JPH0713573A

JPH0713573A - 遮音板及び車両の遮音構造

Info

Publication number: JPH0713573A
Application number: JP5057196A
Authority: JP
Inventors: Keijiro Iwao; 桂二郎巌
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1995-01-17
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: JP2894143B2

Abstract

(57)【要約】【目的】通気性と遮音性の両方を満足する。【構成】貫通した開口部（６ａ）、（６ｂ）を有し、
間隔をおいて対向する少なくとも２枚の貫通有孔板（５
Ａ）、（５Ｂ）の組み合わせからなる遮音板（５）を、
車両のエンジンルームアンダーカバー等として用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通気性を保持しながら
遮音効果を発揮し得る遮音板及びそれを用いた車両の遮
音構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５に示すように、一般的な車両１に
おいては、エンジンルーム２の下部にアンダーカバー３
が取り付けられている。このアンダーカバー３は、エン
ジンのオイルパン等が路面の突起物に直接衝突するのを
防ぐ他、エンジンルーム２から車外に放射されるエンジ
ン騒音を抑制するための遮音壁としての機能を持つ。

【０００３】当然のことながら、アンダーカバー３はそ
の取付け面積が広いほど、その遮音効果が高い。しか
し、取付け面積を広くすると、アンダーカバー３によっ
てエンジンルーム２の密閉度が高まって通気性が悪化
し、エンジンルーム２の雰囲気温度が上昇するという好
ましくない結果を招く。そこで、実際には遮音性を多少
犠牲にしても、アンダーカバー３の取付け面積を小さく
して必要な通気性を確保している。（実開昭５９−１８
８７２２号，実開昭６０−１３１４７０号）。

【０００４】一方、実開昭５９−１５３５９８号公報に
は、図１６のような吸音材４が示されている。この吸音
材４は、材料の内部に複数段の小室４ａを設け、各段の
小室４ａを小孔４ｂで連通させたものである。この吸音
材４では、音の圧力変化によって材料が弾性変形した際
に、空気が小孔４ｂを通って小室間４ａを移動し、その
移動の際の小孔４ｂの絞り作用で音響エネルギを減衰し
て吸音効果を発揮する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のアン
ダーカバー３のように、車両においては遮音性ばかりで
なく通気性も要求されることがあり、このために、アン
ダーカバー３に開口を設ける場合もあった。しかしなが
らこの場合開口部から騒音が漏れることとなり従来では
その両方を十分に満足する遮音手段がなく、車両の基本
性能である耐熱性、通気性を重視し、遮音性が犠牲とな
る可能性が大であった。しかし、最近では車外騒音の低
減要求が高まり、通気性の維持は勿論であるが、遮音性
の向上も強く要求されるようになってきた。

【０００６】一方、上記公報の吸音材は、パネル等の制
振を用途とするものであり、ダッシュロアパネル等に適
用した場合は有効であるが、単にアンダーカバーに適用
しただけでは、通気性を充分に確保することができず、
アンダーカバーのような用途には全く適用不可能であっ
た。

【０００７】本発明は、上記事情を考慮し、通気性と遮
音性の両方を満足し得る遮音板を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の遮音板
は、貫通した開口部を有し、間隔をおいて対向する少な
くとも２枚の貫通有孔板の組み合わせからなることを特
徴としている。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の遮音板
であって、前記貫通有孔板の開口部の空気質量と貫通有
孔板間の空気層による空気バネとにより構成される振動
系の共振周波数が、遮音を目的とする音の主周波数より
も低くなるように、貫通有孔板の板厚、開口率、板間隔
が設定されていることを特徴としている。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の遮音板であって、前記各貫通有孔板の開口部の位置
が、貫通有孔板相互で同位置に形成されていることを特
徴としている。

【００１１】請求項４の発明は、請求項３記載の遮音板
であって、各貫通有孔板間の空間には各開口部を除いて
吸音材が配置されていることを特徴としている。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の遮音板であって、前記貫通有孔板の開口部の
形状が多角形であることを特徴としている。

【００１３】請求項６の発明の車両の遮音構造は、請求
項１〜５のいずれかに記載の遮音板を、車両のエンジン
ルームの下部を外部に対して仕切るアンダーカバーとし
て用いたことを特徴としている。

【００１４】

【作用】請求項１の発明では、貫通有孔板の開口部の空
気質量と貫通有孔板間の空気層による空気バネとにより
ダイナミックダンパが構成され、この振動系により音波
による空気振動が減衰させられ、透過音波が減少する。
この場合、開口部を通して空気が出入り自由であるか
ら、当然十分な通気性が確保される。

【００１５】請求項２の発明では、貫通有孔板板側の共
振周波数の設定を確実に行なうことができる。

【００１６】請求項３の発明では、各貫通有孔板の開口
部が同位置となることにより、空気層及び空気バネによ
るダイナミックダンパをより正確に形成することができ
る。

【００１７】請求項４の発明では、吸音材によっても吸
音できると共に、貫通有孔板そのものの相互振動による
共鳴をも抑制できる。

【００１８】請求項５の発明では、開口部の形状として
種々の多角形の選択をすることができる。

【００１９】請求項６の発明では、エンジンルームから
の音を外部に対して遮音することができ、開口部から放
熱することもができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２１】図１は本発明の一実施例の遮音板を示す。
この遮音板５は、空間Ａと空間Ｂとを音響的に隔絶し、
かつ両空間Ａ、Ｂ間を自由に空気が流通できるようにす
るためのもので、自由な空気の流通が可能な円形の貫通
した第１、第２開口部（貫通孔）６ａ、６ｂを多数個有
した同一形状の金属製（例えば、アルミニウム、鋼製
等）の第１、第２貫通有孔板５Ａ、５Ｂを、２枚所定の
間隔をおいて互いに平行に対向配置した構成を有してい
る。この場合、第１、第２開口部６ａ、６ｂは全数同一
の大きさであり、第１、第２貫通有孔板５Ａ、５Ｂ相互
で同位置に対向配置されている。

【００２２】図２、図３は、同実施例の遮音板５を車両
に取り付けた状態を示している。この遮音板５は、車両
１１のエンジンルーム１２の下面を区画するアンダーカ
バーＵＣに一体的に設けられている。この部分は、エン
ジン１５を冷却した後の空気流１６（エンジン騒音もこ
の空気流に乗って外部に出る）が流れる通路であり、こ
こに２枚の第１、第２貫通有孔板５Ａ、５Ｂからなる遮
音板５が配置されている。勿論、車両１に取り付けるに
当たって、遮音板５の形状、大きさ、第１、第２開口部
６ａ、６ｂの個数等は車両に応じて選択しており、図１
のものとは若干異っている。この場合、遮音板５を構成
する第１、第２貫通有孔板５Ａ、５Ｂの各板厚、開口
率、板間隔は、エンジン１５の騒音を有効に遮断し得る
値に設定されている。特に、板間隔を一定値に保つため
に、２枚の第１、第２貫通有孔板５Ａ、５Ｂは、周縁部
ないしは第１、第２開口部６ａ、６ｂを除く位置で、ス
ペーサ５ａにより相互に固着されており、両貫通有孔板
５Ａ、５Ｂにより一枚の一体構造の遮音板５が構成され
ている。遮音板５は、下側の第２貫通有孔板５Ｂがアン
ダーカバーＵＣの後部を構成し、前部１７ａ、中間部１
７ｂと一体となっている。なお、アンダーカバーＵＣの
中間部１７ｂにはオイルパン１５ａの最底部１５ｂを外
部へ臨ませる窓１７ｃが設けられている。

【００２３】次に作用を説明する。

【００２４】エンジンルーム１２から下部に致る音は、
アンダーカバーＵＣによって外部への漏れが規制され
る。特に後部の遮音板５では、音が有効に減衰され、効
果的な遮音が行なわれる。

【００２５】エンジンルーム１２内の熱は第１、第２開
口部６ａ、６ｂから外部へ排出され、通気性をも確保す
ることができる。

【００２６】ところでアンダーカバーＵＣの開口部６
ａ、６ｂは、普通に考えれば、その遮音性能が急激に低
下すると思われる。

【００２７】ところが、本発明の実施例のように、開口
部６ａ、６ｂを設けた板（貫通有孔板）を複数枚（本実
施例では２枚）所定の間隔をおいて対向配置すると、音
響的に別のメカニズムを新たに持つことになる。

【００２８】以下、それについて解説する。

【００２９】図４は、遮音構造を示す一般的な構成を示
したもので、騒音である入射波が壁Ｗに当たり、一部反
射し、一部透過する場合を模式的に示している。入射
波、反射波、透過波それぞれの空気の圧力をＰｉ、Ｐ
ｒ、Ｐｔとし、空気の速度をＶｉ、Ｖｒ、Ｖｔとする。
これを図３のエンジンから放射される騒音に適用すると
領域（I ）がエンジンルーム１２の内部に相当し、領域
（II）の壁が遮音板、領域（III ）がエンジンルーム１
２の外部に相当する。

【００３０】更に、この壁Ｗを本発明の第一実施例の開
口部を有する遮音板５で置き換えると、この遮音板５に
よって作られる振動系は、図５に示す２自由度のダイナ
ミックダンパとしての振動系モデル（マスバネモデル）
に相当する。即ち、２枚の第１、第２貫通有孔板５Ａ、
５Ｂの開口部６の空気質量ｍ_A、ｍ_Bと、第１、第２貫
通有孔板５Ａ、５Ｂ間の中間空気層による空気バネ８と
で２自由度の振動モデルを構成する。

【００３１】この振動モデルで見た場合、エンジン騒音
によって、エンジン側の第１貫通有孔板５Ａの第１開口
部６ａのマス７Ａ（開口部６ａ内の空気の質量）が励振
されと、この振動が空気バネ８を介して、外気側の第２
貫通有孔板５Ｂの第２開口部６ｂのマス７Ｂ（開口部６
ｂ内の空気の質量）に伝播される。このマス７Ｂの振動
が外気を励振して、車外へのエンジン騒音として放射さ
れる。

【００３２】ここで、マス７Ａとマス７Ｂの振動伝播率
に注目する。本発明は、この振動伝播率に着目してなさ
れたものである。２自由度振動系は共振点以上で振動伝
播率が１より下回る。つまり、防振領域に入る。よっ
て、図５のモデルにおいても、共振点以上で防振領域
（つまり音響的に遮音領域）に入り、遮音壁としての機
能を果たすことになる。

【００３３】したがって、本発明の一実施例の遮音板５
は、２枚の第１、第２貫通有孔板５Ａ、５Ｂで構成され
るマスバネ系の共振周波数を有孔板の板厚、開口率、間
隔を調整することで遮音目的の音より低く設定し共振周
波数以上の周波数領域の音に対して、遮音壁としての機
能を果たすことになる。

【００３４】この、共振周波数を決定する要素を更に具
体的に示すと、図６に示すように、貫通有孔板５Ａ、５
Ｂの開口率α（開口部６ａ、６ｂの中心間距離をＬ、第
１、第２開口部６ａ、６ｂの半径をａとした場合、α＝
πａ²／Ｌ²）、板厚ｔ、開口部６の形状、開口部６の
面積、貫通有孔板５Ａ、５Ｂ間の距離ｄ等であり、これ
らを組み合わせて、マス７Ａ、７Ｂを大きく、空気バネ
８を小さくすることにより、共振周波数つまり遮音壁と
して機能する周波数を低く設定することができ、それに
より遮音壁としての性能を向上させることができるよう
になる。

【００３５】即ち、図７は本第１実施例の遮音板の板厚
を変えた場合の効果を確認した実験結果を示している。
縦軸は遮音壁透過損失、横軸は周波数を示し、は板厚
が大の場合であり、、と小さくしている。いずれの
板厚の場合も、上の各要素によって決まる共振周波数よ
りも上の周波数領域で、透過損失ＴＬが大きくなり、遮
音壁としての機能を持つことが明らかとなっている。自
動車のエンジン騒音は、騒音の支配的周波数領域が５０
０Ｈｚ〜２．５ＫＨｚの間が支配的となっており、この
共振周波数を５００Ｈｚ〜１ＫＨｚ以下に設けることに
より、エンジン騒音に対して完全な遮音壁として機能す
ることができる。

【００３６】次に、周波数と透過損失の関係を、理論と
実際の面で検討して見る。

【００３７】ここでは、まず図５に示される２枚の相対
する第１、第２貫通有効板５Ａ、５Ｂで構成される遮音
壁（遮音板５）の透過損失について考える。

【００３８】その前に図４のように遮音壁Ｗで仕切られ
た空間を、領域（I ）、（II）、（III ）と区別した場
合、領域（I ）、（III ）は空気、（II）は壁であり、
空気の音響インピーダンスをρＣ（ρは空気密度、Ｃは
音速）とすると、

【数１】の関係が導かれる。

【００３９】次に領域（II）について、図６に示す２枚
の第１、第２貫通有孔板５Ａ、５Ｂに置き換えて考え
る。ここで、有孔板５Ａ、５Ｂ相互の共鳴は考えないこ
とにする。その理由は、板間隔を実用値（板間隔ｄ≦４
０ｍｍ）にした場合、その１次共振周波数（≧４．２５
ＫＨｚ）がここで遮音を目的とする周波数（１Ｋ〜３Ｋ
Ｈｚ）を大きく上回り、共鳴を無視しても実用上問題が
ないからである。

【００４０】第１、第２貫通有孔板５Ａ、５Ｂには、図
６に示すように、多数の等間隔の第１、第２開口部６
ａ、ｂ６が形成されているものとする。ここで、第１、
第２貫通有孔板５Ａ、５Ｂの第１、第２開口部６ａ、６
ｂにおける放射波による音場の乱れが開口部６ａ、６ｂ
近傍の表面に限るとし、入射波、透過波等が平面波であ
ると仮定して話を進める。

【００４１】そうすると、領域（I ）の音圧Ｐ（I ）は

【数２】となる。また、領域（III ）の音圧Ｐ（III ）は

【数３】となる。

【００４２】モデルの振動系に作用する運動について考
えると、図８のようになる。図８の運動を解くと以下に
なる。ただし、ｍ_A＝ｍ_B＝ｍとする。また、ｆ_A、ｆ
_Bは単位面積当たりに作用する力とする。

【００４３】

【数４】ここで

【数５】とおき、かつ単位面積当たりの質量ｍを

【数６】とおく（ただし、ｋ＝空気バネの定数）と、

【数７】となる。

【００４４】ここで、ｍ_Aには表からＰ（Ｉ）が作用
し、ｍ_Bには裏からＰ（III ）が作用するので、

【数８】となる。

【００４５】上記式（２）、式（３）を考慮して整理す
ると、

【数９】となる。

【００４６】次に、空気の粒子速度について考える。こ
れらについては、

【数１０】となり、式（１）より

【数１１】であるから、これを用いて式（８）、式（９）を整理す
ると、

【数１２】となる。両辺をＰｉで割り、

【数１３】と置くと、

【数１４】となる。これを行列式で書くと、

【数１５】となり、これを整理すると、

【数１６】となり、そうすると、

【数１７】となる。

【００４７】透過損失ＴＬは、

【数１８】で表されるから、前式を変形して整理することにより、

【数１９】となり、前式に代入して

【数２０】となる。この式（２０）が透過損失を求めるための理論
式である。

【００４８】この理論式を用いて、ある幾つかのサンプ
ルについて試算を行ってみた。

【００４９】この場合のサンプルは、α＝０．２、ｔ＝
２０ｍｍ、ｄ＝２０ｍｍ、ａ＝２０ｍｍを中心に、パラ
メータを変更したものである。その結果、図９に示すよ
うなデータが得られた。この結果を考察すると、ｔ→
大、α→小、ｄ→大にするほど、防振、透過損失も大き
くなり、遮音性能が増大する。特に板間距離ｄは、ｄ→
大にする程より低周波数から遮音性能を持つことができ
る。

【００５０】次に、上記理論の検証を行った。

【００５１】実験装置は、図１０に示すように、上端開
放の縦、横、高さが６００ｍｍの木箱２１の内部に定音
源２２を配置し、木箱２１の開口にサンプルとしての遮
音板５を配置し、遮音板５の上方１４００ｍｍの高さの
評価点に配置したマイクロホン２３で音の透過率を測定
したものである。

【００５２】この実験においては、ｔ＝１０ｍｍ、α＝
０．２、ｄ＝０〜４０ｍｍ（０、１０、２０、４０）の
場合を測定した。

【００５３】これによれば、図１１（ａ）に示す結果が
得られた。図１１（ｂ）に同じサンプル条件に対する理
論解を示す。これらの結果を比較して見ると、効果の現
れる周波数（立上がり周波数）が理論と実際とでほぼ一
致した１ＫＨｚ近傍となっている。なお、当然ながら、
実験結果では、理論導出時に無視した板間共鳴による効
果の落ち込みが現れている。

【００５４】以上のことから、共振周波数の決定は、モ
デルにより計算で求める方法も可能であるが、実際には
板間共鳴を始めとした様々な相互作用があるため実験的
に求めるのが好ましい。

【００５５】次に、本発明の他の実施例を図１２、図１
３、図１４を参照して説明する。

【００５６】図１２の実施例は、第１、第２貫通有孔板
３５Ａ、３５Ｂの第１、第２開口部６ａ、６ｂの周囲の
壁６１ａ、６１ｂを、対向する第１、第２貫通有孔板３
５Ｂ、３５Ａの方向に向かって円筒状に突出させ、第
１、第２開口部６ａ。６ｂの周囲の板厚ｔだけを増加し
て、開口部６で構成する空気マス量を大きくしたもので
ある。これによれば、全体の板厚は変化させずに空気マ
スだけを大きくすることができるので、一定の遮音性能
を保持したまま、軽量コンパクト化を図ることができ
る。

【００５７】図１３の実施例は、２枚の第１、第２貫通
有孔板４５Ａ、４５Ｂの第１、第２開口部６ａ、６ｂの
大きさを相違させたものである。この場合、エンジンル
ーム側の第１貫通有孔板４５Ａの第１開口部６ａを大き
くすることで、遮音壁としての性能は維持したまま、通
気性能が向上する。

【００５８】図１４の実施例は、図１２の実施例の第
１、第２開口部６ａ、６ｂを除く第１、第２貫通有孔板
３５Ａ、３５Ｂ間に吸音材３７を設けたものである。こ
れによれば、第１、第２貫通有孔板３５Ａ、３５Ｂの共
鳴をも規制でき通気性能を損なわずに、遮音性能を向上
させることができる。

【００５９】なお、上記実施例においては、貫通有孔板
を２枚対向させた場合を示したが、それ以上の枚数の貫
通有孔板を組み合わせることも可能である。

【００６０】また、上記実施例では、開口部が円形の場
合を示したが、多角形等の他の形状にしてもよい。

【００６１】また、上記実施例では、各貫通有孔板の全
部の開口部の形状及び径を揃えた場合を示したが、各貫
通有孔板の開口部の形状や大きさを、各板上で適当に変
化させてもよい。また、板厚や間隔を板の面に沿った位
置で変化させてもよい。

【００６２】また、上記実施例では、前置エンジンタイ
プの車両に本発明の遮音板を取り付けた場合を示した
が、エンジンの位置に限定されない。ただし、冷却風の
出口側に設けた方が遮音上効果的である。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の本発明
によれば、通気性と遮音性とを併せ持たせることができ
る。

【００６４】請求項２の発明では、音の周波数に合わせ
て共振周波数を設定し、確実な遮音ができる。

【００６５】請求項３の発明では、より正確な遮音構造
とし、確実な遮音ができる。

【００６６】請求項４の発明では、貫通有効板の共鳴を
も規制でき、より遮音効果を高めることができる。

【００６７】請求項５の発明では、開口部が多角形であ
り成形が容易となる。

【００６８】請求項６の発明では車両のアンダーカバー
として適用した、エンジンルーム部から外部に漏れる音
を効果的に遮断することができる。しかも、エンジンル
ーム部の通気性も十分確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の遮音板の概略斜視図であ
る。

【図２】本発明の一実施例の遮音構造を適用した車両の
前半部分の側面図である。

【図３】本発明の一実施例の遮音構造を適用した車両の
底面図である。

【図４】本発明の一実施例の遮音板の性能の解析に用い
る説明図である。

【図５】本発明の一実施例の遮音板の性能の解析に用い
るモデル（ダイナミックダンパ）の説明図である。

【図６】本発明の一実施例の遮音板の性能の解析に用い
る遮音板の各寸法の定義内容の説明図であり、（ａ）は
遮音板の斜視図、（ｂ）は平面図である。

【図７】本発明の一実施例の遮音板の性能を評価する特
性図である。

【図８】本発明の一実施例の遮音板の性能の解析に用い
る振動モデルの図である。

【図９】本発明の一実施例の遮音板の性能（透過損失Ｔ
Ｌ）を理論解析した結果を示す図であり、（ａ）は貫通
有孔板の板厚を変えた場合の透過損失の変化を示す図、
（ｂ）は貫通有孔板の開口率を変えた場合の透過損失の
変化を示す図、（ｃ）は貫通有孔板の間隔を変えた場合
の透過損失の変化を示す図である。

【図１０】本発明の一実施例の遮音板の性能を検証する
実験装置の側断面図である。

【図１１】本発明の一実施例の遮音板の性能を評価する
ための説明図であり、（ａ）は検証実験の結果を示す
図、（ｂ）は理論解の図である。

【図１２】本発明の他の実施例の遮音板の要部拡大断面
図である。

【図１３】本発明のさらに他の実施例の遮音板の要部拡
大断面図である。

【図１４】本発明のさらに他の実施例の遮音板の要部拡
大断面図である。

【図１５】従来の車両の底面図である。

【図１６】従来の吸音材の断面図である。

【符号の説明】５遮音板５Ａ、３５Ａ、４５Ａ第１貫通有孔板５Ｂ、３５Ｂ、４５ｂ第２貫通有効板６ａ第１開口部６ｂ第２開口部８空気バネ１１車両１２エンジンルーム３７吸音材ＵＣアンダーカバー

【手続補正書】

【提出日】平成５年５月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４６

【補正方法】変更

【補正内容】