JP2008520479A - 車体に接着された窓ガラスを含む自動車 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの窓ガラス（２）と車体（４）とを含む自動車に関し、少なくとも１つの粘弾性材料層（１０、２２）が、窓ガラスと車体との間に挿置される。粘弾性材料層（１０、２２）は、窓ガラスの辺の少なくとも１つの側に沿って連続して伸びるか、あるいは不連続に伸びる。また、窓ガラスと車体との間に少なくとも１つの接着剤層（８、２４、７０）が更に挿置される。接着剤層（８、２４）と粘弾性材料層（１０、２２）とは重ね合わされるか、あるいは並置される。接着剤層と粘弾性材料層とが重ね合わされた層に並置された接着剤層（７０）または粘弾性材料層を更に設けることもできる。

Description

本発明は、少なくとも１つの窓ガラスと車体とを含む自動車に関する。

自動車のフロントガラスとリアウインドウは、エンジンと、タイヤと路面との接触とによって発生される加振の影響を受けて、８００Ｈｚ以下の振動数の騒音の発生源となる。一般に、フロントガラスが機械的な支持部品または入射する音波によって加振されたときには、フロントガラスは、車室内へ伝達されて搭乗者の快適性を損ねる圧力波を発生する。

自動車の車内の音響環境を改善するために、特にフロントガラスとリアウインドウの振動レベルを減少させることが、多くの研究対象となっている。現在は、２つの解決策が採用されている。

第１の解決策は、これらのパネルへの振動エネルギの伝達を減少させるために、車体構造を強化することからなる。この有効性は、構造上の制約によって制限される。またこの解決策は、車体の重量とコストの増加をもたらす。

第２の解決策は、ポリビニル ブチラル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｂｕｔｙｒａｌ）（ＰＶＢ）型の振動減衰材料を使用することからなる。ガラス遷移温度を１５℃へ向けて移動させるために開発された、この材料からなるフロントガラスが今日では知られている。その特性によって、フロントガラスは、常温において大きい減衰係数を有する。その反面、この解決策は、２つの問題を有する。一方では、その振動減衰効果は、１５０Ｈｚ以下の振動数では、フロントガラスの変形によって、ＰＶＢがそれ以上機能することが妨げられるので、１５０Ｈｚ以上の振動数でのみ有効である。他方では、この材料からなるフロントガラスは、従来のフロントガラスに比して、価格の著しい上昇（１０ユーロ以上）をもたらす。
ＵＳ ２００１／０４７０５８ Ａ１ ＵＳ ２００４／０３５０６６ Ａ１ ＣＡ ２ ００８ ７８７ Ｃ

本発明の目的は、自動車の搭乗者の快適性を改善することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、少なくとも１つの窓ガラスと車体とを含む自動車において、上記窓ガラスと上記車体との間に挿置された、少なくとも１つの粘弾性材料層を含むことを特徴とする自動車が提供される。

このようにして、入射音波または機械的加振によってフロントガラスに振動が生じたときには、この振動は粘弾性材料へ伝達され、粘弾性材料は、伝達された振動の波の幾らかを、機械的な歪エネルギと熱エネルギに変換する。したがって、フロントガラスの振動は大きく減衰され、これによって搭乗者の快適性が改善される。

本発明による自動車は、更に、以下の特徴の少なくとも１つを有することができる：
−上記粘弾性材料層が、上記窓ガラスの辺の少なくとも１つの側に沿って連続して伸び；
−上記粘弾性材料層が、上記窓ガラスの辺の少なくとも１つの側に沿って不連続に伸び；
−上記窓ガラスが、上記粘弾性材料層が塗付されない少なくとも１つの辺を有し；
−上記窓ガラスと上記車体との間に挿置された、少なくとも１つの接着剤層を更に含み、
−上記接着剤層と上記粘弾性材料層とが重ね合わされた、少なくとも１つの領域を含み；
−上記接着剤層と上記粘弾性材料層とが重ね合わされた層を有する、少なくとも１つの領域を含み、上記領域が、上記重ね合わされた層と並置された接着剤層または粘弾性材料層を更に含み；
−上記重ね合わされた層の間に挿置されたフィルムを含み；
−上記粘弾性材料層と接着剤層とが並置された少なくとも１つの領域を含み；
−上記粘弾性材料は、１０〜４０℃の温度範囲と、２０〜５００Ｈｚの加振振動数の範囲において、以下の特性：
−０．７以上の損失係数；
−３ＭＰａ以下の剪断弾性係数；
を有する。

また、本発明によれば、少なくとも１つの窓ガラスの、自動車の車体への取り付け方法において、上記窓ガラスと上記車体との間に、粘弾性材料層が挿置されることを特徴とする、少なくとも１つの窓ガラスの、自動車の車体への取り付け方法が提供される。

本発明のその他の特徴及び利点は、非限定的な例として示される以下の幾つかの実施の形態の説明を、添付図面を参照して読むことによって明らかとなるであろう。これらの図面において：
−図１は、本発明の第１の実施の形態による、フロントガラス及びその車体への取り付け部品の近傍の、自動車の平面図であり；
−図２は、図１に示す自動車のＩＩ−ＩＩ面に沿った断面図であり；
−図３、４は、他の実施の形態を示す図１に類似の図であり；
−図５〜８は、他の実施の形態を示す図２に類似の図であり；
−図９は、他の実施の形態を示す図１に類似の図であり；
−図１０〜１２は、図９に示す自動車のＸ−Ｘ〜ＸＩＩ−ＸＩＩ面に沿った断面図であり；
−図１３、１４は、他の実施の形態を示す図２に類似の図であり；
−図１５は、図１４に示す実施の形態の平面図であり、図１４は、図１５のＸＩＶ−ＸＩＶ面に沿った断面図であり；
−図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ面に沿った断面図であり；
−図１７〜１９は、他の実施の形態を示す図である。

図１、２は、本発明による自動車の第１の実施の形態を示す。自動車は、幾つかの窓ガラスを含む。幾つかの窓ガラスの１つとして、フロントガラス２がある。以下の実施の形態において、本発明を、フロントガラスに関連して説明する。しかしながら、本発明は、例えばリアウインドウのようなその他の窓ガラスにも使用可能であることは明らかである。

自動車は車体４を含む。車体４は、金属またはプラスチックから作られた２つの支柱８を含む。支柱８に、フロントガラス２が取り付けられる。このために、ＨＶ３として知られ、ＧＵＲＩＴＥのブランドで販売されている接着剤のような、標準的な接着剤層８が塗付される。この接着剤は、従来からフロントガラスの車体への接着に用いられているものである。接着剤層８の横断面は、例えば、厚さ４ｍｍ、幅６ｍｍを有する。接着剤層８の弾性係数は、３０〜５０Ｍｐａである。

フロントガラスの車体への取り付け部は、粘弾性材料層１０も含む。この場合、粘弾性材料層１０は、厚さ１〜２ｍｍを有する。用語「粘弾性材料」は、弾性係数が１〜３Ｍｐａで、物質損失係数が０．７以上、例えば約１０、の材料を意味する。この材料として、例えばブチルゴムを選ばれる。接着剤層８と粘弾性材料層１０は積層され、フロントガラス２及び車体を形成する２つの層とともに、図２に示すような、５層の多重層を形成する。特に、接着剤層８の上面は、フロントガラス２の下面に接触して伸びる。接着剤層８の下面は、粘弾性材料層１０の上面に接触して伸びる。粘弾性材料層１０の下面は、車体４と接して伸びる。シール継ぎ手１２が、フロントガラス２の端部とフロントガラスの支柱６の端部との間に設けられる。シール継ぎ手１２は、一方では、車体４へ向けて伸びるフロントガラスの端部を覆い、他方では、フロントガラスの支柱の端を覆う。

図１に示すように、接着剤層と粘弾性材料層との２つの層の重ね合わせによって形成された組立体は、フロントガラス２の周囲の４つの辺にそれぞれ対応する、４つの部分を形成する。各辺に対応する部分は、その辺の中央部分の大部分に亘って連続して伸びる。

このような構成において、接着剤層８は、フロントガラスの車体への接着を可能にし、粘弾性材料層１０は、車体とフロントガラスとの間で伝達される振動エネルギの消散を可能にする。最大量のエネルギを消散させるためには、接着剤層の弾性係数と粘弾性材料層の弾性係数との間の比が、５以上であることが望ましい。説明される実施の形態において考察されるのは、剪断損失係数である。この強度の差は、粘弾性材料層へエネルギを伝達し、粘弾性材料層を特に剪断変形させることを可能にする。重要であると思われるその他のファクタは、上述の各部分が互いに接触しないことによる、フロントガラスの周りにおける、粘弾性材料層の配置の不連続性である。これは、この不連続性は、エネルギの消散を大きくする、粘弾性材料層の局部的な変形をもたらすからである。

この効果は、図３に示すような実施の形態によって強化することができる。この実施の形態においては、各部分は、不連続な粘弾性材料層の断片を覆う、連続した接着剤層８から形成される。したがって、この場合、粘弾性材料層は不連続である。図３に示す実施の形態においては、フロントガラス２は、上と下の縦方向の側においてのみ、このような構成の接着剤層によって車体へ取り付けられる。

図４に示す実施の形態においては、接着剤層８と粘弾性材料層１０とが重ね合された層は、フロントガラスの全周に亘って配置され、接着剤層８と粘弾性材料層１０との２つの厚さが加えられた厚さの、連続な帯状部を形成する。この構成は、フロントガラスと車体との間の密閉性を改良し、封止のためのシールを選択的に省略することを可能にするという効果を有する。

図５に示す他の実施の形態においては、例えばプラスチックまたは金属からなるフィルム２０が、接着剤層８と粘弾性材料層１０との間に挿入される。このフィルム２０は、接着剤層８と粘弾性材料層１０との間の接着を強化し、粘弾性材料層１０の剪断変形を増加させる役割を有する。

図６に示す構成においては、フィルム２０に代えて、クリップ２６が用いられる。クリップ２６の一方の端部は、接着剤層８と粘弾性材料層１０との間を伸び、クリップ２６の他方の端部は、車体を形成する部品の粘弾性材料層１０と反対側の面によって固定されるように、車体を形成する部品の端部２８を覆う。

図７、８に示す実施の形態においては、重ね合わせる層の数を増加させることができる。図７に示す実施の形態においては、接着剤層８の上面とフロントガラス２の下面との間に、追加の粘弾性材料層２２が挿入される。したがって、接着剤層８は２つの粘弾性材料層の間に挿置される。反対に、図８に示す実施の形態においては、追加の接着剤層２４が、粘弾性材料層１０の下面と車体との間に設けられ、この場合は、粘弾性材料層１０は、２つの接着剤層の間に挿置される。重ね合わせる層の数を更に増加させることができる。

図９に示す他の実施の形態においては、フロントガラス２の車体４への取り付けは、それぞれ領域４０と領域４２とに対応する、２つの異なる方法によって実行される。第１の領域４０は、この例においては、フロントガラスの左右の側に概ね該当し、上下の縦方向の側の一部を僅かに含む。第２の領域４２は、上下の縦方向の側の大部分に該当する。第１の領域４０の構造を、図１１の断面図に示す。この領域においては、フロントガラスは、１つの接着剤層８によって、車体へ取り付けられる。したがって、接着剤層８は、フロントガラスの下面と車体の上面とに直接接触する。第２の領域４２においては、図１０に示すように、フロントガラスは、図５を参照して先に説明した構成と類似の構成によって、車体へ取り付けられる。但し、この場合は、粘弾性材料層は、接着剤層８の上に位置する。

この場合も、粘弾性材料は、車体とフロントガラスとの間で伝達される振動エネルギを吸収して、騒音減少性能を確保することを可能にする。しかしながら、特にフロントガラスを支持する取り付け部が平坦でないために、フロントガラスの車体への良好な接着品質は必ずしも確保されないので、場合によっては通常よりも薄い従来の接着剤層を、車体に補足的に重ねることが望ましい。粘弾性材料と接着剤との間に挿入されるフィルムは、粘弾性材料と接着剤との接合面の充分な接着を可能にする。粘弾性材料がこの接合面における接着に適合している場合には、このフィルムは不要である。領域４２においては、接着剤は、望ましい接着とシールとを可能にするために、車体の表面の幾何学的な不規則性を補償する役割を特に有する。車体とフロントガラスとの間で伝達される振動エネルギの最大限の量を吸収するために、粘弾性材料は、関係する振動数領域において、大きな損失係数と小さい剪断弾性係数を有することが望ましい。参照値として次の値を用いることができる。
−温度範囲：１０℃〜４０℃；
−振動数：２０〜５００Ｈｚ；
−損失係数：０．７以上；
−剪断弾性係数：３ＭＰａ（１０^６Ｎ／ｍ^２）以下。

参考としてアクリル発泡材は、これらの要求に合致する材料である。

粘弾性材料は、音響的な特性のほかに、衝撃時における機械的強度の評価基準に合致する必要がある。特に正面衝突の場合に、運転者用と乗客のエアバッグが展張し、フロントガラスの底部に大きな力を作用させることが知られている。衝撃時のフロントガラスの機械的強度を確保するために、粘弾性材料は、３ＭＰａ以上の破断強度の仕様に合致する必要がある。エアバッグの展張時間は、約１ｍｍの弾性材料の変形について、十分の数秒である。したがって、衝撃の速度は、１０００Ｈｚ以上の振動数に相当する。粘弾性材料は、高粘性のために、高速変形に対する極めて高い耐力を有する。例えば、ＳＣＯＴＣＨＤＡＭＰ ＳＪ−２００１ ５Ｘ 粘弾性ポリマーの商品名で市販されている材料は、２０℃において、破断強度は、２０ＭＰａであり、１０００Ｈｚにおいて５ＭＰａ以上である。したがって、この材料は、振動に関する要求と、受動安全性に関する要求との両方に合致する。

フロントガラスの適当なシール性を確保するために、領域４０と領域４２との接合部における急激な不連続を回避することが望ましい。したがって、図１２に示すような接合部を設けることができる。図から、接着剤層８の厚さは、粘弾性材料層１０の厚さが減少するにしたがって、領域４０と領域４２との間の境界において線形に変化しながら、次第に増加することが分る。

粘弾性材料を配置するために使用される加圧装置によって、粘弾性材料の端部が図２に示すような次第に薄くなる形状に近づくように、製品を成形することができる。しかしながら、材料の次第に薄くなる形状が不十分な場合には、接着剤と粘弾性材料との接合部に、過剰な接着剤を設けてもよい。過剰な接着剤は、接着剤を堆積させる装置の移動を遅くすることによって得られる。このようにして、この脆弱な領域におけるシール性を確保するために、量が増加された接着剤が堆積される。図１２に示す実施の形態においては、ＤＯＷ ＨＶ３型の接着剤を使用することができる。

図１４〜１６に他の実施の形態を示す。この場合、ある領域５２（例えば領域４２に相当する）においては、フロントガラス２は、接着剤層８と粘弾性材料層１０とによって車体４へ取り付けられ、一方、他の領域おいては、接着剤層８のみによって車体４へ取り付けられる。図９における実施の形態とは異なり、領域５２においては、接着剤層８と粘弾性材料層１０は、互いに離れて並置される。接着剤層８と粘弾性材料層１０は、一方が他方の側方に、それぞれフロントガラスの下面に接して配置される。また、接着剤層８と粘弾性材料層１０は、それぞれ車体と接触しており、接合部の車体には、粘弾性材料層１０の厚さが接着剤層８の厚さよりも小さいことを考慮に入れるための、肩５４を設けることができる。この解決策は、フロントガラスの全周に亘る接着剤層の連続した輪を設けることを可能にする。接着剤の剪断弾性係数は、粘弾性材料の剪断弾性係数よりも高いので、領域５２においては、粘弾性材料の効果を維持するために、領域５０に比して、接着剤の厚さを増加させ、幅を減少させることが望ましい。接着剤層８と粘弾性材料層１０の厚さと幅は、粘弾性材料の剪断歪エネルギを最大化することを可能にするように、計算によって決定される。このように、領域５２においては、接着剤層は狭くて厚い。したがって、組み立てラインにおいてフロントガラスの接着を実行するロボットは、同一の速度と接着剤の送出流速を維持することができ、このことは組立工程を簡単化する。

図２に示すシール継ぎ手１２は、他の実施の形態においては、採用される接着剤層と粘弾性材料層との配置にかかわりなく、フロントガラスと車体との間の封止を可能にするシールによって置き換えることができる。このような構成は、領域５０と領域５２との２つの領域の間の接合部を簡単化するのみならず、音響減衰機能を最適化してその性能を向上するための自由度をもたらす。

例えば、図１７、１８に示すような実施の形態を提供することができる。図１７において、フロントガラスの下の縦方向の側は、連続で、図５に示す構成を有する領域６２からなり、一方、フロントガラスの上の縦方向の側は、同じ構成で不連続な領域６４からなる。フロントガラスの左右の側には、接着剤層と粘弾性材料層は設けない。

図１８に示す実施の形態においては、フロントガラスの下と上の２つの縦方向の側に、不連続な層が設けられる。

最後に、図１９に示す実施の形態においては、フロントガラスは、フロントガラスの全周に相当する輪を形成する連続な粘弾性材料層１０を介して、車体へ取り付けられる。左右の横方向の側には、接着剤層８が、接着剤層８も車体とフロントガラスとに接触するように、粘弾性材料層１０に並置される。粘弾性材料層と接着剤層との間に、スペースが設けられる。良好な音響特性を確保するために、粘弾性材料の弾性係数は比較的小さくする。このことが、２０ＭＰａ以上の高い弾性係数を有する、２つの標準的な接着剤層を設けることが可能である理由である。車体が捩りを受けたときに、最も高い荷重を受けるのは、側方の支柱の接着剤である。これが、接着剤層を配置するために、このような構成にする理由である。要約すれば、粘弾性材料の完全な輪が、音響特性とシールとを確保し、２つの側方の側に限定された接着剤が、機械的な強度を確保する。

一般に、粘弾性材料を配置する前に、窓ガラスの全周に、従来から知られた方法によってプライマーを塗付して接着の準備をすると有利である。粘弾性材料の１つの面を非接着性の保護テープによって保護して、ロールの形に巻く。リールと保護テープの剥ぎ取りの機能を有する装置が、窓ガラスと車体との少なくとも一方の上述した領域へ粘弾性材料層を配置するために用いられる。位置決めと同時に、加圧ローラの作用による粘弾性材料の圧着が実行される。加圧ローラの加圧力は、粘弾性材料に固有の推奨値に応じて決められる。典型的には、接着剤は、粘弾性材料の後に塗布される。

粘弾性材料が窓ガラスの接着剤と適合しないときには、上述したように、例えば約１０マイクロメータの厚さを有するＰＥＴ材料からなるフィルムを設けることができる。このフィルムは、ガラス用の接着剤に対する良好な接着性を有するように処理することができる。この処理は、例えば、ＤＯＷ社のＢＥＴＡＰＲＩＭＥ ５４０４のような、接着プライマーによって実行される。

ガラスを配置するために用いられる接着剤は、接着箇所が、粘弾性材料が存在する箇所か、粘弾性材料が存在する箇所以外かに応じて規定された全高を尊重しながら、接着箇所の全体に配置される。接着剤の量の場所に応じた調整は、例えば、接着ロボットの速度を変えることによって行われる。

本発明は、その様々な実施の形態における、特に有利な、フロントガラスと車体との接合部の構成及び接合方法、並びに、取り付け部品の効果によって、減衰を導入することによって、フロントガラスの振動の振幅を減少させることを可能にする。この取り付け部品は、入射エネルギを増幅して集中させて、良好に消散させる。接着剤は、取り付けの際に、製造上のバラツキと面の不規則性を修正する。

図１〜１０、１２、１７、１８においては、例えば両面が接着する帯状の形状をなす粘弾性材料層は、接着剤層と直列である。図１９、１４、１５においては、粘弾性材料層は、接着剤層と並列である。この場合、例えば粘弾性材料は、表面の不規則性の補償を容易にするために、例えば、ペースト状に配置される。図１３においては、粘弾性材料層と接着剤層の配置は、直列と並列の組み合わせである。

勿論、本発明の枠を逸脱することなく、本発明に多くの変更をもたらすことができる。

図１３に示すように、１つの接着剤層（または粘弾性材料層）７０を、接着剤層８と粘弾性材料層１０との２つの層が重ね合わせられた層と並置することが、フロントガラスの周囲の少なくとも幾つかの箇所において可能である。

Claims (11)

1. 少なくとも１つの窓ガラス（２）と車体（４）とを含む自動車において、上記窓ガラスと上記車体との間に挿置された、少なくとも１つの粘弾性材料層（１０、２２）を含むことを特徴とする自動車。
2. 上記粘弾性材料層（１０、２２）が、上記窓ガラスの辺の少なくとも１つの側に沿って連続して伸びることを特徴とする、請求項１に記載の自動車。
3. 上記粘弾性材料層（１０、２２）が、上記窓ガラスの辺の少なくとも１つの側に沿って不連続に伸びることを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車。
4. 上記窓ガラス（２）が、上記粘弾性材料層が塗付されない少なくとも１つの辺を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動車。
5. 上記窓ガラスと上記車体との間に挿置された、少なくとも１つの接着剤層（８、２４、７０）を更に含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動車。
6. 上記接着剤層（８、２４）と上記粘弾性材料層（１０、２２）とが重ね合わされた、少なくとも１つの領域を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動車。
7. 上記接着剤層（８、２４）と上記粘弾性材料層（１０、２２）とが重ね合わされた層を有する、少なくとも１つの領域を含み、上記領域が、上記重ね合わされた層と並置された接着剤層（７０）または粘弾性材料層を更に含むことを特徴とする、請求項５または６に記載の自動車。
8. 上記重ね合わされた層の間に挿置されたフィルム（２０、２６）を含むことを特徴とする、請求項６または７に記載の自動車。
9. 上記粘弾性材料層（１０）と接着剤層（７０、８）とが並置された少なくとも１つの領域を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の自動車。
10. 上記粘弾性材料は、１０〜４０℃の温度範囲と、２０〜５００Ｈｚの加振振動数の範囲において、以下の特性：
    −０．７以上の損失係数；
    −３ＭＰａ以下の剪断弾性係数；
    を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の自動車。
11. 少なくとも１つの窓ガラスの、自動車の車体への取り付け方法において、上記窓ガラス（２）と上記車体（４）との間に、粘弾性材料層（１０）が挿置されることを特徴とする、少なくとも１つの窓ガラスの、自動車の車体への取り付け方法。

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