JP2007106380A - ウインドシールドガラス支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体の過大な質量増や車体上部の剛性低下を伴うことなく、車室内のこもり音を低減させることを目的とする。
【解決手段】車体１０に取り付けられたウインドシールドガラス２０の上縁支持部１６における１次曲げ共振周波数をｆＵＰＲ１、前記ウインドシールドガラスの下縁支持部２２における１次曲げ共振周波数をｆＬＷＲ１とし、車室２４の車両前後方向における１次共鳴周波数をｆｘ１とすると、該１次共鳴周波数ｆｘ１と、前記１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１及び前記１次曲げ共振周波数ｆＵＰＲ１との関係が、ｆＬＷＲ１＜ｆｘ１＜ｆＵＰＲ１を満たすようにする。これによって１次共鳴周波数ｆｘ１付近においてガラス上下方向に位相差を生じさせ、ウインドシールドガラス２０自身の振動により発音相殺して、車室２４内のこもり音を低減させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車室内のこもり音を低減させるためのウインドシールドガラス支持構造に関する。

車室内のこもり音を低減しようとするウインドシールドガラス支持構造としては、ビードが形成されたルーフレール端部においてウインドシールドガラスを支持する構造が開示されている（特許文献１参照）。
特開平７−１８６７１４号公報

近年車室内のこもり音に対する要求品質は高く、低次の骨格振動が関係する最も次数の低い車室前後方向における１次共鳴周波数を、ウインドシールドガラスの支持剛性を全体的に向上させることで抑制しようとすると、ウインドシールドガラスの支持部分に多大な質量が必要となる。また、ウインドシールドガラスの支持剛性を全体的に高めると、１次振動モードが高い周波数に移行するため、共振がより高い周波数域で生ずることになる。

このため、車体の質量増を伴わずに車室内のこもり音を低減させるために、ウインドシールドガラスの支持部の剛性を部分的に低下させることが試みられているが、上記した従来例のように、ルーフレール端部、即ちウインドシールドガラスの上縁を支持する部分にビードを設けて脆弱化したのでは、該車体上部の剛性も低下してしまう。

本発明は、上記事実を考慮して、車体の過大な質量増や車体上部の剛性低下を伴うことなく、車室内のこもり音を低減させることを目的とする。

請求項１の発明は、車体に取り付けられたウインドシールドガラスの上縁支持部における１次曲げ共振周波数をｆＵＰＲ１、前記ウインドシールドガラスの下縁支持部における１次曲げ共振周波数をｆＬＷＲ１とし、車室の車両前後方向における１次共鳴周波数をｆｘ１とすると、該１次共鳴周波数ｆｘ１と、前記１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１及び前記１次曲げ共振周波数ｆＵＰＲ１との関係が、ｆＬＷＲ１＜ｆｘ１＜ｆＵＰＲ１を満たすものであることを特徴としている。

請求項１に記載のウインドシールドガラス支持構造では、下縁支持部の１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を、車室の車両前後方向における１次共鳴周波数ｆｘ１よりも低くすると共に、上縁支持部の１次曲げ共振周波数ｆＵＰＲ１を１次共鳴周波数ｆｘ１よりも高くしているので、ウインドシールドガラスが、１次共鳴周波数ｆｘ１付近でガラス上下方向において位相差をもって振動する。ウインドシールドガラスがこのように振動することで、１次共鳴周波数ｆｘ１付近での発音が相殺されるので、車室内のこもり音を低減させることができる。

なお、車室の車両前後方向における１次共鳴周波数ｆｘ１と、１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１及び１次曲げ共振周波数ｆＵＰＲ１との関係が、ｆＬＷＲ１＜ｆｘ１＜ｆＵＰＲ１となっており、上縁支持部におけるウインドシールドガラスの支持剛性が低下していないので、車体上部における剛性の低下はない。また、下縁支持部では、逆に支持剛性を低下させているので、過大な質量増も生じていない。このため、車体の過大な質量増や車体上部の剛性低下を伴うことなく、車室内のこもり音を低減させることが可能である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のウインドシールドガラス支持構造において、前記下縁支持部には、該下縁支持部の剛性を低下させるための脆弱部が設けられ、前記ウインドシールドガラスは、該下縁支持部において前記上縁支持部よりも脆弱に取り付けられていることを特徴としている。

請求項２に記載のウインドシールドガラス支持構造では、下縁支持部に脆弱部を設けることで該下縁支持部の剛性を低下させ、１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を低下させているので、質量増を伴うことなく、また１次振動モードを高い周波数に移行させることなく、車室内のこもり音を低減させることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のウインドシールドガラス支持構造において、前記下縁支持部には、前記１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を調整するための調整マスが設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載のウインドシールドガラス支持構造では、脆弱化された下縁支持部に、１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を調整するための調整マスを設けているので、下縁支持部の形状や肉厚等を変更することなく、１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を、車室内のこもり音が最少となる最適な状態に容易に調整することが可能である。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載のウインドシールドガラス支持構造によれば、ウインドシールドガラス自体の振動で発音が相殺されるので、車体の過大な質量増や車体上部の剛性低下を伴うことなく、車室内のこもり音を低減させることができる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載のウインドシールドガラス支持構造によれば、質量増を伴うことなく、また１次振動モードを高い周波数に移行させることなく、車室内のこもり音を低減させることができる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載のウインドシールドガラス支持構造によれば、下縁支持部の形状や肉厚等を変更することなく、１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を、車室内のこもり音が最少となる最適な状態に容易に調整することができる、という優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１において、本実施の形態に係るウインドシールドガラス支持構造Ｓは、車体１０に取り付けられる例えばフロントのウインドシールドガラス２０の支持構造に係り、該ウインドシールドガラス２０は、左右のフロントピラー１２の間に支持されると共に、上縁がルーフ１４の前端の上縁支持部１６に支持され、下縁がカウル１８付近の下縁支持部２２に支持されている。

ウインドシールドガラス支持構造Ｓでは、上縁支持部１６における１次曲げ共振周波数をｆＵＰＲ１、ウインドシールドガラス２０の下縁支持部２２における１次曲げ共振周波数をｆＬＷＲ１とし、車室２４の車両前後方向における１次共鳴周波数をｆｘ１とすると、該１次共鳴周波数ｆｘ１と、１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１及び１次曲げ共振周波数ｆＵＰＲ１との関係が、ｆＬＷＲ１＜ｆｘ１＜ｆＵＰＲ１を満たすように設定されている。１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１と１次共鳴周波数ｆｘ１との差、及び１次共鳴周波数ｆｘ１と１次曲げ共振周波数ｆＵＰＲ１との差は、夫々例えば５Ｈｚ程度である。

上縁支持部１６の１次曲げ共振周波数ｆＵＰＲ１を１次共鳴周波数ｆｘ１よりも大きく設定するために、上縁支持部１６におけるウインドシールドガラス２０の支持剛性が高められている。具体的には、図２に示されるように、ルーフ１４の前端の上縁支持部１６付近におけるルーフリインフォース２８と、ルーフサイドレール３０におけるルーフサイドレールインナ３２は、補強部材３３により連結されている。ルーフサイドレールアウタ３４、ルーフサイドレールインナ３２、アウタパネル３６の車幅方向内側端部は、ルーフパネル３８の端部と接合され、該接合部が所謂モヒカン溝部４０の底部を構成している。ルーフサイドレールアウタ３４、ルーフサイドレールインナ３２、アウタパネル３６は、車幅方向外側端部においても互いに接合されている。また、図５に示されるように、ルーフ１４の前端は、車幅方向に延びるリインフォースメント４８により補強され、上縁支持部１６は、該ルーフ１４の前端において車幅方向に延び、ウインドシールドガラス２０を両面から挟むようにして保持している。

一方、下縁支持部２２については、該下縁支持部２２の１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を、１次共鳴周波数ｆｘ１よりも小さく設定するために、下縁支持部２２におけるウインドシールドガラス２０の支持剛性が低められている。具体的には、図３，図４に示されるように、下縁支持部２２を例えばダッシュパネル４６（図４）の上部に設けられるカウル１８の上面１８Ａとし、該カウル１８に脆弱部の一例たる開断面部１８Ｂを設けることで、下縁支持部２２におけるウインドシールドガラス２０の支持剛性を低めている。カウル１８は、左右のフロントピラー１２間の剛性を確保するために車幅方向に延設された剛性部材であり、通常は前壁が開口しない断面ハット形に構成されるが、図１，図３，図４に示されるように、本実施形態ではカウル１８の前壁側に、例えば車幅方向の広い領域にわたって、車両前後に開口した開断面部１８Ｂを設けることで、通常の場合よりも脆弱となるようにしている。なお、図４に示されるように、カウル１８に一定の剛性を持たせるため、後壁１８Ｄは、車両前後方向に開口せずに閉じた状態となっている。即ち、図４に示されるように、カウル１８は、開断面部１８Ｂのみが開口し、上面１８Ａ、後壁１８Ｄ、側壁１８Ｅ及び底面１８Ｆは開口しない箱形状に形成されている。

なお、下縁支持部２２におけるウインドシールドガラス２０の支持剛性を低めるための手段は、カウル１８に開断面部１８Ｂを設けるものに限られず、他の手段によるものであってもよい。

図３に示されるように、カウル１８の例えば車幅方向中央部には、車室２４側からアクセス可能なマス取付け部１８Ｂが凹部として形成されている。該マス取付け部１８Ｂには、下縁支持部２２の１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を調整するための調整マス４２が設けられている。調整マス４２の質量は、例えば１ｋｇであるが、その質量は適宜選択される。調整マス４２の取付け位置、即ちカウル１８の上面１８Ａの中央から調整マス４２までのオフセット量ＯＦについても、下縁支持部２２の１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を調整するために適宜調整される。また、調整マス４２の個数は図示のものに限られない。この他、下縁支持部２２の１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を調整するために、カウル１８に図示しないビードを設けてもよい。

図３，図４に示されるように、ウインドシールドガラス２０は、マス取付け部１８Ｂよりも車両前後方向前側において、シール材４４を介して下縁支持部２２、即ちカウル１８の上面１８Ａに取り付けられている。なお、ウインドシールドガラス２０の下縁支持部２２への取付け状態は、図示のものには限られない。

（作用）
本実施形態に係るウインドシールドガラス支持構造Ｓでは、下縁支持部２２の１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を、車室２４の車両前後方向における１次共鳴周波数ｆｘ１よりも低くすると共に、上縁支持部１６の１次曲げ共振周波数ｆＵＰＲ１を１次共鳴周波数ｆｘ１よりも高くしているので、ウインドシールドガラス２０が、１次共鳴周波数ｆｘ１付近でガラス上下方向において位相差をもって振動する。具体的には、図５に示されるように、１次共鳴周波数ｆｘ１付近では、ウインドシールドガラス２０における下縁支持部２２側が矢印Ｕ方向に盛り上がり、上縁支持部１６側が矢印Ｄ方向に凹むような１次振動モードが現れる。このとき、ウインドシールドガラス２０が、ガラス上下方向において位相差が生じるように振動することで、１次共鳴周波数ｆｘ１付近での発音が相殺されるので、車室内のこもり音を低減させることができる。位相差は１８０°に近い方が望ましい。

なお、車室の車両前後方向における１次共鳴周波数ｆｘ１と、１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１及び１次曲げ共振周波数ｆＵＰＲ１との関係が、ｆＬＷＲ１＜ｆｘ１＜ｆＵＰＲ１となっており、上縁支持部１６におけるウインドシールドガラス２０の支持剛性が低下していないので、車体上部における剛性の低下はなく、車両がロールオーバした場合のルーフ剛性を確保することができる。また、下縁支持部２２では、逆に支持剛性を低下させているので、過大な質量増も生じず、衝突体（図示せず）が下縁支持部２２付近に衝突した場合でも、その衝突エネルギーを吸収することができる。即ち、車体の過大な質量増や車体上部の剛性低下を伴うことなく、また、１次振動モードを高い周波数に移行させることなく、ルーフ剛性及び下縁支持部２２での衝撃吸収性を確保しながら、車室内のこもり音を低減させることが可能である。

下縁支持部２２の１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１は、調整マス４２の質量やオフセット量ＯＦを調節したり、カウル１８にビードを設けたりすることで調整することが可能である。図３に示されるように、カウル１８におけるマス取付け部１８Ｃは、車室２４側からアクセス可能になっているので、下縁支持部２２の形状や肉厚等を変更することなく、質量の異なる調整マス４２を付け替えることで、下縁支持部２２の１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を調整することができる。これによって、１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を、車室内のこもり音が最少となる最適な状態に容易に調整することができる。

ここで、本実施形態に係るウインドシールドガラス支持構造Ｓを採用した車体１０におけるウインドシールドガラス２０の振動特性の例を示す。図６に示すグラフは、ウインドシールドガラス２０の振動特性の一例を示したものであり、横軸に車室２４（図１）の車両前後方向における周波数を取り、縦軸にイナータンス（音響慣性）及び位相を取ってある。細線が上縁支持部１６の車幅方向中央、太線が下縁支持部２２の車幅方向中央の振動特性を夫々示している。

図６に示されるように、１次共鳴周波数ｆｘ１付近における上縁支持部１６及び下縁支持部２２のイナータンスに際立ったピークはなく、また、該１次共鳴周波数ｆｘ１における上縁支持部１６及び下縁支持部２２の振動に、およそ１８０°の位相差が生じていることがわかる。

また、図７に示すグラフは、横軸に車室２４（図１）の車両前後方向における周波数を取り、縦軸に乗員耳位置での音圧感度レベルを取ったものであり、細線が従来例、太線が本実施形態を示している。図７によれば、１次共鳴周波数ｆｘ１付近における音圧感度レベルが１０ｄＢ程度と大幅に低下するだけでなく、２次共鳴周波数ｆｘ２においても振動モードが高次のキャンセルモードとなり、広い周波数領域にわたって音圧感度レベルが大幅に低下していることがわかる。

このように、本実施形態に係るウインドシールドガラス支持構造Ｓを採用すると、１次共鳴周波数ｆｘ１付近においてガラス上下方向に位相差を生じさせることができ、ウインドシールドガラス２０自身の振動により発音相殺して、車室内のこもり音を低減させることができる。

ウインドシールドガラス支持構造の斜視図である。 ルーフとルーフサイドレール間の補強状態を示す、図１における２−２矢視断面図である。 カウルに調整マスが設置された下縁支持部付近を示す斜視図である。 下縁支持部２２付近を示す、図３における４−４矢視断面図である。 ウインドシールドガラスの１次振動モードを示す斜視図である。 横軸に車室の車両前後方向における周波数を取り、縦軸にイナータンス及び位相を取った、ウインドシールドガラスの振動特性を示すグラフである。 横軸に車室の車両前後方向における周波数を取り、縦軸に乗員耳位置での音圧感度レベルを取ったグラフである。

符号の説明

１０ 車体
１６ 上縁支持部
１８ カウル（下縁支持部）
１８Ｂ 開断面部（脆弱部）
２０ ウインドシールドガラス
２２ 下縁支持部
２４ 車室
４２ 調整マス
Ｓ ウインドシールドガラス支持構造

Claims (3)

1. 車体に取り付けられたウインドシールドガラスの上縁支持部における１次曲げ共振周波数をｆＵＰＲ１、前記ウインドシールドガラスの下縁支持部における１次曲げ共振周波数をｆＬＷＲ１とし、車室の車両前後方向における１次共鳴周波数をｆｘ１とすると、
   該１次共鳴周波数ｆｘ１と、前記１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１及び前記１次曲げ共振周波数ｆＵＰＲ１との関係が、ｆＬＷＲ１＜ｆｘ１＜ｆＵＰＲ１を満たすものであることを特徴とするウインドシールドガラス支持構造。
2. 前記下縁支持部には、該下縁支持部の剛性を低下させるための脆弱部が設けられ、
   前記ウインドシールドガラスは、該下縁支持部において前記上縁支持部よりも脆弱に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のウインドシールドガラス支持構造。
3. 前記下縁支持部には、前記１次曲げ共振周波数ｆＬＷＲ１を調整するための調整マスが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウインドシールドガラス支持構造。

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