KR20030022133A - 흡수성 차량 덮개 - Google Patents

Abstract

부재(10)는 차량의 내부 패널용으로 사용되어 차량 내부의 음향학적 특성을 변화시킬 수 있다. 부재는 그 안에 형성된 복수개의 관통 구멍(14)을 가진 패널(12)과, 패널의 일 표면과 관통 구멍을 덮는 흡수성 재료의 덮개(16)를 구비한다.

Description

흡수성 차량 덮개{Absorptive automobile coverings}

헬름홀츠(Helmholtz) 공명기를 이용하여 음향이 흡수될 수 있다는 점이 공지되어 있다. 헬름홀츠 공명기는 개구를 가지며 공기로 채워진 공동이다. 특정한 주파수의 음향은 공명기에 의해서 흡수될 수 있다. 소위 공명 주파수인, 흡수되는 주파수는 공동의 체적과 개구에서 진동하는 공기의 덩어리에 달려 있다.

차량의 내부는 이전에 시각적인 영향 및, 차량 내부의 안락을 향상시키도록 패널에 의해서 덮여졌다. 많은 연구자들이 보다 큰 출력과 듣기 좋은 주파수 공명을 가진 차량용 오디오 시스템을 제조하는데 집중하였던 반면에, 차량 객실의 내부 표면의 주파수 응답에 대해서는 노력이 거의 이루어지지 않았다.

본 발명은 감싸여 있는 것의 내측의 음향학적 특성을 변화시키기 위한 방법 및, 장치에 관한 것이다. 상기 방법 및, 장치는 특히 소음을 차량의 내부로 향하게 하는 트렁크 또는 하체와 같은 내부 및, 외부 부분을 포함하는 차량의 동체 패널, 계기 패널, 시이트, 선반, 바닥 매트, 기둥 및, 중앙의 콘솔 부위에 관한 것이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 구현예와 함께 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 부재의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

도 2 는 본 발명에 따른 도어 패널 부재를 개략적으로 도시한 것이다.

도 3 은 본 발명에 따른 액세서리 매트 부재를 개략적으로 도시한 것이다.

도 4 는 표준의 도어 패널에 대하여, 그리고 본 발명에 따른 도어 패널에 대하여 가변적인 주파수에 대한 흡수 계수에서의 변화를 도시하는 실험적인 결과의 그래프를 도시한다.

이동 수단은 감싸는 벽에 의해서 한정된 승객의 공간을 구비하며, 상기 이동 수단은 외측 표면으로부터 상기 패널의 내측 표면으로 그 안에 형성된 복수개의 관통 구멍을 가진 패널을 더 구비한다; 상기 패널은 상기 외측 표면이 상기 감싸는 벽들중 상기 하나로부터 이탈하여 면하는 이격된 관계로 상기 감싸는 벽들중 하나에 부착된다.

이러한 방식으로 차량의 내측 승객 공간의 음향학적 특성은 변화될 수 있다. 패널은 승객 공간의 내측에 부착될 수 있다. 따라서, 이전에 사용된 미학적 패널들은 부재로 교환될 수 있기 때문에, 차량의 중량은 현저하게 증가하지 않으며 조립 시간도 증가하지 않는다. 더욱이, 사용자에 대한 차량의 시각적인 영향은 손상될 필요가 없다. 패널은 승객 공간의 외측에도 부착될 수 있다. 예를 들면 패널은 구동 표면에 의하여 엔진으로부터 차량을 향하여 뒤로 반사된 소음이 차량으로 들어가기 전에 흡수될 수 있도록 차량의 하체에 부착될 수 있다.

운전자의 안락성은 패널이 종래 기술의 패널들보다 가청 주파수 범위의 음향을 더 많이 흡수할 수 있기 때문에 향상된다. 따라서 엔진 소음의 레벨과 도로의 다른 소음은 부재의 사용에 의해서 차량 내부에서 감소될 수 있다.

차량 내부의 음향학적 성능은 본 발명으로써 향상될 수 있다. 종래 기술의 패널에 대해서보다 듣기 좋은 가청 범위에서 주파수에 대한 흡수 계수를 패널에 제공함으로써, 차량 내부의 엔터테인먼트의 오디오 출력은 덜 왜곡된다. 더욱이, 패널은 가청 주파수 범위에 걸쳐서 보다 높은 흡수성을 가지므로 음향이 덜 반사되는 결과를 초래하여 전체적인 음향학적 성능이 향상된다.

구멍의 분포 및, 크기는 흡수된 주파수의 범위를 최적화시키도록 변화될 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 부재(10)를 도시한다. 부재는 외측 표면(15)으로부터 내측 표면(17)으로 관통하여 드릴 가공된 복수개의 관통 구멍(14)을 가진 패널(12)을 구비한다. 패널(12)은 그 어떤 재료일 수 있지만 사출 성형 플라스틱 재료일 수 있으며 나무가 특히 적절하다.

부재는 감싸는 내부의 음향학적 특성을 변화시키도록 감싸는 것의 내부 벽에 대하여 이격된 관계로 부착될 수 있다. 패널(12)과 내측 벽(20) 사이의 공간은 비어 있는 공동을 형성하는데, 상기 공동은 개방 셀 포말(open cell foam) 또는 미네랄 울(mineral wool)과 같은 흡수성 재료로 선택적으로 충전될 수 있다. 부재(10)의 사용으로부터 수혜를 입는 전형적인 엔크로져(enclosure)는 비행기, 도로의 차량, 기차, 보트등과 같은 이동 수단에서 승객 객실이다.

도로의 표면에 의해서 차량을 향해 뒤돌아 반사되는 엔진으로부터 소음이 차량에 들어가기 전에 흡수되도록 부재는 하체와 같은 엔크로져의 벽의 외표면상에 부착될 수도 있다. 승객 공간은 승객이 사용하는 차량의 그 어떤 부위라도 의미하며, 예를 들면 트렁크도 포함된다. 그러한 부위는 승객이 앉아있는 부위로 소음이 들어갈 수 있게 하는데, 예를 들면 뒷좌석의 등받이가 트렁크 공간을 넓히도록 아래로 접혀졌을때 그러하다.

패널의 외측 표면(15)과 복수개의 관통 구멍(14)을 덮도록 덮개(16)가 패널(12)의 외측 표면(15)상에 위치된다면 음향학적 계수는 더 증가한다는 점이 밝혀졌다. 덮개(16)는 직조된 직물 조직과 같이 음향학적으로 흡수성이 있는 재료이어야 하며 대략 5 밀리미터의 두께이어야 한다. 덮개는 공기의 유동에 대하여 다공성이어야 한다. 관통 구멍이 있는 가죽 또는 PVC 덮개가 사용될 수 있다. 바람직스럽게는 덮개(16)도 장식적인 것이어야 한다. 통상적으로 덮개는 그것의 배면 가장자리만이 패널(12)의 외측 표면(15)상으로 고정될 것이다 (예를 들면 부착에 의해서 그러하다).

구멍의 직경, 밀도 및, 간격과 단위 면적당 구멍의 수는 변할 수 있다. 패널(12)에 의해서 흡수된 주파수는 구멍의 직경 및, 간격과, 패널이 만들어지는 재료 및, 그것의 두께에 따라서 변화한다. 통상적으로, 패널(12)은 1 과 8 밀리미터 사이의 직경을 가지며, 패널 표면에 대한 구멍 표면의 면적 비율은 0.03 내지 0.30 사이 이어야 한다. 복수개의 각 관통 구멍(14)들이 동일한 직경을 가질 필요는 없다.

외측 표면(15)에 대한 대향하는 측에서, 패널(12)의 내측 표면(17)은 음향학적으로 반사성이거나 또는 음향학적으로 흡수성인 재료로 만들어진 층(18)으로 선택적으로 덮힐 수 있다. 예를 들면, 그러한 재료의 예는 개방 셀 포말(open cell foam), 미네랄 울(mineral wool), 섬유 재료, 알루미늄 울 또는 유리 섬유이며 그리고 무거운 중량의 층 또는 플라스틱 시이트이다. 그러한 층은 그 어떤 두께라도 가질 수 있다. 이러한 층(18)의 장점은 차량 내부의 외측으로부터의 소음이 차량으로 들어가는 것을 차단할 수 있거나 또는 차량의 내부 구획부로 들어가기 전에 흡수될 수 있다는 것이다. 층(18)은 패널(12)과 접촉할 필요는 없지만 그로부터 이격된 관계일 수는 있다.

도 1 에 도시된 구현예에서, 부재(10)는 상기 덮개(16)가 상기 도어 패널로부터 이탈되어 면하도록 고정구(22)를 통해서 차량의 도어 패널(20)에 부착된다. 당업자들에게 명백한 바로서, 부재(10)는 몇가지 다른 방식으로 도어 패널(20)에 부착될 수 있다.

도 2 에 도시된 바와 같이 도어 패널에 부착된 부재(10)는 본 발명에 따른 것이다. 도 1 에 도시된 것과 동일한 이러한 구현예에서, 복수개의 관통 구멍(14)이 도어 패널(20)의 전체는 아니지만 대부분에 걸쳐서 있도록 부재(10)가 배치된다. 도시된 구현예에서, 특정의 부위(24)는 도어 취급부, 재떨이와 같이 도어에 대한 부착물을 위해서 예비된다.

도 3 에 도시된 구현예에는, 차량용의 바닥 카펫(40)이 도시되어 있는데, 여기에서 액세서리 매트(44)는 고 마모 영역에서 바닥 카펫(40)의 상부에 배치된다. 액세서리 매트(44)는 본 발명에 따른 부재들을 구비한다. 바닥 매트(44)는 바닥 덮개(40)의 과도한 마모를 회피하도록 자동차 바닥의 파인 곳(well)에 개별적으로 배치된다. 도시된 구현예에서, 바닥 매트(44)는 본 발명에 따른 부재를 구비하며 차량 내부의 음향학적 응답을 조절하도록 복수개의 관통 구멍(14)을 구비한다. 음향학적 응답은 상이한 구멍의 밀도, 직경 및/또는 매트의 두께를 가진 상이한 액세서리 매트(44)를 차량에 배치함으로써 변화될 수 있다.

본 발명에 의한 메카니즘은 헬름홀츠 공명기와 스프링-질량 흡수체 시스템(공기 또는 단열 재료) 및, 플라스틱 층의 조합을 통해 작동한다. 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수(f_o)를 지배하는 공식은 다음과 같다.

f₀= (c/2π)(S/V(ℓ+ Δℓ))^1/2

여기에서 c 는 음파의 속도이고, S 는 개구의 표면적이고, V 는 공동의 체적이고, ℓ은 개구의 길이, 즉, 외측 표면으로부터 공동까지의 거리이고, Δℓ은 개구의 상수 특성이다. 낮은 주파수 소음의 파장(ℓ)은 플라스틱 패널의 뒤에서 헬름홀츠 쿼터 웨이브(quater wave)를 가지기에는 너무 길기 때문에, 흡수성 재료는 단지 공기만이 있는 것에서 요구되는 두께의 일부로도 주파수를 더 흡수할 수 있다.

도 4 는 가변적인 주파수를 가지는, 차량 내부용의 전형적인 측면 패널 단열재(도어)의 음향학적인 흡수성을 나타내는 그래프이다. 곡선들은 3 개의 상이한 도어 패널들을 반향실(reverberation room)내에 차례로 배치하고 랜돔 화이트 노이즈(random white noise)를 반향실내에 투입하여 반향 시간을 측정함으로써 그려진 것이다. 도면에서 저부의 곡선은 선행 기술의 도어 패널, 즉, 직조되지 아니한 직물 덮개에 의해 덮힌 (사출 성형 플라스틱) 패널에 대한 것이다. 중간의 라인은 동일한 패널 및, 덮개에 대한 응답이기는 하지만, 패널내에 드릴 가공된 구멍을 가지고 있는, 즉, 본 발명에 따른 부재에 대한 것이다. 이해될 수 있는 바로서, 400 내지 2000 Hz 사이의 주파수 범위에서, 본 발명에 따른 부재를 구비하는 측면 패널은 선행 기술에 비해 현저하게 향상된 흡수 계수를 가진다. 흥미를 끄는 것은 그러한 주파수인데 이는 그러한 주파수의 범위가 인간의 청각에 민감한 주파수 범위에 있기 때문이다.

선행 기술 보다 음향을 더욱 흡수하는 것 뿐만 아니라, 부재는 듣기 좋은 주파수 응답을 제공하며, 이것은 음향이 반사될때, 각 주파수의 보다 일정한 부분이 반사된다는 것을 의미한다. 차량의 탑승자가 음악을 듣고 있다면 이러한 점이 중요한데, 이는 모든 주파수들이 같은 범위로 반사될 것이므로 패널의 듣기 좋은 주파수 응답이 음악을 덜 왜곡시키는 결과를 초래하기 때문이다.

도 4 에 도시된 데이타 값들은 구멍 직경이 3.3 mm,, 패널 두께가 5 mm, 패널 표면적에 대한 구멍 표면적의 비율이 0.03 내지 0.3 범위 내에 있는 부재에 대한 것이다.

도 4 에서 상부의 선은 중간의 선에서와 같은 덮개 및, 패널에 대한 것이기는 하지만, 덮개에 대향하는 측면상에서 패널에 부착된 포말 배면층을 가진 것에 대한 것이다. 이해될 수 있는 바와 같이, 이러한 흡수층은 도어 패널의 흡수 특성을 더욱 향상시킨다.

당업자들에게 이해될 바로서, 본 발명의 부재는 자동차 내부에서 그 어떤 성분에서도 사용될 수 있다. 두가지의 주어진 예는 도어의 측면 패널 단열재 및, 자동차의 바닥 매트이다. 그러나, 계기 패널, 좌석 등받이, 선반, 기둥 및, 센터 콘솔들이 그들의 시각적인 영향을 유지하면서 본 발명에 따른 부재로 제작될 수 있다. 또한 패널들은 하체의 외측 또는 트렁크 안에서와 같이 승객 공간의 외부에 부착될 수 있다.

본 발명은 차량등에서 소음 차단재로서 사용될 수 있다.

Claims (14)

1. 감싸는 벽에 의해서 한정된 승객 공간을 구비하는 이동 수단으로서,

   상기 이동 수단은 패널의 외측 표면으로부터 내측 표면으로 그 안에 형성된 복수개의 관통 구멍을 가지는 패널을 구비하고,

   상기 패널은 상기 외측 표면이 상기 감싸는 벽들중 상기 하나로부터 이탈되게 면하도록 상기 감싸는 벽들중 하나에 대하여 이격된 관계로 부착되는 것을 특징으로 하는 이동 수단.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 패널은 상기 승객 공간의 내측에 부착되는 것을 특징으로 하는 이동 수단.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 패널은 상기 승객 공간의 외측에 부착되는 것을 특징으로 하는 이동 수단.
4. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 패널은 상기 패널의 외측 표면과 상기 관통 구멍을 덮는 음향학적으로 흡수성이 있는 재료의 덮개를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 수단.
5. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 패널은 상기 패널의 상기 내측 표면과 상기 관통 구멍을 덮는 음향학적으로 흡수성이 있는 재료의 덮개를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 수단.
6. 제 1 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 패널의 상기 내측 표면과 상기 관통 구멍을 덮는 음향학적으로 흡수성이 있는 재료의 흡수층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 수단.
7. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,

   상기 패널의 내측 표면과 상기 관통 구멍을 덮는 음향학적으로 반사성이 있는 재료의 층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 수단.
8. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,

   상기 패널내에 형성된 상기 복수개의 관통 구멍들은 2 내지 12 밀리미터의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 이동 수단.
9. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,

   패널 표면적에 대한 구멍 표면적의 비율은 상기 패널내에 형성된 상기 복수개의 관통 구멍의 0.03 내지 0.30 사이에 있는 것을 특징으로 하는 이동 수단.
10. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,

    상기 패널 두께는 1 내지 8 밀리미터 사이에 있는 것을 특징으로 하는 이동 수단.
11. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,

    상기 패널은 차량의 도어에 대한 내부 패널인 것을 특징으로 하는 이동 수단.
12. 제 1 항 내지 제 10 항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 패널은 좌석의 등받이 패널인 것을 특징으로 하는 이동 수단.
13. 제 1 항 내지 제 10 항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 패널은 액세서리 매트인 것을 특징으로 하는 이동 수단.
14. 제 1 항 내지 제 10 항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 감싸는 벽들중 상기 하나는 상기 이동 수단의 하체인 것을 특징으로 하는 이동 수단.