JP6201953B2

JP6201953B2 - 車両前部のカウル構造

Info

Publication number: JP6201953B2
Application number: JP2014214831A
Authority: JP
Inventors: 洋平山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: JP2016078774A

Description

本発明は、車両前部のカウル構造に関する。

近年、歩行者保護性能を向上させるため、フロントウインドシールドガラスの下部を支持するカウル部材の剛性を低下させ、衝突エネルギーを効率的に吸収させるカウル構造が採用されてきている。しかし、カウル部材の剛性を低下させると、フロントウインドシールドガラスの振動が大きくなり、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）が低下するので、車室内にこもり音が発生しやくなる。よって、ＮＶ性能の向上と衝撃吸収性能（衝突エネルギーを吸収する性能）とを両立させることが求められている。

この対策として、カウル部材の車幅方向の前縁形状に沿って何箇所かに、それぞれカウル部材の上部と下部とを連結する一対の補強部材（ブレース）を設けることで、カウル部の剛性が必要以上に増大することなく、こもり音を効果的に低減させるカウル構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００６−２６４５３８号公報

特許文献１に記載された技術において、こもり音の一層の低下を図る場合には、例えばブレースに車両後方側に突出したフランジ部を設けてブレースの剛性を向上させることが考えられる。しかし、フロントウインドシールドガラスの下部に対する衝撃荷重入力に伴うカウルの変形時に、ブレースがカウルインナに当接するまでのストロークがフランジ部の高さ分短くなり、ブレースがカウルインナにいち早く当接することになる。すなわち、カウル構造の剛性が局所的に高まり、衝撃吸収性能が低下する（障害値が局所的に上昇する）。

本発明は上記事実を考慮し、ＮＶ性能を向上させつつ、衝撃吸収性能を低下させない車両前部のカウル構造を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明に係る車両前部のカウル構造は、フロントウインドシールドガラスの支持部を備えたカウルアウタと、車両幅方向の所定位置で前記カウルアウタと上端が接合され、当該カウルアウタを支持する補強部材と、前記カウルアウタの車両後方側で当該カウルアウタと上端が接合され、前記カウルアウタの下部から車両下方向に延在し、前記補強部材の下端が接合される板材であると共に、当該板材に車両後方側に窪んだ凹部が形成されたカウルインナと、を備え、前記カウルアウタと前記カウルインナとの接合部位の車両前方端部から前記カウルアウタに対する補強部材の接合部の車両後方端部までの第１距離は、前記接合部位の車両前方端部から前記凹部の車両上方端部までの第２距離よりも大きく、前記接合部位の車両前方端部から前記凹部の車両下方端部までの第３距離よりも小さい。

この車両前部のカウル構造は、車幅方向の何箇所かで、カウルアウタとカウルインナ間に補強部材を配設しているため、カウルアウタの下面を補強部材が支持することになる。この結果、フロントウインドシールドガラスを支持する支持剛性が向上してフロントウインドシールドガラスの振動を抑制することができる。

一方、フロントウインドシールドガラスの下部で車両上方から車両下方への荷重が入力した場合には、補強部材はカウルアウタと共にカウルインナ側に変位する。この際、カウルアウタとカウルインナの接合状態は維持されるため、補強部材はカウルアウタと接合部位の車両後方端部（カウルアウタとカウルインナの接合部位の車両前方端部側）からカウルインナに接近することになる。

ここで、カウルアウタとカウルインナの接合部位の車両前方端部からカウルアウタに対する補強部材の接合部位の車両後方端部までの第１距離は、接合部位の車両前方端部からカウルインナに形成された凹部の車両上方端部までの第２距離よりも長く、接合部位の車両前方端部から凹部の車両下方端部までの第３距離よりも短い。

この結果、補強部材の接合部位の車両後方端部は、変形時に凹部に収容される。したがって、補強部材がカウルインナに当接しない、又はカウルインナに当接するまでのストローク（時間）を長くすることが可能になり、衝撃吸収性能を向上させる（頭部障害値（ＨＩＣ）を低下させる）ことができる。

請求項２記載の発明に係る車両前部のカウル構造は、請求項１記載の発明において、前記補強部材は、車両幅方向の両端から車両後方側にフランジ部が突出形成されている。

この車両前部のカウル構造では、補強部材には、車両幅方向の両端部から車両後方側にフランジ部が突出形成されているため、補強部材の剛性が一層向上し、フロントウインドシールドガラスの振動を一層抑制することができる。

一方、フロントウインドシールドガラスの下部に車両上方から車両下方への荷重が入力した場合には、補強部材はカウルアウタと共に、カウルインナに接近していく。ここで、カウルインナに凹部が形成されていない場合には、補強部材のカウルアウタとの接合部に形成されたフランジ部の車両後方端部がカウルインナに先ず当接することになる。この結果、補強部材がカウルインナに当接するまでのストローク（時間）がフランジ部の高さ分短くなり、衝撃吸収性能を低下させるおそれがあった。

しかし、本発明の車両前部のカウル構造では、補強部材のカウルアウタに対する接合部の車両後方端部が到達するカウルインナの位置に、車両後方側に凹んだ凹部が形成されているため、補強部材の接合部に形成されたフランジ部が変形時に凹部に収容される。この結果、補強部材がカウルインナに当接しない、又は接合部分がカウルインナに当接するまでのストローク（時間）をフランジ無しの補強部材と近づけることができる。すなわち、カウル構造の衝撃吸収性能の低下を抑制できる。

請求項３記載の発明に係る車両前部のカウル構造は、請求項２記載の発明において、前記補強部材は、車両側面視で車両上下方向の途中部位が車両前方側に屈曲されており、前記フランジ部は、前記補強部材の屈曲部を挟んで車両上下方向に連続して形成されている。

この車両前部のカウル構造では、補強部材において、車両側面視で車両上下方向の途中部位が車両前方側に屈曲された屈曲部を挟んでフランジ部が連続的に形成されている。したがって、補強部材の剛性が一層向上して、フロントウインドシールドガラスの振動を一層抑制することができる。

また、フロントウインドシールドガラスの下部に車両上方から車両下方への荷重が作用した場合には、補強部材のカウルアウタと接合する部分に形成されたフランジ部がカウルインナの凹部に収容される。この結果、補強部材がカウルインナに当接しない、又はカウルインナに当接するまでのストローク（時間）をフランジ無しの補強部材と近づけることができる。すなわち、カウル構造の衝撃吸収性能の低下を抑制できる。

請求項１記載の発明の車両前部のカウル構造は、上記構成としたので、所定のＮＶ性能を確保しつつ、衝撃吸収性能を向上させることができる。

請求項２記載の発明の車両前部のカウル構造は、上記構成としたので、ＮＶ性能を向上させつつ、衝撃吸収性能の低下を抑制することができる。

請求項３記載の発明の車両前部のカウル構造は、上記構成としたので、ＮＶ性能を一層向上させつつ、衝撃吸収性能の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両前部のカウル構造の一部切り欠き斜視図ある。本発明の一実施形態に係る車両前部のカウル構造本体の要部縦断面図である。本発明の一実施形態に係るブレースの斜視図である。本発明の一実施形態に係る車両前部のカウル構造において、インパクタ衝突後の変形状態を示す図である。比較例に係るブレースの斜視図である。実施例と比較例のブレースを用いた場合の、車室内の前席における周波数−音圧関係を示す図である。

本発明の一実施形態に係る車両前部のカウル構造について図１〜図６を参照して説明する。以下、各図面において、車両上方を矢印ＵＰ、車両幅方向を矢印Ｗ、車両前方を矢印ＦＲで示す。

カウル構造１０は、図１に示すように、フロントウインドシールドガラス１２の下部１２Ａおよびフロントウインドシールドガラス１２の前方に配設されるカウルルーバ（不図示）の下方に板材を組み合わせて構成されるものである。

具体的には、フロントウインドシールドガラス１２の下部１２Ａを支持し、車両幅方向に延在するカウルアウタ１４と、カウルアウタ１４を支持し車両幅方向に延在するカウルインナ１６と、カウルインナ１６とカウルアウタ１４との間に配設され、カウルアウタ１４を車幅方向の所定位置で支持するブレース１８とを備える。

カウルアウタ１４には、図１及び図２に示すように、車両後方上方から車両前方下方に向かって傾斜する接合部１４Ａが形成されている。接合部１４Ａの車両前端からは、車両前方上方に屈曲された傾斜部１４Ｂが形成されている。傾斜部１４Ｂの前端からは、車両前方下方に屈曲された支持部１４Ｃが形成されている。支持部１４Ｃの前端からは、車両側面視において略Ｖ字型に屈曲された先端部１４Ｄが形成されている。

このように、カウルアウタ１４が形成されることにより、接合部１４Ａと傾斜部１４Ｂとの境界は、車体下方へ凸の屈曲部Ｎ１として形成されている。また、傾斜部１４Ｂと接合部１４Ｃの境界は、車体上方へ凸の屈曲部Ｎ２として形成されている。

なお、支持部１４Ｃは、フロントウインドシールドガラス１２の下部１２Ａの下面と接着剤２０で接合されている。すなわち、支持部１４Ｃを介してカウルアウタ１４がフロントウインドシールドガラス１２の下部１２Ａを支持している。

カウルインナ１６は、図１及び図２に示すように、フロントウインドシールドガラス１２の下方でカウルアウタ１４と同様に車両幅方向に延在するものである。カウルインナ１６には、車両後方上方から車両前方下方へ延在する接合部１６Ａが形成されている。接合部１６Ａの前端からは、車両下方、やや前方に屈曲された第１縦壁部１６Ｂが形成されている。第１縦壁部１６Ｂの下端からは、車両下方に屈曲された第２縦壁部１６Ｃが形成されている。第２縦壁部１６Ｃの下端からは、車両前方下方に屈曲された傾斜部１６Ｄが形成されている。傾斜部１６Ｄの下端からは、車両下方に屈曲された接合部１６Ｅが形成されている。接合部１６Ｅの下端からは、車両前方下方に屈曲された先端部１６Ｆが形成されている。

このようにカウルインナ１６が形成されることにより、接合部１６Ａと第１縦壁部１６Ｂとの境界は、車体前方へ凸の屈曲部Ｎ３として形成されている。また、第１縦壁部１６Ｂと第２縦壁部１６Ｃとの境界は、車体前方へ凸の屈曲部Ｎ４として形成されている。さらに、第２縦壁部１６Ｃと傾斜部１６Ｄとの境界は、車体後方へ凸の屈曲部Ｎ５として形成されている。

なお、接合部１６Ａはカウルアウタ１４の接合部１４Ａが接合されることにより、カウルインナ１６がカウルアウタ１４を支持するものである。

また、図１および図２に示すように、第１縦壁部１６Ｂの車両幅方向に所定間隔をおいた２ヶ所（図１では片方のみ図示）、すなわち、ブレース１８が配置される車幅方向位置に凹部２２が形成されている。凹部２２は、第１縦壁部１６Ｂの下端に車両後方側に凹んだ形状とされている。

ここで、カウルアウタ１４の接合部１４Ａとカウルインナ１６の接合部１６Ａの接合部位の車両前方端部Ｅ１からブレース１８の後述する接合部１８Ａの車両後方端部Ｅ２までの傾斜部１４Ｂに沿った第１距離Ｌ１は、車両前方端部Ｅ１から凹部２２の車両上方端部Ｅ３までの第１縦壁部１６Ｂに沿った第２距離Ｌ２よりも長く、車両前方端部Ｅ１から凹部２２の車両下方端部Ｅ４までの第１縦壁部１６Ｂに沿った第３距離Ｌ３よりも短く形成されている。

これは、後述するように、フロントウインドシールドガラス１２に車両上方から下方への荷重が作用したときに、ブレース１８は、接合部１８Ａ（フランジ部２６Ａ）の車両後方端部Ｅ２から先にカウルインナ１６に接近する。カウルインナ１６の上記のような位置に凹部２２を形成することによって、変位してくるブレース１８のフランジ部２６Ａの車両後方端部を凹部２２に収容可能としたものである。

さらに、カウルインナ１６の先端部１６Ｆの下側には、ダッシュパネル２４が車幅方向に延在して形成されている。ダッシュパネル２４は、車両前方下方から車両後方上方に傾斜する接合部２４Ａと、接合部２４Ａの後端から車両後方下方に屈曲された傾斜部２４Ｂとを備える。

この接合部２４Ａと先端部１６Ｆが接合されることにより、カウルインナ１６がダッシュパネル２４に支持されている。

ブレース１８は、図１〜図３に示すように、所定の幅を有する板材を屈曲形成したものである。具体的には、ブレース１８には、車両後方上方から車両前方下方に延在する接合部１８Ａが形成されている。接合部１８Ａの前端からは、車両下方に屈曲された縦壁部１８Ｂが形成されている。縦壁部１８Ｂの下端からは、車両後方下方に屈曲された傾斜部１８Ｃが形成されている。傾斜部１８Ｃの下端からは、車両下方に屈曲された接合部１８Ｄが形成されている。

このようにブレース１８が形成されることにより、接合部１８Ａと縦壁部１８Ｂとの境界は、車体前方へ凸の屈曲部Ｎ６として形成されている。また、縦壁部１８Ｂと傾斜部１８Ｃとの境界は、車体前方へ凸の屈曲部Ｎ７として形成されている。さらに、傾斜部１８Ｃと傾斜部１６Ｄとの境界は、車体後方へ凸の屈曲部Ｎ８として形成されている。

また、接合部１８Ａ、縦壁部１８Ｂ、傾斜部１８Ｃには、図２及び図３に示すように、それぞれ車両幅方向の両端に車両後方側に突出形成されたフランジ部２６Ａ〜２６Ｃが形成されている。各フランジ部２６Ａ〜２６Ｃの高さは同一であり、フランジ部２６Ａ〜２６Ｃは連続的に形成されている。

ブレース１８は、図１に示すように、フロントウインドシールドガラス１２の下部１２Ａが車両走行時に車体上下方向の振動が大きくなる車両幅方向位置で、カウルアウタ１４とカウルインナ１６を連結させるように配設される補強部材である。具体的には、ブレース１８は、接合部１８Ａがカウルアウタ１４の支持部１４Ｃと接合されると共に、接合部１８Ｄがカウルインナ１６の接合部１６Ｅと接合される。これにより、フロントウインドシールドガラス１２の下部１２Ａを支持するカウルアウタ１４をブレース１８で支持するものである。

このように構成されたカウル構造１０の作用について説明する。

車両幅方向においてフロントウインドシールドガラス１２の振動振幅が大きくなる位置でカウルアウタ１４とカウルインナ１６の間に、２つのブレース１８が配置されることによって、フロントウインドシールドガラス１２の振動を抑制することができる。特に、ブレース１８は、接合部１８Ａから傾斜部１８Ｃまでのそれぞれに車両後方側に突出形成されたフランジ部２６Ａ〜２６Ｃを設けると共に、屈曲部Ｎ６、Ｎ７を挟んだフランジ部２６Ａ〜２６Ｃを連続的に形成したため、ブレース１８の支持剛性が大きく向上している。この結果、フロントウインドシールドガラス１２の振動を一層抑制して、車室内のこもり音を一層低減することができる。

なお、車室内のこもり音の低減させる効果を確認するために、実施例と比較例のブレースを車両に配設して比較した。実施例のブレースとは、本実施形態のブレース１８と同形状のものである。一方、比較例のブレース１００は、図５に示すように、本実施例のブレース１８と同様に、車両後方上方から車両前方下方に延在する接合部１００Ａと、接合部１００Ａの下端から下方に延在する縦壁部１００Ｂと、縦壁部１００Ｂの下端から車両後方下方に延在する傾斜部１００Ｃと、傾斜部１００Ｃの下端から下方に延在する接合部１００Ｄとを備える。

縦壁部１００Ｂ、傾斜部１００Ｃ、接合部１００Ｄの車両幅方向両端部には、車両前方に突出形成された高さ同一のフランジ部１０２Ｂ〜１０２Ｄが形成されている。また、フランジ部１０２Ｂ〜１０２Ｄは、連続的に形成されている。

なお、接合部１００Ａ〜接合部１００Ｄのサイズは、それぞれ接合部１８Ａ〜接合部１８Ｄのサイズと同一である。また、フランジ部１０２Ｂ〜１０２Ｄの高さは、フランジ部２６Ａ〜２６Ｃの高さと同一である。

この比較例のブレース１００をブレース１８と同一の位置に設置して、フロントのエンジンマウントを上下に振動させてロックアップ時の車室の前席の音圧感度を調べた。それぞれを車両に取り付けた場合の車室内における周波数と音圧感度との関係を図６に示す。図６に示すように、車室内のこもり音となる周波数において、実施例のブレース１８を用いた場合の方が、比較例のブレース１００を用いた場合と比較して、２ｄＢ低減していることが確認された。

一方、図２に示すように、フロントウインドシールドガラス１２の下部１２Ａにインパクタ３０が衝突し、フロントウインドシールドガラス１２の下部１２Ａに車両上方から車両下方に荷重Ｆが作用した場合には、接合部１４Ａと傾斜部１４Ｂとの間の屈曲部Ｎ１（図２参照）と、カウルアウタ１４の傾斜部１４Ｂと支持部１４Ｃとの間の屈曲部Ｎ２（図２参照）とを中心として屈曲することで、傾斜部１４Ｂが下方に移動する。この結果、図４に示すように、フロントウインドシールドガラス１２に沿って接合部１４Ａ、傾斜部１４Ｂ、接合部１４Ｃが略一直線状となる。

一方、カウルインナ１６は、接合部１６Ａと第１縦壁部１６Ｂとの間の屈曲部Ｎ３（図２参照）と、第１縦壁部１６Ｂと第２縦壁部１６Ｃとの間の屈曲部Ｎ４とを中心として屈曲変形する。この結果、図４に示すように、カウルアウタ１４の傾斜部１４Ｂに当接するようにカウルインナ１６の第１縦壁部１６Ｂが変形する。したがって、カウルアウタ１４の傾斜部１４Ｂに連続する接合部１４Ｃと、カウルインナ１６の第１縦壁部１６Ｂも接近することになる。

さらに、ブレース１８は、接合部１８Ａとカウルアウタ１４の接合部１４Ｃとの接合関係、及び接合部１８Ｄとカウルインナ１６の接合部１６Ｅとの接合関係を維持したまま、屈曲部Ｎ８を中心として傾斜部１８Ｃが車体前方に屈曲変形し、屈曲部Ｎ６、Ｎ７を中心として縦壁部１８Ｂが車両後方に屈曲変形する。

この結果、ブレース１８は、接合部１８Ａの車両後方端部Ｅ２（カウルアウタ１４の接合部１４Ａとカウルインナ１６の接合部１６Ａの車両前方端部Ｅ１側）からカウルインナ１６（第１縦壁部１６Ｂ）に接近していくことになる。

また、ブレース１８には、接合部１８Ａから傾斜部１８Ｃまで車両後方側に突出形成されたフランジ部２６Ａ〜２６Ｃが形成されているため、フランジ部２６Ａ〜２６Ｃの高さ分だけカウルインナ１６の第１縦壁部１４Ｂに衝突するまでのストロークは短くなる。

しかし、カウルインナ１６の第１縦壁部１４Ｂには、凹部２２が形成されている。したがって、図２の状態から図４の状態に変化した場合に、ブレース１８の接合部１８Ａのフランジ部２６Ａが凹部２２内に収容される。この結果、ブレース１８がカウルインナ１６に衝突することが回避される。あるいは、ブレース１８がカウルインナ１６に当接するまでのストロークが伸びる。すなわち、カウル構造１０の衝撃吸収性能を向上、あるいは低下することを抑制することができる。したがって、頭部障害値（ＨＩＣ）の上昇を抑制することができる。

このように、本実施形態のカウル構造１０では、ブレース１８に車両後方側に突出形成されたフランジ部２６Ａ〜２６Ｃを設け、しかも各フランジ部２６Ａ〜２６Ｃを連続させることにより、十分に剛性を向上させているため、フロントウインドシールドガラス１２の振動による車室内のこもり音を一層低減できると共に、カウルインナ１６に凹部２２を設け、車両下方への荷重入力時に凹部２２内にフランジ部２６Ａを収容する構成としたため、頭部障害値（ＨＩＣ）の上昇を抑制することができる。

なお、本実施形態では、ブレース１８にフランジ部２６Ａ〜２６Ｃを形成したものについて説明したが、これに限定されるものではない。また、本実施形態では、ブレース１８のフランジ部２６Ａを収容する凹部２２をカウルインナ１６に形成したが、凹部２２がフランジ部２６Ａのみならず、他の部分を収容するように形成しても良い。例えば、ブレース１８の接合部１８Ａまで収容するように構成することにより、カウルアウタ１４側に剛性が局所的に高くなる部分を減らし、頭部障害値（ＨＩＣ）を一層低減させることができる。

１０車両前部のカウル構造
１２フロントウインドシールドガラス
１４カウルアウタ
１４Ａ支持部
１６カウルインナ
１８ブレース（補強部材）
１８Ａ接合部
２２凹部
２６Ａ〜２６Ｃフランジ部
Ｌ１第１距離
Ｌ２第２距離
Ｌ３第３距離
Ｎ６、Ｎ７屈曲部

Claims

フロントウインドシールドガラスの支持部を備えたカウルアウタと、
車両幅方向の所定位置で前記カウルアウタと上端が接合され、当該カウルアウタを支持する補強部材と、
前記カウルアウタの車両後方側で当該カウルアウタと上端が接合され、前記カウルアウタの下部から車両下方向に延在し、前記補強部材の下端が接合される板材であると共に、当該板材に車両後方側に窪んだ凹部が形成されたカウルインナと、
を備え、
前記カウルアウタと前記カウルインナとの接合部位の車両前方端部から前記カウルアウタに対する補強部材の接合部の車両後方端部までの第１距離は、前記接合部位の車両前方端部から前記凹部の車両上方端部までの第２距離よりも大きく、前記接合部位の車両前方端部から前記凹部の車両下方端部までの第３距離よりも小さい車両前部のカウル構造。
前記補強部材は、車両幅方向の両端から車両後方側にフランジ部が突出形成されている請求項１記載の車両前部のカウル構造。
前記補強部材は、車両側面視で車両上下方向の途中部位が車両前方側に屈曲されており、
前記フランジ部は、前記補強部材の屈曲部を挟んで車両上下方向に連続して形成されている請求項２記載の車両前部のカウル構造。