JP4966812B2 - 車体の前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、フロントアッパメンバ、フロントピラー及びサイドシル廻りの接続部分の構造である車体の前部構造に関するものである。

車体の前部構造の中には、車体の側部下方にサイドシルが設けられ、このサイドシルの前端から垂直に立ち上るとともに、先端を後方に傾斜させたフロントピラーが設けられ、このフロントピラーの垂直に立ち上げられた垂直部の上部から前方にフロントアッパメンバが延出されたものが知られている。
この種の車体の前部構造は、所定の強度・剛性が確保されるように、適宜設計されるものであった。

このような車体の前部構造として、車体前方から荷重がかかったときに車室側の変形を最小限に止めるように配慮したもの、若しくは、車体前方から荷重がかかったときに荷重を効果的に受け止めるように配慮したものが知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
特開２００２−３７０６７２公報 特開２００１−２６０９４１公報

特許文献１の車体の前部構造は、左右のフロントピラーと、これらのフロントピラーを結ぶインナクロスメンバと、このインナクロスメンバの前面に設けたアウタクロスメンバとから構成されるものであり、アウタクロスメンバに、前面がアーチ形状に形成され前方からかかる荷重を放射状に分散させる高剛性部分と、この高剛性部分のインナクロスメンバ側に荷重の吸収作用のある荷重吸収部分とが設けられ、アウタクロスメンバにかかる荷重をインナクロスメンバを介してフロントピラーに伝達するものである。

特許文献２の車体の前部構造は、フロントピラーのアウタ側及びサイドシルのアウタ側が形成されるボディサイドアウタパネルと、このボディサイドアウタパネルのフロントピラーの構成部分（アウタパネル）に設けられるスチフナパネルと、ボディサイドアウタパネルのフロントピラー構成部分に被せられるインナパネルと、ボディサイドアウタパネルのフロントピラー構成部分の下部にサイドステー部を介して取付けられるフロントアッパフレームとから構成される。
すなわち、アウタパネル、スチフナパネル及びインナパネルで構成されるフロントピラーの下部にサイドステー部を介してフロントアッパフレームが取付けられたものと言える。

しかし、特許文献１の車体の前部構造では、フロントピラーは、薄板の断面であることからフロントピラーに荷重が入ることで簡単に座屈してしまう懸念があり、荷重を効果的に受け止めることができない。例えば、その対策としてフロントピラーの板厚を厚くすると重量の増加やコストアップにつながる。

また、特許文献２の車体の前部構造では、フロントピラーが、アウタパネル、スチフナ及びインナパネルで構成されるものの、フロントピラーは、薄板大断面で構成されていることから、やはり、断面の座屈が発生して効果的に荷重を伝達することができない。

本発明は、フロントピラーの断面の座屈を抑制して前方からの荷重を効果的にフロントピラーで受けることができる車体の前部構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車体の側部下方に設けられるサイドシルと、このサイドシルの前端から垂直に立ち上げられ、先端を後方に傾斜させたフロントピラーと、このフロントピラーの垂直に立ち上げられた垂直部の上部から前方に延出され、サスペンションのダンパハウジングに連結されるフロントアッパメンバと、フロントピラーの垂直部に接続され左右に延びるクロスメンバとから構成される車体の前部構造において、フロントピラーは、車体の外方に設けたアウタパネルと、車体の内方に設けたインナパネルと、これらのアウタパネルとインナパネルとの間に設けられ、アウタパネルとインナパネルを補強するスチフナパネルと、クロスメンバの接続高さに設けられるとともにスチフナパネルに取付けられ、インナパネルとスチフナパネルとで形成される空間を車幅方向に仕切る隔壁とを備え、フロントアッパメンバに、隔壁の設定位置下方まで延ばされ垂直部に接続する接続部を備え、スチフナパネルが、断面視略コ字状の長手部品であり、車体の前方に位置する面を前面、車体の外方に位置する面を外側面、車体の後方に位置する面を後面とするときに、隔壁が、フロントピラーの垂直部の中間から下方位置に設定されるとともに、スチフナパネルの前面、外側面及び後面に接続され、隔壁とインナパネルとの間に、衝撃の吸収作用をなす第１の構造用発泡充填材が充填され、アウタパネルの前面とスチフナパネルの前面との間に、衝撃の吸収作用をなす第２の構造用発泡充填材が充填され、第１及び第２の構造用発泡充填材が、上下方向に所定長さで充填されたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車体の側部下方にサイドシルが設けられ、このサイドシルの前端から垂直に立ち上げられるとともに、先端を後方に傾斜させたフロントピラーが設けられ、このフロントピラーの垂直に立ち上げられた垂直部の上部から前方に延出され、サスペンションのダンパハウジングに連結されるフロントアッパメンバが設けられ、フロントピラーの垂直部に接続され左右に延びるクロスメンバが設けられる。
フロントピラーは、車体の外方に設けたアウタパネルと、車体の内方に設けたインナパネルと、これらのアウタパネルとインナパネルとの間に設けられ、アウタパネルとインナパネルを補強するスチフナパネルと、クロスメンバの接続高さに設けられるとともにスチフナパネルに取付けられ、インナパネルとスチフナパネルで形成される空間を車幅方向に仕切る隔壁とから構成される。
フロントピラーに、クロスメンバの接続高さに設けられるとともにスチフナパネルに取付けられ、インナパネルとスチフナパネルとで形成される空間を車幅方向に仕切る隔壁を備えたので、フロントアッパメンバ、フロントピラー、クロスメンバ及びサイドシルの結合効率が向上される。フロントアッパメンバに荷重が入力された場合に、フロントピラーのインナパネルとスチフナパネルとで形成される空間が潰れにくくなる。これにより、フロントピラーの断面の座屈を抑制して前方からの荷重を効果的にフロントピラーで受けることができる。この結果、フロントアッパメンバから入力される荷重がフロントピラーからクロスメンバやサイドシルに円滑に伝達される。

フロントアッパメンバに、隔壁の設定位置下方まで延ばされ垂直部に接続する接続部を備えたので、前方からフロントアッパメンバに入力される荷重をフロントパネルの垂直部のほぼ全体に伝達することができる。この結果、フロントピラーに局部的な荷重が入力されることを防止することができる。

隔壁は、フロントピラーの垂直部の中間から下方位置に設定される。
スチフナパネルが、断面視略コ字状の長手部品であり、車体の前方に位置する面を前面、車体の外方に位置する面を外側面、車体の後方に位置する面を後面とするときに、隔壁は、スチフナパネルの前面、外側面及び後面に接続されるので、スチフナパネルの断面の座屈を抑制することができる。

隔壁とインナパネルとの間に、衝撃の吸収作用をなす構造用発泡充填材が充填されたので、隔壁で受ける分の荷重の内インナパネル側に伝達される荷重を吸収することができる。この結果、フロントピラーの車室内側への変形を低減することができる。
さらに、アウタパネルの前面とスチフナパネルの前面との間に、衝撃の吸収作用をなす第２の構造用発泡充填材が充填され、第１及び第２の構造用発泡充填材が、上下方向に所定長さで充填された。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体の前部構造の斜視図であり、図２は図１に示される車体の前部構造の側面図であり、図３は図１に示される車体の前部構造の分解斜視図であり、図４は図１の４−４線断面図である。
図１〜図４に示されたように、車体の前部構造は、車体１１の側部下方に設けられるサイドシル１２と、このサイドシル１２の前端から垂直に立ち上げられ、先端を後方に傾斜させたフロントピラー１３と、このフロントピラー１３の垂直に立ち上げられた垂直部２１の上部から前方に延出され、サスペンション（不図示）のダンパハウジング１５に連結されるフロントアッパメンバ１６と、フロントピラー１３の垂直部２１に補強板２３を介して接続され、左右に延びるクロスメンバ１７とから構成される。

図３に示されるように、フロントピラー１３は、車体１１に略垂直に延ばされる垂直部２１と、この垂直部２１に上端から斜め後方に延ばされる傾斜部２２とからなる。
フロントピラー１３の垂直部２１は、車体１１の外方に設けたアウタパネル３１と、車体１１の内方に設けたインナパネル３２と、これらのアウタパネル３１とインナパネル３２との間に設けられ、アウタパネル３１とインナパネル３２を補強するスチフナパネル３３と、クロスメンバ１７の接続高さに設けられるとともにスチフナパネル３３に取付けられ、インナパネル３２とスチフナパネル３３とで形成される空間を車幅方向に仕切る隔壁（バルクヘッド）３４と、隔壁３４とインナパネル３２との間に充填され、衝撃の吸収作用をなす第１の構造用発泡充填材３６と、アウタパネル３１の前面とスチフナパネル３３の前面との間に充填され、衝撃の吸収作用をなす第２の構造用発泡充填材３７とから構成される。

第１の構造用発泡充填材３６は、上下方向に所定長さで充填される。第２の構造用発泡充填材３７は、上下方向に所定長さで充填される。
フロントアッパメンバ１６は、図２に示されるように、隔壁３４の設定位置下方まで延ばされ垂直部２１に接続する接続部３８を備えた。

スチフナパネル３３は、図４に示されるように、インナパネル３２に向けて開口する断面視略コ字状の長手部品であり、車体１１の前方に位置する面を前面４１、車体１１の外方に位置する面を外側面４２、車体１１の後方に位置する面を後面４３とするときに、隔壁３４は、スチフナパネル３３の前面４１、外側面４２及び後面４３に接続される。

図５（ａ），（ｂ）は図１に示される車体の前部構造の荷重伝達を示す説明図である。
（ａ）において、フロントピラー１３では、クロスメンバ１７及びフロントアッパメンバ１６が接合される垂直部２１に、インナパネル３２とスチフナパネル３３とで形成される空間を車幅方向に仕切る隔壁３４が設けられた。従って、薄板大断面で構成されているフロントピラー１３内を遮蔽（閉塞）することができる。この結果、フロントアッパメンバ１６に矢印ａ１の如く荷重（前突荷重）が入力されたときに、フロントピラー１３の座屈を抑制し、荷重をクロスメンバ１７に矢印ａ２の如く又サイドシル１２に矢印ａ３の如く分散しつつ伝達できる。

すなわち、車体の前部構造では、フロントアッパメンバ１６、フロントピラー１３、クロスメンバ１７及びサイドシル１２の結合効率を向上させたものと言え、フロントアッパメンバ１６に入力された荷重が、フロントピラー１３を介してクロスメンバ１７及びサイドシル１２が連続的に伝達される荷重伝達経路が形成される。

（ｂ）において、サスペンション入力による矢印ｂ１の如く上下方向の荷重がフロントアッパメンバ１６に入力された場合にも、フロントアッパメンバ１６の接続部分であるフロントピラー１３が隔壁３４により剛性が高められているため、フロントピラー１３ではフロントアッパメンバ１６を効果的に受け止めることができる。この結果、サスペンション入力によるフロントアッパメンバ１６の上下方向の変形が防止される。
また、フロントアッパメンバ１６には、隔壁３４の設定位置下方まで延ばされ垂直部２１に接続する接続部３８を備えたので、さらに、フロントアッパメンバ１６のサスペンション入力による上下方向の変形が抑制される。

図６（ａ），（ｂ）は図１に示される車体の前部構造の比較検討図であり、（ａ）は比較例の車体の前部構造を示し、（ｂ）は実施例の車体の前部構造を示す。
図７（ａ），（ｂ）は図１に示される車体の前部構造の断面比較検討図であり、（ａ）は比較例の車体の前部構造の平面断面を示し、（ｂ）は実施例の車体の前部構造の平面断面を示す。

図６（ａ）及び図７（ａ）において、比較例の車体の前部構造は、車体の側部下方に設けられるサイドシル１１２と、このサイドシル１１２の前端から垂直に立ち上げられ、先端を後方に傾斜させたフロントピラー１１３と、このフロントピラー１１３の垂直に立ち上げられた垂直部１２１の上部から前方に延出され、サスペンション（不図示）のダンパハウジングに連結されるフロントアッパメンバ１１６と、フロントピラー１１３の垂直部１２１に補強板１２３を介して接続され、左右に延びるクロスメンバ１１７とから構成される。

フロントピラー１１３は、車体に略垂直に延ばされる垂直部１２１と、この垂直部１２１に上端から斜め後方に延ばされる傾斜部（不図示）とからなる。
フロントピラー１１３の垂直部１２１は、車体の外方に設けたアウタパネル１３１と、車体の内方に設けたインナパネル１３２と、これらのアウタパネル１３１とインナパネル１３２との間に設けられ、アウタパネル１３１とインナパネル１３２を補強するスチフナパネル１３３（図７（ａ）参照）とから構成される。

比較例の車体の前部構造では、クロスメンバ１１７やフロントアッパメンバ１１６を追加することで剛性・強度は向上するが、結合した先のフロントピラー１１３は薄板大断面で構成されていることから、二点差線で示されるように断面の座屈が発生し、フロントアッパメンバ１１６から伝達される荷重をクロスメンバ１１７やサイドシル１１２に効果的に伝達することができない。

図６（ｂ）において、実施例の車体の前部構造では、車体１１の側部下方にサイドシル１２が設けられ、このサイドシル１２の前端から垂直に立ち上げられるとともに、先端を後方に傾斜させたフロントピラー１３が設けられ、このフロントピラー１３の垂直に立ち上げられた垂直部２１の上部から前方に延出され、サスペンションのダンパハウジング１５に連結されるフロントアッパメンバ１６が設けられ、フロントピラー１３の垂直部２１に接続され左右に延びるクロスメンバ１７が設けられる。

フロントピラー１３は、車体１１の外方に設けたアウタパネル３１と、車体１１の内方に設けたインナパネル３２と、これらのアウタパネル３１とインナパネル３２との間に設けられ、アウタパネル３１とインナパネル３２を補強するスチフナパネル３３（図７（ｂ）参照）と、クロスメンバ１７の接続高さに設けられるとともにスチフナパネル３３に取付けられ、インナパネル３２とスチフナパネル３３で形成される空間を車幅方向に仕切る隔壁３４とから構成される。

フロントピラー１３に、クロスメンバ１７の接続高さに設けられるとともにスチフナパネル３３に取付けられ、インナパネル３２とスチフナパネル３３とで形成される空間を車幅方向に仕切る隔壁３４を備えたので、フロントアッパメンバ１６、フロントピラー１３、クロスメンバ１７及びサイドシル１２の結合効率が向上される。フロントアッパメンバ１６に荷重が入力された場合に、フロントピラー１３のインナパネル３２とスチフナパネル３３とで形成される空間が潰れにくくなる。これにより、フロントピラー１３の断面の座屈を抑制して前方からの荷重を効果的にフロントピラー１３で受けることができる。この結果、フロントアッパメンバ１６から入力される荷重がフロントピラー１３からクロスメンバ１７やサイドシル１２に円滑に伝達される。

図６（ａ），（ｂ）に示されるように、フロントアッパメンバ１１６の接続部１３８の高さをｈ１、実施例のフロントアッパメンバ１６の接続部３８の高さをｈ２とするときに、ｈ２＞ｈ１の関係にある。
すなわち、フロントアッパメンバ１６に、隔壁３４の設定位置下方まで延ばされ垂直部２１に接続する接続部３８を備えたので、前方からフロントアッパメンバ１６に入力される荷重をフロントパネルの垂直部２１のほぼ全体に伝達することができる。この結果、フロントピラー１３に局部的な荷重が入力されることを防止することができる。

スチフナパネル３３が、断面視略コ字状の長手部品であり、車体１１の前方に位置する面を前面４１、車体１１の外方に位置する面を外側面４２、車体１１の後方に位置する面を後面４３とするときに、隔壁３４は、スチフナパネル３３の前面４１、外側面４２及び後面４３に接続されるので、スチフナパネル３３の断面の座屈を抑制することができる。

図７（ｂ）において、隔壁３４とインナパネル３２との間に、衝撃の吸収作用をなす構造用発泡充填材３６が充填されたので、隔壁３４で受ける分の荷重のインナパネル３２側に伝達される荷重を吸収することができる。この結果、フロントピラー１３の車室内側への変形を低減することができる。

アウタパネル３１の前面とスチフナパネル３３の前面４１との間に、衝撃の吸収作用をなす構造用発泡充填材３７が充填されたので、フロントアッパメンバ１６から入力される荷重をフロントピラー１３側で一部吸収することができる。

尚、本発明に係る車体の前部構造は、図４に示すように、隔壁３４とインナパネル３２との間に、衝撃の吸収作用をなす構造用発泡充填材３６が充填されたが、隔壁３４の上下を覆うように、インナパネル３２とスチフナパネル３３で形成される空間に渡って構造用発泡充填材３６が充填されるものであってもよい。

本発明に係る車体の前部構造では、図４に示すように、アウタパネル３１の前面とスチフナパネル３３の前面４１との間に、衝撃の吸収作用をなす構造用発泡充填材３７が充填されたが、アウタパネル３１とスチフナパネル３３で形成される空間に渡って、所定の長さで構造用発泡充填材３７が充填されるものであってもよい。

本発明に係る車体の前部構造は、セダンやワゴンなどの乗用車に採用するのに好適である。

本発明に係る車体の前部構造の斜視図である。 図１に示される車体の前部構造の側面図である。 図１に示される車体の前部構造の分解斜視図である。 図１の４−４線断面図である。 図１に示される車体の前部構造の荷重伝達を示す説明図である。 図１に示される車体の前部構造の比較検討図である。 図１に示される車体の前部構造の断面比較検討図である。

符号の説明

１１…車体、１２…サイドシル、１３…フロントピラー、１６…フロントアッパメンバ、１７…クロスメンバ、２１…垂直部、３１…アウタパネル、３２…インナパネル、３３…スチフナパネル、３４…隔壁、３６，３７…第１・第２の構造用発泡充填材、３８…接続部、４１…前面、４２…外側面、４３…後面。

Claims (1)

1. 車体（１１）の側部下方に設けられるサイドシル（１２）と、このサイドシル（１２）の前端から垂直に立ち上げられ、先端を後方に傾斜させたフロントピラー（１３）と、このフロントピラー（１３）の垂直に立ち上げられた垂直部（２１）の上部から前方に延出され、サスペンションのダンパハウジング（１５）に連結されるフロントアッパメンバ（１６）と、フロントピラー（１３）の垂直部（２１）に接続され左右に延びるクロスメンバ（１７）とから構成される車体の前部構造において、
   前記フロントピラー（１３）は、前記車体の外方に設けたアウタパネル（３１）と、前記車体（１１）の内方に設けたインナパネル（３２）と、これらのアウタパネル（３１）とインナパネル（３２）との間に設けられ、前記アウタパネル（３１）と前記インナパネル（３２）を補強するスチフナパネル（３３）と、前記クロスメンバ（１７）の接続高さに設けられるとともに前記スチフナパネル（３３）に取付けられ、前記インナパネル（３２）と前記スチフナパネル（３３）とで形成される空間を車幅方向に仕切る隔壁（３４）とを備え、
   前記フロントアッパメンバ（１６）は、前記隔壁（３４）の設定位置下方まで延ばされ前記垂直部（２１）に接続する接続部（３８）を備え、
   前記スチフナパネル（３３）は、断面視略コ字状の長手部品であり、前記車体（１１）の前方に位置する面を前面（４１）、前記車体（１１）の外方に位置する面を外側面（４２）、前記車体（１１）の後方に位置する面を後面（４３）とするときに、
   前記隔壁（３４）は、前記フロントピラー（１３）の垂直部（２１）の中間から下方位置に設定されるとともに、前記スチフナパネル（３３）の前面（４１）、外側面（４２）及び後面（４３）に接続され、
   前記隔壁（３４）と前記インナパネル（３２）との間に、衝撃の吸収作用をなす第１の構造用発泡充填材（３６）が充填され、前記アウタパネル（３１）の前面と前記スチフナパネル（３３）の前面（４１）との間に、衝撃の吸収作用をなす第２の構造用発泡充填材（３７）が充填され、
   前記第１及び第２の構造用発泡充填材（３６，３７）は、上下方向に所定長さで充填されたことを特徴とする車体の前部構造。

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