JP5812119B2 - 車体下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体下部構造に関する。

従来、例えば特開２０００−１６８６２７号公報に示すように、側面衝突時のエネルギを効率的に吸収可能な車体下部構造が知られている。この車体下部構造は、クロスメンバのうちフロアパネルのトンネル部周辺に位置する部分をＺ字状に形成して、側面衝突時にセンタピラーに生じるモーメントを抑制すると共にエネルギを吸収しようとするものである。

ところで、センタピラーなどに衝突荷重が作用すると、センタピラーの下部に接合されるロッカ（サイドシル）に長手軸回りのモーメントが作用し、ロッカの上部を車体幅方向の内側に倒れ込ませる捩れ変形が生じる。そして、このような捩れ変形が大きくなると、センタピラーを車体幅方向の内側に倒れ込ませる回転変形が大きくなり、車体下部構造の側面衝突性能を十分に確保できなくなってしまう。

特開２０００−１６８６２７号公報

このため、従来の車体下部構造では、ロッカの捩れ変形を抑制するために、センタピラーの下部周辺にクロスメンバなどの補強材が設けられているが、側面衝突性能を必ずしも十分に確保できていなかった。

そこで、本発明は、側面衝突性能を向上可能な車体下部構造を提供しようとするものである。

本発明に係る車体下部構造は、車体前後方向に延設されるフロアパネルと、フロアパネルの車体両側部に沿って車体前後方向に延設される一対のロッカと、ロッカより小さな断面高で形成されフロアパネルのフロア面から離間する側部によりロッカの上部を支持するように、一対のロッカ間に架設されるクロスメンバとを備える。

本発明に係る車体下部構造によれば、フロアパネルの車体両側部のそれぞれに沿って車体前後方向に一対のロッカが延設され、フロアパネルのフロア面から離間して一対のロッカ間に、ロッカより高い強度を有するクロスメンバが架設される。これにより、側面衝突時には、ロッカより高い強度を有するクロスメンバの軸力によって、ロッカの上部がロッカの下部よりも強固に支持されることで、ロッカの下部がクロスメンバの下方に押し込まれ易くなる。よって、ロッカの上部を車体幅方向の内側に倒れ込ませる捩れ変形が抑制され、センタピラーの回転変形も抑制されるので、車体下部構造の側面衝突性能を向上することができる。

また、ロッカには、その内側下部に車体幅方向の内側に向けて突出する突出部が設けられてもよい。これにより、側面衝突時には、突出部の突き当てによりロッカの下部がクロスメンバの下方にさらに押し込まれ易くなる。

また、クロスメンバには、車体前側に車体幅方向に延設される第１のクロス部と、車体後側に車体幅方向に延設される第２のクロス部と、一対のロッカのそれぞれに沿って第１のクロス部と第２のクロス部を連結する一対の連結部材とが設けられてもよい。これにより、側面衝突時のエネルギを連結部材の変形により吸収することができる。また、センタピラーの下部周辺を補強する補強材の部品点数を低減することができる。

また、フロアパネルには、フロア面から上方に膨出して第１のクロス部の下面と接触する膨出部が設けられてもよい。これにより、第１のクロス部から膨出部への荷重伝達により、車体下部構造の剛性を向上することができる。

また、フロアパネルには、その中央部にトンネル部が設けられ、クロスメンバには、トンネル部を覆うように折曲される脆弱部が設けられてもよい。これにより、側面衝突時には、脆弱部が断面略Ｚ字状に変形し、ロッカが車体幅方向に略平行に移動するように変形し易くなり、ロッカの捩れ変形を抑制することができる。

また、クロスメンバが、ロッカより小さな断面高で形成されてもよい。これにより、クロスメンバの断面高が抑制され、クロスメンバを超高張力鋼板の採用に適した構造とすることができる。

本発明によれば、側面衝突性能を向上可能な車体下部構造を提供することができる。

本発明の実施形態に係る車体下部構造を示す斜視図である。 車体下部構造を構成するフロアパネルおよびロッカを示す斜視図である。 車体下部構造を構成するクロスメンバを示す斜視図である。 図１の４−４´線に沿って車体下部構造を示す断面図である。 図１の５−５´線に沿って車体下部構造を示す断面図である。 図１の６−６´線に沿って車体下部構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る車体下部構造を構成するロッカの詳細を示す断面図である。 図７に示すロッカの側面衝突時の変形状態を示す断面図である。 図６に示す車体下部構造の側面衝突時の変形状態を示す断面図である。 従来技術に係るロッカの詳細を示す断面図である。 図１０に示すロッカの側面衝突時の変形状態を示す断面図である。 フロアパネルの第１の変形例を示す斜視図である。 フロアパネルの第２の変形例を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、図１から図７を参照して、本発明の実施形態に係る車体下部構造について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車体下部構造を示す斜視図である。図１に示すように、車体下部構造は、フロアパネル１０、一対のロッカ（サイドシル）２０、およびクロスメンバ３０を含む。フロアパネル１０は、車体下部で車体前後方向（図１では左右方向）に延設される。一対のロッカ２０は、フロアパネル１０の車体右側および左側のそれぞれに沿って車体前後方向に延設される。クロスメンバ３０は、フロアパネル１０のフロア面１１（図２参照）から離間して一対のロッカ２０間に架設され、ロッカ２０より高い強度を有する。

図２は、車体下部構造を構成するフロアパネル１０およびロッカ２０を示す斜視図である。図２に示すように、フロアパネル１０には、フロア面１１から上方に突出してフロアパネル１０を車体幅方向に二分するトンネル部１２が設けられる。トンネル部１２は、例えば断面略逆Ｕ字状に形成される。また、トンネル部１２の両側のフロア面１１から上方に膨出するフロア膨出部（膨出部）１３が設けられる。フロア膨出部１３は、例えば枕状に形成される。図２に示すフロア膨出部１３は、ロッカ２０の側面に接触すると共に、トンネル部１２の側面から離間して設けられる。なお、フロア面１１は、クロスメンバ３０と対向する平坦な面であり、トンネル部１２またはフロア膨出部１３が形成されない面（一般面）である。

図２に示すように、ロッカ２０は、例えば断面角筒状の部材であり、断面筒状の部材でもよい。ロッカ２０には、その車体前後方向の中央で、車高方向に延設されるセンタピラー４０が接合される（なお、図２では、片方のセンタピラー４０のみが示されている。）。ロッカ２０は、外側および内側ロッカ２１、２２、バルクヘッド（補強部）２３からなる。ロッカ２０の詳細については、図７を参照して後述する。

図３は、車体下部構造を構成するクロスメンバ３０を示す斜視図である。クロスメンバ３０は、例えば平面視略矩形状の部材である。クロスメンバ３０は、側面衝突時に、ロッカ２０より高い強度を有するクロスメンバ３０の軸力によって、ロッカ２０の上部がロッカ２０の下部よりも強固に支持されるように、例えばクロスメンバ３０の断面高程度、フロア面１１から離間して架設される。よって、クロスメンバ３０は、その右側部および左側部によりロッカ２０の上部を支持するように一対のロッカ２０の間に架け渡される。クロスメンバ３０は、第１および第２のクロス部３１、３２、連結部材としての一対のロッカ補強部３３、連結部材としての一対のトンネル補強部３４からなる。これらの部材は、一体形成されることが好ましいが、組立て形成されてもよい。クロスメンバ３０は、１５００ＭＰａ級以上の超高張力鋼板、またはアルミニウムのダイカスト材などで形成される。

第１および第２のクロス部３１、３２は、クロスメンバ３０の車体前側および後側で、それぞれ車体幅方向に延設され、例えば断面略ハット状に形成される。一対のロッカ補強部３３は、車体右側および左側のそれぞれのロッカ２０に沿って設けられ、第１および第２のクロス部３１、３２を連結する。ロッカ補強部３３は、例えば断面略Ｚ字に形成される。一対のトンネル補強部３４は、トンネル部１２の右側および左側のそれぞれに沿って設けられ、クロスメンバ３０を車体幅方向に二分して第１および第２のクロス部３１、３２を連結する。トンネル補強部３４は、例えば断面略ハット状に形成される。一対のトンネル補強部３４の間には、車載設備、配線の配置などのための開口３５が設けられる。また、クロスメンバ３０には、その四隅にシート取り付け孔３６が設けられる。

図４は、図１のＩＶ−ＩＶ´線に沿って車体下部構造を示す断面図である。図４に示すように、クロスメンバ３０は、第１のクロス部３１の下面がフロア膨出部１３の上面に接合され、第２のクロス部３２の下面がフロア面１１に接触しないように設けられる。よって、第１のクロス部３１は、車体前後方向でフロア膨出部１３と閉断面を形成する。なお、第２のクロス部３２は、フロア面１１との間に後部座席の足元空間を確保するように他の支持部材５０を介してフロア面１１に支持される。

図５は、図１のＶ−Ｖ´線に沿って車体下部構造を示す断面図である。図５に示すように、クロスメンバ３０は、その断面高がロッカ２０の断面高よりも小さく形成される。また、第１のクロス部３１は、トンネル部１２の上面を覆うように折り曲げて形成される。この折り曲げ部には、材料強度を低下させた脆弱部Ｗが設けられる。脆弱部Ｗは、折り曲げ部に、例えば、熱処理、断面の切り欠き、部材厚の低減を施して設けられる。なお、第２のクロス部３２も第１のクロス部３１と同様に形成してもよい。また、図４の説明とも関連するが、クロスメンバ３０は、第１のクロス部３１の下面がフロア膨出部１３の上面に接合される一方で、フロア膨出部１３とトンネル部１２の間でフロア面１１と接触しないように設けられる。

図６は、図１のＩＶ−ＩＶ´線に沿って車体下部構造を示す断面図である。図６に示すように、クロスメンバ３０は、ロッカ補強部３３がロッカ２０の上面および側面に接合されるように形成される。これにより、ロッカ補強部３３は、ロッカ２０の車内上側の稜線を補強し、側部からの入力に対する強度を向上することができる。また、クロスメンバ３０は、第１および第２のクロス部３１、３２の下面がトンネル部１２の上面に接合されるように形成される。また、クロスメンバ３０は、トンネル補強部３４と第１および第２のクロス部３１、３２との接続部の傾斜面がトンネル部１２の上部稜線に接合されて閉断面を形成するように形成される。これにより、トンネル補強部３４は、トンネル部１２の上部稜線を補強し、強度を向上することができる。

図７は、本発明の実施形態に係る車体下部構造を構成するロッカ２０の詳細を示す断面図である。図７に示すように、外側および内側ロッカ２１、２２は、車体幅方向の外側および内側にそれぞれに沿って車体前後方向に延設される。外側および内側ロッカ２１、２２は、例えば断面略Ｃ字状の部材であり、例えば断面角筒状のロッカ２０を構成するように互いに接合される。バルクヘッド２３は、ロッカ２０の内側下部に沿って車体前後方向に延設される。バルクヘッド２３は、例えば断面略ハット状の補強部材であり、車体幅方向の外側に２つの脚部２３ａが設けられ、車体幅方向の内側に突出部２３ｂが設けられる。

外側ロッカ２１は、その車体前後方向の中央で、その上面および側面がセンタピラー４０の下部に接合される。内側ロッカ２２は、その上面および側面上部にロッカ補強部３３が接合される（図６参照）。バルクヘッド２３は、２つの脚部２３ａが外側ロッカ２１の内側面に接合され、突出部２３ｂが内側ロッカ２２を介してクロスメンバ３０の側部と対向しないように設けられる。

つぎに、図８から図１１を参照して、側面衝突時の車体下部構造の作用について説明する。

図８は、図７に示すロッカ２０の側面衝突時の変形状態を示す断面図である。図８に示すように、側面衝突時にセンタピラー４０に衝突荷重Ｆが作用すると、センタピラー４０の下部に接合されるロッカ２０に側方荷重Ｈと共に、長手軸回りのモーメントＭが作用する。すると、ロッカ２０に作用する側方荷重Ｈは、一対のロッカ２０間に架設される第１のクロス部３１（および第２のクロス部３２）の軸力により支持される。また、側面衝突時のエネルギは、ロッカ補強部３３の変形により吸収される。

ここで、ロッカ２０より高い強度を有する第１のクロス部３１（および第２のクロス部３２）の軸力によって、ロッカ２０の上部がロッカ２０の下部よりも強固に支持されることで、ロッカ２０の下部が側方荷重Ｈによりクロスメンバ３０の下方に押し込まれて変形する。よって、ロッカ２０の上部を車体幅方向の内側に倒れ込ませる捩れ変形が抑制される。ここで、バルクヘッド２３の突出部２３ｂをクロスメンバ３０の側部に対向しないように配置することで、側方荷重Ｈが内側ロッカ２２の下部に伝達され、ロッカ２０の下部がクロスメンバ３０の下方にさらに押し込まれ易くなる。また、第１のクロス部３１（および第２のクロス部３２）の側端下部が内側ロッカ２２を介してバルクヘッド２３と干渉し、ロッカ２０の回転中心がその下端よりも上方に位置することになる。これにより、ロッカ２０に作用するモーメントを低減でき、従ってセンタピラー４０の回転変形を抑制することができる。

図９は、図６に示す車体下部構造の側面衝突時の変形状態を示す断面図である。図９に示すように、第１のクロス部３１（および第２のクロス部３２）に脆弱部Ｗを設けることで、ロッカ２０を介して第１のクロス部３１（および第２のクロス部３２）に側方荷重Ｈが作用すると、脆弱部Ｗに断面略Ｚ字状の座屈変形が生じる。よって、ロッカ２０は、その上部を車体幅方向の内側に倒れ込ませるよりも、車体幅方向に略平行に移動するように変位する。

これにより、ロッカ２０の上部を車体幅方向の内側に倒れ込ませる捩れ変形が抑制されるので、センタピラー４０を車体幅方向の内側に倒れ込ませる回転変形が抑制され、車体下部構造の側面衝突性能を向上することができる。さらに、超高強度鋼板などを用いてクロスメンバ３０の強度を高めることで、クロスメンバ３０とバルクヘッド２３を協働させてロッカ２０の捩れ変形を効果的に抑制することができる。

一方、図１０は、従来技術に係るロッカ２の詳細を示す断面図である。図１０に示すような従来の車体下部構造では、ロッカ２は、外側および内側ロッカ２ａ、２ｂ、およびロッカ２の内側に設けられる一対の略矩形状断面のバルクヘッド２ｃからなる。ここで、内側ロッカ２ｂは、その上面および側面全体がクロスメンバ３の側部に接合される。バルクヘッド２ｃは、ロッカ２の内面全体に接触し、その車体幅方向の内側全体がクロスメンバ３の側部と対向するように設けられる。

図１１は、図１０に示すロッカ２の側面衝突時の変形状態を示す断面図である。図１１に示すように、側面衝突時にセンタピラー４に衝突荷重Ｆが作用すると、ロッカ２に長手軸回りのモーメントＭが作用する。しかし、ロッカ２は、クロスメンバ３の軸力によって、その上部および下部が支持されるので、その下部がクロスメンバ３の下方に押し込まれずに変形する。また、クロスメンバ３の強度が高くないので、ロッカ２を強固に支持することもできない。よって、ロッカ２の上部を車体幅方向の内側に倒れ込ませる捩れ変形を抑制できない。また、ロッカ２の回転中心がその下端に位置することになるので、ロッカ２に作用するモーメントを低減することができない。このため、センタピラー４を車体幅方向の内側に倒れ込ませる回転変形が大きくなり、車体下部構造の側面衝突性能を十分に確保できない。

つぎに、図１２および図１３を参照して、フロアパネル１０の変形例について説明する。図１２および図１３は、フロアパネル１０の第１および第２の変形例６０、７０をそれぞれに示す斜視図である。

図１２に示すように、フロア膨出部６３は、ロッカ２０に接触すると共にトンネル部６２に接触して設けられてもよい。これにより、フロア膨出部６３からトンネル部６２へ衝突荷重Ｆを伝達し易くなるので、車体下部構造の剛性を向上することができる。

また、図１３に示すように、フロア膨出部７３は、その上面に第１および第２のクロス部３１、３２の下面が接触するように車体前後方向の後側に延設されてもよい。よって、第１および第２のクロス部３１、３２は、車体前後方向でフロア膨出部７３と閉断面を形成する。これにより、クロスメンバ３０からフロアパネル７０へ衝突荷重Ｆを伝達し易くなるので、車体下部構造の剛性を向上することができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る車体下部構造によれば、フロアパネル１０、６０、７０の車体両側部のそれぞれに沿って車体前後方向に一対のロッカ２０が延設され、フロアパネル１０、６０、７０のフロア面１１、６１、７１から離間して一対のロッカ２０間にロッカ２０より高い強度を有するクロスメンバ３０が架設される。これにより、側面衝突時には、ロッカ２０より高い強度を有するクロスメンバ３０の軸力によって、ロッカ２０の上部がロッカ２０の下部よりも強固に支持されることで、ロッカ２０の下部がクロスメンバ３０の下方に押し込まれ易くなる。よって、ロッカ２０の上部を車体幅方向の内側に倒れ込ませる捩れ変形が抑制され、センタピラー４０の回転変形も抑制されるので、車体下部構造の側面衝突性能を向上することができる。

また、ロッカ２０の内側下部に車体幅方向の内側に向けて突出する突出部２３ｃを設けることで、側面衝突時には、突出部２３ｃの突き当てによりロッカ２０の下部がクロスメンバ３０の下方にさらに押し込まれ易くなる。

また、第１および第２のクロス部３１、３２を一対のロッカ補強部３３により連結することで、側面衝突時のエネルギをロッカ補強部３３の変形により吸収することができる。また、センタピラー４０の下部周辺を補強する補強材の部品点数を低減することができる。

また、第１のクロス部３１の下面と接触するフロア膨出部１３、６３、７３を設けることで、第１のクロス部３１からフロア膨出部１３、６３、７３への荷重伝達により、車体下部構造の剛性を向上することができる。

また、トンネル部１２、６２、７２を覆うように折曲される脆弱部Ｗを設けることで、側面衝突時には、脆弱部Ｗが断面略Ｚ字状に変形し、ロッカ２０が車体幅方向に略平行に移動するように変形し易くなり、ロッカ２０の捩れ変形を抑制することができる。

また、クロスメンバ３０の断面高を抑制することで、クロスメンバ３０の断面高が抑制され、クロスメンバ３０を超高張力鋼板の採用に適した構造とすることができる。

なお、前述した実施形態は、本発明に係る車体下部構造の最良な実施形態を説明したものであり、本発明に係る車体下部構造は、本実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係る車体下部構造は、各請求項に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲で本実施形態に係る車体下部構造を変形し、または他のものに適用したものであってもよい。

１０、６０、７０…フロアパネル、１１、６１、７１…フロア面、１２、６２、７２…トンネル部、１３、６３、７３…フロア膨出部、２０…ロッカ、２３ｃ…突出部、３０…クロスメンバ、３１…第１のクロス部、３２…第２のクロス部、３３…ロッカ補強部、４０…センタピラー、Ｗ…脆弱部。

Claims (13)

1. 車体前後方向に延設されるフロアパネルと、
   前記フロアパネルの車体両側部のそれぞれに沿って車体前後方向に延設される一対のロッカと、
   前記ロッカより小さな断面高で形成され前記フロアパネルのフロア面から離間する側部により前記ロッカの上部を支持するように、前記一対のロッカ間に架設されるクロスメンバと、
   を備える車体下部構造。
2. 前記ロッカには、その内側下部に車体幅方向の内側に向けて突出する突出部が設けられる、請求項１に記載の車体下部構造。
3. 前記クロスメンバには、
   車体前側に車体幅方向に延設される第１のクロス部と、
   車体後側に車体幅方向に延設される第２のクロス部と、
   前記一対のロッカのそれぞれに沿って前記第１のクロス部と前記第２のクロス部を連結する一対の連結部材と、が設けられる、
   請求項１または２に記載の車体下部構造。
4. 前記フロアパネルには、前記フロア面から上方に膨出して前記第１のクロス部の下面と接触する膨出部が設けられる、請求項３に記載の車体下部構造。
5. 前記フロアパネルには、その中央部にトンネル部が設けられ、
   前記クロスメンバには、前記トンネル部を覆うように折曲される脆弱部が設けられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車体下部構造。
6. 車体前後方向に延設されるフロアパネルと、
   前記フロアパネルの車体両側部のそれぞれに沿って車体前後方向に延設される一対のロッカであり、内側下部に車体幅方向の内側に向けて突出する突出部を有する一対のロッカと、
   前記ロッカより小さな断面高で形成され、前記フロアパネルのフロア面から離間して側部により前記ロッカの上部を支持するように前記一対のロッカ間に架設されるクロスメンバと、
   を備える車体下部構造。
7. 前記クロスメンバは、前記ロッカより高い強度を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車体下部構造。
8. 車体前後方向に延設されるフロアパネルと、
   前記フロアパネルの車体両側部のそれぞれに沿って車体前後方向に延設される一対のロッカと、
   前記ロッカより小さな断面高で形成され、前記フロアパネルのフロア面から離間して側部により前記ロッカの上部を支持するように前記一対のロッカ間に架設されるクロスメンバと、
   を備え、
   前記ロッカには、その内側下部に車体幅方向の内側に向けて突出する突出部が設けられる、車体下部構造。
9. 前記クロスメンバには、
   車体前側に車体幅方向に延設される第１のクロス部と、
   車体後側に車体幅方向に延設される第２のクロス部と、
   前記一対のロッカのそれぞれに沿って前記第１のクロス部と前記第２のクロス部を連結する一対の連結部材と、が設けられる、
   請求項８に記載の車体下部構造。
10. 車体前後方向に延設されるフロアパネルと、
    前記フロアパネルの車体両側部のそれぞれに沿って車体前後方向に延設される一対のロッカと、
    前記ロッカより小さな断面高で形成され、前記フロアパネルのフロア面から離間して側部により前記ロッカの上部を支持するように前記一対のロッカ間に架設されるクロスメンバと、
    を備え、
    前記クロスメンバには、
    車体前側に車体幅方向に延設される第１のクロス部と、
    車体後側に車体幅方向に延設される第２のクロス部と、
    前記一対のロッカのそれぞれに沿って前記第１のクロス部と前記第２のクロス部を連結する一対の連結部材と、が設けられる、車体下部構造。
11. 前記フロアパネルには、前記フロア面から上方に膨出して前記第１のクロス部の下面と接触する膨出部が設けられる、請求項９または１０に記載の車体下部構造。
12. 前記フロアパネルには、その中央部にトンネル部が設けられ、前記クロスメンバには、前記トンネル部を覆うように折曲される脆弱部が設けられる、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の車体下部構造。
13. 前記クロスメンバは、前記ロッカより高い強度を有する、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の車体下部構造。

Images