JP2005161938A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 上下入力荷重と前後入力荷重の両方に対して支持性を高めることができる車体前部構造の提供を図る。
【解決手段】 フロントピラー２０を、その全長に亘って略垂直に配置するとともに、フロントピラー上端部２０ａと、フードリッジメンバ１０の前部と、に跨って傾斜ピラー６０を連結することにより、ロールオーバー等の上下入力荷重Ｆ１に対しては、フロントピラー２０と傾斜ピラー６０とで効率よく荷重を支持し、前後入力荷重Ｆ２に対しては、前方ピラー２０で荷重を受けて、車体後方の骨格部材へと効率よく荷重分散させることができ、上下入力荷重Ｆ１と前後入力荷重Ｆ２の両方の支持性を効果的に高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車体前部構造に関し、とりわけ、フードリッジ部分からフロントピラー部分およびルーフ部分に亘る車体前部構造に関する。

車体前部には、その車幅方向両側にフードリッジメンバを車体前後方向に延設してあり、このフードリッジメンバの車体後方端部をフロントピラーの上下中間部分に連結してある（例えば、特許文献１参照）。

このようにフードリッジメンバをフロントピラーに連結することにより、前面衝突時にフードリッジメンバに入力した衝突荷重をフロントピラーで支持するようになっている。
特開２００１−８０５４４号公報（第４頁、第２図）

しかしながら、かかる従来の車体前部構造では、フロントピラーのフロントウインドウガラスの側部に位置する略上半部分は、一般的に車体後方に向かって傾斜させてあり、また、曲率中心が車室内方に位置するようにして湾曲形成してある。

このため、車体がロールオーバーして上下衝撃荷重を受けた際に、後方に傾斜し、かつ、内側に湾曲したフロントピラーには、その傾斜の起点部や湾曲の起点部（これら傾斜および湾曲の各起点部は略同位置であり、ピラーの上下中間部分に設けられる）に大きな曲げモーメントが発生する。

一方、前面衝突等によりフードリッジメンバからフロントピラーに入力する衝突荷重に対しては、これを車体後方に効率よく分散させるためにはフロントピラーの車体水平面に対する傾斜角（後傾角度）をより小さくして鋭角化することが好ましい。

ところが、このようにフロントピラーを鋭角化した場合、前記上下衝撃荷重に対しては前記曲げモーメントをより増大する結果となり、上下入力荷重と前後入力荷重の両方の入力形態に対して満足させることが難かしい。

そこで、本発明は、上下入力荷重と前後入力荷重の両方に対して支持性を高めることができる車体前部構造を提供するものである。

本発明の車体前部構造は、車体前部の車幅方向両側に車体前後方向に延在するフードリッジメンバと、これら各フードリッジメンバの車体後方端部にそれぞれ連結して車体上下方向に立設した略垂直のフロントピラーと、これら各フロントピラーの上端部に跨って連結して車幅方向に延在したフロントルーフレールと、前記各フロントピラーの上端部に連結して車体後方に延在したルーフサイドレールと、前記フロントピラーとフロントルーフレールとルーフサイドレールとが集合したフロントピラー上端部分と、前記フードリッジメンバの前部と、に跨って連結した傾斜ピラーと、を備えたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、フロントピラーを全体的に略垂直に配置するとともに、このフロントピラーの上端部とフードリッジメンバの前部とに跨って傾斜ピラーを連結してあるため、ロールオーバー等の上下入力荷重に対しては、フロントピラーと傾斜ピラーとがこの上下入力荷重を効率よく支持する。

一方、前面衝突荷重に対しては、フードリッジメンバの入力荷重を略垂直のフロントピラーで受けると共に傾斜ピラーを介してルーフサイドレール側に効率よく荷重分散させて該入力荷重を支持することができ、従って、ロールオーバー等の上下入力荷重と前面衝突等の前後入力荷重の両方の支持性を効果的に高めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図４は本発明の第１実施形態を示し、図１は車体前部の要部構造の分解斜視図、図２は上下入力荷重に対する車体前部構造の作用を（ａ）の本実施形態の場合と（ｂ）の従来の場合とで比較して示す概略正面図、図３は上下入力荷重に対する車体前部構造の作用を（ａ）の本実施形態の場合と（ｂ）の従来の場合とで比較して示す概略側面図、図４は前後入力荷重に対する車体前部構造の作用を（ａ）の本実施形態の場合と（ｂ）の従来の場合とで比較して示す概略側面図である。

この第１実施形態の車体前部構造は、図１に示すように、車体前部の車幅方向両側に車体前後方向に延在するフードリッジメンバ１０と、これら各フードリッジメンバ１０の車体後方端部１０ａにそれぞれ連結して車体上下方向に立設した側面視して略垂直のフロントピラー２０と、これら各フロントピラー２０の上端部２０ａに跨って連結して車幅方向に延在してルーフ部Ｒの車体前部に位置するフロントルーフレール３０と、前記各フロントピラー２０の上端部２０ａに連結して車体後方に延在し、ルーフ部Ｒの車幅方向両側に位置するルーフサイドレール４０と、を備えている。

尚、図１は便宜上、車体前部の片側（左側）を示し、左・右１対設けられる前記フードリッジメンバ１０、フロントピラー２０およびルーフサイドレール４０は片側のみを示してある。

前記フードリッジメンバ１０は、断面逆Ｌ字状のフードリッジレインフォース１１と、断面Ｌ字状のダッシュサイドメンバ１２とを結合することにより、断面矩形の閉断面に形成され、更に、フードリッジレインフォース１１の角部内側には、これとの間に中空部を形成する断面Ｌ字状の補強部材１３を結合してあり、二重の閉断面形状を成している。

前記フロントピラー２０は、それぞれ逆方向に突出するハット形断面に形成したピラーアウタ２１とピラーインナ２２とを結合することにより、閉断面の中空状に形成し、その上端部２０ａを車幅方向内方に若干折曲してある。

前記フロントルーフレール３０は、前記ピラーインナ２２の上端部２２ａに結合して車幅方向に延設するとともに、この上端部２２ａの断面形状に略沿って下方に突出するハット形断面に形成し、その上側を覆ってルーフパネルＲｐを結合することにより閉断面に形成してある。

上記ルーフサイドレール４０は、前記ピラーアウタ２１の上端部２１ａから連続して車体後方に延設するとともに、上方に突出するハット形断面に形成したルーフサイドアウタ４１と、上記ピラーインナ２２の上端部２２ａの車体後方側に結合して車体後方に延設するとともに、下方に突出するハット形断面に形成したルーフサイドインナ４２と、を結合することにより閉断面に形成してある。

また、前記ダッシュサイドメンバ１２の側端部の車幅方向内側にはエアボックス５０やストラットハウジング５１が結合されている。

ここで、本実施形態では、前記フロントピラー２０と前記フロントルーフレール３０と前記ルーフサイドレール４０とが集合して連結するピラー上端部２０ａと、前記フードリッジメンバ１０の前端部と、に跨って傾斜ピラー６０を連結してある。

本実施形態では、前記ピラーインナ２２の略下半部はダッシュサイドメンバ１２で構成してあり、また、このピラーインナ２２とピラーアウタ２１とで構成するフロントピラー２０の略上半部、つまり、フードリッジメンバ１０との結合部から上方の部分は、車体造形状の理由からやや内側に曲率をもって傾斜して形成してある。

このとき、前記傾斜ピラー６０は、フードリッジメンバ１０とフロントピラー２０との間に側面視して上端に頂部を持つ三角形状のトラス構造Ｔを形成してある。

本実施形態では前記傾斜ピラー６０は、その下端部６０ａおよび上端部６０ｂから前記フードリッジメンバ１０の上側およびフロントピラー２０の前側に沿った取付けフランジ６１，６２を一体に形成してある。

また、図２（ａ）に示すように、前記傾斜ピラー６０は正面視してその上部連結部６０ｂからほぼ垂直に延在して、下部連結部６０ａをフードリッジメンバ１０に結合し、該傾斜ピラー６０をフロントピラー２０の略上半部に対して車幅方向内側にオフセットして配設して、正面視した場合にもこの傾斜ピラー６０とフードリッジメンバ１０とフロントピラー２０とで、上端に頂部を持つ三角形状のトラス構造Ｔが形成されるようにしてある。

そして、図３（ａ）に示すように、ルーフサイドレール４０と、フロントピラー２０と、その車体後方で車体上下方向に立設したセンターピラー７０と、を側面視して門型に配置し、ルーフ部Ｒに入力される上下方向荷重Ｆ１を、ルーフサイドレール４０を負荷受け部材として、フロントピラー２０とセンターピラー７０との軸方向反力によって支持させる構成としてある。

以上の構成によりこの第１実施形態の車体前部構造によれば、フロントピラー２０を全体的に側面視して略垂直に配置するとともに、このフロントピラー２０の上端部２０ａとフードリッジメンバ１０の前部とに跨って傾斜ピラー６０を連結してあるため、ロールオーバー等の上下入力荷重Ｆ１に対しては、フロントピラー２０と傾斜ピラー４０とがこの上下入力荷重Ｆ１を効率よく支持することができる。

一方、前面衝突時等の前後入力荷重Ｆ２に対しては、フードリッジメンバ１０の入力荷重を略垂直のフロントピラー２０で受けると共に傾斜ピラー６０を介してルーフサイドレール４０側に効率よく荷重分散させることができ、従って、ロールオーバー等の上下入力荷重Ｆ１と前面衝突等の前後入力荷重Ｆ２の両方の支持性を効果的に高めることができる。

即ち、車両ロールオーバー時に略斜め上方から入力される上下入力荷重Ｆ１が作用した場合を、図２に示すように車両正面方向から考察すると、従来の構造では同図（ｂ）に示すように、斜め上方からの上下入力荷重Ｆ１によりフロントピラーＰｆは車幅方向内方に曲がるモーメントＭ１を受ける。このためフロントピラーＰｆの曲率起点ａ付近から曲がる変形モードとなり、対策としては断面拡大や補強により曲がりを抑制することとなる。

これに対し、本実施形態の構造では、図２（ａ）に示すように、フロントピラー２０の略上半部が車幅方向内方にやや傾斜させてある場合でも、車幅方向内方に傾斜ピラー６０を上下方向に配置して正面視して三角形状のトラス構造Ｔが形成されるようにしてあるので、フロントピラー２０に曲げモーメントが発生するのを抑え、これらフロントピラー２０および傾斜ピラー６０で上下入力荷重Ｆ１をそれぞれの軸方向反力により受けることができる。

また、前記上下入力荷重Ｆ１が作用した場合を、図３に示すように車両側面から考察すると、従来の構造では同図（ｂ）に示すように、上下入力荷重Ｆ１がルーフサイドレールＲｓに作用し、フロントピラーＰｆは前後方向の傾斜の起点部ａがモーメントＭ２により曲がり、また、ルーフサイドレールＲｓは、支点であるセンターピラーＰｃの結合部付近に曲げモーメントＭ３を受ける。

これに対し、本実施形態の構造では、側面視して略垂直のフロントピラー２０およびセンターピラー７０でルーフサイドレール４０を軸方向反力で支え、かつ、ルーフサイドレール４０の変形によるモーメントＭ４，Ｍ４′は、傾斜ピラー６０が引張り反力で支えることができる。

ここで、ルーフサイドレール４０を補強した場合を考えると、従来例ではフロントピラーＰｆを連続一体で補強して曲がりを抑制しなければならないが、本実施形態ではフロントピラー２０とセンターピラー７０の支える範囲で曲がりを発生しないように補強すればよい。

更に、車両前面衝突に車体前方から前後入力荷重Ｆ２が作用する場合を、図４に示すように車体側面から考察すると、従来の構造では図４（ｂ）に示すように、フードリッジメンバＭｆから伝達される荷重Ｆ２は、車体後方に傾斜するフロントピラーＰｆに伝達され、このとき軸方向成分が伝達されて、それ以外はモーメントＭ５として受ける。

このときの荷重伝達量を向上し、モーメントＭ５を抑制するには、傾斜の角度を鋭角にし、より荷重を軸方向成分として受ける必要があり、これは車両ロールロールオーバー時に略斜め上方からフロントピラーＰｆに荷重がかかる場合には悪化要因となって両者は矛盾する。

一方、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、フードリッジメンバ１０から伝達される前後入力荷重Ｆ２は略垂直のフロントピラー２０が受け、このフロントピラー２０が十分な強度と結合部の断面補強が成された場合、これの上下連結部にモーメントＭ６を発生する。

このフロントピラー２０の補強は、車両ロールオーバー時に略斜め上方からフロントピラー２０に荷重がかかる場合の補強と矛盾せず、両方の性能向上を図ることができる。

このとき、フロントピラー２０を挟む状態でフードリッジメンバ１０の車体後方の延長上に、例えば図中仮想線で示すようにドアガードバーＧｄのような荷重伝達部材を配置すれば、フロントピラー２０の全体強化を図ることなく車体後方への荷重伝達を円滑に行うことができ、このフロントピラー２０の上下連結部にモーメントＭ６が発生するのを抑制することができる。

更に、本実施形態では前記傾斜ピラー６０自体を大きな断面にする必要が無く、前方視認性を向上させることができる。

また、本実施形態では前記作用効果に加えて、ルーフ部Ｒに入力される上下方向荷重Ｆ１を、ルーフサイドレール４０を負荷受け部材として、フロントピラー２０とセンターピラー７０との軸方向反力によって支持させる構成としたので、ルーフサイドレール４０とフロントピラー２０が上下入力荷重Ｆ１を受けた際に、それぞれの結合部の応力集中は曲げモーメントの発生を抑制し、キャビン変形を効率よく抑制することができる。

更に、傾斜ピラー６０は、フードリッジメンバ１０とフロントピラー２０との間にトラス構造を形成したので、フードリッジメンバ１０の前端で前後入力荷重Ｆ２を受けた場合、傾斜ピラー６０がフードリッジメンバ１０の曲がりを抑制し、軸方向反力を維持し易くできるため、後方への荷重伝達量を増加させることができる。

また、このトラス構造部分はフロントウインドウガラスの周縁部や充填材としての樹脂により空間も補強されるため、傾斜ピラー６０の変形も抑制することができる。

ところで、図１に示すように前記傾斜ピラー６０を構成する少なくとも一部の部材、つまり、後側部材で、フロントピラー２０のピラーインナ２２とフロントルーフレール３０の一部を形成することが好ましく、この場合、傾斜ピラー６０とフロントピラー２０とフロントルーフレール３０の結合強度をより高めることができるとともに、その結合部分に連続的な強度を得やすくなって、荷重の分散効果をより高めることができる。

図５〜図８は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図５は車体前部の要部構造の斜視図、図６は図５中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図、図７は図５中Ｂ部を拡大した分解斜視図、図８は図５中Ｃ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。

この第２実施形態の車体前部構造は、図５，図６に示すように、閉断面構造に形成したフロントピラー２０の閉断面部内に、補強部材としての発泡部材、例えば発泡樹脂８０を設けてある。

このフロントピラー２０とフロントルーフレール３０との連結部分Ｂには、両部材２０，３０に跨って連続する補強部材としてのハット形断面部材８１，８２を取り付けてある。

これらハット形断面部材８１，８２は、フロントピラー２０，フロントルーフレール３０の閉断面内に、二重の中空部を形成するようになっており、一方のハット形断面部材８１はフロントピラー２０のピラーインナ２２の内側に結合してあるとともに、他方のハット形断面部材８２はルーフサイド３０の内側に結合してあり、これら両ハット形断面部材８１，８２は連続する断面形状を成して、それぞれの端部同士を重ね合わせて結合してある。

従って、この第２実施形態によれば、フロントピラー２０の中空部内に発泡樹脂８０を取り付けたので、これによってフロントピラー２０を補強できるとともに、発泡樹脂８０を用いたことにより重量の増加を抑制することができる。

この場合、重量は若干増加するが発泡樹脂８０に代えて発泡金属などの補強部材を用いることもできる。

また、フロントピラー２０とルーフサイド３０とに跨って、互いに結合して連続したハット形断面部材８１，８２を取り付けたので、フロントピラー２０とフロントルーフレール３０とを連続させて強度を高めることができ、更には、補強部材をハット形断面部材８１，８２としたことにより、大きな補強効果を得ることができる。

図９は本発明の第３実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図９は図５中Ａ−Ａ線に対応した拡大断面図である。

この第３実施形態の車体前部構造は、図９に示すように、フロントピラー２０の中空部内に取り付ける補強部材として、このフロントピラー２０と二重の中空部を形成するハット形断面部材８３を用いてあり、また、このハット形断面部材８３の中空部内に発泡部材としての発泡樹脂８０を充填してある。

前記ハット形断面部材８３は、両端フランジ部をフロントピラー２０のピラーインナ２２に溶接してある。

従って、この第３実施形態によれば、ハット形断面部材８３を用いたことにより、フロントピラー２０の反力を更に高めることができるとともに、このハット形断面部材８３の中空部内に発泡部材としての発泡樹脂８０を充填したので、更なる強度向上を図ることができる。

また、本実施形態では、図９に示すように、前記ハット形断面部材８３を構造用接着剤８４を介してピラーアウタ２１に接着してもよく、更には、このハット形断面部材８３をピラーアウタ２１に溶接し、ピラーインナ２２にボルト締結するようにしてもよい。

図１０，図１１は本発明の第４実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１０はフロントピラーとフロントルーフレールとの結合部分の斜視図、図１１は図１０中Ｄ−Ｄ線に沿った拡大断面図である。

この第４実施形態の車体前部構造は、図１０，図１１に示すように、閉断面構造としたフロントピラー２０とフロントルーフレール３０との連結部分に、両部材の中空部内に跨って発泡部材としての発泡樹脂８０を取り付けてある。

従って、この第４実施形態によれば、フロントピラー２０とフロントルーフレール３０との連結部分に取り付けた発泡樹脂８０が補強部材として機能し、前記第２実施形態と同様にフロントピラー２０とフロントルーフレール３０とを連続させて連結強度を高めることができるが、発泡樹脂８０を用いたことにより更なる軽量化を図ることができる。

図１２，図１３は本発明の第５実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１２は傾斜ピラー部分の斜視図、図１３は図１２中Ｅ−Ｅ線に沿った拡大断面斜視図である。

この第５実施形態の車体前部構造は、図１２に示す傾斜ピラー６０を、図１３に示すように中空に成形して閉断面構造としてある。

従って、この第５実施形態によれば、傾斜ピラー６０を閉断面構造としたことにより強度を向上して全体の断面積を小さくできるため、前方の視認性を向上することができる。

また、この第５実施形態では図１４に示すように、上記傾斜ピラー６０の中空部内に補強部材としての発泡部材、例えば発泡樹脂８０を充填することにより、傾斜ピラー６０の強度を更に高めることができ、更には、前方視認性を高めることができる。

更に、図１５に示すように２枚のプレス部品６３，６４を接合して、それらの間の一部に中空部６５を形成してもよく、更にはその中空部６５内に発泡樹脂８０を充填することにより、更なる強度向上を図ることができる。

ところで、本発明の車体前部構造は前記第１〜第５実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

本発明の第１実施形態における車体前部の要部構造の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態における上下入力荷重に対する車体前部構造の作用を（ａ）の本実施形態の場合と（ｂ）の従来の場合とで比較して示す概略正面図である。 本発明の第１実施形態における上下入力荷重に対する車体前部構造の作用を（ａ）の本実施形態の場合と（ｂ）の従来の場合とで比較して示す概略側面図である。 本発明の第１実施形態における前後入力荷重に対する車体前部構造の作用を（ａ）の本実施形態の場合と（ｂ）の従来の場合とで比較して示す概略側面図である。 本発明の第２実施形態における車体前部の要部構造の斜視図である。 図５中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図である。 図５中Ｂ部を拡大した分解斜視図である。 図５中Ｃ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。 本発明の第３実施形態を示す図５中Ａ−Ａ線に対応した拡大断面図である。 本発明の第４実施形態におけるフロントピラーとフロントルーフレールとの結合部分の斜視図である。 図１０中Ｄ−Ｄ線に沿った拡大断面図である。 本発明の第５実施形態における傾斜ピラー部分の斜視図である。 図１２中Ｅ−Ｅ線に沿った拡大断面斜視図である。 本発明の第５実施形態の変形例を示す図１２中Ｅ−Ｅ線に対応した拡大断面斜視図である。 本発明の第５実施形態の変形例を示す拡大断面斜視図である。

符号の説明

１０ フードリッジメンバ
２０ フロントピラー
２０ａ ピラー上端部
３０ フロントルーフレール
４０ ルーフサイドレール
６０ 傾斜ピラー
６０ａ 傾斜ピラーの下部連結部
６０ｂ 傾斜ピラーの上部連結部
７０ センターピラー
８０ 発泡樹脂（補強部材）
８１，８２，８３ ハット形断面部材（補強部材）
Ｒ ルーフ部
Ｔ トラス構造
Ｆ１ 上下入力荷重
Ｆ２ 前後入力荷重

Claims (10)

1. 車体前部の車幅方向両側に車体前後方向に延在するフードリッジメンバと、
   これら各フードリッジメンバの車体後方端部にそれぞれ連結して車体上下方向に立設した略垂直のフロントピラーと、
   これら各フロントピラーの上端部に跨って連結して車幅方向に延在したフロントルーフレールと、
   前記各フロントピラーの上端部に連結して車体後方に延在したルーフサイドレールと、
   前記フロントピラーとフロントルーフレールとルーフサイドレールとが集合したフロントピラー上端部分と、前記フードリッジメンバの前部と、に跨って連結した傾斜ピラーと、を備えたことを特徴とする車体前部構造。
2. フロントピラーのフードリッジメンバとの連結部よりも上方の略上半部に対して、傾斜ピラーを車幅方向にオフセットして配設したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 傾斜ピラーを構成する部材で、フロントピラーとフロントルーフレールの一部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
4. ルーフ部に入力される上下方向荷重を、ルーフサイドレールを負荷受け部材として、フロントピラーと、その車体後方で車体上下方向に立設したセンターピラーと、の軸方向反力によって支持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車体前部構造。
5. 傾斜ピラーと、フードリッジメンバと、フロントピラーとの間にトラス構造を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車体前部構造。
6. フロントピラー内部とフロントルーフレール内部とに跨って連続する補強部材を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車体前部構造。
7. 補強部材が、発泡部材であることを特徴とする請求項６に記載の車体前部構造。
8. 補強部材が、フロントピラー内部、フロントルーフレール内部に中空部を形成するハット形断面部材であることを特徴とする請求項６に記載の車体前部構造。
9. ハット形断面部材で形成する中空部内に発泡部材を充填したことを特徴とする請求項８に記載の車体前部構造。
10. 傾斜ピラーを閉断面に形成し、この閉断面内に発泡部材を充填したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の車体前部構造。
    
    

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