JP2010047076A - 自動車の前部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、インストルメントパネルの支持剛性を確保しつつも、障害物衝突時の衝撃吸収を高次元で実現でき、かつ車室空間におけるスペース効率の向上を図ることを可能にする自動車の前部車体構造を提供することを目的とする。
【解決手段】カウルボックス部７は、ダッシュアッパパネル７１ｂに接合されて前方に延設される第１カウルパネル７２ａと、該第１カウルパネル７２ａ前部に前端部が接合され上方に延設される第２カウルパネル７２ｂとを含み、第１カウルパネル７２ａは、ダッシュアッパパネル７１ｂよりも高剛性であり、第１カウルパネル７２ａの後端部にインストルメントパネル８が支持されるとともに、第２カウルパネル７２ｂの後端部が第１カウルパネル７２ａから離間して後方に延設され、第２カウルパネル７２ｂの後端部にフロントウインドガラス６が支持される。
【選択図】図２

Description

この発明は、車室前方に車幅方向に延びるカウルボックス部が設けられた自動車の前部車体構造に関する。

従来より、自動車の前部に障害物が衝突した時に、この障害物に及ぼす衝撃をいかにして吸収するかが課題となっており、このような課題を解決すべく様々な構造が提案されている。

例えば、下記特許文献１では、車室前部に配設されるインストルメントパネル（ダッシュボード）から前方に略水平に延びる第１サポートと、この第１サポートの先端からフロントウインドガラス（ウインドシールド）の下縁に向かって延びる第２サポートとを設け、これら２つのサポート部材の変形により、障害物に及ぼす衝撃を吸収するようにしたものが開示されている。

また、下記特許文献２では、前部車体構造を構成するカウルパネルの後側フランジ部にインストルメントパネルの前部を嵌着支持させるようにしたものが開示されており、障害物の衝突時、インストルメントパネルの支持状態を解除してこれを大きく変形させることにより、障害物に及ぼす衝撃を吸収するようにしている。
特開２０００−３８１６０号公報 特開２００６−８２６４３号公報

ところで、前記特許文献１に開示された従来構造では、第１サポートの後下方に閉断面構造のボックス部が配設されており、このボックス部によって第１サポートを支持している。従って、第１、第２のサポート部材により、衝撃吸収を実現可能とする一方で、車体前方のカウル部における剛性を前記ボックス部によりある程度確保することが可能になる。しかしながら、この場合、インストルメントパネルの設置スペースがボックス部によって制限されてしまうことになり、車室空間のスペース効率が低下するという問題がある。

また、前記特許文献２に開示された従来構造では、カウルパネルにインストルメントパネルを支持させるように構成しているが、カウルパネルは、一般的に、フロントウインドガラスの下方に位置してこれを支持するものであり、障害物に及ぼす衝撃を吸収する際のことを考慮すると、カウルパネルを高剛性とするのは好ましくない。従って、前記従来構造では、インストルメントパネルの支持剛性を十分に確保できないという問題がある。

そこで、近年では、インストルメントパネルの重量化に対応すべく、図６、図７に示すように、インストルメントパネル１０８を、比較的高剛性とされる取付けブラケット１１１や支持アーム１１２等を介してカウルパネル１７２に支持させる構造が提案されている。ここで、図６は、従来の自動車の前部車体構造を示す側断面図、図７は、図６のカウルパネル及び取付けブラケットを示す斜視図であり、図中においてカウルパネル１７２の後端部と接合された部材１７１は、エンジンルームＥと車室Ｒとを仕切るダッシュアッパパネルであり、部材１０６は、フロントウインドガラス、１０３は、ボンネットを示している。

ここで、図示のようにカウルパネル１７２に取付けブラケット１１１等を取付けた場合には、障害物Ｉが車両前部に衝突した時、カウルパネル１７２が変形することになるが、この場合、カウルパネル１７２の支点は、該カウルパネル１７２とダッシュアッパパネル１７１との接合部よりも荷重の作用点Ｐに接近することになってしまい、取付けブラケット１１１はほとんど下方に移動できない。

従って、図６、図７に示す従来構造では、衝撃吸収のためにカウルパネル１７２が変形可能とされる幅Ｌ２、即ち衝撃吸収ストロークが必然的に短くなり、十分な衝撃吸収作用が得られなくなってしまう。

この発明は、インストルメントパネルの支持剛性を確保しつつも、障害物衝突時の衝撃吸収を高次元で実現でき、かつ車室空間におけるスペース効率の向上を図ることを可能にする自動車の前部車体構造を提供することを目的とする。

この発明の自動車の前部車体構造は、車室前方に車幅方向に延びるカウルボックス部が設けられた自動車の前部車体構造であって、前記カウルボックス部は、車室前壁を形成するダッシュパネルと、該ダッシュパネル上部に接合されて前方に延設される第１カウルパネルと、該第１カウルパネル前部に前端部が接合され上方に延設される第２カウルパネルとを含み、前記第１カウルパネルは、前記ダッシュパネル上部よりも高剛性であり、前記第１カウルパネルの後端部にインストルメントパネルが支持されるとともに、前記第２カウルパネルは、その後端部が前記第１カウルパネルから離間して後方に延設され、前記第２カウルパネルの後端部にフロントウインドガラスが支持されるものである。

この構成によれば、荷重の作用点近くに高剛性の取付けブラケットを設けなくても、第１カウルパネルによりインストルメントパネルの支持剛性を向上させることができる。従って、衝撃吸収ストロークを大きく確保して、障害物衝突時の衝撃吸収を高次元で実現させることを可能にしつつも、カウルパネルの剛性を向上させるためのボックス部を不要にすることができ、その結果車室空間のスペース効率向上を図ることができる。

この発明の一実施態様においては、前記第１カウルパネルが、左右のヒンジピラー間に架設されるものである。

この構成によれば、カウルボックス部における前後方向の剛性をより向上させることができる。

この発明の一実施態様においては、前記第１カウルパネルが、略平板状であり、前記ダッシュパネル上部に前記第１カウルパネルの後端部と接合されるフランジが後方に延設され、該フランジによって前記インストルメントパネルを支持するものである。

この構成によれば、インストルメントパネルの取付けが容易になるとともに、第１カウルパネル自身の成形を容易にすることができる。このため、プレス加工時において変形しにくい高張力鋼板を使用することが可能になり、インストルメントパネルの支持剛性をさらに向上させることができる。
また、第２カウルパネルが衝撃を吸収しきれなかったとしても、障害物と第１カウルパネルとが面衝突して、衝撃をダッシュパネルに分散させ、吸収できる。

この発明の一実施態様においては、前記第２カウルパネルが、前記前端部から前記フロントウインドガラスまで略鉛直に延びる縦壁部を備えるものである。

この構成によれば、フロントウインドガラスの支持剛性を上下方向において向上させることができ、かつ障害物が衝突した時には、後下方に向かって作用する荷重を縦壁部にて斜めに受け止めることができるため、縦壁部が荷重の方向と平行に延設される場合に比べて障害物に与える衝撃を緩和することができ、衝撃吸収性能を向上させることができる。

この発明の一実施態様においては、前記インストルメントパネルが、その前端部よりも後方の部位において下方に延びる縦壁を有する下部と、該下部を上方から覆う上部とが一体的に形成されるとともに、前記縦壁近傍には、該縦壁の面方向に沿って下方に延び、前記第１カウルパネル後端に支持される支持部材が設けられており、前記ダッシュパネル上部は、側面視において前記支持部材と略滑らかなラインで連なるように形成され、前記支持部材に荷重が作用した際、前記ダッシュパネルに沿って伝達される荷重成分が、前記支持部材と前記ダッシュパネルとの間を折曲させる荷重成分よりも大きくなるように構成されるものである。

この構成によれば、支持部材からの荷重をダッシュパネル上部を通じて下方に効率よく伝達、分散させることが可能になり、インストルメントパネルの上下方向の支持剛性を向上させることができる。

この発明の一実施態様においては、前記インストルメントパネルの縦壁及び前記支持部材が、前下方に延び、前記ダッシュパネルは、その上部が前下方に傾斜され、更に下向きとなるように延設されるものである。

この構成によれば、衝撃吸収ストロークを大きく確保しつつも、インストルメントパネルの前後方向の支持剛性向上を図ることができる。

この発明の一実施態様においては、前記縦壁をダクト部材としたものである。

この構成によれば、インストルメントパネルを高強度にすることができ、かつ支持部材のための縦壁を別途設ける必要がなくなることによって、インストルメントパネルのコンパクト化を図ることができる。

この発明によれば、荷重の作用点近くに高剛性の取付けブラケットを設けなくても、第１カウルパネルによりインストルメントパネルの支持剛性を向上させることができる。従って、衝撃吸収ストロークを大きく確保して、障害物衝突時の衝撃吸収を高次元で実現させることを可能にしつつも、カウルパネルの剛性を向上させるためのボックス部を不要にすることができ、その結果車室空間のスペース効率向上を図ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１は、この発明の実施形態に係る自動車の前部車体構造を備えた車両を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。車両１の前部は、図１に示すように、主に左右のフロントフェンダ２（図１では片側のみを示す）と、左右のフロントフェンダ２の間に配置したボンネット３と、ボンネット３の後部両端から斜め上方に延びるヒンジピラー４、５と、ボンネット３の後方に位置し、両ヒンジピラー４、５間に配設されたフロントウインドガラス６（但し、透明な強化プラスチック製のものも含む）と、該フロントウインドガラス６の下方に位置するカウルボックス部７（図２参照）と、インストルメントパネル８とからなる。なお、図中に示す部材９は、前輪である。

図２において、エンジンルームＥと車室Ｒとを前後に仕切り、車室前壁を形成するダッシュパネル７１を設け、このダッシュパネル７１を構成するダッシュロアパネル７１ａの上端から前方および後上方に向って延びるダッシュアッパパネル７１ｂを設けている。

上述のダッシュアッパパネル７１ｂの後端からフロントウインドガラス６の傾斜下端つまり車両前後方向の前端に向かって延びて該フロントウインドガラス６の前端を支持するカウルパネル部７２を設けている。

このカウルパネル部７２は、ダッシュアッパパネル７１ｂの上端に接合されて前方に延設される略平板状の第１カウルパネル７２ａと、該第１カウルパネル７２ａに前端部が接合されて上方に延設される第２カウルパネル７２ｂとにより構成されたものである。第２カウルパネル７２ｂは、第１カウルパネル７２ａの前端部から略鉛直に延びる縦壁部７２ｃを備えるとともに、後端部が第１カウルパネル７２ａから離間して後方に延設されており、フロントウインドガラス６の下端近傍を支持している。

また、上述のダッシュアッパパネル７１ｂの前端から前上方に向って延びて、ボンネット３の後端を支持するカウルフロントクロスメンバ７３（詳しくはカウルフロントパネル）を設けている。ここで、上述のボンネット３はエンジンルームＥの上方を開閉可能に覆う部材である。

また、後端がカウルパネル部７２に支持され前端がカウルフロントクロスメンバ７３の上端に支持されて上述のボンネット３後端のシール部１０が当接されるカウルグリル７４を設けている。なお、図示の便宜上、このカウルグリル７４に形成される外気導入用のスリット状の開口部は図示省略している。

本実施形態では、上述したダッシュパネル７１、カウルパネル部７２、カウルフロントクロスメンバ７３、及びカウルグリル７４により、車室Ｒの前方にて車幅方向に延びるカウルボックス部７を構成している。

なお、図２において、カウルグリル７４の下方に位置し、断面略Ｕ状をなす部材７５は、カウルセンタートレイであり、カウルグリル７４等から侵入した雨水を車外に案内し、排出するための流路を構成している。

また、カウルボックス部７のうち、ダッシュパネル７１のダッシュロアパネル７１ａ、ダッシュアッパパネル７１ｂ、及びカウルパネル部７２の第１、第２カウルパネル７２ａ、７２ｂは鋼板製とされ、特に、第１カウルパネル７２ａは、ダッシュアッパパネル７１ｂや第２カウルパネル７２ｂよりも高剛性とされている。その一方、カウルフロントクロスメンバ７３、カウルグリル７４、及びカウルセンタートレイ７５は、衝撃吸収に適した強度の合成樹脂製とされている。

図３は、図２の要部拡大図である。カウルパネル部７２を構成する第１カウルパネル７２ａは、その後端部が、ダッシュアッパパネル７１ｂ上端部にて後方に延設されたフランジ部７１ｃに接合されている。また、このフランジ部７１ｃと第１カウルパネル７２ａ後端部との接合部には、クリップ１１が取付けられており、後述する支持アーム１２の下端部がクリップ１１によって所定位置に固定されている。

支持アーム１２は、その下端部がクリップ１１を介して第１カウルパネル７２ａの後端部に支持される一方、上端部がインストルメントパネル８の下部を構成するロアパネル８１近傍まで延びており、インストルメントパネル８は、この支持アーム１２を介して第１カウルパネル７２ａの後端部に支持されている。

ここで、インストルメントパネル８は、ロアパネル８１及びこれを上方から覆うアッパパネル８２とにより一体的に形成されており、ロアパネル８１には、その前端部よりも後方の部位にて前下方に延びる縦壁部８１ｂを有するダクト部８１ａが複数形成されている。このダクト部８１ａにより、不図示の空調装置によって生成された空調エアを案内するエア流路が形成されており、アッパパネル８２には、前記空調エアをフロントウインドガラス６に吹き出すためのデフロスタ８２ａが形成されている。

上述した支持アーム１２は、その上端部が、ダクト部８１ａの縦壁部８１ｂ近傍に位置し、そこから縦壁部８１ｂの面方向に沿うように前下方に延びている。そして、ダッシュアッパパネル７１ｂは、その上部が支持アーム１２近傍から前方かつ下方に傾斜し、さらにダッシュロアパネル７１ａに向かって下方を向くように延設されている。

図４は、障害物の衝突時においてパネル部材が変形した状態を示す断面図である。本実施形態では、車両１の前部衝突時において、障害物Ｉが図２に示すようにフロントウインドガラス６の前面と接触し、障害物Ｉの荷重がカウルボックス部７に作用した時、図４に示すようにカウルパネル部７２の第２パネル部７２ｂ及びインストルメントパネル８の前端部を変形させることによって、障害物Ｉに及ぶ衝撃を吸収するようになっている。

ここでは、障害物Ｉの荷重が作用する作用点Ｐ（図２参照）と、第１カウルパネル７２ａがダッシュアッパパネル７１ｂに支持される支点との距離Ｌ１が衝撃吸収ストロークとなり、前記作用点Ｐが距離Ｌ１だけ移動する間に前記衝撃が吸収される。

そして、第２カウルパネル部７２ｂ及びインストルメントパネル８の変形によっても衝撃が吸収しきれなかった時には、障害物Ｉと第１カウルパネル７２ａとが面衝突することにより、荷重を第１カウルパネル７２ａにて平面的かつ障害物Ｉの後側下方への移動方向に対して斜めに受け止めつつ、図４中二点鎖線で示すように、ダッシュアッパパネル７１ｂの上端部を変形させ、ダッシュパネル７１に衝撃を分散させることで、さらなる衝撃吸収を可能にしている。

本実施形態では、ダッシュアッパパネル７１ｂよりも高剛性の第１カウルパネル７２ａと、フロントウインドガラス６を支持する第２カウルパネル７２ｂとによりカウルパネル部７２を構成することで、前記作用点Ｐの近くに高剛性の取付けブラケットを設けなくても、高剛性の第１カウルパネル７２ａによりインストルメントパネル８の支持剛性を向上させることができる。

従って、衝撃吸収ストロークを大きく確保して、障害物衝突時の衝撃吸収を高次元で実現させることを可能にしつつも、カウルパネル部７２の剛性を向上させるためのボックス部を不要にすることができ、その結果車室空間のスペース効率向上を図ることができる。

また、カウルボックス部７において３つのパネル部材（第１、第２カウルパネル７２ａ、７２ｂ、ダッシュアッパパネル７１ｂ）が、いずれも前後の延び方向成分を有し、かつ側面視で略ジグザグ状をなすように配設されている。この場合、車体前部における前後方向の剛性を向上させることができ、例えば、車両１の前突時において、エンジンルームＥ内のエンジン（不図示）等が後退したとしても、これの車室Ｒ内への侵入を前記３つのパネル部材７２ａ、７２ｂ、７１ｂの協働によって確実に抑制することができる。

また、本実施形態において、第１カウルパネル７２ａは、図１に示すように、車両１の左右のヒンジピラー４、５間に架設されている。これにより、カウルボックス部７における前後方向の剛性をより向上させることができる。

また、第１カウルパネル７２ａを略平板状に形成することで、インストルメントパネル８の取付けが容易になるとともに、第１カウルパネル７２ａ自身の成形を容易にすることができる。

ところで、近年では、例えば５００ＭＰａ以上の高い引っ張り強度を有する高張力鋼板が様々な分野で利用されている。しかしながら、この高張力鋼板は、プレス加工時において変形しにくく、加工性が悪いという点が問題となっている。本実施形態では、第１カウルパネル７２ａを略平板状にすることで、複雑なプレス加工が不要となり、上述した高張力鋼板を使用することが可能になる。その結果、第１カウルパネル７２ａにおける軽量化を実現しつつも、インストルメントパネル８の支持剛性をさらに向上させることができる。

また、第２カウルパネル７２ｂが略鉛直に延びる縦壁部７２ｃを有することにより、フロントウインドガラス６の支持剛性を上下方向において向上させることができる。このため、例えばフロントウインドガラス６が走行風を受けて上下に振動し、第２カウルパネル７２ｂへ大きな荷重が作用したとしてもその支持状態を安定的に保持することができる。

そして、障害物Ｉが衝突した時には、図２に示す矢印αのように後下方に向かって作用する荷重を縦壁部７２ｃにて斜めに受け止めることができるため、縦壁部７２ｃが矢印αと平行に延設される場合に比べて障害物Ｉに与える衝撃を緩和することができ、衝撃吸収性能を向上させることができる。

また、ダッシュアッパパネル７１ｂにおいては、これが側面視において支持アーム１２の延び方向に沿って延設され、両者が略滑らかなラインで連なるように形成されている。

具体的には、支持アーム１２に対して荷重Ｆ（図５参照）が作用した際、その荷重Ｆのうち、ダッシュアッパパネル７１ｂに沿って伝達される荷重成分Ｆａが、支持アーム１２とダッシュアッパパネル７１ｂとの間を折曲させる荷重成分Ｆｂよりも大きくなるように、支持アーム１２に対するダッシュアッパパネル７１ｂの角度θが設定されている。

即ち、この角度θは、図５（ｂ）、（ｃ）で示すダッシュアッパパネル７１ｂ′、７１ｂ″のように、θ＝１３５°、２２５°とした場合に前記荷重成分Ｆａ、Ｆｂが同じになることを考慮して、１３５°＜θ＜２２５°の範囲内になるように設定される。

これにより、支持アーム１２からの荷重Ｆをダッシュアッパパネル７１ｂを通じて下方に効率よく伝達、分散させることが可能になり、インストルメントパネル８の上下方向の支持剛性を向上させることができる。

また、インストルメントパネル８の縦壁部８１ｂ及び支持アーム１２が前下方に延びるとともに、ダッシュアッパパネル７１ｂでは、その上部が前下方に傾斜してさらに下方を向くように延設されているため、衝撃吸収ストローク（距離Ｌ１）を大きく確保しつつも、インストルメントパネル８の前後方向の支持剛性向上を図ることができる。

また、ダクト部８１ａの前壁部によって縦壁部７１ｂを形成することにより、インストルメントパネル８を高強度にすることができ、かつ支持アーム１２のための縦壁を別途設ける必要がなくなることによって、インストルメントパネル８のコンパクト化を図ることができる。

また、インストルメントパネル８では、ダクト部８１ａが一体形成されることにより結果的に重量化を招いてしまうことになるが、本実施形態では、高剛性の第１カウルパネル７２ａによりインストルメントパネル８を安定的に支持することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明のダッシュパネル上部は、ダッシュアッパパネル７１ｂに対応し、
インストルメントパネルの下部は、ロアパネル８１に対応し、
以下同様に、
インストルメントパネルの上部は、アッパパネル８２に対応し、
支持部材は、支持アーム１２に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

この発明の実施形態に係る自動車の前部車体構造を備えた車両を示す斜視図。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図。 図２の要部拡大図。 障害物の衝突時においてパネル部材が変形した状態を示す断面図。 支持アームに荷重が作用した際の荷重の配分を説明するための図であり、（ａ）本実施形態の場合を示す図、（ｂ）支持アームとダッシュアッパパネルとのなす角度θを１３５°に設定した場合を示す図、（ｃ）支持アームとダッシュアッパパネルとのなす角度θを２２５°に設定した場合を示す図。 従来の自動車の前部車体構造を示す側断面図。 図６のカウルパネル及び支持ブラケットを示す斜視図。

符号の説明

４、５…ヒンジピラー
６…フロントウインドガラス
７…カウルボックス部
８…インストルメントパネル
１２…支持アーム
７１…ダッシュパネル
７１ｃ…フランジ部
７２ａ…第１カウルパネル部
７２ｂ…第２カウルパネル部
７２ｃ…縦壁部
８１…ロアパネル
８１ａ…ダクト部
８１ｂ…縦壁部
８２…アッパパネル

Claims (7)

1. 車室前方に車幅方向に延びるカウルボックス部が設けられた自動車の前部車体構造であって、
   前記カウルボックス部は、車室前壁を形成するダッシュパネルと、
   該ダッシュパネル上部に接合されて前方に延設される第１カウルパネルと、
   該第１カウルパネル前部に前端部が接合され上方に延設される第２カウルパネルとを含み、
   前記第１カウルパネルは、前記ダッシュパネル上部よりも高剛性であり、
   前記第１カウルパネルの後端部にインストルメントパネルが支持されるとともに、
   前記第２カウルパネルは、その後端部が前記第１カウルパネルから離間して後方に延設され、
   前記第２カウルパネルの後端部にフロントウインドガラスが支持される
   自動車の前部車体構造。
2. 前記第１カウルパネルは、左右のヒンジピラー間に架設される
   請求項１記載の自動車の前部車体構造。
3. 前記第１カウルパネルは、略平板状であり、前記ダッシュパネル上部に前記第１カウルパネルの後端部と接合されるフランジが後方に延設され、該フランジによって前記インストルメントパネルを支持する
   請求項１または２記載の自動車の前部車体構造。
4. 前記第２カウルパネルは、前記前端部から前記フロントウインドガラスまで略鉛直に延びる縦壁部を備える
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車の前部車体構造。
5. 前記インストルメントパネルは、その前端部よりも後方の部位において下方に延びる縦壁を有する下部と、該下部を上方から覆う上部とが一体的に形成されるとともに、
   前記縦壁近傍には、該縦壁の面方向に沿って下方に延び、前記第１カウルパネル後端に支持される支持部材が設けられており、
   前記ダッシュパネル上部は、側面視において前記支持部材と略滑らかなラインで連なるように形成され、
   前記支持部材に荷重が作用した際、前記ダッシュパネルに沿って伝達される荷重成分が、前記支持部材と前記ダッシュパネルとの間を折曲させる荷重成分よりも大きくなるように構成される
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車の前部車体構造。
6. 前記インストルメントパネルの縦壁及び前記支持部材は、前下方に延び、
   前記ダッシュパネルは、その上部が前下方に傾斜され、更に下向きとなるように延設される
   請求項５記載の自動車の前部車体構造。
7. 前記縦壁は、ダクト部材である
   請求項５または６記載の自動車の前部車体構造。

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