JP6080218B2 - Auto body structure - Google Patents
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Description
本発明は、長手方向に一定断面を有する金属中空管でフロントピラーアッパーおよびルーフサイドレールを一体に備える上部部材を構成する自動車の車体構造に関する。 The present invention relates to a vehicle body structure for an automobile that constitutes an upper member integrally including a front pillar upper and a roof side rail by a metal hollow tube having a constant cross section in the longitudinal direction.
フロントピラーアッパー、ルーフサイドレール、リヤピラー、ルーフアーチ等を一体に備えるFRP製の上部車体の下部に埋設した金属部材と、フロア、サイドシル、ダッシュパネルロア等を一体に備えるFRP製の下部車体の上部に埋設した金属部材とを締結することで車体を組み立てるものが、下記特許文献1により公知である。 Upper part of FRP lower vehicle body, which is integrated with metal parts embedded in the lower part of FRP upper vehicle body, which is integrated with front pillar upper, roof side rail, rear pillar, roof arch, etc., and floor, side sill, dash panel lower, etc. Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-228707 discloses a method for assembling a vehicle body by fastening a metal member embedded in the metal body.
ところで、FRP製の車体に前面衝突の衝突荷重が入力すると、フロントピラーアッパーの上端がルーフサイドレールの前端に連続する部分に大きな曲げ荷重が作用するが、FRP製の部材は引張荷重には強いが圧縮荷重には弱いため、曲げ変形により大きな圧縮荷重が作用するフロントピラーアッパーの下面において破壊が発生する可能性があった。 By the way, when a collision load of frontal collision is input to the FRP vehicle body, a large bending load acts on a portion where the upper end of the front pillar upper is continuous with the front end of the roof side rail, but the FRP member is strong against the tensile load. However, since it is weak against a compressive load, there is a possibility that breakage may occur on the lower surface of the front pillar upper where a large compressive load acts due to bending deformation.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、フロントピラーアッパーおよびルーフサイドレールを一体化した上部部材の強度を高めることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to increase the strength of an upper member in which a front pillar upper and a roof side rail are integrated.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、長手方向に一定断面を有する金属中空管でフロントピラーアッパーおよびルーフサイドレールを一体に備える上部部材を構成する自動車の車体構造であって、前記上部部材は、多角形断面の本体部と、前記本体部の下面に連続する該本体部よりも小断面の補強部とを備え、前記上部部材を支持するジョイント部材は、前記補強部が嵌合する溝部と、前記溝部の両側に連続する二つの第1接合面とを備え、前記本体部の二つの第2接合面が前記二つの第1接合面に当接して接合されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an automobile comprising an upper member integrally including a front pillar upper and a roof side rail made of a metal hollow tube having a constant cross section in the longitudinal direction. It is a vehicle body structure, and the upper member includes a main body portion having a polygonal cross section and a reinforcing portion having a smaller cross section than the main body portion continuous with the lower surface of the main body portion, and the joint member supporting the upper member is A groove portion into which the reinforcing portion is fitted, and two first joint surfaces continuous on both sides of the groove portion, and the two second joint surfaces of the main body portion are in contact with the two first joint surfaces. A vehicle body structure characterized by being joined is proposed .
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記補強部は断面三角形であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a vehicle body structure for an automobile is proposed in which the reinforcing portion has a triangular cross section.
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記本体部は断面六角形であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
According to the invention described in
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、前記ジョイント部材は、フロントピラーロアの上壁あるいはリヤピラーの上壁に当接して長孔を介して前後位置調節自在にボルトで締結されるとともに、前記フロントピラーロアの後面あるいは前記リヤピラーの前面に当接して接着されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。 According to the invention described in claim 4 , in addition to the structure of any one of claims 1 to 3 , the joint member abuts against the upper wall of the front pillar lower or the upper wall of the rear pillar. A vehicle body structure is proposed in which the front and rear positions are adjustable with bolts through a long hole, and the rear body of the front pillar lower or the front surface of the rear pillar is abutted and bonded.
また請求項5に記載された発明によれば、請求項4の構成に加えて、前記ジョイント部材は、略前後方向に延びて前記上部部材を支持する上部部材支持部と、略上下方向に延びて前記フロントピラーロアの後面あるいは前記リヤピラーの前面に接着されるピラー接着部とを備えるT字状の部材であり、前記ピラー接着部の接着面は下端側が前後方向内側に傾斜するとともに、前記フロントピラーロアあるいは前記リヤピラーの接着面は上端側が前後方向外側に傾斜することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。 According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth aspect , the joint member extends in the substantially front-rear direction to support the upper member, and extends in the substantially vertical direction. And a pillar adhesive portion bonded to the rear surface of the front pillar lower or the front surface of the rear pillar. The adhesive surface of the pillar adhesive portion has a lower end inclined inward in the front-rear direction, An automobile body structure is proposed in which the upper end side of the bonding surface of the pillar lower or the rear pillar is inclined outward in the front-rear direction.
尚、実施の形態の前部ジョイント部材61および後部ジョイント部材64は本発明のジョイント部材に対応する。
The
請求項1の構成によれば、フロントピラーアッパーおよびルーフサイドレールを一体に備える上部部材は、長手方向に一定断面を有する金属中空管で構成される。上部部材は、多角形断面の本体部と、本体部の下面に連続する該本体部よりも小断面の補強部とを備えるので、前面衝突の衝突荷重で上部部材に低荷重が加わったときに、曲げ方向内側に位置する補強部が圧縮荷重を効率的に支持することで上部部材の曲げ強度を高めることができ、また高荷重が加わったときには多角形断面の本体部が稜線において上下方向に潰れて荷重を吸収することができる。しかも上部部材を支持するジョイント部材は、補強部が嵌合する溝部と、溝部の両側に連続する二つの第1接合面とを備え、本体部の二つの第2接合面が二つの第1接合面に当接して接合されるので、補強部および溝部の嵌合により上部部材に対して上部部材を容易に位置決めすることができるだけでなく、第1接合面および第2接合面を密着させてジョイント部材および上部部材を強固に接合することができる。 According to the configuration of the first aspect, the upper member integrally including the front pillar upper and the roof side rail is formed of a metal hollow tube having a constant cross section in the longitudinal direction. Since the upper member includes a main body portion having a polygonal cross section and a reinforcing portion having a smaller cross section than the main body portion continuous with the lower surface of the main body portion, when a low load is applied to the upper member due to a collision load of a frontal collision The reinforcement part located inside the bending direction efficiently supports the compressive load, so that the bending strength of the upper member can be increased, and when a high load is applied, the main body part of the polygonal cross section extends vertically in the ridgeline. It can be crushed and absorb the load. Moreover, the joint member that supports the upper member includes a groove portion into which the reinforcing portion is fitted, and two first joint surfaces that are continuous on both sides of the groove portion, and the two second joint surfaces of the main body portion are two first joints. Since the joint is made in contact with the surface, the upper member can be easily positioned with respect to the upper member by fitting the reinforcing portion and the groove portion, and the first joint surface and the second joint surface are brought into close contact with each other. The member and the upper member can be firmly joined.
また請求項2の構成によれば、補強部は断面三角形であるので、補強部をジョイント部材の溝部に嵌合する作業が容易になる。 According to the configuration of the second aspect , since the reinforcing portion has a triangular cross section, the work of fitting the reinforcing portion into the groove portion of the joint member is facilitated.
また請求項3の構成によれば、本体部は断面六角形であるので、その平坦面にルーフパネルやドアを沿わせることができる。 According to the third aspect of the present invention, since the main body has a hexagonal cross section, the roof panel and the door can be placed along the flat surface.
また請求項4の構成によれば、ジョイント部材は、フロントピラーロアの上面あるいはリヤピラーの上面に当接して長孔を介して前後位置調節自在にボルトで締結されるとともに、フロントピラーロアの後面あるいはリヤピラーの前面に当接して接着されるので、フロントピラーロアおよびリヤピラー間の距離のばらつきや上部部材の長さのばらつきを吸収して組み付け性を高めるとともに、前後方向の荷重が入力したときにボルトが長孔に沿って滑ることで衝撃吸収性能を発揮させることができる。 According to the configuration of the fourth aspect , the joint member is fastened with a bolt so as to be adjustable in the front-rear position through a long hole in contact with the upper surface of the front pillar lower or the upper surface of the rear pillar, and the rear surface of the front pillar lower or Since it is in contact with the front of the rear pillar and bonded, it absorbs the variation in the distance between the front pillar lower and the rear pillar and the variation in the length of the upper member to improve the assemblability, and the bolt when a longitudinal load is input Can slide along the long holes to exhibit shock absorbing performance.
また請求項5の構成によれば、ジョイント部材は、略前後方向に延びて上部部材を支持する上部部材支持部と、略上下方向に延びてフロントピラーロアの後面あるいはリヤピラーの前面に接着されるピラー接着部とを備えるT字状の部材であるので、その上部部材支持部に上部部材を強固に支持することができるだけでなく、ピラー接着部の接着面は下端側が前後方向内側に傾斜するとともに、フロントピラーロアあるいはリヤピラーの接着面は上端側が前後方向外側に傾斜するので、上部部材からジョイント部材に下向きの荷重が加わったときに、その荷重をジョイント部材からフロントピラーロアあるいはリヤピラーに効率的に伝達して支持することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the joint member is bonded to the upper member support portion that extends substantially in the front-rear direction and supports the upper member and the rear surface of the front pillar lower or the front surface of the rear pillar. Since it is a T-shaped member provided with a pillar adhesive part, not only can the upper member be firmly supported by the upper member support part, but the lower end side of the adhesive surface of the pillar adhesive part is inclined inward in the front-rear direction. The front pillar lower or rear pillar has an adhesive surface with its upper end inclined to the outside in the front-rear direction. When a downward load is applied from the upper member to the joint member, the load is efficiently transferred from the joint member to the front pillar lower or rear pillar. Can be transmitted and supported.
以下、図1〜図8に基づいて本発明の実施の形態を説明する。尚、本明細書において前後方向、左右方向(車幅方向)および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present specification, the front-rear direction, the left-right direction (vehicle width direction), and the up-down direction are defined with reference to an occupant seated in the driver's seat.
図1〜図4に示すように、CFRP(カーボン繊維強化樹脂)を主たる材料とする自動車の車体フレームは、車体フロア11と、車体フロア11の左右両側部に沿って前後方向に延びる左右一対のサイドシル12,12と、左右のサイドシル12,12の前端から前上方に起立する左右一対のフロントピラーロア13,13と、左右のサイドシル12,12の後端から後上方に起立する左右一対のリヤピラー14,14と、左右のサイドシル12,12の前後方向中間部から上方に起立する左右一対のセンターピラー15,15と、左右のフロントピラーロア13,13の上端から左右のセンターピラー15,15の上端を経由して左右のリヤピラー14,14の上端に延びる左右一対の上部部材16,16とを備える。上部部材16は、前半部がフロントピラーアッパー16aを構成し、後半部がルーフサイドレール16bを構成する。そして左右のセンターピラー15,15の上端間がルーフアーチ24で接合される。
As shown in FIGS. 1 to 4, an automobile body frame mainly made of CFRP (carbon fiber reinforced resin) includes a
車体フロア11の前端と左右のフロントピラーロア13,13の前面とに平板状のダッシュパネルロア17が接合され、車体フロア11の後端と左右のリヤピラー14,14の後面とに平板状の後部隔壁18が接合され、 後部隔壁18の後端からリヤパーシェル19が後方に水平に延出する。車体フロア11の前端に左右一対のアルミニウム合金製の取付台座20,20が固定され、取付台座20,20の前端に左右一対のアルミニウム合金製のフロントサイドフレーム21,21の後端が固定される。
A flat dash panel lower 17 is joined to the front end of the
車体フロア11の下壁の後端から左右一対のリヤサイドフレーム22,22が後方に延びており、リヤピラー14,14およびリヤサイドフレーム22,22が左右一対のリヤホイールハウスインナー23,23で接合される。車体フロア11の上壁の後端は後部隔壁18の位置で終わっており、後部隔壁18の後方には車体フロア11の上壁とは別部材の後部フロア44が配置され、後部隔壁18よりも後方に延びる車体フロア11の下壁と後部フロア44とにより閉断面を有するリヤサイドフレーム22,22が構成される。そして後部フロア44の上方に荷室45が区画される。
A pair of left and right
図2、図3、図5および図7に示すように、フロントピラーアッパー16aおよびルーフサイドレール16bを一体化した上部部材16は、長手方向に一定断面を有するアルミニウム合金の押し出し材で構成されるもので、その断面形状は六角形の本体部59と、本体部59の下側の一辺から下向きに突出する三角形の補強部60とを備える。本体部59は補強部60の両側に連続する一対の第2接合面59a,59aを備えており、一対の第2接合面59a,59aは上方に向かってV字状に拡開する。
As shown in FIGS. 2, 3, 5, and 7, the
上部部材16の前半部を構成するフロントピラーアッパー16aの前端部は、フロントピラーロア13の上壁13aにアルミニウム合金製の前部ジョイント部材61を介して固定される。前部ジョイント部材61は、略前後方向に延びる上部部材支持部61aと、上部部材支持部61aの下面から略下方に延びるピラー接着部61bとを備える側面視でT字状の部材であり、上部部材支持部61aの上面には前後方向に延びる断面四角形の溝よりなる溝部61cと、溝部61cの開口端から上方に向かってV字状に拡開する一対の第1接合面61d,61dとが形成される。
The front end portion of the front pillar upper 16a constituting the front half portion of the
フロントピラーアッパー16aの前端部は、補強部60が前部ジョイント部材61の溝部61cに上方から嵌合し、かつ本体部59の一対の第2接合面59a,59aが前部ジョイント部材61の一対の第1接合面61d,61dに上方から密着した状態で、MIG溶接Wにより接合される。
At the front end of the front pillar upper 16 a, the reinforcing
前部ジョイント部材61の上部部材支持部61aの前端部には、前後方向に長い左右一対の長孔61e,61eが上下方向に貫通しており、長孔61e,61eの上端には、それよりも大径の凹部61f,61fが形成される。一方、前部ジョイント部材61の上部部材支持部61aの前端部が当接するフロントピラーロア13の上壁13aには2個のナット62,62が埋設されており、長孔61e,61eを貫通する2本のボルト63,63がナット62,62に螺合することで、前部ジョイント部材61がフロントピラーロア13に締結される。このとき、ボルト63,63の頭部は外部に突出しないように前部ジョイント部材61の凹部61f,61f内に収納される。
A pair of left and right
前部ジョイント部材61のピラー接着部61bは下方に向かって前後方向幅が減少するようにテーパーしており、その前面を構成する接着面61gがフロントピラーロア13の後面を構成する接着面13bに接着Gにより接合される。このとき、両接着面61g,13bは側面視で前上方から後下方に傾斜している。
The
図2、図3、図6および図8に示すように、上部部材16の後半部を構成するルーフサイドレール16bの後端部は、リヤピラー14の上壁14aにアルミニウム合金製の後部ジョイント部材64を介して固定される。後部ジョイント部材64自体の構造と、それをリヤピラー14の上壁14aおよびルーフサイドレール16bに固定する構造とは、既に説明した前部ジョイント部材61自体の構造と、それをフロントピラーロア13の上壁13aおよびフロントピラーアッパー16aに固定する構造と実質的に同じであるため、その重複する説明は省略する。
As shown in FIGS. 2, 3, 6, and 8, the rear end portion of the
尚、前部ジョイント部材61の上部部材支持部61a、ピラー接着部61b、溝部61c、第1接合面61d、長孔61e、凹部61fおよび接着面61gは、それぞれ後部ジョイント部材64の上部部材支持部64a、ピラー接着部64b、溝部64c、第1接合面64d、長孔64e、凹部64fおよび接着面64に対応し、フロントピラーロア13の上壁13aおよび接着面13bは、それぞれリヤピラー14の上壁14aおよび接着面14bに対応する。
The upper
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
前面衝突の衝突荷重がフロントピラーロア13に入力すると、その衝突荷重は前部ジョイント部材61を介してフロントピラーアッパー16aに伝達されるが、フロントピラーアッパー16aおよびルーフサイドレール16bを一体化した上部部材16は上向きに凸に湾曲しているため、衝突荷重により上部部材16は更に湾曲するように変形し、特に変形が大きいフロントピラーアッパー16aの後部では上面に強い引張荷重が作用して下面に強い圧縮荷重が作用する。
When the collision load of the frontal collision is input to the front pillar lower 13, the collision load is transmitted to the front pillar upper 16a via the front
仮に上部部材16が圧縮荷重に弱いCFRP製である場合には、圧縮荷重が作用する下面から破壊する可能性があるが、本実施の形態では上部部材16をアルミニウム合金の押し出し材よりなる中空管で構成するとともに、その本体部59の下面に補強部60を突設したので、圧縮荷重を補強部60で効果的に支持して上部部材16の破壊を防止することができる。更に大きい衝突荷重が入力した場合には、図2の円内に鎖線で示すように、六角形断面の本体部59が車幅方向に離間する一対の稜線a,aで上下方向に潰れることで、衝突エネルギーを吸収することができる。
If the
また上部部材16のフロントピラーアッパー16aの前端を前部ジョイント部材61に接合する際に、前部ジョイント部材61は、フロントピラーアッパー16aの補強部60が嵌合する溝部61cと、溝部61cの両側に連続する二つの第1接合面61d,61dとを備え、本体部59の二つの第2接合面59a,59aが二つの第1接合面61d,61dに当接して溶接Wされるので、補強部60および溝部61cの嵌合により前部ジョイント部材61に対してフロントピラーアッパー16aを容易に位置決めすることができるだけでなく、第1接合面61d,61dおよび第2接合面59a,59aを密着させて前部ジョイント部材61およびフロントピラーアッパー16aを強固に溶接Wすることができる。
Further, when the front end of the front pillar upper 16a of the
特に、補強部60は下向きに尖った三角形断面であるので、補強部60を前部ジョイント部材61の溝部61cに嵌合する際に、補強部60がガイドの機能を果たすことで作業性が向上する。また本体部59は断面六角形であるので、図2の円内に示すように、本体部59の平坦面にルーフパネル65やドア66を沿わせることができる。
In particular, since the reinforcing
またフロントピラーロア13の上端およびリヤピラー14の上端間の距離には製造上の寸法誤差があり、上部部材16の長さにも製造上の寸法誤差があるが、予め上部部材16に固定した前部ジョイント部材61をフロントピラーロア13の上壁13aにボルト63,63で締結するときに、長孔61e,61eの範囲内で前部ジョイント部材61の前後位置を調整することができるので、前記寸法誤差を吸収して組み付け性を高めることができる。しかも前面衝突の衝突荷重が入力したときに、ボルト63,63が長孔61e,61eに沿って滑ることで、衝撃吸収性能を発揮させることができる。
Further, there is a manufacturing dimensional error in the distance between the upper end of the front pillar lower 13 and the upper end of the
以上、前部ジョイント部材61、フロントピラーアッパー16aおよびフロントピラーロア13の接合部の構造および作用を中心に説明したが、後部ジョイント部材64、ルーフサイドレール16bおよびリヤピラー14の接合部の構造および作用も同様である。
In the foregoing, the structure and operation of the joint portion of the front
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上部部材16の本体部59の断面形状は六角形に限定されるものではなく、補強部60の断面形状は三角形に限定されるものではない。
For example, the cross-sectional shape of the
13 フロントピラーロア
13a 上壁
13b 接着面
14 リヤピラー
14a 上壁
14b 接着面
16 上部部材
16a フロントピラーアッパー
16b ルーフサイドレール
59 本体部
59a 第2接合面
60 補強部
61 前部ジョイント部材(ジョイント部材)
61a 上部部材支持部
61b ピラー接着部
61c 溝部
61d 第1接合面
61e 長孔
61g 接着面
63 ボルト
64 後部ジョイント部材(ジョイント部材)
64a 上部部材支持部
64b ピラー接着部
64c 溝部
64d 第1接合面
64e 長孔
64g 接着面
13 Front pillar lower
61a Upper
64a Upper
Claims (5)
前記上部部材(16)は、多角形断面の本体部(59)と、前記本体部(59)の下面に連続する該本体部(59)よりも小断面の補強部(60)とを備え、前記上部部材(16)を支持するジョイント部材(61,64)は、前記補強部(60)が嵌合する溝部(61c,64c)と、前記溝部(61c,64c)の両側に連続する二つの第1接合面(61d,64d)とを備え、前記本体部(59)の二つの第2接合面(59a)が前記二つの第1接合面(61d,64d)に当接して接合されることを特徴とする自動車の車体構造。 A vehicle body structure for an automobile that constitutes an upper member (16) integrally including a front pillar upper (16a) and a roof side rail (16b) with a metal hollow tube having a constant cross section in the longitudinal direction,
The upper member (16) includes a main body part (59) having a polygonal cross section and a reinforcing part (60) having a smaller cross section than the main body part (59) continuous with the lower surface of the main body part (59) , The joint members (61, 64) that support the upper member (16) include two groove portions (61c, 64c) into which the reinforcing portion (60) is fitted and two continuous portions on both sides of the groove portions (61c, 64c). A first joint surface (61d, 64d), and the two second joint surfaces (59a) of the main body (59) are in contact with and joined to the two first joint surfaces (61d, 64d). The body structure of an automobile .
Before Symbol joint member (61, 64), the upper member supporting part for supporting the upper member (16) extending substantially in the longitudinal direction (61a, 64a) and the lower front pillar extending in a substantially vertical direction (13) A pillar-shaped member (61b, 64b) bonded to the rear surface or the front surface of the rear pillar (14), and the bonding surface (61g, 64g) of the pillar bonded portion (61b, 64b). lower end with inclined in the longitudinal direction inside the bonded surface of the lower front pillar (13) or said rear pillar (14) (13b, 14b) is characterized in that the upper side is inclined in the longitudinal direction outside, claim 4 The vehicle body structure described in 1.
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