JP2014080115A

JP2014080115A - カウルサイド構造

Info

Publication number: JP2014080115A
Application number: JP2012229329A
Authority: JP
Inventors: Koichi Terashima; 浩一寺嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-16
Also published as: JP5895803B2

Abstract

【課題】カウルサイドパネルのスポット溶接部における疲労強度の低下を抑制する。
【解決手段】カウルサイドパネル本体１４に第１折曲部３２を介して連設され、車体前方下側へ向けて傾斜された前壁部１６と、カウルサイドパネル本体１４に第２折曲部３４を介して連設されるとともに、前壁部１６の後端部に第３折曲部３６を介して連設され、フロントピラー側へスポット溶接される後壁部１８と、第１折曲部３２及び第２折曲部３４とは反対側の第３折曲部３６を含む前壁部１６及び後壁部１８の辺縁部１６Ａ、１８Ａに形成された切欠部３０と、を有するカウルサイド構造１０とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両におけるカウルサイド構造に関する。

カウルサイドパネル本体に折曲部を介して一体に連設された上壁の後端部が、フロントピラーに接合されたブラケットにスポット溶接されているカウルサイドパネルは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１０６９号公報

このような構成のカウルサイドパネルに車体前方側へ向かう引張力が加わると、上壁の後端部におけるスポット溶接部にトルク（捩りモーメント）が発生し、上壁の後端部のスポット溶接部における疲労強度が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、カウルサイドパネルのスポット溶接部における疲労強度の低下を抑制できるカウルサイド構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のカウルサイド構造は、カウルサイドパネル本体に第１折曲部を介して連設され、車体前方下側へ向けて傾斜された前壁部と、前記カウルサイドパネル本体に第２折曲部を介して連設されるとともに、前記前壁部の後端部に第３折曲部を介して連設され、フロントピラー側へスポット溶接される後壁部と、前記第１折曲部及び前記第２折曲部とは反対側の前記第３折曲部を含む前記前壁部及び前記後壁部の辺縁部に形成された切欠部と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、第１折曲部及び第２折曲部とは反対側の第３折曲部を含む前壁部及び後壁部の辺縁部に切欠部が形成されることにより、その部位の面剛性が低下される。したがって、第１折曲部に車体前方側へ引張力が作用したときには、第１折曲部と第３折曲部との交点で曲げ変形が起こり、第２折曲部及び後壁部へ作用する引張力が低減される。よって、後壁部のスポット溶接部に発生するトルクが低減され、後壁部のスポット溶接部における疲労強度の低下が抑制される。なお、本発明における「スポット溶接」には、レーザー溶接で行われたスポット溶接も含まれる。

また、本発明に係る請求項２に記載のカウルサイド構造は、カウルサイドパネル本体に第１折曲部を介して連設され、車体前方下側へ向けて傾斜された前壁部と、前記カウルサイドパネル本体に第２折曲部を介して連設された連結部と、前記連結部に第４折曲部を介して連設されるとともに、前記前壁部の後端部に第３折曲部を介して連設され、フロントピラー側へスポット溶接される後壁部と、を有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、カウルサイドパネル本体と後壁部との間に、それぞれ第２折曲部及び第４折曲部を介して連結部が連設されている。したがって、第１折曲部に車体前方側へ引張力が作用したときには、第２折曲部にその引張力が作用して第４折曲部に局所的な曲げ変形が起こり、後壁部へ作用する引張力が低減される。しかも、連結部を設けたことにより後壁部の面積が低減されるので、後壁部の面剛性が向上されている。よって、後壁部のスポット溶接部に発生するトルクが低減され、後壁部のスポット溶接部における疲労強度の低下が抑制される。なお、本発明における「スポット溶接」にも、レーザー溶接で行われたスポット溶接が含まれる。

また、請求項３に記載のカウルサイド構造は、請求項２に記載のカウルサイド構造であって、前記連結部は、前記後壁部のスポット溶接部の中心を通り、前記第４折曲部と直交する仮想直線を越える長さに形成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、連結部が、後壁部のスポット溶接部の中心を通り、第４折曲部と直交する仮想直線を越える長さに形成されている。したがって、連結部が、その仮想直線を越えない長さに形成されている場合に比べて、第４折曲部に局所的な曲げ変形が起こり易くなる。

また、請求項４に記載のカウルサイド構造は、請求項２又は請求項３に記載のカウルサイド構造であって、前記第１折曲部及び前記第２折曲部とは反対側の前記第３折曲部を含む前記前壁部及び前記後壁部の辺縁部に形成された切欠部を有することを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、第１折曲部及び第２折曲部とは反対側の第３折曲部を含む前壁部及び後壁部の辺縁部に切欠部が形成されることにより、その部位の面剛性が低下される。したがって、第１折曲部に車体前方側へ引張力が作用したときには、第１折曲部と第３折曲部との交点で曲げ変形が起こり、第２折曲部及び第４折曲部へ作用する引張力が低減されて、後壁部へ作用する引張力が低減される。よって、後壁部のスポット溶接部に発生するトルクがより一層低減され、後壁部のスポット溶接部における疲労強度の低下がより一層抑制される。

また、請求項５に記載のカウルサイド構造は、請求項１又は請求項４に記載のカウルサイド構造であって、前記切欠部は、前記後壁部のスポット溶接部の中心を通り、前記第３折曲部と直交する仮想直線を越える深さに形成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、切欠部が、後壁部のスポット溶接部の中心を通り、第３折曲部と直交する仮想直線を越える深さに形成されている。したがって、切欠部が、その仮想直線を越えない深さに形成されている場合に比べて、第１折曲部と第３折曲部との交点で曲げ変形が起こり易くなる。

また、請求項６に記載のカウルサイド構造は、請求項５に記載のカウルサイド構造であって、前記切欠部の閉止端は、円弧形状に形成されていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、切欠部の閉止端が、円弧形状に形成されている。したがって、切欠部の閉止端が、例えば第３折曲部に頂点が位置する三角形状に形成されている場合に比べて、第３折曲部に対する応力の集中が抑制される。

また、請求項７に記載のカウルサイド構造は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のカウルサイド構造であって、前記後壁部の高さ位置は、車幅方向から見てカウルトップサイドパネルの上端部と下端部との間とされていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、後壁部の高さ位置が、車幅方向から見てカウルトップサイドパネルの上端部と下端部との間とされている。したがって、車両の前面衝突時にカウルトップサイドパネルに伝達された衝突荷重は、フロントピラー及びカウルサイドパネル本体に効率よく分散される。

以上、説明したように、請求項１に係る発明によれば、カウルサイドパネルのスポット溶接部における疲労強度の低下を抑制することができる。

請求項２に係る発明によれば、カウルサイドパネルのスポット溶接部における疲労強度の低下を抑制することができる。

請求項３に係る発明によれば、第４折曲部に局所的な曲げ変形が起こり易くなるようにすることができる。

請求項４に係る発明によれば、カウルサイドパネルのスポット溶接部における疲労強度の低下をより一層抑制することができる。

請求項５に係る発明によれば、第１折曲部と第３折曲部との交点に曲げ変形が起こり易くなるようにすることができる。

請求項６に係る発明によれば、第３折曲部への応力の集中を抑制することができる。

請求項７に係る発明によれば、車両の前面衝突時における衝突性能を向上させることができる。

第１実施形態に係るカウルサイドパネルを備えた車両の一部を示す斜視図である。第１実施形態に係るカウルサイドパネルを拡大して示す斜視図である。第１実施形態に係るカウルサイドパネルとフロントピラーとの接合部位を車幅方向外側から示す側面図である。第１実施形態に係るカウルサイドパネルを模式的に示す斜視図である。切欠部の形状を示す正面図である。第２実施形態に係るカウルサイドパネルを模式的に示す斜視図である。連結部の形状を示す平面図である。第３実施形態に係るカウルサイドパネルを模式的に示す斜視図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＩＮを車幅方向内側とする。また、以下の説明で、特記なく上下、前後、左右の方向を用いる場合は、車体上下方向の上下、車体前後方向の前後、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態について説明する。図１に示されるように、車両Ｖにおけるフロントピラー２０の下部には、カウルサイド構造１０を構成するカウルサイドパネル１２が設けられている。このカウルサイドパネル１２は、図１、図２に示されるように、車幅方向を向く略平板状の縦壁としてのカウルサイドパネル本体１４を備えている。

カウルサイドパネル本体１４の前側上端部には、車幅方向内側へ略９０°折り曲げられてなる第１折曲部３２を介して、車体前方下側へ向けて傾斜された平板状の前壁部１６が一体に連設されている。そして、前壁部１６の後方側におけるカウルサイドパネル本体１４の上端部には、車幅方向内側へ略９０°折り曲げられてなる第２折曲部３４を介して、車体前方下側へ向けて傾斜された平板状の後壁部１８が一体に連設されている。

なお、前壁部１６の後端部と後壁部１８の前端部とは、第３折曲部３６を介して一体に連設されている。また、この第３折曲部３６により、後壁部１８の水平方向に対する傾斜角度が、前壁部１６の水平方向に対する傾斜角度よりも大きくなるようになっている。

そして、この後壁部１８の前面が、フロントピラー２０側、詳細にはフロントピラー２０のインナパネル２２の下側前端部に車幅方向内側へ張り出すように一体に形成されたフランジ部２４の後面に、スポット溶接によって接合されるようになっている（各スポット溶接部は、図１、図２では「○」で示され、図４、図６、図８では「×」で示されている）。

また、図３に示されるように、前壁部１６、後壁部１８、フランジ部２４には、カウルトップサイドパネル２６の後端部２６Ａがスポット溶接によって接合されるようになっている。つまり、その後端部２６Ａは、車幅方向から見た側面視で、前壁部１６、後壁部１８、フランジ部２４にほぼ沿った略円弧形状に形成されている。なお、カウルトップサイドパネル２６の前端部２６Ｂは、車体前後方向へ延在する矩形閉断面形状のエプロンアッパメンバ２７に接合されている。

また、図２、図３に示されるように、カウルサイドパネル本体１４の後側上端部は、フロントピラー２０のインナパネル２２の下端部に重ね合わされて、スポット溶接によって接合されるようになっている（以下、その接合部位を「接合部２８」とする）。

そして、後壁部１８及び接合部２８の高さ位置は、図３に示されるように、車幅方向から見た側面視で、カウルトップサイドパネル２６の上端部２６Ｃと下端部２６Ｄとの間（図３において矢印で示す領域Ｅ内）とされている。つまり、後壁部１８及び接合部２８は、カウルトップサイドパネル２６の後端部２６Ａと高さ方向でラップする位置に配置されるようになっている。

また、図２、図４、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示されるように、第１折曲部３２及び第２折曲部３４とは反対側の第３折曲部３６を含む前壁部１６及び後壁部１８の辺縁部１６Ａ、１８Ａには、切欠部３０が形成されている。つまり、この切欠部３０は、前壁部１６の辺縁部１６Ａ及び後壁部１８の辺縁部１８Ａに跨るようにして形成されている。

なお、この切欠部３０の深さは、後壁部１８におけるスポット溶接部１８Ｂの中心を通り、第３折曲部３６と直交する仮想直線Ｋ１を車幅方向外側へ越える深さとされている。そして、この切欠部３０の閉止端は、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示されるように、正面視で、第３折曲部３６を中心とした線対称な略円弧形状に形成されている。

以上のような構成のカウルサイドパネル１２を備えたカウルサイド構造１０において、次にその作用について説明する。

上記したように、後壁部１８及び接合部２８は、カウルトップサイドパネル２６の後端部２６Ａと高さ方向でラップする位置に配置されている。したがって、車両Ｖが前面衝突したときに、カウルトップサイドパネル２６に伝達された衝突荷重は、カウルサイドパネル１２とインナパネル２２とに効率よく分散される。よって、車両Ｖの前面衝突時における衝突性能が向上され、車両Ｖの捩り剛性も向上される。

このような構成とされた車両Ｖが、例えば悪路（凹凸路面）を走行し、図示しない前輪がリバウンド側に動いた際には、図示しないサスペンションタワーに下向きの荷重が負荷され、エプロンアッパメンバ２７及びカウルトップサイドパネル２６を介して、カウルサイドパネル１２の前壁部１６に前向きの荷重（引張力）が加えられる。

カウルサイドパネル１２の前壁部１６に前向きの荷重（引張力）が加えられると、第１折曲部３２にも前向きの荷重（引張力）が加えられ、その第１折曲部３２を介して第２折曲部３４にも前向きの荷重（引張力）が加えられる。すると、後壁部１８のスポット溶接部１８Ｂにトルク（捩りモーメント）が発生し、後壁部１８のスポット溶接部１８Ｂにおける疲労強度が低下する。

ここで、カウルサイドパネル１２の上端部が配置される部位の構造上、後壁部１８の面積を増加させることは困難である。したがって、その後壁部１８において、スポット溶接部１８Ｂを増加させることは困難である。また、後壁部１８のスポット溶接部１８Ｂにおける疲労強度の低下を抑制するために、カウルサイドパネル１２の板厚を増加させたり、図示しない補強部材を追加したりすると、大幅な重量増加になって車両Ｖの質量効率（燃費）が低下してしまう。

そのため、本実施形態に係るカウルサイドパネル１２では、第１折曲部３２及び第２折曲部３４とは反対側の第３折曲部３６を含む前壁部１６及び後壁部１８の辺縁部１６Ａ、１８Ａに（辺縁部１６Ａと辺縁部１８Ａとに跨るように）切欠部３０を形成し、その部位の面剛性を低下させるようにしている。

これによれば、第１折曲部３２に車体前方側へ引張力が加えられたときには、第１折曲部３２と第３折曲部３６との交点で曲げ変形が起こり、第２折曲部３４及び後壁部１８へ加えられる引張力が低減される。つまり、この切欠部３０を設けたことにより、後壁部１８のスポット溶接部１８Ｂに発生するトルク（捩りモーメント）を低減することができ、後壁部１８のスポット溶接部１８Ｂにおける疲労強度の低下を抑制することができる。

しかも、この切欠部３０は、後壁部１８のスポット溶接部１８Ｂの中心を通る仮想直線Ｋ１を越える深さに形成されているため、仮想直線Ｋ１を越えない深さに形成されている場合に比べて、第１折曲部３２と第３折曲部３６との交点に容易に曲げ変形を起こすことができる。そして更に、この切欠部３０の閉止端は、正面視で第３折曲部３６を中心とした線対称な略円弧形状に形成されているため、第３折曲部３６へ応力が集中するのを抑制することができる。

また、本実施形態に係るカウルサイド構造１０によれば、カウルサイドパネル１２の板厚を増加させたり、部品点数を増加させたりする必要がないので、車両Ｖの衝突性能や捩り剛性に影響を及ぼすことなく、車両Ｖの軽量化を図ることができる。したがって、車両Ｖの質量効率（燃費）を向上させることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同等の部位には、同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用も含む）は適宜省略する。

図６に示されるように、このカウルサイドパネル１２には、カウルサイドパネル本体１４と後壁部１８との間に平板状の連結部１７が設けられるようになっている。すなわち、この連結部１７は、第２折曲部３４を介してカウルサイドパネル本体１４に一体に連設されており、後壁部１８は、その連結部１７に第４折曲部３８を介して一体に連設されるようになっている。

そして、これにより、このカウルサイドパネル１２には、図７（Ａ）に示されるように、車体上下方向へ延在する稜線部４０が複数（この場合は２本）形成されるようになっている。なお、この連結部１７の車体上下方向の長さは、後壁部１８におけるスポット溶接部１８Ｂの中心を通り、第４折曲部３８（仮想直線Ｋ１）と直交する仮想直線Ｋ２を車体下方側へ越える長さとされている。

このような構成（形状）とされた第２実施形態に係るカウルサイドパネル１２では、上記第１実施形態と同様に第１折曲部３２に車体前方側へ引張力が加えられたときには、第２折曲部３４にも車体前方側へ引張力が加えられることにより、第４折曲部３８（稜線部４０）に局所的な曲げ変形が起こり、後壁部１８へ加えられる引張力が低減される。

そして、この連結部１７を設けたことにより、後壁部１８の面積が低減されているので、後壁部１８の面剛性が向上されている。したがって、後壁部１８のスポット溶接部１８Ｂに発生するトルク（捩りモーメント）を低減することができ、後壁部１８のスポット溶接部１８Ｂにおける疲労強度の低下を抑制することができる。

しかも、この連結部１７は、後壁部１８におけるスポット溶接部１８Ｂの中心を通る仮想直線Ｋ２を車体下方側へ越える長さに形成されているため、仮想直線Ｋ２を車体下方側へ越えない長さに形成されている場合に比べて、第４折曲部３８に局所的な曲げ変形を容易に起こすことができる。

なお、図７（Ｂ）に示されるように、連結部１７の幅方向略中央部に第５折曲部４２を設け（車体上下方向へ延在する稜線部４０の本数を増加させ）、局所的な曲げ変形が更に起こり易くなるようにしてもよい。また、各稜線部４０は、第２折曲部３４、第４折曲部３８、第５折曲部４２を、それぞれ平面視で円弧形状になるように折り曲げて構成することが望ましい。

＜第３実施形態＞
最後に、第３実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態及び第２実施形態と同等の部位には、同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用も含む）は適宜省略する。

図８に示されるように、この第３実施形態に係るカウルサイドパネル１２は、第１実施形態における切欠部３０と第２実施形態における連結部１７とを備えている。つまり、このカウルサイドパネル１２の第３折曲部３６を含む前壁部１６及び後壁部１８の辺縁部１６Ａ、１８Ａには、仮想直線Ｋ１を車幅方向外側へ越える深さの切欠部３０が形成され、カウルサイドパネル本体１４と後壁部１８との間には、仮想直線Ｋ２を車体下方側へ越える長さの連結部１７が一体に連設されている。

したがって、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に第１折曲部３２に車体前方側へ引張力が加えられたときには、第１折曲部３２と第３折曲部３６との交点で曲げ変形が起こるとともに、第２折曲部３４に加えられた引張力により、第４折曲部３８（稜線部４０）に局所的な曲げ変形が起こり、後壁部１８へ加えられる引張力がより一層低減される。

そして、連結部１７を設けたことにより、後壁部１８の面積が低減されているので、上記第２実施形態と同様に、後壁部１８の面剛性が向上されている。よって、後壁部１８のスポット溶接部１８Ｂに発生するトルク（捩りモーメント）をより一層低減することができ、後壁部１８のスポット溶接部１８Ｂにおける疲労強度の低下をより一層抑制することができる。

以上、本実施形態に係るカウルサイド構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係るカウルサイド構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、切欠部３０の閉止端の形状は、第３折曲部３６に応力が集中しないようにできる形状であればよく、図示の略円弧形状に限定されるものではない。

また、切欠部３０は、第１折曲部３２と第３折曲部３６との交点で曲げ変形が起こり易くなっていればよく、仮想直線Ｋ１を車幅方向外側へ越える深さに形成されるものに限定されるものではない。同様に、連結部１７は、第４折曲部３８に局所的な曲げ変形が起こり易くなっていればよく、仮想直線Ｋ２を車体下方側へ越える長さに形成されるものに限定されるものではない。

また、本実施形態における「スポット溶接」には、レーザーによる溶接半径を徐々に小さくしていくことでスポット状に接合するレーザー溶接（特開２０１２−１１５８７６号公報参照）で行われたスポット溶接も含まれる。

１０カウルサイド構造
１２カウルサイドパネル
１４カウルサイドパネル本体
１６前壁部
１６Ａ辺縁部
１７連結部
１８後壁部
１８Ａ辺縁部
２０フロントピラー
２６カウルトップサイドパネル
３０切欠部
３２第１折曲部
３４第２折曲部
３６第３折曲部
３８第４折曲部

Claims

カウルサイドパネル本体に第１折曲部を介して連設され、車体前方下側へ向けて傾斜された前壁部と、
前記カウルサイドパネル本体に第２折曲部を介して連設されるとともに、前記前壁部の後端部に第３折曲部を介して連設され、フロントピラー側へスポット溶接される後壁部と、
前記第１折曲部及び前記第２折曲部とは反対側の前記第３折曲部を含む前記前壁部及び前記後壁部の辺縁部に形成された切欠部と、
を有するカウルサイド構造。
カウルサイドパネル本体に第１折曲部を介して連設され、車体前方下側へ向けて傾斜された前壁部と、
前記カウルサイドパネル本体に第２折曲部を介して連設された連結部と、
前記連結部に第４折曲部を介して連設されるとともに、前記前壁部の後端部に第３折曲部を介して連設され、フロントピラー側へスポット溶接される後壁部と、
を有するカウルサイド構造。
前記連結部は、前記後壁部のスポット溶接部の中心を通り、前記第４折曲部と直交する仮想直線を越える長さに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のカウルサイド構造。
前記第１折曲部及び前記第２折曲部とは反対側の前記第３折曲部を含む前記前壁部及び前記後壁部の辺縁部に形成された切欠部を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のカウルサイド構造。
前記切欠部は、前記後壁部のスポット溶接部の中心を通り、前記第３折曲部と直交する仮想直線を越える深さに形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載のカウルサイド構造。
前記切欠部の閉止端は、円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のカウルサイド構造。
前記後壁部の高さ位置は、車幅方向から見てカウルトップサイドパネルの上端部と下端部との間とされていることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のカウルサイド構造。