JP4546992B2 - 自動車の前部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体構造に関し、特に車室とエンジンルームとを区画するトーボードの下部をクロスメンバトーボードによって補強した自動車の前部車体構造に関する。

自動車の前部車体構造は、車室とエンジンルームとがトーボードによって区画されると共に、エンジンルームの左右のホイールエプロンの下縁に沿って延在して後端がトーボードに結合されたフロントフレームが配設されている。

一方、フロントフレームの前部に前方から所定値以上の衝撃荷重が作用した際、フロントフレームは、前端から押しつぶされて変形することによって衝撃エネルギーを吸収して車室に及ぼす衝撃を緩和する必要がある。

また、特に車体前部の全長が比較的小さく車体前部のクラッシュストロークが十分に確保し得ない場合には、フロントフレームのみでは吸収しきれない残余の衝撃エネルギーをフロントフレームより車体全体に効率よく分散して車室への衝撃を十分緩和する必要がある。

この対策として、特許文献１に開示されるように、トーボードの下部にクロスメンバを結合して左右方向に延在する閉断面を形成すると共に、クロスメンバの外側端をフロアパネルの両側に設けられたサイドシルの前端に結合し、かつフロントフレームの後端を上記クロスメンバに結合することによって、フロントフレームによって吸収しきれない残余の衝撃エネルギーをクロスメンバからサイドシルを介して車体全体に分散伝達する車体構造が提案されている。
実公昭６３−２０６１９号公報

上記特許文献１によると、フロントフレームによっては吸収できない残余の衝撃エネルギーを、トーボードの下部に結合されたクロスメンバによって左右に分散してクロスメンバの両端に結合されたサイドシルに分散することができる。

しかし、このクロスメンバは、トーボードの傾斜状の下端部と協働して左右に延びる略三角形状の閉断面を形成することから比較的上下方向の幅が狭くトーボードの剛性を十分に確保し得るものではなく、またフロントフレームの後端とサイドシルの前端が左右方向に偏倚することから、フロントフレームの前方から所定値以上の衝撃荷重が作用した際に、フロントフレームの後端とクロスメンバの結合部近傍に応力が集中して該部が変形して十分な衝撃エネルギーの分散伝達が得られなくなるおそれがあり、その結果トーボードの該部が車室内方に進入することが懸念される。

従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、フロントフレームで吸収し得ない残余の衝撃エネルギーを確実に車体全体に分散伝達し得る安全性に優れた自動車の前部車体構造を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の自動車の車体前部構造の発明は、車室とエンジンルームとを区画するトーボードと、該トーボードの下端に前端が結合されたフロアと、該フロアの側端に結合されて前後方向に延在し、サイドシルインナとサイドシルアウタよりなる閉断面形状のサイドシルと、上記トーボードの下部及びサイドシルと協働して左右に延在する閉断面形状を成すクロスメンバトーボードと、エンジンルームのホイールエプロンに沿って前後方向に延在して後端が上記クロスメンバトーボードの前面に結合されたフロントフレームとを備え、上記クロスメンバトーボードにおける上記フロントフレームとの結合部は、左右方向に延在する複数の突出部及び該突出部間に形成される凹状部を備え、上記フロントフレームにおける上記クロスメンバトーボードとの結合部は、上記複数の突出部及び該突出部間に形成される凹状部に重合及び嵌合することを特徴とする。

この請求項１の発明によると、トーボードとクロスメンバトーボードによって左右方向に延在して両端がサイドシルに結合する閉断面形状が形成されてトーボード及びフロアの前部の剛性が向上すると共に、フロントフレームに前方から所定値以上の衝撃荷重が作用した際、フロントフレームによって吸収できない残余の衝撃荷重は、剛性が確保されたクロスメンバトーボード及びトーボードによって受け止められ、クロスメンバトーボード及びトーボードから左右のサイドシルに分散伝達されてフロア全体に亘って効率的に分散伝達され、フロア全体から車体部材全体に広く分散伝達される。この結果トーボードの後退及びフロアの変形が抑制されて車室の変形が最小限に抑えられて乗員の安全性が確保される。

更に、クロスメンバトーボードのフロントフレームとの結合部が、左右に延在する突状部及び凹状部に形成されることから、該部の断面係数が確保されてトーボードとクロスメンバトーボードによって形成される閉断面形状を小さくすることが可能になり、車室内への影響が回避乃至抑制されて乗員の居住性及びペダル等の操作性が充分確保される。

請求項２に記載の発明は、請求項１の自動車の前部車体構造において、上記クロスメンバトーボードは、外側端が各々左右のサイドシルに各々結合されてトーボードと協働して左右に延在する閉断面を形成する一対のリンフォースサイドと、両外側端が上記一対のリンフォースサイドの各々の内側端に重合すると共に、上記トーボードと協働して上記トーボードとリンフォースサイドとによって形成された閉断面と連続して左右に延在する閉断面を形成するリンフォースインナとを備え、上記リンフォースサイドとリンフォースインナとの結合部に上記フロントフレームの後端を結合したことを特徴とする。

請求項２の発明によると、リンフォースインナの外側端とリンフォースサイドの内側端とが重合して剛性が向上した該部にフロントフレームの後端が結合され、フロントフレームとクロスメンバトーボードが強固に結合されて上記請求項１の効果が更に向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２の自動車の車体前部構造において、上記凹状部は、トーボードに結合されたことを特徴とする。

請求項３の発明によると、凹状部をトーボードに結合することによって、更にトーボード及びクロスメンバトーボードの形状が拘束されてトーボード及びクロスメンバトーボードの剛性が向上し、上記請求項１または２に記載の効果が更に向上する。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２の自動車の車体前部構造において、上記フロントフレームの後端が、クロスメンバトーボードの突出部及び凹状部に重合可能であって、互いに重合するフロントフレームの後端と突出部が結合され、かつ互いに重合するフロントフレームの後端と凹状部とトーボードが共に結合されたことを特徴とする。
請求項４の発明によると、フロントフレームの後端がクロスメンバトーボードの突出部に結合し、かつ凹状部と共にトーボードに結合されて、フロントフレームの後端とクロスメンバトーボードとトーボードとの結合剛性が向上する。

以上説明した本発明による自動車の前部車体構造によると、トーボードとクロスメンバトーボードによって両端がサイドシルに結合する閉断面形状が形成されてトーボード及びフロアの前部の剛性が向上すると共に、フロントフレームに前方から所定値以上の衝撃荷重が作用した際、フロントフレームによって吸収できない残余の衝撃荷重が、クロスメンバトーボード及びトーボードによって受け止められ、クロスメンバトーボード及びトーボードから左右のサイドシルに分散伝達されてフロア全体に亘って効率的に分散伝達されて車体部材全体に広く分散伝達される。その結果トーボードの後退及びフロアの変形が抑制されて車室変形が抑えられて乗員の安全性が確保される。

次に、本発明による自動車の前部車体構造の実施の形態を図１乃至図５によって説明する。

図１は、本実施の形態の概要を示す前方から見た自動車１の要部斜視図、図２は図１におけるＩ−Ｉ線断面図であり、図３は要部を示す分解斜視図である。なお図中矢印Ｆは車体前方を示している。

図中符号２は車室ＲとエンジンルームＥとを区画するトーボードであり、トーボード２の下端には、車室Ｒのフロア４の前端が連続形成され、フロア４の両側はサイドシルインナ５ａとサイドシルアウタ５ｂによって前後方向に延在する閉断面形状に形成されたサイドシル５に結合されると共にサイドシルインナ５ａの前部はトーボード２の側部下端に結合されている。

また、エンジンルームＥの側壁を形成する左右のホイールエプロン６の下縁には各々プレートエプロン１１及びフレームサイドフロント１２によって前後方向に延在する閉断面形状のフロントフレーム１０が配設され、フロントフレーム１０の後端下部はトーボード２及びトーボード２に配設されたクロスメンバトーボード２０に結合されると共に、トーボード２の下面からフロア４の下面に亘って前後方向に延在して設けられたサイドフレームリヤ３０の前端と結合している。

トーボード２の下端に配設されるクロスメンバトーボード２０は、図３に斜視図を示し、図４及び図５に各々組み付けられた状態における図３のＩＩ−ＩＩ線断面図及びＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示すように、左右のフロントフレーム１０のフレームサイドフロント１２間に配設されるリンフォースインナ２１と、リンフォースインナ２１の外側端２ｃから上記サイドシルインナ５ａの前端間に連続して配設されるリンフォースサイド２５を備えている。

リンフォースインナ２１は上縁及び下縁に沿ってトーボード２の前面下部に結合される上方フランジ２１ａ及び下方フランジ２１ｂを備え、上下方向の中間部が断面略Ｃ字状乃至コ字状でトーボード２と協働して左右方向に延在する閉断面を形成し、両外側端近傍の上下方向の中央部が外側端２１ｃ方向に移行するに従ってトーボード２に接近して側端中央部がトーボード２に重合可能に形成され、リンフォースインナ２１の外側端２１ｃの前面に後述するフレームサイドフロント１２に形成された後端フランジ１２ａが重合可能に形成されている。

換言すると、リンフォースインナ２１をトーボード２に重合した状態でリンフォースインナ２１の外側端２１ｃは、トーボード２と協働して上部及び下部に各々上記閉断面に連続する一対の閉断面を形成するように前方に突出する一対の山型断面形状に形成され、この突出部２２、２３との間に形成される凹状部２４がトーボード２と重合可能に形成されている。

一方、リンフォースサイド２５は、上縁及び下縁に沿ってトーボード２の前面下部に結合される上方フランジ２５ａ及び下方フランジ２５ｂを備え、外側端２５ｄが断面略Ｃ字状でトーボード２と協働して左右方向に延在すると共に両端がなだらかに下降する閉断面を形成し、外側端２５ｄにはサイドシルアウタ５ｂに結合する側端フランジ２５ｅが形成され外側端より後方に延長されサイドシルインナ５ａの前端に結合する後端部２５ｆが形成されている。

更にリンフォースサイド２５の内側端２５ｃ近傍は、上下方向の中央部が内側端２５ｃ方向に移行するに従ってトーボード２に接近して後述するプレートエプロン１１の後端フランジ１１ａが結合される位置において上下方向の略中央部がトーボード２に重合可能に形成されている。

換言すると、リンフォースサイド２５の内側端２５ｃの近傍は、トーボード２と協働して上部及び下部に各々上記閉断面形状に連続する閉断面を形成するように前方に突出する一対の山型断面形状に形成され、この突出部２６、２７との間に形成される凹状部２８がトーボード２と重合可能に形成され、この突出部２６、２７及び凹状部２８はリンフォースサイド２５の内側端２５ｃまで延在して、内側端２５ｃが上記リンフォースインナ２１の外側端２１ｃと重合可能に形成されている。

フロントフレーム１０を形成するプレートエプロン１１の後端は、結合部となるリンフォースサイド２５の前面形状に倣って突出部２６、２７、凹状部２８に嵌合する形状でかつ、これら突出部２６、２７、凹状部２８に重合可能な後端フランジ１１ａが折曲形成されている。

一方、フレームサイドフロント１２は、断面略コ字状であって、その後端はプレートエプロン１１と同様に、各々結合部となるリンフォースインナ２１の前面形状に倣って突出部２２、２３、凹状部２４に嵌合する形状でかつ、突出部２２、２３、凹状部２４に重合可能な後端フランジ１２ａが折曲形成されている。

そして、このようなプレートエプロン１１及びフレームサイドフロント１２の各々の対向する上縁及び下縁を結合することによって前後方向に延在する閉断面形状のフロントフレーム１０を形成する。

また、トーボード２の下面からフロア４の下面に連続配設されるサイドフレームリヤ３０は、両側縁にトーボード２及びフロア４の下面に結合される上方フランジを有する上方が開放された前後方向に延在するコ字状の断面形状であって、トーボード２及びフロア４と協働して前後方向に延在する閉断面を形成してトーボード２及びフロア４の剛性を確保すると共に前端が、上記フロントフレーム１０の後端下部に結合されるように形成されている。

なお、図４及び図５において、符号２ａはトーボード２の側端下部に折曲形成されて、サイドシルインナ５ａの前端近傍に結合するための結合フランジであり、１４、１５、１６及び１７はフロントフレーム１０の剛性を確保するためのリンフォースであり、１８はタイロッド挿通孔である。

プレートエプロン１１及びフレームサイドフロント１２によって閉断面形状に形成され、リンフォース１４乃至１６によって補強されたフロントフレーム１０は、図４及び図５に示すように、フレームサイドフロント１２の後端に形成された後端フランジ１２ａを、リンフォースインナ２１の外側端２１ｃの前面に重合すると共に、リンフォースインナ２１ａの側端２１ｃの裏面にリンフォースサイド２５の内側端２５ｃを重合し、互いに重合したフレームサイドフロント１２の後端フランジ１２ａと、リンフォースインナ２１の外側端２１ｃと、リンフォースサイド２５の内側端２５ｃとを共に溶接結合する。

同様にプレートエプロン１１の後端フランジ１１ａをリンフォースサイド２５の前面に重合し、該重合部を溶接結合してリンフォースインナ２１とリンフォースサイド２５によって連続するクロスメンバトーボード２０を形成すると共に、該クロスメンバトーボード２０とフロントフレーム１０の一体化を図る。

そして、一体結合されたフロントフレーム１０とクロスメンバトーボード２０は、リンフォースインナ２１の上方フランジ２１ａ及び下方フランジ２１ｂ、リンフォースサイド２５の上方フランジ２５ａ及び下方フランジ２５ｂ、リンフォースサイド２２の内側端２２ｃの近傍に形成された凹状部２８がトーボード２の前面に重合し、トーボード２に重合するリンフォースインナ２１の上方フランジ２１ａ及び下方フランジ２１ｂ、リンフォースサイド２５の上方フランジ２５ａ及び下方フランジ２５ｂ、リンフォースサイド２２形成された凹状部２８を各々トーボード２に溶接結合する。

さらに、互いに重合するフレームインナ２１に形成された凹状部２４、リンフォースサイド２５の凹状部２８、フレームサイドフロント１２の後端フランジ１２ａの中央部分及びトーボード２を共に溶接結合すると共に、リンフォースサイド２５の凹状部２８、プレートエプロン１１の後方フランジ１１ａの中央部及びトーボード２を共に溶接結合する一方、フロントフレーム１０の後端下部をフロア４及びトーボード２の下面に連続配設されたサイドフレームリヤ３０の前端に結合し、かつプレートエプロン１１をホイールエプロン６の下端縁６ａに沿って溶接結合し、かつリンフォースサイド２５の外側端２５ｄに形成された側端フランジ２５ｅをサイドシルアウタ５ｂ前端に溶接結合すると共に外側端２５ｄより後方に延長された後端部２５ｆをサイドシルインナ５ａの前端に溶接結合する。

このように構成された前部車体構造によると、トーボード２とクロスメンバトーボード２０によってトーボード２の下部に沿って左右方向に延在して両端がサイドシル５に結合する閉断面形状が形成されてトーボード２下部の形状が拘束されてトーボード２及びトーボード２に結合されるフロア４の前部が車幅全幅に亘って剛性が向上する。

一方、フロントフレーム１０とクロスメンバトーボード２０の結合部は、クロスメンバトーボード２０が、リンフォースインナ２１の外側端２１ｃとリンフォースサイド２５の内側端２５ｃとが重合して剛性が向上し、かつリンフォースインナ２１に形成された突出部２２、２３、凹状部２４及び、これら突出部２２、２３、凹状部２４に連続するリンフォースサイド２５に形成された突出部２６、２７、凹状部２８によって左右に延在する突出部及び凹状部が形成されて該部の断面係数が確保されてフロントフレーム１０とクロスメンバトーボード２０が剛性をもって結合され、ひいてはフロントフレーム１０とトーボード２及びフロア４との結合剛性が確保される。

従って、フロントフレーム１０に前方から所定値以上の衝撃荷重が作用した際、フロントフレーム１０の変形によって衝撃エネルギーが吸収され、フロントフレーム１０によって吸収できない残余の衝撃荷重は、強固に形成されたクロスメンバトーボード２０及びトーボード２によって受け止められ、クロスメンバトーボード２０及びトーボード２の側端に結合された左右のサイドシル１２に分散伝達されると共に、フロントフレーム１０の後端下部から直接的にサイドフレームリヤ３０に伝達され、サイドシル２０及びサイドフレームリヤ３０からフロア４全体に亘って効率的に分散伝達される。その結果車体部材全体に広く分散伝達される。

従って、トーボード２の後退及びフロア４の変形が抑制されて車室Ｒの変形が最小限に抑えられて乗員の安全性が確保される。

また、クロスメンバトーボード２０のフロントフレーム１０との結合部が、左右に延在する突出部及び凹状部に形成されることから、該部の断面係数が確保されてトーボード２とクロスメンバトーボード２０によって形成される閉断面形状を比較的小さくすることが可能になり、車室Ｒ内への影響が回避乃至抑制されて乗員の居住性及びペダル等の操作性が充分確保される。

以上説明では、クロスメンバトーボード２０に左右に延在する一対の突状部を形成したが、３個或いはそれ以上に複数の突状部を形成することも可能であり、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本発明による自動車の前部車体構造の実施の形態の概要を示す前方から見た自動車の要部斜視図である。 図１におけるＩ−Ｉ線断面図である。 本実施の形態の要部を示す分解斜視図である。 組み付けられた状態における図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 組み付けられた状態における図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

符号の説明

１ 自動車
２ トーボード
４ フロア
５ サイドシル
６ ホイールエプロン
１０ フロントフレーム
１１ プレートエプロン
１２ フレームサイドフロント
２０ クロスメンバトーボード
２１ リンフォースインナ
２１ｃ 外側端
２２ 突出部
２３ 突出部
２４ 凹状部
２５ リンフォースサイド
２５ｃ 内側端
２５ｄ 外側端
２６ 突出部
２７ 突出部

Claims (4)

1. 車室とエンジンルームとを区画するトーボードと、
   該トーボードの下端に前端が結合されたフロアと、
   該フロアの側端に結合されて前後方向に延在し、サイドシルインナとサイドシルアウタよりなる閉断面形状のサイドシルと、
   上記トーボードの下部及びサイドシルと協働して左右に延在する閉断面形状を成すクロスメンバトーボードと、
   エンジンルームのホイールエプロンに沿って前後方向に延在して後端が上記クロスメンバトーボードの前面に結合されたフロントフレームとを備え、
   上記クロスメンバトーボードにおける上記フロントフレームとの結合部は、左右方向に延在する複数の突出部及び該突出部間に形成される凹状部を備え、
   上記フロントフレームにおける上記クロスメンバトーボードとの結合部は、上記複数の突出部及び該突出部間に形成される凹状部に重合及び嵌合することを特徴とする自動車の車体前部構造。
2. 上記クロスメンバトーボードは、外側端が各々左右のサイドシルに各々結合されてトーボードと協働して左右に延在する閉断面を形成する一対のリンフォースサイドと、両外側端が上記一対のリンフォースサイドの各々の内側端に重合すると共に、上記トーボードと協働して上記トーボードとリンフォースサイドとによって形成された閉断面と連続して左右に延在する閉断面を形成するリンフォースインナとを備え、上記リンフォースサイドとリンフォースインナとの結合部に上記フロントフレームの後端を結合したことを特徴とする請求項１に記載の自動車の前部車体構造。
3. 上記凹状部は、トーボードに結合されたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車の車体前部構造。
4. 上記フロントフレームの後端が、クロスメンバトーボードの突出部及び凹状部に重合可能であって、互いに重合するフロントフレームの後端と突出部が結合され、かつ互いに重合するフロントフレームの後端と凹状部とトーボードが共に結合されたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車の車体前部構造。

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