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JP2020526786A - 車両構造体、及びキャビンの騒音の制御のための方法 - Google Patents

車両構造体、及びキャビンの騒音の制御のための方法 Download PDF

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JP2020526786A JP2019570529A JP2019570529A JP2020526786A JP 2020526786 A JP2020526786 A JP 2020526786A JP 2019570529 A JP2019570529 A JP 2019570529A JP 2019570529 A JP2019570529 A JP 2019570529A JP 2020526786 A JP2020526786 A JP 2020526786A
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キース フィッシャー,ウィリアム
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Abstract

本開示の態様は:内部キャビンを取り囲む車体と;上記内部と連通した前方開口と;上記前方開口内に配置されたフロントガラス積層体と;上記前方開口に隣接する少なくとも1ペアの側方開口と;上記1ペアの側方開口それぞれの中に配置された少なくとも1つのサイドウインドウ積層体とを備える、車両に関し、上記フロントガラス積層体は第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有し、上記サイドウインドウ積層体は第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値を有し、上記第1の周波数及び上記第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第119条の下で、2017年6月28日出願の米国仮特許出願第62/526,066号の優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は依拠され、その全体が参照により本出願に援用される。
本開示は、キャビンの騒音の制御のための車両構造体、及び車両内のキャビンの騒音の制御方法に関する。
燃料の経済性の改善、CO2排出の削減、及び性能のための車の重量の低減は、自動車OEMの間で優先事項であり続けている。重量を低減するための方法のうちの1つは、より薄いガラス窓を使用することである。より薄いガラス窓を形成するために使用される、より薄い1つ以上のガラスシートは、音をより多く伝達するが、我々がこのような薄いガラス窓をシステムに使用する際、薄型ガラスのフロントガラス及びフロントサイドライト(front sidelite:FSL)の大きな音伝達は、他のガラス窓構成部品を通した音伝達によってもたらされ、かつガラス窓以外の経路を通して伝達される構造の振動によって生成される、より高い音レベルによって、概ねマスキングされる。
従って、音響的な不利益を最小化又は排除しながら重量の削減を達成するために、フロントガラス及びFSLの音伝達特性を修正することが必要とされている。
本開示の第1の態様は:内部キャビンを取り囲む車体と;上記内部と連通した前方開口と;上記前方開口内に配置されたフロントガラス積層体と;上記前方開口に隣接する少なくとも1ペアの側方開口と;上記1ペアの側方開口それぞれの中に配置された少なくとも1つのサイドウインドウ積層体とを備える、車両に関し、上記フロントガラス積層体は第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有し、上記サイドウインドウ積層体は第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値を有し、上記第1の周波数及び上記第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である。
第2の態様は、車両キャビンの騒音を低減する方法に関し、上記方法は、フロントガラス積層体と、少なくとも1ペアのサイドウインドウ積層体とを、車体の開口内に設置するステップを含み、上記フロントガラス積層体は、第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有し、上記サイドウインドウ積層体は、第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値を備え、上記第1の周波数及び上記第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である。
異なる個々の構成部品のウインドウ構成のモデル化された音伝達損失(STL)であり、このSTLは個々の構成部品の音響特性である フロントガラス積層体及びサイドウインドウの合計重量の関数としての、異なるフロントガラス積層体及びサイドウインドウ構成のAIの変動 風切り音モデル評価における、様々なガラス窓構成部品及びフランキングの風切り音に対する寄与の百分率 フロントサイドウインドウのコインシデンスディップ周波数がより高い周波数へとシフトする際の、明瞭度指数(articulation index:「AI」)の上昇を示すグラフ 例示的な車両キャビン(500)の概略図
図面が存在する場合はそれを参照して、本開示の様々な実施形態を詳細に説明する。様々な実施形態に対する言及は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は本明細書に添付された請求項の範囲のみによって限定される。更に、本明細書中に記載のいずれの例は限定ではなく、単に請求対象の発明の多くの可能な実施形態のうちのいくつかを記載したものである。
定義
「明瞭度指数」、「AI」、又は同様の用語は、音声の明瞭度及びその測定方法を指す。
「ソーン(sone、sones)」又は同様の用語は、音がどの程度大きく知覚されるかの単位を指す。ソーンのスケールは線形である。知覚されるラウドネスが2倍になると、ソーン値は2倍になる。
本明細書中で使用される場合、「オクターブ帯域」、「1/3オクターブ帯域」、又は同様の用語は、音の測定、分析、及びスケーリングの分野で公知のものである。可聴周波数範囲は、「オクターブ」と呼ばれる不均一な複数のセグメントに分割できる。ある帯域は、帯域上端周波数が帯域下端周波数の2倍であるとき、1オクターブである。オクターブ帯域は、1/3オクターブ帯域と呼ばれる3つの範囲に分割できる。1/3オクターブ帯域は、帯域上端周波数(f2)が帯域下端周波数(f1)の2の立方根倍である帯域である。オクターブ帯域及び1/3オクターブ帯域はそれぞれ、中央周波数、下限周波数、及び上限周波数によって識別できる(Acoustical Porous Material Recipes、apmr.matelys.com/Standards/OctaveBands.html、及びengineeringtoolbox.com/octave‐bands‐frequency‐limits‐d_1602.htmlを参照)。
「ドライバー(driver)」、「乗客(passenger)」、「乗員(occupant)」、及び同様の用語は、車両キャビン内であって、フロントガラス及びフロントガラスに最も近いフロントサイドウインドウの3パネル構造の最外部の境界と、関連するガラス窓等の支持部品(例えばフレーム)が存在する場合はこれらとによって画定される内部容積内に位置する、人物、音記録用マイクロフォン、又は人型若しくは非人型音センサを指す。
「ガラス(glass)」、「ガラスウインドウ(glass window)」、「ウインドウユニット(window unit)」、「サイドライト(side light)」、「リアライト(rear light)」、「サイドライト(side lite)」、「スカイライト(sky lite)」、「フロントガラス(windshield)」、「ウインドスクリーン(windscreen)」、又は同様の用語は、車両キャビン構造内の1つ以上のガラス積層体構造を指す。
「ガラス対称比(glass symmetry ratio)」、及び同様の用語は、積層体又はハイブリッド積層体構造内の比較的薄いガラス板又は層に対する比較的厚いガラス板又は層の厚さの比を指す。
積層体構成は、外部(又は外側)及び内部(又は内側)ガラスシートの厚さ(mm)に関して、以下のような当該産業分野における略記を用いて記述できる:「外部/内部」、「外側/内側」。例えば、2.5mmのアニーリング済みソーダライムガラス外部、及び2.5mmのアニーリング済みソーダライムガラス内部は、「2.5/2.5」と記述できる。ポリマー中間層がこれらの2つのガラスシートの間に配置されるが、ある特定の中間層を使用する場合、これは:2.5/APVB/2.5(ここでAPVBは音響ポリビニルブチラール中間層である)として識別されることを理解されたい。
「含む(include、includes)」又は同様の用語は、それを包含するもののそれに限定されないこと、即ち包括的であるものの排他的ではないことを意味する。
本明細書中で使用される場合、不定冠詞「a」又は「an」及びこれに対応する定冠詞「the」は、特段の記載がない限り、少なくとも1つ、又は1つ以上を意味する。当業者によく知られている略語を使用する場合がある(例えば、時間に対する「h」又は「hrs」、グラムに対する「g」又は「gm」、ミリリットルに対する「mL」、室温に対する「rt」、ナノメートルに対する「nm」等の略語)。
構成要素、成分、添加剤、寸法、条件、時間、及び同様の態様並びにその範囲に関して開示される具体的な及び好ましい値は、例示のみを目的としており、これらは、他の明確な値、又は明確な範囲内の他の値を排除するものではない。本開示の物品及び方法は、明示的又は黙示的な中間値及び範囲を含む、本明細書に記載される複数の値、具体的な値、より具体的な値、及び好ましい値のうちのいずれの値又はいずれの組み合わせを含むことができる。
本開示の複数の態様は、風によって引き起こされる、薄型ガラスの使用に起因する音響的な不利益を緩和すること、及び場合によっては、より薄く軽量のガラスシートの使用によってキャビンの音響を改善することに関する。様々な態様は、キャビン内部の音響をシステムレベルで考慮することによって、これを達成する。薄いガラスシートは、音伝達の質量則に基づき、より厚いガラスシートに対して音響的な不利益を有することになる。しかしながら、全システム環境では、薄いガラスシートによる音響的な不利益は比較的小さくなる。これは特に、この薄型ガラスが積層体であり、モノリシックガラスに比べて中間層が相当な減衰に寄与することにより、1つ以上の薄型ガラスシートを使用する積層体から車両キャビン内部への高周波数の音放射の最小化に寄与する場合に、当てはまる。
本開示の別の複数の態様は、適切に設計された音響中間層(例えば音響ポリビニルブチラール即ちPVB)を備えた薄型ガラス積層体の使用によって、FSL又はFSLとフロントガラスとの組み合わせのコインシデンスディップが、ヒトの聴覚の感受性のピーク範囲の外のより高い周波数へとシフトする際に実現される、明瞭度指数の改善である。
本開示の第1の態様は:内部キャビンを取り囲む車体と;上記内部と連通した前方開口と;上記前方開口内に配置されたフロントガラス積層体と;上記前方開口に隣接する少なくとも1ペアの側方開口と;上記1ペアの側方開口それぞれの中に配置された、(FSLを含んでよい)少なくとも1つのサイドウインドウ積層体とを備える、車両に関し、上記フロントガラス積層体は、第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有し、サイドウインドウ積層体は、第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値を有し、第1の周波数及び第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である。1つ以上の実施形態では、各側方開口に配置される少なくとも1つのサイドウインドウ積層体は、互いに同一である。
1つ以上の実施形態では、車両の設計は、コインシデンスディップ最小値のうちの少なくとも1つが、例えばヒトの聴覚の感受性のピーク範囲等の、1,000〜5,000Hzの範囲の外の周波数へとシフトされるように、選択されたガラス窓又は積層体を含む。ガラス窓構成部品は、フロントガラス及びサイドウインドウガラス窓構成部品の組み合わせた重量又は合計重量を最小化しながら、明瞭度指数を最大化し、かつキャビン内の全体的なラウドネスの上昇を最小化するように選択される。
実施形態では、第2のコインシデンスディップだけが、ヒトの聴覚の感受性のピーク範囲の外であり、第1のコインシデンスディップはそうではない。
実施形態では、第1のコインシデンスディップ及び第2のコインシデンスディップの両方が、ヒトの聴覚の感受性のピーク範囲の外の周波数(即ち1000Hz未満及び5000Hz超)を有する。
実施形態では、第2のコインシデンスディップだけが1000Hz未満又は5000Hz超である。1つ以上の具体的実施形態では、第2のコインシデンスディップだけが5,000Hz超8,000Hz以下である。
1つ以上の実施形態では、フロントガラス積層体は、第1のガラスシート、厚さ約0.3mm以上約1.5mm未満の第2のガラスシート、及び第1のガラスシートと第2のガラスシートとの間に配置された中間層を有する。サイドウインドウ積層体は、第3のガラスシート、厚さ約0.3mm以上約1.5mm未満の第4のガラスシート、及び第3のガラスシートと第4のガラスシートとの間に配置された中間層を有する。1つ以上の実施形態では、第1のガラスシートの厚さは、約1.6mm〜約3.2mm(例えば約1.7mm〜約3.2mm、約1.8mm〜約3.2mm、約1.9mm〜約3.2mm、約2mm〜約3.2mm、約2.1mm〜約3.2mm、約2.3mm〜約3.2mm、約1.6mm〜約3mm、約1.6mm〜約2.8mm、約1.6mm〜約2.6mm、約1.6mm〜約2.5mm、約1.6mm〜約2.3mm、又は約1.6mm〜約2.1mm)である。第2のガラスシートの厚さは、約0.4mm以上約1.5mm未満、約0.5mm以上約1.5mm未満、約0.55mm以上約1.5mm未満、約0.6mm以上約1.5mm未満、約0.7mm以上約1.5mm未満、約0.8mm以上約1.5mm未満、約0.9mm以上約1.5mm未満、約1mm以上約1.5mm未満、約1.1mm以上約1.5mm未満、約1.2mm以上約1.5mm未満、約0.3mm〜1.4mm、約0.3mm〜1.2mm、約0.3mm〜1.1mm、約0.3mm〜1mm、約0.3mm〜0.9mm、約0.3mm〜0.8mm、約0.3mm〜0.7mm、約0.3mm〜0.55mm、約0.5mm〜0.7mm、約0.55mm〜0.7mmであってよい。
1つ以上の実施形態では、第3のガラスシートの厚さは、約1.6mm〜約3.2mm、約1.7mm〜約3.2mm、約1.8mm〜約3.2mm、約1.9mm〜約3.2mm、約2mm〜約3.2mm、約2.1mm〜約3.2mm、約2.3mm〜約3.2mm、約1.6mm〜約3mm、約1.6mm〜約2.8mm、約1.6mm〜約2.6mm、約1.6mm〜約2.5mm、約1.6mm〜約2.3mm、又は約1.6mm〜約2.1mmである。
1つ以上の実施形態では、第4のガラスシートの厚さは、約0.4mm以上約1.5mm未満、約0.5mm以上約1.5mm未満、約0.55mm以上約1.5mm未満、約0.6mm以上約1.5mm未満、約0.7mm以上約1.5mm未満、約0.8mm以上約1.5mm未満、約0.9mm以上約1.5mm未満、約1mm以上約1.5mm未満、約1.1mm以上約1.5mm未満、約1.2mm以上約1.5mm未満、約0.3mm〜1.4mm、約0.3mm〜1.2mm、約0.3mm〜1.1mm、約0.3mm〜1mm、約0.3mm〜0.9mm、約0.3mm〜0.8mm、約0.3mm〜0.7mm、約0.3mm〜0.55mm、約0.5mm〜0.7mm、約0.55mm〜0.7mmである。
1つ以上の具体的実施形態では、フロントガラス積層体は、2.1/0.55又は2.1/2.1の構成を有する。1つ以上の実施形態では、サイドウインドウ積層体は、(表1に示すように)2.1/0.5又は2.1/0.7の構成を有してよい。
1つ以上の実施形態では、フロントガラス積層体は2.1/0.55の構成を有し、各サイドウインドウ積層体は2.1/0.55の構成を有することができる。
更に別の実施形態では、フロントガラス積層体は、2.1/0.55又は2.5/2.5の構成を有することができ、各サイドウインドウ積層体は、2.1/0.7又は1.8/0.7の構成を有することができる。
実施形態では、フロントガラス積層体及び各サイドウインドウ積層体構造の全体の重量は、例えば12.3キログラム〜25.8キログラムである。1つ以上の実施形態では、フロントガラス積層体と各サイドウインドウ積層体とを組み合わせた重量は、約14キログラム〜25.3キログラム、15キログラム〜25.8キログラム、16キログラム〜25.8キログラム、18キログラム〜25.8キログラム、20キログラム〜25.8キログラム、22キログラム〜25.8キログラム、12.3キログラム〜25キログラム、12.3キログラム〜24キログラム、12.3キログラム〜22キログラム、12.3キログラム〜20キログラム、12.3キログラム〜18キログラム、12.3キログラム〜16キログラム、又は14.5〜15.5キログラム(中間値及び範囲を含む)であってよい。
実施形態では、キャビンは、例えば60〜67%、及び66〜67%の明瞭度指数%と、例えば18〜27ソーン、又は19.0〜19.5ソーン(中間値及び範囲を含む)のラウドネスとを有することができる。
1つ以上の実施形態では、フロントガラス積層体及びサイドウインドウ積層体に使用される材料を指定してよい。例えば、1つ以上の実施形態では、第1のガラスシートは車両の外部に面し、アニーリング済みソーダライムガラスを含み;第1のガラスシートと第2のガラスシートとの間の中間層は、PVBを含み;第2のガラスシートは内部キャビンに面し、強化済みガラスシートを含む。1つ以上の実施形態では、第3のガラスシートは車両の外部に面し、アニーリング済みソーダライムガラスを含み;第3のガラスシートと第4のガラスシートとの間の中間層は、PVBを含み;第4のガラスシートは内部キャビンに面し、強化済みガラスシートを含む。
強化済みガラスシートを使用する実施形態において、このようなガラスシートを、表面から圧縮の深さ(DOC)まで延在する圧縮応力を含むように、強化してよい。圧縮応力領域は、引張応力を呈する中央部分によって平衡化される。DOCにおいて、応力は、圧縮応力から引張応力へと変化する。上記圧縮応力及び上記引張応力は、本明細書中で絶対値として提供される。
1つ以上の実施形態では、ガラスシートを、物品の複数の部分間の熱膨張係数の不一致を利用して、圧縮応力領域と、引張応力を示す中央領域とを形成することによって、機械的に強化してよい。いくつかの実施形態では、ガラスシートは、ガラスを、ガラス転移温度を超える温度まで加熱した後急速に冷却することによって、熱強化してよい。
1つ以上の実施形態では、ガラスシートを、イオン交換によって化学強化してよい。イオン交換プロセスでは、ガラスシートの表面の又は表面付近のイオンが、同一の原子価又は酸化状態を有する比較的大きなイオンで置換される(又は上記イオンと交換される)。ガラスシートがアルカリアルミノシリケートガラスを含むこれらの実施形態では、物品の表面層内のイオン、及び上記比較的大きなイオンは、Li+、Na+、K+、Rb+、及びCs+といった1価アルカリ金属陽イオンである。あるいは、上記表面層内の1価陽イオンを、Ag+等といったアルカリ金属陽イオン以外の1価陽イオンで置換してよい。このような実施形態では、交換されてガラスシートの中へと入った1価イオン(又は陽イオン)は、応力を生成する。
イオン交換プロセスは典型的には、ガラスシートを、ガラスシート中の比較的小さなイオンと交換されることになる比較的大きなイオンを含有する溶融塩浴(又は2つ以上の溶融塩浴)に浸漬することによって実施される。水性塩浴を利用してもよいことに留意されたい。更に、(1つ以上の)浴の組成は、2種類以上の比較的大きなイオン(例えばNa+及びK+)を含んでいても、又は単一の比較的大きなイオンを含んでいてもよい。浴組成及び温度、浸漬時間、ガラスシートを塩浴(又は浴)に浸漬する回数、複数の塩浴の使用、アニーリング、洗浄といった追加のステップを含むがこれらに限定されないイオン交換プロセスに関するパラメータは一般に、ガラスシートの組成(物品の構造及び存在するいずれの結晶相を含む)、並びに強化によって生じるガラス物品所望のDOC及びCSによって決定されることは、当業者には認識されるだろう。例示的な溶融浴の組成は、比較的大きなアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩、及び塩化物を含んでよい。典型的な硝酸塩は、KNO3、NaNO3、LiNO3、NaSO4及びこれらの組み合わせを含む。溶融塩浴の温度は典型的には、約380℃から最大約450℃までであるが、浸漬時間は、ガラスシートの厚さ、浴温度及びガラス(又は1価イオン)の拡散率に応じて、約15分から最大約100時間までである。しかしながら、上述のものと異なる温度及び浸漬時間を用いてもよい。
1つ以上の実施形態では、ガラスシートを、約370℃〜約480℃の温度を有する100%のNaNO3、100%のKNO3、又はNaNO3とKNO3との組み合わせの溶融塩浴に浸漬してよい。いくつかの実施形態では、ガラスシートを、約1%〜約99%のKNO3及び約1%〜約99%のNaNO3を含む溶融混合塩浴に浸漬してよい。1つ以上の実施形態では、ガラスシートを、第1の浴に浸漬した後に、第2の浴に浸漬してよい。上記第1及び第2の浴は、互いに異なる組成及び/又は温度を有してよい。上記第1及び第2の浴中での浸漬時間は異なっていてよい。例えば、上記第1の浴中での浸漬は、上記第2の浴中での浸漬より長くてよい。
1つ以上の実施形態では、ガラスシートを、約420℃未満(例えば約400℃又は約380℃)の温度を有するNaNO3及びKNO3(49%/51%、50%/50%、51%/49%)を含む溶融混合塩浴に、約5時間未満、又は更には約4時間以下だけ浸漬してよい。
イオン交換条件は、「スパイク(spike)」を提供するよう、又は結果として得られるガラスシートの表面若しくは表面付近の応力プロファイルの傾斜を増大させるよう、適合させることができる。このスパイクにより、より大きな表面CS値をもたらすことができる。このスパイクは、本明細書に記載されるガラスシートにおいて使用されるガラス組成物の独特な特性により、単一組成又は混合組成を有する(1つ以上の)浴を有する単一の浴又は複数の浴によって得ることができる。
2つ以上の1価イオンが交換によってガラスシートに入る1つ以上の実施形態では、異なる複数の1価イオンを、ガラスシート内の異なる複数の深さまで交換してよい(そして、ガラスシート内の異なる複数の深さにおいて異なる複数の大きさの応力を生成してよい)。その結果として、複数の応力生成イオンの相対的な深さを決定して、異なる複数の応力プロファイルの特徴を得ることができる。
CSは、当該技術分野で公知の手段、例えば有限会社折原製作所(日本)製FSM‐6000等の市販の機器を用いて、表面応力計(surface stress meter:FSM)によって測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する応力光係数(stress optical coefficient:SOC)の精密測定に依存する。SOCは、「ガラスの応力光係数の測定のための標準試験法(Standard Test Method for Measurement of ガラス Stress‐Optical Coefficient)」というタイトルのASTM規格C770‐98(2013)(その内容は、参照によりその全体が本出願に援用される)に記載されるファイバ法及び4点曲げ法、並びにバルクシリンダ法によって測定される。本明細書中で使用される場合、CSは、圧縮応力層内で測定された最高圧縮応力値である「最大圧縮応力(maximum compressive stress)」であってよい。いくつかの実施形態では、最大圧縮応力は、ガラスシートの表面に位置する。他の実施形態では、最大圧縮応力は、表面下の深さにおいて発生してもよく、これにより圧縮応力は「埋没したピーク(buried peak)」のようになる。
DOCは、強化方法及び条件に応じて、FSMで、又は散乱光偏向鏡(SCALP)(エストニアのタリンにあるGlasstress Ltdから入手可能なSCALP‐04散乱光偏光器等)で測定してよい。ガラスシートがイオン交換処理によって化学強化される場合、どのイオンがガラスシートへと交換されるかに応じて、FSM又はSCALPを用いてよい。ガラスシート内の応力が、ガラス物品内へのカリウムイオンの交換によって生成される場合は、FSMを用いてDOCを測定する。上記応力が、ガラスシート内へのナトリウムイオンの交換によって生成される場合は、SCALPを用いてDOCを測定する。ガラスシート内の応力が、ガラス内へのカリウム及びナトリウム両方のイオンの交換によって生成される場合は、ナトリウムイオンの交換深さがDOCを示し、カリウムイオンの交換深さが圧縮応力の大きさの変化(ただし圧縮応力から引張応力への応力の変化ではない)を示すと考えられるため、DOCはSCALPで測定され、上記ガラスシート内でのカリウムイオンの交換深さはFSMで測定される。中心張力又はCTは最大引張応力であり、SCALPで測定される。
1つ以上の実施形態では、ガラスシートは、(本明細書に記載されているように)上記ガラスシートの厚さtの小部分として記載されるDOCを呈するよう強化してよい。例えば、1つ以上の実施形態では、DOCは、約0.05t以上、約0.1t以上、約0.11t以上、約0.12t以上、約0.13t以上、約0.14t以上、約0.15t以上、約0.16t以上、約0.17t以上、約0.18t以上、約0.19t以上、約0.2t以上、約0.21t以上であってよい。いくつかの実施形態では、DOCは、約0.08t〜約0.25t、約0.09t〜約0.25t、約0.18t〜約0.25t、約0.11t〜約0.25t、約0.12t〜約0.25t、約0.13t〜約0.25t、約0.14t〜約0.25t、約0.15t〜約0.25t、約0.08t〜約0.24t、約0.08t〜約0.23t、約0.08t〜約0.22t、約0.08t〜約0.21t、約0.08t〜約0.2t、約0.08t〜約0.19t、約0.08t〜約0.18t、約0.08t〜約0.17t、約0.08t〜約0.16t、又は約0.08t〜約0.15tであってよい。いくつかの例では、DOCは、約20μm以下であってよい。1つ以上の実施形態では、DOCは、約40μm以上(例えば約40μm〜約300μm、約50μm〜約300μm、約60μm〜約300μm、約70μm〜約300μm、約80μm〜約300μm、約90μm〜約300μm、約100μm〜約300μm、約110μm〜約300μm、約120μm〜約300μm、約140μm〜約300μm、約150μm〜約300μm、約40μm〜約290μm、約40μm〜約280μm、約40μm〜約260μm、約40μm〜約250μm、約40μm〜約240μm、約40μm〜約230μm、約40μm〜約220μm、約40μm〜約210μm、約40μm〜約200μm、約40μm〜約180μm、約40μm〜約160μm、約40μm〜約150μm、約40μm〜約140μm、約40μm〜約130μm、約40μm〜約120μm、約40μm〜約110μm、又は約40μm〜約100μm)であってよい。
1つ以上の実施形態では、強化されたガラスシートは、約100MPa以上、200MPa以上、300MPa以上、400MPa以上、約500MPa以上、約600MPa以上、約700MPa以上、約800MPa以上、約900MPa以上、約930MPa以上、約1000MPa以上、又は約1050MPa以上のCS(これはガラスシートの表面又はある深さにおいて認められ得る)を有してよい。1つ以上の実施形態では、強化されたガラスシートは、約200MPa〜約1050MPa、約250MPa〜約1050MPa、約300MPa〜約1050MPa、約350MPa〜約1050MPa、約400MPa〜約1050MPa、約450MPa〜約1050MPa、約500MPa〜約1050MPa、約550MPa〜約1050MPa、約600MPa〜約1050MPa、約200MPa〜約1000MPa、約200MPa〜約950MPa、約200MPa〜約900MPa、約200MPa〜約850MPa、約200MPa〜約800MPa、約200MPa〜約750MPa、約200MPa〜約700MPa、約200MPa〜約650MPa、約200MPa〜約600MPa、約200MPa〜約550MPa、又は約200MPa〜約500MPaのCS(これはガラスシートの表面又はある深さにおいて認められ得る)を有してよい。
1つ以上の実施形態では、本明細書中で使用される強化済みガラスシートは、低いレベルまで強化してよい。例えば強化済みガラスシートのCS(これは表面又はガラスシート内のある深さにおいて見出すことができる)は、約300MPa未満であってよい。例えば、CSは、約10MPa以上約300MPa未満、約20MPa以上約300MPa未満、約25MPa以上約300MPa未満、約30MPa以上約300MPa未満、約40MPa以上約300MPa未満、約50MPa以上約300MPa未満、約60MPa以上約300MPa未満、約70MPa以上約300MPa未満、約80MPa以上約300MPa未満、約90MPa以上約300MPa未満、約100MPa以上約300MPa未満、約120MPa以上約300MPa未満、約130MPa以上約300MPa未満、約140MPa以上約300MPa未満、約160MPa以上約300MPa未満、約170MPa以上約300MPa未満、約180MPa以上約300MPa未満、約190MPa以上約300MPa未満、約200MPa以上約300MPa未満、約10MPa〜約290MPa、約10MPa〜約280MPa、約10MPa〜約270MPa、約10MPa〜約260MPa、約10MPa〜約250MPa、約10MPa〜約240MPa、約10MPa〜約230MPa、約10MPa〜約220MPa、約10MPa〜約210MPa、約10MPa〜約200MPa、約10MPa〜約190MPa、約10MPa〜約180MPa、約10MPa〜約170MPa、約10MPa〜約160MPa、約10MPa〜約150MPaであってよい。
1つ以上の実施形態では、強化されたガラスシートは、約20MPa以上、約30MPa以上、約40MPa以上、約45MPa以上、約50MPa以上、約60MPa以上、約70MPa以上、約75MPa以上、約80MPa以上、又は約85MPa以上の最大引張応力又は中心張力(CT)を有してよい。いくつかの実施形態では、上記最大引張応力又は中心張力(CT)は、約40MPa〜約100MPa、約50MPa〜約100MPa、約60MPa〜約100MPa、約70MPa〜約100MPa、約80MPa〜約100MPa、約40MPa〜約90MPa、約40MPa〜約80MPa、約40MPa〜約70MPa、又は約40MPa〜約60MPaであってよい。
いくつかの実施形態では、強化ガラスが比較的低い表面CSを有する場合、対応するCTもまた比較的低い(例えば約50Mpa以下)ものとなり得る。
1つ以上の実施形態では、中間層は、ポリビニルブチラール(PVB)、エチレン酢酸ビニル(EVA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、イオノマー、及び熱可塑性ポリウレタン(TPU)からなる群から選択される、ポリマー中間層である。中間層は、予備成形済みポリマー中間層として適用してよい。いくつかの例では、ポリマー中間層は例えば、可塑化済みポリビニルブチラール(PVB)シートとすることができる。様々な実施形態では、ポリマー中間層は、モノリシックポリマーシート、多層ポリマーシート(例えば音響中間層等)、又は複合体ポリマーシートを含むことができる。
1つ以上の実施形態では、フロントガラス積層体及びサイドウインドウ積層体は:隣接するウインドウ構成部品を隔てるAピラーを有する、3つの別個の隣接するウインドウ構成部品;並びに側方ウインドウを形成する平面外輪郭及び平面外曲げを有し、かつAピラー離間構造を備えない、単一の積層体構造からなる群から選択される。
1つ以上の実施形態では、キャビンは例えば:有人運転若しくは無人運転車両;内燃機関、電気、太陽電池、若しくはハイブリッド給電式車両;自動車;スポーツ・ユーティリティ・ビークル;トラック;バス;ゴルフカート;オートバイ;列車;船舶;航空機;及び同様の車両;又はこれらの組み合わせから選択できる。
本開示の第2の態様は、車両キャビンの騒音を低減する方法に関する。1つ以上の実施形態では、上記方法は:(本明細書に記載の)フロントガラス積層体、及び(本明細書に記載の)少なくとも1ペアのサイドウインドウ積層体を、車体の開口に設置するステップを含む。1つ以上の実施形態では、上記方法は、第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有するフロントガラス積層体を設置するステップを含む。1つ以上の実施形態では、上記方法は、第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値をそれぞれ有するサイドウインドウ積層体を設置するステップを含む。1つ以上の実施形態では、第1の周波数及び第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である。いくつかの実施形態では、第2の周波数だけが1000Hz未満又は5000Hz超である。1つ以上の具体的実施形態では、第2の周波数は5,000Hz超8,000Hz以下である。1つ以上の実施形態では、第1の周波数及び第2の周波数の両方が、1,000Hz未満又は5,000Hz超である。
1つ以上の実施形態では、上記方法は:厚さ及び強度レベルが互いに異なる第1のガラスシート及び第2のガラスシートを備えるフロントガラス積層体を設置するステップ;並びに厚さ及び強度レベルが互いに異なる第3のガラスシート及び第4のガラスシートを備えるサイドウインドウ積層体を設置するステップを含む。1つ以上の具体的実施形態では、フロントガラス積層体は、厚さ及びガラス組成が互いに異なる第1のガラスシート及び第2のガラスシートを備え、またサイドウインドウ積層体は、厚さ及びガラス組成が互いに異なる第3のガラスシート及び第4のガラスシートを備える。
実施形態では、キャビンの騒音を低減する上記方法は更に、車両を操作するステップを含むことができる。
実施形態では、車両は例えば静止状態とすることも、操作中の動作状態とすることもできる。
実施形態では、本開示は、上述の車両の作製方法を提供し、上記方法は:前方フロントガラス積層体構造と、少なくとも1ペアのフロントサイドウインドウ積層体構造とを、車両のキャビンに設置するステップを含み、第1のコインシデンスディップ最小値及び第2のコインシデンスディップ最小値のうちの少なくとも一方は、ヒトの聴覚の感受性のピーク範囲を含む1,000〜5,000Hzの範囲の外の周波数を有する。
実施形態では、上記方法は、上記設置するステップの前に:前方フロントガラス積層体構造と、少なくとも1ペアのフロントサイドウインドウ積層体構造との組み合わせのうちの少なくとも1つをモデル化するステップ;並びに1,000〜5,000Hzの範囲の外の周波数の第1及び第2のコインシデンスディップ最小値のうちの少なくとも1つを有する、モデル化された上記組み合わせのうちの少なくとも1つを選択するステップを含む。
1つ以上の実施形態では、上記方法は、2.1/1.6の構成を有するフロントガラス積層体を設置するステップ、及び2.1/0.7の構成をそれぞれ有するサイドウインドウ積層体を設置するステップを含む。
表4を参照すると、2.1/1.6フロントガラス積層体を有する車両に関して、2つの3.85mm厚のモノリシックFSLを、2.1/0.7の構成を有する2つの同一のサイドウインドウ積層体に交換することによって、ラウドネスが1.6ソーン低下し、明瞭度指数が11.4%上昇する。このラウドネスの低下は、コインシデンスディップ最小値周波数が、3.85mm厚のモノリスの3150Hzから、2.1/0.7サイドウインドウ積層体の6300Hzへとシフトした結果である。重量の削減は1.2kgである。
2.1/0.7サイドウインドウ積層体を、剛度がより低い1.8/0.7サイドウインドウ積層体に交換すると、コインシデンスディップ最小値周波数が6,300Hzから8,000Hzへとシフトする。このシフトは、0.2ソーンというラウドネスのわずかな上昇、及び明瞭度指数の0.8%の低下をもたらす。重量の削減は1.6kgである。この場合、コインシデンスディップ最小値周波数を6300Hzから8000Hzへと更にシフトさせても、質量制御された周波数範囲におけるより高い音伝達によって引き起こされるラウドネスの上昇及び明瞭度指数の低下は補償されない。しかしながら、1.8/0.7サイドウインドウ積層体を使用すると、ラウドネス及び明瞭度指数をわずかしか変化させることなく、2.1/0.7を上回る更なる重量の削減が提供される。
再び表4を参照すると、2.1/0.55フロントガラス積層体の使用に関する同様の論法により、最適な音響のためには2.1/0.7サイドウインドウ積層体を使用するべきであるという結論が導かれる。1.8/0.7サイドウインドウ積層体を使用すると、ラウドネス及び明瞭度指数をわずかしか変化させることなく、重量の削減を0.3kgに増大させることができる。
1つ以上の実施形態では、ラウドネスの低下、明瞭度指数の上昇、重量の削減、又はこれらの組み合わせは、コインシデンスディップ最小値周波数を、ヒトの聴覚のピーク範囲の周波数範囲から、より高い6,300Hz〜8,000Hzの範囲の周波数へとシフトさせることによって、達成できる。ラウドネスを最小とし、明瞭度指数を最大とするために、フロントガラス積層体及びサイドウインドウ積層体の両方のコインシデンスディップ最小値周波数を、以下の実施形態におけるように、ヒトの聴覚のピーク範囲の外とすることができる:
2.1/0.7サイドウインドウ積層体と共に使用される2.1/1.6フロントガラス積層体;
1.8/0.7サイドウインドウ積層体と共に使用される2.1/1.6フロントガラス積層体;
2.1/0.7サイドウインドウ積層体と共に使用される2.1/0.55フロントガラス積層体;及び
1.8/0.7サイドウインドウ積層体と共に使用される2.1/0.55フロントガラス積層体。
ウインドウパネルを通した音伝達は、ウインドウパネルの表面密度(単位面積当たりの質量)、剛度、及び減衰特性によって決定される。表面密度が2倍になると、伝達される音エネルギの量は、約400Hz〜1,250Hzにおいて3dBだけ減少する。この周波数範囲は、質量則範囲と呼ばれる。しかしながら、約2,500Hz〜6,300Hzの周波数範囲では、音伝達はパネルのコインシデンスディップに支配される。コインシデンスディップ又は最小値は、ウインドウパネルの音遮断能力が低下することによってより多くの音エネルギが伝達される、周波数又は周波数範囲である。コインシデンスディップ最小値の周波数は、ウインドウパネルの剛度に反比例し、音伝達の増大の程度は、ウインドウパネルの減衰特性に反比例する。
パネルを通した音伝達は、その音伝達損失(STL)によって特性決定される。STLは、ガラス窓パネルを音源側の室と受信側の室との間に位置決めすることによって、音源側の室で生成された音の略全てが、ガラス窓パネルを通過することによってのみ、受信側の室に到達できるようにすることにより、測定される。「STL」は、音源側の室内での音圧レベル(SPL)と、受信側の室内でのSPLとの間の差である。STLの測定方法は、規格ASTM E90及びSAE J1400に記載されている。
図面を参照すると、図1は、多様な積層体構成に関する個々の構成要素のSTLを示す。コインシデンスディップ最小値は、パネルの構成と共に変化し得る。4.85mmソーダライムガラス(SLG)モノリスは、これらのパネルの中で最も剛度が高く、かつ最も減衰特性が小さいため、最も低い周波数において最も深いコインシデンスディップを有する。音響PVB(APVB)中間層によって減衰特性が導入された積層構成は、その剛度が低くなった結果、上記モノリスに比べて高い周波数においてはるかに浅いコインシデンスディップを有する。積層体のファミリーの中では、コインシデンスディップ最小値の周波数は、積層体の厚さ及び構成部品のガラスの厚さの非対称性の両方に依存する。非対称な積層体(3.5/0.7)(160)は、合計ガラス厚さが同一の対称な積層体(例えば2.1/2.1)(150)よりも剛度が高いため、より低いコインシデンスディップ最小値周波数を有することになる。3.5/0.7のコインシデンスディップ最小値は4,000Hzにおいて発生するが、2.1/2.1に関するコインシデンスディップ最小値は5,000Hzにおいて発生する。より薄く、剛度がより低い2.1/0.7及び2.1/0.5積層体に関しては、これらのコインシデンスディップ最小値は6,300Hzで発生する。重要な側面は、コインシデンスディップの周波数及び深さを、積層体の構成によって、即ち剛度及び減衰特性を制御することによって、制御できることである。
図1のモデル化されたSTLのプロットは、単純で優れた音遮断範囲(120)を有する質量制御範囲(100)と、コインシデンス・剛度・減衰特性制御範囲(110)とを示す。ベースラインとなる基準は、4.85mmモノリス(170)である。別のベースラインとなる基準は、2.1SLG/APVB/0.7SLG FSの組み合わせの2.1/2.1積層体(150)である。例示的なSTL積層体は、式:3.5SLG/APVB/0.7GGFSの3.5/0.7積層構造(160)である。別の例示的なSTL積層体は、2.1SLG/APVB/0.7 Gorillaガラス(登録商標)(「GG」)(140)である。更に別の例示的なSTL積層体は、2.1SLG/APVB/0.5GG(130)である。
全てのガラス窓位置及びガラス窓でないフランキング経路を含む、検証済みの全システム風切り音モデルから得られた結果は、薄く軽量のガラスが、個別に考慮した場合には音響的な不利益を示すとしても、車両のシステム全体を考慮すれば該不利益が概ねマスキングされる、又は実質的に排除されることを示す。本開示のモデル例は、フロントガラス及びFS構成を適切に選択すれば、ガラス窓又は車両の重量を、音響的な不利益をほとんど伴わずに、大幅に低減できることを示している。
内部キャビンの音響は、知覚される全体的なラウドネス及び音声の明瞭度に関して特性決定できる。全体的なラウドネスは、知覚されるラウドネスに線形に関連するソーンを単位として測定される。音声の明瞭度は、明瞭度指数(AI)の百分率として測定される。より高いAI又はAIの増大は、例えばその場の(即ち車両キャビン内に存在する)又は遠隔地の(即ち携帯電話で通話中の)聴取者による、背景の騒音を通した、より明瞭な音声の認識を意味する。AIの増大は、例えば車両内での音声制御型デバイス又は音声認識技術の使用にとって、特に有用である。
聴覚が最も敏感であり、AIが最も影響を受ける周波数範囲は、1,000〜5,000Hzである。サイドウインドウ(FSLを含む)及びフロントガラスに関して、薄型ガラス構造又は構成を適切に選択することにより、これらのコインシデンスディップ周波数を上昇させて、ヒトの聴覚が最も敏感な範囲の外とすることができる。
表1に列挙されている結果は、より薄い積層体の組み合わせに関して、AI及びソーンが上昇することを示している。この結果は、全システムスポーツ・ユーティリティ・ビークル(SUV)の簡略化された風切り音モデルを用いて算出したものである。全ての積層体は、音響PVBを用いて作製した。
Aピラー周辺を風が流れる際に生成される乱流圧力の変動により、風切り音の源の強さはFSLに関して最高となる。Aピラーは、フロントガラス構成部品とフロントサイドガラス構成部品との間のピラーである。
フロントガラスの重要性は二次的である。これは、異なる複数のフロントガラスとFSLとの組み合わせに関して、フロントガラス及びFSLの重量の関数としてAIを示す、図2の結果を調べることで理解できる。(0.7mm厚の強化済みガラスシートを有し、合計重量又は質量が4.0kgである)2つの2.1/0.7サイドウインドウ積層体で、(合計重量又は質量が6.2kgである)2つの4.85mm厚のモノリシックサイドウインドウを置き換えると、AIは平均3.5%だけ上昇する。2つの2.1/2.1サイドウインドウ積層体で2つの4.85mm厚のモノリシックサイドウインドウを置換すると、AIは平均5.8%だけ上昇する。AIに対するフロントガラス構成の影響ははるかに小さい。フロントガラス構成を2.1/0.7(11.27kg)から2.5/2.5(19.24kg)に変更すると、3つ全てのサイドウインドウ積層体タイプに関して、AIの平均上昇は1.0%である。2.3/2.3(17.80kg)フロントガラス積層体と2.5/2.5(19.24kg)フロントガラス積層体との間のAIの差は、わずか平均0.1%であり、1.8/1.8(14.2kg)と2.5/2.5との間では平均0.5%である。フロントガラスの重量を削減することにより、AIに関する不利益をほとんど伴わずに、重量を低減できる。
風切り音の源としてのサイドウインドウの優勢を実証する別の方法は、各ガラス窓位置に関する、内部キャビンの音エネルギへのパーセント寄与を算出することである。これを、2.1/1.6フロントガラス積層体及び2つの3.85mm厚のモノリシックサイドウインドウを有する、中型セダン自動車に関して実施した。結果を図3に示す。サイドウインドウは明らかに、聴覚が最も敏感な周波数範囲における支配的な寄与因子である。従って、フロントガラス積層体の重量の低減は、聴覚が最も敏感な周波数範囲において、キャビン内部全体の音レベルに対してほとんど影響を有しない。他のガラス窓構成部品又はその代替物を、例えば:3.85mm厚のモノリシックサンルーフ(SR);3.15mm厚のモノリシックバックライト又はリアウインドウ(BL);3.15mm厚のモノリシックリアサイドライト又はリアサイドウインドウ(RSL);及び3.85mm厚のモノリシックフロントサイドライト又はフロントサイドウインドウ(FS)等の、より薄い積層体で置換できる。他の非ガラス窓構成部品は、例えばフランキング、即ち全ての非ガラス窓音響経路から車両キャビン内に伝達される音を含むことができる。
表1に列挙されている結果は、フロントガラス及びサイドウインドウ積層体構成の適切な選択によって、大幅な重量の削減を実現できることを示している。ベースラインとなる基準は、2.1/2.1フロントガラス積層体と、2つの4.85mm厚のモノリシックサイドウインドウとの組み合わせである。2.1/0.7積層体との置換によってフロントガラスの重量を5.1kg削減した結果、AIは0.8%だけ減少し、全体的なラウドネスは1.1ソーンだけ上昇する。フロントガラス積層体を2.1/0.7構成のままとし、2つの4.85mm厚のモノリシックサイドウインドウを2つの2.1/0.5サイドウインドウ積層体で置換すると、サイドウインドウのコインシデンスディップ最小値周波数は2,500Hzから6,300Hzへとシフトする。このように、コインシデンスディップが、聴覚の感受性のピーク範囲の外であるより高い周波数へとシフトすることにより、全体のラウドネスの、0.9ソーンという穏やかな増加しか伴わずに、AIが2.1%上昇する。
本明細書に記載されているように、薄い強化済みガラスシートを任意に含む、より薄い積層体を使用することによって、コインシデンスディップ周波数を、聴覚の感受性のピーク範囲の外へとシフトさせることができる。コインシデンスディップ周波数を5,000Hz超へとシフトさせることにより、重量が低減され、明瞭度指数が改善される(上昇する)。最小限の音響的な不利益しか伴わずに、又は音響的な利益を伴って、重量を削減するために、源の強度が最高であるガラス窓構成部品、この例ではサイドウインドウのコインシデンスディップ周波数を、聴覚の感受性のピーク範囲の外へとシフトさせる必要がある。
フロントサイドウインドウが優勢であることから、フロントガラスの表面密度を低減し、フロントサイドウインドウの表面密度を増大させることによって、AIを更に改善できる。例えば、2.1/0.7フロントガラスと2.1/0.5FSとの組み合わせモデルを、2.1/0.6フロントガラスと2.1/0.6FSとの組み合わせモデルと比較する。フロントガラスの表面密度を低減し、フロントサイドガラスの表面密度を増大させると、AIが0.3%上昇し、合計重量が0.23kg低減され、全体のラウドネスは変化しない。面積が大きく、風切り音に対して比較的鈍感であるフロントガラスの重量を除去することで、重量の削減及び音響の改善が得られる。
Figure 2020526786
表2は、結果を列挙しており、これらの結果は、FSのコインシデンスディップ最小値周波数を、4.50mmのモノリスに関する2,500Hzから2.1/2.1積層体構成に関する5,000Hzまで上昇させた場合の、AIに対する影響を示す。2.1/0.7フロントガラスに関して、FSコインシデンスディップ最小値を2,500Hzから5,000Hzへとシフトさせることにより、AIは6.4%上昇する。
フロントガラスの重量を、2.3/2.3に関する17.8kgから2.1/0.7フロントガラス(2.1/2.1音響積層体FSを伴う)に関する11.3kgまで低減しても、AIは1%しか低下しない。2.1/0.7に関しては、質量則による不利益が存在するものの、コインシデンスディップ最小値周波数が2.3/2.3に関する5,000Hzから2.1/0.7に関する6,300Hzへとシフトされるため、上記不利益の一部は補償される。これは、風切り音に対する感受性が低いガラス窓要素から重量を除去することによって、音響的な不利益をわずかしか伴わずに、重量の削減が得られることの一例である。
Figure 2020526786
図4は、表2に集計したFSコインシデンスディップ最小値周波数に対するAI%のプロットであり、FSの表面密度は、4.50mm厚のモノリシックガラスと等しく、一定に保たれている。FSのコインシデンスディップ最小値周波数を2,500Hzから5,000Hzまで上昇させると、AIは6%を超えて上昇する。フロントガラス積層体の厚さの増大は、比較的小さな影響しか有しない。
図5は:フロントガラス(510);左側フロントサイドウインドウ(520);右側フロントサイドウインドウ(530);左側乗員(例えばドライバー)(540);右側乗員(例えば乗客)(550);及びドライバーの耳の付近のマイクロフォン又は音センサ(560)を含む、例示的な車両キャビン(500)の概略図を示す。
これより、モデル化したフロントガラス及びフロントサイドウインドウの寸法について言及する。車両キャビン内部の寸法及び吸音率は、全てのモデルに関して一定であった。
フロントガラス(WS)のサイズは、1.17〜1.44mであり;
フロントサイドガラス(FS)のサイズは、0.25〜0.42mであり;
キャビン空間寸法は、全てのウインドウの組み合わせのモデル化に関して:L=2200mm;W=700mm;及びH=1100mmで一定であった。
車両キャビン内の音のパルスのSPLが60dB減少する時間(「T60」)を用いて、内部キャビン吸音率を定義し、これは全てのモデルに関して一定であった。T60は、表3に示すように、周波数の関数である。
Figure 2020526786
ガラス窓ではない音響フランキング経路を、質量則に従う周波数に対する音伝達損失によって特性決定した。フランキングに使用された音伝達損失の範囲を表4に列挙する。
Figure 2020526786
本開示のフロントガラスとフロントサイドウインドウとの組み合わせによるSPLの傾向は、フランキングによって大きく影響されなかった。
以下の実施例は、上述の一般的な手順に従った、本開示の車両ガラス窓構造及び方法の作製、使用、及び分析を実証する。
以下の実施例で提供される結果は、ガラス及びPVB中間層の弾性及び減衰特性に基づく積層ガラスの剛度及び減衰特性に関する、検証済み有限要素モデルを用いて得られた。内部車両音圧レベル(SPL)は、積層体の剛度及び減衰特性を入力とした、検証済み統計的エネルギ分析モデルを用いて算出した。
これらの実施例で使用される積層体は、科学強化されたアルミノシリケートガラスの薄型ガラスシートを含んでいた。
以下の実施例では、SPLは、Cambridge Collaborative, Inc(コロラド州ゴールデン)製の検証済み統計的エネルギ分析モデル(statistical energy analysis model:SEAM(登録商標))ソフトウェアを用いて算出された、内部車両音圧レベルを指す。表3は、実施例の結果をまとめたものである。
Figure 2020526786
実施例1
フロントサイドガラスのコインシデンスディップ最小値を、ヒトの聴覚のピーク範囲の外へと変位させることによって達成される、車両キャビンの騒音の低減
車両キャビンの騒音の低減は、フロントサイドガラスのコインシデンスディップ最小値をヒトの聴覚のピーク範囲の外へと変位させることによって達成できる。表4を参照すると、2.1/1.6フロントガラス及び3.85mmのモノリシックフロントサイドウインドウを有する基準車両キャビンに関する、ソーンを単位とするラウドネスレベル、及び明瞭度指数(AI)が列挙されている。2.1/0.7サイドウインドウ積層体構造を有する軽量積層体で、3.85mmのモノリシックフロントサイドウインドウを置換すると、1.2kgの重量削減が得られ、ラウドネスが1.6ソーン低下し、AIが11.4%上昇する。この実施例は、フロントサイドウインドウ位置のモノリシックガラスを積層体に置換することにより、ラウドネスの低下及びAIの上昇によって証明されるように、内部キャビンの音響に有意な改善がもたらされることを示している。フロントサイドウインドウは、風切り音の伝達率が最も高いガラス窓要素である。
積層体内の音響PVB中間層(即ちAPVB)は、積層体の剛度を低減し、減衰特性を上昇させる。剛度の低減により、コインシデンスディップは、モノリシックガラスに関する約3150Hzから、積層ガラスに関する約6300Hzへとシフトする。6300Hzは、聴覚のピーク範囲の外であり、従って、コインシデンスディップを6300Hzまでシフトさせると、知覚されるラウドネスが低下し、音声の明瞭度が改善される。ソーンの減少又はAIの上昇は、ラウドネスに関する性能の改善を提供する。
Figure 2020526786
実施例2
薄い音響積層体フロントガラスで厚い音響積層体フロントガラスを置換することによって得られる、車両キャビンの騒音の変化
再び表4を参照すると、2.1/0.55フロントガラス積層体で基準2.1/1.6積層体フロントガラスを置換すると、3.1kgの重量削減が得られ、ラウドネスが0.8ソーン上昇し、AIが0.6%低下する。この例では、比較的軽い音響積層体で、比較的重い音響積層体を置換しており、ここでコインシデンスディップはいずれも約6300Hzにある。いずれの積層体も同等の減衰特性を有するため、ラウドネスの上昇は、音響の質量則の結果である。
実施例3(仮想例)
再び表4及び実施例2を参照すると、フロントガラスは2.1/0.55積層体であり、フロントサイドウインドウは3.85mmのモノリシックガラスである。3.85mmのモノリシック(基準)フロントサイドウインドウを、2.1/0.7の構成を有するフロントサイドウインドウ積層体で置換すると、基準に対して4.3kgの重量削減が得られ、ラウドネスが基準に対して0.8ソーン低下し、AIが基準に対して10.7%上昇する。この例は、薄い音響フロントガラス積層体で厚い音響フロントガラス積層体を置換した結果としてもたらされ得る音響的な不利益(実施例2)を、FS位置においてモノリスを薄い音響積層体で置換することによって、補償又は緩和できることを示している。この具体例では、薄い音響積層体での置換は、基準に対して、重量が低減されるという利点と、音響の改善とをもたらした。
実施例4
フロントガラス及びフロントサイドガラスのコインシデンスディップ最小値を、ヒトの聴覚のピーク範囲の外へと変位させることによって達成される、車両キャビンの騒音の低減
表4を参照すると、基準モデルは、2.1/SPVB/2.1という構成の標準的な非音響PVB(SPVB)フロントガラスを有する積層体を有する車両に対応する。この積層体に関するコインシデンスディップ最小値周波数は、3150Hzで発生する。このフロントガラスを、2.1/APVB/2.1という構成の、音響PVB(APVB)を内包する積層体で置換すると、ラウドネスが0.9ソーン低下し、AIが4.5%上昇する。2.1/APVB/2.1積層体は、コインシデンスディップ最小値周波数を5000Hzにおいて有し、これは2.1/SPVB/2.1よりも、1/3オクターブ間隔2個分だけ高い。2.1/APVB/2.1フロントガラスを維持し、2.1/APVB/0.7積層体で3.85mmモノリシックフロントサイドウインドウを置換すると、ラウドネスが2.2ソーン低下し、AIが13.3%上昇する。
Figure 2020526786
本開示の態様(1)は:内部キャビンを取り囲む車体と;上記内部と連通した前方開口と;上記前方開口内に配置されたフロントガラス積層体と;上記前方開口に隣接する少なくとも1ペアの側方開口と;上記1ペアの側方開口それぞれの中に配置された少なくとも1つのサイドウインドウ積層体とを備える、車両に関し、上記フロントガラス積層体は第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有し、上記サイドウインドウ積層体は第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値を有し、上記第1の周波数及び上記第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である。
態様(2)は、上記第2の周波数だけが、1,000Hz未満又は5,000Hz超である、態様(1)の車両に関する。
態様(3)は、上記第1の周波数及び上記第2の周波数が、1,000Hz未満又は5,000Hz超である、態様(1)の車両に関する。
態様(4)は、上記第2の周波数が5,000Hz超8,000Hz以下である、態様(1)〜(3)のいずれか1つの車両に関する。
態様(5)は、上記フロントガラス積層体が:第1のガラスシート;厚さ約0.3mm以上約1.5mm未満の第2のガラスシート;及び上記第1のガラスシートと上記第2のガラスシートとの間に配置された中間層を有し、上記サイドウインドウ積層体が;第3のガラスシート;約0.3mm以上約1.5mm未満の第4のガラスシート;及び上記第3のガラスシートと上記第4のガラスシートとの間に配置された中間層を有する、態様(1)〜(4)のいずれか1つの車両に関する。
態様(6)は、上記第1のガラスシートの厚さが約1.6mm〜約2.1mmであり、上記第2のガラスシートの厚さが約0.5mm〜約0.7mmであり、上記第3のガラスシートの厚さが約1.6mm〜約2.1mmであり、上記第4のガラスシートの厚さが約0.5mm〜約0.7mmである、態様(5)の車両に関する。
態様(7)は、上記フロントガラス積層体と上記サイドウインドウ積層体とを組み合わせた重量が、約12.3キログラム〜約25.8キログラムである、態様(1)〜(6)のいずれか1つの車両に関する。
態様(8)は、上記内部キャビンが、60〜67%の明瞭度指数%、及び18〜27ソーンのラウドネスを有する、態様(7)の車両に関する。
態様(9)は:上記第1のガラスシートが、上記車両の外部に面し、アニーリング済みソーダライムガラスを含み;上記第1のガラスシートと上記第2のガラスシートとの間の上記中間層が、ポリビニルブチラール(PVB)を含み;上記第2のガラスシートが、上記内部キャビンに面し、強化済みガラスシートを含み;上記第3のガラスシートが、上記車両の外部に面し、アニーリング済みソーダライムガラスを含み;上記第3のガラスシートと上記第4のガラスシートとの間の上記中間層が、ポリビニルブチラール(PVB)を含み;上記第4のガラスシートが、上記内部キャビンに面し、強化済みガラスシートを含む、態様(1)〜(8)のいずれか1つの車両に関する。
態様(10)は、上記フロントガラス積層体及び上記サイドウインドウ積層体が:隣接するウインドウ構成部品を隔てるAピラーを有する、3つの別個の隣接するウインドウ構成部品;並びに側方ウインドウを形成する平面外輪郭及び平面外曲げを有し、かつAピラー離間構造を備えない、単一の積層体構造からなる群から選択される、態様(1)〜(9)のいずれか1つの車両に関する。
態様(11)は、上記キャビンが:有人運転若しくは無人運転車両;自動車;スポーツ・ユーティリティ・ビークル;トラック;バス;列車;カート;オートバイ;船舶;航空機;又はこれらの組み合わせから選択される、態様(1)〜(10)のいずれか1つの車両に関する。
本開示の態様(12)は、車両キャビンの騒音を低減する方法に関し、上記方法は、フロントガラス積層体と、少なくとも1ペアのサイドウインドウ積層体とを、車体の開口内に設置するステップを含み、上記フロントガラス積層体は、第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有し、上記サイドウインドウ積層体は、第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値を備え、上記第1の周波数及び上記第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である。
態様(13)は、上記フロントガラス積層体が、厚さ及び強度レベルが互いに異なる第1のガラスシート及び第2のガラスシートを備え、上記サイドウインドウ積層体が、厚さ及び強度レベルが互いに異なる第3のガラスシート及び第4のガラスシートを備える、態様(12)の方法に関する。
態様(14)は、上記フロントガラス積層体が、厚さ及びガラス組成が互いに異なる第1のガラスシート及び第2のガラスシートを備え、上記サイドウインドウ積層体が、厚さ及びガラス組成が互いに異なる第3のガラスシート及び第4のガラスシートを備える、態様(12)の方法に関する。
態様(15)は、上記第2の周波数だけが、1,000Hz未満又は5,000Hz超である、態様(12)〜(14)のいずれか1つの方法に関する。
態様(16)は、上記第1の周波数及び上記第2の周波数が、1,000Hz未満又は5,000Hz超である、態様(12)〜(14)のいずれか1つの方法に関する。
態様(17)は、上記第2の周波数が5,000Hz超8,000Hz以下である、態様(12)〜(16)のいずれか1つの方法に関する。
様々な具体的実施形態及び技法を参照して、本開示を説明した。しかしながら、本開示の範囲内にとどまったまま、多数の変形及び修正が可能である。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
内部キャビンを取り囲む車体;
上記内部と連通した前方開口;
上記前方開口内に配置されたフロントガラス積層体;
上記前方開口に隣接する少なくとも1ペアの側方開口;及び
上記1ペアの側方開口それぞれの中に配置された少なくとも1つのサイドウインドウ積層体
を備える、車両であって、
上記フロントガラス積層体は第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有し、上記サイドウインドウ積層体は第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値を有し、
上記第1の周波数及び上記第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である、車両。
実施形態2
上記第2の周波数だけが1,000Hz未満又は5,000Hz超である、実施形態1に記載の車両。
実施形態3
上記第1の周波数及び上記第2の周波数は、1,000Hz未満又は5,000Hz超である、実施形態1に記載の車両。
実施形態4
上記第2の周波数は5,000Hz超8,000Hz以下である、実施形態1〜3に記載のいずれか1つに記載の車両。
実施形態5
上記フロントガラス積層体は:第1のガラスシート;厚さ約0.3mm以上約1.5mm未満の第2のガラスシート;及び上記第1のガラスシートと上記第2のガラスシートとの間に配置された中間層を有し、上記サイドウインドウ積層体は;第3のガラスシート;約0.3mm以上約1.5mm未満の第4のガラスシート;及び上記第3のガラスシートと上記第4のガラスシートとの間に配置された中間層を有する、実施形態1〜4に記載のいずれか1つに記載の車両。
実施形態6
上記第1のガラスシートの厚さは約1.6mm〜約2.1mmであり、上記第2のガラスシートの厚さは約0.5mm〜約0.7mmであり、上記第3のガラスシートの厚さは約1.6mm〜約2.1mmであり、上記第4のガラスシートの厚さは約0.5mm〜約0.7mmである、実施形態5に記載の車両。
実施形態7
上記フロントガラス積層体と上記サイドウインドウ積層体とを組み合わせた重量は、約12.3キログラム〜約25.8キログラムである、実施形態1〜6に記載のいずれか1つに記載の車両。
実施形態8
上記内部キャビンは、60〜67%の明瞭度指数%、及び18〜27ソーンのラウドネスを有する、実施形態7に記載の車両。
実施形態9
上記第1のガラスシートは、上記車両の外部に面し、アニーリング済みソーダライムガラスを含み;上記第1のガラスシートと上記第2のガラスシートとの間の上記中間層は、ポリビニルブチラール(PVB)を含み;上記第2のガラスシートは、上記内部キャビンに面し、強化済みガラスシートを含み;
上記第3のガラスシートは、上記車両の外部に面し、アニーリング済みソーダライムガラスを含み;上記第3のガラスシートと上記第4のガラスシートとの間の上記中間層は、ポリビニルブチラール(PVB)を含み;上記第4のガラスシートは、上記内部キャビンに面し、強化済みガラスシートを含む、実施形態1〜8に記載のいずれか1つに記載の車両。
実施形態10
上記フロントガラス積層体及び上記サイドウインドウ積層体は:隣接するウインドウ構成部品を隔てるAピラーを有する、3つの別個の隣接するウインドウ構成部品;並びに側方ウインドウを形成する平面外輪郭及び平面外曲げを有し、かつAピラー離間構造を備えない、単一の積層体構造からなる群から選択される、実施形態1〜9に記載のいずれか1つに記載の車両。
実施形態11
上記キャビンは:有人運転若しくは無人運転車両;自動車;スポーツ・ユーティリティ・ビークル;トラック;バス;列車;カート;オートバイ;船舶;航空機;又はこれらの組み合わせから選択される、実施形態1〜10に記載のいずれか1つに記載の車両。
実施形態12
車両キャビンの騒音を低減する方法であって、
上記方法は、フロントガラス積層体と、少なくとも1ペアのサイドウインドウ積層体とを、車体の開口内に設置するステップを含み、
上記フロントガラス積層体は、第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有し、上記サイドウインドウ積層体は、第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値を備え、
上記第1の周波数及び上記第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である、方法。
実施形態13
上記フロントガラス積層体は、厚さ及び強度レベルが互いに異なる第1のガラスシート及び第2のガラスシートを備え、上記サイドウインドウ積層体は、厚さ及び強度レベルが互いに異なる第3のガラスシート及び第4のガラスシートを備える、実施形態12に記載の方法。
実施形態14
上記フロントガラス積層体は、厚さ及びガラス組成が互いに異なる第1のガラスシート及び第2のガラスシートを備え、上記サイドウインドウ積層体は、厚さ及びガラス組成が互いに異なる第3のガラスシート及び第4のガラスシートを備える、実施形態12に記載の方法。
実施形態15
上記第2の周波数だけが1,000Hz未満又は5,000Hz超である、実施形態12〜14に記載のいずれか1つに記載の方法。
実施形態16
上記第1の周波数及び上記第2の周波数は、1,000Hz未満又は5,000Hz超である、実施形態12〜14に記載のいずれか1つに記載の方法。
実施形態17
上記第2の周波数は5,000Hz超8,000Hz以下である、実施形態12〜16に記載のいずれか1つに記載の方法。
500 車両キャビン
510 フロントガラス
520 左側フロントサイドウインドウ
530 右側フロントサイドウインドウ
540 左側乗員
550 右側乗員
560 マイクロフォン又は音センサ

Claims (10)

  1. 内部キャビンを取り囲む車体;
    前記内部と連通した前方開口;
    前記前方開口内に配置されたフロントガラス積層体;
    前記前方開口に隣接する少なくとも1ペアの側方開口;及び
    前記1ペアの側方開口それぞれの中に配置された少なくとも1つのサイドウインドウ積層体
    を備える、車両であって、
    前記フロントガラス積層体は第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有し、前記サイドウインドウ積層体は第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値を有し、
    前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である、車両。
  2. 前記第2の周波数だけが1,000Hz未満又は5,000Hz超である、請求項1に記載の車両。
  3. 前記第1の周波数及び前記第2の周波数は、1,000Hz未満又は5,000Hz超である、請求項1に記載の車両。
  4. 前記第2の周波数は5,000Hz超8,000Hz以下である、請求項1〜3に記載のいずれか1項に記載の車両。
  5. 前記フロントガラス積層体は:第1のガラスシート;厚さ約0.3mm以上約1.5mm未満の第2のガラスシート;及び前記第1のガラスシートと前記第2のガラスシートとの間に配置された中間層を有し、前記サイドウインドウ積層体は;第3のガラスシート;約0.3mm以上約1.5mm未満の第4のガラスシート;及び前記第3のガラスシートと前記第4のガラスシートとの間に配置された中間層を有する、請求項1〜4に記載のいずれか1項に記載の車両。
  6. 前記第1のガラスシートの厚さは約1.6mm〜約2.1mmであり、前記第2のガラスシートの厚さは約0.5mm〜約0.7mmであり、前記第3のガラスシートの厚さは約1.6mm〜約2.1mmであり、前記第4のガラスシートの厚さは約0.5mm〜約0.7mmである、請求項5に記載の車両。
  7. 前記第1のガラスシートは、前記車両の外部に面し、アニーリング済みソーダライムガラスを含み;前記第1のガラスシートと前記第2のガラスシートとの間の前記中間層は、ポリビニルブチラール(PVB)を含み;前記第2のガラスシートは、前記内部キャビンに面し、強化済みガラスシートを含み;
    前記第3のガラスシートは、前記車両の外部に面し、アニーリング済みソーダライムガラスを含み;前記第3のガラスシートと前記第4のガラスシートとの間の前記中間層は、ポリビニルブチラール(PVB)を含み;前記第4のガラスシートは、前記内部キャビンに面し、強化済みガラスシートを含む、請求項1〜6に記載のいずれか1項に記載の車両。
  8. 車両キャビンの騒音を低減する方法であって、
    前記方法は、フロントガラス積層体と、少なくとも1ペアのサイドウインドウ積層体とを、車体の開口内に設置するステップを含み、
    前記フロントガラス積層体は、第1の周波数において第1のコインシデンスディップ最小値を有し、前記サイドウインドウ積層体は、第2の周波数において第2のコインシデンスディップ最小値を備え、
    前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも一方又は両方は、1000Hz未満又は5000Hz超である、方法。
  9. 前記フロントガラス積層体は、厚さ及び強度レベルが互いに異なる第1のガラスシート及び第2のガラスシートを備え、前記サイドウインドウ積層体は、厚さ及び強度レベルが互いに異なる第3のガラスシート及び第4のガラスシートを備える、請求項8に記載の方法。
  10. 前記フロントガラス積層体は、厚さ及びガラス組成が互いに異なる第1のガラスシート及び第2のガラスシートを備え、前記サイドウインドウ積層体は、厚さ及びガラス組成が互いに異なる第3のガラスシート及び第4のガラスシートを備える、請求項8に記載の方法。
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