(57)【要約】【課題】的確にかつ簡単にドアの閉まり性能を評価できる方法を提供する。【解決手段】ドアの質量およびドアの重心速度に依存したドア重心の公転運動エネルギーＥｄと、ドアの重心周りの慣性モーメントおよび角速度に依存したドア重心の自転運動エネルギーＥｉとの和を、ドアの運動エネルギー成分として導出でき、ドア閉塞時に空気抜き孔から空気が抜けることに起因したエアタイトエネルギー損失Ｅａと、ウェザーストリップの弾性変形エネルギー損失Ｅｗｓと、ドアロックの弾性変形エネルギー損失Ｅｌ０との和をエネルギー損失成分として導出でき、エアタイトエネルギー損失Ｅａは、空気抜き孔からの流出空気による空気バネおよび空気ダンパにそれぞれ基づく損失Ｅｋａ，Ｅｃａとして算出できるので、運動エネルギー成分とエネルギー損失成分との比較により、ドアの閉まり性能を評価できる。【選択図】図４
2015193270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドア閉塞時に車室内の空気を逃がすための空気抜き孔が形成された車両におけるドアの閉まり性能を評価する車両ドアの閉まり性能の評価方法であって、
ドアが閉じる直前における前記ドアの質量および前記ドアの重心速度に依存した前記ドアの重心の公転運動エネルギーと、前記ドアが閉じる直前における前記ドアの重心周りの慣性モーメントおよび角速度に依存した前記ドアの重心の自転運動エネルギーとの和に相当する運動エネルギー成分を導出し、
前記ドアが閉塞する時に前記空気抜き孔から空気が抜けることに起因したエアタイトエネルギー損失と、前記ドアとドア枠との隙間を密閉するウェザーストリップの弾性変形エネルギー損失と、前記ドアのドアロックの弾性変形エネルギー損失との和に相当するエネルギー損失成分を導出し、
前記運動エネルギー成分と前記エネルギー損失成分とを比較して、前記ドアが閉まるかどうかを判断してドアの閉まり性能を評価する際に、
前記エアタイトエネルギー損失を、前記空気抜き孔から流出する空気による空気バネおよび空気ダンパにそれぞれ基づく損失として算出することを特徴とする車両ドアの閉まり性能の評価方法。
【請求項２】
前記空気バネに基づく損失を、前記ドアの投影面積、車室内容積、大気圧、大気圧での空気密度、前記空気抜き孔の面積、流量係数、および前記ドアが閉じる直前に車室内に空気が巻き込まれ始めるときの開口寸法に依存するバネ定数の空気バネの仕事として算出し、
前記空気ダンパに基づく損失を、前記ドアの投影面積、前記車室内容積、前記大気圧、前記大気圧での空気密度、前記空気抜き孔の面積、前記流量係数、前記開口寸法、および前記ドアが閉じる直前における前記ドアの重心での角速度に依存する減衰係数の空気ダンパの仕事として算出することを特徴とする請求項１に記載の車両ドアの閉まり性能の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドア閉塞時に車室内の空気を逃がすための空気抜き孔が形成された車両におけるドアの閉まり性能を評価する車両ドアの閉まり性能の評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の内蔵部品を、これらのトータルの重心がドア本体自体と全閉状態での窓ガラスとのトータルの重心の位置に対しドアヒンジの反対側に位置するように配置し、内蔵部品がドアヒンジを支点とするドアの慣性モーメントを増加する要素として効果的に機能し、ドアアウタパネルとドアインナパネルとを軽合金製として軽量化したドアであっても、小さな閉め速度で大きな運動エネルギーを得てドアの閉まり性の向上を図るようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１４７３１号公報（段落００１４〜００２０参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車では、ドアとドア枠との隙間がウェザーストリップにより密閉されているため、ドアを閉塞すると車室内が密閉状態になり、車室内の空気の圧力により、ドアに大きな荷重を加えてドア閉塞速度を大きくしなければドアを閉塞できなくなることから、一般に車室内の空気を逃がすための空気抜き孔が形成され、この空気抜き孔の設定次第ではドアの閉まり性能に大きな差が生じる。
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１では、このような空気抜き孔は考慮されておらず、特許文献１のようなドア重心位置等の設定を最適化に加えて、空気抜き孔の大きさ等を最適化する必要があり、これらを同時に行うことによってドアの閉まり性能が向上する。
【０００６】
一方、車両の場合には、基本的にドアの閉塞時に与えられた運動エネルギーが種々の損失分が上回っていればドアは閉まり下回っていれば閉まらないことになるので、これら運動エネルギーや損失によってドアの閉まり性能の良否に差が生じる上、車種ごとにドア質量や重心バランス、空気抜き孔の大きさなどが異なるため、車種が違えばこれら運動エネルギーや損失が異なり、結局、運動エネルギーや損失をどのように導出するかその導出の仕方が問題となる。さらに、車両の設計段階において閉まり易いドアかそうでないかの評価を行うことができれば、車両設計が非常に簡易になるので、設計段階でドアの閉まり性能を的確にかつ簡単に評価できる方法の開発が望まれている。
【０００７】
本発明は、的確にかつ簡単にドアの閉まり性能を評価できる方法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】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明のドアの閉まり性能の評価方法は、ドア閉塞時に車室内の空気を逃がすための空気抜き孔が形成された車両におけるドアの閉まり性能を評価する車両ドアの閉まり性能の評価方法であって、ドアが閉じる直前における前記ドアの質量および前記ドアの重心速度に依存した前記ドアの重心の公転運動エネルギーＥｄと、前記ドアが閉じる直前における前記ドアの重心周りの慣性モーメントおよび角速度に依存した前記ドアの重心の自転運動エネルギーＥｉとの和に相当する運動エネルギー成分を導出し、前記ドアが閉塞する時に前記空気抜き孔から空気が抜けることに起因したエアタイトエネルギー損失Ｅａと、前記ドアとドア枠との隙間を密閉するウェザーストリップの弾性変形エネルギー損失Ｅｗｓと、前記ドアのドアロックの弾性変形エネルギー損失Ｅｌ０との和に相当するエネルギー損失成分を導出し、前記運動エネルギー成分と前記エネルギー損失成分とを比較して、前記ドアが閉まるかどうかを判断してドアの閉まり性能を評価する際に、前記エアタイトエネルギー損失Ｅａを、前記空気抜き孔から流出する空気による空気バネおよび空気ダンパにそれぞれ基づく損失Ｅｋａ，Ｅｃａとして算出することを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
また、前記空気バネに基づく損失Ｅｋａを、前記ドアの投影面積Ａ、ドアが閉じる直前に車室内に空気が巻き込まれ始めるときの開口も含む車室内容積Ｖ０１、大気圧Ｐ１、大気圧での空気密度γ１、前記空気抜き孔の面積Ｓａ、流量係数Ｄａ、および前記ドアが閉じる直前に車室内に空気が巻き込まれ始めるときの開口寸法ｘ０に依存するバネ定数ｋａの空気バネの仕事として算出し、前記空気ダンパに基づく損失Ｅｃａを、前記ドアの投影面積Ａ、前記車室内容積Ｖ０１、前記大気圧Ｐ１、前記大気圧での空気密度γ１、前記空気抜き孔の面積Ｓａ、前記流量係数Ｄａ、前記開口寸法ｘ０、および前記ドアが閉じる直前における前記ドアの重心での角速度ωに依存する減衰係数ｃａの空気ダンパの仕事として算出するのが望ましい（請求項２）。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、ドアが閉じる直前におけるドアの質量およびドアの重心速度に依存した前記ドアの重心の公転運動エネルギーＥｄと、ドアが閉じる直前における前記ドアの重心周りの慣性モーメントおよび角速度に依存したドアの重心の自転運動エネルギーＥｉとの和を、ドアに対して与えられる運動エネルギー成分として導出でき、ドアが閉塞する時に空気抜き孔から空気が抜けることに起因したエアタイトエネルギー損失Ｅａと、ドアとドア枠との隙間を密閉するウェザーストリップの弾性変形エネルギー損失Ｅｗｓと、ドアロックの弾性変形エネルギー損失Ｅｌ０との和をドア閉塞時のエネルギー損失成分として導出でき、このときのエアタイトエネルギー損失Ｅａは、空気抜き孔から流出する空気による空気バネおよび空気ダンパにそれぞれ基づく損失Ｅｋａ，Ｅｃａとして算出できるので、運動エネルギー成分およびエネルギー損失成分をすべて計算により導出することができ、導出した運動エネルギー成分とエネルギー損失成分とを比較することにより、ドアが閉まるかどうかを判断してドアの閉まり性能を評価することが可能になり、車両の設計段階で的確にかつ簡単にドアの閉まり性能を評価することができ、車両設計が簡易になる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明によれば、空気バネに基づく損失Ｅｋａを、ドアの投影面積Ａ、ドアが閉じる直前に車室内に空気が巻き込まれ始めるときの開口も含む車室内容積Ｖ０１、大気圧Ｐ１、大気圧での空気密度γ１、空気抜き孔の面積Ｓａ、流量係数Ｄａ、およびドアが閉じる直前に車室内に空気が巻き込まれ始めるときの開口寸法ｘ０に依存するバネ定数ｋａの空気バネの仕事として算出し、空気ダンパに基づく損失Ｅｃａを、ドアの投影面積Ａ、ドアが閉じる直前に車室内に空気が巻き込まれ始めるときの開口も含む車室内容積Ｖ０１、大気圧Ｐ１、大気圧での空気密度γ１、空気抜き孔の面積Ｓａ、流量係数Ｄａ、開口寸法ｘ０、およびドアが閉じる直前におけるドアの重心での角速度ωに依存する減衰係数ｃａの空気ダンパの仕事として算出するため、当該車種に応じたエアタイトエネルギー損失Ｅａを的確に導出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の原理説明図である。
【図２】一実施形態の原理説明図である。
【図３】一実施形態の原理説明図である。
【図４】一実施形態の原理説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
つぎに、本発明の一実施形態について、図１ないし図４を参照して詳細に説明する。
【００１４】
いま、車両である自動車のドアが閉まる状況を、図１に示すように、（ａ）の質量ｍのドア１が開放状態の第１段階、（ｂ）のドア１に外力Ｆを加えて開放状態から２００ｍｍほど閉じた第２段階、（ｃ）のドア１が完全閉塞状態の６０〜９０ｍｍ手前まで閉じた第３段階、（ｄ）のドア１が完全に閉塞した第４段階の４つの段階に分けて、ドア１の運動エネルギー成分、エネルギー損失成分を導出することを考える。なお、図１において、２はボデーに形成された空気抜き孔である。
【００１５】
第１段階から第２段階の間において、図２に示すように、ドア１に加えられる外力をＦ、外力Ｆが加えられ続けるストロークをＳとすると、第１、第２段階の間にドア１に与えられる蓄積エネルギー成分Ｅ２は外力ＦとストロークＳとの掛け算により近似的に算出することができる。また、第１、第２段階の間においてドア１が持っている位置エネルギー成分Ｅｈも考慮する必要があり、この位置エネルギー成分Ｅｈは、ドア１の重心Ｇ（図２参照）の高さ変化量ｈとドア１の質量ｍとにより、Ｅｈ＝ｍｇｈ（ｇは重力加速度）の計算により算出することができ、これら蓄積エネルギー成分Ｅ２と位置エネルギー成分Ｅｈとの和が、図４に示すように、ドア１が閉塞初期に持っている蓄積エネルギー成分となり、第３段階以降はこの蓄積エネルギー成分が次第に消費されて行くことになる。
【００１６】
そして、第２段階から第３段階までの間は、第２段階でそれまでドア１に与えられていた外力Ｆがなくなるので、その間は、ドア１の質量ｍおよびドア１の重心Ｇの速度ｖ３に依存したドア１の重心Ｇの固定軸周りの公転運動エネルギーＥｄ（＝ｍ・ｖ３２／２）と、ドア１の重心Ｇの周りの慣性モーメントＩ０および角速度ω３に依存したドア１の重心Ｇの自転運動エネルギーＥｉ（＝Ｉ０・ω３２／２）との和（＝Ｅｄ＋Ｅｉ）を、第２段階から閉塞直前の第３段階までにドア１が持っているエネルギー成分として考えることができる。
【００１７】
一方、ドアヒンジで発生する摩擦エネルギーＥｆと、ドア１に設けられたドアチェッカーによる消費エネルギーＥｃの和が、第１段階から第３段階までの間におけるエネルギー損失となる。よって、第１段階から第３段階までの間におけるドア１の総エネルギーは、数１の（１）式で表されるため、第４図に示すように、第１段階でドア１が持っている蓄積エネルギー成分Ｅ２と位置エネルギー成分Ｅｈとの和である初期の蓄積エネルギー成分から、摩擦エネルギーＥｆと消費エネルギーＥｃとの和による損失分を差し引いた残り、つまりドア１の公転運動エネルギーＥｄと自転運動エネルギーＥｉとの和が、閉塞直前の第３段階で運動エネルギー成分Ｅｍとなる。
【００１８】
【数１】
2015193270.tif 000003
【００１９】
したがって、ドア１が完全に閉まる第４段階において、ドア１が持っている運動エネルギー成分である公転運動エネルギーＥｄと自転運動エネルギーＥｉとの和Ｅｍ（＝Ｅｄ＋Ｅｉ）から、ドア１の閉塞に伴う種々の損失分Ｅｌｏｓｓを差し引いた残りがプラスであればドア１は閉まり、マイナスであればドア１は閉まらないと判断できることになる。
【００２０】
次に、第４段階における損失をどのように導出するかについて説明する。ドア１が完全に閉じようとする第４段階では、ドア１が完全に閉じることで車室内の空気が圧縮されるが、ボデーに車室内の空気を逃がすための空気抜き孔２が形成されているため、第４段階で考え得るエネルギー損失成分Ｅｌｏｓｓは、図４に示すように、空気抜き孔２から車室内の空気が逃げることに起因したエアタイトエネルギー損失Ｅａ、ドア１とドア枠との隙間を密閉するウェザーストリップの弾性変形エネルギー損失Ｅｗｓ、ドアロックの弾性変形エネルギー損失Ｅｌ０、その他のわずかなエネルギーロスＥｏｔｈと考えることができる。そうすると、ドア閉塞時のエネルギー損失成分Ｅｌｏｓｓは、これらエアタイトエネルギー損失Ｅａと、ウェザーストリップの弾性変形エネルギー損失Ｅｗｓと、ドアロックの弾性変形エネルギー損失Ｅｌ０と、その他のエネルギーロスＥｏｔｈとの和として導出することができる。
【００２１】
このとき、エアタイトエネルギー損失Ｅａは、空気バネに基づく損失Ｅｋａと空気ダンパに基づく損失Ｅｃａとして算出でき、しかも空気バネに基づく損失Ｅｋａは、ドア１の投影面積Ａ、ドアが閉じる直前に車室内に空気が巻き込まれ始めるときの開口も含む車室内容積Ｖ０１、大気圧Ｐ１、大気圧での空気密度γ１、空気抜き孔２の面積Ｓａ、流量係数Ｄａ、およびドアが閉じる直前に車室内に空気が巻き込まれ始めるときの開口寸法ｘ０に依存するバネ定数ｋａの空気バネの仕事として算出でき、空気ダンパに基づく損失Ｅｃａは、ドア１の投影面積Ａ、ドアが閉じる直前に車室内に空気が巻き込まれ始めるときの開口も含む車室内容積Ｖ０１、大気圧Ｐ１、大気圧での空気密度γ１、空気抜き孔２の面積Ｓａ、流量係数Ｄａ、開口寸法ｘ０、およびドアが閉じる直前におけるドア１の重心Ｇでの角速度ωに依存する減衰係数ｃａの空気ダンパの仕事として算出できることを、本願発明者は見出し、かつこれが実際とほぼ一致することを実験的に検証した。なお、バネ定数ｋａと、空気抜き孔２の総面積Ｓａと流量係数Ｄａとの積との関係は、図３（ａ）に示すようになり、減衰定数ｃａと、空気抜き孔２の総面積Ｓａと流量係数Ｄａとの積との関係は、同図（ｂ）に示すようになることもわかった。
【００２２】
すなわち、空気バネのバネ係数ｋａは数２の（２）式で表わされ、空気ダンパの減衰係数ｃａは数３に（３）式で表わされ、その結果、空気バネに基づく損失Ｅｋａおよび空気ダンパに基づく損失Ｅｃａは、それぞれ数４の（４）式及び数５の（５）式で計算することができる。
【００２３】
【数２】
2015193270.tif 000004
【００２４】
【数３】
2015193270.tif 000005
【００２５】
【数４】
2015193270.tif 000006
【００２６】
【数５】
2015193270.tif 000007
【００２７】
そして、ドア１の閉塞時に与えられた運動エネルギーが種々の損失分が上回っていればドア１は閉まり下回っていれば閉まらないことになるので、導出した運動エネルギー成分Ｅｍ（＝Ｅｄ＋Ｅｉ）と、エネルギー損失成分Ｅｌｏｓｓ（＝Ｅａ＋Ｅｗｓ＋Ｗｌ０＋Ｅｏｔｈ）とを比較することにより、ＥｍがＥｌｏｓｓを上回っていれば（Ｅｍ＞Ｅｌｏｓｓ）ドア１は閉まり、ＥｍがＥｌｏｓｓ以下であれば（Ｅｍ≦Ｅｌｏｓｓ）ドア１は閉まらないと判断することができる。
【００２８】
例えば、ドア１が閉まる条件Ｅｍ＞Ｅｌｏｓｓを満たす場合には、Ｅｍ＞Ｅｌｏｓｓを満たしつつドア１の質量を最大限まで下げるような設計を行うことが可能になり、ドア１が閉まらないＥｍ≦Ｅｌｏｓｓである場合には、Ｅｍ＞Ｅｌｏｓｓを満たすべくエネルギー損失成分Ｅｌｏｓｓを低下させるような設計変更を行うことが可能になるなど、車両設計の段階におけるドア１の設計自由度が拡大し、車両の開発に要する時間の短縮化に寄与する。
【００２９】
したがって、上記した実施形態によれば、ドア１が閉じる直前におけるドアの質量ｍおよびドア１の重心Ｇの速度ｖ３に依存したドア１の重心Ｇの固定軸周りの公転運動エネルギーＥｄと、ドア１の重心Ｇの周りの慣性モーメントＩ０および角速度ω３に依存したドアの重心の自転運動エネルギーＥｉとの和を、ドア１に対して与えられる運動エネルギー成分Ｅｍとして導出でき、ドア１が閉塞する時に空気抜き孔２から空気が抜けることに起因したエアタイトエネルギー損失Ｅａと、ドア１とドア枠との隙間を密閉するウェザーストリップの弾性変形エネルギー損失Ｅｗｓと、ドアロックの弾性変形エネルギー損失Ｅｌ０との和をドア閉塞時のエネルギー損失成分Ｅｌｏｓｓとして導出でき、このときのエアタイトエネルギー損失Ｅａは、空気抜き孔２から流出する空気による空気バネおよび空気ダンパにそれぞれ基づく損失Ｅｋａ，Ｅｃａとして算出できるので、運動エネルギー成分およびエネルギー損失成分をすべて計算により導出することができ、導出した運動エネルギー成分Ｅｍとエネルギー損失成分Ｅｌｏｓｓとを比較することにより、ドア１が閉まるかどうかを判断してドアの閉まり性能を評価することが可能になり、車両の設計段階で的確にかつ簡単にドア１の閉まり性能を評価することができ、車両設計が簡易になる。
【００３０】
また、空気バネに基づく損失Ｅｋａを、ドア１の投影面積Ａ、車室内容積Ｖ０２、大気圧Ｐ１、大気圧での空気密度γ１、空気抜き孔２の面積Ｓａ、流量係数Ｄａ、およびドア１が閉じる直前に車室内に空気が巻き込まれ始めるときの開口寸法ｘ０に依存するバネ定数ｋａの空気バネの仕事として算出し、空気ダンパに基づく損失Ｅｃａを、ドア１の投影面積Ａ、車室内容積Ｖ０２、大気圧Ｐ１、大気圧での空気密度γ１、空気抜き孔の面積Ｓａ、流量係数Ｄａ、開口寸法ｘ０、およびドア１が閉じる直前におけるドア１の重心Ｇでの角速度ωに依存する減衰係数ｃａの空気ダンパの仕事として算出するため、当該車種に応じたエアタイトエネルギー損失Ｅａを的確に導出することができる。よって、運動エネルギー成分Ｅｍ（＝Ｅｄ＋Ｅｉ）およびエネルギー損失成分Ｅｌｏｓｓ（＝Ｅａ＋Ｅｗｓ＋Ｗｌ０＋Ｅｏｔｈ）をすべて計算により導出するためのモデル化が可能になって、コンピュータシミュレーションによる解析を行うことができる。
【００３１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。
【００３２】
例えば、本発明は、自動車等の車両のあらゆるドアの閉まり性能の評価に適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１    …ドア
２    …空気抜き孔
【図１】
2015193270.tif 000008
【図２】
2015193270.tif 000009
【図３】
2015193270.tif 000010
【図４】
2015193270.tif 000011