JP2010173479A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フロントピラーに作用する荷重を良好に吸収でき、また、重量の増加を抑え、さらに、車室空間を十分に確保できる車体前部構造を提供する。
【解決手段】車体前部構造１０は、フロントサイドフレーム１１に車両前後方向の荷重を支える上下の直線稜線部４１，４２を備え、上下の直線稜線部４１，４２の車体外側にフロントピラー１６を備える。この車体前部構造１０は、フロントピラー１６およびフロントサイドフレーム１１間に架け渡され、フロントピラー１６からフロントサイドフレーム１１の上直線稜線部４１まで直線状に延びる補強稜線部２２を有するガセット２１を備え、補強稜線部２２が上直線稜線部４１に連結されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、フロントサイドフレームを車体前後方向に向けて設け、フロントサイドフレームの車体後方でかつ車体外側にフロントピラーを備えた車体前部構造に関する。

車体前部構造のなかには、ダッシュパネルに沿って車体幅方向にダッシュクロス（以下、クロスメンバーという）を設け、このクロスメンバーをピラーブレース（連結部材）を介してフロントピラーに連結したものがある。

この車体前部構造によれば、フロントピラーに車体側方から荷重が作用した場合に、作用した荷重がフロントピラーに伝わる。フロントピラーに伝わった荷重は車体の骨格部材で吸収されるとともにピラーブレースに伝わる。
そして、ピラーブレースに伝わった荷重は、クロスメンバーに伝わり、クロスメンバーで吸収される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−１０５５６１号公報

しかし、ダッシュパネルに沿って設けるクロスメンバーは、左右のフロントピラー間において車幅方向に延出されている。このため、クロスメンバーは長尺部材となり、重量を抑えることが難しい。
さらに、クロスメンバーを長尺部材とすることで、クロスメンバーが車室内に比較的大きく張り出され、車室空間を十分に確保することが難しい。

本発明は、フロントピラーに作用する荷重を良好に吸収でき、また、重量の増加を抑え、さらに、車室空間を十分に確保できる車体前部構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、フロントサイドフレームを車体前後方向に向けて設け、前記フロントサイドフレームに車両前後方向の荷重を支える直線状の第１稜線部を備え、前記第１稜線部の車体外側にフロントピラーを備えた車体前部構造であって、前記フロントピラーおよび前記フロントサイドフレーム間に架け渡され、前記フロントピラーから前記フロントサイドフレームの前記第１稜線部まで直線状に延びる補強稜線部を有する補強部材を備え、前記補強稜線部を前記第１稜線部に連結させたことを特徴とする。

請求項２は、前記フロントサイドフレームは、前記第１稜線部の車体前後方向の略中央部から車体後方に向けて分岐する第２稜線部を備え、前記第２稜線部を車体中央に向けて徐々に近づくように延ばし、延ばした前記第２稜線部を車体骨格部材の一部となるアウトリガーに連結させたことを特徴とする。

ここで、フロントピラーに作用した側突荷重を補強稜線部を経て第１稜線部に伝えた際に、第１稜線部に伝えられた側突荷重でフロントサイドフレームに曲げ変形が生じることが考えられる。
そこで、請求項２において、第１稜線部の略中央部から第２稜線部を分岐させ、分岐させた第２稜線部で第１稜線部を補強するようにした。

請求項３は、前記フロントピラーのうち、前記補強部材が設けられる部位の内部に補強用のバルクヘッドを設けたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、フロントピラーおよびフロントサイドフレーム間に補強部材を架け渡した。この補強部材に補強稜線部を形成した。
この補強稜線部を、フロントピラーからフロントサイドフレームの第１稜線部まで直線状に延ばして第１稜線部に連結させた。
これにより、フロントピラーに車体側方から荷重（以下、「側突荷重」という）が作用した場合、フロントピラーに作用した側突荷重を補強稜線部を経て第１稜線部に効率よく伝え、第１稜線部（すなわち、フロントサイドフレーム）で良好に吸収することができる。

また、フロントピラーに作用した側突荷重を吸収するために、従来必要とされていた長尺部材（すなわち、クロスメンバー）を不要にできる。
これにより、車体前部構造の重量の増加を抑えることができ、車室空間を十分に確保できる。

請求項２に係る発明では、第１稜線部の略中央部から車体後方に向けて第２稜線部を分岐させた。そして、この第２稜線部を車体中央に向けて徐々に近づくように延ばしてアウトリガーに連結させた。
よって、第１稜線部から分岐させた第２稜線部で第１稜線部を補強することができる。
これにより、側突荷重が第１稜線部に伝えられた際に、伝えられた側突荷重でフロントサイドフレームが曲げ変形することを第２稜線部で防ぐことができる。
したがって、フロントピラーに作用した側突荷重を第１稜線部に一層効率よく伝えることができる。

請求項３に係る発明では、フロントピラーの内部に補強用のバルクヘッドを設けた。
よって、フロントピラーに側突荷重が作用した場合、作用した側突荷重をバルクヘッドを経て補強部材に効率よく伝えることができる。
これにより、フロントピラーに作用した側突荷重を、補強稜線部を経て第１稜線部に一層効率よく伝えることができる。

本発明に係る車体前部構造を示す斜視図である。 本発明に係る車体前部構造の要部を示す斜視図である。 本発明に係る車体前部構造を示す分解斜視図である。 本発明に係るフロントサイドフレームを示す分解斜視図である。 本発明に係る車体前部構造を示す平面図である。 本発明に係る車体前部構造のサイドドアに側突荷重が作用した例を説明する図である。 本発明に係る車体前部構造のフロントサイドフレームに車体前方から荷重が作用した例を説明する図である。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」は運転者から見た方向にしたがい、前側をＦｒ、後側をＲｒ、左側をＬ、右側をＲとして示す。

実施例に係る車体前部構造１０について説明する。
図１〜図２に示すように、車体前部構造１０は、車体後方向に向けてダッシュボード１２まで延出されたフロントサイドフレーム１１と、フロントサイドフレーム１１の後端部１１ａからダッシュボード１２に沿って設けられたアウトリガー１３と、アウトリガー１３の後端部に連結されたサイドシル１４と、サイドシル１４の前端部１４ａから上方に立ち上げられたフロントピラー１６と、フロントピラー１６にドアヒンジ（図示せず）を介して開閉自在に支持されたサイドドア１７とを備えている。

この車体前部構造１０は、フロントピラー１６の下部１６ａからフロントサイドフレーム１１の後端部１１ａに向けて延出された補強用のガセット（補強部材）２１と、フロントピラー１６の下部１６ａの内部に設けられた補強用のバルクヘッド２３とを備えている。

図３に示すように、フロントサイドフレーム１１は、車体骨格部材の一部となる部材であり、車体前後方向に延出された圧縮荷重支えフレーム部２６と、圧縮荷重支えフレーム部２６の車体幅方向外側に設けられたカバーフレーム部２７と、圧縮荷重支えフレーム部２６の車体幅方向内側に設けられた曲げ荷重支えフレーム部２８とを備えている。

図４に示すように、圧縮荷重支えフレーム部２６は、車体前後方向に延出された部材である。
圧縮荷重支えフレーム部２６は、上下の壁部３１，３２および側壁部３３で車体幅方向外方に開口するように断面略コ字状に形成され、上壁部３１から上方に向けて上フランジ３４が形成され、下壁部３２から下方に向けて下フランジ３５が形成され、後端部２６ａに後フランジ３６が形成されている。
後フランジ３６は、ダッシュボード１２（図１参照）に接合されている。

この圧縮荷重支えフレーム部２６は、上壁部３１および側壁部３３が交差して形成された上直線稜線部（第１稜線部）４１と、下壁部３２および側壁部３３が交差して形成された下直線稜線部４２とを有している。

上直線稜線部４１および下直線稜線部４２は、車体前後方向に直線状に延出されている。よって、車体前方から車体後方に向けて作用する荷重Ｆ１を上下の直線稜線部４１，４２で効率よく支えることができる。
すなわち、圧縮荷重支えフレーム部２６は、車体前方から車体後方に向けて作用する荷重Ｆ１を支える軸荷重受け部材である。

カバーフレーム部２７は、圧縮荷重支えフレーム部２６の上フランジ３４に上辺４４が溶接され、圧縮荷重支えフレーム部２６の下フランジ３５に下辺４５が溶接され、ダッシュボード１２に後フランジ４６が溶接された平板状の部材である。

カバーフレーム部２７が圧縮荷重支えフレーム部２６に溶接されることで、圧縮荷重支えフレーム部２６の開口部４８がカバーフレーム部２７で塞がれ、カバーフレーム部２７および圧縮荷重支えフレーム部２６で閉断面が形成されている。

曲げ荷重支えフレーム部２８は、上下の壁部５１，５２および側壁部５３で車体幅方向外方に開口するように断面略コ字状に形成され、上壁部５１から上方に向けて上フランジ５４が形成され、下壁部５２から下方に向けて下フランジ５５が形成され、上壁部５１の後端部から上方に向けて上後フランジ５６が形成され、側壁部５３の後端部から車体幅方向中心５８（図５参照）に向けて横後フランジ５７が形成されている。

曲げ荷重支えフレーム部２８は、圧縮荷重支えフレーム部２６の略後半部２６ｂに被せた状態で圧縮荷重支えフレーム部２６に溶接されるとともに、上フランジ５４および下フランジ５５がカバーフレーム部２７に溶接されている。

この状態で、曲げ荷重支えフレーム部２８の開口部５９が圧縮荷重支えフレーム部２６で塞がれ、圧縮荷重支えフレーム部２６および曲げ荷重支えフレーム部２８で閉断面が形成されている。
また、上後フランジ５６および横後フランジ５７がダッシュボード１２（図１参照）に接合されている。

この曲げ荷重支えフレーム部２８は、上壁部５１および側壁部５３が交差して形成された上湾曲稜線部（第２稜線部）６１と、下壁部５２および側壁部５３が交差して形成された下湾曲稜線部（第２稜線部）６２とを有している。

曲げ荷重支えフレーム部２８は、曲げ荷重支えフレーム部２８の前端部２８ａが圧縮荷重支えフレーム部２６の中央部２６ｃに設けられ、前端部２８ａから後端部２８ｂに向かうにしたがって（すなわち、車体後方に向かうにしたがって）車体幅方向中心５８（図５参照）側に湾曲状に張り出されている。

よって、上湾曲稜線部６１および下湾曲稜線部６２は、圧縮荷重支えフレーム部２６の中央部２６ｃから車体後方に向かうにしたがって車体幅方向中心５８側に湾曲状に張り出されている。
すなわち、上湾曲稜線部６１は、上直線稜線部４１の車体前後方向の略中央部４１ａから車体後方に向けて分岐され、車体中央（車体幅方向中心５８）に向けて徐々に近づくように湾曲状に延出されている。
また、下湾曲稜線部６２は、下直線稜線部４２の車体前後方向の略中央部４２ａから車体後方に向けて分岐され、車体中央（車体幅方向中心５８）に向けて徐々に近づくように湾曲状に延出されている。

これにより、車体前方において車体幅方向中心５８（図５参照）に向けて荷重Ｆ２が発生した際に、荷重Ｆ２により生じる曲げモーメントを上下の稜線部６１，６２で効率よく支えることができる。
すなわち、曲げ荷重支えフレーム部２８は、曲げモーメントを支えるモーメント受け部材である。

図２、図３に示すアウトリガー１３は、車体骨格部材の一部となる部材である。このアウトリガー１３は、フロントサイドフレーム１１の後端部１１ａから車体後方に向けて延出された前部フレーム６５と、前部フレーム６５の後端部６５ａから車幅方向外側に向けてサイドシル１４の前端部１４ａ（図１参照）まで延出された後部フレーム６６とを備えている、
このアウトリガー１３は、前部フレーム６５および後部フレーム６６で平面視略く字状に曲げ形成されている。

前部フレーム６５は、断面略Ｕ字状に形成され、前端部（すなわち、アウトリガー１３の前端部）１３ａがフロントサイドフレーム１１の後端部１１ａに連結され、内外のフランジ６７，６８がダッシュボード１２（図１参照）に接合されている。
前部フレーム６５が断面略Ｕ字状に形成されることで、内外の稜線部７１，７２が形成されている。
内稜線部７１は、前端部７１ａが下湾曲稜線部６２の後端部６２ａに連結されている。

後部フレーム６６は、断面略Ｌ字状に形成され、後端部（すなわち、アウトリガー１３の後端部）１３ｂがサイドシル１４の前端部１４ａ（図１参照）に連結され、前フランジ７４がダッシュボード１２に接合されるとともに後フランジ７５がフロアパネル７６に接合されている。

ここで、内稜線部７１の前端部７１ａ（すなわち、アウトリガー１３の前端部１３ａ）が下湾曲稜線部６２の後端部６２ａに連結されている。
よって、下直線稜線部４２から分岐させた下湾曲稜線部６２で上下の直線稜線部４１，４２を補強することができる。

すなわち、フロントピラー１６に車体側方から荷重Ｆ３（以下、「側突荷重」という）が作用し、作用した側突荷重Ｆ３がフロントピラー１６およびガセット２１を経てフロントサイドフレーム１１に伝えられる。
この際に、伝えられた荷重でフロントサイドフレーム１１が曲げ変形することを上下の湾曲稜線部６１，６２で防ぐことができる。
したがって、フロントピラー１６に作用した側突荷重Ｆ３をフロントピラー１６およびガセット２１を経て上下の直線稜線部４１，４２に効率よく伝えることができる。

図５に示すように、サイドシル１４は、フロントサイドフレーム１１と略平行に車体後方に向けて延出され、前端部１４ａがアウトリガー１３の後端部１３ｂに連結されている。
このサイドシル１４の前端部１４ａから上方に向けてフロントピラー１６が立設されている（図１も参照）。

フロントピラー１６は、上直線稜線部４１の車体後方でかつ車体外側に設けられ、下部１６ａが閉断面に形成されている。
具体的には、下部１６ａは、略断面コ字状のインナパネル８１と、略断面コ字状のアウタパネル８２とで閉断面に形成されている。

このフロントピラー１６にドアヒンジ（図示せず）を介してサイドドア１７が開閉自在に支持されている。
サイドドア１７は、内部に補強用のドアビーム８４が設けられている。
また、フロントピラー１６の下部１６ａからフロントサイドフレーム１１の後端部１１ａに補強用のガセット２１が架け渡されている。

図３に示すように、補強用のガセット２１は、略水平に配置された上水平部９１と、上水平部９１の後傾斜辺９６から下方に折り曲げられた折曲部９２と、折曲部９２の下辺９８から車体前方に折り曲げられた下水平部９３とを備えている。
上水平部９１は、底辺９４、前辺９５および後傾斜辺９６で平面視略三角形状に形成されている。また、折曲部９２は後面視略矩形状に形成されている。さらに、下水平部９３は、上水平部９１と同様に、平面視略三角形状に形成されている。

ガセット２１は、上水平部９１の底辺９４、折曲部９２の底辺および下水平部９３の底辺に底辺フランジ９９がそれぞれ設けられ、上水平部９１の前辺９５、折曲部９２の先端辺９２ａおよび下水平部９３の前辺に周辺フランジ１００がそれぞれ設けられている。
底辺フランジ９９は、図１に示すように、フロントピラー１６の下部１６ａ（具体的には、インナパネル８１の内壁部８３）に接合され、周辺フランジ１００がダッシュボード１２に接合されている。
よって、ガセット２１がインナパネル８１の内壁部８３およびダッシュボード１２に強固に接合されている。

図１、図５に示すように、周辺フランジ１００のうち、前辺９５の先端９５ａに相当する連結部位１００ａは、曲げ荷重支えフレーム部２８の上後フランジ５６の外端部５６ａと重なるように配置された状態で、ダッシュボード１２に接合されている。

このガセット２１は、水平部９１の後傾斜辺９６から折曲部９２が下方に折り曲げられることで、水平部９１と折曲部９２との交差部で稜線（以下、「補強稜線部」という）２２を備えている。
補強稜線部２２は、フロントピラー１６の下部１６ａ（具体的には、インナパネル８１の内壁部８３）からフロントサイドフレーム１１の上直線稜線部４１の後端部４１ｂまで所定の傾斜角で直線状に延出されている。

すなわち、補強稜線部２２は、インナパネル８１の内壁部８３から車体前方に向けて傾斜状に延出されることにより上直線稜線部４１の後端部４１ｂにダッシュボード１２を介して連結されている。
これにより、フロントピラー１６に作用した側突荷重Ｆ３を、補強稜線部２２を経て上直線稜線部４１に効率よく伝え、上直線稜線部４１（すなわち、フロントサイドフレーム１１）で良好に吸収することができる。

よって、フロントピラー１６に作用した側突荷重Ｆ３を吸収するために、従来必要とされていた長尺部材（すなわち、クロスメンバー）を不要にできる。
したがって、車体前部構造１０の重量の増加を抑えることができ、車室空間を十分に確保できる。

図５に示すように、補強用のバルクヘッド２３は、フロントピラー１６の下部１６ａのうち、ガセット２１が接合された部位１６ｂの内部に設けられている（図２も参照）。
このバルクヘッド２３は、略矩形状に形成されたバルクヘッド本体１０１と、バルクヘッド本体１０１の４辺に形成された接合片１０２とを有する。

バルクヘッド２３のそれぞれ接合片１０２が、フロントピラー１６の下部１６ａの前後の壁部１０５，１０６および内外の壁部１０７，１０８に接合されている。
これにより、フロントピラー１６の下部１６ａがバルクヘッド２３で補強されている。

よって、フロントピラー１６に側突荷重Ｆ３が作用した場合、作用した側突荷重Ｆ３をバルクヘッド２３を経てガセット２１に効率よく伝えることができる。
これにより、フロントピラー１６に作用した側突荷重Ｆ３を、補強稜線部２２を経て上直線稜線部４１に一層効率よく伝えることができる。

つぎに、車体前部構造１０のサイドドア１７に側突荷重が作用した例を図６に基づいて説明する。
図６に示すように、車体前部構造１０のサイドドア１７に側突荷重Ｆ４が作用した場合、作用した側突荷重Ｆ４が補強用のドアビーム８４およびドアヒンジ（図示せず）を経てフロントピラー１６に荷重Ｆ５として矢印の如く伝わる。

フロントピラー１６に伝わった荷重Ｆ５は、補強用のバルクヘッド２３を経てガセット２１に荷重Ｆ６として矢印の如く伝わる。
ここで、フロントピラー１６の下部１６ａがバルクヘッド２３で補強されているので、フロントピラー１６に作用した側突荷重Ｆ５をバルクヘッド２３を経てガセット２１に効率よく伝えることができる。

ガセット２１に伝わった荷重Ｆ６は、補強稜線部２２を経てフロントサイドフレーム１１の上直線稜線部４１に荷重Ｆ７として効率よく伝わる。
上直線稜線部４１に伝わった荷重Ｆ７を、上直線稜線部４１（すなわち、フロントサイドフレーム１１）で良好に吸収することができる。

ここで、アウトリガー１３の前端部１３ａが下湾曲稜線部６２の後端部６２ａに連結されている。よって、下湾曲稜線部６２の剛性が高められ、高められた下湾曲稜線部６２で上下の直線稜線部４１，４２が補強されている。

これにより、フロントサイドフレーム１１の上直線稜線部４１に補強稜線部２２から荷重Ｆ６が伝わった際に、伝えられた荷重Ｆ６でフロントサイドフレーム１１が曲げ変形することを上下の湾曲稜線部６１，６２で防ぐことができる。
したがって、補強稜線部２２に伝えられた荷重Ｆ６を上直線稜線部４１に効率よく伝えることができる。

ついで、車体前部構造１０のフロントサイドフレーム１１に車体前方から荷重が作用した例を図７に基づいて説明する。
図７に示すように、フロントサイドフレーム１１の前端部１１ｂに荷重Ｆ８が作用した場合、作用した荷重Ｆ８のうち一部の荷重Ｆ９が上直線稜線部４１を経てガセット２１に荷重Ｆ１０として伝わる。

ここで、上直線稜線部４１がガセット２１の補強稜線部２２に連結されている。これにより、上直線稜線部４１から伝わった荷重Ｆ１０を、ガセット２１の補強稜線部２２を経てフロントピラー１６に効率よく伝えることができる。
そして、フロントピラー１６に伝えられた荷重をフロントピラー１６で良好に支えることができる。

一方、フロントサイドフレーム１１の前端部１１ｂに作用した荷重Ｆ８のうち残りの荷重Ｆ１１が、圧縮荷重支えフレーム部２６および曲げ荷重支えフレーム部２８を経てアウトリガー１３に矢印の如く荷重Ｆ１２として伝わる。
アウトリガー１３に伝わった荷重Ｆ１２はサイドシル１４の前端部１４ａに伝わり、サイドシル１４に伝わった荷重をサイドシル１４で良好に支えることができる。

なお、本発明に係る車体前部構造は、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例では、第２稜線部として上下の湾曲稜線部６１，６２を車体幅方向中心５８に向けて湾曲状に形成した例について説明したが、これに限らないで、車体幅方向中心５８に向けて傾斜状の直線に形成することも可能である。

また、前記実施例で示したフロントサイドフレーム１１、アウトリガー１３、フロントピラー１６、ガセット２１、補強稜線部２２、バルクヘッド２３、上直線稜線部４１、下直線稜線部４２、上湾曲稜線部６１、下湾曲稜線部６２などの形状は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

本発明は、フロントサイドフレームを車体前後方向に向けて設け、フロントサイドフレームの車体後方外側にフロントピラーを備えた自動車への適用に好適である。

１０…車体前部構造、１１…フロントサイドフレーム、１３…アウトリガー、１６…フロントピラー、２１…ガセット（補強部材）、２２…補強稜線部、２３…バルクヘッド、４１…上直線稜線部（第１稜線部）、４２…下直線稜線部、５８…車体幅方向中心、６１…上湾曲稜線部（第２稜線部）、６２…下湾曲稜線部（第２稜線部）。

Claims (3)

1. フロントサイドフレームを車体前後方向に向けて設け、前記フロントサイドフレームに車両前後方向の荷重を支える直線状の第１稜線部を備え、前記第１稜線部の車体外側にフロントピラーを備えた車体前部構造であって、
   前記フロントピラーおよび前記フロントサイドフレーム間に架け渡され、前記フロントピラーから前記フロントサイドフレームの前記第１稜線部まで直線状に延びる補強稜線部を有する補強部材を備え、
   前記補強稜線部を前記第１稜線部に連結させたことを特徴とする車体前部構造。
2. 前記フロントサイドフレームは、
   前記第１稜線部の車体前後方向の略中央部から車体後方に向けて分岐する第２稜線部を備え、
   前記第２稜線部を車体中央に向けて徐々に近づくように延ばし、延ばした前記第２稜線部を車体骨格部材の一部となるアウトリガーに連結させたことを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
3. 前記フロントピラーのうち、前記補強部材が設けられる部位の内部に補強用のバルクヘッドを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の車体前部構造。

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