JP2006213126A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 側面衝突時におけるボディの大きな変形を抑制した自動車の車体構造を提供する。
【解決手段】 フロントピラー１１，１２およびダッシュリーンフォースメント２１は、中空部に保持した第１ループメンバ２８と伴に第１環状骨格部２９を構成している。左右のセンタピラー１３，１４は、その中空部に保持した第２ループメンバ３４と伴に第２環状骨格部３５を構成している。フロア補強フレーム１５は、前後のクロスメンバ４１，４２の端部を左右のサイドレール４３，４４で連結してなる矩形状を呈しており、フロアパネル４との間の中空部に収納した第３ループメンバ４６と伴に第３環状骨格部４７を構成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の車体構造に係り、側面衝突時の安全性を高める技術に関する。

近年の自動車では、側面衝突時の安全性を高めるべく、鋼管溶接構造品や鋼板プレス成型品等のドアビームがドアに内装されている（例えば、特許文献１参照）。ドアビームを備えたドアは、その強度および剛性が著しく向上することにより、側面衝突時に大きく変形し難くなるとともに、衝突エネルギをボディに円滑に伝達するようになる。この種のドアを備えた自動車のボディは、側面衝突時の衝突エネルギが作用しやすくなるため、側方荷重に対する強度や剛性を高めることが望ましい。側方荷重に対するボディの強度や剛性を高めた車体構造としては、例えば、ハイドロフォーミング法等により製造した閉断面のリーンフォースメントをセンタピラーやルーフ、フロア内にそれぞれ設置し、これらリーンフォースメントを溶接により結合して連続する閉断面構造体を形成したものが公知となっている（特許文献２参照）。
特開２００２−２２５５６１号公報（段落００１０、図１） 特許第３５００６２６号公報（段落００１８、図１２）

特許文献２の車体構造では、閉断面構造体によってセンタピラー部におけるボディの強度や剛性がある程度向上するが、衝突エネルギの吸収等に係る種々の問題が存在していた。例えば、この車体構造では、センタピラーの強度や剛性がフロントピラーやリヤピラーに較べて高いため、側面衝突時において各ピラーの連結部に応力が集中することになる。その結果、連結部にいわゆる塑性ヒンジが発生してボディが大きく変形し、剛性を失うことで衝突エネルギの効果的な吸収も行われなくなることがあった。また、閉断面構造体を形成する各リーンフォースメントは、センタピラーやルーフ、フロア間で強度や剛性がそれぞれ異なっているため、側面衝突時において接合部に応力が集中することになる。これにより、接合部に塑性ヒンジが発生して閉断面構造体が大きく変形し、やはり剛性を失うことで衝突エネルギの効果的な吸収も行われなくなることがあった。連結部や接合部に補強を行うことで塑性ヒンジの発生を防止することもできるが、その場合には、車体重量が徒に増加して燃費や運動性能が低下する等の別種の問題が発生する。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、側面衝突時におけるボディの大きな変形を抑制した自動車の車体構造を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る自動車の車体構造は、フロントドアにドアビームが設置された自動車の車体構造であって、左右フロントピラー下方の側壁の上部および下部をそれぞれ連結して構成される第１の環状骨格部と、左右センタピラーの上部および下部をそれぞれ連結して構成される第２の環状骨格部とを備え、前記ドアビームが、前記第１および第２の環状骨格部と車両側方視で重なることを特徴とする。

また、請求項２の発明に係る自動車の車体構造は、請求項１に記載の自動車の車体構造において、前記第１の環状骨格部と前記第２の環状骨格部との少なくとも一方が、連続する閉断面を有することを特徴とする。

また、請求項３の発明に係る自動車の車体構造は、請求項２に記載の自動車の車体構造において、前記第１の環状骨格部と前記第２の環状骨格部との少なくとも一方は、単一の鋼管を環状に形成してなる骨格材を含むことを特徴とする。

また、請求項４の発明に係る自動車の車体構造は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自動車の車体構造において、セカンドドアにドアビームが設置され、セカンドシート下方の左右リヤメンバの前部および後部をそれぞれ連結して構成される第３の環状骨格部を更に備え、 前記ドアビームが、前記第１から第３の環状骨格部と車両側方視で重なることを特徴とする。

請求項１の自動車の車体構造によれば、側面衝突時にフロントドアのドアビームに加わった衝突エネルギは、ドアビームから第１および第２の環状骨格部に伝達されることで効果的に吸収され、塑性ヒンジに起因するボディの大きな変形が起こり難くなる。また、請求項２の自動車の車体構造によれば、環状骨格部における各部の強度や剛性を側面衝突入力に対して均一にしやすくなり、塑性ヒンジに起因する環状骨格部の大きな変形が起こり難くなる。また、請求項３の自動車の車体構造によれば、連続する閉断面を有する環状骨格部を比較的容易かつ低コストで製造できる。また、請求項４の自動車の車体構造によれば、センタピラー（第２の環状骨格部）に他の車両等が側面衝突しても、衝突エネルギが前後ドアのドアビームを介して第１および第３の環状骨格部にも伝達され、応力が均一に分散される。

以下、図面を参照して、本発明を適用した自動車の車体構造の一実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係る自動車の車体構造を示す要部透視斜視図であり、図２は実施形態に係る自動車の車体構造を示す要部透視側面図であり、図３は第１〜第３環状骨格部の要部断面図であり、図４は側面衝突時における衝突荷重の伝達を模式的に示す斜視図であり、図５は側面衝突時におけるループメンバの変形状態を模式的に示す正面図である。

《実施形態の構成》
図１，図２に示すように、本実施形態は、セダン型４ドア乗用車の車体構造に本発明を適用したものである。本実施形態のボディ１は、フロントボディ２や、ルーフパネル３、フロアパネル４、左右のサイドメンバ５，６等をスポット溶接によって組み立ててなるモノコック構造が採られており、その側面に、フロントドア７がその前端にヒンジ結合される前部ドア開口８と、リヤドア（セカンドドア）９がその前端にヒンジ結合される後部ドア開口１０とが形成されている。ボディ１には、前部ドア開口８の前端側に左，右フロントピラー１１，１２が設けられ、前部ドア開口８と後部ドア開口１０との間に左，右センタピラー１３，１４が設けられている。また、フロアパネル４の後部上面には、フロアパネル４と伴に閉断面をなすフロア補強フレーム１５が接合されている。

＜第１環状骨格部＞
フロントボディ２には、その下部後端にダッシュリーンフォースメント２１が一体化されている。ダッシュリーンフォースメント２１は、前方から視て上方が開いた略コ字形状を呈しており、その左右端が左右のフロントピラー１１，１２に溶接接合されている。本実施形態の場合、図３（ａ）に要部の断面を示すように、フロントピラー１１，１２はインナパネル２２とアウタパネル２３とを溶接接合してなる中空構造品である。また、図３（ｂ）に要部の断面を示すように、ダッシュリーンフォースメント２１は、インナパネル２４とアウタパネル２５とを溶接接合してなる中空構造品である。フロントピラー１１，１２およびダッシュリーンフォースメント２１は、中空部２６，２７に保持した第１ループメンバ（骨格材）２８と伴に第１環状骨格部２９を構成している。第１ループメンバ２８は、鋼管を環状に曲げ成形した後に下部中央で溶接接合したものであり、フロントピラー１１，１２およびダッシュリーンフォースメント２１に溶接接合されている。

＜第２環状骨格部＞
左右のセンタピラー１３，１４は、図３（ｃ）に要部の断面を示すように、インナパネル３１とアウタパネル３２とを溶接接合してなる中空構造品であり、その中空部３３に保持した第２ループメンバ３４と伴に第２環状骨格部３５を構成している。第２ループメンバ３４は、鋼管を環状に曲げ成形した後に下部中央で溶接接合したものであり、センタピラー１３，１４の他、ルーフパネル３およびフロアパネル４の下面にも溶接接合されている。

＜第３環状骨格部＞
フロア補強フレーム１５は、前後のクロスメンバ４１，４２の端部を左右のサイドレール４３，４４で連結してなる矩形状を呈しており、図３（ｄ）に要部の断面を示すように、フロアパネル４との間の中空部４５に収納した第３ループメンバ４６と伴に第３環状骨格部４７を構成している。第３ループメンバ４６は、鋼管を環状に曲げ成形した後に下部中央で溶接接合したものであり、フロア補強フレーム１５に溶接接合されている

＜ドアビーム＞
図１，図２に示すように、フロントドア７には、前部がＹ字状に分岐したフロントドアビーム５１が内装されている。ボディ１にフロントドア７が取り付けられると、フロントドアビーム５１は、図２に示す側面視で、上下前端部５１ａ，５１ｂが第１環状骨格部２９に重なり、後端部５１ｃが第２環状骨格部３５に重なる。また、リヤドア９には、後部がＹ字状に分岐したリヤドアビーム５２が内装されている。ボディ１にリヤドア９が取り付けられると、リヤドアビーム５２は、図２に示す側面視で、前端部５２ａが第２環状骨格部３５に重なり、下後端部５２ｂが第３環状骨格部４７に重なる。

≪実施形態の作用≫
自動車の走行時あるいは停車時において、フロントドアやリヤドアの側面に車両や障害物が衝突することがある。本実施形態では、図４に示すように、フロントドア７の中央に車両や障害物が衝突した場合、衝突荷重（矢印で示す）は、先ずフロントドア７に内装されたフロントドアビーム５１に作用した後、フロントドアビーム５１の上下前端部５１ａ，５１ｂおよび後端部５１ｃから第１環状骨格部２９と第２環状骨格部３５とに伝達される。

第１環状骨格部２９および第２環状骨格部３５に側方から衝突荷重が伝達されると、この衝突荷重は、フロントピラー１１とセンタピラー１３とを変形させた後、その大部分が第１ループメンバ２８と第２ループメンバ３４とに作用する。第１ループメンバ２８と第２ループメンバ３４では、前述したように環状に形成されていることにより、側方から加えられた衝突荷重がその全周に分散する。その結果、図５に示すように、第１ループメンバ２８と第２ループメンバ３４とが上下に拡がるように撓み変形し、ボディ１の大きな変形を招くことなく衝突荷重が効果的に吸収される。

≪一部変形例≫
図６は一部変形例に係る自動車の車体構造を示す要部透視斜視図である。
同図に示すように、一部変形例においてもその全体構成は上述した実施形態と略同様であるが、第１環状骨格部２９と第３環状骨格部４７の構造が異なっている。すなわち、一部変形例の場合、第１環状骨格部２９はループメンバを備えておらず、左右のフロントピラー１１，１２の上端部を比較的大径のクロスパイプ６１で連結することにより第１環状骨格部２９が形成されている。また、第３環状骨格部４７もループメンバを備えておらず、フロア補強フレーム１５そのものが第３環状骨格部４７となっている。一部変形例においても、各部材の板厚を適宜設定することにより、側面衝突時におけるボディ１の強度や剛性を十分に確保することができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は本発明をセダン型４ドア乗用車に適用したものであるが、２ドア自動車や２座席の自動車等に本発明を適用してもよく、その場合には第３環状骨格部を省いてもよい。その他、ボディや環状骨格部の具体的構造を始め、ループメンバの具体的形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態に係る自動車の車体構造を示す要部透視斜視図である。 実施形態に係る自動車の車体構造を示す要部透視側面図である。 第１〜第３環状骨格部の要部断面図である。 側面衝突時における衝突荷重の伝達を模式的に示す斜視図である。 側面衝突時におけるループメンバの変形状態を模式的に示す正面図である。 一部変形例に係る自動車の車体構造を示す要部透視斜視図である。

符号の説明

１ ボディ
７ フロントドア
９ リヤドア（セカンドドア）
１１，１２ フロントピラー
１３，１４ センタピラー
１５ フロア補強フレーム
２１ ダッシュリーンフォースメント
２８ 第１ループメンバ（骨格材）
２９ 第１環状骨格部
３４ 第２ループメンバ（骨格材）
３５ 第２環状骨格部
４６ 第３ループメンバ（骨格材）
４７ 第３環状骨格部
５１ フロントドアビーム
５２ リヤドアビーム

Claims (4)

1. フロントドアにドアビームが設置された自動車の車体構造であって、
   左右フロントピラー下方の側壁の上部および下部をそれぞれ連結して構成される第１の環状骨格部と、左右センタピラーの上部および下部をそれぞれ連結して構成される第２の環状骨格部とを備え、
   前記ドアビームが、前記第１および第２の環状骨格部と車両側方視で重なることを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記第１の環状骨格部と前記第２の環状骨格部との少なくとも一方が、連続する閉断面を有することを特徴とする、請求項１記載の自動車の車体構造。
3. 前記第１の環状骨格部と前記第２の環状骨格部との少なくとも一方は、単一の鋼管を環状に形成してなる骨格材を含むことを特徴とする、請求項２記載の自動車の車体構造。
4. セカンドドアにドアビームが設置され、セカンドシート下方の左右リヤメンバの前部および後部をそれぞれ連結して構成される第３の環状骨格部を更に備え、
   前記ドアビームが、前記第１から第３の環状骨格部と車両側方視で重なることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自動車の車体構造。
   

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