JP2009018690A - 車体下部の補強構造 - Google Patents

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Kenji Kono
健司 河野
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Toyota Auto Body Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】車体の捩じれ剛性の強化と、良好な乗り心地性能とを両立することができる車体下部の補強構造を提供すること。
【解決手段】自動車の車室フロアFの端部から延出して車室フロアよりも一段高く形成された左右のサイドメンバ1の延出部1a,1aを、これら延出部1a,1aよりも一段低い位置で車幅方向に延びるサスペンションクロスメンバ2でつなぎ、その車幅方向中央部と、車室フロアFに沿うサイドメンバ1の基端部1c,1cとを左右一対のブレース5でほぼ水平にかつ平面視ほぼV字形に連結し、ブレース5の端末53とサイドメンバ1の基端部1c,1cとの連結部と、サイドメンバ1よりも車外側に位置するロッカー3とを、ブレース5を車外側へ直線状に延長するように設けた緩衝部材6でつないだ。
【選択図】 図1

Description

本発明は車体下部の補強構造、特に車体の捩じれ剛性を強化する補強構造に関する。
自動車の固定ルーフ部の無いオープンカーは車体の捩じれ剛性が充分とは言えず、車両走行時にサスペンションからの入力等で車体が捩じれ振動しやすいといった不具合がある。そこで従来のオープンカーでは、車幅方向に延びるサスペンションクロスメンバの幅方向中央部と、車室フロアの下面の左右両側位置で前後方向に延びる左右のサイドメンバとを左右一対のブレースで平面視ほぼV字形に連結して車体の捩じれ剛性を強化することが行なわれている(例えば、特許文献1参照。)。
図3はこの種の補強構造の従来の代表例を示し、車両前後方向に平行に延びる左右のフロントサイドメンバ1,1は、後半の基端部1c,1cが車室フロアFの下面に沿って結合され、前半が車室フロアFの前縁から前方のエンジンルーム側に延出されている。フロントサイドメンバ1,1の前半の延出部1a,1aは、車室フロアFの前縁からキックアップしつつ車室フロアFよりも一段高い位置に設けられる。そして両延出部1a,1aの下面間にはこれらよりも一段低い位置で車幅方向に延びるサスペンションクロスメンバ2が設けられている。図3の3は車室フロアFの左右両側縁に沿うロッカー、4は車室フロアF上面に沿い車幅方向に左右両側縁のロッカー3,3間を架けわたすフロアクロスメンバを表す。
そして、上記サスペンションクロスメンバ2の車幅方向中央部と車室フロアF下面側の左右のフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cとを金属製の棒材またはパイプ材からなる左右一対のブレース5,5で水平方向かつ平面視ほぼV字形に連結することが行なわれている。
これによれば図4に示すように、車両走行時にフロントサスペンションからの入力などにより左右のフロントサイドメンバ1,1の延出部1a,1aがこれらの車幅方向の中央位置Tを中心に上下逆方向に変位 (矢印R)し、これに伴ってサスペンションクロスメンバ2の中央部が車幅方向左右に揺動(矢印S)しようとするが、左右のブレース5,5によりクロスメンバ2の揺動を抑制し、フロントサイドメンバ1,1の延出部1a,1aの上下逆方向の変位を抑え、車体の捩じれ振動が抑制される。
特開平5−116648号公報
しかしながら、従来のクロスメンバ2と左右のフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cとの間にV字形にブレース5,5を架設した構造では、車体の捩じれ剛性強化の効果が必ずしも充分とは言えず、車両の走行速度や路面状態によってフロントサイドメンバ1,1の延出部1a,1aに大きな上下の振動入力が作用するとブレース5,5によって抑えきれず、フロアFの固定の基端部1c,1cへ伝達されて基端部1c,1cが上下に振動し、同時にサスペンションクロスメンバ2の中央が左右に動き、これによりフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cにブレース5,5に沿う斜め前後方向の振動が入力する。この場合、フロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cの車外側には車体の剛性部材たるロッカー3,3があるものの、基端部1c,1cとロッカー3,3間で車室フロアFが撓み、車体の捩じれ振動抑制効果が充分には発揮されない。
そこでブレース5,5を延長してクロスメンバ2とロッカー3,3とつなぐことも考えられるが、フロントサスペンション側からの振動がブレース5,5を介してそのままロッカー3,3、更には車室へ伝わって、走行時に乗員にゴツゴツ感が与えられ乗り心地性があまりよいとは言えない。またフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cとロッカー3,3との間にフロアクロスメンバを増やしてフロア剛性を強化することも考えられるが車体の重量やコストが増加して不経済である。
本発明は、車体の捩じれ振動抑制効果を充分に発揮でき、かつ良好な乗り心地性能を実現することができる車体下部の補強構造を提供することを課題としてなされたものである。
本発明は、自動車の車室フロアの端部から延出して車室フロアよりも一段高く形成された左右のサイドメンバの延出部を、これら延出部よりも一段低い位置で車幅方向に延びるサスペンションクロスメンバでつなぎ、該サスペンションクロスメンバの車幅方向中央部と、車室フロア下面側の左右両側位置とを左右一対のブレースでほぼ水平にかつ平面視ほぼV字形に連結した車体下部の補強構造において、上記各ブレースは、一方の端末を上記サスペンションクロスメンバと結合するとともに、他方の端末を車室フロアに沿う上記サイドメンバの基端部に結合せしめる。上記ブレースとサイドメンバとの連結部と、サイドメンバよりも車外側に位置するロッカーとの間に、上記各ブレースを車外側へ直線状に延長するように設けた緩衝部材でつなぐようになした(請求項1)。
緩衝部材によりサイドメンバの基端部の振動が減衰され、V字形のブレースによるサイドメンバの延出部の上下振動を抑制する効果と相まって、車体の捩じれ振動を効果的に抑制することができる。また緩衝部材により車室に作用する衝撃が吸収されて良好な乗り心地性能が実現できる。
上記左右のサイドメンバは、車室フロアの前端部から前方へ延出する左右のフロントサイドメンバであり、両フロントサイドメンバの延出部を、これら延出部よりも一段低い位置に設けたフロントサスペンションクロスメンバでつなぎ、該フロントサスペンションクロスメンバの車幅方向中央部と、上記左右のフロントサイドメンバの基端部とを上記ブレースで連結し、ブレースとフロントサイドメンバの基端部との連結部と、ロッカーの前端付近を上記緩衝部材でつなぐ(請求項2)。
本発明は車体のフロント側の補強に好適に適用され得る。
上記緩衝部材を液圧式ダンパー装置で構成する(請求項3)。
緩衝部材として液圧式ダンパー装置を好適に用いることができる。
本発明の実施形態を説明する。図1、図2に示すように、車体前側の下部には、左右両側に前後方向に延びる一対のフロントサイドメンバ1,1がほぼ平行に設けてある。左右のフロントサイドメンバ1,1は、車室フロアFの下面に沿って前後方向に延びる基端部1c,1cと、その前端から屈曲して前斜め上方へ延びる傾斜状のキックアップ部1b,1b、およびキックアップ部1b,1bの上端から前方へほぼ水平に延びる延出部1a,1aとを備え、延出部1a,1aは基端部1c,1cよりも一段高く形成してある。基端部1c,1cは車室フロアFの下面に沿って結合してある。
左右のフロントサイドメンバ1,1には延出部1a,1aの下方位置に、車幅方向にフロントサスペンションクロスメンバ(以下、単にサスペンションクロスメンバという)2が架設してある。サスペンションクロスメンバ2は、中央に開口部を有する略枠状に形成してある。
サスペンションクロスメンバ2は、左右両端の前部25,25を左右のフロントサイドメンバ1,1の延出部1a,1aの下面前側にボルト締め固定し、左右両端の後部26,26を延出部1a,1aの下面後側にボルト締め固定してある。サスペンションクロスメンバ2は、その下面の高さ位置がフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cとほぼ同じに配設してある。
車室フロアFの左右の両側縁にはこれらに沿ってロッカー3,3が設けてある。左右のロッカー3,3の下面はフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cとほぼ同じか若干高い位置に設置され、前端がそれぞれ車室フロアFの左右の前縁に沿って車幅方向に延びるフロアクロスメンバ40,40により左右のフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cの前端と連結してある。また左右のロッカー3,3の前後中間位置には、車室フロアFの上面に沿って車幅方向にこれらを架けわたすフロアクロスメンバ4が設置してある。図2のDは車室フロアFの前縁から起立するダッシュパネルを示す。
車体下部ではサスペンションクロスメンバ2の幅方向中央部と、左右のフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cの前端とを、左右一対のブレース5,5で平面視ほぼV字形に連結してある。左右のブレース5,5は同一構造で、金属製の丸パイプ材から形成してある。ブレース5,5の両端末52,53はパイプ材を上下に押し潰して平板状にし、ボルト貫通孔を設けた取付部が形成してある。
左右のブレース5,5は一方の端末52,52の取付部をそれぞれ上下に重ね合わせてサスペンションクロスメンバ2の車幅方向中央部の前部下面にボルト締めして連結してあり、これら連結部から互いに平面視、後方かつ車外側へ向けて斜め傾斜状に延設してある。そして、両者5,5の各他方の端末53,53の取付部を左右のフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cの前端寄りの下面に重ね合わせて下からボルト締めして連結してある。尚、左右のブレース5,5の一方の端末52,52はサスペンションクロスメンバ2の車幅方向中央部付近に車幅方向に隣り合わせて連結してもよい。
また車体下部には、左右のブレース5,5の他方の端末53,53から後方かつ車外側へ向けて各ブレース5,5を一直線状に延長するように緩衝部材たるダンパー6,6が設置してある。ダンパー6,6は周知の油圧式ダンパーで、シリンダ61と、シリンダ61に対して伸縮作動可能に組み付けたピストンロッド62とで構成してある。シリンダ60内はその一端から摺動自在に嵌入したピストンロッド62のピストンにより長手方向に第1油室と第2油室との2室に仕切られ、上記両油室にはオイルが充填してある。
上記ピストンには第1油室と第2油室との間をオイルが行き来可能な複数のオリフイス(小穴)が設けてあり、ダンパー6はピストンロッドの伸縮動作で各オリフイスをオイルが流通し、オイルの流動抵抗によりピストンロッドの伸縮動作が抑制される。
ダンパー6,6は、ピストンロッド62,62の端末に設けたリング状の取付部を、ブレース5,5の他方の端末53,53とフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cとの連結部に一体にボルト締め固定した取付ブラケットの支軸に上下方向に揺動可能に支持せしめるとともに、シリンダ61,61の端末60,60に設けたリング状の取付部をロッカー3,3の前端付近に下からボルト締め固定した取付ブラケットの支軸に上下方向に揺動可能に支持せしめて、ほぼ水平方向にフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cとロッカー3,3の前端付近とをつないである。
本実施形態によれば、車両走行時にフロントサイドメンバ1,1の延出部1a,1aの上下逆方向の振動入力が作用するとこれに伴いサスペンションクロスメンバ2にはこれを左右に揺動させようとする力が作用するが、サスペンションクロスメンバ2の中央部と左右のフロントサイドメンバ1,1の基端部1c,1cとを連結するブレース5,5により揺動は抑制される。これにより左右のフロントサイドメンバ1,1の延出部1a,1aの振動も抑制され、基端部1c,1c側にはフロアFを撓ませるような振動は伝達されない。
フロントサイドメンバ1,1の延出部1a,1aへの入力が大きくてブレース5,5では振動を抑制しきれず、サスペンションクロスメンバ2の中央部が左右に揺動した場合、揺動に伴い左右のブレース5,5およびダンパー6,6には、これを伸長させる力と短縮させる力が左右逆相に作用するが、この力はダンパー6,6のダンピング作用で吸収され減衰される。
従って、左右のフロントサイドメンバ1,1の延出部1a,1aの振動および基端部1c,1cへ伝達される振動も減衰され、車室フロアFの捩じれおよびこれに伴う車体全体のねじれは軽減される。同時に車室に及ぼす衝撃も緩和され、良好な乗り心地が保たれる。
尚、本発明は車体の前部に限らず車体後部にも適用できる。この場合、左右のリヤサイドメンバの延出部間に架けわたしたリヤサスペンションクロスメンバの中央部と上記左右のリヤサイドメンバの基端部とを左右のブレースでV字形につなぐとともに、左右のブレースを延長するダンパーにより上記左右のリヤサイドメンバの基端部と左右のロッカーの後端付近を架けわたすようにする。これによれば上述の実施形態と同様の作用効果により車体後部の捩じれ振動を抑制できる。
またダンパーは油圧式のものに限らず、粘弾性ゴムを2枚の金属板で挟み込んだ構造のものを用い、一方の金属板の端末をサイドメンバの基端部へ固定し、他方の金属板の端末をロッカーに固定する構造としてもよい。
本発明の補強構造を車体の前側の下部に適用した実施形態を示す概略平面図である。 上記実施形態の概略側面図である。 従来の車体の下部補強構造を示す概略平面図である。 上記従来構造の概略側面図である。
符号の説明
F 車室フロア
1 フロントサイドメンバ(サイドメンバ)
1a 延出部
1c 基端部
2 フロントサスペンションクロスメンバ(クロスメンバ)
3 ロッカー
5 ブレース
52 一方の端末
53 他方の端末
6 ダンパー(緩衝部材)

Claims (3)

  1. 自動車の車室フロアの端部から延出して車室フロアよりも一段高く形成された左右のサイドメンバの延出部を、これら延出部よりも一段低い位置で車幅方向に延びるサスペンションクロスメンバでつなぎ、該サスペンションクロスメンバの車幅方向中央部と、車室フロア下面側の左右両側位置とを左右一対のブレースでほぼ水平にかつ平面視ほぼV字形に連結した車体下部の補強構造において、
    上記各ブレースは、一方の端末を上記サスペンションクロスメンバと結合するとともに、他方の端末を車室フロアに沿う上記サイドメンバの基端部に結合せしめ、
    上記ブレースとサイドメンバとの連結部と、サイドメンバよりも車外側に位置するロッカーとの間に、上記各ブレースを車外側へ直線状に延長するように設けた緩衝部材でつないだことを特徴とする車体下部の補強構造。
  2. 請求項1に記載の車体下部の補強構造において、
    上記左右のサイドメンバは、車室フロアの前端部から前方へ延出する左右のフロントサイドメンバであり、両フロントサイドメンバの延出部を、これら延出部よりも一段低い位置に設けたフロントサスペンションクロスメンバでつなぎ、該フロントサスペンションクロスメンバの車幅方向中央部と、上記左右のフロントサイドメンバの基端部とを上記ブレースで連結し、ブレースとフロントサイドメンバの基端部との連結部と、上記ロッカーとを上記緩衝部材でつないだ車体下部の補強構造。
  3. 請求項1ないし2に記載の車体下部の補強構造において、
    上記緩衝部材を液圧式ダンパー装置で構成した車体下部の補強構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107021141A (zh) * 2016-01-12 2017-08-08 本田技研工业株式会社 汽车的车身构造

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