KR900000956Y1 - 자동차의 소음 방지재 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동차의 소음 방지재

제1도는 종래 기술에 따른 자동차의 바닥(floor)구조의 실시예에 대한 부분 단면도.

제2도는 본 고안에 따른 자동차의 바닥 구조의 실시예에 대한 부분 단면도.

제3도는 본 고안에 따른 자동차의 천정(roof)구조의 실시예에 대한 부분 단면도.

제4a∼4c도는 각각 본 고안에 따른 자동차의 바닥구조의 또 다른 실시예에 대한 부분 단면도.

제5∼7도는 각각 음향 강도와 주파수 사시의 관계를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 아스팔트 시이트(an asphalt sheet) 4,7 : 박판 시이트(a thin sheet)

5 : 구속층(a restraint layer) 6 : 포움층(a foam layer)

8 : 접착제층

본 고안은 자동차 실내의 소음감소에 사용되는 소음 방지재, 특히 자동차의 구성 판넬로써의 박판 시이트에 취부되어, 전동에 의한 비교적 저 주파수의 교체음을 감소시키고, 자동차 실내의 소음감소에 기여하는 소음방지재에 관한 것이다.

일반적으로, 차체를 구성하는 박판 시이트는 본네트, 바닥, 프론트 판넬, 천정, 도어 트렁크 및 휀더 등에 사용된다. 그에따라, 자동차 실내의 소음을 감소하기 위한 대책이 특히, 차체바닥, 천정 및 프론트 판넬(또는 엔진실과 실내의 격벽)등에 시도되어져 왔다. 지금까지, 소음 방지재는 고체음의 전파를 방지하기 위해, 자동차의 박판 시이트 판넬 상에 취부되어 사용되고 있다. 이러한 소음 방지재에 있어서, 진동의 감소를 위한 메카니즘은, 소음 방지재의 재질과 구조로부터 야기되는 전단 변형에 의해 진동 에너지가 열 에너지로 전환되는 사실에 근거하고 있다. 그러나. 이러한 메카니즘은 판넬 진동중의 확산 진동 성분(a diffusion vibration component), 즉, 판넬에 간접적으로 작용되는 진동 성분에 대해서는 효과적이나, 강제 진동 성분 또는 직접작용 성분 뿐만 아니라 판넬의 주파수보다 낮은 주파수 영역의 진동에 대해서는 비 효과적이다.

한편, 박판 시이트 판넬의 강성은 자동차의 차체 강도를 증대시키기 위해 고려되는 리브의 형성과 거친 가공등에 의해 증가되며, 그 결과 차체를 구성하는 판넬의 주 주파수는 커지게 된다. 이러한 경향은 바닥과 프론트판넬에서 특히 현저하다.

또한 차내 소음은, 엔진에서 나는 소리, 엔진의 진동, 타이어 등의 진동에 의한 고체음, 타이어의 트레드 형상에 의한 형상 소음(pattern noise), 주행시의 바람 소리 등의 여러가지 소음이 조합된 것이다. 본 고안자들은 자동차 실내의 이러한 소음의 성질에 관해 다양한 연구와 조사를 한 결과, 자동차 실내의 소음치는 어노이언스(annoyance)영역하인 약80-200Hz의 저 주파수 영역에서 특히 높으며, 또한 자동차 실내 소음의 약 70%는 고체음, 특히 엔진의 진동에 의한 고체음에 기인한다는 사실을 알았다.

전술한 바와같은 저 주파수 영역에서의 소음은, 종래의 소음 방지재에 의해서는 감쇠되지 않는 강제 진동에 의해 좌우된다. 예를 들어. 소음 효과를 갖는 아스팔트 시이트가 차체의 바닥과 프론트 판넬에 사용되어 왔으나, 이 아스팔트 시이트는 전술한 이유 때문에 상기의 강제 진동에 대해서는 효과적이지 못하다.

이러한 강제 진동을 감소시키기 위해서는, 동적 감쇠재(dynamic damper)를 사용하는 것이 효과적이다. 그러나, 종래의 동적 감쇠재는 용수철 부재로서 높은 용수철 상수를 갖는 고무재등을 사용하기 때문에, 저 주파수 영역에 적용하기 곤란하며, 또한 실내 장식품으로서도 부적합하다. 또한 종래의 동적 감쇠재는 내부 로스가 적고 진동감소를 위한 주파수 선택성이 엄격하기 때문에, 엔진의 진동, 즉 엔진의 회전수에 따라 변하는 진동 주파수와 부합시키기가 매우 어려울 뿐만 아니라 거의 불가능하다.

또한, 펠트(felt), 포움(foam), 매트, 비닐 시이트 등과 같은 다양한 물질등이 앞판넬, 바닥, 천정, 도어등의 부분을 구성하는 박판 시이트 판넬에 지금까지 적용되어져 왔으나, 이들이 소음 감소 및 방음에 미치는 효과는 무시할 정도이다.

본 고안자들은 자동차 실내의 소음을 개선시키기 위해 동적 감쇠재의 소음기능에 대하여 계속적인 연구를한 바, 동적감쇠재로서 특정의 포움층과 특정의 구속층의 복합 구조를 사용함으로서, 자동차 실내의 소음을 야기하는 진동을 감소시킬 수 있음을 알았다. 본 고안에 의하여, 정지 용수철 상수(a static spring constant)가 0.05㎏/㎜/㎠ 이하인 포움층과, 이 포움층에 접착되고 단위 면적당 중량이 0.4g/㎠ 이상인 구속층으로 구성된 자동차 실내의 소음 감소를 위한 소음 방지재가 제공된다.

본 고안에 따른 소음 방지재에 있어서, 포움층 그 자체는 진동에 의해 용이하게 변형되어 높은 진동 에너지 흡수력을 갖는데, 이것은 0.05kg/㎜/㎠ 이하의 정지 용수철 상수로 인해 포움층의 유연성이 매우 뛰어나기 때문이다. 또한 포움층에 구속층을 접착시킴으로써 포움층의 진동 에너지 흡수력을 한층 높일 수 있다. 즉, 본 고안에 따른 소음 방지재는 포움층의 정지 용수철 상수와 구속층의 단위 면적당 중량의 조합에 의해 결정되는 특정 주파수 주위의 넓은 진동 주파수 영역에 효과적인 동적 감쇠재를 형성하며, 그에 의해 판넬의 진동을 제어할 수 있고 고체음의 방사를 감소할 수 있다. 환언하면, 본 고안에 따른 소음 방지재는 전술한 바와 같이 엔진의 회전수에 근거한 80-200Hz의 진동 주파수 영역에서의 자동차 실내의 소음 감소에 큰 효과를 나타낼 뿐만 아니라, 높은 진동에너지 흡수력을 갖는 포움층을 사용함으로써 구속층으로 부터의 소음의 재방사가 매우 적기 때문에 소음을 더욱 감소시키는 효과를 제공한다.

포움층으로서는, 정지 용수철 상수가 0.05kg/㎜/㎠ 이하를 충족시키는 어떤 형태의 포움을 사용해도 좋으며, 일예로 통상의 폴리우레탄포움과, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리스티렌등의 플라스틱포움(이들 포움은 충전제, 가소제, 화염 지연제 등을 포함한다) 및 통상의 포움의 가압체를 들 수 있다.

포움층의 정지 용수철 상수가 0.05kg/㎜/㎠ 을 초과할 경우, 포움층은 강성을 띄게되어, 진동에 의해 변형되기 어렵다.

또한 포움층은 5∼40㎜의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 두께가 5㎜ 미만일 경우에는, 0.05kg/㎜/㎠ 이하의 정지 용수철 상수를 갖는 유연한 포움을 사용한다하더라도, 80-200Hz의 주파수 영역에서 소음 감소 효과를 만회하기 어려울뿐만 아니라, 또한 포움을 소정 두께로 가공하는 것이 매우 어렵다. 반면, 두께가 40㎜를 초과할 경우에는, 승객실 내부 공간이 실제로 너무 협소해진다.

구속층으로서는 단위 면적당 중량이 0.4g/㎠ 이상, 바람직하기는 0.4∼3g/㎠을 충족시켜서, 포움층에 구속성을 부여하고, 통상의 사용온도 범위내에서 거의 액화되지 않는 어떠한 물질을 사용해도 좋다. 구속층의 단위면적당 중량이 0.4g/㎠ 미만일 경우에는, 질량이 결손되어, 엔진의 회전에 수반되는 진동을 감소시킬 수 없다. 반면 단위 면적당 중량이 3g/㎠ 를 초과할 경우, 자동차의 중량이 너무 무거워져 연료 소비량 및 여타 성질에 악영향을 미친다. 특히 넓은 주파수 영역에서 소음 감소 효과를 발휘하기 위해서는, 구속층의 유연성이 중요한 인자이기 때문에, 충분한 유연성을 갖게 하는 것이 바람직하다. 구속층의 일예로서는 고무시이트, 플라스틱시이트, 코르크시이트 및 섬유질시이트 등의 유연한 시이트를 들 수 있다. 또한 구속층의 두께는, 충분한 유연성을 제공하고 충본한 승객실 내부 공간을 학보하기 위해 20㎜ 이하로 하는것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조로 본 고안을 설명키로 한다.

제2도와 제3도에 나타난 바와 같이. 본 고안에 따른 소음 방지재는 포움층(6)과, 이 포움층(6)에 접착되며 포움층(6)이 박판 시이트(4)에 면하도록 자동차의 구성 판넬을 구성하는 박판 시이트(4또는 7)에 고착되는 구속층(5)을 갖는다. 특히, 소음방지재를 차의 천정 판넬에 적용할 경우, 제3도에 도시된 바와 같은 구조를 갖게하는 것이 좋다.

또한, 제 4a 도에 도시된 바와 같이 소음 방지재로 통상 사용되는 아스팔트 시이트(3)등을 소음 방지재의 포춤층(6)과 박판 시이트(4)사이에 설치해도 좋다.

포움층(6)과 구속층(5)사이의 점착은, 예컨대 (1) 구속층용 시이트를 포움층에 접착하는 방법, (2) 구속층용 유액을 포움층에 도포하는 방법, (3) 직조물로서의 구속층을 포움층에 접착하는 방법, (4) 단일체의 모울드로서 소음 방지재를 성형하는 방법 등의 제 방법이 채택될 수 있다. 이와 유사하게, 소음 방지재와 박판 시이트사이의 접착은 예컨대, (1) 포움층과, 필요할 경우 구속층을, 필요할 경우, 접착제 시이트를 통하여 열에 의해 박판 시이트에 접착하는 방법(제2도, 4a 도 및 4b 도). (2) 미리 내부에 포움충을 둘러싸고 있는 구속층의 수용체를 가열 등에 의해 박판 시이트에 접착하는 방법(제 4c도)중의 어느 한 방법에 의해 수행된다.

본 고안에 따른 소음 방지재는 상기한 샌드위치 구조에 의해, 절연성과 내부 장식품으로서의 큐손성이 우수할 뿐만 아니라, 자동차 실내의 소음 감소 효과 또한 우수하다. 또한, 본 고안에 따른 소음 방지재를 자동차의 천정 판넬에 접착시킬때, 구속층 내에 적절한 직경의 관통 구멍을 형성할 경우에는, 포움층의 성질에 의해 음의 흡수성이 더욱 증가되며, 결과적으로 자동차 실내의 소음 감소 효과는 증대된다. 더우기 본 고안에 따른 소음 방지재는 건축재, 전기기기 및 사무기기등에도 광범위하게 적용될 수 있다.

하기 실시예는 본 고안의 예시이나, 본 고안이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1,2 비교예 1∼4하기 표1에 나타낸 소음 방지재를 1400cc의 배기량을 갖는 전륜 구동형 승용차(이하 FF 차라 칭한다)의 천정용 박판 시이트에 적용하였다. 이어서, 이 FF 차를 2,600rpm과 3,000rpm의 엔진회전수로 실차 주행하여, 주행중 천정에서 발생되는 음향 레벨을 음향강도 측정기구로 측정하여, 제 5도∼7도에 나타낸 바와 같은 결과치를 얻었다. 여기서, 제5도와 제7도는 3,000rpm 의 엔진회전수에서의 측정 데이타이며, 제6도는 2,600rpm의 엔진회전수에서의 측정 데이타이다. 음향 강도 측정 기구를 이용하여, FF 차의 폭 방향 중심선에 연한 5개 지점의 각각에서, 천정에 근접하여 위치한 2개의 인접한 마이크로폰으로 음압(sound press ure)을 측정함과 동시에, 측정치의 크로스 스펙트럼(cross spectrum)을 일련의 음향 에너지로서의 디지탈 신호로 처리하였다. 이경우, 음압을 B＆K. A.S 사의 제품 모델-4165인 2개의 1/2인치 마이크로폰을 통해 동 B＆K A.S. 사의 제품 모델-2209인 정밀 음향 레벨 측정기에 의해 측정하였고, 이어서 이 측정치를 Hewlett-Packard Co. 사의 제품 모델-5420A 인 디지탈 신호 분삭기로 처리하여 천정으로 부터 발생되는 음향레벨을 나타내는 음향강도를 얻었다. 이 음향 레벨을 자동차 주행 방향인 차의 폭방향 중심선에 연한 5개지점에서 측정된 음향 강도의 합에 의해 평가하였다.

[표 1]

표 1 및 제 5도∼7도에서 알 수 있는 바와 같이, 본 고안에 따른 소음 방지재는 80∼125Hz의 넓은 주파수 영역에서 상당한 소음 감소 효과를 나타낸다.

실시예 3∼5, 비교예 1,5 및 6하기 표2에 나타낸 소음 방지재를 2,000cc의 배기량을 갖는 후륜 구동형 승용차(이하 FR차라 칭한다)의 바닥과 프론트 판넬용 막판 시이트에 적용하였다. 이어서, 이 FR 차를 4,100rpm의 엔진 회전수로 실차 주행하여, 주행중 운전석 및 뒷좌석 중앙의 사람의 귀 주위에서의 음압 레벨을, 실시예1에서 사용된 것과 동일한 정밀음향 레벨측정기에 의해 측정하여, 표2에 나타낸 바와 같은 결과를 얻었다. 이 경우 FR 차는 4,100rpm(그의 피크는 125Hz임)에서 높은 소음 레벨을 나타내므로, 측정치는 중심 주파수가 125Hz인 1/3 옥타브 밴드 폭에서의 음압 레벨이다.

[표 2]

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 포움층의 정지 용수절 상수와 구속층의 단위 면적당 중량이 본 고안에서 한정한 범위내일 경우, 만족할 만한 자동차 실내의 소음 감소효과를 얻었다.

Claims (3)

1. 정지 용수철 상수가 0.05kg/㎜/㎠ 이하인 포움층과, 이 포움층에 접착되며 단위 면적당 중량이 0.49㎜이상인 구속층으로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차 실내의 소음 감소용 소음 방지재.
2. 제1항에 있어서, 상기 포움층의 두께는 5∼40㎜ 인 것을 특징으로 하는 소음 방지재.
3. 제1항에 있어서. 상기 구속층의 두께는 20㎜이하인 것을 특징으로 하는 소음 방지재.