JP5194845B2 - フロントウインドウ支持構造 - Google Patents
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Description
カウルトップリヤパネル(カウルインナ及びカウルアウタ)を上下に延在して配置する。そのカウルトップリヤパネルの上端部を、フロントウインドウシールドガラスの下部の下面に固定する。また、カウルトップリヤパネルの下端部を、ダッシュパネル(車体側部材)に剛結合する。このカウルトップリヤパネルで、フロントウインドウシールドガラスの下部を支持する。
ここで、フロントウインドウシールドガラス下部の支持剛性は、通常使用時は、不快な振動や音を低減するために、剛性を高く設定したい。このため、上記従来技術では、連結部材によって支持剛性を高くしている。
これに対処するために、上記従来技術は、上記折れ部(脆弱部)を設けている。即ち、フロントウインドウシールドガラスに対し所定以上の衝撃が掛かると、上記補剛材としての連結部材が、折れ部を中心して座屈変形する。座屈変形することで連結部材の支持剛性が急に小さくなり、衝突体に対して与える衝撃を低減する。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、フロントウインドウ下部の支持剛性について、衝突体が衝突する際の支持剛性を小さく設定しても、通常使用時の支持剛性を高く維持できるフロントウインドウ支持構造を課題としている。
また、フロントウインドウシールドガラスに所定以上の衝撃が付加した場合には、下方向変位を拘束する摩擦力に抗して、支持体すなわちフロントウインドウシールドガラス下部が下方に変位することで衝撃を吸収する。このように、衝突時の支持剛性を低くすることが出来る。
このように、摩擦力を適性に設定することで、衝突体が衝突する際の支持剛性を小さく設定しても、通常使用時の支持剛性を高く維持できる。
本実施形態のフロントウインドウ支持構造を、図1に示すような車両における、フロントウインドウシールドガラス1下部の支持構造として採用する。図1に示す車両は、車体の前部上面にフロントフード2を配置し、そのフロントフード2の車両前後方向後方に、フロントウインドウシールドガラス1を配置する。以下、フロントウインドウシールドガラス1を、シールドガラス1と略称する。
なお、シールドガラス1の上部は、屋根フレームに固定する。
そのダッシュパネル3の上側に、カウルトップパネルを配置する。カウルトップパネルは、前側カウルトップパネル4、後側カウルトップパネル5、及びカウルルーバー6を備える。前側カウルトップパネル4と後側カウルトップパネル5とは、車両前後方向に所定間隔を開けて配置してある。そして、前側カウルトップパネル4と後側カウルトップパネル5との間の空間の上側を、カウルルーバー6で覆う。
後側カウルトップパネル5は、下端部を上記ダッシュパネル3の上部に連結して上方に延在し、当該後側カウルトップパネル5の上部を、上記シールドガラス1の下部下面に固定する。図2では、上記後側カウルトップパネル5の上部は、車両前後方向後方に延在し、その延在した板部分5aを、シールドガラス1の下部下面に対し、接着剤7によって結合している。
またカウルルーバー6が、上記前側カウルトップパネル4の上部と、後側カウルトップパネル5の上部との間に架け渡してある。
そして、本実施形態の支持部材8を、上記後側カウルトップパネル5の車両前後方向後側に配置する。
している。上記支持部材8は、支持体9と、変位拘束手段10とを備える。
支持体9の構造について、図2〜図5を参照して説明する。
上記支持体9は、その本体をチャネル材から構成する。即ち、支持体9は、平板形状の延在部9aと、その延在部9aの幅方向両側に連続する左右のフランジ部9bと、を備える。左右のフランジ部9bを備えることで、支持体9が曲がり難くなる。
ここで、左右のフランジ部9bの上端部は、図2及び図5のように、斜めにカットしてある。このため、通常時において、フランジ部9bの上端部と張出板部9cとの間に、上下方向の空間を確保する。これによって、張出板部9cを、所定角度だけ上下方向に揺動することを許容する構造となる。
また、変位拘束手段10によって、支持体9の下部を、上記ダッシュパネル3に下方に摺動可能な状態で連結している。
変位拘束手段10は、支持体9に設けたスリット9d、支持体9を締結する締結手段と、を備える。
スリット9dは、上記延在部9aの幅方向中央部を上下方向、つまり延在部9aの延在方向に延びる開口からなる。
上記締結手段は、支持体9の下部をダッシュパネル3の側面部3aに連結する。その締結手段は、ボルト11、ウエルドナット12、及びワッシャ13,14を備える。
上記ダッシュパネル3の側面部3aにボルト挿通穴が開口している。そのボルト挿入穴は、上記支持体9に設けたスリット9dの下部側と対向可能な位置に設ける。
そして、ウエルドナット12が、ダッシュパネル3の側面部3aの裏面に固定してある。ウエルドナット12は、上記ボルト挿通穴と同軸に配置している。
ここで、上記面取りは、少なくとも、延在部9aの摺動方向つまり上下方向に向く面側に形成すれば良い。本実施形態では、図2及び図6のように、ダッシュパネル3側のワッシャ13は、延在部9a側の辺の角部13a全面について面取りしてあるが、反対側のワッシャ14については、図2及び図6のように、上下方向を向く辺の角部14aだけ面取りしてある。
また、ダッシュパネル3の側面部3aには、図3及び図6に示すように、凹部形状の溝15を備える。溝15は、上下方向に延在している。その溝15に沿って、上記支持体9の下部を配置する。
そして、上記構成の支持部材8を、シールドガラス1の幅方向中央部若しくは中央部近傍に1つ配置する。なお、支持部材8は、車幅方向に沿って複数設けても良い。
ここで、ダッシュボード3が車体側部材を構成する。溝15がガイド機構を構成する。張出板部9cが支持部を構成する。
「通常使用状態」
車両を通常使用する状態では、上記摩擦力による拘束で、一対のワッシャ13,14と支持体9との間で滑り変位が発生しない。これによって、支持体9の突っ張り剛性が効かせることができる。この結果、シールドガラス1の下部の面直方向の支持剛性が高い。
すなわち、図7に示すように、ガラス面直方向反力Fが最大反力Fmax以下の状態の通常使用状態では、上記滑り変位が発生しない。このため、支持体9自体の突っ張り剛性によって、シールドガラス1の下部を支持することとなる。したがって、支持体9の剛性によって支持剛性が決定する。
ここで、上記最大反力Fmaxは、2枚のワッシャ13,14と支持体9との間の最大静止摩擦力によって決まる。
そして、本実施形態の支持体9には、脆弱部を設ける必要がないので、支持剛性を高く設定可能である。
次に、シールドガラス1下部上面に衝突体30が衝突した場合を考える。
衝突体30に与える最大反力Fmaxは、2枚のワッシャ13,14と支持体9との間の最大静止摩擦力によって決まる。ここで、上述のように、最大静止摩擦力は、ワッシャ13,14の摩擦係数、面積、およびボルト11の締付けトルクにより、任意に設計可能である。
衝突初期においては、まず、図8に示すように、支持体9の弾性変形分の相対変位だけが発生する。この段階では、2枚のワッシャ13,14と支持体9との間で滑り変位は発生しない。
即ち、滑り変位によって、図9→図10→図11のようにシールドガラス1の下部は、下方に変位していくが、滑り変位に伴う運動エネルギーの吸収が安定して発生する。
この結果、衝突体30に対する反力を高めることなく、効果的に衝突体30の運動エネルギーを吸収することが出来る。
(1)シールドガラス1の下部を支持体9によって下側から支持する。その支持体9の下方向変位を摩擦力によって拘束する。これによって、通常使用時のガラス支持剛性と衝突時の衝撃吸収性を両立することが出来る。
すなわち、通常走行時は、支持体9と締結手段の剛性により、シールドガラス1下部の支持剛性を高く維持することができる。特に、支持体9の剛性によって支持剛性を設定することが可能となる。
このとき、摺動時の動摩擦力によって安定した反力を発生して衝突時の衝撃を吸収する。この結果、吸収エネルギーを大きくすることが可能となる。
また、すべり、つまり摩擦力を利用して支持剛性を調節する機構であるので、従来技術で説明した座屈変形を利用する場合に比べ、通常走行時の支持剛性と衝突時の支持剛性との比の調節を、自由に設定することが可能となる。
これによって、簡易な構造によって、「摩擦力を利用して支持剛性を調節する機構」を実現することが可能となる。
(3)延在部9aにスリット9dを形成し、そのスリット9dを介して支持体9の下部を、ダッシュパネル3にボルト11で締結する。
ボルト11の軸部11aがスリット9dに沿って上方に相対移動可能となる。これによって、衝突時における、支持体9の下方向への摺動が許容出来る。
支持体9がストロークする際に、支持体9が、車両前後方向や車幅方向などに揺動する可能性がある。この際に、ワッシャ13,14の外縁の角部13a、14aが、延在部9aの面に引っ掛かって荷重の集中が発生するおそれがある。これに対し、上記アールを設けておくことで、ワッシャ13,14の外縁部が延在部9aに引っ掛かることを防止することが出来る。これによって、延在部9aとワッシャ13,14との間の滑り変位が安定して発生するようになる。この結果、安定した衝撃吸収が可能となる。
更に、ワッシャ14の外縁部における、隣りあう辺が交差する角部14bにアールを形成している。これによって、支持体9が車幅方向に揺動して、ワッシャ14がフランジ部9b内面と接触することがあっても、支持体9がストロークする際に、ワッシャ14がフランジ内面に引っ掛かることを防止できる。この結果、安定した衝撃吸収が可能となる。
衝突体30の衝突位置が、上面視において、支持体9の位置に対し車両前後方向にずれた場合には、シールドガラス1に面外変形が発生する。この場合に、上記シールドガラス1の面外方向の曲げ変位を、支持体9上端部の張出板部9cにて吸収できる。この結果、支持体9に前後方向の曲げモーメントが伝わないか、その曲げモーメントは小さくなる。これによって、安定した衝撃吸収が可能となる。
(8)車体側部材であるダッシュパネル3に、支持部を上下に案内するためのガイド機構を設ける。これによって、支持体9が車幅方向に倒れことなく安定して上下に相対変位可能となる。
すなわち、衝突体30の衝突位置が支持部材8の設置位置より車幅方向にオフセットして車両左右方向にずれると、支持体9に対し車幅方向のせん断力が掛かる。このとき、ダッシュパネル3の凹部形状の溝15が、支持体9の上下変位の方向を規制して案内する。これによって、支持体9は、延在方向に沿って安定して相対変位することが可能となる。この結果、安定した衝撃吸収が可能である。
さらに、上記凹部形状の溝15は、ダッシュパネル3における支持体9を連結する部分の面外剛性を高める。これによって、通常使用時のガラス下端支持剛性をさらに高めることが出来る。
これによって、支持部材8の数を抑えつつ、通常使用時におけるシールドガラス1下部での振動を効率良く抑制することが出来る。
その理由について、次に説明する。
シールドガラス1下部の振動モードが、図12(a)に示すような、1次モードでの振動の場合を想定する。
この場合には、車幅方向中央部が振動の腹となる。その腹の部分の上下変位を上記支持部材8で抑止することで、振動は効率よく小さくなる。
この場合には、車幅方向中央部が振動の節となる。しかしながら、車幅方向中央部に対し、左右対称で且つ逆相の振動モードとなるので、音の相殺が発生し、音とならないか、そのときの音は小さい。
このように、n次モードの振動を考えた場合、音的に問題となるのは奇数次モードの振動の場合となる。そして、奇数次モードの振動の場合には、常に車幅方向中央部が振動の腹となる。図12(c)に振動モードが3時モードの場合を例示する。このようなことに鑑み、支持部材8で車幅方向中央部の変位を抑えることで、効率的にシールドガラス1下部の振動を抑止することが可能となる。
(1)上記実施形態では、最小限の支持部材8で構成する場合の例として1つの支持部材8を設ける場合を例示した。これに対し、上述に説明した支持部材8の配置とは別に、1以上の支持部材8を配置しても良い。
また、車幅方向中央部に配置する代わりに、車両方向中央部を中心とした対称位置にそれぞれ支持部材8を配置するようにしても良い。
(2)上記実施形態では、ボルト11締結位置が一つの場合を例示している。
これに代えて、図13に示すように、スリット9dの延在方向に沿って2以上のボルト11の締結位置を設定しても良い。なお、この場合には、一部のボルト11締結位置において、摩擦力発生用のワッシャ13,14を省略しても良い。
各ボルト11締結位置に、それぞれ上記ワッシャ13,14で挟持するように締付けトルクを掛ける場合には、最大静止摩擦力をより細かく調整することが可能となる。
また、全体で所定の摩擦力を発生すればよいので、各ボルト11締結位置のワッシャ13,14の面積を小さくしたり、各ボルト11の締付け荷重をその分小さく設定したりすることが可能となる。このことは、締結部の小型化や、締結部の耐久性が向上する。
なお、上記複数の各ボルト11締結位置の一部では、支持体9を挟持しないか締付け荷重を小さく設定しても良い。このような構成であっても、支持体9をスリット9d延在方向に案内する作用効果を奏する。
例えば、延在部9aの幅方向両端部に延在方向に延びる平板部を形成し、その平板部を板厚方向からクランプ部材でクランプさせて上記摩擦力を発生させるようにしても良い。クランプ部材は、車体側部材に固定する。
延在部9aからダッシュボードの側面部3a側に突出する突起体を設ける。突起体に雄ネジを形成しておく。また、ダッシュボート側に上下に延在するスリット9dを形成する。上記突起体で、上記スリット9dを貫通させ、その突起体に先端部にナット12を螺合して締結する。また、ダッシュボードの側面部3aを挟むようにしてワッシャ13,14を配置する。
この場合には、ダッシュボードの側面部3aとワッシャ13,14によって下方変位を拘束する摩擦力を発生する事となる。
3 ダッシュパネル(車体側部材)
5 後側カウルトップパネル
8 支持部材
9 支持体
9a 延在部
9b フランジ部
9c 張出板部
9d スリット
10 変位拘束手段
11 ボルト
11a 軸部
12 ウエルドナット
13,14 ワッシャ
15 溝(ガイド機構)
Fmax 最大反力
Claims (9)
- フロントウインドウシールドガラスの下部を、当該下部よりも下方に位置する車体側部材に連結して支持するフロントウインドウ支持構造であって、
上記フロントウインドウシールドガラス下部を上記車体側部材に連結するように上下に延在すると共に、車両前後方向に向けて張り出す折れ部を複数箇所有し、上記折れ部が折り曲がるようにして下方に坐屈変形可能なカウルトップパネルと、
上記カウルトップパネルとは別部材からなる1又は2以上の支持部材と、を備え、
各支持部材は、
上記フロントウインドウシールドガラス下部に上端部を連結して上下方向に延在し、当該ガラス下部と共に上下方向に変位可能な支持体と、
上記車体側部材に反力をとって、上記支持体の上下方向変位のうち少なくとも下方向変位に対して摩擦力を発生する変位拘束手段と、
を備えることを特徴とするフロントウインドウ支持構造。 - 上記支持体は、上記フロントウインドウシールドガラスの下部下面を支持する支持部を上端部に有すると共に、上記車体側部材に向けて延在する平板形状の延在部を有し、
上記変位拘束手段は、上記延在部を板厚方向から挟持することで上記摩擦力を発生することを特徴とする請求項1に記載したフロントウインドウ支持構造。 - 上記延在部に対し延在方向に延びるスリットを形成すると共に、軸部が上記スリットを貫通して上記車体側部材に締結するボルトを備えることで、上記変位拘束手段を構成し、
上記延在部の少なくとも一方の面に当接する1又は2以上のワッシャを備え、そのワッシャを、上記ボルト締結による締付け力で延在部の面に押し付けて上記摩擦力を発生し、
上記ワッシャの少なくとも1個のワッシャについて、少なくとも延在部側の角部を面取りしてあることを特徴とする請求項2に記載したフロントウインドウ支持構造。 - 上記ボルトによる締結位置を、スリットの延在方向に並べて2箇所以上設けることを特徴とする請求項3に記載したフロントウインドウ支持構造。
- 上記支持部は、上記延在部の上端部から車両前後方向に張り出す板部となっていることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載したフロントウインドウ支持構造。
- 上記車体側部材に、上記支持部を上下方向に案内するガイド機構を設けたことを特徴とする請求項2〜請求項5のいずれか1項に記載したフロントウインドウ支持構造。
- 上記ガイド機構として、上記車体側部材に、上記支持部を上下方向に案内する凹形状の溝を形成したことを特徴とする請求項6に記載したフロントウインドウ支持構造。
- 上記構成の支持部材を、上記フロントウインドウシールドガラスの下部における、少なくとも車幅方向中央部若しくは当該中央部近傍に設けることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載したフロントウインドウ支持構造。
- 上記カウルトップパネルは、上記支持部材の車両前後方向前側に配置されることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載したフロントウインドウ支持構造。
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