WO2023145648A1 - 乗物室防音構造 - Google Patents

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WO2023145648A1
WO2023145648A1 PCT/JP2023/001726 JP2023001726W WO2023145648A1 WO 2023145648 A1 WO2023145648 A1 WO 2023145648A1 JP 2023001726 W JP2023001726 W JP 2023001726W WO 2023145648 A1 WO2023145648 A1 WO 2023145648A1
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WO
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layer
floor structure
floor
compressed fiber
gsm
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/001726
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅裕 永野
裕司 渡邉
洋志 河村
Original Assignee
トヨタ紡織株式会社
日本特殊塗料株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R13/00—Elements for body-finishing, identifying, or decorating; Arrangements or adaptations for advertising purposes
    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle compartment soundproof structure for suppressing noise from the outside in the vehicle compartment.
  • a soundproofing structure is provided in the partitioning member that partitions the vehicle compartment so that noise from the outside of the vehicle and from the driving part of the vehicle is not transmitted into the vehicle compartment.
  • a partition member having such a soundproof structure for example, an automobile trim component described in Patent Document 1 below is known.
  • the automobile trim part has a configuration having a spring mass system (spring mass system) characteristic as a soundproof structure on the interior side of the panel that serves as the body of the partition member.
  • a sound absorbing layer (decoupling layer) as a spring element, a non-breathable layer (impermeable barrier layer) and a compressed fiber layer (porous fiber layer) as mass elements are placed on the interior side of the panel. , are stacked in order from the panel side.
  • the automobile trim component described in Patent Document 1 aims at soundproofing in an intermediate frequency band between relatively low-frequency noise from 50 Hz to 500 Hz and high-frequency noise exceeding 2 kHz.
  • By adjusting the Young's modulus in the porous fiber layer it is possible to exhibit high sound insulation performance in the intermediate frequency band.
  • Patent Document 2 in order to give priority to sound absorption, the thickness of the porous fiber layer whose Young's modulus is adjusted is made larger than the thickness of the porous fiber layer for giving priority to sound insulation. is disclosed.
  • the barrier layer and the porous fiber layer are firmly connected to each other, and both function as mass elements.
  • the soundproof structure described in Patent Literature 1 has high sound insulation in relatively high frequency bands and higher frequency bands.
  • the sound absorbing layer as a spring element transmits relatively low-frequency sound (about 200 Hz to 500 Hz) from the partition member of the passenger compartment to the mass layer. That is, a resonant transmission phenomenon (resonance) occurs. Therefore, there is a risk that the soundproofing performance in the frequency range of 200 Hz to 630 Hz will deteriorate.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle compartment soundproof structure capable of improving the soundproof performance against sounds in the frequency band of 200Hz to 630Hz.
  • the passenger compartment soundproof structure of this technology is A vehicle compartment soundproof structure for suppressing noise from the outside in the vehicle compartment, a partitioning member serving as a main body for partitioning the passenger compartment; a sound absorbing layer disposed on the indoor side of the partitioning member and having a large number of voids therein; a non-breathable layer made of a non-breathable material disposed on the indoor side of the sound absorbing layer; a compressed fiber layer arranged on the indoor side of the air-impermeable layer and formed mainly of a compressed fiber aggregate, The joint strength between the compressed fiber layer and the non-breathable layer is lower than the joint strength between the non-breathable layer and the sound absorbing layer.
  • the model of the spring-mass system includes, as a spring element, a portion that is arranged on the interior side of the compartment member that is a rigid body and that is formed of a low-density material such as uncompressed felt or foam.
  • the element has a portion formed by a dense impermeable material provided on the interior side of the spring element.
  • the configuration comprising the spring-mass system and the rigid body portion corresponding to the dividing member has the characteristics of a hollow double wall.
  • the evaluation of the soundproofing performance of the partition member for the vehicle interior is, for example, the difference between the sound pressure level when there is no soundproofing material (spring mass system) and the sound pressure level when there is soundproofing material (insertion loss) Loss).
  • the compressed fiber layer is often firmly adhered to the non-breathable layer. In such a case, both the air-impermeable layer and the compressed fiber layer act as mass elements, causing resonance (resonant transmission phenomenon) in the middle frequency band and reducing the insertion loss.
  • the bonding strength between the compressed fiber layer and the non-ventilating layer is weaker than the bonding strength between the non-ventilating layer and the sound absorbing layer.
  • resonance In addition to resonance due to expansion and contraction of the sound absorbing layer in the thickness direction (hereinafter sometimes referred to as "air spring resonance"), resonance (hereinafter sometimes referred to as "sound absorbing layer stretching resonance”) occurs.
  • This sound absorbing layer stretching resonance has a frequency in a low frequency band (315 Hz or less) due to the influence of the relatively small Young's modulus of the sound absorbing layer.
  • the joining force is weakened" or “the adhesive force is weakened” means, for example, that the entire surface is adhered between the non-ventilation layer and the sound absorbing layer.
  • the compressed fiber layer and the non-breathable layer are partially adhered to each other, such as dots or lines between the compressed fiber layer and the non-breathable layer, or if the amount of adhesive applied is reduced, It means reducing the bonding force by changing the type of adhesive.
  • the bonding strength is weakened is not limited to the case where the compressed fiber layer and the non-breathable layer are bonded together, but also includes the case where the bonding strength is 0, that is, the case where there is no bonding. It is wording.
  • the “compressed fiber layer” in the passenger compartment soundproof structure with this configuration is a fiber assembly such as felt and glass wool formed from natural or synthetic fibers.
  • a so-called compressed felt which is made into a fabric by stacking thinly piled wool fibers, applying heat and alkali to them, and kneading them while squeezing them so that they are entwined with each other only by the shrinking properties of the wool fibers. is.
  • the "sound absorbing layer” is a so-called silencer, and can be formed from a fiber aggregate having many voids or a porous synthetic resin such as urethane foam. It is desirable that the sound absorbing layer have a thickness of 3 mm to 60 mm.
  • the "non-breathable layer” is a single-layer or multi-layer film made of polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide, ionomer resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polystyrene, EVA, EVOH, EMMA, etc. can be formed.
  • the non-breathable layer may have a mass per unit area of 15 gsm or more and 400 gsm or less, preferably 50 gsm or more and 200 gsm or less.
  • the soundproof structure of the passenger compartment with this configuration is limited to a relatively small value for the basis weight of the non-ventilated layer. As the basis weight of the non-ventilation layer becomes smaller, the resonance frequency of the resonance transmission phenomenon (resonance transmission frequency) shifts to the high frequency side. Therefore, according to the vehicle compartment soundproofing structure having this configuration, the soundproofing performance in the middle frequency band (particularly, 315 Hz to 500 Hz) can be further improved.
  • the compressed fiber layer may have a mass per unit area of 300 gsm or more and 1500 gsm or less, preferably 600 gsm or more and 1000 gsm or less.
  • the basis weight of the compressed fiber layer is limited, and sufficient soundproof performance can be ensured without increasing the thickness of the compressed fiber layer.
  • the first region may have a configuration in which the non-breathable layer and the compressed fiber layer are non-bonded.
  • the soundproof structure of the vehicle compartment with this configuration can prevent the resonance of the non-ventilated layer due to the resonance transmission phenomenon from being transmitted to the compressed fiber layer, effectively improving the soundproof performance in the medium frequency range.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a floor panel of a vehicle employing the vehicle floor structure according to the present embodiment
  • FIG. A plan view of the floor panel shown in FIG. FIG. 2 is a top view of a floor panel employing the vehicle floor structure of the present embodiment
  • Sectional drawing which shows roughly the floor structure in a 1st area
  • Sectional drawing which shows roughly the floor structure of a comparative example Spring-mass system model of the floor structure of FIGS. 6 and 7 Spring-mass system model of the floor structure in Fig.
  • FIG. 5 A graph showing the relationship between frequency and insertion loss for each floor structure
  • Graph showing the relationship between the thickness of the entire floor structure and the resonance frequency Spring-mass system model of the floor structure in Fig. 6 A graph showing the relationship between frequency and insertion loss for each floor structure Graph for explaining the change in insertion loss when the mass per unit area of the non-ventilated layer is changed
  • the vehicle compartment soundproof structure of this embodiment is used in the floor of a vehicle (automobile).
  • a vehicle floor structure 10 of this embodiment will be described.
  • the vehicle floor structure 10 consists of a vehicle floor panel 12, shown in FIGS. 1 and 2A, with a floor silencer 14 and a carpet 16 superimposed thereon.
  • the floor panel 12 is a main partitioning member that partitions the floor surface of the vehicle compartment, which is a passenger compartment.
  • the floor panel 12 has a floor tunnel 20 extending in the longitudinal direction of the vehicle and protruding upward at the center in the vehicle width direction. Further, the vehicle is provided with two reinforcing members extending in the vehicle width direction.
  • the floor panel 12 has a front bulging portion 22 and a rear bulging portion 23 which bulge upward along the reinforcing members so that the two reinforcing members fit together.
  • the driver's seat and the front passenger's seat are arranged above the front bulging portion 22 and the rear bulging portion 23 .
  • the floor panel 12 has a standing wall portion 24 formed at its rear end portion, and rear seats are arranged behind the standing wall portion 24 in the vehicle.
  • a region 12A in front of the front bulging portion 22 and a region 12B between the standing wall portion 24 and the rear bulging portion 23 are foot rests for the feet of the seated occupant. be.
  • the vehicle floor structure 10 of the present embodiment includes areas 12A and 12B that serve as the footrests described above in the floor panel 12, and an area between the front bulging portion 22 and the rear bulging portion 23.
  • the portion corresponding to 12C has the first floor structure 10A
  • the portion corresponding to the second area A2 of the floor panel 12 excluding the areas 12A, 12B, and 12C has the second floor structure 10B. are doing.
  • the first floor structure 10A and the second floor structure 10B are different floor structures.
  • the first floor structure 10A shown in FIG. 3 and the second floor structure 10B shown in FIG. 4 will be described below. Further, differences between the first floor structure 10A and the second floor structure 10B will be explained in detail.
  • a floor silencer 14 is laid on the floor panel 12 .
  • the floor silencer 14 can be made of a fiber aggregate having many voids or a porous synthetic resin such as urethane foam.
  • the felt is made of thermoplastic resin fibers.
  • the floor silencer 14 is arranged on the interior side of the floor panel 12 as a partitioning member, and functions as a sound absorbing layer having a large number of voids inside.
  • the areas 12A and 12B that serve as the footrest portions described above are likely to expose the floor structure 10, unlike the parts that are covered with mass-related parts such as the seat and the center console on the floor structure 10. As shown in FIG.
  • the thickness of the portion of the floor silencer 14 corresponding to the footrests is made larger than that of other portions. Therefore, the thickness of the floor silencer 14A corresponding to the areas 12A and 12B serving as the footrest portions and the area 12C (first area A1) between the front bulging portion 22 and the rear bulging portion 23 is different from that of the other regions. is made larger than the thickness of the floor silencer 14B corresponding to . That is, the thickness of the floor silencer 14A included in the first floor structure 10A is made larger than the thickness of the floor silencer 14B included in the second floor structure 10B.
  • the thickness of the floor silencer 14A included in the first floor structure 10A is approximately 20 mm
  • the thickness of the floor silencer 14B included in the second floor structure 10B is approximately 10 mm.
  • the floor silencers 14A and 14B preferably have a thickness of 3 mm to 60 mm in order to absorb sound transmitted from the outside of the floor panel 12.
  • the vehicle floor structure 10 of this embodiment is characterized by the difference in structure of the carpet 16 between the first floor structure 10A and the second floor structure 10B. Therefore, in evaluating the soundproof performance of the first floor structure 10A and the second floor structure 10B, the thickness of the floor silencer in each structure is treated as the same.
  • a carpet 16 is laid on the upper side of the floor silencer 14 .
  • the carpet 16 is formed by laminating a non-breathable layer 30, a compressed fiber layer 32, and a skin layer 34 in this order from the floor silencer 14 side (outdoor side).
  • An adhesive layer 38 is formed between the compressed fiber layer 32 and the skin layer 34 by bonding with an adhesive.
  • An adhesive layer 36 is formed only partially between the compressed fiber layer 32 and the air-impermeable layer 30, as will be described in detail later.
  • the carpet 16 is adhered to the floor silencer 14 with an adhesive, and an adhesive layer 40 is formed between the carpet 16 and the floor silencer 14 .
  • the carpet 16 is adhered to the floor silencer 14 over its entire surface.
  • the non-breathable layer 30 is a film made of a non-breathable material, is positioned on the indoor side of the floor silencer 14, which is a sound absorbing layer, and is mainly intended for sound insulation from the outdoor side.
  • the air-impermeable layer 30 is made of, for example, polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide, ionomer resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polystyrene, EVA, EVOH, EMMA, etc., in the form of a single layer or multiple layers of film. can be formed.
  • the non-breathable layer 30 has a mass per unit area of 15 gsm to 400 gsm, preferably 50 gsm to 200 gsm.
  • the single-layer film is made of polyethylene and has a mass of 100 gsm per unit area.
  • the compressed fiber layer 32 is laminated on the indoor side of the air-impermeable layer 30 for the purpose of sound absorption and sound insulation.
  • the compressed fiber layer 32 can be, for example, a so-called compressed felt, which is made by felting natural fibers, synthetic fibers, or mixed fibers thereof with binder fibers.
  • the compressed felt is preferably formed from recycled fibrous materials such as recycled cotton or other recycled fibers such as polyester, so-called synthetic fiber waste materials.
  • the compressed fiber layer 32 is formed by, for example, mixing low-melting-point polyester as a binder into a synthetic fiber material, heat-treating the aggregated material, and then molding it into a desired mat shape by pressing.
  • the compressed fiber layer 32 can have a mass per unit area of 300 gsm or more and 1500 gsm or less, preferably 600 gsm or more and 1000 gsm or less. In this embodiment, the compressed fiber layer 32 has a mass of 800 gsm per unit area in both the first floor structure 10A and the second floor structure 10B.
  • the compressed fiber layer 32 has a different configuration between the first floor structure 10A and the second floor structure 10B.
  • the first compressed fiber layer 32A which is the compressed fiber layer 32 included in the first floor structure 10A
  • the second floor structure The Young's modulus of the second compressed fiber layer 32B, which is the compressed fiber layer 32 included in 10B, is adjusted.
  • the second compressed fiber layer 32B has improved soundproof performance in a high frequency band (1000 Hz to 8000 Hz).
  • the skin layer 34 is not particularly limited, and various types of skin such as dilor skin, velor skin, plain skin, and tufted carpet skin can be used. In this embodiment, the Deloire skin is used and the mass per unit area is 350 gsm.
  • the skin layer 34 is the same for both the first floor structure 10A and the second floor structure 10B.
  • the adhesive layers 36, 38, 40 may be formed from a liquid adhesive, or may be formed from a solid adhesive such as a film or tape.
  • the adhesive layer 38 between the compressed fiber layer 32 and the skin layer 34 is provided in both the first floor structure 10A and the second floor structure 10B, and the skin layer 34 is bonded to the compressed fiber layer 32.
  • the adhesive layer 38 is not essential, and the skin layer 34 and the compressed fiber layer 32 may be non-bonded.
  • the bonding strength between the non-breathable layer 30 and the compressed fiber layer 32 differs between the first floor structure 10A and the second floor structure 10B.
  • the adhesive layer 36 is formed between the non-breathable layer 30 and the second compressed fiber layer 32B, whereas in the first floor structure 10A, the non-breathable layer 36 is formed.
  • the ventilation layer 30 and the first compressed fiber layer 32A are not adhered.
  • the adhesive strength between the non-breathable layer 30 and the first compressed fiber layer 32A in the first floor structure 10A is zero.
  • the non-breathable layer 30 and the first compressed fiber layer 32A in the first floor structure 10A are not limited to being non-bonded.
  • the adhesive layer 36 is fully bonded to the impervious layer 30 and the second compressed fiber layer 32B in the second floor structure 10B, as shown in FIG. 4, whereas the floor structure shown in FIG. As in 130, in the first floor structure, the adhesive layer 136 between the non-breathable layer 30 and the first compressed fiber layer 32A can be formed in dots or lines to provide partial adhesion.
  • the adhesive strength between the non-breathable layer 30 and the first compressed fiber layer 32A in the first floor structure 10A is higher than the adhesive strength of the adhesive layer 40 between the non-breathable layer 30 and the floor silencer 14. It may be lowered.
  • the method of reducing the adhesive strength is not particularly limited.
  • a method such as reducing the application amount of the liquid adhesive used for the adhesive layer between the layer 30 and the first compressed fiber layer 32A compared to the adhesive layer 36 or using a different type of adhesive may be employed. can also be adopted.
  • the first floor structure 10A has a structure in which the bonding strength between the first compressed fiber layer 32A and the non-ventilating layer 30 is lower than the bonding strength between the non-ventilating layer 30 and the floor silencer 14A, which is a sound absorbing layer.
  • the first compressed fiber layer 32A and the non-breathable layer 30 are non-bonded, but are not limited to this.
  • the bonding strength should be lower than the bonding strength between the non-ventilation layer 30 and the floor silencer 14A.
  • the first floor structure 10A (first structural portion) corresponding to the first region A1 composed of the regions 12A, 12B, and 12C of the floor panel 12 includes a
  • the joint strength (adhesive strength) between the ventilation layer 30 and the compressed fiber layer 32A is relatively low, and the second floor structure 10B (second structural section) corresponding to the second area A2, which is an area other than the first area.
  • the bonding strength (bonding strength) between the non-ventilating layer 30 and the compressed fiber layer 32B included in the first floor structure 10A is higher than the bonding strength (bonding strength) between the non-ventilated layer 30 and the compressed fiber layer 32A of the first floor structure 10A.
  • the carpet 16A corresponding to the first area A1 includes a skin material 34, an adhesive layer 38, a compressed fiber layer 32A and a non-breathable layer 30.
  • the carpet 16B corresponding to the second area A2 includes a skin material 34, an adhesive layer 38, a compressed fiber layer 32B, an adhesive layer 36, and a non-breathable layer 30, as shown in FIG.
  • the soundproofing performance of each of the first floor structure 10A in the first area A1 and the second floor structure 10B in the second area A2 will be described below.
  • the vehicle floor structure 100 of the comparative example consists of a floor silencer 102 and a carpet 104.
  • the floor silencer 102 is similar to the floor silencer 14 of this embodiment.
  • the carpet 104 is composed of, in order from the lower layer side (floor silencer 102 side), a backing layer (non-breathable layer) 110 made of polyethylene, a compressed fiber layer 112 made of compressed felt, and a skin layer 114 made of a Dilor skin, Adhesive layers 116 and 118 are formed between the layers and are firmly adhered to each other.
  • the vehicle floor structure 100 of the comparative example is similar to the second verification floor structure 120 shown in FIG.
  • the backing layer 110 of the carpet 104 has a larger mass per unit area of 600 gsm than the non-breathable layer 30 of this embodiment.
  • the compressed fiber layer 112 is made of compressed felt like the first compressed fiber layer 32A in this embodiment, but compared to the compressed fiber layer 32 in this embodiment, it has a smaller mass per unit area of 300 gsm. It has become.
  • the soundproof performance of each of the floor structure 130 for first verification, the floor structure 120 for second verification, and the floor structure 100 of the comparative example an actual vehicle test was conducted using a test piece, and a trial calculation was performed using simulation software. .
  • the spring-mass system model shown in FIGS. 8 and 9 is used. Specifically, a spring-mass system model using the second verification floor structure 120 and the comparative example floor structure 100 is shown in FIG. 8, and a spring-mass system model using the first verification floor structure 130 is shown in FIG. 9.
  • the structure without the skin layer 34 was used.
  • the insertion loss which is the difference between the sound pressure level without soundproofing materials (spring mass system) and the sound pressure level with soundproofing materials, is calculated. I am using it.
  • the spring element is a portion of the floor panel 12, which is a rigid body, placed on the interior side of the room and made of a low-density material such as uncompressed felt or foam.
  • the floor silencers 14 and 102 correspond.
  • the mass element is the part formed by the dense impermeable material provided on the interior side of the spring element.
  • the second compressed fiber layer 32B is firmly adhered to the non-breathable layer 30 by the adhesive layer 36, so that the non-breathable layer 30 and the second compressed fiber layer 32B are mass Corresponds to the element.
  • the floor structure 100 of the comparative example is similar to the second verification floor structure 120, and the backing layer 110 and the compressed fiber layer 112, which are air-impermeable layers, correspond to mass elements.
  • the second verification floor structure 120 has the second compression fiber whose Young's modulus is adjusted. Due to the function of the layer 32B, high soundproof performance is exhibited in the high frequency band (1000 Hz to 8000 Hz) compared to the floor structure 100 of the comparative example.
  • these floor structures including the spring-mass system and the floor panel 12, which is a rigid part, have the characteristics of a hollow double wall, and between the floor panel 12 and the mass element, the comparison A so-called resonance transmission phenomenon (resonance), which is a phenomenon in which a sound with a low target frequency (approximately 200 Hz to 500 Hz) is transmitted to the mass layer, occurs.
  • resonance transmission phenomenon which is a phenomenon in which a sound with a low target frequency (approximately 200 Hz to 500 Hz) is transmitted to the mass layer.
  • the resonance transmission frequency f which is the frequency at which this resonance transmission phenomenon occurs, can be calculated by Equation (1).
  • Equation 1 m1 is the weight per unit area of the floor panel 12
  • m2 is the weight per unit area of the mass element
  • E is the Young's modulus of the spring element (air)
  • d is , respectively represent the thickness of the spring element.
  • the resonant transmission frequency is 454 Hz, and it is confirmed from FIG. 10 that the insertion loss is the lowest.
  • the bonding strength between the non-breathable layer 30 and the first compressed fiber layer 32A is weakened compared to the second verification floor structure 120 (non It is said to be in a state close to adhesion). Therefore, as shown in FIG. 9, the vibration of the air-impermeable layer 30 is less likely to be transmitted to the first compressed fiber layer 32A. Also, since it can be considered that substantially only the non-breathable layer 30 corresponds to the mass element, the weight of the mass element is reduced.
  • the resonance frequency of the first verification floor structure 130 is calculated by Equation 1, the calculated resonance frequency is on the high frequency side from the resonance transmission frequencies of the second verification floor structure 120 and the floor structure 100 of the comparative example.
  • the calculated resonance frequency is 1343 Hz.
  • the insertion loss is reduced in the high frequency band (1000 Hz to 3000 Hz)
  • the resonance transmission phenomenon is suppressed in the middle frequency band, and the reduction in insertion loss can be suppressed.
  • the first verification floor structure 130 has lower soundproofing performance in the high frequency band than the second verification floor structure 120, it is possible to suppress deterioration in soundproofing performance in the middle frequency band.
  • the floor silencer 14 is relatively thick and corresponds to the first region A1 in which the sound absorption in the high frequency band is excellent.
  • the first verification floor structure 130 is adopted, and the second verification floor structure 120 having excellent soundproof performance in the high frequency band is adopted in the portion corresponding to the second area A2 where the thickness of the floor silencer 14 is relatively small. With this structure, it is possible to improve the soundproof performance of the vehicle interior as a whole.
  • Fig. 11 shows the acoustic sensitivity around the head of an occupant seated in the rear seat of the vehicle.
  • the solid line indicates the acoustic sensitivity of the vehicle floor structure using both the first verification floor structure 130 and the second verification floor structure 120
  • the dotted line indicates the floor structure 100 of the comparative example applied to the floor panel 12 entirely.
  • Acoustic sensitivity for the adopted configuration is shown.
  • the vehicle floor structure using both the first verification floor structure 130 and the second verification floor structure 120 has a wider frequency band of 250 Hz to 2000 Hz than the floor structure 100 of the comparative example. , it was confirmed that the soundproofing performance was improved.
  • FIG. 12 shows the relationship between the thickness of the entire floor structure and the resonance frequency when the mass per unit area (basis weight) of the non-ventilation layer is changed in the first verification floor structure 130 .
  • the resonance frequency shifts to the high frequency side (upward in FIG. 12) as the weight of the non-ventilation layer is reduced. That is, as the frequency shifts to the higher frequency side, the influence on the middle frequency band can be reduced, so that the deterioration of the soundproofing performance in the middle frequency band can be suppressed. Therefore, in the first verification floor structure 130, it is desirable to reduce the unit weight of the non-ventilation layer. Similarly, in the first floor structure 10A, it is considered desirable to reduce the unit weight of the non-breathable layer.
  • the second floor structure 10B will be compared with the second verification floor structure 120.
  • FIG. The second floor structure 10B is considered to correspond to a spring-mass system model as shown in FIG. That is, like the second verification floor structure 120 shown in FIG.
  • the mass element non Resonance of the ventilation layer 30
  • the stress resonance of the sound absorbing material 212 also occurs.
  • the resonance frequency ⁇ of the stretching resonance of the sound absorbing material 212 can be calculated by Equation 2 below.
  • t is the thickness of the floor silencer 14B, which is a compression felt
  • E is the Young's modulus of the compression felt (floor silencer 14B)
  • m1 is the weight per unit area of the floor panel 12
  • m2 represents the weight per unit area of the mass element (non-ventilation layer 30)
  • m represents the weight per unit area of the compressed felt (floor silencer 14B).
  • the resonance frequency is 206 Hz.
  • the solid line in FIG. 14 represents the insertion loss in the second verification floor structure 120, and the line connecting the squares in FIG. 14 represents the insertion loss in the second floor structure 10B in this embodiment.
  • the resonance frequency of the stretching resonance of the sound absorbing 212 described above exists in a frequency band close to the resonance frequency of the resonance of the air spring 210, and anti-resonance occurs in which the phase is reversed between these two resonance frequencies. .
  • the insertion loss in the second floor structure 10B is improved and the soundproof performance is improved.
  • a line connecting triangles in FIG. 14 represents the insertion loss of the first floor structure 10A.
  • a line connecting circles in FIG. 14 represents the insertion loss of the modified example of the first verification floor structure 130 .
  • the non-breathable layer and the floor silencer are non-bonded, as in the first verification floor structure 130 .
  • the non-adhesion between the non-breathable layer 30 and the first compressed fiber layer 32A is also non-adhesive, and is almost the same as the first verification floor structure 130 (more precisely, it is more excellent). ) is a structure with soundproofing performance.
  • the first floor structure 10A and the floor structure of the modified example are compared to the floor structure 100 of the comparative example by shifting the resonance frequency of the air spring resonance to the high frequency side. , it is possible to suppress the deterioration of the soundproofing performance in the middle frequency band. Furthermore, the first floor structure 10A is also subjected to anti-resonance between the resonance frequency of the resonance of the air spring 210 and the resonance frequency of the extension resonance of the sound absorbing material 212 . As shown in FIG. 14, the first floor structure 10A has a lower insertion loss in a wide frequency band (315 Hz or higher) from the middle frequency band to the higher frequency band than the modified floor structure due to their synergistic effect. Improvement was confirmed. This trend was also confirmed by trial calculations using simulation software.
  • the weight distribution of the non-ventilated layer and the compressed fiber layer was changed without changing the weight of the mass element as a whole, and the insertion loss of each of the second floor structures 10B was compared.
  • the smaller the basis weight of the non-ventilated layer the lower the insertion loss in the high frequency band (1000 Hz or higher), but the higher the insertion loss in the medium frequency band (315 Hz to 630 Hz). It was confirmed that the soundproofing performance of the band was improved.
  • the mass per unit area of the non-breathable layer is preferably 50 gsm or more and 200 gsm or less.
  • the unit weight of the non-ventilation layer is small not only in the first floor structure 10A but also in the second floor structure 10B.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various aspects with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.
  • the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
  • the skin layer is provided on the indoor side of the compressed fiber layer, but the skin layer is not essential.
  • the configuration may be such that a sound absorbing layer, an air-impermeable layer, and a compressed fiber layer are laminated between the member and the partitioning member.
  • the passenger compartment soundproof structure of the present invention is employed in the vehicle floor structure, but the present invention is not limited to this.
  • vehicle compartment soundproof structure of the present invention for the walls of the vehicle, the boundary with the engine room, and the like.
  • vehicle compartment soundproof structure of the present invention is not limited to those provided for vehicles, but can be applied to those provided for various vehicles.

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Abstract

乗物室防音構造は、乗物室を区画する区画部材１２と、内部に多数の空隙を有する吸音層１４と、非通気性材料からなる非通気層３０と、圧縮された繊維集合体を主体として形成された圧縮繊維層３２Ａと、を備える。圧縮繊維層３２Ａと非通気層３０との接合強度は、非通気層３０と吸音層１４との接合強度より低い。これにより、共鳴透過現象による共振と吸音層１４の伸縮による共振とによって、それらの間で反共振が生じ（１０Ａ参照）、中周波数帯域における挿入損失を向上させ、中周波数帯域の音に対する防音性能を向上させることができる。

Description

乗物室防音構造
　本発明は、乗物室において外側からの騒音を抑制するための乗物室防音構造に関する。
　従来から、乗物の外側や乗物の駆動部からの騒音が乗物室内に伝わらないように、乗物室を区画する区画部材に防音構造が設けられる。そのような防音構造を有する区画部材として、例えば下記特許文献１に記載された自動車トリム部品が知られている。その自動車トリム部品は、防音構造として、ばね質量系（ばねマス系）の特性を有する構成を区画部材の死体となるパネルの室内側に備えている。具体的に言えば、ばね要素としての吸音層（デカップリング層）と、質量要素としての非通気層（不浸透性バリア層）と圧縮繊維層（多孔質繊維層）が、パネルの室内側に、そのパネル側から順に積層されている。なお、特許文献１に記載の自動車トリム部品は、５０Ｈｚから５００Ｈｚまでの比較的周波数の低いノイズと、２ｋＨｚを超える周波数の高いノイズとの中間の周波数帯域の防音を目的としている。多孔質繊維層におけるヤング率を調整することで、その中間の周波数帯域において高い遮音性能を発揮することが可能である。また、下記特許文献２には、吸音を優先して行うためには、ヤング率を調整した多孔質繊維層の厚みを、遮音を優先して行うための多孔質繊維層の厚さよりも大きくすることが開示されている。
特表２０１３－５２２０９４号公報 特表２０１３－５２１１９０号公報
　上記特許文献１および２に記載されたような防音構造においては、バリア層と多孔質繊維層とは互いにしっかりと結合されており、それらの両者が質量要素として機能するものとなっている。上述したように、上記特許文献１に記載の防音構造においては、比較的高い周波数帯域およびそれより高い周波数帯域においては、高い遮音性を有している。しかしながら、そのような構成においては、ばね要素としての吸音層が、乗物室の区画部材から、比較的周波数の低い音（２００Ｈｚ～５００Ｈｚ程度）を質量層に伝達してしまう。すなわち、共鳴透過現象（共振）が生じてしまう。そのため、２００Ｈｚ～６３０Ｈｚの周波数域の防音性能が悪化してしまうおそれがある。
　本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、２００Ｈｚ～６３０Ｈｚの周波数帯域の音に対する防音性能を向上させることが可能な乗物室防音構造を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するために、本技術の乗物室防音構造は、
　乗物室において外側からの騒音を抑制するための乗物室防音構造であって、
　前記乗物室を区画する主体となる区画部材と、
　前記区画部材の室内側に配され、内部に多数の空隙を有する吸音層と、
　前記吸音層の室内側に配され、非通気性材料からなる非通気層と、
　前記非通気層の室内側に配され、圧縮された繊維集合体を主体として形成された圧縮繊維層と、を備え、
　前記圧縮繊維層と前記非通気層との接合強度が、前記非通気層と前記吸音層との接合強度より低くされていることを特徴とする。
　一般的に、乗物室を区画する主体となる区画部材の一例であるダッシュボードやフロアのパネルの室内側面には、防音材が配されている。そして、防音材の乗物室に対する防音性能を考察する際には、ばね質量系（ばねマス系）のモデルが用いられる。具体的には、ばね質量系のモデルは、ばね要素として、剛体である区画部材の室内側に配されて非圧縮のフェルトや発泡材のような低密度材料によって形成される部分を備え、質量要素として、そのばね要素の室内側に設けられた高密度の不浸透性材料によって形成される部分をそなえる。また、上記のばね質量系と、区画部材に相当する剛体部分とを備える構成では、中空の二重壁の特性を有する。そして、乗物室内に対する区画部材の防音性能の評価は、例えば、防音材（ばね質量系）がない場合の音圧レベルと、防音材がある場合の音圧レベルとの差である挿入損失（Insertion Loss）を用いて行われる。一般的に、圧縮繊維層は非通気層に対してしっかりと接着されている場合が多い。そのような場合には、非通気層と圧縮繊維層との両者が質量要素として働き、中周波数帯域において共振（共鳴透過現象）が生じ、挿入損失が低下する。
　それに対して、本技術の乗物室防音構造は、圧縮繊維層と非通気層との接合強度が、非通気層と吸音層との接合強度に比較して、弱められている。つまり、非通気層と吸音層とが、比較的強固に接着されていることで、区画部材と非通気層との間において、上述した中空の二重壁の特性である共鳴透過現象による共振（以下、「空気ばね共振」と呼ぶ場合がある）に加えて、吸音層が厚み方向において伸縮することによる共振（以下、「吸音層伸縮共振」と呼ぶ場合がある）とが生じることになる。この吸音層伸縮共振は、吸音層の比較的小さなヤング率の影響で、その周波数が低周波数帯域（３１５Ｈｚ以下）となる。そして、空気ばね共振の共振周波数と周波数帯域が近い吸音層伸縮共振の存在により、それらの２つの共振周波数の間で位相が逆転する反共振が生じることになり、中周波数帯域における挿入損失を向上させることができる。さらに、圧縮繊維層と非通気層との接合強度が比較的弱められており、非通気層と吸音層との接合強度よりも小さいので、非通気層から圧縮繊維層へ音が伝達されにくくされている。詳しく言えば、区画部材と非通気層単体との間で共振が発生しやすくなり、質量層が小さくなったことによって、その共振の周波数は、高周波領域側にシフトする。それにより、中周波数帯領域の挿入損失を向上させること、つまり、中周波数帯域の防音性能を高めることができる。ちなみに、非通気層に対する圧縮繊維層の接合強度を弱めた場合、高周波数帯域においての防音性能は、非通気層に対する圧縮繊維層の接合強度をしっかりと確保した場合に比較して、低下することになる。
　なお、この構成の乗物室防音構造において「接合力が弱くされている」あるいは「接着力が弱くされている」とは、例えば、非通気層と吸音層との間において全面が接着されているのに対して、圧縮繊維層と非通気層との間においてドットやライン状など、圧縮繊維層と非通気層とが部分的に接着された状態としたり、接着剤の塗布量を減らしたり、接着剤の種類を変更したりして、接合力を小さくすることを意味する。また「接合力が弱くされている」は、圧縮繊維層と非通気層との間が接着されている場合に限定されず、接着力が０である場合、つまり、接着されていない場合も含む文言である。
　この構成の乗物室防音構造における「圧縮繊維層」は、天然繊維あるいは合成繊維から形成した、フェルト，グラスウールなどの繊維集合体である。例えば、毛繊維を薄く積み重ねて、これに熱とアルカリとを加えて圧搾しながらもむことにより、毛繊維の縮絨性だけで互いに絡み合わせて布帛状にしたもの、いわゆる圧縮フェルトを採用可能である。また、前述した特許文献１に記載されたヤング率が調整された多孔質繊維層を採用することも可能である。
　また、「吸音層」は、いわゆるサイレンサであり、多数の空隙を有する繊維集合体や、ウレタンフォームなどの多孔質合成樹脂から形成することが可能である。なお、この吸音層は、厚みが３ｍｍ～６０ｍｍであることが望ましい。さらに、「非通気層」は、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエステル，ポリアミド，アイオノマー樹脂，ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン，ポリビニルアルコール，ポリスチレン，ＥＶＡ，ＥＶＯＨ，ＥＭＭＡ等からなる単層あるいは複数層のフィルム状に形成されたものとすることができる。
　上記構成において、前記非通気層は、単位面積当たりの質量が、１５ｇｓｍ以上４００ｇｓｍ以下、望ましくは、５０ｇｓｍ以上２００ｇｓｍ以下とされている構成とすることができる。
　この構成の乗物室防音構造は、非通気層の目付けが比較的小さい値に限定されている。非通気層の目付けが小さいほど、共鳴透過現象の共振周波数（共鳴透過周波数）が、高周波数側にシフトすることになる。したがって、この構成の乗物室防音構造によれば、中周波数帯域（特に、３１５Ｈｚ～５００Ｈｚ）の防音性能をより向上させることができる。
　上記構成において、前記圧縮繊維層は、単位面積当たりの質量が、３００ｇｓｍ以上１５００ｇｓｍ以下、望ましくは、６００ｇｓｍ以上１０００ｇｓｍ以下とされている構成とすることができる。
　この構成の乗物室防音構造は、圧縮繊維層の目付けが限定されており、圧縮繊維層の厚みを大きくすることなく、十分な防音性能を確保することができる。
　上記構成において、前記第１領域は、前記非通気層と前記圧縮繊維層とが非接着とされている構成とすることができる。
　この構成の乗物室防音構造は、共鳴透過現象による非通気層の共振を圧縮繊維層にほぼ伝わないようにすることができ、中周波数帯域の防音性能を効果的に向上させることができる。
　本発明によれば、中周波数帯域の音に対する防音性能を向上させることが可能な乗物室防音構造を提供することができる。
本実施形態である車両フロア構造が採用される車両のフロアパネルを示す斜視図 図１に示すフロアパネルの平面図 本実施形態の車両フロア構造が採用されたフロアパネルの上面図 第１領域におけるフロア構造を概略的に示す断面図 第２領域におけるフロア構造を概略的に示す断面図 第１検証用フロア構造を概略的に示す断面図 第２検証用フロア構造を概略的に示す断面図 比較例のフロア構造を概略的に示す断面図 図６および図７のフロア構造のばね質量系モデル 図５のフロア構造のばね質量系モデル 各フロア構造における周波数と挿入損失との関係を示すグラフ ２つの検証用フロア構造を併用した車両フロア構造と比較例のフロア構造とにおける１／３オクターブ周波数と音響感度との関係を示すググラフ フロア構造全体の厚みと共振周波数との関係を示すグラフ 図６のフロア構造のばね質量系モデル 各フロア構造における周波数と挿入損失との関係を示すグラフ 非通気層の単位面積当たりの質量を変化させた場合における挿入損失の変化を説明するためのグラフ
　本実施形態の乗物室防音構造は、乗物である車両（自動車）のフロアに採用されている。本実施形態の車両フロア構造１０について説明する。車両フロア構造１０は、図１および図２Ａに示す車両のフロアパネル１２と、その上側に重ねられたフロアサイレンサ１４とカーペット１６とからなる。フロアパネル１２は、乗物室である車室の床面を区画する主体となる区画部材であり、例えば、金属製とされ、平面視において車両前後方向に長い概して矩形状をなしている。
　フロアパネル１２は、図１および図２Ａに示すように、車幅方向の中央に、車両前後方向に延びるとともに、上方に膨出された形状をなすフロアトンネル２０が形成されている。また、車両には、車幅方向に延びる２つの補強部材が配されている。フロアパネル１２は、それら２本の補強部材が嵌り合うように、その補強部材に沿う形状に上方に膨出した前側膨出部２２と後側膨出部２３を有している。なお、車両においては、前側膨出部２２と後側膨出部２３の上側に、運転席および助手席のシートが配されるようになっている。また、フロアパネル１２は、後端部に立壁部２４が形成されており、車両においては、その立壁部２４の後方に、後部座席のシートが配されるようになっている。つまり、フロアパネル１２において、前側膨出部２２の前方の領域１２Ａ、および、立壁部２４と後側膨出部２３との間の領域１２Ｂは、着座した乗員の足が位置する足溜り部である。
　そして、図２Ｂに示すように本実施例の車両フロア構造１０は、フロアパネル１２において上述した足溜り部となる領域１２Ａ，１２Ｂおよび前側膨出部２２と後側膨出部２３の間の領域１２Ｃに対応する部分においては、第１フロア構造１０Ａを有し、フロアパネル１２の領域１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを除く部分である第２領域Ａ２に対応する部分においては、第２フロア構造１０Ｂを有している。第１フロア構造１０Ａと第２フロア構造１０Ｂは、異なるフロア構造である。以下に、図３に示す第１フロア構造１０Ａ、および、図４に示す第２フロア構造１０Ｂについて説明する。さらに、第１フロア構造１０Ａと第２フロア構造１０Ｂとの相違点について、詳しく説明する。
　フロアパネル１２上には、フロアサイレンサ１４が敷設されている。フロアサイレンサ１４は、多数の空隙を有する繊維集合体やウレタンフォームなどの多孔質合成樹脂とすることができる。なお、本実施形態においては、熱可塑性樹脂繊維からなるフェルトとされている。このフロアサイレンサ１４は、区画部材としてのフロアパネル１２の室内側に配され、内部に多数の空隙を有する吸音層として機能するものとなっている。上述した足溜り部となる領域１２Ａ及び領域１２Ｂは、本フロア構造１０の上にシートやセンターコンソールなどの質量を伴う部品で覆われる部分と異なり、本フロア構造１０が剥き出しになりやすい。その足溜り部となる領域１２Ａ，１２Ｂにおける挿入損失を向上させるためには、例えば、足溜り部に対応するフロアサイレンサ１４の部分の厚みを、他の部分に比較して大きくした方が望ましい。そのため、上述した足溜り部となる領域１２Ａ，１２Ｂおよび前側膨出部２２と後側膨出部２３の間の領域１２Ｃ（第１領域Ａ１）に対応するフロアサイレンサ１４Ａの厚みが、他の領域に対応するフロアサイレンサ１４Ｂの厚みに比較して大きくされている。つまり、における第１フロア構造１０Ａに含まれるフロアサイレンサ１４Ａの厚みの方が、第２フロア構造１０Ｂに含まれるフロアサイレンサ１４Ｂの厚みより大きくされている。本実施形態においては、第１フロア構造１０Ａに含まれるフロアサイレンサ１４Ａの厚みが、２０ｍｍ程度とされ、第２フロア構造１０Ｂに含まれるフロアサイレンサ１４Ｂの厚みが、１０ｍｍ程度とされている。なお、このフロアサイレンサ１４Ａ、１４Ｂの厚みとしては、フロアパネル１２の外側から伝達される音を吸音するために、３ｍｍ～６０ｍｍであることが望ましい。
　本実施形態の車両フロア構造１０は、第１フロア構造１０Ａと第２フロア構造１０Ｂとにおけるカーペット１６の構造の相違に特徴を有している。そのため、第１フロア構造１０Ａと第２フロア構造１０Ｂとの防音性能の評価においては、それぞれの構造におけるフロアサイレンサの厚みを同一として扱っている。
　フロアサイレンサ１４の上側に、カーペット１６が敷設されている。このカーペット１６は、図３および図４に示すように、フロアサイレンサ１４側（室外側）から順に、非通気層３０と、圧縮繊維層３２と、表皮層３４とが積層されたものである。なお、圧縮繊維層３２と表皮層３４との間は、接着剤によって接着されて、接着層３８が形成されている。圧縮繊維層３２と非通気層３０との間は、後に詳しく説明するが、一部のみ、接着層３６が形成されている。また、このカーペット１６は、フロアサイレンサ１４に対して、接着剤によって、接着されており、カーペット１６とフロアサイレンサ１４との間には接着層４０が形成されている。カーペット１６は全面においてフロアサイレンサ１４に接着されている。
　非通気層３０は、非通気性材料からなるフィルムであり、吸音層であるフロアサイレンサ１４の室内側に位置し、主として室外側からの遮音を目的とするものである。この非通気層３０は、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエステル，ポリアミド，アイオノマー樹脂，ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン，ポリビニルアルコール，ポリスチレン，ＥＶＡ，ＥＶＯＨ，ＥＭＭＡ等からなる単層あるいは複数層のフィルム状に形成されたものとすることができる。また、非通気層３０は、単位面積当たりの質量が、１５ｇｓｍ以上４００ｇｓｍ以下、望ましくは、５０ｇｓｍ以上２００ｇｓｍ以下とされている。なお、本実施形態においては、ポリエチレンからなる単層フィルムとされ、単位面積当たりの質量が１００ｇｓｍのものとされている。
　圧縮繊維層３２は、非通気層３０の室内側に積層されて、吸音および遮音を目的とするものである。この圧縮繊維層３２は、例えば、天然繊維や合成繊維あるいはそれらの混合繊維をバインダ繊維でフェルト化したもの、いわゆる圧縮フェルトとすることができる。その圧縮フェルトは、再生コットンのようなリサイクルされた繊維材料や、ポリエステルのような他の再生繊維、いわゆる化繊反毛材から形成されることが好ましい。具体的に言えば、圧縮繊維層３２は、例えば、低融点ポリエステルをバインダとして化繊反毛材に混入し、それらを集積したものを加熱処理した後、プレス加工により所望のマット状に成形されたものとすることができる。また、圧縮繊維層３２は、厚みが大きいほど、防音性能は向上すると考えられる。しかしながら、車室空間は限られているため、圧縮繊維層３２の厚み、換言すれば、単位面積当たりの質量は、小さくされる方が望ましい。そのことを鑑み、圧縮繊維層３２は、単位面積当たりの質量を、３００ｇｓｍ以上１５００ｇｓｍ以下、望ましくは、６００ｇｓｍ以上１０００ｇｓｍ以下とすることができる。なお、本実施形態においては、圧縮繊維層３２は、第１フロア構造１０Ａおよび第２フロア構造１０Ｂのいずれにおいても、単位面積当たりの質量が８００ｇｓｍとされている。
　なお、この圧縮繊維層３２は、第１フロア構造１０Ａと第２フロア構造１０Ｂとで異なる構成を有している。具体的には、第１フロア構造１０Ａに含まれる圧縮繊維層３２である第１圧縮繊維層３２Ａは、上述した方法で製造された一般的な圧縮フェルトであるのに対して、第２フロア構造１０Ｂに含まれる圧縮繊維層３２である第２圧縮繊維層３２Ｂは、ヤング率が調整されている。後に詳しく説明するが、第２圧縮繊維層３２Ｂは、高周波数帯域（１０００Ｈｚ～８０００Ｈｚ）における防音性能が高められたものとなっている。
　表皮層３４は、特に限定されず、例えば、ディロア表皮，ベロア表皮，プレーン表皮，タフトカーペット表皮など種々のものを採用可能である。本実施形態においては、ディロア表皮とされ、単位面積当たりの質量が３５０ｇｓｍのものとされている。この表皮層３４は、第１フロア構造１０Ａ，第２フロア構造１０Ｂのいずれにおいても、同じものとされている。
　接着層３６，３８，４０は、液体状の接着剤から形成されていてもよく、フィルムやテープ等の固体状の接着剤から形成されていてもよい。なお、圧縮繊維層３２と表皮層３４と間の接着層３８は、第１フロア構造１０Ａ，第２フロア構造１０Ｂのいずれにおいても設けられており、表皮層３４は圧縮繊維層３２に接着されている。ちなみに、この接着層３８は、必須ではなく、表皮層３４と圧縮繊維層３２とは非接着とされていてもよい。
　一方、非通気層３０と圧縮繊維層３２との間の接合強度は、第１フロア構造１０Ａと第２フロア構造１０Ｂとで異なっている。具体的には、第２フロア構造１０Ｂにおいては、非通気層３０と第２圧縮繊維層３２Ｂとの間に接着層３６が形成されているのに対して、第１フロア構造１０Ａにおいては、非通気層３０と第１圧縮繊維層３２Ａとは接着されていない。換言すれば、第１フロア構造１０Ａにおける非通気層３０と第１圧縮繊維層３２Ａとの接着強度は０とされている。ただし、第１フロア構造１０Ａにおける非通気層３０と第１圧縮繊維層３２Ａとは非接着であることに限定されない。例えば、接着層３６が、図４に示すように、第２フロア構造１０Ｂにおいて、非通気層３０と第２圧縮繊維層３２Ｂに対して全面接着であるのに対して、図５に示すフロア構造１３０のように、第１フロア構造において、非通気層３０と第１圧縮繊維層３２Ａとの間の接着層１３６を、ドット状やライン状に形成し、部分接着とすることができる。このような構成により、第１フロア構造１０Ａにおける非通気層３０と第１圧縮繊維層３２Ａとの間の接着強度を非通気層３０とフロアサイレンサ１４との間の接着層４０による接着強度よりも低くされていてもよい。そのように第１フロア構造１０Ａにおける非通気層３０と第１圧縮繊維層３２Ａとが接着される場合、接着強度を低くする方法は、特に限定されず、例えば、第１フロア構造１０Ａにおける非通気層３０と第１圧縮繊維層３２Ａとの間の接着層に使用される液体状の接着剤の塗布量を接着層３６に比較して減らすことや、接着剤の種類を異ならせる等の方法を採用することもできる。
　また、第１フロア構造１０Ａは、第１圧縮繊維層３２Ａと非通気層３０との接合強度が、非通気層３０と吸音層であるフロアサイレンサ１４Ａとの接合強度より低くされた構造となっている。本実施形態においては、第１圧縮繊維層３２Ａと非通気層３０とは非接着とされているが、それに限定されず、上述した方法で、第１圧縮繊維層３２Ａと非通気層３０との接着強度が、非通気層３０とフロアサイレンサ１４Ａとの接合強度より低くされていればよい。
　上述したように、本車両フロア構造１０において、フロアパネル１２の領域１２Ａ，１２Ｂ、１２Ｃから構成される第１領域Ａ１に対応している第１フロア構造１０Ａ（第１構造部）に含まれる非通気層３０と圧縮繊維層３２Ａとの接合強度（接着強度）は相対的に低く、第１領域以外の領域である第２領域Ａ２に対応している第２フロア構造１０Ｂ（第２構造部）に含まれる非通気層３０と圧縮繊維層３２Ｂとの接合強度（接着強度）は、第１フロア構造１０Ａの非通気層３０と圧縮繊維層３２Ａとの接合強度（接着強度）よりも高い。図３に示すように、第１領域Ａ１に対応しているカーペット１６Ａは、表皮材３４、接着層３８、圧縮繊維層３２Ａ、非通気層３０を含む。第２領域Ａ２に対応しているカーペット１６Ｂは、図４に示すように、表皮材３４、接着層３８、圧縮繊維層３２Ｂ、接着層３６、非通気層３０を含む。以下においては、これら第１領域Ａ１における第１フロア構造１０Ａと第２領域Ａ２における第２フロア構造１０Ｂの各々における防音性能について説明する。まずは、非通気層３０と圧縮繊維層３２との接合強度（接着強度）の相違による防音性能の違いを説明するために、カーペット１６とフロアサイレンサ１４とが接着されていない構造、換言すれば、非通気層３０とフロアサイレンサ１４とが接着されていない構造について説明する。具体的には、図５に示す第１検証用フロア構造１３０は、非通気層３０とフロアサイレンサ１４とが非接着で、かつ、非通気層３０と第１圧縮繊維層３２Ａとの接着強度が相対的に低い。図６に示す第２検証用フロア構造１２０は、非通気層３０とフロアサイレンサ１４とが非接着で、かつ、非通気層３０と第２圧縮繊維層３２Ｂとの接着強度が相対的に高い。さらに、それらの比較例として、車両フロア構造１００の概略的な構造を、図７を参照しつつ説明する。
　比較例の車両フロア構造１００は、フロアサイレンサ１０２とカーペット１０４とからなる。フロアサイレンサ１０２は、本実施例のフロアサイレンサ１４と同様のものとされる。また、カーペット１０４は、下層側（フロアサイレンサ１０２側）から順に、ポリエチレンからなるバッキング層（非通気層）１１０、圧縮フェルトからなる圧縮繊維層１１２と、ディロア表皮である表皮層１１４とからなり、各層の間には接着剤による接着層１１６，１１８が形成され、互いにしっかりと接着されたものとなっている。比較例の車両フロア構造１００は、図６に示した第２検証用フロア構造１２０と類似する。
　ただし、カーペット１０４のバッキング層１１０は、本実施例における非通気層３０に比較して、単位面積当たりの質量が大きく、６００ｇｓｍとなっている。また、圧縮繊維層１１２は、本実施例における第１圧縮繊維層３２Ａと同様に、圧縮フェルトからなるが、本実施例における圧縮繊維層３２に比較して、単位面積当たりの質量が小さく、３００ｇｓｍとなっている。
　第１検証用フロア構造１３０，第２検証用フロア構造１２０，比較例のフロア構造１００の各々の防音性能については、テーストピースを用いた実車実験を行うとともに、シミュレーションソフトを用いた試算を行った。このシミュレーションを行う際には、図８および図９に示すばね質量系のモデルを用いている。詳しく言えば、第２検証用フロア構造１２０および比較例のフロア構造１００を使ったばね質量系のモデルが、図８に示され、第１検証用フロア構造１３０を使ったばね質量系のモデルが、図９に示されている。なお、今回の防音性能の評価においては、表皮層３４を除いた構造で行っている。そして、各フロア構造の防音性能の評価には、防音材（ばね質量系）がない場合の音圧レベルと、防音材がある場合の音圧レベルとの差である挿入損失（Insertion Loss）を用いて行っている。
　ばね質量系のモデルにおいて、ばね要素は、剛体であるフロアパネル１２の室内側に配されて非圧縮のフェルトや発泡材のような低密度材料によって形成される部分であり、いずれの構造においても、フロアサイレンサ１４，１０２が相当する。質量要素は、ばね要素の室内側に設けられた高密度の不浸透性材料によって形成される部分である。第２検証用フロア構造１２０においては、非通気層３０に対して第２圧縮繊維層３２Ｂが接着層３６によってしっかりと接着されているので、非通気層３０および第２圧縮繊維層３２Ｂが、質量要素に相当する。また、比較例のフロア構造１００も第２検証用フロア構造１２０と同様であり、非通気層であるバッキング層１１０と圧縮繊維層１１２とが質量要素に相当する。
　図１０に示すように、比較例のフロア構造１００の挿入損失と第２検証用フロア構造１２０の挿入損失を比較すると、第２検証用フロア構造１２０は、ヤング率が調整された第２圧縮繊維層３２Ｂの機能により、高周波数帯域（１０００Ｈｚ～８０００Ｈｚ）において、比較例のフロア構造１００に比較して高い防音性能が発揮されている。一方で、これらのフロア構造は、ばね質量系と剛体部分であるフロアパネル１２とを含めると、中空の二重壁の特性を有しており、フロアパネル１２と質量要素との間で、比較的周波数の低い音（２００Ｈｚ～５００Ｈｚ程度）を質量層に伝達してしまう現象、いわゆる共鳴透過現象（共振）が生じることになる。それにより、図１０に示すように、中周波数帯域（３１５Ｈｚ～６３０Ｈｚ）において、挿入損失が低下してしまうことになる。ちなみに、この共鳴透過現象が生じる周波数である共鳴透過周波数ｆは、数１により算出することができる。なお、数１において、ｍ１は、フロアパネル１２の単位面積当たりの重量を、ｍ２は、質量要素の単位面積当たりの重量を、Ｅは、ばね要素（空気）のヤング率を、ｄは、ばね要素の厚みを、それぞれ表している。ちなみに、このフロア構造１２０、１００においては、共鳴透過周波数は、４５４Ｈｚとなり、図１０からも、挿入損失が最も低くなっているのが確認される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　一方で、第１検証用フロア構造１３０においては、非通気層３０と第１圧縮繊維層３２Ａとの接着は、その接着強度が第２検証用フロア構造１２０に比較して弱められている（非接着に近い状態とされている）。そのため、図９に示すように、非通気層３０の振動が、第１圧縮繊維層３２Ａに伝わり難くなるのである。また、ほぼ非通気層３０のみが質量要素に相当すると考えることができるため、質量要素の重量が小さくなる。第１検証用フロア構造１３０について、数１によって、共振周波数を算出すると、算出した共振周波数は、上述した第２検証用フロア構造１２０および比較例のフロア構造１００の共鳴透過周波数から、高周波数側にシフトすることになる。ちなみに、第１検証用フロア構造１３０においては、算出された共振周波数が、１３４３Ｈｚとなる。それにより、図１０に示すように、高周波数帯域（１０００Ｈｚ～３０００Ｈｚ）において、挿入損失が低下するものの、中周波数帯域において、共鳴透過現象が抑えられ、挿入損失の低下を抑えることができるのである。つまり、第１検証用フロア構造１３０は、第２検証用フロア構造１２０に比較して、高周波数帯域の防音性能が低下するものの、中周波数帯域の防音性能の低下を抑えることができるのである。
　つまり、車両のフロア構造として、フロアサイレンサ１４の厚みが相対的に大きく高周波数帯域の吸音に優れた第１領域Ａ１に対応する部分おいては、中周波数帯域の防音性能の低下を抑えた第１検証用フロア構造１３０を採用し、フロアサイレンサ１４の厚みが相対的に小さい第２領域Ａ２に対応する部分においては、高周波数帯域の防音性能に優れた第２検証用フロア構造１２０を採用した構造とすれば、車室内全体としての防音性能を向上させることができるのである。
　図１１には、車両の後部座席に着座した乗員の頭部付近の音響感度を示している。実線が、上述した第１検証用フロア構造１３０と第２検証用フロア構造１２０を併用した車両フロア構造における音響感度を示しており、点線が、比較例のフロア構造１００をフロアパネル１２に全面に採用した構成における音響感度を示している。この図１１からも分かるように、第１検証用フロア構造１３０と第２検証用フロア構造１２０を併用した車両フロア構造は、比較例のフロア構造１００に比較して、２５０Ｈｚ～２０００Ｈｚの広い周波数帯域において、防音性能が向上していることが確認された。
　また、図１２には、第１検証用フロア構造１３０において、非通気層の単位面積当たりの質量（目付け）を変化させた場合におけるフロア構造全体の厚みと共振周波数との関係を示している。この図１２から分かるように、フロアサイレンサの厚み等に関係なく、非通気層の目付けを小さくするほど、共振周波数は高周波数側（図１２における上側）にシフトすることが分かる。つまり、高周波数側にシフトするほど、中周波数帯域への影響を小さくすることができるため、中周波数帯域における防音性能の低下を抑えることができる。したがって、第１検証用フロア構造１３０においては、非通気層の目付けを小さくすることが望ましいと考えられる。また、第１フロア構造１０Ａにおいても同様に、非通気層の目付けを小さくすることが望ましいと考えられる。
　次に、第１フロア構造１０Ａと第２フロア構造１０Ｂとの各々において、非通気層３０とフロアサイレンサ１４Ａ、１４Ｂとが接着されていることによる効果を説明する。まずは、第２フロア構造１０Ｂを、第２検証用フロア構造１２０と比較することとする。第２フロア構造１０Ｂは、図１３に示すようなばね質量系のモデルに相当すると考えられる。つまり、図８に示した第２検証用フロア構造１２０と同様に、中空の二重壁の特性である共鳴透過現象による共振（以下、「空気ばね２１０の共振」と呼ぶ場合がある）がフロアサイレンサ１４Ｂ内に含まれる空気により生じるだけでなく、さらに、フロアサイレンサ１４Ｂと非通気層３０とが接着層４０により接着されているため、フロアサイレンサ１４Ｂが厚み方向において伸縮することによる質量要素（非通気層３０）の共振（以下、「吸音材２１２の伸縮共振」と呼ぶ場合がある）も生じることになるのである。
　この吸音材２１２の伸縮共振の共振周波数νは、以下の数２により算出することができる。なお、数２において、ｔは、圧縮フェルトであるフロアサイレンサ１４Ｂの厚みを、Ｅは、圧縮フェルト（フロアサイレンサ１４Ｂ）のヤング率を、ｍ１は、フロアパネル１２の単位面積当たりの重量を、ｍ２は、質量要素（非通気層３０）の単位面積当たりの重量を、ｍは、圧縮フェルト（フロアサイレンサ１４Ｂ）の単位面積当たりの重量を、それぞれ表している。ちなみに、本実施形態においては、その共振周波数は、２０６Ｈｚとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　図１４の実線が、第２検証用フロア構造１２０における挿入損失を表しており、図１４において四角形を繋ぐ線が、本実施形態における第２フロア構造１０Ｂにおける挿入損失を表している。上述した吸音２１２の伸縮共振の共振周波数は、空気ばね２１０の共振の共振周波数と近い周波数帯域に存在することになり、それら２つの共振周波数の間で位相が逆転する反共振が生じることになる。これにより、図１４に示すように、２５０Ｈｚ～５００Ｈｚの周波数帯域で、第２フロア構造１０Ｂにおける挿入損失が向上し、防音性能が改善されるのである。
　次に、第１フロア構造１０Ａの効果を説明する。図１４において三角形を繋ぐ線が、第１フロア構造１０Ａの挿入損失を表している。また、図１４において丸を繋ぐ線は、第１検証用フロア構造１３０の変形例の挿入損失を表している。変形例のフロア構造は、第１検証用フロア構造１３０と同様に、非通気層とフロアサイレンサとが非接着とされている。さらに、変形例のフロア構造は、非通気層３０と第１圧縮繊維層３２Ａとの間も非接着とされており、第１検証用フロア構造１３０とほぼ同様（正確に言えば、より優れた）の防音性能を有する構造である。これら第１フロア構造１０Ａおよび変形例のフロア構造は、第１検証用フロア構造１３０と同様に、空気ばね共振の共振周波数が高周波側にシフトすることで、比較例のフロア構造１００に比較して、中周波数帯域の防音性能の低下を抑制することが可能となっている。さらに、第１フロア構造１０Ａは、空気ばね２１０の共振の共振周波数と吸音材２１２の伸縮共振の共振周波数との間の反共振も加わることになる。第１フロア構造１０Ａは、図１４に示すように、それらの相乗効果によって、変形例であるフロア構造に比較して、中周波数帯域から高周波数帯域にわたる広い周波数帯域（３１５Ｈｚ以上）において挿入損失の向上が確認された。なお、この傾向は、シミュレーションソフトによる試算でも、同様の傾向が確認された。
　次に、第２フロア構造１０Ｂにおいて、質量要素全体としての重量は変化させず、非通気層と圧縮繊維層との重量配分を変化させて、それぞれの第２フロア構造１０Ｂの挿入損失を比較した。詳しくは、圧縮繊維層８００ｇｓｍかつ非通気層１００ｇｓｍである第２フロア構造１０Ｂの他に、圧縮繊維層８５０ｇｓｍかつ非通気層５０ｇｓｍの比較例１と、圧縮繊維層７００ｇｓｍかつ非通気層２００ｇｓｍの比較例２と、圧縮繊維層５００ｇｓｍかつ非通気層４００ｇｓｍの比較例３と、圧縮繊維層３００ｇｓｍかつ非通気層６００ｇｓｍの比較例４とを準備し、それぞれの挿入損失を、シミュレーションソフトにより算出した。図１５に示すように、非通気層の目付けを小さくするほど、高周波数帯域（１０００Ｈｚ以上）においては挿入損失が低下するものの、中周波数帯域（３１５Ｈｚ～６３０Ｈｚ）における挿入損失が向上し、中周波数帯域の防音性能が向上することが確認された。これにより、第２フロア構造１０Ｂにおいては、非通気層は単位面積当たりの質量は５０ｇｓｍ以上２００ｇｓｍ以下であることが望ましい。つまり、第１フロア構造１０Ａだけでなく、第２フロア構造１０Ｂにおいても、非通気層の目付けが小さい方が望ましいことが確認された。
＜他の実施形態＞
　本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。例えば、次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
　（１）上記実施形態においては、圧縮繊維層の室内側に表皮層が設けられていたが、表皮層は必須ではない。例えば、乗物室の意匠面を構成する部材が存在する場合には、その部材と区画部材との間に、吸音層，非通気層，圧縮繊維層が積層された構成であればよい。
　（２）上記実施形態においては、本発明の乗物室防音構造が、車両のフロア構造に採用されていたが、それに限定されない。車両の壁部やエンジンルームとの境界部等に、本発明の乗物室防音構造を採用することも可能である。
　（３）また、本発明の乗物室防音構造は、車両に提供されるものに限定されず、種々の乗物において提供されるものに適用することができる。
　１０…車両フロア構造、１０Ａ…第１フロア構造〔乗物室防音構造〕、１０Ｂ…第２フロア構造、１２…フロアパネル〔区画部材〕、１４…フロアサイレンサ〔吸音層〕、１６…カーペット、３０…非通気層、３２…圧縮繊維層、４０…接着層

Claims (6)

  1. 　乗物室において外側からの騒音を抑制するための乗物室防音構造であって、
    　前記乗物室を区画する区画部材と、
    　前記区画部材の室内側に配され、内部に多数の空隙を有する吸音層と、
    　前記吸音層の室内側に配され、非通気性材料からなる非通気層と、
    　前記非通気層の室内側に配され、圧縮された繊維集合体を主体として形成された圧縮繊維層と、を備え、
    　前記圧縮繊維層と前記非通気層との接合強度が、前記非通気層と前記吸音層との接合強度より低くされていることを特徴とする乗物室防音構造。
  2. 　前記非通気層は、単位面積当たりの質量が、１５ｇｓｍ以上４００ｇｓｍ以下、望ましくは、５０ｇｓｍ以上２００ｇｓｍ以下とされている請求項１に記載の乗物室防音構造。
  3. 　前記圧縮繊維層は、単位面積当たりの質量が、３００ｇｓｍ以上１５００ｇｓｍ以下、望ましくは、６００ｇｓｍ以上１０００ｇｓｍ以下とされている請求項１または請求項２に記載の乗物室防音構造。
  4. 　前記圧縮繊維層と前記非通気層とが非接着とされている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の乗物室防音構造。
  5. 　前記区画部材は、乗物である車両のフロアを区画するフロアパネルであり、
    　前記フロアパネルは、着座した乗員の足が配される足溜り部を含む第１領域と、前記第１領域以外の部分を含む第２領域とを有し、
    　前記第１領域において　前記圧縮繊維層と前記非通気層との接合強度が、前記非通気層と前記吸音層との接合強度より低くされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の乗物室防音構造。
  6. 　前記第１領域において、前記吸音層は、前記第２領域における前記吸音層に比較して、厚みが大きくされている請求項５に記載の乗物室防音構造。
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