JP2008290681A - 車体下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フロントサイドメンバのキック部における曲げ強度を向上させた車体下部構造を提供することを課題とする。
【解決手段】車体の下部に配置されるフロントサイドメンバのキック部１ａの断面構造であって、キック部１ａは、下方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネル１０の下面に接合される下部材１１と、上方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネル１０の上面において平面視で下部材１１と重なる位置に接合される上部材１２とを有し、キック部１ａの断面は、車体パネル１０を上方向又は下方向に膨出したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、フロントサイドメンバのキック部の断面構造に特徴を有する車体下部構造に関する。

車体の骨格部材には、車両前後方向に沿って延び、左右両側に一対で配設されるフロントサイドメンバがある。フロントサイドメンバのリヤ部には、下方に向かって湾曲するキック部がある。キック部では、衝突等によってフロントサイドメンバの前端部から荷重が入力すると、回転モーメントが作用し、その回転モーメント（曲げ荷重）によって大きく曲げ変形する。このキック部の曲げ変形に応じて、フロントサイドメンバは後方に大きく後退する。そこで、フロントサイドメンバのキック部には、各種補強が施される。特許文献１に記載の車体下部構造では、断面ハット形状に形成されて車体パネル下面に接合されるフロントサイドメンバのキック部において、フロントサイドメンバの断面内に補強部材が配設されるとともに、断面ハット形状に形成されて車体パネル上面に平面視でフロントサイドメンバと重なる位置に接合される補強メンバが配設される。

図５には、従来のフロントサイドメンバ１００のキック部１００ａの断面構造の一例を示している。このキック部１００ａの断面構造は、車体のフロアパネル１０１の下面にフロントサイドメンバ（リヤ部）１０２が接合されるとともに、フロアパネル１０１の上面にアッパリーンフォースメント１０３が接合される。さらに、この断面構造では、フロアパネル１０１とフロントサイドメンバ１０２とで形成される閉断面内に補強部材として下側にリーンフォースメント１０４と上側にリーンフォースメント１０５が配設されるとともに、フロアパネル１０１とアッパリーンフォースメント１０３とで形成される閉断面内に補強部材として上側にリーンフォースメント１０６が配設される。
特願２００５−３２５９８５号

上記したキック部１００ａは、曲率があるため、溶接のスポット打点間距離が広く、十分な溶接ができない。また、キック部１００ａには、フロアパネル１０１の上側に形成されるアッパリーンフォースメント１０３とフロアパネル１０１との間の閉断面とフロアパネル１０１の下側に形成されるフロントサイドメンバ１０２とフロアパネル１０１との間の閉断面との２つの断面が存在する。そのため、キック部１００ａでは、上記した回転モーメントが作用すると、１つの断面（１つの部材）としてではなく、独立した２つの断面（２つの部材）として回転モーメント（曲げ荷重）をそれぞれ受け、各断面で曲げ荷重に対する曲げ応力をそれぞれ発生する。図６に示すように、上方の閉断面では曲げ荷重に対して圧縮側のモーメントＣＭ１（圧縮応力）と引張側のモーメントＰＭ１（引張応力）を発生し、下方の閉断面では曲げ荷重に対して圧縮側のモーメントＣＭ２（圧縮応力）と引張側のモーメントＰＭ２（引張応力）を発生する。

一般に、曲げ荷重に対する強度は、部材の断面における高さの３乗で効く。そのため、上記のように上下方向で２分割された各断面でそれぞれ曲げ荷重に対する曲げ応力を発生した場合、分割によって各断面の高さが低くなるので、曲げ強度が大きく低下する。その結果、上記のような補強を施したキック部１００ａでも、曲げ荷重に対して十分な曲げ応力を発生できず、曲げ変形する。

そこで、本発明は、フロントサイドメンバのキック部における曲げ強度を向上させた車体下部構造を提供することを課題とする。

本発明に係る車体下部構造は、車体の下部に配置されるフロントサイドメンバのキック部の断面構造であって、キック部は、下方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネルの下面に接合される下部材と、上方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネルの上面において平面視で下部材と重なる位置に接合される上部材とを有し、キック部の断面は、車体パネルを上方向又は下方向に膨出したことを特徴とする。

この車体下部構造のフロントサイドメンバのキック部では、車体パネルの下面に下方に断面ハット形状の下部材が接合され、その接合された位置における車体パネルの上面に上方に断面ハット形状の上部材が接合される。さらに、キック部では、その下部材及び上部材が接合されている領域において車体パネルを上方向又は下方向に膨出させている。車体パネルを上方向に膨出させた場合、車体パネルが上部材の内側に沿った形状となり、車体パネル（上部材）と下部材とで大きな閉断面が形成される。また、車体パネルを下方向に膨出させた場合、車体パネルが下部材の内側に沿った形状となり、車体パネル（下部材）と上部材とで大きな閉断面が形成される。これによって、キック部で使用可能な断面スペース内で許容可能な大きな閉断面が１つ形成されることにより、キック部の断面の高さを十分に確保することができ、キック部の曲げ強度が大きくなる。そのため、衝突等によってフロントサイドメンバの前端部から荷重が入力した場合、キック部では、回転モーメント（曲げ荷重）対して十分な曲げ応力を発生できる。このように、この車体下部構造では、キック部において車体パネルを膨出させて高さを十分に確保した断面を形成することにより、曲げ強度を向上させることができる。その結果、キック部の曲げ変形を極力抑制でき、フロントサイドメンバの後退量を低減できる。

本発明の上記車体下部構造では、車体パネルは、上方向に膨出し、キック部は、車体パネルの膨出部内において上方向に膨出した補強部材を有し、キック部の断面は、下部材と補強部材とにより閉断面を構成する。

このキック部では、下部材と上部材が接合されている領域において車体パネルが上方向に膨出し、その膨出部内に上方向に膨出した補強部材が配設される。これによって、補強部材が車体パネルの膨出部の内側（ひいては、上部材の内側）に沿った形状となり、補強部材と下部材とで大きな閉断面が形成される。また、曲げ荷重を受けた場合の圧縮側が少なくとも上部材と補強部材の二重構造となり、曲げ強度が更に大きくなる。このように、この車体下部構造では、車体パネルの膨出部内に補強部材を設けることにより、曲げ強度を更に向上させることができる。

本発明は、キック部において車体パネルを膨出させて高さを十分に確保した断面を形成することにより、曲げ強度を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る車体下部構造の実施の形態を説明する。

本実施の形態では、本発明に係る車体下部構造を、左右一対で前後方向に延在するフロントサイドメンバのリヤ部のキック部に適用する。本実施の形態に係るキック部は、フロアパネルを挟んで形成され、フロアパネルの下方にフロントサイドメンバ（リヤ部本体）が配設され、フロアパネルの上方にアッパリーンフォースメントが配設される。

図１〜図４を参照して、本実施の形態に係るフロントサイドメンバ１のキック部１ａについて説明する。図１は、本実施の形態に係るフロントサイドメンバのキック部の斜視図である。図２は、図１のフロントサイドメンバのキック部の側面図である。図３は、図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図３の断面図及び曲げの圧縮側と引張側で発生するモーメント（応力）を示す図である。

フロントサイドメンバ１のリヤ部は、フロアパネル１０の下面に配設され、フロアパネル１０に沿って下方に湾曲するキック部１ａを有している。キック部１ａは、曲げ強度を向上させるために、フロアパネル１０の上面及び断面内に補強部材が配設されている。特に、キック部１ａは、曲げ強度を更に向上させるために、断面内でフロアパネル１０を上方に膨出させている。キック部１ａは、フロアパネル１０、フロントサイドメンバ１のリヤ部の本体（以下、「リヤ部本体」と記載）１１、キック部１ａの補強部材であるアッパリーンフォースメント１２及びリーンフォースメント１３，１４，１５を備えている。

なお、本実施の形態では、フロアパネル１０が特許請求の範囲に記載する車体パネルに相当し、リヤ部本体１１が特許請求の範囲に記載する下部材に相当し、アッパリーンフォースメント１２が特許請求の範囲に記載する上部材に相当し、リーンフォースメント１３が特許請求の範囲に記載する補強部材に相当する。

リヤ部本体１１は、フロアパネル１０の下側に配置され、車両前後方向においてフロントサイドメンバ１のフロント部から後方に延在する。リヤ部本体１１は、フロントサイドメンバ１のリヤ部の下面となるロア面１１ａ、ロア面１１ａの両側端に繋がる縦面１１ｂ、１１ｂ及び縦面１１ｂ，１１ｂの側端に繋がるフランジ１１ｃ，１１ｃからなり、断面視して下方にハット形状（フランジ部を有する略凹形状）である。リヤ部本体１１は、キック部１ａにおいてフロアパネル１０に沿って下方に湾曲している。

アッパリーンフォースメント１２は、フロアパネル１０の上側に配置され、車両前後方向においてキック部１ａに相当する領域に延在する。また、アッパリーンフォースメント１２は、平面視してリヤ部本体１１に重なる位置（車両左右方向において同じ位置）に配置され、リヤ部本体１１と同等の幅を有している。アッパリーンフォースメント１２は、キック部１ａの上面となるアッパ面１２ａ、アッパ面１２ａの両側端に繋がる縦面１２ｂ，１２ｂ及び縦面１２ｂ，１２ｂの側端に繋がるフランジ１２ｃ，１２ｃからなり、断面視して上方にハット形状（フランジ部を有する略凹形状）である。アッパリーンフォースメント１２は、キック部１ａにおいてフロアパネル１０に沿って下方に湾曲している。

フロアパネル１０には、車両前後方向においてキック部１ａに相当する領域に膨出部１０ａが形成される。膨出部１０ａは、断面視してアッパリーンフォースメント１２の略凹形状に沿うように上方に膨出させた略凹形状であり、アッパ面１２ａに沿ったアッパ面１０ｂと各縦面１２ｂ，１２ｂに沿った縦面１０ｃ，１０ｃからなる。

リーンフォースメント１３は、フロアパネル１０の膨出部１０ａの内側に配置され、車両前後方向においてキック部１ａに相当する領域内に延在する。リーンフォースメント１３は、断面視して膨出部１０ａの内面に接合する略凹形状であり、アッパ面１０ｂに接合するアッパ面１３ａと各縦面１０ｃ，１０ｃに接合するフランジ１３ｂ，１３ｂからなる。フランジ１３ｂは、リヤ部本体１１の縦面１１ｂの内面の上方部に接する位置まで下方に延びている。

リーンフォースメント１４は、リヤ部本体１１の底部の内側に配置され、車両前後方向においてキック部１ａに相当する領域内に延在する。リーンフォースメント１４は、断面視してリヤ部本体１１の底部の内面に接合する略凹形状であり、ロア面１１ａに接合するロア面１４ａと各縦面１１ｂ，１１ｂに接合するフランジ１４ｂ，１４ｂからなる。フランジ１４ｂは、縦面１１ｂ，１１ｂに少し接合する程度の短い長さである。

リーンフォースメント１５は、フロアパネル１０の膨出部１０ａとアッパリーンフォースメント１２との間に配置され、車両前後方向においてキック部１ａに相当する領域内に延在する。リーンフォースメント１５は、断面視して膨出部１０ａの外面及びアッパリーンフォースメント１２の内面に接合する略凹形状であり、アッパ面１０ｂの外面及びアッパ面１２ａの内面に接合するアッパ面１５ａと各縦面１０ｃ，１０ｃの外面及び各縦面１２ｂ，１２ｂの内面に接合するフランジ１５ｂ，１５ｂからなる。フランジ１５ｂは、縦面１０ｃ，１０ｃに少し接合する程度の短い長さである。

キック部１ａを組み立てる場合、アッパリーンフォースメント１２の上部の内側にリーンフォースメント１５が嵌め込まれ、アッパ面１２ａとアッパ面１５ａとが溶接で接合される。また、リヤ部本体１１の底部の内側にリーンフォースメント１４が嵌め込まれ、ロア面１１ａとロア面１４ａとが溶接で接合される。また、フロアパネル１０の膨出部１０ａの内側にリーンフォースメント１３が嵌め込まれる。フロアパネル１０の膨出部１０ａの外側に、リーンフォースメント１５が接合されたアッパリーンフォースメント１２が被せられる。そして、フロアパネル１０の上面にアッパリーンフォースメント１２のフランジ１２ｃ，１２ｃが接した状態で、フロアパネル１０の上面にフランジ１２ｃ，１２ｃが溶接によって接合される。また、フロアパネル１０の下側におけるアッパリーンフォースメント１２が配置されている車幅方向で同じ位置に、リーンフォースメント１３のフランジ１３ｂ，１３ｂの外側に嵌るように、リーンフォースメント１４が接合されたリヤ部本体１１が配置される。そして、フロアパネル１０の下面にフランジ１１ｃ，１１ｃが接した状態で、フロアパネル１０の下面にフランジ１１ｃ，１１ｃが溶接によって接合される。また、リヤ部本体１１の縦面１１ｂ，１１ｂの内面にフランジ１３ｂ，１３ｂの下方部が接した状態で、縦面１１ｂ，１１ｂの内面にフランジ１３ｂ，１３ｂの下方部が溶接によって接合される。なお、キック部１ａは、曲率があるため、図２の×印で示すように溶接のスポット打点間距離が広い。

このように構成されたキック部１ａは、フロアパネル１０をアッパリーンフォースメント１２の内面に沿うように上方に膨出させているので、溶接のスポット打点間距離が広いにもかかわらず、下側のリヤ部本体１１と上側のリーンフォースメント１３、フロアパネル１０の膨出部１０ａ、リーンフォースメント１５及びアッパリーンフォースメント１２とによって１つの部材としての大きな閉断面が形成される。この閉断面の高さは、キック部１ａで使用可能な断面スペース内での最大の断面高さである。そのため、曲げ荷重に対する強度は部材の断面における高さの３乗で効くので、この最大断面における曲げ強度は非常に大きくなる。したがって、この最大断面では、曲げ荷重に対して大きな曲げ応力を発生することができる。さらに、キック部１ａには、フロアパネル１０を上方に膨出させても、従来と同様にアッパリーンフォースメント１２とフロアパネル１０との間の断面（アッパリーンフォースメント１２部分）でも曲げ荷重に対して曲げ応力を発生する。

ちなみに、キック部１ａにおいてフロアパネル１０から上方の断面高さをｈ_ｕとし、下方の断面高さをｈ_ｌとした場合、曲げ強度は（ｈ_ｕ＋ｈ_ｌ）^３で効くことになる。しかし、従来のキック部の場合、曲げ強度はｈ_ｕ ^３＋ｈ_ｌ ^３で効くことになる。したがって、キック部１ａは、従来のキック部に比べて曲げ強度が非常に大きくなる。

図４に、横軸が強度、縦軸が各断面の中立軸からの距離であり、各断面における曲げ荷重（回転モーメント）に対して発生する圧縮側のモーメント（圧縮応力）と引張側のモーメント（引張応力）を示している。キック部１ａでは、従来のキック部と同様に、アッパリーンフォースメント１２とフロアパネル１０との断面で曲げ荷重に対して圧縮側のモーメントＣＭ１（圧縮応力）と引張側のモーメントＰＭ１（引張応力）を発生する。さらに、キック部１ａでは、許容可能な最大断面で曲げ荷重に対して圧縮側のモーメントＣＭ２（圧縮応力）と引張側のモーメントＰＭ２（引張応力）を発生する。この曲げ荷重に対して発生するモーメントＭは、式（１）で求めることができる。

式（１）において、ｈは曲げ中立軸からの距離であり、σは材料強度であり、ｄＡは微小面積（＝板厚×微小高さ）である。キック部１ａで許容可能な最大断面では、このｈが大きくなるので、曲げ荷重に対して大きなモーメントを発生することができる。

ちなみに、アッパリーンフォースメント１２の下部に作用する引張応力ＰＭ１はそれほど大きくないので、アッパリーンフォースメント１２のフランジ１２ｃ，１２ｃで分担できることから、アッパリーンフォースメント１２部分での曲げ強度も十分に寄与する。

図２に示すように、衝突等によってフロントサイドメンバ１の前端部から荷重Ｌが入力すると、キック部１ａには回転モーメントＲＭが作用する。キック部１ａでは、この回転モーメントＲＭによって曲げ荷重を受けるが、アッパリーンフォースメント１２部分で曲げ応力Ｆ１を発生するとともにキック部１ａ全域の最大断面で非常に大きな曲げ応力Ｆ２を発生する。この大きな曲げ応力によって、キック部１ａにおける曲げ変形を極力抑制することができるあるいは曲げ変形の発生を防止できる。

このフロントサイドメンバ１のキック部１ａの断面構造によれば、フロアパネル１０を上方に膨出させて高さを十分に確保した断面を形成することにより、大きな曲げ強度が得られる。その結果、曲げ荷重を受けた場合のキック部１ａの曲げ変形を極力抑制でき、フロントサイドメンバ１の後退量を低減できる。また、従来と同等の断面部材（同等の質量）でも、より大きな曲げ応力を発生させることができるので、質量効率も良い。

また、キック部１ａの断面構造では、リーンフォースメント１３を設け、リーンフォースメント１３とリヤ部本体１１とによって閉断面を構成することにより、より大きな曲げ強度が得られる。さらに、キック部１ａの断面構造では、リーンフォースメント１４及びリーンフォースメント１５を設けることにより、より大きな曲げ強度が得られる。特に、曲げ荷重を受けた場合の圧縮側になる面が３つのリーンフォースメント１２，１３，１５及びフロアパネル１０による四重構造となるので、曲げ強度が向上する。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態ではフロントサイドメンバのキック部におけるフロアパネルを上方に膨出させる構成としたが、フロアパネルを下方に膨出させ、それに応じて各リーンフォースメントを配設させ、高さを十分に確保した断面を形成する構成としてもよい。また、ダッシュパネル（インストルメントパネル）にキック部が配置される場合には、ダッシュパネルを上方向又は下方向に膨出させ、それに応じて各リーンフォースメントを配設させ、高さを十分に確保した断面を形成する構成としてもよい。

また、本実施の形態では下部材がフロントサイドメンバのリヤ部本体であり、上部材がアッパリーンフォースメントで構成したが、下部材がロアリーンフォースメントであり、上部材がフロントサイドメンバのリヤ部本体で構成してもよい。

また、本実施の形態ではアッパリーンフォースメント以外に補強部材として３つのリーンフォースメントを配設する構成としたが、曲げ強度が十分に確保できるなら、このうちの１つ、２つあるいは３つのリーンフォースメントを配設しない構成としてもよい。

本実施の形態に係るフロントサイドメンバのキック部の斜視図である。 図１のフロントサイドメンバのキック部の側面図である。 図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図３の断面図及び曲げの圧縮側と引張側で発生するモーメント（応力）を示す図である。 従来のフロントサイドメンバのキック部の断面図である。 図５の断面図及び曲げの圧縮側と引張側で発生するモーメント（応力）を示す図である。

符号の説明

１…フロントサイドメンバ、１ａ…キック部、１０…フロアパネル、１０ａ…膨出部、１０ｂ…アッパ面、１０ｃ…縦面、１１…フロントサイドメンバのリヤ部本体、１１ａ…ロア面、１１ｂ…縦面、１１ｃ…フランジ、１２…アッパリーンフォースメント、１２ａ…アッパ面、１２ｂ…縦面、１２ｃ…フランジ、１３，１４，１５…リーンフォースメント、１３ａ，１５ａ…アッパ面、１４ａ…ロア面、１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ…フランジ

Claims (2)

1. 車体の下部に配置されるフロントサイドメンバのキック部の断面構造であって、
   前記キック部は、
   下方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネルの下面に接合される下部材と、
   上方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネルの上面において平面視で前記下部材と重なる位置に接合される上部材と
   を有し、
   前記キック部の断面は、車体パネルを上方向又は下方向に膨出したことを特徴とする車体下部構造。
2. 前記車体パネルは、上方向に膨出し、
   前記キック部は、前記車体パネルの膨出部内において上方向に膨出した補強部材を有し、
   前記キック部の断面は、前記下部材と前記補強部材とにより閉断面を構成することを特徴とする請求項１に記載する車体下部構造。

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