JP2015044523A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 前面衝突の衝突荷重がフロントサイドフレームを介してダッシュパネルロアに入力したとき、ダッシュパネルロアの破壊を最小限に抑える。【解決手段】 金属製のフロントサイドフレーム１９は前後方向に延びる本体部１９ａの後部に後下方に延びる取付部１９ｂを備えるとともに、ＣＦＲＰ製のダッシュパネルロア１５の下部はＣＦＲＰ製のフロアパネル１２の前端から前上方に延びる傾斜壁部１７を備え、フロントサイドフレーム１９の取付部１９ｂをダッシュパネルロア１５の傾斜壁部１７に固定したので、自動車の前面衝突によりフロントサイドフレーム１９に衝突荷重が入力したとき、その衝突荷重をフロアパネル１２に効率的に伝達して吸収することでダッシュパネルロア１５の破壊を最小限に抑えることができ、しかもダッシュパネルロア１５に対する衝突荷重の入力位置を下方に移動させて該ダッシュパネルロア１５の後方への倒れを防止することができる。【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配置されたダッシュパネルロアと、前記ダッシュパネルロアの下端から後方に延びるフロアパネルとをＣＦＲＰで形成し、前記ダッシュパネルロアの前面に金属製のフロントサイドフレームの後部を固定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。

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がフロントサイドフレームを介してダッシュパネルロアに入力したとき、ダッシュパネルロアの破壊を最小限に抑え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配置されたダッシュパネルロアと、前記ダッシュパネルロアの下端から後方に延びるフロアパネルとをＣＦＲＰで形成し、前記ダッシュパネルロアの前面に金属製のフロントサイドフレームの後部を固定した自動車の車体構造であって、前記フロントサイドフレームは前後方向に延びる本体部の後端から後下方に延びる取付部を備えるとともに、前記ダッシュパネルロアの下部は前記フロアパネルの前端から前上方に延びる傾斜壁部を備え、前記取付部を前記傾斜壁部に固定した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、前記フロントサイドフレームの前記本体部および前記取付部は、前記傾斜壁部よりも前方に位置する屈曲部において屈曲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、前記取付部および前記傾斜壁部は締結手段により固定され、前記締結手段は前記フロントサイドフレームに所定値以上の衝突荷重が入力したときに締結解除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４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記締結手段は、前記取付部を前記傾斜壁部に前記エンジンルーム側から固定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、前記フロントサイドフレームは金属パイプからなり、前記本体部の後部から前記取付部に向かって次第に高さが減少するように押し潰され、前記取付部において板状断面とな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４の何れか１項の構成に加えて、前記フロントサイドフレームの前記本体部は上部フランジおよび下部フランジを上下方向に延びるウエブで接続したＩ字状断面を有しており、前記ウエブは前記本体部の後部において前記取付部に向かって次第に高さが減少し、前記取付部において前記上部フランジおよび前記下部フランジが一体化して板状断面となることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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配置されたダッシュパネルロアと、ダッシュパネルロアの下端から後方に延びるフロアパネルとをＣＦＲＰで形成し、ダッシュパネルロアの前面に金属製のフロントサイドフレームの後部を固定する。フロントサイドフレームは前後方向に延びる本体部の後端から後下方に延びる取付部を備えるとともに、ダッシュパネルロアの下部はフロアパネルの前端から前上方に延びる傾斜壁部を備え、取付部を傾斜壁部に固定したので、自動車の前面衝突によりフロントサイドフレームに衝突荷重が入力したとき、その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でダッシュパネルロアの破壊を最小限に抑えることができ、しかもダッシュパネルロアに対する衝突荷重の入力位置を下方に移動させて該ダッシュパネルロアの後方への倒れを防止することができる。

また請求項２の構成によれば、フロントサイドフレームの本体部および取付部は、傾斜壁部よりも前方に位置する屈曲部において屈曲するので、フロントサイドフレームに衝突荷重が入力したときに、フロントサイドフレームを屈曲部において折り曲げることで、フロントサイドフレームの後端が車室内に侵入するのを防止することができる。

また請求項３の構成によれば、取付部および傾斜壁部は締結手段により固定され、締結手段はフロントサイドフレームに所定値以上の衝突荷重が入力したときに締結解除するので、フロントサイドフレームに衝突荷重が入力したときに、取付部を傾斜壁部から分離してフロントサイドフレームを落下させることで、ダッシュパネルロアの破壊を一層確実に防止することができる。

また請求項４の構成によれば、締結手段は、取付部を傾斜壁部にエンジンルーム側から固定するので、エンジンルームに搭載したエンジン等が邪魔にならず、エンジン等の下方から後上方に向かって締結手段を操作することが可能になって作業性が向上する。

また請求項５の構成によれば、フロントサイドフレームは金属パイプからなり、本体部の後部から取付部に向かって次第に高さが減少するように押し潰され、取付部において板状断面となるので、金属パイプを利用してフロントサイドフレームを安価に製造できるだけでなく、取付部が板状となるので傾斜壁部への固定が容易になる。

また請求項６の構成によれば、フロントサイドフレームの本体部は上部フランジおよび下部フランジを上下方向に延びるウエブで接続したＩ字状断面を有しており、ウエブは本体部の後部において取付部に向かって次第に高さが減少し、取付部において上部フランジおよび下部フランジが一体化して板状断面となるので、軽量でありながら高強度のフロントサイドフレームが得られるだけでなく、取付部が板状となるので傾斜壁部への固定が容易になる。

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の３方向矢視図（第１の実施の形態） 図３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〜図３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〜図３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は、鉛直に起立する上側の鉛直壁部１６と、鉛直壁部１６の下端から後下方に斜めに傾斜してフロアパネル１２の前端に連なる下側の傾斜壁部１７とで構成される。

ダッシュパネルロア１５の傾斜壁部１７の前面（下面）に固定されるフロントサイドフレーム１９，１９は、鉄あるいはアルミニウム等の金属パイプよりなる前側の本体部１９ａと、本体部１９ａの後方に連なる後側の取付部１９ｂとからなる。本体部１９ａは、基本的に上壁ａ、下壁ｂおよび左右一対の側壁ｃ，ｃよりなる矩形状の一定中空断面を有しているが、その後部は上下方向に押し潰されて次第に高さを減じながら車幅方向の幅が増加し、取付部１９ｂでは上壁ａおよび下壁ｂが密着して１枚に重なった板状の中実断面となる。水平方向に延びる本体部１９ａの後端と、ダッシュパネルロア１５の傾斜壁部１７から前上方に延びる取付部１９ｂの前端とは、屈曲部１９ｃにおいて鈍角で接続している。

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、アウタースキン２０およびインナースキン２１間に挟まれるように波板状のコア材２２が配置される。

ダッシュパネルロア１５の傾斜壁部１７のアウタースキン２０およびインナースキン２１間には６個のナット２３…が埋設されており、フロントサイドフレーム１９の取付部１９ｂを後上方に向かって貫通する６本のボルト２４…を６個のナット２５…に螺合することで、フロントサイドフレーム１９の取付部１９ｂがダッシュパネルロア１５の傾斜壁部１７に締結される。

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フロントサイドフレーム１９の本体部１９ａに入力した後向きの衝突荷重は、本体部１９ａから後下方に屈曲する取付部１９ｂを介してダッシュパネルロア１５の傾斜壁部１７に伝達され、そこからフロアパネル１２に伝達される。このとき、仮にフロントサイドフレーム１９が傾斜した取付部１９ｂを備えておらず、本体部１９ａの後端がダッシュパネルロア１５の鉛直壁部１６に固定されているとすると、衝突荷重が直接入力する鉛直壁部１６が容易に破壊するだけでなく、衝突荷重の入力位置がフロアパネル１２の前端およびダッシュパネルロア１５の下端の接続部から上方に大きく離れているため、大きな曲げモーメントが作用してダッシュパネルロア１５が容易に後方に倒れてしまう問題がある。

しかしながら、本実施の形態によれば、フロントサイドフレーム１９の本体部１９ａに入力した衝突荷重が、後下方に屈曲する取付部１９ｂを介して下方のフロアパネル１２に効率的に伝達されるため、ダッシュパネルロア１５の鉛直壁部１６に大きな衝突荷重が直接入力して破壊する事態を回避できるだけでなく、衝突荷重をフロアパネル１２に分散して吸収することができる。しかも衝突荷重がフロアパネル１２に近いダッシュパネルロア１５の下部の傾斜壁部１７に入力するため、ダッシュパネルロア１５を後方に倒そうとする曲げモーメントが小さくなり、ダッシュパネルロア１５の後方への倒れを防止することができる。またフロントサイドフレーム１９の本体部１９ａおよび取付部１９ｂは屈曲部１９ｃにおいて屈曲しているため、図２に鎖線で示すように、衝突荷重により屈曲部１９ｃが折れ曲がることで、フロントサイドフレーム１９の後端が車室内に侵入するのを防止することができる。

またフロントサイドフレーム１９の取付部１９ｂは本体部１９ａの後端から後下方に傾斜しているので、本体部１９ａをボルト２４…でダッシュパネルロア１５の傾斜壁部１７に締結するとき、エンジンルーム１８の下方の空間から工具を操作することで、エンジンルーム１８に搭載したエンジン等が邪魔にならず、作業性が向上する。仮に、直線状のフロントサイドフレーム１９の後端をダッシュパネルロア１５の鉛直壁部１６に前方からボルト２４…で締結しようとすると、フロントサイドフレーム１９からエンジン等を取り外さないと作業が行えず、フロントサイドフレーム１９にエンジン等を予め搭載したモジュールを一括してダッシュパネルロア１５に取り付けることが不能になり、作業性が低下する可能性がある。

またフロントサイドフレーム１９は金属パイプからなり、本体部１９ａの後部から取付部１９ｂに向かって次第に高さが減少するように押し潰され、取付部１９ｂにおいて板状断面となるので、金属パイプを利用してフロントサイドフレーム１９を安価に製造できるだけでなく、取付部１９ｂが板状となるので傾斜壁部１７への固定が容易になる。

第２の実施の形態

次に、図４に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態は、フロントサイドフレーム１９の取付部１９ｂの構造に特徴を有するもので、ボルト２４…が貫通する取付部１９ｂの各ボルト孔１９ｇが、ボルト２４の軸部よりも僅かに大きい小径部と、ボルト２４の頭部よりも僅かに大きい大径部とが連続するダルマ状に形成されており、ボルト２４はボルト孔１９ｇの小径部を貫通した状態でナット２３に螺合し、この状態で大径部は小径部よりも前方側に位置している。

従って、衝突荷重の入力によりフロントサイドフレーム１９が後退し、フロントサイドフレーム１９の取付部１９ｂがダッシュパネルロア１５の傾斜壁部１７に沿って後方にスライドすると、ボルト孔１９ｇの大径部がボルト２４の頭部に対向することで、取付部１９ｂが傾斜壁部１７から脱落してフロントサイドフレーム１９が落下する。これにより、衝突荷重に入力時に衝撃吸収ストロークを確保しながらフロントサイドフレーム１９の後端が車室内に侵入するのを一層確実に防止することができる。

第３の実施の形態

次に、図５に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態のフロントサイドフレーム１９の本体部１９ａは金属パイプ製であるが、第３の実施の形態のフロントサイドフレーム１９はアルミニウム鋳造製であり、本体部１９ａは上部フランジ１９ｄおよび下部フランジ１９ｅを上下方向に延びるウエブ１９ｆで接続したＩ字状断面を有している。本体部１９ａの後部から取付部１９ｂに向かってウエブ１９ｆは次第に高さを減じ、取付部１９ｂにおいて上部フランジ１９ｄおよび下部フランジ１９ｅは一体に接続して板状断面となる。取付部１９ｂの車幅方向の幅が本体部１９ａの車幅方向の幅に対して拡大しているのは、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様に、軽量でありながら高強度のフロントサイドフレーム１９が得られるだけでなく、取付部１９ｂが板状となるので傾斜壁部１７への固定が容易になる。

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、本発明の締結手段は実施の形態のボルト２４に限定されず、リベット等の他種の締結手段であっても良い。

また実施の形態ではアウタースキン２０およびインナースキン２１間に挟まれる波板状のコア材２２は、波板の稜線が車幅方向に沿うように配置されているが、それを荷重伝達方向である前後方向に沿うように配置しても良く、これによりフロアパネル１２への荷重伝達効率を更に高めることができる。

１２ フロアパネル
１５ ダッシュパネルロア
１７ 傾斜壁部
１８ エンジンルーム
１９ フロントサイドフレーム
１９ａ 本体部
１９ｂ 取付部
１９ｃ 屈曲部
１９ｄ 上部フランジ
１９ｅ 下部フランジ
１９ｆ ウエブ
２４ ボルト（締結手段）

Claims (6)

1. エンジンルーム（１８）の後方において上下方向に配置されたダッシュパネルロア（１５）と、前記ダッシュパネルロア（１５）の下端から後方に延びるフロアパネル（１２）とをＣＦＲＰで形成し、前記ダッシュパネルロア（１５）の前面に金属製のフロントサイドフレーム（１９）の後部を固定した自動車の車体構造であって、
   前記フロントサイドフレーム（１９）は前後方向に延びる本体部（１９ａ）の後端から後下方に延びる取付部（１９ｂ）を備えるとともに、前記ダッシュパネルロア（１５）の下部は前記フロアパネル（１２）の前端から前上方に延びる傾斜壁部（１７）を備え、前記取付部（１９ｂ）を前記傾斜壁部（１７）に固定したことを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記フロントサイドフレーム（１９）の前記本体部（１９ａ）および前記取付部（１９ｂ）は、前記傾斜壁部（１７）よりも前方に位置する屈曲部（１９ｃ）において屈曲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. 前記取付部（１９ｂ）および前記傾斜壁部（１７）は締結手段（２４）により固定され、前記締結手段（２４）は前記フロントサイドフレーム（１９）に所定値以上の衝突荷重が入力したときに締結解除す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. 前記締結手段（２４）は、前記取付部（１９ｂ）を前記傾斜壁部（１７）に前記エンジンルーム（１８）側から固定することを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
5. 前記フロントサイドフレーム（１９）は金属パイプからなり、前記本体部（１９ａ）の後部から前記取付部（１９ｂ）に向かって次第に高さが減少するように押し潰され、前記取付部（１９ｂ）において板状断面となることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
6. 前記フロントサイドフレーム（１９）の前記本体部（１９ａ）は上部フランジ（１９ｄ）および下部フランジ（１９ｅ）を上下方向に延びるウエブ（１９ｆ）で接続したＩ字状断面を有しており、前記ウエブ（１９ｆ）は前記本体部（１９ａ）の後部において前記取付部（１９ｂ）に向かって次第に高さが減少し、前記取付部（１９ｂ）において前記上部フランジ（１９ｄ）および前記下部フランジ（１９ｅ）が一体化して板状断面となることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。

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