JP5776208B2 - 車両前部構造 - Google Patents

Description

この発明は、サイドシルの前部とフロントサイドフレームの後端部とを連結するようにダッシュパネルに沿って延びる閉断面と、その下面を形成するトルクボックス部材とを備えた車両前部構造に関する。

従来より、車室内の乗員を確実に保護するという観点から、障害物に対して車両前部が衝突した時、障害物の車室内への侵入を如何にして抑制するかが課題となっており、この課題を解決すべく、今日までに様々な構造が提案されている。

例えば、下記特許文献１では、フロントサイドフレームの略真下に配設されたサブフレームの前端部とフロントサイドフレームとの間に衝突荷重伝達部材を介装したものが開示されている。

下記特許文献１は、ポールのように車幅方向に広がりを備えていない障害物に車両前部が衝突した時を想定したものであり、上記障害物の衝突時にその衝突荷重がサブフレームに加わると、上記衝突荷重伝達部材を介して上記衝突荷重をフロントサイドフレームに分散させることが可能になっている。この場合、最終的には、フロントサイドフレームが有する衝突エネルギ吸収機能によって上記衝突荷重を吸収することができる。

また、この他にも、下記特許文献２では、車両前部のフロントピラーの下部に車幅方向に延びるクロスメンバを配設したものにおいて、フロントピラーの前壁とクロスメンバの前壁とを、結合部材としてのリーンホースメントによって結合したものが開示されている。

下記特許文献２では、フロントピラーとクロスメンバとの結合強度を上記リーンホースメントによって向上させることが可能になっている。このため、車両前部が衝突した時、タイヤの入り込みに伴ってフロントピラーとクロスメンバとが剥離することを防止でき、その結果、タイヤが車室内に侵入することを抑制できるようなっている。

特開２０１０−８３２５８号公報 特開平１１−３１０１６０号公報

ところで、近年、車両前部がポールのように車幅方向に広がりを備えていない障害物に衝突した時、特に、フロントサイドフレームの車幅方向外側から侵入した上記障害物が車室内に侵入することをより確実に抑制したいというニーズが高まっている。

そこで、本発明者は、フロントサイドフレームの車幅方向外側から上記障害物が侵入する時に発生する現象について解析を行った。
そして、本発明者は、鋭意研究の結果、フロントサイドフレームの車幅方向外側から上記障害物が侵入した時、該障害物の衝突荷重によって、トルクボックス部材とサイドシルとが剥離し易くなることを見出した。なお、サイドシルは、車両側部にて前後方向に延びる部材であり、トルクボックス部材は、サイドシルの前部とフロントサイドフレームの後端部とを連結する閉断面において、その下面を形成する部材である。

ここで、上記特許文献１について見てみると、該特許文献１では、あくまでも上記障害物が車両前部の車幅方向中央部に衝突、侵入した時を想定しているに過ぎない。従って、フロントサイドフレームの略真下に配設されたサブフレームで上記障害物の衝突荷重を受け止める上記特許文献１の構成では、フロントサイドフレームの車幅方向外側から侵入した上記障害物が車室内へ侵入することを確実に抑制できない。

また、上記特許文献２について見てみると、該特許文献２では、あくまでもフロントピラーとクロスメンバとが剥離することを防止しているに過ぎず、このような構成では、フロントサイドフレームの車幅方向外側から侵入した上記障害物が車室内へ侵入することを確実に抑制できない。

この発明は、車両前部との衝突によって車幅方向に広がりを備えていない障害物がフロントサイドフレームの車幅方向外側から侵入した時であっても、この障害物が車室内に侵入することをより確実に抑制できる車両前部構造を提供することを目的とする。

この発明の車両前部構造は、車室の前壁部を構成するダッシュパネルと、車両側部にて前後方向に延びる左右一対のサイドシルと、上記ダッシュパネルから車両前方に延びる左右一対のフロントサイドフレームと、該フロントサイドフレームの後方において車体フロア下面を前後方向に延びる左右一対のフロアフレームとを備えると共に、上記サイドシルの前部と上記フロントサイドフレームの後端部とを連結するように上記ダッシュパネルに沿って延びる閉断面を備え、該閉断面には、その下面を形成するトルクボックス部材を備えた車両前部構造であって、上記トルクボックス部材は、上記フロアフレームと上記サイドシルの前部とを連結しており、上記トルクボックス部材と上記サイドシルとを連結する連結部分には、上記サイドシルに沿って車両前後方向に延びると共に、上記トルクボックス部材と上記サイドシルとを直接連結するよう形成された補強部材を設けたものである。

この構成によれば、車両前部が車幅方向に広がりを備えていない障害物に衝突し、この障害物がフロントサイドフレームの車幅方向外側から侵入したとしても、トルクボックス部材とサイドシルとが剥離することを補強部材によって防止できる。そして、このようにしてトルクボックス部材とサイドシルとの剥離を防止することで、上記障害物が車室内へ侵入することをより確実に抑制できる。

また、上記補強部材が、上記トルクボックス部材と上記サイドシルとを直接連結するので、上記障害物が衝突した時の衝突荷重によって剥離し易いとされるトルクボックス部材とサイドシルとの連結部分を直接的に補強でき、両者の剥離をより一層効果的に防止できる。

この発明の一実施態様においては、上記補強部材が、上記閉断面内に設けられているものである。

この構成によれば、閉断面の断面剛性を補強部材によって向上させることができる。このため、フロアフレームとサイドシルの前部との連結部分をさらに補強することができ、延いては、トルクボックス部材とサイドシルとの剥離をより効果的に防止することができる。

この発明の一実施態様においては、上記トルクボックス部材が、上記ダッシュパネルに沿って車両後方から前方に向かって立ち上がる立ち上がり部を有し、上記補強部材は、上記立ち上がり部と対応する位置に設けられるものである。

この構成によれば、上記障害物がフロントサイドフレームの車幅方向外側から侵入した時には、立ち上がり部、および、これに対応する補強部材の部位が、上記障害物の衝突荷重を真正面で強固に受け止めることができる。このため、トルクボックス部材とサイドシルとの剥離をより効果的に防止することができる。

この発明の一実施態様においては、上記連結部分よりも後方に、車幅方向に延びるクロスメンバを備えており、上記補強部材を、上記連結部分から上記クロスメンバに亘って前後方向に延びるように設けたものである。

この構成によれば、補強部材と、車体剛性の確保のために元々高い剛性を有しているクロスメンバとの協働によって、上記連結部分をより強固に補強することができる。

この発明によれば、車両前部が車幅方向に広がりを備えていない障害物に衝突し、この障害物がフロントサイドフレームの車幅方向外側から侵入したとしても、トルクボックス部材とサイドシルとが剥離することを補強部材によって防止できるため、上記障害物が車室内へ侵入することをより確実に抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る車両前部を上方から見た斜視図。 図１の底面図。 ダッシュロアパネルを取外した状態を示す斜視図。 図３のＡ−Ａ線矢視相当の断面図。 本発明の第２実施形態に係る車両前部を下方から見た斜視図。 図５のＢ−Ｂ線矢視断面図。 図５のＣ−Ｃ線矢視断面図。 車両前部構造の参考例を上方から見た状態で示す斜視図。 図８のＤ−Ｄ線矢視断面図。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
（第１実施形態）
まず、図１〜図４に示す第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る車両前部を上方から見た斜視図であり、図２は、同底面図である。また、図３は、ダッシュロアパネル２２を取外した状態を示す斜視図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線矢視相当の断面図である。なお、図中において矢印（Ｆ）は車体前方、矢印（Ｒ）は車体後方を示し、矢印（ＩＮ）は車体内方、矢印（ＯＵＴ）は車体外方を示す。

図１、図２に示すように、第１実施形態に係る車両は、その前部において、エンジンルームＥと車室１と仕切り、該車室１の前壁部を構成しているダッシュパネル２と、車室１の底面を形成するフロアパネル３とを備えている。ここで、ダッシュパネル２は、フロアパネル３から立ち上がるように配設されたダッシュアッパパネル２１と、該ダッシュアッパパネル２１の下端部からフロアパネル３に向かって下方かつ後方に延びるダッシュロアパネル２２とにより構成されている。

また、車両前部では、フロアパネル３の左右両側部に、車両前後方向に延設された一対のサイドシル４と、サイドシル４の前端部から上方に延びるフロントドア（不図示）用のヒンジピラー５とが備えられており、これらサイドシル４やヒンジピラー５等により、側部開口部６を形成している。

また、ダッシュパネル２およびフロアパネル３の車幅方向中央には、前端部がダッシュパネル２に接続されると共に、フロアパネル３から車体内方側の車室１に向かって凸設されたトンネル部７が備えられている。そして、フロアパネル３には、車幅方向に延びてトンネル部７とサイドシル４とを接続するクロスメンバ８が備えられている。

クロスメンバ８は、フロアパネル３の上面側において車体内方側に凸設された断面ハット状のフレーム部材であり、後述するサイドシル４のインナパネル４１に接合するためのフランジ部８ａと、フロアパネル３に接合するためのフランジ部８ｂと、トンネル部７の側面に接合するためのフランジ部８ｃとを有している。そして、クロスメンバ８と、フロアパネル３、サイドシル４、およびトンネル部７との接合により、クロスメンバ８とフロアパネル３との間には、トンネル部７からサイドシル４に亘って車幅方向に延びる閉断面が形成されている。

また、車両前部の底面側では、図２に示すように、フロアパネル３において、サイドシル４とトンネル部７との間に、車両前後方向に延びるフロアフレーム９、９が配設され、図２に示すようにダッシュパネル２から車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１０、１０の後方に位置している。

フロアフレーム９、９は、フロアパネル３の下面において車体外方側に凸設された断面ハット状のフレームであり、ダッシュロアパネル２２およびフロアパネル３とによって、車両前後方向に延びる閉断面９Ａ（図４参照）を形成している。

また、左右一対のフロントサイドフレーム１０、１０は、図２に示すように、その前端部にそれぞれ衝撃吸収部材としてのクラッシュカン１１、１１が取り付けられている。そして、クラッシュカン１１の前端部には、車幅方向に延びるバンパーレインフォースメント１２の両端部が連結されている。

また、図１〜図４に示すように、ダッシュパネル２を構成するダッシュロアパネル２２の下方では、フロアフレーム９とサイドシル４との間にトルクボックス部材１３が配設されている。

トルクボックス部材１３は、ダッシュロアパネル２２に沿った形状をなし、図２、図３に示すように、車両後方から前方に向かって立ち上がる立ち上がり部１３ａを有している。

本実施形態では、ダッシュロアパネル２２の下方において、サイドシル４の前部とフロントサイドフレーム１０の後端部とを連結するようにダッシュパネル２（ダッシュロアパネル２２）に沿って延びる閉断面１４（図４参照）が形成されており、上述したトルクボックス部材１３は、この閉断面１４の下面を形成している。そして、車両前部では、この閉断面１４により、車幅方向における操舵性の向上が図られている。

また、本実施形態では、図１〜図４に示すように、フロアフレーム９とサイドシル４の前部とを連結する連結部分において、閉断面１４の内部に、補強部材としてのガセット１５が設けられている。

ガセット１５は、図１〜図３に示すように、フロアパネル３の前端部から車両前方に延びており、トルクボックス部材１３の立ち上がり部１３ａの形状に沿うようにしてこれと対応する位置にも設けられている。そして、ガセット１５は、図３、図４に示すように、トルクボックス部材１３に沿って形成された横壁部１５ａと、該横壁部１５ａの車幅方向外側端部から上方に立ち上がる縦壁部１５ｂとを有し、これら横壁部１５ａと縦壁部１５ｂとによって断面略Ｌ字状をなしている。

ところで、トルクボックス部材１３よりも車幅方向外側に位置するサイドシル４は、図１〜図４に示すように、主に車幅方向内側部を構成するサイドシルインナ４１と、車幅方向外側部を構成するサイドシルアウタ４２により構成され、これらサイドシルインナ４１とサイドシルアウタ４２とによって、車両前後方向に延びる閉断面４Ａ（図４参照）を形成している。そして、サイドシル４は、図４に示すように、閉断面４Ａ内において、サイドシルインナ４１とサイドシルアウタ４２との間にサイドシルレインフォースメント４３を有している。

上述したトルクボックス部材１３は、その車幅方向内側端部がフロアフレーム９の下面９ａに接合される一方、その反対側となる車幅方向外側端部がサイドシルインナ４１の下面４１ｂに接合されている。これにより、サイドシル４の前部とフロアフレーム９とは、トルクボックス部材１３を介して連結されている。

また、ガセット１５は、トルクボックス部材１３ａの立ち上がり部１３ａに沿ってその前部が上方に立ち上がった形状をなしており、その横壁部１５ａが図３にて×印で示す位置でトルクボックス部材１３にスポット溶接される一方、縦壁部１５ｂがサイドシルインナ４１の側面４１ａに図３にて×印で示す位置でスポット溶接されている。これにより、トルクボックス部材１３とサイドシル４（サイドシルインナ４１）とは、直接的な接合だけでなく、ガセット１５を介した間接的な接合によっても両者が連結されている。なお、ここでは、各部位の接合をスポット溶接によって行うこととしているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、レーザー溶接でもよい。

ここで、本実施形態に係る車両において、その前部が、車幅方向に広がりを備えていないポールＰ（図２参照）に衝突し、このポールＰがフロントサイドフレーム１０の車幅方向外側から侵入した時を考えてみる。この時、ポールＰの車幅方向における位置は、図２に示すように、サイドシル４とフロントサイドフレーム１０との間の比較的剛性の低い領域であって、フロアフレーム９とサイドシル４の前部とを連結している位置、より詳しくは、トルクボックス部材１３とサイドシル４とを連結している位置と略同じになる。このため、ポールＰが車両後方に向かってさらに侵入すると、いずれは、図２にて二点鎖線で示すようにトルクボックス部材１３とサイドシル４との連結部分の直ぐ前方に到達し、トルクボックス部材１３等に対して大きな衝突荷重が加わることになる。

そこで、本実施形態では、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分に、該連結部分を補強する補強部材として、トルクボックス部材１３とサイドシル４とを連結するガセット１５を設けている。これにより、車両前部が車幅方向に広がりを備えていないポールＰに衝突し、このポールＰがフロントサイドフレーム１０の車幅方向外側から侵入したとしても、トルクボックス部材１３とサイドシル４とが剥離することをガセット１５によって防止できる。そして、このようにして、トルクボックス部材１３とサイドシル４との剥離を防止することで、ポールＰがサイドシル４とフロントサイドフレーム１０との間の領域を経て車室１内に侵入することをより確実に抑制できる。

また、トルクボックス部材１３とサイドシルインナ４１とを連結するガセット１５により上記補強部材を構成することで、ポールＰが衝突した時の衝突荷重によって剥離し易いとされる、トルクボックス部材１３とサイドシルインナ４１との連結（接合）部分を直接的に補強でき、両者の剥離をより効果的に防止できる。

また、ガセット１５が閉断面１４の内部に設けられることにより、該閉断面１４の断面剛性をガセット１５によって向上させることができる。このため、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分をさらに補強することができ、延いては、トルクボックス部材１３とサイドシル４との剥離をより効果的に防止することができる。

また、トルクボックス部材１３の立ち上がり部１３ａと対応する位置にもガセット１５を設けることにより、ポールＰがフロントサイドフレーム１０の車幅方向外側から侵入した時には、立ち上がり部１３ａ、および、これに対応するガセット１５の部位が、ポールＰの衝突荷重を真正面で強固に受け止めることができる。このため、トルクボックス部材１３とサイドシル４との剥離をより効果的に防止することができる。

（第２実施形態）
次に、図５〜図７に示す第２実施形態について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る車両前部を下方から見た斜視図であり、図６、図７は、それぞれ図５のＢ−Ｂ線矢視断面図、Ｃ−Ｃ線矢視断面図である。なお、図５〜図７において、図１〜図４に示す第１実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図５、図６に示すように、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分において、閉断面１４の外部に、トルクボックス部材１３の下面からサイドシルインナ４１の下面４１ｂに亘って延びるガセット５５が設けられている。そして、ガセット５５は、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分からその後方に位置するクロスメンバ８に亘って車両前後方向に延びるように設けられている。

ガセット５５は、トルクボックス部材１３に沿った形状をなす第１横壁部５５ａと、フロアパネル３に沿った形状をなす第２横壁部５５ｂとを有すると共に、トルクボックス部材１３とフロアパネル３との間に成形された段差部の形状に沿った形状をなし、第１、第２横壁部５５ａ、５５ｂを接続する段差部５５ｃを有している。

また、ガセット５５は、第１、第２横壁部５５ａ、５５ｂの車幅方向外側に位置してサイドシルインナ４１と図５にて×印で示す位置で接合される第１フランジ５５ｄと、第１横壁部５５ａの車幅方向内側に位置してトルクボックス部材１３と図５にて×印で示す位置で接合される第２フランジ５５ｅと、第２横壁部５５ａの車幅方向内側に位置してフロアパネル３に接合される第３フランジ５５ｆとを有している。

本実施形態では、図６に示すように、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分において、トルクボックス部材１３の下面とサイドシルインナ４１の下面４１ｂとがガセット５５により閉断面１４の外部で連結されている。そして、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分とクロスメンバ８との間では、図７に示すように、サイドシルインナ４１の下面４１ｂとフロアパネル３の下面とがガセット５５により連結されている。

このように、トルクボックス部材１３とサイドシル４とをガセット５５により閉断面１４の外部で連結する構成であっても、ポールＰ（図２参照）の衝突時には、第１実施形態と同様、トルクボックス部材１３とサイドシル４とが剥離することをガセット５５によって防止でき、ポールＰがサイドシル４とフロントサイドフレーム１０との間の領域を経て車室１（図１参照）内に侵入することをより確実に抑制できる。

また、本実施形態の場合、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分からクロスメンバ８に亘ってガセット５５を設けているため、ガセット５５と、車体剛性の確保のために元々高い剛性を有しているクロスメンバ８との協働によって、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分をより強固に補強することができる。

なお、本実施形態においても、上述した第１実施形態と同様、ガセット５５をトルクボックス部材１３の立ち上がり部１３ａまで延設してもよい。

（参考例）
次に、図８、図９に示す参考例について説明する。図８は、参考例に係る車両前部を上方から見た斜視図であり、図９は、図８のＤ−Ｄ線矢視断面図である。なお、図８、図９において、図１〜図４に示す第１実施形態と同様の構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。

この参考例では、図８、図９に示すように、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分において、閉断面１４の外部に、ダッシュロアパネル２２の上面からサイドシルインナ４１の側面４１ａに亘って延びるガセット６５が設けられている。そして、ガセット６５は、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分からクロスメンバ８に亘って車両前後方向に延びるように設けられている。

ガセット６５は、ダッシュロアパネル２２およびフロアパネル３に沿った形状をなす横壁部６５ａと、サイドシルインナ４１の側面４１ａに沿った形状をなす縦壁部６５ｂとを有し、これら横壁部６５ａと縦壁部６５ｂとによって断面略Ｌ字状をなしている。

また、ガセット６５は、その横壁部６５ａがダッシュロアパネル２２に沿って図８にて×印で示す位置でこれにスポット溶接される一方、縦壁部６５ｂがサイドシルインナ４１の側面４１ａに図８にて×印で示す位置でスポット溶接されている。

この参考例では、図９に示すように、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分において、ダッシュロアパネル２２の上面とサイドシルインナ４１の側面４１ａとがガセット６５により閉断面１４の外部で連結されている。そして、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分とクロスメンバ８との間では、サイドシルインナ４１の側面４１ａとフロアパネル３の上面とがガセット６５により連結されている。

このように、連結部材としてのガセット６５がトルクボックス部材１３とサイドシル４とを連結するものでなかったとしても、これをフロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分に設けることで、ポールＰ（図２参照）の衝突時には、トルクボックス部材１３とサイドシル４とが剥離することをガセット６５によって防止でき、ポールＰがサイドシル４とフロントサイドフレーム１０との間の領域を経て車室１内に侵入することをより確実に抑制できる。

また、図８，図９で示す参考例の場合、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分からクロスメンバ８に亘ってガセット６５を設けたことで、クロスメンバ８とガセット５５との協働により、フロアフレーム９とサイドシル４の前部との連結部分をより強固に補強することができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明では、第１実施形態のガセット１５、第２実施形態のガセット５５、および参考例のガセット６５の何れか２つの部材を組み合わせることにより上記補強部材を構成してもよく、さらには、全てのガセット１５、５５、６５を組み合わせて上記補強部材を構成してもよい。但し、この場合、補強の効果を考慮すると、少なくともトルクボックス部材１３の立ち上がり部１３ａと対応する位置まで延設されたガセット１５を設けるのが好ましい。

また、上述した各実施形態では、車両前部が車幅方向に広がりを備えていない障害物に衝突した例として、車両前部がポールＰに衝突した時について説明したが、車幅方向に広がりを備えていない障害物であれば、必ずしもポールＰに限定されるものではない。
例えば、車幅方向に広がりを備えていない障害物を、自動車道の中央分離帯や、ガードレールの端部、ブロック塀等としてもよい。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の、補強部材は、ガセット１５、５５に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

２…ダッシュパネル
４…サイドシル
８…クロスメンバ
９…フロアフレーム
１０…フロントサイドフレーム
１３…トルクボックス部材
１３ａ…立ち上がり部
１４…閉断面
１５、５５…ガセット（補強部材）

Claims (4)

1. 車室の前壁部を構成するダッシュパネルと、
   車両側部にて前後方向に延びる左右一対のサイドシルと、
   上記ダッシュパネルから車両前方に延びる左右一対のフロントサイドフレームと、
   該フロントサイドフレームの後方において車体フロア下面を前後方向に延びる左右一対のフロアフレームとを備えると共に、
   上記サイドシルの前部と上記フロントサイドフレームの後端部とを連結するように上記ダッシュパネルに沿って延びる閉断面を備え、
   該閉断面には、その下面を形成するトルクボックス部材を備えた車両前部構造であって、
   上記トルクボックス部材は、上記フロアフレームと上記サイドシルの前部とを連結しており、
   上記トルクボックス部材と上記サイドシルとを連結する連結部分には、
   上記サイドシルに沿って車両前後方向に延びると共に、上記トルクボックス部材と上記サイドシルとを直接連結するよう形成された補強部材を設けた
   車両前部構造。
2. 上記補強部材は、上記閉断面内に設けられている
   請求項１記載の車両前部構造。
3. 上記トルクボックス部材は、上記ダッシュパネルに沿って車両後方から前方に向かって立ち上がる立ち上がり部を有し、
   上記補強部材は、上記立ち上がり部と対応する位置に設けられる
   請求項１または２に記載の車両前部構造。
4. 上記連結部分よりも後方には、車幅方向に延びるクロスメンバを備えており、
   上記補強部材を、上記連結部分から上記クロスメンバに亘って前後方向に延びるように設けた
   請求項１に記載の車両前部構造。
   

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