車両用防音部材

【目的】エンジン騒音および排気系の騒音等がフロアパネル下方空間に放射されて、車外騒音の主因となるのを防止するとともに、車室内の静粛性を高めた車両用防音部材を提供することを目的とする。
【構成】ダッシュロアパネル１０の後方で、かつサイドシルパネル１３の内側に位置するトーボード１１，フロアパネル１２の全区域あるいは部分的にパネル下面側に厚み５０mm以下の背後空気層４０を介して穿孔板３０を設置するとともに、この穿孔板３０の厚みおよび孔３１の径，ピッチ，それに背後空気層４０の厚みを調整することにより、ヘルムホルツの共鳴原理を応用して、ターゲットとなる特定周波数域の騒音を有効に吸音する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、エンジンルームから車外へ放射される騒音、及びフロア下方空間を経由して車室内に伝播する騒音を低減する車両用防音部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、図１０に示すように、乗用車のエンジンルームＥ内には、フードパネル１の内面に設置されるフードインシュレータ２や、ダッシュパネル３の内側面に設置されるダッシュフロントインシュレータ４、及びエンジン５の下面側に設置されるインシュレータエンジンアンダーカバー６等各種インシュレータが設定されている。
【０００３】そして、エンジンルームＥ内で発生する騒音は、上記吸音材であるフードインシュレータ２，ダッシュフロントインシュレータ４，インシュレータエンジンアンダーカバー６等によりその一部は吸音されるが、騒音の残りはエンジン５の後方下側の開口から車外に排出され、車体のフロアパネル７と路面との空間部を経由して、路面からの反射により騒音の音圧が上昇し、車外騒音の主因となり、かつ、この車外騒音が再び車室内に侵入して、車室内の静粛性をも損う要因となっている。
【０００４】更に、排気管からの放射音も車外騒音の主因となり、同様にフロアパネル７下面と路面との空間を経由し、フロアパネル７側から車室内に伝播し、車室内の騒音レベルを引き上げ、車室内の静粛性に悪影響を与えている。
【０００５】これらの対策として、実開昭６０−１５５６８２号公報に示すものがある。
【０００６】このものは、図１１に示すように、ダッシュロア部から斜め下方に突出させた第１吸音壁８と、フロアパネル７に設定した第２吸音壁９とにより、エンジンルームＥからの騒音が車外を経由してフロアパネル７を通じて車室内に侵入するのを防止するという構成である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１に示す防音材を設置した場合、第１吸音壁８は前方下側に突出した状態で設置されているため、走行中路面に段差等があった場合、第１吸音壁８が損傷しやすく、脱落する可能性が高く、突出の度合を小さく設定した場合、その吸音効果が小さい。
【０００８】さらに、第１吸音壁８，第２吸音壁９の構成は、主に、車室内への騒音を目的としているため、孔開き鋼板に吸音材を充填させた構成であるが、吸音される騒音の周波数レベルが制約されるとともに、重量が増大するという欠点があり、車外騒音への支配的周波数域での満足のいく防音性能を達成するものとはいえない。
【０００９】また、エンジン下側に遮音板等を設置して、車外騒音を防止する試みもあるが、そうした場合、エンジンルームＥ内の熱の逃げ場がなく、エンジンの冷却機能に支障を与えるという不具合がある。
【００１０】この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的とするところは、ヘルムホルツの吸音原理を採用することにより、エンジンルームからフロアパネルの下方空間に伝播される騒音を有効に吸音することにより、車外騒音を大幅に低減することができるとともに、車室内の静粛性を向上させることができる車両用防音材を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、ダッシュロアパネルより後方で、かつサイドシルパネルの内側に位置するトーボードパネルおよびフロアパネルの下面側に設置される車両用防音部材において、この防音部材は、トーボードパネル，フロアパネルの下面側に厚み５０mm以下の背後空気層を介して穿孔板を設置するとともに、穿孔板の厚み、孔の径、ピッチおよび背後空気層の厚みをそれぞれ調整することにより、ヘルムホルツ共鳴式で算出される周波数ｆの範囲を２００〜２ＫＨｚに設定し、当該周波数域の騒音を吸音することを特徴とする穿孔板としては、樹脂板，金属板等が使用できるが、成形性，軽量化の点で樹脂板が好ましい。
【００１２】また、穿孔板に形成される孔の周囲には、表面側あるいは裏面側および両面に突出するフランジを設けることが特徴である。
【００１３】このとき、穿孔板として樹脂板を使用すれば、フランジ形成が簡単に行なえる。
【００１４】さらに、穿孔板の孔の前方側に凸部を設け、石跳ね，泥跳ね等から孔周縁を保護して、常に一定した吸音メカニズムを確保することが特徴である。
【００１５】加えて、背後空気層内にグラスウール等の多孔質吸音材を設定すれば、ヘルムホルツの共鳴機能に加えて、多孔性吸音機能が得られる。
【００１６】
【作用】以上の構成から明らかなように、トーボードパネルおよびフロアパネルの下面側に、背後空気層を介して穿孔板を設置するという構成であるため、穿孔板の厚み（あるいはフランジ寸法），孔径，孔ピッチ及び、背後空気層の厚みを調整することにより、ヘルムホルツの共鳴原理を利用して、特定周波数域の騒音を有効に吸音することができる。
【００１７】また、穿孔板の孔周囲にフランジを設定すれば、ヘルムホルツ共鳴式における板厚大の設定を容易に行なえるとともに、穿孔板の強度も向上する。
【００１８】さらに、穿孔板の孔前方側に凸部を設定すれば、石跳ね，泥跳ね等から孔周縁部分を保護できるため、孔周辺が破損せず、また、孔に目詰まりが生じることがなく、ヘルムホルツの共鳴機構を長期にわたり良好に維持できる。
【００１９】加えて、背後空気層に多孔質吸音材を設定すれば、吸音材の多孔性吸音機構により特に高い周波数域の騒音を有効に低減することができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明に係る車両用防音部材の実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】図１は本発明に係る車両用防音部材の一実施例の設置箇所を示す平面図、図２，図３は同車両用防音部材の設置箇所をそれぞれ示す各断面図、図４は本発明に係る車両用防音部材の構成を示す要部断面図、図５は本発明に係る車両用防音部材の吸音性能を示すグラフ、図６ないし図９は本発明に係る車両用防音部材の別実施例の構成を示す要部断面図である。
【００２２】まず、本発明に係る車両用防音部材２０の設置箇所は、図１ないし図３に示すように、ダッシュロアパネル１０後方に位置する車体パネルの全区域あるいは一部区域に設置することが可能である。
【００２３】この実施例では、図示するように、ダッシュロアパネル１０の後方側に位置するトーボードパネル１１とフロアパネル１２の全域に設置されており、フロアパネル１２の両側に位置するサイドシルインナーパネル１３にまたがって設けられており、車両の中央部のミッショントンネル部１４はこの実施例では設けられていないが、このミッショントンネル部１４のパネル形状に沿って設置することも可能である。
【００２４】次いで、この車両用防音部材２０の構成を、フロアパネル１２下面側に設置した場合について、図４を説明すると、フロアパネル１２の下面側に穿孔板３０が両者間に厚み５０mm以下の背後空気層４０が形成されるように取付けられており、この穿孔板３０には、縦方向，横方向にそれぞれ一定ピッチで複数の孔３１が開設されている。
【００２５】この穿孔板３０は、本実施例ではポリプロピレン樹脂板を使用したが、金属板でもよく、ミッショントンネル部１４内のプロペラシャフト１５、およびサイドシルインナーパネル１３の下面よりも上方位置にボルト１６等の固定手段を介して車体側に取付けられており、走行中車両が路面上の段差等を乗り越えたときにも、穿孔板３０に損傷を与えることがないように、その位置設定がなされている。
【００２６】本発明による車両用防音部材２０は、多数の孔３１を有する穿孔板３０をフロアパネル１２やトーボードパネル１１の下面側に所定厚み（５０ｍｍ以下）の背後空気層４０を設けるように取付け、ヘルムホルツの吸音原理により、特定周波数域の騒音を有効に吸音することを特徴としている。
【００２７】例えば、車の構造上の差異やエンジンの相違により特定周波数域の音圧レベルが高くなり、特に、エンジンルームＥからの騒音は車外に一旦排出され、路面に反射して音圧上昇（ビルドアップ）した状態で車外へ放射し、また、一方で車室内に伝播されるが、本発明による車両用防音部材２０を設置した場合、以下に示す方法でターゲットとなる特定周波数域の騒音に対して有効な防音特性を発揮することができる。
【００２８】一般に、ヘルムホルツの共鳴原理の一般式は、
【数２】

上式中、Ｃ；音速β；開口率ｔ；板厚ｂ；開口半径ｄ；背後空気層の厚みで表わされる。
【００２９】穿孔板３０の厚み３mm，背後空気層４０の厚み２０mm，孔３１の径１０ｍｍ，孔３１のピッチ間隔３２．３mm（開口率７．５％）とした場合、（１）式にそれぞれの値を当てはめた場合、ｆ＝１ＫＨｚが算出され、この１ＫＨｚの騒音を有効に吸音できる。
【００３０】この（１）式に各数値を当てはめる場合、穿孔板３０の孔３１の径は５〜３０mm，穿孔板３０の厚み１〜１０mm，背後空気層４０の厚み１０〜５０mm，孔３１のピッチ間隔１５〜１００mmの範囲内において数値を適宜調整することにより、吸音対象となる特定周波数域の騒音を有効に吸音することができる。
【００３１】なお、参考までにベストモードとして、板厚３mmの穿孔板３０に３２．３mmピッチで径１０mmの孔３１を、フロアパネル１２との距離すなわち背後空気層４０の厚み２０mmに設定した場合と、対策なし（穿孔板を設置しないケース）の両者の各周波数に対する吸音性能の差の絶対値を図５に示すグラフにて示す。
【００３２】このグラフから明らかなように、本発明に係る車両用防音部材２０を適用すれば、法規に基づく車外騒音測定の結果、従来のものに比べ、２００〜２ＫＨｚの周波数域で０．２〜２ｄＢの騒音レベルの低下が得られることが判明した。
【００３３】次いで、図６ないし図９に基づいて、本発明に係る車両用防音部材２０の別実施例について詳細に説明する。
【００３４】図６は穿孔板３０の孔３１周囲にフランジ３２を設けた実施例をそれぞれ示している。
【００３５】このフランジ３２の構成としては、図６（ａ）に示すように、穿孔板３０の下面側に突出するように設けてもよく、図６（ｂ）に示すように、内面側に突出するようにしてもよく、さらに、図６（ｃ）に示すように両面に突出させてもよい。
【００３６】本実施例では穿孔板３０としてポリプロピレン樹脂板を使用しているため、これらフランジ３２の形成が簡単に行なえるとともに、このフランジ３２により強度が向上するという付随的な利点がある。
【００３７】さらに、このように孔３１の周囲にフランジ３２を形成すれば、穿孔板３０の厚みを薄く設定しても、ヘルムホルツの共鳴式中、ｔで示す寸法をフランジ３２の長さとすることができるため、ヘルムホルツの共鳴系におけるｔの寸法調整に有効である。
【００３８】次いで、本発明による防音部材２０の設置箇所がフロアパネル１２やトーボードパネル１１のように、路面からの石跳ねや泥跳ねが頻繁に生じる部位であるため、図７に示すように、穿孔板３０の孔３１周囲を保護する構成が有効である。
【００３９】すなわち、図７（ａ）に示すように、穿孔板３０を波形に成形し、凹凸部３３，３４を設け、凹部３４内に孔引を設定し、路面からの石跳ね，泥跳ね等は矢印で示すように、この凸部３３により阻止され、孔３１周囲に石跳ね，泥跳ねが生じることがないため、孔３１の径や厚みが変動したりすることがなく、良好なヘルムホルツ共鳴機構を長期にわたり維持することができる。
【００４０】また、図７（ｂ）に示すように、穿孔板３０の内面をフラット状態で表面側のみ凹凸部３３，３４を形成してもよく、図７（ｃ）に示すように、孔３１の周囲に凹部３４を設け、穿孔板３０の一般面に比べ、孔３１の設置面を内側に来るように設置してもよく、凹部３４は溝状、エンボス状いずれでもかまわない。
【００４１】さらに、図８は背後空気層４０内にグラスウール等の多孔性吸音材５０を介挿した実施例を示すものであり、多孔質吸音材５０のもつ多孔性吸音作用が特に高い周波数域の騒音に対して有効であるため、本発明のヘルムホルツの吸音メカニズムによる特定周波数域の騒音の低減と、多孔質吸音材５０の利用による高い周波数域の騒音の低減とを組み合わせれば、より有効な防音対策が施せる。
【００４２】その際、多孔質吸音材５０の設置方法としては、図８（ａ）に示すように、背後空気層４０内の空間全てを多孔質吸音材５０で充填してもよく、図８（ｂ）に示すように、穿孔板３０の内面側にラミネートしておき、多孔質吸音材５０とフロアパネル１２との間に空気層４１を設けてもよく、また図８（ｃ）に示すように、フロアパネル１２の下面に多孔質吸音材５０を固着しておき、穿孔板３０と多孔質吸音材５０との間に空気層４２を設定するようにしてもよい。
【００４３】この場合、穿孔板３０の形状等により適宜多孔質吸音材５０の設置方法は選択されてよいが、吸音メカニズムからすれば、図８（ａ）が優れている。
【００４４】更に、多孔質吸音材５０の固定方法として、穿孔板３０の内面側にサポートピン３５を立設し、図８（ｄ）に示すように、多孔質吸音材５０をサポートピン３５の先端で押圧保持しても良く、また、図８（ｅ）に示すように、多孔質吸音材５０に設けた取付孔５１内にサポートピン３５を挿入して支持固定しても良い。
【００４５】また、図９に示すように、穿孔板３０に形成する孔３１並びに凸部３３の形成方法を、図示するように、フロントタイヤ６０を起点として同心円状に設定してもよい。
【００４６】この場合、フロントタイヤ６０からの石跳ね（矢印Ａで示す）に対しては、石跳ね方向に直角となるように凸部３３が位置するため、石跳ねを確実に防止することができ、しかもエンジンルームＥからの騒音の伝播（矢印Ｂで示す）に対しては、凸部３３が邪魔でなくなるため、吸音性能がより向上するという利点がある。
【００４７】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明による車両用防音部材は、以下に記載する格別の作用効果を有する。
【００４８】（１）ダッシュロアパネルの後方に位置するトーボードパネル，フロアパネルの全区域あるいはその一部のパネルの下面側に所定厚みの背後空気層を介して穿孔板を取付け、穿孔板の厚み，孔の径およびピッチ，それに背後空気層の厚みを調整することにより、ヘルムホルツの共鳴原理を応用し、エンジンルームから車外に放射され、かつ車室内に伝播してくる騒音に対して、特定周波数域の騒音を有効に吸音することができるため、きめ細かな吸音対策が可能となり、車外騒音を大幅に低減することができ、かつ車室内の静粛性向上に大きく貢献することができるという効果を有する。
【００４９】（２）ダッシュロアパネルより下方の車体パネルの下面側に５０mm以内のクリアランスを介して穿孔板を設置するというものであり、車両走行時、路面の段差等を乗り越えたときに穿孔板の損傷，脱落等のおそれがなく、耐久性が向上するという効果を有する。
【００５０】（３）請求項２記載の発明によれば、穿孔板の孔周囲にフランジを設定すれば、穿孔板の厚みを薄くしても、ヘルムホルツ共鳴式における板厚ｔを大きく確保できるため、背後空気層の厚みを薄く設定でき、路面との距離を多くとれるとともに、ヘルムホルツ共鳴式へのチューニングが容易になるとともに、強度アップも果たすことができるという種々の効果を有する。
【００５１】（４）請求項３記載の発明によれば、特に、石跳ね，泥跳ね等が頻繁に生じる箇所に本発明の車両用防音部材が設定されることから、穿孔板の孔内への目詰まりが防止できるとともに、石跳ね等により孔周辺が損傷することがなく、ヘルムホルツの共鳴機構を長期にわたり維持することができるという効果を有する。
【００５２】（５）請求項４記載の発明によれば、背後空気層に多孔質吸音材を設置するというものであるから、ヘルムホルツの共鳴機構に加えて多孔性吸音機構を併設するものであるから、特定の周波数域の騒音低減に加えて、高い周波数域の騒音に対しても有効に吸音できるため、防音性能がより向上するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による防音部材の設置箇所の一実施例を示す平面図。
【図２】図１中II−II線断面図。
【図３】図１中III −III 線断面図。
【図４】本発明による車両用防音部材の要部構成を示す断面図。
【図５】本発明による防音部材の吸音性能を示すグラフ。
【図６】本発明に係る車両用防音部材の別実施例の要部構成を示す各断面図。
【図７】本発明に係る車両用防音部材のさらに別実施例の構成を示す要部断面図。
【図８】本発明に係る車両用防音部材の別実施例の要部構成を示す断面図。
【図９】本発明に係る車両用防音部材のさらに別実施例の構成を示す平面図。
【図１０】エンジンルームに設置される各種防音部材の設置箇所を示す説明図。
【図１１】従来の防音部材の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１０ダッシュロアパネル
１１トーボードパネル
１２フロアパネル
２０車両用防音部材
３０穿孔板
３１孔
３２フランジ
３３凸部
３４凹部
３５サポートピン
４０，４１，４２背後空気層
５０多孔質吸音材

【特許請求の範囲】
【請求項１】ダッシュロアパネル（１０）より後方で、かつサイドシルパネル（１３）の内側に位置するトーボードパネル（１１）およびフロアパネル（１２）の下面側に設置される車両用防音部材（２０）において、この防音部材（２０）は、トーボードパネル（１１），フロアパネル（１２）の下面側に厚み５０mm以下の背後空気層（４０）を介して穿孔板（３０）を設置するとともに、穿孔板（３０）の厚み、孔（３１）の径、ピッチおよび背後空気層（４０）の厚みをそれぞれ調整することにより、次式で算出される周波数ｆの範囲を２００〜２ＫＨｚに設定し、当該周波数域の騒音を吸音することを特徴とする車両用防音部材。
【数１】

上式中、Ｃ；音速β；開口率ｔ；板厚ｂ；開口半径ｄ；背後空気層の厚み
【請求項２】穿孔板（３０）に設けられる孔（３１）の周縁にフランジ（３２）が周設されていることを特徴とする請求項１記載の車両用防音部材。
【請求項３】穿孔板（３０）に形成される孔（３１）は凹部（３４）に設定されていることにより、孔（３１）周縁への異物の衝突を抑え、孔（３１）内への異物の侵入を規制したことを特徴とする請求項１，２記載の車両用防音部材。
【請求項４】背後空気層（４０）内に多孔質吸音材（５０）が設置されていることを特徴とする請求項１，２，３記載の車両用防音部材。

【図１】