JP2012144185A

JP2012144185A - 車両下部構造

Info

Publication number: JP2012144185A
Application number: JP2011005077A
Authority: JP
Inventors: Koichi Masuda; 紘一増田
Original assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Kanto Auto Works Ltd
Current assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Toyota Motor East Japan Inc
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-08-02

Abstract

【課題】車内空間の快適性を損なわず且つ重量の大きな増加を伴わずに側突性能を高める車両下部構造を提供する。
【解決手段】自動車車両を構成するフロアパネル１０２の車幅方向ＣＷの側部には、ロッカー１０３が設けられる。ロッカー１０３は、車両前後方向ＣＬに延び、筒状をなしている。クロスメンバ１０４は、フロアパネル１０２の上面に取付けられる。クロスメンバ１０４は、フロアパネル１０２の上面に対面するメイン部１０８を有し、車幅方向に延びている。クロスメンバ１０４の少なくとも一方の端部分は、ロッカー１０３の外周をなし車両内側ＣＩに向いているロッカー１０３の連結部に取付けられる。バルク１０５は、剛性を有し、メイン部１０８の下面とロッカー１０３の内底部分１１０とを繋いでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車両下部構造に関する。

近年、自動車の車両下部構造に関して、軽量化、剛性の向上のみならず、車両側方からの衝撃に対する側突性能を向上させ、さらにはロッカー（サイドシル）の車両内側への侵入を抑えて車両の衝突安全性能を高めることが要請される。その一方で、車内空間を広く取り、その車内空間に滞在する乗員の快適性を向上させることも求められている。

車両下部構造に関する発明の一例として、特許文献１には、自動車の巾方向に延び自動車のフロア２００に固着されるクロスメンバー１の端末部１０２を自動車の前後方向に延びるサイドシル３００（ロッカー）に連結し、これらの連結箇所の剛性を高めるという発明が開示されている。特許文献１には、以下のような言及がある。まず、クロスメンバー１の端末部１０２がシルアウタ３０２にスポット溶接Ｓにより連結され、これにより、クロスメンバー１とサイドシル３００との連結部分が補強され、側面衝突時の衝突入力によるサイドシル３００の断面の変形が抑えられる。また、シルアウタ３０２がクロスメンバー１を支持し、これにより、センタピラー４００に入力された側面衝突時の衝突入力Ｐによるサイドシル３００のフロア２００の上方に巻き込まれる方向への回転（特許文献１の図８に矢印で示される回転）が阻止される。また、サイドシル３００の断面変形や回転が抑制されることで、側面衝突時の衝突入力Ｐがクロスメンバー１を介して車体へ効率良く伝わり、安全性能が向上する。

特開平０７−０８９４６３号公報

図８は、特許文献１に記載の技術においてサイドシル（ロッカー）の上下方向の厚みを減少させたという仮想事例を示す車両下部構造の断面図である。ここで、特許文献１に記載の技術において、車両の軽量化のためにサイドシル３００（ロッカー）の上下方向の厚みを減少させることを考える。なお、図８において、右側が車両外側である。また、サイドシル３００は、車両内側に位置するシルインナ３０１と、車両外側に位置するシルアウタ３０２とにより構成されているものとする。また、サイドシル３００の上方には、センタピラ２５０が延びているものとする。

サイドシル３００（ロッカー）の上下方向の厚みを減少させると、フロア２００に固着されたクロスメンバー１の高さｈも減少することになる。ここで、センタピラ２５０に対し側面衝突時の衝突入力Ｐが入力されると、サイドシル３００は、フロア２００の上方に巻き込む方向Ｒに回転しようとする。ところが、クロスメンバー１の高さｈが減少されているが故に、クロスメンバー１はサイドシル３００の回転を抑えきれなくなり、クロスメンバー１がサイドシル３００の回転力に負けて折れ曲がってしまう。このような問題点を、第一の問題点と呼ぶことにする。

また、サイドシル３００（ロッカー）の上下方向の厚みを減少させると、シルインナ３０１内に位置付けられるパッチ部材３５０が小型化することになる。このパッチ部材３５０は、前面衝突時の荷重を伝える役目を果たしている。パッチ部材３５０が小型化すると、パッチ部材３５０に形成された上部稜線３５１の耐力が減少し、パッチ部材３５０が前面衝突時の荷重に耐え切れなくなってしまう。このような問題点を、第二の問題点と呼ぶことにする。

ここで、上記第一の問題点や第二の問題点を解決するために、クロスメンバー１の本数を増加させたり、サイドシル３００（ロッカー）を構成する鋼材を厚くしたりすることが考えられる。しかしながら、これでは、車両の重量が増大してしまう。

本発明の目的は、車内空間の快適性を損なわず且つ重量の大きな増加を伴わずに側突性能を高める車両下部構造を提供することである。

本発明の車両下部構造は、フロアパネルと、前記フロアパネルにおける車幅方向の側部に位置し、車両前後方向に延びて筒状をなすロッカーと、前記フロアパネルの上面に対面するメイン部を有して車幅方向に延び、少なくとも一方の端部分が前記ロッカーの外周で車両内側に向く領域に取付けられるクロスメンバと、剛性を有し、前記メイン部の下面と前記ロッカーの内底部分とをつなぐバルクと、を備える。

本発明では、車両が側面衝突を受けると、ロッカーが、フロアの上方に巻き込まれるように回転しようとし、フロアに対して上方に持ち上がろうとする。しかしながら、バルクは、ロッカーの内底部分を押さえつける。これにより、ロッカーの回転が抑えられ、側面衝突時の衝突入力は、クロスメンバに伝わる。つまり、バルクを導入するだけで、車両下部構造が強固になる。したがって、車内空間の快適性を損なわず且つ重量の大きな増加を伴わずに側突性能を高める車両下部構造を提供することができる。

車両下部構造の斜視図である。車両後方側から見た車両下部構造の側面図である。車両下部構造の分解斜視図である。車両下部構造の組み付け手順を示す説明図である。ロッカーインナとクロスメンバとを組み付ける様子を示す斜視図である。側面衝突時にロッカーに加わる回転力とバルクの反力との関係を示す模式的な説明図である。側面衝突時にロッカーに加わる縦方向の力とバルクの反力との関係を示す模式的な説明図である。特許文献１に記載の技術においてサイドシル（ロッカー）の上下方向の厚みを減少させたという仮想事例を示す車両下部構造の断面図である。

実施の一形態を、図１ないし図７に基づいて説明する。

図１は、車両下部構造１０１の斜視図である。図２は、車両後方側から見た車両下部構造１０１の側面図である。車両下部構造１０１は、フロアパネル１０２に、ロッカー１０３と、クロスメンバ１０４と、バルク１０５と、パッチ部材１１１（図３参照）とを備えて構成される。

フロアパネル１０２は、車両前方側ＣＦ（図１における右下側）から車両後方側ＣＲ（図１における左上側）にかけて、水平方向に広がっている。このフロアパネル１０２は、鋼板により構成される。

ロッカー１０３は、フロアパネル１０２における車幅方向ＣＷの側部に位置する。なお、車幅方向ＣＷとは、車両外側ＣＯ（図１における右上側）と車両内側ＣＩ（図１における左下側）とを結ぶ方向である。

ロッカー１０３は、ロッカーインナ１０６とロッカーアウタ１０７とにより構成される。ロッカーインナ１０６及びロッカーアウタ１０７は、いずれも、車両前後方向ＣＬに延びる長尺の部材である。ロッカーインナ１０６は、車両外側ＣＯに開く断面「コ」字形状をなし、インナ側フランジ部１０６ａを有する。インナ側フランジ部１０６ａは、ロッカーインナ１０６の車両外側ＣＯの上方側の端部から上方に延びている。インナ側フランジ部１０６ａは、ロッカーインナ１０６の車両外側ＣＯの下方側の端部から下方にも延びている。一方、ロッカーアウタ１０７は、車両内側ＣＩに開く断面「コ」字形状をなし、アウタ側フランジ部１０７ａを有する。アウタ側フランジ部１０７ａは、ロッカーアウタ１０７の車両内側ＣＩの上方側の端部から上方に延びている。アウタ側フランジ部１０７ａは、ロッカーアウタ１０７の車両内側ＣＩの下方側の端部から下方にも延びている。インナ側フランジ部１０６ａとアウタ側フランジ部１０７ａとが固着されることで、ロッカーインナ１０６とロッカーアウタ１０７とはロッカー１０３を構成する。これにより、ロッカー１０３は、車両前後方向ＣＬに延びる閉断面を形成し、筒状をなす。

クロスメンバ１０４は、車幅方向ＣＷに延びる部材で、フロアパネル１０２の上面に取付けられる。クロスメンバ１０４は、下方に開く断面「コ」字形状をなし、フロアパネル１０２の上面に対面する平坦なメイン部１０８を有する。メイン部１０８における車両前方側ＣＦの縁及び車両後方側ＣＲ側の縁のいずれからも、垂下部１０９が下方に延びている。垂下部１０９の下縁からは、メイン部１０８から遠ざかるように、クロスメンバフランジ部１０４ａが延びている。クロスメンバフランジ部１０４ａがフロアパネル１０２の上面に固着されることで、クロスメンバ１０４がフロアパネル１０２に取付けられる。

クロスメンバ１０４の車両外側ＣＯの端部分は、ロッカー１０３の外周で車両内側ＣＩに向く領域に取付けられる。詳細には、クロスメンバ１０４の車両外側ＣＯの端部分からは、端部フランジ部１０４ｂが、車両前後方向ＣＬに突出する。端部フランジ部１０４ｂは、ロッカーインナ１０６の上片部１０６ｂと下片部１０６ｃとを繋ぐ連結部１０６ｄに固着される。また、クロスメンバ１０４の車両外側ＣＯの端部分の上縁からは、取付片１０４ｃが、車両外側ＣＯに向けて迫り出している。取付片１０４ｃは、ロッカーインナ１０６の上片部１０６ｂに固着される。

図３は、車両下部構造１０１の分解斜視図である。なお、図３では、ロッカーアウタ１０７は省略されている。図１から図３を参照する。バルク１０５は、剛性の高い鋼材を折り曲げて筒状に構成され、斜四角柱形状をなしている。なお、バルク１０５の形状は、斜四角柱形状に限られることなく、断面が多角形である斜柱形状であってもよいし、断面が円形である斜柱形状であってもよい。また、バルク１０５は、筒状で無く、内部に空間が設けられていない金属の斜柱体であってもよい。

バルク１０５の上底部１０５ａは、クロスメンバ１０４のメイン部１０８の下面に取付けられる。バルク１０５の下底部１０５ｂは、ロッカー１０３の内底部分１１０に取付けられる。このロッカー１０３の内底部分１１０は、インナ側フランジ部１０６ａの下片部１０６ｃにより形成され、ロッカー１０３の内周面の一部を構成している。このようにして、バルク１０５は、メイン部１０８の下面とロッカー１０３の内底部分１１０とをつないでいる。

パッチ部材１１１は、ロッカーインナ１０６の内面に取付けられて、ロッカー１０３内に配置される。パッチ部材１１１は、ロッカー１０３の剛性を高め、車両への前面衝突時の荷重をクロスメンバ１０４に伝えやすくする役目を果たす。パッチ部材１１１は、ロッカーインナ１０６の上片部１０６ｂに接触する上片部１１１ａと、ロッカーインナ１０６の連結部１０６ｄに接する側片部１１１ｂとを有する。このようなパッチ部材１１１の上片部１１１ａや側片部１１１ｂは、鋼板を折り曲げて形成される。このため、パッチ部材１１１には、上片部１１１ａと側片部１１１ｂとの境面に、車両前後方向ＣＬに延びる稜線部１１１ｃが形成される。

車両下部構造１０１には、バルク貫通部１１２が設けられる。バルク貫通部１１２には、バルク１０５が通されてその一部が内在される。バルク貫通部１１２は、以下に述べる第１の開口１１３と第２の開口１１４とにより構成される。

ロッカーインナ１０６の連結部１０６ｄには、矩形状に開口された第１の開口１１３が設けられる。第１の開口１１３は、連結部１０６ｄの下方に寄せられている。そして、第１の開口１１３の上方には、連結部１０６ｄの一部が残されている。

パッチ部材１１１の側片部１１１ｂには、第２の開口１１４が設けられる。第２の開口１１４は、第１の開口１１３とほぼ同じ形状をなしている。第２の開口１１４は、パッチ部材１１１の側片部１１１ｂにおいて、ロッカーインナ１０６とパッチ部材１１１とを後述のように取り付けたときに第１の開口１１３と一致する箇所に設けられる。このような第２の開口１１４は、稜線部１１１ｃを残すように側片部１１１ｂの下方に寄せられている。そして、第２の開口１１４の上方には、側片部１１１ｂの一部が残されている。

ロッカーインナ１０６とパッチ部材１１１とは、予め固着される。このとき、第１の開口１１３の周囲部分と第２の開口１１４の周囲部分とを一致させて、バルク貫通部１１２が構成される。

図４は、車両下部構造１０１の組み付け手順を示す説明図である。なお、図４では、ロッカーインナ１０６の内面に取付けられたパッチ部材１１１は省略されている。車両下部構造１０１を構成するために、まず、クロスメンバ１０４に対してバルク１０５が取付けられる（図４中の（１））。このとき、クロスメンバ１０４のメイン部１０８の下面とバルク１０５の上底部１０５ａとが溶接取付される。

続いて、クロスメンバ１０４がフロアパネル１０２の上面に取付けられる（図４中の（２））。このとき、クロスメンバ１０４の車両外側ＣＯの端部をフロアパネル１０２の車両外側ＣＯの縁部に近接する。そして、クロスメンバ１０４のクロスメンバフランジ部１０４ａが、フロアパネル１０２の上面に溶接取付される。

図５は、ロッカーインナ１０６とクロスメンバ１０４とを組み付ける様子を示す斜視図である。なお、図５では、ロッカーインナ１０６の内部に取付けられたパッチ部材１１１は省略されている。フロアパネル１０２の上面にクロスメンバ１０４が取付けられると、クロスメンバ１０４の車両外側ＣＯの端部からバルク１０５が突出し、傾斜面１０５ｃが露出する。この傾斜面１０５ｃは、バルク１０５により形成され、車両外側ＣＯに向かうにつれて下方に向かう。

図４及び図５を参照する。続いて、ロッカーインナ１０６がクロスメンバ１０４に取付けられる（図４中の（３））。このとき、ロッカーインナ１０６の第１の開口１１３及びパッチ部材１１１の第２の開口１１４には、バルク１０５が差し込まれる。また、クロスメンバ１０４の端部フランジ部１０４ｂは、ロッカーインナ１０６の連結部１０６ｄに溶接取付される。また、クロスメンバ１０４の取付片１０４ｃは、ロッカーインナ１０６の上片部１０６ｂに接しさせて溶接取付される。

続いて、第１の開口１１３と第２の開口１１４とに通過させたバルク１０５と、第２の開口１１４の周囲部分と、第１の開口１１３の周囲部分とを溶接させる。なお、ロッカーインナ１０６の連結部１０６ｄにおける車両外側ＣＯの面と、パッチ部材１１１の側片部１１１ｂにおける車両内側ＣＩの面とは、互いに接しさせて予め溶接取付されている。また、ロッカーインナ１０６の上片部１０６ｂの下面と、パッチ部材１１１の上片部１１１ａの上面とは、互いに接しさせて予め溶接取付されている。さらに、バルク１０５の下底部１０５ｂは、ロッカーインナ１０６の下片部１０６ｃの上面（ロッカー１０３の内底部分１１０となる部分）に予め溶接取付されている。

続いて、アウタ側フランジ部１０７ａとインナ側フランジ部１０６ａとを互いに接しさせて溶接取付して、ロッカーアウタ１０７がロッカーインナ１０６に取付けられ（図４中の（４））、ロッカー１０３が構成される。

図６は、側面衝突時にロッカー１０３に加わる回転力Ｆ１とバルク１０５の反力Ｆ０との関係を示す模式的な説明図である。図７は、側面衝突時にロッカー１０３に加わる縦方向の力Ｆ２とバルク１０５の反力Ｆ０との関係を示す模式的な説明図である。図１、図２、図７及び図８を参照する。このようにして構成される車両下部構造１０１では、ロッカー１０３から上方に延びるセンタピラ１５１等の車両側部に対する側面衝突の衝突入力Ｐ１がなされると、ロッカー１０３の全体をフロアパネル１０２の上方に巻き込むような回転力Ｆ１が生じる（図６）。また、このとき、衝突入力Ｐ１によって、ロッカー１０３の上面１０３ａの車両外側ＣＯや下面１０３ｂの車両外側ＣＯをフロアパネル１０２に対して持ち上げて傾けようとする縦方向の力Ｆ２も生じる（図７）。

このような回転力Ｆ１や縦方向の力Ｆ２が生じたロッカー１０３に対し、バルク１０５は、バルク１０５の下底部１０５ｂによってロッカー１０３の内底部分１１０を押さえつける。これにより、衝突入力Ｐ１は、ロッカー１０３に対する回転力Ｆ１や縦方向の力Ｆ２に転じること無く、クロスメンバ１０４に伝わる。その結果、衝突入力Ｐ１によるロッカー１０３等の車両内側ＣＩへの侵入量が低減する。

つまり、バルク１０５を導入するだけで、車両下部構造１０１が強固になる。しかも、バルク１０５はロッカー１０３やクロスメンバ１０４に対してとても小さく、車両下部構造１０１の重量を増大させない。したがって、本実施の形態の車両下部構造１０１によれば、車内空間の快適性を損なわず且つ重量の大きな増加を伴わずに、車両下部構造１０１の側突性能が高めることができる。

さらに、本実施の形態では、バルク貫通部１１２が、上方側にロッカー１０３の一部を残すようにして下方側に寄せて設けられている。このため、ロッカーインナ１０６やパッチ部材１１１の剛性の減少幅を抑えることができる。

さらに、本実施の形態では、バルク１０５が斜柱形状に形成されている。このため、車両下部構造１０１を組み付ける際の各種の部材の保持や溶接が容易になる。

１０１車両下部構造
１０２フロアパネル
１０３ロッカー
１０４クロスメンバ
１０８メイン部
１１０内底部分
１１２バルク貫通部
ＣＩ車両内側
ＣＬ車両前後方向
ＣＷ車幅方向

Claims

フロアパネルと、
前記フロアパネルにおける車幅方向の側部に位置し、車両前後方向に延びて筒状をなすロッカーと、
前記フロアパネルの上面に対面するメイン部を有して車幅方向に延び、少なくとも一方の端部分が前記ロッカーの外周で車両内側に向く領域に取付けられるクロスメンバと、
剛性を有し、前記メイン部の下面と前記ロッカーの内底部分とをつなぐバルクと、
を備える車両下部構造。
前記ロッカーの外周には、上方側にロッカーの一部を残して下方側に寄せて開口し前記バルクが内在されるバルク貫通部が設けられる、
請求項１記載の車両下部構造。
前記バルクは、斜柱形状をなす、
請求項１又は２記載の車両下部構造。