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

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。

Images