JP2009292276A

JP2009292276A - 車両の前部車体構造

Info

Publication number: JP2009292276A
Application number: JP2008147224A
Authority: JP
Inventors: Isamu Nagasawa; 勇長澤
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2009-12-17

Abstract

【課題】車両衝突時にキャビンを保護するために有効な抗力を発生させることができる車両の前部車体構造を提供する。
【解決手段】フロントドア２０の閉成時に、前端部がトーボードクロスメンバ１１に対向するとともに後端部がサイドシル１３の湾曲部１３ｃに対向するようドアビーム本体２２を配置する。ドアビーム本体２２の前後端部に突出・退避移動自在な第１，第２のビーム部材２３，２４を連結し、これらを突出方向に動作させてトーボードクロスメンバ１１及び湾曲部１３ｃの各嵌合用凹部２５ａ，２５ｂとの嵌合位置でロックすることにより、車両衝突時にトーボードクロスメンバ１１及びサイドシル１３等に対するドアビーム２１の相対位置を保持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、キャビンが車体フレームの前端部に位置するキャブオーバー型車両等に好適な車両の前部車体構造に関する。

一般に、キャビンが車体フレームの前端部に位置するキャブオーバー型車両等においては、キャビン前方にエンジンルームが配置された車両等に比べ、車両衝突時のクラッシュストロークを確保し難い構造となっている。このため、可能な限り短いストロークで衝突エネルギーを吸収することを目的として、クロスメンバに連結する左右の各サイドメンバ（サイドフレーム）の前部をＹ字状に二股に分岐させた構造が多く採用されている。

また、例えば、特許文献１には、フロントドア内にドアインパクトビームを設け、このドアインパクトビームの前端部を第２のクロスメンバ（トーボードクロスメンバ）に対応する位置でフロントピラーに対向させるとともに、後端部をセンタピラーに対向させた技術が開示されている。
特開２００５−１４０６号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術は、単に、ドアインパクトビームをトーボードクロスメンバに対応する位置に配置しただけの構成であるため、車両衝突時の衝撃の入力状態等によっては、これらの相対位置が変化する等して、ドアインパクトビームが有効な抗力部材として機能しなくなる等の虞がある。

また、キャブオーバ型車両は、一般に、キャビンが地上から比較的高い位置に設定される傾向にあるため、車両衝突時には、特に、乗員の足元スペースを有効に保護することが重要となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両衝突時にキャビンを保護するために有効な抗力を発生させることができる車両の前部車体構造を提供することを目的とする。

本発明は、車体フレームの前端部に配設されたトーボードクロスメンバの端部に連結するフロントピラーと、前記フロントピラーの後方に配設されたセンタピラーと、前記フロントピラーと前記センタピラーとの間に設定されるドア開口部の下縁を画成するサイドシルと、を備え、前記サイドシルの中途が前輪のホイールハウジングに沿って上方に湾曲することにより前記フロントピラーの下端部よりも上方で前記サイドシルが前記センタピラーに連結された車両の前部車体構造であって、前記ドア開口部を開閉するドア内に配設され、当該ドアの閉成時に前端部が前記トーボードクロスメンバに対向するとともに後端部が前記サイドシルの湾曲部に対向するドアビーム本体と、前記ドアビーム本体の前端部に突出・退避移動自在に連結され、突出時に前記トーボードクロスメンバに形成された第１の嵌合用凹部に嵌合する第１のビーム部材と、前記ドアビーム本体の後端部に突出・退避移動自在に連結され、突出時に前記湾曲部に形成された第２の嵌合用凹部に嵌合する第２のビーム部材と、前記ドアの閉成時に前記各ビーム部材を突出方向に移動させて前記各ビーム部材を前記各嵌合用凹部との嵌合位置でロックするとともに、前記ドアの開操作に連動して前記各ビーム部材を退避方向に移動させる動作機構と、を備えたことを特徴とする。

本発明の車両の前部車体構造によれば、車両衝突時にキャビンを保護するために有効な抗力を発生させることができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は車体前部の骨格の要部を示す分解斜視図、図２は車体前部の骨格の要部を示す側面図、図３は車体前部の骨格の要部を示す平面図、図４はリンフォース及びロックピンの動作機構の一例を示す概略構成図、図５，６は動作機構の動作説明図、図７はフロント側リンフォースの斜視図である。

図１乃至図３に示す車両１は、キャビン３が車体フレーム２の前端部に設定されたキャブオーバ型の車両であり、この車両１の車体フレーム２の下部にはシャシフレーム５が設されている。

シャシフレーム５は、車体前後方向に延在する左右一対のサイドフレーム６をする。各サイドフレーム６は、その外側部からサブフレーム６ａがＹ字状に分岐された二股構造を前部に有し、これらサイドフレーム６及びサブフレーム６ａの前端部は、車幅方向に延在するクロスメンバ７に結合されている。このシャシフレーム５において、サブフレーム６ａが分岐されている車両１の前部領域は、エネルギー吸収エリアＡとして設定され、このエネルギー吸収エリアＡにおけるサイドフレーム６及びサブフレーム６ａの変形等により、車両衝突時にクロスメンバ７等から入力される衝突エネルギーが短いストロークで吸収される。

また、各サブフレーム６ａの外側部には、キャビン締結用のブラケット６ｂが溶接等によって固設されている。各ブラケット６ｂには、車体フレーム２の前部を構成するフロントピラー１０の下部が締結等によってそれぞれ固設され、これらフロントピラー１０には、車幅方向に延在するトーボードクロスメンバ１１等の骨格部材が固設されている。

また、フロントピラー１０の後方にはセンタピラー１２が配設され、これらの下部がサイドシル１３を介して連結されている。これらフロントピラー１０とセンタピラー１２との間には、キャビン３の側部を車外に開放するドア開口部３ａが設定され、このドア開口部３ａの下縁がサイドシル１３によって画成されている。

ここで、図２に示すように、本実施形態において、センタピラー１２の直前方には、前輪を収容するホイールハウジング１５が配設されている。このホイールハウジング１５との干渉を回避すべく、サイドシル１３の中途はホイールハウジング１５に沿って上方に湾曲されている。これにより、サイドシル１３の後部１３ｂは前部１３ａよりも上方に段違いに配置され、センタピラー１２は、フロントピラー１０よりも上方でサイドシル１３に連結されている。すなわち、本実施形態のサイドシル１３は、それぞれ車体前後方向に略水平に延在する前部１３ａ及び後部１３ｂが、略円弧状に湾曲する湾曲部１３ｃを介して段違いに配置された構成をなし、これにより、センタピラー１２はフロントピラー１０よりも上方でサイドシル１３と連結されている。ここで、図示のように、本実施形態において、車体の前後方向に略水平に延在するサイドシル１３の後部１３ｂの高さは、フロントピラー１０に固設されたトーボードクロスメンバ１１の高さと略同程度に設定されている。

また、フロントピラー１０には、ドア開口部３ａを開閉するためのフロントドア２０が、図示しないヒンジ等を介して取り付けられている。このフロントドア２０の内部には、車両衝突時に、主としてキャビン３内における乗員の足元スペースを保護するためのドアビーム２１が配設されている。

ドアビーム２１は、例えば、前後端部が開口された略角筒形状をなすドアビーム本体２２を有する。このドアビーム本体２２は、例えば、図２に示すように、フロントドア２０の閉成時に、前端部がトーボードクロスメンバ１１（フロントピラー１０）の後方に対向するとともに、後端部がサイドシル１３の湾曲部１３ｃに対向する位置で、フロントドア２０内に保持されている。

より具体的には、ドアビーム本体２２は、フロントドア２０の閉成時に、トーボードクロスメンバ１１及びサイドシル１３の後部１３ｂと略同一直線上に位置するよう、フロントドア２０内に略水平に配設されている。そして、ドアビーム本体２２の前端部は、フロントドア２０の閉成時に、エネルギー吸収エリアＡの直後に位置し、トーボードクロスメンバ１１（フロントピラー１０）に対して所定間隔離間した状態で対向される。一方、ドアビーム本体２２の後端部は、湾曲部１３ｃに沿って傾斜され、フロントドア２０の閉成時に、湾曲部１３ｃに対して近接した状態で対向される。

また、ドアビーム本体２２の前部には、第１のビーム部材２３が連結されている。この第１のビーム部材２３は、ドアビーム本体２２に対して摺動自在に挿入支持されており、これにより、第１のビーム部材２３の先端部側（車体に対して前端部側）は、ドアビーム本体２２の前端部から突出・退避移動自在となっている。ここで、トーボードクロスメンバ１１（及び、フロントピラー１０）の後部には第１のビーム部材２３に対応する第１の嵌合用凹部２５が形成されており、フロントドア２０の閉成時に、第１のビーム部材２３の先端部は、第１の嵌合用凹部２５ａに嵌合可能となっている。ここで、図７（ａ）に示すように、第１のビーム部材２３は、例えば、先細りの角筒形状の部材で構成されている。これにより、第１のビーム部材２３において、第１の嵌合用凹部２５ａとの嵌合時にドアビーム本体２２の先端部から突出する領域は、少なくともドアビーム本体２２の剛性よりも相対的に低い剛性に設定され、当該領域が車両衝突時の圧潰部２３ａとして設定されている。

また、ドアビーム本体２２の後部には、第２のビーム部材２４が連結されている。この第２のビーム部材２４は、ドアビーム本体２２に対して摺動自在に挿入支持されており、これにより、第２のビーム部材２４の先端部側（車体に対して後端部側）は、ドアビーム本体２２の後端部から突出・退避移動自在となっている。ここで、サイドシル１３の湾曲部１３ｃには第２のビーム部材２４に対応する第２の嵌合用凹部２５ｂが形成されており、フロントドア２０の閉成時に、第２のビーム部材２４の先端部は、第２の嵌合用凹部２５ｂに嵌合可能となっている。

これら第１，第２のビーム部材２３，２４の突出・退避移動は、例えば、図４乃至図６に示す動作機構３０によって実現される。この動作機構３０は、乗員等によるフロントドア２０の開閉動作に連動して各ビーム部材２３，２４を動作させるよう構成されており、具体的には、フロントドア２０の閉成時に各ビーム部材２３，２４を突出方向に移動させ、各嵌合用凹部２５ａ，２５ｂとの嵌合位置で各ビーム部材２３，２４をドアビーム本体２２に対してロックする。一方、動作機構３０は、乗員等によるフロントドア２０の開操作に連動して各ビーム部材２３，２４のロックを解除し、各ビーム部材２３，２４を退避方向に移動させて各嵌合用凹部２５ａ，２５ｂとの嵌合を解除する。

本実施形態の動作機構３０は、例えば、第１，第２のビーム部材２３，２４を付勢するスプリング３１と、第１，第２のビーム部材２３，２４をドアビーム本体２２に対して移動不能にロックするロックピン３２ａ，３２ｂと、車両１内外のドアノブ２０ａ（図示の例では車外のドアノブのみを表示）に対する揺動操作に連動して各ビーム部材２３，２４を退避移動させるリンク機構３４とを有して要部が構成されている。

スプリング３１は、ドアビーム本体２２内に圧縮された状態で収容され、各端部が第１，第２のビーム部材２３，２４の基端部にそれぞれ圧接されている。これにより、スプリング３１は、第１，第２のビーム部材２３，２４をドアビーム本体２２から前後に突出させる方向に付勢する。

各ロックピン３２ａ，３２ｂは、ドアビーム本体２２の前後部に形成されたピン孔２２ａ，２２ｂにそれぞれ挿通支持されている。また、各ビーム部材２３，２４には当該各ビーム部材２３，２４が各嵌合用凹部２５ａ，２５ｂとの嵌合位置に位置したときピン孔２２ａ，２２ｂとそれぞれ連通する凹部３３ａ，３３ｂが形成されており、これらの凹部３３ａ，３３ｂに対し、ロックピン３２ａ，３２ｂは挿抜自在となっている。そして、各ロックピン３２ａ，３２ｂは、各凹部３３ａ，３３ｂに挿入されることにより、各ビーム部材２３，２４を各嵌合用凹部２５ａ，２５ｂとの嵌合位置にロックする。

リンク機構３４は、フロントドア２０内に固設された支点３５ａを中心として揺動可能なレバー３５を有する。このレバー３５の一端側には、ドアノブ２０ａと一体に揺動するアーム２０ｂが、第１のワイヤ３６を介して連結されている。一方、レバー３５の他端側には、各ビーム部材２３，２４の基端部及び各ロックピン３２ａ，３２ｂの基部が、第２のワイヤ３７を介してそれぞれ連結されている。

ここで、フロントドア２０内において、第１，第２のワイヤ３６，３７の配索経路上には、複数のプーリ３８が配設されており、これらのプーリ３８の作用により、各ワイヤ３６，３７の牽引方向が適宜変更されている。これにより、第２のワイヤ３７は、ドアノブ２０ａの揺動操作に連動して、各ビーム部材２３，２４をドアビーム本体２２内への退避方向に動作させるとともに、各ロックピン３２ａ，３２ｂを凹部３３ａ，３３ｂから抜去する方向に動作させる。

また、第２のワイヤ３７の中途には、レバー３５の揺動によって第２のワイヤに発生する牽引力を所定タイミング遅延させて各ビーム部材２３，２４に伝達するためのディレイ機構３９が介装されている。

さらに、フロントドア２０内には、レバー３５に対する係合機構４０が配設されている。この係合機構４０は、例えば、フロントドア２０の後縁部に設けられたドアスイッチ２０ｃに連動する係合部材４０ａを有する。この係合部材４０ａは、フロントドア２０が開成状態にあるとき、レバー３５の揺動軌道内に侵入してレバー３５と係合する。一方、フロントドア２０が閉成状態となると、ドアスイッチ２０ｃがセンタピラー１２に押圧されてフロントドア２０内に移動し、このドアスイッチ２０ｃの移動に連動して、係合部材４０ａは、レバー３５との係合を解除する。

このような構成において、フロントドア２０の閉成時には、第１，第２のビーム部材２３，２４は、スプリング３１の付勢力によって第１，第２の嵌合用凹部２５ａ，２５ｂとの嵌合位置まで突出される。そして、各ロックピン３２ａ，３２ｂが各凹部３３ａ，３３ｂに挿入されることにより、第１，第２のビーム部材２３，２４がドアビーム本体２２に対してロックされる（図４参照）。

また、ドアノブ２０ａが揺動操作されると、先ず、各ロックピン３２ａ，３２ｂが各凹部３３ａ，３３ｂから抜去され、第１，第２のビーム部材２３，２４のドアビーム本体２２に対するロックが解除される（図５参照）。そして、さらにドアノブ２０ａが揺動操作されると、各ビーム部材２３，２４は退避方向に移動する（図６参照）。これにより、各ビーム部材２３，２４の各嵌合用凹部２５ａ，２５ｂとの嵌合状態が解除されて、フロントドア２０の開動作が許容される。

このような実施形態によれば、フロントドア２０の閉成時に、前端部がトーボードクロスメンバ１１に対向するとともに後端部がサイドシル１３の湾曲部１３ｃに対向するようドアビーム本体２２を配置することにより、ドアビーム２１を短尺な部材で構成することができる。すなわち、ドアビーム本体２２をトーボードクロスメンバ１１及びサイドシル１３の後部１３ｂと略同一直線上に位置するよう配置することにより、ドアビーム２１は、車両衝突時にトーボードクロスメンバ１１に入力される衝撃を、サイドシル１３を介してセンタピラー１２側に伝達することができる。

この場合において、ドアビーム本体２２の前後端部に突出・退避移動自在な第１，第２のビーム部材２３，２４を連結し、これらを突出方向に動作させてトーボードクロスメンバ１１及び湾曲部１３ｃの各嵌合用凹部２５ａ，２５ｂとの嵌合位置でロックすることにより、車両衝突時にトーボードクロスメンバ１１及びサイドシル１３等に対するドアビーム２１の相対位置を保持することができ、車両１の前突或いは側突等の状況を問わず、キャビン３の足元スペースを保護する抗力部材としてドアビーム２１を的確に機能させることができる。すなわち、フロントドア２０の閉成時には、第１，第２のビーム部材２３，２４を各嵌合用凹部２５ａ，２５ｂに嵌合させることにより、ドアビーム２１をトーボードクロスメンバ１１及びサイドシル１３等と協働する一体の抗力部材として機能させることができ、キャビン３の足元スペースを有効に保護することができる。

また、車両１の前部に設定されるエネルギー吸収エリアＡの直後に前端部が位置するようドアビーム本体２２を配置するとともに、ドアビーム本体２２の前端部から突出する第１のビーム部材２３の前部領域を、少なくともドアビーム本体２２の剛性よりも相対的に低い剛性に設定することにより、衝突エネルギーに対する抗力を変形（圧潰）によって制御するドアビーム２１上の領域を、シャシフレーム５によって規定されるエネルギー吸収エリアＡと一致させることができ、キャビン３の保護をより効率的に実現することができる。

なお、上述の実施形態においては、第１，第２のビーム部材２３，２４やロックピン３２ａ，３２ｂに対する動作機構３０をリンク機構３４等を用いて構成した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電磁ソレノイド等を用いて動作機構を構成することも可能である。

また、第１のビーム部材２３に設定される圧潰部２３ａの構成は、上述のものに限定されるものではなく、例えば、第１のビーム部材２３上にスリット２３ｂや切欠２３ｃ等（図７（ｂ），（ｃ）参照）を設けることによって圧潰部２３ａを設定することも可能である。

車体前部の骨格の要部を示す分解斜視図車体前部の骨格の要部を示す側面図車体前部の骨格の要部を示す平面図リンフォース及びロックピンの動作機構の一例を示す概略構成図動作機構の動作説明図動作機構の動作説明図フロント側リンフォースの斜視図

符号の説明

１ … 車両
２ … 車体フレーム
３ … キャビン
３ａ … ドア開口部
５ … シャシフレーム
６ … サイドフレーム
６ａ … サブフレーム
６ｂ … ブラケット
７ … クロスメンバ
１０ … フロントピラー
１１ … トーボードクロスメンバ
１２ … センタピラー
１３ … サイドシル
１３ａ … 前部
１３ｂ … 後部
１３ｃ … 湾曲部
１５ … ホイールハウジング
２０ … フロントドア
２０ａ … ドアノブ
２０ｂ … アーム
２０ｃ … ドアスイッチ
２１ … ドアビーム
２２ … ドアビーム本体
２２ａ，２２ｂ … ピン孔
２３ … 第１のビーム部材
２３ａ … 圧潰部
２３ｂ … スリット
２３ｃ … 切欠
２４ … 第２のビーム部材
２５ａ，２５ｂ … 嵌合用凹部
３０ … 動作機構
３１ … スプリング
３２ａ，３２ｂ … ロックピン
３３ａ，３３ｂ … 凹部
３４ … リンク機構
３５ … レバー
３５ａ … 支点
３６ … 第１のワイヤ
３７ … 第２のワイヤ
３８ … プーリ
３９ … ディレイ機構
４０ … 係合機構
４０ａ … 係合部材
Ａ … エネルギー吸収エリア

Claims

車体フレームの前端部に配設されたトーボードクロスメンバの端部に連結するフロントピラーと、前記フロントピラーの後方に配設されたセンタピラーと、前記フロントピラーと前記センタピラーとの間に設定されるドア開口部の下縁を画成するサイドシルと、を備え、前記サイドシルの中途が前輪のホイールハウジングに沿って上方に湾曲することにより前記フロントピラーの下端部よりも上方で前記サイドシルが前記センタピラーに連結された車両の前部車体構造であって、
前記ドア開口部を開閉するドア内に配設され、当該ドアの閉成時に前端部が前記トーボードクロスメンバに対向するとともに後端部が前記サイドシルの湾曲部に対向するドアビーム本体と、
前記ドアビーム本体の前端部に突出・退避移動自在に連結され、突出時に前記トーボードクロスメンバに形成された第１の嵌合用凹部に嵌合する第１のビーム部材と、
前記ドアビーム本体の後端部に突出・退避移動自在に連結され、突出時に前記湾曲部に形成された第２の嵌合用凹部に嵌合する第２のビーム部材と、
前記ドアの閉成時に前記各ビーム部材を突出方向に移動させて前記各ビーム部材を前記各嵌合用凹部との嵌合位置でロックするとともに、前記ドアの開操作に連動して前記各ビーム部材を退避方向に移動させる動作機構と、を備えたことを特徴とする車両の前部車体構造。
前記トーボードクロスメンバから入力される衝突エネルギーに対する抗力を前記第１のビーム部材の変形によって制御する領域を、車体の前部に設定されるエネルギー吸収エリアに対応付けて設定したことを特徴とする請求項１記載の車両の前部車体構造。