JP2010042757A - 車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクを十分に追突から保護することができると共に、燃料タンクよりも後側の構成を簡素化することのできる車体構造を提供する。
【解決手段】車体下側のフレームの燃料タンク３よりも前側の位置に衝撃吸収部１６を設ける。衝撃吸収部１６で他車両の追突による衝撃を吸収することによって、リアフレーム６に設けられた燃料タンク３を保護する。また、衝撃吸収部１６を燃料タンク３よりも前側に設けることで、燃料タンク３よりも後側の車体構造１、すなわち車体構造１の低耐力部２６で吸収する衝撃の一部を燃料タンク３の前側の領域Ｃで負担する。これによって、燃料タンク３より前側の車体構造１の領域Ｃも吸収ストロークに加算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体下側に燃料タンクが配置される車両の車体構造に関する。

従来、車体構造として、例えば特開２００１−５５１６３号公報に記載されるように、車両前後方向へ延びるリアサイドメンバを前側メンバと後側メンバとで構成すると共に前側メンバと後側メンバとの間に湾曲部を二箇所形成し、それぞれの湾曲部の内部にバルクヘッドを配設したものが知られている。この車体構造では、湾曲部にバルクヘッドを配設することによって、他車両の追突に対する耐力が高められている。
特開２００１−５５１６３号公報

しかしながら、このような車体構造にあっては、リアサイドメンバ等によって構成される骨格部材が衝撃吸収力を有さないため、車体後側に配置された燃料タンクを追突から保護するためには燃料タンク自体の耐力を高める必要があった。また、燃料タンクを保護するべく、追突時の衝撃を燃料タンクより後側の車体構造で吸収できるような構成とした場合、発生反力荷重と必要とされる吸収ストロークの観点から、後側の車体構造を複雑にしなければならないという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、燃料タンクを追突から十分に保護することができると共に、燃料タンクよりも後側の構成を簡素化することのできる車体構造を提供することを目的とする。

本発明に係る車体構造は、複数のフレームによって構成され、中央位置よりも後側に燃料タンクが設けられた車体構造において、燃料タンクよりも前側及び中央位置よりも後側の位置で車体下側のフレームに設けられ、他車両の追突による衝撃を吸収する第１の衝撃吸収部を備えることを特徴とする。

このような車体構造では、第１の衝撃吸収部で他車両の追突による衝撃を吸収することによって、車体下側に設けられた燃料タンクを保護することができる。また、第１の衝撃吸収部が燃料タンクよりも前側に設けられているため、燃料タンクよりも後側の車体構造で吸収する衝撃の一部を燃料タンクの前側で負担することができる。これによって、燃料タンクより前側の車体構造も吸収ストロークに加算することができるため、燃料タンクを追突から十分に保護することができると共に、燃料タンクよりも後側の構成を簡素化することができる。

また、本発明に係る車体構造は、第１の衝撃吸収部の上方の位置で車体上側のフレームに設けられ、他車両の追突による衝撃を吸収する第２の衝撃吸収部を更に備えることが好ましい。これによって、燃料タンクよりも前側において、車両の上側車体構造と下側車体構造の両方で衝撃を吸収することができる。これによって、一層確実に燃料タンクを追突から保護することができる。

また、本発明に係る車体構造では、燃料タンクよりも後側の位置で車体下側のフレームに設けられた低耐力部が第１の衝撃吸収部の衝撃吸収作動力より低い耐力を有するように高張力鋼で構成される。この低耐力部が第１の衝撃吸収部の衝撃吸収作動力より低い耐力を有する高張力鋼で構成されているため、他車両の追突時には、まず、燃料タンクよりも後側の低耐力部で衝撃吸収し、その後、燃料タンクよりも前側の第１の衝撃吸収部で衝撃を吸収することができる。このように、段階的に衝撃を吸収することによって、燃料タンクを一層確実に追突から保護することができる。

また、本発明に係る車体構造は、第１の衝撃吸収部と低耐力部との間の位置で車体下側のフレームに設けられ、第１の衝撃吸収部の衝撃吸収作動力より高い耐力を有する高張力鋼で構成される第１の高耐力部を更に備える。車体構造の第１の衝撃吸収部と低耐力部との間、すなわち燃料タンクが配置される位置における車体構造が、高い耐力を有する高張力鋼で構成されている。これによって、燃料タンク付近の第１の高耐力部の車両前後方向両端側で衝撃を吸収することが可能となり、追突による衝撃を効率よく吸収することができる。

また、本発明に係る車体構造は、第１の衝撃吸収部よりも前側の位置で車体下側のフレームに設けられ、第１の高耐力部より高い耐力を有する高張力鋼で構成される第２の高耐力部を更に備える。第１の衝撃吸収部よりも前側を高い耐力を有する高張力鋼で構成することによって、車両後側から段階的に衝撃を吸収することによって、衝突による衝撃を効率よく吸収することができる。

本発明によれば、燃料タンクを追突から十分に保護することができると共に、燃料タンクよりも後側の構成を簡素化することができる。

以下、本発明に係る車体構造の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、本明細書中において、車両が直前進している際の前方方向を「前方」と定め、「前」「後」「左」「右」等の方向を示す語を用いることとする。

図１は、本発明の実施形態に係る車体構造１の側面図であり、車両後側の構成を示す図である。図１に示すように、車体構造１は、複数のフレームによって、アンダーボディと、サイドボディと、アッパーボディと、リアボディとから構成されており、車体下側のフレームに取り付けられてエンジンに燃料を供給する燃料タンク３を備えている。

車体構造１は、車体下側における車幅方向両側で車両前後方向に延びてアンダーボディを構成する一対のロッカ４や、ロッカ４の後側で車両前後方向に延びてリアボディを構成する一対のリアフレーム６や、車体上側における車幅方向両側で車両前後方向に延びてアッパーボディを構成するルーフサイドレール７や、アンダーボディとアッパーボディとを接続するセンターピラー８及びクォーターピラー９や、リアフェンダ１１などから構成されており、その他、図示されていないが、車幅方向に延びて一対のロッカ４、リアフレーム６同士を連結して補強するクロスメンバなどによって構成されている。

燃料タンク３は、車両前後方向の中央位置よりも後側で、車体構造１のアンダーボディに設けられている。具体的には、燃料タンク３は、車両の後部座席の下側で一対のリアフレーム６の間に挟まれるように配置されている。

図１に示すように、車体構造１を車両前後方向に領域Ａ〜Ｄに分けた場合、車体構造１は、それぞれの領域ごとに変形耐力が異なるように構成されている。領域Ａの後端位置は、車体構造１の後端部の位置であり、領域Ａの前端位置は、燃料タンク３の後端部から所定距離後方に離間した位置である。領域Ｂの後端位置は、燃料タンク３の後端部から所定距離後方に離間した位置（領域Ａの前端位置）であり、領域Ｂの前端位置は、燃料タンク３の前端部から所定距離前方に離間した位置である。領域Ｃの後端位置は、燃料タンク３の前端部から所定距離前方に離間した位置（領域Ｂの前端位置）であり、領域Ｃの前端位置は、センターピラー８とロッカ４の連結部８ａの後端部付近の位置である。また、領域Ｄは、センターピラー８とロッカ４の連結部８ａの後端部付近の位置（領域Ｃの前端位置）よりも前側の領域である。なお、センターピラー８の位置を車体構造１の車両前後方向の中央位置とし、図１においては一点鎖線Ｌで示す。

車体構造１をこのような領域Ａ〜Ｄに分けた場合、各領域の変形耐力には、領域Ａ＜領域Ｃ＜領域Ｂ＜領域Ｄの関係が成り立つ。以下、各領域の構成について、変形耐力の大きい順から説明する。

車体構造１の領域Ｄ、すなわちセンターピラー８とロッカ４の連結部８ａの後端部よりも前方の領域は、車体構造１の領域Ａ，Ｂ，Ｃよりも高い耐力を有する高張力鋼で構成することによって、車体構造１の後側部分よりも変形耐力が大きくなるように構成されている。具体的には、引張強度が５９０ＭＰａより大きい超高張力鋼を用いて板厚や断面の大きさを大きくしてロッカ４やルーフサイドレール７を構成することによって、変形耐力を大きくする。車体構造１の領域Ｂにおける高耐力部（第１の高耐力部）２５より高い耐力を有する高張力鋼で構成される領域Ｄを、以下、車体構造１の高耐力部（第２の高耐力部）１５とする。

車体構造１の領域Ｂ、すなわち燃料タンク３付近の領域は、領域Ｄよりも変形耐力が小さく、衝撃吸収部１６，１７の衝撃吸収作動力より高い耐力、すなわち強度を有する高張力鋼を用いることによって領域Ｃより変形耐力が大きくなるように構成されている（衝撃吸収部１６，１７の詳細な説明は後述）。具体的には、引張強度が５９０ＭＰａより大きい超高張力鋼を用い、領域Ｃよりも変形耐力が大きく、且つ、領域Ｄよりも変形耐力が小さくなるように板圧や断面の大きさを調整してリアフレーム６を構成する。車体構造１の領域Ｃにおける衝撃吸収部１６，１７の衝撃吸収作動力より高い耐力を有する高張力鋼で構成される領域Ｂを、以下、車体構造１の高耐力部２５とする。

車体構造１の領域Ｃ、すなわちセンターピラー８とロッカ４の連結部８ａの後端部と燃料タンク３の前端部との間の領域には、ロッカ４に設けられる衝撃吸収部（第１の衝撃吸収部）１６と、ルーフサイドレール７に設けられる衝撃吸収部（第２の衝撃吸収部）１７が形成されることによって、高耐力部２５よりも変形耐力が小さく、領域Ａより変形耐力が大きくなるように構成されている。領域Ｃは、車両前後方向以外の曲げ耐力は、従来の車体構造と同等の強度となるように構成される。

ロッカ４に設けられる衝撃吸収部１６は、他車両（図においてはＭＤＢ台車５０で示す）の追突による衝撃、すなわち車両前後方向に入力される衝撃を吸収するものである。

図２は、衝撃吸収部１６の構成の一例を示す図である。図２に示すように、ロッカ４は断面矩形状の中空部材からなるロッカ４Ａ，４Ｂから構成されており、衝撃吸収部１６は、車両前側のロッカ４Ａの後端側の断面矩形状の開口部２０に、当該開口部２０よりも小径とされた車両後側のロッカ４Ｂの前端部１８を挿入することによって構成されている。ロッカ４Ａ内におけるロッカ４Ｂの前端部１８よりも車両前方の位置には固定壁部１９が設けられており、固定壁部１９には、車両後方へ延びてロッカ４Ｂの前端部１８を封止する隔壁１８ａを貫通するロッド２１が固定されており、そのロッド２１の後端部には、ロッカ４Ｂの前端部１８内で車両前後方向に移動可能に配置されたピストン２２が取り付けられている。ピストン２２にはオリフィス２２ａが形成されると共に隔壁１８ａ，１８ｂで囲まれた内部にオイルが充填されている。ピストン２２にオリフィス２２ａが形成されているため、ピストン２２の移動に伴って、オイルがオリフィス２２ａを通過する。このような構成により、車両の追突による衝撃が入力された場合は、ロッカ４Ｂが車両前側へ移動することで、ロッカ４Ａに固定されているピストン２２がロッカ４Ｂ内を相対的に移動することとなるため、オイルとオリフィス２２ａの作用によって衝撃が吸収される。

また、ロッカ４Ａとロッカ４Ｂとは、複数の荷重コントロール用シェアピン２３で接続されている。荷重コントロール用シェアピン２３は、ロッカ４Ａ及びロッカ４Ｂの側面壁を貫通して固定されるものであり、ロッカ４Ｂに入力される車両前後方向の荷重が一定以下の場合、ロッカ４Ａとロッカ４Ｂ同士を固定して保持することによってピストン２２が作用しないようにすることができる。一方、入力された荷重が所定の閾値より大きくなった場合は、荷重コントロール用シェアピン２３が破断することによってロッカ４Ａとロッカ４Ｂの固定が解除され、ピストン２２が作用して衝撃を吸収する。このように荷重コントロール用シェアピン２３が破断して衝撃吸収部１６が衝撃吸収を作動させるときの荷重を衝撃吸収作動力とする。なお、シェアピンに代えてカプセルを用いても良い。

ルーフサイドレール７に設けられる衝撃吸収部１７も、衝撃吸収部１６と同様の構成を有しており、所定の閾値より大きな荷重が入力された場合に荷重コントロール用シェアピンが破断して、ピストンの作用によって衝撃を吸収する。

図１へ戻り、車体構造１の領域Ａ、すなわち燃料タンク３の後端部よりも車両後側の領域は、衝撃吸収部１６，１７の衝撃吸収作動力より低い耐力を有する高張力鋼で形成されることによって、領域Ｃよりも変形耐力が小さくなるように構成されている。具体的には、引張強度５９０ＭＰａ以下の高張力鋼を用い、衝撃吸収部１６及び衝撃吸収部１７の荷重コントロール用シェアピンが破断する荷重よりも小さな荷重で変形するように板圧や断面の大きさを調整してリアフレーム６を構成する。車体構造１の領域Ｃにおける衝撃吸収部１６，１７の衝撃吸収作動力より低い変形耐力を有する高張力鋼で構成される領域Ａを、以下、車体構造１の低耐力部２６とする。

次に、本実施形態に係る車体構造１の作用・効果について図３及び図４を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る車体構造１に他車両が追突した場合の追突初期段階の様子を示す図である。また、図４は、本実施形態に係る車体構造１に他車両が追突した場合の追突後の最終変形状態を示す図である。なお、図３及び図４においては、他車両に代えてＭＤＢ台車５０が追突した場合の様子を示している。

図３に示すように、車体構造１に後方から他車両が追突した場合、追突初期の段階においては、変形耐力の最も小さい低耐力部２６が先行して変形することによって入力された衝撃の一部を吸収する。この段階では、領域Ｃにおける衝撃吸収部１６及び衝撃吸収部１７の荷重コントロール用シェアピンは破断せず、衝撃吸収部１６及び衝撃吸収部１７は衝撃を吸収しない。また、変形耐力の大きい高耐力部１５及び高耐力部２５も変形しない。

車体構造１の低耐力部２６が一定以上変形すると、変形耐力の大きい高耐力部１５及び高耐力部２５よりも先に、低耐力部２６の次に変形耐力の小さい領域Ｃが変形する。すなわち、衝撃吸収部１６及び衝撃吸収部１７の荷重コントロール用シェアピンが破断し、ロッカ４Ｂが車両前方に移動することによって、ロッカ４Ａに固定されているピストン２２がロッカ４Ｂ内を相対的に移動することとなり、オイルとオリフィスの作用によって衝撃が吸収される（図２参照）。入力された衝撃が、衝撃吸収部１６及び衝撃吸収部１７の吸収可能な範囲を超えると、図４に示すように、車体構造１の領域Ｃにおけるロッカ４及びルーフサイドレール７自体が変形することによって、衝撃を吸収する。なお、衝撃吸収部１６及び衝撃吸収部１７には、ストッパーを設けるか、底突き荷重特性を調節することによって所定量以上の変形を防止し、後部座席と前部座席のシートバックとの間隔が狭くなりすぎることを防止する。

追突後の最終段階においては、車体構造１の低耐力部２６での変形、衝撃吸収部１６と衝撃吸収部１７での衝撃吸収、及び車体構造１の領域Ｃでの変形によって十分な衝撃吸収がなされたため、また、車体構造１の高耐力部１５及び高耐力部２５における変形耐力が大きいため、車体構造１の高耐力部１５及び高耐力部２５においては、変形することなくその形状が維持される。従って、車体構造１の高耐力部２５に配置されている燃料タンク３が追突から保護される。

以上により、本実施形態に係る車体構造１では、衝撃吸収部１６で他車両の追突による衝撃を吸収することによって、リアフレーム６に設けられた燃料タンク３を保護することができる。また、衝撃吸収部１６が燃料タンク３よりも前側に設けられているため、燃料タンク３よりも後側の車体構造１、すなわち車体構造１の低耐力部２６で吸収する衝撃の一部を燃料タンク３の前側の領域Ｃで負担することができる。これによって、燃料タンク３より前側の車体構造１の領域Ｃも吸収ストロークに加算することができるため、燃料タンク３を十分に追突から保護することができると共に、燃料タンク３よりも後側の車体構造１の低耐力部２６の構成を簡素化することができる。

また、ルーフサイドレール７に衝撃吸収部１７を設けることによって、燃料タンク３よりも前側において、車両の上側車体構造と下側車体構造の両方で衝撃を吸収することができる。これによって、一層確実に燃料タンク３を追突から保護することができる。

また、低耐力部２６が衝撃吸収部１６，１７の衝撃吸収作動力より低い耐力を有する高張力鋼で構成されているため、他車両の追突時には、まず、燃料タンク３よりも後側の低耐力部２６で衝撃を吸収させ、その後、燃料タンク３よりも前側の衝撃吸収部１６，１７で衝撃を吸収することができる。このように、段階的に衝撃を吸収することによって、燃料タンク３を一層確実に追突から保護することができる。

また、車体構造１の衝撃吸収部１６，１７と低耐力部２６との間、すなわち燃料タンク３が配置される位置における車体構造１の高耐力部２５が、高い耐力を有する高張力鋼で構成されている。これによって、燃料タンク３付近の高耐力部２５の車両前後方向の両端側で衝撃を吸収することが可能となり、追突による衝撃を効率よく吸収することができる。

車体構造１の衝撃吸収部１６，１７よりも前側に高い耐力を有する高張力鋼で構成された高耐力部１５を設けることによって、車両後側から段階的に衝撃を吸収し、衝突による衝撃を効率よく吸収することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、本実施形態に係る車体構造１では、衝撃を吸収する車体構造１の領域Ｃには、オイルとオリフィスによる流体抵抗を用いた衝撃吸収部１６，１７を設けたが、これに代えて、ステアリングコラムで用いられるような金属の貫通抵抗や変形抵抗を用いた種々のＥＡメカニズムを用いてもよい。

また、車体構造１の領域Ｃには、衝撃吸収部１６，１７を設けたが、これに代えて、引張強度５９０ＭＰａ以下の高張力鋼で板厚及び断面の大きさを調節することによって、変形耐力が領域Ａ＜領域Ｃ＜領域Ｂ＜領域Ｄとなるように構成してもよい。この場合、板材にはテーラードブランク材を用いることが好ましい。

本発明の実施形態に係る車体構造の側面図であり、車両後側の構成を示す図である。 衝撃吸収部の構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る車体構造に他車両が追突した場合の追突初期段階の様子を示す図である。 本実施形態に係る車体構造に他車両が追突した場合の追突後の最終変形状態を示す図である。

符号の説明

１…車体構造、３…燃料タンク、１５…高耐力部（第２の高耐力部）、１６…衝撃吸収部（第１の衝撃吸収部）、１７…衝撃吸収部（第２の衝撃吸収部）、２５…高耐力部（第１の高耐力部）、２６…低耐力部。

Claims (5)

1. 複数のフレームによって構成され、中央位置よりも後側に燃料タンクが設けられた車体構造において、
   前記燃料タンクよりも前側及び前記中央位置よりも後側の位置で車体下側の前記フレームに設けられ、他車両の追突による衝撃を吸収する第１の衝撃吸収部を備えることを特徴とする車体構造。
2. 前記第１の衝撃吸収部の上方の位置で車体上側の前記フレームに設けられ、前記他車両の追突による衝撃を吸収する第２の衝撃吸収部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の車体構造。
3. 前記燃料タンクよりも後側の位置で車体下側の前記フレームに設けられ、前記第１の衝撃吸収部の衝撃吸収作動力より低い耐力を有する高張力鋼で構成される低耐力部を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の車体構造。
4. 前記第１の衝撃吸収部と前記低耐力部との間の位置で車体下側の前記フレームに設けられ、前記第１の衝撃吸収部の衝撃吸収作動力より高い耐力を有する高張力鋼で構成される第１の高耐力部を更に備えることを特徴とする請求項３記載の車体構造。
5. 前記第１の衝撃吸収部よりも前側の位置で車体下側の前記フレームに設けられ、前記第１の高耐力部より高い耐力を有する高張力鋼で構成される第２の高耐力部を更に備えることを特徴とする請求項４記載の車体構造。

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