JPWO2015146428A1 - 自動車用サイレンサー - Google Patents
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Abstract
Description
特開平11-139194号公報には、フロアカーペット取付け床面並びにセンタートンネルの上面及び側面に、繊維配合及び/又は目付(面密度)が異なる少なくとも2種類のポリエステル不織布から成る緩衝材を設けた自動車用フロアカーペットが示されている。
尚、上記のような問題は、フロアカーペット用のサイレンサーに限らず、種々の自動車用サイレンサーについて同様に存在する。
厚み方向へ繊維が配向された緩衝材が該緩衝材とは繊維の配向が異なる繊維集合体にインサートされ、該繊維集合体に対して前記緩衝材が部分的に積層された積層部を有する、態様を有する。
まず、図1〜9に示される模式的な例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。
上記緩衝材の繊維が厚み方向へ配向されていることは、繊維の配列方向が緩衝材の表側の外面及び裏側の外面に対して直交する方向へ比較的揃っていることを意味し、繊維を厚み方向へ配向させるための折り返し部分を有することを含む。緩衝材を構成する繊維は屈曲していることがあるので、緩衝材の繊維が厚み方向へ配向されていることは、真っ直ぐな繊維が緩衝材の厚み方向へ平行に並んでいることを意味する訳ではない。
以上より、厚み方向へ繊維が配向された緩衝材には、厚み方向へ繰り返しウェブが折り返された波形形状の緩衝材、該波形形状の緩衝材を厚み方向の途中で二分割して得られる緩衝材、前記波形形状の緩衝材の折り返し部分を切除した緩衝材、といった、繰り返しウェブが積層された構造体等が含まれる。
緩衝材を構成する繊維は、一種類の繊維でもよいし、主繊維と接着性繊維の組合せ等、二種類以上の繊維の組合せでもよい。繊維集合体を構成する繊維も、一種類の繊維でもよいし、主繊維と接着性繊維の組合せ等、二種類以上の繊維の組合せでもよい。
サイレンサーの厚み方向と緩衝材の厚み方向とが完全に一致しないことも、本技術に含まれる。
上記積層部には、厚み方向において緩衝材と繊維集合体とが接触した部分の他、緩衝材と繊維集合体との間に例えば樹脂層といった別の層が設けられた部分も含まれる。
第一の成形面と第二の成形面の少なくとも一方に発泡成形体といった部材が後貼りされた自動車用サイレンサーも、本技術の自動車用サイレンサーに含まれる。
上記表皮材には、カーペット、織布、不織布、樹脂、エラストマー、ゴム、等が含まれる。
図1〜9は、本技術の自動車用サイレンサーを自動車フロア用のサイレンサーに適用した例を示している。これらの図中、FRONT、REAR、LEFT、RIGHT、UP、DOWNは、それぞれ、前、後、左、右、上、下を示す。左右の位置関係は、自動車の前を見る方向を基準とする。また、符号D1はウェブM1の積層方向、符号D2はウェブM1の幅方向、符号D3は緩衝材40の厚み方向、符号D11は緩衝材製造装置による緩衝材40の押出方向、符号D12は押出方向D11の反対方向、を示す。各方向D1,D2,D3は互いに直交するものとするが、互いに異なる向きであれば直交しない場合も本発明に含まれる。分かり易く示すため、各方向D1,D2,D3の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。
尚、上述の説明は、最終生産物としてのサイレンサー1について行っているものであり、繊維集合体の凹部31が製造工程のどの段階で形成されるのかを限定するものではない。従って、凹部31は、サイレンサー1の最終的な成形の前に予め繊維集合体30に形成されてもよいし、最終的な成形の時点で緩衝材40がめり込むことにより形成されてもよい。後述するように緩衝材40は厚み方向D3への圧縮強度が高いので、最終的な成形の時点で緩衝材40がめり込むことにより凹部31が形成される製法は好ましい製法である。
繊維34には、反毛繊維、合成樹脂(エラストマーを含む)の繊維、合成樹脂に添加剤を添加した繊維、無機繊維、これらの組合せ、等を用いることができ、熱可塑性の繊維を含む繊維が好ましい。図2に示すように、繊維34には、主繊維35と接着性繊維(バインダー)36が含まれてもよい。
積層部10以外の繊維集合体30の厚みは、例えば10〜100mm程度、より好ましくは15〜70mm程度、さらに好ましくは20〜50mm程度の間で適用される車両形状に応じて適宜設計される。繊維集合体30の密度は、緩衝材40の密度以上が好ましく、緩衝材40の密度よりも大きい方がより好ましい。積層部10以外の繊維集合体30の密度は、0.02〜0.15g/cm3程度が好ましく、0.03〜0.10g/cm3程度がさらに好ましい。積層部10の繊維集合体30の密度は、0.03〜0.20g/cm3程度が好ましく、0.04〜0.15g/cm3程度がさらに好ましい。特に、積層部10における繊維集合体30の密度が緩衝材40の密度以上である(より好ましくは緩衝材40の密度よりも大きい)と、車体パネル80からの振動を抑えるという制振性が良好となるので好ましい。緩衝材40よりも高密度の繊維集合体30は、同じ種類の繊維を用いた緩衝材40よりも高い吸音性及び防音性を有し、好適な吸音材として機能する。しかし、繊維34が厚み方向へ配向していないため、繊維集合体30は、同じ種類の繊維を用いた緩衝材40と比べて高密度であっても厚み方向への圧縮強度が低い。
上記緩衝材製造装置としては、例えば、特表2008-538130号公報に記載のテキスタイルラップ装置や、歯車によって連続したウェブを繰り返し波形に折り返す装置が知られている。
また、接着性繊維に使用可能な繊維を鞘部とし、該鞘部よりも融点の高い芯部の外周を該鞘部で囲んだ芯鞘構造の繊維を接着性繊維46,36として用いてもよい。この場合、芯部には、主繊維45,35に使用可能な繊維を用いることができる。
尚、接着性繊維の代わりに繊維状でないバインダーを用いて緩衝材40を形成してもよい。
緩衝材40の圧縮強度を実測したところ、密度が0.01〜0.15g/cm3のときに1.5〜40kPaとなり、0.02〜0.08g/cm3のときに2〜15kPaとなった。この圧縮強度は、島津製作所製の精密万能試験機AG-500Aを使用して25%ひずみ時の圧縮応力を測定して得られる値である。この測定の試験条件は、試験片サイズが50mm×50mm×厚さ20mmであり、圧縮速度が10mm/minであり、圧縮部位が全面、予備圧縮無しである。
図5(a)に示す例では、サイレンサー1の厚みが一定ではなく、図7に例示するプレス成形機200の型212,214の近接方向である圧縮方向D31から緩衝材40の厚み方向D32がずれている。前記圧縮方向D31は、プレス成形時に圧縮力が加わる方向であり、サイレンサー1全体の厚み方向に置き換えることができる。この圧縮方向D31と緩衝材の厚み方向D32とのなす角度θ1は、圧縮方向D31への良好な圧縮強度を得る点から、30°以下が好ましく、25°以下がより好ましく、20°以下がさらに好ましく、15°以下が特に好ましい。むろん、θ1>0の場合も本発明に含まれる。
図6は自動車用サイレンサー1の製造工程を模式的に例示し、図7はプレス成形機200の垂直端面を模式的に例示している。本製造工程は、反毛繊維と合成樹脂繊維と接着性繊維の組合せといった原糸から繊維集合体30を形成し、緩衝材40をインサートしてプレス成形するものである。
また、加熱工程S3では、サイレンサー1の形状に合わせて予備成形してプリフォームを形成してもよい。プリフォームを形成すると、図2に示す繊維集合体30の凹部31の側部31aと緩衝材40の周部40cとの接着性が向上する。
以上より、積層部10の繊維集合体30は、周囲の繊維集合体30と比べて圧縮されて高密度となり、制振性、防音性及び遮音性が向上する。特に、積層部10において繊維集合体30が車体パネル80側にあることにより、制振性、防音性及び遮音性が向上する。
さらに、積層部10においてサイレンサー1の車体パネル80側にある繊維集合体30が緩衝材40よりも高密度であるので、良好な制振性が得られる。
尚、本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、本発明を適用可能な自動車用サイレンサーは、車室用のフロアサイレンサー以外にも、荷室用のサイレンサー、ドア部のサイレンサー、天井部のサイレンサー、ダッシュサイレンサー、エンジン部のサイレンサー、フェンダー部のサイレンサー、等でもよい。
繊維集合体30と緩衝材40との間には、例えば接着層といった別の層が設けられてもよい。
図8に示す繊維集合体30の裏側(車体パネル80側)の外面30bには、カーペット20側へ凹んだ凹部31が形成されている。緩衝材40は凹部31にインサートされ、凹部31における底部31bと緩衝材40の表側(カーペット20側)の外面40aとが接着し、凹部31における側部31aと緩衝材40の周部40cとが接着している。前記凹部31の周囲にある繊維集合体30の裏側の外面30b、及び、緩衝材40の裏側の外面40bは、第一の成形面11である。一方、繊維集合体30の表側の外面30aには、緩衝材がインサートされる凹部が形成されていない。従って、この表側の外面30aは第二の成形面12であり、この第二の成形面12に緩衝材40の外面は含まれない。
尚、図8に示すサイレンサー1Aの緩衝材40を断面略台形状にしたり、図9(a)に示すサイレンサー1Bの緩衝材40を断面略台形状にしたりしても、同様の効果が得られる。また、断面略矩形状の緩衝材がインサートされてプレス成形されることにより断面略台形状となった場合も、上述した断面略台形状の緩衝材に含まれる。
図10に示す第一の成形面11には、緩衝材40の厚み方向D3とは異なる方向D4(図10の例では左右方向)において緩衝材40の積層部10の縁部10aとなる位置に凸R状の凸部15が形成されている。前記方向D4は、前後方向でもよいし、左右方向及び前後方向からずれた方向でもよい。また、前記方向D4は、ウェブM1の積層方向D1でもよいし、ウェブM1の幅方向D2でもよいし、両方向D1,D2からずれた方向でもよい。積層部10の縁部10aは、図10の下部に示すように緩衝材40を厚み方向D3へ投影したときの緩衝材40の縁部(周部40c)であるものとする。緩衝材40が断面略台形状である等、周部40cの前記方向D4における位置が第一の成形面11側の縁部と第二の成形面12側の縁部とで異なる場合、積層部の縁部10aは緩衝材40において成形面11,12のうち凸部15が形成された成形面の側の縁部を厚み方向D3へ投影した位置であるものとする。例えば、第一の成形面11に凸部15が形成され、緩衝材40が図9(b)で示したような断面略台形状である場合、積層部の縁部10aは緩衝材40における裏側の外面40bの縁部を厚み方向D3へ投影した位置となる。積層部10の縁部10aとなる位置に凸部15があるとは、凸部15の範囲に積層部10の縁部10aがあることを意味するものとする。凸部15の範囲は、サイレンサーの外側へ凸の曲率半径を有する面の範囲等、サイレンサーの外側へ凸となっている外面の範囲であるものとする。尚、凸部15の形状は、一定の曲率半径(Rとする。)の凸R状に限定されず、位置に応じて曲率半径が変わる凸形状等を含む。後述するサイレンサー1E(図11参照)も、同様である。
図11に示す第一の成形面11には、緩衝材40の厚み方向D3とは異なる方向D4(図11の例では左右方向)において積層部10の縁部10aとなる位置に緩衝材40の縁部による凸部15が形成されている。
以上説明したように、成形面11,12の少なくとも一方において積層部10の縁部10aとなる位置に凸部15が形成されると、コーナー部分といった凸部15がシャープな形状になる。従って、凸部15を有するサイレンサーは、車体パネルとサイレンサーとの隙間を少なくすることができ、制振性能を向上させることができる。
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は実施例により限定されるものではない。
主繊維には、衣料反毛繊維を用いた。接着性繊維には、PET/PETの芯鞘繊維を用いた。主繊維70重量%と接着性繊維30重量%を混繊してカーディングにより引き揃えた上で厚さ5mmのウェブとした。このウェブを特表2008-538130号公報に記載の装置と同等のテキスタイルラップ装置でプリーツ状に折り畳み、目付け600g/m2、厚み25mm、単位長さ当たりの折返し数100回/1000mmの緩衝材サンプルを形成した。
主繊維には、衣料反毛繊維を用いた。接着性繊維には、PET/PETの芯鞘繊維を用いた。主繊維70重量%と接着性繊維30重量%を混繊し、繊維がランダムに配向した繊維集合体の材料とした。
プレス成形型に上記緩衝材サンプル、及び、目付900g/m2の繊維集合体の材料をセットし、積層部が厚み45mm、積層部以外が厚み30mmとなるようにプレス成形してサイレンサーサンプルを作製した。このサンプルの積層部の目付は、1500g/m2である。サンプル中の緩衝材は、ランダム配向の繊維集合体の凹部における底部と側部とに接着していた。積層部における緩衝材の厚みは、25mmとほぼプレス成形前と同じであった。積層部における繊維集合体の密度は、0.045g/cm3となる。また、積層部について、厚み方向への圧縮強度を測定した。
プレス成形型に目付2025g/m2の繊維集合体の材料をセットし、実施例の積層部に相当する部位が厚み45mm、実施例の積層部以外に相当する部位が厚み30mmとなるようにプレス成形して繊維がランダムに配向したサイレンサーサンプルを作製した。積層部に相当する部位における繊維集合体の密度は、実施例と同じ0.045g/cm3となる。得られたサンプルについて、厚み方向への圧縮強度を測定した。
プレス成形型に目付1500g/m2の繊維集合体の材料をセットし、実施例の積層部に相当する部位が厚み45mm、実施例の積層部以外に相当する部位が厚み30mmとなるようにプレス成形して繊維がランダムに配向したサイレンサーサンプルを作製した。積層部に相当する部位の目付は実施例と同じ1500g/m2であり、積層部に相当する部位における繊維集合体の密度は0.033g/cm3となる。得られたサンプルについて、厚み方向への圧縮強度を測定した。
比較例1の積層部に相当する部位の圧縮強度は比較例2の積層部に相当する部位の圧縮強度よりも高く、実施例の積層部の圧縮強度は比較例1の積層部に相当する部位の圧縮強度の約2倍であった。従って、本発明のサイレンサーは、従来に比べ軽量でありながら厚み方向への圧縮強度が部分的に高いことが確認された。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、厚み方向への圧縮強度が部分的に高い新規の自動車用サイレンサーを提供することが可能な技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
11…第一の成形面、12…第二の成形面、13…略平坦部、14…トンネル部、
15…凸部、
20…カーペット(表皮材)、22…車室側の凹凸形状、23…足載せ部、
30…繊維集合体、30a…表側の外面、30b…裏側の外面、
31…凹部、31a…側部、31b…底部、
34…繊維、35…主繊維、36…接着性繊維(バインダー)、
40,40A〜40F…緩衝材、
40a…表側の外面、40b…裏側の外面、40c…周部、
44…繊維、45…主繊維、46…接着性繊維(バインダー)、47…折り返し部分、
80…車体パネル、81…縁部、82…トンネル部、
C1…車室、D1…積層方向、D2…幅方向、D3…厚み方向、
D11…緩衝材の押出方向、D12…押出方向の反対方向、
D31…圧縮方向、D32…緩衝材の厚み方向、D33…繊維の向き、
L1…第一の成形面側の辺の長さ、L2…第二の成形面側の辺の長さ、
M1…ウェブ、M2…ひだ。
Claims (7)
- プレス成形され、厚み方向において互いに反対側となる第一及び第二の成形面を有する自動車用サイレンサーであって、
厚み方向へ繊維が配向された緩衝材が該緩衝材とは繊維の配向が異なる繊維集合体にインサートされ、該繊維集合体に対して前記緩衝材が部分的に積層された積層部を有する、自動車用サイレンサー。 - 前記積層部における前記緩衝材の密度が前記繊維集合体の密度以下である、請求項1に記載の自動車用サイレンサー。
- 前記繊維集合体の外面に凹部が形成され、該凹部に前記緩衝材がインサートされている、請求項1又は請求項2に記載の自動車用サイレンサー。
- 前記緩衝材の繊維に主繊維とバインダーとが含まれ、該緩衝材が前記繊維集合体の凹部における底部及び側部と接着している、請求項3に記載の自動車用サイレンサー。
- 前記第一の成形面が車体パネル側にあって前記第二の成形面が表皮材側にあり、
前記第二の成形面に前記緩衝材の外面が含まれる、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の自動車用サイレンサー。 - 前記第一の成形面がフロアパネル側にあって前記第二の成形面が表皮材側にあり、
前記表皮材のうち乗員の足が載せられる部分の前記フロアパネル側に前記積層部が配置されている、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の自動車用サイレンサー。 - 前記第一の成形面と前記第二の成形面の少なくとも一方には、前記厚み方向とは異なる方向において前記積層部の縁部となる位置に凸部が形成されている、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の自動車用サイレンサー。
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