、厚さ２０自ｌの弾性体サンプ
ルに同サイズで厚さ２〜８鳳園の塩ビシート（密度１．
７ｇ／ｃｄ）を接着し、この積層構造物を、弾性体サン
プル側を加振機により一定加速度（０，１〜０．８　ｇ
）で１０〜３　ｋｌｌｚの範囲で掃引加振し、このとき
現れる１次の共振点（周波数）より算出した値である。

また、前記ウレタンフオームチップ固め材（チップウレ
タン）は、軟質ウレタンフオームの細片にウレタンプレ
ポリマーを主剤とするバインダーを混合し、圧縮して反
応硬化させながら成形するものである。したがって、こ
のチップウレタンを用いれば、圧縮率を自由に調整でき
、しかもウレタンフオーム類に比べて高比重に成形する
ことができ、さらに、ウレタンフオームの細片がバイン
ダーにて部分的接着により結合しているため、これらの
界面でスベリやズレ等によるエネルギー吸収が有効に作
用し、撮動等に対して大きな↑ｎｎ時特性示すという特
徴を有している。

ここで、車両用ダッシュパネルにおける防音メカニズム
について検討してみる。

まず、入力としてはエンジンからの空気伝播音（透過音
）と車体パネルの振動による放射音（固体音）がある。

なお、中低周波数領域では一般に固体音の寄与の方が大
きいが、厳密には、透過音と固体音との割合いは車両の
種類や型式、走行条件あるいは路面状態などによってそ
れぞれ異なってくる。

これらの入力に対して、単体板状の車体パネルやアスフ
ァルト割振材等の割振材を接合した車体パネルのみでは
遮音性が不充分である。このため、さらに遮音効果を向
上させる目的で第２図のようなサンドインチ構造、すな
わち車体パネル４と拘束層５の二重壁の間に吸音材の弾
性層６を挿入する構造が採用されている。

このようなサンドインチ構造において、前記弾性層６と
して粗毛フェルトやウレタンフオーム類を使用するダッ
シュパネル構造では、特に中高周波数領域での遮音効果
にすぐれているが、その反面、共鳴透過と呼ばれる現象
が生じて低周波数域での遮音性が著しく低下する場合が
ある。この現象は、サンドインチしている板と中間の弾
性体がバネ・質量系で共振を起こし、固有の周波数域に
おいて効果的な音の透過が起こり、遮音性が著しく低下
してしまうことに起因している。

また、上記現象は、ダッシュパネルの防音構造にとって
重要な問題を含んでいる。

すなわち、実際の車両走行時（特に加速、減速時）の中
低周波数のこもり音は、快適な室内空間を実現するうえ
でこれを防止することが必要であるが、前記共鳴透過の
現象はこのこもり音発生原因の、１つであり、この現象
をなくすことが要請される。

前記共鳴透過の現象すなわち車体パネル４と中間弾性層
６と遮音拘束層５が連成する共振現象を制御するために
は、前述したような従来提案の対策方法では、車体パネ
ル４および拘束層５の重量増加が避けられず、実用設計
上の困難があった。

もう１つの対策として、吸音材の弾性層６の動的弾性率
を制御する方法が考えられる。すなわち、前記共振現象
は簡単なモデルに置き換えればバネと質量と考えられ、
したがって両者の組合わせで制御することが可能である
。

このバネ成分の制御が中間層６の動的バネ成分（動的弾
性率）の制御に対応することになる。

ここで現在使用されているフェルトおよびウレタンフオ
ームの動的弾性率を調べてみると第３図のように表すこ
とができる。つまり、フェルトまたはウレタンフオーム
を中間層（弾性層）に用いた場合に顕著に現れる共鳴透
過による遮音性能の低下を防ぐためには、両者の中間の
動的弾性率を有する材料がより適切であることが判明し
た。

すなわち、車両用ダッシュパネルの防音材としては、動
的弾性率がフェルトより高くウレタンフオームより低い
特性を有し、かつ防音防振性能の面からより大きな損失
特性（振動に対するエネルギー吸収の大きい特性）を有
する材料が望まれることになる。

本発明者らは、鋭意研究した結果、フェルトあるいはウ
レタンフオームでは調整が難しい前記範囲の動的弾性率
（５×１０：′〜２　ｘ　１０５Ｎ／ｒｒｒ＞　　（１
００１１ｚ、２０℃）を有し、しかも動的弾性率の値を
容易に調整しうる吸音材（弾性層）として、軟質ウレタ
ンの細片にバインダーを混入し圧縮固化して成るウレタ
ンフオームのチップ固め品、すなわち前述のチップウレ
タンが適切であることを確認し、本発明を完成したので
ある。

次に、本発明につき、実施例を挙げながら具体的に説明
する。

第４図は防音材の防音性能を計測する試験装置を示す。

第４図において、１１は遮音性能が十分な材料で作られ
た防音箱であり、内側は吸音材１３で吸音処理されてい
る。

この防音箱にベース板１６が周辺固定で取付けてあり、
これはダッシュパネルの車体パネル４を想定したもので
ある。

以下の各実施例では、このベース板１６として、厚さ０
．８鰭の鋼板７と厚さ０．４■■の鋼板９との間に厚さ
４ｍ＠のアスファルト制振シート８を挟み込み、これら
を熱融着させた構造のパネルを使用した。

第４図中、１４はベース板１６を音響加振するためのス
ピーカであり、１５はベース板１６を機械加振するため
の加振機である。

前記ベース板１６の外側（車両の室内側）には防音材の
サンプル１７が添設（単に接触させて重ね合わせたり、
接着や粘着等で一体的に接合させる場合を含む）されて
いる。

この防音材１７は第２図中の弾性層６および拘束ＩＷ５
から成る防音構造体に対応する。

前記スピーカ１４は透過音による騒音を評価するための
ものであり、エンジン音による透過音を想定している。

前記加振機１５は振動による固体音を評価するためのも
のであり、車体振動による放射音を想定している。

車両用ダッシュパネルの防音材１７としては、これらス
ピーカ１４の透過音および加振機１５の固体音のいずれ
をも効果的に低減させる機能が要求される。

第４図中、１８はマイクロフォンであり、前記透過音お
よび固体音の音圧レベルを測定するものである。

したがって、マイクロフォン１８にて計測される音圧レ
ベルが低いほど防音材１７の防音（吸音、遮音）性能が
高いことを示す。

以下の各実施例では、第２図と同じ構造の防音ダッシュ
パネルを試料として用いた。

すなわち、各実施例のダッシュパネルの試料においては
、車体パネル４としてボディパネル鋼板７とアスファル
ト割振材シート８と拘束鋼板９とを熱融着で接合したも
のを使用し、該車体パネルの片側（車両の室側）に添設
される防音材としてチップウレタン、フェルト、グラス
ウールあるいはポリウレタンフォーム等の吸音材から成
る弾性層６と高比重のＰＶＣシートまたはカーペット等
から成る遮音材の拘束層５から成る防音構造を採用した
。

以下の各実施例では、第２図の構造のダッシュパネル試
料について防音性能を計測し、弾性Ｊｉｉ（吸音材）６
としてチップウレタンを用いる本発明の実施例と、弾性
層６としてフェルトやウレタンフオーム等チップウレタ
ン以外の材料を用いる比較例（従来例）とについて試験
を行った。

なお、弾性層６としてチップウレタンを用いるダッシュ
パネル構造では、該チップウレタンの厚さは略５〜４０
龍の範囲に設定しうるが、あまり厚くすると重量増加を
招くので８〜３２能程度が適切である。

また、チップウレタンの比重は圧縮率やバインダーの量
などで自由にコントロールできるが、本発明の実施例で
は例えば０．０６〜１．０の範囲にて実施された。

〔実施例Ｉ〕

本実施例では、第４図の装置で次のような仕様のダッシ
ュパネル試料について防音性能を実測した。

比較例１　　弾性層フェルト厚さＩ５龍拘束層ｐｖｃシ
ート厚さ２削 比較例２　　弾性層ウレタンフオーム厚さ１５龍拘束１
ｉｐｖｃシート厚さ２ｓｍ 実施例１　　弾性層チップウレタン厚さ１５關拘束層ｐ
ｖｃシート厚さ２鳳ｌ 計測結果を第５図および第６図に示す。

第５図はスピーカ（音響加振）による透過音の音圧レベ
ルを示し、第６図は加振機（機械加振）による固体音の
音圧レベルを示し、音圧レベルが低いほど防音性能にす
ぐれていることを示す。

第５図および第６図より、ウレタンフオームでは、フェ
ルトに比べ、車両走行騒音に重要な中低周波数域（５０
０Ｈｚ以下）で悪化が見られる。ところが、チップウレ
タン（本発明品）の場合は、フェルトに比べ、全体的に
音圧レベルが低く防音性能にすぐれていることが判る。

ここで、フェルトおよびウレタンフオームの計測結果の
差は、主に動的弾性率と構造の違いに基づくものと考え
られる。

すなわち、構造の違いは、フェルトが単繊維等の圧縮し
た集合体であり、ウレタンフオームはフェルトに比べれ
ばはるかに均一な構造（セルの集合）を持っており、そ
のため、振動伝達率はフェルトの方が単繊維間のズレや
スベリが生しるため小さい。すなわち、制振性能はウレ
タンフオームに比ベフェルトの方が勝っている。

また、動的弾性率の違いは、第３図のグラフかられかる
ように、ウレタンフオームはフェルトより１桁以上高い
値を示す。

ここで、動的弾性率の計測方法は以下のとおりであり、
まず、サンプル弾性層（フェルト、ウレタンフオーム、
チップウレタン等）を１００ｍｍｘ１００龍で厚さ１０
〜４０１■に切り出し、同サイズで厚さ２〜８鶴の塩ビ
シート　（ＰＶＣシート）を接着する。この積層体を弾
性層側から加振機により一定速度０．１〜０．８ｇを加
え、１０〜３ｋＨｚの周波数で掃引加振する。

このとき、ＰＶＣシート上の応答と加振機による入力と
の間の伝達関数を計測すると、弾性ＦＷ（バネ）とＰＶ
Ｃシート（質量）とによる１次の共振が現れるので、こ
の共振周波数より、ｌ自由度系のモデルを仮定し、次の
式によって動的弾性率を算出した。

ｆ　　＝１／２π×もツマ ここで　ｆ：共振周波数 に：動バネ定数 Ｍ：マスの質量 然してウレタンフオームでは、そのバネ成分が高（拘束
ＰｖＣシートの質量成分と連成したときの振動に対する
エネルギー吸収が小さい（損失が小さい）こと、および
そのため拘束ＰｖＣシートと連成して起こる共鳴透過現
象も顕著に現われてしまうため、第５図および第６図の
ように防音性能が低い。

これに対し、本発明によるチップウレタンの場合は、構
造的にはフェルトに近く、フェルトが単繊維等の圧縮固
化品であるのに対し、ウレタンフオームの細片（チップ
）の圧縮固化品であり、損失が大きい構造になっている
。

一方、チップウレタンの動的弾性率は第３図のようにウ
レタンフオームとフェルトとの中間に位置しており、こ
のため、より効果的な防音性能を示すものと考えられる
。すなわち、ウレタンフオームとフェルトでは調整が難
しい中間範囲の動的弾性率を実現することにより、安定
した高い防音性能を発揮するものと考えられる。

〔実施例■〕

本実施例では弾性層（中間層）６の厚さを３０鶴とした
。

車両用ダッシュパネルでは各部の厚さや種類を変えて防
音性能の向上を図る場合が多く、その場合弾性層６の厚
さは１０ｍｍ〜３０龍の範囲に設定されることが多い。

したがって、本実施例では、第２図の構造において次の
ような仕様のダッシュパネル試料につき、第４図の装置
を用いて防音性能を実測した。

比較例３　　弾性層フェルト厚さ３０諷−拘束層ｐｖｃ
シート厚さ２關 実施例２　　弾性層チップウレタン厚さ３０５ｍ拘束層
ｐｖｃシート厚さ２龍 第７図はスピーカ１４による音響通過音の音圧レベルを
示し、第８図は加振機１５による固体音の音圧レベルを
示す。

第７図および第８図から、弾性層６が厚い（３０■−）
場合にも、本発明のチップウレタン層はフェルト層に比
べ非常に防音性能にすぐれていることが確認され、前述
の実施例Ｉでの考察の妥当性も確認された。

〔実施例■〕

本実施例では、ある車種の乗用自動車について、テスト
コース直線路を実車走行し、その時の車室内運転席耳元
台を計測した。

本実施例で試料に供されたダッシュパネルは、第２図の
構造において次のような弾性層６および拘束層５を備え
たものであった。

比較例４　弾性層フェルト厚さｌＯ〜３Ｑｖｍ拘束層ｐ
ｖｃシート厚さ’１．３　ｍｍ実施例３　弾性層チップ
ウレタン厚さ１０〜３０鰭拘束層ｐｖｃシート厚さ２．
３關 これら比較例４および実施例３は、弾性層（中間層）の
材質が相違するだけで、その他は全て共通にした。

また、計測に際しては、車両の差がでないように、１台
の車両についてまず比較例４の計測を行い、続いてダッ
シュパネル内の弾性層を直ちに交換し同条件で同じ計測
を行った。

さらに、再現性確認のため、再び比較例４に戻して同じ
計測を行った。

走行条件としては、誤差が小さくしかも１度に全エンジ
ン回転数（全速度）の車内騒音が得られる方法であるア
クセル全開加速走行を採用した。

この走行方法は、エンジン回転数１００　Ｏｒ　ｐｍに
設定した後アクセル全開（１気に踏み込んで加速するこ
と）にする方法であった。

騒音（音圧レベル）計測は、運転者の耳元にマイクを取
付け、車内音圧レベルを計測記録した。

これと同時にエンジンパルスも録音しておき、計測終了
後データ分析を行うことにより、エンジン回転数（１０
００〜６０００ｒｐｍ）に対する車内騒音の音圧レベル
のオーバーオール値（全周波数領域の合計音圧レベル）
を求めた。

第９図は上記実車走行テストにおける計測結果を示す。

第９図から明らかなごとく、本発明によるチップウレタ
ン使用のダッシュパネル（実施例３）では、従来構造の
比較例４に比べ、実用エンジン回転数（１０００〜６０
００ｒｐｍ）の範囲で非常に顕著な車内騒音低減効果を
得ることができた。

以上説明した実施例によれば、車体パネル４に吸音材の
弾性層６および遮音材の拘束層５を添設する車両用ダッ
シュパネルにおいて、弾性層として、従来のフェルトに
代えて、動的弾性率が５×１０３〜２Ｘ１ＯＮ／ｍの軟
質ウレタンの細片にバインダーを混入し圧縮固化して成
るチップウレタンを使用するので、エンジン室から運転
室へ伝播される透過音および固体音に対する防音性能を
大幅に向上させることができ、実車走行時の室内騒音を
大幅に低減することができた。

また、弾性層を形成する吸音材として用いるチップウレ
タンは、従来のフェルトに比べ、作業性および耐久性に
すぐれ、かつ水分による劣化が少ないので、これらの点
でもダッシュパネルの改良を図ることができた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、エン
ジン室と運転室を仕切る車両用ダッシュパネルにおいて
、車体パネルに、軟質ウレタンフオームの細片にバイン
ダーを混入し圧縮固化して成るウレタンフオームチップ
固め材の弾性層と面重ｉ１０．８ｋｇ／ｒｒｆ以上の拘
束層とを有する複合積層体を、前記弾性層を運転室側よ
り接触せしめて添設したので、重量や体積をほとんど変
えることなく、車両走行時の中低周波数域の遮音性を大
幅に向上させることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両用ダッシュパネルの構造の使
用状態を例示する説明図、第２図は第１図中のダッシュ
パネルの構造を示す部分断面図、第３図は各種の弾性層
用材料の動的弾性率の値を例示するグラフ、第４図はダ
ッシュパネルの防音性能を計測する試験装置の縦断面図
、第５図は厚さ１５鶴の弾性層の音響加振時の音圧レベ
ルのグラフ、第６図は厚さ１５ｍｍの弾性層の機械加振
時の音圧レベルのグラフ、第７図は厚さ３０龍の弾性層
の音響加振時の音圧レベルのグラフ、第８図は厚さ３０
關の弾性層の機械加振時の音圧レベルのグラフ、第９図
は本発明によるダッシュパネルの実車走行テストによる
音圧レベルのグラフである。 １−−−−−エンジン室、２−一−−・−−−−一運転
室（室内）、３−−−−−−−−−−ダッシュパネル、
４−・−一一一一車体パネル、５−・−・・・−拘束層
、６−・−・−弾性層（中間の吸音層）。 代理人　弁理士　　大　音　康　毅 第１図 第２図 第３図 北＊　（Ｋ９／ｒｎ３） 第４図 ８狗 〃 第５図 ！”！７７ａ壌 市ｒｃＭ坂仁（Ｈｚ） 第６図 本シし本題力ｏ１及 ドヒ＋ｃ　７！１＄　＊　（Ｈｚ） 第７図 中層ｃ　＠　Ｊ　数（Ｈｚ） 第８図 中ＳＣｍ蔓交款（Ｈｚ） エ〉ヅ”ンｒｉＪ９Ｋｇ匁（ｘｆｏ３ｒｐｍ）９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン室と運転室を仕切る車両用ダッシュパネ
   ルにおいて、車体パネルに、軟質ウレタンの細片をバイ
   ンダーを混入し圧縮固化して成るウレタンフォームチッ
   プ固め材の弾性層と面重量０．８ｋｇ／ｍ＾２以上の拘
   束層とを有する複合積層体を、前記弾性層を運転室側よ
   り接触せしめて添設することを特徴とする車両用ダッシ
   ュパネルの構造。
2. （２）前記弾性層の動的弾性率が、温度２０℃のもとで
   １次共振点より求めた値で、５×１０＾３〜２×１０＾
   ５Ｎ／ｍ＾２の範囲内であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の車両用ダッシュパネルの構造。