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r=R+jωmicos

θ (  

1

ー と

^SiD

引

・ 2ρα

。¥ I c ;

ノ ^(5‑2) 

こ こ で

P_{i :}入 射音圧， ppn:透過音圧， _y=α+J竺竺笠:空気の伝搬定数，

αQ 

n 壁の数，

抵抗係数，

周波数，

気密度，

di 壁 iと壁 i+ 1の聞の距離，

J=

よ 1

，

1 :

透過音の周波数，

ω=2π

1

，  m_i :壁‑の面密度，

α。空気中の音速.

i 壁の番号， Ri 壁 の

I c  

: 壁 の コ イ ン シ デ ン ス θ:音の入射角， ρ:空

こ れ ら の 諸 量 の 中 で γは 空 気 の 物 性 値 で あ る . γの 中 の 実 部 αは 音 の

7 9  

可v

1  2  3  n‑l  n 

pj 

刀11 刀12 刀13

ロ

1n‑1

mn 

刈 5.2 多重壁の概念図

可v

エ ネ ル ギ ー が 熱 エ ネ ル ギ ー と し て 失 わ れ る こ と に よ る 減 衰 定 数(2)で あ る . 本 章 で 注 目 し て い る 周 波 数 域 1k‑‑‑‑‑4kHzに お い て は α二 0.001‑‑‑‑‑0.008 

[m‑¹] ， 壁 と 壁 の 間 隔 dは ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ で は O̲Olmの オ ーダ ー で あ る

た め ， ぽii^之 Oで あ り ， 次 の 近 似 が 成 立 す る

十 Z ^{引 争}

^d

^{イ )}

^三1 

し た が つ て 式(σ5‑1り)の右辺に複数存在する次に示す項は，

吋

^d

^{， )   =}

^{三 e口叫ex勾p{(P}

= 寸e口叫

却

X

十

^{p (5‑3)} 

と 近 似 さ れ る

ま た 壁 の コ イ ン シ デ ン ス 周 波 数

f

は 次 式 で 予 測 で き る (3)

fc=2i 但

^Pm

2m '¥' E  (5‑4) 

こ こ で t:壁の厚さ， ρm 壁 の 材 料 の 密 度 ， E:壁 の 材 料 の ヤ ン グ 率 で あ る.

壁 の 抵 抗 係 数 Riは ， 壁 の 内 部 で の 損 失 効 果 に よ る も の で ， こ こ で は 5.4節 に 示 す よ う に 実 験 的 に 定 め る .

式

( 5‑ 1 )

と

( 5 ‑ 2 )

で 得 ら れ た 入 出 力 音 圧 比 か ら ， ラ ン ダ ム 方 向 か ら 入 射 す る 音 に 対 す る ， 周 波 数 ノ く ン ド 幅 ω1‑‑‑‑‑ω2の 透 過 損 失

T L ( d B )

は 次 の よ う に 与 え ら れ る

Tn二 I 1.  I r1 (i)  θ  ω2一叫 ん1

I (

丹/行

) 1

^…

τ二 2

が

^sθsinB.TadB 

T L  

= ‑10 loglO T 

こ こ で τ。:入 射 角 θの 音 に 対 す る 透 過 率 ， す る 透 過 率 で あ る .

8 1 

(5‑5) 

τ :ラ ン ダ ム 入 射 音 に 対

5.  2.  2 

複雑な形状のウエザストリップのモデル化

前 節 の 式 に よ り 多 重 壁 の 透 過 損 失 は 予 測 で き る が ， ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ は 複 雑 な 形 状 で あ り ， ほ と ん ど の 場 合 単 純 な 多 重 壁 の 形 で は な い そこ で 例 え ば ， 図

5.  3 

(a)の よ う な ウ ェ ザ ス ト リ ップで は 透 過損 失 が 透 過 経 路 に よ っ て 著 し く 異 な る た め ，

A

， 

B

， 

C

の

3

つ の 経 路 に 分 け て 考 え て ， そ れ ぞ れ 図 5. 3 (b)の よ う に 1重 壁 お よ び 2重 壁 が 並 列 に 並 ん だ 壁 と し て モ デ ル 化 す る . モ デ ル 化 に 当 た っ て は ， 透 過 損 失 を 支 配 す る 壁 の厚さ，

壁 と 壁 と の 間 隔 ， 壁 の 幅 を そ れ ぞ れ 図 示 す る よ う に IAt IBt lc，の よ う に ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ の 形 状 に 合 わ せ る . 実 際 の ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ で は 壁 の 厚 さ や ， 壁 同 士 の 間 隔 は 断 面 内 で 必 ず し も一様 で は な い の で ， モ デ ル 化 に 際 し て は 複 雑 さ に 応 じ て 分 割 を 細 か くする.

こ の よ う に し て モ デ ル 化 し た ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ の 各 経 路 A，B， Cにま ず 式

( 5 . 1 ) ' ̲ ̲ ' ( 5

・

5 )

を 適 用 し ， そ れ ぞ れ の 透 過 損 失 TL_At TL_Bt  TLc (実 際 に は 透 過 率 九， _TB， τc) を 求 め る . 次 に 次 式 に よ り 平 均 透 過 損 失 立 を 求 め て ， こ れ を そ の ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ の 透 過 損 失 と す る .

こ こ で

一

_TL

̲ ̲ 

_二一lOlog

  ̲ .

_{~ バ}^T ム+τ010_B~B ⁺_' ^τ_‑c^"'/L _c 

ら+IB + lc 

τ^A' τ^B'  T C 経 路

A

，

B

，

C

の 透 過 率 l，バ 1_B， lc 経 路 A，B，Cの幅.

(5.6) 

........ 

ー砂 ' 

、

~A . ...ミ ー砂

， ..  . ， 

^I 

入射音 ー砂

、、

^{I  I  ~} B ^{~ ~} ー惨

仁 三

^{咽 ・ ‑}

→ 之 . . .

: j ; : : l U 4

(a)ウェザストリップの形状

ー砂 ^{J: ・..'，".'."で万三=τ万三三ぢ...つ:::.‑ 一}

. . . . A

^‑で唱

ー砂 E  目 ..:...: 

B  _ョロ 入射音 ー砂 ^{1..  ..:1  1....  三三.1 ....... 唱}

ー砂

~ ‘ー圃ー~

ー砂

. . . . . c  

^{....... にhJ‑}

(b)モデル化したウェザス トリップ

図

5 . 3

透 過 損 失 推 定のためのモデ、ル 化

83 

5.  3 

ウ エ ザ ス ト リ ッ プ の 透 過 損 失 の 計 測 方 法

透 過 損 失 の 計 測 装 置 を 図 5. 4 (a)に 示 す . 残 響 箱 の 壁 面 に 供 試 す る ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ を 取 り 付 け ， 内 部 に 設 置 し た ス ピ ー カ に よ り 供 試 ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ に ラ ン ダ ム 音 を 入 射 し ， 入 射 音 及 び 透 過 音 の パ ワ ー を 測 定 し ， 差しヲ￨し¹て ， 透 過 損 失 を 算 出 す る 透 過 音 の パ ワ ー は 図 5.4 (b)に 示 す

よ う に ， イ ン テ ン シ テ ィ 計 測 用 の マ イ ク ロ ホ ン を 検 査 面 で ト ラ パ ー ス し ， 計 測 し た イ ン テ ン シ テ ィ 分 布 を 積 分 し て 求 め た . 入 射 音 の パ ワ ー は ， 供 試 体 無 し の 状 態 、 で ， 透 過 音 と 同 様 に 計 測 し て 求 め た . こ の 入 射 音 の 測 定 方 法 は ， 供 試 体 が 有 る 場 合 と 無 い 場 合 と で 残 響 箱 内 の 壁 面 に 入 射 す る 音 響 パ ワ ー の 変 化 が ほ と ん ど 無 い 場 合 に 妥 当 で あ る が ， 本 実 験 で は 供 試 体 が 残 響 箱 に 比 べ で は る か に 小 さ い た め ， そ の 変 化 は O.3dB程度であり，

精 度 上 問 題 は 無 い .

スピーカ

残響箱

インテンシティ計測用 マイクロホン

供試体(ウェザストリップ)

v 

~

入射音 企

， 

~

(a)  測定装置 検査面

ヨ企 ;  を 悶 で 山

h

トけ日ラ予ノバくい叩一 パワ一を算出する.

(b)  計測部詳細 (A‑A) 

『司F

5.  4 

透 過 損 失 の 推 定 値 と 実 験 値 の 比 較

透 過 損 失 の 推 定 方 法 の 妥 当 性 を 確 認 す る た め に ， ま ず 単 純 な 多 重 壁 の 場 合 を 検 討 し た . す な わ ち ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ の 材 料 と し て 多 用 さ れ る EPDM (エ チ レ ン プ ロ ピ レ ン 共 重 合 体 〉 の ス ポ ン ジ の 板 材 に よ り ， 1 ~

5重 壁 を 形 成 し ， そ れ ぞ れ の 場 合 の 透 過 損 失 の 推 定 値 と 実 験 値 と を 比 較 した そ の 結 果 を 図 5.5に 示 す . 供 試 体 の 幅 と 厚 さ は そ れ ぞ れ ， 通 常 の ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ と 同 程 度 の ) 20m mと 1.5mmと し ， 長 さ は 300mmと し て い る . 推 定 に 際 し て 壁 の 抵 抗 係 数 Rは) 1重 壁 の 場 合 に 推 定 値 が 実 験 値 に ほ ぼ 一 致 す る よ う に ， 次 の よ う な 値 に 定 め た .

R^二 5 for 

f

豆1.6kHz

R= 10  for 

f  = 

2kHz  R=15  for 

f

三 2.5kHz

本 図 の 2重 壁 以 上 で の 推 定 計 算 ， 及 び 以 後 の 推 定 に お い て も ) Rに は 上 記 と 同 様 の 値 を 用 い た .

本 図 に 見 ら れ る よ う に 推 定 値 と 実 測 値 と は よ く 一 致 し て い る こ と か ら ， こ の よ う に 小 サ イ ズ の 多 重 壁 に も ， 質 量 則 及 び 多 重 壁 の 遮 音 理 論 が 適 用 で き る こ と が 確 認 で き た .

次 に 乗 用 車 の ド ア シ ー ル に 実 際 に 使 わ れ て い る ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ に つ い て 同 様 の 検 討 を 行 っ た . 図 5. 6 (a)に ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ の 断 面 形 状 と ， そ の モ デ ル 化 を 示 し て い る . ま た 同 図(b)に 推 定 値 と 実 験 値 と の 比 較 を 示 す . こ の よ う に 複 雑 な 形 状 に お い て も 推 定 値 と 実 験 値 と が ほ ぼ 一 致 す る

こ と が 確 認 で き た .

5.  5 

ウエザストリップの遮音性能の向上手法

遮 音 性 能 を 向 上 す る 手 法 と し て は ， ま ず 近 年 の 高 級 乗 用 車 に 採 用 さ れ て い る ウ ェ ザ ス トリップの 2重 化 が あ げ ら れ る . 1重 か ら 2重 に す る こ

と に よ る 定 量 的 な 効 果 は 不 明 で あ っ た が ， 図 5.6に 示 す よ う に 実 験 値 及 び 推 定 値 と も に 2重 に す る こ と に よ っ て 10dB以 上 の 透 過 損 失 の 向 上 効

85 

『司F

40mm 

記 号

推 定 値

‑・0・'d'く>，)('・・十 実験値

60 

国勺

Uホ

思摺 附吋

20 

lk  2k 

周波数 Hz 

4k 

1重 壁

図

5.5

EPDMスポンジ板の透過損失の推定及び実験結果

『司「

凶

‑0 

甘 く

60 

思 40 唱

~

20 

① 1重ウェザストリップ ② 2重ウェザス トリップ (a)推定のためのモデル化

. ' 口 口 . .

口

~ ② 2 重ウェザストリップ

...0 

口...

L..J~ ① 1 重ウェザストリップ

記 号

推 定 値

1・

・

O

^・

D

・‑ 実 験 値

lk  2k  4k 

1/3oct.周波数(Hz)

(b)推定及び実験結果

図 5.6 ドアのウェザストリップの透過損失

8 7  

果 が あ る こ と が わ か る .こ れ は空気 層 を 挟 ん で壁の 数 を 増 加 し た 効果(多 だ け を 増 加 し (面密 度〉

壁 の 数 を 変 え な い で厚さ であって，

重 壁効 果〉

た と き の 効果を は る か に 越 え る も の で あ る 例 え ば壁の 数 を 同一にして，

面 密 度 だ け を 2倍 に し た と き の 効 果 を 推 定 す る と 5dB以 下 の 向 上 効果 し か な い が ， 上 述 の よ う に 図 5.6に 示 す 1重か ら2重にした場合には，

壁 の 数 が 概 ね 2倍 と な っ て い る た 全 体 の 面 密 度 は 先 と 同 じ 約 2倍だが，

効 果 は lOdB以 上 と な っ て い る . 向め，

図 5.7① の ウ ェ ザ 遮 音 性 能 の 向 上 手 法 の も う l例 を 図 5.7に 示 す.

ス ト リ ッ プ で は 接 触 部 で 遮 音 性 能 が 低 い と 推 定 さ れ る た め ， 図 5.7②の こ の よ う な 形 状 と す る こ と よ う に 接 触 部 を 2重 化 し た 形 状 を 検 討 し た

に よ っ て 広 い 周 波 数 範 囲 に わ た っ て 推 定 値 及 び 実 験 値 と も に 数 dBの透 過 損 失 の 向 上 効 果 が 見 ら れ る .

① 

② 

② 

①  記号

推定値 く〉口一 実験値

(宅

)水 町村 摺制

∞力()‑

1 / 3 o c t .

周波数

( H z )

ウ ェ ザ ス トリ ッ プ の 断 面 の 改 良 図 5.7

5.  6 

結 言

ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ の 遮 音 性 能 の 向 上 は ， 風 切 り 音 の 車 室 内 へ の 透 過 を 低 減 す る た め に 重 要 で あ る た め ， ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ 自 体 の 遮 音 性 能 の 波 I j と ， 計 測 手 法 を 開 発 す る こ と を 試 み ， 以 下 の 知 見 を 得 た

( 1 )多 重 壁 の 遮 音 理 論 を 用 い ， 複 雑 な ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ の 断 面 を ， 数 種 の 多 重 壁 が 並 列 に 並 ん だ 壁 と し て モ デ ル 化 す る ， 透 過 損 失 予 測 法 を 開 発 し た .

( 2 ) 残 響 箱 と 音 響 イ ン テ ン シ テ ィ 計 測 を 用 い る こ と に よ り ， ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ 程 度 の 小 さ な サ イ ズ の ス ポ ン ジ 板 で も ， 透 過 損 失 の 予 測 と し て 質 量 則 が 適 用 で き る こ と を 実 験 的 に 示 し ， 単 体 計 測 が 可 能 で あ る こ と を 確 認 し た .

( 3 ) 複 雑 な ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ の 遮 音 性 能 の ， 上 記 (1 ) に よ る 推 定 値 と (2 ) に よ る 実 験 値 と が よ く 一致 し ， 本 推 定 法 が 妥 当 で あ る こ と を 示 し た.

(  4 

) ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ の 遮 音 性 能 を 向 上 す る に は ， ウ ェ ザ ス ト リ ッ プ の 数 を 増 や す こ と や ， 接 触 部 を 多 重 化 す る こ と が 有 効 で あ る こ と が ， 本 予 測 法 か ら 推 定 す る こ と が で き ， そ れ を 実 験 に よ り 確 認 し た.

参 考 文 献

(1)太 田 光 雄 ， 永 井 一 則 ， 畠 山 一 達 ， 一般 N重 壁 の 遮 音 特 性 に 関 す る 系 統 的 一 理 論 と そ の 実 験 的 確 認 ( 騒 音 ・振 動 環 境のシ ス テ ム 論 的 接 近 法

( 1 ) " ， 日 本 音 響 学 会 誌 ， Vo1.35， No.3， (1979)，118‑125  (2)小橋豊， 音 と 音 波 ' ¥ 裳 華 房 ， (1982) ， 133 

(3) テ キ ス ト ブ ッ ク 音 響 入 門 ¥ 社 団 法 人 日 本 音 響 材 料 協 会 発 行 ， (1970)，  124 

89 

... 

ドキュメント内 自動車の車体周りの気流による空力騒音に関する研 究 (ページ 89-100)