ОПОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ВЕТРОВОГО СТЕКЛА
WINDSHIELD BEARING STRUCTURE

420-189201RU/17
ОПОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ВЕТРОВОГО СТЕКЛА
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к опорной конструкции для ветрового стекла, применяемой к электрическому транспортному средству, чтобы поддерживать нижнюю часть ветрового стекла.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Традиционно известны опорные конструкции для ветрового стекла для эффективного уменьшения и поглощения звука. Согласно таким конструкциям, распорки, имеющие замкнутое поперечное сечение, размещены в позициях, соответствующих узлам резонанса в каждом режиме резонанса в конструкции с воздушной камерой с замкнутым поперечным сечением (см., например, Патентный Документ 1).
СПИСОК ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Патентный Документ 1: не прошедшая экспертизу патентная публикация № 2006-206004 (Япония).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Однако в традиционных опорных конструкциях для ветрового стекла, когда распорки размещены в позициях, соответствующих узлам резонанса в поперечном направлении транспортного средства, чтобы управлять режимом резонанса третьего порядка, например, на частоту резонанса первого порядка также влияют распорки. Когда частота резонанса первого порядка приближается к частоте явления резонанса внутри транспортного средства, появляется тенденция к возникновению низкочастотного шума, такого как шум от дороги и приглушенный звук.
Другими словами, частота резонанса, в которой ветровое стекло является массой, а жесткость опоры ветрового стекла является константой пружины, изменяется в соответствии с изменением, по меньшей мере, одного из массы и константы пружины. Когда распорки, которые формируют замкнутое поперечное сечение, размещены в позициях, соответствующих узлам резонанса в поперечном направлении транспортного средства, увеличивается жесткость опоры, т.е. константа пружины ветрового стекла. Следовательно, когда распорки размещены, чтобы управлять конкретным режимом резонанса (например, режимом резонанса третьего порядка), на частоту резонанса другого режима резонанса (например, режима резонанса первого порядка) также влияют распорки.
Отметим, что выражение "низкочастотный шум", используемое в данном документе, означает шум внутри транспортного средства, вызванный резонансом первого порядка внизу ветрового стекла. Примеры низкочастотного шума включают в себя шум от дороги (такой как неприятный дребезжащий звук), вызванный соприкосновением между шинами и поверхностью дороги во время движения, и шум, называемый приглушенным звуком (такой как неприятный жужжащий звук), вызванный инерционной силой двигателя.
Настоящее изобретение было создано, принимая во внимание вышеописанную традиционную проблему. Задачей настоящего изобретения является создание опорной конструкции ветрового стекла, способной подавлять создание низкочастотного шума во время движения, вызываемого ветровым стеклом, т.е. колебательной системы, с тем, чтобы обеспечивать тишину в транспортном средстве.
Опорная конструкция ветрового стекла согласно варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя: ветровое стекло; нижний опорный элемент, проходящий в поперечном направлении транспортного средства, чтобы поддерживать нижнюю часть ветрового стекла; и динамический демпфер, предусмотренный в позиции, соответствующей антиузлу резонанса нижнего опорного элемента в поперечном направления, в случае, когда оба края ветрового стекла в поперечном направлении являются узлами резонанса. Динамический демпфер является дополнительной колебательной системой, включающей в себя дополнительную пружину и дополнительную массу, относительно главной колебательной системы, в которой жесткость опоры стекла нижнего опорного элемента является главной пружиной, а ветровое стекло является главной массой. Частота резонанса динамического демпфера задается в частотном диапазоне, в котором дополнительная масса колеблется в противофазе относительно фазы колебания, в которой нижняя часть ветрового стекла колеблется в режиме резонанса в продольном направлении транспортного средства, вызванном привносимым колебанием.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - вид в перспективе, показывающий электрическое транспортное средство, в котором применена конструкция ветрового стекла согласно примеру 1.
Фиг.2(a) - вид сверху, а фиг.2(b) - вид спереди, каждый из которых показывает ветровую панель в опорной конструкции ветрового стекла согласно примеру 1.
Фиг.3(a) - поперечное сечение, а фиг.3(b) - увеличенный вид, каждый из которых показывает центральную часть в поперечном направлении транспортного средства в опорной конструкции ветрового стекла согласно примеру 1.
Фиг.4 - поперечное сечение, показывающее боковую часть в поперечном направлении транспортного средства в опорной конструкции ветрового стекла согласно примеру 1.
Фиг.5 - вид в перспективе, показывающий маркировочную площадку ветровой панели в опорной конструкции ветрового стекла согласно сравнительному примеру.
Фиг.6 - вид в перспективе, показывающий маркировочную площадку ветровой панели в опорной конструкции ветрового стекла согласно примеру 1.
Фиг.7 - схема, показывающая динамическую модель в опорной конструкции ветрового стекла согласно сравнительному примеру.
Фиг.8 - пояснительный вид, показывающий механизм формирования низкочастотного шума внутри транспортного средства, в котором применена опорная конструкция ветрового стекла согласно сравнительному примеру.
Фиг.9(a) - диаграмма, показывающая частотную характеристику уровня колебаний в нижней средней части ветрового стекла транспортного средства, в котором применена опорная конструкция ветрового стекла согласно сравнительному примеру.
Фиг.9(b) - диаграмма, показывающая частотную характеристику уровня колебаний вокруг ветровой панели.
Фиг.10 - диаграмма, показывающая частотную характеристику уровня звукового давления во внутреннем пространстве транспортного средства, в котором применена опорная конструкция ветрового стекла согласно сравнительному примеру.
Фиг.11(a) - схема, показывающая динамическую модель в случае исключения массы секции маркировки в опорной конструкции ветрового стекла согласно примеру 1.
Фиг.11(b) - диаграмма, показывающая частотную характеристику уровня колебаний в нижней средней части ветрового стекла.
Фиг.12(a) - схема, показывающая динамическую модель в случае добавления массы секции маркировки и пружины секции маркировки в опорную конструкцию ветрового стекла согласно примеру 1.
Фиг.12(b) - диаграмма, показывающая частотную характеристику уровня колебаний в нижней средней части ветрового стекла.
Фиг.13 - диаграмма, показывающая частотную характеристику уровня колебаний вокруг ветровой панели в случае добавления массы секции маркировки и пружины секции маркировки в опорную конструкцию ветрового стекла согласно примеру 1.
Фиг.14 - пояснительный вид, показывающий действие по уменьшению уровня колебаний в нижней средней части ветрового стекла посредством динамического демпфера в опорной конструкции ветрового стекла согласно примеру 1.
Фиг.15 - диаграмма, показывающая частотную характеристику уровня звукового давления во внутреннем пространстве электрического транспортного средства, в котором применена опорная конструкция ветрового стекла согласно примеру 1.
Фиг.16 - схематический вид сверху, показывающий электрическое транспортное средство, в котором применена конструкция ветрового стекла согласно примеру 2.
Фиг.17 - схематический вид сверху, показывающий электрическое транспортное средство, в котором применена конструкция ветрового стекла согласно примеру 3.
Фиг.18(a) - вид в перспективе, показывающий пример 1 применения, а фиг.18(b) - вид в перспективе, показывающий пример 2 применения опорной конструкции ветрового стекла, применяющей динамический демпфер с использованием маркировочной площадки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее в данном документе будет описан со ссылкой на примеры 1-3 вариант осуществления опорной конструкции ветрового стекла настоящего изобретения.
ПРИМЕР 1
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе, показывающий электрическое транспортное средство (одно из приводимых в движение электричеством транспортных средств), в котором применена опорная конструкция ветрового стекла согласно примеру 1. Фиг.2-6 являются видами, показывающими опорную конструкцию ветрового стекла и каждый компонент согласно примеру 1. Далее в данном документе конструкция этого примера будет пояснена со ссылкой на фиг.1-6.
Как показано на фиг.1, электрическое транспортное средство, применяющее конструкцию ветрового стекла согласно примеру 1, включает в себя кузов S, ветровое стекло 1, балку-перемычку 2 крыши и ветровую панель 3 (нижний опорный элемент). Электрическое транспортное средство дополнительно включает в себя приборную верхнюю панель 4, приборную нижнюю панель 5, накладку 6 ветровой панели и динамический демпфер 7.
Как показано на фиг.1, кузов S имеет несущую конструкцию кузова коробчатого типа без рамы, состоящую из множества панелей кузова, соединенных посредством сварки, такой как точечная сварка. Другие компоненты кузова S, отличные от ветровой панели 3, приборной верхней панели 4 и приборной нижней панели 5, включают в себя, например, пару лонжеронов 9, пару передних стоек 10 и пару средних стоек 11.
Ветровое стекло 1, показанное на фиг.1, является передним стеклом, чтобы препятствовать потоку воздуха, дующему на транспортное средство. Верхняя часть ветрового стекла 1 поддерживается балкой-перемычкой 2 крыши, проходящей в поперечном направлении транспортного средства, чтобы служить в качестве верхнего опорного элемента. Нижняя часть ветрового стекла 1 поддерживается ветровой панелью 3, проходящей в поперечном направлении, чтобы служить в качестве нижнего опорного элемента. Дополнительно обе боковых части ветрового стекла 1 поддерживаются частями с углублениями пары передних стоек 10.
Как показано на фиг.2(a) и 2(b), ветровая панель 3 имеет изогнутую форму, сформированную таким образом, что центральная часть выступает к переду транспортного средства (в направлении стрелки FR), а обе боковые части проходят к задней части транспортного средства. Ветровая панель 3 закреплена вдоль верхней части приборной верхней панели 4 посредством сварки (см. фиг.3 и 4). Ветровая панель 3 включает в себя опорную поверхность 3a для стекла, чтобы поддерживать внутреннюю поверхность нижней части ветрового стекла 1. Обе боковых части 3b и 3c ветровой панели 3 прикреплены к нижним частям передних стоек 10. Клейкое вещество (адгезив) 12 предусмотрено между опорной поверхностью 3a для стекла ветровой панели 3 и внутренней поверхностью нижней части ветрового стекла 1, так что нижняя часть ветрового стекла 1 прикреплена к опорной поверхности 3a для стекла (см. фиг.3(b)).
Приборная верхняя панель 4 и приборная нижняя панель 5 вертикально соединены друг с другом посредством сварки, чтобы составлять приборную панель, как показано на фиг.3 и 4. Приборная панель делит внутренность кузова S на моторный отсек M с передней стороны транспортного средства и внутреннее пространство R с задней стороны транспортного средства. Как показано на фиг.1, электромотор 13 в качестве источника приведения в движение установлен в моторном отсеке M. Кроме того, сиденья (не показаны на чертеже), на которых сидят пассажиры, установлены во внутреннем пространстве R.
Накладка 6 ветровой панели служит в качестве покрывающего элемента для воздушной камеры 14 и выполнена из мягкого материала, такого как синтетическая пластмасса. Как показано на фиг.3 и 4, воздушная камера 14 состоит из ветровой панели 3, поддерживающей внутреннюю поверхность нижней части ветрового стекла 1, приборной верхней панели 4 и ветровой расширительной панели 15. Поперечное сечение воздушной камеры 14 является открытым поперечным сечением, в котором зазор t обеспечен непрерывно в поперечном направлении транспортного средства. Другими словами, зазор t предусмотрен между краевой частью ветровой панели 3 и краевой частью ветровой расширительной панели 15 с верхней стороны воздушной камеры 14. Соответственно, жесткость корпуса воздушной камеры 14 уменьшена до низкого уровня с тем, чтобы обеспечивать защиту пешеходов. Накладка 6 ветровой панели закрывает зазор t, предусмотренный на верхней стороне воздушной камеры 14, и закреплена, чтобы удерживать нижнюю часть ветрового стекла 1 таким образом, как показано на фиг.3 и 4. Накладка 6 ветровой панели также служит в качестве уплотняющего элемента капота (не показан на чертежах), предусмотренного с возможностью открывания и закрывания с верхней стороны моторного отсека M.
Динамический демпфер 7 предоставляется в качестве дополнительной колебательной системы в середине ветровой панели 3 в поперечном направлении транспортного средства относительно главной колебательной системы, в которой жесткость опоры стекла ветровой панели 3 является главной пружиной, а ветровое стекло 1 является главной массой. Динамический демпфер 7 включает в себя дополнительную пружину и дополнительную массу. Резонансная частота fd задается для динамического демпфера 7 для того, чтобы подавлять колебание в режиме резонанса первого порядка в продольном направлении транспортного средства при резонансе, вызванном привносимым колебанием на нижнем крае ветрового стекла 1.
Резонансная частота fd динамического демпфера 7 представлена следующей формулой (1), когда дополнительная пружина определена как k, а дополнительная масса определена как m:
<mrow><mi>F</mi><mi>d</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mi>π</mi><mo stretchy="false">)</mo><msqrt><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>k</mi><mo>/</mo><mi>m</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msqrt></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
(1)
А именно резонансная частота fd динамического демпфера 7 использует дополнительную пружину k и дополнительную массу m в качестве элементов регулировки частоты. Например, если определена дополнительная пружина k, резонансная частота fd сдвигается к более низкой частоте, когда дополнительная масса m увеличивается, и резонансная частота fd сдвигается к более высокой частоте, когда дополнительная масса m уменьшается.
Динамический демпфер 7 согласно примеру 1 использует маркировочную площадку, предусмотренную в ветровой панели 3, чтобы штамповать номер шасси транспортного средства.
В качестве сравнительного примера, как показано на фиг.5, маркировочная площадка 72A проходит непосредственно вниз от средней изогнутой части ветровой панели 3A, чтобы объединяться с ветровой панелью благодаря высокой жесткости фиксации в продольном направлении транспортного средства. С другой стороны, согласно примеру 1, как показано на фиг.2 и 6, ветровая панель 3 снабжена линейной частью 71, сформированной таким образом, что средняя изогнутая часть ветровой панели 3 выпрямлена в поперечном направлении транспортного средства. Линейная часть 71 уменьшает жесткость фиксации в продольном направлении транспортного средства, чтобы допускать легкое упругое деформирование, чтобы служить в качестве дополнительной пружины. Кроме того, маркировочная площадка 72 (плоская пластинчатая часть), непрерывно проходящая вниз от линейной части 71, дополнительно удлинена так, чтобы быть слегка длиннее, чем маркировочная площадка сравнительного примера, чтобы увеличивать массу посредством удлиненного объема, чтобы служить в качестве дополнительной массы. Маркировочная площадка 72 включает в себя поверхность 73 маркировки, на которой проштампован номер шасси транспортного средства, чтобы выполнять роль подтверждения подлинности.
Далее будут пояснены функции. Сначала будет пояснена "проблема опорной конструкции ветрового стекла согласно сравнительному примеру". Затем функции в опорной конструкции ветрового стекла примера 1 будут пояснены, в то же время разделяясь на секции - "механизм демпфирования динамического демпфера", "функция задания резонансной частоты динамического демпфера" и "функция подавления низкочастотного шума внутри транспортного средства".
Проблема опорной конструкции ветрового стекла согласно сравнительному примеру
Когда предполагается, что пешеход ударяется головой о нижнюю часть ветрового стекла, способность смягчать удар по голове называется "характеристикой защиты пешеходов". Характеристика защиты пешеходов представлена посредством HIC (критерий травм головы), который является показателем, указывающим уровень удара, нанесенного голове нижней частью ветрового стекла.
Что касается требования по защите пешеходов, если поперечное сечение воздушной камеры, поддерживающей нижнюю конечную часть ветрового стекла, является замкнутым поперечным сечением, жесткость воздушной камеры увеличивается, и, в результате, может быть трудно достигнуть цели HIC. Следовательно, поперечное сечение воздушной камеры имеет тенденцию быть открытым поперечным сечением, имеющим более низкую жесткость, чем замкнутое поперечное сечение, чтобы достигать цели HIC.
Здесь предполагается, что опорная конструкция ветрового стекла согласно сравнительному примеру является конструкцией, в которой нижняя часть ветрового стекла поддерживается воздушной камерой, имеющей открытое поперечное сечение, и нет установки динамического демпфера. В конструкции сравнительного примера численная цель HIC может быть достигнута, поскольку поперечное сечение воздушной камеры является открытым поперечным сечением. Однако, поскольку числовая цель HIC снижена для более высокой характеристики защиты пешехода, жесткость опоры нижней части ветрового стекла уменьшена.
Т.е., как показано на фиг.7, опорная конструкция ветрового стекла согласно сравнительному примеру может быть представлена динамической моделью, в которой ветровое стекло является массой (W/S-массой), а жесткость продольной опоры ветровой панели является пружиной (CWL TOP-пружиной). В этом случае масса ветрового стекла включает в себя массу ветровой панели и массу маркировочной площадки (массу части маркировки). В частоте fw резонанса первого порядка для резонанса в нижней части ветрового стекла, представленной посредством динамической модели, масса ветрового стекла является высокой, а жесткость продольной опоры ветровой панели (т.е. константа пружины) является низкой. Соответственно, частота fw резонанса первого порядка находится в низкочастотном диапазоне, таком как 60 Гц (см. формулу (1)).
Когда колебание в низкочастотном диапазоне привносится от шин движущегося транспортного средства, применяющего опорную конструкцию ветрового стекла согласно сравнительному примеру, нижняя часть ветрового стекла вызывает резонанс первого порядка. Как показано на фиг.8, резонанс первого порядка является колебанием с большой амплитудой колебаний в продольном направлении транспортного средства в режиме колебания первого порядка, в котором оба края ветрового стекла в поперечном направлении транспортного средства являются узлами резонанса, а середина ветрового стекла в поперечном направлении транспортного средства является антиузлом резонанса. Соответственно, колебательная система резонанса первого порядка в нижней части ветрового стекла вызывает низкочастотный шум внутри транспортного средства.
Отметим, что в опорной конструкции ветрового стекла согласно сравнительному примеру, как показано в частотной характеристике в нижней средней части ветрового стекла на фиг.9(a), частота fw резонанса первого порядка в нижней части ветрового стекла появляется приблизительно в 60 Гц, что является пиком уровня колебаний. Кроме того, как показано в частотной характеристике вокруг ветровой панели на фиг.9(b), уровень колебаний вокруг ветровой панели постепенно увеличивается с увеличением частоты и достигает высокого уровня колебаний (амплитуды колебаний) в диапазоне резонанса первого порядка около 60 Гц. Дополнительно, как показано в частотной характеристике уровня звукового давления внутри транспортного средства на фиг.10, пиковая характеристика с более высоким уровнем звукового давления появляется в диапазоне B резонанса первого порядка около 60 Гц. Понятно, что пиковая характеристика уровня звукового давления является причиной формирования низкочастотного шума.
Таким образом, если жесткость опоры нижней части ветрового стекла уменьшена согласно требованию по защите пешеходов, нижняя часть ветрового стекла вызывает резонанс первого порядка вследствие уменьшения жесткости опоры, когда привносится колебание в низкочастотном диапазоне. Как результат, вызывается низкочастотный шум, такой как шум от дороги и приглушенный звук.
Основываясь на причине возникновения низкочастотного шума, был проанализирован механизм формирования низкочастотного шума посредством привносимого колебания. В результате было обнаружено, что низкочастотный шум был вызван механизмом, в котором системой привнесения колебания были шины и колеса, системой переноса привносимого колебания были подвеска и кузов транспортного средства, а главной причиной, вызывающей низкочастотный шум внутри транспортного средства, было ветровое стекло.
В частности, электрическое транспортное средство согласно примеру 1 приводится в движение бесшумным электромотором 13. Следовательно, тишина внутри транспортного средства обеспечивается в достаточной степени, чтобы наслаждаться беседой без возникновения стресса, в сравнении с транспортным средством с приводом от двигателя. В атмосфере низкочастотного шума, вызываемого внутри транспортного средства, при поддержании тишины низкочастотный шум становится для пассажиров более неприятным звуком, чем звук, вызванный внутри транспортного средства с приводом от двигателя, что заставляет пассажиров чувствовать дискомфорт.
Механизм демпфирования динамического демпфера
Принимая во внимание проблему низкочастотного шума, описанную выше, в качестве одного из решений существует способ сдвига частоты резонанса первого порядка в нижней части ветрового стекла к более высокой частоте посредством увеличения жесткости опоры ветровой панели для того, чтобы подавлять низкочастотный шум. Хотя этот способ может подавлять низкочастотный шум, эффективность защиты пешеходов снижается вследствие увеличения жесткости опоры ветровой панели.
Другим способом для решения проблемы низкочастотного шума, описанной выше, является применение распорок, имеющих замкнутое поперечное сечение, в конструкции воздушной камеры, имеющей открытое поперечное сечение, как описано в Патентном Документе 1. Однако даже если такая конструкция легко деформируется, чтобы поглощать удар, когда удар наносится сверху, жесткость опоры ветровой панели увеличивается вследствие распорок, имеющих замкнутое поперечное сечение, и, следовательно, увеличение жесткости опоры определенно влияет на защиту пешеходов. Соответственно, поскольку эффективность защиты пешеходов должна быть более высокой целью, повышается сложность обеспечения эффективности.
Таким образом, согласно примеру 1 применяется динамический демпфер 7, в то время как нижняя часть ветрового стекла 1 поддерживается воздушной камерой 14, имеющей открытое поперечное сечение, для того, чтобы обеспечивать как эффективность защиты пешеходов, так и подавление низкочастотного шума. Далее будет пояснен механизм демпфирования динамического демпфера.
"Динамический демпфер", использованный в данном документе, является дополнительной колебательной системой, состоящей из дополнительной пружины и дополнительной массы, и называется динамическим виброгасителем, имеющим конкретную резонансную частоту. Здесь главная колебательная система в качестве цели подавления колебания определена как X, а дополнительная колебательная система, соответствующая динамическому демпферу, определена как Y. Предполагается, что резонансная частота дополнительной колебательной системы Y соответствует резонансной частоте главной колебательной системы X. В этом случае функция демпфирования динамического демпфера является такой, что главная колебательная система X теоретически не колеблется, а только дополнительная колебательная система Y колеблется, когда колебание частоты точки резонанса привносится в связанную колебательную систему X+Y. Другими словами, дополнительная масса колеблется в противофазе относительно фазы колебания главной колебательной системы X с тем, чтобы противодействовать силе колебания главной колебательной системы посредством силы колебания дополнительной массы, таким образом подавляя колебание главной колебательной системы. Отметим, что в связанной колебательной системе X+Y резонансная частота (пик) главной колебательной системы X разделена на две резонансных частоты (пика) вследствие увеличения степени свободы колебаний. Две резонансных частоты (пика) появляются около резонансной частоты (dip), настроенной посредством дополнительной колебательной системы Y в частотном диапазоне, и имеют более низкий уровень колебания, чем уровень одной резонансной частоты (пика).
Динамический демпфер имеет большое преимущество наличия возможности обеспечивать функцию демпфирования посредством добавления небольшой массы без необходимости значительного изменения конструкции главной колебательной системы. Кроме того, функция демпфирования динамического демпфера уменьшает уровень колебания, когда главная колебательная система начинает резонансное колебание. Здесь можно сказать, что функция демпфирования динамического демпфера очевидно эквивалентна функции увеличения жесткости опоры главной колебательной системы для того, чтобы уменьшать уровень колебания только в диапазоне резонансной частоты главной колебательной системы.
Следовательно, в опорной конструкции ветрового стекла можно подавлять низкочастотный шум, в то же время обеспечивая эффективность защиты пешеходов, уменьшая жесткость опоры ветровой панели до более низкого уровня, благодаря использованию динамического демпфера. А именно могут быть обеспечены как эффективность защиты пешеходов, так и подавление низкочастотного шума.
Функция настройки резонансной частоты динамического демпфера
В примере 1 резонансная частота fd задается для динамического демпфера 7 для того, чтобы подавлять режим резонансного колебания первого порядка в продольном направлении транспортного средства в резонансе, вызванном колебанием, привносимым в нижней части ветрового стекла 1. Далее, в данном документе будет пояснена функция настройки резонансной частоты fd в динамическом демпфере 7 согласно примеру 1.
Как показано на фиг.11(a), главная колебательная система X, снабженная динамическим демпфером 7 из примера 1, представлена посредством динамической модели, в которой ветровое стекло 1 является массой (W/S-массой), а продольная жесткость опоры ветровой панели 3 является пружиной (CWL TOP-пружиной). В этом случае масса ветрового стекла 1 включает в себя массу ветровой панели 3. Частота fw1 резонанса первого порядка нижнего края ветрового стекла 1, представленная посредством динамической модели, описанной выше, например, сдвигается к более высокой частоте от fw=60 Гц (сравнительный пример), чтобы получать в результате fw1 = приблизительно 61 Гц, как показано на фиг.11(b). Причина состоит в том, что главная масса уменьшена за счет исключения массы маркировочной площадки из массы ветрового стекла 1 сравнительного примера. Таким образом, может быть затруднительным значительно изменять частоту резонанса первого порядка только посредством регулировки массы.
Как показано на фиг.12(a), динамическая модель, в которой динамический демпфер 7 в качестве дополнительной колебательной системы Y добавлен к главной колебательной системе X, получена таким образом, что масса секции маркировки (дополнительная масса) и пружина секции маркировки (дополнительная пружина) добавлены в динамическую модель, показанную на фиг.11(a). Как показано на фиг.12(b), резонансной частотой fd динамического демпфера 7 является fd = приблизительно 52 Гц в позиции минимума, в которой уровень колебания является самым низким в характеристике уровня колебания нижней средней части ветрового стекла 1. Другими словами, частота fw1 резонанса первого порядка главной колебательной системы X не соответствует резонансной частоте fd дополнительной колебательной системы Y, которая ниже, чем частота fw1 резонанса первого порядка.
Однако, как очевидно из фиг.12(b), двумя резонансными частотами fs1 и fs2, появляющимися в главной колебательной системе X, являются fs1 = приблизительно 46 Гц и fs2 = приблизительно 63 Гц, вставляя позицию минимума (fd = приблизительно 52 Гц) между ними. Таким образом, главная колебательная система X разделена на две резонансных частоты fs1 и fs2, и диапазон между двумя резонансными частотами fs1 и fs2 является противофазным диапазоном, в котором функция демпфирования выполняется динамическим демпфером 7. В противофазном диапазоне, как показано в частотной характеристике уровня колебаний вокруг ветровой панели на фиг.13, колебание вокруг ветровой панели находится на самом высоком уровне колебаний при резонансной частоте fs1 (приблизительно 46 Гц). Тогда уровень колебаний вокруг ветровой панели 3 уменьшается в направлении резонансной частоты fs2 (приблизительно 63 Гц).
Как описано выше, идеально для резонансной частоты fd динамического демпфера 7 соответствовать частоте fw1 резонанса первого порядка (= приблизительно 61 Гц) нижнего края ветрового стекла 1. Однако эти частоты не полностью соответствуют друг другу, и резонансная частота fd динамического демпфера 7 немного ниже, чем частота fw1 резонанса первого порядка нижнего края ветрового стекла 1. А именно, даже если две резонансных частоты fw1 и fd не полностью соответствуют друг другу, резонансная частота главной колебательной системы X разделена на две резонансных частоты fs1 и fs2. Таким образом, установлено, что функция демпфирования успешно выполняется динамическим демпфером 7.
Следовательно, хотя предпочтительно, чтобы две резонансные частоты fw1 и fd соответствовали друг другу, когда резонансная частота fd динамического демпфера 7 задается (регулируется), резонансная частота fd динамического демпфера 7 необязательно соответствует частоте fw1 резонанса первого порядка нижнего края ветрового стекла 1. Например, как в случае примера 1, требуется лишь, чтобы две резонансных частоты fw1 и fd были включены в противофазный диапазон между резонансными частотами fs1 и fs2, в котором функция демпфирования успешно выполняется динамическим демпфером 7. Т.е. резонансная частота fd динамического демпфера 7 может быть настроена либо немного более высокой, либо немного более низкой, чем частота fw1 резонанса первого порядка, пока удовлетворяется условие того, что резонансная частота главной колебательной системы X разделяется на две резонансных частоты.
В случае примера 1 части, соответствующие дополнительной массе и дополнительной пружине динамического демпфера 7, объединены с ветровой панелью 3 с помощью маркировочной площадки 72. Другими словами, дополнительная масса настраивается посредством размера (массы) маркировочной площадки 72, а дополнительная пружина настраивается посредством верхней линии (выпрямления) ветровой панели 3. Резонансная частота fd динамического демпфера 7 задается посредством функций настройки, так что частота fw1 резонанса первого порядка нижнего края ветрового стекла 1 делится на две резонансных частоты fs1 и fs2, чтобы уменьшать уровень колебаний частоты fw резонанса первого порядка.
Функция подавления низкочастотного шума внутри транспортного средства
При движении по неровным дорогам колебание от шин в качестве входной системы достигает ветрового стекла 1 через подвеску и кузов в качестве системы переноса так, чтобы колебать ветровое стекло 1 в продольном направлении транспортного средства вследствие резонанса первого порядка. Затем, после того как привносимое колебание достигает диапазона резонансной частоты динамического демпфера 7, дополнительная масса маркировочной площадки 72 колеблется в противофазе относительно фазы колебания, в которой колеблется ветровое стекло 1. В результате, уровень (амплитуда) колебаний нижнего края ветрового стекла 1 за счет резонанса первого порядка уменьшается до более низкого уровня.
Другими словами, в случае, в котором частота привносимого колебания находится в диапазоне между резонансной частотой fs1 (приблизительно 46 Гц) и резонансной частотой fs2 (приблизительно 63 Гц), диапазон является противофазным диапазоном динамического демпфера 7. В результате, как показано на фиг.14, дополнительная масса маркировочной площадки 72 колеблется в противофазе относительно фазы колебаний, в которой колеблется ветровое стекло 1. Благодаря действию противофазного колебания маркировочной площадки 72, в которой линейная часть 71 является осью колебаний, как показано на фиг.12(b), уровень колебаний частоты fw1 резонанса первого порядка (= приблизительно 61 Гц) нижнего края ветрового стекла 1 уменьшен на ширину колебаний ΔV (дБ).
Резонанс первого порядка ветрового стекла 1 находится в режиме колебаний, в котором оба края ветрового стекла 1 в поперечном направлении транспортного средства являются узлами резонанса, а середина ветрового стекла 1 в поперечном направлении транспортного средства является антиузлом резонанса (см. фиг.8). Динамический демпфер 7 предоставляется в середине ветровой панели 3 в поперечном направлении транспортного средства, которая является позицией, соответствующей антиузлу режима резонанса первого порядка. Соответственно, можно эффективно уменьшать уровень (амплитуду) колебаний нижней части ветрового стекла 1 по сравнению со случаем, когда динамический демпфер 7 предоставляется в другой позиции, отличной от середины ветровой панели 3 в поперечном направлении транспортного средства.
Как описано выше, динамический демпфер 7, предусмотренный в середине ветровой панели 3 в поперечном направлении транспортного средства, эффективно уменьшает уровень колебаний режима резонанса первого порядка при резонансе, вызванном привносимым колебанием на нижнем крае ветрового стекла 1. Таким образом, функция демпфирования динамического демпфера 7 может эффективно уменьшать уровень (амплитуду) колебаний нижней части ветрового стекла 1 до более низкого уровня.
В результате можно предохранять внутреннее пространство R от возникновения атмосферы низкочастотного шума, сопровождаемого изменением объема пространства (изменением давления), вызванным резонансным колебанием первого порядка ветрового стекла 1.
А именно, как показано в диапазоне B' резонанса первого порядка около 60 Гц в частотной характеристике уровня звукового давления внутреннего пространства на фиг.15, уровень звукового давления уменьшается, и ширина звукового давления уменьшается на ΔS (дБ) по сравнению с уровнем звукового давления сравнительного примера. Благодаря уменьшенной ширине ΔS (дБ) звукового давления можно уменьшать низкочастотный шум, такой как шум от дороги и приглушенный звук, до уровня, который не является неприятным для ушей пассажиров.
Отметим, что частотная характеристика на фиг.15 является примером, в котором уровень звукового давления в позиции внутреннего уха пассажира, сидящего на переднем сиденье, измерен, когда опорные точки передней подвески и задней подвески в транспортном средстве колеблются на единицу силы. Другими словами, частотная характеристика на фиг.15 является данными, полученными таким образом, что низкочастотный шум, ощущаемый пассажиром во внутреннем пространстве, точно имитируется посредством фактического привносимого колебания.
Далее будут пояснены результаты. Опорная конструкция ветрового стекла согласно примеру 1 может получать следующие результаты.
(1) В опорной конструкции ветрового стекла, в которой нижняя часть ветрового стекла 1 транспортного средства поддерживается нижним опорным элементом (ветровой панелью 3), проходящим в поперечном направлении транспортного средства, когда оба края ветрового стекла 1 в поперечном направлении транспортного средства являются узлами резонанса, динамический демпфер 7 предоставляется в позиции, соответствующей антиузлу резонанса в нижнем опорном элементе в поперечном направлении транспортного средства. Динамический демпфер 7 является дополнительной колебательной системой, включающей в себя дополнительную пружину и дополнительную массу относительно главной колебательной системы, в которой жесткость опоры стекла нижнего опорного элемента является главной пружиной, а ветровое стекло 1 является главной массой. Дополнительно, резонансная частота fd динамического демпфера 7 задается в диапазоне частот, в котором дополнительная масса колеблется в противофазе относительно фазы колебаний, в которой нижняя часть ветрового стекла 1 колеблется в режиме резонанса в продольном направлении транспортного средства, вызванном привносимым колебанием.
Соответственно, можно обеспечивать тишину во внутреннем пространстве, подавляя формирование низкочастотного шума во время движения, вызванное ветровым стеклом 1 в качестве колебательной системы.
(2) Динамический демпфер 7 располагают в середине нижнего опорного элемента в поперечном направлении транспортного средства. Резонансная частота fd динамического демпфера 7 задается в диапазоне частот, в котором дополнительная масса колеблется в противофазе относительно фазы колебаний, в которой нижняя часть ветрового стекла 1 колеблется в режиме резонанса первого порядка среди режимов резонанса в продольном направлении транспортного средства, вызванном привносимым колебанием.
Следовательно, в дополнение к результату (1), можно эффективно подавлять низкочастотный шум, вызванный колебанием в режиме резонанса первого порядка среди режимов резонанса, вызванных в нижней части ветрового стекла 1 в продольном направлении транспортного средства.
(3) Нижний опорный элемент имеет изогнутую форму, сформированную таким образом, что центральная часть выступает к переду транспортного средства, а обе боковых части проходят к задней части транспортного средства. Динамический демпфер 7 включает в себя линейную часть 71, выступающую в качестве дополнительной пружины, сформированную таким образом, что средняя изогнутая часть нижнего опорного элемента выпрямлена в поперечном направлении транспортного средства, и плоскую пластинчатую часть (маркировочную площадку 72), выступающую в качестве дополнительной массы, непрерывно проходящую вниз от линейной части 71.
Следовательно, в дополнение к результатам (1) и (2), режим резонанса нижней части ветрового стекла 1 в продольном направлении транспортного средства может быть подавлен благодаря динамическому демпферу 7, объединенному с нижним опорным элементом, без увеличения числа компонентов.
(4) Плоская пластинчатая часть является маркировочной площадкой 72, включающей в себя поверхность 73 для маркировки, на которой проштампован номер шасси транспортного средства.
Следовательно, в дополнение к результату (3), динамический демпфер 7 может быть легко обеспечен, в то же время предотвращая увеличение затрат и минимизируя изменение конструкции за счет использования существующей маркировочной площадки 72.
(5) Нижний опорный элемент является ветровой панелью 3, закрепленной вдоль верхней части приборной верхней панели 4 и включающей в себя опорную поверхность 3a для стекла, чтобы поддерживать нижнюю часть ветрового стекла 1. Поперечное сечение воздушной камеры 14, включающей в себя ветровую панель 3 и приборную верхнюю панель 4, является открытым поперечным сечением, в котором зазор t непрерывно обеспечивается в поперечном направлении транспортного средства.
Следовательно, в дополнение к результатам (1)-(4), можно достигать как эффективности в защите пешеходов за счет снижения жесткости опоры нижнего края ветрового стекла 1, так и подавления низкочастотного шума за счет подавления колебания нижней части ветрового стекла 1.
ПРИМЕР 2
Пример 2 является примером подавления низкочастотного шума, вызываемого колебанием в режиме резонанса третьего порядка среди режимов резонанса в нижней части ветрового стекла в продольном направлении транспортного средства.
Фиг.16 представляет собой схематичный вид сверху, показывающий электрическое транспортное средство (одно из приводимых в движение электричеством транспортных средств), в котором применена опорная конструкция ветрового стекла согласно примеру 2. Согласно примеру 2, как показано на фиг.16, динамические демпферы 7' предусмотрены в позициях, соответствующих каждому антиузлу резонанса в ветровой панели 3, выступающей в качестве нижнего опорного элемента в поперечном направлении транспортного средства, когда оба края ветрового стекла 1 в поперечном направлении транспортного средства являются узлами резонанса. Другими словами, динамические демпферы 7' предусмотрены в трех частях; один расположен в середине ветровой панели 3 в поперечном направлении транспортного средства, а другие два расположены в одной шестой позиции от каждого края ветровой панели 3. Как и в случае примера 1, каждый из динамических демпферов 7' включает в себя дополнительную массу и дополнительную пружину, выступающие в качестве дополнительной колебательной системы относительно главной колебательной системы, в которой жесткость опоры стекла ветровой панели 3 является главной пружиной, а ветровое стекло 1 является главной массой.
Пример 1 показывает измерение для режима резонанса первого порядка, который реализован посредством применения динамического демпфера 7 в середине ветровой панели 3. Что касается измерения для режима резонанса третьего порядка, например, динамические демпферы 7' предусмотрены в трех позициях, соответствующих антиузлам резонанса в режиме резонанса третьего порядка в ветровой панели 3. Динамические демпферы 7' выполняют функцию демпфирования, чтобы подавлять колебание, как и в случае примера 1, и уровень колебаний резонанса третьего порядка, таким образом, уменьшается. Соответственно, может подавляться низкочастотный шум, вызванный колебанием в режиме резонанса третьего порядка.
ПРИМЕР 3
Пример 3 является примером подавления низкочастотного шума, вызываемого колебанием в режиме асимметричного резонанса второго порядка среди режимов резонанса в нижней части ветрового стекла в продольном направлении транспортного средства.
Фиг.17 представляет собой схематичный вид сверху, показывающий электрическое транспортное средство (одно из приводимых в движение электричеством транспортных средств), в котором применена опорная конструкция ветрового стекла согласно примеру 3. В режиме асимметричного резонанса второго порядка, как показано на фиг.17, антиузлы резонанса ветровой панели 3 в поперечном направлении транспортного средства возникают в двух частях, когда оба края ветрового стекла 1 в поперечном направлении транспортного средства являются узлами резонанса. Т.е. существуют два антиузла резонанса, возникающих в двух частях с большой амплитудой и маленькой амплитудой, как показано на фиг.17. Таким образом, динамический демпфер 7'' применяется в позиции, соответствующей антиузлу резонанса с большой амплитудой. Другими словами, динамический демпфер 7'' обеспечивается в позиции, сдвинутой от середины ветровой панели 3 в поперечном направлении транспортного средства. Как и в случае примера 1, динамический демпфер 7'' включает в себя дополнительную массу и дополнительную пружину, выступающие в качестве дополнительной колебательной системы относительно главной колебательной системы, в которой жесткость опоры стекла ветровой панели 3 является главной пружиной, а ветровое стекло 1 является главной массой.
Когда форма и жесткость ветровой панели 3 являются асимметричными в поперечном направлении транспортного средства, возникает режим асимметричного резонанса второго порядка. Однако динамический демпфер 7'' предоставляется в позиции, соответствующей антиузлу резонанса с большой амплитудой, как в случае примера 2. Как результат, функция демпфирования, чтобы подавлять колебание, как в случае примера 1, выполняется так, что уровень колебаний резонанса второго порядка уменьшается. Соответственно, может подавляться низкочастотный шум, вызванный колебанием в режиме резонанса второго порядка.
Хотя опорная конструкция ветрового стекла согласно настоящему изобретению была описана на основе примеров 1-3, конкретные конфигурации не ограничены этими примерами.
Пример 1 описан в качестве примера подавления низкочастотного шума, вызываемого колебанием в режиме резонанса первого порядка среди режимов резонанса нижней части ветрового стекла в продольном направлении транспортного средства. Пример 2 описан в качестве примера подавления низкочастотного шума, вызываемого колебанием в режиме резонанса третьего порядка. Пример 3 описан в качестве примера подавления низкочастотного шума, вызываемого колебанием в режиме асимметричного резонанса второго порядка. Порядок режима резонанса в продольном направлении транспортного средства не ограничен описанным в соответствующих примерах 1-3. Например, динамический демпфер для нескольких режимов резонанса, имеющих различные порядки, может быть предусмотрен посредством объединения примеров 1-3. Поскольку увеличение массы, добавленной к динамическому демпферу, невелико, влияние на резонансную частоту режима резонанса другого порядка уменьшено до небольшого уровня, что отличается от случая, в котором распорки, имеющие замкнутое поперечное сечение, предусмотрены в позициях, соответствующих узлам резонанса в поперечном направлении транспортного средства. Другими словами, динамический демпфер каждого порядка индивидуально выполняет функцию демпфирования относительно режимов резонанса различных порядков.
В примере 1 линейная часть 71, сформированная таким образом, что средняя изогнутая часть ветровой панели 3 выпрямлена в поперечном направлении транспортного средства, служит в качестве дополнительной пружины, а маркировочная площадка 72, непрерывно проходящая вниз от линейной части 71, служит в качестве дополнительной массы. Однако дополнительный динамический демпфер может быть добавлен к ветровой панели вместо использования существующей маркировочной площадки 72.
В частности, в примере 1 нижний край маркировочной площадки 72, выступающей в качестве дополнительной массы, слегка удлинен. Однако удлинение нижнего края ветровой панели с отрегулированной массой (масса/позиция) может иметь функцию динамического демпфера с тем, чтобы управлять резонансом ветрового стекла. Например, как показано на фиг.18(a), нижний край ветровой панели может служить в качестве маркировочной площадки 72', проходящей вниз ниже, чем в примере 1. Альтернативно самая нижняя часть маркировочной площадки 72 может быть снабжена массой 74, как показано на фиг.18(b).
В примере 1 линейная часть 71, сформированная таким образом, что изогнутая часть выпрямлена, служит в качестве дополнительной пружины. Однако известная хрупкая конструкция, такая как конструкция, имеющая выемки, конструкция с пазами и тонкостенная конструкция, может быть применена, чтобы служить в качестве дополнительной пружины. Дополнительно две или более из этих хрупких конструкций и линейная часть 71 могут быть объединены, чтобы служить в качестве дополнительной пружины.
В примере 1 поперечное сечение воздушной камеры 14, включающей в себя ветровую панель 3 и приборную верхнюю панель 4, является открытым поперечным сечением, в котором зазор t непрерывно предоставляется в поперечном направлении транспортного средства. Однако поперечное сечение воздушной камеры 14 может быть замкнутым поперечным сечением с тем, чтобы фокусироваться на подавлении колебания в режиме резонанса (таком как режим резонанса первого порядка, режим резонанса второго порядка или режим резонанса третьего порядка) в нижней части ветрового стекла.
Примеры 1-3 описаны в качестве примеров, в которых опорная конструкция ветрового стекла применена к электрическому транспортному средству. Однако опорная конструкция ветрового стекла может быть применена не только к другим приводимым в движение электричеством транспортным средствам, таким как гибридное транспортное средство и транспортное средство на топливных элементах, но также к транспортным средствам, приводимым в движение двигателем внутреннего сгорания. Когда опорная конструкция ветрового стекла применена к электрическому транспортному средству, в котором сохраняется тишина в пространстве салона, можно более эффективно подавлять низкочастотный шум, неприятный для ушей пассажиров, по сравнению с транспортным средством, приводимым в движение двигателем.
Полное содержание заявки на патент Японии № P2010-092796 (поданной 14 апреля 2010 года) включено сюда посредством ссылки.
Хотя настоящее изобретение было описано выше посредством ссылки к примерам, настоящее изобретение не ограничено их описаниями, и специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть сделаны различные модификации и улучшения в рамках настоящего изобретения.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Например, во время движения по неровным дорогам, когда колебание, привносимое от шин, достигает ветрового стекла 1 через подвеску и кузов, нижняя часть ветрового стекла 1 вынуждена колебаться в режиме резонанса в продольном направлении транспортного средства. После того как привносимое колебание достигает диапазона резонансной частоты динамического демпфера, дополнительная масса колеблется в противофазе относительно фазы колебаний, в которой колеблется нижняя часть ветрового стекла. Как результат, уровень (амплитуда) колебаний нижней части ветрового стекла в продольном направлении транспортного средства эффективно уменьшается.
Дополнительно, режим резонанса нижней части ветрового стекла в продольном направлении транспортного средства является режимом колебаний, в котором оба края ветрового стекла в поперечном направлении транспортного средства являются узлами резонанса. Кроме того, динамический демпфер предоставляется в позиции, соответствующей антиузлу резонанса в нижнем опорном элементе в поперечном направлении транспортного средства. Таким образом, можно эффективно уменьшать уровень (амплитуду) колебаний нижней части ветрового стекла.
Соответственно, можно подавлять низкочастотный шум, вызванный ветровым стеклом в качестве колебательной системы, так, чтобы обеспечивать тишину во внутреннем пространстве, даже если привносится колебание, способствующее режиму резонанса в продольном направлении транспортного средства.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 - Ветровое стекло
3 - Ветровая панель (нижний опорный элемент)
4 - Приборная верхняя панель
5 - Приборная нижняя панель
7 - Динамический демпфер
14 - Воздушная камера
71 - Линейная часть
72 - Маркировочная площадка