JP2012187948A - 自動車の車体前部構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 車体重量の増加を最小限に抑えながら、ホイールハウスアッパメンバからフロントピラーアッパへの荷重伝達を効率的に行わせる。
【解決手段】 ホイールハウスアッパメンバ12は、後上方に延びる第1フレーム部33bと、第1フレーム部33bの前端の接合部bから後方に略水平に延びる第2フレーム部34とを備え、フロントピラーアッパ13は、ルーフから前下方に延びるピラーフレーム部31と、ピラーフレーム部31から下方に延びるピラーパネル部32とを備える。第1フレーム部33bの後端とピラーフレーム部31の前端とを連結部aにおいて直線状に接続し、第2フレーム部34の後端をピラーパネル部32の下部に接続して側面視で三角形を構成したので、前面衝突の衝突荷重を、第1フレーム部33bからフロントピラー13のピラーフレーム部31に直接的に伝達することが可能となり、連結部aに特別の補強を施す必要をなくして車体重量の増加を最小限に抑えることができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、前輪のホイールハウスの上方に前後方向に配置されたホイールハウスアッパメンバの後部をフロントピラーアッパの前部に結合する自動車の車体前部構造に関する。
ルーフから前下方に延びるフロントピラーアッパの前端と、そこから前下方に延びるホイールハウスアッパメンバの後端との連結部が上下方向の段差を有しており、その連結部を荷重伝達部材で補強するとともにフロントピラーアッパを複数のリーンフォースメントで補強することで、自動車の前面衝突時にホイールハウスアッパメンバの前端に入力された衝突荷重を、ホイールハウスアッパメンバからフロントピラーアッパに効率的に伝達するようにしたものが、下記特許文献1により公知である。
特許第4120004号公報
ところで上記従来のものは、フロントピラーアッパの前端とホイールハウスアッパメンバの後端との連結部が上下方向の段差を有しているため、その部分で荷重伝達が遮断されないように荷重伝達部材を設ける必要があり、その荷重伝達部材の分だけ重量が増加する問題があった。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車体重量の増加を最小限に抑えながら、ホイールハウスアッパメンバからフロントピラーアッパへの荷重伝達を効率的に行わせることを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、前輪のホイールハウスの上方に前後方向に配置されたホイールハウスアッパメンバの後部をフロントピラーアッパの前部に結合する自動車の車体前部構造において、前記ホイールハウスアッパメンバは、後上方に延びる第1フレーム部と、前記第1フレーム部の前端の接合部から後方に略水平に延びる第2フレーム部とを備え、前記フロントピラーアッパは、ルーフから前下方に延びるピラーフレーム部と、前記ピラーフレーム部から下方に延びるピラーパネル部とを備え、前記第1フレーム部の後端は前記ピラーフレーム部の前端に直線状に接続されるとともに、前記第2フレーム部の後端は前記ピラーパネル部の下部に接続され、前記第1フレーム部、第2フレーム部および前記ピラーパネル部によって側面視で三角形が構成されることを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記第1フレーム部と前記ピラーフレーム部とを同部材で構成したことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記接合部から前下方に延びる第3フレーム部と前記第2フレーム部とを、1本のパイプ材をヘ字状に屈曲して構成したことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記接合部から前下方に延びる第3フレーム部と前記第1フレーム部とを同部材で構成したことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
また請求項5に記載された発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1項の構成に加えて、サスペンション装置のダンパの上端を支持するダンパハウジングを前記第2フレーム部に接続したことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
また請求項6に記載された発明によれば、請求項5の構成に加えて、前記ダンパハウジングの上壁と前記第1フレーム部とを連結部材で連結したことを特徴とする自動車の車体前部構造が提案される。
請求項1の構成によれば、前輪のホイールハウスの上方に前後方向に配置されたホイールハウスアッパメンバは、後上方に延びる第1フレーム部と、第1フレーム部の前端の接合部から後方に略水平に延びる第2フレーム部とを備え、ホイールハウスアッパメンバの後部に連結されるフロントピラーアッパは、ルーフから前下方に延びるピラーフレーム部と、ピラーフレーム部から下方に延びるピラーパネル部とを備える。第1フレーム部の後端をピラーフレーム部の前端に直線状に接続し、第2フレーム部の後端をピラーパネル部の下部に接続することで、第1フレーム部、第2フレーム部およびピラーパネル部によって側面視で三角形を構成したので、自動車の前面衝突時にホイールハウスアッパメンバに入力される軸方向の衝突荷重を、ホイールハウスアッパメンバの第1フレーム部からフロントピラーのピラーフレーム部に直接的に伝達して分散することが可能となり、第1フレーム部およびピラーフレーム部を接続する連結部に特別の補強を施す必要をなくして車体重量の増加を最小限に抑えることができる。
また請求項2の構成によれば、第1フレーム部とピラーフレーム部とを同部材で構成したので、部品点数、組立工数および重量の削減が可能になる。
また請求項3の構成によれば、接合部から前下方に延びる第3フレーム部と第2フレーム部とを1本のパイプ材をヘ字状に屈曲して構成したので、軽量で安価なパイプ材を用いて剛性の高いホイールハウスアッパメンバを得ることができる。
また請求項4の構成によれば、接合部から前下方に延びる第3フレーム部と第1フレーム部とを同部材で構成したので、部品点数、組立工数および重量の削減が可能になる。
また請求項5の構成によれば、サスペンション装置のダンパの上端を支持するダンパハウジングをホイールハウスアッパメンバの第2フレーム部に接続したので、ダンパからダンパハウジングに入力された荷重を第2フレームに伝達することで、ダンパの取付点の剛性を増加させて操縦安定性を高めることができる。
また請求項6の構成によれば、ダンパハウジングの上壁と第1フレーム部とを連結部材で連結したので、ダンパからダンパハウジングに入力された荷重を連結部材を介して第1フレームに伝達し、ダンパの取付点の剛性を更に増加させることができる。
自動車の車体前部のフレーム構造を示す斜視図。(第1の実施の形態) 図1の2方向矢視図。(第1の実施の形態) 図1の3方向矢視図。(第1の実施の形態) 図3の4−4線断面図。(第1の実施の形態) 自動車の前面衝突時の作用説明図。(第1の実施の形態) 第1、第2フレーム部の荷重伝達特性を説明する図。(第1の実施の形態) 第1、第2フレーム部の荷重伝達特性を説明するグラフ。(第1の実施の形態) 前記図4に対応する図。(第2の実施の形態)
以下、図1〜図7に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。本明細書における前後方向、左右方向(車幅方向)および上下方向は、運転席に着座した乗員を基準として定義される。
図1に示すように、自動車の車体前部に左右一対のフロントサイドフレーム11,11が前後方向に配置されており、その前部は概ね水平方向に延び、その後部は下向きかつ車幅方向内向きに屈曲した後に、図示せぬフロアパネルの下面を概ね水平方向に延びている。左右のフロントサイドフレーム11,11の車幅方向外側に配置される左右一対のホイールハウスアッパメンバ12,12は後上方から前下方に傾斜して配置されており、その後部に左右一対のフロントピラーアッパ13,13の前部が接続されるとともに、フロントピラーアッパ13,13の下部から下方に延びる左右一対のフロントピラーロア14,14の下端が、前後方向に配置された左右一対のサイドシル15,15の前端に接続される。
ホイールハウスアッパメンバ12,12の後部とフロントサイドフレーム11,11とがダンパハウジング16,16で接続され、サイドシル15,15の前端とフロントサイドフレーム11,11とがアウトリガー17,17で接続される。また左右のフロントピラーアッパ13,13が左右方向に延びるダッシュボードアッパ18で接続されるとともに、左右のダンパハウジング16,16および左右のフロントサイドフレーム11,11が左右方向に延びるダッシュボードロア19で接続される。また左右のフロントサイドフレーム11,11の前部とホイールハウスアッパメンバ12,12の前端とが、左右方向に延びる左右一対のサイドフレームガセット20,20で接続される。
車体前部に配置される矩形枠状のフロントバルクヘッド21は、左右方向に延びる上辺を構成するバルクヘッドアッパ22と、左右方向に延びる下辺を構成するバルクヘッドロア23と、上下方向に延びる側辺を構成する左右一対のバルクヘッドサイド24,24とを備える。左右一対のバルクヘッドサイド24,24の車幅方向外面に左右のフロントサイドフレーム11,11の前端の車幅方向内面が結合されることで、左右のフロントサイドフレーム11,11の前端にフロントバルクヘッド21が支持される。
図2〜図4に示すように、フロントピラーアッパ13は、図示せぬルーフサイドレールの前端から前下方に傾斜して延びる矩形状閉断面のピラーフレーム部31と、ピラーフレーム部31の下面から下方に延びるパネル状のピラーパネル部32とで構成されており、ピラーフレーム部31およびピラーパネル部32間に固定の三角窓を形成するための窓開口32aが形成される。フロントピラーロア14の上端はピラーパネル部32の後部下面に接続される。
ホイールハウスアッパメンバ12は、フロントピラーアッパ13のピラーフレーム部31の前端の連結部aに直線状に連なって前下方に延びる上部フレーム部33と、上部フレーム部33の前後方向中間の接合部bから分岐して後方に略水平に延びる第2フレーム部34とで構成されており、上部フレーム部33の接合部bよりも前側の第3フレーム部33aと第2フレーム部34とが、1本の矩形状断面のパイプ材35をヘ字状に屈曲して構成され、上部フレーム部33の接合部bよりも後側の第1フレーム部33bが、2枚のL字状断面の板金プレス材36,37をスポット溶接w1して矩形状の閉断面に構成される。
その結果、図1に太い鎖線で示すように、ホイールハウスアッパメンバ12の第1フレーム部33bと、ホイールハウスアッパメンバ12の第2フレーム部34と、フロントピラーアッパ13のピラーパネル部32の前部とによって、剛性の高い三角形の構造が構成される。
図2から明らかなように、フロントピラーアッパ13のピラーパネル部32のアウタパネル38の前部は、ホイールハウスアッパメンバ12の第1フレーム部33bの車幅方向外面にスポット溶接w2され、かつ第2フレーム部34の車幅方向外面にスポット溶接w3されて補強される。
図3および図4から明らかなように、ダンパハウジング16は、前輪のサスペンション装置のダンパ39の上端を支持するダンパ支持部16aを備えており、そのダンパ支持部16aから車幅方向外側に延びる上壁16bが第2フレーム部34の車幅方向内面dにスポット溶接w4され、その近傍の第2フレーム部34の稜線eに上壁16bがMIG溶接w5される。更にダンパハウジング16の上壁16bおよび第1フレーム部33bの車幅方向内面gを連結するように板状の連結部材40がスポット溶接w6され、その近傍の第1フレーム部33bの稜線hに連結部材40がMIG溶接w7される。
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
図5に示すように、自動車が前面衝突したとき、衝突荷重が入力されるフロントサイドフレーム11,11の前端は車体の重心位置CGよりも低いため、衝突時前半に水平であった車体は、衝突時後半に前のめりになるようにダイブする。その結果、車体前部の移動方向は水平方向前向きから前下向きに変化し、フロントサイドフレーム11,11の前端に入力される衝突荷重の方向が、車体に対して後向きから後上向きに変化する。
ダイブの開始後もトータルの衝突荷重は増加を続けるが、衝突荷重の方向が水平方向から斜め上向きに変化することで、図6に示すように、ホイールハウスアッパメンバ12の第3フレーム部33aの後端の接合部bから水平方向に延びる第2フレーム部34に配分される衝突荷重は次第に減少し、接合部bから後上方に延びる第1フレーム部33bに配分される衝突荷重は急激に増加し、最終的にトータルの衝突荷重に略等しくなる。
図7は、ホイールハウスアッパメンバ12に入力される衝突荷重の時間変化を示すグラフであって、ホイールハウスアッパメンバ12に入力されるトータルの衝突荷重は時間の経過と共に次第に増加するが、ダイブ開始までは衝突荷重の入力方向が水平方向であるため、第2フレーム部34に入力する衝突荷重が増加するのに対し、第1フレーム部33bに入力する衝突荷重は殆ど増加しない。しかしながら、ダイブ開始後は衝突荷重の入力方向が斜め上向きに変化するため、第2フレーム部34に入力する衝突荷重は減少に転じて最終的に殆どゼロになるが、第1フレーム部33bに入力する衝突荷重は急激に増加して最終的にトータルの衝突荷重に殆ど等しくなる。その結果、第2フレーム部34に入力する衝突荷重のピーク値に対し、第1フレーム部33bに入力する衝突荷重のピーク値は約2倍に達することになる。
このように、自動車の前面衝突時にホイールハウスアッパメンバ12の第1フレーム部33bには大きな衝突荷重が入力するが、第1フレーム部33bの後端にフロントピラーアッパ13のピラーフレーム部31の前端が上下方向あるいは左右方向の段差を持たずに直線状に連なっているため、前記衝突荷重を軸力として第1フレーム部33bからピラーフレーム部31に伝達して吸収することができる(図6(B)の矢印A参照)。またホイールハウスアッパメンバ12の第1フレーム部33bと、第2フレーム部34と、フロントピラーアッパ13のピラーパネル部32の前部とで剛性の高い三角形が構成されているため、ホイールハウスアッパメンバ12の第3フレーム部33aから接合部bを経て第2フレーム部34に伝達された衝突荷重は、フロントピラーアッパ13のピラーパネル部32を経てフロントピラーアッパ13のピラーフレーム部31に伝達される(図6(B)の矢印B参照)。
ところで、図4において、前輪からの荷重を支持するダンパ39の上端が接続されたダンパハウジング16のダンパ支持部16aには、ダンパ39から車幅方向の荷重および上下方向の荷重が入力される。これらの荷重は、ダンパハウジング16の上壁16bを介して第2フレーム部34に伝達されるとともに、ダンパハウジング16の上壁16bから連結部材40を介して第1フレーム部33bに伝達される。
このとき、ダンパハウジング16の上壁16bは第2フレーム部34の上面cおよび車幅方向内面dの稜線eに接続され、かつ連結部材40は第1フレーム部33bの下面fおよび車幅方向内面gの稜線hに接続されるので、車幅方向の荷重は矢印C,Dの経路で前記上面cおよび前記下面fに効率的に伝達されるとともに、上下方向の荷重は矢印E,Fの経路で前記車幅方向内面d,gに効率的に伝達される。これにより、ダンパハウジング16の剛性が高まり、ダンパ39の傾きが防止されて操縦安定性が向上する。
次に、図8に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。
図4に示す第1の実施の形態では、ダンパハウジング16の上壁16bの車幅方向外端を折り曲げて第2フレーム部34の車幅方向内面dに結合し、連結部材40の車幅方向外端を折り曲げて第1フレーム部33bの車幅方向内面gに結合しているが、図8に示す第2の実施の形態では、ダンパハウジング16の上壁16bの車幅方向外端を折り曲げずに第2フレーム部34の上面cに結合し、連結部材40の車幅方向外端を折り曲げずに第1フレーム部33bの下面fに結合している。 この第2の実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、実施の形態では、フロントピラーアッパ13のピラーフレーム部31と、ホイールハウスアッパメンバ12の第1フレーム部33bとが別部材で構成されて連結部aで結合されているが、それらを一部材で一体に形成しても良い。
また実施の形態では上部フレーム部33の第3フレーム部33aと第1フレーム部33bとが別部材で構成されて接続部bで結合されているが、それらを一部材で一体に形成しても良い。
12 ホイールハウスアッパメンバ
13 フロントピラーアッパ
16 ダンパハウジング
16b 上壁
31 ピラーフレーム部
32 ピラーパネル部
33a 第3フレーム部
33b 第1フレーム部
34 第2フレーム部
35 パイプ材
39 ダンパ
40 連結部材
b 接合部

Claims (6)

  1. 前輪のホイールハウスの上方に前後方向に配置されたホイールハウスアッパメンバ(12)の後部をフロントピラーアッパ(13)の前部に結合する自動車の車体前部構造において、
    前記ホイールハウスアッパメンバ(12)は、後上方に延びる第1フレーム部(33b)と、前記第1フレーム部(33b)の前端の接合部(b)から後方に略水平に延びる第2フレーム部(34)とを備え、前記フロントピラーアッパ(13)は、ルーフから前下方に延びるピラーフレーム部(31)と、前記ピラーフレーム部(31)から下方に延びるピラーパネル部(32)とを備え、
    前記第1フレーム部(33b)の後端は前記ピラーフレーム部(31)の前端に直線状に接続されるとともに、前記第2フレーム部(34)の後端は前記ピラーパネル部(32)の下部に接続され、前記第1フレーム部(33b)、第2フレーム部(34)および前記ピラーパネル部(32)によって側面視で三角形が構成されることを特徴とする自動車の車体前部構造。
  2. 前記第1フレーム部(33b)と前記ピラーフレーム部(31)とを同部材で構成したことを特徴とする、請求項1に記載の自動車の車体前部構造。
  3. 前記接合部(b)から前下方に延びる第3フレーム部(33a)と前記第2フレーム部(34)とを、1本のパイプ材(35)をヘ字状に屈曲して構成したことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の自動車の車体前部構造。
  4. 前記接合部(b)から前下方に延びる第3フレーム部(33a)と前記第1フレーム部(33b)とを同部材で構成したことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の自動車の車体前部構造。
  5. サスペンション装置のダンパ(39)の上端を支持するダンパハウジング(16)を前記第2フレーム部(34)に接続したことを特徴とする、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の自動車の車体前部構造。
  6. 前記ダンパハウジング(16)の上壁(16b)と前記第1フレーム部(33b)とを連結部材(40)で連結したことを特徴とする、請求項5に記載の自動車の車体前部構造。
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