JP2015044522A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 前面衝突の衝突荷重でエンジンルーム内に配置したエンジン等の搭載物が後退してダッシュパネルロアの前面に衝突した場合、ダッシュパネルロアの面外荷重を下げることで強度および軽量化を両立する。【解決手段】 ＣＦＲＰ製のダッシュパネルロア１５の下部およびＣＦＲＰ製のフロアパネル１２の前部に跨がるように設けた荷重伝達部材１９は、前面の荷重受け壁１９ｃがダッシュパネルロア１５の前面よりも前方に突出するとともに、下面の下部荷重伝達壁１９ｂがフロアパネル１２の下面に接続するので、前面衝突によりエンジンルーム１８内に搭載したエンジン等の搭載物２５が後退して荷重伝達部材１９の荷重受け壁１９ｃに衝突荷重Ｆが入力したとき、その衝突荷重Ｆの一部が荷重伝達部材１９の下面の下部荷重伝達壁１９ｂを介して直接フロアパネル１２の下面に伝達されて吸収されることで、ダッシュパネルロア１９の破壊や後方への倒れを最小限に抑えることができる。【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンルームの後方において上下方向に起立するダッシュパネルロアと、前記ダッシュパネルロアの下部から後方に延びるフロアパネルとをＣＦＲＰで形成した自動車の車体構造に関する。

フロントサイドフレームの後端を車幅方向に二股に分岐させてセンタートンネルの前端およびフロントピラーロアの前端に接続することで、フロントサイドフレームに入力した衝突荷重をセンタートンネルおよびフロントピラーロアに分散してダッシュパネルの破壊を防止するものが、下記特許文献１および下記特許文献２により公知である。

特開２０１０−１５５５３９号公報 特許第４７７９７８６号公報

ところで、上記特許文献１および上記特許文献２に記載されたものは、フロントサイドフレームの後端をセンタートンネルおよびフロントピラーロアの前端に接続する二股の分岐部は、フロントサイドフレームに入力した衝突荷重をセンタートンネルおよびフロントピラーロアに確実に伝達するために大きな寸法および強度が必要であり、その分だけ車体重量が増加する問題があった。

特に、前面衝突の衝突荷重でエンジンルーム内に配置したエンジン等が後退してダッシュパネルロアの前面に衝突したような場合、後退するエンジン等が衝突したダッシュパネルロアに面外荷重が作用するが、ＣＦＲＰ製のダッシュパネルロアは、層間剥離等の影響により、面内荷重に対して面外荷重に対する強度が低くなる。そこで、ＣＦＲＰ製のダッシュパネルロアの板厚を増加させたり、補強構造を追加したりして強度を高めようとすると、重量が増加してダッシュパネルロアをＣＦＲＰ製としたことの利点を活かすことができなくなる。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、前面衝突の衝突荷重でエンジンルーム内に配置したエンジン等の搭載物が後退してダッシュパネルロアの前面に衝突した場合、ダッシュパネルロアの面外荷重を下げることで強度および軽量化を両立す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、エンジンルームの後方において上下方向に起立するダッシュパネルロアと、前記ダッシュパネルロアの下部から後方に延びるフロアパネルとをＣＦＲＰで形成した自動車の車体構造であって、ダッシュパネルロアの下部および前記フロアパネルの前部に跨がるように荷重伝達部材を設け、前記荷重伝達部材の前面の荷重受け壁は前記ダッシュパネルロアの前面よりも前方に突出するとともに、前記荷重伝達部材の下面の下部荷重伝達壁は前記フロアパネルの下面に接続することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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、前記ダッシュパネルロアおよび前記フロアパネルは車体外側に位置するアウタースキンと車体内側に位置するインナースキンとを備え、前記インナースキンは前記ダッシュパネルロアの後面から後下方に延びて前記フロアパネルの上面に連なる傾斜壁を備え、前記荷重伝達部材の上面の上部荷重伝達壁は前記傾斜壁の上端の前方に対向することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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、前記荷重伝達部材は、少なくとも後面を除く部分が閉じた箱状部材であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記荷重伝達部材はＣＦＲＰ製であって前記ダッシュパネルロアおよび前記フロアパネルと一体に形成されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記荷重伝達部材は前記アウタースキンと一体に形成され、前記荷重伝達部材と前記インナースキンとの間にエネルギー吸収部材が配置されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記荷重伝達部材は鋼板プレス製であり、締結部材あるいは接着により固定されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

尚、実施の形態のリベット２６は本発明の締結部材に対応する。

請求項１の構成によれば、エンジンルームの後方において上下方向に起立するダッシュパネルロアと、ダッシュパネルロアの下部から後方に延びるフロアパネルとがＣＦＲＰで形成される。ダッシュパネルロアの下部およびフロアパネルの前部に跨がるように荷重伝達部材を設け、荷重伝達部材の前面の荷重受け壁はダッシュパネルロアの前面よりも前方に突出するとともに、荷重伝達部材の下面の下部荷重伝達壁は前記フロアパネルの下面に接続するので、自動車の前面衝突によりエンジンルーム内に搭載したエンジン等の搭載物が後退して荷重伝達部材の荷重受け壁に衝突荷重が入力したとき、その衝突荷重の一部が荷重伝達部材の下面の下部荷重伝達壁を介して直接フロアパネルの下面に伝達されて吸収されるので、衝突荷重によるダッシュパネルロアの破壊や後方への倒れを最小限に抑えることができ、ダッシュパネルロアの強度および軽量化を両立することができる。

また請求項２の構成によれば、ダッシュパネルロアおよびフロアパネルは車体外側に位置するアウタースキンと車体内側に位置するインナースキンとを備え、インナースキンはダッシュパネルロアの後面から後下方に延びてフロアパネルの上面に連なる傾斜壁を備え、荷重伝達部材の上面の上部荷重伝達壁は傾斜壁の上端の前方に対向するので、荷重伝達部材の上部荷重伝達壁からダッシュパネルロアのアウタースキンに入力した衝突荷重は、その後方に位置するダッシュパネルのインナースキンの傾斜壁の上端から該傾斜壁を介してフロアパネルの上面に伝達されて吸収されるだけでなく、傾斜壁が筋交いとして機能することでダッシュパネルロアの後方への倒れが一層効果的に防止される。

また請求項３の構成によれば、荷重伝達部材は、少なくとも後面を除く部分が閉じた箱状部材であるので、前方から入力する衝突荷重に対する荷重伝達部材の強度が高くなり、前記衝突荷重をフロアパネルに効率的に伝達して吸収することができる。

また請求項４の構成によれば、荷重伝達部材はＣＦＲＰ製であってダッシュパネルロアおよびフロアパネルと一体に形成されるので、荷重伝達部材を別部材で構成してダッシュパネルロアおよびフロアパネルに取り付ける場合に比べて、部品点数を減らして製造コストを削減することができる。

また請求項５の構成によれば、荷重伝達部材はアウタースキンと一体に形成され、荷重伝達部材はとインナースキンとの間にエネルギー吸収部材が配置されるので、荷重伝達部材に入力した衝突荷重をエネルギー吸収部材の圧壊により吸収してインナー部材の破壊を防止することができる。

また請求項６の構成によれば、荷重伝達部材は鋼板プレス製であり、締結部材あるいは接着により固定されるので、荷重伝達部材自体を低コストで製造できるだけでなく、既存の車体に容易に後付けすることができる。

自動車の車体前部の斜視図。（第１の実施の形態） 図１の２−２線断面図。（第１の実施の形態） 図２に対応する図。（第２の実施の形態） 図２に対応する図。（第３の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１および図２に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。尚、本明細書において、前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、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、自動車の車体はＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）で一体に構成したキャビン１１を備える。キャビン１１は、フロアパネル１２の左右両側部に沿って前後方向に延びる左右一対のサイドシル１３，１３と、左右のサイドシル１３，１３の前端から起立する左右一対のフロントピラーロア１４，１４と、フロアパネル１２の前端から起立して左右のフロントピラーロア１４，１４の前端に接続するダッシュパネルロア１５とを備える。ダッシュパネルロア１５の前面には、アルミニウム鋳造製の左右一対のフロントサイドフレーム１６，１６の後端が固定されており、左右のフロントサイドフレーム１６，１６にはダンパーハウジング１７，１７が一体に形成される。

ダッシュパネルロア１５の前方に形成されたエンジンルーム１８には、左右のフロントサイドフレーム１６，１６に支持されたエンジンやトランスミッションのような大重量の搭載物２５が配置される。搭載物２５の後方に位置するダッシュパネルロア１５の前面下部に、ＣＦＲＰ製の荷重伝達部材１９が設けられる。

図１および図２から明らかなように、キャビン１１のフロアパネル１２およびダッシュパネルロア１５は、車体外側に位置するアウタースキン２０と、車体内側に位置するインナースキン２１とを接合フランジ２０ａ，２１ａで接合して中空に構成され、フロアパネル１２およびダッシュパネルロア１５の内部には、アウタースキン２０およびインナースキン２１間に挟まれた波板状のコア材２２，２３がそれぞれ配置される。

アウタースキン２０はダッシュパネルロア１５およびフロアパネル１２の接続部で略直角に折れ曲がっているが、インナースキン２１はダッシュパネルロア１５の下部から後下方に傾斜してフロアパネル１２の前部に接続する筋交い状の傾斜壁２１ｂを備えており、この傾斜壁２１ｂによりアウタースキン２０およびインナースキン２１間に形成された断面三角形状の空間には、軸線を前後方向に整列させたＣＦＲＰ製のハニカム材よりなるエネルギー吸収部材２４が配置される。

エネルギー吸収部材２４の前方に配置される荷重伝達部材１９はＣＦＲＰ製で一体に形成した箱状の部材であり、前後方向に延びる上部荷重伝達壁１９ａおよび下部荷重伝達壁１９ｂと、上部荷重伝達壁１９ａおよび下壁１９の前端から前方にＶ字状の突出する一対の荷重受け壁１９ｃ，１９ｃと、上部荷重伝達壁１９ａ、下部荷重伝達壁１９ｂおよび荷重受け壁１９ｃ，１９ｃの車幅方向外端を接続する左右一対の側部荷重伝達壁１９ｄ，１９ｄとを備える。上部荷重伝達壁１９ａおよび側部荷重伝達壁１９ｄ，１９ｄから直角に折れ曲がって張り出すフランジ１９ｅをダッシュパネルロア１５のインナー部材２３の前面に接着し、下部荷重伝達壁１９ｂを後方に延長したフランジ１９ｆをフロアパネルのインナー部材２３の下面に接着することで、荷重伝達部材１９はダッシュパネルロア１５の下部およびフロアパネル１２の前部に跨がるように固定される。このとき、荷重伝達部材１９の上部荷重伝達壁１９ａはインナースキン２１の傾斜壁２１ｂの上端の前方に対向するように配置される。

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。

車両の前面衝突によりエンジンルーム１８内に配置したエンジンやトランスミッションのような大重量の搭載物２５が後退すると、搭載物２５の後面がダッシュパネルロア１５の前面に設けた荷重伝達部材１９の荷重受け壁１９ｃ，１９ｃを後方に押圧する。搭載物２５から荷重伝達部材１９の荷重受け壁１９ｃ，１９ｃに入力した衝突荷重Ｆは、荷重伝達部材１９の上部荷重伝達壁１９ａ、下部荷重伝達壁１９ｂおよび左右の側部荷重伝達壁１９ｄ，１９ｄを介してダッシュパネルロア１５の前面に伝達され、そこからフロアパネル１２に分散されて吸収される。

衝突荷重Ｆが荷重伝達部材１９を介してダッシュパネルロア１５を後方に押圧すると、ダッシュパネルロア１５がフロアパネル１２に接続する下端部を支点にして後方に倒れ、車室空間を狭める可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、衝突荷重Ｆの一部は荷重伝達部材１９の下部荷重伝達壁１９ｂからフランジ１９ｆを介してフロアパネル１２の下面を構成するアウタースキン２０に伝達され、かつ衝突荷重Ｆの他の一部は荷重伝達部材１９の上部荷重伝達壁１９ａからダッシュパネルロア１５の後面の傾斜壁２１ｂを介してフロアパネル１２の上面を構成するインナースキン２１に伝達されるため、衝突荷重Ｆをフロアパネル１２に効率的に伝達してダッシュパネルロア１５の後方への倒れ抑制できるだけでなく、フロアパネル１２への荷重伝達効率を高めてダッシュパネルロア１５の破壊を防止するとともに衝撃吸収効果を有効に発揮させることができ、これによりダッシュパネルロア１５の強度および軽量化を両立することができる。

このとき、荷重伝達部材１９は、その後面を除く部分が上部荷重伝達壁１９ａ、下部荷重伝達壁１９ｂ、荷重受け壁１９ｃ，１９ｃおよび側部荷重伝達壁１９ｄ，１９ｄにより閉じられた箱状部材であるので、前方から入力する衝突荷重Ｆに対する荷重伝達部材１９の強度が高くなり、衝突荷重Ｆをフロアパネル１２に効率的に伝達して吸収することができる。しかもダッシュパネルロア１５の下部後面の傾斜壁２１ｂの前方の断面三角形の空間にハニカム材よりなるエネルギー吸収部材２４を配置したので、衝突荷重Ｆによりエネルギー吸収部材２４を圧壊して衝撃吸収効果を高めることができる。

また荷重伝達部材１９をキャビン１１と別部材で構成してキャビン１１に取り付けるので、荷重伝達部材１９を既存のキャビン１１に容易に後付けすることで大幅なコストダウが可能になるだけでなく、共通の荷重伝達部材１９を複数機種のキャビン１１に共用することも可能になる。

第２の実施の形態

次に、図３に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態では、荷重伝達部材１９がキャビン１１と別部材で構成されてキャビン１１に接着により固定されているが、図３に示す第２の実施の形態では、荷重伝達部材１９がキャビン１１のアウタースキン２０の一部を前方に膨出させることで一体に形成されている。そしてインナースキン２１の傾斜壁２１ｂの前方の断面三角形の空間と、荷重伝達部材１９の内部の空間とに、ＣＦＲＰ製のハニカム材よりなるエネルギー吸収部材２４が配置される。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態の作用効果に加えて、荷重伝達部材１９をアウタースキン２０と一体化したことにより、部品点数を削減してコストダウンに寄与することができるだけでなく、荷重伝達部材１９および傾斜壁２１ｂの間に大型のエネルギー吸収部材２４を配置して衝撃吸収効果を一層高めることができる。

第３の実施の形態

次に、図４に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態では、荷重伝達部材１９がＣＦＲＰ製であるが、図４に示す第３の実施の形態では、荷重伝達部材１９が安価で製造が容易な鋼板プレス製であり、そのフランジ２９ｅ，２９ｆがリベット２６…でインナースキン２１に締結される。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態の作用効果に加えて、荷重伝達部材１９のコストを削減することができる。

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、荷重伝達部材１９の数は１個に限定されず、複数個であっても良い。

また荷重伝達部材１９は実施の形態のＣＦＲＰ製や鋼板プレス製に限定されず、任意の材質のものを採用することができる。

また本発明の鋼板プレス製の荷重伝達部材の締結部材は実施の形態のリベット２６に限定されず、ボルト等の任意の締結部材であっても良く、鋼板プレス製の荷重伝達部材を接着により固定しても良い。

また本発明のエネルギー吸収部材２４は実施の形態のＣＦＲＰ製に限定されず、その構造もハニカム構造に限定されるものではない。

１２ フロアパネル
１５ ダッシュパネルロア
１８ エンジンルーム
１９ 荷重伝達部材
１９ａ 上部荷重伝達壁
１９ｂ 下部荷重伝達壁
１９ｃ 荷重受け壁
２０ アウタースキン
２１ インナースキン
２１ｂ 傾斜壁
２４ エネルギー吸収部材
２６ リベット（締結部材）

Claims (6)

1. エンジンルーム（１８）の後方において上下方向に起立するダッシュパネルロア（１５）と、前記ダッシュパネルロア（１５）の下部から後方に延びるフロアパネル（１２）とをＣＦＲＰで形成した自動車の車体構造であって、
   ダッシュパネルロア（１５）の下部および前記フロアパネル（１２）の前部に跨がるように荷重伝達部材（１９）を設け、前記荷重伝達部材（１９）の前面の荷重受け壁（１９ｃ）は前記ダッシュパネルロア（１５）の前面よりも前方に突出するとともに、前記荷重伝達部材（１９）の下面の下部荷重伝達壁（１９ｂ）は前記フロアパネル（１２）の下面に接続することを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記ダッシュパネルロア（１５）および前記フロアパネル（１２）は車体外側に位置するアウタースキン（２０）と車体内側に位置するインナースキン（２１）とを備え、前記インナースキン（２１）は前記ダッシュパネルロア（１５）の後面から後下方に延びて前記フロアパネル（１２）の上面に連なる傾斜壁（２１ｂ）を備え、前記荷重伝達部材（１９）の上面の上部荷重伝達壁（１９ａ）は前記傾斜壁（２１ｂ）の上端の前方に対向することを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記荷重伝達部材（１９）は、少なくとも後面を除く部分が閉じた箱状部材であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記荷重伝達部材（１９）はＣＦＲＰ製であって前記ダッシュパネルロア（１５）および前記フロアパネル（１２）と一体に形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
5. 前記荷重伝達部材（１９）は前記アウタースキン（２０）と一体に形成され、前記荷重伝達部材（１９）と前記インナースキン（２１）との間にエネルギー吸収部材（２４）が配置されることを特徴とする、請求項２に記載の自動車の車体構造。
6. 前記荷重伝達部材（１９）は鋼板プレス製であり、締結部材（２６）あるいは接着により固定されることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車の車体構造。

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