JP6156306B2

JP6156306B2 - 車両カウル構造

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Publication number: JP6156306B2
Application number: JP2014192496A
Authority: JP
Inventors: 浩治佐伯
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2034-09-22
Also published as: US9440680B2; US20160082900A1; JP2016060456A

Description

本発明は、車両カウル構造に関する。

特許文献１には、ウインドシールドガラスを支持するカウルパネルの開口部の近傍部分同士を上下方向に橋渡しして結合するブレースを備えた自動車のカウル部構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、ブレースは上下方向に異なる板厚に区分けされた複数のブレース部により構成されている。そして、これらブレース部の板厚を下側から上側にいくほど厚くなるように設定することで、ウインドシールドガラスの振動抑制機能と被衝突物の衝撃力吸収機能との両方をコントロールすることが記載されている（特許文献１参照）。

しかし、上記先行技術では、複数のブレース部の板厚を異ならせる必要があると共に複数のブレース部同士を確実に締結する必要があるので、カウル構造が複雑であり、組付け性の点で改善の余地があると考えられる。

特開２０１４−６５４００号公報

本発明は、上記事実を考慮し、組付け性を向上しつつ、ＮＶ性能（ノイズ・アンド・バイブレーション性能）を向上させることができる車両カウル構造を提供することが目的である。

請求項１の車両カウル構造は、車両前後方向前側に膨出するように湾曲した上側湾曲部と車両前後方向後側に膨出するように湾曲した下側湾曲部とで断面Ｓ字形状を成し、前記上側湾曲部から車両前後方向後側に延在する上部がフロントウインドシールドガラスの下端部の下面に接合されると共に下部がダッシュパネルに接合されたた車両幅方向に延在するカウル本体部と、前記カウル本体部の前記下側湾曲部の車両前後方向前側に設けられ、上端部が前記上側湾曲部と前記下側湾曲部との間の部位の中側棚部に接合されると共に下端部が前記下側湾曲部と前記ダッシュパネルに接合された前記下部との間の部位に接合され、車両前後方向前側に膨出するように湾曲した前側補強部材と、を備えている。

請求項１の車両カウル構造では、衝突体がフロントウインドシールドガラスに衝突し衝突荷重が入力されると、カウル本体部及び前側補強部材の湾曲部位が屈曲変形し、衝突荷重が吸収される。

カウル本体部と前側補強部材とは別部材構成であるので、それぞれ異なる固有振動数（共振周波数）に容易に設定することができる。そして、カウル本体部と前側補強部材とを異なる固有振動数に設定することで、それぞれ異なる周波数の振動に対して共振し振動を吸収する。よって、ＮＶ性能（ノイズ・アンド・バイブレーション性能）が向上する。

更に、車両カウル構造は、カウル本体部と前側補強部材とを接合することで構成され、構造が簡素化されているので、組付け性が向上する。

したがって、組付け性が向上しつつ、ＮＶ性能が向上する。

なお、「湾曲」には、屈曲した形状が含まれる。

請求項２の車両カウル構造は、車両前後方向前側に膨出するように湾曲した上側湾曲部と車両前後方向後側に膨出するように湾曲した下側湾曲部とで断面Ｓ字形状を成し、前記上側湾曲部から車両前後方向後側に延在する上部がフロントウインドシールドガラスの下端部の下面に接合されると共に下部がダッシュパネルに接合された車両幅方向に延在するカウル本体部と、前記カウル本体部の前記下側湾曲部の車両前後方向前側に設けられ、上端部が前記上側湾曲部と前記下側湾曲部との間の部位に接合されると共に下端部が前記下側湾曲部と前記ダッシュパネルに接合された前記下部との間の部位に接合され、車両前後方向前側に膨出するように湾曲した前側補強部材と、を備え、前記カウル本体部の車両前後方向後方側には、車両前後方向に厚みを有する吸音材が設けられ、前記吸音材は、前記上側湾曲部の車両前後方向後側で車両前後方向に厚みを有し、前記吸音材の上端部は、車両前後方向に厚みを有した状態で、前記カウル本体部の前記上部に接触又は近接して配置されている。

請求項２の車両カウル構造では、カウル本体部の車両前後方向後方側に吸音材が設けられている。吸音材は、カウル本体部に沿ってＳ字状に湾曲し、上側湾曲部の車両前後方向後側で車両前後方向に厚みを有し、また、上端部が車両前後方向に厚みを有した状態で、ウインドシールドガラスに接合されたカウル本体部の上部に接触又は近接して配置される。したがって、ウインドシールドガラスの近傍まで、吸音材が車両前後方向に厚みを有した状態で配置されるので、遮音効果が向上する。よって、ＮＶ性能が向上する。

請求項３の車両カウル構造は、請求項１又は請求項２に記載の構造において、前記カウル本体は、車両幅方向両側端部が車両幅方向両外側部に設けられたフロントピラーに接合されている。

請求項３の車両カウル構造では、カウル本体の車両幅方向両側端部が車両の車両幅方向両外側部に設けられたフロントピラーに接合されている。これにより、カウル本体がクロスメンバーの機能を果すので、ボデー剛性が向上する。

請求項４の車両カウル構造は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の構造において、車両前後方向後側に膨出するように湾曲し車両幅方向に延在する後側補強部材が、前記カウル本体部の前記下側湾曲部の車両前後方向後側に設けられ、前記後側補強部材は、前記カウル本体部に接合されると共に、車両幅方向両側端部が車両幅方向両外側部に設けられたフロントピラーに接合されている。

請求項４の車両カウル構造では、車両前後方向後側に膨出するように湾曲し車両幅方向に延在する後側補強部材が、カウル本体部に接合されると共に車両幅方向両側端部が車両幅方向両外側部に設けられたフロントピラーに接合されている。これにより、後側補強部材がクロスメンバーの機能を果すので、ボデー剛性が向上する。
請求項５の車両カウル構造は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の構造において、前記カウル本体部の車両前後方向後方側には、車両前後方向に厚みを有する吸音材が設けられ、前記吸音材は、前記上側湾曲部の近傍で車両前後方向の厚みが最も厚くなるように設けられている。

請求項１に記載の発明によれば、車両カウル構造の組付け性を向上しつつ、ＮＶ性能（ノイズ・アンド・バイブレーション性能）を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、吸音材による遮音効果が向上する。

請求項３に記載の発明によれば、カウル本体部がクロスメンバーの機能を果すので、ボデー剛性が向上する。

請求項４に記載の発明によれば、後側補強部材がクロスメンバーの機能を果すので、ボデー剛性が向上する。
請求項５に記載の発明によれば、吸音材による遮音効果が向上する。

本発明の一実施形態に係る車両カウル構造の車両前後方向に沿った垂直断面図である。図１に示す車両カウル構造の要部の車両斜め後方側から見た斜視図である。（Ａ）はフロントウインドシールドガラスの前端部に衝突荷重が入力されカウル部材が屈曲変形する直前の状態の車両前後方向に沿った垂直断面図であり、（Ｂ）は衝突荷重によってカウル部材が屈曲変形した状態の車両前後方向に沿った垂直断面図である。カウル部材を構成する上側湾曲部及び前側補強部材の上下方向の変形量（Ｓ（ストローク））と荷重（Ｆ）との関係（ばね定数）示すグラフである。比較例の車両カウル構造の車両前後方向に沿った垂直断面図である。

＜実施形態＞
図１〜図４を用いて、本発明における車両カウル構造の一実施形態について説明する。なお、図中の矢印ＵＰは車両上下方向上側を示し、矢印ＦＲは車両前後方向前側を示し、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示す。

図１に示すように、本発明の一実施形態の車両カウル構造１５は、カウル部材３０と後側補強部材６０と吸音材７０とを有している。カウル部材３０は、車両１０の車両前部におけるエンジンルーム１２の車両前後方向後側に設けられている。また、カウル部材３０は、車両幅方向に延在するカウル本体部４０と前側補強部材（カウルリインフォース）５０とを有している。カウル部材３０の車両上下方向下側には、エンジンルーム１２と図示されていない車室とを隔てるダッシュパネル２０が設けられている。また、カウル部材３０（カウル本体部４０）の車両前後方向後側には、後側補強部材６０が設けられている。

図１及び図２に示すように、カウル本体部４０は、車両前後方向前側に膨出するように湾曲した上側湾曲部４２と、車両前後方向後側に膨出するように湾曲した下側湾曲部４６とで断面略Ｓ字形状を成す板金製の部材とされている。

図１に示すように、カウル本体部４０の上側湾曲部４２は断面略Ｃ字形状を成し、この上側湾曲部４２からフロントウインドシールドガラス１４の下端部１６の下面１６Ａに沿って上側棚部４４（図２も参照）が延在している。そして、この上側棚部４４に、フロントウインドシールドガラス１４の下端部１６の下面１６Ａが、接着剤１８によって接合されている。なお、上側棚部４４とフロントウインドシールドガラス１４とが直接接合された構成でなく、別部材を介して接合された構成であってもよい。

図１及び図２に示すように、カウル本体部４０の下側湾曲部４６は断面略横Ｕ字形状を成し、縦壁部４５（Ｕ字の底部）から車両前後方向前側斜め下方に延在する下側棚部４７の下端部４７Ａが、ダッシュパネル２０の上端部２２と接合されている。

なお、カウル本体部４０における上側湾曲部４２と下側湾曲部４６との間の部位を中側棚部４８とする。

カウル本体部４０の下側湾曲部４６の車両前後方向前側には、前側補強部材５０が設けられている。前側補強部材５０は、車両前後方向前側に膨出するように湾曲した断面円弧状の前側湾曲部５１を有する板状の部材とされている。前側補強部材５０は、上端部５２が中側棚部４８に接合され、下端部５４が下側棚部４７に接合されている。また、前側補強部材５０は、車両幅方向を板幅方向として配置され、車両幅方向の複数の位置に間隔をあけて設けられている。

また、カウル本体部４０における下側湾曲部４６の車両前後方向後側には、後側補強部材６０が設けられている。後側補強部材６０は、車両前後方向後側に膨出するように湾曲した断面略横Ｕ字形状を成す板金製の部材とされている。後側補強部材６０は、縦壁部６２（Ｕ字の底部）が下側湾曲部４６の縦壁部４５と間隔をあけて配置され、上辺部６４と下辺部６６とが、それぞれ中側棚部４８と下側棚部４７とに接合されている。

図１に示すように、カウル本体部４０及び後側補強部材６０の車両前後方向後側には、車両前後方向に厚みを有する吸音材７０が貼り付けられている。吸音材７０は、カウル本体部４０及び後側補強部材６０に沿って側面視略Ｓ字形状に湾曲し、上端部７２が上側棚部４４の下面４４Ａに接触又は近接するように配置されている。

図２に示すように、カウル本体部４０の中側棚部４８及び下側棚部４７と、後側補強部材６０とは、それぞれ車両１０の車両幅方向両側部に設けられたフロントピラー２４に突き当てられ接合されている。

図１に示すカウル本体部４０における車両前後方向前側に膨出するように湾曲した断面略Ｃ字形状の上側湾曲部４２と、車両前後方向前側に膨出するように湾曲した断面円弧状の前側補強部材５０の前側湾曲部５１とは、それぞれ上下方向に弾性変形する、つまりばね性を有している。そして、図４に示すグラフのように、上側湾曲部４２と前側湾曲部５１とで、ばね定数（ばね特性）が異なるように設定されている。

また、図１に示すように、ばね性を有する断面Ｃ字形状の上側湾曲部４２は、カウル部材３０におけるフロントウインドシールドガラス１４の下端部１６との接着部位（接着剤１８）よりも、車両前後方向前側に位置している。

＜作用及び効果＞
つぎに本実施形態の作用及び効果について説明する。なお、後述する図３では、後側補強部材６０及び吸音材７０は省略して図示されている。

まず、フロントウインドシールドガラス１４に入力される衝突荷重の吸収性能（衝撃吸収性能）について説明する。

図３に示すように、衝突体（図示略）がフロントウインドシールドガラス１４の下端部１６に衝突すると、カウル本体部４０の上側湾曲部４２及び下側湾曲部４６と、前側補強部材５０とが、それぞれ上下方向に潰れるように屈曲変形し、衝突荷重Ｋが吸収される。

カウル本体部４０の断面Ｃ字形状の上側湾曲部４２と前側補強部材５０の断面円弧状の前側湾曲部５１とは、それぞれ上下方向に弾性変形し、ばね性を有している。よって、上側湾曲部４２（カウル本体部４０）と前側湾曲部５１（前側補強部材５０）とは、フロントウインドシールドガラス１４を支持する支持剛性を確保しつつ、それぞれ低荷重で屈曲変形するので、衝撃吸収性能が向上する。

また、カウル本体部４０と前側補強部材５０とで閉断面が形成されるので、衝撃吸収性能が向上する。

つぎに、ＮＶ（ノイズ・アンド・バイブレーション）性能（振動及び振動音を抑制する性能）について説明する。

ばね性を有する上側湾曲部４２と前側湾曲部５１とが、それぞれ共振することで振動が吸収される。本実施形態では、図４のグラフに示されているように、上側湾曲部４２と前側湾曲部５１とは、異なるばね定数（ばね特性）に設定されている。つまり、上側湾曲部４２と前側補強部材５０とは、異なる固有振動数（共振周波数）に設定されている。

そして、本実施形態では、上側湾曲部４２は、フロントウインドシールドガラス１４から伝達される振動に対して共振するように固有振動数（共振周波数）が設定されている。一方、前側湾曲部５１（前側補強部材５０）は、エンジンルーム１２（ボデー）から伝達される振動に共振するように固有振動数（共振周波数）が設定されている。よって、フロントウインドシールドガラス１４の振動とエンジンルーム１２（ボデー）の振動とが、それぞれ効果的に吸収される。したがって、ＮＶ性能（ノイズ・アンド・バイブレーション性能）が向上する。

このように、上側湾曲部４２（カウル本体部４０）と前側湾曲部５１（前側補強部材５０）とを別部材構成とすることで、それぞれ異なる固有振動数（共振周波数）に容易に設定することができるので、ＮＶ性能が向上する。

また、カウル部材３０は、カウル本体部４０に前側補強部材５０を接合することで構成され、構造が簡素化されているので、組付け性が向上されている。

したがって、本実施形態のカウル部材３０は、組付け性が向上しつつ、ＮＶ性能が向上されている。また、上述したように、衝撃吸収性能も向上されている。

また、本実施形態では、図１に示すように、カウル本体部４０及び後側補強部材６０の車両前後方向後側には、車両前後方向に厚みを有する吸音材７０が貼り付けられている。吸音材７０は、カウル本体部４０及び後側補強部材６０に沿って側面視略Ｓ字形状に湾曲し、上端部７２が車両前後方向に厚みを有した状態で、上側棚部４４に接触又は近接するように配置されている。よって、ＮＶ性能が更に向上する。

ここで、図５に示す本発明が適用されていない比較例としての車両カウル構造について説明する。

図５に示すように、カウル部材１００は、フロントウインドシールドガラス１４を支持する上側カウル部材１１０と、下端部１２４がダッシュパネル２０に接合され屈曲部１２１が形成された下側カウル部材１２０と、で構成されている。そして、上側カウル部材１１０の車両前後方向後側に延出する後端部１１２と、下側カウル部材１２０の車両前後方向後側に延出する上端部１２２とが接合されている。

なお、図における想像線（二点破線）は、衝突体（図示略）がフロントウインドシールドガラス１４の下端部１６に衝突した際の、カウル部材１００（上側カウル部材１１０及び下側カウル部材１２０）の変形状態を示している。

このような比較例のカウル部材１００では、吸音材７０の上端部１７２は、上側カウル部材１１０の後端部１１２と下側カウル部材１２０の上端部１２２との接合部位に接触又は近接するように配置されることになる。

よって、フロントウインドシールドガラス１４の下端部１６と吸音材１７０の上端部１７２との間に間隔があいており、この間隔部分は吸音材７０によって遮音されない。よって、この間隔から矢印Ｖで示すように、車室側に音が浸入する。したがって、この間隔からの車室側への音の浸入を防止するために（ＮＶ性能を向上させるために）、例えば、吸音材１７０とは別の遮音部材を設ける等の対応を行う必要ある。

これに対して、本実施形態のカウル部材３０は、図１に示すように、断面略Ｓ字形状を成しているので、吸音材７０の上端部７２が車両前後方向に厚みを有した状態で、上側棚部４４の下面４４Ａに接触又は近接するように容易に配置することができる。カウル部材３０（カウル本体部４０）の上側棚部４４はフロントウインドシールドガラス１４の下端部１６に接合されており、フロントウインドシールドガラス１４の下端部１６と吸音材７０の上端部７２との間には、実質的に殆ど隙間がない状態となる。したがって、比較例のカウル部材１００と比較し、組付け性を向上しつつ、低コストでＮＶ性能が向上する。

つぎに、ボデー剛性の向上効果について説明する。

図２に示すように、本実施形態のカウル本体部４０の中側棚部４８及び下側棚部４７と、後側補強部材６０とが、それぞれ車両１０の車両幅方向両側部に設けられたフロントピラー２４に突き当てられ接合されている。これにより、カウル本体部４０及び後側補強部材６０がクロスメンバーの機能を果すので、ボデー剛性が向上する。

このように、本実施形態のカウル本体部４０は、上述した衝撃吸収機能及び振動吸収機能（ＮＶ性能向上機能）に加え、ボデー剛性の向上機能の三つの機能を有している。

なお、仮に後側補強部材６０を設けずにカウル本体部４０のみでボデー剛性を向上させる場合、カウル本体部４０の板厚を厚くしてカウル本体部４０の剛性を大きくすることが考えられる。しかし、カウル本体部４０の板厚を厚くすると、カウル本体部４０が屈曲変形する荷重が大きくなり、衝撃吸収性能が低下する虞がある。

これに対して、本実施形態のように、後側補強部材６０を設けることで、カウル本体部４０の板厚を厚くすることなく、つまり、衝撃吸収性能を低下させることなく、ボデー剛性を向上させることできる。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、カウル本体部４０の下側湾曲部４６の車両前後方向後側に、後側補強部材６０が設けられていたが、これに限定されない。後側補強部材６０が設けられていない構造であってもよい。

また、「湾曲」には、くの字状に屈曲した形状が含まれる。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

１０車両
１４フロントウインドシールドガラス
１５車両カウル構造
１６下端部
１６Ａ下面
２４フロントピラー
２０ダッシュパネル
４０カウル本体部
４２上側湾曲部
４４上側棚部（カウル本体部の上部）
４６下側湾曲部
４７Ａ下端部（カウル本体部の下部）
５０前側補強部材
６０後側補強部材
７０吸音材

Claims

車両前後方向前側に膨出するように湾曲した上側湾曲部と車両前後方向後側に膨出するように湾曲した下側湾曲部とで断面Ｓ字形状を成し、前記上側湾曲部から車両前後方向後側に延在する上部がフロントウインドシールドガラスの下端部の下面に接合されると共に下部がダッシュパネルに接合された車両幅方向に延在するカウル本体部と、
前記カウル本体部の前記下側湾曲部の車両前後方向前側に設けられ、上端部が前記上側湾曲部と前記下側湾曲部との間の部位の中側棚部に接合されると共に下端部が前記下側湾曲部と前記ダッシュパネルに接合された前記下部との間の部位に接合され、車両前後方向前側に膨出するように湾曲した前側補強部材と、
を備える車両カウル構造。
車両前後方向前側に膨出するように湾曲した上側湾曲部と車両前後方向後側に膨出するように湾曲した下側湾曲部とで断面Ｓ字形状を成し、前記上側湾曲部から車両前後方向後側に延在する上部がフロントウインドシールドガラスの下端部の下面に接合されると共に下部がダッシュパネルに接合された車両幅方向に延在するカウル本体部と、
前記カウル本体部の前記下側湾曲部の車両前後方向前側に設けられ、上端部が前記上側湾曲部と前記下側湾曲部との間の部位に接合されると共に下端部が前記下側湾曲部と前記ダッシュパネルに接合された前記下部との間の部位に接合され、車両前後方向前側に膨出するように湾曲した前側補強部材と、
を備え、
前記カウル本体部の車両前後方向後方側には、車両前後方向に厚みを有する吸音材が設けられ、
前記吸音材は、前記上側湾曲部の車両前後方向後側で車両前後方向に厚みを有し、
前記吸音材の上端部は、車両前後方向に厚みを有した状態で、前記カウル本体部の前記上部に接触又は近接して配置されている、
を備える車両カウル構造。
前記カウル本体部は、車両幅方向両側端部が車両幅方向両外側部に設けられたフロントピラーに接合されている、
請求項１又は請求項２に記載の車両カウル構造。
車両前後方向後側に膨出するように湾曲し車両幅方向に延在する後側補強部材が、前記カウル本体部の前記下側湾曲部の車両前後方向後側に設けられ、
前記後側補強部材は、前記カウル本体部に接合されると共に、車両幅方向両側端部が車両幅方向両外側部に設けられたフロントピラーに接合されている、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両カウル構造。
前記カウル本体部の車両前後方向後方側には、車両前後方向に厚みを有する吸音材が設けられ、
前記吸音材は、前記上側湾曲部の近傍で車両前後方向の厚みが最も厚くなるように設けられている、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両カウル構造。
の査定を求める次第です。