JP3760099B2 - 嵌込み遮蔽エレメント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嵌込み遮蔽エレメント、特に自動車のエンジン音又は排気音をキャビンに対して遮音するための遮蔽エレメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の自動車では、相応の嵌込み内張部材、特に吸音材を用いたエンジンルームの内張によって、エンジンや排気系から生じる音を乗員キャビン内に対して遮音低減する努力が図られている。例えば、ドイツ公開特許第１９８４８６７９号公報には、このような目的で使用する独立発泡フォーム又は不織布からなる遮音エレメントが開示されており、この遮音エレメントは不織布からなる積層構造体とフィルム層からなる外被とを特徴としている。ドイツ公開特許第１９８４８６７７号公報にも類似の遮音エレメントが開示されている。これらは、三次元編織布、二次元編織布、フィルム及び／又はフォームの比較的複雑な複合体によって構成されている。
【０００３】
更に、ドイツ特許第２５１５１２７号公報には、いわゆる空洞共振器を有する吸音板が開示されている。そこに述べられている吸音板は、一定の横断面形状と異なる長さとを有する複数の隣接した空洞共振器群を備えており、一連に並んだ音響的開口端が空洞共振器の音響導入開口を形成している。この空洞共振器は、一般に極力効率的な吸音を図るために比較的複雑な内部構造を有する要素として構成されており、それに応じて管状素材からこのような吸音構造を製造することにも手間を要する結果となっている。
【０００４】
ドイツ公開特許第１９７３０９２２号公報には、縦軸が交差又は互いに斜めに延在する管状エレメントを有する同様の用途の吸音器が開示されている。この吸音器は、エンジン取付部材、ワイヤハウジング、排気管の尾端部、或いはエンジン空気取入機構の一部として構成することが可能である。この吸音器をエンジンフードの下面に配置することも提案されている。空洞共振器を備えた前述吸音器と同様に、この種の吸音器の動作形態にとっては吸音器が音響透過性で且つ空気通過性であることが重要である。この目的で推奨される形態は、例えば音響透過性及び／又は空気透過性の織物や編物からなる袋の内部に管状エレメントを緩く充填することであるが、このような吸音器の製造はやはり比較的手間のかかるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、自動車のエンジン及び／又は排気系を遮蔽するためのエレメントとして、比較的簡単安価に製造可能で、比較的容易に自動車内に組付け可能な嵌込み遮蔽エレメントを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動車のエンジン及び／又は排気系を遮蔽する吸音性の嵌込み遮蔽エレメントを提供するものであり、特に、少なくとも一部が空所キャビティを形成する容器本体として構成された熱可塑性プラスチック製のほぼ板状の自立剛性部材からなり、前記空所キャビティ内には少なくとも部分的に発泡熱可塑性プラスチックからなる吸音材が配置されていることを特徴とする嵌込み遮蔽エレメントによって前述の課題を解決するものである。
【０００７】
本発明による嵌込み遮蔽エレメントは、例えばポリプロピレン又はガラス繊維強化ポリプロピレンから比較的簡単に製造することができ、これらの材料は比較的耐熱性でもあるので、本発明による嵌込み遮蔽エレメントは場合によっては熱遮蔽部材として利用することも可能である。
【０００８】
本発明による嵌込み遮蔽エレメントは、例えば通常の押出ブロー成形によって製造可能である。吸音材として発泡済みの熱可塑性プラスチック材を用いる場合は、該プラスチック材はブロー成形工程中に空所キャビティ内に導入することができ、或いはブロー成形工程の後にキャビティに導入することもできる。
【０００９】
本発明による嵌込み遮蔽エレメントの特に好ましい一実施形態では、成形された遮蔽エレメントの容器本体内に画定された空所キャビティに未発泡プラスチックビーズの形態の発泡性熱可塑性プラスチック材を導入し、これらのビーズを加圧下に空所キャビティ内で発泡させて体積増大させることで吸音材としている。この場合、まず始めに通常の如くブロー成形法で嵌込み遮蔽エレメントの外形が成形されるが、このブロー成形におけるパリソンの膨張行程が終了した後に、或いは場合によっては膨張行程の最終段階中から、未だブロー金型内にあるエレメントの容器本体内に発泡性の多数のプラスチックビーズを吹込又は注入すればよい。このビーズの導入の開始は実質的に容器本体内の圧力条件に依存して決めることができる。一般的な成形条件でパリソンを膨張させた場合に容器本体内の圧力は例えば１０〜１２ｂａｒ程度となるが、ビーズの導入に際しては予めブロー圧力を下げるのが望ましく、次いで比較的低い圧力、例えば２〜４ｂａｒの動作圧力でビーズを容器本体内のキャビティに吹き込むとよい。
【００１０】
好ましくは独立発泡性プラスチックからなるこれらの小さなプラスチックビーズは、予め加圧状態下に置かれて著しく体積が縮小されている。上述のような圧力状態下にあるブロー金型内の容器本体にこれらのプラスチックビーズを導入して可能な限り一杯に充填し、容器本体のキャビティ内の圧力を除去して大気圧に戻すと、プラスチックビーズに作用していた圧力による応力が無くなるので、ビーズが直ちに相応の膨張を起こして発泡により体積を増大し、これにより容器本体内に画定されているキャビティのうち未充填の領域もプラスチックビーズの発泡体で満たされることになる。ここで、プラスチックビーズの体積増大により、容器本体が或る大きさの内部過剰圧力の作用を持続的に受ける事態を生じることがあるが、これは何ら問題となることはなく、むしろこのことによってプラスチックビーズを相互に融着又はその他の方法で接合させる操作が無用となり、容器本体の内部に密閉された一様な発泡体の充填状態を得ることができることは注目すべきことである。また、特にプラスチックビーズと遮蔽エレメントの表面材料とが同一又は相溶性をもつプラスチックからなる場合は、容器本体の空所キャビティを画定する内壁面に対してプラスチックビーズを融着させることも可能となる。この場合の一つの選択肢としては、例えばプラスチックビーズにポリプロピレン製のものを用いることが考えられる。このようにして充填された遮蔽エレメントの空所キャビティは優れた消音特性を発揮する。
【００１１】
本発明の別の好適な実施形態によれば、容器本体の空所キャビティはほぼ箱状に形成された複数の部分容積部に区画されており、その最適な形状構造によって遮蔽エレメントに所要の固有の剛性を付与可能としている。
【００１２】
本発明の更に別の好適な実施形態によれば、遮蔽エレメントの押出ブロー成形による製造を容易とし、同時にブロー成形において最少数の膨張用ブローホールで構造各部の膨張を極力均一にするために、容器本体内の空所キャビティの各部分容積部は適切な通路により互いに連通されている。
【００１３】
ほぼ箱状に形成された空所キャビティの少なくとも一部は、それよりも小容積の複数の補剛キャビティによって縁取りしておくことが望ましく、これら補剛キャビティの深さは箱状の空所キャビティの深さよりも浅くすることが好ましい。これらの補剛キャビティにも発泡熱可塑性プラスチックを充填しておくことができることは述べるまでもない。
【００１４】
また、各補剛キャビティの間に、遮蔽エレメント構成部材の壁部の溶着によって形成して補強リブを設けておくことも好ましいことである。
【００１５】
本発明の更に別の好適な実施形態によれば、遮蔽エレメントは周縁に延在する境界領域を備えており、この領域内で遮蔽エレメント構成部材の壁部が平面状に圧着又は溶着されている。これにより、ブロー成形時に従来の意味における溶接シームの形成が不要となる。その結果、容器本体の成形に際して本発明の遮蔽エレメントの成形工程に用いる成形金型に与える型締力は、従来の類似の遮蔽エレメントを押出ブロー成形で成形する場合に比べて小さくて済み、単に成形部材の縁を食切るに必要なだけの型締力でよい。
【００１６】
本発明による嵌込み遮蔽エレメントの幾何学的形状によって達成される固有の剛性は、この遮蔽エレメントを自動車ボディの底部床板に嵌込み可能な底部覆床板として構成することを可能にするものである。このように構成された底部覆床板は優れた遮音性能を保証するだけでなく、この覆床板を装備した自動車の空力的効力係数（ＣＤ値）を著しく向上することにも寄与する。これは、路面に対向して開口したエンジンルーム内や車両底面下の露出部品における空気の擾乱が覆床板によってかなり有効に低減されるからである。このような空気の擾乱も騒音の増加をもたらすが、この騒音はＣＤ値の向上により減少可能である。
【００１７】
本発明の更に別の好適な実施形態によれば、嵌込み遮蔽エレメントは少なくとも片側、即ち車両ボディに向き合う側の外面形状が空所キャビティの配置によって自動車の底部床面形状にほぼ一致した形状を有している。更に好ましくは、例えばオイルクーラ等に対する空気流を与えるために遮蔽エレメントに少なくとも１つの空気通路を貫設するとよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳述すれば以下の通りである。
【００１９】
図１に示すように、本実施例に係る嵌込み遮蔽エレメント１は、自動車のエンジン及び／又は排気系を少なくとも部分的に遮蔽してキャビン内への騒音浸入を防止するための自動車用底部覆床板として構成されている。自動車の他の箇所、例えばエンジンルームと車室との間、或いはエンジンフードの下面にも同様の嵌込み遮蔽エレメントを設けておくことができることは勿論であるが、図示の実施例による遮蔽エレメント１は遮音と同時に自動車のＣＤ値向上にも寄与する。以下に述べる遮蔽エレメント１の幾何学的形状寸法は単なる一例であり、使用目的に応じて任意に造形可能であることは述べるまでもない。
【００２０】
この嵌込み遮蔽エレメント１は、熱可塑性プラスチック、好ましくは５〜１５％のガラス繊維を混入したガラス繊維強化ポリプロピレンからなるほぼ板状の自立剛性部材として構成されている。本発明で云う自立剛性を有する部材とは、付加的支援または安定化手段を必要とすることなく例えば自己支持式に自動車の底部床面に取付けるのに必要な固有の剛性を有する部材を意味する。
【００２１】
図１及び図２を併せて参照すると容易に理解されるように、この遮蔽エレメント１は通路３を介して相互に連通した複数の空所キャビティ２を有する二重壁部材として構成されている。空所キャビティ２は、容器本体を構成する遮蔽エレメント１内で複数の部分容積部を形成しており、ほぼ箱状に形成された空所キャビティ２ａは、自動車底部床面に向き合う側の遮蔽エレメント１の外面形状を実質的に定めている。図示の実施例では、取付状態で自動車底部床面から外側に向く面の側では遮蔽エレメントは滑らかな形状に構成されている。
【００２２】
ほぼ箱状の空所キャビティ２ａには、どれも例外なく比較的低密度のポリプロピレンからなる微小ビーズ形態の独立発泡フォームが充填されている。このフォームの密度は、遮蔽エレメント１に要求される遮音性に応じて選定されており、例えば２０〜３０ｇ／Ｌ程度でよい。
【００２３】
ほぼ箱状の空所キャビティ２ａは、それより小容積の補剛キャビティ２ｂによって縁取りされており、これらの補剛キャビティの高さは、例えば遮蔽エレメント１の壁部の厚さが約１ｍｍの場合は１〜３ｍｍ程度であり、その深さは空所キャビティ２ａより浅い。補剛キャビティ２ｂにも必要に応じて微小ビーズ形態の熱可塑性プラスチックフォームを充填可能であり、この場合の充填量はビーズを装入する際の圧力に応じて増減可能である。各空所キャビティ２ａに微小ビーズを隙間なく充填することを確実にするために、これらの空所キャビティ２ａは通路３により互いに連通されている。通路３の高さは３ｍｍよりもかなり高く、場合によっては箱状の空所キャビティ２ａの高さと同等としてもよい。箱状の空所キャビティ２ａの高さは、遮蔽エレメントが装着される自動車底部床面の外面形状に応じて約３０〜約１００ｍｍの間で変えることができる。
【００２４】
遮蔽エレメントを構成する壁部はエレメント周縁に延在する境界領域で厚さ方向に圧着又は溶着されており、これにより例えば図１に示すような約３〜１０ｍｍの幅の平らな周縁部４が形成されている。同様の圧着溶着箇所が遮蔽エレメント１を自動車底部床面に固定するための取付孔５の部分にも形成されている。
【００２５】
図１及び２における符号６はブロー成形時の膨張用ブローホールの孔跡で、ブロー成形に際しては、以下に述べるように遮蔽エレメントの成形プロセスの初期段階に形成されるパリソンを膨張させて拡げるために直径約２〜８ｍｍの少なくとも１本の吹込ニードルが上記ブローホールを介して挿入される。
【００２６】
図１及び２における符号７は微小ビーズを導入するための充填孔であり、各箱状空所キャビティ２ａにそれぞれ形成される。
【００２７】
最後に、遮蔽エレメント１は少なくとも１つの空気通路８を備えており、この空気通路は遮蔽エレメント１を完全に貫通し、例えばラジエータまたはオイルクーラ等の給気を要する部品に空気流を供給するのに利用される。
【００２８】
尚、遮蔽エレメント１の壁部は取付孔５の領域および周縁領域で厚さ方向に圧着溶着されて一体剛性化されているが、同様の圧着溶着部を補強の目的で遮蔽エレメントの任意の局所領域に設けておいてもよいことは述べるまでもない。
【００２９】
次に図３に示す製造装置１０を参照して本発明による嵌込み遮蔽エレメント１を製造するための方法の一例を以下に説明する。
【００３０】
図３に示した製造装置１０は、チューブ状のパリソン１２を成型する押出ユニット１４を備えている。尚、図３では押出ユニットについては押出ヘッド１６と２つの押出機１８、２０を略示するにとどめてある。２つの押出機を使用することで、２層ラミネート壁構造のパリソン１２を製造可能となっている。当業者には自明のことであるが、押出ユニット１４の構成によっては３層以上のラミネート壁構造のパリソンを製造することもできる。
【００３１】
ブロー金型２２は２つの部分金型２２ａ，２２ｂからなり、図示の実施例ではこれら部分金型が押出ヘッド１６の下方に配置され、押出ヘッド１６から押出されて垂下するパリソン１２を両部分金型の間に受け入れることができるようになっている。図３では部分金型２２ａ，２２ｂは開放位置にあり、この位置から互いに接近して閉位置となる。
【００３２】
ブロー金型２２の部分金型２２ａ，２２ｂはそれぞれ保持板２４によって担持されており、このブロー金型から距離を置いてプラスチックビーズ用貯蔵容器２５が配置されている。プラスチックビーズはこの貯蔵容器から通常の移送装置２６で管路２８を介してその隣にある中間容器３０内に移送される。この中間容器は貯蔵容器２５と同様に常圧（大気圧）のもとにある。
【００３３】
中間容器３０には圧力容器３２がポンプ３４を介して接続されている。このポンプは、プラスチックビーズを中間容器３０から圧力容器３２内に移送し、同時に圧力容器内を加圧状態に維持する。加圧状態の圧力は例えば２ｂａｒとすることができ、いずれにしてもブロー金型の内圧、即ち、ブロー金型の内部でパリソン１２の膨張によって生じた内圧よりも高圧とする。圧力容器３２には、２つの弁３８，４０を備えた管路、即ちチューブ管３７が接続されている。チューブ管３７の末端５２はブロー金型の一方の部分金型２２ｂの内部に達しており、この末端５２は金型２２内でパリソン１２から製造されるべき遮蔽エレメントの容器本体内の空所を管路３７及び圧力容器３２に連通可能としている。
【００３４】
既に述べたように、遮蔽エレメントの容器本体は以下のようにしてほぼ板状の形状に成型される。すなわち、まずパリソン１２として押出ヘッド１６からチューブが押出され、図示しない２本のマンドレルバーが下方からパリソン内に挿入される。これらのマンドレルバーはブロー金型２２の分割面に対してほぼ平行な方向で互いに離反するように移動し、その際にチューブを拡げて扁平状にする。このとき既に通常の方法で押出ヘッド１６からパリソン１２内に支持用空気が導入されている。次いでブロー金型２２が閉じられ、拡げられたパリソン１２の全周縁又はほぼ全周縁に沿って過剰材料が食切られる。この場合、両マンドレルバーは金型キャビティの輪郭、したがって金型キャビティの縁を境界付けるために各部分金型に設けられた食切り刃の外側に位置している。
【００３５】
部分金型２２ａ，２２ｂが閉位置に移動してブロー金型が閉じたのち、吹込空気が吹込マンドレル４２を通してパリソン内に導入されることによってパリソン１２が膨張される。金型キャビティは部分金型２２ａ，２２ｂの各キャビティ４４ａ，４４ｂで形成されるが、この金型キャビティの輪郭によって金型の閉鎖時に形成される容器本体の輪郭形状が決定される。吹込空気４２の導入は、場合によっては既にブロー金型２２を閉じつつある間に行うことができる。但し、これらの手順はブロー成形技術分野の当業者には周知のことである。パリソン１２を製造するための押出技術についても同様である。尚、このような手順で自動車用バンパーの形態の容器本体を製造するための方法は既にドイツ特許第１９９３０９０３号公報に開示されており、ここではその全内容を参考に挙げておく。
【００３６】
部分金型２２ｂは、キャビティ４４ａ，４４ｂの開口面と直交する方向、即ちその中にある容器本体成型品に対して直角に当接可能な複数の中空ニードル４８を備え、これら中空ニードルはキャビティ４４ｂの底面からキャビティ内に突出しており、遅くともパリソンの膨張時には箱状空所キャビティ２ａ（図１）の領域で中空ニードル４８がパリソンの壁に突き刺さるようになっている。中空ニードル４８はそれぞれ弁５０を介して図示しない負圧源に接続されている。
【００３７】
工程を詳細に述べると、ブロー金型の型締後、パリソン１２は膨張されて遮蔽エレメントの容器本体形状に成形される。容器本体内の内圧は膨張工程の間は例えば１０ｂａｒであるが、この内圧は膨張工程の終了と同時またはその直後に下げられる。これは、吹込ノズル４２又はこれに設けられる通気孔を介して行われるが、場合によっては中空ニードル４８を介しても行われる。尚、中空ニードル４８に付属する弁５０は膨張工程中は閉じられている。容器本体内の内圧の減圧の程度は、プラスチックビーズを圧力容器３２から容器本体の空所キャビティ内に導入する際の圧力にほぼ依存している。いずれにしても、圧力容器３２内の圧力が最も高くなければならず、圧力容器３２内の圧力と容器本体の空所キャビティ内の圧力との間の圧力差が増加するに従い、プラスチックビーズが空所キャビティ内に搬送される速度も増加する。容器本体の空所キャビティ内の圧力、従ってブロー金型２２内の圧力は、プラスチックビーズが常圧時の体積を減少させながら一定の圧縮を受けるのに十分な大きさでなければならない。以上の操作の後に遮蔽エレメントの箱状の各空所キャビティ２ａが同時又は特定の順序でプラスチックビーズで充填され、場合によっては圧力容器３２内の圧力に依存して補剛キャビティ２ｂも同様にプラスチックビーズで充填される。
【００３８】
以上の充填工程が終了するまで容器本体内はプラスチックビーズを圧縮状態で保持するのに充分な加圧状態に維持され、充填工程の終了後に容器本体の空所キャビティ内が外部圧力に開放されるとプラスチックビーズが短時間のうちに膨張する。
【００３９】
以上述べた方法自体は本発明の対象外である。しかしながら、ここで更に付言するならば、容器本体内にある充填材は、内外圧力の均圧化の後に個々のプラスチックビーズの体積増加によって凝縮一体化作用を受け、これによって均一な組織のフォームが得られるが、このフォーム組織中の個々の粒子は互いに結合しているわけではない。
【００４０】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明による嵌込み遮蔽エレメントは製造に特別な手法を要することなく通常のブロー成形及び発泡樹脂充填技術で容易に製造でき、対象物への取付も単純なビス止めで可能であるなど、自動車吸音部材として顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用底部覆床板として構成した場合の本発明による嵌込み遮蔽エレメントを自動車ボディ床板に向き合う側から示した平面図である。
【図２】図１の遮蔽エレメントの右側面図である。
【図３】本発明による遮蔽エレメントの成形及び吸音材充填を行う製造装置をブロー金型が開いている状態で略示した説明図である。

Claims (11)

1. 自動車のエンジン及び／又は排気系を遮蔽する吸音性の嵌込み遮蔽エレメント（１）であって、ブロー成形による熱可塑性プラスチック製の容器本体として構成された全体として板状の自立剛性部材からなり、前記容器本体の内部には前記ブロー成形による密閉容積部として少なくとも部分的に空所キャビティが形成され、前記空所キャビティの少なくとも一部がそれよりも浅い小容積の補剛キャビティによって縁取りされ、前記空所キャビティ及び補剛キャビティ内には発泡熱可塑性プラスチックからなる吸音材が充填密閉されていることを特徴とする嵌込み遮蔽エレメント。
2. 自立剛性部材が押出ブロー成形によって得られたものであることを特徴とする請求項１に記載の嵌込み遮蔽エレメント。
3. 吸音材が、容器本体内の空所キャビティに導入した発泡性熱可塑性プラスチックビーズを加圧下に発泡させて体積増大させてなるものからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の嵌込み遮蔽エレメント。
4. 容器本体内の空所キャビティが、箱状に形成された複数の部分容積部に区画されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の嵌込み遮蔽エレメント。
5. 空所キャビティの部分容積部が通路（３）を介して相互に連通していることを特徴とする請求項４に記載の嵌込み遮蔽エレメント。
6. 空所キャビティの箱状の部分容積部（２ａ）の少なくとも一部が該部分容積部（２ａ）の深さよりも浅い小容積の補剛キャビティ（２ｂ）によって縁取りされていることを特徴とする請求項４又は５に記載の嵌込み遮蔽エレメント。
7. 補剛キャビティ（２ｂ）同士の間に遮蔽エレメント構成部材の壁部同士の溶着で形成された補強リブが設けられていることを特徴とする請求項６に記載の嵌込み遮蔽エレメント。
8. 周縁に延在する境界領域で遮蔽エレメント構成部材の壁部が平面状に圧着又は溶着されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の嵌込み遮蔽エレメント。
9. 自動車用底部覆床板として構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の嵌込み遮蔽エレメント。
10. 少なくとも片側の外面形状が前記空所キャビティの配置によって自動車の底部床面形状に対応した形状を有していることを特徴とする請求項９に記載の嵌込み遮蔽エレメント。
11. 少なくとも１つの空気通路（８）が貫設されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の嵌込み遮蔽エレメント。

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