(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前後方向に延在するフロントドアビーム（５１）がフロントドア（７）内に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（１１，１２）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（２９）と、左右センタピラー（１３，１４）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（３５）とを備え、
前記フロントドアビーム（５１）が、車体内側方向に開口する開断面部が形成されたドアビーム本体（６１）と、当該ドアビーム本体（６１）における車体内方に設置されたテンションワイヤ（７１）とを有するとともに、前記第１の環状骨格部（２９）および第２の環状骨格部（３５）に対して車両側方視で重なり、
前記ドアビーム本体（６１）は、略中央に位置する閉断面構造のセンタピース（６２）と、当該センタピース（６２）の前端側に溶接された上部および下部のフロントピース（６３，６４）と、当該センタピース（６２）の後端側に溶接されたリヤピース（６５）とを備え、
前記上部および下部のフロントピース（６３，６４）と前記リヤピース（６５）とは、車体内側方向に開口したコ字状チャンネルの両端から外向フランジを延設させてなるハット形断面形状を呈し、
前記テンションワイヤ（７１）は、前記上部のフロントピース（６３）の前端部にそれぞれ固着される第１のセットプレート（７２）と、前記下部のフロントピース（６４）の前端部に固着される第２のセットプレート（７３）と、前記リヤピース（６５）の後端部に固着される第３のセットプレート（７４）と、どちらも鋼撚線を素材とする上部ワイヤ（７５）および下部ワイヤ（７６）とからなり、
前記上部ワイヤ（７５）は、前記センタピース（６２）の車体内方を通過して、前記第１のセットプレート（７２）と前記第３のセットプレート（７４）とを連結し、
前記下部ワイヤ（７６）は、前記センタピース（６２）の車体内方を通過して、前記第２のセットプレート（７３）と前記第３のセットプレート（７４）とを連結する
ことを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項２】
前記上部ワイヤ（７５）および前記下部ワイヤ（７６）は、その端部が前記第１〜第３のセットプレート（７２〜７４）に形成された貫通孔に挿通され、アイ加工された後にスリーブ（７７）によって圧縮止めされることを特徴とする、請求項１記載の自動車の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【特許文献１】特開２００２−２２５５６１号公報（段落００１０、図１）
【特許文献２】特許第３５００６２６号公報（段落００１８、図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
一方、ドアビームは、高張力鋼管や高張力鋼板等の高強度材を用いて製造されているが、この種の高強度材は曲げ強度が高い反面で伸び能力に劣る（すなわち、脆い）ため、衝突形態によっては衝突エネルギのボディ側への伝達が円滑に行われ難いことがあった。例えば、堅固なバンパやフレームを有する車両がドアの中央部付近に衝突してきた場合、局部的に大きな荷重を受けることによってドアビームが破断してしまい、ドアビームからフロントピラーやセンタピラー等への衝突エネルギの伝達量が低下する。この問題を解消する手法としては、ドアビームの板厚を増大させるものや、断面形状を大きくするものが一般的であるが、いずれもドアビームの重量増大による自動車の運動性能の低下や燃費の増加をもたらす欠点があった。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係る自動車の車体構造は、車体前後方向に延在するフロントドアビーム（５１）がフロントドア（７）内に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（１１，１２）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（２９）と、左右センタピラー（１３，１４）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（３５）とを備え、前記フロントドアビーム（５１）が、車体内側方向に開口する開断面部が形成されたドアビーム本体（６１）と、当該ドアビーム本体（６１）における車体内方に設置されたテンションワイヤ（７１）とを有するとともに、前記第１の環状骨格部（２９）および第２の環状骨格部（３５）に対して車両側方視で重なり、前記ドアビーム本体（６１）は、略中央に位置する閉断面構造のセンタピース（６２）と、当該センタピース（６２）の前端側に溶接された上部および下部のフロントピース（６３，６４）と、当該センタピース（６２）の後端側に溶接されたリヤピース（６５）とを備え、前記上部および下部のフロントピース（６３，６４）と前記リヤピース（６５）とは、車体内側方向に開口したコ字状チャンネルの両端から外向フランジを延設させてなるハット形断面形状を呈し、前記テンションワイヤ（７１）は、前記上部のフロントピース（６３）の前端部にそれぞれ固着される第１のセットプレート（７２）と、前記下部のフロントピース（６４）の前端部に固着される第２のセットプレート（７３）と、前記リヤピース（６５）の後端部に固着される第３のセットプレート（７４）と、どちらも鋼撚線を素材とする上部ワイヤ（７５）および下部ワイヤ（７６）とからなり、前記上部ワイヤ（７５）は、前記センタピース（６２）の車体内方を通過して、前記第１のセットプレート（７２）と前記第３のセットプレート（７４）とを連結し、前記下部ワイヤ（７６）は、前記センタピース（６２）の車体内方を通過して、前記第２のセットプレート（７３）と前記第３のセットプレート（７４）とを連結することを特徴とする。
【０００８】
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、前記上部ワイヤ（７５）および前記下部ワイヤ（７６）は、その端部が前記第１〜第３のセットプレート（７２〜７４）に形成された貫通孔に挿通され、アイ加工された後にスリーブ（７７）によって圧縮止めされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の自動車の車体構造によれば、フロントドアに他の車両等が側面衝突した場合には、ドアビーム本体が圧縮荷重を受け、テンションワイヤが引張荷重を受けることでドアビームの変形が抑制される一方、衝突エネルギはフロントドアビームから第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も起こり難くなる。また、ボディへの衝突荷重は、フロントピラー側がフロントドアビームの２箇所の衝突荷重伝達部から伝達され、センタピラー側がフロントドアビームの１箇所の衝突荷重伝達部から伝達されるため、乗員が着座するセンタピラー付近が変形し難くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る自動車の車体構造の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はフロントドアビーム単体の斜視図であり、図５は図４中のＶ矢視図であり、図６はフロントドアビームの分解斜視図である。また、図７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８は側面衝突時においてフロントドアビームに作用する荷重を示す模式図であり、図９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。
【００１２】
《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ドア乗用車のボディに本発明を適用したものである。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いる。ボディ１の側面には、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。
【００１３】
＜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。
【００１４】
＜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。
【００１５】
＜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
【００１６】
＜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（衝突荷重伝達部）５１ａ，５１ｂが第１環状骨格部２９に重なり、後端部（衝突荷重伝達部）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。
【００１７】
以下、フロントドアビーム５１の具体的構造を説明する。なお、リヤドアビーム５２の構造については、フロントドアビーム５１と略同一であるため、その説明は省略する。図４〜図６に示すように、フロントドアビーム５１は、高張力鋼板を素材とする溶接構造品のドアビーム本体６１と、ドアビーム本体６１の裏面（車体内側方向）に設置されたテンションワイヤ７１とからなっている。
【００１８】
ドアビーム本体６１は、略中央に位置する箱状（閉断面構造）のセンタピース６２と、センタピース６２の前端側に溶接された上下のフロントピース６３，６４と、センタピース６２の後端側に溶接されたリヤピース６５とを備えている。両フロントピース６３，６４およびリヤピース６５は、車体内側方向に開口したコ字チャンネルの両端から外向フランジを延設させた、いわゆるハット形断面形状を呈している。
【００１９】
一方、テンションワイヤ７１は、ドアビーム本体６１（両フロントピース６３，６４およびリヤピース６５の端部）に溶接される高張力鋼板製のセットプレート７２〜７４と、高強度の鋼撚線を素材とする上下部ワイヤ７５，７６とからなっている。上部ワイヤ７５は、その前端がセットプレート７２に連結され、後端がセットプレート７４に連結されている。また、下部ワイヤ７６は、その前端がセットプレート７３に連結され、後端が上部ワイヤ７５と伴にセットプレート７４に連結されている。なお、上下部ワイヤ７５，７６とセットプレート７２〜７４との連結は、上下部ワイヤ７５，７６の端部をセットプレート７２〜７４に形成された孔（図示せず）に通してアイ加工した後、スリーブ７７で圧縮止めすることによりなされている。
【００２０】
≪実施形態の作用≫
自動車は、そ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。そして、例えばフロントドア７の中央に車両が衝突した場合、図７に示すように、衝突荷重（図中に大きい矢印で示す）がフロントドアビーム５１のセンタピース６２を内側に押す方向（すなわち、フロントドアビーム５１を内側に押し曲げる方向）に作用し、これにより、図８に示すように、フロントドアビーム５１の外側には圧縮荷重が生起され、フロントドアビーム５１の内側には引張荷重が生起される。ところが、本実施形態のフロントドアビーム５１では、圧縮荷重に強いハット形断面形状のドアビーム本体６１が外側に存在し、引張荷重に強いテンションワイヤ７１が内側に存在するため、フロントドアビーム５１は、曲げ変形や破断を殆ど起こすことがなく、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とに衝突荷重を効果的に伝達することになる。
【００２１】
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、これら衝突荷重は、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９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。なお、本実施形態では、ボディ１への衝突荷重は、第１環状骨格部２９側がフロントドアビーム５１の上下前端部５１ａ，５１ｂの２箇所から伝達され、第２環状骨格部３５側がフロントドアビーム５１の後端部５１ｃのみから伝達される。そのため、センタピラー１３（第２ループメンバ３４）側の荷重分担がフロントピラー１１（第１ループメンバ２８）側の荷重分担より小さくなり、ボディ１における乗員の着座部位の変形が起こり難くなった。
【００２２】
≪一部変形例≫
図１０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８１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。
【００２３】
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、ドアビームの具体的構造を始め、ループメンバやドアビーム本体、テンションワイヤ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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】第１〜第３環状骨格部の要部断面図である。
【図４】フロントドアビーム単体の斜視図である。
【図５】図４中のＶ矢視図である。
【図６】フロントドアビームの分解斜視図である。
【図７】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。
【図８】側面衝突時においてフロントドアビームに作用する荷重を示す模式図である。
【図９】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。
【図１０】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】
【００２５】
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
５１ａ  上前端部（衝突荷重伝達部）
５１ｂ  下前端部（衝突荷重伝達部）
５１ｃ  後端部（衝突荷重伝達部）
５２    リヤドアビーム
６１    ドアビーム本体
７１    テンションワイヤ
【図１】
0004555210.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
0004555210.tif 000009
【図９】
0004555210.tif 000010
【図１０】
0004555210.tif 000011