JP5455954B2

JP5455954B2 - 車両前部構造

Info

Publication number: JP5455954B2
Application number: JP2011062050A
Authority: JP
Inventors: 剛志中山; 光寿加納
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: JP2012197018A

Description

本発明は車両前部構造に係り、特に、車両衝突時の入力荷重を適切に車両後方側へ伝達することができる車両前部構造に関するものである。

車両のフロントピラーの内部に中空部材を配設することにより、フロントピラーの強度を確保しつつフロントピラーによる死角範囲を狭くして視界を良好にする技術が提案されている（特許文献１参照）。また、そのフロントピラーの下端部に箱形状のバルクヘッドを配設することにより、車両衝突時にフロントピラーに加えられた入力荷重を車両後方側（例えばフロントドアに配設されたベルトラインリインフォースメント等）に適切に伝達することが提案されている（特許文献２参照）。

特開２００６−１８２０７９号公報特開２００３−２６０４１号公報

しかしながら、上記中空部材をフロントピラーに配設するとともにバルクヘッドをフロントピラーの下端部に配設した場合、車両後方側への両者の伝達荷重のバランスが必ずしも適切でなく、期待通りの荷重伝達性能が得られない可能性があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、フロントピラーに中空部材およびバルクヘッドを共に配設する場合に、車両衝突時の入力荷重がそれ等の中空部材およびバルクヘッドを介して車両後方側へバランス良く伝達されるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、車両のフロントピラーの内部に中空部材が設けられるとともに、そのフロントピラーの下端部には箱形状のバルクヘッドが車両前後方向に沿って配設されており、そのフロントピラーの下端部に入力された荷重をそれ等の中空部材およびバルクヘッドを介して車両後方側へ伝達する車両前部構造であって、(a) 前記バルクヘッドの車両前側端部であって車両幅方向の何れか一方のコーナー部分には、Ｌ字状に凹んだ凹所が車両上下方向に設けられ、前記中空部材の下端部がその凹所に収容されるとともに、(b) 前記バルクヘッドの車両前側部分であって、車両幅方向において前記凹所に隣接して位置する突出部の前端壁は、その凹所に収容される前記中空部材の車両前側端部と車両前後方向において略一致させられ、(c) 前記バルクヘッドの前記凹所が設けられた部分の前端壁は、車両前後方向において前記中空部材の車両後側端部に対面させられていることを特徴とする。
なお、突出部の前端壁と中空部材の車両前側端部とは車両前後方向において一致していることが望ましいが、組付誤差等により多少のずれがあっても差し支えなく、例えば３ｍｍ以下の範囲内で車両前後方向へずれていても良い。

第２発明は、第１発明の車両前部構造において、(a) 前記バルクヘッドは、金属板材をプレス加工することによって前記箱形状に形成されたもので、(b) そのバルクヘッドの車両幅方向の何れか一方の側壁が車両前方側へ延長して設けられるとともにクランク状に曲げ加工されることにより、前記突出部および前記凹所が連続して形成されており、(c) その突出部は車両上下方向の両端が開口している一方、(d) 前記バルクヘッドの前記凹所が設けられた部分の前端壁と前記中空部材の車両後側端部との間には、車両前後方向に所定の隙間が設けられていることを特徴とする。

このような車両前部構造においては、バルクヘッドの車両前側端部に設けられた凹所に中空部材の下端部が収容され、その凹所に隣接して位置する突出部の前端壁と中空部材の車両前側端部とが車両前後方向において略一致させられているため、車両衝突時に車両前方側のメンバーから伝達される荷重が中空部材およびバルクヘッドに略同時に入力されるようになる。これにより、中空部材からはフロントピラー等を介して車両後方側へ荷重が伝達される一方、バルクヘッドからはフロントドアのベルトラインリインフォースメント等を介して車両後方側へ荷重が伝達されるようになり、車両衝突時の入力荷重がそれ等の中空部材およびバルクヘッドを介して適切に分散され、車両後方側へバランス良く伝達されるようになる。また、入力荷重によって中空部材が車両後方側へ変位させられると、その中空部材はバルクヘッドの凹所が設けられた部分の前端壁に当接させられ、中空部材に伝達された入力荷重の一部はバルクヘッドを介してベルトラインリインフォースメント等へ伝達されるようになり、衝突による変形の進行中も継続して伝達荷重のバランスを適切に維持することができる。

第２発明では、金属板材をプレス加工することによって箱形状のバルクヘッドが形成されており、凹所に隣接して位置する突出部は上下に開口している一方、バルクヘッドの凹所が設けられた部分の前端壁と中空部材の車両後側端部との間には所定の隙間が設けられているため、所定の入力荷重により突出部が優先的に潰されて凹所が設けられた部分の前端壁に中空部材が当接させられるようになる。すなわち、バルクヘッドの他の部位に予期せぬ変形等を生じさせることなく確実に突出部が潰されて中空部材がバルクヘッドに当接させられるようになるのであり、これにより所望の荷重伝達性能が安定して得られる。

本発明の一実施例である車両前部構造をインナ側とアウタ側とに分解して示した分解斜視図である。図１の車両前部構造におけるII−II矢視部分の拡大断面図である。図１の車両前部構造に備えられているバルクヘッドの斜視図で、(a) は車両外側の斜め前方の上方から見た斜視図、(b) は車両内側の斜め前方の上方から見た斜視図である。本発明の他の実施例を説明する図で、図２に対応する断面図である。

本発明の車両前部構造は、車両の左右両側に設けられる一対のフロントピラー部分に適用することが可能で、その両方の車両前部構造に適用することが望ましいが、左右の車両前部構造の何れか一方に適用するだけでも差し支えない。

中空部材は筒形状の長尺の部材で、フロントピラーの長手方向に沿って一体的に固設されるものであり、断面が円形や楕円形等の円筒形状でも四角形や多角形等の角筒形状でも良く、その長手方向の両端部は開口したままでも良いし閉じられても良い。バルクヘッドの凹所に収容される部分は、その凹所に対応して断面長方形や正方形の角筒形状とすることが望ましい。中空部材の下端部、すなわちバルクヘッドの凹所に収容される部分は、車両上下方向と略平行に形成される。

バルクヘッドは、例えば立方体や直方体の四角形の箱形状で、複数の稜線が車両の上下方向、左右方向、前後方向と略平行になる姿勢で配設され、直方体形状の場合、その長軸方向が車両の前後方向と略平行になる姿勢で配設される。このバルクヘッドは、６つの平坦面によって密閉された中空構造であっても良いが、例えば車両幅方向の内側および外側の何れか一方の側壁が無くて開口している有底の箱形状であっても良い。また、車両上下方向に位置する上壁や下壁、或いは車両後方側の後壁を省略することも可能である。このバルクヘッドが配設されるフロントピラーの下端部は、車両衝突時に車両前方側のメンバから荷重が伝達される部分で、フロントガラスより少し下の部分であり、例えばフロントドアのベルトラインリインフォースメントが配設される高さ位置付近である。

バルクヘッドの車両前側端部に設けられる凹所は、車両幅方向の内側コーナー部分に設けても良いし、外側コーナー部分に設けても良く、例えば中空部材が内側のフロントピラーインナに配設される場合は内側コーナーに設け、中空部材が外側のフロントピラーアウタに配設される場合は外側コーナーに設ければ良い。中空部材は、その凹所内に完全に収容されるように配設することもできるが、少なくとも一部が凹所内に位置するように設けられれば良い。具体的には、中空部材が凹所に収容される部分では、バルクヘッドの突出部の前端壁と中空部材の車両前側端部とが略一致させられ、凹所が設けられた部分の前端壁と中空部材の車両後側端部とが車両前後方向において対面させられるようになっていれば良い。凹所が設けられた部分の前端壁と中空部材の車両後側端部とは互いに密着していても良いが、第２発明のように所定の荷重伝達性能が得られるように所定の隙間を設けることも可能である。この隙間の大きさは、所望の荷重伝達性能に応じて適宜設定される。

第２発明では、金属板材をプレス加工することによって箱形状のバルクヘッドが構成されており、バルクヘッドの車両幅方向の何れか一方の側壁が車両前方側へ延長して設けられるとともにクランク状に曲げ加工されることによって突出部および凹所が連続して形成される。具体的には、凹所と反対側の側壁が車両前方側へ延長して設けられるとともにクランク状に曲げ加工されることによって突出部および凹所が連続して形成され、或いは車両幅方向において凹所側の側壁を車両前方側へ延長して設けてクランク状に曲げ加工することにより、その凹所および突出部を連続して形成することができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である車両前部構造１０をインナ側とアウタ側とに分解して示した分解斜視図で、図２は図１におけるII−II矢視部分、すなわちフロントピラー１２の下端部周辺の拡大断面図である。また、図３は車両前部構造１０に備えられているバルクヘッド１４の斜視図で、(a) は車両外側の斜め前方の上方から見た斜視図、(b) は車両内側の斜め前方の上方から見た斜視図である。この車両前部構造１０は車両右側のフロントピラー１２付近のものであるが、車両左側のフロントピラー部分も同様に（左右対称に）構成される。

車両前部構造１０は、フロントピラーインナ２０に沿って中空部材２２を配設するとともに、その中空部材２２を内部に収容するようにサイドメンバアウタ２４を溶接等により一体的に固設することにより、フロントピラー１２が構成される。フロントピラーインナ２０には、その長手方向に沿って断続的に複数のスポット溶接用座面２８（図２参照）が設けられており、中空部材２２は、その複数の座面２８に密着させられた状態でスポット溶接により一体的に固設されている。このようにフロントピラー１２に中空部材２２が配設されることにより、フロントピラー１２の強度を確保しつつフロントピラー１２を細幅化することが可能で、フロントピラー１２による死角範囲を狭くして視界の拡大を図ることができる。また、フロントピラーアウタ３０のリインフォースメントが不要になって車両の軽量化を図ることができる。

前記バルクヘッド１４は直方体の箱形状を成していて、フロントピラー１２の下端部に車両の前後方向と略平行になる姿勢で配設されている。すなわち、バルクヘッド１４の複数の稜線は車両の上下方向、左右方向、前後方向と略平行で、且つ直方体の長軸方向が車両の前後方向と略平行になる姿勢で配設されている。このバルクヘッド１４が配設されるフロントピラー１２の下端部は、車両衝突時に車両前方側に位置するカウルトップサイドインナパネル５０やサイドメンバアウタ２４、カウルトップサイドパネル５４等から荷重が伝達される部分で、フロントドア５６に配設されるベルトラインリインフォースメント５８と略同じ高さであり、バルクヘッド１４は車両衝突時にカウルトップサイドインナパネル５０等から加えられる入力荷重をフロントドア５６のベルトラインリインフォースメント５８等の車両後方側の部材に伝達する。なお、図２の符号５２はカウルサイドパネルである。

上記バルクヘッド１４は、図２における上側の車両内側の側壁が無い有底の箱形状を成しており、反対側の外側壁３２に設けられたスポット溶接用座面３２ａ、３２ｂ、３２ｃを介してサイドメンバアウタ２４やフロントピラーアウタ３０に一体的に溶接されている。座面３２ａは、図３の(a) から明らかなように上下に離間して一対設けられているとともに、サイドメンバアウタ２４とカウルトップサイドパネル５４とが重ね合わされた部分に３枚重ねでスポット溶接されている。また、座面３２ｂ、３２ｃは、何れもフロントピラーアウタ３０に一体的に溶接されている。

バルクヘッド１４の車両前側端部であって車両幅方向の内側のコーナー部分には、前記中空部材２２との干渉を避けるようにＬ字状に凹んだ凹所３４が車両上下方向に設けられており、その凹所３４内に中空部材２２の下端部が収容されるようになっている。バルクヘッド１４の車両前側部分であって、車両幅方向において凹所３４に隣接して位置する突出部３６の前端壁３８は、その凹所３４に収容される中空部材２２の車両前側端部４０と車両前後方向において略一致させられている。また、バルクヘッド１４の凹所３４が設けられた部分の前端壁４２は、車両前後方向において中空部材２２の車両後側端部４４に所定の隙間ｇを隔てて対面させられている。中空部材２２が凹所３４内に収容されている下端部分は、凹所３４に対応する長方形の角筒形状を成しており、車両前側端部４０および車両後側端部４４は、何れも車両前後方向に対して略垂直な平坦な側壁にて構成されている。

このように突出部３６の前端壁３８と中空部材２２の車両前側端部４０とが車両前後方向において略一致しているため、車両衝突時にカウルトップサイドインナパネル５０等の車両前方側のメンバーからサイドメンバアウタ２４等を介してフロントピラー１２の下端部に伝達される荷重は、中空部材２２およびバルクヘッド１４に略同時に入力される。そして、中空部材２２からは図１に矢印Ｆａで示すようにフロントピラー１２を介して車両後方側のルーフレール等へ伝達される一方、バルクヘッド１４からは矢印Ｆｂで示すようにフロントドア５６のベルトラインリインフォースメント５８等を介して車両後方側へ伝達されるようになり、車両衝突時の入力荷重がそれ等の中空部材２２およびバルクヘッド１４を介して適切に分散され、車両後方側へバランス良く伝達されるようになる。

また、凹所３４が設けられた部分の前端壁４２は、車両前後方向において中空部材２２の車両後側端部４４に所定の隙間ｇを隔てて対面させられているため、入力荷重により突出部３６が潰されて中空部材２２が車両後方側へ変位（後退）させられると、その中空部材２２は前端壁４２に当接させられる。中空部材２２は、フロントピラーインナ２０やカウルサイドパネル５２の変形を伴って車両後方側へ変位させられ、前端壁４２に当接させられる。これにより、中空部材２２に伝達された入力荷重の一部はバルクヘッド１４を介してベルトラインリインフォースメント５８等へ伝達されるようになり、衝突による変形の進行中も継続して伝達荷重のバランスを適切に維持することができる。隙間ｇは、所望の荷重伝達性能が得られるように適宜定められ、本実施例では３〜５ｍｍ程度の寸法に設定されている。

上記バルクヘッド１４は、金属板材をプレスにより曲げ加工することによって車両内側に開口する有底の直方体形状に形成されたもので、底部を構成する前記外側壁３２が車両前方側へ延長して設けられるとともに車両内側へクランク状に曲げ加工されることにより、前記突出部３６および凹所３４が連続して設けられている。突出部３６は、車両上下方向の壁が無くて上下の両端が開口しており、車両前後方向の荷重に対する剛性が他の部分に比較して低くされている。すなわち、車両の上下方向に位置する上壁４６および下壁４８の車両前後方向の両端にはそれぞれ上下方向の内側へ曲げ加工された接合片４６ｗ、４８ｗが設けられ、前端壁４２および後壁４９にスポット溶接等により一体的に接合されているとともに、車両内側の開口端縁には上下方向の外側へ略直角に折り曲げられたフランジ４６ｆ、４８ｆが設けられており、突出部３６を除いた部分の剛性が十分に確保されている。このように突出部３６の剛性が相対的に低くされることにより、バルクヘッド１４の他の部位に予期せぬ変形等を生じさせることなく確実に突出部３６が潰されて中空部材２２が前端壁４２に当接させられるようになり、所望の荷重伝達性能が安定して得られる。

このように本実施例の車両前部構造１０によれば、バルクヘッド１４の車両前側端部に設けられた凹所３４内に中空部材２２の下端部が収容され、その凹所２２に隣接して位置する突出部３６の前端壁３８と中空部材２２の車両前側端部４０とが車両前後方向において略一致させられているため、車両衝突時に車両前方側のメンバーから伝達される荷重が中空部材２２およびバルクヘッド１４に略同時に入力されるようになる。これにより、中空部材２２からはフロントピラー１２等を介して車両後方側のルーフレール等へ荷重が伝達される一方、バルクヘッド１４からはフロントドア５６のベルトラインリインフォースメント５８等を介して車両後方側へ荷重が伝達されるようになり、車両衝突時の入力荷重がそれ等の中空部材２２およびバルクヘッド１４を介して適切に分散され、車両後方側へバランス良く伝達されるようになる。

また、入力荷重によって中空部材２２が車両後方側へ変位（後退）させられると、その中空部材２２はバルクヘッド１４の凹所３４が設けられた部分の前端壁４２に当接させられ、中空部材２２に伝達された入力荷重の一部はバルクヘッド１４を介してベルトラインリインフォースメント５８等へ伝達されるようになり、衝突による変形の進行中も継続して伝達荷重のバランスを適切に維持することができる。

また、本実施例では金属板材をプレス加工することによって四角形の箱形状のバルクヘッド１４が形成されており、凹所３４に隣接して位置する突出部３６は上下に開口している一方、バルクヘッド１４の凹所３４が設けられた部分の前端壁４２と中空部材２２の車両後側端部４４との間には所定の隙間ｇが設けられているため、所定の入力荷重により突出部３６が優先的に潰されて凹所３４が設けられ部分の前端壁４２に中空部材２２が当接させられるようになる。すなわち、バルクヘッド１４の他の部位に予期せぬ変形等を生じさせることなく確実に突出部３６が潰されて中空部材２２がバルクヘッド１４の前端壁４２に当接させられるようになるのであり、これにより所望の荷重伝達性能が安定して得られる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

図４は前記図２に対応する断面図で、前記実施例に比較してバルクヘッド６０が相違する。このバルクヘッド６０は、有底箱形状の本体部６２に対して断面がＵ字形状（厳密には回曲部分が比較的角張ったコの字状）の突出部６４を別体に構成し、「×」印を付した溶接部においてスポット溶接等により両者を一体的に接合したもので、突出部６４の回曲部分によって前記前端壁３８が構成されている。本実施例においても突出部６４の上下の両端が開口しており、実質的に前記実施例と同様の作用効果が得られる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両前部構造１２：フロントピラー１４：バルクヘッド２２：中空部材３４：凹所３６：突出部３８：突出部の前端壁４０：車両前側端部４２：凹所の前端壁４４：車両後側端部ｇ：隙間

Claims

車両のフロントピラーの内部に中空部材が設けられるとともに、該フロントピラーの下端部には箱形状のバルクヘッドが車両前後方向に沿って配設されており、該フロントピラーの下端部に入力された荷重を該中空部材および該バルクヘッドを介して車両後方側へ伝達する車両前部構造であって、
前記バルクヘッドの車両前側端部であって車両幅方向の何れか一方のコーナー部分には、Ｌ字状に凹んだ凹所が車両上下方向に設けられ、前記中空部材の下端部が該凹所に収容されるとともに、
前記バルクヘッドの車両前側部分であって、車両幅方向において前記凹所に隣接して位置する突出部の前端壁は、該凹所に収容される前記中空部材の車両前側端部と車両前後方向において略一致させられ、
前記バルクヘッドの前記凹所が設けられた部分の前端壁は、車両前後方向において前記中空部材の車両後側端部に対面させられている
ことを特徴とする車両前部構造。
前記バルクヘッドは、金属板材をプレス加工することによって前記箱形状に形成されたもので、
該バルクヘッドの車両幅方向の何れか一方の側壁が車両前方側へ延長して設けられるとともにクランク状に曲げ加工されることにより、前記突出部および前記凹所が連続して形成されており、
該突出部は車両上下方向の両端が開口している一方、
前記バルクヘッドの前記凹所が設けられた部分の前端壁と前記中空部材の車両後側端部との間には、車両前後方向に所定の隙間が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両前部構造。