特許 7351817 車体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-19

(45)【発行日】2023-09-27

(54)【発明の名称】車体

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/04 20060101AFI20230920BHJP

【ＦＩ】

B62D25/04 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020149248

(22)【出願日】2020-09-04

(65)【公開番号】P2022043787

(43)【公開日】2022-03-16

【審査請求日】2022-06-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 和貴

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 智幸

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 翔一

(72)【発明者】

【氏名】池田 聡

【審査官】結城 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第５６５３４９５（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８３９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１２９３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－１５５７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２３５９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６１１８８９１（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１９３８４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ １７／００－２５／０８，２５／１４－２９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピラー前板とピラー後板とピラー外板とピラー内板を有している筒状のフロントピラーと、
前記フロントピラーの内部に配置されているピラー補強部材と、
前記フロントピラーに連結されているとともにダッシュパネルの下端に連結されており、車幅方向に延びているダッシュクロスメンバと、
前記ダッシュクロスメンバと前記ピラー補強部材を連結するダッシュクロス補強部材と、
を備えており、
前記ピラー補強部材はフロントタイヤの後方に位置しており、前記ピラー補強部材と前記ピラー前板との間に空隙が確保されている、車体。

【請求項2】

前記ピラー補強部材は、
前記ピラー外板に固定されている補強部材外板と、
前記ピラー内板に固定されている補強部材内板と、
前記補強部材外板と前記補強部材内板を連結しており、板面が前記車体の前後方向を向いている補強部材中板と、
を備えており、
前記補強部材中板と前記ピラー前板との間に前記空隙が確保されている、請求項１に記載の車体。

【請求項3】

前記ピラー補強部材は、前記補強部材中板の後に位置しており、前記補強部材中板に対向する補強部材後板を備えている、請求項２に記載の車体。

【請求項4】

前記フロントタイヤの後方にて前記ピラー外板の後半分と前記ピラー後板を裏打ちする裏打ち板をさらに備えており、前記ピラー補強部材は、前記裏打ち板に固定されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の車体。

【請求項5】

前記ダッシュクロス補強部材は、ロッカに連結されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の車体。

【請求項6】

フロアパネルの下に配置されているとともに前記ピラー補強部材よりも後方に配置されている電池パックをさらに備えている、請求項１から５のいずれか１項に記載の車体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、車体に関する。特に、車両前方から障害物が衝突したときにキャビンを効果的に保護する技術を提供する。

【背景技術】

【0002】

前方から障害物が衝突したとき、車体に対してフロントタイヤが後方へ移動してフロントピラーと干渉する場合がある。フロントタイヤとの衝突によってフロントピラーが変形する。フロントピラーの大きな変形はキャビンにダメージを与え得る。

【0003】

フロントタイヤとの衝突によって生じるフロントピラーの変形を抑える技術が特許文献１、２に開示されている。特許文献１の車体では、フロントピラーとフロントタイヤの間にガセット（Gusset）と呼ばれる補強部材が配置される。特許文献２の車体では、フロントピラーの内部に補強部材が配置される。補強部材は、フロントタイヤの後方に位置する。フロントピラーは、ピラー前板とピラー後板とピラー外板とピラー内板で構成され、筒状をなしている。

【0004】

特許文献２には、補強部材として、フロントピラーの内部にバルクヘッドが配置される。バルクヘッドは、ピラー前板とピラー後板を連結する２枚の横板と、２枚の横板を連結する縦板を備える。２枚の横板を連結するとともに、ピラー前板とピラー後板に連結される。バルクヘッドは、フロントピラーの内部空間を上下に区画する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－２２８１３号公報

【文献】特開２０１５－１３６９９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

フロントタイヤとフロントピラーの間に配置されるガセットを採用すると、重量が嵩む。特許文献２の補強部材はシンプルで軽量であるが、ピラー前板とピラー後板を連結する横板は、ピラー前板に加わる衝突荷重（車両前方から受ける荷重）を直接にピラー後板に伝える。ピラー前板とピラー後板に同時に大きな荷重が加わると、フロントピラーが座屈し、フロントピラーが大きく変形してしまう。先に述べたように、フロントピラーの大きな変形はキャビンにダメージを与えるおそれがある。本明細書は、車両前方から障害物が衝突したときにキャビンを効果的に保護する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書が開示する車体は、フロントピラーと、フロントピラーの内部に配置されているピラー補強部材を備えている。フロントピラーは、ピラー前板とピラー後板とピラー外板とピラー内板を有しており、筒状をなしている。ピラー補強部材はフロントタイヤの後方に位置しており、ピラー前板とピラー補強部材の間に空隙が確保されている。

【0008】

ピラー補強部材はフロントピラーの後半分を補強する。ピラー前板と補強部材の間に空隙が確保されているため、フロントピラーにフロントタイヤが干渉すると、フロントピラーの前半分がつぶれる。フロントピラーの前半分がつぶれることによって、衝撃エネルギが吸収され、その結果、フロントピラーの後半分の変形が抑えられる。フロントピラーの前半分で衝撃エネルギを吸収することで、フロントピラー全体の変形が抑制される。その結果、キャビンが保護される。

【0009】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】車体の平面図である。

【図2】図１のII－II線でカットした車体の断面図である。

【図3】図２のIII－III線でカットした車体の断面図である。

【図4】図３のフロントピラーの断面の拡大図である。

【図5】フロントピラーの分解図である。

【図6】ダッシュクロス補強部材の付近の拡大斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図面を参照して実施例の車体１０を説明する。図１に、車体１０の平面図を示す。図２に、車体１０の断面図を示す。図２は、図１のII－II線に沿って車体１０をカットした断面を示している。図２は車体１０の概略断面図であり、車体１０の詳細な構造は省略してある。また、エンジンルームに収容されているデバイスは図示を省略してある。後述するダッシュクロス補強部材２２も図１では図示を省略した。

【0012】

フロントタイヤ１１の上半分は、フェンダーエプロン１２に隠れて見えない。記号Ｈは、地上からフロントタイヤ１１の上端までの高さを表している。ピラー補強部材４０（詳細は後述）はフロントタイヤ１１の後方に位置し、バルクヘッド６０（詳細は後述）はフロントタイヤ１１の後上方に位置する。

【0013】

車体１０は、ダッシュパネル１３、ダッシュクロスメンバ２０、フロントピラー３０、ロッカ１５、フロアパネル１６を備えている。フロントピラー３０は、車体１０の右側のフロントピラーである。車体１０は電気自動車の車体であり、フロアパネル１６の下にはバッテリパック１４が配置されている。

【0014】

ダッシュパネル１３はエンジンルーム（フロントコンパートメント）とキャビンを隔てる仕切り板である。ダッシュパネル１３の下にはダッシュクロスメンバ２０が連結されており、ダッシュクロスメンバ２０の下にはフロアパネル１６の前縁が連結されている。

【0015】

ダッシュパネル１３とダッシュクロスメンバ２０の端（車幅方向の端）にフロントピラー３０が連結されている。フロントピラー３０の下端はロッカ１５に連結されている。ダッシュクロスメンバ２０の端（車幅方向の端）もロッカ１５に連結されている。フロントタイヤ１１の後方で、フロントピラー３０、ダッシュクロスメンバ２０、および、ロッカ１５が連結されている。

【0016】

詳しくは後述するが、フロントピラー３０は筒形であり、その内部にピラー補強部材４０とバルクヘッド６０が配置されている。ピラー補強部材４０は、フロントタイヤ１１の後方に位置する。別言すれば、ピラー補強部材４０は、フロントタイヤ１１の高さＨよりも低い位置で、フロントピラー３０の内部に配置されている。バルクヘッド６０は、フロントタイヤ１１の後上方に位置している。別言すれば、バルクヘッド６０は、フロントタイヤ１１の高さＨよりも高い位置に配置されている。

【0017】

図３に、図２のIII－III線でカットした車体１０の断面図を示す。図４に、図３のフロントピラー３０の断面の拡大図を示す。図３と図４は、ピラー補強部材４０を横断する水平な平面でフロントピラー３０をカットした断面を示している。

【0018】

フロントピラー３０は、２枚のパネル、すなわち、ピラーアウターパネル３０Ａとピラーインナーパネル３０Ｂで構成されている。ピラーアウターパネル３０Ａとピラーインナーパネル３０Ｂはともにフランジを有しており、フランジ面同士が接合されている。また、フロントピラー３０は、角筒形状を有しており、ピラー前板３１、ピラー後板３２、ピラー右板３３、ピラー左板３４を有している。ピラー右板３３は、ピラー左板３４よりも車体１０の車幅方向の中心から遠い側に位置している。

【0019】

ピラー前板３１は、ピラーアウターパネル３０Ａのピラー前板右半分３１ａと、ピラーインナーパネル３０Ｂのピラー前板左半分３１ｂで構成される。同様に、ピラー後板３２は、ピラーアウターパネル３０Ａのピラー後板右半分３２ａと、ピラーインナーパネル３０Ｂのピラー後板左半分３２ｂで構成される。

【0020】

フロントピラー３０の内部には、ピラー補強部材４０とともに、裏打ち板５０が配置されている。裏打ち板５０は、フロントタイヤ１１の後方にて、ピラー右板３３の後半分と、ピラー後板３２を裏打ちしている。ピラー補強部材４０と裏打ち板５０は、フロントピラー３０を補強する。裏打ち板５０の引っ張り強度は、フロントピラー３０の引っ張り強度よりも強い。以下、ピラー補強部材４０およびその周辺の構造について説明する。

【0021】

ピラー補強部材４０は、補強部材右板４１、補強部材左板４２、補強部材中板４３、補強部材後板４４を有している。補強部材右板４１は、補強部材左板４２よりも車体１０の車幅方向の中心から遠い側に位置している。補強部材右板４１は、裏打ち板５０に溶接されており、裏打ち板５０は、ピラー右板３３に溶接されている。補強部材左板４２は、ボルト２４でピラー左板３４に固定されている。補強部材左板４２は、後述するダッシュクロス補強部材２２とともにボルト２４でピラー左板３４に共締めされている。

【0022】

補強部材中板４３は、補強部材右板４１と補強部材左板４２を連結している。補強部材中板４３の板面（幅広面）は、車両前後方向を向いている。それゆえ、ピラー補強部材４０（補強部材中板４３）とピラー前板３１の間には空隙ＳＰ１が確保されている。ピラー補強部材４０（補強部材中板４３）とピラー後板３２の間には空隙ＳＰ２が確保されている。

【0023】

補強部材後板４４は、補強部材中板４３の後方に位置しており、補強部材中板４３に対向している。補強部材後板４４は、ピラー後板３２に接合されている。

【0024】

図５に、フロントピラー３０の分解図を示す。図５は、ピラー補強部材４０とバルクヘッド６０の周辺におけるフロントピラー３０の一部のみを描いてある。別言すれば、図５は、フロントピラー３０の下部の分解図である。

【0025】

先に述べたように、フロントピラー３０は、ピラーアウターパネル３０Ａとピラーインナーパネル３０Ｂで構成されており、図５は、それらを分解した図である。ピラーアウターパネル３０Ａは、図４のピラー右板３３、ピラー前板右半分３１ａ、ピラー後板右半分３２ａに相当する。ピラーインナーパネル３０Ｂは、図４のピラー左板３４、ピラー前板左半分３１ｂ、ピラー後板左半分３２ｂに相当する。

【0026】

ピラーアウターパネル３０Ａの裏側に裏打ち板５０が取り付けられる。裏打ち板５０の前下には切欠５１が設けられている。図５には、フロントタイヤ１１の高さＨに相当する裏打ち板５０の位置も図示されており、裏打ち板５０の切欠５１の上縁５１ａは、高さＨよりも高い。切欠５１により、フロントタイヤ１１の後方では、裏打ち板５０は、ピラー右板３３の後半分のみを裏打ちする。

【0027】

ピラー補強部材４０は、高さＨよりも低い位置でフロントピラー３０の内部に配置されている。高さＨよりも高い位置では、バルクヘッド６０がフロントピラー３０の内部に配置される。バルクヘッド６０は、ピラー前板３１、ピラー後板３２、ピラー右板３３、ピラー左板３４の全てに接するように、フロントピラー３０の内部に配置される。

【0028】

先に述べたように、ピラー補強部材４０は、フロントタイヤ１１の後方にてフロントピラー３０の内部に配置されている。前方から障害物が車体１０に衝突すると、フロントタイヤ１１が後退することがある。フロントタイヤ１１がフロントピラー３０とぶつかると、フロントピラー３０が変形する。フロントピラー３０の大きな変形はキャビンにダメージを与えるおそれがある。本明細書が開示する構造は、次に説明するように、フロントピラー３０が衝突の衝撃を吸収し、キャビンを保護することができる。

【0029】

ピラー補強部材４０は、フロントピラー３０を補強する。ただし、ピラー前板３１とピラー補強部材４０の間には空隙ＳＰ１が確保されている。フロントタイヤ１１がフロントピラー３０に干渉すると、フロントピラー３０の前半分がつぶれる。フロントピラー３０の前半分がつぶれることによって、衝撃エネルギが吸収され、その結果、フロントピラー３０の後半分の変形が抑えられる。フロントピラー３０の前半分で衝撃エネルギが吸収され、フロントピラー３０の後半分はピラー補強部材４０が補強しているので、フロントピラー３０の全体の変形が抑制される。それゆえ、フロントピラー３０の変形がキャビンに与える影響は小さい。フロントピラー３０の前半分で衝撃エネルギが吸収されることによって、キャビンに伝わる衝撃も緩和される。

【0030】

裏打ち板５０もフロントピラー３０を補強する。高さＨよりも低い範囲では、裏打ち板５０は前下に切欠５１を有しており、フロントピラー３０の後半分を補強し、フロントピラー３０の前半分は補強しない。それゆえ、裏打ち板５０も、フロントタイヤ１１がフロントピラー３０と接触したときにフロントピラー３０の前半分がつぶれることを妨げず、さらには後半分の変形を抑制する。裏打ち板５０も、キャビンのダメージを抑制することに貢献する。

【0031】

フロントタイヤ１１の高さＨよりも高い範囲では、バルクヘッド６０と裏打ち板５０がフロントピラー３０の後半分だけでなく前半分も補強する。

【0032】

フロントピラー３０とピラー補強部材４０とダッシュクロスメンバ２０とロッカ１５の関係について説明する。図３に示すように、フロントピラー３０とダッシュクロスメンバ２０にダッシュクロス補強部材２２が連結されている。ダッシュクロス補強部材２２は、ボルト２３でダッシュクロスメンバ２０に固定されており、ボルト２４でフロントピラー３０のピラー左板３４に固定されている。図４に示すように、ダッシュクロス補強部材２２は、ボルト２４で、ピラー左板３４およびピラー補強部材４０と共締めされている。

【0033】

ダッシュクロスメンバ２０は車幅方向に延びており、その右端は右のフロントピラー３０に連結されており、左端は左のフロントピラー（不図示）に連結されている。

【0034】

図６に、ダッシュクロス補強部材２２の周辺の拡大斜視図を示す。図６では、フロントピラー３０のピラーインナーパネル３０Ｂ、すなわち、ピラー前板左半分３１ｂ、ピラー後板左半分３２ｂ、および、ピラー左板３４の図示を省略してあり、フロントピラー３０の内部に配置されたピラー補強部材４０が見えている。

【0035】

ダッシュクロスメンバ２０は、ダッシュパネル１３の下端に連結されている。ダッシュクロス補強部材２２は、ボルト２３、２５でダッシュクロスメンバ２０に連結されており、ボルト２４でフロントピラー３０とピラー補強部材４０に連結されている。先に述べたように、図６では、ピラーインナーパネル３０Ｂの図示を省略してあり、ダッシュクロス補強部材２２は、ボルト２４で不図示のピラーインナーパネル３０Ｂ（すなわちフロントピラー３０）と連結されている。

【0036】

さらに、ダッシュクロス補強部材２２は、ボルト２６でロッカ１５に連結されている。図６は、フロントタイヤ１１（不図示）の後方の構造に相当する。すなわち、ダッシュクロス補強部材２２は、フロントタイヤ１１の後方で、ダッシュクロスメンバ２０、フロントピラー３０、および、ロッカ１５に連結されている。ダッシュクロスメンバ２０の下端とロッカ１５にフロアパネル１６が連結されている。

【0037】

前方から障害物が自動車に衝突すると、ダッシュクロスメンバ２０には、前方から後方へ向かう力が加わる。ダッシュクロス補強部材２２は、ダッシュクロスメンバ２０に加わる力をフロントピラー３０とロッカ１５に分散する。ダッシュクロス補強部材２２は、ピラー補強部材４０にも連結されているので、ダッシュクロスメンバ２０に加わる力を、フロントピラー３０の強度の高い部分に伝える。ダッシュクロス補強部材２２は、前方から障害物が衝突したときにダッシュクロスメンバ２０の変形を抑制する。すなわち、キャビンが保護される。また、ダッシュクロス補強部材２２がピラー補強部材４０に連結されている構造は、衝突時のフロントピラー３０の変形抑制に貢献する。

【0038】

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。通常、フロントピラー３０の内部に配置される補強部材は、バルクヘッド６０のように、フロントピラー３０の内部空間を区画する。しかし、ピラー補強部材４０は、フロントピラー３０の内部空間を区画せず、ピラー前板３１とピラー補強部材４０との間に空隙ＳＰ１を確保する（図３、図４参照）。この構造により、衝突の際にフロントピラー３０の前半分がつぶれて衝撃を吸収する。フロントピラー３０の後半分の変形が抑えられ、結果としてキャビンが保護される。

【0039】

実施例の車体１０は、電気自動車の車体であり、フロアパネル１６の下にバッテリパック１４が配置されている（図２参照）。バッテリパック１４は、ピラー補強部材４０よりも後方に配置されている。この構造は、前方から障害物が車体１０に衝突したときに、バッテリパック１４の保護に貢献する。

【0040】

実施例のフロントピラー３０は車体１０の右側のフロントピラーである。ピラー右板３３は、ピラー左板３４よりも車体１０の中心線から遠い側に位置する。ピラー右板３３がピラー外板の一例に相当し、ピラー左板３４がピラー内板の一例に相当する。補強部材右板４１が補強部材外板の一例に相当し、補強部材左板４２が補強部材内板の一例に相当する。ピラー補強部材４０の補強部材右板４１は、裏打ち板５０に固定されており、その裏打ち板５０は、ピラー右板３３（ピラー内板）に固定されている。ピラー補強部材４０の補強部材右板４１、裏打ち板５０、および、ピラー右板３３（ピラー内板）が重なっている。

【0041】

車体１０の左側のフロントピラーもピラー補強部材４０、バルクヘッド６０、裏打ち板５０、ダッシュクロス補強部材２２を備えていてもよい。左側のフロントピラーの場合、ピラー左板は、ピラー右板よりも車体１０の中心線から遠い側に位置する。ピラー左板がピラー外板の一例に相当し、ピラー右板がピラー内板の一例に相当する。ピラー左板（ピラー外板）に固定される補強部材左板が補強部材外板の一例に相当し、ピラー右板（ピラー内板）に固定される補強部材右板が補強部材内板の一例に相当する。

【0042】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0043】

１０ ：車体
１１ ：フロントタイヤ
１２ ：フェンダーエプロン
１３ ：ダッシュパネル
１４ ：バッテリパック
１５ ：ロッカ
１６ ：フロアパネル
２０ ：ダッシュクロスメンバ
２２ ：ダッシュクロス補強部材
２３、２４、２５、２６ ：ボルト
３０ ：フロントピラー
３０Ａ ：ピラーアウターパネル
３０Ｂ ：ピラーインナーパネル
３１ ：ピラー前板
３２ ：ピラー後板
３３ ：ピラー右板
３４ ：ピラー左板
４０ ：ピラー補強部材
４１ ：補強部材右板
４２ ：補強部材左板
４３ ：補強部材中板
４４ ：補強部材後板
５０ ：裏打ち板
５１ ：切欠
６０ ：バルクヘッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】