JP4677025B2 - 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、エンジンを横置きに配置した車両に採用されるものが知られている。
この種の車体前部構造は、エンジンを横置きに配置した構造では、フロントタイヤの位置が車室に近づき、この車室の隔壁になるダッシュボードパネルはタイヤの転舵を避けるために車室の左右側部へ突出するアーチ形状を呈する。

このような車体前部構造として、フロントサイドフレームからの荷重を、フロントピラー及びサイドシルに伝えるために、車室の前部をパイプ材で囲むものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−６７０８２公報

特許文献１の車体前部構造は、エンジンルームと車室との間に配設されたダッシュボードパネル（端壁）と、このダッシュボードパネルに接続された左右のフロントサイドメンバと、側方で外側に位置する左右のサイドシルと、これらのサイドシルから立ち上げた左右のＡピラー（フロントピラー）とダッシュボードパネルから延ばされるとともにサイドシルに渡された車体フロアとから構成されたものである。

エンジンルームより車室（キャビン）に入力される荷重は、主に前輪の振動をダンパーなどのサスペンション部品を介して上方のアッパーメンバからの入力と、下方のサイドフレームからの入力とがある。
後者のサイドフレームからの入力においては、ダッシュボードパネルを反力点（面）とするために、効果的に剛性を上げるにはダッシュボードの剛性向上が必要であった。

しかし、車体前部構造では、ダッシュボードパネルのホイールアーチ部の外側にクロスメンバやパイプ材などの補強部材を配置すると、前輪（タイヤ）と干渉して車体前部のレイアウトの制約を受け困難である。一方、内側の車室（キャビン）側に補強部材を設ける場合には、車室内のスペースが犠牲にするという課題があった。

本発明は、車体前部のレイアウトの自由度を確保しつつ、及び車室内のスペースを十分に確保しつつ、フロントサイドフレームからの荷重を直接サイドシルへ伝達できるとともに、ダッシュボードパネルの撓み量を低減することが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から車体後方に延ばされるサイドシルと、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フロントピラーと、ダッシュボードパネルに配置される補強フレーム構造体と、を備えた車体前部構造であって、補強フレーム構造体が、パイプであって、左右のフロントサイドフレーム間を結合する略直線状のクロスメンバと、クロスメンバの両端から二股状に分岐され、サイドシルの前部を連結する略直線状のサイドシル補強フレーム及びフロントピラーを連結する略直線状のピラー補強フレームと、を備え、
ダッシュボードパネルを、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体とに前後に分割し、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体とでクロスメンバを挟み、クロスメンバをダッシュボードパネル内に配置し、フロントサイドフレームの水平部後端とサイドシルの前部とを、ダッシュボードパネル内を貫通させたサイドシル補強フレームとで連結したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ダッシュパネル前分割体にホイールアーチ部を有し、サイドシル補強フレームが、ホイールアーチ部の外周縁に固定されたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、サイドシル補強フレームが、ホイールアーチ部に連結するとともに、クロスメンバが、フロントサイドフレームが延出されるダッシュパネル前分割体のフロントサイドフレーム遮蔽部材に固定され、且つフロントサイドフレーム遮蔽部材とダッシュパネル後分割体の中央パネルとで挟まれたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、サイドシル補強フレームのホイールアーチ部側が、ダッシュパネル後分割体のダッシュボードパネル下部により被覆されたことを特徴とする。

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から車体後方に延ばされるサイドシルと、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フロントピラーと、ダッシュボードパネルに配置される補強フレーム構造体と、が設けられる。
補強フレーム構造体が、パイプであって、左右のフロントサイドフレーム間を結合する略直線状のクロスメンバと、クロスメンバの両端から二股状に分岐され、サイドシルの前部を連結する略直線状のサイドシル補強フレーム及びフロントピラーを連結する略直線状のピラー補強フレームと、を備える。
ダッシュボードパネルを、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体とに前後に分割し、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体とでクロスメンバを挟み、クロスメンバをダッシュボードパネル内に配置し、フロントサイドフレームの水平部後端とサイドシルの前部とを、ダッシュボードパネル内を貫通させたサイドシル補強フレームとで連結したので、フロントサイドフレームからの荷重を直接サイドシルへ伝達することができる。この結果、フロントサイドフレームからの荷重をサイドシルへ円滑に伝達することができる。
クロスメンバをダッシュボードパネル内に配置し、サイドシル補強フレームをダッシュボードパネル内を貫通させたので、車体前部のレイアウトの自由度を確保することができるとともに、車室内のスペースを十分に確保することができる。

請求項２に係る発明では、ダッシュボードパネルの部位の中でもホイールアーチ部はアーチ状に形成された剛性が高い部分であり、ダッシュパネル前分割体にホイールアーチ部を有し、サイドシル補強フレームが、ホイールアーチ部の外周縁に固定されたので、ダッシュボードパネルの撓み量を低減することができる。

請求項３に係る発明では、サイドシル補強フレームが、ホイールアーチ部に連結するとともに、クロスメンバが、フロントサイドフレームが延出されるダッシュパネル前分割体のフロントサイドフレーム遮蔽部材に固定され、且つフロントサイドフレーム遮蔽部材とダッシュパネル後分割体の中央パネルとで挟まれたので、クロスメンバを、ダッシュボードパネル内を貫通させることができる。この結果、ダッシュボードパネルの効果的な補強を実現することができる。

請求項４に係る発明では、サイドシル補強フレームのホイールアーチ部側が、ダッシュパネル後分割体のダッシュボードパネル下部により被覆されたので、連結部材とホイールアーチ部との結合の相乗効果により、さらなるダッシュボードパネルの剛性の向上を図ることができる。また、連結部材とサイドシルとの結合が容易となる。

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、ダッシュボードパネル１０１にフロントサイドフレーム１０２を接続するだけの構造なので、フロントサイドフレーム１０２に矢印ａ１の如く荷重が作用したときには、ダッシュボードパネル１０１のホイールアーチ部１０３までの広範囲に亘って変形される。

（ｂ）において、実施例の車体前部構造１０では、ダッシュボードパネル１３にフロントサイドフレーム１１を補強フレーム構造体（連結部材）１４を介して接続した構造なので、フロントサイドフレーム１１に矢印ａ２の如く荷重が作用したときには、ダッシュボードパネル１３の変形範囲は限られたものとなり、荷重がサイドシル１７やＡピラー２３（図１，２参照）に円滑に伝達される。

例えば、（ａ）において、変形を受けるダッシュボードパネル１０１のフロントサイドフレーム１０２からホイールアーチ部１０３までの水平距離をＬ１とし、（ｂ）において、変形を受けるダッシュボードパネル１３のフロントサイドフレーム１１からホイールアーチ部２５までの水平距離をＬ２とすれば、Ｌ１＞Ｌ２の関係になる。

図４及び図９に示されたように、補強フレーム構造体（連結部材）１４でフロントサイドフレーム１１とホイールアーチ部２５を接続することで、補強フレーム構造体（連結部材）１４でホイールアーチ部２５に支持点（境界）を作ることができる。これにより、ダッシュボードパネル１３の撓みを防止することができる。すなわち、入力点と支持点（反力点）との距離を短く設定することができ、フロントサイドフレーム１１の荷重（入力）に対する撓み量を少なくすることができる。

補強フレーム構造体（連結部材）１４でフロントサイドフレーム１１とサイドシル１７を接続することで、補強フレーム構造体１４が直接フロントサイドフレーム１１からの荷重をサイドシル１７へ伝えるとともに、ダッシュボードパネル１３のホイールアーチ部２５を支えて、ホイールアーチ部２５の変形を防止できる。この結果、ダッシュボードパネル１３の荷重伝達量も向上を図ることができ、レイアウトを犠牲にせずに、衝突性能と車体剛性との向上を図ることができる。

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フロントサイドフレーム１１が設けられ、ダッシュボードパネル１３から車体後方に延ばされるサイドシル１７が設けられる。

フロントサイドフレーム１１の水平部後端１１ａとサイドシル１７の前部１７ａとを、ダッシュボードパネル１３内を貫通させて直線状に連結する補強フレーム構造体（連結部材）１４を有するので、フロントサイドフレーム１１からの荷重を直接サイドシル１７へ伝達することができる。この結果、フロントサイドフレーム１１からの荷重をサイドシル１７へ円滑に伝達することができる。

補強フレーム構造体（連結部材）１４をダッシュボードパネル１３内を貫通させたので、車体前部のレイアウトの自由度を確保することができるとともに、車室２２内のスペースを十分に確保することができる。

車体前部構造１０では、ダッシュボードパネル１３の部位の中でもホイールアーチ部２５はアーチ状に形成された剛性が高い部分であり、補強フレーム構造体（連結部材）１４が、ダッシュボードパネル１３のホイールアーチ部２５の外周縁７８の一部に固定されたので、ダッシュボードパネル１３の撓み量を低減することができる。

補強フレーム構造体（連結部材）１４は、ダッシュボードパネル１３のホイールアーチ部２５に連結するとともにフロントサイドフレーム１１が延出するフロントサイドフレーム遮蔽部材３１に固定され、ダッシュボードパネル１３の中央パネル３２で挟まれたので、補強フレーム構造体（連結部材）１４を、ダッシュボードパネル１３内を貫通させることができる。この結果、ダッシュボードパネル１３の効果的な補強を実現することができる。

補強フレーム構造体（連結部材）１４のホイールアーチ部２５側は、下サイドパネル（ダッシュボードパネル下部）２８により被覆されたので、連結部材とホイールアーチ部２５との結合の相乗効果により、さらなるダッシュボードパネル１３の剛性の向上を図ることができる。また、補強フレーム構造体（連結部材）１４とサイドシル１７との結合が容易となる。

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、１１ａ…水平部後端、１３…ダッシュボードパネル、１４…連結部材（補強フレーム構造体）、１７…サイドシル、１７ａ…前部、２１…エンジンルーム、２２…車室、２５…ホイールアーチ部、２８…ダッシュボードパネル下部（下サイドパネル）、３１…フロントサイドフレーム遮蔽部材、３２…中央パネル。

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に延ばされる左右のフロントサイドフレームと、前記ダッシュボードパネルから車体後方に延ばされるサイドシルと、前記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フロントピラーと、前記ダッシュボードパネルに配置される補強フレーム構造体と、を備えた車体前部構造であって、
   前記補強フレーム構造体は、パイプであって、前記左右のフロントサイドフレーム間を結合する略直線状のクロスメンバと、該クロスメンバの両端から二股状に分岐され、前記サイドシルの前部を連結する略直線状のサイドシル補強フレーム及び前記フロントピラーを連結する略直線状のピラー補強フレームと、を備え、
   前記ダッシュボードパネルを、ダッシュパネル前分割体とダッシュパネル後分割体とに前後に分割し、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で前記クロスメンバを挟み、該クロスメンバを前記ダッシュボードパネル内に配置し、
   前記フロントサイドフレームの水平部後端と前記サイドシルの前部とを、前記ダッシュボードパネル内を貫通させた前記サイドシル補強フレームとで連結したことを特徴とする車体前部構造。
2. 前記ダッシュパネル前分割体にホイールアーチ部を有し、
   前記サイドシル補強フレームは、前記ホイールアーチ部の外周縁に固定されたことを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
3. 前記サイドシル補強フレームは、前記ホイールアーチ部に連結するとともに、
   前記クロスメンバは、前記フロントサイドフレームが延出される前記ダッシュパネル前分割体の前記フロントサイドフレーム遮蔽部材に固定され、且つ該フロントサイドフレーム遮蔽部材と前記ダッシュパネル後分割体の中央パネルとで挟まれたことを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。
4. 前記サイドシル補強フレームの前記ホイールアーチ部側は、前記ダッシュパネル後分割体のダッシュボードパネル下部により被覆されたことを特徴とする請求項１記載の車体前部構造。

Images