騒音・振動・ハーシュネス（NVH）とは？
騒音、振動、およびハーシュネス（しばしばNVHと略される）とは、機械によって発生する騒音と振動の測定および改善を指します。NVHは主に乗用車やトラックなどの車両で重視されており、騒音と振動は利用者の快適性にとって重要な要素となります。
NVHが重要な理由とは？
騒音と振動は、乗客が車内で体験する重要な要素です。NVHを最適化することで、自動車メーカーは、不快な音や感覚（大きな轟音や耳障りな振動など）を抑制しつつ、好ましい音や感覚（スポーツカーやオートバイの唸り音など）を高めることができます。電気自動車は、パワートレインや軽量化に関する要件が異なるため、独自の課題を抱えています。
そのため、乗用車における適切なNVH管理は、快適性と安全性の向上、知覚品質の向上、そして競合他社との差別化を図る上で極めて重要です。
騒音とは？
機械の動作によって発生する音は騒音と呼ばれ、可聴周波数帯全域にわたる客観的な物理量であり、ヘルツ（Hz）単位で測定されます。問題となる周波数は、数十Hzから数kHz（一般的には20～5,000Hz、場合によってはそれ以上）に集中することが多くなっています。騒音は主に空気を通して乗客に伝わります（空気伝播）。
振動とは？
運転中に機械全体で感じられる機械的な揺れは振動と呼ばれ、通常は数Hzから数百Hzの低周波数帯で最も影響が大きく、ほとんどの場合は1～200Hzの範囲にあります。振動は主に構造物を通して乗客に伝わります（固体伝播）。
ハーシュネスとは？
ハーシュネスとは、騒音と振動の両方を合わせた主観的な感覚です。騒音や振動は、多くの場合ユーザーによる試験で評価されますが、すべての騒音や振動がすべてのユーザーにとって同じように不快なわけではありません。
自動車におけるNVHの発生源
自動車におけるNVHの発生源は、空力、機械、電気の3つのカテゴリーに分類されます。
- 空力：風、車体に当たる空気の流れ、および空調システムによって発生します。空気の流れの振動、そしてハウリング、風切音、ブンブンという音など、特定周波数の騒音と広帯域の騒音の両方を含みます。
- 機械：パワートレインの動作、ブレーキの摩擦、およびタイヤの摩擦によって発生します。ロードノイズや振動、燃焼音、ギアノイズなど、特定周波数の騒音と広帯域の騒音の両方を含みます。
- 電気：オルタネーター、電気自動車のモーターやインバーターによって生成されます。多くの場合、高周波の甲高い音や特定周波数の騒音となります。
NVHを最適化する方法
空気伝播騒音は主にシーリング、吸音、遮音によって対処されますが、振動パネルの制振も音の放射を低減させ、間接的に空気伝搬騒音を低減することができます。ステアリングホイール、床、シートなどから伝わる構造伝播振動は、構造内部の防振（マウント／ブッシング）と制振によって対処されます。
制振
NVH（騒音・振動・ハーシュネス）や自動車用材料において、制振は機械的振動のエネルギーを熱に変換することで振動を抑制します。
粘弾性材料は、弾性（弾力性）と粘性（流体のような性質）の両方を兼ね備えています。ゆっくりと物理的な力が加えられると、その分子は流体のように互いに動き、摩擦が生じて、その物理的なエネルギーが熱として散逸します。これにより、高い損失係数、つまり物理的な力を熱に変換する能力が得られ、振動を車両の他の部分に伝達するのではなく、吸収することができます。
防振と制振
防振と制振は、異なる概念です。防振は、発生源を構造体から切り離すこと（ばね、ゴム／TPEマウント）によって力の伝達を低減させ、剛性と形状を介して調整されます。一部の防振材は粘弾性があり、効果的な制振効果も発揮します。一方、制振は、粘弾性材料や拘束層制振（CLD）パッチ内部で振動エネルギーを熱に変換し、共振やパネルからの放射を低減させます。
エラストマーや熱可塑性エラストマーを含む粘弾性ポリマーは、NVHの制振のため、防振部品と制振材の両方において最も広く使用されている材料です。クラレが提供する高損失係数材料の詳細については、以下をご覧ください。
最適化プロセス
NVHの最適化は、客観的な方法（マイクロフォン、加速度計、ダイナモメーターなど）と主観的な方法（ユーザー体験に基づく騒音・振動テスト）による測定から始まります。音響モデリングと実地試験を組み合わせることで、エンジニアはNVH問題を最小限に抑えるための適切な設計と材料を選択します。
モビリティ分野における低NVHの設計パターン
固有の制振特性を持つ弾性材料で作られた防振システムは、自動車設計において極めて重要な要素です。一般的な防振材としては、ギアボックスのマウントとブッシング、電気モーターのマウントとブッシング、バッテリーのデカップリング層、ダッシュボード／コンソールのデカップラーなどが挙げられます。
その他の部品は、その機能に応じて、制振または防振のいずれかを必要とします。HVACコンプレッサーの脚部と配管は、主に弾性体のマウントによる防振に依存していますが、その粘弾性によってある程度の二次的な制振効果も得られます。内部のきしみ音およびガタつき音防止パッドは、摩擦によって発生する騒音や微細な振動を抑制する真の制振材として機能します。一方、タイヤ／路面騒音対策は、制振処理というよりも、主に吸音・遮音システムとして機能します。内装パネルやパッドの効果的な制振は特に重要です。なぜなら、それらのガタガタという音は、運転中にユーザーにとって最も大きく、最も近くで聞こえる騒音になることが多いからです。
その他のNVH対策として、工業・建設業界、エレクトロニクス業界、および特定の輸送業界ではより一般的な、例えば、列車の浮床、航空機の制振装置付き機器マウント、船舶のハッチシーリングなどが挙げられます。
モビリティにおけるNVH対策のためのエラストマーとTPEの選択
エラストマーおよび熱可塑性エラストマー（TPE）は、高度なカスタマイズが可能であり、防振システムと一般的な制振の両方において、ほぼすべてのNVH制振用途に適しています。
- 硬度：用途に応じて必要な硬度を考慮してください。選択肢は、非常に柔らかい熱可塑性エラストマーゲルから、硬くて耐久性のあるプラスチックまで多岐にわたります。
- 制振能力：制振能力（高い損失係数）や弾性などの主要な機械的特性を優先した上で、その用途で必要な温度と周波数を決定します。
- 密度：重量目標が考慮される場合は、低密度で高い制振性能を発揮する材料を優先的に選択してください。
- 耐疲労性と亀裂の進展：部品の耐久性を高めるためには、繰り返し圧縮または応力がかかる部品には、耐疲労性や耐亀裂進展性に強い材料を使用するようにしてください。
- 耐薬品性および耐油性：特にパワートレイン内の防振システムで使用する場合は、材料がどのような環境にさらされるかを特定してください。
- 加工性：再成形可能な熱可塑性エラストマーと従来の熱硬化性ゴムを比較する際には、加工性、軽量性、リサイクル性を考慮する必要があります。
- 適合性：射出成形、オーバーモールド、接着、またはポリマー接着剤を使用する際は、材料と基材との適合性を確認してください。成形部品、積層材、フィルム、またはPSA（感圧接着剤）に使用する場合は、形状適合性を確認してください。
騒音、振動、ハーシュネスを軽減する材料
ゴムやポリウレタンなどのエラストマーは、主に剛性を調整して力の伝達を低減することで防振性を提供し、それらが本来持っている粘弾性も二次的な制振効果をもたらします。ポリ塩化ビニルは、その密度と柔軟性により、主要な制振材ではなく、音響遮音材または絶縁材として最も広く使用されています。
対照的に、制振を目的として特別に配合された粘弾性ポリマー（例えば、特殊な制振シートや拘束層制振（CLD）システムに使用されるものなど）は、構造物の振動や放射騒音を低減する上で最も効果的な材料の一つです。
クラレのTPEおよびエラストマー
粘弾性ポリマーは、ゴムとプラスチックの特性を兼ね備えた材料で、耐久性、加工性の高さ、幅広い温度範囲での有効性、そして優れたエネルギー吸収・放散能力を備えています。
〈ハイブラー®〉
当社独自のブロック共重合体である〈ハイブラー®〉は、幅広い温度範囲において優れた防振性と制振性を発揮する、クラレの専門技術です。〈ハイブラー®〉は、優れた制振性能を持つ柔軟性コンパウンドの重要な構成要素でもあります。さらに、ABSやPBTなどの自動車用プラスチックの改質剤として機能し、制振特性を付与することで、自動車内装におけるNVH（騒音、振動、およびハーシュネス）を改善します。
〈セプトン®〉
クラレの〈セプトン®〉シリーズのスチレン系ブロック共重合体は、高い弾性、優れた機械的特性、高い耐熱性、低温性能、そして良好な耐薬品性および耐候性を備えています。安全で耐久性があり、加工しやすいTPEであり、ゴムのような弾力性を持つため、自動車 材料において硬化の遅いゴムの理想的な代替品となります。
〈クラレ液状ゴム〉
ゴム系制振材として、クラレはベースゴムと共加硫可能な柔軟性のある可塑剤であり、 粘着付与剤でもある〈クラレ液状ゴム〉を提供しています。〈クラレ液状ゴム〉は、混合時間とエネルギー消費量を削減し、耐久性を向上させ、幅広い用途に対応できるよう様々なグレードを取り揃えています。優れた制振性を持つゴムをお探しの場合は、当社の液状スチレンブタジエンゴム（L-SBR）をご検討ください。
特長と利点
- TPEおよびゴムベースのオプション
- 強力な防音・制振性能
- 優れた耐熱性と耐候性
- 加工性の向上
用途
- 自動車
- モビリティー：鉄道、船舶、航空
- 工業・建設
- 電子機器
結論
熱可塑性エラストマーなどの粘弾性ポリマーは、防振システムと構造制振の両方において、NVHの制振として理想的な材料です。NVH制振用途向けのクラレのエラストマーについてさらに詳しくお知りになりたい場合は、下記の問い合わせフォームから弊社の専門家にお問い合わせください。
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