JP2015182587A - Vehicle structure of automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CFRP製の車体フロアの前部から前上方に一体に延びる中空の前側傾斜部の内部にコアを配置し、前記前側傾斜部の前端から中実の前壁を立設し、前記前壁に板状のCFRP積層板よりなるダッシュパネルロアの下端を接合した自動車の車体構造に関する。 In the present invention, a core is disposed inside a hollow front inclined portion integrally extending frontward and upward from the front portion of a vehicle body floor made of CFRP, a solid front wall is erected from the front end of the front inclined portion, The present invention relates to a vehicle body structure in which a lower end of a dash panel lower made of a plate-like CFRP laminate is joined to a front wall.
フロントサイドフレームの後端を金属製のエネルギー吸収部材を介して支持するダッシュパネルロアを、前後のCFRP製のパネル間に形成した閉断面部に発泡ウレタンフォームを充填して構成したものが、下記特許文献1により公知である。 A dash panel lower that supports the rear end of the front side frame via a metal energy absorbing member is configured by filling a closed cross-section formed between front and rear CFRP panels with foamed urethane foam. This is known from US Pat.
ところで、上記特許文献1に記載されたものは、前面衝突の衝突荷重がエネルギー吸収部材を介して入力されるダッシュパネルロアは、前後のCFRP製のパネル間に発泡ウレタンフォームを充填したことで強度が高くなる反面、高価なCFRP材の使用量が多くなってコストアップの要因となるだけなく、発泡ウレタンフォームの充填工程が必要であるために生産性が低下する問題があった。
By the way, what was described in the above-mentioned
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ダッシュパネルロアの強度を高めることなく、フロントサイドフレームから取付台座を介して入力される衝突荷重を車体フロアに効率的に伝達して吸収することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and efficiently transmits and absorbs a collision load input from the front side frame via the mounting base without increasing the strength of the dash panel lower. For the purpose.
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、CFRP製の車体フロアの前部から前上方に一体に延びる中空の前側傾斜部の内部にコアを配置し、前記前側傾斜部の前端から中実の前壁を立設し、前記前壁に板状のCFRP積層板よりなるダッシュパネルロアの下端を接合した自動車の車体構造であって、フロントサイドフレームを支持する取付台座を、前記前壁の前面から前記前側傾斜部の前面に跨がるよう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。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a core is disposed inside a hollow front inclined portion that integrally extends from the front portion of the CFRP vehicle body floor to the front upper side, and the front side A vehicle body structure of an automobile in which a solid front wall is erected from the front end of an inclined portion and a lower end of a dash panel lower made of a plate-like CFRP laminated plate is joined to the front wall, and supports a front side frame An automobile body structure is proposed in which a pedestal is fixed so as to straddle from the front surface of the front wall to the front surface of the front inclined portion.
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、前記取付台座は、前面視で横長の長方形の前面および後面を備え、前記後面は前記前面よりも面積が広く、前記後面の車幅方向内端を前記車体フロアに設けたフロアトンネル部のトンネル部側壁の前端に臨ませるとともに、前記後面の車幅方向外端を車体フロアのホイールアーチ部の前端に臨ませたことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
According to the invention described in
また請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、前記車体フロアの車幅方向外端に沿って前後方向に延びる左右一対のサイドシルの前端から左右一対のフロントピラーロアを立設し、前記ダッシュパネルロアの車幅方向外端部を前記フロントピラーロアに接合し、前記フロアトンネル部のトンネル部上壁の上端は前記サイドシルの上端と同じ高さにあることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
According to the invention described in
また請求項4に記載された発明によれば、請求項2または請求項3の構成に加えて、前記フロアトンネル部の前記トンネル部側壁の前端と前記前壁とが連続する屈曲部に補強部材を配置したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
According to the invention described in claim 4, in addition to the configuration of
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、前記取付台座は側面視で前方に向かって上下方向幅が減少する台形状であり、その内部にトラスを構成する複数の補強壁を有するアルミニウム押し出し材で構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。
According to the invention described in
また請求項6に記載された発明によれば、請求項3の構成に加えて、前記車体フロアは前記サイドシルよりも車幅方向外側に突出する突出部を備え、少なくとも前記突出部内にエネルギー吸収部材を配置したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
According to the invention described in
請求項1の構成によれば、CFRP製の車体フロアの前部から前上方に一体に延びる中空の前側傾斜部の内部にコアを配置し、前側傾斜部の前端から中実の前壁を立設し、前壁に板状のCFRP積層板よりなるダッシュパネルロアの下端を接合する。フロントサイドフレームを支持する取付台座を、前壁の前面から前側傾斜部の前面に跨がるように固定したので、前面衝突の衝突荷重がフロントサイドフレームから取付台座を介して車体フロアの前部に入力したとき、内部にコアを配置して強度が高められた前側傾斜部に前記衝突荷重を分散することで効率的に吸収することができる。これによりダッシュパネルロアが負担すべき衝突荷重が小さくなるため、ダッシュパネルロアをCFRP積層板で構成して軽量化を図るとともに、CFRP材の使用量を減少させてコストダウンを図ることができる。 According to the configuration of the first aspect, the core is disposed inside the hollow front inclined portion that integrally extends forward from the front portion of the CFRP body floor, and the solid front wall is erected from the front end of the front inclined portion. And a lower end of a dash panel lower made of a plate-like CFRP laminate is joined to the front wall. The mounting pedestal that supports the front side frame is fixed so as to straddle from the front of the front wall to the front of the front inclined part, so that the collision load of the frontal collision is transferred from the front side frame through the mounting pedestal to the front part of the vehicle body floor. When the power is input to the power source, the collision load can be efficiently absorbed by dispersing the core load in the front inclined portion whose strength is increased by arranging the core inside. As a result, the collision load that the dash panel lower should bear can be reduced. Therefore, the dash panel lower can be made of a CFRP laminated plate to reduce the weight, and the amount of CFRP material used can be reduced to reduce the cost.
また請求項2の構成によれば、取付台座は、前面視で横長の長方形の前面および後面を備え、後面は前面よりも面積が広く、後面の車幅方向内端を車体フロアに設けたフロアトンネル部のトンネル部側壁の前端に臨ませるとともに、後面の車幅方向外端を車体フロアのホイールアーチ部の前端に臨ませたたので、前面衝突の衝突荷重を取付台座から車体フロアの前壁の広い範囲に分散して吸収できるだけでなく、前記衝突荷重を取付台座からフロアトンネル部のトンネル部側壁およびホイールアーチ部に分散して吸収することができる。
According to the configuration of
また請求項3の構成によれば、車体フロアの車幅方向外端に沿って前後方向に延びる左右一対のサイドシルの前端から左右一対のフロントピラーロアを立設し、ダッシュパネルロアの車幅方向外端部をフロントピラーロアに接合したので、ダッシュパネルロアに入力した前面衝突の衝突荷重をフロントピラーロアを介してサイドシルの前端に効率的に伝達して吸収できるだけでなく、フロアトンネル部のトンネル部上壁の上端はサイドシルの上端と同じ高さにあるので、車体フロアの前壁に入力した前面衝突の衝突荷重をトンネル部上壁およびサイドシルの前端に効率的に伝達して吸収することができる。
According to the configuration of
また請求項4の構成によれば、フロアトンネル部のトンネル部側壁の前端と前壁とが連続する屈曲部に補強部材を配置したので、前記屈曲部の破壊を防止しながら前壁に入力した衝突荷重をトンネル部側壁に効率的に伝達することができる。 According to the configuration of the fourth aspect, since the reinforcing member is disposed at the bent portion where the front end of the tunnel portion side wall and the front wall of the floor tunnel portion are continuous, the reinforcing member is input to the front wall while preventing the bent portion from being broken. The collision load can be efficiently transmitted to the tunnel side wall.
また請求項5の構成によれば、取付台座は側面視で前方に向かって上下方向幅が減少する台形状であり、その内部にトラスを構成する複数の補強壁を有するアルミニウム押し出し材で構成されるので、強度の高い取付台座を安価に製造できるだけでなく、取付台座の前側の荷重入力点の数に対して取付台座の後側の荷重出力点の数を増加させ、前方からの衝突荷重を車体フロアに効率的に伝達することができる。
Moreover, according to the structure of
また請求項6の構成によれば、車体フロアはサイドシルよりも車幅方向外側に突出する突出部を備え、少なくとも突出部内にエネルギー吸収部材を配置したので、側面衝突の衝突荷重をサイドシルよりも先に車体フロアの突出部に入力させ、車体フロアの突出部内に配置したエネルギー吸収部材の圧壊により衝突エネルギーの一部を吸収することで、サイドシルの車幅方向内側への倒れを防止することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the vehicle body floor includes the protruding portion that protrudes outward in the vehicle width direction from the side sill, and the energy absorbing member is disposed at least in the protruding portion. The side sill can be prevented from falling inward in the vehicle width direction by absorbing a part of the collision energy by crushing the energy absorbing member disposed in the protruding portion of the vehicle body floor. .
以下、図1〜図7に基づいて本発明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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present specification, the front-rear direction, the left-right direction (vehicle width direction), and the up-down direction are defined with reference to an occupant seated in the driver's seat.
図1〜図3に示すように、CFRP(カーボン繊維強化樹脂)を主たる材料とする自動車の車体フレームは、車体フロア11と、車体フロア11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12,12と、左右のサイドシル12,12の前端から前上方に起立する左右一対のフロントピラーロア13,13と、左右のサイドシル12,12の後端から後上方に起立する左右一対のリヤピラー14,14と、左右のサイドシル12,12の前後方向中間部から上方に起立する左右一対のセンターピラー15,15と、左右のフロントピラーロア13,13の上端から左右のセンターピラー15,15の上端を経由して左右のリヤピラー14,14の上端に延びる左右一対の上部部材16,16とを備える。上部部材16,16は、前半部がフロントピラーアッパーを構成し、後半部がルーフサイドレールを構成する。
As shown in FIGS. 1 to 3, an automobile body frame mainly made of CFRP (carbon fiber reinforced resin) includes a
車体フロア11の前端と左右のフロントピラーロア13,13の前面とに平板状のダッシュパネルロア17が接合され、車体フロア11の後端と左右のリヤピラー14,14の後面とに平板状の後部隔壁18が接合され、 後部隔壁18の後端からリヤパーシェル19が後方に水平に延出する。車体フロア11の前端に左右一対のアルミニウム合金製の取付台座20,20が固定され、取付台座20,20の前端に左右一対のアルミニウム合金製のフロントサイドフレーム21,21の後端が固定される。車体フロア11の後端から左右一対のリヤサイドフレーム22,22が後方に延びており、リヤピラー14,14およびリヤサイドフレーム22,22が左右一対のリヤホイールハウスインナー23,23で接合される。そして左右のセンターピラー15,15の上端間がルーフアーチ24で接合される。
A flat dash panel lower 17 is joined to the front end of the
図7に示すように、車体フロア11は、車幅方向中央部を前後方向に延びる逆U字状のフロアトンネル部11aと、フロアトンネル部11aの車幅方向両側に連続すると左右一対のフロア部11b,11bとを備える。アンダーフロアパネル25は、トンネル部上壁25aと、トンネル部上壁25aの車幅方向外端から下方に延びる左右一対のトンネル部側壁25b,25bと、トンネル部側壁25b,25bの下端から車幅方向外側に延びるフロア部下壁25c,25cとを備え、左右一対のアッパーフロアパネル26,26のフロア部上壁26a,26aは、フロア部下壁25c,25cの上面に沿うように略平坦に形成される。
As shown in FIG. 7, the
車体フロア11の車幅方向外端部では、アンダーフロアパネル25のフロア部下壁25cの車幅方向外端を上向きに折り曲げた接合フランジ25dと、アッパーフロアパネル26のフロア部上壁26aの車幅方向外端を上向きに折り曲げた接合フランジ26bとが重ね合わされて接合される。車体フロア11の車幅方向外端部は、車幅方向中央部に比べて上下方向に厚くなっており、その厚くなった部分に上下一対のエネルギー吸収部材30,30が配置される。エネルギー吸収部材30,30は衝撃吸収性能に優れたPA(ポリアミド)あるいはナイロン製の波板状の部材で構成される。
At the outer end of the
エネルギー吸収部材30,30の車幅方向内側には支持壁31が接着により固定されており、支持壁31の車幅方向外面に形成した嵌合溝にエネルギー吸収部材30,30が嵌合して接着により接合される。そしてエネルギー吸収部材30,30の上面がアッパーフロアパネル26の下面に接着により接合され、エネルギー吸収部材30,30の下面がアンダーフロアパネル25の上面に接着により接合される。
A
支持壁31の車幅方向内側であってフロア部11bの厚さが変化する部分に、前後方向に延びるCFRP製(あるいはアルミニウム製)の荷重分散フレーム32が配置される。荷重分散フレーム32の上面および下面はそれぞれアッパーフロアパネル26の下面およびアンダーフロアパネル25の上面に接着により接合され、かつ車幅方向外面は支持壁31の車幅方向内面に接着により接合される。荷重分散フレーム32の車幅方向内側のフロア部11bの内部に波板状のコア33が配置され、その上面および下面がそれぞれアッパーフロアパネル26の下面およびアンダーフロアパネル25の上面に接着により接合される。
A
サイドシル12は、アウター部材34およびインナー部材35を接合して閉断面に構成されており、その内部に複数の隔壁板36…が前後方向に所定間隔で配置される。サイドシル12は、車体フロア11の車幅方向外端部、つまりエネルギー吸収部材30,30の上部において、アッパーフロアパネル26の上面に載置されて接着により接合されるが、車体フロア11の車幅方向外端に形成した突出部11cがサイドシル12の車幅方向外端よりも距離αだけ車幅方向外側に突出しており、従って突出部11c内に延びるエネルギー吸収部材30,30の車幅方向外端部はサイドシル12の車幅方向外端よりも距離αだけ車幅方向外側に突出する。そしてサイドシル12の車幅方向外端と、アッパーフロアパネル26およびアンダーフロアパネル25の接合フランジ26b,25dに、CFRP製の板材よりなる断面クランク状の連結部材37の上下端部がそれぞれ接着により接合される。
The
図6に示すように、車体フロア11は、前後方向中央に位置する水平部11dと、水平部11dの前端から斜め前上方に傾斜する前側傾斜部11eと、前側傾斜部11eの前端から起立する前壁11fとを備えており、それらはアンダーフロアパネル25のフロア部下壁25cと、アッパーフロアパネル26のフロア部上壁26aとで構成される。中空の水平部11dの内部には車幅方向に延びる軸線を有する波板よりなるコア33が挟持され、中空の前側傾斜部11eの内部には前後方向に延びる軸線を有する波板よりなるコア38が挟持され、中実の前壁11fはフロア部下壁25cおよびフロア部上壁26aを直接重ね合わせて接着により接合される。
As shown in FIG. 6, the
車体フロア11の前壁11fと左右のフロントピラーロア13,13とに接合されるダッシュパネルロア17は1枚のCFRP積層板で構成されており、その下端部が前壁11fの前面に重ね合わされて接着により接合される。車体フロア11の前壁11fの前面には左右一対の取付台座20,20が固定されており、左右の取付台座20,20の車幅方向内端の後方に、前方に向かって車幅方向外側に拡開するフロアトンネル部11aの左右一対のトンネル部側壁25b,25bの前端が対峙する(図2および図5参照)。また左右の取付台座20,20の車幅方向外端が、車体フロア11の前端の車幅方向両端に形成した前輪のホイールアーチ部11i,11iの前端に隣接する(図1〜図3参照)。
The dash panel lower 17 joined to the
フロアトンネル部11aのトンネル部上壁25aの前端が車体フロア11の前壁11fに連続する部分は、サイドシル12,12の上端と同じ高さに整列する(図3参照)。そしてフロアトンネル部11aの左右一対のトンネル部側壁25b,25bが車体フロア11の前壁11fに連続する屈曲部には、CFRP製のパッチよりなる補強部材43,43が接着される(図2および図6参照)。
The portion where the front end of the tunnel portion
取付台座20は車幅方向に一定の略台形状の断面を有するアルミニウム合金製の押し出し材で構成されるもので、横長の長方形状の前面20aと、前面20aよりも上下左右に大きい横長の長方形状の後面20bとを備えており、後面20bの下部には後下方に延びる延長部20cが形成されるとともに、取付台座20の上下部および内部には多数の補強壁20d…が側面視でトラス状に形成される。これらの補強壁20d…は前面20aに3カ所の荷重入力点a,b,cにおいて接合され、後面20bに5カ所の荷重出力点d,e,f,g,hにおいで接合される。
The mounting
フロントサイドフレーム21の後端の取付フランジ21aを貫通する4本のボルト39…が取付台座20を貫通した後に、フロア部11bの前壁11fおよび前側傾斜部11eの前端を貫通し、フロア部11bの内部に埋設したナット40…に締結される。また取付台座20の下端部を貫通する2本のボルト41,41がフロア部11bの内部に埋設したナット42,42に締結される。
Four
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。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
車両の前面衝突による衝突荷重がフロントサイドフレーム21,21に入力すると、その衝突荷重はフロントサイドフレーム21,21から取付台座20,20を介してフロア部11bの前壁11fに伝達される。このとき、取付台座20は、フロントサイドフレーム21に接合される前面20aよりもフロア部11bに接合される後面20bの面積が大きくなっており、かつトラスを構成する多数の補強壁20d…が前面20a側に3カ所の荷重入力点a,b,cを備えるとともに後面20b側に5カ所の荷重出力点d,e,f,g,hを備えるので、フロントサイドフレーム21から入力する衝突荷重をフロア部11bの前壁11fの広い範囲に分散して効率的に吸収することができる(図6参照)。
When a collision load due to a frontal collision of the vehicle is input to the front side frames 21 and 21, the collision load is transmitted from the front side frames 21 and 21 to the
また取付台座20の後面20bの下部から後下方に延びる延長部20cがフロア部11bの前側傾斜部11eの前面に跨がるように固定されるので、内部にコア38を配置した高強度の前側傾斜部11eに前面衝突の衝突荷重を分散して一層効率的に吸収することができるだけでなく、前側傾斜部11eの前端において上下方向から後下方に屈曲するアンダーフロアパネル25の屈曲部i(図6参照)にクラックが発生するのを防止することができる。しかも取付台座20はアルミニウム押し出し材で構成されるので、強度の高い取付台座20を安価に製造することができる。
Further, the
また取付台座20の後面20bの車幅方向内端を車体フロア11に設けたフロアトンネル部11aのトンネル部側壁25bの前端に臨ませるとともに(図4(B)および図5参照)、トンネル部側壁25bの前端とフロア部11bの前壁11fとが連続する屈曲部に補強部材43を配置したので(図2および図6参照)、前記屈曲部の破壊を防止しながら前壁11fに入力した衝突荷重をトンネル部側壁25bに伝達し、フロアトンネル部11aに分散して効率的に吸収することができる。更に、取付台座20の後面20bの車幅方向外端を車体フロア11に設けたホイールアーチ部11iの前端に臨ませたので(図1、図2および図5参照)、前壁11fに入力した衝突荷重をホイールアーチ部11iに伝達し、そこからサイドシル12に分散して効率的に吸収することができる。
Further, the vehicle width direction inner end of the
以上のように、前面衝突の衝突荷重は、フロア部11b,11bだけでなくフロアトンネル部11aおよびサイドシル12,12に伝達されて吸収されるため、ダッシュパネルロア17が負担すべき衝突荷重が小さくなり、ダッシュパネルロア17を1枚板のCFRP積層板で構成して軽量化を図るとともに、CFRP材の使用量を減少させてコストダウンを図ることができる。
As described above, the collision load of the frontal collision is transmitted and absorbed not only in the
また車両の側面衝突による衝突荷重が車体フロア11の側部に入力するとき、車体フロア11はサイドシル12の車幅方向外端よりも車幅方向外側に突出する突出部11cを備え、その突出部11c内にエネルギー吸収部材30,30の少なくとも一部を配置したので(図7参照)、側面衝突の衝突荷重をサイドシル12よりも先に車体フロア11の突出部11cに入力させ、突出部11c内に配置したエネルギー吸収部材30,30の圧壊により衝突エネルギーの一部を吸収することで、サイドシル12は車幅方向内側に倒れることなく圧壊して衝突エネルギーの吸収効果が更に高められる。
When a collision load due to a side collision of the vehicle is input to the side portion of the
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。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、取付台座20の断面形状、補強壁20dの形状、材質、製造方法等は実施の形態に限定されるものではない。
For example, the cross-sectional shape of the mounting
11 車体フロア
11a フロアトンネル部
11c 突出部
11e 前側傾斜部
11f 前壁
11i ホイールアーチ部
12 サイドシル
13 フロントピラーロア
17 ダッシュパネルロア
20 取付台座
20a 前面
20b 後面
20d 補強壁
21 フロントサイドフレーム
25a トンネル部上壁
25b トンネル部側壁
30 エネルギー吸収部材
38 コア
43 補強部材
11
Claims (6)
フロントサイドフレーム(21)を支持する取付台座(20)を、前記前壁(11f)の前面から前記前側傾斜部(11e)の前面に跨がるように固定したことを特徴とする自動車の車体構造。 A core (38) is disposed inside a hollow front inclined portion (11e) that integrally extends forward from the front portion of the CFRP vehicle body floor (11), and is solid from the front end of the front inclined portion (11e). A vehicle body structure of an automobile in which a front wall (11f) is erected and a lower end of a dash panel lower (17) made of a plate-like CFRP laminate is joined to the front wall (11f),
A vehicle body characterized in that a mounting base (20) that supports a front side frame (21) is fixed so as to straddle from the front surface of the front wall (11f) to the front surface of the front inclined portion (11e). Construction.
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