JP5150452B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンルームと車室とを隔てるダッシュボード廻りの剛性を高めた車体前部構造に関するものである。

車体前部構造として、エンジンルームと車室とをダッシュボードパネルで仕切られたものが知られている。
そのために、この種の車体前部構造は、フロントサイドフレームから伝達される荷重を受けるセンタトンネル補強部材を、車室外に配置して直接的に荷重を受けるようにするか、若しくは、ダッシュボードを挟んで車室内に配置してフロントサイドフレームを伝達される荷重を間接的に受けるように支持して車体剛性向上を図っていた。

このような車体前部構造として、補強部材を車室外に配置したもの、ダッシュパネルを挟んで補強部材を連結するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２３０９８４公報 特開２００３−６３４５５公報

特許文献１の車体前部構造は、車体前部に車体前後方向に沿って延びるフロントサイドフレームが設けられ、このフロントサイドフレームの後方にダッシュボードパネルが設けられ、このダッシュボードパネルの後方下部から車体後方にトンネル部が形成され、これらのフロントサイドフレームとトンネル部との間に補強部材が渡されたものである。

特許文献２の車体前部構造は、車室の前端壁を構成し上下方向に延びるダッシュボードパネルが設けられ、このダッシュボードパネル前方にフロントサイドフレームが延出され、ダッシュボードパネル後方にセンタトンネルが延出され、このセンタトンネルの車室側に補強部材が設けられたものである。

しかし、特許文献１の車体前部構造では、補強部材が車室外に配置されたものであり、例えば、フロントサイドフレームとセンタトンネルとの間に補強部材を渡す場合には、フロントサイドフレームとセンタトンネルとの間の上下方向のオフセットが大きくなり、曲げモーメントが発生し、センタトンネルへの円滑な荷重伝達できない。また、左右のフロントサイドフレームを結ぶクロスメンバとの接続も離れた位置で連結することとなり、剛性の確保が困難であった。

一方、特許文献２の車体前部構造では、室内側に補強部材を配置し、この補強部材をダッシュボードパネルを挟んで結合すると、車幅方向にクロスメンバを配置する場合に、クロスメンバーに補強部材を直接接合できないので、効果的な荷重伝達をすることはできないという課題があった。

本発明は、フロントサイドフレームに入力された荷重を円滑にセンタトンネルへ伝達することができるとともに、フロントサイドフレームからの荷重をＡピラーやサイドシルへも分散して伝達することできる車体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、エンジンルームと車室とを隔てるダッシュボードパネルと、このダッシュボードパネルから車体前方に延ばされる左右のフロントサイドフレームと、ダッシュボードパネルの中央部から車体後方に延ばされるセンタトンネルと、ダッシュボードパネルの側方から車体後方に延ばされる左右のサイドシルと、ダッシュボードパネルの側方から斜め上方に延ばされるＡピラーとを備えた車体前部構造において、ダッシュボードパネルが、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体とに分割したものであり、フロントサイドフレームからの荷重をセンタトンネルの上部へ伝達するトンネル補強フレームを、ダッシュパネル前分割体の後面に接合するとともに、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体との間を貫通させて、センタトンネルの上部に接合することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、トンネル補強フレームが、左右のフロントサイドフレーム間を結合するクロスメンバをベースに、Ａピラーを補強するピラー補強フレームと、サイドシルの前部を補強するサイドシル補強フレームとを一体化した補強フレーム構造体として構成されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、ピラー補強フレーム及びサイドシル補強フレームを、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体との間を貫通させたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、ダッシュパネル前分割体が、車輪を囲うホイールアーチ部を有することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、エンジンルームと車室とを隔てるダッシュボードパネルが設けられ、このダッシュボードパネルから車体前方に延ばされる左右のフロントサイドフレームが設けられ、ダッシュボードパネルの中央部から車体後方に延ばされるセンタトンネルが設けられ、ダッシュボードパネルの側方から車体後方に延ばされる左右のサイドシルが設けられ、ダッシュボードパネルの側方から斜め上方に延ばされるＡピラーが設けられる。
ダッシュボードパネルは、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体とに分割される。
フロントサイドフレームからの荷重をセンタトンネルの上部へ伝達するトンネル補強フレームを、ダッシュパネル前分割体の後面に接合するとともに、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体との間を貫通させて、センタトンネルの上部に接合した。すなわち、トンネル補強フレームがダッシュボードパネルを貫通するので、クロスメンバとトンネル補強フレームの上下のオフセット量を少なくすることができる。これにより、車体前部の剛性の向上を図ることができるとともに、フロントサイドフレームに入力された荷重が、トンネル補強フレームを介して直接センタトンネルの上部へ伝達可能となり、効果的な荷重伝達をすることができる。

請求項２に係る発明では、トンネル補強フレームが、左右のフロントサイドフレーム間を結合するクロスメンバをベースに、Ａピラーを補強するピラー補強フレームと、サイドシルの前部を補強するサイドシル補強フレームとを一体化した補強フレーム構造体として構成されるので、フロントサイドフレームからの荷重をＡピラーやサイドシルへも分散できる。
また、補強フレーム構造体をダッシュパネル前分割体に一体化した後には、トンネル補強フレーム及びサイドシル補強フレームを介して後方の車体フロア側へ容易に接続することができる。

請求項３に係る発明では、ピラー補強フレーム及びサイドシル補強フレームを、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体との間を貫通させたので、ピラー補強フレーム及びサイドシル補強フレームを直線的に形成することができる。この結果、フロントサイドフレームからの荷重を、円滑にＡピラーやサイドシルに伝達することができる。

請求項４に係る発明では、ダッシュパネル前分割体は、車輪を囲うホイールアーチ部を有するので、補強フレーム構造体をダッシュパネル前分割体に一体化した後には、ホイールアーチ部をサイドシル補強フレームを介して後方の車体フロア側へ容易に接続することができる。

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前部構造の斜視図であり、図２は図１に示される車体前部構造の車室側からのダッシュボードパネル廻りの斜視図である。

車体１０Ａは、エンジンルーム２１と車室２２とを隔てるダッシュボードパネル（ダッシュボード）１３と、このダッシュボードパネル１３から車体前方向に延ばされる左右のフロントサイドフレーム１１，１１と、ダッシュボードパネル１３の中央部から車体後方に延ばされるセンタトンネル（フロアトンネル）４３と、ダッシュボードパネル１３の側方から車体後方に延ばされる左右のサイドシル１７，１７（一方不図示）と、ダッシュボードパネル１３の側方から斜め上方に延ばされるＡピラー（フロントピラー）２３，２３（一方不図示）と、ダッシュボードパネル１３から車体後方に延ばされる車体フロア（フロントフロア）１５とを備える。

フロントサイドフレーム１１，１１は、車体幅方向に所定間隔をおいて配置され、車体前後方向に延出され、ダッシュボードパネル１３に水平部後端（後端部）１１ａが接合される。
サイドシル１７は、車室２２の下部で左右端に設けられ車体フロア１５を支持する骨格部材であり、サイドシルインナ４５と、サイドシルアウタ４６とからなり、前部１７ａがダッシュボードパネル１３に接合される。
Ａピラー（フロントピラー）２３は、ダッシュボードパネル１３の左右から車体後方に且つ斜め上方に延出される。

図３は図１に示される車体前部構造のダッシュボードパネルの分解斜視図であり、図４はダッシュパネル後分割体を取り除いたダッシュボードパネルの斜視図である。
ダッシュボードパネル１３は、エンジンルーム２１側に配置されるダッシュパネル前分割体６１と、車室２２側に配置されるダッシュパネル後分割体６２と、これらのダッシュパネル前分割体６１及びダッシュパネル後分割体６２の間に、連結材（支持部材）４１を介して配置される補強フレーム構造体（連結部材若しくはボード補強部材）１４とからなる。
なお、連結材４１は、ダッシュパネル後分割体６２と補強フレーム構造体１４との間に配置される。

ダッシュパネル前分割体６１は、左右のフロントサイドフレーム１１，１１が車体前方に延出されるフロントサイドフレーム遮蔽部材（前ボードパネル）３１と、このフロントサイドフレーム遮蔽部材３１の中央下部から後方に延出され、センタトンネル４３を接続するダッシュボード下部パネル（トンネル部補強板）６４と、フロントサイドフレーム遮蔽部材３１の両側に設けられ、前輪（不図示）を囲う左右のホイールアーチ部２５，２５とからなる。

ダッシュパネル後分割体６２は、車体１０Ａをエンジンルーム２１側と車室２２側と隔てる中央パネル（後ボードパネル）３２と、この中央パネル３２の両側下部に設けられ、左右のサイドシル１７，１７に接続する下サイドパネル（ダッシュボードパネル下部）２８，２８とからなる。

補強フレーム構造体（連結部材）１４は、左右のサイドフレーム間を結合するクロスメンバ（中央連結部材）３５と、サイドシル１７，１７の前部１７ａ，１７ａを補強するサイドシル補強フレーム（ホイールアーチ下連結部材）３７，３７と、Ａピラー２３を補強するピラー補強フレーム（ホイールアーチ上連結部材）３８，３８と、センタトンネル４３を補強するトンネル補強フレーム（トンネルフレーム連結部材）３６，３６と、からなり、クロスメンバ３５をベースに一体化されたものである。

クロスメンバ３５及び左右のサイドシル補強フレーム３７，３７は、一本のパイプ部材を曲げ形成して形成される部分であり、サイドシル補強フレーム３７，３７は、ダッシュボードパネル１３を通過させて（貫通させて）略直線状に形成され、クロスメンバ３５は、ダッシュボードパネル１３内を通過させて（貫通させて）略直線状に形成される。

ピラー補強フレーム３８，３８は、サイドシル補強フレーム３７，３７の根本にパイプ部材が溶接されたものであり、ダッシュパネル後分割体６２を通過させて（貫通させて）、略直線状に形成される。
トンネル補強フレーム３６，３６は、クロスメンバ３５にパイプ部材が溶接されたものである。

図５は図１に示される車体前部構造の補強フレーム構造体を模式的に表した斜視図である。
さらに、車体前部構造１０では、ピラー補強フレーム３８とサイドシル補強フレーム３７とで、二股状の補強部材７２が構成され、ピラー補強フレーム３８とサイドシル補強フレーム３７との交差する点を交差部７３と呼ぶときに、二股状の補強部材７２は、交差部７３の交差角度θが６０度に設定される。

Ａピラー下部の取付点７４とサイドシルの取付点７５とを仮想線７６で結ぶときに、交差部７３、Ａピラー下部の取付点７４及びサイドシルの取付点７５で略正三角形を形成される。なお、交差部７３はクロスメンバ３５に連結され、クロスメンバ３５及びフロントサイドフレーム遮蔽部材３１を介してフロントサイドフレーム１１に取付けるフロントサイドフレーム内面の取付点でもある。

図６は図１の６−６線断面図であり、図７は図２の７−７線断面図であり、図８は図２の８−８線断面図であり、図９は図２の９−９線断面図であり、図１０は図９に示されたダッシュボードパネル廻りの溶接箇所を示す説明図である。なお、図６〜図８及び図１０において黒丸印は溶接箇所を示す。

図６に示されるように、車体前部構造１０では、ダッシュパネル前分割体６１のホイールアーチ部２５と補強フレーム構造体１４のサイドシル補強フレーム３７が溶接され、ホイールアーチ部２５とダッシュパネル後分割体６２の下サイドパネル２８とが溶接され、この下サイドパネル２８に中央パネル３２及びサイドシル１７が溶接されている。

すなわち、サイドシル補強フレーム３７は、ダッシュパネル前分割体６１のホイールアーチ部２５の外周縁７８（図２参照）に固定（連結）されるとともに、下サイドパネル（ダッシュボードパネル下部）２８で覆われる（被覆される）。

図７に示されたように、車体前部構造１０では、ダッシュパネル前分割体６１のダッシュボード下部パネル６４にダッシュパネル後分割体６２の中央パネル３２が溶接され、補強フレーム構造体１４のトンネル補強フレーム３６がダッシュボード下部パネル６４及び中央パネル３２に溶接され、さらに、中央パネル３２は、アルミニウム鋳造継手部材６５で補強されている。

図８に示されたように、車体前部構造１０では、補強フレーム構造体１４のトンネル補強フレーム３６は、ダッシュパネル前分割体６１のフロントサイドフレーム遮蔽部材３１の後面３１ａに溶接（接合）されるとともに、ダッシュパネル前分割体６１のダッシュボード下部パネル６４とダッシュパネル後分割体６２の中央パネル３２との間を貫通させて、センタトンネル（トンネル部パネル）４３の上部４３ａ裏面に接合される。なお、補強フレーム構造体１４のクロスメンバ３５も、フロントサイドフレーム遮蔽部材３１の後面３１ａに溶接（接合）されている。

図９及び図１０に示されたように、車体前部構造１０では、ダッシュパネル後分割体６２の中央パネル３２に連結材４１が溶接されるとともに、ダッシュパネル前分割体６１のフロントサイドフレーム遮蔽部材３１が溶接され、フロントサイドフレーム遮蔽部材３１にも連結材４１が溶接され、フロントサイドフレーム遮蔽部材３１にフロントサイドフレーム１１が溶接され、フロントサイドフレーム遮蔽部材３１及び連結材４１に補強フレーム構造体１４のクロスメンバ３５が溶接される。

すなわち、クロスメンバ（中央連結部材）３５は、フロントサイドフレーム遮蔽部材３１に固定されるとともに、連結材４１を介してフロントサイドフレーム遮蔽部材３１と中央パネル３２とで挟み込まれたものである。

車体前部構造１０の組立方法を説明する。
車体前部構造１０では、図４に示されたように、ダッシュボードパネル１３のホイールアーチ部２５とフロントサイドフレーム遮蔽部材３１を一体に形成したダッシュパネル前分割体６１にサイドシル１７，１７、センタトンネル４３及びＡピラー２３，２３に繋がる補強フレーム構造体（連結部材）１４を結合し、ダッシュパネル前分割体６１及び補強フレーム構造体１４の組立体７９を作成する。このときに、補強フレーム構造体１４のサイドシル補強フレーム３７をホイールアーチ部２５の外周縁７８に沿わせて固定する。

次に、組立体７９を、図２に示されたように、フロントサイドフレーム１１，１１（図５参照）の水平部後端１１ａに嵌合し、組立体７９に補強フレーム構造体１４を押さえる連結材４１を介在させてダッシュパネル後分割体６２の中央パネル３２を被せ、サイドシル補強フレーム３７をホイールアーチ部２５に接合する。
さらに、中央パネル３２の下部に、フロントサイドフレーム１１，１１の車体フロア１５下へ傾斜する部分（不図示）を接合する。

補強フレーム構造体１４のサイドシル補強フレーム３７をサイドシル１７へ直接結合し、その後に、車室２２側から下サイドパネル（ダッシュボードパネル下部）２８を被せ、ダッシュパネル前分割体６１のホイールアーチ部２５と、ダッシュパネル後分割体６２の中央パネル３２と接合する。

図１１（ａ），（ｂ）は図１に示される車体前部構造のダッシュボードパネルの比較検討図である。
（ａ）において、比較例の車体前部構造１００では、フロントサイドフレーム１１１とセンタトンネル１１２との間に、車室外を経由させて補強部材（トンネル補強フレーム）１１３を配置されたものであり、フロントサイドフレーム１１１と補強部材１１３との間の上下方向のオフセットが大きくなり、曲げモーメントが発生してフロントサイドフレーム１１１からの荷重をセンタトンネル１１２へ円滑に荷重伝達できない。

（ｂ）において、実施例の車体前部構造１０では、フロントサイドフレーム１１からの荷重をセンタトンネル４３の上部へ伝達するトンネル補強フレーム３６を、ダッシュパネル前分割体６１の後面３１ａに接合するとともに、ダッシュパネル前分割体６１とダッシュパネル後分割体６２との間を貫通させて、センタトンネル４３の上部４３ａ裏面に接合した。

（ａ）において、フロントサイドフレーム１１１とセンタトンネル１１２との間の上下方向のオフセット量をＨ１とし、（ｂ）において、フロントサイドフレーム１１とセンタトンネル４３との間の上下方向のオフセット量をＨ２とする。

実施例の車体前部構造１０では、比較例の車体前部構造１００に比べて、オフセット量Ｈ２が小さい（Ｈ１＞Ｈ２）ので、フロントサイドフレーム１１からの荷重をセンタトンネル４３へ円滑に荷重伝達をすることができる。

図１〜図４及び図８に示されたように、車体前部構造１０では、エンジンルーム２１と車室２２とを隔てるダッシュボードパネル１３が設けられ、このダッシュボードパネル１３から車体前方に延ばされる左右のフロントサイドフレーム１１，１１が設けられ、ダッシュボードパネル１３の中央部から車体後方に延ばされるセンタトンネル４３が設けられ、ダッシュボードパネル１３の側方から車体後方に延ばされる左右のサイドシル１７，１７が設けられ、ダッシュボードパネル１３の側方から斜め上方に延ばされるＡピラー２３，２３が設けられる。

ダッシュボードパネル１３は、ダッシュパネル前分割体６１とダッシュパネル後分割体６２とに分割される。

フロントサイドフレーム１１からの荷重をセンタトンネル４３の上部４３ａ裏面へ伝達するトンネル補強フレーム３６を、ダッシュパネル前分割体６１の後面３１ａに接合するとともに、ダッシュパネル前分割体６１とダッシュパネル後分割体６２との間を貫通させて、センタトンネル４３の上部４３ａ裏面に接合した。すなわち、トンネル補強フレーム３６がダッシュボードパネル１３を貫通するので、クロスメンバとトンネル補強フレーム３６の上下のオフセット量を少なくすることができる。これにより、車体前部の剛性の向上を図ることができるとともに、フロントサイドフレーム１１に入力された荷重が、トンネル補強フレーム３６を介して直接センタトンネル４３の上部４３ａへ伝達可能となり、効果的な荷重伝達をすることができる。

図４に示されたように、トンネル補強フレーム３６は、左右のサイドフレーム１１，１１（図１参照）間を結合するクロスメンバ３５をベースに、Ａピラー２３を補強するピラー補強フレーム３８と、サイドシル１７の前部を補強するサイドシル補強フレーム３７とを一体化した補強フレーム構造体１４として構成されるので、フロントサイドフレーム１１からの荷重をＡピラー２３やサイドシル１７へも分散できる。
また、補強フレーム構造体１４をダッシュパネル前分割体６１に一体化した後には、トンネル補強フレーム３６及びサイドシル補強フレーム３７を介して後方の車体フロア１５側へ容易に接続することができる。

図２及び図３に示されたように、車体前部構造１０では、ピラー補強フレーム３８及びサイドシル補強フレーム３７を、ダッシュパネル前分割体６１とダッシュパネル後分割体６２との間を貫通させたので、ピラー補強フレーム３８及びサイドシル補強フレーム３７を直線的に形成することができる。この結果、フロントサイドフレーム１１からの荷重を、円滑にＡピラー２３やサイドシル１７（図１参照）に伝達することができる。

図３に示されたように、ダッシュパネル前分割体６１は、車輪（不図示）を囲うホイールアーチ部２５，２５を有するので、補強フレーム構造体１４をダッシュパネル前分割体６１に一体化した後には、ホイールアーチ部２５，２５をサイドシル補強フレーム３７，３７を介して後方の車体フロア１５（図１参照）側へ容易に接続することができる。

尚、本発明に係る車体前部構造は、図４に示すように、補強フレーム構造体（連結部材）１４は、クロスメンバ３５及び左右のサイドシル補強フレーム３７，３７が一体的に形成され、左右のサイドシル補強フレーム３７，３７に左右のピラー補強フレーム３８，３８が溶接されたが、これに限るものではなく、クロスメンバ３５及び左右のピラー補強フレームが一体的に形成され、左右のピラー補強フレームに左右のサイドシル補強フレームが溶接される形態であってもよい。

本発明に係る車体前部構造は、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。

本発明に係る車体前部構造の斜視図である。 図１に示される車体前部構造の車室側からのダッシュボードパネル廻りの斜視図である。 図１に示される車体前部構造のダッシュボードパネルの分解斜視図である。 ダッシュパネル後分割体を取り除いたダッシュボードパネルの斜視図である。 図１に示される車体前部構造の補強フレーム構造体を模式的に表した斜視図である。 図１の６−６線断面図である。 図２の７−７線断面図である。 図２の８−８線断面図である。 図２の９−９線断面図である。 図９に示されたダッシュボードパネル廻りの溶接箇所を示す説明図である。 図１に示される車体前部構造のダッシュボードパネルの比較検討図である。

符号の説明

１０…車体前部構造、１１…フロントサイドフレーム、１３…ダッシュボードパネル、１４…補強フレーム構造体（連結部材）、２１…エンジンルーム、２２…車室、２３…Ａピラー（フロントピラー）、２５…ホイールアーチ部、３１ａ…後面、３２…中央パネル、３５…クロスメンバ、３６…トンネル補強フレーム、３７…サイドシル補強フレーム、３８…ピラー補強フレーム、４３…センタトンネル、４３ａ…上部、６１…ダッシュパネル前分割体、６２…ダッシュパネル後分割体。

Claims (4)

1. エンジンルームと車室とを隔てるダッシュボードパネルと、このダッシュボードパネルから車体前方向に延ばされる左右のフロントサイドフレームと、ダッシュボードパネルの中央部から車体後方に延ばされるセンタトンネルと、ダッシュボードパネルの側方から車体後方に延ばされる左右のサイドシルと、ダッシュボードパネルの側方から斜め上方に延ばされるＡピラーとを備えた車体前部構造において、
   前記ダッシュボードパネルは、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体とに分割したものであり、
   前記フロントサイドフレームからの荷重を前記センタトンネルの上部へ伝達するトンネル補強フレームを、前記ダッシュパネル前分割体の後面に接合するとともに、前記ダッシュパネル前分割体と前記ダッシュパネル後分割体との間を貫通させて、前記センタトンネルの上部に接合することを特徴とする車体前部構造。
2. 前記トンネル補強フレームは、前記左右のフロントサイドフレーム間を結合するクロスメンバをベースに、前記Ａピラーを補強するピラー補強フレームと、前記サイドシルの前部を補強するサイドシル補強フレームとを一体化した補強フレーム構造体として構成されることを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
3. 前記ピラー補強フレーム及び前記サイドシル補強フレームは、前記ダッシュパネル前分割体と前記ダッシュパネル後分割体との間を貫通させたことを特徴とする請求項２記載の車体前部構造。
4. 前記ダッシュパネル前分割体は、車輪を囲うホイールアーチ部を有することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の車体前部構造。

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