JPH08309908A - サンドイッチプレート - Google Patents

サンドイッチプレート

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JPH08309908A
JPH08309908A JP8061333A JP6133396A JPH08309908A JP H08309908 A JPH08309908 A JP H08309908A JP 8061333 A JP8061333 A JP 8061333A JP 6133396 A JP6133396 A JP 6133396A JP H08309908 A JPH08309908 A JP H08309908A
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sandwich plate
core
notch
plate according
sandwich
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JP8061333A
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Ruediger Holz
ホルツ リューディガー
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Siemens AG
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Krauss Maffei Verkehrstechnik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
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    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 付加的な構成部材を備えずにプレートの安定
性を維持して著しい遮音効果を有するような、特に乗り
物のキャビンの製造のためのサンドイッチプレートを製
作すること。 【解決手段】 プレート平面内で延びる切欠と、これに
対して直角に延びる切欠とが互いにＺ状に接続されて成
る切欠機構４，６，５がコア３に設けられており、これ
により、コア３内にプレート平面に対してほぼ中央に延
びる可撓性の舌状部１６が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコアとその両側でこ
のコアに結合された覆い板とから成る、特に乗り物のボ
ディーの製造のためのサンドイッチプレートに関する。
この種の構成部材は力の吸収並びに消音に関連して特別
な要求が課せられる。
【０００２】
【従来の技術】街路走行乗り物、鉄道車両、飛行機、船
舶、コンテナなどのような可動のボディの従来の構造
は、大きな引張力を受け止めることはできるが、しかし
座屈の危険ゆえにわずかな圧縮負荷しか受け止めること
しかできない薄板壁により外側を被覆した安定なフレー
ム構造から成る。圧縮力はフレーム構造により受け止め
られなければならない。
【０００３】このキャビンの遮音は一般的には外薄板の
下側の吸音性ライニング、フレーム構造容積内の空気伝
播音消音性の充填物及び支持性のない内装により行われ
る。
【０００４】この構造は個々の機能の分割により必然的
に比較的重くなるため、軽量構造の乗り物では支持性の
構造物として次第にサンドイッチプレートが多用される
ようになった（例えば磁気浮遊軌道、冷蔵車両）。
【０００５】サンドイッチプレートは、主として縦方向
の力を吸収する２つの薄い覆い層と、両方の覆い層を互
いに離隔すると共に覆い層を座屈から保護しかつサンド
イッチプレートの横方向力を推力により伝達するコアと
を備えている。この覆い層として一般にはアルミニウム
製又は鋼製の薄板が使用され、コアとしては硬質発泡材
又はハニカム構造体が使用される。
【０００６】この種のサンドイッチプレートにおいて、
特に不経済な付加的な被覆、すなわち吸音層を設けるこ
とにより又は二重壁とすることにより、遮音効果を改善
する試みがなされている。しかし、消音効果はプレート
を進行する曲げ振動波（独：Ｂｉｅｇｅｗｅｌｌｅｎ）
の減衰に限られている。二重壁として形成されたサンド
イッチプレートは、プレートの厚さ方向で両方の壁が互
いに剛性的に結合されているため、わずかな遮音効果し
か有していない。この剛性的な結合はコア材料の弾性モ
ジュールと、閉じ込められた空気クッションの硬さとか
ら生ぜしめられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は付加的
な構成部材を備えずプレートの安定性を維持して著しい
遮音効果を有するような、特に乗り物のボディの製造の
ためのサンドイッチプレートを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の構成では、プレート平面内で延びる切欠と、
これに対して直角に延びる切欠とが互いにＺ状に接続さ
れて成る切欠機構がコアに設けられており、これによ
り、コア内にプレート平面に対してほぼ中央に延びる撓
み性の舌状部が形成されていることにより解決される。
【０００９】
【発明の効果】本発明に基づくこの構成により、サンド
イッチプレートはその静的な支持性を損なうことなく、
音響技術的にコア領域内で十分に独立性の複数の壁に分
割される。その場合、コアは厚さ方向で弾性変形可能で
あるにもかかわらず、プレート平面内では剛性的であ
り、かつずれ動かない。コアの中央に延びる可撓性の舌
状部はその場合、覆い層を互いに平行に案内するジョイ
ントロッドのように作用する。
【００１０】請求項２以下には本発明の有利な構成が記
載されている。
【００１１】コアを複数の部分に分割したことにより、
切欠を側方から簡単に形成することができる。
【００１２】振動の減衰のために、プレート平面内で延
びる切欠は互いに明確に異なる幅、例えば１：５の幅を
有する。幅の広い方の切欠は例えばグラスウールのよう
な空気伝播音吸音性の材料を収容する。両方の覆い層の
相互の振動時に、幅の狭い方の切欠内にポンプ効果が生
じ、その際、空気がプレート平面に対して直角な切欠を
通って、遮音材により充填された切欠内へ押し入れら
れ、かつ再びこの切欠から吸い戻される。直角な切欠及
び遮音材内での空気の方向転換時の摩擦により振動エネ
ルギが奪われ、その結果、振幅は小さいままにとどめら
れる。直角な切欠の幅を変化させることにより、消音度
がさらに向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に図示の実施例につき本発明を
詳しく説明する。
【００１４】サンドイッチプレートの遮音のために、種
々の測定結果が得られている。図１に示されているよう
に、標準サンドイッチプレートＮｏ．２，３，４は振動
数ｆに関連して極めて多様な特性曲線を有する遮音値Ｒ
ｗを有しているが、しかし、これらすべての特性曲線
は、ほぼ同じ重量（１０ｋｇ／ｍ２）の一重壁の理論的
な遮音に相応する特性曲線（Ｎｏ．６）の著しく下方に
位置している。サンドイッチプレートの固有振動数のと
ころには深い落ち込みが形成されており、そのところで
は音響が比較的強く伝達される。ＰＵ硬質発泡材から成
るコアを備えたサンドイッチプレートＮｏ．２は２５０
ないし１６００Ｈｚの中間周波数範囲内では比較的効果
的な推移を示しているが、しかし、２５００Ｈｚでは著
しく落ち込んでおり、この現象はサンドイッチプレート
の厚さ方向での固有振動に起因している。
【００１５】Ａ１ハニカム構造ゆえに極めて剛性的であ
るサンドイッチプレートＮｏ．５は消音層を片側に取り
付けたことにより、上方の振動数範囲内では質量理論的
な値に達する程に著しく改善されているが、しかし、低
い振動数範囲内ではほぼ３０ｄＢ程度に低下している。
【００１６】この消音効果は、サンドイッチプレートを
進行する弾性波の減衰にのみ限られている。
【００１７】消音、特に上方の振動数範囲内での消音の
著しい改善は二重壁により達成される。この効果はサン
ドイッチプレートにおいては、たとえ二重壁であって
も、両方の壁がプレートの厚さ方向で著しく剛性的に互
いに結合されているために、一般には効果的でない。こ
れはサンドイッチプレートＮｏ．２の場合と同様に著し
い落ち込みを示す可能性を有する。この剛性的な結合は
コア材料の弾性モジュールと、閉じ込められた空気クッ
ションの硬さとから生じる。
【００１８】本発明の根本的な考えは、サンドイッチプ
レートを、その静的な支持性を失うことなく、音響技術
的に可能な限り独立性の複数の壁に分割することにあ
る。このことのためには、コア３を、厚さ方向で可能な
限り弾性的にすると共にプレート平面内ではずれ動かな
いようにする必要がある。この機能の達成のために、コ
ア３内にＺ状に配置された切欠４，５，６から成る切欠
機構が形成され、その際、切欠４，５，６が、プレート
の平面内でコアの中央に延びる可撓性の舌状部１６を生
じるように互いにオーバラップされて形成される。この
可撓性の舌状部はジョイントロッドのように覆い層１，
２を互いに平行に案内せしめる（図２）。
【００１９】この効果は最初の実験プレートで試験さ
れ、その際、切欠４，６は７ｍｍ幅であり、かつ同じで
あった。この結果は図１の特性曲線（Ｎｏ．１）で示さ
れている。
【００２０】この構成の固有振動数は３２０Ｈｚであ
り、このところで１５ｄＢまでの遮音性の落ち込みが生
じる。その下方では遮音性が標準サンドイッチプレート
Ｎｏ．２，３，４におけるよりもほぼ３ｄＢ程良好であ
る。比較的高い振動数（１０００Ｈｚ以上）では二重壁
効果がフルに発揮され、かつ、より高い振動数へ向かっ
て増大する傾向で質量理論的な特性曲線（Ｎｏ．６）を
ほぼ５ｄＢだけ上回る成果が得られている。その場所で
は、この特性曲線（Ｎｏ．１）の示す遮音性は、消音性
のサンドイッチプレートＮｏ．５の遮音性を６ｄＢだけ
上回っており、標準サンドイッチプレートの遮音性をほ
ぼ２０ｄＢだけ上回っている。
【００２１】さらに、高い空間密度ひいては高い強度を
有するコア材料が選択されるならば、スリット付きのサ
ンドイッチプレートの支持機能がフルに維持される。面
状に曲げ負荷されたサンドイッチプレートのコア３内の
力の流れは、舌状部の側方の支承部が切欠方向に対して
平行であれば、引張力もしくは圧縮力として舌状部１６
を通り、かつ支承部が切欠方向に対して直角に位置する
場合には推力として舌状部１６を通る。引張力Ｆ２が作
用する側にある覆い層２は座屈に対して保護される必要
がなく、従って、コアの、覆い層２に面した側Ｃ２は比
較的薄く形成することができる。問題が多いのは圧縮力
Ｆ１により負荷される側の覆い層１の構成である。この
覆い層１は屈曲、座屈、圧し潰れなどのような不安定性
に対して保護されなければならない。この機能は覆い層
１に面したコア側部により保証されなければならない。
その場合、圧縮力Ｆ１が切欠４，５，６に対して直角に
作用する場合には厚さＣ１が決定的な役割を果たす。長
手方向の力Ｆ３により負荷されるサンドイッチプレート
は高さが大きい（Ｃ１＋Ｌ１＋Ｃ３）ことにより保護さ
れ、従って、サンドイッチプレートはこの方向では大き
な負荷に耐えることができる。最適な力の流れのため
に、切欠の底部１０を斜めに形成することができる。
【００２２】コア３はその製作法に応じて、個々に幅Ｂ
を有する複数の狭い部分に分割することができる。側方
の面が軽度に傾斜して形成されている場合には、同じコ
アエレメントにより、真直ぐなサンドイッチプレート並
びに若干湾曲したサンドイッチプレートのいずれでも製
作可能である。その場合、隙間９が一度は下に、かつ他
の一度は上に位置し、かつ接着剤により充填される。
【００２３】サンドイッチプレートがその平面に対して
垂直な力により過剰に負荷された際に、切欠４は完全に
押し潰されて、切欠の一方の側面が反対側の傾斜面８に
支持され、これにより垂直な力Ｆ４が伝達可能となる。
【００２４】実験プレートのさらに改善すべき欠点は、
わずかにしか減衰されない顕著な固有振動数が３２０Ｈ
ｚのところに存在することにある。この固有振動数は切
欠の幅を増大する（Ｌ１＋Ｌ２）ことにより、低い値に
移すことができる。それというのは、このことにより、
空気クッションのばね定数が軽減されるからである。し
かし、遮音性の落ち込みを改善するために決定的なこと
は、振動の減衰である。このことは、切欠４，６が互い
に明確に異なる例えば１：５の幅Ｌ１，Ｌ２を有するこ
とにより得られる。幅の広い切欠６内には空気伝播音吸
音性の材料７、例えばグラスウールが充填されている。
両方の覆い層１，２の相互の振動時に、幅の狭い切欠４
内にポンプ効果が生じ、その際、空気が切欠５を通っ
て、空気伝播音吸音性の材料７により充填された切欠６
内に押し入れられ、かつ再びこの切欠６から吸い戻され
る。切欠５内及び空気伝播音吸音性の材料７内での空気
のこの方向転換時の摩擦により振動エネルギが奪われ、
従って振幅が小さいままにとどめられる。切欠５の幅Ｌ
３により消音度が改善される。
【００２５】低い振動数、例えば機関騒音を遮音しよう
とする実際の使用例では、図１に示すサンドイッチプレ
ートＮｏ．５の効果を上記構成と組合わせるのが効果的
である。このことのために、撓みやすく強靭な吸音層１
１を覆い層１，２とコア３との間に間挿して片側又は両
側で接着し、又は接着のためにスプレー可能な物質を使
用することができる（図３）。覆い層の外側に吸音層を
設けることも可能である。そのようにする代わりに、２
つの薄い薄板と粘弾性的な中間層とから成り弾性波の極
めて良好な減衰性を有する複合薄板１２から製作された
覆い層を使用することも可能である（図４）。
【００２６】流れに効果的な船首形状を得るために使用
されるような湾曲したサンドイッチプレートを製作する
ために、ジョイントとして作用するコアを可撓性に形成
する可能性が図５に記載されている。このことのため
に、コア３が切欠４，５，６に対して直角に、舌状部１
６を完全には貫通していないスリット１３により切断さ
れている。これにより、コア３を極めて小さい曲率半径
Ｒ１で曲げることができる。コア３はその縦方向でより
大きな曲率半径Ｒ２で互いに接着され、その際、この湾
曲により減少した幅Ｂは部分の端部のところで側部１７
に適合させられる。
【００２７】湾曲したサンドイッチプレートのための覆
い層は深絞りされた、又は手により湾曲された薄板から
成っていてよい。この種のサンドイッチプレートの経済
的な製法では、繊維複合材料１４が、乗り物の外輪郭を
有するネガティブな型内で型成形される。次いで、準備
されたコア３が押し込まれて樹脂の硬化するまで保持さ
れる。最終的に内側の覆い層１５が直にコア３に積層さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】種々異なるサンドイッチプレートの測定された
空気伝播音遮音値の線図である。
【図２】本発明の１実施例のサンドイッチプレートの横
断面図である。
【図３】本発明の別の実施例のサンドイッチプレートの
横断面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施例のサンドイッチプレ
ートの横断面図である。
【図５】乗り物のための本発明のさらに別の実施例の湾
曲したサンドイッチプレートの部分斜視図である。
【符号の説明】
１，２ 覆い層、 ３ コア、 ４，５，６ 切欠、
７ 遮音材料（空気伝播音吸音性の材料）、 ８ 傾斜
面、 ９ 隙間、 １０ 切欠の底部、 １１吸音層、
１２ 複合薄板、 １３ スリット、 １４ 繊維複
合材料、 １５ 覆い層、 １６ 舌状部、 １７ 側
部

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コアとその両側でこのコアに結合された
    覆い層とから成るサンドイッチプレートにおいて、 プレート平面内で延びる切欠と、これに対して直角に延
    びる切欠とが互いにＺ状に接続されて成る切欠機構
    （４，６，５）がコア（３）に設けられており、これに
    より、コア（３）内にプレート平面に対してほぼ中央に
    延びる撓み性の舌状部（１６）が形成されていることを
    特徴とするサンドイッチプレート。
  2. 【請求項２】 コア（３）が複数の部分（Ｂ）に分割さ
    れている請求項１記載のサンドイッチプレート。
  3. 【請求項３】 プレート平面内で延びる２つの切欠
    （４，６）が互いに明確に異なる幅（Ｌ１，Ｌ２）を有
    している請求項１又は２記載のサンドイッチプレート。
  4. 【請求項４】 幅の広い方の切欠（６）が空気伝播音消
    音性の材料を収容している請求項３記載のサンドイッチ
    プレート。
  5. 【請求項５】 幅の狭い方の切欠（４）が開放端に傾斜
    面（８）を備えており、サンドイッチプレートの圧縮時
    にこの傾斜面（８）が切欠（４）の対向して位置する面
    に当接して力（Ｆ４）を伝達することができるようにこ
    の傾斜面（８）が形成されている請求項３記載のサンド
    イッチプレート。
  6. 【請求項６】 共鳴振動でのプレートの振動の最適な減
    衰が得られるように、プレート平面に対して直角な切欠
    （５）が形成されている請求項１から５までのいずれか
    １項記載のサンドイッチプレート。
  7. 【請求項７】 切欠（４，６）と覆い層（１，２）との
    間隔が、引張区域におけるよりも圧縮区域で大きい請求
    項１から６までのいずれか１項記載のサンドイッチプレ
    ート。
  8. 【請求項８】 切欠（６）の底部（１０）が斜めに形成
    されている請求項１から７までのいずれか１項記載のサ
    ンドイッチプレート。
  9. 【請求項９】 一方又は両方の覆い層（１，２）とコア
    （３）との間に、弾性波を吸収する層（１１）が間挿さ
    れて接着されており、又は外から覆い層（１，２）上に
    接着されている請求項１から８までのいずれか１項記載
    のサンドイッチプレート。
  10. 【請求項１０】 一方又は両方の覆い層（１，２）が、
    粘弾性的な層を間挿した２つの薄い支持性の層から成る
    複合薄板として形成されている請求項１から９までのい
    ずれか１項記載のサンドイッチプレート。
  11. 【請求項１１】 特に一方向で小さな曲率半径（Ｒ１）
    を、かつ他方向で大きな曲率半径（Ｒ２）を有する２つ
    の湾曲した覆い層（１４，１５）を弾性的に結合すべ
    く、対向して位置する切欠（４，６）の近くにまで横方
    向のスリット（１３）をコア（３）に設けたことによ
    り、コア（３）がこの横方向で撓み可能である請求項１
    から１０までのいずれか１項記載のサンドイッチプレー
    ト。
  12. 【請求項１２】 湾曲した覆い層（１４，１５）が繊維
    複合材料から成る請求項１１記載のサンドイッチプレー
    ト。
JP8061333A 1995-03-18 1996-03-18 サンドイッチプレート Pending JPH08309908A (ja)

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DE19509972A DE19509972C2 (de) 1995-03-18 1995-03-18 Sandwichplatte
DE19509972.9 1995-03-18

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JPH08309908A true JPH08309908A (ja) 1996-11-26

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JP8061333A Pending JPH08309908A (ja) 1995-03-18 1996-03-18 サンドイッチプレート

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US (1) US5664397A (ja)
EP (1) EP0733468A3 (ja)
JP (1) JPH08309908A (ja)
KR (1) KR960033737A (ja)
DE (1) DE19509972C2 (ja)

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