JP2005502829A - 制振材及び制振体 - Google Patents

Abstract

制振材（１０）であって、ゴム層（３０）をサンドイッチした２枚の金属シート（２０，４０）から成る積層体及び何れか一方の金属シートに取り付けられた別のゴム層（５０）を有し、ゴム層（３０，５０）が、キャリヤ圧延により得られ、金属シートに加硫された固体ゴム箔又はゴムフィルムで作られている制振材。音、振動及び（又は）温度の影響を受けやすい金属シート特性のうちの一つは、金属シート相互間で異なっている。制振材で作られたパネル用制振体。

Description

【０００１】
本発明は、制振材及びこの材料で作られる制振体に関する。本発明の制振体は、自動車の本体、例えばエンジン部品のパネルのような種々のパネル用として自動車業界において特に有用である。
【０００２】
厚さに比べて表面積が大きなパネルの公知の制振方法は、シート形態の粘弾性制振材をパネルに貼り付けることである。パネルに貼付された粘弾性材料では、振動下で材料に加わる大量の機械的又は運動エネルギが分子の摩擦により熱エネルギに変換され、その後消散する。
【０００３】
パネル貼付用の従来型制振体は、以下のカテゴリに分類できる。
自由又は非拘束層による制振：これは、構造中に制振作用を導入する最も簡単な手法である。この技術的思想では、振動している構造の表面に結合される適当な制振材の単一の層が用いられる。制振作用は、周期的な引張／圧縮変形を伴い、その結果エネルギの消散が生じる。
被拘束層による制振：この技術的思想の種々の具体例は、構造中に制振作用を導入する最も効率的な手法に属する。単一の拘束層は、これら対策のうちの最も馴染みのある形態である。この単一の被拘束層は、金属箔又はこれに類似した硬質材料から成る拘束層と組み合わされた薄い層の制振材から成る。制振機構は、制振材の周期的な剪断歪を伴う。
【０００４】
欧州特許第００７７９８７号明細書は、３層積層体の形態をした被拘束層を用いる制振体を開示しており、この制振体は、制振されるべきパネルに接触させる溶融可能な結合層と、粘弾性層と、粘弾性層を結合層との間で密にサンドイッチするよう積層された拘束層とから成っている。この制振体の拘束層は、未硬化の熱硬化性樹脂及び無機充填剤を含む樹脂組成物で作られている。粘弾性層は、粘弾性接着剤で作られていて、機械的振動を制振し又は減衰させる役目を果たし、更に拘束層を溶融可能な結合層に結合する接着層として役立つ。粘弾性層は、薄いプラスチックフィルムの両面を粘弾性接着剤で被覆することにより作られた両面接着テープを用いて得ることができる。金属拘束層は制振体を複雑な形状をしたパネルに密に接触させるのを困難にするであろうと欧州特許第００７７９８７号明細書に記載されているように、拘束層に関し金属を使えないのは明らかである。
【０００５】
米国特許第５，４０７，０３４号明細書（発明者：Ｖｙｄｒａ、ビドラ）は、粘弾性材料の制振層と外側金属層、中間金属層及び内側金属層が交互に並んで設けられた従来型制振構造を開示している。これらの層は、適当な方法で互いに結合されることが記載されている。開示された従来技術の欠点は、制振層がかなり大きな捩り力及び回転力を受け、これにより制振層が劣化し、騒音減衰効果が損なわれるということにある。さらに、この従来技術は、低い周波数における騒音減衰作用が不十分である。この問題に対するビドラの発明は、剛性支持構造及びこれによって支持された摩擦ライニングパッドを含むブレーキシュー構造から成るブレーキパッド組立体である。支持構造は、複数の孔を有し、更に剛性の無孔支持プレートを有する。孔付きの制振プレートは、支持プレートに固定され、金属拘束層は、制振プレートの互いに反対側の側部に沿って設けられている。粘弾性制振材は、孔内に設けられている。開示された従来技術並びにビドラの発明は、制振構造がブレーキピストンにより加わる力に耐えるようにするために必要である剛性プレートを有している。これは、その構造が可塑的に付形されるのに適していないことを意味している。
【０００６】
今、請求項１に記載された制振材を用いることにより制振作用の向上が図られることが見出された。具体的に説明すると、本発明の制振材は、第１及び第２の薄い金属シートと、これらの金属シートでサンドイッチされた第１のゴム層であって、キャリア圧延されて作られ上記金属シートの各々と一緒に加硫される固体ゴム箔即ちゴムフィルムである上記第１のゴム層とを有する積層体と、キャリヤ圧延されて作られ上記第１又は第２の金属シートと一緒に加硫される固体ゴム箔又はゴムフィルムである第２のゴム層とを備える。
【０００７】
好ましくは、第１のゴム層は、約０．５ｍｍよりも薄く、特に、その厚さは約０．１〜０．０８ｍｍであるのがよい。
第２のゴム層は好ましくは、できるだけ薄く作られる。好ましい場合には、その厚さは、約０．５ｍｍ以下である。
第１の金属シートの厚さは好ましくは、約０．３〜１．５ｍｍである。第２の金属シートの厚さは好ましくは、約０．３〜１．５ｍｍである。
金属シートを任意適当な材料で作ることができるが、これら金属シートは好ましくは、炭素鋼又はアルミニウムで作られる。
【０００８】
積層体の総曲げ剛性は好ましくは、制振されるべきパネルの曲げ剛性の約１／３〜約１／１に相当すべきである。
好ましい場合、音、振動及び又は温度の影響を受けやすい金属シート特性のうちの１以上は、第１の金属シートと第２の金属シートとでは異なっている。
ゴム層は、任意適当なエラストマーで作られたものでよいが、好ましくはニトリル又はブチルゴムで作られる。
ゴム層は、例えば当該技術分野において知られているように圧延工程に先立ってカーボンブラックを有効量で混合物に添加することにより導電性に作られたものであるのがよい。導電性ゴム層を用いることにより、制振材を接合を含む簡単且つ有効な用途に関し溶接し、例えばスポット溶接することができる。
【０００９】
本発明の積層材料のゴム層は、可能な限り最も小さい多孔率を有する。かくして、ゴム層は、キャリヤ圧延されたゴムフィルムにより得られる特定の性質及び独特の構造を有している。とりわけ、物理的性質と寸法形状の両方に関し均質性及び一様性が得られる。例えば、ゴム層は、可能な限り最も高い程度まで細孔が無く、これは、溶液又はペーストの形態で塗布され、直接に金属シート上で又は金属シート相互間で圧延され又はプレス加工されたゴム層では得ることができない性質である。かかるゴム層は常にペースト形成残留物又は溶剤残留物を含み、これらは細孔の形成及び他の不均質性を生じ、それにより弱め領域を生じさせ、これら弱め領域は又、存在する任意のグルー層中で生じる。ゴムフィルムを圧延工程に用いられるキャリヤにより金属シートに被着することが必要であり、このキャリヤは、当接面に凸凹を生じさせる傾向が無い状態で金属シートの表面との非常に有効且つ主として平らな当接を保証する。これら条件によっても、金属シートへのゴム層の加硫をゴムと金属シートの結合強さを考慮すると容易に行うことができる。
【００１０】
本発明の制振材を現場で接着により、例えば別の接着剤をパネルへの制振材の貼付時に供給することにより制振されるべきパネルに取り付けてもよいが、本発明の制振材は好ましくは、第１及び第２の金属シートから遠ざかる方向に向いた第２のゴム層の表面に被着される接着剤層を有する。
【００１１】
制振材を国際公開第ＷＯ９１／１３７５８号パンフレットに記載された方法に従って製造することができ、この方法では、圧延又はカレンダリングによるゴム箔又はゴムフィルムの製造の際に使い捨てキャリヤを使用し、その後、ベルト加硫機で加硫する。ゴム層をこの方法で作る場合、このようにして形成されたゴム箔又はフィルムは、上述したようなその物理的性質及び寸法形状の両方に関し、均質性及び一様性、例えば非常に低い多孔率を得る。ゴム層は、キャリヤにより第１の金属シートに被着されるので、当接面に凸凹を生じさせる傾向無く、金属シート表面との非常に有効且つ主として平らな当接状態が得られる。すると、ゴムで被覆された第１のシートを第２の金属シートに容易に貼付することができる。というのは、第１の金属シートは、製造のこの段階では安定性のあるキャリヤとして働くからである。これら条件では、ゴム箔又はゴムフィルムをゴムと金属シートの接合部の機械的強度に関する問題を生じさせることなく両方のプレートに容易に加硫することができる。２段階のベルト加硫方法が国際公開第ＷＯ９３／１３３２９号パンフレットに記載されている。
【００１２】
本発明の制振材は、原理的にはあたかも金属プレートであるかのように取り扱ったり加工することができ、この制振材は、これを湾曲させ、曲げ、絞り成形し、延伸し又はプレス成形し、或いはかかる材料にこれと同様な加工を施すことにより少なくとも冷間状態で可塑的に付形されたり加工され、この場合、制振材はその制振性を失うことは無い。これは、制振材が積層体であるにもかかわらず、この場合には均質製品として挙動するからである。この理由は、ゴム層が固体であり、キャリヤ圧延により均質に得られること及びこのゴム層が制振材を付形し又は加工する際に弱め領域を生じさせる結合層が無い状態で金属シート上に直接加硫されるということにある。かくして、本発明の制振材は、ゴムと金属の境界面相互間の接合部に亀裂又は不均質性を生じさせることは無く、このことは、かかる制振材を加工中に変形させた場合でもそうである。こういうわけで、本発明の制振材は、これに対して行われる試験の際に良好な性質を示すことが判明している。金属シートへの固体ゴムフィルムの加硫の結果として、均質構造が得られると共にゴム層と金属シートの接触面全体にわたりしっかりとした結合部が得られ、それと共に一様な制振性が得られることになる。
【００１３】
本発明は又、パネル貼付用制振体に関し、この制振体は、本発明の制振材で作られる。
本発明は、種々の自動車用部品、例えばオイルパン、エンジンハウジング、カムハウジング、チェーン駆動装置ハウジング及び特にアルミニウムで作られたハウジングの制振に有用である。
本発明の上記目的、特徴及び利点並びに他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むと明らかになろう。
【００１４】
図１（種々の層の寸法形状は尺度通りには示されていない）では、積層材料１０は、拘束層として働く１対の金属プレート２０，４０を有し、これら金属プレート相互間には、被拘束層として働くあらかじめゴムで作られたウェブ３０がサンドイッチされていて、これらのシートがエラストマーコアを覆うようになっていることが明らかである。また、被拘束層として働くゴムで作られた第２のウェブ５０が、金属プレート４０の反対側に結合されている。圧感接着剤の層６０が、ゴムウェブ５０の上面に被着されている。この圧感接着剤層６０の目的は、制振積層材料で作られた制振体を、振動が制振されるべき自動車の本体、例えばエンジン部品のパネルに結合することにある。圧感接着剤層６０は、被着されて結合される前は、プラスチック保護材７０で保護されている。
【００１５】
実験例：制振積層体を本発明に従って金属−ゴム−金属−ゴム積層体で作った。積層体は、１．０ｍｍの亜鉛めっき炭素鋼−０．１ｍｍのニトリルゴム−１．０ｍｍの亜鉛めっき炭素鋼−０．３ｍｍのニトリルゴムで構成されていた。積層体の損失係数を機械的インピーダンスに関する手順である国際標準ＡＳＴＭ Ｅ−７５６ ９８に従って測定した。材料を１２．７ｍｍ幅、２５５ｍｍ長さのサンプルに切断し、これらサンプルを裸鋼ベースビームに結合した。このビームを、片持ちビームの端に振動を誘起する非接触型励磁器を含む取付具内に配置した。ベースビームは、取付具内に配置されたとき、厚さ２．９ｍｍ、幅１２．７ｍｍ、自由長さ２５５ｍｍであった。周波数が５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ及び３０００Ｈｚ、温度範囲が−３５℃〜１８０℃の環境室内で試験を行った。測定結果が、図２及び図３に記載されており、図２は、ベースビームのリダクション（reduction）後における温度の関数としての材料の損失係数の値を示し、図３は、温度の関数として同一ビームについてのヤング率を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態としての制振体の積層材の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に関し、種々の周波数において温度につれて変化する損失係数を示すグラフ図である。
【図３】本発明の一実施形態に関し、種々の周波数において温度につれて変化するヤング率を示すグラフ図である。

Claims (5)

1. 第１のゴム層（３０）をサンドイッチした第１の金属シート（２０）と第２の金属シート（４０）とから成る積層体及び前記第１又は第２の金属シートのいずれか一方に取り付けられた第２のゴム層（５０）を有する制振材（１０）であって、前記ゴム層は、キャリヤ圧延により得られた固体ゴム箔又はゴムフィルムであり、それぞれの金属シートと一緒に加硫され、音、振動及び（又は）温度の影響を受けやすい金属シートの性質のうちの１以上は、第１の金属シートと第２の金属シートとでは異なっていることを特徴とする制振材。
2. 第２のゴム層の表面に被着されていて、前記第１及び第２の金属シートから遠ざかる方向に向いた接着剤の層（６０）を更に有していることを特徴とする請求項１記載の制振材。
3. パネルの振動を制振するパネル用制振体であって、前記制振体は、第１のゴム層をサンドイッチした第１の金属シートと第２の金属シートとから成る積層体及び前記第１又は第２の金属シートのいずれか一方に取り付けられた第２のゴム層を有する制振材で作られ、前記ゴム層は、キャリヤ圧延により得られた固体ゴム箔又はゴムフィルムであり、それぞれの金属シートと一緒に加硫され、音、振動及び（又は）温度の影響を受けやすい金属シートの性質のうちの１以上は、第１の金属シートと第２の金属シートとでは異なっていることを特徴とする制振体。
4. 第２のゴム層の表面に被着された接着剤の層を更に有し、前記接着剤の層は、前記第１及び第２の金属シートから遠ざかる方向に向いていることを特徴とする請求項３記載の制振体。
5. 積層体の総曲げ剛性は、制振されるべきパネルの曲げ剛性の約１／３〜約１／１に相当していることを特徴とする請求項３記載の制振体。

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