JP2005119489A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 フロアパネルを平坦にし、かつ簡単な構成でセンタフレームの後端部にクロスメンバーを良好に支えることができる自動車の車体構造を提供する。
【解決手段】 自動車の車体構造１０は、左右のサイドシル１３間に第３クロスメンバー２３を渡し、第３クロスメンバー２３の略中央から車体の前方に向けて左右のセンタフレーム３５を延ばしたものである。この自動車の車体構造１０は、左右のセンタフレーム３５の後端部３５ａに左右の延長部材４１を設け、左右の延長部材４１に中空断面の第３クロスメンバー２３を載せ、第３クロスメンバー２３内のうち、左右の延長部材４１に対応する部位６５に左右の補強プレート４３を設けたものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は自動車の車体構造に係り、特に、左右のサイドシル間にクロスメンバーを渡し、このクロスメンバーの略中央から車体の前方に向けてセンタフレームを延ばした自動車の車体構造に関する。

自動車の車体構造のなかには、車体の前後方向にシャーシフレームを延ばし、このシャーシフレームの上方にクロスメンバーを配置したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
実開平６−６７２７１号公報（図４）

特許文献１を以下の図面に基づいて説明する。
図６は従来の基本構成を説明する図である。
自動車の車体構造１００は、車体の前後方向にシャーシフレーム１０１を延ばし、このシャーシフレーム１０１の中央部上方に、補強を兼ねた大型のトルクボックス（補強部材）１０２を介してクロスメンバー１０３を配置したものである。

この大型の補強部材１０２を閉断面に形成することで、シャーシフレーム１０１の中央部上方にクロスメンバー１０３を強固に固定する。
このように、シャーシフレーム１０１の中央部上方にクロスメンバー１０３を固定する場合には、大型の補強部材１０２を用いることで、クロスメンバー１０３をシャーシフレーム１０１に固定することが可能になる。

一方、自動車の車体構造のなかには、シャーシフレーム（以下、「センタフレーム」という）の後端部にクロスメンバーを取り付けたものがある。
この自動車の車体構造の場合には、スペースの確保などの観点から、大型の補強部材１０２（図６参照）を用いることは好ましくない。
このセンタフレームの後端部にクロスメンバーを強固に取り付ける例として、次図の示す構成が考えられる。

図７は従来の自動車の車体構造を説明する図である。
自動車の車体構造１１０は、車体の前後にセンタフレーム１１１を延ばし、このセンタフレーム１１１の後部上面１１２にクロスメンバー１１３の前下辺１１４を取り付け、センタフレーム１１１にフロアパネル１１５を載せたものである。

このフロアパネル１１５にフロアトンネル１１６を形成し、フロアトンネル１１６の後端１１７をクロスメンバー１１３の前壁１１８に接合する。
これにより、図６に示す大型の補強部材１０２を用いることなく、クロスメンバー１１３を良好に支えることが可能である。

しかし、乗員の居住性を考慮すると、フロアトンネル１１６を除去して、フロアパネル１１５を平坦にすることが好ましい。フロアトンネル１１６を除去すると、フロアトンネル１１６でクロスメンバー１１３を支えることができない。
そこで、フロアトンネル１１６を除去してフロアパネル１１５を平坦にし、かつ簡単な構成でセンタフレーム１１１の後部上面１１２にクロスメンバー１１３を良好に支えることができる技術の実用化が望まれていた。

本発明は、フロアトンネルを除去してフロアパネルを平坦にし、かつ簡単な構成でセンタフレームの後端部にクロスメンバーを良好に支えることができる自動車の車体構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車体の前後方向に延ばした左右のサイドシル間に、中空断面のクロスメンバーを渡し、このクロスメンバーの略中央から車体の前方に向けてセンタフレームを延ばし、このセンタフレームでフロアパネルを補強する自動車の車体構造において、前記センタフレームの後端部に、車体の後方に延びる延長部材を設け、この延長部材に前記中空断面のクロスメンバーを載せ、この中空断面のクロスメンバー内のうち、前記延長部材に対応する部位に、クロスメンバーの変形を防ぐ補強プレートを設けたことを特徴とする。

センタフレームの後端部に、車体の後方に延びる延長部材を設け、この延長部材に中空断面のクロスメンバーを載せる。
これにより、センタフレームの後端部に、比較的コンパクトな延出部材を設けるだけの簡単な構成で、クロスメンバーをセンタフレームに強固に取り付けることが可能になる。

加えて、中空断面のクロスメンバー内のうち、延長部材に対応する部位に補強プレートを設けた。
これにより、補強プレートを延長部材で強固に支える。よって、クロスメンバーを補強プレートで補強して、クロスメンバーが変形することを防ぐことが可能になる。

このように、センタフレームの後端部から、比較的コンパクトな延長部材を後方に延ばし、かつ中空断面のクロスメンバー内に補強プレートを設けただけの簡単な構成で、センタフレームの後端部にクロスメンバーを良好に支えるとともに、クロスメンバーの剛性を好適に高めることができる。

請求項１に係る発明では、簡単な構成で、センタフレームの後端部にクロスメンバーを良好に支えるとともに、クロスメンバーの剛性を高めることで、従来技術で必要とした大型の補強部材を不要にして省スペース化を図ることができるという利点がある。

さらに、簡単な構成で、センタフレームの後端部にクロスメンバーを良好に支えるとともに、クロスメンバーの剛性を高めることで、従来技術のようにフロアトンネルでクロスメンバーを支える必要がない。
これにより、フロアトンネルを除去してフロアパネルを平坦にすることができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る自動車の車体構造を備えた車体フレームを示す平面図である。
車体フレーム１０は、前部において車体前後方向に延びた左右のフロントサイドフレーム１１，１１と、左右のフロントサイドフレーム１１，１１の後部側壁に接合した左右のサイドアウトリガー１２，１２と、左右のサイドアウトリガー１２，１２の端部から後方へ延びた左右のサイドシル１３，１３と、左右のサイドシル１３，１３の後部から後方へ延びた左右のリヤサイドフレーム１４，１４と、車幅中心（車幅中央）ＣＬで車体前後に延びたフロアトンネル１５と、このフロアトンネル１５の左右側に配置し、かつ車体前後方向に延びたフロアフレーム１６，１６と、車幅方向に延びた第１〜第６のクロスメンバー２１〜２６とを主要な構成メンバーとしたものである。

左右のフロントサイドフレーム１１，１１の外側には、それぞれ左右の前輪２８，２８を備え、左右のリヤサイドフレーム１４，１４の外側には、それぞれ左右の後輪２９，２９を備える。
また、左右のフロントサイドフレーム１１，１１の間のエンジンルーム３１には、エンジン３２およびトランスミッション３３を一体にしたエンジン／トランスミッションユニット３４を配置する。

第１〜第６のクロスメンバー２１〜２６は、車体前部から後方へ順次、所定の間隔をおいて配置した部材である。
第１クロスメンバー２１は、ダッシュボード（図示せず）の下部を補強する部材である。
第２クロスメンバー２２は、フロアトンネル１５の後方に配置し、かつ左右のサイドシル１３，１３の略中央部に掛け渡した部材である。

第３クロスメンバー（クロスメンバー）２３は、左右のサイドシル１３，１３の後部近傍に掛け渡した部材である。
第４、第５、第６のクロスメンバー２４，２５，２６は、それぞれ左右のリヤサイドフレーム１４，１４のうち、中央部に掛け渡した部材である。

フロアトンネル１５の後端部６１を左右のセンタフレーム（センタフレーム）３５，３５を介して、第２クロスメンバー２２および第３クロスメンバー２３に接合する。
左右のセンタフレーム３５，３５は、車幅中心ＣＬの左右両側方に配列して車体前後に延びる部材である。
左右のセンタフレーム３５，３５の略中央に第７クロスメンバー３７を掛け渡す。
ここで、左右のセンタフレーム３５，３５の後端部に第３クロスメンバーを取り付けた構成を本発明に係る自動車の車体構造３０とする。

以下、図２〜図５に基づいて自動車の車体構造３０、すなわち左右のセンタフレーム３５，３５と第３クロスメンバー３０との関係を説明する。
なお、左右のセンタフレーム３５，３５は同一構成部材なので、以下左センタフレーム３５について説明して、右センタフレーム３５の説明を省略する。

図２は図１の２−２線断面図である。
自動車の車体構造３０は、車体前後方向に延ばした左右のサイドシル１３，１３（図１参照）間に、中空断面の第３クロスメンバー２３を渡し、この第３クロスメンバー２３の略中央近傍（略中央）から車体の前方に向けて左右のセンタフレーム３５，３５（右側のセンタフレーム３５は図１参照）を延ばし、左右のセンタフレーム３５，３５の上部にフロアパネル３８を載せることで、左右のセンタフレーム３５，３５でフロアパネル３８を補強するものである。

自動車の車体構造３０は、左右のセンタフレーム３５，３５の後端部（センタフレームの後端部）３５ａ，３５ａに、車体の後方に延びる延長部材４１，４１を設け、左右の延長部材４１，４１（右延長部材４１は図１参照）に中空断面の第３クロスメンバー２３を載せ、この中空断面の第３クロスメンバー２３内のうち、左右の延長部材４１，４１に対応する部位６５（図３参照）に、第３クロスメンバー２３の変形を防ぐ補強プレート４３，４３（右側の補強プレート４３は図示せず）を設けたものである。
第３クロスメンバー２３でシートクッション４６の前端部４６ａを支える。

図３は本発明に係る自動車の車体構造を示す斜視図である。
左センタフレーム３５は、底面５１を前後方向に水平に延ばし、底面５１の両側辺から傾斜壁５２，５２を外側に向けて立ち上げ、一対の傾斜壁５２，５２の上部から上接合片５３，５３を水平に張り出すことで断面略Ｕ形に形成した部材である。
この左センタフレーム３５の後端部３５ａに左延長部材４１を取り付け、この左延長部材４１の一対の上接合片５６，５６に第３クロスメンバー２３の底面６１を取り付ける。
なお、左延長部材４１については図４で詳しく説明する。

第３クロスメンバー２３は、左右のセンタフレーム３５（右センタフレーム３５は図１参照）に載せる後Ｌ形部材６２と、この後Ｌ形部材６２に組み付けて矩形断面（閉断面）を形成する前Ｌ形部材６３とからなる。
後Ｌ形部材６２は、左右のセンタフレーム３５，３５に接合する底面６１（図２も参照）と、この底面６１から立ち上げた後壁６６と、この後壁６６の上端から後方に張り出した後接合片６７とからなる。

前Ｌ形部材６３は、後壁６６の前方に一定間隔をおいて配置した前壁６８と、この前壁６８の下部から前方に張り出して底面６１の前部６１ａに接合する前接合片６９と、前壁６８の上端から後方に延びて後部７１ａが後接合片６７に接合する天井面７１とからなる。

すなわち、第３クロスメンバー２３は、左右の延長部材４１，４１（右延長部材４１は図１参照）に載せる底面６１と、底面６１から立ち上げた前・後壁６８，６６と、前・後壁６８，６６の上端を連結した天井面７１とで断面略矩形（中空断面）とすることで、中空断面内の空間６４（図２も参照）を形成する部材である。

この第３クロスメンバー２３の中空断面内の空間６４において、左右のセンタフレーム３５，３５に対応する部位６５，６５に左右の補強プレート４３，４３（右補強プレート４３は図示せず）を備える。

図４は本発明に係る自動車の車体構造を示す分解斜視図である。
左補強プレート４３は、第３クロスメンバー２３の前壁６８と底面６１とのコーナ部７２（図２参照）から、後壁６６と天井面７１とのコーナ部７３（図２参照）まで対角線上に延びた略矩形状のプレート本体７５と、このプレート本体７５の両側辺に設けた略直角三角形の補強片７６，７６（奥側は図示せず）と、各々の補強片７６，７６の鉛直辺から外側に張り出した鉛直接合片７６ａ，７６ａと、各々の補強片７６，７６の底辺から外側に水平に張り出した下接合片７６ｂ，７６ｂと、プレート本体７５の上辺から後方に折り曲げた上接合片７５ａとからなる。

プレート本体７５は、略三角形状の隆起部７５を形成し、この隆起部７７の中央に開口部７７ａを形成する。
この左補強プレート４３は、例えば一枚の板材をプレス成形することが可能であり、比較的簡単に製造することが可能である。

上接合片７５ａを、第３クロスメンバー２３の後接合片６７と、天井面７１の後部７１ａとの間に挟持した状態に接合し（図２参照）、一対の鉛直接合片７６ａ，７６ａを、第３クロスメンバー２３の後壁６６に接合し、一対の下接合片７６ｂ，７６ｂを、第３クロスメンバー２３の底面６１に接合する。

これにより、左補強プレート４３を、第３クロスメンバー２３の中空断面内の空間６４内において、左延長部材４１に対応する部位６５に固定する（図３参照）。
よって、左補強プレート４３を左延長部材４１で強行に支え、第３クロスメンバー２３を左補強プレート４３で好適に補強する。

また、プレート本体７５に補強片７６，７６を設け、補強片７６，７６を後Ｌ形部材６２に接合することで、左補強プレート４３と後Ｌ形部材６２とで閉断面を形成する。
これにより、コンパクトな左補強プレート４３で、第３クロスメンバー２３の剛性を十分に確保することが可能になる。

左延長部材４１は、底面５５の前部５５ａを水平に配置し、残りの底面を前部５５ａから後方に向けて上がり勾配に延ばした傾斜部５５ｂとし、この底面５５の両側辺から傾斜壁５６，５６を外側に向けて立ち上げ、一対の傾斜壁５６，５６の上部から上接合片５４，５４を水平に張り出すことで断面略Ｕ形に形成し、底面５５の後端から上方に後壁５７を立ち上げ、後壁５７の両側から折曲片５８，５８（手前側は図示せず）を延ばし、これらの折曲片５８，５８をそれぞれ両側の傾斜壁５６，５６の後端部に接合した部材である。

この左延長部材４１は、例えば一枚の板材をプレス成形することが可能であり、比較的簡単に製造することが可能である。
また、底面５５の主な部位を、前部５５ａから後方に向けて上がり勾配に延ばした傾斜部５５ｂとすることで、左延長部材４１の下方の空間を確保するとともに、左延長部材４１の軽量化を図る。
また、左センタフレーム３５の後端部３５ａに左延長部材４１を取り付ける構成にすることで、既存の左センタフレーム３５の後端部を延長することが可能になる。

左延長部材４１の底面５５前部５５ａを、左センタフレーム３５の底面５１の後部に接合し、左延長部材４１の各々の傾斜壁５６，５６を、左センタフレーム３５の各々の傾斜壁５２，５２の後部に接合し、左延長部材４１の上接合片５４，５４の後部を、左センタフレーム３５の上接合片５３，５３に接合することで、左センタフレーム３５の後端部３５ａに左延長部材４１を取り付ける。

この左延長部材４１の上接合片５４，５４に、第３クロスメンバー２３の底面６１を接合し、左延長部材４１の後壁５７を第３クロスメンバー２３の後壁６６に接合することで、左延長部材４１の上部、すなわち一つの上接合片５４，５４に第３クロスメンバー２３の底面６１を取り付ける（図２も参照）。

次に、図４に基づいて自動車の車体構造３０の組付け工程を説明する。
先ず、第３クロスメンバー２３を構成する後Ｌ形部材６２の底面６１に、左右の延長部材４１，４１（右延長部材４１は図１参照）の上部を、一例としてスポット溶接で接合する。
この接合に併せて、後Ｌ形部材６２のうち、左右の延長部材４１，４１に対応する部位６５，６５に、左右の補強プレート４３，４３を、一例としてスポット溶接で接合する。
なお、右延長部材４１に対応する部位６５、および右補強プレート４３は図示せず。

次いで、第３クロスメンバー２３の後Ｌ形部材６２に、第３クロスメンバー２３の前Ｌ形部材６３を、一例としてスポット溶接で接合する。
これにより、左右の延長部材４１，４１と第３クロスメンバー２３とを一体化、すなわちユニット化する。

このユニット化した部材の左右の延長部材４１，４１を、左右のセンタフレーム３５，３５（右センタフレーム３５は図１参照）の後端部３５ａ，３５ａ（右側の後端部３５ａは図示せず）に、一例としてスポット溶接で接合する。
これにより、自動車の車体構造３０の組付け工程が完了する。

このように、左右のセンタフレーム３５，３５の後端部に、左右の延長部材４１，４１を取り付ける構成にすることで、左右の延長部材４１，４１と第３クロスメンバー２３とをユニット化することが可能になる。
よって、組付け工程の容易化を図り、生産性をより高めることが可能になる。

以上説明した自動車の車体構造３０によれば、図１〜図４に示すように、左右のセンタフレーム３５，３５の後端部３５ａ，３５ａに、車体の後方に延びる左右の延長部材４１，４１を設け、延長部材４１，４１に中空断面の第３クロスメンバー２３を載せる。
これにより、左右のセンタフレーム３５，３５の後端部３５ａ，３５ａに、比較的コンパクトな延出部材４１，４１を設けるだけの簡単な構成で、第３クロスメンバー２３を左右のセンタフレーム３５，３５に強固に取り付けることが可能になる。

加えて、中空断面の第３クロスメンバー２３内のうち、左右の延長部材４１，４１に対応する部位６５，６５に左右の補強プレート４３，４３を設けた。
これにより、左右の補強プレート４３，４３を左右の延長部材４１，４１で強固に支える。
よって、第３クロスメンバー２３を左右の補強プレート４３，４３で補強して、第３クロスメンバー２３が変形することを防ぐことが可能になる。

このように、左右のセンタフレーム３５，３５の後端部３５ａ，３５ａから、比較的コンパクトな左右の延長部材４１，４１を後方に延ばし、かつ中空断面の第３クロスメンバー２３内に、比較的コンパクトな左右の補強プレート４３，４３を設けただけの簡素な構成で、左右の延出部材４１，４１で第３クロスメンバー２３を良好に支えるとともに、第３クロスメンバー２３の剛性を好適に高めることができる。

これにより、従来技術で必要とした大型の補強部材を不要にして省スペース化を図るとともに、軽量化を図ることが可能になる。
さらに、従来技術のようにフロアトンネルで第３クロスメンバー２３を支える必要がないので、フロアパネル３８からフロアトンネルを除去することが可能になる。

図５は本発明に係る自動車の車体構造の作用を説明する図である。
ここで、図１〜図４で説明したように、第３クロスメンバー２３は、左右端部２３ａ，２３ａを左右のサイドシル１３，１３（図１参照）で固定した部材である。
加えて、左右の延長部材４１，４１は後端部４１ａが自由端である。
この自動車の車体構造３０は、走行時に、左右のセンタフレーム３５，３５および左右の延長部材４１，４１が矢印ａ−ｂ方向（すなわち、上下方向）に移動する。

ここで、左右の延長部材４１，４１は後端部４１ａ，４１ａが自由端なので、左右の延長部材４１，４１の後端部４１ａ，４１ａが上昇および下降する傾向にある。
左右の延長部材４１，４１の後端部４１ａ，４１ａが上昇および下降することで、第３クロスメンバー２３は想像線で示すように、矢印ｃ方向に変形する傾向にある。

第３クロスメンバー２３の変形を防ぐために、第３クロスメンバー２３の中空断面内の空間６４内において、左右の延長部材４１，４１に対応する部位６５，６５（左側の部位６５のみ図３、図４に示す）に、それぞれ左右の補強プレート４３，４３を設けた。
具体的には、左右の補強プレート４３，４３のプレート本体７５，７５を、第３クロスメンバー２３の前壁６８と底面６１とのコーナ部７２から、後壁６６と天井面７１とのコーナ部７３まで対角線上に配置した。

これにより、プレート本体７５，７５には引張り荷重がかかることになる。これにより、プレート本体７５，７５の板厚、すなわち左右の補強プレート４３，４３の板厚を比較的薄くするとともに、プレート本体７５に開口部７７ａを形成しても、第３クロスメンバー２３の変形を防ぐことが可能になる。
よって、自動車の車体構造３０の軽量化を図ることができる。

加えて、左右の補強プレート４３，４３を、左右の延長部材４１，４１に対応する部位６５，６５に設けることで、左右の補強プレート４３，４３を左右の延長部材４１，４１で強固に支えることが可能になる。
よって、左右の補強プレート４３，４３の小型軽量化をさらに図ることが可能になる。

これにより、左右の補強プレート４３，４３を、第３クロスメンバー２３の中空断面内の空間６４に収納することが可能になる。
したがって、左右のセンタフレーム３５，３５および第３クロスメンバー２３の周囲に比較的大きなスペースを容易に確保することが可能になる。

なお、前記実施の形態で説明した左右の延長部材４１，４１の形状や、左右の補強プレート４３，４３の形状は一例であり、この形状に限定するものではない。
すなわち、左右の延長部材４１，４１は、左右のセンタフレーム３５，３５の後端部３５ａ，３５ａに設けることで、左右のセンタフレーム３５，３５の後端部を延長し、第３クロスメンバー２３を載せることができる部材であればよい。
また、左右の補強プレート４３，４３は、第３クロスメンバー２３内の空間６４うち、左右の延長部材４１，４１に対応する部位６５，６５に設けることで、第３クロスメンバー２３の変形を防ぐことができる部材であればよい。

本発明の自動車の車体構造は、左右のサイドシル間にクロスメンバーを渡し、このクロスメンバーの略中央から車体の前方に向けてセンタフレームを延ばした自動車に好適である。

本発明に係る自動車の車体構造を備えた車体フレームを示す平面図である。 図１の２−２線断面図である。 本発明に係る自動車の車体構造を示す斜視図である。 本発明に係る自動車の車体構造を示す分解斜視図である。 本発明に係る自動車の車体構造の作用を説明する図である。 従来の基本構成を説明する図である。 従来の自動車の車体構造を説明する図である。

符号の説明

１０…自動車の車体構造、１３…左右のサイドシル、２３…第３クロスメンバー（クロスメンバー）、３５…左右のセンタフレーム（センタフレーム）、３５ａ…左右のセンタフレームの後端部（センタフレームの後端部）、３８…フロアパネル、４１…延長部材、４３…補強プレート、６４…中空断面内の空間、６５…延長部材に対応する部位。

Claims (1)

1. 車体の前後方向に延ばした左右のサイドシル間に、中空断面のクロスメンバーを渡し、このクロスメンバーの略中央から車体の前方に向けてセンタフレームを延ばし、このセンタフレームでフロアパネルを補強する自動車の車体構造において、
   前記センタフレームの後端部に、車体の後方に延びる延長部材を設け、この延長部材に前記中空断面のクロスメンバーを載せ、
   この中空断面のクロスメンバー内のうち、前記延長部材に対応する部位に、クロスメンバーの変形を防ぐ補強プレートを設けたことを特徴とする自動車の車体構造。

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