JP2010149606A

JP2010149606A - ウインドシールド支持構造

Info

Publication number: JP2010149606A
Application number: JP2008328211A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Namiiri; 厚波入
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: JP5434070B2

Abstract

【課題】ウインドシールドの支持剛性を確保しつつ効率よく衝撃を吸収することのできるウインドシールド支持構造を得る。
【解決手段】車両１のウインドシールド２と車体部５とを連結して当該ウインドシールド２を支持する支持部材５０が、ウインドシールド２を支持する支持部６０と、ウインドシールド２に所定値以上の荷重が入力された際に変形して支持部６０に当接するとともに支持部６０の変形を促進する支持部変形促進部７０とを備えることで、衝突体ｍに作用する反力のピーク値を低減させた。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウインドシールド支持構造に関する。

従来、ウインドシールド支持構造として、ウインドシールドの下縁端部を強化ガラスからなる支持部材で支持することで、通常時におけるウインドシールドの支持剛性を高めるとともに、衝突体が車両に当接して支持部材に所定値以上の荷重が作用した場合に、当該支持部材を粉砕して衝撃を吸収するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３４８４１号公報

しかしながら、上記従来の技術では、強化ガラスである支持部材が粉砕するまでの反力が衝突体に加わってしまうため、衝突体の衝撃を十分に吸収できないおそれがある。

そこで、本発明は、ウインドシールドの支持剛性を確保しつつ効率よく衝撃を吸収することのできるウインドシールド支持構造を得ることを目的とする。

本発明は、ウインドシールド支持構造であって、車両のウインドシールドと車体部とを連結して当該ウインドシールドを支持する支持部材を備え、前記支持部材は、前記ウインドシールドを支持する支持部と、前記ウインドシールドに荷重が入力された際に変形して前記支持部に当接するとともに前記支持部の変形を促進する支持部変形促進部と、を備えることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、衝突体が車両に当接して支持部材に荷重が入力されると、支持部変形促進部によって支持部の変形が促進されて当該支持部によるウインドシールドの支持が解除されるため、衝突時に支持部から衝突体に作用する反力を抑制することができ、効率よく衝撃を吸収することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態にかかる車両の概略を示す斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、衝突体が衝突する前と衝突した後におけるウインドシールド支持構造を示す断面図、図４は、従来のウインドシールド支持構造と本発明のウインドシールド支持構造とを比較する概略図であって、（ａ）は、従来のウインドシールド支持構造を示す図、（ｂ）は、本発明のウインドシールド支持構造を示す図、図５は、従来のウインドシールド支持構造と本発明のウインドシールド支持構造における衝突体に作用する反力を示すグラフである。

本実施形態では、車両１の前方には、ウインドシールド２が設けられるとともに、上方に開口し、エンジン（図示せず）等を収納するためのエンジンルームが形成されている。そして、このエンジンルームの上部には、当該エンジンルームの開口を開閉可能に閉塞するフード３が設けられている。なお、符号４は、フロントフェンダである。

エンジンルームの後端部には、車幅方向に延びる車体部としてのダッシュパネル５が設けられており、当該ダッシュパネル５の上部には、ウインドシールド２の下縁に沿って車幅方向に延びるカウルボックス１０が設けられている。

本実施形態では、カウルボックス１０は、後端がダッシュパネル５に接合され、ダッシュパネル５の前方に車幅方向に沿って延設するカウルフロントパネル２０と、ダッシュパネル５の後方に車幅方向に沿って延設するとともに、ウインドシールド２の下縁に連結されてウインドシールド２を支持するカウルリヤパネル３０と、フード３とウインドシールド２との間に配置されてカウルフロントパネル２０およびカウルリヤパネル３０とで形成された上部開口を覆うカウルカバー４０と、を備えている。

カウルフロントパネル２０は、後端がダッシュパネル５に接合されてエンジンルームとカウルボックス１０内の空間とを略上下方向に仕切る底壁２１と、当該底壁２１の前端に形成されてエンジンルームとカウルボックス内の空間とを略前後方向に仕切る縦壁２２と、を有している。

カウルリヤパネル３０は、前端がダッシュパネル５に接合された底壁３１と、当該底壁３１の後端に形成された縦壁３２と、縦壁３２の上部から前方に向けて延設された上壁３３と、上壁３３の前端から前方斜め下方に延設されるとともに、ウインドシールド２の下端部２ａに接着等により接合されて当該ウインドシールド２を保持する保持部３４と、を有している。

カウルカバー４０は、カウルボックス１０の上壁をなすものであり、このカウルカバー４０の前端上面には、フード３を閉じた際にカウルカバー４０の上面とフード３の裏面との間に挟まれるシール部材（図示せず）が車幅方向に延設されており、エンジンルーム内に水などが流出してしまうのを抑制している。

さらに、本実施形態では、ウインドシールド２とダッシュパネル５とを連結して当該ウインドシールド２を支持する支持部材５０を備えている。

具体的には、支持部材５０は、カウルリヤパネル３０と、ウインドシールド２を支持する支持部としての補剛部６０と、ウインドシールド２に所定値以上の荷重が入力された際に変形して補剛部６０に当接するとともに補剛部６０の変形を促進する支持部変形促進部７０と、後述する連結部８０と、を備えている。すなわち、本実施形態では、カウルリヤパネル３０および補剛部６０が支持部に相当するものである。

補剛部６０は、車幅方向に延在する板状の鋼板の上下両端に上部フランジ６１および下部フランジ６２を設け、一端に設けた下部フランジ６２をカウルリヤパネル３０の後方下部（本実施形態では、縦壁３２の下部）に溶接等により連結するとともに、他端に設けた上部フランジ６１をカウルリヤパネル３０の前方上部（本実施形態では、カウルリヤパネル３０の上壁３３の前端）に連結することで、ウインドシールド２を支持している。なお、本実施形態では、補剛部６０は、カウルリヤパネル３０および後述する連結部８０を介してウインドシールド２を支持している。

また、支持部変形促進部７０は、ウインドシールド２に連結されているとともに、当該支持部変形促進部７０には補剛部６０側（車両前後方向後側）に突の湾曲部７３が設けられている。本実施形態では、支持部変形促進部７０は、車幅方向に延在する板状の鋼板の上下両端を後方に折曲して上部フランジ７１および下部フランジ７２を形成するとともに、中間部を後方に湾曲するように折り曲げることで湾曲部７３を形成している。

そして、支持部変形促進部７０の上部フランジ７１をカウルリヤパネル３０の保持部３４の下側に接合するとともに、支持部変形促進部７０の下部フランジ７２をカウルリヤパネル３０の底壁３１の上側に接合している。

このとき、支持部変形促進部７０は、湾曲部７３と補剛部６０との間に隙間が設けられるように取り付けられている。この隙間は、衝突体ｍのウインドシールド２への衝突によって支持部変形促進部７０が変形した際に、湾曲部７３の頂部７４が補剛部６０に当接するように設定されている。すなわち、図３に示すように、湾曲部７３の頂部７４と湾曲部７３の上方前端７５とを含む平面の水平面に対する角度をθ（°）、湾曲部７３の頂部７４から湾曲部７３の上方前端７５までの長さをＬ（ｍｍ）とした場合には、隙間がＬ×ｃｏｓθ（ｍｍ）未満となるように設定している。例えば、θ＝３０°、Ｌ＝１００ｍｍとすると、湾曲部７３と補剛部６０との間の隙間が、１００（ｍｍ）×ｃｏｓ３０°＝１３．４ｍｍ未満となるように支持部変形促進部７０を配置することになる。

また、本実施形態では、支持部材５０は、当該支持部材５０とウインドシールド２の下端部２ａとの当接部５１が肉厚となるように形成されている。

具体的には、カウルリヤパネル３０の保持部３４と支持部変形促進部７０の上部フランジ７１とを重ねて溶接等により結合することで当接部５１を肉厚に形成している。

さらに、本実施形態では、カウルリヤパネル３０の底壁３１と支持部変形促進部７０の下部フランジ７２とを重ねて溶接等により結合することで当接部５２を肉厚に形成している。

また、支持部材５０は、補剛部６０と支持部変形促進部７０との間に介在するとともに、カウルリヤパネル３０の上壁（支持部のウインドシールド側の端部）３３と支持部変形促進部７０の湾曲部７３とを連結する連結部８０を備えている。本実施形態では、連結部８０の一端の上部フランジ８１をカウルリヤパネル３０の上壁３３に接合するとともに、他端の下部フランジ８２を湾曲部７３の上部７３ａに接合することで、略三角形状の閉断面を形成している。

このような構造とすることで、通常時には、補剛部６０と支持部変形促進部７０とが、それらの間に設けられた隙間によって互いに干渉することなくウインドシールド２を支持することができるようにし、ウインドシールド支持構造の剛性を確保している。

一方、衝突体ｍがウインドシールド２に当接し、ウインドシールド２に所定値以上の荷重Ｆ１が入力された場合には、荷重Ｆ１の分力Ｆｍにより支持部変形促進部７０の湾曲部７３の上方前端７５に曲げ荷重が入力されて、支持部変形促進部７０は、湾曲部７３の頂部７４を中心に曲げ変形する。さらに、支持部変形促進部７０の湾曲部７３の頂部７４が、荷重Ｆ１の分力Ｆｔによって、車両後方に移動する。そして、湾曲部７３の頂部７４が、当該頂部７４を中心に曲げ変形するとともに、車両後方に移動することで、頂部７４が補剛部６０に当接し、補剛部６０が支持部変形促進部７０によって屈曲させられる。その結果、補剛部６０によるウインドシールド２の支持が解除されて、図３の二点鎖線で示すようにカウルボックス１０が潰れることとなる。このように、衝突体ｍがウインドシールド２に衝突した場合には、支持部材５０およびカウルボックス１０を潰すことで衝突エネルギーの吸収を図っている。

ここで、図４および図５に基づいて、従来のウインドシールド支持構造と本実施形態にかかるウインドシールド支持構造との比較結果を説明する。

まず、図４に基づいて、反力のピーク値の比較結果を説明する。

従来のように、ウインドシールドの下縁端部を強化ガラス１００からなる板状の支持部材で支持する場合には、図４（ａ）に示すように、強化ガラス１００の板厚をｔ１（ｍｍ）、強化ガラス１００の強度をσ（ＭＰａ）とすると、通常時におけるウインドシールドの支持剛性を確保するためには、ｔ１＝２（ｍｍ）、σ＝２００（ＭＰａ）の強化ガラスを用いる必要がある。

これに対して、本実施形態のように鋼板からなる補剛部６０と鋼板からなる支持部変形促進部７０とを設けた構造では、補剛部６０および支持部変形促進部７０の板厚をｔ２（ｍｍ）、補剛部６０および支持部変形促進部７０の降伏強度をσｙ（ＭＰａ）とすると、それぞれ、ｔ２＝０．８（ｍｍ）、σｙ＝１８０（ＭＰａ）の鋼板を用いれば、従来のウインドシールド支持剛性とほぼ同様の剛性を得ることができる。

ここで、従来のウインドシールド支持構造と本実施形態にかかるウインドシールド支持構造において、衝突体ｍに作用する反力のピーク値を計算すると、以下のようになる。

まず、従来の構造では、強化ガラス１００の粉砕時にかかる圧縮荷重Ｆ２（ｋｇｆ）の大きさが衝突体ｍに作用する反力のピーク値となる。この圧縮荷重Ｆ２は、Ｆ２（ｋｇｆ）＝σ（ＭＰａ）×Ａ（ｍｍ^２）により求めることができる。なお、Ａ（ｍｍ^２）は、強化ガラス１００の圧縮荷重Ｆ２がかかる部分の断面積である。この断面積Ａは、強化ガラス１００の車幅方向の長さをＷ（ｍｍ）とすると、Ａ（ｍｍ^２）＝２（ｍｍ）×Ｗ（ｍｍ）で求めることができる。

したがって、強化ガラス１００の圧縮荷重Ｆ２は、Ｆ２（ｋｇｆ）＝２００（ＭＰａ）×２（ｍｍ）×Ｗ（ｍｍ）＝４０×Ｗ（ｋｇｆ）となる。すなわち、従来の強化ガラス１００を用いた際に、衝突体ｍに作用する反力のピーク値は、４０×Ｗ（ｋｇｆ）となる。

次に、本実施形態の構造について説明する。本実施形態の構造では、支持部変形促進部７０に加わる荷重Ｆ３（ｋｇｆ）または補剛部６０の座屈荷重Ｆ４（ｋｇｆ）の大きさが衝突体ｍに作用する反力のピーク値となる。

まず、支持部変形促進部７０上に荷重Ｆ３（ｋｇｆ）が入力されると、荷重Ｆ３（ｋｇｆ）は、分力ＦｂとＦｃに分解される。そして、支持部変形促進部７０の上方前端７５には分力Ｆｂによって曲げモーメントＭが入力される。曲げモーメントＭは、Ｍ＝Ｆｂ×Ｌ＝Ｆ×ｃｏｓθ×Ｌで求めることができる。なお、θは、湾曲部７３の頂部７４と湾曲部７３の上方前端７５とを含む平面の水平面に対する角度（°）であり、Ｌは、湾曲部７３の頂部７４から湾曲部７３の上方前端７５までの長さ（ｍｍ）である。

また、支持部変形促進部７０の降伏強度σｙ（ＭＰａ）は、σｙ＝Ｍ／Ｚで求めることができる。ここで、Ｚは、断面係数（ｍｍ^３）で、支持部変形促進部７０の車幅方向の長さをＷ（ｍｍ）とすると、Ｚ＝Ｗ×ｔ２×ｔ２／６で求めることができる。

以上の各式において、σｙ＝１８０（ＭＰａ）、ｔ２＝０．８（ｍｍ）、θ＝３０（°）、Ｌ＝１００（ｍｍ）をそれぞれ代入して荷重Ｆ３（ｋｇｆ）を求めると、Ｆ３＝０．０２２×Ｗ（ｋｇｆ）となる。

次に、補剛部６０の座屈荷重Ｆ４（ｋｇｆ）の大きさを求める。

補剛部６０の座屈荷重Ｆ４（ｋｇｆ）については、Ｆ４（ｋｇｆ）＝σｙ（ＭＰａ）×Ａ（ｍｍ^２）により求めることができる。ここで、補剛部６０の車幅方向の長さをＷ（ｍｍ）とすると、補剛部６０の座屈荷重Ｆ４（ｋｇｆ）は、Ｆ４（ｋｇｆ）＝１８０（ＭＰａ）×０．８（ｍｍ）×Ｗ（ｍｍ）＝１４．４×Ｗ（ｋｇｆ）となる。すなわち、補剛部６０における、衝突体ｍに作用する反力のピーク値は、１４．４×Ｗ（ｋｇｆ）となる。

ところで、従来の構造と本実施形態の構造における強化ガラス１００、補剛部６０および支持部変形促進部７０の車幅方向の長さＷ（ｍｍ）は適宜設定可能であり、この長さＷ（ｍｍ）を同一にして従来の構造と本実施形態の構造とを比較すると、本実施形態のウインドシールド支持構造とすることで、衝突体ｍに作用する反力のピーク値が高い補剛部６０の座屈であっても従来の構造よりも約６０％低減することができる。

次に、衝突体ｍの衝突時の衝撃吸収の比較結果を説明する。

まず、従来のウインドシールド支持構造では、衝突体ｍに作用する反力は図５の破線ｂで示すようになっており、衝突体ｍの衝突時の衝撃は、強化ガラス１００の粉砕によって吸収され、パネル１０１の塑性変形によって吸収されることとなる。

一方、本実施形態のウインドシールド支持構造では、衝突体ｍに作用する反力は図５の実線ａで示すようになっており、衝突体ｍの衝突時の衝撃は、支持部変形促進部７０の湾曲部７３の曲げ塑性変形によって吸収され、補剛部６０の塑性変形によって吸収されることとなる。

また、図５に示すグラフによれば、本実施形態のウインドシールド支持構造では、衝突体ｍに作用する反力のピーク値を低減させることができる上、ピークを越えた後の反力が急激に低下してしまうのが抑制されているため、本実施形態のウインドシールド支持構造の方が従来のウインドシールド支持構造よりも効率よく衝撃を吸収できることがわかる。

以上の本実施形態によれば、衝突体ｍが車両１に当接して支持部材５０に所定値以上の荷重が入力されると、支持部変形促進部７０によって補剛部（支持部）６０の変形が促進されて当該補剛部６０によるウインドシールド２の支持が解除されるため、衝突時における補剛部６０から衝突体ｍに作用する反力のピーク値を低減することが可能となる。

さらに、支持部変形促進部７０をウインドシールド２に連結するとともに、当該支持部変形促進部７０に補剛部６０側に突の湾曲部７３を設けることで、衝突体ｍの衝突時に、湾曲部７３が補剛部６０側に変形して補剛部（支持部）６０に当接し、当該補剛部６０の変形が促進されるため、衝突時に補剛部６０から衝突体ｍに作用する反力のピーク値を低減することが可能となる。さらに、支持部変形促進部７０の湾曲部７３の曲げ塑性変形と補剛部６０の塑性変形によって衝撃を吸収する構造とすることで、ピークを越えた後の反力が急激に低下してしまうのを抑制することができる。その結果、従来のウインドシールド支持構造よりも効果的に衝撃を吸収することができるようになる。

また、本実施形態によれば、支持部変形促進部７０の湾曲部７３と補剛部６０との間に隙間を設けたため、車両振動等により支持部変形促進部７０が若干変形したとしても、支持部変形促進部７０が補剛部６０に当接してしまうのが抑制され、通常時に補剛部６０と支持部変形促進部７０とが互いに干渉してしまうのを抑制することができ、ウインドシールド２をより確実に支持することができる。

また、本実施形態によれば、カウルリヤパネル３０の上壁（支持部のウインドシールド側の端部）３３と支持部変形促進部７０の湾曲部７３とを連結する連結部８０を設け、略三角形状の閉断面を形成することで、衝突体ｍの衝突位置がウインドシールド２の下端部２ａのいずれであっても、支持部変形促進部７０の湾曲部７３に荷重を確実に伝達することができ、支持部変形促進部７０をより確実に変形させることができる。

また、本実施形態によれば、支持部材５０とウインドシールド２との当接部５１を肉厚に形成するとともに、支持部材５０とダッシュパネル（車体部）５との当接部５２を肉厚に形成することで、支持部変形促進部７０の湾曲部７３の剛性を高めることなく支持部材５０の剛性を高めることができるため、支持部変形促進部７０を確実に変形させつつウインドシールド支持構造の剛性をより一層高めることができるようになる。

また、本実施形態によれば、板状の鋼板（板状の部材）を曲げ加工することで支持部変形促進部７０の湾曲部７３を形成することで、湾曲部７３に圧縮残留応力を発生させることができるため、当該圧縮残留応力の分、支持部変形促進部７０の湾曲部７３の実許容応力を低減させることができ、支持部変形促進部７０の変形時に衝突体ｍに作用する反力のピーク値をさらに低減することが可能となる。

以上、本発明にかかるウインドシールド支持構造の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限ることなく要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態を採用することができる。

例えば、上記実施形態では、カウルボックス内に支持部としての補剛部を設けた構造を例示したが、カウルリヤパネルを支持部とし、支持部変形促進部の変形により当該カウルリヤパネルを変形させるようにしても本発明を実施できる。

本発明の一実施形態にかかる車両の概略を示す斜視図。図１のＡ−Ａ断面図。本発明の一実施形態にかかる衝突体が衝突する前と衝突した後におけるウインドシールド支持構造を示す断面図。本発明の一実施形態にかかる従来のウインドシールド支持構造と本発明のウインドシールド支持構造とを比較する概略図であって、（ａ）は、従来のウインドシールド支持構造を示す図、（ｂ）は、本発明のウインドシールド支持構造を示す図。本発明の一実施形態にかかる従来のウインドシールド支持構造と本発明のウインドシールド支持構造における衝突体に作用する反力を示すグラフ。

符号の説明

１車両
２ウインドシールド
５ダッシュパネル（車体部）
１０カウルボックス
３０カウルリヤパネル（支持部）
３３上壁（支持部のウインドシールド側の端部）
５０支持部材
５１当接部
５２当接部
６０補剛部（支持部）
７０支持部変形促進部
７３湾曲部
８０連結部

Claims

車両のウインドシールドと車体部とを連結して当該ウインドシールドを支持する支持部材を備えるウインドシールド支持構造において、
前記支持部材は、前記ウインドシールドを支持する支持部と、前記ウインドシールドに荷重が入力された際に変形して前記支持部に当接するとともに前記支持部の変形を促進する支持部変形促進部と、を備えることを特徴とするウインドシールド支持構造。
前記支持部変形促進部が前記ウインドシールドに連結されているとともに、当該支持部変形促進部には前記支持部側に突の湾曲部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のウインドシールド支持構造。
前記支持部変形促進部の湾曲部と前記支持部との間には隙間が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のウインドシールド支持構造。
前記支持部材は、前記支持部の前記ウインドシールド側の端部と前記支持部変形促進部の湾曲部とを連結する連結部を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のウインドシールド支持構造。
前記支持部材は、当該支持部材と前記ウインドシールドとの当接部および当該支持部材と前記車体部との当接部のうち少なくともいずれか一方が肉厚に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のウインドシールド支持構造。
前記支持部変形促進部の湾曲部は、板状の部材を曲げ加工することで形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のウインドシールド支持構造。