JP5186081B2 - 車両用ハイドロフォーム・カウル構造、ハイドロフォーム・カウルを持つ車体及びその組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、車体に組み込まれた略管状のハイドロフォーム・カウル構造に関する。

車両のカウル構造は、図６に示すように、二つの部材から形成されるのが一般的である。なお、カウルとは、ウインドシールドの下部又はリアウインドウの下部において、車幅方向に延びるものである。この従来技術の構造によれば、インナーカウル１００は、プレス成形され、その後、車両のカウルサイド間の適所に溶接される。その後、カウルトップアウターパネル１０２が、通常はスポット溶接によってカウルインナーに取り付けられる。

この方法は、カウルトップインナー１００の車体への全体としての溶接と、その後のカウルトップアウタ１０２の組み立てられた車体構造への溶接のために、別個の溶接機械を使用しなければいけないので、複雑さと高いコストを伴う多工程の作業を必要とする。本発明は、カウルをカウルサイド及び他の車両前端構造体に接合するために必要な部品に係る複雑さの低減を可能とし、そして、捻り剛性と車体の一体性を高めながら、個々のカウルトップを溶接しシールする必要性を取り除く、ハイドロフォーム・カウルを提供する。

本発明に係る車体は、少なくとも一つの端部に複数の一体型取付用フランジを持つ、略管状のハイドロフォーム・カウルを含む。カウルサイド部材と、車両前後方向に延びる管状のエンジンルーム構造部材が、上記カウルのフランジに直接溶接される。好ましくは、上記カウルの一体型取付用フランジは、カウルの他の部分と一緒にハイドロフォーム金型内で成形される。カウルの取付用フランジは、そのフランジが車両前後方向に延びるエンジンルーム構造部材の上面と底面とに溶接されるのを可能とするように、鉛直方向に分岐している。

本発明の別の観点によれば、本発明のカウルは、車体のＡピラーをカウルに取り付けるために使用される一体型の周囲に比べて厚さが２倍のフランジを更に備えている。長い周囲に比べて厚さが２倍のフランジが、車幅方向に延びて車両のウインドシールドを支持する。カウルの下部で車幅方向に延びる一体型の周囲に比べて厚さが２倍のフランジが、車体のダッシュパネルに取り付けられている場合も有り得る。

本発明の更に別の観点によれば、カウルは、円筒型の中間部によって接合される又はそれぞれの最小径部同士が接合される円錐台形（frustro-conical）の両端部分を持つプリフォーム（preform）管材からハイドロフォーム成形され得る。あるいは、カウルが単一の円錐台形のプリフォーム管材からハイドロフォーム成形される場合もある。いずれにしてもプリフォーム材は、異なる板厚の材料を含む金属材料又は非金属材料から好適に成形することができる。

本発明による車両用ハイドロフォーム・カウル構造は、成形されると、一つの中間部分及び、一般的にその中間部分よりも大きな複数の端部分を持つハイドロフォーム管状部材を含む。複数の側面取付用フランジがまた、カウル構造をエンジンルームの複数の構造部材に接合するように、好ましくはハイドロフォーム金型によって、各端部分から一体的に成形される。上述したように、本発明に係るカウルは、好ましくは、Ａピラー取付用フランジ、ウインドシールド取付用フランジ、及びダッシュパネル取付用フランジを含む。

本発明の別の観点によれば、車体の組立方法が、鉛直方向に分岐する一体型の取付用フランジを、径が一定でない円筒状のプリフォーム材からハイドロフォーム成形する工程及び、少なくとも一つのエンジンルーム構造部材をハイドロフォーム成形する工程を含む。最後に本方法は、カウルの一体形取付フランジを、エンジンルーム構造部材と車両のＡピラーとに溶接する工程を含む。ダッシュパネルをカウルに連結する工程と、組み立てられたＡピラー及びカウルにウインドシールドを取り付ける工程とが追加されることもある。

本発明のカウルの有利な点は、溶接機械及び溶接ステーション、そして、カウルトップのシール及び取付のような、他の副次的な作業を除くことにより、より低いコストで、構造的完全性を高めて、車体を製造することができる、ということである。

本発明の更なる有利な点は、本カウルで造られた車体の望ましくない騒音振動及びハーシュネス（harshness）、具体的には「カウル・シェイク（cowl shake）」として知られる現象に対する抵抗の増大が期待される点である。

他の有利な点、そして本発明の目的及び特徴は、本明細書を読むことにより明らかになるであろう。

図１に示されているように、車体１０は、溶接体２０によって、カウルサイド２２及び構造部材２４に直接取り付けられたカウル１６を持つ。この取り付けは、側面取付用フランジ１８ａ、１８ｂによって可能とされる。フランジ１８ａは上部フランジであり、１８ｂは下部フランジである。同時に、フランジ１８ａ及び１８ｂは、中間部材を必要とすることなく、カウル１６のカウルサイド２２及び構造部材２４に対する溶接を可能とする。

カウルサイド２２及び構造部材２４への溶接に加え、カウル１６はＡピラー取付用フランジ２６においてＡピラーに溶接される。Ａピラー取付用フランジ２６は、側面取付用フランジ１８の場合と同様、ハイドロフォーム成形金型の中で成形される厚さが二倍のフランジである。このことは、側面取付用フランジ及びＡピラー取付用フランジを作るための、付加的な工程又は処理を不要にする。

カウル１６は、車体１０の車幅方向に延びてウインドシールド３６を支持する厚さが二倍のフランジであるウインドシールド支持フランジ３４を持つ。ウインドシールド支持フランジ３４がカウル１６と一体的になっているので、多くの従来技術のウインドシールド取付装置の場合に必要とされる、ウインドシールド支持フランジ３４を取り付けるための、付加的な溶接工程やシール工程は必要無い。

本発明のハイドロフォーム・カウルが取り付けられた個々の車体の要求に応じて、カウル１６がダッシュパネル取付用フランジ３８（図２を参照）を含む場合もある。カウル１６は、車体１０の車幅方向に延びる厚さが二倍のフランジであり、そして溶接、接合、機械的固定、又は本技術の当業者に知られた他のタイプの固定手段及び本明細書から想定できる他のタイプの固定手段によってダッシュパネル４０に取り付けることができる。

図２は、本発明によるカウルの付加的な特徴を示す。図２に明示されたフランジ１８ａ及び１８ｂ、そしてウインドシールド支持フランジ３４及びダッシュパネル取付用フランジ３８に加え、カウル１６は、小径の中央部分４６と、この中央部分４６と一体的にハイドロフォーム成形された大径の端部分４８、５０を持つ。実施形態のいくつかにおいて、ハイドロフォーム成形部品１６を製造するため、レーザー溶接ブランク材として、組み立てられたプリフォーム材において互いに接合された金属などの材料の板厚が異なるプリフォーム材を用意すると好都合である。プリフォーム材は、ハイドロフォーム成形金型内に置かれ、通常のハイドロフォーム成形技術を用いて成形される。

図３は、二つの円錐台形部５４が単一の円筒部５６によって接合された、第一のタイプの複合プリフォーム材５２を示す。室内環境制御システム、ブレーキブースター及び、ペダルやステアリングコラム等のドライバー操作システムのような部材を収容するための大径の端部に結合され、カウル全長のかなりの部分を占める一定断面の中央部分をカウル形状が含む場合に、このタイプの構造を使用することができる。

ハイドロフォーム・カウルに関して、カウル中央部が端部６０、６２よりも小径となるように径が変化する断面を持つことが好ましい場合がある。そして、この場合においては、前述の、それぞれの最小径において接合された二つの円錐台形端部６０、６２を持ち、異なる厚さの金属からなるレーザー溶接ブランク材を含む、図４に示す第二のタイプのプリフォーム構造５８が最適となり得る。例えば、構造強度の考察や機械装置の要件によって課される要求荷重の高まりに適応するように、端部における金属の板厚が増大させられる。

図５は、非対称のカウル構造が好ましい場合に使用される、連続的に変化する径を備えた第三のタイプのプリフォーム材６６を示す。このタイプは、例えば、車両空調システムがエンジンルーム内にほぼ収容されて、より大きなカウル構造を必要とする車両において、用いられる可能性がある。図５のプリフォーム材６６は、カウルが「乾いている」、換言すれば、図１及び図２に示されるカウルのように、内部に雨水が流れるのを許容するよう意図されていない場合に、更に有用となり得る。

本発明は、それについての具体的な実施形態に関連して記載されているが、本技術の当業者によって、特許請求の範囲に記載の本発明を技術思想及び範囲から逸脱すること無しに、種々の修正、変更及び調節が可能であることを、理解すべきである。

本発明に係るハイドロフォーム・カウルを持つ車体の一部を示す斜視図である。 発明に係るカウルを示す斜視図である。 本発明に係るハイドロフォーム・カウル用の、第一のタイプのプリフォーム体を示す斜視図である。 本発明に係るハイドロフォーム・カウル用の、第二のタイプのプリフォーム体を示す斜視図である。 本発明に係るハイドロフォーム・カウル用の、第三のタイプのプリフォーム体を示す斜視図である。 本発明の従来技術である、プレス成形されたカウル及びカウルトップを示す斜視図である。

１０ 車体
１６ カウル
１８ａ 上部フランジ
１８ｂ 下部フランジ
２０ 溶接体
２２ カウルサイド（カウルサイド部材）
２４ 構造部材
２６ Ａピラー取付用フランジ
３４ ウインドシールド支持フランジ
３６ ウインドシールド
３８ ダッシュパネル取付用フランジ
４０ ダッシュパネル
４６ 中間部
４８ 端部
５０ 端部

Claims (20)

1. ハイドロフォーム金型によって車幅方向各端部に一体的に鉛直方向に分岐するように成形された一体型取付用フランジを持つ略管状のハイドロフォーム・カウルと、
   車両前後方向に延びる管状のエンジンルーム構造部材と、
   カウルサイド部材と、
   上記取付用フランジを上記エンジンルーム構造部材及び上記カウルサイド部材に、中間部材を必要とすることなく直接取り付ける複数の溶接体とを有することを特徴とする車体。
2. 上記取付用フランジが、鉛直方向に分岐していることを特徴とする請求項１に記載の車体。
3. 上記カウルが、Ａピラーに取り付けられる第一の一体型フランジを更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車体。
4. 上記カウルが、車幅方向に延びてウインドシールドを支持する第二の一体型フランジを更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の車体。
5. 上記カウルが、車幅方向に延びてダッシュパネルに取り付けられる第三の一体型フランジを更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の車体。
6. 上記第一乃至第三の一体型フランジの少なくとも一つが、ハイドロフォーム成形工程においてプリフォーム管材の内面が重ね合わされることにより成形され、他のフランジに比べて厚さが二倍のフランジであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１つに記載の車体。
7. 上記カウルが、円筒状の中央部分によって接合された二つの円錐台形端部分を有するプリフォーム管材から成形されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の車体。
8. 上記二つの円錐台形端部分の板厚が互いに異なることを特徴とする請求項７に記載の車体。
9. 上記二つの円錐台形端部分が非対称であることを特徴とする請求項７に記載の車体。
10. 上記カウルが、単一の円錐台形プリフォーム管材から成形されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の車体。
11. 上記カウルが、それぞれの最小径端部において接合される二つの円錐台形部を有するプリフォーム管材から成形されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の車体。
12. 上記二つの円錐台形端部が、異なる板厚を持つことを特徴とする請求項１１に記載の車体。
13. 車体の組立方法であって、
    ハイドロフォーム金型によって不定の径を持つ円筒状のプリフォーム体の車幅方向各端部に鉛直方向に離間して配置された第一の一体型取付用フランジを持つカウルをハイドロフォーム成形する工程と、
    少なくとも一つの車両の前後方向に延びるエンジンルーム構造部材をハイドロフォーム成形する工程と、
    上記カウルの上記一体型の取付用フランジを、上記構造部材及びＡピラーに中間部材を必要とすることなく直接溶接する工程とを有することを特徴とする方法。
14. 上記Ａピラーと、上記カウルに形成され、上記車体の車幅方向に延びる第二の一体型フランジとに、ウインドシールドを取り付ける工程を更に有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 上記カウルに形成され、上記車体の車幅方向に延びる第三の一体型フランジに、ダッシュパネルを取り付ける工程を更に有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 上記第一乃至第三の一体型フランジのいずれかが、板厚が互いに異なるプリフォーム管材から成形されることにより、他のフランジに比べて厚さが２倍のフランジであることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 車両のハイドロフォーム・カウル構造であって、
    中央部分及び該中央部分よりも大径の車幅方向各端部を持つハイドロフォーム管状部材と、
    上記車幅方向各端部からハイドロフォーム成形金型の中で一体的に成形され、上記カウル構造を車両の前後方向に延びる、エンジンルームの複数の管状構造部材に中間部材を必要とすることなく直接接合するように構成された複数の側面取付用フランジ及び該側面取付用フランジに対して鉛直方向に離間して一体的に成形され、上記カウル構造を複数のＡピラーに中間部材を必要とすることなく直接接合するように構成された複数のＡピラー取付用フランジとを有することを特徴とする構造。
18. 上記管状部材の上方延設部として形成される車幅方向に延びる一体型のウインドシールド支持用の、ハイドロフォーム成形工程においてプリフォーム管材の内面が重ね合わされることにより成形され、周囲に比べて厚さが２倍であるフランジを更に有することを特徴とする請求項１７に記載の構造。
19. 上記管状部材の垂下部として形成される車幅方向に延びる一体型のダッシュパネル溶接用の、ハイドロフォーム成形工程においてプリフォーム管材の内面が重ね合わされることにより成形され、周囲に比べて厚さが２倍であるフランジを更に有することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の構造。
20. 上記カウル構造が、少なくとも二つのレーザー溶接された円錐部を有するプリフォーム管材から成形されることを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１つに記載の構造。

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