JP2010132046A - 車体下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体側方からの入力荷重に対してクロスメンバの変形を抑える。
【解決手段】車幅方向に延在する閉断面構造のクロスメンバ３の上面３ａ及び下面を、車体上方に凸となるよう湾曲形成し、クロスメンバ３の下面の車幅方向外側端部をシルインナ５に連結する。このときクロスメンバ３の車幅方向外側の端面３ｆとシルインナ５との間に間隙９を形成し、端面３ｆの上部とシルインナ５とをクロスメンバ３より強度の低いブラケット１１で連結する。車体側方からクロスメンバ３の上面３ａより車体上方位置にて荷重入力を受けたときに、上記湾曲形成したクロスメンバ３の下面が車幅方向に伸張するように力を受け、上面３ａの上方に凸となるように受ける力と釣り合ってクロスメンバ３の変形を抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車幅方向に延在するクロスメンバを備えた車体下部構造に関する。

従来、フロントフロアパネル下面において、フロアサイドメンバとトンネルアンダリインフォースメントとの間に設けたクロスメンバの底壁を、上方に凸となるようアーチ状に形成した車体下部構造が知られている。

この車体下部構造では、クロスメンバに対し車体側方から衝突荷重が入力したときに、クロスメンバが車体上方へ凸となるように変形することで、クロスメンバの下部に収納している部品の保護を行っている。
特開２００７−１２５９７４号公報

しかしながら、上記した従来の車体下部構造では、クロスメンバの上面については平面としていることもあって、車体側方からの入力荷重がクロスメンバの上面よりも車体上方に作用したときには、上記平面としているクロスメンバの上面が座屈して大きく変形する恐れがある。

そこで、本発明は、車体側方からの荷重入力に対してクロスメンバの変形を抑えることを目的としている。

本発明は、車幅方向に延在するクロスメンバの上面及び下面を、車体上方に凸となるよう湾曲形成し、クロスメンバの下面の車幅方向端部を車体の側部部材に連結することを特徴とする。

本発明によれば、クロスメンバ上面よりも上方にて車体側方から荷重入力があったときに、車体上方に凸となっているクロスメンバ上面は車体上方にさらに凸となるような力を受ける一方、クロスメンバ下面は車体側部部材に引っ張られて、車体上方に凸となっている状態から水平状態となるように下方に向かう力を受け、このクロスメンバ下面の下方に向かう力と、上記クロスメンバ上面が受ける上方に向かう力とが相殺されて、クロスメンバの変形を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す車体下部構造の斜視図、図２は同平面図であり、いずれも図中の矢印Ａで示す車幅方向の車体半分について示している。この車体下部構造は、フロアパネル１上に、車幅方向に延在するクロスメンバ３を設けている。このクロスメンバ３は、図中の矢印Ｂで示す車体前後方向に延在するサイドシルにおける車体の側部部材としてのシルインナ５の側壁５ａと、車幅方向中央で車体前後方向に延在するフロアトンネル部７との間に配置している。

上記したクロスメンバ３は、上面３ａと、前，後面３ｂ，３ｃと、前，後面３ｂ，３ｃの下端にそれぞれ連続するフランジ３ｄ，３ｅとを有するほぼハット形断面を呈している。これら各フランジ３ｄ，３ｅをフロアパネル１上に接合することで、クロスメンバ３はフロアパネル１との間で閉断面を形成している。すなわち、クロスメンバ３の下面は、フロアパネル１の一部１ａ（図４参照）を含むことになる。

このようなクロスメンバ３は、図２のＣ矢視図である図３に示すように、その全体を車体上方に凸となるように湾曲形成している。すなわち、このクロスメンバ３は、上面３ａを車体上方に凸となるように湾曲形成するとともに、その下面の一部を形成するフランジ３ｄ，３ｅ及び、下面の他の一部を形成するフロアパネル１の一部１ａについても、シルインナ５とフロアトンネル部７との間で車体上方に凸となるように湾曲形成している。

なお、この湾曲形状は、シルインナ５とフロアトンネル部７との間の車幅方向ほぼ中央部が最も車体上方位置となるよう上方に突出している。また、フロアパネル１の一部１ａの湾曲形状に連続するようにして、クロスメンバ３に対応するシルインナ５の底壁の一部５ｂも、クロスメンバ３から車体前後方向にずれた位置の底壁５ｃに対して上方に突出している。したがって、この上方に突出した位置の底壁の一部５ｂ上にも、クロスメンバ３のフランジ５ｄ，５ｅを接合している。

また、クロスメンバ３の車幅方向外側の端面３ｆは、図３に示すようにシルインナ５の側壁５ａに対し間隙９を形成して離間させてあり、該端面３ｆの下端角部３ｇをシルインナ５の角部内側に接合している。すなわち、クロスメンバ３の下面（フランジ３ｄ，３ｅ）の車幅方向端部を車体の側部部材であるシルインナ５に連結している。

ここで、上記したクロスメンバ３の車幅方向外側の端面３ｆとシルインナ５の側壁５ａとの間隙９は、図３に示すように、クロスメンバ３の上面３ａ側が最も広く下端角部３ｇ側ほど狭くなるよう形成してあり、上記クロスメンバ３の上面３ａの端部に形成した端部フランジ３ｈとシルインナ５の側壁５ａとをブラケット１１により互いに連結している。このブラケット１１は、クロスメンバ３よりも強度が低く、かつ車両走行時などの振動入力に対する車体剛性を確保可能な連結部材としてある。

一方、クロスメンバ３の車幅方向内側の端面３ｉは、フロアトンネル部７の側壁７ａに連結している。

また、シルインナ５の側壁５ａの車体外側には、ブラケット１１よりも車体上方近傍に位置する荷重受け部材としてのバルクヘッド１３を取り付けてある。バルクヘッド１３は、外側面１３ａと、上，下面１３ｂ，１３ｃと、上，下面１３ｂ，１３ｃにそれぞれ連続するフランジ１３ｄ，１３ｅとを備え、これらフランジ１３ｄ，１３ｅをシルインナ５の側壁５ａに接合した状態で、車体前後方向に延在している。

なお、図中の符号１５で示すものは、フロアパネル１上に固定したシートブラケットである。

次に、作用について説明する。まず、図５に示すように、車両側方からの衝突物１７がクロスメンバ３の上面３ａよりも車体上方のセンタピラー１９に衝突した場合を想定する。この場合には、図５（ａ）の状態から衝突物１７がセンタピラー１９に衝突して図５（ｂ）のように荷重Ｆが入力すると、センタピラー１９は車室２１内に押し込まれるようにして変形する。

このとき、センタピラー１９の下端はシルインナ５の側壁５ａの上端に連結しており、またブラケット１１を脆弱な部材としているので、シルインナ５の側壁５ａはブラケット１１をクロスメンバ３との間で押し潰すようにして破壊しつつセンタピラー１９に引っ張られるようにして、車室２１側に屈曲変形する。このシルインナ５が屈曲変形する際には、クロスメンバ３の下面のシルインナ５への連結部となっている端面３ｆの下端角部３ｇを支点として回転するようにして変形する。

そして、この屈曲変形によって、シルインナ５の側壁５ａは、クロスメンバ３の端面３ｆを押し付けるようにしてクロスメンバ３に荷重伝達する。ここで、クロスメンバ３の上面３ａは、車体上方に向けて凸となるよう湾曲しているので、上記のようにして衝突荷重Ｆが入力すると、クロスメンバ３に及ぼす車幅方向の軸力Ｆ１によって、この上面３ａの凸形状がさらに凸となるように変形する方向に力を受けることになる。

一方、クロスメンバ３の下面を構成しているフロアパネル１の一部１ａ及びフランジ３ｄ，３ｅに対しては、上記したようにシルインナ５の側壁５ａがクロスメンバ３に荷重伝達する際に、クロスメンバ３の車幅方向外側の端部を矢印Ｆ２で示しように回転させるモーメントが発生する。これにより、車体上方に向けて凸となるよう湾曲しているクロスメンバ３の下面は、この湾曲状態を伸張させるような車体下方に向けた力を受けることになる。

この結果、前記したクロスメンバ３の上面３ａの車体上方に向けて凸となる方向に受ける力と、クロスメンバ３の下面の伸張させる方向の車体下方に向けて受ける力とが、クロスメンバ３内で互いに相殺されることになる。すなわち、クロスメンバ３に対する前記した軸力Ｆ１とモーメントＦ２とが、クロスメンバ３内で逆方向に働くことになって互いに釣り合うことになり、結果としてクロスメンバ３の変形を抑えることができ、車室２１の変形抑制効果を得ることができる。

ここで、本実施形態では、クロスメンバ３の端面３ｆとシルインナ５の側壁５ａとは、相互間に間隙９を形成して離間させてあるので、シルインナ５の車室２１側への変形移動が容易となって、クロスメンバ３の下面を伸張させる力をより増大させることができ、クロスメンバ３の変形をより確実に抑えることができる。

この際、本実施形態では、クロスメンバ３の上面３ａの車幅方向外側の端部（端面３ｆ）とシルインナ５の側壁５ａとを、クロスメンバ３よりも強度が低くかつ車体剛性を確保可能なブラケット１１で連結している。このため、上記シルインナ５の車室２１側への変形移動を、ブラケット１１の破壊によって許容しつつ、車両走行時などの振動入力に対しての車体剛性も確保することができる。

また、本実施形態では、クロスメンバ３の車幅方向内側の端部である端面３ｉを、フロアトンネル部７の側壁７ａに連結している。このため、前記したようにクロスメンバ３が車体側方から荷重入力を受けたときに、この入力荷重をフロアトンネル部７が対抗するようにして受けることになり、クロスメンバ３の変形抑制効果を確実に得ることができる。

また、本実施形態では、クロスメンバ３の下面が、フロアパネル１の一部１ａを含んでいて該一部１ａを共用している。このため、フロアパネル１の一部１ａとは別にクロスメンバ３自体に下面を設けて閉断面とした場合に比較して、車体の軽量化を達成できるとともに、フロアパネル１の一部１ａをクロスメンバ３の上面３ａに合わせて湾曲形成することで、フロアパネル１の剛性を高めることができる。

なお、フロアパネル１上に設けてあるシートブラケット１５は、上記したシルインナ５の車室２１側への変形移動を妨げない位置、換言すれば、クロスメンバ３の上面３ａが受ける力と、クロスメンバ３の下面が受ける力との釣り合いを妨げない位置に設定してあるものとする。

次に、図６に示すように、車両側方から車体上下方向に長い衝突物２３が衝突した場合を想定する。なお、図６では図５で示してあるセンタピラー１９を省略している。この場合には、図６（ａ）の状態から衝突物２３が、図６（ｂ）のようにまずバルクヘッド１３に干渉して衝突荷重Ｆが作用することで、シルインナ５は車室２１側に押し込まれるようにして変形する。このとき、図５の場合と同様に、ブラケット１１を脆弱な部材としているので、シルインナ５の側壁５ａはブラケット１１をクロスメンバ３との間で押し潰すようにして破壊しつつ、車室２１側に屈曲変形する。

これにより、シルインナ５の側壁５ａは、クロスメンバ３の端面３ｆを押し付けるようにしてクロスメンバ３に荷重伝達するので、図５の場合と同様に、クロスメンバ３に対する軸力Ｆ１とモーメントＦ２とが、クロスメンバ３内で逆方向に働くことになって互いに釣り合うことになり、クロスメンバ３の変形を抑えることができる。

上記図６で示した衝突物２３のように、車体上下方向に長く、下部がクロスメンバ３に対応する位置にあっても、上部側が車体上下方向でバルクヘッド１３に対応する位置にあれば、衝突物２３による衝突荷重Ｆは、クロスメンバ３よりも先にバルクヘッド１３が受け、バルクヘッド１３を介してクロスメンバ３に伝達するので、クロスメンバ３の変形抑制効果を得ることができる。

本発明の一実施形態を示す車体下部構造の斜視図である。 図１の車体下部構造の平面図である。 図２のＣ矢視図である。 図２のＤ−Ｄ線で破断した状態の斜視図である。 図１の車体下部構造で、衝突物がセンタピラーに衝突した場合を示す作用説明図である。 図１の車体下部構造で、上下方向に長い衝突物が車体側部に衝突した場合を示す作用説明図である。

符号の説明

１ フロアパネル
１ａ フロアパネルの一部（クロスメンバの下面）
３ クロスメンバ
３ａ クロスメンバの上面
３ｄ，３ｅ クロスメンバのフランジ（クロスメンバの下面）
５ シルインナ（車体の側部部材）
７ フロアトンネル部
７ａ フロアトンネル部の側壁
１１ クロスメンバとシルインナとを連結するブラケット（連結部材）
１３ バルクヘッド（荷重受け部材）

Claims (6)

1. 閉断面を形成しつつ車幅方向に延在するクロスメンバの上面及び下面を、車体上方に凸となるよう湾曲形成し、前記クロスメンバの下面の車幅方向端部を車体の側部部材に連結することを特徴とする車体下部構造。
2. 前記クロスメンバの上面の車幅方向端部を、前記クロスメンバの下面の車幅方向端部に対して脆弱にしたことを特徴とする請求項１に記載の車体下部構造。
3. 前記クロスメンバの上面よりも車体上方位置の車体側部に、前記側部部材よりも車体外側に突出する荷重受け部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の車体下部構造。
4. 前記クロスメンバの上面と車幅方向端部とを離間させ、前記クロスメンバの上面と前記車体の側部部材とを、前記クロスメンバよりも強度の低い連結部材で連結したことを特徴とする請求項２または３に記載の車体下部構造。
5. 前記クロスメンバの車幅方向内側の端部を車幅方向中央で車体前後方向に延在するフロアトンネル部の側壁に連結したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車体下部構造。
6. 前記クロスメンバの下面は、フロアパネルの一部を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車体下部構造。

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