JP2008094295A - 車両用強度部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部に空気流路を有する車両用強度部材に対し、空気流路内で発生した騒音を抑制する。
【解決手段】 その内部に複数の壁部３７、３８、３９、４０により囲まれた空気流路４１を有する車両用強度部材３４に対し、空気流路４１の全部又は一部に、その長手方向から見た断面面積が空気流路の他の部位に対し相対的に変化した断面変化部４５、４６、４７を有したものとする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、車両に対しその車幅方向に沿って搭載されて車両の幅方向の強度を高めると同時に空気流路も有する部材の騒音抑制のための構造に関する。

車両に対しその幅方向に沿って搭載される車両用強度部材（例えばステアリングメンバ若しくはクロスカービームとも称する。）について、当該車両用強度部材と空調ダクトとの機能統合を図るべく、その内部に空調空気が通過する空気流路を画成する構造については既に公知となっている（例えば、特許文献１を参照。）。

また、空調用ダクトにおいて、筒状のダクトの側壁に対しその軸方向から見た形状を工夫して、騒音の低減を図った構造も既に公知となっている（例えば、特許文献２及び３を参照。）。
特開２００３−１７０７２９号公報 特開平７−３２３７２０号公報 特許第２９９５７６８号公報

これに対し、特許文献１に記載の空気流路を有する車両用強度部材では、特に空気流路をベント吹出口までの案内用として使用する場合に、略直線的な単純構造であって空調機器等の音源が近くにあり、更に、車室内に向けてベント吹出口が開口しているので、当該車両用強度部材自体の共鳴現象を起因とした騒音が発生するという新たな不具合が生ずることが懸念される。

すなわち、従来では空調ユニットからベント吹出口まで空気を案内するにあたり、専用のベントダクトを採用していたところ、このベントダクトは、空調ユニットとはもちろん、車両ボディーとも直付けされず、インストルメントパネル等を介して固定されていたと共に、複数（例えば４個から６個）の分割部材を組み付けたもので、相対に複雑な構造となっていたので、車両自体から発生する低周波の影響を受けて共鳴することが少なかった。

これに対し、空気流路を有する車両用強度部材では、その基本構造が車幅相当の略直線的な筒形状をしていると共に車両ボディーに直付けされ、ベント吹出口が車室内に向いていることから、車両自体から発生する低周波の影響を受けやすく、車両用強度部材内で共鳴現象を発生させ、吹出口まで音が伝播され、そのまま騒音となるという不具合が危惧される。

そして、特許文献２、３は、従来の空調ダクトを前提とした騒音低減構造であり、空気流路を有する車両用強度部材を前提として発明されたものではない。

そこで、本発明は、内部に空気流路を有する車両用強度部材に対し、空気流路内で発生した騒音を抑制することを目的とする。

本発明に係る車両用強度部材は、車両の幅方向に沿って延びるように前記車両の構造体と連結されると共に、その内部に複数の壁部により囲まれた空気流路を有する車両用強度部材において、前記空気流路の全部又は一部に、その長手方向から見た断面面積が空気流路の他の部位に対し相対的に変化した断面変化部を有することを特徴としている（請求項１）。これにより、空気流路のある部位で共鳴現象等により騒音が発生しても断面変化部での当該騒音の反射と相互干渉とを利用して騒音を低減することができる。尚、空気流路を有する車両用強度部材とは、車両用強度部材にダクト機能も統合させたものと、従来の例えば樹脂製の空調ダクトを例えば金属製の車両用強度部材で覆ったものとの双方を意味するものである。また、空気流路は、例えばベントモード等の単一モード用に限らず、複数モードに対応することができるものも含む。

本発明に係る車両用強度部材は、車両の幅方向に沿って延びるように前記車両の構造体と連結されると共に、その内部に複数の壁部により囲まれた空気流路を有する車両用強度部材において、前記空気流路内で発生する音のうち特定の周波数成分の増幅を防止する騒音増幅防止構造を設けたことを特徴としている（請求項２）。前記騒音増幅防止構造は、前記空気流路の全部又は一部において、少なくとも対向する壁部の内側面同士が、音の入射方向と反射方向とを重複させない形状となっている（請求項３）。より具体的には、前記対向する壁部の内側面同士が非平行であり（請求項４）、また、前記壁部の内側面同士のうち少なくとも一方が湾曲面となっている（請求項５）。このように、壁部の対向する内側面同士を非平行とし或いは少なくとも一方を湾曲面とすることで、空気流路の短手方向での音の伝播にあたっては、その特定の周波数成分では波長の位相にずれが生じ、相互に干渉し合う方向に働くので、当該特定の周波数成分での音の増幅は抑制され、むしろ減衰されることとなる。

請求項１に記載の発明によれば、相対的に単純な直線的な構造である車両用強度部材に空気流路、特にベント吹出口と連なる空気流路を有するものとした場合に、空気流路のある部位で共鳴現象等により騒音が発生しても断面変化部での当該騒音の反射と相互干渉とを利用して、車両用強度部材に空気流路を設けたことを起因とした騒音を低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、相対的に単純な直線的な構造である車両用強度部材に空気流路、特にベント吹出口と連なる空気流路を有するものとした場合に、この空気流路内で発生する音のうち特定の周波数成分では波長の位相にずれが生じ、相互に干渉し合う方向に働くため、すなわち、当該特定の周波数成分での音の増幅は抑制されて、むしろ相対的に減衰されるので、車両用強度部材に空気流路を設けたことを起因とした騒音の抑制を図ることが可能である。

より具体的には、請求項３乃至請求項５に記載の発明によれば、空気流路の短手方向での音の伝播から考察して、一方の壁部の内面に当たって反射した音が対向する壁部の内面に当たるという作用をなすに際して、空気流路内で発生する音のうち特定の周波数成分では波長の位相にずれが生じ、相互に干渉し合う方向に働くため、すなわち、当該特定の周波数成分での音の増幅は抑制されて、むしろ相対的に低減されるので、車両用強度部材に空気流路を設けたことを起因とした騒音の抑制を図ることが可能である。

以下、この発明の実施形態を図面により説明する。

図１及び図２に示される空調ユニット１は、例えば車両用空調ユニットとして用いられる縦置き形式の一体型のもので、内外気切換ボックス２と空調ユニット本体３とで基本的に構成されている。そして、この空調ユニット１を収納し設置するための設置許容空間４は、エンジンルーム５と車室６とを仕切るファイヤーウォール７と、このファイヤーウォール７に連接したフロアパネル８と、イントルメントパネル９とで、車幅方向に沿って延設された構造となっている。この設置許容空間４内には、ベント吹出通路１０、デフ吹出通路１１が配されている。

内外気切換ボックス２は、図１に示されるように、外気導入口１２と内気導入口１３とがケーシング１４に開口すると共に、これらの内外気導入口１２、１３を適宜選択するための内外気切換ドア１５がこのケーシング１４内に収納されたものとなっている。

空調ユニット本体３は、図示しない開口部を介して前記内外気切換ボックス２と連通しており、内部に空気流路１６が形成されたケーシング１８内には、内外気切換ボックス２から空気を下流側に送るための送風機２０が収納されていると共に、この送風機２０の下流側には、当該送風機２０により送られてきた空気を冷却するエバポレータ等の冷却用熱交換器２１と、この冷却用熱交換器２１で冷却された空気を再加熱するヒータコア等の加熱用熱交換器２２とが車両の進行方向に沿って前後に立設している。そして、この実施形態では、冷却用熱交換器２１の上流側にエアフィルタ２４が配されている。

また、空調ユニット本体３は、ケーシング１８内に、冷却用熱交換器２１を通過した空気に対し、加熱用熱交換器２２をバイパスして下流側に導く冷風通路１６Ａと、加熱用熱交換器２２を通過した空気を下流側に導く温風通路１６Ｂとが形成されており、冷風通路１６Ａと温風通路１６Ｂとを通過する空気の割合が加熱用熱交換器２２の略上方に設けられたエアミックスドア２３により調整されるようになっている。

更に、空調ユニット本体３は、ケーシング１８内に、空調ユニット本体３の温風通路１６Ｂと冷風通路１６Ａとが合流するエアミックスチャンバ２５が形成され、更にこのエアミックスチャンバ２５よりも下流側において、デフ開口部２７、ベント開口部２８、フット開口部２９が、ケーシング１８に適宜開口している。各開口部２７、２８、２９は、対応する開口部の手前に設けられたモードドア３０、３１、３２によりその開閉を可能としている。

一方、この実施形態において、空調ユニット本体３に対し、そのデフ開口部２７と接続されたデフ吹出通路１１は、通常の空調ダクトとなっている一方で、ベント開口部２８の軸方向の上側には車両用強度部材３４が配置されている。この車両用強度部材３４は、ステアリングメンバ若しくはクロスカービームと称されるもので、車幅方向に沿って延設されており、その両側は図２に示されるように車両の構造体３５に固定されている。

車両用強度部材３４は、車両上下方向の上方側となる側壁３７、車両進行方向の前方側となる側壁３８、車両進行方向の後方側となる側壁３９、及び車両上下方向の下方側となる側壁４０を有するもので、この側壁３７、３８、３９、４０により車両幅方向に沿って延びる空気流路４１が画成されており、この実施形態ではダクト機能を統合したかたちとなっている。そして、空気流路４１は、空調ユニット本体３のベント開口部２８と連通していると共にベント吹出通路１０と開口部４２又は開口部４３を介して連通している。すなわち、車両用強度部材３４の開口部４２と接続されるベント吹出通路はセンターベント用となり、車両用強度部材３４の開口部４３と連接するベント吹出通路はサイドベント用となる。

ところで、車両用強度部材３４は、騒音防止のために、図２に示されるように、空気流路４１の通路断面面積が空気流路４１の他の部位よりも相対的に小さくなるように変化した３つの断面変化部４５、４６、４７を有している。このうち、断面変化部４５は、空調ユニット本体３に対し図上右側において開口部４２と開口部４３との間に配されていると共に、断面変化部４６、４７は、空調ユニット本体３に対し図上左側において開口部４２と開口部４３との間に配されている。そして、断面変化部４７は、断面変化部４６よりも更に通路断面面積が小さくなっている。これにより、空気流路４１の断面変化部４５乃至４７以外の部位で共鳴現象等により騒音が発生しても断面変化部４５乃至４７での当該騒音の反射と相互干渉とを利用して騒音を低減することができる。

但し、車両用強度部材３４の騒音防止のための構造は、図２に示されるものに限定されない。以下、他の騒音防止のための構造について図３を用いて説明する。もっとも、先の実施形態と同様の構成では同一の符号を付してその説明を省略する。

図３（ａ）では、想像線で描かれた四の各角が全て９０度をなした長方形とは異なり、いずれの角も９０度とはなっていない四角形の外形状をなす車両用強度部材３４が示されており、これに伴い、空気流路４１を囲む壁部３７、３８、３９、４０として見ても、壁部３７の内面と壁部４０の内面、壁部３８の内面と壁部３９の内面とは非平行となっている、尚、車両用強度部材３４の外形状は長方形としつつ空気流路４１を囲む壁部３７、３８、３９、４０の内面からなる形状はいずれの角も９０度とはなっていない四角形としても良い。

このような空気流路４１を囲む壁部３７、３８、３９、４０について対向する内面同士を非平行することにより、例えば壁部３８側から壁部３９側に音が伝播し、壁部３９で音が反射しても、壁部３８側から壁部３９側への入射方向と壁部３９で反射した音の反射方向とは一致せず、音が今度は壁部３８側に重なる方向で伝播されることはない。

図３（Ｂ）では、壁部３７、壁部３８、壁部３９自体を外側に向けて膨出するように湾曲させた構成の車両用強度部材３４が示されており、これに伴い、壁部３７、壁部３８、壁部３９の内面も湾曲面となっている。尚、車両用強度部材３４の外形状は直線的な長方形としつつ空気流路４１を囲む壁部３７、３８、３９の内面のみを湾曲面としても良い。

このような空気流路４１を囲む壁部３７、３８、３９について対向する内面のうち一方又は双方を湾曲面とすることにより、例えば壁部３８側から壁部３９側に音が伝播し、壁部３９で音が反射しても、壁部３８側から壁部３９側への入射方向と壁部３９で反射した音の反射方向とは一致せず、音が今度は壁部３８側に重なる方向で伝播されることはない。

最後に、この発明は、樹脂製の空調ダクトの周囲を金属製の車両用強度部材３４で覆ったものにも対応することができ、また、その内部構造も図１の実施形態のように空調ユニット本体３の開口部２７、２８、２９のいずれか１のみと連通する空気流路を備えた単一モード（例えばベントモード）用に限定されず、空調ユニット本体３の開口部２７、２８、２９の２以上と個別に連通する空気流路を備えた複数モード（例えばベントモード及びデフモード）用となるようにしても良い。

図１は、車両用空調ユニット及び車両用強度部材等について車両幅方向から見た状態を示す説明図である。 図２は、車両用空調ユニット及び車両用強度部材等について車両進行方向の後側から見た状態を示す説明図であり、特に車両用強度部材の通風方向から見た断面面積が変化する構造を説明したものである。 図３（Ａ）は、車両用強度部材の壁部の対向する内側面同士を非平行とした構造を示す断面図であり、図３（Ｂ）は、車両用強度部材の壁部の対向する内側面のうち一方では双方と湾曲面とし、他方では一方のみを湾曲面とした構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 空調ユニット
３ 空調ユニット本体
２８ 開口部
３４ 車両用強度部材
３５ 車両の構造体
３７ 壁部
３８ 壁部
３９ 壁部
４０ 壁部
４１ 空気流路
４２ 開口部
４３ 開口部
４５ 断面変化部
４６ 断面変化部
４７ 断面変化部

Claims (5)

1. 車両の幅方向に沿って延びるように前記車両の構造体と連結されると共に、その内部に複数の壁部により囲まれた空気流路を有する車両用強度部材において、
   前記空気流路の全部又は一部に、その長手方向から見た断面面積が空気流路の他の部位に対し相対的に変化した断面変化部を有することを特徴とする車両用強度部材。
2. 車両の幅方向に沿って延びるように前記車両の構造体と連結されると共に、その内部に複数の壁部により囲まれた空気流路を有する車両用強度部材において、
   前記空気流路内で発生する音のうち特定の周波数成分の増幅を防止する騒音増幅防止構造を設けたことを特徴とする車両用強度部材。
3. 前記騒音増幅防止構造は、前記空気流路の全部又は一部において、少なくとも対向する壁部の内側面同士が、音の入射方向と反射方向とを重複させない形状であることを特徴とする請求項２に記載の車両用強度部材。
4. 前記対向する壁部の内側面同士が非平行であることを特徴とする請求項３に記載の車両用強度部材。
5. 前記壁部の内側面同士のうち少なくとも一方が湾曲面であることを特徴とする請求項３に記載の車両用強度部材。

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