JP2013147116A

JP2013147116A - 車体前部構造

Info

Publication number: JP2013147116A
Application number: JP2012008390A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Inamoto; 好輝稲本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-01-18
Also published as: JP5699947B2

Abstract

【課題】フロントピラーの前端部に応力集中が生じることを抑制することができる車体前部構造を得る。
【解決手段】中空パイプ３４が骨格部材として用いられたフロントピラー２０の前端部において、アウタリインフォース３６の第１接合部３６Ｆを中空パイプ３４の上壁部３４Ａの車幅方向外側の部分に接合すると共に、サイメンアウタ３８の第２接合部３８Ｈを中空パイプ３４の上壁部３４Ａの車幅方向内側の部分に接合した。その結果、第２接合部３８Ｈは第１接合部３６Ｆの板厚の影響を受けることなく中空パイプ３４に接合される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車体前部構造に関する。

従来、補強パイプを用いて構成されたフロントピラー構造及び該フロントピラー構造を含んで構成された車体前部構造が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１０−１３０２３号公報

しかしながら、従来の構造では、フロントウインドシールドガラスが取りつけられる面を平坦にするために、アウタリインフォース（下部補強部材）を補強パイプ（中空部材）の端末に設けられた凹部に沿わせて接合すると共に、サイドメンバアウタパネル（ピラーアウタパネル）がこの凹部を被うように設けられている。このような構造では、正面衝突等による衝突荷重が車体の前部に加わると、フロントピラーの前端部（凹部が設けられている部分）に応力集中が生じることが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、フロントピラーの前端部に応力集中が生じることを抑制することができる車体前部構造を得ることが目的である。

請求項１記載の本発明に係る車体前部構造は、フロントピラーの骨格を形成する補強パイプと、前記補強パイプの前端部における車両上方側の面でかつ車幅方向外側の部分に接合された第１接合部を有するアウタリインフォースと、前記補強パイプの前端部における車両上方側の面でかつ車幅方向内側の部分に接合された第２接合部を有し、前記補強パイプに沿って延在するサイドメンバアウタパネルと、を備えたことを特徴とする。

請求項１記載の本発明では、補強パイプの前端部において、アウタリインフォースに形成された第１接合部とサイドメンバアウタパネルに形成された第２接合部とが、車幅方向に並んだ状態で、補強パイプの車両上方側の面に接合されている。このような接合部の配置とした場合、第２接合部は第１接合部の板厚の影響を受けることなく補強パイプに接合される。その結果、第１接合部の板厚を考慮して、補強パイプの断面の幅を狭くさせる凹部等を該補強パイプの前端部に形成することが不要となる。

請求項２記載の本発明に係る車体前部構造は、請求項１記載の車体前部構造において、前記第１接合部は前記補強パイプの長手方向に沿ってフランジ状に形成されたことを特徴とする。

請求項２記載の本発明では、第１接合部が補強パイプの長手方向に沿ってフランジ状に形成されている。そのため、補強パイプの前端部において、第１接合部が接合された部分の車体前後方向への曲げ剛性が高くなっている。そのため、正面衝突等による衝突荷重が車体の前部に加わった際に、該衝突荷重がアウタリインフォースから補強パイプにより確実に伝達される。

請求項３記載の本発明に係る車体前部構造は、請求項２記載の車体前部構造において、前記第１接合部及び前記第２接合部は前記補強パイプに溶接にて接合されると共に、前記第１接合部と前記補強パイプとを溶接する第１溶接部と前記第２接合部と前記補強パイプとを溶接する第２溶接部とが前記補強パイプの長手方向に沿って並列に配置されたことを特徴とする。

請求項３記載の本発明では、第１溶接部と第２溶接部とが補強パイプの長手方向に沿って並列に配置されている。その結果、正面衝突等による衝突荷重が車体の前部に加わったとしても、該衝突加重を第１溶接部と第２溶接部とに分担させて受け止めることができる。

請求項１記載の本発明に係る車体前部構造は、フロントピラーの前端部に応力集中が生じることを抑制することができる、という優れた効果を有する。

請求項２及び請求項３記載の本発明に係る車体前部構造は、正面衝突等による衝突荷重をアウタリインフォースから補強パイプにより確実に伝達することができる、という優れた効果を有する。

本実施形態の車体前部構造が適用された車体のフロントピラーの前端部を示す拡大斜視図である。本実施形態の車体前部構造が適用された車体を示す斜視図である。（Ａ）はフロントピラーの骨格を成す補強パイプとインナパネルとの接合状態を示す拡大斜視図であり、（Ｂ）はさらにアウタリインフォースが接合された状態を示す拡大斜視図である。（Ａ）は図１の４Ａ−４Ａ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は図１の４Ｂ−４Ｂ線に沿った断面図である。従来のフロントピラーの前端部を車両側面から見た断面図である。

図１〜図３を用いて、本発明の実施形態に係る車体前部構造について説明する。なお、車両前後方向前方側を矢印ＦＲで示し、車幅方向外側を矢印ＯＵＴで示し、車両上下方向上側を矢印ＵＰで示す。また、以下の説明で、特記なく前後、上下の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下を示すものとする。

図２に示されるように、本実施形態に係る車体前部構造１０が適用された車体１２の前部には、パワーユニットルーム１４が設けられている。このパワーユニットルーム１４の内部には、図示しないパワーユニット等が収容されている。また、車体１２の前部には、キャビン１６の天井部を形成するルーフ１８を支持する一対のフロントピラー２０が設けられている。この一対のフロントピラー２０の間には、フロントウインドシールドガラス２２が設けられており、このフロントウインドシールドガラス２２の車幅方向の両端部は接着剤によってフロントピラー２０に固定されている。また、このフロントピラー２０の後端部は、ルーフ１８の車幅方向外側の両端部に配置されたルーフサイドレール２４に接続されている。さらに、このフロントピラー２０は、ルーフサイドレール２４、センタピラー２６及びロッカ２８と共にフロントサイドドア開口部３０を形成している。このフロントサイドドア開口部３０がフロントサイドドア３２によって閉止されることにより、該フロントサイドドア３２よってキャビン１６と車外側とが隔成されている。

次に、本実施形態の要部である、フロントピラー２０について説明する。

図１にはキャビン１６に着座した乗員から見て車幅方向右側に配置されたフロントピラーの拡大斜視図が示されている。この図に示されるように、フロントピラー２０は、該フロントピラー２０の骨格を形成する補強パイプ３４を備えている。また、フロントピラー２０は、補強パイプ３４の前端部を支持するアウタリインフォース３６と、補強パイプ３４の車幅方向内側に配置されたインナパネル４０と、車幅方向外側に配置されたサイドメンバアウタパネル３８と、を備えている。以下、先ず補強パイプ３４について説明し、次いでインナパネル４０及びアウタリインフォース３６について説明し、最後にサイドメンバアウタパネル３８について説明する。

（補強パイプ３４）
補強パイプ３４は、曲げ加工及びハイドロフォーミング加工が円筒状の高張力鋼管に施されることにより形成されている。具体的には、フロントピラー２０の形状に沿って曲げ加工が施された円筒状の高張力鋼管が所要の断面形状（本実施形態では、４角形の閉断面）が得られるように形成された金型にセットされる。次いで、流体が高張力鋼管の内部に高圧力で注入されるハイドロフォーミング加工が施されることによって、補強パイプ３４が形成されている。なお、高張力鋼管とは、引張強さが概ね４９０ＭＰａ以上の高張力鋼が用いられた管材のことをいう。

また、図３及び図４に示されるように、補強パイプ３４は、車両上方側に配置されると共に車両前方側から後方側に向けて車両上方側に傾斜するように延在する上壁部３４Ａと、この上壁部３４Ａの車幅方向の両端部から車両下方側に向けて屈曲して延在する右側側壁部３４Ｂ及び左側側壁部３４Ｃと、この右側側壁部３４Ｂの車両下方側の端部と左側側壁部３４Ｃの車両下方側の端部とを繋ぐ下壁部３４Ｄと、を備えている。

（インナパネル４０）
図３（Ａ）に示されるように、インナパネル４０は、絞り加工が鋼板材料に施されることにより形成された一体成型部品である。具体的には、図４（Ａ）に示されるように、インナパネル４０は、補強パイプ３４の中間部における左側側壁部３４Ｃに溶接（溶接部Ｊ１）にて接合される接合壁部４０Ａを備えている。また、インナパネル４０は、接合壁部４０Ａの下端部から車幅方向外側に屈曲すると共に、上記補強パイプ３４の下壁部３４Ｄに沿って延びる下壁部４０Ｂと、この下壁部４０Ｂの車幅方向外側の端部から車両下方側に向けて屈曲して延びるフランジ部４０Ｃと、を備えている。さらに、図４（Ｂ）に示されるように、インナパネル４０は、補強パイプ３４の前端部における左側側壁部３４Ｃに溶接（溶接部Ｊ２）にて接合される縦壁部４０Ｄと、この縦壁部４０Ｄの上端部から車幅方向内側に屈曲して延びるフランジ部４０Ｅを備えている。また、このフランジ部４０Ｅは、補強パイプ３４の上壁部３４Ａの車両上方側の面と略面一に配置されている。

（アウタリインフォース３６）
図３（Ｂ）に示されるように、アウタリインフォース３６は、後述するサイドメンバアウタパネル３８よりも厚肉の鋼板材料に絞り加工が施されることにより形成された一体成型部品である。具体的には、アウタリインフォース３６は、車両前後方向及び車幅方向に延びる前壁部３６Ａと、この前壁部３６Ａの車幅方向内側の端部から車両前方側に向けて屈曲して延びるフランジ部３６Ｂと、を備えている。このフランジ部３６Ｂは上記インナパネル４０の前端部に接合されている。また、アウタリインフォース３６は、前壁部３６Ａの車幅方向外側の端部から車両後方側に向けて屈曲して延びる第１側壁部３６Ｃを備えている。この第１側壁部３６Ｃは補強パイプ３４の右側側壁部３４Ｂに溶接にて接合されている（溶接部Ｊ６）。さらに、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示されるように、アウタリインフォース３６は、第１側壁部３６Ｃの上端部から段差部３６Ｄを介して車両上方側に延びる第２側壁部３６Ｅを備えている。また、アウタリインフォース３６は、この第２側壁部３６Ｅ及び前壁部３６Ａの上端部から補強パイプ３４の前端部における上壁部３４Ａに沿って延びると共に、該上壁部３４Ａの車幅方向外側の部分に接合される第１接合部３６Ｆを備えている。この第１接合部３６Ｆは、補強パイプの長手方向を長辺とする略長方形のフランジ状に形成されている。さらに、この第１接合部３６Ｆと補強パイプ３４の上壁部３４Ａとは溶接にて接合されている。詳述すると、第１接合部３６Ｆと補強パイプ３４の上壁部３４Ａとは、補強パイプの長手方向に沿ってレーザ溶接が施されることによって接合されている（第１溶接部としての溶接部Ｊ３）。

（サイドメンバアウタパネル３８）
図１に示されるように、サイドメンバアウタパネル３８は、絞り加工が鋼板材料に施されることにより形成された一体成型部品であると共に、補強パイプ３４の車幅方向外側に配置されることによって、車体１２（図２参照）の外観意匠の一部を形成している。また、図４（Ａ）に示されるように、フロントピラー２０の中間部におけるサイドメンバアウタパネル３８は、補強パイプ３４の上壁部３４Ａに溶接にて接合される接合壁部３８Ａを備えている（溶接部Ｊ７）。この接合壁部３８Ａの車両上方側の面は、フロントウインドシールドガラス２２が固定される固定面３８Ｂとされている。また、フロントピラー２０の中間部におけるサイドメンバアウタパネル３８は、接合壁部３８Ａの車幅方向外側の端部から車両上方側に屈曲して延びる傾斜壁部３８Ｃと、この傾斜壁部３８Ｃの上端部から車両下方側に湾曲するように延びる湾曲壁部３８Ｄと、この湾曲壁部３８Ｄの下端部から屈曲部３８Ｅを介して車幅方向内側に延びる下壁部３８Ｆと、を備えている。さらに、フロントピラー２０の中間部におけるサイドメンバアウタパネル３８は、下壁部３８Ｆの車幅方向内側の端部から車両下方側へ屈曲して延びるフランジ部３８Ｇを備えている。このフランジ部３８Ｇと上記インナパネル４０のフランジ部４０Ｃとが接合されることによって、図示しないドアオープニングウェザーストリップが取付けられる取付部４２が形成されている。

図４（Ｂ）に示されるように、フロントピラー２０の前端部におけるサイドメンバアウタパネル３８は、補強パイプ３４の前端部における上壁部３４Ａに沿って延びると共に、該上壁部３４Ａの車幅方向内側の部分及びインナパネル４０のフランジ部４０Ｅに接合される第２接合部３８Ｈを備えている。この第２接合部３８Ｈは、補強パイプの長手方向を長辺とする略長方形状に形成されている。また、第２接合部３８Ｈと補強パイプ３４の上壁部３４Ａとは溶接にて接合されている。詳述すると、第２接合部３８Ｈと補強パイプ３４の上壁部３４Ａとは、該補強パイプ３４の長手方向に沿ってレーザ溶接が施されることによって接合されている（第２溶接部としての溶接部Ｊ４）。その結果、アウタリインフォース３６の第１接合部３６Ｆと補強パイプ３４の上壁部３４Ａとを接合する溶接部Ｊ３と、サイドメンバアウタパネル３８の第２接合部３８Ｈと補強パイプ３４の上壁部３４Ａとを接合する溶接部Ｊ４とが補強パイプ３４の長手方向に沿って並列に配置されている。また、第２接合部３８Ｈの車幅方向内側の端部は、インナパネル４０のフランジ部４０Ｅに溶接にて接合されている（溶接部Ｊ５）。さらに、この第２接合部３８Ｈの車両上方側の面は、フロントウインドシールドガラス２２が固定される固定面３８Ｂとされている。また、フロントピラー２０の前端部におけるサイドメンバアウタパネル３８は、第２接合部３８Ｈの車幅方向外側の端部から車両上方側に屈曲して延びる傾斜壁部３８Ｃと、この傾斜壁部３８Ｃの上端部から車両下方側に湾曲するように延びる湾曲壁部３８Ｄと、を備えている。また、この傾斜壁部３８Ｃ及び湾曲壁部３８Ｄは、この断面図において溶接部Ｊ３を車幅方向に跨ぐように配置されている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

ところで、図５に示された従来のフロントピラー２００の前端部の構造では、フロントウインドシールドガラスが固定される固定面３８Ｂを平坦にするために、アウタリインフォース２６０の板厚を考慮した凹部２２０が補強パイプ２４０の前端部に設けられている。また、アウタリインフォース２６０をこの凹部２２０に沿わせて接合し、さらに、サイドメンバアウタパネル２８０はこの凹部２２０を被うように接合されている。しかしながら、このような構造では、正面衝突等による衝突荷重が車体の前部に加わると、フロントピラー２００の前端部（凹部２２０が設けられている部分）に応力集中が生じることが考えられる。

これに対して、本実施形態の車体前部構造１０が適用されたフロントピラー２０では、補強パイプ３４の前端部において、アウタリインフォース３６に形成された第１接合部３６Ｆとサイドメンバアウタパネル３８に形成された第２接合部３８Ｈとが、車幅方向に隣接した状態で、補強パイプ３４の上壁部３４Ａに接合されている。このような第１接合部３６Ｆ及び第２接合部３８Ｈの配置とした場合、第２接合部３８Ｈは第１接合部３６Ｆの板厚の影響を受けることなく補強パイプ３４の上壁部３４Ａに接合される。その結果、第１接合部３６Ｆの板厚を考慮して、補強パイプ３４の断面の幅を狭くさせる凹部等を該補強パイプ３４の前端部に形成することが不要となる。即ち、本実施形態では、フロントピラー２０の前端部に応力集中が生じることを抑制することができる。

また、本実施形態では、第１接合部３６Ｆが補強パイプ３４の長手方向に沿ってフランジ状に形成されている（略長方形状に形成されている）。そのため、補強パイプ３４の前端部において、第１接合部３６Ｆが接合された部分の車体前後方向への曲げ剛性が高くなっている。そのため、正面衝突等による衝突荷重が車体の前部に加わった際に、該衝突荷重がアウタリインフォース３６から補強パイプ３４により確実に伝達される。

さらに、本実施形態では、アウタリインフォース３６の第１接合部３６Ｆと補強パイプ３４の上壁部３４Ａとを接合する溶接部Ｊ３と、サイドメンバアウタパネル３８の第２接合部３８Ｈと補強パイプ３４の上壁部３４Ａとを接合する溶接部Ｊ４とが補強パイプ３４の長手方向に沿って並列に配置されている。そのため、正面衝突等による衝突荷重が車体の前部に加わったとしても、該衝突加重を第１溶接部と第２溶接部とに分担させて受け止めることができる。その結果、本実施形態では、正面衝突等による衝突荷重をアウタリインフォース３６から補強パイプ３４により確実に伝達することができる。

なお、本実施形態では、第１接合部３６Ｆが補強パイプ３４の長手方向に沿って略長方形状に形成された例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、略正方形状に形成しても良い。このように、第１接合部３６Ｆの形状は、該部分に生じる衝突加重等を考慮して適宜設定すればよい。

また、本実施形態では、車体の前部にパワーユニットルーム１４が設けられた車体１２に本発明を適用した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、車体の前部にパワーユニットルーム１４が設けられていない所謂１ボックス車等の車体に本発明を適用しても良い。

さらに、本実施形態では、曲げ加工及びハイドロフォーミング加工が施されることによって、補強パイプ３４が形成された例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、他の加工方法で補強パイプを形成しても良い。

また、本実施形態では、レーザ溶接が第１接合部３６Ｆ及び第２接合部３８Ｈに施された例について説明してきたが、他の溶接方法を用いても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０車体前部構造
２０フロントピラー
３４補強パイプ
３４Ａ上壁部（補強パイプの前端部における車両上方側の面）
３６アウタリインフォース
３６Ｆ第１接合部
３８サイドメンバアウタパネル
３８Ｈ第１接合部
Ｊ３溶接部(第１溶接部)
Ｊ４溶接部(第２溶接部)

Claims

フロントピラーの骨格を形成する補強パイプと、
前記補強パイプの前端部における車両上方側の面でかつ車幅方向外側の部分に接合された第１接合部を有するアウタリインフォースと、
前記補強パイプの前端部における車両上方側の面でかつ車幅方向内側の部分に接合された第２接合部を有し、前記補強パイプに沿って延在するサイドメンバアウタパネルと、
を備えた車体前部構造。
前記第１接合部は前記補強パイプの長手方向に沿ってフランジ状に形成された請求項１記載の車体前部構造。
前記第１接合部及び前記第２接合部は前記補強パイプに溶接にて接合されると共に、前記第１接合部と前記補強パイプとを溶接する第１溶接部と前記第２接合部と前記補強パイプとを溶接する第２溶接部とが前記補強パイプの長手方向に沿って並列に配置された請求項２記載の車体前部構造。