ルーフヘッダ
【課題】重量及びコストの増加を招くことなく、より効果的に車室内騒音及び振動を低減することができるルーフヘッダを提供すること。
【解決手段】本発明によるルーフヘッダ１は、車両のルーフを構成するパネルを支持する車幅方向に延在するルーフヘッダ１であって、当該ルーフヘッダ１の内、一次共振の腹を構成する部分１ａを、異方性繊維部材により構成し、当該異方性繊維部材を構成する繊維の主たる延在方向を車幅方向とすることを特徴とする。
【解決手段】本発明によるルーフヘッダ１は、車両のルーフを構成するパネルを支持する車幅方向に延在するルーフヘッダ１であって、当該ルーフヘッダ１の内、一次共振の腹を構成する部分１ａを、異方性繊維部材により構成し、当該異方性繊維部材を構成する繊維の主たる延在方向を車幅方向とすることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、トラック、バス等の車両に適用されて好適なルーフヘッダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車室内騒音及び振動を低減するためには、低周波領域においてはルーフを構成するルーフヘッダの一次共振周波数を下げて、車室内の音場の共鳴周波数からずらし、高周波領域においては、ルーフヘッダの二次共振周波数を上げてこれも、車室内の音場の共鳴周波数からずらすことが好ましいとされている。車室内騒音及び振動を低減するための技術としては、特許文献１に記載されているようなものがあり、ルーフを構成するパネルの剛性を中央領域で高く、その中央領域の周辺領域で小さくして、パネルの振動エネルギーを低減して車室内の騒音や振動を低減することが行われている。また、ルーフの共振周波数を車室内の共鳴周波数からずらすためにマスダンパを適宜設ける技術も提案されている。
【特許文献１】特開２００６−３６１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このような従来技術においては、剛性を調整するために、ルーフを構成するパネルそのものの重量が増加したり、マスダンパの追加により重量が増加したりするとともに、製造コストの増加をも招いてしまうと言う問題があった。また、ルーフを構成するパネルの共振周波数を調整するよりも、パネルを支持しているフロント側のルーフヘッダの共振周波数を調整することの方が、車室内騒音及び振動を低減するにあたり効果的であるが、従来技術ではそれがなされていないという問題もあった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑み、重量及びコストの増加を招くことなく、より効果的に車室内騒音及び振動を低減することができるルーフヘッダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の問題を解決するため、本発明によるルーフヘッダは、
車両のルーフを構成するパネルを支持する車幅方向に延在するルーフヘッダであって、
当該ルーフヘッダの内、一次共振の腹を構成する部分を、異方性繊維部材により構成し、
当該異方性繊維部材を構成する繊維の主たる延在方向を車幅方向とすることを特徴とする。
【０００６】
このようにルーフヘッダを構成することで、以下のようにして、車室内の騒音及び振動を低減することができる。なお異方性繊維部材とは例えば、繊維の延在方向を特定した繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）やカーボン繊維等を指し、繊維の延在方向に剛性が大きく繊維の延在方向と垂直な方向に剛性が小さいものである。
【０００７】
ここで、前記ルーフヘッダ構造において、
前記一次共振の腹を構成する部分が、前記ルーフヘッダの車幅方向中央を含むことが好ましい。
【０００８】
これによれば、前記ルーフヘッダの車幅方向中央を含む、前記一次共振の腹を構成する部分において、前記ルーフヘッダの車幅方向の剛性を高めることができ、これにより、前記ルーフヘッダの一次共振周波数を上げて、車室内の音場の共鳴周波数から当該一次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減することができる。
【０００９】
あるいは、上記課題を解決するために、本発明によるルーフヘッダは、
車両のルーフを構成するパネルを支持する車幅方向に延在するルーフヘッダであって、
当該ルーフヘッダの内、二次共振の腹を構成する部分を、異方性繊維部材により構成し、
当該異方性繊維部材を構成する繊維の主たる延在方向を車両前後方向とすることを特徴としてもよい。
【００１０】
このようにルーフヘッダを構成することで以下のようにして車室内の騒音及び振動を低減することができる。
【００１１】
ここで、前記二次共振の腹を構成する部分が、前記ルーフヘッダの車幅方向中央と車幅方向端との中央を含むことを特徴とすることが好ましい。
【００１２】
これによれば、前記ルーフヘッダの車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む、前記二次共振の腹を構成する部分において、前記ルーフヘッダの車幅方向の剛性を低めることができ、これにより、前記ルーフヘッダの二次共振周波数を下げて、車室内の音場の共鳴周波数から当該二次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、重量及びコストの増加を招くことなく、より効果的に車室内騒音及び振動を低減することができるルーフヘッダを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明に係るルーフヘッダの一実施形態を示す模式図である。図２は、従来のルーフヘッダの一次共振を示す模式図である。図３は、従来のルーフヘッダの二次共振を示す模式図である。図４は、本発明に係わるルーフヘッダの一実施形態の構造を下方から見て模式的に長方形状として示す模式図である。
【００１６】
図１に示すように、ルーフヘッダ１は、図示しないエンジンルーム内両側に位置する左右一対のピラーから、車両後方にアーチ状に延びる左右一対のルーフサイドパネル２に対して、車幅方向に跨るようにアーチ状に延在して設置される。なお、図１は車室内下方からルーフを見た図であり、図１中下側が車両前方を示し、上側が車両後方を示し、左右方向が車幅方向を示すものとする。
【００１７】
ルーフヘッダ１の車両前方には図示しないフロントガラスが設置され、ルーフヘッダ１の車両後方と左右一対のルーフサイドパネル２とにより画成される空間には、図示しないパネルが接着又はかしめにより設置されてルーフが形成される。なお、図１中３はルーフリンフォースを示し、このルーフリンフォース３は左右一対のルーフサイドパネル２に跨ってルーフサイドパネル２に接着されると共に、図示しないパネルに接着され、パネルを補強している。
【００１８】
ルーフヘッダ１は車幅方向に延在して、図示しないパネルとフロントガラスを支持しており、ルーフサイドパネル２はルーフヘッダ１及び図示しないパネルとフロントガラスを支持している。
【００１９】
以上述べたルーフの構造において、エンジンルーム内のエンジンやトランスミッションの振動、あるいは、路面からタイヤに入力されて図示しないサスペンション装置からシャシーを介して伝達される振動が、ルーフヘッダ１に伝達されると、ルーフヘッダ１は図示しないパネルとフロントガラスと共に振動し、この振動とともに車室内の空気の体積変化が生じて車室内の騒音及び振動が発生する。
【００２０】
通常、車両において問題となるのは車室内の音場の共鳴周波数とルーフヘッダの一次共振周波数が合致して騒音及び振動が大きくなることと、車室内の音場の共鳴周波数とルーフヘッダの二次共振周波数が合致して騒音及び振動が大きくなることである。なお、ルーフヘッダの三次以上の共振周波数については車室内の音場の共鳴周波数と共振周波数にずれがあるため通常問題とならない。
【００２１】
なお、一次共振とは図２に示すように、ルーフヘッダ１の車幅方向中央（ルーフヘッダ１の車幅方向長さをＷとすると１／２Ｗの位置）を含む領域を腹とし、ルーフヘッダ１の車幅方向端を節とする振動であり、二次共振とは図３に示すように、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央（１／４Ｗと３／４Ｗの位置）を含む領域を腹とし、車幅方向中央及び車幅方向端を節とする振動である。
【００２２】
この場合に取り得る対策としては、パネル及びフロントガラスを支持しているルーフヘッダ１の一次共振周波数を、車室内の音場の共鳴周波数に対して高くしてずらし、ルーフヘッダ１の二次共振周波数を、車室内の音場の共鳴周波数に対して低くしてずらすことが有効である。
【００２３】
そこで本実施例においては、図４に示すように、ルーフヘッダ１の車幅方向中央を含む一次共振の腹を構成する部分１ａを、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックにより構成し、この繊維強化プラスチックを構成する繊維の主たる延在方向を車幅方向とする。なお、図４中左右方向は車幅方向を、上下方向は車両前後方向を示す。
【００２４】
加えて、図４に示すように、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む二次共振の腹を構成する部分１ｂを、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックにより構成し、繊維強化プラスチックを構成する繊維の主たる延在方向を車両前後方向とする。
【００２５】
ここで、繊維の延在方向が相互に異なる繊維強化プラスチックを、図４に示すように一体的に形成するにあたっては、図４の１ａを構成する部分と、１ｂを構成する部分とをそれぞれ以下のように形成する。
【００２６】
図５は本発明に係わるルーフヘッダの一実施形態の厚み方向の断面（図４におけるＡＡ断面）を示す模式図である。図５に示すように、ルーフヘッダ１は、基盤部材４と、第一の積層部材５と、第二の積層部材６と、周辺部材７を積層して相互に接着することにより構成される。
【００２７】
基盤部材４は、車幅方向全体にわたって延在して、母材に対する繊維の方向が一方向に拘束されない、等方性の繊維強化プラスチックより構成される。なお、繊維強化プラスチックとはプラスチックとしての母材に繊維を入れてその強度を補強したものである。
【００２８】
母材としては、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂や、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂等の種々の物を使用することが可能であり、繊維としては、グラスファイバや炭素繊維、芳香族ポリアミド系樹脂等を使用することが可能である。
【００２９】
なお、以下に述べる第一の積層部材５、第二の積層部材６、周辺部材７、第一の積層部材８、第二の積層部材９、周辺部材１０についても、繊維強化プラスチックを構成する母材及び繊維については同様であるため、以下の記載においては詳細な説明は省略する。
【００３０】
第一の積層部材５は、ルーフヘッダ１の車幅方向中央を含む一次共振の腹を構成する部分１ａを構成するものであり、繊維の主たる延在方向が車幅方向に引きそろえられた、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックから構成され、ここでは基盤部材４の車幅方向中央部分に二層積層される。
【００３１】
第二の積層部材６は、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む二次共振の腹を構成する部分１ｂを構成するものであり、繊維の主たる延在方向が車両前後方向に引きそろえられた、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックから構成され、ここでは、基盤部材４に積層された第一の積層部材５の車幅方向両側に二層積層される。
【００３２】
周辺部材７は、母材に対する繊維の方向が一方向に拘束されない、等方性の繊維強化プラスチックより構成され、基盤部材４に積層された第二の積層部材６の車幅方向両側に、二層積層される。
【００３３】
この様にルーフヘッダ１を構成することにより、まず、ルーフヘッダ１の車幅方向中央を含む、一次共振の腹を構成する部分１ａにおいて、繊維強化プラスチックを構成する繊維方向を車幅方向としていることに起因して、ルーフヘッダ１の車幅方向の剛性を高めることができる。これにより、ルーフヘッダ１の一次共振周波数を上げて、車室内の音場の共鳴周波数からルーフヘッダ１の一次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減することができる。
【００３４】
加えて、ルーフヘッダ１を上記のように構成することにより、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む、二次共振の腹を構成する部分１ｂにおいて、繊維強化プラスチックを構成する繊維の延在方向を車両前後方向とし、車幅方向に対して繊維の延在方向を直角とすることに起因して、ルーフヘッダ１の車幅方向の剛性を低めることができる。これにより、ルーフヘッダ１の二次共振周波数を下げて、車室内の音場の共鳴周波数からルーフヘッダ１の二次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減することができる。
【００３５】
さらに、二次共振の腹を構成する部分１ｂにおいて、繊維方向を車幅方向とした繊維強化プラスチックを延在させないことにより、ルーフヘッダ１の二次共振周波数が逆に上昇して、車室内の音場の共鳴周波数と当該二次共振周波数が重なって、車室内の騒音及び振動が増加してしまうことを防止することができる。
【００３６】
加えて、本実施例１においては、車室内の騒音及び振動を低減するにあたり、ルーフヘッダ１を構成する繊維強化プラスチックを構成する繊維の方向を変更するのみであるので、ルーフヘッダ１の重量の増加や製造コストの増大を招くことを防止することができる。
【実施例２】
【００３７】
上述した実施例１のルーフヘッダ１においては、第一の積層部材５と第二の積層部材６を積層するにあたり、基盤部材４を必要としたが、第一の積層部材５及び第二の積層部材の厚み方向の断面形状を台形形状とすることにより、基盤部材４を廃した構成とすることもできる。
【００３８】
図６は本発明に係わるルーフヘッダの他の実施形態の厚み方向の断面（図４におけるＡＡ断面）を示す模式図である。
【００３９】
図６に示すように、ルーフヘッダ１は、断面形状が台形形状の第一の積層部材８と、同じく断面形状が台形形状の第二の積層部材９と、同じく断面形状が台形形状の周辺部材７を積層して相互に接着することにより構成される。
【００４０】
第一の積層部材８は、ルーフヘッダ１の車幅方向中央を含む一次共振の腹を構成する部分１ａを構成するものであり、繊維の主たる延在方向が車幅方向に引きそろえられた、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックから構成され、断面形状が、上底が下底よりも短い台形形状に形成される。
【００４１】
第二の積層部材９は、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む二次共振の腹を構成する部分１ｂを構成するものであり、繊維の主たる延在方向が車両前後方向に引きそろえられた、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックから構成され、断面形状が、上底が下底よりも長い台形形状に形成される。この台形形状の断面においては、上底の車幅方向内側端の下底の車幅方向内側端に対するオフセット量は、第一の積層部材８の断面形状における、下底の車幅方向外側端に対する上底の車幅方向外側端に対するオフセット量と同じとしている。
【００４２】
周辺部材１０は、母材に対する繊維の方向が一方向に拘束されない、等方性の繊維強化プラスチックより構成され、断面形状が、上底が下底よりも短い台形形状に形成される。台形形状の断面においては、上底の車幅方向内側端の下底の車幅方向内側端に対するオフセット量は、第二の積層部材９の断面形状における、下底の車幅方向外側端に対する上底の車幅方向外側端に対するオフセット量と同じとしている。なお、周辺部材１０の車幅方向外側端は厚み方向に平行な形状をなしている。
【００４３】
このように形成された第一の積層部材８を、図示しない平板上にまず配置し、その車幅方向両側に一対の第二の積層部材９を配置する。さらに、その第二の積層部材９の車幅方向両側に周辺部材１０を配置し、ルーフヘッダ１の最下層を形成する。このように形成されたルーフヘッダ１の最下層に対して、さらに、第一の積層部材８をその車幅方向中央部に配置し、その車幅方向両側に一対の第二の積層部材９を配置する。さらに、その第二の積層部材９の車幅方向両側に周辺部材１０を配置し、ルーフヘッダ１の二段目の層を形成する。
【００４４】
同様にして、二段目の層に対して、さらに、第一の積層部材８をその車幅方向中央部に配置し、その車幅方向両側に一対の第二の積層部材９を配置する。さらに、その第二の積層部材９の車幅方向両側に周辺部材１０を配置し、ルーフヘッダ１の三段目の層を形成する。このようにしてルーフヘッダ１を構成することにより、第一の積層部材８、第二の積層部材９、周辺部材１０のそれぞれ台形形状の斜辺部分が相互にオーバーラップして噛み合って支持しあうので、ルーフヘッダ１は必要な強度を担保することができ、これにより、基盤部材４を廃した構成とすることができる。
【００４５】
加えて、この様にルーフヘッダ１を構成することにより、まず、ルーフヘッダ１の車幅方向中央を含む、一次共振の腹を構成する部分１ａにおいて、繊維強化プラスチックを構成する繊維方向のほぼ全てを車幅方向とすることができることに起因して、ルーフヘッダ１の車幅方向の剛性を実施例１に比べてさらに高めることができる。これにより、ルーフヘッダ１の一次共振周波数を上げて、車室内の音場の共鳴周波数から当該一次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減する効果をさらに高めることができる。
【００４６】
加えて、ルーフヘッダ１を上記のように構成することにより、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む、二次共振の腹を構成する部分において、繊維強化プラスチックを構成する繊維の延在方向のほぼ全てを車両前後方向とし、車幅方向に対して繊維の延在方向を直角とすることに起因して、ルーフヘッダ１の車幅方向の剛性を実施例１に比べてさらに低めることができる。これにより、ルーフヘッダ１の二次共振周波数を下げて、車室内の音場の共鳴周波数から当該二次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減する効果をさらに高めることができる。
【００４７】
なお、本実施例２においても、二次共振の腹を構成する部分１ｂにおいて、繊維方向を車幅方向とした繊維強化プラスチックを延在させないことにより、ルーフヘッダ１の二次共振周波数が逆に上昇して、車室内の音場の共鳴周波数と当該二次共振周波数が重なって、車室内の騒音及び振動が増加してしまうことを防止することができる。
【００４８】
さらに、本実施例２においても、車室内の騒音及び振動を低減するにあたり、ルーフヘッダ１を構成する繊維強化プラスチックを構成する繊維の方向を変更するのみであるので、ルーフヘッダ１の重量の増加や製造コストの増大を招くことを防止することができる。
【００４９】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、車両に適用して好適なルーフヘッダに関するものであり、車室内の騒音及び振動を効果的に低減することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用しても有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るルーフヘッダの一実施形態を示す模式図である。
【図２】従来のルーフヘッダの振動モードを示す模式図である。
【図３】従来のルーフヘッダの振動モードを示す模式図である。
【図４】本発明に係るルーフヘッダの一実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係るルーフヘッダの一実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係るルーフヘッダの一実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ルーフヘッダ
２ ルーフサイドパネル
３ ルーフリンフォース
４ 基盤部材
５ 第一の積層部材
６ 第二の積層部材
７ 周辺部材
８ 第一の積層部材
９ 第二の積層部材
１０ 周辺部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、トラック、バス等の車両に適用されて好適なルーフヘッダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車室内騒音及び振動を低減するためには、低周波領域においてはルーフを構成するルーフヘッダの一次共振周波数を下げて、車室内の音場の共鳴周波数からずらし、高周波領域においては、ルーフヘッダの二次共振周波数を上げてこれも、車室内の音場の共鳴周波数からずらすことが好ましいとされている。車室内騒音及び振動を低減するための技術としては、特許文献１に記載されているようなものがあり、ルーフを構成するパネルの剛性を中央領域で高く、その中央領域の周辺領域で小さくして、パネルの振動エネルギーを低減して車室内の騒音や振動を低減することが行われている。また、ルーフの共振周波数を車室内の共鳴周波数からずらすためにマスダンパを適宜設ける技術も提案されている。
【特許文献１】特開２００６−３６１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このような従来技術においては、剛性を調整するために、ルーフを構成するパネルそのものの重量が増加したり、マスダンパの追加により重量が増加したりするとともに、製造コストの増加をも招いてしまうと言う問題があった。また、ルーフを構成するパネルの共振周波数を調整するよりも、パネルを支持しているフロント側のルーフヘッダの共振周波数を調整することの方が、車室内騒音及び振動を低減するにあたり効果的であるが、従来技術ではそれがなされていないという問題もあった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑み、重量及びコストの増加を招くことなく、より効果的に車室内騒音及び振動を低減することができるルーフヘッダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の問題を解決するため、本発明によるルーフヘッダは、
車両のルーフを構成するパネルを支持する車幅方向に延在するルーフヘッダであって、
当該ルーフヘッダの内、一次共振の腹を構成する部分を、異方性繊維部材により構成し、
当該異方性繊維部材を構成する繊維の主たる延在方向を車幅方向とすることを特徴とする。
【０００６】
このようにルーフヘッダを構成することで、以下のようにして、車室内の騒音及び振動を低減することができる。なお異方性繊維部材とは例えば、繊維の延在方向を特定した繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）やカーボン繊維等を指し、繊維の延在方向に剛性が大きく繊維の延在方向と垂直な方向に剛性が小さいものである。
【０００７】
ここで、前記ルーフヘッダ構造において、
前記一次共振の腹を構成する部分が、前記ルーフヘッダの車幅方向中央を含むことが好ましい。
【０００８】
これによれば、前記ルーフヘッダの車幅方向中央を含む、前記一次共振の腹を構成する部分において、前記ルーフヘッダの車幅方向の剛性を高めることができ、これにより、前記ルーフヘッダの一次共振周波数を上げて、車室内の音場の共鳴周波数から当該一次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減することができる。
【０００９】
あるいは、上記課題を解決するために、本発明によるルーフヘッダは、
車両のルーフを構成するパネルを支持する車幅方向に延在するルーフヘッダであって、
当該ルーフヘッダの内、二次共振の腹を構成する部分を、異方性繊維部材により構成し、
当該異方性繊維部材を構成する繊維の主たる延在方向を車両前後方向とすることを特徴としてもよい。
【００１０】
このようにルーフヘッダを構成することで以下のようにして車室内の騒音及び振動を低減することができる。
【００１１】
ここで、前記二次共振の腹を構成する部分が、前記ルーフヘッダの車幅方向中央と車幅方向端との中央を含むことを特徴とすることが好ましい。
【００１２】
これによれば、前記ルーフヘッダの車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む、前記二次共振の腹を構成する部分において、前記ルーフヘッダの車幅方向の剛性を低めることができ、これにより、前記ルーフヘッダの二次共振周波数を下げて、車室内の音場の共鳴周波数から当該二次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、重量及びコストの増加を招くことなく、より効果的に車室内騒音及び振動を低減することができるルーフヘッダを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明に係るルーフヘッダの一実施形態を示す模式図である。図２は、従来のルーフヘッダの一次共振を示す模式図である。図３は、従来のルーフヘッダの二次共振を示す模式図である。図４は、本発明に係わるルーフヘッダの一実施形態の構造を下方から見て模式的に長方形状として示す模式図である。
【００１６】
図１に示すように、ルーフヘッダ１は、図示しないエンジンルーム内両側に位置する左右一対のピラーから、車両後方にアーチ状に延びる左右一対のルーフサイドパネル２に対して、車幅方向に跨るようにアーチ状に延在して設置される。なお、図１は車室内下方からルーフを見た図であり、図１中下側が車両前方を示し、上側が車両後方を示し、左右方向が車幅方向を示すものとする。
【００１７】
ルーフヘッダ１の車両前方には図示しないフロントガラスが設置され、ルーフヘッダ１の車両後方と左右一対のルーフサイドパネル２とにより画成される空間には、図示しないパネルが接着又はかしめにより設置されてルーフが形成される。なお、図１中３はルーフリンフォースを示し、このルーフリンフォース３は左右一対のルーフサイドパネル２に跨ってルーフサイドパネル２に接着されると共に、図示しないパネルに接着され、パネルを補強している。
【００１８】
ルーフヘッダ１は車幅方向に延在して、図示しないパネルとフロントガラスを支持しており、ルーフサイドパネル２はルーフヘッダ１及び図示しないパネルとフロントガラスを支持している。
【００１９】
以上述べたルーフの構造において、エンジンルーム内のエンジンやトランスミッションの振動、あるいは、路面からタイヤに入力されて図示しないサスペンション装置からシャシーを介して伝達される振動が、ルーフヘッダ１に伝達されると、ルーフヘッダ１は図示しないパネルとフロントガラスと共に振動し、この振動とともに車室内の空気の体積変化が生じて車室内の騒音及び振動が発生する。
【００２０】
通常、車両において問題となるのは車室内の音場の共鳴周波数とルーフヘッダの一次共振周波数が合致して騒音及び振動が大きくなることと、車室内の音場の共鳴周波数とルーフヘッダの二次共振周波数が合致して騒音及び振動が大きくなることである。なお、ルーフヘッダの三次以上の共振周波数については車室内の音場の共鳴周波数と共振周波数にずれがあるため通常問題とならない。
【００２１】
なお、一次共振とは図２に示すように、ルーフヘッダ１の車幅方向中央（ルーフヘッダ１の車幅方向長さをＷとすると１／２Ｗの位置）を含む領域を腹とし、ルーフヘッダ１の車幅方向端を節とする振動であり、二次共振とは図３に示すように、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央（１／４Ｗと３／４Ｗの位置）を含む領域を腹とし、車幅方向中央及び車幅方向端を節とする振動である。
【００２２】
この場合に取り得る対策としては、パネル及びフロントガラスを支持しているルーフヘッダ１の一次共振周波数を、車室内の音場の共鳴周波数に対して高くしてずらし、ルーフヘッダ１の二次共振周波数を、車室内の音場の共鳴周波数に対して低くしてずらすことが有効である。
【００２３】
そこで本実施例においては、図４に示すように、ルーフヘッダ１の車幅方向中央を含む一次共振の腹を構成する部分１ａを、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックにより構成し、この繊維強化プラスチックを構成する繊維の主たる延在方向を車幅方向とする。なお、図４中左右方向は車幅方向を、上下方向は車両前後方向を示す。
【００２４】
加えて、図４に示すように、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む二次共振の腹を構成する部分１ｂを、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックにより構成し、繊維強化プラスチックを構成する繊維の主たる延在方向を車両前後方向とする。
【００２５】
ここで、繊維の延在方向が相互に異なる繊維強化プラスチックを、図４に示すように一体的に形成するにあたっては、図４の１ａを構成する部分と、１ｂを構成する部分とをそれぞれ以下のように形成する。
【００２６】
図５は本発明に係わるルーフヘッダの一実施形態の厚み方向の断面（図４におけるＡＡ断面）を示す模式図である。図５に示すように、ルーフヘッダ１は、基盤部材４と、第一の積層部材５と、第二の積層部材６と、周辺部材７を積層して相互に接着することにより構成される。
【００２７】
基盤部材４は、車幅方向全体にわたって延在して、母材に対する繊維の方向が一方向に拘束されない、等方性の繊維強化プラスチックより構成される。なお、繊維強化プラスチックとはプラスチックとしての母材に繊維を入れてその強度を補強したものである。
【００２８】
母材としては、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂や、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂等の種々の物を使用することが可能であり、繊維としては、グラスファイバや炭素繊維、芳香族ポリアミド系樹脂等を使用することが可能である。
【００２９】
なお、以下に述べる第一の積層部材５、第二の積層部材６、周辺部材７、第一の積層部材８、第二の積層部材９、周辺部材１０についても、繊維強化プラスチックを構成する母材及び繊維については同様であるため、以下の記載においては詳細な説明は省略する。
【００３０】
第一の積層部材５は、ルーフヘッダ１の車幅方向中央を含む一次共振の腹を構成する部分１ａを構成するものであり、繊維の主たる延在方向が車幅方向に引きそろえられた、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックから構成され、ここでは基盤部材４の車幅方向中央部分に二層積層される。
【００３１】
第二の積層部材６は、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む二次共振の腹を構成する部分１ｂを構成するものであり、繊維の主たる延在方向が車両前後方向に引きそろえられた、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックから構成され、ここでは、基盤部材４に積層された第一の積層部材５の車幅方向両側に二層積層される。
【００３２】
周辺部材７は、母材に対する繊維の方向が一方向に拘束されない、等方性の繊維強化プラスチックより構成され、基盤部材４に積層された第二の積層部材６の車幅方向両側に、二層積層される。
【００３３】
この様にルーフヘッダ１を構成することにより、まず、ルーフヘッダ１の車幅方向中央を含む、一次共振の腹を構成する部分１ａにおいて、繊維強化プラスチックを構成する繊維方向を車幅方向としていることに起因して、ルーフヘッダ１の車幅方向の剛性を高めることができる。これにより、ルーフヘッダ１の一次共振周波数を上げて、車室内の音場の共鳴周波数からルーフヘッダ１の一次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減することができる。
【００３４】
加えて、ルーフヘッダ１を上記のように構成することにより、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む、二次共振の腹を構成する部分１ｂにおいて、繊維強化プラスチックを構成する繊維の延在方向を車両前後方向とし、車幅方向に対して繊維の延在方向を直角とすることに起因して、ルーフヘッダ１の車幅方向の剛性を低めることができる。これにより、ルーフヘッダ１の二次共振周波数を下げて、車室内の音場の共鳴周波数からルーフヘッダ１の二次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減することができる。
【００３５】
さらに、二次共振の腹を構成する部分１ｂにおいて、繊維方向を車幅方向とした繊維強化プラスチックを延在させないことにより、ルーフヘッダ１の二次共振周波数が逆に上昇して、車室内の音場の共鳴周波数と当該二次共振周波数が重なって、車室内の騒音及び振動が増加してしまうことを防止することができる。
【００３６】
加えて、本実施例１においては、車室内の騒音及び振動を低減するにあたり、ルーフヘッダ１を構成する繊維強化プラスチックを構成する繊維の方向を変更するのみであるので、ルーフヘッダ１の重量の増加や製造コストの増大を招くことを防止することができる。
【実施例２】
【００３７】
上述した実施例１のルーフヘッダ１においては、第一の積層部材５と第二の積層部材６を積層するにあたり、基盤部材４を必要としたが、第一の積層部材５及び第二の積層部材の厚み方向の断面形状を台形形状とすることにより、基盤部材４を廃した構成とすることもできる。
【００３８】
図６は本発明に係わるルーフヘッダの他の実施形態の厚み方向の断面（図４におけるＡＡ断面）を示す模式図である。
【００３９】
図６に示すように、ルーフヘッダ１は、断面形状が台形形状の第一の積層部材８と、同じく断面形状が台形形状の第二の積層部材９と、同じく断面形状が台形形状の周辺部材７を積層して相互に接着することにより構成される。
【００４０】
第一の積層部材８は、ルーフヘッダ１の車幅方向中央を含む一次共振の腹を構成する部分１ａを構成するものであり、繊維の主たる延在方向が車幅方向に引きそろえられた、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックから構成され、断面形状が、上底が下底よりも短い台形形状に形成される。
【００４１】
第二の積層部材９は、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む二次共振の腹を構成する部分１ｂを構成するものであり、繊維の主たる延在方向が車両前後方向に引きそろえられた、異方性繊維部材を構成する繊維強化プラスチックから構成され、断面形状が、上底が下底よりも長い台形形状に形成される。この台形形状の断面においては、上底の車幅方向内側端の下底の車幅方向内側端に対するオフセット量は、第一の積層部材８の断面形状における、下底の車幅方向外側端に対する上底の車幅方向外側端に対するオフセット量と同じとしている。
【００４２】
周辺部材１０は、母材に対する繊維の方向が一方向に拘束されない、等方性の繊維強化プラスチックより構成され、断面形状が、上底が下底よりも短い台形形状に形成される。台形形状の断面においては、上底の車幅方向内側端の下底の車幅方向内側端に対するオフセット量は、第二の積層部材９の断面形状における、下底の車幅方向外側端に対する上底の車幅方向外側端に対するオフセット量と同じとしている。なお、周辺部材１０の車幅方向外側端は厚み方向に平行な形状をなしている。
【００４３】
このように形成された第一の積層部材８を、図示しない平板上にまず配置し、その車幅方向両側に一対の第二の積層部材９を配置する。さらに、その第二の積層部材９の車幅方向両側に周辺部材１０を配置し、ルーフヘッダ１の最下層を形成する。このように形成されたルーフヘッダ１の最下層に対して、さらに、第一の積層部材８をその車幅方向中央部に配置し、その車幅方向両側に一対の第二の積層部材９を配置する。さらに、その第二の積層部材９の車幅方向両側に周辺部材１０を配置し、ルーフヘッダ１の二段目の層を形成する。
【００４４】
同様にして、二段目の層に対して、さらに、第一の積層部材８をその車幅方向中央部に配置し、その車幅方向両側に一対の第二の積層部材９を配置する。さらに、その第二の積層部材９の車幅方向両側に周辺部材１０を配置し、ルーフヘッダ１の三段目の層を形成する。このようにしてルーフヘッダ１を構成することにより、第一の積層部材８、第二の積層部材９、周辺部材１０のそれぞれ台形形状の斜辺部分が相互にオーバーラップして噛み合って支持しあうので、ルーフヘッダ１は必要な強度を担保することができ、これにより、基盤部材４を廃した構成とすることができる。
【００４５】
加えて、この様にルーフヘッダ１を構成することにより、まず、ルーフヘッダ１の車幅方向中央を含む、一次共振の腹を構成する部分１ａにおいて、繊維強化プラスチックを構成する繊維方向のほぼ全てを車幅方向とすることができることに起因して、ルーフヘッダ１の車幅方向の剛性を実施例１に比べてさらに高めることができる。これにより、ルーフヘッダ１の一次共振周波数を上げて、車室内の音場の共鳴周波数から当該一次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減する効果をさらに高めることができる。
【００４６】
加えて、ルーフヘッダ１を上記のように構成することにより、ルーフヘッダ１の車幅方向中央と車幅方向端との中央を含む、二次共振の腹を構成する部分において、繊維強化プラスチックを構成する繊維の延在方向のほぼ全てを車両前後方向とし、車幅方向に対して繊維の延在方向を直角とすることに起因して、ルーフヘッダ１の車幅方向の剛性を実施例１に比べてさらに低めることができる。これにより、ルーフヘッダ１の二次共振周波数を下げて、車室内の音場の共鳴周波数から当該二次共振周波数をずらせることにより、車室内の共鳴を防止して、車室内の騒音及び振動を低減する効果をさらに高めることができる。
【００４７】
なお、本実施例２においても、二次共振の腹を構成する部分１ｂにおいて、繊維方向を車幅方向とした繊維強化プラスチックを延在させないことにより、ルーフヘッダ１の二次共振周波数が逆に上昇して、車室内の音場の共鳴周波数と当該二次共振周波数が重なって、車室内の騒音及び振動が増加してしまうことを防止することができる。
【００４８】
さらに、本実施例２においても、車室内の騒音及び振動を低減するにあたり、ルーフヘッダ１を構成する繊維強化プラスチックを構成する繊維の方向を変更するのみであるので、ルーフヘッダ１の重量の増加や製造コストの増大を招くことを防止することができる。
【００４９】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、車両に適用して好適なルーフヘッダに関するものであり、車室内の騒音及び振動を効果的に低減することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用しても有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るルーフヘッダの一実施形態を示す模式図である。
【図２】従来のルーフヘッダの振動モードを示す模式図である。
【図３】従来のルーフヘッダの振動モードを示す模式図である。
【図４】本発明に係るルーフヘッダの一実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係るルーフヘッダの一実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係るルーフヘッダの一実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ルーフヘッダ
２ ルーフサイドパネル
３ ルーフリンフォース
４ 基盤部材
５ 第一の積層部材
６ 第二の積層部材
７ 周辺部材
８ 第一の積層部材
９ 第二の積層部材
１０ 周辺部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のルーフを構成するパネルを支持する車幅方向に延在するルーフヘッダであって、
当該ルーフヘッダの内、一次共振の腹を構成する部分を、異方性繊維部材により構成し、
当該異方性繊維部材を構成する繊維の主たる延在方向を車幅方向とすることを特徴とするルーフヘッダ。
【請求項２】
前記一次共振の腹を構成する部分が、前記ルーフヘッダの車幅方向中央を含むことを特徴とする請求項１に記載のルーフヘッダ。
【請求項３】
車両のルーフを構成するパネルを支持する車幅方向に延在するルーフヘッダであって、
当該ルーフヘッダの内、二次共振の腹を構成する部分を、異方性繊維部材により構成し、
当該異方性繊維部材を構成する繊維の主たる延在方向を車両前後方向とすることを特徴とするルーフヘッダ。
【請求項４】
前記二次共振の腹を構成する部分が、前記ルーフヘッダの車幅方向中央と車幅方向端との中央を含むことを特徴とする請求項３に記載のルーフヘッダ。
【請求項１】
車両のルーフを構成するパネルを支持する車幅方向に延在するルーフヘッダであって、
当該ルーフヘッダの内、一次共振の腹を構成する部分を、異方性繊維部材により構成し、
当該異方性繊維部材を構成する繊維の主たる延在方向を車幅方向とすることを特徴とするルーフヘッダ。
【請求項２】
前記一次共振の腹を構成する部分が、前記ルーフヘッダの車幅方向中央を含むことを特徴とする請求項１に記載のルーフヘッダ。
【請求項３】
車両のルーフを構成するパネルを支持する車幅方向に延在するルーフヘッダであって、
当該ルーフヘッダの内、二次共振の腹を構成する部分を、異方性繊維部材により構成し、
当該異方性繊維部材を構成する繊維の主たる延在方向を車両前後方向とすることを特徴とするルーフヘッダ。
【請求項４】
前記二次共振の腹を構成する部分が、前記ルーフヘッダの車幅方向中央と車幅方向端との中央を含むことを特徴とする請求項３に記載のルーフヘッダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１００５８７（Ｐ２００８−１００５８７Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８４１００（Ｐ２００６−２８４１００）
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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