JP4999790B2 - 車両の車体前部における制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、フロントカウルとピラーツーピラーメンバとに架設されるブレースに圧電素子を面接合し、この圧電素子の作用により上記ブレースの振動の発生を抑制するようにした車両の車体前部における制振装置に関するものである。

上記制振装置には、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、上記制振装置は、車体を構成するパネル体に面接合される圧電素子と、この圧電素子を電子的に制御する制御装置とを備えている。

そして、走行時など、上記パネル体と共に上記圧電素子に振動が発生するときには、この圧電素子の振動に基づく上記制御装置による制御により、上記圧電素子に上記振動を抑制する抗力が発生させられる。そして、このような圧電素子の作用である圧電／逆圧電効果により、上記パネル体に無用な振動が発生することが防止される。
特開平１０−２８７２７５号公報

ところで、車両の車体前部は、通常、フロントウィンドのウィンドガラスと、このウィンドガラスの下端部を支持するフロントカウルとを備えており、上記ウィンドガラスは面積の大きい薄板構造とされている。このため、このウィンドガラスは、上記従来の技術にいうパネル体に相当する。そして、上記したように、ウィンドガラスは面積の大きい薄板構造であるため、このウィンドガラスは、エンジンの駆動や走行時の走行路面からの衝撃により容易に振動して、不快音を発生するおそれがある。

そこで、上記従来の技術のように、ウィンドガラスに圧電素子を面接合させることが考えられる。しかし、これでは、上記ウィンドガラスを通しての車外の視認性が大きく低下するため、上記したような圧電素子の面接合は不可能である。

そこで、上記ウィンドガラスが無用に振動することを抑制するため、このウィンドガラスの下端部を支持するフロントカウルに上記圧電素子を面接合させることが考えられる。ところで、車体の製造工程において、上記フロントカウルの塗装前に、上記したようにこのフロントカウルに圧電素子を面接合させたとすると、その後における上記フロントカウルの塗装は、上記圧電素子の性能上、この圧電素子を除いてする必要が生じる。しかし、これは煩雑であり、車体の生産性を低下させることとなって好ましくない。そこで、上記フロントカウルの塗装後に圧電素子を面接合させることが考えられる。しかし、この場合には、圧電素子を面接合する工程が追加される分、車体の製造工程の期間が長くなり、これも車体の生産性を低下させることとなって好ましくない。

また、上記したように、ウィンドガラスが無用に振動することを抑制するため、上記フロントカウルの強度、剛性を向上させることが考えられる。しかし、このようにした場合には、次の問題点が生じるおそれがある。即ち、車両が、その走行中に、前方の何らかの物体に衝突したときには、この衝突により跳ね上げられた物体が上記フロントカウルにその上方から衝突することがある。この場合、このフロントカウルは上記物体からの衝撃力により塑性変形しようとする。しかし、これは上記したフロントカウルの強度、剛性の向上によって阻害される結果となる。よって、上記衝突時の衝撃力を上記フロントカウルの塑性変形により緩和することは期待し難くなり、これは衝突時の対策上、好ましくない。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、車両の走行時など、ウィンドガラスに振動が発生することを抑制して、この振動に基づく不快音が発生しないようにすることである。また、このようにした場合でも、上記ウィンドガラスを通しての車外の視認性が良好に保たれるようにすると共に、上記ウィンドガラスの下端部を支持するフロントカウルに何らかの物体が衝突したとき、この衝突による衝撃力をより確実に緩和できるようにすることである。

請求項１の発明は、フロントウィンド２０のウィンドガラス２２の下縁部を支持するフロントカウル４と、車体２の幅方向に延び、左右フロントピラー３，３に架設されるピラーツーピラーメンバ２７と、上記フロントカウル４とピラーツーピラーメンバ２７とに架設されるブレース２８とを備えた車両の車体前部において、
上記ブレース２８が、上記フロントカウル４とピラーツーピラーメンバ２７とに架設されるブレース本体３８と、このブレース本体３８に面接合される圧電素子４０，４１と、上記ブレース本体３８に発生する振動に伴い上記圧電素子４０，４１が出力する電圧を入力し、この入力に基づき上記振動を抑制する抗力Ｆ１，Ｆ２を上記圧電素子４０，４１に生じさせる制御装置４２とを備えたことを特徴とする車両の車体前部における制振装置である。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号や図面番号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、フロントウィンドのウィンドガラスの下縁部を支持するフロントカウルと、車体の幅方向に延び、左右フロントピラーに架設されるピラーツーピラーメンバと、上記フロントカウルとピラーツーピラーメンバとに架設されるブレースとを備えた車両の車体前部において、
上記ブレースが、上記フロントカウルとピラーツーピラーメンバとに架設されるブレース本体と、このブレース本体に面接合される圧電素子と、上記ブレース本体に発生する振動に伴い上記圧電素子が出力する電圧を入力し、この入力に基づき上記振動を抑制する抗力を上記圧電素子に生じさせる制御装置とを備えている。

このため、車両の走行時などに、フロントカウル、ウィンドガラス、およびブレースのブレース本体に振動が発生しようとするときには、このブレース本体に面接合された圧電素子の作用である上記した圧電／逆圧電効果により、上記ブレース本体に振動が発生することが抑制される。

よって、上記したように、ブレース本体での振動発生が抑制されることから、このブレース本体と連結されているフロントカウルと、このフロントカウルを介し上記ブレース本体と連結されている上記ウィンドガラスとにそれぞれ振動が発生しようとすることも抑制される。このため、このウィンドガラスの振動に基づく不快音の発生が防止される。

そして、上記したウィンドガラスでの振動発生の抑制は、このウィンドガラスに直接圧電素子を面接合させたものではないため、上記ウィンドガラスを通しての車外の視認性は良好に保たれる。

また、上記したように、フロントカウルでの振動の発生も上記ブレース本体に面接合させた圧電素子の作用により抑制される。このため、上記フロントカウルを、例えば、断面Ｕ字形状として上端開口を開放させた構造にしたり、このフロントカウルの前、後部板に脆弱部を設けたりすることにより、外力によってある程度変形し易い構造にしたとしても、このフロントカウルにおける騒音、振動の抑制性能（ＮＶ性能）は良好に保持される。

そして、車両の衝突時、上記フロントカウルに何らかの物体が衝突したときには、この衝突時の衝撃力により、上記したようにある程度変形し易い構造とされたフロントカウルは円滑に塑性変形して、上記衝撃力に基づくエネルギーを効果的に吸収する。よって、上記衝突による衝撃力はより確実に緩和可能とされる。

また、上記ブレース本体は、その強度、剛性の調整が予め容易にできるものである。このため、このブレース本体を、上記衝突時の衝撃力により塑性変形し易くさせておくことができ、これにより、上記衝撃力に基づくエネルギーを効果的に吸収させることができる。よって、この点でも、上記衝突による衝撃力はより確実に緩和可能とされる。

本発明の車両の車体前部における制振装置に関し、車両の走行時など、ウィンドガラスに振動が発生することを抑制して、この振動に基づく不快音が発生しないようにし、また、このようにした場合でも、上記ウィンドガラスを通しての車外の視認性が良好に保たれるようにすると共に、上記ウィンドガラスの下端部を支持するフロントカウルに何らかの物体が衝突したとき、この衝突による衝撃力をより確実に緩和できるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。

即ち、車両の車体前部は、フロントウィンドのウィンドガラスの下縁部を支持するフロントカウルと、車体の幅方向に延び、左右フロントピラーに架設されるピラーツーピラーメンバと、上記フロントカウルとピラーツーピラーメンバとに架設されるブレースとを備える。上記ブレースが、上記フロントカウルとピラーツーピラーメンバとに架設されるブレース本体と、このブレース本体に面接合される圧電素子と、上記ブレース本体に発生する振動に伴い上記圧電素子が出力する電圧を入力し、この入力に基づき上記振動を抑制する抗力を上記圧電素子に生じさせる制御装置とを備えている。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。

図において、符号１は自動車で例示される車両で、矢印Ｆｒは、この車両１の進行方向の前方を示している。

上記車両１の車体２は板金製で、この車体２前部は、その左右各側部を構成して車体２の骨格部材とされる左右フロントピラー３，３と、車体２の幅方向に延び、上記左右フロントピラー３，３の上下方向の各中途部に架設されるフロントカウル４と、車体２の幅方向に延び、上記左右フロントピラー３，３の各下部に架設されるダッシュパネル５と、上記左右フロントピラー３，３の各上端部に架設される不図示のルーフパネルとを備えている。

上記フロントカウル４は、側面断面視（図１）で、Ｕ字形状をなし、前後で対面する前、後部板８，９と、これら両板８，９の下縁部同士を互いに結合させる底部板１０と、上記後部板９の上縁部にスポット溶接により結合される補強板１１とを備えている。上記フロントカウル４の底部板１０に上記ダッシュパネル５の上縁部がスポット溶接により結合されている。

上記フロントカウル４とダッシュパネル５との前方は、エンジンルーム１４とされ、走行駆動源であるエンジン１５が収容されている。車両１の側面視（図１）で、上記フロントピラー３とフロントカウル４とが重なっており、また、上記フロントピラー３とエンジンルーム１４の後部とが重なっている。上記フロントカウル４の前方域に、上記エンジンルーム１４の上端開口１６が位置し、この開口１６はフード１７により開閉可能に閉じられている。

上記左右フロントピラー３，３の各上部、フロントカウル４、およびルーフパネルの前縁部で囲まれた部分にフロントウィンド２０が設けられている。このフロントウィンド２０は、上記各部材３，４で囲まれたウィンド開口２１を閉じるウィンドガラス２２と、上記ウィンド開口２１の開口縁部と上記ウィンドガラス２２の外縁部との間に介設されてこれらの間をシールするシール材２３とを備えている。この場合、上記ウィンドガラス２２の下縁部は上記シール材２３を介し上記フロントカウル４の補強板１１に支持されている。また、上記フロントカウル４の前部板８の上縁部とフロントウィンド２０の下縁部とに架設され、上記フロントカウル４の上端開口を閉じる樹脂製のカウルルーバ２４が設けられている。

上記フロントカウル４、およびフロントウィンド２０の後方における上記車体２の内部が車室２６とされている。上記フロントカウル４の後方近傍、かつ、車室２６の前端部に位置して車体２の幅方向に延びる円形パイプ製のピラーツーピラーメンバ２７が設けられている。このピラーツーピラーメンバ２７は上記左右フロントピラー３，３の上下方向の各中途部に架設されている。

上記フロントカウル４とピラーツーピラーメンバ２７とのそれぞれ長手方向の各中途部に架設されて、このピラーツーピラーメンバ２７をフロントカウル４に支持させる左右一対のブレース２８，２８が設けられている。これら両ブレース２８，２８は車体２の幅方向の中央部２９から一側部（右側部）に偏って設けられている。また、上記車体２のほぼ中央部２９の位置で、上記ピラーツーピラーメンバ２７をダッシュパネル５の下端部側に支持させる板金製の他のブレース３０が設けられている。

上記ピラーツーピラーメンバ２７の一側部（右側部）には、不図示のステアリングコラムを支持するブラケット３１が取り付けられている。また、上記フロントカウル４、ダッシュパネル５の上部、およびピラーツーピラーメンバ２７を車室２６側から覆うと共に、計器類を支持する樹脂製のインスツルメントパネル３２が設けられている。

上記各ブレース２８は、上記フロントカウル４の後部板９の下端部から後方に向かって突設される前ブラケット３５と、この前ブラケット３５の後方で、上記ピラーツーピラーメンバ２７から前上方に向かって突設される後ブラケット３６と、前後方向に直線的に延び、その前、後端部が上記前、後ブラケット３５，３６の各突出端部にそれぞれ締結具３７により着脱可能に固着されるブレース本体３８とを備えている。上記前ブラケット３５、後ブラケット３６、およびブレース本体３８はそれぞれ板金製とされている。このブレース本体３８は、前後に長く延び、かつ、その各部横断面が縦方向に延びる平板形状をなし、全体として、帯板形状をなしている。

上記ブレース本体３８の各側面には、それぞれ圧電素子（ピエゾ素子）４０，４１が接着剤などにより面接合させられている。また、これら圧電素子４０，４１と電気的に接続され、これら圧電素子４０，４１を電子的に制御する制御装置４２が設けられている。この制御装置４２は、いわゆるシャント回路を備えたもので、上記ブレース本体３８の厚さ方向（車体２の幅方向）に生じる振動により上記各圧電素子４０，４１が出力する電圧をそれぞれ入力し、これら入力に基づき上記振動を抑制する抗力を上記各圧電素子４０，４１に生じさせるよう制御するものである。

より具体的には、車両１の走行時など、図２中、一点鎖線で示すように、上記ブレース本体３８が振動して、このブレース本体３８がその厚さ方向の一方向に撓んだとする。

上記の場合、ブレース本体３８の両外側面３８ａ，３８ｂのうち、円弧凸形状となる側の一方の外側面３８ａは伸長し、この一方の外側面３８ａに面接合させた一方の圧電素子４０を伸長させる。すると、この圧電素子４０は、上記伸長に相応する電圧を出力し、この電圧は上記制御装置４２に入力される。すると、この入力に相応した電圧が上記制御装置４２から出力される。そして、この電圧に基づき、上記一方の外側面３８ａが伸長しようとすることを抑制する圧縮抗力Ｆ１が、上記一方の圧電素子４０に生じさせられる。

また、上記両外側面３８ａ，３８ｂのうち、円弧凹形状となる側の他方の外側面３８ｂは収縮し、この他方の外側面３８ｂに面接合させた他方の圧電素子４１を収縮させる。すると、この他方の圧電素子４１は、上記収縮に相応する電圧を出力し、この電圧は上記制御装置４２に入力される。すると、この入力に相応した電圧が上記制御装置４２から出力される。そして、この電圧に基づき、上記他方の外側面３８ｂが収縮しようとすることを抑制する引張抗力Ｆ２が、上記他方の圧電素子４１に生じさせられる。

このため、図２中、一点鎖線で示したように、上記ブレース本体３８がその厚さ方向の一方向に撓もうとすることは抑制される。また、上記ブレース本体３８が他方向に撓もうとすることも、上記とは逆の作用により抑制される。つまり、車両１の走行時などに、フロントカウル４、ウィンドガラス２２、およびブレース２８のブレース本体３８に振動が発生しようとするときには、上記ブレース本体３８に面接合された圧電素子４０の作用である上記した圧電／逆圧電効果により、上記ブレース本体３８に振動が発生することが抑制される。

よって、上記したように、ブレース本体３８での振動発生が抑制されることから、このブレース本体３８と連結されているフロントカウル４と、このフロントカウル４を介し上記ブレース本体３８と連結されている上記フロントウィンド２０のウィンドガラス２２とにそれぞれ振動が発生しようとすることも抑制される。このため、このウィンドガラス２２の振動に基づく不快音の発生が防止される。

そして、上記したウィンドガラス２２での振動発生の抑制は、このウィンドガラス２２に直接圧電素子４１を面接合させたものではないため、上記ウィンドガラス２２を通しての車外の視認性は良好に保たれる。

また、上記したように、フロントカウル４での振動の発生も上記ブレース本体３８に面接合させた圧電素子４０の作用により抑制される。このため、上記フロントカウル４を、例えば、上記したように断面Ｕ字形状として上端開口を開放させた構造にしたり、このフロントカウル４の前、後部板８，９に脆弱部を設けたりすることにより、外力によってある程度変形し易い構造にしたとしても、このフロントカウル４における騒音、振動の抑制性能（ＮＶ性能）は良好に保持される。

そして、車両１の衝突時、上記フロントカウル４に何らかの物体が衝突したときには、この衝突時の衝撃力により、上記したようにある程度変形し易い構造とされたこのフロントカウル４は円滑に塑性変形して、上記衝撃力に基づくエネルギーを効果的に吸収する。よって、上記衝突による衝撃力はより確実に緩和可能とされる。

また、上記ブレース本体３８は、その強度、剛性の調整が予め容易にできるものである。このため、このブレース本体３８を、上記衝突時の衝撃力により塑性変形し易くさせておくことができ、これにより、上記衝撃力に基づくエネルギーを効果的に吸収させることができる。よって、この点でも、上記衝突による衝撃力はより確実に緩和可能とされる。

また、前記したように、ブレース本体３８は、上記フロントカウル４とピラーツーピラーメンバ２７とに対し着脱可能に固着されている。

このため、上記フロントカウル４とピラーツーピラーメンバ２７とに対し上記ブレース本体３８を組み付ける前に、このブレース本体３８を塗装仕上げして、このブレース本体３８に上記各圧電素子４０を面接合させることができる。よって、車体２の主たる製造工程以外の工程で、上記ブレース本体３８と圧電素子４０との組み合わせ体を形成し、この組み合わせ体を上記主たる製造工程における車体に組み付ける、という後付けができるなど、上記圧電素子４０の組み付け作業の自由度が向上する。この結果、この圧電素子４０を含む車体２の生産性が向上する。

なお、以上は図示の例によるが、上記フロントカウル４やウィンドガラス２２の形状、大きさなどに鑑み、上記ブレース２８は３つ以上の複数としてもよく、単一にしてもよい。また、上記圧電素子４０は、ブレース本体３８の一方の外側面３８ａ（もしくは他方の外側面３８ｂ）にのみ面接合させてもよい。また、上記ブレース２８の前、後ブラケット３５，３６はなくてもよく、上記ブレース本体３８をフロントカウル４やピラーツーピラーメンバ２７に直接締結や溶接により固着させてもよい。

車体前部の部分側面断面図である。 図１のII−II線矢視断面図である。 車体前部の部分斜視図である。

符号の説明

１ 車両
２ 車体
３ フロントピラー
４ フロントカウル
５ ダッシュパネル
８ 前部板
９ 後部板
１０ 底部板
１１ 補強板
２０ フロントウィンド
２１ ウィンド開口
２２ ウィンドガラス
２６ 車室
２７ ピラーツーピラーメンバ
２８ ブレース
２９ 中央部
３５ 前ブラケット
３６ 後ブラケット
３７ 締結具
３８ ブレース本体
３８ａ 外側面
３８ｂ 外側面
４０ 圧電素子
４１ 圧電素子
４２ 制御装置
Ｆ１ 圧縮抗力
Ｆ２ 引張抗力

Claims (1)

1. フロントウィンドのウィンドガラスの下縁部を支持するフロントカウルと、車体の幅方向に延び、左右フロントピラーに架設されるピラーツーピラーメンバと、上記フロントカウルとピラーツーピラーメンバとに架設されるブレースとを備えた車両の車体前部において、
   上記ブレースが、上記フロントカウルとピラーツーピラーメンバとに架設されるブレース本体と、このブレース本体に面接合される圧電素子と、上記ブレース本体に発生する振動に伴い上記圧電素子が出力する電圧を入力し、この入力に基づき上記振動を抑制する抗力を上記圧電素子に生じさせる制御装置とを備えたことを特徴とする車両の車体前部における制振装置。

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