JP6135606B2 - 自動車の外装構造 - Google Patents

Description

この発明は、車室周辺において２つの外装部材間に隙間が形成された自動車の外装構造に関し、詳しくは、自動車の外装で発生する騒音のうち、外装部材間の隙間から走行風の負圧で空気が吸出されて起こる笛吹き音（キャビティトーン）を防止するような自動車の外装構造に関する。

一般に、自動車の外装構造で発生する騒音は、物体の後流に周期的な渦（カルマン渦）が発生した時に生じるエオリアントーンと、外装部材間の隙間を通過する走行風により発生するキャビティトーン（笛吹き音）が知られている。

自動車の外装構造の一例としてドアミラーを例示し、キャビティトーンが発生する現象について説明する。図８はドアミラー８０に走行風が当った場合の圧力を示す説明図、図９は図８のＸ−Ｘ線に沿う部分拡大断面図、図１０は流速と隙間との関係性を示す特性図である。

図８において、ドアミラー８０は、ドアミラー本体８１と、該ドアミラー本体８１をドアアウタパネル外表面に取付けるミラー腕部としてのミラーベース８２と、このミラーベース８２のアッパ部８２ａと、ミラーベース８２の車幅方向外側を覆うロアケース８３と、シール部材８４とを備えている。
また２つの外装部材としてのミラーベース８２のアッパ部８２ａと、ロアケース８３との間には、図９に示すように、隙間８５が形成されると共に、アッパ部８２ａの下面、つまりロアケース８３の上端面と対向する部分には溝８６が形成されている。

図８において、ドアミラー８０の車両前端部は走行風を受け止めて正圧が大となり、アッパ部８２ａの車幅方向センタ部ｙおよび、アッパ部８２ａが車両前方向側から車両後方向側に湾曲するコーナ部Ｚの直下においては負圧が大となり、この負圧により隙間８５から吸出し力が発生する。

図９は隙間８５により空気が吸出される状態を示しておりアッパ部８２ａとロアケース８３とで囲繞されたミラー腕部の内部においては流速が小となり、隙間８５およびミラー腕部の外部においては流速が大となる。

図１０は上記隙間８５と該隙間８５から吸出される空気の流速との関係を示し、隙間８５が大きくなると流速が速くなることを表しており、熱収縮や経年変化で隙間８５が広がると、負圧が増加することに起因して、流速が速くなる。
キャビティトーンは、例えば、車速が７０〜１１０Ｋｍ／ｈで、かつ隙間８５が０．２５ｍｍ以上で発生する。

図１１の（ａ）はキャビティトーンが発生する説明図で、溝８６の上流側の端Ａより発生した渦が移流速度ｕ（ｍ／ｓ）で下流側の端Ｂに衝突する。渦が端Ｂに衝突することで、擾乱が発生し、端Ａに音速ｃ（ｍ／ｓ）で伝わる。その結果、擾乱に起因して端Ａより再度渦が発生する。この繰返しにより、端Ａから渦が周期的に発生する。渦の発生周波数ｆ（Ｈｚ）は次の［数１］で表される。

上式に具体的数値（例えば主流速度１２．９ｍ／ｓ、幅０．７５ｍｍ、ｉ＝１）を代入してキャビティトーンの発生周波数ｆを求めると、約８０００Ｈｚとなり、耳障りな騒音（笛吹き音）が発生することが判明した。

従来、このような騒音を防止する構造としては、隙間を無くす構造、凹凸形状を設けて隙間風を拡散または減衰する構造、シール部材を用いて隙間を塞ぐ構造がある。

しかしながら、隙間を無くす構造は、生産時の公差や熱膨張、熱収縮を考慮すると、現実的に困難である。また凹凸形状を設ける構造は、凹凸形成領域が肉厚になり、ひけが発生しやすくなるうえ、経年変化等に起因して隙間が大きくなると、隙間風の風量、風速ともに大となり、騒音防止の観点で改善の余地があった。さらに、シール部材を用いて隙間を塞ぐ構造では、コスト高となる問題点があった。

ところで、特許文献１には２つの外装部材としての上側ベースカバーと下側ベースカバーとの互いの合わせ面を面接触させて、隙間を無くす技術思想が開示されているが、温度変化による熱膨張、熱収縮に起因して隙間が発生すると、キャビティトーンを防止することが不可能となる。

また特許文献２には、隙間と対向する一方の外装部材であるミラーボディのカバー底面部に、ディンプル（ｄｉｍｐｌｅ、くぼみ）を設けて、隙間風を拡散するものが開示されている。

しかしながら、この特許文献２に開示された従来構造においては、ディンプルを設ける外装部材の厚みを厚くして、強度を確保する必要があり、外装部材を厚肉にすると、ひけが発生しやすくなり、逆に、外装部材の厚みを小さくすると、ディンプルも小さくなる関係上、ディンプルによる本来の効果それ自体が期待できなくなる。さらに、経年変化等に起因して隙間が大きくなると、隙間風の風量、風速ともに大となり、騒音が発生する懸念があった。

特開２０１４−１５０７２号公報 特許第３５０８０８８号公報

そこで、この発明は、複数のリブで溝を仕切ることにより、共鳴モードをキャビティトーンモードから高周波のヘルムホルツ共鳴モードに変更することで、騒音を防止する自動車の外装構造の提供を目的とする。

この発明による自動車の外装構造は、車室周辺において２つの外装部材間に隙間が形成された自動車の外装構造であって、上記２つの外装部材の一方には、溝が形成されており、上記溝を、複数の隔壁で、可聴領域よりも高周波で共鳴するよう複数の小容積部に仕切り、上記隔壁の外装部材における少なくとも外面側端部は、該隔壁の最も厚い部位よりも薄く、かつ、ひけが発生しない肉厚に形成されたものである。
上述の可聴領域の周波数は、２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚ（但し、子供や聴覚の優れた人は３０ＫＨｚ）である。

上記構成によれば、外装部材の一方に形成された溝を、複数のリブにより、可聴領域よりも高周波で共鳴すべく複数の小容積部に仕切ったので、共鳴モードをキャビティトーンモードから高周波のヘルムホルツ共鳴モードに変更して、騒音を防止することができる。

要するに、本発明は、合わせ面の面接触により、隙間を無くす従来構造や、ディンプルにより騒音の原因となる空気流を拡散又は減衰する従来構造とは、一線を画するもので、音の周波数を高周波のヘルムホルツ共鳴モードに変更することにより、騒音防止を図るものである。

しかも、上記隔壁の外装部材における少なくとも外面側端部は、該隔壁の最も厚い部位よりも薄く、かつ、ひけが発生しない肉厚に形成されたものである。

このように、隔壁の外装部材における少なくとも外面側端部を、ひけが発生しない肉厚に形成したので、外装部材の外観ひけ防止と、隔壁の厚い部分による容積縮小との両立を図ることができる。
つまり、音の高周波化による騒音防止を図りつつ、外観にひけが現われることを確実に防止することができる。

この発明の一実施態様においては、上記外装部材は樹脂製であると共にドアミラーに設定され、該ドアミラーのひけ防止用の肉盗み溝において、車両走行時に発生する負圧の高くなる車幅方向センタ部および車両前方向側から車両後方向側に湾曲するコーナ部については上記隔壁としてのリブで仕切られる一方、上記肉盗み溝の前部および後部についてはリブが省略されたものである。

上記構成によれば、必要最小限のリブにより前席乗員に近い位置での騒音発生を防止することができ、樹脂成形金型コストを安く抑えて生産性を確保することができると共に、静粛性をも確保することができる。
また、上述の肉盗み溝により、ひけの発生を防止することができる。

この発明によれば、共鳴モードをキャビティトーンモードから高周波のヘルムホルツ共鳴モードに変更することで、騒音を防止することができる効果がある。

自動車の外装構造の一例としてのドアミラーの斜視図 図１のドアミラーからロアケースを取外した状態の斜視図 ミラーベースの正面図 ミラーベースの平面図 （ａ）はミラーベースの側面図、（ｂ）は図５の（ａ）のＡ−Ａ線に沿う部分拡大断面図 ミラーベースの斜視図 （ａ）〜（ｃ）はリブによる肉盗み溝の仕切り構造を示す底面図 ドアミラーに走行風が当った場合の圧力を示す説明図 図８のＸ−Ｘ線矢視断面図 隙間と流速との関係を示す特性図 （ａ）はキャビティトーン発生現象の説明図、（ｂ）ヘルムホルツ共鳴を説明するための概要図

共鳴モードをキャビティトーンモードから高周波のヘルムホルツ共鳴モードに変更して、騒音を防止するという目的を、車室周辺において２つの外装部材間に隙間が形成された自動車の外装構造であって、上記２つの外装部材の一方には、溝が形成されており、上記溝を、複数の隔壁で、可聴領域よりも高周波で共鳴するよう複数の小容積部に仕切り、上記隔壁の外装部材における少なくとも外面側端部は、該隔壁の最も厚い部位よりも薄く、かつ、ひけが発生しない肉厚に形成されるという構成にて実現した。

この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は自動車の外装構造を示すが、以下の実施例においては自動車のドアミラーを例示して説明する。
図１は外装構造を備えた車両左側のドアミラーの斜視図、図２は図１のドアミラーからロアケースを取外した状態の斜視図、図３はミラーベースの正面図、図４はミラーベースの平面図、図５の（ａ）はミラーベースの側面図、図５の（ｂ）は図５の（ａ）のＡ−Ａ線に沿う部分拡大断面図、図６はミラーベースの斜視図である。

図１，図２に示すように、ドアミラー１０は、ミラー板（いわゆる鏡）を備えたドアミラー本体１１と、このドアミラー本体１１をドア側のミラーレインフォースメントなどに取付けるミラー取付け部材（図示せず）と、該ミラー取付け部材を覆うミラーベース１２およびロアケース１３と、ミラーベース１２およびロアケース１３の下端部とドアアウタパネルの外表面との間をシールするシール部材１４とを備えており、上述のミラーベース１２およびロアケース１３の両者でミラー腕部１５を構成している。

図３〜図６に示すように、上述のミラーベース１２は合成樹脂により形成されており、該ミラーベース１２は略水平なアッパ部１６と、該アッパ部１６から下方に延びるスカート部１７とを一体形成しており、スカート部１７は車両前方側に位置する前面部１７ａと、車両後方側に位置する後面部１７ｂと、車幅方向内側に位置する内面部１７ｃとを、平面視で略Ｃ字状になるよう曲率形状に連続形成している。

図４，図６に示すように、上述のアッパ部１６の前後方向および左右方向の中間部には、ドアミラー本体１１の角度調整用の軸部（図示せず）およびワイヤハーネス（図示せず）を挿通させるための貫通孔１８が形成されている。

また、図６に示すように、上述のアッパ部１６の下面とスカート部１７の内面との間には、複数の補強リブ１９…が一体形成されており、ミラーベース１２の強度向上を図るように構成している。

一方、上述のロアケース１３は、図１に示すように合成樹脂により形成されており、このロアケース１３はミラーベース１２の開放側つまり車幅方向の外側を覆うように、車両前方側に位置する前面部１３ａと、車両後方側に位置する後面部と、車幅方向外側に位置する外面部１３ｃとを、平面視で逆Ｃ字状になるように曲率形状に連続形成している。
上述のロアケース１３の上端部はミラーベース１２におけるアッパ部１６の車幅方向外側の下面に対向するものである。
上述のアッパ部１６は車室周辺における２つの外装部材の一方に相当し、ロアケース１３は車室周辺における２つの外装部材の他方に相当する。

上述のアッパ部１６は図３，図５，図６に示すように、スカート部１７の前面部１７ａにおける車幅方向外側上端部と、後面部１７ｂにおける車幅方向外側上端部との間において、当該アッパ部１６のトップデッキ面から所定量下方に折曲げられた屈曲部１６ａが一体形成されており、図５の（ｂ）に示すように、該屈曲部１６ａはアッパ部１６の他部に対して厚肉に形成され、この厚肉構造によりアッパ部１６の剛性向上を図るように構成している。

図５の（ｂ）に示すように、屈曲部１６ａの下端１６ｂと、ロアケース１３の上端１３ｄとの間には隙間２０が形成される一方で、同図に示すように、屈曲部１６ａには、下方が開放し、上方に凹む合成樹脂のひけ防止用の肉盗み溝２１が、屈曲部１６ａの下面全体に連続して形成されている。

そして、図６に示すように、上述の肉盗み溝２１を、隔壁としての複数のリブ２２で、可聴領域よりも高周波で共鳴するよう複数の小容積部２３…に仕切っている。
上述の肉盗み溝２１を、隔壁としての複数のリブ２２で小容積部２３に仕切ることで、共鳴モードをキャビティトーンモードから高周波のヘルムホルツ共鳴モードに変更して、騒音を防止するものである。

ここで、図１１の（ｂ）を参照して、ヘルムホルツ共鳴の原理について説明する。
直管の長さをＨ（ｍ）、直管の断面面積をＳ（ｍ^２）、直管を備えた閉鎖空間の容積をＶ（ｍ^３）、直管の直径をＤ（ｍ）とすると、直管の部分の空気は質量をもった一つの塊と見なされ、閉鎖空間の中の空気はばねの作用をし、これらは一つの振動系と考えられるので、ヘルムホルツ共鳴における周波数ｆ（Ｈｚ）つまりヘルムホルツ共鳴周波数は次の［数２］で表される。

上述のヘルムホルツ共鳴周波数ｆが可聴領域の周波数である２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚ、望ましくは、３０ＫＨｚを超えるように、肉盗み溝２１をリブ２２で複数の小容積部２３に仕切ることで、人間の聴力では聞くことができない高周波とし、これにより騒音を防止するものである。

図７の（ａ）は図６で示したリブ２２による仕切り構造を示す底面図であって、同図に示すリブ２２はその外面側端部２２ａから内面側端部２２ｂにかけて、同一肉厚で、かつ、ひけが発生しない肉厚に形成されている。
図７の（ａ）で示したリブ構造に代えて、図７の（ｂ）、または、図７の（ｃ）に示すリブ構造を採用してもよい。

すなわち、図７の（ｂ）に示すリブ構造は、肉盗み溝２１を仕切って複数の小容積部２３を形成するリブ２４を設け、このリブ２４の外面側端部２４ａおよび内面側端部２４ｂは、内外方向の中間に位置して最も肉厚が大となる部位２４ｃよりも薄く、かつ、ひけが発生しない肉厚に形成されている。

また、図７の（ｃ）に示すリブ構造は、肉盗み溝２１を仕切って複数の小容積部２３を形成するリブ２５を設け、このリブ２５の外面側端部２５ａが最も肉厚が小となり、内面側端部２５ｂが最も肉厚が大となるように、外面側端部２５ａから内面側端部２５ｂにかけて順次肉厚が大となるように形成している。

つまり、図７の（ｃ）に示すリブ２５は、その外面側端部２５ａが、リブ２５の最も厚い部位である内面側端部２５ｂよりも薄く、かつ、ひけが発生しない肉厚に形成されたものである。

但し、内面側端部２５ｂはその肉厚により、ひけ２６が形成されるものの、このひけ２６は車外側から目視不可能な位置に形成されるので、車両外観に影響を及ぼすものではない。

ここで、図７の（ｂ）、図７の（ｃ）に示すように、リブ２４，２５の外面側端部２４ａ，２５ａの肉厚を、ひけが発生しない肉厚に設定し、他部の肉厚を外面側端部２４ａ，２５ａの肉厚に対して大きくすると、リブ数を増加することなく小容積部２３の容積を小さくすることができるので、ヘルムホルツ共鳴周波数ｆをより一層高くすることができると共に、リブ２４，２５により、屈曲部１６ａ乃至アッパ部１６のさらなる剛性向上を図ることができる。

さらに、この実施例では、図６に示すように、肉盗み構造２１のみとし、図６に示すように、肉盗み溝２１をリブ２２（またはリブ２４，２５）で仕切る部分は、車両走行時に発生する負圧が高くなる部分（負圧の大、小については図８参照）のみとし、図６に示す肉盗み溝２１の前部２１Ｆおよび後部２１Ｒについては、リブ２２を省略して、樹脂成形の金型コストを安く抑えて生産性を確保すべく構成している。

すなわち、ドアミラー１０のひけ防止用の肉盗み溝２１において、車両走行時に発生する負圧の高い方が負圧の低い方に対して容積が小さくなるよう上述のリブ２２（またはリブ２４，２５）で仕切られたものである。

このように、上記実施例の自動車の外装構造は、車室周辺において２つの外装部材（アッパ部１６、ロアケース１３参照）間に隙間２０が形成された自動車の外装構造であって、上記２つの外装部材（アッパ部１６、ロアケース１３）の一方（アッパ部）には、溝（ひけ防止用の肉盗み溝２１参照）が形成されており、上記溝２１を、複数のリブ２２（または、リブ２４，２５）で、可聴領域よりも高周波で共鳴するよう複数の小容積部２３に仕切ったものである（図１，図５，図６，図７参照）。

この構成によれば、外装部材（アッパ部１６、ロアケース１３）の一方（アッパ部１６）に形成された溝２１を、隔壁としての複数のリブ２２（またはリブ２４，２５）により、可聴領域よりも高周波で共鳴すべく複数の小容積部２３に仕切ったので、共鳴モードをキャビティトーンモードから高周波のヘルムホルツ共鳴モードに変更して、騒音を防止することができる。
要するに、本発明は、合わせ面の面接触により、隙間を無くす従来構造や、ディンプルにより騒音の原因となる空気流を拡散又は減衰する従来構造とは、一線を画するもので、音の周波数を高周波のヘルムホルツ共鳴モードに変更することにより、騒音防止を図るものである。

この発明の一実施形態においては、隔壁としての上記リブ２４，２５の外装部材（アッパ部１６参照）における少なくとも外面側端部２４ａ，２５ａは、該リブ２４，２５の最も厚い部位よりも薄く、かつ、ひけが発生しない肉厚に形成されたものである（図７のｂ、図７のｃ参照）。

この構成によれば、リブ２４，２５の外装部材（アッパ部１６）における少なくとも外面側端部２４ａ，２５ａを、ひけが発生しない肉厚に形成したので、外装部材の外観ひけ防止と、リブ２４，２５による容積縮小との両立を図ることができる。
つまり、音の高周波化による騒音防止を図りつつ、外観にひけが現われることを確実に防止することができる。

この発明の一実施形態においては、上記外装部材は樹脂製であると共にドアミラー１０に設定され、該ドアミラー１０のひけ防止用の肉盗み溝２１において、車両走行時に発生する負圧の高い方が負圧の低い方に対して容積が小さくなるよう隔壁としての上記リブ２２（またはリブ２４，２５）で仕切られたものである（図６参照）。

この構成によれば、必要最小限のリブ２２（またはリブ２４，２５）により前席乗員に近い位置での騒音発生を防止することができ、樹脂成形金型コストを安く抑えて生産性を確保することができると共に、静粛性をも確保することができる。
また、上述の肉盗み溝２１により、ひけの発生を防止することができる。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の外装部材は、実施例のドアミラー１０におけるアッパ部１６とロアケース１３に対応し、
以下同様に、
外装部材の一方は、アッパ部１６に対応し、
溝は、ひけ防止用の肉盗み溝２１に対応し、
隔壁はリブに対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
例えば、上記実施例においては外装部材としてドアミラーを例示したが、これはボンネットとフロントグリルとであってもよい。
また、隔壁は溝を長手方向に分割するのみならず、幅方向にも分割するように配置して小容積部を格子状に細分化しても良い。
また、外装部材の材質は樹脂製としたが、これに限らず、キャビティトーンによる騒音が発生する材質であればよい。例えば、金属、ゴム、ガラス、セラミックス製であってもよい。
また、隔壁は外装部材の材質と異なる材質としても良い。例えば、樹脂、金属、ゴム、ガラス、セラミックス製であってもよい。

以上説明したように、本発明は、車室周辺において２つの外装部材間に隙間が形成された自動車の外装構造について有用である。

１０…ドアミラー
１３…ロアケース（外装部材）
１６…アッパ部（外装部材）
２０…隙間
２１…肉盗み溝（溝）
２２，２４，２５…リブ
２３…小容積部

Claims (2)

1. 車室周辺において２つの外装部材間に隙間が形成された自動車の外装構造であって、
   上記２つの外装部材の一方には、溝が形成されており、
   上記溝を、複数の隔壁で、可聴領域よりも高周波で共鳴するよう複数の小容積部に仕切り、
   上記隔壁の外装部材における少なくとも外面側端部は、該隔壁の最も厚い部位よりも薄く、
   かつ、ひけが発生しない肉厚に形成された
   自動車の外装構造。
2. 上記外装部材は樹脂製であると共にドアミラーに設定され、
   該ドアミラーのひけ防止用の肉盗み溝において、車両走行時に発生する負圧の高くなる車幅方向センタ部および車両前方向側から車両後方向側に湾曲するコーナ部については上記隔壁としてのリブで仕切られる一方、上記肉盗み溝の前部および後部についてはリブが省略された
   請求項１に記載の自動車の外装構造。

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