JP4186752B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車体構造に関するものである。

従来より、車両のフロントサイドメンバの衝撃吸収性と車室の剛性，強度とを確保する車体構造によって、車両衝突時の安全性能を向上させる技術が開発されている。具体的には、フロントサイドメンバをクラッシャブルに（すなわち、車両衝突時にアコーディオン状に潰れて衝撃力を減少できるように）形成することで、車室へ伝達される衝撃力を吸収させるとともに、車室まわりの剛性，強度を高く設定することで、車室の安全性を向上させるのである。

ところで、このような車体構造においては、衝撃を吸収する機能と、衝撃に耐久する機能という二つの相反する要素をいかに両立させるかが課題となる。
そこで、例えば特許文献１には、側面視において車両の前後方向へ水平に延在する前方部分と、その後方で下方へ向けて屈曲された屈曲部分と、さらにその後方で水平に屈曲された後方部分とを有するフロントサイドメンバを備え、このフロントサイドメンバの前方部分の後端と左右のフロントピラー間に車幅方向に延在するインパネリーンフォースとがダッシュクロスメンバ（ピラーブレース）によって連結される構成が示されている。特に、ダッシュクロスメンバとフロントサイドメンバとの連結部に着目すると、フロントサイドメンバの前方部分と屈曲部分との断面形状を変化させることで、前方部分の後端に鉛直方向への段差を設け、この段差の鉛直面に対してダッシュクロスメンバを連結するように構成されている。

上述のような構成によって、車両衝突時にフロントサイドメンバに対して前方から加えられる衝撃力を、フロントサイドメンバの前方部分で吸収するとともに、フロントサイドメンバの屈曲部分のほか、フロントピラーやインパネリーンフォースにも分散させて、これらの部材よりも後方の変形（すなわち、車室まわりの変形）を防止するようにしている。
特開２０００−１５３７７９号公報

ところで、特許文献１に記載の技術においては、フロントサイドメンバの断面形状を前方部分と屈曲部分とで変化させることで（すなわち、屈曲部分よりも前方部分の断面形状を大きくすることで）、前方部分の後端にダッシュクロスメンバを連結するための鉛直面を形成している。
しかし、このような構成の場合、例えばより大きな衝撃力に耐えうるべく、フロントサイドメンバの後方部分の断面形状を大きく設定しようとすると、ダッシュクロスメンバが連結される鉛直面をも大きくする必要があり、フロントサイドメンバの前方部分の断面が極めて大きくなってしまう。そのため、前方からの衝撃力に対してフロントサイドメンバの前方部分が潰れにくくなり、衝撃力を吸収しにくい構造となってしまう。
また、ダッシュクロスメンバとフロントサイドメンバの前方部分とがなす角θ₁を大きく設定することも考えられるが、この場合、フロントサイドメンバの屈曲部分において衝撃力を分散させる効果が薄れてしまう。

一方、フロントサイドメンバで衝撃力を吸収しやすくするために前方部分の断面を小さくすると、ダッシュクロスメンバが連結される鉛直面も小さくなり、フロントサイドメンバの後方部分の断面も小さくなってしまう。断面が小さくなると、剛性，強度が低下してしまうため、フロントサイドメンバのＺ折れや座屈が生じやすくなり、車室まわりの剛性，強度を確保することが難しい。

このように、上述の特許文献１に記載の技術において、車室まわりの変形を防止しながら衝撃吸収性能を向上させるためには、構造部材の断面形状の設定が非常に困難であるという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、シンプルな構成で車室まわりの変形を防止するとともに衝撃吸収性能を向上させることのできる、車体構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の車体構造（請求項１）は、車体の側部に車長方向に延在する左右のフロントサイドメンバと、該車体の左右のフロントピラー間に車幅方向に亘って設けられるデッキクロスメンバと、該左右のフロントサイドメンバに接続されて車幅方向に配置されるとともに、両端が該デッキクロスメンバあるいは該左右のフロントピラーに向けて延長され、該フロントサイドメンバと該デッキクロスメンバあるいは該左右のフロントピラーとを接続するダッシュクロスメンバとを備え、該ダッシュクロスメンバがブラケットを介して該フロントサイドメンバ上面に結合されているとともに、該ダッシュクロスメンバが、パイプ材により一体に設けられていることを特徴としている。

また、該フロントサイドメンバが水平方向から下方に向けて屈曲する屈曲部を有し、該ダッシュクロスメンバと該フロントサイドメンバとが該屈曲部において、該ブラケットを介して結合されていることが好ましく（請求項２）、該フロントサイドメンバの上方に該車幅方向に亘って設けられるとともに車室とエンジンルームとを区画するトーボードを備え、該ブラケットは、該トーボードの該エンジンルーム側の面と該フロントサイドメンバの上面とにそれぞれ固設されていることが好ましく（請求項３）、該フロントサイドメンバの側方に車両の緩衝装置の上端を取付けるストラットハウスが形成され、該ブラケットは、該ストラットハウスを構成する壁面と該フロントサイドメンバの上面とにそれぞれ固設されていることが好ましい（請求項４）。

本発明の車体構造（請求項１）によれば、ダッシュクロスメンバやフロントサイドメンバの断面の大きさによらず、確実にフロントサイドメンバに働く衝撃力を、ブラケット及びダッシュクロスメンバを介してデッキクロスメンバあるいはフロントピラーへ伝達することができる。また、ブラケットを備えるというシンプルな構成によって、ダッシュクロスメンバの結合剛性，強度を確保するとともに、フロントサイドメンバのＺ折れや座屈を防止することができる。したがって、車室まわりの変形を防止しながら衝撃吸収性能を向上させることが可能になる。
また、パイプ材によりダッシュクロスメンバを一体に設けることにより、ダッシュクロスメンバの剛性，強度を確保することができ、車体構造を強固なものとすることができる。

また、本発明の車体構造（請求項２）によれば、ブラケットがフロントサイドメンバの屈曲部に配されるため、フロントサイドメンバに働く衝撃力を効果的にダッシュクロスメンバへ伝達することができる。したがって、効果的に車室まわりの変形を防止しながら衝撃吸収性能をより向上させることができる。
また、本発明の車体構造（請求項３）によれば、ブラケットがトーボードを補強する機能をも併せ持つため、トーボードの強度を確保しながら、サイドクロスメンバに働く力を伝達し、室内空間を広く確保することができ、効率的である。

また、本発明の車体構造（請求項４）によれば、ブラケットがストラットハウスを補強
する機能をも併せ持つため、ストラットハウスの強度を確保することができ、効率的である。

本発明は、シンプルな構成で、車体の衝突安全性能を向上させることのできる車体構造を提供するという目的を、ブラケットを介してダッシュクロスメンバをフロントサイドメンバ上面に結合することで実現した。
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３は本発明の一実施形態にかかる車体構造を示すものであり、図１は本車体構造の構成を示す模式的な斜視図、図２は本車体構造の要部構成を示す模式的な断面図［図１のＡ−Ａ断面図］、図３は、本車体構造を備えた車両の車体前部構造を示す概略斜視図である。

図３に示すように、本車両の車体構造は、車体の側部に車長方向に延在するフロントサイドメンバ１と、車体の車室内側に車幅方向に亘って設けられるデッキクロスメンバ７と、これらのフロントサイドメンバ１とデッキクロスメンバ７とを接続するダッシュクロスメンバ３とを備えて構成されている。なお、本実施形態においては、ダッシュクロスメンバ３は閉断面構造を持つパイプ状の鋼材となっており、また、デッキクロスメンバ７は車体の側壁を構成する左右のフロントピラー８の間に架設されるパイプ材となっている。

フロントサイドメンバ１は、図１，図２に示すように、車両の左右にそれぞれ一対設けられており、各々のフロントサイドメンバ１は車両の水平方向に延在する前方部１ａと、前方部１ａの後方においてフロントサイドメンバ１が水平方向から下方へ向けて屈曲する屈曲部１ｄと、屈曲部１ｄの後方において斜め下方へ屈曲して延在する中間部１ｂと、中間部１ｂの後方において再び水平方向に屈曲して延在する後方部１ｃとを備えて構成されている。

このフロントサイドメンバ１は、車両衝突時には、その前方部１ａがアコーディオン状に潰れて衝撃力を吸収できるように、すなわち、前方部１ａがクラッシャブルに形成されている。
また、フロントサイドメンバ１の上面において屈曲部１ｄには、ブラケット２が設けられており、ダッシュクロスメンバ３とフロントサイドメンバ１とが、このブラケット２を介して結合されている。つまり、フロントサイドメンバ１の屈曲部１ｄの上面が、ブラケット２を介してダッシュクロスメンバ３に結合されると共に、ダッシュクロスメンバ３はデッキクロスメンバ７に接続されて、その結果、フロントサイドメンバ１とデッキクロスメンバ７とが剛に接続されるようになっている。

なお、本実施形態では、ダッシュクロスメンバ３が、溶接用のデッキクロスブラケット６を介してフロントサイドメンバ１の屈曲部１ｄの上面に固定されているが、ダッシュクロスメンバ３をトーボード４と屈曲部１ｄとの接合部に直接溶着してもよいし、また、トーボード４の下端部を切り欠いて、ダッシュクロスメンバ３をブラケット２に直接溶着してもよい。なお、いずれの場合であっても、ダッシュクロスメンバ３がブラケット２を介してフロントサイドメンバ１の上面に結合されることに変わりはない。

ダッシュクロスメンバ３は、図３に示すように、左右両端部３ｂが、それぞれ下方で中間部３ａで連結された一体の部材として構成されている。つまり、ダッシュクロスメンバ３は、一本のパイプ材（単一部材）から成り、その中間部３ａが左右のフロントサイドメンバ１間に溶接用のデッキクロスブラケット６を介して水平に架設されるとともに、車両の左右にそれぞれ一対設けられる左右両端部３ｂ側が上方へ屈曲されてそれぞれデッキクロスメンバ７の左，右両部に溶接されている。これにより、ダッシュクロスメンバ３とデッキクロスメンバ７とが協働して台形（四角形）枠状のフレーム構造を構成しており、強固な車体構造を実現している。

また、ブラケット２の後方に隣接して、車室とエンジンルームとを区画するトーボード４が設けられている。ブラケット２は、フロントサイドメンバ１の上面とトーボード４の前面（すなわち、エンジンルーム側の面）４ａとに固設されている。なお、本実施形態においては、溶接によって固定されている。
また、本実施形態にかかる車体構造では、図１に示すように、フロントサイドメンバ１の側方に車両の緩衝装置（サスペンション）の上端を取付けるストラットハウス５が備えられており、ブラケット２は、ストラットハウス５を構成する壁面５ａとフロントサイドメンバ１の上面とにそれぞれ固設されている。なお、本実施形態においては、溶接によって固定されている。

本発明の第一実施形態にかかる車体構造は上述のように構成されるため、以下のような効果を奏する。
車両の衝突等によってフロントサイドメンバ１へ前方からの衝撃力が加えられると、その衝撃力はフロントサイドメンバ１の屈曲部１ｄにおいてダッシュクロス３と中間部１ｂとに分散される。このときダッシュクロス３が担う衝撃力は、ブラケット２を介して伝達されるようになっているため、ブラケット２を備えていない場合と比較して、確実に衝撃力をダッシュクロス３へ伝達することができる。また、このようなブラケット２を備えるというシンプルな構成によって、フロントサイドメンバ１に働く衝撃力を確実にダッシュクロスメンバ３を介してデッキクロスメンバ７やフロントピラー８に分散させることができる。なお、この際のフロントサイドメンバ１の中間部１ｂとダッシュクロス３との分担荷重は、約５０：５０に設計すると好適である。

また、ブラケット２は、フロントサイドメンバ１が屈曲する屈曲部１ｄに設けられているため、ダッシュクロスメンバ３がフロントサイドメンバ１の構造上最も変形しやすい部位に配設されることになり、フロントサイドメンバ１の変形を最も効果的に防止することができる。また、この屈曲部１ｄは、フロントサイドメンバ１の前方部１ａの後端に位置するため、この屈曲部１ｄに固設されたブラケット２が前方部１ａのクラッシャブル性能に悪影響を与えることがない。したがって、フロントサイドメンバ１の前方部１ａは、効果的に衝撃力を吸収することができる。

さらに、ブラケット２は、フロントサイドメンバ１の屈曲部１ｄの上面において、フロントサイドメンバ１とトーボード前面４ａとに固設されるため、トーボード４がブラケット２によって補強されて、トーボード４を確実に固定することができる。さらに、ブラケット２は、フロントサイドメンバ１に隣接して備えられるストラットハウス５の壁面５ａにも固設されるため、ストラットハウス５がブラケット２によって補強されて、ストラットハウス５を確実に固定することができる。このように、ブラケット２は、トーボード４，ストラットハウス５の強度を確保する機能と、サイドクロスメンバ１に働く衝撃力を伝達する機能とを併せ持つことができ、構造部材として効率的である。

また、パイプ材からなるフロントサイドメンバ１及びダッシュクロスメンバ３は、その軸力及び張力で効果的に作用する。つまり、後方へ働く衝撃力は、ダッシュクロスメンバ３の左右両端部３ｂの軸力で受け、フロントサイドメンバ１の内折れ等の横力は、ダッシュクロスメンバ３の中間部３ａとデッキクロスメンバ７の張力（又は圧縮力）で有効に受けられるのである。また、ダッシュクロスメンバ３とデッキクロスメンバ７とが協働して台形（四角）枠状のフレーム構造を構成しているので、より一層強固な車体構造となる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態におけるダッシュクロスメンバ３，デッキクロスメンバ７及びフロントサイドメンバ１はパイプ材に限定されず、他の鋼材等を用いてもよい。
また、上述の実施形態においては、ダッシュクロスメンバ３はフロントサイドフレーム１に対してダッシュクロスブラケット６を介して溶接によって固設されているが、この構成に換えてボルト等で結合するようにしてもよい。

さらに、上述の実施形態においては、ダッシュクロスメンバ３の両端をデッキクロスメンバ７に接続するものとしたが、ダッシュクロスメンバ３の両端をフロントピラー８に接続して、衝撃力がダッシュクロスメンバ３からフロントピラー８に直接分散されるように構成してもよい。

本発明の第一実施形態にかかる車体構造の構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第一実施形態にかかる車体構造の要部構成を示す模式的断面図［図１のＡ−Ａ断面図］である。 本発明の第一実施形態にかかる車体構造を備えた車両の車体前部構造を示す概略斜視図である。

符号の説明

１ フロントサイドメンバ
１ａ 前方部
１ｂ 中間部
１ｃ 後方部
１ｄ 屈曲部
２ ブラケット
３ ダッシュクロスメンバ
３ａ 中間部
３ｂ 左右両端部
４ トーボード
４ａ トーボード前面
４ｂ トーボード後面
５ ストラットハウス
５ａ 壁面
６ デッキクロスブラケット
７ デッキクロスメンバ
８ フロントピラー

Claims (4)

1. 車体の側部に車長方向に延在する左右のフロントサイドメンバと、
   該車体の左右のフロントピラー間に車幅方向に亘って設けられるデッキクロスメンバと、
   該左右のフロントサイドメンバに接続されて車幅方向に配置されるとともに、両端が該デッキクロスメンバあるいは該左右のフロントピラーに向けて延長され、該フロントサイドメンバと該デッキクロスメンバあるいは該左右のフロントピラーとを接続するダッシュクロスメンバとを備え、
   該ダッシュクロスメンバがブラケットを介して該フロントサイドメンバ上面に結合されているとともに、
   該ダッシュクロスメンバが、パイプ材により一体に設けられている
   ことを特徴とする、車体構造。
2. 該フロントサイドメンバが水平方向から下方に向けて屈曲する屈曲部を有し、
   該ダッシュクロスメンバと該フロントサイドメンバとが該屈曲部において、該ブラケットを介して結合されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の車体構造。
3. 該フロントサイドメンバの上方に該車幅方向に亘って設けられるとともに車室とエンジンルームとを区画するトーボードを備え、
   該ブラケットは、該トーボードの該エンジンルーム側の面と該フロントサイドメンバの上面とにそれぞれ固設されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車体構造。
4. 該フロントサイドメンバの側方に車両の緩衝装置の上端を取付けるストラットハウスが形成され、
   該ブラケットは、該ストラットハウスを構成する壁面と該フロントサイドメンバの上面とにそれぞれ固設されている
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造。

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