JP4923004B2 - 自動車の車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、軽量化を図りながら、オフセット衝突や高速走行時のフルラップ衝突に対する強度を向上させた自動車の車体前部構造に関する。

モノコック構造の自動車（以下、モノコック車と記す）は、薄鋼板をプレス成型することで多数のボディパネルや骨格部材を製造した後、これらをスポット溶接等により接合することでボディが製造される。そして、このようなモノコック車には、車体の前方へ左右のフロントサイドフレームを延ばすとともに、これら左右のフロントサイドフレームの前端をバンパビームで連結し、フロントサイドフレームの後部上方に設けられた一対のフロントピラーの前端から左右のアッパメンバを前方かつ下方へ延ばすとともに、連結部材を介してこれら前端を両フロントサイドフレームの前端外側に接合した車体構造を採用しているものがある。

上記構成の車体構造では一般に、フロントサイドフレームの車幅方向外側にホイールハウスが設けられ、ホイールハウスに設けられたダンパハウジングが両アッパメンバの車幅方向内側に接合されている。また、ホイールハウスの後方には、ダッシュボードロアパネルが設けられ、これにより、エンジンルームと車室空間とが画成されている。そして、正面衝突による荷重は、フロントサイドフレームへ伝達されるだけでなく、アッパメンバを介してフロントピラーにも伝達されるようになっており、衝突荷重が所定値以上である場合には、フロントサイドフレームやアッパメンバの前部が大きく変形することで衝突エネルギを吸収し、車室空間の変形を防止して乗員の安全が図られる。

特に、オフセット衝突や高速走行時のフルラップ衝突の場合には、衝突荷重が非常に大きくなるため、その衝突荷重をより効率的にフロントピラーへ分散させることが望まれる。このような課題を解決するために、例えば、上記構成の車体構造において、アッパメンバを車体後方に向けて上がり勾配となるように略直線状に形成した自動車前部の車体構造が本出願人によって提案されている（特許文献１参照）。しかし、アッパメンバの変形が大きい場合、硬いダンパハウジングがダッシュボードロアパネルに当たり、室内側まで変形させる場合が考えられる。そこで、ダッシュボードアッパサイドを備えた自動車の車体構造において、ダッシュボードアッパサイドが前方へ延出してダンパハウジングに接合するとともに、車体前方視においてフロントピラーとラップする係止部をダッシュボードアッパサイドに有するものが本出願人によって提案されている（特願２００７−１９３４０７）。

特開２００５−１１２１７３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、フロントサイドフレーム等の前部の変形のみでは衝突エネルギが吸収されない場合、衝突荷重は前輪へ入力し、ダンパハウジングを介してアッパメンバへ伝達されるため、板厚を厚くする等の方法でアッパメンバ後部の剛性を高める必要があった。また、各フレームを構成するパネルや骨格部材は上述したようにスポット溶接により接合されることが一般的であるが、アッパメンバ後部の剛性を高めた場合には、アッパメンバとフロントピラーとの接合強度も高める必要があった。

また、特願２００７−１９３４０７に記載の従来技術では、衝突時のフロントピラーと係止部との当接面積が小さい（実質的に線接触である）ため、荷重の伝達および分散を効率的に行えない場合があった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、衝突荷重を適切に分散して伝達させることにより、オフセット衝突等の際に、ダンパハウジングの後退を抑制するとともに、車体変形量を低減することのできる自動車の車体前部構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、車体前後方向に延びる左右のフロントサイドフレーム（２，３）と、前記両フロントサイドフレームの後方にそれぞれ配置された左右のフロントピラー（６，７）と、前記両フロントサイドフレームの外側で、前記フロントピラーの前部にその後端がそれぞれ連結され、車体前後方向に延びる左右のダッシュボードアッパサイド（１９）と、前記両フロントサイドフレームと前記両ダッシュボードアッパサイドとの間に設けられた左右のダンパハウジング（２６，２７）とを備えた自動車の車体前部構造であって、前記ダッシュボードアッパサイドの車幅方向外側には、前記フロントピラーの前壁（５１ａ）に対面するフランジ（４５）を有するビード状係止部材（３２）が取り付けられた構成とする。

上記課題を解決するためになされた第２の発明として、前記ビード状係止部材は、車体前方に向けて先細り状となる縮幅部（３１ａ）を有し、前記フランジは、水平な断面における角度（α）が、前記縮幅部の角度（β）より大きく設定されている構成とすることができる。

上記第１の発明によれば、オフセット衝突（いわゆるＯＤＢ(Offset Deformable Barrier)衝突）等の際に、フロントピラーとダッシュボードアッパサイドとの接続部（スポット溶接部等）が破断または変形しても、ダッシュボードアッパサイドに取り付けられた係止部材のフランジがフロントピラーの前壁に当接するため、ダンパハウジングの後退を抑制するとともに、車体変形量を低減することができる。特に、衝突等の際に、係止部材のフランジとフロントピラーの前壁とが面接触するため、衝突荷重を適切に分散して伝達させることができる。また、上記第２の発明によれば、フランジをフロントピラーの前壁に沿って形成するので、衝突当初に係止する部材（フランジ）の幅を広くして、フランジの当接面を適切な大きさに確保するとともに、ビード状係止部材の強度を増大させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。説明にあたり、自動車の車体前部構造およびその構成要素の上下，前後，左右の方向は、車体を基準として定めるものとする。

図１は本発明に係る車体前部構造を適用した乗用車用ボディの車体骨格構造を示す斜視図である。

図１に示すように、ボディ１は、その前部の主要構成部材として、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム２，３と、両フロントサイドフレーム２，３の後方外側に鉛直方向に延びる左右一対のフロントピラーロア４，５と、両フロントピラーロア４，５の上端に連なり、両フロントサイドフレーム２，３の後部上方に配置された左右一対のフロントピラー６，７と、その前端が、連結部材８，９を介して両フロントサイドフレーム２，３の前端にそれぞれ接合されるとともに、その後端が、両フロントピラー６，７の前部にそれぞれ接合された車体前後方向に延びる左右一対のアッパメンバ１０，１１とを備えている。

両フロントサイドフレーム２，３の前端には、前方に延出する左右一対のフロントサイドフレームエクステンション１２，１３が接合され、その前端には左右方向に延在するバンパビーム１４が設けられている。また、両フロントサイドフレーム２，３の前端部車幅方向内側には、上端がバルクヘッドアッパフレームで連結された左右のバルクヘッドサイドステイ１５，１６が垂設され、その下方には左右にフロントロアクロスメンバ１７が設けられている。

左右のフロントピラー６，７と左右のアッパメンバ１０，１１との接合部には、その左右のダッシュボードアッパサイド１８，１９（ダッシュボードアッパの左右側部）が接合されたダッシュボードアッパ２０が水平に延設されており、その下方にはダッシュボードロア２１が垂設されてエンジンルーム２２と車室２３とを画成している。左右のアッパメンバ１０，１１の車幅方向内側であってダッシュボードロア２１の前方には、その上下がアッパメンバ１０，１１とフロントサイドフレーム２，３とにそれぞれ接合された左右一対のホイールハウス２４，２５が設けられており、そららの上端部にはそれぞれダンパハウジング２６，２７が一体形成されている。

図２は図１の乗用車用ボディの右前部を示す透視側面図であり、図３は図１の乗用車用ボディの要部を示す透視斜視図であり、図４は図２中のIV−IV断面図であり、図５は図２中のV−V断面図であり、図６は衝突時における図５と同様の断面図である。なお、乗用車用ボディの構造は概ね左右対称をなしているため、左側の構造についてはその説明を省略する。

ダッシュボードアッパサイド１９は、図２および図３に示すように、フロントサイドフレームの外側において、フロントピラー７の車幅方向内側（図５に示すピラーインナ５２）にスポット溶接により接合されている。ダッシュボードアッパサイド１９の車幅方向外側面には、車幅方向外側に突設されたビード状部３１を有するキャッチャ（ビード状係止部材）３２が接合されている。

アッパメンバ１１は、図４に示すように、その車幅方向外側面および上面を構成するアッパメンバアウタ４１と、その車幅方向内側面および下面を構成するアッパメンバインナ４２とからなる閉断面を有している。アッパメンバアウタ４１とアッパメンバインナ４２とに接合されるダッシュボードアッパサイド１９は、アッパメンバ１１の閉断面の一部を構成している。アッパメンバインナ４２のダッシュボードアッパサイド１９との接合部位における車幅方向内側面には、ダンパハウジング２７の側縁が接合されている。

フロントピラー７は、図５に示すように、その車幅方向外側面を構成するピラーアウタ５１と、その車幅方向内側面を構成するピラーインナ５２とからなる閉断面を有している。ピラーアウタ５１は車幅方向外側に略台形状に突出する凸状部を有する一方、ピラーインナ５２は車幅方向内側に略台形状に突出する凸状部を有し、この両者の間には、ピラーアウタ５１と同様の凸状部を有するスチフナ５３が設けられている。これらピラーアウタ５１、ピラーインナ５２およびスチフナ５３の前後端は、互いに重なった状態で接合されている。ピラーインナ５２の前端は、ダッシュボードアッパサイド１９の後端にスポット溶接されている。ダッシュボードアッパサイド１９の車幅方向内側には、アッパメンバインナ４２を挟んでダンパハウジング２７が接合されている。

キャッチャ３２のビード状部３１は、図４に示すように、車両前後方向に垂直な断面において、車幅方向外側に突出するように設けられており、ビード状部３１の後端には、図５にも示すように、フランジ４５が設けられている。フランジ４５はピラーアウタ５１の前壁５１ａに対面するように当該前壁５１ａの前方に設けられており、フランジ４５とこれに対面する前壁５１ａの部位とは互いに略平行となるように傾斜配置されている。また、キャッチャ３におけるビード状部３１の後部３１ａは、その頂部が略円錐の一部を切り取った形の湾曲面を有しており、フランジ４５が接続される後端から車体前方に向けて先細り状をなす。図４中に想像線で示されたビード状部は図２中のA−A断面（車体前方側の断面）を示している。ビード状部３１の後部３１ａ前端に連なる前部３１ｂは、車体前方に向けて徐々に拡幅されるように設けられており、これにより、ビード状部３１は後部３１ａと前部３１ｂとの境界がくびれた形状をなす。また、図５に示すように、フランジ４５、ビード状部３１の後部３１ａ、前部３１ｂは、その傾斜角度が次第に小さくなるように形成されている。

上記構成のボディ１においては、ボディ１の前面に車両や障害物が衝突すると、バンパビーム１４に入力される衝突荷重は、フロントサイドフレーム２，３を介して後方のフロアフレームやサイドシルインナ等に伝達される。また、アッパメンバ１０，１１に入力される衝突荷重は、後方のフロントピラー６，７に伝達される。そして、衝突荷重が比較的大きい場合には、フロントサイドフレーム２，３およびアッパメンバ１０，１１の前部が最初に潰れることにより、衝突エネルギが吸収される。

一方、衝突荷重が非常に大きくなるオフセット衝突や高速走行時におけるフルラップ衝突の場合、フレーム等のボディ前部の変形のみでは衝突エネルギが吸収されないことがある。そのような場合、アッパメンバ１１後部とフロントピラー７との接合部のスポット溶接等が外れると、アッパメンバ１１と共に前輪およびダンパハウジング２７が後退してダッシュボードロア２１の変形を引き起こす可能性がある。

このような場合、ボディ前部の変形のみでは吸収されない衝突荷重がアッパメンバ１１に加わると、図６に示すように、ダッシュボードアッパサイド１９のピラーインナ５２とのスポット溶接部およびアッパメンバアウタ４１のピラーアウタ５１とのスポット溶接部が外れ、アッパメンバ１１がダンパハウジング２７と共に後退する。しかしながら、このとき、キャッチャ３２のフランジ４５がピラーアウタ５１の前壁５１ａに当接（面接触）してキャッチャ３２の後退が規制されるため、ダッシュボードアッパサイド１９およびアッパメンバ１１の後退が抑制される。なお、キャッチャ３２のフランジ４５とピラーアウタ５１の前壁５１ａとの距離は、ダンパハウジング２７とダッシュボードロア２１との間隙Ｓよりも小さく設定される。これにより、衝突によってアッパメンバ１１の接合が外れてダンパハウジング２７が後退しても、ダッシュボードロアの変形が抑止されて車室のスペースが確保され、乗員の安全性が向上する。

このように、本願発明を適用したボディによれば、オフセット衝突等の際に、フロントピラー７とダッシュボードアッパ２０（ダッシュボードアッパサイド１９）とのスポット溶接部が破断しても、ダッシュボードアッパに取り付けられたキャッチャ３２のフランジ４５がフロントピラー７の前壁５１ａに当接するため、ダンパハウジング２７の後退を抑制するとともに、車体変形量を低減することができる。特に、キャッチャ３２のフランジ４５とフロントピラー７の前壁５１ａとが面接触するため、衝突荷重を適切に分散して伝達させることができる。また、キャッチャ３２のフランジ４５が当接するピラーアウタ５１の前壁５１ａの背面側に沿ってスチフナ５３が設けられているため、キャッチャ３２の後退をより確実に規制することができる。

キャッチャ３２のビード状部３１は車体前方（前壁５１ａから離反する方向）に向けて先細り状となる後部３１ａを有している。また、図５に示したように、水平な断面においてフランジ４５はピラーアウタ５１の前壁５１ａに沿って形成され、その前部３１ｂに対する角度αは、前部３１ｂに対する後部３１の角度βより大きく設定されている。このような構成により、フランジ４５の幅を広くして、フランジ４５の当接面を適切な大きさに確保するとともに、ビード状部３１の強度を増大させることができる。

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ダンパハウジングは、アッパメンバインナを介してダッシュボードアッパサイドに接合されているが、ダッシュボードアッパサイドに直接接合された形態であってもよい。ボディ前部を構成するフレーム等の形状や相互の接合形態については、本発明の範囲を逸脱しない限り種々の変更が可能である。

実施形態に係る乗用車用ボディの車体骨格構造を示す斜視図 図１の乗用車用ボディの右前部を示す透視側面図 図１の乗用車用ボディの要部を示す透視斜視図 図２中のIV−IV断面図 図２中のV−V断面図 衝突時における図５と同様の断面図

符号の説明

１ ボディ
２，３ フロントサイドフレーム
４，５ フロントピラーロア
６，７ フロントピラー
１０，１１ アッパメンバ
１８，１９ ダッシュボードアッパサイド
２０ ダッシュボードアッパ
２６，２７ ダンパハウジング
３１ ビード状部
３１ａ 後部（縮幅部）
３１ｂ 前部
３２ キャッチャ（係止部材）
４１ アッパメンバアウタ
４２ アッパメンバインナ
４５ フランジ
５１ ピラーアウタ
５１ａ 前壁
５２ ピラーインナ
５３ スチフナ

Claims (3)

1. 車体前後方向に延びる左右のフロントサイドフレームと、
   前記両フロントサイドフレームの後方にそれぞれ配置された左右のフロントピラーと、
   前記両フロントサイドフレームの外側で、前記フロントピラーの前部にその後端がそれぞれ連結され、車体前後方向に延びる左右のダッシュボードアッパサイドと、
   前記両フロントサイドフレームと前記両ダッシュボードアッパサイドとの間に設けられた左右のダンパハウジングと
   を備えた自動車の車体前部構造であって、
   前記ダッシュボードアッパサイドの車幅方向外側には、車体前後方向に垂直な断面において、前記ダッシュボードアッパサイドと共に閉断面を形成するビード状部を有するビード状係止部材が取り付けられ、
   前記ビード状部は、車体前方に向けて先細り状となる縮幅部と、当該縮幅部の前端に連なる前部と、当該縮幅部の後端に連なると共に、前記フロントピラーの前壁に対面するフランジとを有し、
   水平な断面において、前記前部に対する前記フランジの角度（α）が、前記前部に対する前記縮幅部の角度（β）より大きく設定されていることを特徴とする車体前部構造。
2. 前記前部は、車体前方に向けて徐々に拡幅されるように設けられ、
   前記ビード状部は、前記縮幅部と前記前部との境界がくびれた形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記フロントピラーは、車幅方向外側面を構成するピラーアウタと、車幅方向内側面を構成するピラーインナとからなる閉断面を有し、
   前記ピラーアウタは車幅方向外側に略台形状に突出する凸状部を有すると共に、当該凸状部に前記前壁が形成され、
   前記ピラーアウタと前記ピラーインナとの間には、車幅方向外側に略台形状に突出する凸状部を有するスチフナが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車体前部構造。

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