JPH09125558A - 音響減衰特性に優れた金属薄板構造体 - Google Patents

音響減衰特性に優れた金属薄板構造体

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JPH09125558A
JPH09125558A JP7261056A JP26105695A JPH09125558A JP H09125558 A JPH09125558 A JP H09125558A JP 7261056 A JP7261056 A JP 7261056A JP 26105695 A JP26105695 A JP 26105695A JP H09125558 A JPH09125558 A JP H09125558A
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清一 丸元
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達也 崎山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属薄板構造体を叩いた時に発生する金属音
特有の響き音を、簡単な構造で音圧レベルを下げると共
に早く減衰させることのできる音響減衰特性に優れた金
属薄板構造体を提供する。 【解決手段】 金属薄板外板とそれを補強する梁からな
る平板状または箱状構造体において、補強梁２が金属薄
板外板１の片面に音響減衰シート３を介して当接する構
造を有し、かつ、前記音響減衰シート３と前記金属薄板
外板１または前記補強梁２との間の結合状態が、前記音
響減衰シート３の少なくとも片面で無結合状態または離
散的結合状態であることを特徴とする音響減衰特性に優
れた金属薄板構造体。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や建材、家
具、電気製品などの、金属薄板外板を用いている構造体
において、外板を叩いたときに生じる音を改善できる金
属薄板構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車や建材、家具、電気製品などの耐
久消費財に対して、リサイクル性や廃棄物処理の有害物
質の除去、エコロジーの観点から有利な鋼板を初めとす
る金属薄板を用いた外殻構造が見直されている。これら
の外殻構造において、軽量化のため補強梁で支えて金属
外板を薄くする手段を採用する場合、通常、金属外板が
１ｍｍ程度以下となって非常に薄くなるため、商品価値
に係わる外板の叩き音が問題となってくる。すなわち、
このように薄い金属外板を叩くと金属特有の響き音（重
厚でないため耳障りで低級品を感じさせる音）が発生
し、商品としての価値を損ない兼ねない。特に、家庭用
に用いられる商品では、何かの折りに発生する外板叩き
音の音質と静かさは、高級感を与える上で重要である。
【０００３】従来は、このような目的をかなえる金属外
板として、制振鋼板と称される金属薄板間に樹脂フィル
ムを挟んで溶着した製品を外板素材に用いていた。この
素材を用いると音の減衰特性は非常に良くなるが、素材
として価格が高いこと、また、サンドイッチ金属板であ
るため曲げ加工や絞り加工等の加工性能が１枚板に比べ
悪くなること、さらに、シャープな曲げ加工や絞り加工
ができないことなどの問題があった。
【０００４】また、特開昭６２−２７１７３号公報で開
示された、金属板と制振素材を接着剤を用いずに同時に
加熱成形することで、小さい曲げ半径の加工に耐えるこ
とのできる複合制振鋼板の発明や、実公平６−４９７４
３号公報で開示されたり、折り曲げ鋼板の一部に高分子
樹脂を塗布した薄鋼板を、高分子樹脂を介して接着して
音響減衰を図った床用鋼板の考案がある。これらは、最
終的には、薄鋼板と制振材であるプラスチックの接着を
前提としている。接着剤を必要とする構造とすると、こ
れらのコスト増や乾燥のための時間増が生産上のデメリ
ットとなるばかりでなく、温度と時間経過により接着剤
の劣化が懸念されるため、好ましくない。特に、家庭用
電気製品は、内部で電気部品が発熱する環境下にあり、
接着剤の熱劣化対策や火災対策が必要となる。
【０００５】さらに、特開昭６１−１８２８２０号公報
で開示されている、３枚合わせの鋼板の板厚比を特定範
囲に選び、これらの鋼板を部分溶着させることで、金属
板同士のこすれを利用した制振性能の向上を図った発明
もある。しかし、軽量化を重視する製品では、重ね合わ
せた構造の鋼板は好ましくなく、また、加工性や外観の
美麗さを問題とする商品適用には、問題が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる課題
を解決するためになされたもので、その目的とするとこ
ろは、金属薄板構造体を叩いたときに発生する金属特有
の響き音を、簡単な構造で音圧レベルを下げると共に早
く減衰させることのできる音響減衰特性に優れた金属薄
板構造体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の要旨は、 （１） 金属薄板外板とそれを補強する梁からなる平板
状または箱状構造体において、補強梁が金属薄板外板の
片面に音響減衰シートを介して当接する構造を有し、か
つ、前記音響減衰シートと前記金属薄板外板または前記
補強梁との間の結合状態が、前記音響減衰シートの少な
くとも片面で無結合状態または離散的結合状態であるこ
とを特徴とする音響減衰特性に優れた金属薄板構造体で
ある。
【０００８】（２） 前記音響減衰シートを、プラスチ
ックシート、紙、ゴムシート、または織物シートとした
ことを特徴とする上記（１）記載の音響減衰特性に優れ
た金属薄板構造体である。
【０００９】（３） 金属薄板外板とそれを補強する梁
からなる平板状または箱状構造体において、補強梁がプ
ラスチックおよび／またはプラスチック複合材からな
り、かつ、金属薄板外板と補強梁との間の当接面の結合
状態が、無結合状態または離散的結合状態であることを
特徴とする音響減衰特性に優れた金属薄板構造体であ
る。
【００１０】（４） 金属薄板外板とそれを補強する梁
からなる平板状または箱状構造体において、非補強部の
金属薄板外板の片面の一部または全面に音響減衰シート
を支持部材により当接させる構造を有し、かつ、前記音
響減衰シートと前記金属薄板外板との間の結合状態が、
無結合状態または離散的結合状態であることを特徴とす
る音響減衰特性に優れた金属薄板構造体である。
【００１１】図１は、本発明の基本的な構成を示す図
で、金属薄板からなる外板１のほぼ内表面全域に音響減
衰シート３を、２本の金属製等の補強梁２、締結部材４
で押しつける構造となっている。図１０は、本発明の変
形例を示す図で、金属薄板外板１と３本の補強部材２０
からなる構造体の内面で補強部材２０間の金属薄板外板
１に２枚の音響減衰シート３を、それぞれ３本の支持部
材２１で押しつける構造となっている。金属薄板は、特
に限定されるものではなく、冷延鋼板、熱延鋼板、表面
処理鋼板、アルミニウム合金板、チタン板、銅板等を適
用した平板状または箱状構造体において、音響問題があ
る場合なら、何れの場合でも本願発明の対象になる。音
響減衰シート３は、紙やプラスチック相当の柔らかさを
有していれば振動減衰上は何でもよく、ゴムや有機物、
無機物の繊維（プラスチック、炭素、ガラスなど）の織
物でもよい。使われる環境により耐熱、耐火、耐水性な
どを考慮して材質選定を行えばよい。
【００１２】音響減衰シート３と金属薄板外板１との接
触状態は、全面で接触している必要はない（後述の音響
減衰シートの板厚差（剛性差）により上記接触状態を変
化させた解析結果の図６参照）。金属薄板外板１と音響
減衰シート３とは少なくとも補強梁上でおよび／または
支持部材上で接触しており、これによる振動吸収が生じ
ているだけでなく、それ以外の場所でも、金属薄板外板
１の振動に伴う音響結合で、音響減衰シート３の面とし
ての弦振動（＝粘性減衰振動）が生じ、金属薄板単独で
の振動より、はるかに大きな音響減衰効果を生じる（後
述の図４、図５参照）。
【００１３】ただし、金属薄板外板１と音響減衰シート
３は、補強梁２間でもなるべく接近していた方が音響結
合が強くなるので、補強梁２による音響減衰シート３の
押さえ幅（すなわち補強梁の幅）は広い方が好ましい。
以上は、金属薄板外板１と音響減衰シート３とが無結合
状態であることを前提として説明したが、金属薄板外板
１と音響減衰シート３とを離散的結合状態または支持部
材２１を用いた補助的な当接支持状態とすれば、補強梁
２間が広い場合や補強梁２で音響減衰シート３を支持せ
ず、補強梁２０間にのみ音響減衰シート３を当接させる
場合の音響減衰シート３のたわみによる音響結合効果の
低下を回避することもできる。
【００１４】補強梁の振動形態は梁振動であり、金属薄
板外板及び音響減衰シートの振動形態は膜振動である
が、本発明の音響減衰効果は、これらの梁振動と膜振動
との摩擦減衰効果によるところが大きいと考えられる。
そこで、金属薄板外板と補強梁との間に音響減衰シート
を介在させる場合には、補強梁近傍で大きな音響減衰効
果を得るためには、音響減衰シートと金属薄板外板また
は補強梁との間の結合状態を無結合状態とするのが最も
好ましいが、金属薄板構造体としての剛性を上げる必要
がある場合には、前記結合状態を一部で離散的結合状態
としても十分な音響減衰効果が得られる。しかし、前記
結合状態を完全な連続結合状態とすると、摩擦減衰効果
が失われるため、このような結合状態は好ましくない。
【００１５】図４は、板厚０．７５ｍｍの薄鋼板で箱構
造に製作した外板を叩いたときに発生する音を、裸鋼板
状態の比較例と音響減衰シートを付加した本発明例につ
いて、周波数別の音圧レベル（デシベル）の時間変化で
解析した結果を示す。本発明の構造の音響特性（同図
ｂ）は、裸鋼板構造の音響特性（同図ａ）に比べ、音圧
の発止レベルがデシベルで１／４から１／５低く、ま
た、減衰も早いことが分かる。上記解析結果を最大音圧
（デシベル）と減衰係数で整理し直したものが、図５で
ある。ここに、減衰係数とは、音圧の時間変化を指数関
数で回帰して求めた指数部の係数で、下記式に示すｋを
いう。 音圧＝最大音圧×ｅｘｐ（−ｋ・ｔ） ｋ：減衰係数 ｔ：経過時間（秒）
【００１６】図５には、比較例として、従来技術である
０．３ｍｍ厚の薄鋼板２枚を樹脂フィルムで溶着した制
振鋼板で製作した箱構造を叩いたときのデータと、本発
明例として、さらに補強梁の一部分に鋼製アングル（Ｌ
型：１０ｍｍ幅×１０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚×補強梁の６
割の長さ）を接着した構造の解析結果も付加している。
図５の結果から、本発明の構造は、音圧抑制効果に優れ
（特に低音域）、また、減衰特性がよく（特に８００Ｈ
ｚ以上の音域で３〜５倍早い減衰）、制振鋼板での箱構
造と同等以上の音圧抑制効果と音の減衰性能を有してい
ることが分かる。これにより、叩いたときに耳障りな音
が生じない音響減衰特性に優れた金属薄板構造が達成で
きている。
【００１７】補強梁および支持部材の材質は、所要強
度、重量制限、耐水性、耐熱性、コストなどによって、
鋼、銅、アルミニウム合金、チタンなどの金属の他、木
材、プラスチックなどから適宜選択すればよい。なお、
所要強度などの条件が整えば、補強梁２をプラスチック
および／またはプラスチック複合材で製作し、これを金
属薄板外板１に直接押し当てる構造とすれば、補強梁に
音響減衰シートの機能を一部兼備させることができるの
で、好ましい形態である。また、支持部材２１は、音響
減衰シート３を金属薄板外板１に信頼性高く接触させる
ために、弾性構造とすることが好ましい。
【００１８】なお、本発明の構成において、補強梁の端
部以外（補強梁の梁上）で離散的に補強梁と金属薄板外
板１を接合しても音響減衰特性は十分あるが、金属薄板
外板１が製品の外表面になる場合には、外観上、商品価
値を下げないために接合部外表面を滑らかに再仕上げす
ることが必要になる場合が多い。そのため、補強梁２と
金属薄板外板１を、それらの端部でのみ結合する構造と
すれば接合部を外表面から隠すことができて、好まし
い。また、補強梁２が音響減衰シート３を介して外板と
接触することが制振効果を生む上で重要であるため、各
補強梁は、各々独立して金属薄板外板１に押し付け調整
できるようにすることが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は、本発明の基本的な構成
例を示す図で、０．７５ｍｍ厚の薄鋼板からなる外板１
のほぼ内表面全域に０．５ｍｍ厚のクラフト紙の音響減
衰シート３を、２本の１．６ｍｍ厚の構成の補強梁２で
押し付ける構成となっている。
【００２０】後述のように、補強梁上の音響減衰シート
の存在で最大音圧が抑えられ（図８参照）、その抑制効
果は音響減衰シート幅にほとんど関係ないため、最大音
圧を低減させるだけでよい商品であれば、狭い幅の短冊
状の音響減衰シートを補強梁３に接合して、金属薄板外
板１を部分的に支持する図２に示す構造とすることで、
コストの低い商品とすることができる。
【００２１】この構造とする場合、音響減衰シート３を
補強梁２に留める必要があるが、図３に示すように、音
響減衰シート３と補強梁２を重ねてテーパ状のパンチ加
工を行うと、接着剤を必要としない、簡単なカシメ止め
が可能である。また、補強梁２の幅よりも広い短冊状の
音響減衰シート３を用いる場合、音響減衰シート３の持
つ剛性に応じた幅とすれば（音響減衰シート自身の剛性
が小さく、音響結合が生じない程まで音響減衰シート３
が金属薄板外板１から離れると、離れた部分の音響減衰
シートは、振動減衰に効果のない無駄な部分となる）、
音響減衰効果と音響減衰シートの材料の有効活用の点で
好ましい。
【００２２】図１０は、本発明の他の変形例を示す図
で、補強梁２０は金属薄板外板１に直接接合（溶接また
は接着）され、補強梁２０のない金属薄板外板１の膜部
分に音響減衰シート３を支持部材２１を用いて当接させ
る構成で、音響減衰シート３の音響減衰効果を出すよう
にしたものである。本変形例では、補強梁２０が金属薄
板外板１に直接接合（溶接または接着）されているの
で、簡単な構成で補強梁としての剛性が最も強く発揮さ
れる。この場合、補強梁２０上での摩擦減衰は生じない
が、音響減衰シート３の膜振動による摩擦減衰と粘性減
衰で音響減衰効果が生じる。なお、この例では、補強梁
２０に支持部材２１を平行に取り付ける構造としたが、
これをクロス状に取り付けたり、また、支持部材２１の
取り付けを補強梁２１とせず、金属薄板外板１の端部と
してもよい。
【００２３】
【実施例】以下、実施例により本発明の効果をさらに説
明する。音響減衰シート３の板厚の効果を、音響減衰シ
ート３にクラフト紙を用いた場合の実施例で説明する。
図６に示すように、支持スパン１５０ｍｍでもクラフト
紙の厚みが０．１５ｍｍ以上あれば、クラフト紙（音響
減衰シート）自身の剛性と補強梁２の押さえによる張力
効果で、自重による垂れは０．５ｍｍ程度に収まる結
果、音響減衰効果の低下は見られない。
【００２４】音響減衰シート３の材質の効果を、音響減
衰シート３にポリプロピレン、ポリスチレン、クラフト
紙、合成ゴムを用いた場合の実施例で説明する。図７に
示すようにゴム系音響減衰シートが、最大音圧の抑制効
果も音響の減衰効果も本実施例の中でも最も高いが、非
常に廉価な紙素材もほぼ同等な効果を持つことが分か
る。プラスチック材の代表として音響減衰シートに用い
たポリプロピレン、ポリスチレンは、ゴムより特性が若
干劣るものの、価格的にゴムより廉価であり、また、耐
水、耐熱性に優れた素材なので、実用性の高い素材であ
る。音響減衰シート３の支持スパンの効果を、支持スパ
ン５０〜３５０ｍｍに変化させた実施例で説明する。支
持スパンは金属薄板外板１の自由スパンとして、下記式
の値とした。 支持スパン＝（補強梁の中心間距離−補強梁幅）
【００２５】図８に示すように、支持スパンが３５０ｍ
ｍあると減衰効果（金属薄板外板１と音響減衰シート３
の音響効果）は殆どなくなるが、補強梁上の音響減衰シ
ート３の存在で最大音圧が抑えられ、その抑制効果は支
持スパンに殆ど関係ないことが分かる。また、同図よ
り、音響の減衰効果は支持スパンが１５０ｍｍ以下では
殆ど同等であることが分かる。
【００２６】音響減衰シート３の幅（カバー域）効果
を、音響減衰シートが薄鋼板外板のほぼ内表面全域を覆
う広さとする場合から、補強梁部のみの２０ｍｍ幅の短
冊状まで変化させた実施例で説明する。図９に示すよう
に、音響減衰シート３の広さについては、金属薄板外板
１のほぼ内表面全域を覆う広さとすることが、音響減衰
効果上、最も好ましいが、コスト的な理由、または、設
計上の理由から、薄鋼板外板１のほぼ内表面全域に音響
減衰シート３を押し付ける構成とできない場合、すなわ
ち、音響減衰シート３を短冊状に分割して補強梁２に取
り付ける構成とする場合でも、音響減衰シート幅を５０
ｍｍ以上（薄鋼板外板１の支持スパン１５０ｍｍ以下）
とすれば、音響減衰効果は十分得られることが分かる。
なお、前述のように、補強梁上の音響減衰シートの存在
で最大音圧が抑えられるので（図８参照）、抑制効果は
音響減衰シート幅に殆ど関係ない。このように、商品の
グレードに合わせて必要とする音響減衰を、音響減衰シ
ート幅と支持スパンを選ぶことで達成可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は、金属薄
板外板１が叩かれたときに生じる金属反響音の音圧レベ
ルを、内面の音響減衰シート３の吸振効果により低くで
き、また、大きな音響減衰特性も持たせることができる
ので、耳障りな響きのない反響音特性を持つ、すなわ
ち、高級感を与える音質と静かさを持つ金属薄板構造体
を提供できる。また、本発明は、金属薄板外板、補強梁
と取り外しが容易な音響減衰シートからなる構成なの
で、リサイクル性に優れた製品を提供できるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構造の一例を示す図で、（ａ）は
斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図２】音響減衰シートの挿入を部分的にした本発明の
他の実施例を示す図である。
【図３】音響減衰シートと補強梁を機械接合（簡易カシ
メ）した本発明の実施例を示す図で、（ａ）は要部斜視
図、（ｂ）はＰ部拡大断面図である。
【図４】本発明の効果を比較例と対比した一例を示す解
析図（時間軸−音響圧力）である。
【図５】本発明の効果を比較例と対比した一例を示す解
析図（周波数−音響圧力線図及び周波数−減衰係数線
図）である。
【図６】本発明の音響減衰シート厚による効果の差異を
比較例と対比した一例を示す解析図（周波数−音響圧力
線図及び周波数−減衰係数線図）である。
【図７】本発明の音響減衰シート（材質）による効果の
差異を比較例と対比した一例を示す解析図（周波数−音
響圧力線図及び周波数−減衰係数線図）である。
【図８】本発明の補強梁の支持スパンによる効果の差異
を比較例と対比した一例を示す解析図（周波数−音響圧
力線図及び周波数−減衰係数線図）である。
【図９】本発明の音響減衰シートの幅（カバー域）によ
る効果の差異を比較例と対比した一例を示す解析図（周
波数−音響圧力線図及び周波数−減衰係数線図）であ
る。
【図１０】本発明の変形例を示す図で、（ａ）は斜視
図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１ 金属薄板外板 ２ 補強梁 ３ 音響減衰シート ４ 締結部材 ２０ 補強梁 ２１ 支持部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属薄板外板とそれを補強する梁からなる
    平板状または箱状構造体において、補強梁が金属薄板外
    板の片面に音響減衰シートを介して当接する構造を有
    し、かつ、前記音響減衰シートと前記金属薄板外板また
    は前記補強梁との間の結合状態が、前記音響減衰シート
    の少なくとも片面で無結合状態または離散的結合状態で
    あることを特徴とする音響減衰特性に優れた金属薄板構
    造体。
  2. 【請求項２】前記音響減衰シートを、プラスチックシー
    ト、紙、ゴムシート、または織物シートとしたことを特
    徴とする請求項１記載の音響減衰特性に優れた金属薄板
    構造体。
  3. 【請求項３】金属薄板外板とそれを補強する梁からなる
    平板状または箱状構造体において、補強梁がプラスチッ
    クおよび／またはプラスチック複合材からなり、かつ、
    金属薄板外板と補強梁との間の当接面の結合状態が、無
    結合状態または離散的結合状態であることを特徴とする
    音響減衰特性に優れた金属薄板構造体。
  4. 【請求項４】金属薄板外板とそれを補強する梁からなる
    平板状または箱状構造体において、非補強部の金属薄板
    外板の片面の一部または全面に音響減衰シートを支持部
    材により当接させる構造を有し、かつ、前記音響減衰シ
    ートと前記金属薄板外板との間の結合状態が、無結合状
    態または離散的結合状態であることを特徴とする音響減
    衰特性に優れた金属薄板構造体。
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