JP2006312351A - 車両の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フロアトンネルの開口部が開方向又は閉方向に変形することを抑制し、かつ主要骨格を構成するフロントフレームとサイドシルとの間に発生する相対的な変形を抑止する車両の車体構造を提供すること。
【解決手段】車両の前後方向に沿って配設される左右一対のフロントフレーム１，１と、各フロントフレーム１，１の外側に位置して、車体側部に沿って前後方向へ延在するサイドシル２，２と、フロントフレーム１，１に直交して室外側に配設され、該一対のフロントフレーム１，１同士を連結するトンネルクロスメンバ１１に対して直線的に配置され、フロントフレーム１，１とサイドシル２，２とを室外側で連結する一対のフロアクロスメンバ１５，１５とを具備している。トンネルクロスメンバ１１のトンネル形状部１１ａを形成する一対の立ち上がり部の壁面１１ｂには、スティフナ２０がボルト２１ａ、２１ｂ、２１ｃで締結固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体中央に前後に延びてプロペラシャフト等が収納されるトンネル形状部を備える車両の車体構造に関する。

従来、車両中央部床下の車体構造は、車両の前後方向に対して左右両側に例えば略平行に配設されたフロントフレーム（図６の符号６１参照）、及びリヤフレームと、必要に応じて床下に車幅方向に沿って配設されて、前記フロントフレーム、及びリヤフレームを連結するクロスメンバー（図６の符号６２、符号６３参照）とによって主に構成されていた。そして、後輪駆動車や四輪駆動車等の車体構造においては、プロペラシャフトを配設収納するため、フロア（図６の符号６４参照）の車体中央に車両の前後に延びるフロアトンネル（図６の符号６４ａ参照）が設けられている。このため、フロア６４のフロアトンネル６４ａの開口部６４ｂが、開く方向に変形したり、閉じる方向に変形して、操縦安定性に悪影響を及ぼすおそれがある。なお、クロスメンバー６２にはフロアトンネル６４ａに対応するトンネル形状部（図６の符号６２ａ）が設けられている。

例えば、特許文献１には、フロア全体の剛性を向上させるため、車体幅方向中央に前後に延びるフロアトンネルが配設されたフロアを備える車体構造において、前記フロアトンネルの両側で左右対称位置に前後に延び所定断面を有する少なくとも一対の縦の骨格部材と、前記フロアの両側端部を前記フロアトンネルを跨いで連結し、前後方向に所定間隔に配設される複数の横の骨格部材とを格子状に前記フロアに接合し、前記横の骨格部材の少なくとも前記フロアトンネルに対応する部位は前記フロアの下面に接合させる技術が開示されている。

また、図６に示すようにフロア６４のフロアトンネル６４ａの開口部６４ｂが、開く方向、或いは、閉じる方向に変形することを防止するため、フロントフレーム６１，６１の下面に例えば板状のプレート６５を水平に連結することが考えられる。
２００３−１１８５３号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示された技術では、サイドシルの室内側に室内側クロスメンバが固定された構造である。この固定構造においては、サイドシルに捻り応力が発生すること等によって、サイドシルとフロントフレームとの間において相対的な変形が生じるおそれがある。そして、サイドシルとフロントフレームとの間において相対的な変形が発生すると、操縦安定性が低下する要因になる。

一方、前記図６に示したようにプレート６５をフロントフレーム６１，６１に水平に連結する構造においては、プレート６５を取り付けることによってフロアトンネル６４ａ内部における、排気パイプ６６やプロペラシャフト６７の格納位置が制約されるおそれがある。また、開く方向、或いは、閉じる方向への変形を防止するためにプレート６５の厚みを厚くすることによって、地上高Ｈがプレート下においてＨより低いＨ１に変化することによって不具合が生じるおそれがあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、フロアトンネルの開口部が開方向又は閉方向に変形することを抑制し、かつ主要骨格を構成するフロントフレームとサイドシルとの間に発生する相対的な変形を抑止する車両の車体構造を提供することを目的にしている。

本発明の車両の車体構造は、車両の前後方向に沿って配設される左右一対のフロントフレームと、各フロントフレームの外側に位置して、車体側部に沿って前後方向へ延在するサイドシルと、前記フロントフレームに直交して室外側に配設され、該一対のフロントフレーム同士を連結する第１のクロスメンバに対して直線的に配置され、該フロントフレームと前記サイドシルとを室外側で連結する一対の第２のクロスメンバとを具備している。

この構成によれば、サイドシルとサイドシルとが、一対の第２のクロスメンバと第１のクロスメンバとで一直線で且つ一体に構成された骨格によって連結接合されることにより、車体の剛性が増す。

また、前記第１のクロスメンバはトンネル形状部を有し、前記第１のクロスメンバのトンネル形状部を形成する一対の立ち上がり部の壁面に、細長で板状の補剛部材を３本のボルトで締結固定されている。

この構成によれば、トンネル形状部の一対の立ち上がり部の壁面に締結固定された補剛部材によって、トンネル形状部の開口部が開方向に変形したり、閉方向に変形にする不具合が防止されて、第１のクロスメンバの剛性が増大する。

本発明によれば、フロアトンネルの開口部が開方向又は閉方向に変形することを抑制し、かつ主要骨格を構成するフロントフレームとサイドシルとの間に発生する相対的な変形を抑止する車両の車体構造を実現できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図５は本発明の一実施形態に係り、図１は車体フレームの構成を説明する室外側から見た概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面相当のフロアを含めた説明図、図３はフロント側の車体フレームの構成を説明する室外側から見た概略平面図、図４は補剛部材を説明する図、図５は補剛部材の変形例を説明する図である。なお、以下の説明では左右対称な部材については左右の部材に対して同一の符号を付して説明を簡素化する。

図１に示すように車両の主骨格は、車両の前後方向に沿って配設される左右一対のフロントフレーム１，１と、各フロントフレーム１，１の外側に位置して、車体側部に沿って前後方向へ延在するサイドシル２，２と、サイドシル２，２の後端であって車体後部の左右両側に配置されるリヤサイドフレーム３，３とで主に構成されている。

フロントフレーム１，１の後端は、該フロントフレーム１，１に直交するように配置された、言い換えれば幅方向に配置された、リヤフロントクロスメンバ４に連結されている。このリヤフロントクロスメンバ４のそれぞれの端部にはサイドシル２，２の後部が連結されている。また、このサイドシル２，２の後部であって、リヤフロントクロスメンバ４のそれぞれの端部にはリヤサイドフレーム３，３の前部が連結されている。リヤサイドフレーム３，３の中間部にはリヤクロスメンバ５が連結されている。

左右のリヤサイドフレーム３，３の後輪６，６が配設される部位よりもやや前方側には傾斜部３ａが設けられている。傾斜部３ａは、後輪６，６との干渉を回避するためにやや内方に湾曲されると共に上方へ延出されている。なお、左右のリヤサイドフレーム３，３とリヤフロントクロスメンバ４とリヤクロスメンバ５とで囲まれる二点鎖線で示す領域内は、燃料タンク７が配設される領域として確保されている。符号８はデファレンシャル装置、符号９は前輪である。

これに対して、図１及び図２に示すように車両中央部であるフロントフレーム１，１の中間部同士は、該フロントフレーム１，１に対して直交するように設けられた第１のクロスメンバであるトンネルクロスメンバ１１によって連結されている。トンネルクロスメンバ１１は中央部にトンネル形状部１１ａを有している。トンネル形状部１１ａにはプロペラシャフト１２、排気パイプ１３、プロペラシャフト１２を回転自在に軸支するプロペラシャフトセンタベアリング等の部材が配置されるようになっている。

車両中央部であるサイドシル２，２の中間部分とフロントフレーム１，１の中間部分とは室内側に配設された第３のクロスメンバであるシートクロスメンバ１４，１４、及びこのシートクロスメンバ１４，１４に加えて新たに室外側に設けた第２のクロスメンバであるフロアクロスメンバ１５，１５とによってそれぞれ連結されている。シートクロスメンバ１４，１４、及びフロアクロスメンバ１５，１５と、トンネルクロスメンバ１１とは車幅方向に対して一直線に配置されている。また、本実施形態においてフロアクロスメンバ１５，１５は、フロア１６を介してシートクロスメンバ１４，１４に対設している。

シートクロスメンバ１４の外側部はサイドシル２の上面側に接合されている。これに対して、シートクロスメンバ１４の内側部はトンネルクロスメンバ１１の立ち上がり部の壁面１１ｂの側面に接合されている。また、フロアクロスメンバ１５の外側部はサイドシル２の下面側に接合されている。これに対して、シートクロスメンバ１４の内側部はフロントフレーム１，１にそれぞれ設けられている平面部に接合されている。さらに、トンネルクロスメンバ１１，１１の端部はそれぞれフロントフレーム１，１にそれぞれ設けられている平面部に接合されている。

すなわち、それぞれのサイドシル２，２は、シートクロスメンバ１４，１４と、フロアクロスメンバ１５，１５とによって挟持されている。また、一方側のサイドシル２と他方側のサイドシル２とは、一方側に対設されたシートクロスメンバ１４及びフロアクロスメンバ１５と、トンネルクロスメンバ１１と、他方側に対設されたシートクロスメンバ１４及びフロアクロスメンバ１５とで一直線に構成された骨格によって連結されている。なお、シートクロスメンバ１４，１４、及びフロアクロスメンバ１５，１５はハット断面形状で構成されている。符号１７はエンジンであり、符号１８はトランスミッションである。

このように、フロントフレーム１，１同士を接合するトンネルクロスメンバ１１に対してハット型で構成した一対のフロアクロスメンバ１５，１５を一直線に接合して幅方向の骨格を構成し、この骨格のそれぞれの端部をサイドシルに接合することによって、サイドシル２，２同士が１つの骨格によって接合して車両のフロント側の主骨格の剛性を大幅に向上させることができる。

また、ハット型で構成したシートクロスメンバ１４とフロアクロスメンバ１５とをフロア１６を挟んで対設させ、シートクロスメンバ１４及びフロアクロスメンバ１５の外側部をそれぞれサイドシル２，２の上面側及び下面側に接合することによって、これらシートクロスメンバ１４とフロアクロスメンバ１５とによってサイドシル２，２を挟持固定して、サイドシル２，２の捻れを抑止することができる。

これらのことによって、フロントフレーム１，１とサイドシル２，２との相対的な変形を抑止することができる。

なお、本実施形態においては、フロア１６を介して車幅方向に対設させたシートクロスメンバ１４，１４、及びフロアクロスメンバ１５，１５を、フロントフレーム１，１同士を接合するトンネルクロスメンバ１１に対して一直線に配置して構成した骨格を車両の略中央部でサイドシル２，２に接合してフロントフレーム１，１とサイドシル２，２との相対的な変形等を抑止する構成を示しているが、図３に示すようにトランスミッション１８が取り付けられる前輪９側を前述と同様に構成するようにしてもよい。

具体的な構成を図３を参照して説明する。なお、図１及び図２に示した実施形態と同様の構成部材については同符号を付して説明を省略する。

図３に示すようにサイドシル２，２の前側部とフロントフレーム１，１の中間部とを、室内側に配設された第３のクロスメンバであるシートクロスメンバ１４，１４、及び室外側に設けた第２のクロスメンバであるフロアクロスメンバ１５，１５とによって連結する。また、サイドシル２，２の前部とフロントフレーム１，１の中間部とをトルクボックス１９を介して連結する。本図においても、フロアクロスメンバ１５，１５は、フロア１６を介してシートクロスメンバ１４，１４に対設している。また、シートクロスメンバ１４，１４、及びフロアクロスメンバ１５，１５とトンネルクロスメンバ１１とは車幅方向に対して一直線に配置されている。

このことによって、フロントフレーム１と、サイドシル２と、トルクボックス１９と、シートクロスメンバ１４及びフロアクロスメンバ１５とが交叉して一点鎖線、及び二点鎖線に示すトラス構造を構成する。したがって、前輪９側においては前述した実施形態の作用及び効果に加えて、前輪９側におけるフロントフレーム１，１とサイドシル２，２との相対的な変形をさらに効果的に抑止することができる。

図２に示すようにトンネルクロスメンバ１１のトンネル形状部１１ａを構成する一対の立ち上がり部の壁面１１ｂには補剛部材であるスティフナ２０が螺合によって固定されている。スティフナ２０は細長な板部材で形成された、プロペラシャフト１２や排気パイプ１３等の間に形成される隙間を縫って配置することが可能で、該トンネル形状部１１ａの開口部１１ｃが開く方向に変形すること、及び閉じる方向に変形することを抑止するいわゆる筋交いである。スティフナ２０は、プロペラシャフト１２や排気パイプ１３等の間に形成される隙間を縫って配置された状態で、立ち上がり部の壁面１１ｂの所定位置に固定ボルト２１ａ、２１ｂ、２１ｃとナット（不図示）とによって締結固定される。

図２及び図４に示すようにスティフナ２０は略Ｌ字形状に形成されている。スティフナ２０の一端部２２には締結部材である固定ボルト２１ａが挿通配置される１つの透孔２４ａが穿設されている。これに対して、スティフナ２０の他端部２３には固定ボルト２１ｂ、２１ｃがそれぞれ挿通配置される２つの透孔２４ｂ、２４ｃが穿設されている。したがって、スティフナ２０はトンネル形状部１１ａを構成する一対の立ち上がり部の壁面１１ｂに対して３本の固定ボルト２１ａ、２１ｂ、２１ｃを使用して、いわゆる三点締めによって締結固定される。

このことによって、スティフナ２０は、回転成分が抑止された状態でトンネル形状部１１ａに安定的に固定されて、トンネル形状部１１ａが変形することが防止されてトンネルクロスメンバ１１の剛性が増大する。

なお、スティフナ２０の厚さ寸法は剛性を考慮して適宜設定される。また、トンネル形状部１１ａを構成する一対の立ち上がり部の壁面１１ｂには前記固定ボルト２１ａ、２１ｂ、２１ｃが挿通配置される透孔（不図示）が穿設されている。さらに、透孔２４ａ又は透孔２４ｂは基準孔であり、基準孔の孔径は他の透孔の孔径に比べて小径に形成されている。そして、スティフナ１７を立ち上がり部の壁面１１ｂに螺合によって固定する際、基準孔が透孔２４ｂの場合には、透孔２４ｂ、透孔２４ａ、透孔２４ｃの順に締結を行う。一方、基準孔が透孔２４ａの場合には、透孔２４ａ、透孔２４ｂ又は透孔２４ｃ、透孔２４ｃ又は透孔２４ｂの順に締結を行う。透孔２４ｃを基準孔に設定してもよい。

図４に示すようにスティフナ２０の一端部２２に設けられている透孔２４ａの縁部から一端部端面までの最短距離Ｌ１と、スティフナ２０の他端部２３に設けられている透孔２４ｂ、２４ｃの縁部から他端部端面までの最短距離Ｌ２との間には、Ｌ１＜Ｌ２の関係が設定されている。また、最短距離Ｌ１は、前突時等にプロペラシャフト１２を回転自在に軸支する例えばプロペラシャフトセンタベアリングから受ける衝撃によってスティフナ２０の一端部２２側の透孔２４ａ近傍が確実に破断されるように、例えば３ｍｍに設定されている。つまり、スティフナ２０の一端部２２側に設けられる透孔２４ａは、衝突時に破断される破断部として設定されている。

このことによって、衝突時、プロペラシャフト１２を軸支するプロペラシャフトセンタベアリングが後退してスティフナ２０に衝突したとき、スティフナ２０の一端部２２側は衝撃荷重によって破断されて、プロペラシャフト１２が脱落する構造になっている。

なお、立ち上がり部の壁面１１ｂに穿設される透孔の形成位置は、プロペラシャフト１２や排気パイプ１３の配置位置を考慮して、且つ、立ち上がり部の壁面１１ｂの厚みを考慮して設定される。また、他端部２３に形成される透孔２４ｂ、２４ｃ、及び立ち上がり部の壁面１１ｂの所定位置に穿設される透孔においては、各透孔の縁部から端部までの最短距離を固定強度（耐久強度ともいう）を考慮して設定される。さらに、スティフナ２０は、プロペラシャフト１２が取り付けられている状態において、立ち上がり部の壁面１１ｂに前記順序でボルトを車体後方側から締結して固定される。そして、排気パイプ１３はスティフナ２０の締結後に配設される。

このように、トンネルクロスメンバ１１の立ち上がり部の壁面１１ｂに、プロペラシャフト１２や排気パイプ１３等の間を縫うように配置させることが可能な所定厚み寸法の補剛部材であるスティフナ２０を締結固定することによって、地上高を考慮することなく、かつ、トンネルクロスメンバ１１の厚み寸法を厚くすることなく剛性を大幅に向上させることができる。このことによって、トンネル形状部１１ａの開口部１１ｃが開方向、或いは、閉方向に変形する不具合が防止されるとともに、振動騒音性能の向上を図れる。また、設計の自由度が損なわれることなく、トンネル形状部１１ａ内にプロペラシャフト１２、排気パイプ１３等の部材を自在に配置することができる。そして、スティフナ２０を配置するためのスペースを確保することが可能であれば、スティフナ２０を既存の車両に取り付けてトンネルクロスメンバ１１の剛性の向上を図れる。

また、スティフナ２０を３つの固定ボルト２１ａ、２１ｂ、２１ｃでトンネルクロスメンバ１１の立ち上がり部の壁面１１ｂに締結固定することによって、回転成分を抑えてスティフナ２０を立ち上がり部の壁面１１ｂに安定して取り付けることができる。

さらに、スティフナ２０の一端部２２側に１つだけ設けられる固定ボルト２１ａが挿通配置される透孔２４ａの縁部から一端部端面までの最短距離Ｌ１を所定の値に設定して、前突時等にプロペラシャフト１２を回転保持するプロペラシャフトセンタベアリング等から受ける衝撃荷重によって確実に破断される破断部としたことによって、前突時に衝撃荷重によって破断部が破断されてプロペラシャフト１２を確実に脱落せることができる。

上述した実施形態においては、フロア１６を介して車幅方向に対設されたシートクロスメンバ１４，１４、及びフロアクロスメンバ１５，１５を、フロントフレーム１，１同士を接合するトンネルクロスメンバ１１に対して一直線に配置して構成される骨格をサイドシル２，２に接合するとともに、トンネルクロスメンバ１１の立ち上がり部の壁面１１ｂにプロペラシャフト１２や排気パイプ１３等の間を縫うようにスティフナ２０を締結固定することによって、フロントフレーム１，１とサイドシル２，２との相対的な変形等を効果的に抑止することができる。

なお、フロア１６を介して車幅方向に対設されたシートクロスメンバ１４，１４、及びフロアクロスメンバ１５，１５を、フロントフレーム１，１同士を接合するトンネルクロスメンバ１１に対して一直線に配置して構成される骨格をサイドシル２，２に接合する構成、或いはトンネルクロスメンバ１１の立ち上がり部の壁面１１ｂに、プロペラシャフト１２や排気パイプ１３等の間を縫うようにスティフナ２０を締結固定する構成のうち一方の構成だけを車両の車体構造に用いた場合でもフロントフレーム１，１とサイドシル２，２との相対的な変形等を抑止することができる。

また、上述した実施形態においては、シートクロスメンバ１４，１４と、フロアクロスメンバ１５，１５とをフロア１６を介して対設させる構成としているが、シートクロスメンバ１４，１４と、フロアクロスメンバ１５，１５とが位置ずれして設けられる構成であっても、多少効果は薄れるが車両のフロント側の主骨格の剛性を向上させることができとともに、サイドシル２，２の捻れを抑止することができる。

さらに、トンネル形状部内にプロペラシャフト１２や排気パイプ１３等の部材を配置させる余裕がある場合には図５に示すように補剛部材を屈曲部を有する平板部材２５として、この平板部材２５をトンネルクロスメンバ１１の傾斜面１１ｄに沿って配設するようにしてもよい。このことによって、地上高を変化させることなく、トンネルクロスメンバ１１の剛性を増大させて、開口部１１ｃが開く方向、或いは、閉じる方向に変形することを防止することができる。

尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

車体フレームの構成を説明する概略平面図 図１のＡ−Ａ断面相当のフロアを含めた図 フロント側の車体フレームの構成を説明する図 補剛部材を説明する図 補剛部材の変形例を説明する図 フロアの室外側に設けられたフロントフレームにプレートを水平に連結した構成を示す図

符号の説明

１…フロントフレーム ２…サイドシル １１…トンネルクロスメンバ
１１ａ…トンネル形状部 １２…プロペラシャフト １３…排気パイプ
１４…シートクロスメンバ １５…フロアクロスメンバ １６…フロア
２０…スティフナ

Claims (4)

1. 車両の前後方向に沿って配設される左右一対のフロントフレームと、
   各フロントフレームの外側に位置して、車体側部に沿って前後方向へ延在するサイドシルと、
   前記フロントフレームに直交して室外側に配設され、該一対のフロントフレーム同士を連結する第１のクロスメンバに対して直線的に配置され、該フロントフレームと前記サイドシルとを室外側で連結する一対の第２のクロスメンバと、
   を具備することを特徴とする車両の車体構造。
2. 前記第２のクロスメンバは、室内側に配設された第３のクロスメンバとフロアを挟んで対設され、前記サイドシルは該第３のクロスメンバと前記第２のクロスメンバとによって挟持固定されることを特徴とする請求項１に記載の車両の車体構造。
3. 前記第１のクロスメンバはトンネル形状部を有し、
   前記第１のクロスメンバのトンネル形状部を形成する一対の立ち上がり部の壁面に、細長で板状の補剛部材を３本のボルトで締結して設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両の車体構造。
4. 前記補剛部材は、一端部側に該一端部側を一方の立ち上がり部の壁面に締結するためのボルトが挿通される１つの透孔を備え、他端部側に該他端部側を他方の立ち上がり部の壁面に締結するためのボルトが挿通される２つの透孔を備える構成であって、
   前記一端部側に設けた透孔の縁部から一端部側の端面までの最短距離を、前記他端部側に設けたそれぞれの透孔の縁部から他端部側の端面までの最短距離より短い所定の値に設定して、
   前記一端部側を、衝突時にプロペラシャフトから受ける荷重によって破断される破断部として設定したことを特徴とする請求項３に記載の車両の車体構造。

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