JP2010234890A - 車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビン部と前部構造体とが異種金属で構成されている場合でも、車体損傷の修復時の作業を迅速、低コストで行えるとともに、前部構造体を変更することで、サスペンションの取付け位置や車両剛性を変更して、車両の軽量化を図れ、走行性能の異なる車両に対応可能な車体構造を提供する。
【解決手段】車体１のキャビン部２、キャビン部よりも車両前方に位置する前部構造体３を有し、キャビン部２と前部構造体３とが異なる材質で構成された車体構造において、前部構造体３は、車幅方向Ｗに位置するサイドメンバ３２，３３と、サイドメンバよりも上方に位置しサスペンションを取り付けるサスペンション取付部材３０，３１とで構成された骨格部材７，８を有し、骨格部材７，８とキャビン部２とを着脱可能に結合した。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体のキャビン部と、キャビン部よりも前方に位置する車体構造体とが異種金属で構成された車体構造に関する。

車両の車体構造には、スチール製のものやアルミ合金製のものがある。スチール製の車体は、衝突後の修理時に、破損箇所を部分的に修復できる反面、重量が重くなる問題があり、車両の軽量化を図る上ではネックとなる。アルミ合金製の車体は、スチール製の車体に比べて軽量であるが、衝突後の修理時に、破損箇所を部分的に修復することが難しく、専門の技術を習得したものや設備を備えた工場でなければ修復できないため、修理費用が嵩んでしまう。また、車両の重量バランスを考慮して、キャビン部はスチール製、車両の前部を構成する前部構造体をアルミ合金で構成した車体構造なども既に実用化されている。このような異種金属を接合する場合、溶接ではなくリベットにより締結されることが多い。車体の前部構造体を着脱可能にしたものとしては、例えば特許文献１が挙げられる。

特開平５−８５４０７号公報

上述のような、キャビン部と前部構造体とが異種金属で構成された車体構造においても、衝突後の修理時に、前部構造体を新たなものに交換する場合、専門の技術を習得したものや設備を備えた工場でなければ修復できないため、修理費用が嵩んでしまう。異種金属のキャビン部と前部構造体をリベット結合する場合、キャビン部と前部構造体との結合位置出しをするのに、専用の冶具を用いるため、修復作業が煩雑で作業時間を要してしまう。

また、車体構造は、車種に応じて車両デザインが変更されることから、車種に応じた専用設計とされるため、車種毎に専用の製造ラインで組み立てられていることが多い。このため、キャビン部と前後構造体の互いの接合部が、車種毎に専用設計になっているので、同一車種において、車両グレードに応じて車体の走行性能やデザイン等を変更して車両バリエーションを増やそうとしても、部品構成や接合部の構造がネックとなって専用のラインでの製造となり、低コストで容易に車両のバリエーションを増やすことが難しい。

特許文献１においては、前部構造体がキャビン部側に着脱自在な構成が記載されているので、キャビン部側を共有化してフロントデザインの異なる車両とする事はできるが、車幅方向に位置するサイドメンバやサスペンション支持部材はキャビン部側に溶接されているので、前部構造体を交換することでサスペンションの取付け位置や車両剛性を変更することができず、走行性能の異なる車両に対応することや、車両を軽量化するのが難しい。 本発明は、キャビン部と前部構造体とが異種金属で構成されている場合でも、車体損傷の修復時の作業を迅速、低コストで行えるとともに、前部構造体を変更することで、サスペンションの取付け位置や車両剛性を変更して、車両の軽量化を図れ、走行性能の異なる車両に対応可能な車体構造を提供することを、その目的とする。

上記目的を設定するため、請求項１の発明は、車体のキャビン部と、キャビン部よりも車両前方に位置する前部構造体を有し、キャビン部と前部構造体とが異なる材質で構成された車体構造において、前部構造体は、車幅方向に位置するサイドメンバと、サイドメンバよりも上方に位置してサスペンションを取り付けるサスペンション取付部材とで構成された骨格部材を有し、骨格部材とキャビン部とを着脱可能に結合したことを特徴としている。
請求項２の発明は、キャビン部と骨格部材の間に介在し、キャビン部と接合される第１の接合部と、車幅方向に位置して骨格部材と着脱可能に接合される第２の接合部とを備え、キャビン部と第１の接合部及び骨格部材と第２の接合部とをそれぞれ結合することで、前部構造体をキャビン部に対して着脱可能に支持するインタフェースブラケットを有することを特徴としている。
請求項３の発明は、インタフェースブラケットは、第１の接合部がキャビン部に溶接結合され、第２の接合部が骨格部材と締結されることを特徴としている。
請求項４の発明は、第２の接合部と骨格部材とは互いに接合する接合面を有し、各接合面の形状が、外力入力方向に対して交差する方向に延びる第１の面と、第１の面の両端側にそれぞれ位置して外力入力方向に延びる第２および第３の面とでそれぞれ形成され、第１から第３の面を互いに接合して締結部材で結合したことを特徴としている。

本発明によれば、車体の前部を構成する前部構造体が、車幅方向に位置するサイドメンバとサイドメンバよりも上方に位置してサスペンションを取り付けるサスペンション取付部材とで構成した骨格部材を有し、この骨格部材とキャビン部とを着脱可能に結合したので、キャビン部と前部構造体とが異種金属で構成されている場合でも、車体損傷の修復時の作業を迅速、低コストで修理できる。また、前部構造体を変更することで、サスペンションの取付け位置や車両剛性を変更できるので、車両の軽量化を図れ、走行性能の異なる車両に対応することができる。
本発明によれば、キャビン部と骨格部材の間に介在し、キャビン部と接合される第１の接合部と、車幅方向に位置して骨格部材と着脱可能に接合される第２の接合部とを備え、キャビン部と骨格部材とに第１の接合部と第２の接合部とをそれぞれ結合することで骨格部材の一部を構成するインタフェースブラケットを有するので、インタフェースブラケットの第１の接合部の形状を維持したまま第２の接合部を骨格部材に対応させて変更することで、キャビン部と前部構造体とが異なる材質で構成されていても、異なるデザインの骨格部材を有する前部構造体を、インタフェースブラケットを介してキャビン部と結合することができる。このため、キャビン部の共有を図れるとともに、製造ラインを大幅に変更することなく異なる車種の製造を行えるので、低コストで車両のバリエーションを増やすことができる。
本発明によれば、インタフェースブラケットは、第１の接合部側がキャビン部に溶接結合され、第２の接合部側が骨格部材と締結されるので、キャビン側との取り付け剛性を確保しながらも、キャビン部に対する骨格部材の交換が容易になり、車体損傷の修復時の作業を迅速、低コストで修理できるとともに車両のバリエーションを増やすことができる。 本発明によれば、第２の接合部と骨格部材とが互いに対向する接合面を有し、各接合面の形状が、外力入力方向に対して交差する方向に延びる第１の面と、第１の面の両端側にそれぞれ位置して外力入力方向に延びる第２および第３の面とでそれぞれ形成され、各面を互いに接合して締結部材で結合するので、第１の面により入力荷重を受けることで、第２および第３の面を締結する締結部材に対する入力荷重が軽減する。このため、第２の接合部と骨格部材との接合部における締結箇所が低減し、製造ラインでの作業時間や修理時の作業時間の短縮、部品点数の低減と軽量化を図れ、より低コストで修理できるとともに、車両のバリエーションを増やすことができる。

本発明の一実施形態である車体構造の概略構成を示す斜視図である。 前部構造体が備える骨格部材の構成を単独で示す拡大斜視図である。 図２に示す骨格部材を車両外側から見たときの斜視図である。 キャビン部とインタフェースブラケットと骨格部材の結合部分の構成を示す拡大図である。 インタフェースブラケットと骨格部材の結合部分の拡大図である。 インタフェースブラケットと骨格部材の結合部分の構成例を示す拡大図である。 インタフェースブラケットと骨格部材の結合部分のシール構造を示す拡大断面図である。 （ａ）はインタフェースブラケットと骨格部材結合部分のシール構造の一例を示す拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）はインタフェースブラケットと骨格部材結合部分のシール構造の一例を示す拡大図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の車体構造に関する実施の形態について図面を用いて説明する。図１において、車体１は、キャビン部２と、キャビン部２よりも車両前方に位置する前部構造体３と、キャビン部２と前部構造体３との間に介在してキャビン部２と前部構造体３とを着脱可能に結合するインタフェースブラケット５を備えている。本形態において、キャビン部２はスチール製で、前部構造体３はキャビン部２と異なる材質であるアルミ合金製とされている。

前部構造体３は、車幅方向Ｗに位置する骨格部材７，８と、骨格部材７，８よりも車両前方に位置して、骨格部材７，８にアッパメンバ３４Ａ及びロアメンバ３４Ｂの両端がそれぞれ結合されたフロントメンバ３４と、フロントメンバ３４に連結されたバンパ取付けビーム３５とを備えている。本形態において、骨格部材７，８はダイカスト材で、フロントメンバ３４はプレス材で、バンパ取付けビーム３５は押出材で構成されている。

骨格部材７は、図示しない右フンロトサスペンションを支持するサスペンション支持部材となるスプリングハウスパネル３０と、スプリングハウスパネル３０の下方に位置するサイドメンバ３２とが一体成型されて構成されたものである。骨格部材８は、図示しない左フンロトサスペンションを支持するサスペンション支持部材となるスプリングハウスパネル３１と、スプリングハウスパネル３１の下方に位置するサイドメンバ３３とが一体成型されて構成されたものである。骨格部材７、８の構成としては、スプリングハウスパネル３０，３１とサイドメンバ３２，３３とが一体成型されたものでなくてもよい。

図２，図３，図４に示すように、スプリングハウスパネル３０，３１に相当する骨格部材７，８の上面７Ａ、８Ａにはサスペンション取付部９Ａ，９Ｂが形成され、サスペンション取付部９Ａ，９Ｂよりも車両前方側にはフロントメンバ３４の取付部３６Ａ、３６Ｂが形成され、サスペンション取付部９Ａ，９Ｂよりも車両後方側にはインタフェースブラケット５との接合部３７，３８が形成されている。骨格部材７，８には複数のリブが形成されていて、その強度が確保されている。

図１に示すように、キャビン部２の前部２Ａと前部構造体３との間にインタフェースブラケット５を介在させるのは、キャビン部２を変更することなく、車両のフロント周りのデザインや構造を変更するとともに、車体損傷の修復時の作業を迅速、低コストで修理できるようにするためである。車両の印象はフロント周りのデザインを変更することで異なって見えるので、同一車種であっても異なるバリエーションを展開する際に、キャビン部２の共用化を図れ、製造ラインを大幅に変更することなく製造できる。このため、バリエーション展開するための新たなラインを設ける必要がなくなり、生産コストの低減につながる。別な見方をすると、現状の製造ラインを効率的に活用することにつながる。また、キャビン部２の共用化を図れることは、居住性を確保したまま新たな車両のバリエーションを展開できるため、製造ラインの設計や車体１の設計時間の短縮を図れて開発コストが低減し、最終的には車両のコストを低減することができる。

インタフェースブラケット５は、図１に示すように、車幅方向Ｗに延びてキャビン部２と接合される第１の接合部５１と、車幅方向Ｗに位置し、図１に示す骨格部材７、８の接合部３７，３８と着脱可能に結合する第２の接合部５２，５３とを備えている。

第１の接合部５１は、断面コの字形状であって、図１のキャビン部２の前部２Ａを構成するダッシュパネル２Ｃの前部と接合する基部５１Ａと、基部５１Ａと連続し、ダッシュパネル２Ｃの両側面２Ｃ１，２Ｃ２に向かって屈曲形成され、フロンピラー１１Ａ，１１Ｂ（図１参照）の下方に位置する両側面２Ｃ１，２Ｃ２と接合する側部５１Ｂ，５１Ｃとを備えている。本形態においてインタフェースブラケット５は、これら基部５１Ａと側部５１Ｂ，５１Ｃとをそれぞれダッシュパネル２Ｃと両側面２Ｃ１，２Ｃ２とに溶接して結合されるため、側部５１Ｂ，５１Ｃがダッシュパネル２Ｃと同一のスチール材で、基部５１Ａは軽量化のためにアルミ合金材でそれぞれ構成されている。

第２の接合部５２，５３は、基部５１Ａから下方に向かって延びていて、左右の骨格部材７，８の接合部３７，３８（図１参照）とそれぞれ締結される。このため、第２の接合部５２，５３と接合部３７，３８には、互いに対向するように接合面５２Ａ，５３Ａと接合面３７Ａ，３８Ａがそれぞれ形成されている。接合面５２Ａ，５３Ａの縁部には、取付部となる取付孔５４，５５が形成されている。接合面３７Ａ，３８Ａの縁部には、図５に示すように、取付孔５４，５５と対向するように取付部となる取付孔５６，５７がそれぞれ形成されている。これら接合面５２Ａ，５３Ａと接合面３７Ａ，３８Ａの各取付孔には、接合面３７Ａ，３８Ａ側から締結部材となるボルト５９がそれぞれ挿通され、接合面５２Ａ，５３Ａ側に配されるナット６０に締め込むことで、接合面５２Ａ，５３Ａと接合面３７Ａ，３８Ａとがそれぞれ締結される。つまり、インタフェースブラケット５は、キャビン部２の前部２Ａを構成するダッシュパネル２Ｃに第１の接合部５１を溶接して結合するとともに、骨格部材７，８の接合部３７，３８に第２の接合部５２，５３を締結することで、骨格部材７，８の一部を構成する。

このような車体構造によると、前部構造体３は、車幅方向Ｗに位置するサイドメンバ３２，３３と、サイドメンバ３２，３３よりも上方に位置してサスペンションの取付部７Ａ、８Ａを有するスプリングハウスパネル３０，３１とで構成された骨格部材７，８を有し、この骨格部材７，８とキャビン部２とを着脱可能に結合したので、キャビン部２と前部構造体３とが異種金属で構成されている場合でも、車体損傷の修復時の作業を迅速、低コストで修理できるとともに、前部構造体３を変更することで、サスペンションの取付け位置や車両剛性を変更でき、車両の軽量化を図れ、走行性能の異なる車両に対応することができる。

キャビン部２と骨格部材７，８の間に、キャビン部２と接合される第１の接合部５１と、車幅方向に位置して各骨格部材と着脱可能に接合される第２の接合部５２，５３とを備えたインタフェースブラケット５を介在し、インタフェースブラケット５の第１の接合部５１とキャビン部２とを溶接して締結し、インタフェースブラケット５の第２の接合部５２，５３と骨格部材７，８とをボトル５９とナット６０でそれぞれ締結して結合（図５参照）することで、車体１の前方が構成される。

インタフェースブラケット５の第１の接合部５１の形状は、従来形状を維持したまま、第２の接合部５２，５３を骨格部材７，８に対応させて変更することで、異なるデザインの骨格部材７，８を含む前部構造体３を、インタフェースブラケット５を介してキャビン部２と結合することができる。このため、前部構造体３が異なる場合でもインタフェースブラケット５を介してキャビン部２と結合することで、キャビン部２の共有を図れ、製造ラインを大幅に変更することなく異なる車種の製造を行えて、低コストで車両のバリエーションを増やすことができる。

インタフェースブラケット５は、第１の接合部５１がキャビン部２に溶接結合され、第２の接合部５２，５３が骨格部材７，８とそれぞれ締結されるので、キャビン部２との取り付け剛性を確保しながらも、キャビン部２に対する骨格部材７，８の交換が容易になり、車体損傷の修復時の作業を迅速、低コストで修理できるとともに、車両のバリエーションを増やすことができる。また、第２の接合部５２，５３と骨格部材７，８とをボルト５９とナット６０で締結するので、修理時などにおいても骨格部材７，８の交換を容易に行えて作業性が向上する。

上記形態において、骨格部材７，８の接合部３７，３８とインタフェースブラケット５の第２の接合部５２，５３とは、図５に示すように、ボルト５９とナット６０により両者を締め込むことで締結している。このため、特に、サスペンションが取り付けられて外部入力方向となる車両上下方向Ｚに延びる両者の接合面５２Ａ，５３Ａと接合面３７Ａ，３８Ａには、ボルトせん断方向への入力を、接合面を締め込む締結力、すなわち両方の接合面が合わさっている結合面６１の摩擦力で負担しているため、締結箇所が多くなる傾向となる。

しかし、図６に示すように、互いに対向する接合面５２Ａ，５３Ａと接合面３７Ａ，３８Ａの形状を、車両上下方向Ｚに対して交差する車両前後方向Ｙに延びる第１の面５２Ａ１，５３Ａ１及び第１の面３７Ａ１，３８Ａ１と、第１の面の両端側、すなわち車両前後方向にそれぞれ位置して車両上下方向Ｚに延びる第２の面５２Ａ２，５３Ａ２と第２の面３７Ａ２，３８Ａ２および第３の面５２Ａ３，５３Ａ３と第３の面３７Ａ３，３８Ａ３を有するクランク形状にそれぞれ形成し、各面を互いに接合して、第１の面から第３の面をそれぞれボルト５９とナット６０で締結して結合するようにしてもよい。

このような構成とすると、第１の面５２Ａ１，５３Ａ１及び第１の面面３７Ａ１，３８Ａ１により入力荷重を受けることになるので、第２および第３の面を締結するボルト５９とナット６０に対する入力荷重が軽減される。このため、第２の接合部５２，５３と骨格部材７，８との接合部３７，３８における締結箇所が低減し、製造ラインでの作業時間や修理時の作業時間の短縮、部品点数の低減と軽量化を図れ、より低コストで車両のバリエーションを増やすことができる。

上述したように、異種部材となる前部構造体３の骨格部材７，８のインタフェースブラケット５の第２の接合部５２，５３同士を接合する場合には、電食対策のために接合面３７Ａ，３８Ａと接合面５２Ａ，５３Ａの間に水の進入を防止するためにシール材を介在させるのが好ましい。シール材の介在手法としては、接合面３７Ａ，３８Ａあるいは接合面５２Ａ，５３Ａの何れかの全面に液状のシール材を塗布するのが一般的である。しかしシール材を全面に塗布すると、作業時間を要するとともにコストも大きい。

そこで、シール材を全面に塗布するのでなく、図７に示すように、非導電性のシート材６２を接合面３７Ａと接合面５２Ａ及び接合面３８Ａと接合面５３Ａの間に介装し、ボルト５９とナット６０で締結することで、各接合面間に挟み込む構成とすれば作業効率がよくなる。あるいは、図８（ａ），図８（ｂ）に示すように、骨格部材７，８の接合部３７，３８とインタフェースブラケット５の第２の接合部５２，５３との大きさに違いがある場合には、接合部３７，３８と第２の接合部５２，５３の縁部６３にだけを覆うように、シール材６４を配置して接合面への水の浸入を防止して電食を防止するようにしてもよい。このようなシール材６４の構成とすると、使用するシール材６４の量を少なくでき、コスト低減を図ることができる。

シール材の使用量を少なくするという観点から見ると、図９（ａ），図９（ｂ）に示すように、第２の接合部５２，５３の接合面５２Ａ、５３Ａの各取付穴５４，５５の外周側にリング状の溝部６５を形成し、この溝部６５にシール材６６を配置して接合面への水の浸入を防ぐことにより電食を防止するようにしても良い。このようなシール材６５の構成とすると、使用するシール材６５の量を少なくでき、コスト低減を図ることができる。

１ 車体
２ キャビン部
３ 前部構造体
５ インタフェースブラケット
７，８ 骨格部材
３０，３１ サスペンション支持部材
３２，３３ サイドメンバ
３７Ａ，３８Ａ 骨格部材の接合面
３７Ａ１，３８Ａ１ 第１の面
３７Ａ２，３８Ａ２ 第２の面
３７Ａ３，３８Ａ３ 第３の面
５１ 第１の接合部
５２，５３ 第２の接合部
５２Ａ，５３Ａ 第２の接合部の接合面
５２Ａ１，５３Ａ１ 第１の面
５２Ａ２，５３Ａ２ 第２の面
５２Ａ３，５３Ａ３ 第３の面
５９ 締結部材
Ｚ 外力入力方向

Claims (4)

1. 車体のキャビン部と、前記キャビン部よりも車両前方に位置する前部構造体を有し、前記キャビン部と前記前部構造体とが異なる材質で構成された車体構造において、
   前記前部構造体は、車幅方向に位置するサイドメンバと、前記サイドメンバよりも上方に位置してサスペンションを取り付けるサスペンション取付部材とで構成された骨格部材を有し、
   前記骨格部材と前記キャビン部とを着脱可能に結合したことを特徴とする車体構造。
2. 前記キャビン部と前記骨格部材の間に介在し、前記キャビン部と接合される第１の接合部と、車幅方向に位置し、前記骨格部材と着脱可能に接合される第２の接合部とを備え、前記キャビン部と第１の接合部及び前記骨格部材と第２の接合部とをそれぞれ結合することで、前記前部構造体を前記キャビン部に対して着脱可能に支持するインタフェースブラケットを有することを特徴とする請求項１記載の車体構造。
3. 前記インタフェースブラケットは、第１の接合部が前記キャビン部に溶接結合され、第２の接合部が前記骨格部材と締結されることを特徴とする請求項２記載の車体構造。
4. 前記第２の接合部と前記骨格部材とは互いに接合する接合面を有し、各接合面の形状が、外力入力方向に対して交差する方向に延びる第１の面と、第１の面の両端側にそれぞれ位置して外力入力方向に延びる第２および第３の面とでそれぞれ形成され、
   第１から第３の面を互いに接合して締結部材で結合したことを特徴とする請求項２または３記載の車体構造。

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