(57)【要約】【課題】ミニバン等の車両のボディ構造において、車両前突等によりボディ前部に付加された大きな衝撃は、フロントホイールハウスのアッパーメンバを経てフロントピラーに伝わってフロントピラーを後方に変位させる。また、車両前突時等にはピッチングが発生してフロントピラーに大きな曲げモーメントが付加され、これによってもフロントピラーの後退変形量が大きくなる。本発明は、フロントピラーの後退変形量を抑制することを目的とする。【解決手段】アッパーメンバ２０の上部に荷重伝達部２３を取り付けて、衝撃Ｗの一部を三角窓用の斜め枠部１２ｂで受ける。また、アッパーメンバ２０の下部に荷重吸収孔２２ａを設けて衝撃Ｗを吸収しやすくする。これによりフロントピラー１０に付加される曲げモーメントを低減してその後退変位量を抑制することによりドアの開閉性を確保する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前部のボディ構造であって、フロントドアを開閉支持するピラー本体部の上部に三角窓用の窓枠部を有するフロントピラーを備え、前記窓枠部は前記ピラー本体部の後部から上方へ起立する縦枠部と、該縦枠部と前記ピラー本体部の前部との間に掛け渡された斜め枠部を有し、
前記ピラー本体部の前部に、フロントホイールハウスのアッパメンバーが結合されており、該アッパメンバーの上部に、車両前方からの衝撃を前記斜め枠部に伝達する荷重伝達部を設定し、前記アッパーメンバの下部に、前記衝撃により変形する荷重吸収部を設定したボディ構造。
【請求項２】
請求項１記載のボディ構造であって、前記アッパーメンバは、上部側の第１メンバと下部側の第２メンバが相互に結合された閉断面構造を有しており、前記荷重伝達部は、前記第１メンバの下面に沿って結合されたボディ構造。
【請求項３】
請求項１又は２記載のボディ構造であって、前記アッパーメンバの第２メンバに、前記荷重吸収部として荷重吸収孔を設けて前記衝撃に対して変形しやすくしたボディ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばミニバンと称される車両の前部のボディ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のフロントドアを開閉支持するフロントピラー（いわゆるＡピラー）が、主として車両前突時の衝撃により後方へ大きく変位すると、ドア枠が変形してドアの開閉性が阻害される。下記の特許文献には、車両前突時等におけるフロントピラーの後退変形量を抑制するための種々技術が開示されている。
特に、特許文献１には、いわゆるミニバンと称される比較的車高（重心）が高い車両であって、フロントドアの前部に側方の視認性を高めるための三角窓を備える車両について、車両前突時におけるフロントピラーの後退変形量を抑制するための技術が開示されている。特許文献１に開示された技術では、車両前突時の衝撃が概ね上下方向に延びるフロントピラーの上下方向中央付近に入力されて、当該フロントピラーに大きな曲げ荷重として付加されることに鑑みて、フロントピラーとフロントホイールハウスアッパーメンバとの結合部に荷重伝達部材を結合して前突時の衝撃の一部を三角窓の上部を枠組みするフロントピラーの傾斜枠部で軸力として受けることにより、上記の曲げ荷重を小さくしてフロントピラーの後退変形量が抑制されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１２０００４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９４９０３号公報
【特許文献３】特開２００３−１８２６３３号公報
【特許文献４】特開２０１２−１８７９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車両前突時等におけるフロントピラーの後退変形量の抑制についてはさらに改善する必要がある。上記したミニバン等の車両において、フロントピラーに対するアッパーメンバの結合部（衝撃入力部位）よりも高い位置に重心が位置する場合には、車両前突時等の衝撃により車両ボディにその後部側が浮き上がる方向の慣性力が付加されていわゆるピッチングが発生しやすい。このピッチングの発生によりフロントピラーの上部には車両重量がのし掛かるように付加されて大きな曲げモーメントが発生し、これによってフロントピラーの後退変形量が一層大きくなる問題がある。
本発明は、車両前突時等におけるフロントピラーの後退変形量ひいては車枠の変形量をより一層小さくできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題は下記の発明により解決される。
第１の発明は、車両の前部のボディ構造であって、フロントドアを開閉支持するピラー本体部の上部に三角窓用の窓枠部を有するフロントピラーを備え、窓枠部はピラー本体部の後部から上方へ起立する縦枠部と、縦枠部とピラー本体部の前部との間に掛け渡された斜め枠部を有し、ピラー本体部の前部に、フロントホイールハウスのアッパメンバーが結合されており、アッパメンバーの上部に、車両前方からの衝撃を斜め枠部に伝達する荷重伝達部を設定し、アッパーメンバの下部に、衝撃により変形する荷重吸収部を設定したボディ構造である。
第１の発明によれば、車両前突による衝撃がアッパーメンバの荷重伝達部を経て三角窓の斜め枠部（ルーフサイドレール）で受けられる。一方、アッパーメンバの下部の荷重吸収部が変形（クラッシュ）して衝撃が吸収されることにより、フロントピラーの下部側に対する衝撃の伝達が抑制され、これによりいわゆるピッチングが抑制されてフロントピラーに対する曲げモーメントの付加を抑制することができ、ひいてはフロントピラーの主としてピラー本体部の後退変形量を抑制することができる。ピラー本体部の後退変形量が抑制されることにより、フロントドアの開閉性が確保される。
第２の発明は、第１の発明において、アッパーメンバは、上部側の第１メンバと下部側の第２メンバが相互に結合された閉断面構造を有しており、荷重伝達部は、第１メンバの下面に沿って結合されたボディ構造である。
第２の発明によれば、荷重伝達部が閉断面構造の内側に結合されていることから、当該荷重伝達部を取り付けるためのスペースを別途設定する必要がない。
第３の発明は、第１又は第２の発明において、アッパーメンバの第２メンバに、荷重吸収部として荷重吸収孔を設けて衝撃に対して変形しやすくしたボディ構造である。
第３の発明によれば、アッパーメンバの上部よりも下部側が変形（クラッシュ）しやすいことによりフロントピラーに対する曲げモーメントの付加を抑制することができ、これによりフロントピラーの後退変形量をより一層抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】車両ボディの全体側面図である。
【図２】フロントピラーに対するアッパーメンバ結合部の側面図である。
【図３】アッパーメンバの斜視図である。
【図４】図２中(IV)-(IV)線断面矢視図であって、アッパーメンバの縦断面図である。
【図５】衝撃入力後の経過時間と受ける荷重の大きさとの関係を従来構造と比較したグラフを示す図である。
【図６】フロントピラーの高さ方向について受ける荷重の大きさの分布状態を従来構造と比較したグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
次に、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１は、いわゆるミニバンと称される比較的車高（重心Ｇ）の高い車両の車両ボディ１を示している。この車両ボディ１の前部のボディ構造において、図示省略したフロントドアを開閉支持するフロントピラー１０の前部に、フロントホイールハウスのアッパーメンバ２０が結合されている。
フロントピラー１０は、前方へ張り出すピラー本体部１１と、ピラー本体部１１の上部に設けられた三角形の窓枠部１２を備えている。ピラー本体部１１の張り出し前部にアッパーメンバ２０が結合されている。ピラー本体部１１の後部にヒンジを介してフロントドアが開閉支持される。
窓枠部１２には、ウインドガラスが嵌め込まれて主として斜め前方の視界を確保するための三角窓とされる。窓枠部１２は、ピラー本体部１１の上部と、ピラー本体部１１の上部の後部から上方へほぼ鉛直に延びる縦枠部１２ａと、ピラー本体部１１の前部から後方斜め上方へ向けて延びる斜め枠部１２ｂから構成されている。斜め枠部１２ｂは、ルーフサイドレールの前部を構成している。
【０００８】
アッパーメンバ２０は、図２〜図４に示すように第１メンバ２１と第２メンバ２２とを補助メンバ２５を介して相互に結合した閉断面構造を有している。このアッパーメンバ２０の第１メンバ２１には、荷重伝達部２３が一体に取り付けられている。図４に示すように荷重伝達部２３は、第１メンバ２１の下面に沿って結合されている。この荷重伝達部２３は、断面Ｌ字形に屈曲されて前後方向に延びている。図２に示すようにこの荷重伝達部２３の後方には、ピラー本体部１１の窓枠部１２を構成する斜め枠部１２ｂが位置している。荷重伝達部２３も後方斜め上方へ向けて延びており、斜め枠部１２ｂとほぼ同一線上に位置している。このため、車両前部から付加される衝撃Ｗが荷重伝達部２３を介して斜め枠部１２ｂに軸力として付加される結果、当該アッパーメンバ２０の上部及び斜め枠部１２ｂが衝撃Ｗに対して変形しにくくなっている。
これに対して、第２メンバ２２には、複数の荷重吸収孔２２ａ〜２２ａが設けられている。この荷重吸収孔２２ａ〜２２ａ（荷重吸収部）により、当該アッパーメンバ２０の下部は衝撃Ｗに対して上部よりも変形しやすくなっている。アッパーメンバ２０の下部側が衝撃Ｗにより変形しやすくなっていることから、当該衝撃Ｗが吸収されてフロントピラー１０に伝達されにくくなっている。
第２メンバ２２の下端部と補助メンバ２５の下端部は接合部２４でスポット溶接されて相互に結合されている。メンバ上部２１の下部と補助メンバ２５の上部は接合部２６でスポット溶接されて相互に結合されている。接合部２６には、結合部材２７もスポット溶接により結合されている。結合部材２７を介して当該アッパーメンバ２０が図示省略したサスタワー（サスペンション支持部）側に結合されている。
【０００９】
以上のように構成したボディ構造によれば、車両前突等によりボディ前部に大きな衝撃Ｗが付加された場合に、フロントピラー１０の前部に結合されたアッパーメンバ２０の上部の荷重伝達部２３を経て衝撃Ｗの一部が斜め枠部１２ｂに軸力として付加される一方、衝撃Ｗの残余がアッパーメンバ２０の下部の荷重吸収部（荷重吸収孔２２ａ〜２２ａ）が変形することにより吸収される。このことから、フロントピラー１０に対して衝撃Ｗによる曲げモーメントの付加が抑制されることから、当該車両ボディ１のピッチングを抑制しつつフロントピラー１０の後退変形量を抑制することができる。フロントピラー１０の後退変形量を抑制することができるので、ドアの開閉性が確保されやすくなる。
出願人は、本実施形態に係るボディ構造と従来構造（荷重伝達部２３と荷重吸収部を備えない構成）を用いて衝突試験（オフセット前突試験）を行った。
図５には、衝撃Ｗの入力後フロントピラー１０の斜め枠部１２ｂに付加される軸力の変化を従来構造と本実施形態に係るボディ構造とで比較したグラフが示されている。このグラフにおいて、横軸は衝突後の経過時間を表し、縦軸は斜め枠部１２ｂに付加される荷重の大きさを表している。また、このグラフにおいて、実線が本実施形態に係るボディ構造による結果を示しており、破線は従来構造に係るボディ構造による結果を示している。
このグラフによれば、衝撃Ｗの入力後、０．０８秒〜０．０９秒の段階で斜め枠部１２ｂに従来構造よりも大きな軸力が付加されて車両減速がより迅速になされることが判る。その後、０．０９秒〜０．１秒の段階では、斜め枠部１２ｂに付加される軸力が従来構造よりも低下していることから車両ボディ１のピッチングＰが抑制されることが判る。
【００１０】
また、図６には、衝突後、フロントピラー１０に付加される曲げモーメントの大きさを高さ方向について測定した結果が示されている。このグラフにおいて、横軸は曲げモーメントの大きさを示し、縦軸は路面からの高さを示している。このグラフからは、路面からの高さが１５００ｍｍ〜１９００ｍｍの範囲で本実施形態に係るボディ構造によれば、フロントピラー１０に付加される曲げモーメントが従来構造に比して低下することが顕著に示されている。これを車枠の変形量（フロントピラーの車両基準後退量）について見ると、従来構造に対して本実施形態のボディ構造によれば約１１ｍｍ程度変形量を抑制することができ、この点でも本実施形態のボディ構造によれば、車両前突時においてフロントピラー１０に付加される曲げモーメントを抑制でき、ひいてはフロントピラー１０の後退変位量が抑制されることが理解される。
このように、本実施形態に係るボディ構造であって、アッパーメンバ２０に荷重伝達部２３を設けることにより、車両前突時におけるピッチングＰを抑制しつつフロントピラー１０に付加される曲げモーメントを低減してその後退変形量を抑制することができることが実際の衝突試験においても確認することができた。
さらに、本実施形態に係るボディ構造によれば、フロントピラー１０自体を補強してその耐曲げモーメント性を高める場合に比して、より低コストかつ大きな重量アップを招くことなくフロントピラー１０の後退変形量ひいては車枠の変形量を効率よく抑制することができる。例えば、例示したように左右のアッパーメンバ２０，２０にそれぞれ荷重伝達部２３を追加した場合に３００ｇ程度の重量増加を招く場合に、フロントピラー自体を補強することにより同等の耐衝撃性を確保しようとすると、左右で５ｋｇ程度の重量増加を招くこととなり、車両一台当たり約４．７ｋｇの重量増大を回避することができる。
以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、比較的車高（重心Ｇ）が高いミニバンを例示したが、これよりも車高の低いセダン形の車両ボディについて例示した荷重伝達部２３を適用することができる。
また、アッパーメンバ２０の下部に荷重吸収部として荷重吸収孔２２ａ〜２２ａを設けた構成を例示したが、これに加えて若しくは代えて溝部（薄肉部）や屈曲部を設けることによりアッパーメンバ２０の下部側に衝撃Ｗに対して変形しやすくする構成としてもよい。
【符号の説明】
【００１１】
１…車両ボディ
１０…フロントピラー
１１…ピラー本体部
１２…窓枠部、１２ａ…縦枠部、１２ｂ…斜め枠部
２０…アッパーメンバ
２１…第１メンバ
２２…第２メンバ、２２ａ…荷重吸収孔（荷重吸収部）
２３…荷重伝達部
Ｗ…車両前突時の衝撃
Ｐ…ピッチング
Ｇ…車両ボディの重心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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