JP4747589B2

JP4747589B2 - 吸音装置

Info

Publication number: JP4747589B2
Application number: JP2005023384A
Authority: JP
Inventors: 靖彦西村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2025-01-31
Also published as: JP2006208949A

Description

本発明は、車両の騒音を低減し車両の快適性を向上させた吸音装置に関する。

従来、セル構造の吸音セルを備えた吸音構造体として、略平らな基板と、当該基板と対向するように設けられた吸音材とを備え、基板と、吸音材との間の空気層を複数の格子状の吸音セルに分割する仕切り板を更に備えた吸音装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、複数の吸音セルを設け、各セルの深さを異なるようにして幅広い周波数帯域の吸音率を向上させた吸遮音構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−１６１２８２号公報特開２００４−１７０６６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す吸音装置においては、特定の周波数の音波のみを吸収することを目的としており、広帯域の周波数の騒音を吸収するのは困難である。この問題を解決すべく、上記特許文献２に示す吸遮音構造が提案されているが、効率よく吸収される音波が、各吸音セルの位置により固定される。したがって、吸遮音構造の設置時に設定位置に対して各吸音セルの位置がずれた場合に、吸音効率の低下を招くおそれがある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両の騒音を低減し車両の快適性を向上させることを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、基板と、該基板に対して対向して配設される複数の吸音材と、前記基板と前記複数の吸音材に対して立設されて複数の空気層を画成する隔壁と、を備え、前記吸音材は、エンジンを音源とする吸音対象音の音波の腹の位置に配設され、前記空気層の前記基板に対向する方向の中心は前記エンジンを音源とする音響効果音の音波の腹の位置に設定されることを特徴とする吸音装置である。

なお、上記第１吸音材と上記第２吸音材とは、同一部材であってもよい。

この一態様によれば、上記第１吸音材と上記基板との間に上記基板に対して並設される、少なくとも１つの第２吸音材を備える。これにより、上記第１吸音材および上記少なくとも１つの第２吸音材により、上記セル内に生じる複数の音波を、各音波に応じて効率的に減衰させることができる。したがって、吸音装置の吸音率を広帯域において向上させることができる。すなわち、車両の騒音を低減し車両の快適性を向上させることができる。

また、この一態様において、前記吸音材は、前記吸音対象音の音波の腹の位置に配設されているので、例えば前記吸音材と上記基板との間の距離は、前記吸音対象音の音波の波長の１／４の奇数倍となっている。この場合、音波の粒子速度は最大となる前記吸音対象音の音波の腹を前記複数の吸音材に夫々通過させることができることから、最も効率的に当該音波を減衰させることができる。すなわち、騒音等の吸音したい音波を減衰させることにより、車両の騒音を低減することができる。

さらに、この一態様においては、上記セル内部に生じる前記音響効果音の腹の位置に前記空気層の前記対向する方向の中心が設定されている。上記空気層と上記基板との間の距離は、前記音響効果音の音波の波長の１／４の奇数倍となる。この場合、前記音響効果音の音波の粒子速度は最大となる音波の腹位置が上記空気層の中心となることから、前記音響効果音の音波の減衰を抑えることができる。したがって、音響効果音等の吸音したくない音波の減衰を抑えることにより、当該音波を吸音装置において積極的に通過させ、乗員に聞かせることができる。すなわち、好適な音波を吸音装置において積極的に通過させることにより、車両の快適性を向上させることができる。

本発明によれば、車両の騒音を低減し車両の快適性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両用の吸音装置の基本概念等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図１は、本発明の一実施例に係る吸音装置を示す斜視図である。また、図２は図１に示す吸音装置を直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図であり、吸音セルを拡大した部分拡大図である。

図１および図２に示す如く、本実施例に係る吸音装置１において、板状の第１吸音材３は基板５と対向して配設されている。また、第１吸音材３と基板５との間には、基板５と略平行に板状の第２吸音材７が配設されている。第１吸音材３と第２吸音材との間、および第２吸音材と基板５との間には、複数の仕切り板等の隔壁９が設けられ、この仕切り板９は内部が空気層１１ａからなる複数の格子状の空間（以下、「吸音セル」と称す）１１を画成している。なお、仕切り板９により画成される吸音セル１１の数は任意でよい。また、第１吸音材３と基板５との間には１つの第２吸音材７が配設されているが、２つの第２吸音材７が配設されていてもよく（図３）、任意の数の第２吸音材７を配設してもよい。

各吸音セル１１の仕切り板９は、所定高さＨを有する略平らな板材であり、相互に所定の間隔（例えば５ｃｍ）を置いて、略平らな基板５および第２吸音材７に立設されている。仕切り板９および基板５は、アルミニウム板、鋼板等により形成されてよく、或いは、ポリプロピレン系樹脂のような硬質樹脂により一体成形されていてもよい。

第１吸音材３および第２吸音材７は仕切り板９の端面に接着剤等により固定されている。第１吸音材３および第２吸音材７は吸音性を有する略平らなシート状の材料から形成され、例えばグラスウール、ロックウール等のような無機質繊維、アルミニウム繊維等のような金属繊維材料、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等のような合成樹脂発砲体、ウレタン、ゴム系のような軟質材料、多孔質材料等から形成されている。

次に、本発明による吸音装置１の吸音原理について説明する。図４は、図１に示す吸音装置１を直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図であり、吸音セル９に定在波が複数生じた状態を示す図である。

図４に示す如く、音源から複数の音波が吸音材３に対して略垂直に入射した場合、吸音セル９内には各入射波と各反射波との重畳合成により複数の定在波が形成される。一方、音源から音波が吸音材３に対して斜め方向から入射した場合であっても、各仕切り板７の整流効果により、各吸音セル９内に定在波が形成される。

なお、音波の腹の位置において音波の粒子速度は最大となり、当該位置で音波を吸音材３、７に通過させる。これにより、音波が吸音材３、７を通過する際に音の粒子と吸音材３、７との摩擦が生じ、最も効率的に音波を減衰させることができる。さらに、複数の音波に対しては、各音波の腹の位置に吸音材３、７を夫々配設すれば、音波ごとに効率的に減衰させることができる。したがって、本発明に係る吸音装置１において、吸音したい所定音波（定在波）の腹の位置に第１吸音材３および第２吸音材７を夫々配設している。なお、定在波の腹の位置は、定在波の波長λの１／４倍（若しくはその奇数倍）の位置となる。すなわち、本実施例に係る吸音装置１おいて、基板５から第１吸音材３までの距離Ｈ１および基板５から第２吸音材７までの距離Ｈ２は、吸音したい所定音波λの１／４倍（若しくはその奇数倍）に設定されるのが好ましい。例えば、吸音したい定在波の波長がλ１、λ２だとすれば、基板５から第１吸音材３までの距離Ｈ１、および基板５から第２吸音材７までの距離Ｈ２は以下の（１）式により算出される。

Ｈ１＝λ１×ｎ_１／４、Ｈ２＝λ２×ｎ_２／４（ｎ_１、ｎ_２は任意の奇数）（１）式
一方で、本発明に係る吸音装置１において、吸音したくない所定音波（定在波）の腹の位置が、吸音セル１１内部に形成される空気層１１ａとなるように設定されるのが好ましい（図５）。換言すれば、所定音波の節の位置（音波の粒子速度が最低となる位置）が第１吸音材３または第２吸音材７の位置となるのが好ましい。これにより、吸音したくない所定音波に対して、第１および第２吸音材３、７による吸音率を低下させ、当該所定音波を吸音装置１において積極的に通過させことができる。この場合、各吸音セル１１の空気層１１ａは、基板５から吸音したくない所定音波λの１／４倍（若しくはその奇数倍）の位置に設定される。なお、吸音したくない所定音波の腹の位置を空気層１１ａに調整する場合、例えば第１吸音材３および第２吸音材７の位置または厚さを変えることにより調整される。また、吸音したくない定在波の波長をλ３、λ４とすれば、基板５から空気層１１ａの中心までの距離Ｈ３、Ｈ４は以下の（２）式により算出される。

Ｈ３＝λ３×ｎ_３／４、Ｈ４＝λ４×ｎ_４／４（ｎ_３、ｎ_４は任意の奇数）（２）式
なお、上述した吸音したい所定音波として、例えば乗員に対し不快感を与え得る所謂騒音等があげられる。また、吸音したくない所定音波として、例えば乗員に対し車両の加速感を感じさせるエンジン音等の音響効果音があげられる。

また、上述した吸音装置１は、例えばエンジンルーム内のエンジンカバーに設置されてもよい（図６）。エンジンカバーは、エンジン音を直接吸収すると共に、エンジンの意匠性を高める役割を担うカバー部材であり、エンジンとフードパネルとの間に配設され、エンジンのシリンダーヘッドカバーを上方から覆うように装着されている。これにより、エンジンから発生する音波のうち、乗員に不快感を与え得る騒音を吸音装置１により吸音し、車室騒音の低減に繋がる。一方で、乗員に対し車両の加速感を感じさせるエンジン音を吸音装置１において通過させ、乗員に積極的に聞かせ、車両の快適性を向上させることができる。

以上、吸音したい所定音波に応じて、複数の吸音材３、７を夫々配設し、位置を調整することにより、所定音波ごとに当該所定音波を効率的に減衰させることができる。すなわち、吸音装置１の吸音効率を向上させ、車両騒音を低減させることにより車両の快適性が向上する。

一方、吸音したくない所定音波に応じて、吸音セル１１内の空気層１１ａの位置を調整することにより、所定音波ごとに当該所定音波に対する吸音装置１の吸音効率を低下させることができる。したがって、吸音したくない所定音波を吸音装置１において通過させ、積極的に車室内の乗員に聞かせることが可能となる。すなわち、通過させた音を乗員に聞かせることにより、車両に生じる音を音響効果に利用することができ、車両の快適性が向上する。

次に、上述した吸音装置１の製造方法について説明する。

まず、所定の高さＨを有する仕切り板９が形成される。また、仕切り板９の端面に吸音材３、７を接合し、ユニット１３を構成する（図７（ａ））。このとき、材質、厚さ等が異なる吸音材３、７、所定の高さＨが異なる仕切り板９からなる複数種類のユニット１３を構成するのが好ましい。さらに、設置場所において、吸音したい所定音波の波長、および吸音したくない所定音波の波長に応じて、構成されたユニット１３を組合せ、積層する（図７（ｂ））。最後に、仕切り板９の端面に基板５を接合する。

以上、予め構成された複数種類のユニット１３を組合せ、積層するだけの簡易な方法により、広帯域に対応可能な吸音装置１を製造できる。すなわち、吸音装置１の性能向上およびコスト低減を同時に実現することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記一実施例において、吸音装置１はエンジンとフードパネルとの間に配設されているが、ダッシュボード、トーボード、トランスミッションの周囲、ドラトランスミッションの周囲、ドライブシャフトの周囲等に配置されていてもよい。

また、上記一実施例において、各吸音セル１１は略同一の高さＨとなっているが、高さＨは隣接する各吸音セル１１によって異なっていてもよい。この場合、各吸音セル１１の協働により広い周波数域の騒音を効果的に吸収することができる。

さらに、上記一実施例において、ユニット１３を構成し、構成されたユニット１３を組合せ、積層することにより吸音装置１を製造しているが、（１）基板５および仕切り板９により吸音セル１１を構成し、（２）吸音セル１１内部に吸音材３、７を充填し、（３）吸音材３、７の一部を切り抜き、空気層１１ａを形成することにより吸音装置１を製造してもよい。

上記一実施例において、吸音セル１１内部に球状等に形成された複数のダンパ部材を封入してもよい。この場合、ダンパ部材が吸音材３、７に対して引寄せられるように構成されているのが好ましい。これにより、吸音装置１による吸音効率がさらに向上する。

上記一実施例において、吸音装置１は車両に適用されているが、吸音が要求される、例えば建物等の任意の対象に適用可能である。

本発明は、車両用の吸音装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る吸音装置を示す斜視図である。図１に示す吸音装置を直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図であり、吸音セルを拡大した部分拡大図である。第１吸音材と基板との間に２つの第２吸音材が配設された状態を示す図である。図１に示す吸音装置を直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図であり、吸音セルに定在波が複数生じた状態を示す図である。所定音波の腹の位置が吸音セル内部に形成される空気層となるように設定された状態を示す図である。吸音装置がエンジンルーム内のエンジンカバーに設置された状態を示す図である。（ａ）ユニットを示す斜視図である。（ｂ）ユニットを積層する状態を示す図である。

符号の説明

１吸音装置
３第１吸音材
５基板
７第２吸音材
９仕切り板（隔壁）
１１吸音セル
１１ａ空気層
１３ユニット

Claims

基板と、該基板に対して対向して配設される複数の吸音材と、前記基板と前記複数の吸音材に対して立設されて複数の空気層を画成する隔壁と、を備え、前記吸音材は、エンジンを音源とする吸音対象音の音波の腹の位置に配設され、前記空気層の前記基板に対向する方向の中心は前記エンジンを音源とする音響効果音の音波の腹の位置に設定されることを特徴とする吸音装置。