JPWO2011129286A1 - ウインドシールドガラス支持構造 - Google Patents

Abstract

本発明のウインドシールドガラス支持構造は、ウインドシールドガラス（１）と、車両の車幅方向に延び、ウインドシールドガラス（１）の下端部を支持する下端支持部材（３）と、ウインドシールドガラス（１）の車幅方向の両端部を共振の節としたとき、下端支持部材（３）の車幅方向における共振の腹となる部位に設けられたダイナミックダンパー（７）とを備える。そして、ダイナミックダンパー（７）を、下端支持部材（３）によるガラス支持剛性を主バネとしウインドシールドガラス（１）を主マスとする主振動系に対し、付加バネと付加マスを有する付加振動系とする。さらに、ダイナミックダンパー（７）の共振周波数を、加振入力により生じる車両前後方向の共振モードでウインドシールドガラス（１）の下端部が振れる振動位相に対し、付加マスが逆位相に振れる周波数帯域に設定する。

Description

本発明は、電気自動車等に適用され、ウインドシールドガラスの下端部を支持するウインドシールドガラス支持構造に関する。

従来より、こもり音を効果的に低減することを目的としたウインドシールドガラス支持構造が知られている。この構造は、開断面のエアーボックス構造において、各共振モードにおける共振の節となる位置に、閉断面を形成するブレースを配置している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２０６００４号公報

しかしながら、従来のウインドシールドガラス支持構造にあっては、例えば、三次共振モード対策のために、車幅方向において共振の節となる位置にブレースを設定した場合、一次共振周波数にも影響を与えることになる。そして、その一次共振周波数が車室内の共鳴現象の周波数と近くなることで、ロードノイズやこもり音といった低周波騒音が発生する場合があった。

すなわち、ウインドシールドガラスを質量とし、ウインドシールドガラスの支持剛性をバネ定数とする共振周波数は、質量とバネ定数のうち、少なくとも一方が変化することにより変動する。そして、車幅方向において共振の節となる位置に閉断面を形成するブレ一スを設定した場合、ウインドシールドガラスの支持剛性、つまりバネ定数が高くなる。このため、ある特定の共振モード対策（例えば、三次共振モード）のためにブレースを設定した場合、他の共振モード（例えば、一次共振モード）の共振周波数にも影響を与えることになる。

ここで、「低周波騒音」とは、ウインドシールドガラスの下端の一次共振を原因とする車室内騒音をいう。低周波騒音としては、例えば、走行中にタイヤと路面の接触によって発生するロードノイズ（ゴーやボコボコッといった耳障りな騒音）や、エンジンの慣性力により発生するこもり音と呼ばれる騒音（ブーンといった耳障りな騒音）等がある。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、その目的は、走行中、ウインドシールドガラスを振動系とする低周波騒音の発生を抑えることで、車室内の静粛性を確保することができるウインドシールドガラス支持構造を提供することにある。

本発明の態様に係るウインドシールドガラス支持構造は、ウインドシールドガラスと、車両の車幅方向に延び、ウインドシールドガラスの下端部を支持する下端支持部材と、ウインドシールドガラスの車幅方向の両端部を共振の節としたとき、下端支持部材の車幅方向における共振の腹となる部位に設けられたダイナミックダンパーとを備える。そして、ダイナミックダンパーを、下端支持部材によるガラス支持剛性を主バネとしウインドシールドガラスを主マスとする主振動系に対し、付加バネと付加マスを有する付加振動系とする。さらに、ダイナミックダンパーの共振周波数を、加振入力により生じる車両前後方向の共振モードでウインドシールドガラスの下端部が振れる振動位相に対し、付加マスが逆位相に振れる周波数帯域に設定する。

図１は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造を採用した電気自動車示す斜視図である。 図２は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造におけるカウルトップを示す平面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 図３は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造における車幅方向の中央部を示す断面図（ａ）と拡大図（ｂ）である。 図４は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造における車幅方向の端部を示す断面図である。 図５は、比較例のウインドシールドガラス支持構造におけるカウルトップの打刻プレートを示す斜視図である。 図６は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造におけるカウルトップの打刻プレートを示す斜視図である。 図７は、比較例のウインドシールドガラス支持構造における振動モデルを示す図である。 図８は、比較例のウインドシールドガラス支持構造を採用した車両での低周波騒音の発生メカニズムを示す説明図である。 図９は、比較例のウインドシールドガラス支持構造を採用した車両において、ウインドシールドガラスの下端中央部における振動レベルの周波数特性（ａ）と、カウルトップ前後における振動レベルの周波数特性（ｂ）とを示す図である。 図１０は、比較例のウインドシールドガラス支持構造を採用した車両において、車室内の音圧レベルの周波数特性を示す図である。 図１１は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造において、打刻部マスを除いたときの振動モデル（ａ）と、ウインドシールドガラスの下端中央部における振動レベルの周波数特性（ｂ）とを示す図である。 図１２は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造において、打刻部マスと打刻部バネを付加したときの振動モデル（ａ）とウインドシールドガラスの下端中央部における振動レベルの周波数特性（ｂ）とを示す図である。 図１３は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造において、打刻部マスと打刻部バネを付加したときのカウルトップ前後における振動レベルの周波数特性を示す図である。 図１４は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造において、ダイナミックダンパーによりウインドシールドガラスの下端中央部の振動レベルを抑制する作用を説明する図である。 図１５は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造を採用した電気自動車において、車室内音圧レベルの周波数特性を示す図である。 図１６は、実施例２のウインドシールドガラス支持構造を採用した電気自動車を示す概略平面図である。 図１７は、実施例３のウインドシールドガラス支持構造を採用した電気白動車を示す概略平面図である。 図１８は、打刻プレートを利用したダイナミックダンパーを採用したウインドシールドガラス支持構造の応用例１（ａ）と応用例２（ｂ）を示す斜視図である。

本発明のウインドシールドガラス支持構造の形態を、実施例１から３に基づいて説明する。

図１は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造を採用した電気自動車（電動車両の一例）示す斜視図である。図２〜図６は、実施例１のウインドシールドガラス支持構造と各構成要素を示す図である。以下、図１〜図６に基づいて構成を説明する。

実施例１のウインドシールドガラス支持構造を採用した電気自動車は、図１に示すように、車体Ｓと、ウインドシールドガラス１と、ルーフヘッダ２と、カウルトップ３（下端支持部材）とを備えている。さらに、前記電気自動車は、ダッシュアッパーパネル４と、ダッシュロワパネル５と、カウルカバー６と、ダイナミックダンパー７とを備えている。

車体Ｓは、図１に示すように、フレームが無く、多数のボディパネルをスポット溶接等により貼り合わせて作られた箱状のモノコックボディ構造である。この車体Ｓの構成部品としては、カウルトップ３、ダッシュアッパーパネル４、ダッシュロワパネル５以外に、左右一対のサイドメンバ９、フロントピラー１０、センターピラー１１等を有する。

ウインドシールドガラス１は、図１に示すように、風を遮る自動車のフロントガラスのことである。このウインドシールドガラス１の上端部は、車幅方向に延びる上端支持部材であるルーフヘッダ２により支持される。そして、ウインドシールドガラス１の下端部は、車幅方向に延びる下端支持部材であるカウルトップ３により支持される。また、ウインドシールドガラス１の左右端部は、左右一対のフロントピラー１０の段差部により支持される。

カウルトップ３は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、中央部が車両前方側（矢印ＦＲ方向）に突出し、両端部が車両後方側に向かう湾曲形状をなす部材である。そして、カウルトップ３は、ダッシュアッパーパネル４の上端部に沿って溶接により固定される（図３，図４参照）。また、カウルトップ３は、ウインドシールドガラス１の下端部の内面を支持するガラス支持面３ａを有する。このカウルトップ３の両端部３ｂ，３ｃは、フロントピラー１０の下部位置に固定される。なお、カウルトップ３のガラス支持面３ａとウインドシールドガラス１の下端部の内面との間には接着剤１２が介在し、これにより、ウインドシールドガラス１の下端部はガラス支持面３ａに固定される（図３（ｂ）参照）。

ダッシュアッパーパネル４とダッシュロワパネル５は、図３及び図４に示すように、溶接により上下に接続されてダッシュパネルを構成する。このダッシュパネルにより、車体Ｓの内部空間を、車両前方側のモータルームＭと車両後方側の車室Ｒとに画成する。そして、モータルームＭには、図１に示すように、走行用動力源としての電動モータ１３が搭載される。また、車室Ｒには、乗員が着座する図外のシートが搭載される。

カウルカバー６は、柔軟な合成樹脂材等を素材とするエアーボックス１４の蓋部材である。このエアーボックス１４は、図３及び図４に示すように、ウインドシールドガラス１の下端部内面を支持するカウルトップ３と、ダッシュアッパーパネル４と、カウル延長パネル１５とにより構成される。そして、エアーボックス１４の断面形状を、隙間ｔが車幅方向に連続する開断面とする。つまり、エアーボックス１４の上方側におけるカウルトップ３の端部とカウル延長パネル１５の端部との間に隙間ｔが設けられている。その結果、エアーボックス１４は、歩行者保護対策のためにボックス剛性を低く抑えた設定となっている。カウルカバー６は、この上方側の隙間ｔを塞ぐ部材であり、図３及び図４に示すように、ウインドシールドガラス１の下端部を挟み込むような状態で取り付けられる。なお、このカウルカバー６は、モータルームＭの上部に開閉可能に設けられる図外のボンネットのシール機能を併せ持つ。

ダイナミックダンパー７は、カウルトップ３によるガラス支持剛性を主バネとしウインドシールドガラス１を主マスとする主振動系に対し、カウルトップ３の車幅方向中央部の位置に対し、付加振動系として設けられる。そして、ダイナミックダンパー７は、付加バネと付加マスを有する。このダイナミックダンパー７は、加振入力により生じるウインドシールドガラスの下端における共振のうち、車両前後方向に振動する一次共振モードを抑制するように共振周波数ｆｄを設定している。

このダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄは、付加バネをｋとし、付加マスをｍとしたとき、次の式（１）により表される。
ｆｄ＝１／（２π）√（ｋ／ｍ）…（１）

すなわち、ダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄは、付加バネｋと付加マスｍを周波数調整代とする。例えば、付加バネｋが決まっているとき、付加マスｍを大きくすると共振周波数ｆｄは低周波数側に移行し、付加マスｍを小さくすると共振周波数ｆｄは高周波数側に移行する。

実施例１のダイナミックダンパー７は、カウルトップ３に設けられる車両シャシ番号を打刻するための打刻プレートを利用したものである。

ここで、比較例として、打刻プレート７２Ａを、図５に示すように、カウルトップ３Ａの中央湾曲部からそのまま車両下方に延在させ、車両前後方向の高い取り付け剛性により打刻プレートをカウルトップに一体化させている。これに対し、実施例１では、図２及び図６に示すように、カウルトップ３の中央湾曲部を車幅方向に沿って直線化した直線部７１を設け、この直線部７１により車両前後方向の取り付け剛性を下げて弾性変形し易くすることで付加バネとした。そして、付加バネである直線部７１から連続して車両下方に延在させた打刻プレート７２（平板部）を設け、この打刻プレート７２を比較例の打刻プレートよりも車両下方に少し長く延ばし、延長分の質量増を図って付加マスとした。また、打刻プレート７２は、本来の打刻機能を残すため、車両シャシ番号を打刻する打刻面７３を有する。

次に、作用を説明する。まず、「比較例のウインドシールドガラス支持構造の課題」を説明する。続いて、実施例１のウインドシールドガラス支持構造における作用を、「ダイナミックダンパーの制振メカニズム」、「ダイナミックダンパーの共振周波数設定作用」、「車室内の低周波騒音抑制作用」に分けて説明する。

［比較例のウインドシールドガラス支持構造の課題］
歩行者の頭部がウインドシールドガラスの下端部に衝突したと仮定したとき、頭部への衝撃を緩和する性能を「歩行者保護性能」という。この歩行者保護性能は、ウインドシールドガラスの下端部が頭部へ与える衝撃の強さを表す指標値であるＨＩＣ（頭部損傷基準:Ｈｅａｄ Ｉｎｊｕｒｙ Ｃｒｉｔｅｒｉａ）を用いて表現する。

この歩行者保護の要求に対し、ウインドシールドガラスの下端部を支持するエアーボックスの断面形状を閉断面とすれば、エアーボックスの剛性が高くなり、ＨＩＣ目標を達成することが困難になる場合がある。したがって、エアーボックスの断面形状を、閉断面の剛性よりも低くなる開断面にし、ＨＩＣ目標を確保する傾向にある。

そこで、比較例のウインドシールドガラス支持構造として、ウインドシールドガラスの下端部を開断面形状のエアーボックスにより支持し、かつ、ダイナミックダンパーの設定がない構造を想定する。この比較例の構造では、エアーボックスの断面形状を開断面としているため、ＨＩＣの数値目標を達成することはできる。しかし、高い歩行者保護性能を狙ってＨＩＣの数値目標を下げるほど、ウインドシールドガラスの下端部の支持剛性を低下させることになる。

すなわち、比較例のウインドシールドガラス支持構造は、図７に示すように、ウインドシールドガラスをマス（Ｗ／Ｓマス）とし、カウルトップの前後支持剛性をバネ（ＣＷＬ ＴＯＰバネ）とする振動モデルにより表すことができる。このとき、ウインドシールドガラスのマスには、カウルトップのマスと打刻プレートのマス（打刻部マス）を含む。この振動モデルで表されるウインドシールドガラスの下端部における共振の一次共振周波数ｆｗは、ウインドシールドガラスのマスが大きく、カウルトップの前後支持剛性（＝バネ定数）が低い。そのため、一次共振周波数ｆｗは、例えば６０Ｈｚといった低周波数域となる（式（１）参照）。

そして、比較例のウインドシールドガラス支持構造を備えた車両での走行中、低周波数域の加振がタイヤから入力されると、ウインドシールドガラスの下端部が一次共振する。この一次共振は、図８に示すように、ウインドシールドガラスの車幅方向両端部を共振の節とし、ウインドシールドガラスの車幅方向中央部を共振の腹とする一次振動モードにより、車両前後方向において大きな振幅にて振動する。そして、ウインドシールドガラス下端部の一次共振の振動系により、車室内に低周波騒音が発生してしまう。

ちなみに、比較例のウインドシールドガラス支持構造では、図９（ａ）に示すウインドシールドガラスの下端中央部における周波数特性のように、ウインドシールドガラス下端部の一次共振周波数ｆｗが、振動レベルピーク値である約６０Ｈｚに現れる。そして、図９（ｂ）のカウルトップ前後における周波数特性のように、カウルトップ前後の振動レベルが、周波数の高まりにより徐々に上昇し、６０Ｈｚ前後の一次共振域で高い振動レベル（振幅）となる。さらに、図１０に示す車室内音圧レベルの周波数特性のように、６０Ｈｚ前後の一次共振域Ｂにおいて音圧レベルが高くなるピーク特性が現れる。そして、この音圧レベルのピーク特性が、低周波騒音の発生要因となっていることが分かる。

このように、歩行者保護の要求にしたがってウインドシールドガラス下端部の支持剛性を低下させると、低周波数域の加振入力があった場合に、支持剛性の低下が原因でウインドシールドガラス下端部が一次共振する。その結果、ロードノイズやこもり音等といった低周波騒音が発生してしまう。

この低周波騒音の原因に基づき、加振入力による低周波騒音の発生メカニズムについて発明者が分析を行った。この結果、低周波騒音は、加振入力の入力系がタイヤ及びホイールであり、加振入力の伝達系がサスペンションや車体であり、車室内に低周波騒音を生じる主要因がウインドシールドガラスであるというメカニズムによるものであることを解明した。

特に、実施例１のような電気自動車の場合には、音が静かな電動モータ１３の駆動により走行する。そのため、エンジンの駆動により走行する車両に比べ、ストレスなく会話を楽しむことができる程度に車室内の静粛性が保たれている。このように車室内の静粛性が保たれた状況で、車室内が低周波騒音の雰囲気になると、低周波騒音がエンジン車以上に乗員にとって気になる耳障りな音になり、乗員に不快感を与えてしまう。

[ダイナミックダンパーの制振メカニズム]
上記低周波騒音の課題に対し、解決手法の１つとして、カウルトップの支持剛性を高め、ウインドシールドガラス下端部の一次共振周波数を高周波数側に移動させて低周波騒音を抑制する手法がある。しかしながら、この解決手法では、低周波騒音の抑制は達成できても、カウルトップの支持剛性が高まることで、歩行者保護性能を悪化させてしまう。

上記低周波騒音の課題に対し、他の解決手法として、上記特許文献１に記載されているように、開断面のエアーボックス構造において、閉断面を形成するブレースを設ける手法がある。しかし、上方からの衝撃が入力した場合に変形して衝撃を吸収しやすい構造になっているとはいえ、閉断面を形成するブレースによりカウルトップの支持剛性が上昇するため、歩行者の保護に影響があることには違いがない。このため、歩行者保護の目標性能が高くなればなるほど、その性能を確保することが困難になる。

そこで、実施例１では、歩行者保護性能と低周波騒音の抑制とを両立させるため、開断面形状のエアーボックス１４によりウインドシールドガラス１の下端部を支持しつつ、ダイナミックダンパー７を設定した。以下、ダイナミックダンパーの制振メカニズムを説明する。

まず、「ダイナミックダンパー」とは、付加バネと付加マスで構成された付加振動系であり、固有の共振周波数を有する動的吸振器と呼ばれるものである。ここで、振動抑制の対象となる主振動系をＸとし、ダイナミックダンパーに相当する付加振動系をＹとし、仮に、付加振動系Ｙの共振周波数を主振動系Ｘの共振周波数に一致させるものとする。このとき、連成振動系Ｘ＋Ｙに共振点周波数の加振入力があると、理論上、主振動系Ｘは振動せず、付加振動系Ｙのみが振動するというのがダイナミックダンパーの制振作用である。つまり、主振動系の振動位相に対し、逆相に付加マスが振れることで主振動系の振動力を付加マスの振動力により打ち消し、主振動系を制振する作用を示す。但し、この連成振動系Ｘ＋Ｙでは、振動自由度が増えたことで、１つであった主振動系Ｘの共振周波数（山）が、２つの共振周波数（山）に分かれる。そして、この２つの共振周波数（山）は、付加振動系Ｙにてチューニングした共振周波数（谷）の前後の周波数域に現れると共に、１つの共振周波数（山）より低い振動レベルになる。

このダイナミックダンパーは、主振動系の大幅な設計変更を要することなく、小さなマスの付加により制振作用を得ることができる点を大きな特徴とする。そして、ダイナミックダンパーは、主振動系が共振振動しようとするときに振動レベルを抑えるという制振作用を有する。ここで、この制振作用に注目すると、ダイナミックダンパーの制振作用は、主振動系の共振周波数域でのみ、見かけ上、主振動系の支持剛性を高めて振動レベルを抑える作用と等価な作用ということができる。

よって、ウインドシールドガラス支持構造において、ダイナミックダンパーを採用することにより、カウルトップの支持剛性を低く抑えることでの歩行者保護性能を確保しつつ低周波騒音を抑制することができる。つまり、歩行者保護性能と低周波騒音抑制の両立を達成することができる。

[ダイナミックダンパーの共振周波数設定作用]
実施例１のダイナミックダンパー７は、加振入力により生じるウインドシールドガラス下端部の共振のうち、一次共振による車両前後方向の振動モードを抑制するように共振周波数ｆｄを設定したものである。以下、実施例１のダイナミックダンパー７における共振周波数ｆｄの設定作用を説明する。

実施例１のダイナミックダンパー７を設置する主振動系Ｘは、図１１（ａ）に示すように、ウインドシールドガラス１をマス（Ｗ／Ｓマス）とし、カウルトップ３の前後支持剛性をバネ（ＣＷＬ ＴＯＰバネ）とする振動モデルとなる。このとき、ウインドシールドガラスのマスには、カウルトップ３のマスを含む。この振動モデルで表されるウインドシールドガラス下端の一次共振周波数ｆｗ１は、図１１（ｂ）に示すように、例えば、ｆｗ＝６０Ｈｚ（比較例）から高い周波数側へ移動し、ｆｗ１＝約６１Ｈｚといった周波数になる。その理由は、比較例のウインドシールドガラス１のマスから打刻プレートのマスを除くことで、主マスが小さくなることによる。このように、質量の調整だけでは、一次共振周波数を大きく変えることが困難な場合がある。

この主振動系Ｘに、付加振動系Ｙであるダイナミックダンパー７を付加した振動モデルが、図１２（ａ）に示すように、図１１（ａ）の振動モデルに打刻部マス（付加マス）と打刻部バネ（付加バネ）を追加したものとなる。そして、ダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄは、図１２（ｂ）に示すように、ウインドシールドガラスの下端中央部の振動レベル特性で最も振動レベルが低くなった谷位置において、ｆｄ＝約５２Ｈｚとなっている。つまり、主振動系Ｘの一次共振周波数ｆｗ１と、付加振動系Ｙの共振周波数ｆｄは一致しておらず、付加振動系Ｙの共振周波数ｆｄが、一次共振周波数ｆｗ１より低くなっている。

しかし、主振動系Ｘに現れる二つの共振周波数ｆｓ１，ｆｓ２は、図１２（ｂ）から明らかなように、谷位置（ｆｄ＝約５２Ｈｚ）を挟んで、ｆｓ１＝約４６Ｈｚ、ｆｓ２＝約６３Ｈｚとなる。このように、主振動系Ｘは二つの共振周波数ｆｓ１，ｆｓ２に分かれ、二つの共振周波数ｆｓ１，ｆｓ２の間は、ダイナミックダンパー７による制振作用が発揮される逆相域となる。この逆相域では、図１３のカウルトップ前後振動レベルの周波数特性に示すように、共振周波数ｆｓ１（約４６Ｈｚ）でカウルトップ３の前後振動が最大振動レベルとなる。そして、共振周波数ｆｓ２（約６３Ｈｚ）に向かうにしたがって、カウルトップ３の前後振動レベルが低下する。

上記のように、理想的には、ダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄは、ウインドシールドガラス下端の一次共振周波数ｆｗ１（＝約６１Ｈz）に一致させたほうが良い。しかし、これらは完全に一致しておらず、ダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄが、ウインドシールドガラス下端の一次共振周波数ｆｗ１よりも少し低くなっている。つまり、２つの共振周波数ｆｗ１，ｆｄが、完全に一致していなくても主振動系Ｘの共振周波数ｆｓ１，ｆｓ２が２つに割れていることから、ダイナミックダンパー７としての制振機能を発揮していることがわかる。

したがって、ダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄを設定（チューニング）する際、理想的には、２つの共振周波数ｆｗ１，ｆｄを一致させることが好ましい。しかし、必ずしもダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄを、ウインドシールドガラス下端の一次共振周波数ｆｗ１に一致させる必要はない。例えば、実施例１のように、主振動系Ｘの共振周波数が２つに分かれ、かつ、ダイナミックダンパー７として制振機能を発揮するｆｓ１〜ｆｓ２の逆相領域に、２つの共振周波数ｆｗ１，ｆｄが含まれるような設定をすれば良い。すなわち、主振動系Ｘの共振周波数が２つに分かれるという条件さえ成立すれば、ダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄは、一次共振周波数ｆｗ１より少し高い設定としても良いし、また、一次共振周波数ｆｗ１より少し低い設定としても良い。

実施例１の場合、ダイナミックダンパー７の付加マスと付加バネにあたる部分を、打刻プレート７２を利用したカウルトップ３の一体構造物で形成した。つまり、付加マスを打刻プレート７２の大きさ（質量）でチューニングし、付加バネをカウルトップ３の稜線形状（直線化）でチューニングしている。このチューニング操作によりダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄを設定することで、ウインドシールドガラス下端の一次共振周波数ｆｗ１を、共振周波数ｆｓ１，ｆｓ２の２つに分け、一次共振周波数ｆｗの振動レベルを抑えている。

［車室内の低周波騒音抑制作用］
凹凸路等の走行中、入力系であるタイヤからの加振が、伝達系であるサスペンションと車体を経由してウインドシールドガラス１に到達することで、一次共振によりウインドシールドガラス１を車両前後方向に振動させようとする。このとき、加振入力がダイナミックダンパー７の共振周波数帯域になると、ウインドシールドガラス１が振れる振動位相に対し、打刻プレート７２による付加マスが逆位相に振れ出す。その結果、ウインドシールドガラス下端の一次共振による振動レベル（振幅）を小さく抑える。

すなわち、加振入力の振動周波数が共振周波数ｆｓ１（約４６Ｈｚ）〜共振周波数ｆｓ２（約６３Ｈｚ）の領域の場合には、ダイナミックダンパー７の逆相域となる。その結果、図１４に示すように、ウインドシールドガラス１が振れる振動位相に対し、打刻プレート７２による付加マスが逆位相に振れ出す。そして、直線部７１を振れ中心とする打刻プレート７２の逆相の振れ動作により、図１２（ｂ）に示すように、ウインドシールドガラス下端の一次共振周波数ｆｗl（＝約６１Ｈｚ）の振動レベルが、振動幅ΔＶ（ｄＢ）の幅で低下する。

さらに、ウインドシールドガラス１の一次共振の振動モードは、ウインドシールドガラス１の車幅方向の両端部を共振の節とし、車幅方向の中央部を共振の腹として振れる振動モードである（図８参照）。これに対し、ダイナミックダンパー７を、カウルトップ３における車幅方向の中央部の位置、つまり、一次共振モードの腹に相当する位置に設けた。このため、ダイナミックダンパー７を、カウルトップ３の車幅方向の中央部以外に設けた場合に比べ、ウインドシールドガラス下端部の振動レベル（振幅）を効果的に抑えることができる。

このように、カウルトップ３の車幅方向の中央部に設けたダイナミックダンパー７が、加振入力に対するウインドシールドガラス下端の共振のうち、一次モードの振動レベルを有効に抑える。このダイナミックダンパー７の制振作用により、ウインドシールドガラス下端部の振動レベル（振幅）を効果的に小さく抑えることができる。

この結果、車室Ｒ内の雰囲気が、ウインドシールドガラス１の一次共振の振動を原因とする室容積変動（圧力変動）を伴う低周波騒音の雰囲気になってしまうことを抑えることができる。

すなわち、図１５に示す車室内音圧レベルの周波数特性において、６０Ｈｚ前後の一次共振域Ｂ’に示すように、音圧レベルの高さが抑えられ、比較例の音圧レベルに比べ、音圧幅がΔＳ（ｄＢ）低下する。この音圧幅ΔＳ（ｄＢ）により、ロードノイズやこもり音等の低周波騒音を、乗員の耳障りにならない程度までに低減させることができる。

ちなみに、図１５の周波数特性は、フロントサスペンションとリヤサスペンションの車体取り付け点を単位加振したときの、前席に着座する乗員の内耳位置での音圧レベルを計測した一例である。つまり、実際の加振入力により車室内の乗員が感じる低周波騒音を、精度良く模擬して得られたデータである。

次に、効果を説明する。実施例１のウインドシールドガラス支持構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

（１）車両のウインドシールドガラス１の下端部を、車幅方向に延びる下端支持部材（カウルトップ３）で支持するウインドシールドガラス支持構造において、ウインドシールドガラス１の車幅方向両端部を共振の節としたとき、下端支持部材の車幅方向における共振の腹となる部位にダイナミックダンパー７を設ける。そして、ダイナミックダンパー７は、下端支持部材によるガラス支持剛性を主バネとしウインドシールドガラス１を主マスとする主振動系に対し、付加バネと付加マスを有する付加振動系とする。さらに、ダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄを、加振入力により生じる車両前後方向共振モードでウインドシールドガラス下端部が振れる振動位相に対し付加マスが逆位相に振れる周波数帯域に設定する。

このため、走行中、ウインドシールドガラス１を振動系とする低周波騒音の発生を抑えることで、車室内の静粛性を確保することができる。

（２）ダイナミックダンパー７は、下端支持部材における車幅方向の中央部の位置に設ける。そして、ダイナミックダンパー７の共振周波数ｆｄを、加振入力により生じる車両前後方向共振モードのうち、一次共振モードでウインドシールドガラス下端部が振れる振動位相に対し、付加マスが逆位相に振れる周波数帯域に設定する。

このため、（１）の効果に加え、ウインドシールドガラス下端部の車両前後方向共振モードのうち、一次共振モードによる振動を原因として発生する低周波騒音を有効に抑えることができる。

（３）下端支持部材は、中央部が車両前方側に突出し、両端部が車両後方側に向かう湾曲形状をなす部材である。そして、ダイナミックダンパー７は、下端支持部材の中央湾曲部を車幅方向に沿って直線化した直線部７１を付加バネとし、直線部７１から連続して車両下方に延在させた平板部（打刻プレート７２）を付加マスとする。

このため、（１），（２）の効果に加え、部品点数を増大させることなく、下端支持部材と一体に構成したダイナミックダンパー７により、ウインドシールドガラス下端部の車両前後方向共振モードを抑制することができる。

（４）前記平板部は、車両シャシ番号を打刻する打刻面７３を有する打刻プレート７２である。

このため、（３）の効果に加え、既存の打刻プレート７２を利用することで、コスト増や設計変更を最小限に抑えながら、容易にダイナミックダンパー７を設けることができる。

（５）下端支持部材は、ダッシュアッパーパネル４の上端部に沿って固定され、ウインドシールドガラス１の下端部を支持するガラス支持面３ａを有するカウルトップ３である。そして、カウルトップ３とダッシュアッパーパネル４を有して構成したエアーボックス１４の断面形状を、隙間ｔが車幅方向に連続する開断面形状とした。

このため、（１）〜（４）の効果に加え、ウインドシールドガラス１の下端支持剛性を低く抑えることでの歩行者保護性能と、ウインドシールドガラス下端部の振動を抑えることでの低周波騒音の抑制との両立を達成することができる。

実施例２は、ウインドシールドガラス下端部の車両前後方向共振モードのうち、三次共振モードによる振動を原因として発生する低周波騒音を抑えるようにした例である。

図１６は、実施例２のウインドシールドガラス支持構造を採用した電気自動車（電動車両の一例）を示す概略平面図である。実施例２では、図１６に示すように、ウインドシールドガラス１の車幅方向の両端部を共振の節としたとき、下端支持部材であるカウルトップ３の車幅方向における各共振の腹の部位にダイナミックダンパー７’を設けた。つまり、カウルトップ３における車幅方向の中央部の１箇所と、両端部から１／６の部位の２箇所の計３箇所にダイナミックダンパー７’を設けた。なお、各ダイナミックダンパー７’は、実施例１と同様に、カウルトップ３によるガラス支持剛性を主バネとし、ウインドシールドガラス１を主マスする主振動系に対し、付加振動系として付加マスと付加バネを有する。

実施例１では、一次共振モードの対策としての例を示した。それは、カウルトップ３の車両中央部にダイナミックダンパー７を設定することにより実現される。一方、例えば、三次共振モードにおいては、カウルトップ３の三次共振モードでの共振の腹となる三箇所位置に、ダイナミックダンパー７’を設ける。これにより、実施例１と同様に振動を抑える制振作用を示し、三次共振の振動レベルを低下させる。よって、三次共振モードによる振動を原因として発生する低周波騒音を抑えることができる。

実施例３は、ウインドシールドガラス下端部の車両前後方向共振モードのうち、左右非対称の二次共振モードによる振動を原因として発生する低周波騒音を抑えるようにした例である。

図１７は、実施例３のウインドシールドガラス支持構造を採用した電気自動車（電動車両の一例）を示す概略平面図である。図１７に示すように、左右非対称の二次共振モードでは、ウインドシールドガラス１の車幅方向の両端部を共振の節としたとき、カウルトップ３の車幅方向における共振の腹は２箇所に現れる。つまり、図１７に示すように、その共振の腹は、大きな振幅と小さな振幅の２箇所に現れる。そこで、大きな振幅となる共振の腹の位置にダイナミックダンパー７’’を設けた。つまり、カウルトップ３の車幅方向の中央部からオフセットした１箇所にダイナミックダンパー７’’を設けた。なお、ダイナミックダンパー７’’は、実施例１と同様に、カウルトップ３によるガラス支持剛性を主バネとし、ウインドシールドガラス１を主マスする主振動系に対し、付加振動系として付加マスと付加バネを有する。

カウルトップ３の形状や剛性が車幅方向に左右非対称の場合、左右非対称の二次共振モードが現れる。しかし、この場合、実施例２のように、大きな振幅となる共振の腹の部位にダイナミックダンパー７’’を設けることで、実施例１と同様に振動を抑える制振作用を示し、二次共振の振動レベルを低下させる。よって、二次共振モードによる振動を原因として発生する低周波騒音を抑えることができる。

以上、本発明のウインドシールドガラス支持構造を実施例１〜３に基づき説明してきたが、具体的な構成についてはこれらの実施例に限られるものではない。

実施例１では、ウインドシールドガラス下端部の車両前後方向共振モードのうち、一次共振モードによる振動が原因として発生する低周波騒音を抑える例を示した。実施例２では、三次共振モードによる振動が原因として発生する低周波騒音を抑える例を示した。また、実施例３では、左右非対称の二次共振モードによる振動が原因として発生する低周波騒音を抑える例を示した。このように、前記車両前後方向共振モードの次数は、実施例１〜３に限られるものではく、例えば、実施例１〜３の組み合わせることで、次数の異なる複数の共振モード対策として、ダイナミックダンパーを設けることもできる。その理由は、ダイナミックダンパーの場合、付加しても僅かな質量増にとどまるため、車幅方向において共振の節となる位置に閉断面を形成するブレ一スを設定する場合とは異なり、他の次数共振モードの共振周波数に対する影響が小さく抑えられる。言い換えると、異なる次数の共振モードに対し、各次数のダイナミックダンパーが独立に制振作用を発揮する。

さらに実施例１では、カウルトップ３の中央湾曲部を車幅方向に沿って直線化した直線部７１を付加バネとし、直線部７１から連続して車両下方に延在させた打刻プレート７２を付加マスとした。しかし、既存の打刻プレート７２を利用することなく、別体のダイナミックダンパーをカウルトップに付加しても良い。

具体的には、実施例１では、打刻プレート７２を付加マスとし、プレート下端を少し延長した。しかし、カウルトップの下端の延長代とマス調整（質量・位置）により、ダイナミックダンパー機能を持たせ、ウインドシールドガラスの共振をコントロールすることができる。このため、例えば、図１８（ａ）に示すように、実施例１より下方まで延長した打刻プレート７２’としても良い。また、図１８（ｂ）に示すように、打刻プレート７２の最下部に質量体７４を設けても良い。

実施例１では、曲線部を直線化した直線部７１を付加バネとした。しかし、脆弱構造として知られる切り欠き構造やスリット構造、薄肉化構造等を施して付加バネとしても良い。さらに、これらの脆弱構造と直線部７１のうち、２以上を組み合わせて付加バネとしても良い。

実施例１では、カウルトップ３とダッシュアッパーパネル４を有して構成したエアーボックス１４の断面形状を、隙間ｔが車幅方向に連続する開断面形状とした。しかし、エアーボックスの断面形状を閉断面形状とし、目的をウインドシールドガラス下端部の共振モード（例えば、一次共振モード、二次共振モード、三次共振モード等）による振動を抑えることに絞っても良い。

実施例１〜３では、ウインドシールドガラス支持構造を電気自動車に適用する例を示した。しかし、ハイブリッド車や燃料電池車等の電動車両に対しても適用することができるのは勿論のこと、エンジン車に適用することもできる。なお、車室内の静粛性が保たれている電気自動車に適用した場合、エンジン車以上に乗員にとって気になる耳障りな低周波騒音を有効に抑えることできる。

特願２０１０−０９２７９６号 (出願日：２０１０年４月１４日)の全内容は、ここに引用される。

以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、凹凸路等を走行中、タイヤからの加振入力がサスペンションと車体を経由してウインドシールドガラスに到達すると、ウインドシールドガラス下端部を車両前後方向共振モードにより振動させようとする。このとき、加振入力がダイナミックダンパーの共振周波数帯域になると、ウインドシールドガラスの下端部が振れる振動位相に対し、付加マスが逆位相に振れ出す。その結果、ウインドシールドガラス下端部における車両前後方向の振動レベル（振幅）を小さく抑える。

さらに、ウインドシールドガラス下端部の車両前後方向共振モードは、ウインドシールドガラスの車幅方向の両端部を共振の節とする振動モードである。これに対し、ダイナミックダンパーを、下端支持部材の車幅方向における共振の腹となる部位に設ける。そのため、ウインドシールドガラス下端部の振動レベル（振幅）を効果的に小さく抑える。

この結果、走行中、車両前後方向共振モードを促す加振入力があったとしても、ウインドシールドガラスを振動系とする低周波騒音の発生が抑えられ、車室内の静粛性を確保することができる。

１ ウインドシールドガラス
３ カウルトップ（下端支持部材）
４ ダッシュアッパーパネル
５ ダッシュロワパネル
７ ダイナミックダンパー
１４ エアーボックス
７１ 直線部
７２ 打刻プレート

Claims (5)

1. ウインドシールドガラスと、
   車両の車幅方向に延び、前記ウインドシールドガラスの下端部を支持する下端支持部材と、
   前記ウインドシールドガラスの車幅方向の両端部を共振の節としたとき、前記下端支持部材の車幅方向における共振の腹となる部位に設けられたダイナミックダンパーと、
   を備え、
   前記下端支持部材によるガラス支持剛性を主バネとし前記ウインドシールドガラスを主マスとする主振動系に対し、付加バネと付加マスを有する付加振動系とし、
   前記ダイナミックダンパーの共振周波数を、加振入力により生じる車両前後方向の共振モードでウインドシールドガラスの下端部が振れる振動位相に対し、前記付加マスが逆位相に振れる周波数帯域に設定したことを特徴とするウインドシールドガラス支持構造。
2. 前記ダイナミックダンパーは、前記下端支持部材の車幅方向の中央部に設け、
   前記ダイナミックダンパーの共振周波数を、加振入力により生じる車両前後方向の共振モードのうち一次共振モードでウインドシールドガラスの下端部が振れる振動位相に対し前記付加マスが逆位相に振れる周波数帯城に設定した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. 前記下端支持部材は、中央部が車両前方側に突出し、両端部が車両後方側に向かう湾曲形状をなす部材であり、
   前記ダイナミックダンパーは、前記下端支持部材の中央湾曲部を車幅方向に沿って直線化した直線部を前記付加バネとし、前記直線部から連続して車両下方に延在させた平板部を前記付加マスとしたことを特徴とする請求項２に記載のウインドシールドガラス支持構造。
4. 前記平板部は、車両のシャシ番号を打刻する打刻面を有する打刻プレートであることを特徴とする請求項３に記載のウインドシールドガラス支持構造。
5. 前記下端支持部材は、ダッシュアッパ一パネルの上端部に沿って固定され、前記ウインドシールドガラスの下端部を支持するガラス支持面を有するカウルトップであり、
   前記カウルトップと前記ダッシュアッパーパネルを有して構成したエアーボックスの断面形状を、上面に設けられた隙間が車幅方向に連続する開断面形状としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のウインドシールドガラス支持構造。

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