(57)【要約】【課題】シンプルな構造で、かつ、遮音性能を上げることが可能な荷室ボードを提供することが可能な荷室ボードを提供する。【解決手段】荷室ボード３は、下側基材９と、下側基材９の上方に離間して配置された上側基材１０と、下側基材９と上側基材１０との間の空間１２に充填された充填材１１とを備えている。下側基材９は、空間１２と外部とを連通する複数の貫通孔９ａが形成されており、充填材１１は、空間１２の内部において空気の流通が可能な程度の通気性を有する。【選択図】図３
2020032753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両における荷室の床板を構成する荷室ボードであって、
下側基材と、
前記下側基材の上方に離間して配置された上側基材と、
前記下側基材と前記上側基材との間の空間に充填された充填材と
を備えており、
前記下側基材には、前記空間と外部とを連通する複数の貫通孔が形成されており、一方、上側基材は、貫通孔が形成されていない閉じた形状をしており、
前記充填材は、前記空間の内部において空気の流通が可能な程度の通気性を有する、
ことを特徴とする荷室ボード。
【請求項２】
前記充填材のばね定数は、前記空間の内部の空気のばね定数よりも小さい、
請求項１に記載の荷室ボード。
【請求項３】
前記上側基材の厚さは、前記下側基材の厚さよりも大きい、請求項１または２に記載の荷室ボード。
【請求項４】
前記充填材は、合成樹脂の内部に多数の空孔が形成されることにより通気性が確保された多孔質材料である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷室ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両における荷室の床板を構成する荷室ボードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの車両では、リヤシートの後方などに荷室が設けられた車両、例えばＳＵＶやステーションワゴンなどが広く普及されている。このような荷室を有する車両では、車両走行中にタイヤなどから発生する騒音が荷室の床板を通して荷室および車室内部に侵入することを防ぐことが課題になっている。
【０００３】
このような車室内部への騒音の侵入防止のための手段として、特許文献１には、荷室のデッキボードやバックドアトリムなどの内装材であって、レゾネータ構造を有する内装材が開示されている。
【０００４】
この特許文献１記載の内装材は、車室内外の騒音を遮音する２層のレゾネータ構造を備えている。すなわち、この内装材は、車室から荷室への騒音の伝達を防ぐ車室内側レゾネータ構造と、荷室から車室へ騒音の伝達を防ぐ車室外側レゾネータ構造とを備える。
【０００５】
車室内側レゾネータ構造は、表側基材に形成され、車室内側に向けて開口する複数の開口部と、表側基材と中間基材との間に形成され、各開口部に対応する複数の閉塞空間とによって構成されている。一方、車室外側レゾネータ構造は、裏側基材に形成され、車室外側に向けて開口する複数の開口部と、裏側基材と中間基材との間に形成され、各開口部に対応する複数の閉塞空間とによって構成されている。
【０００６】
この内装材は、２層構造のレゾネータ構造を有していることにより、車室外から騒音の侵入を遮断するとともに、車室内の騒音を吸収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−９６３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の内装材は、複数の開口および複数の閉塞空間からなるレゾネータ構造を有しているので、構造が非常に複雑である。そのため、内装材を安価に大量生産することが難しい。
【０００９】
また、この内装材はレゾネータにおける音の共振を利用した遮音構造であり、遮音性能はレゾネータ構造の閉塞空間内部の空気による振動減衰のみに依存しているので、遮音性能の向上が難しい。
【００１０】
本発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、シンプルな構造で、かつ、遮音性能を上げることが可能な荷室ボードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の荷室ボードは、
車両における荷室の床板を構成する荷室ボードであって、
下側基材と、
前記下側基材の上方に離間して配置された上側基材と、
前記下側基材と前記上側基材との間の空間に充填された充填材と
を備えており、
前記下側基材には、前記空間と外部とを連通する複数の貫通孔が形成されており、一方、上側基材は、貫通孔が形成されていない閉じた形状をしており、
前記充填材は、前記空間の内部において空気の流通が可能な程度の通気性を有する、
ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の荷室ボードは、上側基材と下側基材との間に充填材が充填された３層構造で構成されたシンプルな構造であり、製造が容易である。
【００１３】
しかも、この構成では、車両走行中に車両下部のタイヤなどで発生した騒音は、荷室ボードに伝達され、具体的には、下側基材の貫通孔を通って下側基材と上側基材との間の空間内の充填材に伝達される。充填材は、空間の内部において空気の流通が可能な程度の通気性を有する。そのため、騒音は、充填材の内部を流通する空気を介して充填材内部の全体にわたって伝搬する。騒音のエネルギーは、上側基材の振動による損失および空間内部の空気の振動による損失だけでなく、充填材を構成する繊維等の微小部分における伸縮による損失や粘性による損失としても、損失される。すなわち、本発明の荷室ボードの構成では、空間内部において空気によるエネルギー減衰と充填材によるエネルギー減衰とを両方利用した遮音を行うので、シンプルな構成でありながら荷室ボードの遮音性能を向上することが可能になる。
【００１４】
前記充填材のばね定数は、前記空間の内部の空気のばね定数よりも小さいことが好ましい。
【００１５】
かかる構成では、充填材のばね定数が空間の内部の空気のばね定数よりも小さいことによって、空気と充填材とを含む空間内部の領域に関するばね定数は空気のばね定数よりも低くなる。このように空間内部の領域に関するばね定数が低くなれば、それに対応して荷室ボードの共振周波数が下がり、周波数の広い範囲で透過損失が上がる。その結果、充填材の内部に空気の振動を伝達させ、充填材による遮音性能を向上することが可能である。
【００１６】
前記上側基材の厚さは、前記下側基材の厚さよりも大きいことが好ましい。
【００１７】
かかる構成では、上側基材の厚さが多数の貫通孔を有する下側基材の厚さよりも大きいので、荷室ボード全体の剛性を確保しながら、上側基材の質量を増加することが可能になり、遮音性能を向上することが可能である。この構成では、下側基材に貫通孔が形成されていることによる荷室ボードの剛性低下を厚い上側基材によって補うことが可能である。
【００１８】
前記充填材は、合成樹脂の内部に多数の空孔が形成されることにより通気性が確保された多孔質材料であるのが好ましい。
【００１９】
かかる構成では、充填材として多孔質材料を採用することにより、製造が容易である。この多孔質材料は、合成樹脂内部に多数の空孔が形成されることにより通気性が確保されているので、上記のように充填材の内部における空気の流通を可能にし、空気および充填材によるエネルギー減衰を利用した遮音性能の向上が可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の荷室ボードによれば、シンプルな構造で製造が容易である。それとともに、遮音性能の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る荷室ボードが車両の荷室に取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図２】図１の荷室ボードおよびその周辺部の概略断面図である。
【図３】図１の荷室ボードの断面図である。
【図４】図３の荷室ボードにおける空気の流通を示す断面説明図である。
【図５】上側基材と下側基材とが離間した構造に相当するばね‐質量系モデルを示す図である。
【図６】荷室ボードに入力される騒音の周波数と透過損失との関係を示すグラフであって、Ｉは基材が１枚の場合、IIは２枚の基材が積層されている場合、IIIは２枚の基材が空気層を挟んで離間している場合、IVは本実施形態の荷室ボードの場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。
【００２３】
図１〜２には、車両１のリヤシート４の後部に設けられた荷室２において、荷室ボード３が荷室２の床板として取り付けられた構造が示されている。荷室２は、荷室ボード３と、荷室ボード３の車両前方側で起立するリヤシート４のシートバック４ａと、車両後方側に設けられたリヤゲート７と、荷室ボード３の上方に離間した位置でシートバック４ａとリヤゲート７との間を閉じるトノボード８と、車幅方向両側のリヤサイドトリム５とによって形成されている。
【００２４】
荷室ボード３は、荷室２の床板としての機能、および床下の収納部６の上端開口を覆う蓋としての機能をする平板形状のパーツである。なお、収納部６には、例えばスペヤタイヤやパンク修理キットなどが収納される。
【００２５】
荷室ボード３は、図３〜４に示されるように、下側基材９と、下側基材９の上方に離間して配置された上側基材１０と、下側基材９と上側基材１０との間に形成された空間１２に充填された充填材１１とを備えている。
【００２６】
下側基材９は、平板形状をしており、当該下側基材９の全面には、空間１２と外部とを連通する複数の貫通孔９ａが形成されている。貫通孔９ａは、騒音を通すことが可能な開口面積を有していればよい。
【００２７】
本実施形態の荷室ボード３では、特許文献１記載の内装材のように、空間１２におけるレゾネータ効果をねらっていないので、貫通孔９ａの数についてはとくに限定しておらず、騒音を通しやすいように可能な限り多い方が好ましい。
【００２８】
下側基材９は、複数の貫通孔９ａを有する板状の基材であればよく、メッシュやグレーチングなど網状または格子状の部材であってもよい。
【００２９】
下側基材９の材料については、本発明ではとくに限定しないが、例えば、ポリプロピレンなどの樹脂にタルクなどの無機材料のフィラーやガラス繊維などを含有したものなどが用いられる。
【００３０】
上側基材１０は、下側基材９に対して上方に離間して対向配置された平板状の部材であり、貫通孔が形成されていない閉じた形状をしている。具体的には、上側基材１０は、平板状の本体部１０ａと、本体部１０ａの周縁から下方に突出したフランジ部１０ｂとを有する。フランジ部１０ｂは、下側基材９に接着または一体形成などによってつながっている。なお、フランジ部１０ｂは、本体部１０ａと別の部材であてもよい。
【００３１】
図４に示されるように、上側基材１０の厚さｔ２（具体的には、本体部の厚さｔ２）は、下側基材９の厚さｔ１よりも大きくなるように設定されている。
【００３２】
例えば、下側基材９の厚さｔ１が１〜１．５ｍｍに対して、上側基材１０の厚さｔ２が
１．６〜２ｍｍに設定される。
【００３３】
上側基材１０の材料については、本発明ではとくに限定しないが、例えば、上記の下側基材９と同様に、ポリプロピレンなどの樹脂にタルクなどの無機材料のフィラーやガラス繊維などを含有したものなどが用いられる。上側基材１０は、下側基材９と一体成形してもよい。一体成形する場合、上側基材１０と下側基材９との間に充填材１１が充填された形態になるように成形（たとえばインサート成形）すればよい。
【００３４】
下側基材９と上側基材１０との間には空間１２が形成されている。荷室ボード３全体の厚さｄ１が１７〜３０ｍｍの場合には、空間１２の幅ｄ２（すなわち充填材１１の厚さ）は、１５〜２０ｍｍ程度に設定されている。
【００３５】
充填材１１は、空間１２の内部において空気の流通が可能な程度の通気性を有する材料で製造されている。例えば、充填材１１は、合成樹脂の内部に多数の空孔が形成されることにより通気性が確保された多孔質材料によって製造される。このような多孔質材料は、ウレタンなどの発泡樹脂や合成繊維の短繊維の集合体などによって構成されている。
【００３６】
充填材１１の内部は、図４に示されるように、荷室ボード３内部の空間１２の空気Ａが下側基材９から上側基材１０まで流通させることを許容する程度の通気性を有する程度に空隙を多数有している。このような充填材１１は、例えば、ウレタン発泡樹脂の穴の数を増やしたり、当該樹脂に短繊維を混ぜることなどによって、従来のデッキボードの充填材では得られなかった通気性を有しており、下側基材９の貫通孔９ａを通して空間１２に流入した空気Ａが上側基材１０まで流れることが可能な空気流路１１ａが多数形成されている。このような空気流路１１ａは、充填材１１の内部において、細長くかつ３次元的に複雑に曲がりくねった形状を有している。荷室ボード３が下側から騒音を受けたときには、充填材１１の内部に形成された空気流路１１ａを空気Ａが流通することにより、空気Ａの弾性によるエネルギー減衰だけでなく、空気流路１１ａ周辺の充填材１１の繊維などの微小部分における伸縮や粘性によるエネルギー減衰によって、大きな遮音効果を生むことを可能にしている。
【００３７】
（荷室ボード３の遮音についてのメカニズム）
以下、本実施形態の荷室ボード３の遮音についてのメカニズムを、図５に示されるばね‐質量系モデルを用いて説明する。
【００３８】
最初に、空間１２の内部に空気層のみを有している荷室ボードのモデルを想定する。具体的なモデルとして、図５には、上側基材１０と下側基材９とが距離ｄだけ離間した構造に相当するばね‐質量系モデルが示されている。つまり、上側基材１０と下側基材９との間には、幅ｄの空間１２が形成されている。この図５のモデルでは、質量ｍの上側基材１０は、空間１２の内部の空気層の弾性によって下方から、上下方向に移動自在に支持されていると想定されている。このモデルでは、空気によって構成されるばね１３のばね定数をｋとして考える。
【００３９】
タイヤなどから発生する騒音は、下側基材９から入って空間１２を通って上側基材１０を通して上方へ抜ける。このとき、騒音のエネルギーは、質量ｍの上側基材１０の運動エネルギーと空気のばね１３の運動エネルギーの分だけ消費され、減衰する。この場合のエネルギーの透過率τは、下側基材９に入射するエネルギーＩと上側基材１０を透過するエネルギーＴの比、τ＝Ｔ／Ｉとして表される。
【００４０】
図５に示されるばね‐質量系モデルの共振周波数ｆは、以下の式（１）のように表される。
【００４１】
【数１】
2020032753.tif 000003
【００４２】
そして、空間１２内部の空気のばね定数ｋａは、空気の密度ρ、音速ｃ、空間１２の幅ｄを用いて示せば、以下の式（２）のように表される。
【００４３】
【数２】
2020032753.tif 000004
【００４４】
ここで、図３〜４に示される荷室ボード３のように、空間１２の内部に空気と充填材１１とが混在している状態では、空間１２の領域内のばね定数ｋｃは、空気のばね定数ｋａと充填材１１のばね定数ｋｂとの和で表される。すなわち、以下の式（３）のようになる。
【００４５】
【数３】
2020032753.tif 000005
【００４６】
荷室ボード３の遮音性能は、透過損失ＴＬが大きさで評価される。透過損失ＴＬは、上記の透過率τ、共振周波数ｆ、質量ｍで表すと、以下の式（４）のようになる。
【００４７】
【数４】
2020032753.tif 000006
【００４８】
透過損失ＴＬが大きくなるほど、遮音性能は高くなる。したがって、遮音性能を向上させるためには、透過損失ＴＬが大きい荷室ボードのモデルを構築すればよい。
【００４９】
つぎに、図６を参照しながら４つの荷室ボードのモデルについての遮音性能を評価するための周波数Ｆと透過損失ＴＬとの関係を検証する。
【００５０】
図６のモデルＩは、１枚の基材（質量ｍ）からなる荷室ボードの場合の周波数Ｆと透過損失ＴＬとの関係を示す。このモデルＩでは、周波数Ｆの全域にわたって透過損失ＴＬが低い。モデルＩでは、共振が生じないので、周波数Ｆの全域にわたって周波数Ｆと透過損失ＴＬとが比例関係にある。
【００５１】
モデルIIは、２枚の基材（それぞれ質量ｍ）が積層された荷室ボードの場合を示す。このモデルIIでは、周波数Ｆの全域にわたってモデルＩの透過損失ＴＬよりも所定の増加分だけ増加している。つまり、基材の重量が増加した分だけ透過損失ＴＬが増加するという質量則に基づいた透過損失ＴＬの向上が達成されている。
【００５２】
モデルIIIは、２枚の基材（それぞれ質量ｍ）が離間して空気層を挟んで対向配置された荷室ボード（例えば図５のようなモデル）の場合を示す。このモデルIIIでは、この荷室ボードの共振周波数を示す共振点Ｐ１において共振が生じることにより共振点Ｐ１付近では透過損失ＴＬが部分的に低下するが、共振点Ｐ１付近以外の周波数Ｆの範囲では、透過損失ＴＬは増加し、すなわち、遮音性能が向上している。このモデルIIIでは、モデルIIと比較して基材の重量が増加した分以上の透過損失ＴＬの増加が得られており、質量則を超えた透過損失ＴＬの向上が達成されている。
【００５３】
モデルIVは、２枚の基材（それぞれ質量ｍ）が離間して対向配置され、かつ、２枚の基材の間に通気性を有する充填材１１が充填された荷室ボード（例えば図４のようなモデル）の場合を示す。
【００５４】
この充填材１１のばね定数ｋｂは、空気のばね定数ｋａよりも低くなるように設定されている。すなわち、２枚の基材の間の領域におけるばねとしての特性を考えた場合、充填材１１よりも空気の方が支配的になっている。
【００５５】
共振周波数ｆは、上記の式（１）より明らかなように、ばね定数ｋが小さくなるにつれて小さくなる傾向にある。このモデルIVでは、共振が生じるが、共振点Ｐ２はモデルIIIの共振点Ｐ１よりも共振周波数が低くなる。
【００５６】
そのため、共振点Ｐ２よりも周波数が大きい範囲であって、とくにモデルIIIとモデルIVとが交差する点よりも周波数が大きい範囲（すなわち、図６の符号Ｂで示される範囲）では、広範囲にわたって、モデルIVはモデルIIIよりも透過損失ＴＬが増加し、すなわち、遮音性能が向上している。
【００５７】
（本実施形態の特徴）
（１）
本実施形態の荷室ボード３は、上側基材１０と下側基材９との間に充填材１１が充填された３層構造で構成されたシンプルな構造であり、製造が容易である。
【００５８】
しかも、この構成では、車両１走行中に車両１下部のタイヤなどで発生した騒音は、荷室ボード３に伝達され、具体的には、下側基材９の貫通孔９ａを通って下側基材９と上側基材１０との間の空間１２内の充填材１１に伝達される。充填材１１は、空間１２の内部において空気の流通が可能な程度の通気性を有する。そのため、騒音は、充填材１１の内部を流通する空気を介して充填材１１内部の全体にわたって伝搬する。騒音のエネルギーは、上側基材１０の振動による損失および空間１２内部の空気の振動による損失だけでなく、充填材１１を構成する繊維等の微小部分における伸縮による損失や粘性による損失としても、損失される。すなわち、本発明の荷室ボード３の構成では、空間１２内部において空気によるエネルギー減衰と充填材１１によるエネルギー減衰とを両方利用した遮音を行うので、シンプルな構成でありながら荷室ボード３の遮音性能を向上することが可能になる。
【００５９】
ここで、従来の荷室ボードでは、遮音性能の向上のために充填材を密に充填して空気層を極力なくすという設計思想で製造されており、充填材の内部の空気流路については遮音性能の向上に寄与しないと考えられていた。これに対し、本発明者らは、そのような設計思想とは全く逆の発想として、上記のように、騒音のエネルギーを空間１２内部において空気によるエネルギー減衰と充填材１１によるエネルギー減衰とを両方利用した減衰を行うことによって、遮音性能の高い荷室ボード３を創作するに至っている。
【００６０】
また、特許文献１記載のように遮音のためのレゾネータ構造は、構造上、レゾネータ固有の共振周波数から外れた周波数の範囲では遮音性能が大きく減少するので、タイヤから発生する騒音のように幅広い周波数成分を含む騒音に対しての遮音効果はあまり得られない。それに対して、本実施形態の荷室ボード３は、図４のモデルIVに示されるように、幅広い周波数の範囲で透過損失を向上することができ、すなわち、遮音性能を向上することが可能である。
【００６１】
（２）
本実施形態の荷室ボード３では、充填材１１のばね定数は、空間１２の内部の空気のばね定数よりも小さくなるように設定されているのが好ましい。これによって、空気と充填材１１とを含む空間１２内部の領域に関するばね定数は空気のばね定数よりも低くなる。このように空間１２内部の領域に関するばね定数が低くなれば、それに対応して荷室ボード３の共振周波数が下がり（図６のモデルIV参照）、周波数の広い範囲で透過損失が上がる。その結果、充填材１１の内部に空気の振動を伝達させ、充填材１１による遮音性能を向上することが可能である。
【００６２】
（３）
本実施形態の荷室ボード３では、図４に示されるように上側基材１０の厚さｔ２が多数の貫通孔９ａを有する下側基材９の厚さｔ１よりも大きいので、荷室ボード３全体の剛性を確保しながら、上側基材１０の質量を増加することが可能になり、遮音性能を向上することが可能である。
【００６３】
ここで、図５のばね‐質量系モデルを用いて説明すれば、上側基材１０の重量ｍを増加させることにより、上記の式（１）で示される共振周波数ｆを下げることが可能になる。荷室ボード３の共振周波数ｆを下げれば、図６に示されるモデルIVの共振点Ｐ２をさらに周波数が低い方へシフトすることが可能になり、その結果、広い周波数の範囲で透過損失ＴＬをさらに向上させ、すなわち、遮音性能を向上させることができる。
【００６４】
しかも、この構成では、下側基材９に貫通孔９ａが形成されていることによる荷室ボード３の剛性低下を厚い上側基材１０によって補うことが可能である。
【００６５】
また、このような上側基材１０が下側基材９よりも厚い構造では、上側基材１０の質量を増加しても下側基材９が多数の貫通孔９ａを有しており軽量化されているので、荷室ボード３の全体の重量の増加を抑えている。その結果、車重の増加およびそれによる燃費の低下などを回避することが可能である。
【００６６】
（４）
本実施形態の荷室ボード３では、充填材１１は、合成樹脂の内部に多数の空孔が形成されることにより通気性が確保された多孔質材料である。このように、充填材１１として多孔質材料を採用することにより、荷室ボード３の製造が容易である。この多孔質材料は、合成樹脂内部に多数の空孔が形成されることにより通気性が確保されているので、上記のように充填材１１の内部における空気の流通を可能にし、空気および充填材１１によるエネルギー減衰を利用した遮音性能の向上が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１  車両
２  荷室
３  荷室ボード
９  下側基材
９ａ  貫通孔
１０  上側基材
１１  充填材
１１ａ  空気流路
１２  空間
【図１】
2020032753.tif 000007
【図２】
2020032753.tif 000008
【図３】
2020032753.tif 000009
【図４】
2020032753.tif 000010
【図５】
2020032753.tif 000011
【図６】
2020032753.tif 000012