JP5194972B2 - 防音材 - Google Patents

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Description

本発明は、防音材に関する。更に詳しくは、本発明は、端部及び各種の部材を挿通させるための挿通孔の周縁を押し潰してしまうことにより、防音に寄与する面積が減少する等の問題がなく、且つ軽量であって、十分な防音性能を有する防音材に関する。
従来、車両のダッシュサイレンサ(図1参照)、フロアサイレンサ等の防音材として、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)等からなるシートが用いられており、遮音材として十分に機能するものの、重量の点で問題であった。また、密度が低く、通気性が高い軟質材(バネに相当)と、密度が高く、通気性が低い硬質材(マスに相当)とを積層し、車体パネルからの発音をバネマス共振の防振領域を利用して遮音し、吸音する防音材も知られており、この防音材は、軽量であり、且つ優れた防音性能を有する。
更に、一面が閉鎖され、もう一面が解放され、特定の密度を有する板状のハニカム発泡成形体の解放面側に、特定の厚さの繊維材が複合されて設置された騒音防止と衝撃吸収性能とを有する複合部材が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、裏側へ貫通する複数の開口を有するとともに裏側に複数のリブを有する衝撃吸収部材と、騒音を吸収し得る素材を材質とし、衝撃吸収部材に対し裏側から取り付けられる吸音部材とからなり、特定の構成を備える車両内装部材が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特開2004−237452号公報 特開2005−145383号公報
軟質材と硬質材とを積層し、バネマス効果を利用して遮音し、吸音する上記の防音材は、例えば、車体の縦壁面では、車体パネル204に設置されたスタッドボルト4に、防音材に設けられた取付孔を挿通させ、クリップ5により固定するのが一般的である。この場合、取付孔の周縁及び防音材の端部は、端面からの音の漏れを低減させるため、押し潰されている(押し潰し部1’)(図9参照)。しかし、軟質材として用いられるフェルト等が押し潰されることで、十分な吸音性能を発揮することができる面積割合が減少し、防音性能が低下するという問題がある。また、特許文献1に記載された複合部材では、バネマス効果を想定した場合に、マスに相当する繊維材が固定されていて振動しないため、騒音を十分に遮蔽し、吸収することができない。更に、特許文献2に記載された車両内装部材は、マスに相当する部材を有さず、且つバネに相当する吸音部材が固定されていて振動しないため、騒音を十分に遮蔽し、吸収することができない。
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、例えば、外周端部、並びに各種の部材を挿通させるための挿通孔の周縁、及び車体パネルに取り付けるときの取付孔の周縁等を押し潰してしまうことにより、防音に寄与する面積が減少する等の問題がなく、且つ軽量であって、十分な防音性能を有する防音材を提供することを目的とする。
本発明は以下のとおりである。
1.枠体と、該枠体を形成する壁体に取り囲まれてなる積層体収容部に収容された防音用積層体とを備える防音材であって、上記防音用積層体は、硬質層と、一面側が該硬質層に積層された軟質層とを有し、該軟質層の他面側の周縁が上記壁体に接合されており、該防音用積層体の側面と該壁体の側面とは離間していることを特徴とする防音材。
2.平面部と該平面部に立設された壁体とを有する枠体と、該壁体に取り囲まれてなる積層体収容部に収容された防音用積層体とを備える防音材であって、上記防音用積層体は、硬質層と、一面側が該硬質層に積層された軟質層とを有し、該軟質層の他面側が上記枠体の上記平面部及び上記壁体のうちの少なくとも一方に接合されており、該防音用積層体の側面と該壁体の側面とは離間していて、該防音用積層体の側面と該壁体の側面との離間距離は、該壁体の基端から先端に向かう方向に沿って徐々に大きくされていることを特徴とする防音材。
3.上記壁体は、少なくとも上記軟質層の上記一面側の上端面の高さまで設けられている上記1.又は2.に記載の防音材。
4.上記枠体の平面形状が格子状である上記1.乃至3.のうちのいずれか1項に記載の防音材。
5.車両の防音に用いられ、上記硬質層が車室側に配設されて用いられる上記1.乃至4.のうちのいずれか1項に記載の防音材。
枠体と、この枠体を形成する壁体に取り囲まれてなる積層体収容部に収容された防音用積層体とを備える本発明の防音材、及び平面部と壁体とを有する枠体と、この壁体に取り囲まれてなる積層体収容部に収容された防音用積層体とを備える他の本発明の防音材では、防音用積層体が枠体の積層体収容部に収容されているため、車体パネル等に取り付けるときは、枠体を車体パネル等に固定すればよく、防音材の端部を押し潰す必要がない。また、ステアリングシャフト等の部材を挿通させるときも、挿通孔の周縁で防音材を押し潰す必要がない。従って、防音に寄与する面積が減少する等の問題がなく、且つ軽量であって、十分な防音性能を有する。更に、防音用積層体は、軟質層の他面側の周縁等が枠体に接合されて固定されており、防音用積層体の側面と壁体の側面とは離間している。そのため、騒音を容易、且つ十分に遮蔽し、吸収することができ、優れた防音性能が発揮される。
また、壁体が、少なくとも軟質層の一面側の上端面の高さまで設けられている場合は、軟質層の側面から漏れ出た音が壁体により反射されて再び軟質層に入射されるため、音が軟質層により十分に吸収され、より優れた防音性能を有する防音材とすることができる。
更に、枠体の平面形状が格子状である場合は、優れた防音性能を有するとともに、十分なエネルギー吸収材としての機能を併せて備える防音材とすることができ、特に車両のピラー、ルーフサイドレール等に取り付けることにより、衝突時の頭部損傷値を十分に低減させることができるとともに、ピラー、ルーフサイドレール等、及びその周辺からの騒音を十分に抑えることができ、優れた防音性能を有する防音材とすることができる。
また、車両の防音に用いられ、硬質層が車室内側を向くように配設される場合は、音源からの騒音が軟質層により吸収され、且つ硬質層により遮蔽されるため、乗員に伝達される騒音が十分に低減される優れた性能の防音材とすることができる。
以下、本発明を図面も参照して詳しく説明する。
本発明の防音材は、枠体と、枠体を形成する壁体に取り囲まれてなる積層体収容部に収容された防音用積層体とを備え、防音用積層体は、硬質層と、一面側が硬質層に積層された軟質層とを有し、軟質層の他面側の周縁が壁体に接合されており、防音用積層体の側面と壁体の側面とは離間している。
また、他の本発明の防音材は、枠体が、平面部と、この平面部に立設された壁体とを有し、軟質層の他面側の少なくとも周縁が平面部及び壁体のうちの少なくとも一方に接合されていることを除いて、その他の構成は本発明の防音材と同様である。
上記「枠体31」(図4参照)は、本発明の防音材では上記「壁体312」からなる(図8参照)。即ち、この枠体31は、壁体312のみからなり、壁体312に囲まれて形成された上記「積層体収容部31a」(図4参照)は、枠体31の厚さ方向の両面に開口した貫通孔となっている(図8の開口部31b参照)。一方、他の本発明の防音材では、枠体31は、上記「平面部311」と、この平面部311に立設された上記「壁体312」とからなり(図3等参照)、平面部311と壁体312とに囲まれて形成された積層体収容部31a(図4参照)は、枠体31の厚さ方向の一面側は開口し、他面側は平面部311により閉塞された凹部となっている(図3及び5〜7参照)。
壁体により形成される積層体収容部、又は平面部と壁体とにより形成される積層体収容部の平面方向の断面形状は特に限定されない。この断面形状は、正方形、長方形、三角形、五角形、六角形等の多角形、及び円形、楕円形、長円形等とすることができ、正方形又は長方形とすることが好ましく、正方形とすることがより好ましい。また、積層体収容部の縦断面の形状は、正方形又は長方形とすることができる。即ち、壁体は、枠体の厚さ方向と略同方向(「略同方向」とは、枠体の厚さ方向と壁体の縦方向とが85〜95°の角度をなすことを意味し、この角度は90°であることが好ましい。)に設けられる。
また、壁体312は、軟質層11の他面側112(図3参照)から硬質層12の側へと同一の幅であってもよく(図2、3参照)、軟質層11の他面側112から硬質層12の側へと幅狭になっていてもよいが、硬質層12の側に向かって幅狭になっていることが好ましい(図5〜8参照)。言い換えれば、積層体収容部31a(図4参照)は硬質層12の側に向かって幅広になっていることが好ましい。このような壁体312であれば、防音用積層体と壁体312との接触をより確実に防止することができ、より優れた防音性能を有する防音材とすることができる。
尚、硬質層12の側に向かって幅狭になっている壁体とした場合、積層体収容部の縦断面の形状は、硬質層12の側を底辺とする台形になる。
更に、壁体312は、縦断面でみて、中実体でもよく、中実体でなく、欠肉部を有していてもよい(図6参照)。また、成形方法によっては中空体とすることもできる。中実体であれば、強度の面で有利であり、中実体でないときは軽量化の観点で有利である。
枠体が有する積層体収容部の個数も特に限定されず、防音材が用いられる箇所の構造等により適宜の個数とすることができる。例えば、多数の積層体収容部を有する枠体とすることができ、この場合、各々の積層体収容部の平面方向の断面形状は特に限定されないが、正方形又は長方形とすることが好ましく、正方形とすることがより好ましい。即ち、平面形状が格子状の枠体とすることが好ましい。枠体はエネルギー吸収材としても機能するが、格子状の枠体は特にエネルギー吸収性能にも優れ、この観点でも好ましい。
また、壁体により形成され、積層体収容部となる空間、又は平面部と壁体とにより形成され、積層体収容部となる空間は、全てが積層体収容部である必要はなく、一部が各種の部材を挿通させるための挿通孔であってもよい。例えば、防音材が車両のダッシュサイレンサであるときは、ステアリングシャフト、ダクト、ハーネス、ヒーターホース、エアコンパイプ等を挿通させるための挿通孔が設けられていてもよい。この場合、挿通孔の周囲及び防音材の外周縁に壁体が形成され、挿通孔を除く他部に防音用積層体が収容された形態とすることができる。
部材を挿通させるための挿通孔は、所定箇所に、所要個数設けられ、挿通孔の横断面の形状及び寸法は、挿通させる部材の横断面の形状及び寸法によって適宜設定することが好ましい。更に、挿通孔を設けたときは、挿通孔の壁面と部材の外面との間の空隙から騒音が侵入してしまうため、この空隙は可能な限り小さくすることが好ましい。
枠体の寸法も特に限定されず、防音材が用いられる箇所の構造等により適宜の寸法とすることができる。また、壁体の寸法も特に限定されないが、本発明の防音材における枠体では、壁体は、縦方向の寸法(高さ)が5〜100mm、特に10〜50mmであり、幅が0.5〜5mm、特に1〜3mmであることが好ましい。更に、壁体312が硬質層12の側に向かって幅狭になっている場合、壁体312の幅は、軟質層11の他面側112においては0.5〜5mm、特に1〜3mmであり、軟質層11の一面側111(硬質層12の側)においては0.5〜3mm、特に1〜1.5mmであることが好ましい(図3参照)。
積層体収容部の平面方向の寸法も特に限定されないが、多数の積層体収容部を有する枠体であって、積層体収容部の平面方向の断面形状が正方形である場合、軟質層の他面側における一辺の寸法が30〜200mm、特に50〜150mmであることが好ましい。また、積層体収容部の平面方向の断面形状が正方形以外の形状であるときは、積層体収容部の面積が、平面方向の断面形状が正方形である場合の面積と同等の面積となる寸法であることが好ましい。
尚、積層体収容部の個数が少ないときは、防音材の全面積によって適宜の寸法の積層体収容部とすることができる。
他の本発明の防音材では、壁体及び積層体収容部の各々の好ましい寸法は、それぞれ本発明の防音材の場合と同様であり、平面部の厚さは0.5〜5mm、特に1〜3mmであることが好ましい。
枠体の材質も特に限定されず、各種の合成樹脂を用いることができる。この合成樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂及びポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂などが挙げられる。枠体は、これらの合成樹脂を用いて射出成形等の方法により成形することができる。これらの合成樹脂のうちでは、耐環境性及びエネルギー吸収性能の観点で、ポリプロピレン、ポリエチレン等が好ましい。
上記「防音用積層体1」は、上記「硬質層12」と、一面側111が硬質層12に積層された上記「軟質層11」とを有する(図3等参照)。軟質層11は、硬質層12と比べて密度が低く、且つ通気性が高い。即ち、バネマス効果を想定した場合にバネに相当する。この軟質層11としては、各種のフェルト及び樹脂発泡体等を用いることができる。フェルトとしては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維等を用いて製造されたフェルトを使用することができ、特にポリエステル繊維を用いて製造されたフェルトが好ましい。また、樹脂発泡体としては、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂等を用いて製造された樹脂発泡体を使用することができ、ポリウレタン樹脂発泡体が好ましい。
軟質層がフェルトからなる場合、このフェルトの密度は特に限定されないが、0.03〜0.20g/cm、特に0.05〜0.15g/cmであることが好ましい。また、通気量も特に限定されないが、JIS L 1096 8.27.1[A法(フラジール形法)]により測定した通気量が、180〜4200cc/cm・sec、特に1400〜3900cc/cm・secであることが好ましい。更に、軟質層が樹脂発泡体からなる場合、この樹脂発泡体の密度は特に限定されないが、JIS K 6400:1997により測定した密度が、30〜200kg/m、特に50〜150kg/mであることが好ましい。また、通気量も特に限定されないが、上記の方法により測定した通気量が、180〜4200cc/cm・sec、特に1400〜3900cc/cm・secであることが好ましい。
硬質層は、軟質層と比べて密度が高く、且つ通気性が低い又は実質的に通気性を有さない。即ち、バネマス効果を想定した場合にマスに相当する。この硬質層としては、実質的に通気性を有さないEPDM、ポリ塩化ビニル等からなるシートを用いることができる。
更に、硬質層としては、軟質層と同様の材質のフェルト及び樹脂発泡体等を用いることもできる。硬質層がフェルトからなる場合、このフェルトの密度は特に限定されないが、0.05〜0.30g/cm、特に0.10〜0.20g/cmであることが好ましい。通気量も特に限定されないが、上記の方法により測定した通気量が、0〜10cc/cm・sec、特に0〜5cc/cm・secであることが好ましい。また、硬質層が樹脂発泡体からなる場合、この樹脂発泡体の密度は特に限定されないが、上記の方法により測定した密度が、50〜300kg/m、特に100〜200kg/mであることが好ましい。通気量も特に限定されないが、上記の方法により測定した通気量が、0〜10cc/cm・sec、特に0〜5cc/cm・secであることが好ましい。
軟質層及び硬質層の各々の寸法は特に限定されない。軟質層及び硬質層のそれぞれの平面方向の寸法は、軟質層及び硬質層の各々の側面と壁体の側面とが0.1〜2mm、特に0.3〜1mm離間している寸法であることが好ましい。更に、軟質層11の厚さは、軟質層11の一面側111の上端面(図3の上端面111a参照)が壁体312の高さと同等又は壁体312の上端面から1mm以下、特に0.5mm以下、下方に位置する厚さであることが好ましい(図3参照、この図3では、軟質層11の一面側111の上端面111aは、壁体312の上端面から硬質層12の厚さ分下方に位置している。)。また、硬質層の厚さは0.5〜8mm、特に1〜5mmであることが好ましい。更に、硬質層がゴムシートなどの、より密度の高い材質からなる場合は、硬質層の遮音性能と防音材の軽量化との観点で、硬質層の厚さは0.5〜3mm、特に1〜2mmであることが好ましい。
軟質層と硬質層とを積層する方法は特に限定されない。熱融着させることができる場合は、少なくとも一方を加熱して軟化又は溶融させ、熱プレスして圧着させることができる。更に、少なくとも一方を加熱して軟化又は溶融させ、その後、冷間プレスして圧着させることができる。また、熱融着させることができない場合は、軟質層及び硬質層の各々の材質に応じて適宜の接着剤を用いて接合し、積層させることができる。
防音用積層体1は、本発明の防音材(図8の防音材104参照)では、軟質層11の他面側の周縁が壁体312に接合され、接合部22によって枠体31に固定される(図8参照)。本発明の防音材では、枠体31は壁体312のみにより形成され、積層体収容部は防音材の厚さ方向の両面において開口(図8の開口部31b参照)しており、貫通孔となっている。そのため、軟質層11の他面側から硬質層12の側へと幅狭になっている壁体312を有する枠体31であることが好ましい。このような枠体31であれば、硬質層12の側から軟質層11の他面側へと幅狭の積層体収容部となり、防音用積層体1を支持するための底面(平面部)がなくても、接合部(図8の接合部22参照)により防音用積層体1を安定して固定することができる。
一方、他の本発明の防音材(図3及び5〜7の防音材100〜103参照)では、軟質層11の他面側(図3の他面側112参照)が、枠体31の平面部311及び壁体312のうちの少なくとも一方に接合されて固定される。即ち、防音用積層体1は、軟質層11の他面側112の全面が枠体31の平面部311に接合され、接合層(図2、3、5及び6の接合部21参照)によって固定されていてもよく、軟質層11の他面側112の周縁が枠体31の平面部311及び/又は壁体312に接合され、接合部(図7の接合部22参照)によって固定されていてもよい。
防音用積層体を枠体に接合するための接着剤は特に限定されず、軟質層及び枠体のそれぞれの材質によって適宜選択して用いることが好ましい。この接着剤としては、合成ゴム系接着剤等を用いることができる。
本発明の防音材及び他の本発明の防音材において、防音用積層体の側面と壁体の側面とは離間している。具体的には、前記のように、軟質層及び硬質層の各々の側面と壁体の側面とが0.1〜2mm、特に0.3〜1mm離間している。このように離間していることにより、音が伝播したときに防音用積層体が十分に振動し、優れた防音性能が発揮される。防音用積層体と壁体とが接触した場合、防音用積層体が振動することができず、音を振動に変換して騒音を低減するバネマスの機能が低下し、防音性能が損なわれる。
本発明の防音材及び他の本発明の防音材を車両の防音材として用いる場合、硬質層12が車両200の車室202側に配設されて用いられる(図1、2参照)。言い換えれば、軟質層11が音源側(車体パネル204側)に配設されて用いられる。このようにして用いることにより、音源からの騒音が軟質層11により吸音され、更に硬質層12により遮音されて、車室202内にいる乗員に到達する騒音が十分に低減される。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1
防音材として自動車のダッシュサイレンサを製造した。
(1)枠体
ポリプロピレン樹脂を用いて射出成形により成形され、厚さ1mmの平面部と、この平面部の一面に立設された高さ50mm、幅1mmの壁体とを有する枠体を用いた。この枠体の平面方向の断面形状は一辺が50mmの多数の積層体収容部を備える格子状であり、所定位置にステアリングシャフト等の各種の部材を挿通させるための挿通孔が設けられている。
(2)防音用積層体
軟質層としてポリエチレンテレフタレート繊維を用いて作製されたフェルトを用いた。このフェルトの目付量は500g/m、厚さは10mm(密度は0.05g/cmになる。)、通気量は2500cc/cm・secであった。また、硬質層としてEPDM製の厚さ1mmのゴムシートを用いた。このゴムシートの密度は0.17g/cm、通気量は0cc/cm・secであった。これらのフェルトとゴムシートとを接着剤を介して接合し、その後、この積層シートから一辺が48mmの防音用積層体を切り出した。
(3)防音材
上記(2)の防音用積層体の軟質層の他面側の端面に合成ゴム系接着剤を塗布し、上記(1)の枠体の積層体収容部の平面方向の中央部に位置するようにして配設し、防音用積層体を枠体の平面部に接合させて防音材を製造した。この防音材において防音用積層体の側面と壁体の側面との離間距離は1mmであった。
本発明は、乗用車、バス等の自動車、電車、汽車等の鉄道車両などの車両、航空機、船舶等、及び建築物などの幅広い分野の製品において利用することができる。特に自動車の防音材として有用であり、例えば、ピラー、ルーフサイドレール等に取り付けて用いることができ、ダッシュサイレンサ及びフロアサイレンサ等として使用することもでき、ピラー、ルーフサイドレール等に取り付けた場合は、エネルギー吸収材として機能するとともに、優れた防音性能を有する防音材とすることができる。
自動車のエンジンルームと車室との間に配設されたダッシュサイレンサの断面の模式的な説明図である。 車体パネルと、平面部及び壁体を有する枠体に防音用積層体が接合されてなり、車体パネルにクリップにより取り付けられた防音材との断面の模式的な説明図である。 平面部、及びこの平面部に立設された壁体を有する枠体と、平面部に接合された防音用積層体の断面の模式的な説明図である。 平面形状が格子状の枠体の模式的な斜視図である。 壁体が軟質層の他面側から硬質層の側へと幅狭になっている防音材の断面の模式的な説明図である。 壁体が軟質層の他面側から硬質層の側へと幅狭になっており、且つ壁体が中実体ではない防音材の断面の模式的な説明図である。 図5の防音材において、軟質層の他面側の周縁のみが枠体の平面部及び壁体に接合されている防音材の断面の模式的な説明図である。 平面部を有さない枠体を備え、軟質層の他面側の周縁のみが壁体に接合されている防音材の断面の模式的な説明図である。 車体パネルに取り付けられたスタッドボルトとクリップとにより車体パネルに取り付けられ、スタッドボルトの周縁と端部とが押し潰されて押し潰し部が形成されている従来の防音材の模式的な説明図である。
符号の説明
200;自動車、201;エンジンルーム、202;車室、203;ダッシュボード、204;車体パネル、205;ステアリングホイール、100、101、102、103104;防音材、1;防音用積層体、11;軟質層、111;一面側、111a;上端面、112;他面側、12;硬質層、1’;押し潰し部、21;接着層、22;接着部、31;格子状枠体、31a;積層体収容部、31b;開口部、4;スタッドボルト、5;クリップ。

Claims (5)

  1. 枠体と、該枠体を形成する壁体に取り囲まれてなる積層体収容部に収容された防音用積層体とを備える防音材であって、
    上記防音用積層体は、硬質層と、一面側が該硬質層に積層された軟質層とを有し、該軟質層の他面側の周縁が上記壁体に接合されており、該防音用積層体の側面と該壁体の側面とが離間していることを特徴とする防音材。
  2. 平面部と該平面部に立設された壁体とを有する枠体と、該壁体に取り囲まれてなる積層体収容部に収容された防音用積層体とを備える防音材であって、
    上記防音用積層体は、硬質層と、一面側が該硬質層に積層された軟質層とを有し、該軟質層の他面側が上記枠体の上記平面部及び上記壁体のうちの少なくとも一方に接合されており、該防音用積層体の側面と該壁体の側面とは離間していて、
    該防音用積層体の側面と該壁体の側面との離間距離は、該壁体の基端から先端に向かう方向に沿って徐々に大きくされていることを特徴とする防音材。
  3. 上記壁体は、少なくとも上記軟質層の上記一面側の上端面の高さまで設けられている請求項1又は2に記載の防音材。
  4. 上記枠体の平面形状が格子状である請求項1乃至3のうちのいずれか1項に記載の防音材。
  5. 車両の防音に用いられ、上記硬質層が車室側に配設されて用いられる請求項1乃至4のうちのいずれか1項に記載の防音材。
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