专利名称：车身前部结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种至少包括前柱的下部的车身前部结构。
背景技术：
已知一种结构，S卩，使前柱的下部成为，在由前柱外侧部和前柱内侧部构成的封闭截面内设置了门铰链支撑件的三部件结构(例如，参照日本特开平10-2沈358号公报)。此外，已知一种结构，S卩，在前柱内侧部上设有孔，并且经由穿过了该孔的连接部件而将前柱外侧部和仪表板加强件连接在一起(例如，参照日本实开昭63-108870号公报)。而且，还已知一种结构，即，使门开式止动板加强件的延伸部穿过设置在前柱内侧部上的孔，而从由前柱外侧部和前柱内侧部构成的封闭截面内突出出来，并且将仪表板加强件连接在该延伸部上(例如，参照日本实开平2-141531号公报)。并且，还已知一种结构，S卩，通过柱支撑件将仪表板横梁的车宽方向外端和前柱连接在一起，其中，所述柱支撑件通过螺栓紧固而被固定在所述仪表板横梁的车宽方向外端和所述前柱上(例如，参照日本特开2008-105561号公报)。此外，还已知一种结构，即，将仪表板的车宽方向外端接合在形成于前柱内侧部的内侧壁上的、在车宽方向上延伸的阶梯部上(例如，参照日本特开2002-337740号公报)。
发明内容
本发明所要解决的课题但是，在使前柱成为三部件的封闭截面结构的例子中，部件数量较多，从而车辆质量容易变重。此外，在将其他的部件接合在构成为三部件的封闭截面结构的前柱上时，有时会产生无法采用焊接的部分。而且，上述的其他例子都仅为以封闭截面结构的前柱为前提的结构。本发明的目的在于，获得一种车身前部结构，其能够确保所需的强度，并能够使前柱部轻量化。解决课题的方法本发明的第1种形式所涉及的车身前部结构为，至少其前柱中的车辆上下方向上的下部包括由高张力钢板构成且向车辆上下方向延伸的高强度部，而在俯视水平剖面时， 所述车身前部结构整体上呈朝向车宽方向内开口的开口截面形状。根据上述形式，由于前柱被构成为，包括由高张力钢板构成的高强度部，因此能够由数量较少的部件而构成确保了所需强度的前柱。以此方式，在上述形式所涉及的车身前部结构中，能够确保所需的强度，并且能够使前柱部轻量化。此外，由于前柱在俯视水平剖面(与长度方向正交的剖面)时，为朝向车宽方向内开口的开口截面结构，因此和封闭截面结构的情况相比，截面重心的位置位于车宽方向外侧。由此，前柱的截面重心相对于封闭车身开口部的侧门的截面重心而在车宽方向上接近，其中，该前柱形成了车身开口部的前沿。因此，在本车身前部结构中，当朝向车辆后方的载荷从前柱向侧门被传递时，通过该载荷而作用于侧门上的挠矩将减少。在上述形式中，也可采用如下结构，S卩，所述前柱的高强度部在俯视水平剖面时， 呈朝向车宽方向内开口的截面形状。根据上述形式，由于由高张力钢板构成的高强度部本身形成为，朝向车宽方向内开口的开口截面结构，因此能够简化前柱整体的结构。在上述形式中，也可采用如下结构，即，还具有横梁，其在车宽方向上延伸，并跨接位于车宽方向两侧上的所述前柱的所述高强度部。根据上述形式，因为位于车宽方向两侧上的前柱的高强度部通过横梁而被直接或者间接地跨接，所以确保了前柱的开口截面部的扭转刚性。另外，如果采用至少前柱的开口截面部的底部被构成为包括高强度部，且构成该开口截面部底部的高强度部之间通过横梁而被跨接的结构，则通过横梁而更好地确保了前柱的扭转刚性。在上述形式中，也可采用如下结构，S卩，还具有前后载荷传递部件，其以能够在车辆前后方向上传递载荷的方式，设置在位于车宽方向两侧的所述前柱的开口截面部中的、 在车辆前后方向上对置的壁部之间；所述横梁为，其车宽方向上的两端分别通过所述前后载荷传递部件而被连接在所述高强度部上的仪表板加固部件。根据上述形式，由于前后载荷传递部件设置在前柱的开口截面部中的、在车辆前后方向上对置的壁部之间，因此前柱的开口截面部相对于来自车辆前方的载荷输入能够较容易地维持其截面。因此，能够将来自车辆前方的载荷从前柱良好地传递至侧门上。此外， 因为经由插入开口截面部内的前后载荷传递部件而使仪表板加固部件被连接在前柱的高强度部上，所以被输入至一个前柱的、朝向车辆后方的载荷，经由仪表板加固部件而被良好地传递至另一个前柱一侧。在上述形式中，也可采用如下结构，S卩，所述横梁为仪表板横梁，所述仪表板横梁被设置在位于所述车宽方向两侧的前柱之间的仪表板上，且其车宽方向上的两端在所述前柱的开口截面部内被连接于所述高强度部上。根据上述形式，由于仪表板横梁被直接地连接于前柱的高强度部上，因此被输入至仪表板横梁的、朝向车辆后方的载荷，被有效地传递至前柱上。此外，由于通过车宽方向端部被插入开口截面部内的仪表板横梁从而使车宽方向两侧的高强度部被跨接，所以被输入至一个前柱的、朝向车辆后方的载荷，经由仪表板加固部件而被良好地传递至另一个前柱一侧。在上述形式中，也可采用如下结构，S卩，所述横梁被构成为，包括仪表板横梁，其被设置在位于所述车宽方向两侧的前柱之间的仪表板上；一对连接部件，一端分别被连接在所述仪表板横梁的车宽方向外端上，而另一端分别在所述前柱的开口截面部内被连接于所述高强度部上。根据上述的形式，由于仪表板横梁经由连接部件而被连接于前柱的高强度部上， 因此被输入至仪表板横梁的、朝向车辆后方的载荷被有效地传递至前柱上。此外，由于通过车宽方向端部被插入开口截面部内的连接部件和仪表板横梁从而使车宽方向两侧的高强度部被跨接，所以被输入至一个前柱的、朝向车辆后方的载荷，经由仪表板加固部件而被良好地传递至另一个前柱一侧。在上述形式中，也可采用如下结构，S卩，所述横梁的车宽方向两端被构成为，在车轮罩的车辆后方以能够在车辆前后方向上传递载荷的方式，插入到所述前柱的开口截面部。根据上述形式，由于仪表板横梁的车宽方向外端部或者连接部件插入到前柱的开口截面部，因此相对于来自车轮罩一侧的载荷输入，前柱的开口截面部的截面容易被维持。 因此，能够将来自车辆前方的载荷从前柱良好地传递至位于车辆后方的车身框架部。在上述形式中，也可采用如下结构，即，还具有门铰链，其被配置在所述前柱的车宽方向外侧，并对侧门进行支承；固定部件，其将所述门铰链固定在所述前柱上，并向所述前柱的开口截面部内突出；载荷传递部件，其被设置为，在所述侧门的所述门铰链的车辆后方且门加固部件的车辆前方，分别与该门铰链以及门加固部件在车宽方向以及车辆上下方向上重叠；其中，所述横梁的车宽方向两端被构成为，以能够在车辆前后方向上传递载荷的方式插入到所述前柱的开口截面部中位于车辆前后方向前侧上的前壁、和所述固定部件之间。根据上述形式，被输入至前柱的、朝向车辆后方的载荷，经由开口截面部的前壁、 仪表板横梁的车宽方向外端部或者连接部件、固定部件、门铰链、载荷传递部件，而被传递至侧门的门加固部件处。由此，在构成至少前柱中的下部的、开口截面部的下部上，确保了将来自车辆前方的载荷有效地传递至侧门的路径。在上述形式中，也可采用如下结构，S卩，所述横梁的车宽方向两端将沿车辆宽度方向延伸的所述前柱的壁部与仪表板的车宽方向外端部相接合。根据上述形式，仪表板和前柱之间的接合部，能够将伴随着使前柱于车宽方向上倾倒的方向上的车身变形而产生的载荷，作为剪切负荷而承受。由此，与上述的载荷作为仪表板和前柱之间的接合部的剥离载荷而发挥作用的结构相比较，对于使前柱于车宽方向上倾倒的方向上的车身变形的车身刚性得到提高。在上述形式中，也可采用如下结构，S卩，沿车辆宽度方向延伸并且与所述仪表板的沿车辆宽度方向的外端部相接合的所述壁部是所述前柱的所述高强度部的组成部分。根据上述形式，因为仪表板被直接地接合在高强度部上，所以能够进一步提高对于使前柱于车宽方向上倾倒的方向上的车身变形的车身刚性。发明效果如以上说明中所述，本发明所涉及的车身前部结构具有如下优秀效果，S卩，能够确保所需的强度，且能够使前柱部轻量化。
图1为，表示本发明的第1实施方式所涉及的车身前部结构的概要结构的立体图。图2为，本发明的第1实施方式所涉及的车身前部结构中的、图1所示部分的分解立体图。图3为，表示本发明的第1实施方式所涉及的车身前部结构的概要结构的侧视图。图4A为，构成本发明的第1实施方式所涉及的车身前部结构的前柱下部的封闭截面图。图4B为，构成比较例所涉及的车身前部结构的前柱下部的封闭截面图。图5A为，构成本发明的第1实施方式所涉及的车身侧部结构的托架单体的立体图。图5B为，表示构成本发明的第1实施方式所涉及的车身侧部结构的托架与柱加强件下部的接合状态的立体图。图6为，表示构成本发明的第1实施方式所涉及的车身侧部结构的仪表板横梁与柱加强件下部的接合结构的立体图。图7为，表示构成本发明的第1实施方式所涉及的车身侧部结构的仪表板横梁与柱加强件下部的接合结构的俯视水平剖面图。图8为，表示构成本发明的第2实施方式所涉及的车身侧部结构的仪表板横梁与向柱加强件下部的接合结构的立体图。图9为，表示构成本发明的第2实施方式所涉及的车身侧部结构的仪表板横梁与向柱加强件下部的接合结构的俯视水平剖面图。图10为，构成本发明的第3实施方式所涉及的车身前部结构的前柱下部的封闭截面图。图11为，模式化表示本发明的第4实施方式所涉及的车身前部结构的主要部分的立体图。图12A为，表示本发明的第4实施方式所涉及的车身前部结构中的前柱下部和柱支撑件之间的接合结构的俯视水平剖面图。图12B为，表示比较例所涉及的车身前部结构中的前柱下部和柱支撑件之间的接合结构的俯视水平剖面图。图13为，模式化地表示本发明的实施方式的改变例所涉及的车身前部结构的主要部分的立体图。图14为，表示本发明的实施方式的改变例所涉及的车身前部结构的俯视水平剖面图。图15为，比较例所涉及的车身前部结构的立体图。图16为，图15所示的比较例所涉及的车身前部结构的分解立体图。图17为，与图15不同的比较例所涉及的车身前部结构的立体图。
具体实施例方式下面根据图1 图7对本发明的第1实施方式所涉及的车身前部结构10进行说明。首先，对应用了车身前部结构10的汽车11中的、作为该车身前部结构10的应用前提的车身结构进行简单说明，然后，对车身前部结构10的主要部分进行说明。另外，虽然车身前部结构10被应用在汽车11的整个车宽方向上，但是由于以相对于穿过车宽(左右)方向中央的中心线对称的方式被形成，因此基本上仅对一侧的车身前部结构10进行说明。此外，在图中适当标记的箭头标记FR表示车辆前后方向的前方、箭头标记UP表示车辆上下方向的上方、箭头标记IN表示车宽方向内侧、箭头标记OUT表示车宽方向外侧。(汽车的概要结构)在图1中，利用从车厢内侧观察时的立体示了应用车身前部结构10的汽车11 的前侧的一部分，在图2中，图示了图1所示部分的分解立体图。此外，在图3中，利用从车厢内侧观察时的侧视示了汽车11的前侧的一部分。如这些图所示，在汽车11车宽方向外侧的车辆下端侧具有在车辆前后方向上延伸的、作为框架部件的下边梁12。从下边梁12的车辆前端部、中央部起，分别直立设置有在车辆上下方向上延伸的、作为框架部件的前柱14、中柱16。此外，汽车11具有在车辆前后方向上延伸并连接前柱14、中柱16的上端的、作为框架部件的上边梁18。虽然省略了图示，但是下边梁12、上边梁18是延伸至后柱的。而且，在汽车11的侧部上，形成有由下边梁12的车辆前部、前柱14、中柱16、以及上边梁18的车辆前部所围成的门开口部20。该门开口部20通过图4A以及图7所示的侧门22而被开闭。如图7所示，侧门22的前端部22A通过门铰链24而以能够旋转的方式被支承在前柱14上，并且通过该旋转来开闭门开口部20。对侧门22进行补充说明，该侧门22具有门内板26，其朝向车宽方向外开口 ；门外板28，其通过卷边加工而被固定在门内板26的边缘部上，并覆盖该门内板26的开口端。 在由该门内板26和门外板28形成的封闭空间内，以接近门外板28的方式配置有作为门加固部件的防撞梁(impact beam) 30。防撞梁30通过延伸部件(托架)31而被固定在门内板 26上。此外，在汽车11中，如图1以及图2所示，在下边梁12的车宽方向内表面上接合有被形成于地板面板32的车宽方向外端上的凸缘32A，并且在前柱14的车宽方向内侧接合有如后文所述的、被形成于仪表板34的车宽方向外端的凸缘34A。在仪表板34的车宽方向外端部且车辆上下方向下部上，形成有向车厢内侧鼓出而形成车轮罩36 (参照图3)的鼓出部 34B。如图3所示，在车轮罩36内配置有前轮38。在前柱14中的前轮38的正后方部分上，设有对门铰链24的固定部分进行加固的铰链加强件40。关于铰链加强件40，将在后文中进行详细叙述。此外，在汽车11中，车宽方向两侧(左右)的前柱14分别被作为横梁的仪表板加强件42、仪表板横梁44跨接。仪表板加强件42可被理解为对未图示的仪表板进行加固的仪表板加固部件，在本实施方式中，其呈管状。仪表板加强件42中，其车宽方向外端部42A 被连接在前柱14的车辆上下方向的中间部上，更加具体而言是被连接在与侧门22的腰线 (省略图示)在车辆上下方向上的位置大概一致的部分上。在该实施方式中，仪表板加强件 42的车宽方向外端部42A经由后述的托架46而被连接。仪表板横梁44的截面呈朝向车辆前方开口的帽状，并且通过使其上下的凸缘44A 从背面一侧与仪表板34相接合，从而与该仪表板34构成封闭截面的框架结构。仪表板横梁44被接合在仪表板34的鼓出部34B (车轮罩36)上，并且其车宽方向外端部44B被连接在，与前柱14上的铰链加强件40的设置位置在车辆上下方向上的位置大致一致的部分处。此外，如图2所示，下边梁12、前柱14、上边梁18作为大型冲压部件的侧梁外板48 而被形成为一体。在图2中，虽然省略了图示，但是在侧梁外板48上还一体化有中柱16、未图示的后柱的外板以及后翼子板。侧梁外板48中构成下边梁12、前柱14、上边梁18等的各个部分，在沿与该各个部分的长度方向正交的方向剖视观察时，呈朝向车宽方向内侧开口的帽状截面。如图1以及图2所示，下边梁12通过将朝向车宽方向外侧开口的呈帽状截面的下边梁内板52接合在侧梁外板48中的、构成下边梁12的下边梁外部50上，从而成为封闭截
7面的框架结构。此外，本实施方式中的下边梁12在上述的封闭截面内设有形状与下边梁外部50相似的下边梁加强件54。因此，本实施方式中的下边梁12被设定为三部件结构。(前柱的结构)在车身前部结构10中，前柱14在车辆上下方向上的各个部分被设定为两部件结构。具体而言，如图1以及图2所示，前柱14通过将柱加强件上部58接合在构成侧梁外板 48中的前柱14的前柱外部56上，从而构成了作为其上部的前柱上部14A。此外，前柱14 通过将柱加强件下部60接合在前柱外部56上，从而构成了作为其下部的前柱下部14B。对前柱外部56进行补充说明，前柱外部56被构成为，前壁56B以及后壁56C从底壁56A的车辆前后端朝向车宽方向内侧延伸设置，并且凸缘56D从该前壁56B以及后壁56C 的车宽方向内端伸出。此外，在本实施方式中，前柱外部56中的、构成前柱下部14B的上部的部分中，其前壁56B向车辆前方鼓出，并且在该前壁56B和后壁56C之间形成有阶梯状的立壁56E。此外，柱加强件上部58、柱加强件下部60在沿与各自的长度方向正交的方向的剖视观察时，呈朝向车宽方向内侧开口的帽状截面。更加具体而言，柱加强件上部58被构成为，前壁58B以及后壁58C从底壁58A的车辆前后端朝向车宽方向内侧延伸设置，并且凸缘 58D从该前壁58B以及后壁58C的车宽方向内端伸出。该柱加强件上部58在其凸缘58D 处，通过点焊而与前柱外部56的凸缘56D相接合。柱加强件下部60被构成为，前壁60B以及后壁60C从底壁60A的车辆前后端朝向车宽方向内侧延伸设置，并且凸缘60D从该前壁60B以及后壁60C的车宽方向内端伸出。该柱加强件下部60基本上在其凸缘60D处，通过点焊而与前柱外部56的凸缘56D相接合。在本实施方式中，如图1以及图2所示，由于在前柱下部14B的上部处，如上文所述前壁56B的上部向车辆前方鼓出，所以凸缘56D相对于柱加强件下部60的凸缘60D向车辆前方偏移。关于此种部分等，如后文叙述，其在上述的托架46的接合部位等处，于前壁 60B上与前柱外部56的阶梯状的立壁56E相接合。而且，在该实施方式中的柱加强件下部60上，设置有向下边梁12内延伸的下边梁接合部60E，且该下边梁接合部60E被夹紧并接合在下边梁外部50和下边梁加强件54之间。通过以上方式，如图4A所示，前柱14在车辆上下方向上的各个部分被形成为，在俯视水平剖面时整体上呈朝向车宽方向内侧开口的开口截面形状的开口截面部。另外，适当地在包括图4A在内的各个附图中所示的“X”字形的标记，表示点焊的焊接打点的一部分。此外，如该图4A所示，在车身前部结构10中，被形成于仪表板34的车宽方向外端的凸缘34A，通过点焊而与柱加强件下部60的车辆前侧凸缘60D相结合。如图1所示，仪表板 34的凸缘34A在前柱下部14B的车辆上下方向的下部，与柱加强件下部60的凸缘60D相接合。而且，如上文所述，构成形成为开口截面结构的前柱14的柱加强件上部58、柱加强件下部60分别由高张力钢板构成。这里，本实施方式(用于汽车)的高张力钢板是指，例如抗拉强度(公称，以下相同)为350MPa以上的汽车用钢板，有时也将抗拉强度在590MPa 以上的钢板称为超高张力钢板。在本实施方式中，柱加强件上部58、柱加强件下部60由抗拉强度为980MPa、厚度为1. 4mm的高张力钢板构成。此外，和柱加强件上部58、柱加强件下部60 —起构成前柱14 的前柱外部56 (侧梁外板48)，由抗拉强度为270MPa、厚度为0. 7mm的汽车用钢板构成。艮口， 该实施方式中的柱加强件下部60由厚的高张力钢板构成。由于柱加强件上部58、柱加强件下部60由厚的高张力钢板构成，从而前柱14被设定成，在具有如上文所述的开口截面结构的同时，还如后文所述确保了所需强度的结构。在该实施方式中，构成作为前柱14下部的前柱下部14B的柱加强件下部60，至少相当于本发明中的高强度部。(仪表板加强件的连接结构)如图1 图3所示，上述的托架46被设置在前柱下部14B的开口截面部内，并且以能够传递载荷的方式介于柱加强件下部60的前壁60B和后壁60C之间。即，本实施方式中的托架46为，作为能够将载荷从前壁60B —侧传递至后壁60C —侧的前后载荷传递部件而发挥功能的结构。此外，托架46具有将仪表板加强件42的车宽方向外端连接在柱加强件下部60上的功能。以下，进行具体说明。如图5A以及图5B所示，托架46通过由侧壁46B连接上下一对水平壁46A的车宽方向内端，从而向车宽方向外侧以及车辆前后方向开口。朝前的凸缘46C分别从上下的水平壁46A的车宽前端起朝向上下方向的外侧延伸设置，并且朝后的凸缘46D分别从上下的水平壁46A的车宽后端起朝向上下方向的外侧延伸设置。此外，在本实施方式中，朝外的凸缘46E分别从上下的水平壁46A的车宽方向外端起延伸设置。如图5B所示，托架46通过使朝前的凸缘46C利用点焊而被接合在前壁60B上，并使朝后的凸缘46D利用点焊而被接合在后壁60C上，且使朝外的凸缘46E利用点焊被接合在底壁60A上，从而被固定在柱加强件下部60上。虽然省略了图示，但是在朝前的凸缘46C 和前壁60B之间的接合部、朝后的凸缘46D和后壁60C之间的接合部上，均通过点焊而接合有柱加强件上部58的前壁58B、后壁58C(3层重叠)。由此，前柱下部14B被构成为，在与侧门22的腰线大致一致的、车辆上下方向上的位置处，对于来自车辆前方的载荷易于维持截面形状的结构。此外，在托架46的侧壁46B上通过冲压(拉深)加工等而形成有，呈阶梯状的安装座62。在该实施方式中，安装座62通过大体上朝向车辆后方的立壁62A和朝向车辆上方的水平壁62B，而在侧面观察时呈大致 “L”字形状。此外，在立壁62A和水平壁62B之间(角部)，形成有与仪表板加强件42的外表面形状相对应的圆弧壁部62C。如图5B所示，仪表板加强件42在车宽方向外端部42A被装入圆弧壁部62C中的状态下，经由按压部件64而被紧固在托架46的安装座62上。具体而言，按压部件64具有圆弧壁部64A，其与仪表板加强件42的外表面形状相对应；一对凸缘64B，其从圆弧壁部64A的两端伸出。通过使前侧的凸缘64B利用螺栓66与未图示的螺母的拧合而被紧固在立壁62A上，且使后侧的一对凸缘64B利用螺栓66而被紧固在水平壁62B上，从而使仪表板加强件42的车宽方向外端部42A被保持在圆弧壁部62C和圆弧壁部64A之间。(仪表板横梁的连接结构)如图6以及图7所示，仪表板横梁44的车宽方向外端部44B插入前柱下部14B的开口截面部内，从而被接合在构成该前柱下部14B的柱加强件下部60上。在本实施方式中， 在柱加强件下部60上的上述铰链加强件40的安装部位上，连接有仪表板横梁44的车宽方向外端部44B。对铰链加强件40进行补充说明，如图6所示，铰链加强件40具有平板部40A，其和门铰链24 —起被紧固固定在底壁60A上；周壁40B，其从平板部40A的外周边缘起向车宽方向较低程度地伸出。周壁40B被构成为，其从平板部40A起的伸出量，小于柱加强件下部60的前壁60B、后壁60C从底壁60A的伸出量。铰链加强件40的周壁40B的前后部分， 分别通过点焊而与柱加强件下部60的前壁60B、后壁60C、以及前柱外部56的前壁56B、后壁56C以3层重叠的状态而被接合在一起。而且，仪表板横梁44的上下的凸缘44A延伸至前柱下部14B的开口截面部内。上下的凸缘44A通过点焊而被与柱加强件下部60的前壁60B、铰链加强件40的周壁40B接合
在一起。如图7所示，仪表板横梁44的后壁44C中的、构成插入前柱下部14B的开口截面部内的车宽方向外端部44B的部分，位于接近柱加强件下部60的后壁60C的位置处。艮口， 仪表板横梁44的车宽方向外端部44B，插入到形成开口截面结构的前柱下部14B的开口截面部，并且被构成为，作为该前柱下部14B的隔板而发挥功能。因此，前柱下部14B被设定为如下结构，即，在车轮罩36内的前轮38于车辆上下方向上重叠的该上下方向的位置(参照图3)处，对于来自车辆前方的载荷易于维持截面形状。接下来，对第1实施方式的作用进行说明。在上述结构的车身前部结构10中，由于前柱14被构成为，包括由高张力钢板构成的柱加强件上部58和柱加强件下部60，因而实现了前柱14的部件数量的降低、轻量化。关于这一点，通过和图15以及图16所示的比较例所涉及的车身前部结构500之间的比较来进行说明。在车身前部结构500中，如图4B所示，前柱502被构成为，在由前柱外部56和前柱内板504而形成的封闭截面内设有柱外加强件506的三部件结构。为了通过该结构(包括材质、尺寸，使前柱外部56成为共通的结构)而确保与前柱14相同的强度 (耐力)，作为一个示例可采用如下结构，即，由抗拉强度为440MPa、厚度为1. Omm的汽车用钢板构成前柱内板504，由抗拉强度为440MPa、厚度为1. 4mm的汽车用钢板构成柱外加强件 506。可以确定，车身前部结构10的前柱14和车身前部结构500的前柱502相比，实现了以图4A所示截面为单位时大致25%的轻量化。此外，在车身前部结构10中，由于前柱14成为朝向车宽方向内侧开口的开口截面结构，因此其截面重心C和封闭截面结构的前柱502的截面重心Cc相比，位于车宽方向外侧。图4A图示了包括侧门22的腰线部中位于车辆前方的部分在内的、前柱下部14B的截面重心C的位置，图4B图示了前柱502中侧门22的腰线部的、位于车辆前方的部分的截面重心Ce。这里，前柱14、502的截面重心C可被认为是，将图4A、图4B所示的截面视为平面图形(假设各个部分的板厚(比重)固定)时的重心。因此，在前柱下部14B中对应于侧门22的腰线的车辆上下位置上，截面重心C的位置位于，与比较例所涉及的截面重心Cc相比更接近该侧门22的腰线部的截面重心Cb的位置处。换言之，截面重心C相对于截面重心Cb在车宽方向上的偏移量D，小于比较例所涉及的截面重心Cc相对于截面重心Cb在车宽方向上的偏移量Dc (D < Dc) 0由此，在车身前部结构10中，当伴随着汽车11的前方碰撞而将朝向车辆后方的载荷从前柱下部14B传递至侧门22时，根据该载荷从而作用于侧门22上的挠矩与车身前部结构500相比较被抑制于较小程度。由此，在汽车11的前方碰撞时，能够有效地防止或者抑制侧门22从车身分离的现象，并且能够有效地将载荷从前柱下部14B传递至侧门22。换言之，在车身前部结构10中，能够将用于防止侧门22的分离的结构简化，并且从该观点出发也有利于轻量化。尤其是，在车身前部结构10中，由于在前柱下部14B中对应于腰线的车辆上下位置上设置有托架46，因此在汽车11的前方碰撞时，可维持开口截面结构的前柱下部14B的截面。因此，在车身前部结构10中，当前面碰撞时能够更加有效地将载荷从前柱下部14B 传递至侧门22。而且，在车身前部结构10中，仪表板34的凸缘34A被直接接合在柱加强件下部60 的凸缘60D上。因此，例如在汽车11的前方碰撞时被输入至仪表板34的载荷，被有效地传递至作为前柱下部14B的高强度部的柱加强件下部60处。例如，在比较例所涉及的车身前部结构500中，柱外加强件506在其前壁506A处与前壁56B相接合，并且仪表板34的凸缘34A被与前柱外部56的凸缘56D、前柱内板504 的凸缘504A相接合。因此，被输入至仪表板34的载荷将经由强度较低的前柱内板504而被传递至高强度的柱外加强件506处，载荷传递效率较低。此外，在车身前部结构500中， 仪表板横梁44的车宽方向外端被接合在前柱内板504上的朝向车宽方向内侧的面上(参照图15)。相对于此，在车身前部结构10中，因为如上所述仪表板34被直接接合在柱加强件下部60上，所以来自仪表板34的载荷被有效地传递至前柱下部14B处。并且，在车身前部结构10中，对仪表板34进行加固的仪表板横梁44的车宽方向外端部44B，被直接接合在柱加强件下部60上。由此，例如在汽车11的前方碰撞时来自仪表板34、即仪表板横梁44的载荷，将被更加有效地传递至前柱下部14B处。此外，在车身前部结构10中，构成车宽方向两侧的前柱下部14B的柱加强件下部 60，经由仪表板加强件42、仪表板横梁44而被连接(跨接)。因此，在车身前部结构10中， 在采用了开口截面结构的前柱下部14B的结构中，确保了该前柱下部14B的扭转刚性。另外，虽然仪表板加强件42、仪表板横梁44均独立地对确保前柱下部14B的扭转刚性做出贡献，但是通过使两者同时跨接车宽方向两侧的柱加强件下部60，从而确保了前柱下部14B 的充分的扭转刚性。而且，由于在车身前部结构10中，仪表板加强件42、仪表板横梁44对柱加强件下部60的彼此之间进行跨接，因此能够将载荷有效地从一侧的前柱下部14B传递至另一侧的前柱下部14B。例如，在比较例所涉及的车身前部结构500中，仪表板加强件42经由被紧固结合在前柱内板504上的托架508，而被连接在前柱502上。此外，仪表板横梁44的车宽方向端部接触并被接合在前柱内板504上。因此，在车身前部结构500中，例如当汽车11上发生偏移前方碰撞时，载荷将从碰撞一侧的前柱502经由强度较低的前柱内板504、仪表板加强件42以及仪表板横梁44、碰撞相反一侧的前柱内板504，而被传递至该碰撞相反一侧的前柱502处。因此，各个前柱502需要实施加固，该加固用于承受假定其处于碰撞一侧时的载荷。相对于此，在车身前部结构10中，作为前柱下部14B的高强度部的柱加强件下部 60彼此间通过仪表板加强件42、仪表板横梁44而被跨接。因此，在车身前部结构10中，当发生偏心前方碰撞时，不会减少低强度部，而是将载荷有效地从碰撞一侧的前柱下部14B 传递至碰撞相反一侧的前柱下部14B处。因此，在车身前部结构10中，因为对于偏心碰撞的碰撞一侧的负担减少，即所需要的强度降低，所以从该观点出发也有利于轻量化。而且，在车身前部结构10中，仪表板横梁44的车宽方向外端部44B插入前柱下部 14B的开口截面部，从而作为隔板而发挥功能。因此，在例如于偏心前方碰撞时碰撞一侧的前轮38接触到前柱下部14B的下部的情况下，该接触部周围的前柱下部14B的截面形状将被维持。能够在以此方式维持前柱下部14B的截面形状的同时，将来自前轮38的载荷有效地传递至下边梁12等处。而且，在车身前部结构10中，仪表板加强件42经由托架46而被连接在柱加强件下部60上。因此，与在前柱502的封闭截面内各自独立地具有用于将载荷传递至侧门22 的腰线部的加强板510、和托架508的车身前部结构500相比较，在车身前部结构10中减少了部件数量。而且，在比较例所涉及的车身前部结构500中，由于前柱502为封闭截面结构，因此通过紧固而将托架508固定在前柱内板504上，并且通过紧固而将仪表板加强件42固定在该托架508上。相对于此，在车身前部结构10中，托架46通过点焊而被接合在柱加强件下部60上。因此，在车身前部结构10中，相对于车身前部结构500，仪表板加强件42的结合刚性被提高。尤其是，在车身前部结构10中，由于托架46的接合对象为，构成前柱下部 14B的高强度部的柱加强件下部60，因此从该观点出发，仪表板加强件42的结合刚性也被提尚了。另外，虽然在第1实施方式中，例示了柱加强件上部58和柱加强件下部60为不同部件的例子，但是本发明并不限定于此，例如，柱加强件上部58和柱加强件下部60也可以构成为一体。此外，本发明中只需至少具有柱加强件上部58以及柱加强件下部60中的柱加强件下部60即可，例如前柱上部14A也可以设定为三部件结构。此外，虽然在第1实施方式中，例示了仪表板横梁44的一部分经由铰链加强件40 而被接合在柱加强件下部60上的例子，但是本发明并不限定于此，例如也可以采用仪表板横梁44仅经由铰链加强件40而被接合在柱加强件下部60上的结构，并且还可以采用仪表板横梁44被直接接合在柱加强件下部60上的结构。接下来，对本发明的其他实施方式进行说明。另外，对和上述第1实施方式或者前文出现过的结构基本上相同的部件、部分，标记和上述第1实施方式或者前文出现过的结构相同的符号，从而省略其说明。(第2实施方式)在图8中，利用与图6对应的立体示了本发明第2实施方式所涉及的车身前部结构70的主要部分，在图9中，利用与图7对应的封闭截面示了车身前部结构70的主要部分。如这些图所示，车身前部结构70中，仪表板横梁44的后壁44C与作为固定部件的螺栓72接近配置，这一点不同于仪表板横梁44的后壁44C与柱加强件下部60的后壁 60C接近配置的车身前部结构10。具体而言，在车身前部结构70中，门铰链24通过向前柱下部14B的开口截面部内突出的螺栓72，而被紧固固定在前柱下部14B的下部上。如图9所示，螺栓72在前柱下部 14B的开口截面部内的车辆前后方向的大致中间部处，延伸至柱加强件下部60的朝向车宽
12方向内侧的开口面的附近。此外，如图8所示，螺栓72在车辆上下方向上并列设置有多个 (在本实施方式中为两个)。在仪表板横梁44的后壁44C上，形成有用于插入各个螺栓72的螺栓凹部74。此外，在应用了车身前部结构70的汽车11的侧门22的前端部22A上，设置有载荷传递部件 76。载荷传递部件76在车宽方向上的内端与门铰链24在车宽方向以及车辆上下方向上重叠，并且其车宽方向的外端与冲击横梁30在车宽方向以及车辆上下方向上重叠。根据以上方式，在车身前部结构70中形成有载荷传递路径，该载荷传递路径用于将来自仪表板34、仪表板横梁44的载荷，经由仪表板横梁44的车宽方向外端部44B、螺栓 72、门铰链24、载荷传递部件76而传递至冲击横梁30。车身前部结构70的包括未图示的部分在内的其他结构，与车身前部结构10的对应结构相同。因此，通过第2实施方式所涉及的车身前部结构70，基本上也能够通过和第1实施方式所涉及的车身前部结构10同样的作用而获得的同样的效果。此外，在车身前部结构 70中，螺栓72与仪表板横梁44的后壁44C接近配置，并且在侧门22上设置有载荷传递部件76。因此，来自仪表板横梁44的载荷，经由仪表板横梁44的车宽方向外端部44B、螺栓 72、门铰链24、载荷传递部件76而被传递至冲击横梁30。因此，在车身前部结构70中，随着汽车11的前方碰撞而产生的载荷，在前柱下部14B的上部从设置有托架46的部分被传递至侧门22的腰线部，并且在前柱下部14B的下部经由门铰链24而被有效地传递至冲击横梁30。(第3实施方式)在图10中，利用与图4A对应的俯视水平剖面示了本发明的第3实施方式所涉及的车身前部结构80的主要部分。如该图所示，在车身前部结构80中，仪表板34的车宽方向外端部被接合在柱加强件下部60的前壁60B上，这一点不同于第1、第2实施方式所涉及的车身前部结构10、70。具体而言，仪表板34中在俯视水平剖面时沿着大致车宽方向延伸的车宽方向的外端部34C，通过点焊而被接合在柱加强件下部60的前壁60B上。在本实施方式中，仪表板 34的车宽方向的外端部34C、柱加强件下部60以及前柱外部56的各个前壁60B、56B以三层重叠的状态通过点焊而被接合在一起。另外，在本实施方式中，在前柱外部56以及柱加强件下部60中的、构成前柱下部 14B的车辆下部的部分上，未设置车辆前侧的凸缘56D、60D。车身前部结构80的包括未图示部分在内的其他结构，与车身前部结构10或者车身前部结构70的对应结构相同。因此，通过第3实施方式所涉及的车身前部结构80，基本上也能够通过和第1实施方式所涉及的车身前部结构10或者第2实施方式所涉及的车身前部结构70同样的作用， 而获得同样的效果。此外，在车身前部结构80中，由于仪表板34和柱加强件下部60俯视观察时在沿着大致车宽方向的面上被接合在一起，因此该接合部在剪切处受到在车宽方向上作用于前柱下部14B上的载荷。因此，例如对于在左右的前柱14大致平行地向车宽方向倾倒的方向上使车身发生变形的载荷，仪表板34和柱加强件下部60之间的接合部位以剪切的形式而承受载荷。因此，在应用了车身前部结构80的汽车11中，对于使左右的前柱14大致平行地向车宽方向倾倒的方向上的变形，能够得到较高的车身刚性。
尤其是，在车身前部结构80中，仪表板34被直接接合在作为前柱下部14B的厚板的柱加强件下部60上，并且该接合面如上所述，为沿着车宽方向而延伸的结构。因此，与比较例所涉及的车身前部结构500这种，仪表板通过在车辆前后方向上延伸的接合面(凸缘 34A)而被接合在作为较薄薄板的前柱内板504上的、朝向车宽方向内侧的面上的结构相比较，能够较大程度地提高对于上述方向上的变形的车身刚性。(第4实施方式)在图11中，利用模式化的立体示了本发明的第4实施方式所涉及的车身前部结构90的主要部分，在图12A中利用模式化的水平剖面示了车身前部结构90的主要部分。如这些图所示，车身前部结构90中，在各个前柱下部14B和仪表板横梁92之间设置有作为连接部件的柱支撑件94，以此来取代仪表板横梁44直接跨接车宽方向两侧的前柱下部14B的结构，这一点不同于第1 第3实施方式所涉及的车身前部结构10、70、80。仪表板横梁92形成为，朝向车辆前方开口的帽状截面，并且上下的凸缘92A被接合在，仪表板34中主要位于车宽方向两侧的鼓起部34B之间的部分的背面一侧。由此，仪表板横梁92和仪表板34 —起形成了封闭截面结构的框架。仪表板横梁92的车宽方向外端部92B延伸至鼓起部34B的附近。而且，柱支撑件94具有同时朝向车辆后方以及车宽方向内侧倾斜的大致平坦的后壁94A，并且通过该后壁94A、仪表板34 (鼓起部34B)和前柱下部14B，形成了俯视水平剖面时呈大致三角形形状的类似桁架的结构。该柱支撑件94形成为，朝向车辆前方开口的帽状截面，并且上下的凸缘94B被接合在仪表板34的鼓起部34B的背面一侧。此外，柱支撑件94在被设置于车宽方向的内端部上的内侧接合部94C处，与仪表板横梁92的车宽方向外端部92B相接合。具体而言，内侧接合部94C被形成为朝向车辆前方开口的帽状截面，并且以从背面一侧覆盖仪表板横梁92的车宽方向外端部92B的状态，而通过点焊被接合在该车宽方向外端部92B的上下凸缘92A以及后壁92C上。而且，柱支撑件94在设置于车宽方向的外端部上的外侧接合部94D处，与柱加强件下部60的底壁60A相接合。具体而言，外侧接合部94D具有，从柱支撑件94的朝向车宽方向外侧的开口边缘起向上下以及后方伸出的外凸缘94E，并且该外凸缘94E通过点焊而被接合在柱加强件下部60的底壁60A上。如图12A所示，外凸缘94E的车辆后端部被接合在，柱加强件下部60的底壁60A在车辆前后方向上的大致中间部处。此外，在本实施方式中，上下凸缘94B的车宽方向上的外端部分，通过点焊而被接合在柱加强件下部60的前壁 60B 上。根据以上说明可以看出，在车身前部结构90中，车宽方向两侧的前柱下部14B通过仪表板横梁92以及一对柱支撑件94而被跨接。因此，在本实施方式中，仪表板横梁92 以及一对柱支撑件94相当于本发明中的横梁。车身前部结构90的包括未图示部分在内的其他结构，与车身前部结构10、车身前部结构70、或者车身前部结构80的对应结构相同。因此，通过第4实施方式所涉及的车身前部结构90，除了仪表板横梁44的车宽方向外端部44B作为前柱下部14B的隔板而发挥功能这一点外，基本上也能够通过和第1 第3实施方式所涉及的车身前部结构10、车身前部结构70、或者车身前部结构80同样的作用，而获得同样的效果。关于该车身前部结构90的进一步的作用效果，在和图17所示的比较例进行比较的同时进行说明。图17所示的车身前部结构600中，封闭截面结构的前柱502和仪表板横梁92通过柱支撑件602而被连接在一起。又如图12B所示，形成于柱支撑件602的车宽方向外端上的外凸缘602A，被接合在前柱内板504的朝向车宽方向内侧的面上。由于前柱502 为封闭截面结构，因此该接合通过未图示的螺栓、螺母的紧固而被实现。这里，在车身前部结构90中，柱支撑件94被直接接合在作为前柱下部14B的高强度部的柱加强件下部60上。因此，在车身前部结构90中，和柱支撑件602被接合在强度较低的前柱内板504上的车身前部结构600相比较，能够有效地将载荷从仪表板横梁92传递至前柱下部14B。此外，由于能够有效地将载荷从仪表板横梁92传递至前柱下部14B，从而在车身前部结构90中，和车身前部结构600的柱支撑件602相比较，柱支撑件94的形状、配置的自由度较高。即，能够在确保和车身前部结构600相同程度的强度的情况下，使柱支撑件 94(后壁94A)相对于图12A中虚线所示的柱支撑件602而配置在车辆前侧。由此，在车身前部结构90中，相对于车身前部结构600能够扩大乘客的脚下空间。此外，在车身前部结构90中，相对于仪表板横梁44的车宽方向外端部44B被接合在柱加强件下部60上的车身前部结构10、70、80，也能够扩大乘客的脚下空间。而且，在车身前部结构90中，由于前柱下部14B为开口截面结构，因此能够通过点焊而将柱支撑件94的外凸缘94E接合在柱加强件下部60的底壁60A上。因此，与将外凸缘602A紧固在前柱502上的车身前部结构600相比较，车身前部结构90实现了组装工艺的简化。另外，在第4实施方式中，例示了柱支撑件94被直接接合在柱加强件下部60上的例子。但是，本发明并不限定于此，例如也可以采用，柱支撑件94经由铰链加强件40而被接合在柱加强件下部60上的结构。此外，在第4实施方式中，例示了在前柱下部14B的、前轮38的后方部分上没有作为隔板而发挥功能的部分的例子。但是，本发明并不限定于此，例如也可以采用，将与柱支撑件94分体设置的隔板设置在前柱下部14B的开口截面部上的结构。此外，例如本发明也可以采用，由柱支撑件94的车宽方向外端部在车辆前后方向上插入前柱下部14B的开口截面部，并且使该部分作为隔板而发挥功能。而且，在上述的各个实施方式中，例示了前柱14通过前柱外部56、柱加强件上部 58以及柱加强件下部60而在车辆上下方向的各个截面上由两部件构成的例子。但是，本发明并不限定于此，例如也可以采用如下结构，即，如图13以及图14所示，前柱14中至少前柱下部14B由相当于柱加强件下部60的、单一的高强度部件构成。而且，本发明并不限定于上述的各个实施方式、变形例，其能够在不脱离其技术思想的范围内进行各种变形并实施。
权利要求
1.一种车身前部结构，其中，至少前柱中的车辆上下方向上的下部包括由高张力钢板构成且向车辆上下方向延伸的高强度部，而在俯视水平剖面时，所述车身前部结构整体上呈朝向车宽方向内开口的开口截面形状。
2.如权利要求1所述的车身前部结构，其中，所述前柱的高强度部在俯视水平剖面时，呈朝向车宽方向内开口的截面形状。
3.如权利要求1或者权利要求2所述的车身前部结构，还具有横梁，其在车宽方向上延伸，并跨接位于车宽方向两侧上的所述前柱的所述高强度部。
4.如权利要求3所述的车身前部结构，还具有前后载荷传递部件，其以能够在车辆前后方向上传递载荷的方式，设置在位于车宽方向两侧的所述前柱的开口截面部中的、在车辆前后方向上对置的壁部之间；所述横梁为，其车宽方向上的两端分别通过所述前后载荷传递部件而被连接在所述高强度部上的仪表板加固部件。
5.如权利要求3或者权利要求4所述的车身前部结构，其中，所述横梁为仪表板横梁，所述仪表板横梁被设置在位于所述车宽方向两侧的前柱之间的仪表板上，且其车宽方向上的两端在所述前柱的开口截面部内被连接于所述高强度部上。
6.如权利要求3或者权利要求4所述的车身前部结构，其中，所述横梁被构成为，包括仪表板横梁，其被设置在位于所述车宽方向两侧的前柱之间的仪表板上；一对连接部件，一端分别被连接在所述仪表板横梁的车宽方向外端上，而另一端分别在所述前柱的开口截面部内被连接于所述高强度部上。
7.如权利要求5或者权利要求6所述的车身前部结构，其中，所述横梁的车宽方向两端被构成为，在车轮罩的车辆后方以能够在车辆前后方向上传递载荷的方式，插入到所述前柱的开口截面部。
8.如权利要求5或者权利要求6所述的车身前部结构，还具有门铰链，其被配置在所述前柱的车宽方向外侧，并对侧门进行支承；固定部件，其将所述门铰链固定在所述前柱上，并向所述前柱的开口截面部内突出；载荷传递部件，其被设置为，在所述侧门的所述门铰链的车辆后方且门加固部件的车辆前方，分别与该门铰链以及门加固部件在车宽方向以及车辆上下方向上重叠；其中，所述横梁的车宽方向两端被构成为，以能够在车辆前后方向上传递载荷的方式插入到所述前柱的开口截面部中位于车辆前后方向前侧上的前壁、和所述固定部件之间。
9.如权利要求1至权利要求8中任意一项所述的车身前部结构，其中，将沿车辆宽度方向延伸的所述前柱的壁部与仪表板的车宽方向外端部相接合。
10.如权利要求9所述的车身前部结构，其中，沿车辆宽度方向延伸并且与所述仪表板的沿车辆宽度方向的外端部相接合的所述壁部是所述前柱的所述高强度部的组成部分。
全文摘要
本发明提供一种车身前部结构，其能够确保所需的强度，并能够使前柱部轻量化。在车身前部结构(10)中，前柱下部(14B)通过将前柱外部(56)、和由高张力钢板构成的柱加强件下部(60)接合在一起，从而在俯视水平剖面时，整体上呈朝向车宽方向内侧开口的开口截面形状。
文档编号B62D25/04GK102171092SQ20088013137
公开日2011年8月31日 申请日期2008年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者大出水贵幸, 岩瀬诚, 稻本好辉 申请人:丰田自动车株式会社