JP2007237940A

JP2007237940A - 車体構造および車体結合方法

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Publication number: JP2007237940A
Application number: JP2006063544A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ozaki; 龍哉尾崎; Hideji Saeki; 秀司佐伯
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: JP4904854B2

Abstract

【課題】前面衝突時にキャビン部と車台フレームとが分離するタイミングを制御してキャビン部のピッチング挙動を抑えることにより、キャビン部と車台フレームとの剛干渉を低減できる車体構造の提供を図る。
【解決手段】分離・独立した車台フレーム１０とキャビン部２０とを、フロントマウント部３０およびリヤマウント部４０を介してキャビン部２０の前部および後部で連結し、フロントマウント部３０の結合板３１にフロント易破断部３９を設けるとともに、リヤマウント部４０の結合板４１にリヤ易破断部４９を設け、フロント易破断部３９の破断強度をリヤ易破断部４９よりも小さく設定することにより、前面衝突時にフロントマウント部３０がリヤマウント部４０よりも先行して破断して、キャビン部２０が前のめりするようなピッチング挙動を抑制し、キャビン部２０の前部が車台フレーム１０に剛干渉するのを防止する。
【選択図】図６

Description

本発明は、車台フレームとキャビン部とを分離・独立させた車体構造および車体結合方法に関する。

本出願人は先きに、車輪およびパワートレーンユニットを搭載する車台フレームと、乗員の居住空間であるキャビン部と、を分離してそれぞれを独立構造とし、キャビン部と車台フレームとを変位機構を介して衝撃荷重に対して相対移動可能に連結した車体構造を提案している（例えば、特許文献１参照）。

このように車台フレームとキャビン部とを分離・独立させて前記変位機構で連結することにより、前後方向の衝突荷重が入力された際に車台フレームに作用する衝撃がキャビン部に伝播するのを緩和できるとともに、車台フレームとキャビン部を分離・独立したことにより、それぞれの強度を高めることができ、乗員の保護性と車体の強度確保との両立が可能となる。
特開２００４−３３８４２１号公報（図１）

かかる従来の車体構造にあっては、前面衝突時にキャビン部と車台フレームとが分離する際にキャビン部にピッチング挙動が伴われるが、車台フレームにはキャビン部搭載部位の前方および後方にそれぞれ斜め上方に傾斜するキックアップ部が形成されている。

このため、前面衝突時にキャビン部がピッチングしつつ、該キャビン部の前部（クロスメンバ）が前方のキックアップ部に引っ掛かるようにして剛干渉して、その剛干渉部分に過大な荷重が作用してしまう。

従って、衝突時に過大荷重が作用するキャビン部の前部と車台フレームのキックアップ部の強度を増大する必要があるため、当該部分の肉厚を大きくしたり補強部材を取り付けたりして車体重量が嵩んでしまう。

そこで、本発明は、前面衝突時にキャビン部と車台フレームとが分離するタイミングを制御してキャビン部のピッチング挙動を抑えることにより、キャビン部と車台フレームとの剛干渉を低減できる車体構造および車体結合方法を提供するものである。

本発明は、車輪およびパワートレーンユニットを搭載する車台フレームと、乗員の居住空間であるキャビン部と、を分離してそれぞれを独立構造とした車体構造において、車台フレームとキャビン部とをキャビン部の車両前部および車両後部でそれぞれ連結するフロントマウント部およびリヤマウント部と、フロントマウント部およびリヤマウント部にそれぞれ設けられ、衝突荷重入力によって破断して車台フレームとキャビン部との連結を解除する易破断部と、を備え、フロントマウント部の易破断部の破断強度をリヤマウント部の易破断部よりも小さく設定したことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、キャビン部の前部および後部を車台フレームに連結するフロントマウント部およびリヤマウント部のそれぞれの易破断部は、フロントマウント部側の破断強度がリヤマウント部側よりも小さく設定されているので、前面衝突時にフロントマウント部の易破断部がリヤマウント部よりも先行して破断する。

このようにフロントマウント部の易破断部が先行して破断した時点ではリヤマウント部がキャビン部の後部を拘束した状態にあり、キャビン部には重心よりも車両後方部分を車両略下方に引っ張る力が働いて、該キャビン部を前のめりにするようなピッチング挙動を抑制することができる。

また、車台フレームのキャビン部前方にキックアップ部が存在する場合にも、該キックアップ部にキャビン部前部が剛干渉するのを抑制できるようになり、ひいては、衝突時にキャビン部の前部と車台フレームのキックアップ部との間に過大荷重が作用するのを抑えることができるため、車体の軽量化を達成することができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１〜図７は本発明にかかる車体構造の第１実施形態を示し、図１は車体全体の分解斜視図、図２はフロントマウント部を拡大した分解斜視図、図３はリヤマウント部を拡大した分解斜視図、図４はエネルギー吸収手段の反力特性図、図５は前面衝突の初期段階を示す側面図、図６は前面衝突の後半段階を示す側面図、図７は前面衝突時におけるキャビン部の前後方向減速度を示す特性図である。

本実施形態の車体構造は、図１に示すように車輪およびパワートレーンユニットを搭載する車台フレーム１０と、乗員の居住空間であるキャビン部２０と、を分離してそれぞれを独立構造としてある。

車台フレーム１０は、車幅方向両側に車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバ１１，１１ａが主たる骨格部材として設けられ、これら左・右サイドメンバ１１，１１ａの車両前部に設けられるフロントエンド部１２の先端に跨ってフロントエンドメンバ１３が連結されるとともに、左・右サイドメンバ１１，１１ａの車両後部に設けられるリヤエンド部１４の先端に跨ってリヤエンドメンバ１５が連結されている。

また、前記左・右サイドメンバ１１，１１ａの前後方向中央部に配置されるフロア部１６の前部間に跨ってフロントクロスメンバ１７が連結されるとともに、前記フロア部１６の後部間に跨ってリヤクロスメンバ１８が連結される。

更に、フロントクロスメンバ１７およびリヤクロスメンバ１８と左・右サイドメンバ１１，１１ａとで平面矩形状を成すフロア部１６の各コーナー部に平面Ｈ状の補強メンバ１９が連結される。

更にまた、前記左・右サイドメンバ１１，１１ａには、フロントエンド部１２とフロア部１６との間に前方に向かって上方に傾斜するフロントキックアップ部ＫＦが形成されるとともに、リヤエンド部１４とフロア部１６との間に後方に向かって上方に傾斜するリヤキックアップ部ＫＲが形成される。

このとき、車両前後方向に入力される衝突荷重に対して前記車台フレーム１０の強度バランスは、フロントエンド部１２≒リアエンド部１４＜フロントキックアップ部ＫＦ≒リヤキックアップ部ＫＲ≒フロア部１６となるように設定してある。

前記キャビン部２０は、車幅方向両側に車両前後方向に延在する左右一対の下部サイド部材２１，２１ａと、これら下部サイド部材２１，２１ａの前部、中央部、後部から立ち上がるフロントピラー２２，２２ａ、センタピラー２３，２３ａ、リヤピラー２４，２４ａと、これら各ピラー２２，２３，２４および２２ａ，２３ａ，２４ａの上端部を連結するルーフサイドレール２５，２５ａと、によって両側面の骨格部が形成される。

そして、左・右一対の下部サイド部材２１，２１ａの前部間、中央部間、後部間に、フロントクロスメンバ２６Ｆ、センタークロスメンバ２６Ｃ、リヤクロスメンバ２６Ｒが連結されるとともに、ルーフサイドレール２５，２５ａの前部間および後部間にフロントルーフクロスメンバ２７Ｆ、リヤルーフクロスメンバ２７Ｒが連結され、かつ、フロントピラー２２，２２ａの上下中央部間にダッシュクロスメンバ２８が連結されるとともに、リヤピラー２４，２４ａの上下中央部間にリヤピラークロスメンバ２９が連結されて、キャビン部２０は前記両側面の骨格部とともに箱状の骨格部が形成される。

前記車台フレーム１０と前記キャビン部２０は、キャビン部２０の車両前部の左右両側部および車両後部の左右両側部でフロントマウント部３０およびリヤマウント部４０を介して連結される。

フロントマウント部３０は、図２に示すように車台フレーム１０とキャビン部２０とに跨って配置される結合部材としてのフロント結合板３１と、該フロント結合板３１の一端部３１ａを車台フレーム１０にフロントブッシュ３２を介して連結する連結部材としてのフロント連結ボルト３３と、フロント結合板３１の他端部３１ｂをキャビン部２０に固定する固定手段としてのフロント取付ボルト３４と、を備えている。

また、リヤマウント部４０は、図３に示すように前記フロントマウント部３０と略同様の構成となり、車台フレーム１０とキャビン部２０とに跨って配置される結合部材としてのリヤ結合板４１と、該リヤ結合板４１の一端部４１ａを車台フレーム１０にリヤブッシュ４２を介して連結する連結部材としてのリヤ連結ボルト４３と、リヤ結合板４１の他端部４１ｂをキャビン部２０に固定する固定手段としてのリヤ取付ボルト４４と、を備えている。

そして、前記フロントマウント部３０および前記リヤマウント部４０は、車台フレーム１０のサイドメンバ１１，１１ａの外側面に結合したフロントマウントステー３５およびリヤマウントステー４５に取り付けられる。

前記フロント・リヤマウントステー３５，４５は、図２，図３に示すように水平な取付面３５ａ，４５ａをそれぞれ有し、該取付面３５ａ，４５ａに形成した取付穴３５ｂ，４５ｂに、前記フロント・リヤ連結ボルト３３，４３のねじ部３３ａ，４３ａを下方から挿通するとともに、更にワッシャ３６，４６、フロント・リヤブッシュ３２，４２および各結合板３１，４１の一端部３１ａ，４１ａに形成したボルト挿通穴３１ｃ，４１ｃの順に挿通し、その上方に突出した前記ねじ部３３ａ，４３ａにナット３７，４７を螺合して所定の締付けトルクをもって固定してある。

また、前記フロント・リヤ連結ボルト３３，４３の頭部３３ｂ，４３ｂと前記マウントステー３５，４５の取付面３５ａ，４５ａとの間にワッシャ３８，４８を介在させてある。

一方、前記フロント・リヤ結合板３１，４１の他端部３１ｂ，４１ｂには複数箇所（本実施形態では３箇所）のボルト挿通穴３１ｄ，４１ｄが形成され、これらボルト挿通穴３１ｄ，４１ｄに前記フロント・リヤ取付ボルト３４，４４を下方から挿通して、フロント取付ボルト３４はキャビン部２０のフロントクロスメンバ２６Ｆに締付け固定するとともに、リヤ取付ボルト４４はリヤクロスメンバ２６Ｒに締め付け固定するようになっている。

そして、本実施形態の車体構造では、前記フロント結合板３１に、衝突荷重入力によって破断して車台フレーム１０とキャビン部２０との連結を解除するフロント易破断部３９を設けるとともに、前記リヤ結合板４１に、衝突荷重入力によって破断して車台フレーム１０とキャビン部２０との連結を解除するリヤ易破断部４９を設け、フロント易破断部３９の破断強度をリヤ易破断部４９よりも小さく設定してある。

つまり、フロントマウント部３０とリヤマウント部４０の破断強度は、フロントマウント部３０＜リヤマウント部４０として設定してある。

また、本実施形態の車体結合方法では、分離・独立させた前記車台フレーム１０と前記キャビン部２０とを、それぞれ易破断部３９，４９を設けたフロントマウント部３０およびリヤマウント部４０を介してキャビン部２０の車両前部および車両後部でそれぞれ連結し、前面衝突時にフロントマウント部３０をリヤマウント部４０よりも先行して破断させて車台フレーム１０とキャビン部２０との連結を解除するようにしてある。

前記フロント・リヤ易破断部３９，４９は、前記結合板３１，４１の車台フレーム１０とキャビン部２０との両連結部間、つまり一端部３１ａ，４１ａの取付挿通穴３１ｃ，４１ｃと他端部３１ｂ，４１ｂのボルト挿通穴３１ｄ，４１ｄとの間に設けられるくびれ部３９ａ，４９ａで形成してある。

従って、フロントマウント部３０とリヤマウント部４０の破断強度を調整する際、フロント結合板３１のくびれ部３９ａのくびれ量をリヤ結合板４１のくびれ部４９ａのくびれ量よりも大きくすることにより、フロントマウント部３０の破断強度をリヤマウント部４０よりも小さく設定してある。

また、本実施形態では車台フレーム１０とキャビン部２０との間に、フロントマウント部３０のフロント易破断部３９の破断からリヤマウント部４０のリヤ易判断部４９が破断されるまでの入力荷重を吸収するエネルギー吸収手段５０を設けてある。

つまり、フロントマウント部３０とリヤマウント部４０およびエネルギー吸収手段５０の強度バランスは、フロントマウント部３０≦エネルギー吸収手段５０＜リヤマウント部４０となっており、該エネルギー吸収手段５０は、図４に示すように初期変位時は低く、かつ、後半変位時は高くなる反力特性（Ｆ−Ｓ特性）Ｒを備えた構造となっている。

このエネルギー吸収手段５０の具体的構造としては、例えば、前記リヤ連結ボルト４３を車台フレーム１０に車両前後方向の移動を可能に取り付ける前後方向長穴としての前記取付穴４５ｂと、前面衝突時に該取付穴４５ｂのキャビン部２０が移動する側、つまり取付穴４５ｂのリヤ連結ボルト４３よりも前方部分を覆って該リヤ連結ボルト４３に移動抵抗を付加する覆い板５１と、により構成することができる。

即ち、前記エネルギー吸収手段５０は、リヤマウント部４０を車台フレーム１０に取り付けるリヤマウントステー４５に設けられ、図３に示すようにリヤ連結ボルト４３を挿通するために取付面４５ａに形成した取付穴４５ｂを車両前後方向に長穴とし、その長穴となった取付穴４５ｂの後部にリヤ連結ボルト４３を位置させておくとともに、その取付穴４５ｂの前部を覆うようにして前記覆い板５１をスポット溶接してある。

また、前記リヤマウント部４０は、車台フレーム１０とキャビン部２０との上下方向の相対移動を積極的に規制する上下移動抑制手段６０を備えている。

即ち、リヤマウント部４０は、車台フレーム１０に結合したリヤマウントステー４５と、キャビン部２０のリヤクロスメンバ２６Ｒに結合したリヤ結合板４１と、をフロントブッシュ３２を介してリヤ連結ボルト４３で連結してあり、前記上下移動抑制手段６０を、リヤ連結ボルト４３の頭部４３ｂとリヤマウントステー４５の取付面４５ｂとの間に介在させた前記ワッシャ４８と、リヤ連結ボルト４３のねじ部４３ａに螺合したナット４７とによって構成し、リヤマウントステー４５とリヤ結合板４１とが上下方向に離反するのを阻止することにより、キャビン部２０の後部が車台フレーム１０から持ち上がるのが防止され、キャビン部２０が前のめりとなるピッチング挙動を抑えることができる。

以上の構成により本実施形態の車体構造および車体結合方法によれば、互いに分離・独立させた車台フレーム１０とキャビン部２０を、フロントマウント部３０およびリヤマウント部４０を介してキャビン部２０の前部および後部で連結する際、フロント易破断部３９の破断強度をリヤ易破断部４９よりも小さく設定したので、前面衝突時にフロントマウント部３０のフロント易破断部３９がリヤマウント部４０のリヤ易判断部４９よりも先行して破断する。

つまり、図５に示すように車両１が前面衝突すると、衝突対象物Ｍにまず車台フレーム１０の前端部が干渉してフロントエンド部１２が圧潰しつつ、車台フレーム１０に減速度が発生するとともに、キャビン部２０には車両前方への慣性力が作用し、フロント・リヤマウント部３０，４０には車両前後方向の過大な荷重が作用して、フロントマウント部３０のフロント易破断部３９がリヤマウント部４０のリヤ易破断部４９よりも先行して破断される。

また、フロント・リヤマウント部３０，４０に設けたフロントブッシュ３２，４２が撓み変形するため、キャビン部２０にピッチング挙動が発生してキャビン部２０の前部、つまりフロントクロスメンバ２６Ｆがサイドメンバ１１，１１ａのフロントキックアップ部ＫＦに干渉することになるが、フロントマウント部３０のフロント易破断部３９が破断して車台フレーム１０とキャビン部２０との連結が解除されるので、キャビン部２０の前部を車台フレーム１０に拘束する力が無くなってフロントキックアップ部ＫＦに引っ掛かるのを防止できる。

更に、このようにフロントマウント部３０が先行して破断した時点では、図６に示すようにリヤマウント部４０がキャビン部２０の後部を拘束した状態にあり、キャビン部２０には重心よりも車両後方部分を車両略下方に引っ張る力が働いて、該キャビン部２０を前のめりにするようなピッチング挙動を抑制することができる。

従って、車台フレーム１０のキャビン部２０前方にフロントキックアップ部ＫＦが存在した場合にも、このキックアップ部ＫＦにキャビン部２０前部が剛干渉するのを抑制できるようになり、ひいては、衝突時にキャビン部２０の前部と車台フレーム１０のキックアップ部ＫＦとの間に過大荷重が作用するのを抑えることができる。

このため、キャビン部２０の前部に配置されるフロントクロスメンバ２６Ｆやフロントキックアップ部ＫＦの強度を余分に補強する必要が無くなるため、車体の軽量化を達成することができる。

このとき、前記フロント・リヤマウント部３０，４０を、車台フレーム１０とキャビン部２０とに跨って配置したフロント・リヤ結合板３１，４１と、それら結合板３１，４１の一端部３１ａ，４１ａを車台フレーム１０にフロントブッシュ３２，４２を介して連結したフロント・リヤ連結ボルト３３，４３と、各結合板３１，４１の他端部３１ｂ，４１ｂをキャビン部２０に固定したフロント取付ボルト３４，４４と、を備えて構成したので、フロントブッシュ３２，４２を介してキャビン部２０を車台フレーム１０に弾性支持させて、通常走行時はフロント・リヤ連結ボルト３３，４３、結合板３１，４１およびフロント取付ボルト３４，４４を介してキャビン部２０を確実に車台フレーム１０に結合することができる。

また、前記フロント・リヤ易破断部３９，４９は、前記結合板３１，４１の車台フレーム１０とキャビン部２０との両連結部間に設けたくびれ部３９ａ，４９ａで形成したので、荷重入力によりくびれ部３９ａ，４９ａに応力集中させて結合板３１，４１を破断でき、フロント・リヤ易破断部３９，４９の破断強度を精度良く設定できるとともに、これら易破断部３９，４９の構造を簡素化できる。

そして、フロントマウント部３０のフロント易破断部３９が破断した後、キャビン部２０が車台フレーム１０に対して相対的に前方移動し、最終的に後部マウント４０のリヤ易破断部４０が破断して、キャビン部２０が車台フレーム１０に対して完全に分離されることになるが、リヤマウント部４０には、フロントマウント部３０の破断からリヤマウント部４０が破断されるまでの入力荷重を吸収するエネルギー吸収手段５０を設けてあるため、キャビン部２０に入力される衝撃、つまり、乗員に作用する衝撃を緩和することができる。

このエネルギー吸収手段５０は、図４に示すように初期変位時は低く、かつ、後半変位時は高くなる反力特性Ｒを備えた構造としてあるので、フロントマウント部３０のフロント易破断部３９が破断した後、しばらくは低い減速度を維持しつつ徐々に減速度を立ち上げていくことができるので、キャビン部２０の減速度を理想的な状態でコントロールすることができる。

従って、キャビン部２０が受ける前後方向減速度は図７の実線の減速度特性Ｄ１に示すように、フロントマウント部３０が破断した時点αから減少した後の立ち上がり部分βを低く抑えることができるため、乗員への衝撃負担を低減できる。尚、同図中破線は車台フレームとキャビン部とを単にブッシュ連結した従来の減速度特性Ｄ２である。

また、本実施形態では前記エネルギー吸収手段５０を、前記リヤ連結ボルト４３を車台フレーム１０に取り付けるリヤマウントステー４５の取付穴４５ｂを前後方向長穴として形成し、その取付穴４５ｂのリヤ連結ボルト４３よりも前方部分を覆い板５１で覆うことにより構成したので、キャビン部２０に伴ってリヤ連結ボルト４３が取付穴４５ｂに沿って前方移動する際に、該リヤ連結ボルト４３で前記覆い板５１を変形や剥離して破壊するため、この覆い板５１の破壊によりキャビン部２０が前方移動するエネルギーを吸収することができるとともに、覆い板５１の板厚等の調整により簡単かつ精度良くエネルギー吸収量をコントロールでき、かつ、エネルギー吸収手段５０の構成を簡素化できる。

更に、リヤマウント部４０は、車台フレーム１０とキャビン部２０との上下方向の相対移動を積極的に規制する上下移動抑制手段６０を備えているので、リヤマウント部４０のリヤ易破断部４９が破断した際に、キャビン部２０の後部が車台フレーム１０から上方に浮き上がるのを積極的に規制できるため、キャビン部２０が前のめりになるようなピッチング挙動を効率よく抑制できる。

従って、本実施形態の車体構造および車体結合方法によれば、前面衝突時にキャビン部２０と車台フレーム１０とが分離するタイミングを制御してキャビン部２０のピッチング挙動を抑えることができ、ひいては、キャビン部２０と車台フレーム１０との剛干渉を低減して車体の軽量化を達成できる。

図８〜図１０は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図８は車体全体の分解斜視図、図９はリヤマウント部を拡大した分解斜視図、図１０は図９中Ａ部の拡大斜視図である。

本実施形態の車体構造は、図８に示すように第１実施形態と同様に分離・独立した車台フレーム１０とキャビン部２０とを、キャビン部２０の前部および後部でフロントマウント部３０およびリヤマウント部４０によって連結してある。

そして、本実施形態では図９，図１０に示すように、車台フレーム１０のリヤマウント部４０よりも車両前方部分Ｐ１に、リヤマウント部４０のリヤ易破断部４９の破断強度よりも小さい座屈強度となるエネルギー吸収手段としてのフレーム側易変形部７０を設けてある。

前記フレーム側易変形部７０は、図９，図１０に示すようにリヤマウント部４０の前方近傍となる前記車両前方部分Ｐ１において、断面矩形状のサイドメンバ１１，１１ａの４つの稜線１１ｒに形成したノッチ７１によって形成してあり、本実施形態ではそれぞれのノッチ７１は各稜線１１ｒに所定間隔Ｌ１を隔てて２つづつ形成してある。

尚、本実施形態では前記リヤマウント部４０は、図９に示すように第１実施形態と略同様の構成となり、リヤ結合板４１、フロントブッシュ３２、リヤ連結ボルト４３およびリヤ取付ボルト４４、を備えて構成されるが、特に本実施形態ではエネルギー吸収手段を前記フレーム側易変形部７０で形成したことにより、リヤマウントステー４５の取付面４５ａに形成したリヤ連結ボルト４３の取付穴４５ｂは、長穴に形成することなく円形状に形成して、リヤ連結ボルト４３が相対移動しないようになっている。

以上の構成により本実施形態の車体構造によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏するのであるが、前面衝突によってフロントマウント部３０のフロント易破断部３９がリヤマウント部４０に先行して破断することにより、キャビン部２０の慣性力がリヤマウント部４０を介して車台フレーム１０に作用すると、左・右サイドフレーム１１，１１ａにはリヤマウント部４０よりも前方部分に軸圧縮荷重として作用する。

すると、サイドメンバ１１，１１ａの各稜線１１ｒに形成したノッチ７１に応力集中して、それらノッチ７１を基点としてサイドメンバ１１，１１ａが座屈し、その座屈変形によりフロントマウント部３０の破断からリヤマウント部４０が破断されるまでの入力荷重を吸収することができ、キャビン部２０に入力される衝撃を緩和することができる。

ところで、フレーム側易変形部７０はサイドメンバ１１，１１ａの稜線１１ｒに形成したノッチ７１に限ることなく、サイドメンバ１１，１１ａの側面を稜線１１ｒに対して直角方向に凹設したビードを用いることもできる。

図１１は本発明の第３実施形態を示し、前記第２実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１１はエネルギー吸収手段を示す車台フレームの要部拡大斜視図である。

本実施形態の車体構造は、第２実施形態と同様に車台フレーム１０のサイドメンバ１１，１１ａにエネルギー吸収手段が設けられるが、本実施形態では図１１に示すように車台フレーム１０のリヤマウント部４０よりも車両前方部分Ｐ１（図９参照）に、リヤマウント部４０のリヤ易破断部４９の破断強度よりも小さい圧潰強度となるエネルギー吸収手段としてのフレーム側易圧潰部７２を設けてある。

前記フレーム側易圧潰部７２は、図１１に示すようにサイドメンバ１１，１１ａのリヤマウント部４０よりも前方部分Ｐ１を所定区間Ｌ２に亘って切除し、その切除部分１１ｃの外側を覆って強度や剛性の低い部材で形成した接続フレーム７３をアーク溶接Ｗ等により一体に結合することにより形成してある。

このとき、強度や剛性の低い部材で形成した接続フレーム７３の圧潰強度は、サイドメンバ１１，１１ａの圧潰強度よりも小さくなっている。

以上の構成により本実施形態の車体構造によれば、第２実施形態と同様に前面衝突時に左・右サイドフレーム１１，１１ａのリヤマウント部４０よりも前方部分に軸圧縮荷重が作用すると、接続フレーム７３がいち早く軸圧壊してフロントマウント部３０の破断からリヤマウント部４０が破断されるまでの入力荷重を吸収することができ、キャビン部２０に入力される衝撃を緩和することができる。

また、本実施形態では接続フレーム７３の圧潰強度は、板厚や材料特性等を調整し易いため、反力特性Ｒ（図４参照）をコントロールし易くなる。

勿論、前記接続フレーム７３は、通常の走行状態で負荷される荷重レベルでは圧潰や変形を生ずることなく必要な剛性は確保される。

図１２，図１３は本発明の第４実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１２は非衝突状態にあるリヤマウント部のリヤ結合板を示す斜視図、図１３は衝突状態にあるリヤマウント部のリヤ結合板を示す斜視図である。

本実施形態の車体構造は、基本的に第１実施形態と同様の構成となり、リヤマウント部４０には図１２に示すようにリヤ結合板４１を備え、このリヤ結合板４１の一端部４１ａは、ボルト挿通穴４１ｃに挿通したリヤ連結ボルト４３を介して車台フレーム１０のリヤマウントステー４５に連結されるとともに、リヤ結合板４１の他端部４１ｂは、ボルト挿通穴４１ｄに挿通したリヤ取付ボルト４４を介してキャビン部２０のリヤクロスメンバ２６Ｒに結合される。

本実施形態ではエネルギー吸収手段５２を、リヤ結合板４１の他端部４１ｂに形成したボルト挿通穴４１ｄを車両前後方向に延びる前後方向長穴として形成するとともに、その前後方向長穴４１ｄに挿通したリヤ取付ボルト４４を所定の締付けトルクをもってキャビン部２０のリヤクロスメンバ２６Ｒに固定することにより構成してある。

以上の構成により本実施形態の車体構造によれば、前面衝突によりフロントマウント部３０のフロント易破断部３９が破断した後、キャビン部２０に作用する前方への慣性力がリヤマウント部４０に作用し、リヤ結合板４１とキャビン部２０のリヤクロスメンバ２６Ｒとの間に相対移動力が発生する。

すると、図１３に示すように前記リヤ結合板４１はリヤ取付ボルト４４が前後方向長穴４１ｄ内を移動しつつリヤクロスメンバ２６Ｒと相対移動し、このときリヤ結合板４１とリヤクロスメンバ２６Ｒとの接触面で大きな摩擦力を発生し、この摩擦力によりフロントマウント部３０の破断からリヤマウント部４０が破断されるまでの入力荷重を吸収することができ、キャビン部２０に入力される衝撃を緩和することができる。

また、本実施形態ではリヤ結合板４１とリヤクロスメンバ２６Ｒとの摩擦力は、リヤ取付ボルト４４の締付けトルクによって容易にかつ精度良く調整できるため、反力特性Ｒ（図４参照）をコントロールし易くなる。

勿論、前記リヤ取付ボルト４４の締付け力は、通常の走行状態ではリヤ結合板４１とリヤクロスメンバ２６Ｒとの相対移動が阻止されるように設定される。

図１４〜図１６は本発明の第５実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１４は車体の側面図、図１５は図１４中Ｂ部の拡大図、図１６は図１４中Ｂ部の前面衝突状態を示す拡大図である。

本実施形態の車体構造は基本的に第１実施形態と同様の構成となり、図１４に示すようにキャビン部２０はフロントマウント部３０およびリヤマウント部４０を介して車台フレーム１０に連結され、リヤマウント部４０は図１５に示すようにリヤブッシュ４２およびリヤ結合板４１を備えて、キャビン部２０のリヤクロスメンバ２６Ｒと車台フレーム１０のリヤマウントステー４５とを連結するようになっている。

前記リヤクロスメンバ１８は、リヤフロアパネルＦＰに形成した段差部Ｓの上面に接合される断面略台形状の上側クロスメンバ１８Ｕと、前記段差部Ｓの下面に接合される断面略Ｌ字状の下側クロスメンバ１８Ｌとで形成され、前記リヤマウント部４０のリヤ結合板４１は下側クロスメンバ１８Ｌにリヤ取付ボルト４４を介して結合される。

そして、本実施形態ではリヤマウント部４０のキャビン部２０への取付部に、リヤマウント部４０のリヤ易破断部４９の破断強度よりも小さい変形強度となるエネルギー吸収手段としてのキャビン側易変形部７４を設けてある。

前記キャビン側易変形部７４は、図１５に示すようにリヤマウント部４０のリヤ結合板４１を結合した断面Ｌ字状の下側クロスメンバ１８Ｌに形成され、該下側クロスメンバ１８Ｌの後側壁１８Ｌｒを略垂直に配置するとともに、下側壁１８Ｌｌの前部に折曲部７５を形成して構成してある。

以上の構成により本実施形態の車体構造によれば、前面衝突によりフロントマウント部３０のフロント易破断部３９が破断した後、キャビン部２０に作用する前方への慣性力がリヤマウント部４０に作用すると、下側クロスメンバ１８Ｌにはリヤ結合板４１から車両後方への引張り力が作用し、図１６に示すように下側クロスメンバ１８Ｌは下側壁１８Ｌｌの折曲部７５が伸展変形しつつ、後側壁１８Ｌｒの下部が後方に傾斜する。

このとき、前記折曲部７５が伸展変形する際の変形力により、フロントマウント部３０の破断からリヤマウント部４０が破断されるまでの入力荷重を吸収することができ、キャビン部２０に入力される衝撃を緩和することができる。

勿論、前記下側フロスメンバ１８Ｌの強度や剛性は、通常の走行状態では後側壁１８Ｌｒや下側壁１８Ｌｌが変形しないように設定される。

また、本実施形態にあっては下側クロスメンバ１８Ｌの後側壁１８Ｌｒが略垂直に配置されたことにより、キャビン部２０に前方への慣性力が作用した際にその後側壁１８Ｌｒの下部が後方に傾斜するため、キャビン部２０を下方に引き下げようとする面内力が発生し、キャビン部２０のピッチング挙動に対してキャビン部２０後部が上方に持ち上がるのを抑制することができる。

このとき、下側クロスメンバ１８Ｌの下側壁１８Ｌｌが変形する際に、リヤフロアパネルＦＰが変形するのを上側クロスメンバ１８Ｕで阻止できるようになっている。

図１７〜図１９は本発明の第６実施形態を示し、前記第５実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１７は車体の側面図、図１８は図１７中Ｃ部の拡大図、図１９は図１７中Ｃ部の前面衝突状態を示す拡大図である。

本実施形態の車体構造は基本的に第１実施形態と同様の構成となり、図１７に示すようにキャビン部２０はフロントマウント部３０およびリヤマウント部４０を介して車台フレーム１０に連結され、リヤマウント部４０は図１８に示すようにリヤブッシュ４２およびリヤ結合板４１を備えて、キャビン部２０のリヤクロスメンバ２６Ｒと車台フレーム１０のリヤマウントステー４５とを連結するようになっている。

また、本実施形態にあっても前記リヤクロスメンバ１８は、第５実施形態と同様にリヤフロアパネルＦＰに形成した段差部Ｓの上面に接合される断面略台形状の上側クロスメンバ１８Ｕと、前記段差部Ｓの下面に接合される断面略Ｌ字状の下側クロスメンバ１８Ｌとで形成され、前記リヤマウント部４０のリヤ結合板４１は下側クロスメンバ１８Ｌにリヤ取付ボルト４４を介して結合される。

そして、本実施形態ではリヤマウント部４０のキャビン部２０への取付部に、リヤマウント部４０のリヤ易破断部４９の破断強度よりも小さい破断強度となるエネルギー吸収手段としてのキャビン側易破断部７６を設けてある。

前記キャビン側易破断部７６は、図１８に示すように下側クロスメンバ１８Ｌに形成され、該下側クロスメンバ１８Ｌの後側壁１８Ｌｒを略垂直に配置するとともに、下側壁１８Ｌｌの前部を上方に傾斜しつつリヤフロアパネルＦＰの段差部Ｓに連なる角部Ｃに沿ってく字状に折曲し、その折曲部分の前側と後側をリヤフロアパネルＦＰの角部Ｃに前側溶接Ｗ１と後側溶接Ｗ２をもって接合してある。このとき前側溶接Ｗ１と後側溶接Ｗ２の接合強度はＷ１＞Ｗ２となっている。

以上の構成により本実施形態の車体構造によれば、前面衝突によりフロントマウント部３０のフロント易破断部３９が破断した後、キャビン部２０に作用する前方への慣性力がリヤマウント部４０に作用すると、下側クロスメンバ１８Ｌにはリヤ結合板４１から車両後方への引張り力が作用し、図１９に示すように下側クロスメンバ１８Ｌは下側壁１８Ｌｌが水平方向に伸展しつつ後側溶接Ｗ２が破断し、かつ、後側壁１８Ｌｒの下部が後方に傾斜する。

このとき、前記後側溶接Ｗ２が破断する際の剥離力により、フロントマウント部３０の破断からリヤマウント部４０が破断されるまでの入力荷重を吸収することができ、キャビン部２０に入力される衝撃を緩和することができる。

勿論、前記下側フロスメンバ１８Ｌの強度や剛性は、通常の走行状態では後側溶接Ｗ２の破断や下側壁１８Ｌｌの変形が発生しないように設定される。

また、本実施形態にあっては第５実施形態と同様に、キャビン部２０に前方への慣性力が作用した際にその後側壁１８Ｌｒの下部が後方に傾斜するため、キャビン部２０を下方に引き下げようとする面内力が発生して、キャビン部２０のピッチング挙動に対してキャビン部２０後部が上方に持ち上がるのを抑制することができる。

本実施形態にあっても前記後側溶接Ｗ２が破断する際に、リヤフロアパネルＦＰが変形するのを上側クロスメンバ１８Ｕで阻止できるようになっている。

ところで、本発明の車体構造は前記第１〜第６実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができ、例えば、フロントマウント部３０およびリヤマウント部４０のフロント・リヤ結合板３１，４１は、キャビン部２０との間にフロントブッシュ３２，４２を介在させる一方、車台フレーム１０に直接結合させてもよい。

本発明の第１実施形態における車体全体の分解斜視図。本発明の第１実施形態におけるフロントマウント部を拡大した分解斜視図。本発明の第１実施形態におけるリヤマウント部を拡大した分解斜視図。本発明の第１実施形態におけるエネルギー吸収手段の反力特性図。本発明の第１実施形態における前面衝突の初期段階を示す側面図。本発明の第１実施形態における前面衝突の後半段階を示す側面図。本発明の第１実施形態における前面衝突時におけるキャビン部の前後方向減速度を示す特性図である。本発明の第２実施形態における車体全体の分解斜視図。本発明の第２実施形態におけるリヤマウント部を拡大した分解斜視図。図９中Ａ部の拡大斜視図。本発明の第３実施形態におけるエネルギー吸収手段を示す車台フレームの要部拡大斜視図。本発明の第４実施形態における非衝突状態にあるリヤマウント部のリヤ結合板を示す斜視図。本発明の第４実施形態における衝突状態にあるリヤマウント部のリヤ結合板を示す斜視図。本発明の第５実施形態における車体の側面図。図１４中Ｂ部の拡大図。図１４中Ｂ部の前面衝突状態を示す拡大図。本発明の第６実施形態における車体の側面図。図１７中Ｃ部の拡大図。図１７中Ｃ部の前面衝突状態を示す拡大図。

符号の説明

１０車台フレーム
２０キャビン部
３０フロントマウント部
３１フロント結合板（結合部材）
３２フロントブッシュ
３３フロント連結ボルト（連結部材）
３４フロント取付ボルト（固定手段）
３９易破断部
３９ａくびれ部
４０リヤマウント部
４１リヤ結合板（結合部材）
４２リヤブッシュ
４３リヤ連結ボルト（連結部材）
４４リヤ取付ボルト（固定手段）
４８ワッシャ
４９易破断部
４９ａくびれ部
５０，５２エネルギー吸収手段
５１覆い板
６０上下移動抑制手段
７０フレーム側易変形部
７１フレーム側易圧潰部
７４キャビン側易変形部
７６キャビン側易破断部

Claims

車輪およびパワートレーンユニットを搭載する車台フレームと、乗員の居住空間であるキャビン部と、を分離してそれぞれを独立構造とした車体構造において、
車台フレームとキャビン部とをキャビン部の車両前部および車両後部でそれぞれ連結するフロントマウント部およびリヤマウント部と、
フロントマウント部およびリヤマウント部にそれぞれ設けられ、衝突荷重入力によって破断して車台フレームとキャビン部との連結を解除する易破断部と、を備え、
フロントマウント部の易破断部の破断強度をリヤマウント部の易破断部よりも小さく設定したことを特徴とする車体構造。
フロントマウント部およびリヤマウント部は、車台フレームとキャビン部とに跨って配置される結合部材と、結合部材の一端部を車台フレームまたはキャビン部の一方にブッシュを介して連結する連結部材と、結合部材の他端部を車台フレームまたはキャビン部の他方に固定する固定手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
易破断部は、前記結合部材の車台フレームとキャビン部との両連結部間に形成されるくびれ部であることを特徴とする請求項２に記載の車体構造。
車台フレームとキャビン部との間に、フロントマウント部の易破断部の破断からリヤマウント部の易破断部が破断されるまでの入力荷重を吸収するエネルギー吸収手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車体構造。
エネルギー吸収手段は、初期変位時は低く、かつ、後半変位時は高くなる反力特性を備えたことを特徴とする請求項４に記載の車体構造。
エネルギー吸収手段は、連結部材を車台フレームまたはキャビン部の一方に車両前後方向の移動を可能に取り付ける前後方向長穴と、前面衝突時にこの前後方向長穴のキャビン部が移動する側を覆って前記連結部材に移動抵抗を付加する覆い板と、を備えたことを特徴とする請求項４〜５のいずれか１つに記載の車体構造。
リヤマウント部は、車台フレームとキャビン部との上下方向の相対移動を積極的に規制する上下移動抑制手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の車体構造。
エネルギー吸収手段は、車台フレームのリヤマウント部よりも車両前方部分に設けられ、リヤマウント部の易破断部の破断強度よりも小さい座屈強度となるフレーム側易変形部を備えたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の車体構造。
エネルギー吸収手段は、車台フレームのリヤマウント部よりも車両前方部分に設けられ、リヤマウント部の易破断部の破断強度よりも小さい圧潰強度となるフレーム側易圧潰部を備えたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の車体構造。
エネルギー吸収手段は、リヤ結合部材の他端部に形成されて車両前後方向に延びる前後方向長穴と、この前後方向長穴に挿通されて所定の締付けトルクをもって車台フレームまたはキャビン部の他方に固定する取付ボルトと、を備え、前面衝突時にリヤ結合部材と車台フレームまたはキャビン部の他方との相対移動を許容することを特徴とする請求項４〜９のいずれか１つに記載に車体構造。
エネルギー吸収手段は、リヤマウント部のキャビン部への取付部に、リヤマウント部の易破断部の破断強度よりも小さい変形強度となるキャビン側易変形部を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の車体構造。
エネルギー吸収手段は、リヤマウント部のキャビン部への取付部に、リヤマウント部の易破断部の破断強度よりも小さい破断強度となるキャビン側易破断部を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の車体構造。
車輪およびパワートレーンユニットを搭載する車台フレームと、乗員の居住空間であるキャビン部と、を分離してそれぞれを独立構造とし、これら車台フレームとキャビン部とを、それぞれ易破断部を設けたフロントマウント部およびリヤマウント部を介してキャビン部の車両前部および車両後部でそれぞれ連結し、前面衝突時にフロントマウント部をリヤマウント部よりも先行して破断させて車台フレームとキャビン部との連結を解除することを特徴とする車体結合方法。