JP5880470B2 - 車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前部構造に関するものである。

車両の前部には、ウィンドシールド（フロントガラス）を取り付けるフロントウィンドウ開口部が形成されている。このフロントウィンドウ開口部の上辺は、ルーフパネルによって形成されており、ルーフパネルの先端部の下側には、車幅方向に延設されるルーフヘッダが設けられている。このようなルーフヘッダを有する車両の前部構造として、特開２００７−１８２１５６号公報（特許文献１）には、ルーフヘッダパネルのパネル本体に、湾曲変形を容易にする部分として、階段状に凹嵌深さを異ならせた溝部を有する車両のルーフヘッダパネルが開示されている。この車両のルーフヘッダパネルは、パネル本体に湾曲変形を容易にする部分を形成することにより、車室共振音等による車室こもり音を軽減することを可能としている。

特開２００７−１８２１５６号公報

ところで、ルーフヘッダは、ルーフクラッシュに対する強度を向上させるために設けられる。しかしながら、ルーフヘッダは、共振等によってこもり音の原因となることがあり、上記特許文献１のルーフヘッダは溝部を有することで上記こもり音を軽減している。ところが、前述したルーフヘッダでは、湾曲変形を容易にする部分として溝部を形成しているため、この溝部がルーフクラッシュに対する強度を小さくしてしまう原因となるという問題があった。

そこで、本発明の課題は、ルーフクラッシュに対する強度を維持しながら、こもり音の発生を低減させることができる車両前部構造を提供することである。

すなわち、本発明の車両前部構造は、車両のルーフパネルにおける車両の前方部の下側に配置され、車両の車幅方向に延設されたルーフヘッダを備える車両前部構造であって、ルーフヘッダは、ルーフヘッダの後方側にルーフパネルに向かって延びる後壁部を備え、ルーフヘッダには、ルーフヘッダにおける車両の前後方向の長さが周囲よりも長くなっており、かつ後壁部の高さが周囲よりも低くなっている部位が設けられている。

この発明によれば、ルーフヘッダは、ルーフヘッダの前後方向の長さが周囲よりも長くなっており、かつ後壁部の高さが周囲よりも低くなっている部位を有している。すなわち、ルーフヘッダは後壁部の高さが周囲よりも低くなっており、かつ、ルーフヘッダ底面の前後方向の長さが周囲よりも長くなっている部位を有している。後壁部の高さが周囲よりも低い部位は周囲に対し、剛性が低いため、この部位に振動モードの腹となる振動が発生しやすくなり、かつ、前後方向の長さが周囲よりも長いことにより、振動を大きくすることが可能となる。結果、ルーフヘッダの共振周波数を容易に調整することが可能となる。以上により、ウィンドシールドからの音の発生を低減させ、車室内におけるこもり音を低減することができる。また、上記ルーフヘッダにおいて、底面後端の稜線部には折れるきっかけとなり易いえぐりを設けず、かつ、後壁を残すことにより、ルーフクラッシュに対する強度を確保することが可能となる。

また、本発明に係る車両前部構造において、ルーフヘッダの部位における後壁部の高さは、車両の車幅をＬとすると、車幅方向中央部からＬ／４だけ外側の位置で最も低くなっていることが好ましい。この発明によれば、ルーフヘッダの上記部位における後壁部を振動発生時により大きく振動させることが可能となる。従って、車室のこもり音の発生をより低減させることができる。

本発明によれば、ルーフクラッシュに対する強度を維持しながら、こもり音の発生を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る車両の前部構造の要部を示す正面図である。 図１の車両の前部構造を成すルーフヘッダを示す側面図及び底面図である。 図２（ｂ）のIII−III断面図である。 図２のルーフヘッダの変形モードにおける変形状態を示す図である。 比較例のルーフヘッダの変形モードにおける変形状態を示す図である。 ウィンドシールドの振動特性（イナータンスレベル）を示すグラフである。 ロードノイズ入力時のウィンドシールドからの発生音圧を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、同一要素又は同一相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

本実施形態の車両前部構造は、図１〜図３に示されるように、車両のルーフパネル２における車両の前方部の下端に配置され、車両の車幅方向に延設されたルーフヘッダ４を備えている。ルーフヘッダ４は、ルーフヘッダ４の後方側にルーフパネル２に向かって延びる後壁部１４を備えている。また、ルーフヘッダ４には、ルーフヘッダ４の前後方向の長さが周囲よりも長くなっており、かつ後壁部１４の高さが周囲よりも低くなっている部位Ｐが設けられている。すなわち、ルーフヘッダ４の部位Ｐにおける前後方向の長さは、部位Ｐの周囲の部位Ｑ（図２参照）の前後方向の長さよりも長くなっており、かつ部位Ｐにおける後壁部１４（以下後壁部１４ｐとする）の高さは、周囲の部位Ｑにおける後壁部１４（後壁部１４ｑとする）の高さよりも低くなっている。ここで、ルーフヘッダ４の部位Ｐは、ルーフヘッダ４に与えられた振動を調整する振動調整部として機能する。

図１に示されるように、本実施形態に係る車両前部構造は、ウィンドシールド１を備えている。ウィンドシールド１の上部には、前述したルーフパネル２が設けられており、ルーフヘッダ４はルーフパネル２の前端部の下方に設けられている。図３に示されるように、ウィンドシールド１の上端部は、ルーフパネル２の先端部にウレタンシーラ３によって接着されている。

図２は、車両の左半分におけるルーフヘッダ４の構造を示している。車両の右半分におけるルーフヘッダ４の形状は、車両の左半分におけるルーフヘッダ４の形状と同様となっている。この図２に示されるように、ルーフヘッダ４は、車幅方向に延設されており、車幅方向の位置に応じて異なる形状を成している。具体的には、ルーフヘッダ４は、車両の車幅をＬとすると、車両の車幅方向中央部からＬ／４だけ左側に位置する部位Ｐの形状と、部位Ｐの周辺の部位Ｑの形状とが異なっている。なお、図２（ａ）はルーフヘッダ４を後方から見た図であり、図２（ｂ）はルーフヘッダ４を下方から見た図であり、図２（ｂ）のIII−III断面の形状が図３に示されている。

図３に示されるように、ルーフヘッダ４の前端には、前方に突出する前端部１１が形成されており、前端部１１は、ルーフパネル２に対して、例えば溶接固定されている。前端部１１の断面形状は、後方側に向かうに従って直線状に上昇する形状となっている。また、ルーフパネル２の断面形状も後方側に向かうに従って上昇する形状となっており、ルーフヘッダ４における前端部１１の上昇割合と、ルーフパネル２の前端部の上昇割合は略同一とされている。

ルーフヘッダ４の前端部１１の後方側には、断面形状が後方側に向かうに従って下降する前壁部１２が形成されている。前端部１１と前壁部１２とは、連続的に形成されている。前壁部１２の更に後方側には、延在部１３が後方に延在している。延在部１３は、後方側に向かうに従って徐々に上昇する断面形状をなしている。ルーフヘッダ４における延在部１３の上昇割合と、ルーフパネル２の前端部の上昇割合は略同一とされている。延在部１３の後方側には、後壁部１４がルーフパネル２に向かって延びるように形成されている。

ここで、延在部１３と後壁部１４の形状は車幅方向の位置によって異なっている。具体的には、図３に示されるように、前述した部位Ｐの周囲の部位Ｑにおける延在部１３（以下、延在部１３ｑとする）の長さはｂとなっており、部位Ｐにおける延在部１３ｐ（以下、延在部１３ｐとする）の長さは長さｂ＋Δｂとなっている。そして、部位Ｑにおける後壁部１４ｑの高さはｈ＋Δｈとなっており、部位Ｐにおける後壁部１４ｐの高さはｈとなっている。このように、後壁部１４ｐの高さが後壁部１４ｑの高さよりもΔｈだけ低くなっており、後壁部１４ｐの延在部１３ｐに対する高さは、後壁部１４ｑの延在部１３ｑに対する高さの１／２未満となっている。なお、部位Ｑから部位Ｐに車幅方向に近づくに従って、延在部１３の長さは徐々に長くなり、後壁部１４の高さは徐々に低くなっている。

後壁部１４の後方側には後端部１５が形成されている。後端部１５は、直線状をなす断面形状を有しており、ルーフパネル２の表面に沿って配置されている。また、後端部１５は、ルーフパネル２に対して例えばマスチック接着によって接着固定されている。こうして、ルーフヘッダ４は、前端部１１及び後端部１５において、ルーフパネル２に対して取り付けられている。

以上の構成を有する本実施形態の車両前部構造においては、ルーフヘッダ４は、ルーフヘッダ４の前後方向の長さが周囲の部位Ｑよりも長くなっており、かつ後壁部１４の高さが部位Ｑよりも低くなっている部位Ｐを有している。すなわち、ルーフヘッダ４は後壁部１４の高さが周囲よりも低くなっており、かつ、ルーフヘッダ４底面の前後方向の長さが周囲よりも長くなっている部位Ｐを有している。後壁部１４の高さが周囲よりも低い部位Ｐは周囲に対し、剛性が低いため、この部位Ｐに振動モードの腹となる振動が発生しやすくなり、かつ、前後方向の長さが周囲よりも長いことにより、振動を大きくすることが可能となる。結果、ルーフヘッダ４の共振周波数を容易に調整することが可能となる。以上により、ウィンドシールド１からの音の発生を低減させ、車室内におけるこもり音を低減することができる。また、上記ルーフヘッダ４において、底面後端の稜線部には折れるきっかけとなり易いえぐりを設けず、かつ、後壁を残すことにより、ルーフクラッシュに対する強度を確保することが可能となる。

また、本実施形態では、後壁部１４の高さを抑えている部位Ｐの位置を二次曲げモードの腹となる車幅方向中央部からＬ／４だけ左寄り（右寄り）としているので、ルーフヘッダ４の運動エネルギーを増大させることにより、ルーフヘッダ４の質量を増加させることなく効率的にウィンドシールド１の二次共振を低下させることができる。

次に、比較対象となるルーフヘッダ（以下、比較ルーフヘッダとする）と、本実施形態に係るルーフヘッダ４との対比に基づいて、本実施形態に係るルーフヘッダ４の作用効果について説明する。まず、比較ルーフヘッダの構造について説明する。

図５に示されるように、比較ルーフヘッダ４０を備える車両前部構造では、本実施形態と同様に、ウィンドシールド１及びルーフパネル２を備えており、ウィンドシールド１とルーフパネル２はウレタンシーラ３で接着されている。比較ルーフヘッダ４０は、ルーフパネル２の前方下方位置に設けられている。

比較ルーフヘッダ４０は、ルーフヘッダ４と同様に、前端部１１、前壁部１２、延在部１３、後壁部１４及び後端部１５を備えている。しかしながら、比較ルーフヘッダ４０には、ルーフヘッダ４の部位Ｐに相当する部位が設けられておらず、車幅方向の全ての位置において、延在部の長さはｂであり後壁部の高さはｈ＋Δｈである。

次に、本実施形態のルーフヘッダ４及び比較ルーフヘッダ４０に振動が加えられ変形モードとなったときの作用について図４及び図５を参照しながら説明する。図４及び図５では、変形前を実線で示し、変形後を二点鎖線で示している。

まず、図５に示されるように、比較ルーフヘッダ４０では、比較ルーフヘッダ４０のウィンドシールド１側の前端部、及び比較ルーフヘッダ４０の後端部が振動レベル、位相ともに同じように振動する。よって、比較ルーフヘッダ４０全体がほぼ同じ振動レベル、位相で振動する。一般にウィンドシールドの質量はルーフヘッダの質量よりも大きいため、このようなルーフヘッダにおいて、ウィンドシールドの共振周波数を低下させるためには、大きな質量を振動モードの腹になる位置に付加するか、或いは大幅に剛性を低下させる必要がある。特に剛性を低下させる場合にはルーフクラッシュとの両立が困難となる。

これに対して、本実施形態に係るルーフヘッダ４では、車幅方向中央部からＬ／４だけ左寄り（右寄り）の部位Ｐの後壁部１４ｐの高さを低くしてルーフヘッダ４の後方側の剛性を低下させている。そして、部位Ｐの延在部１３ｐの長さを長くして、図４に示されるように、二次共振時のルーフヘッダ４後部の振動を増幅させることにより、ルーフヘッダ４の運動エネルギーが増大し、結果、ウィンドシールド１とルーフヘッダ４からなる振動系において、ルーフヘッダ４の振動の寄与が相対的に大きくなる。このため、実際にはルーフヘッダ４よりも大きな質量を有するウィンドシールド１の共振を容易に低下させることが可能となる。ルーフヘッダ４の後部はルーフと樹脂系接着剤にて接着されており、溶接にてルーフと接合されているルーフヘッダ４の前部に対し、ルーフヘッダ上下曲げ剛性に対する寄与が小さいため、後壁縮小による剛性低下の影響は小さい。従って、上記により、ルーフヘッダ４の剛性を殆ど低下させることなく、ウィンドシールド１の共振周波数を低下することが可能となる。

また、本実施形態に係るルーフヘッダ４と比較ルーフヘッダ４０とを用いたウィンドシールド１の振動特性について図６及び図７を参照しながら説明する。まず、ウィンドシールド１の２次共振を励起するためにウィンドシールド１の左右両側の上端に対して上下に逆相となる加振力を加えたときのイナータンスレベルの結果について説明する。図６に示されるように、本実施形態に係るルーフヘッダ４を用いた場合のウィンドシールド１の振動特性を示す第１ラインＬ１は、比較ルーフヘッダ４０を用いた場合のウィンドシールド１の振動特性を示す第２ラインＬ２を全体的に下回っている。よって、比較ルーフヘッダ４０と比較してルーフヘッダ４を用いた場合の方が共振が低下していることが分かり、特に車室共鳴周波数付近でイナータンスレベルがより低下している。従って、本実施形態のルーフヘッダ４は、比較ルーフヘッダ４０を用いた場合よりも振動特性の点で優れていることが分かる。

また、本実施形態のルーフヘッダ４を備える車両、及び比較ルーフヘッダ４０を備える車両、のそれぞれにおけるロードノイズ入力時のウィンドシールド１の発音量について説明する。図７に示されるように、ルーフヘッダ４を用いた場合のロードノイズ入力時における音圧レベルを示す第３ラインＬ３は、比較ルーフヘッダ４０を用いた場合のロードノイズ入力時における音圧レベルを示す第４ラインＬ４を全体的に下回っている。よって、比較ルーフヘッダ４０と比較してルーフヘッダ４を用いた場合の方が音圧レベルは低下している。よって、ルーフヘッダ４を用いた場合には、比較ルーフヘッダ４０を用いた場合よりもロードノイズにおけるウィンドシールド１からの発音量が低減されていることが分かり、これに伴いロードノイズも低減されている。

以上、上述した実施形態は、本発明に係る車両前部構造の実施形態を説明したものであり、本発明に係る車両前部構造は上記実施形態に記載されたものに限定されない。本発明に係る車両前部構造は、各請求項に記載した要旨を変更しないように上記実施形態に係る車両前部構造を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上記実施形態では、車幅方向中央部からＬ／４だけ左寄り（右寄り）の位置に、後壁部１４の高さを低くして延在部１３の前後方向の長さを長くした部位Ｐを設けた例について説明した。しかしながら、部位Ｐを設ける位置は上記に限定されることなく適宜変更可能である。具体的には、例えば車幅方向中央部に上記部位Ｐを設けてもよく、この場合一次共振を効率よく低減させることが可能となる。

また、上記実施形態では、図３に示されるように、延在部１３ｐの長さがｂ＋Δｂ、延在部１３ｑの長さがｂ、後壁部１４ｐの高さがｈ、後壁部１４ｑの高さがｈ＋Δｈである例について説明したが、これらのｂ、ｈ、Δｂ、Δｈの値は適宜設定することが可能である。具体的には、例えばΔｂとΔｈの値を同一とすることも可能であり、この場合、延在部１３ｐの長さと後壁部１４ｐの高さの和ｂ＋Δｂ＋ｈと、延在部１３ｑの長さと後壁部１４ｑの高さの和ｂ＋ｈ＋Δｈとが同一となる。このように、車幅方向の位置に拘らず延在部１３の長さと後壁部１４の高さの和が同一となるので、ルーフヘッダ４の製造が容易となり、部材の歩留まりの低下を抑えることも可能となる。

１…ウィンドシールド、２…ルーフパネル、３…ウレタンシーラ、４…ルーフヘッダ、１１…前端部、１２…前壁部、１３，１３ｐ，１３ｑ…延在部、１４，１４ｐ，１４ｑ…後壁部、１５…後端部、Ｐ…部位、Ｑ…周囲の部位。

Claims (3)

1. 車両のルーフパネルにおける前記車両の前方部の下側に配置され、前記車両の車幅方向に延設されたルーフヘッダを備える車両前部構造であって、
   前記ルーフヘッダは、前記ルーフヘッダの後方側に前記ルーフパネルに向かって延びる後壁部を備え、
   前記ルーフヘッダには、前記ルーフヘッダにおける前記車両の前後方向の長さが周囲よりも長くなっており、かつ前記後壁部の高さが周囲よりも低くなっている部位が設けられている、
   車両前部構造。
2. 前記ルーフヘッダの前記部位における前記後壁部の高さは、前記車両の車幅をＬとすると、車幅方向中央部からＬ／４だけ外側の位置で最も低くなっている、請求項１に記載の車両前部構造。
3. 前記周囲から前記部位に近づくに従って、前記ルーフヘッダにおける前記車両の前後方向の長さは徐々に長くなり、前記後壁部の高さは徐々に低くなっている、請求項１または２に記載の車両前部構造。

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