JP2013193609A - 車両の車体フレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体フレームの剛性及び衝突性能の低下を抑制しつつ発泡充填材の充填状況を確認することができる車体フレーム構造を提供する。
【解決手段】補強部材６０を構成する基材６２が、フレーム部材２４側に突出して設けられてフレーム部材２４に当接する突出部６３を設け、この突出部６３及びフレーム部材２４に固定部材８０が挿入される貫通孔６４，２６を設け、且つ突出部６３とフレーム部材２４との間に、充填部２７と貫通孔６４、２６とを連通する連通溝９０を設けた構成とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両のフロア下に設けられる車体フレーム構造に関する。

自動車等の車両のフロア下に設けられる車体フレームは、車両の骨格をなすものであるため、十分に高い強度が確保されている必要がある。従来は、例えば、補強用の部材を車体フレームの所定位置にスポット溶接等によって接合することで、車体フレームの強度を高めていた。これにより車体フレームの強度を向上することはできるが、車両の重量が増加してしまうという問題がある。

このような問題を解消するために、例えば、車体フレームを構成するアウタパネルと、アウタパネルの内側に配置された補強部材との間の閉断面空間に、発泡樹脂材を充填するようにしたものがある（例えば、特許文献１，２等参照）。

特許第３５２５８９０号公報 特開２００９−１２０１６１号公報

上記特許文献に記載されているように、車体フレームの内部に発泡充填材を充填することで、車両重量の増加を抑えつつ車体フレームの変形を抑制することができる。

ところで、発泡充填材は、車体フレーム内に配した充填材を塗布乾燥炉で過熱することによって車体フレーム内に充填される。すなわち加熱により充填材が発泡、硬化することで発泡充填材が形成される。

ただし、加熱時に必要な熱量が充填材に与えられないと、充填材の発泡が不足して発泡充填材を車体フレーム内に充填することができない。発泡充填材が車体フレーム内に充填されていないと、車体フレームに必要な衝突性能が得られなくなってしまう虞がある。

このため、車体フレーム内への発泡充填材の充填状況を確認できるようにすることが望ましい。例えば、車体フレームの任意の場所に確認用の穴を設け、この穴から発泡充填材の充填状況を確認することが考えられる。これにより、充填状況を確認することはできるかもしれない。しかしながら、穴を設けたことで車体フレームの剛性及び衝突性能が低下してしまう虞がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、車体フレームの剛性及び衝突性能の低下を抑制しつつ発泡充填材の充填状況を確認することができる車体フレーム構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両のフロア下に配されて複数のフレーム部材で形成される車体フレーム構造であって、前記フレーム部材内には、基材と、該基材と前記フレーム部材とで画成される充填部に充填された加熱硬化型の発泡充填材からなる充填部材と、で構成される補強部材が設けられ、前記基材は、前記フレーム部材側に設けられて当該フレーム部材に実質的に当接する突出部を備え、前記基材の突出部及び前記フレーム部材の前記突出部が当接する部分には、前記基材と前記フレーム部材とを固定するための固定部材が挿入される貫通孔が設けられ、且つ前記基材の突出部と前記フレーム部材との間には、前記充填部と前記貫通孔とを連通する連通溝が設けられていることを特徴とする車体フレーム構造にある。

かかる第１の態様では、車体フレームの充填部に発泡充填材が良好に充填された場合には、溝部を介して貫通孔部分にも発泡充填材が充填される。このため、貫通孔部分に発泡充填材が充填されていることを視認できるか否かによって発泡充填材の充填状況を容易に判別することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様の車体フレーム構造において、前記連通溝が、前記基材に設けられていることを特徴とする車体フレーム構造にある。

かかる第２の態様では、連通溝を基材に設けることで、充填部と貫通孔とを比較的容易に繋ぐことができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の車体フレーム構造において、前記連通溝が、前記貫通孔の周囲に所定間隔で複数設けられていることを特徴とする車体フレーム構造にある。

かかる第３の態様では、充填部に発泡充填材が良好に充填された場合、連通溝を介して貫通孔部分にもより確実に発泡充填材が充填される。したがって、発泡充填材の充填状況をより正確に判別することができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様の車体フレーム構造において、前記固定部材が、前記貫通孔に対向する位置に開口部を備えることを特徴とする車体フレーム構造にある。

かかる第４の態様では、貫通孔内の発泡充填材が充填されているか否かを開口部から容易に視認することができる。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか一つの態様の車体フレーム構造において、前記フレーム部材は、断面略コ字状に形成されており、前記充填部が前記フレーム部材の角部に設けられていると共に、これらの充填部間に前記貫通孔が設けられていることを特徴とする車体フレーム構造にある。

かかる第５の態様では、発泡充填材によって車体フレームの衝突性能を効果的に高めることができ、且つ発泡充填材の充填状況も比較的容易に判別することができる。

かかる本発明によれば、発泡充填材の充填状況を確認するための穴等を車体フレームに別途設けることなく、車体フレーム内に発泡充填材が良好に充填されているか否かを視認により判別することができる。すなわち本発明によれば、車体フレームの衝突性能及び剛性の低下を抑制しつつ、発泡充填材の充填状況を確認することができる。

一実施形態に係る車両の車体構造を示す概略図である。 車両を構成するリアサスペンションの一例を示す概略図である。 一実施形態に係るフレーム部材を示す側面図である。 一実施形態に係るフレーム部材を示す概略斜視図である。 一実施形態に係るフレーム部材の構造を示す断面図である。 一実施形態に係るフレーム部材の製造過程を示す拡大断面図である。

以下、本発明に係る車両の車体フレーム構造について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、自動車である車両１０は、車体１１の下部の骨格をなす車体フレーム２０をフロア下（車室の下側）に備えている。この車体フレーム２０は、複数のフレーム部材で構成されている。例えば、本実施形態では、車体フレーム２０は、車両１０の前後方向に延設される一対のサイドメンバ２１と、車両１０の車幅方向に延設される複数本のクロスメンバ２２とを備えている。各サイドメンバ２１は、例えば、複数の部材を連結することによって形成されており、本実施形態では、車両１０の前方側を構成するフロントサイドメンバ２３と車両１０の後方側を構成するリアサイドメンバ２４とで構成されている。各クロスメンバ２２は、このようなサイドメンバ２１の所定位置にスポット溶接等によって固定されている。

このような車体フレーム２０の構造は特に限定されないが、車両１０の骨格をなすものであるため、その剛性は比較的高いことが好ましい。また車体フレーム２０は、全体の剛性が高いことが好ましく、特に、他部材が連結される部分の剛性が高くなっていることが望ましい。

例えば、車両１０の前輪３０（図１参照）は、図示しないフロントサスペンションによって車体１１（車体フレーム２０）に支持されている。車両１０の後輪３１は、リアサスペンション４０によって車体１１（車体フレーム２０）に支持されている。図２に示すように、リアサスペンション４０としては、例えば、マルチリンク型のリアサスペンションが挙げられる。このリアサスペンション４０は、車両１０の前後方向に延設されて後輪３１の前後位置を決めると共に上下方向にスイング可能に構成されたトレーリングアーム４１、車幅方向に延設された複数のリンク４２，４３，４４や、車両１０の上下方向に延びるショックアブゾーバ４５を内蔵しコイルバネ４６を外装するストラット４７等を備えている。各リンク４２，４３，４４は、リアサスペンション４０の骨格をなすサスペンションクロスメンバ（図２では省略）に取り付けられている。そして、このサスペンションクロスメンバは、車体フレーム２０に取り付けられている。

具体的には、図３に示すように、車体フレーム２０を構成するリアサイドメンバ２４は、車両１０の後輪３１に対向する部分に、後端側が前端側よりも上方に位置するように傾斜するキックアップ部２４ａを有する。このキックアップ部２４ａは、リアサスペンション４０等との干渉を避けるために設けられている。そして、リアサスペンション４０を構成するサスペンションクロスメンバ４８が、このリアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａに、サスペンションブラケット５０を介して連結されている。つまりリアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａには、リアサスペンション４０の一部が連結されている。なお本実施形態では、サスペンションクロスメンバ４８は、井桁状のパイプフレームからなり、ボルト等の締結部材５１によってリアサイドメンバ２４及びサスペンションブラケット５０に固定されている。

そして図４及び図５に示すように、リアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａ内には、加熱硬化型の発泡充填材で形成された充填部材６１と、この充填部材６１上に設けられて充填部材６１によってリアサイドメンバ２４に固定された基材６２とで構成される補強部材６０が設けられている。本実施形態に係るリアサイドメンバ２４は、断面略コ字状に形成されて溝部２５を画成しており、この溝部２５内に補強部材６０が設けられている。リアサイドメンバ２４上には、車体フレーム２０を構成する他のフレーム部材であるリアサイドメンバアッパー７０がスポット溶接等によって接合されており、溝部２５はこのリアサイドメンバアッパー７０によって塞がれている。

このようにリアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａ内に補強部材６０が設けられていることで、キックアップ部２４ａの剛性及び衝突性能が向上する。これにより、車両後方からの衝突（後突）が生じた場合にも、衝突のエネルギーが充填部材６１によって効果的に吸収される。したがって、車体フレーム２０の変形が抑制され、車両１０の安全性が向上する。

ここで、補強部材６０を構成する充填部材６１の材料としては、例えば、エポキシ系の加熱硬化型の発泡充填材が用いられる。すなわち充填部材６１は、例えば、加熱硬化型の充填材を加熱して発泡させることによって形成されている。

基材６２は、未発泡（加熱発泡前）の充填材の仮保持及び発泡エリアをガイドするためのものであり、例えば、金属材料、或いは樹脂材料等の比較的硬質の板材で形成されている。この基材６２は、その幅方向中央部にリアサイドメンバ２４側（図中下側）に突出する突出部６３を備えている（図４、図５（ｂ）等参照）。本実施形態では、突出部６３が基材６２の長手方向中央部に設けられている。そして基材６２は、突出部６３がリアサイドメンバ２４に当接した状態で保持されている。

なお、突出部６３の形状は特に限定されず、例えば、突出部６３は基材６２の長手方向に亘って連続的に設けられていてもよい。また突出部６３の数も特に限定されず、例えば、一つの基材６２に対して複数の突出部６３が設けられていてもよい。また突出部６３は、基材６２に対して当接していることが好ましいが、基材６２に対して実質的に当接していればよい。すなわち、突出部６３と基材６２との間には若干の隙間があってもよい。

また、このような基材６２の突出部６３には、基材６２を貫通する第１の貫通孔６４が設けられている。一方、リアサイドメンバ２４の突出部６３が当接する部分には、リアサイドメンバ２４を貫通して第１の貫通孔６４に連通する第２の貫通孔２６が設けられている。そして、これら第１の貫通孔６４及び第２の貫通孔２６にクリップ部材８０が装着されることで、リアサイドメンバ２４に基材６２が保持されている（図５（ｂ）参照）。クリップ部材８０は、例えば、樹脂材料やゴム材料等の弾性材料からなる。

このように基材６２がリアサイドメンバ２４に固定されることで、両者の間には、充填部材６１が充填される空間である充填部２７が画成される。そして、この充填部２７内で、上述したような加熱硬化型の充填材を発泡させることで充填部材６１が形成されている。

具体的は、図６（ａ）に示すように、未発泡の充填材６１０が固定された基材６２を、例えば、樹脂材料やゴム材料等の弾性材料からなるクリップ部材８０によってリアサイドメンバ２４内に固定する。これにより、リアサイドメンバ２４と基材６２との間には、充填部２７が画成される。この状態で充填材６１０を加熱し発泡させることで、図６（ｂ）に示すように、充填部２７内に充填材６１０が充填されて充填部材６１が形成される。

ここで、基材６２の突出部６３とリアサイドメンバ２４との間には、充填部２７と第１及び第２の貫通孔６４，２６に連通する連通溝９０が形成されている。すなわち、基材６２の突出部６３のリアサイドメンバ２４に当接する面に、連通溝９０を画成する凹部６５が設けられている。さらに、クリップ部材８０の頭部８１には、第１及び第２の貫通孔６４，２６に対向する位置に、複数の開口部８２が設けられている。

なお本実施形態では、連通溝９０を構成する凹部６５が基材６２に設けられているが、連通溝９０は、例えば、リアサイドメンバ２４側に設けられた凹部で構成されていてもよいし、基材６２及びリアサイドメンバ２４のそれぞれに設けられた凹部で構成されていてもよい。

このような構成では、充填部材６１を形成する際に充填部２７内で充填材６１０が良好に発泡した場合、連通溝９０を介して第１及び第２の貫通孔６４，２６内まで充填材６１０が充填される(図６（ｂ）参照）。このため、クリップ部材８０の開口部８２から充填部材６１（充填材６１０）を容易に視認することができる。一方、充填部２７内で充填材６１０が十分に発泡しない場合、第１及び第２の貫通孔６４，２６内までは充填部材６１が形成されない。このため、クリップ部材８０の開口部８２から充填部材６１を容易に視認することはできない。

つまり本発明によれば、充填部材６１（充填材６１０）の充填部２７への充填状況をリアサイドメンバ２４の外部から容易に視認することができる。また、リアサイドメンバ２４に確認用の穴等を設ける必要がないため、車体フレーム２０の衝突性能を低下させることもない。

なお充填部材６１の形状は、特に限定されず、リアサイドメンバ２４の形状等に応じて適宜決定されればよい。本実施形態では、充填部材６１は、リアサイドメンバ２４によって画成された溝部２５の二つの角部にそれぞれ設けられている。溝部２５の各角部は、車両後方からの衝突の際の荷重（エネルギー）負荷が大きい。このため、各角部に充填部材６１を設けることで、衝突の際のエネルギーを充填部材６１によって吸収させて車体フレーム２０の変形を効果的に抑制することができる。

また基材６２の材料は、特に限定されず、上述のように、例えば、金属材料或いは樹脂材料等の比較的硬質の材料を用いることができるが、特に、比較的軽量な樹脂材料を用いることが好ましい。充填部材６１によって衝突の際のエネルギーが効率的に吸収されるため、基材６２を樹脂材料で形成しても車体フレーム２０の変形を抑制することができる。したがって、基材６２を樹脂材料で形成することで、衝突性能を向上しつつ、車体フレーム２０を軽量化して燃費の向上を図ることができる。

なお上述のように補強部材６０を構成する基材６２はクリップ部材８０によってリアサイドメンバ２４に保持されている。ただし、基材６２は、充填材６１０を発泡させて充填部材６１を形成する際にリアサイドメンバ２４によって保持されていればよい。したがって、基材６２をクリップ部材８０によってリアサイドメンバ２４に仮固定しておき、充填部材６１を形成した後、クリップ部材８０を取り外すようにしてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、勿論、このような実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。

例えば、上述の実施形態では、補強部材６０が設けられるフレーム部材として、リアサイドメンバ２４を例示したが、補強部材６０は、車体フレーム２０を構成する何れのフレーム部材に設けられていてもよい。また上述の実施形態では、キックアップ部２４ａに連結されるリアサスペンションの一例としてマルチリンク型のリアサスペンションを例示したが、勿論、リアサスペンションの型式は、特に限定されるものではない。

１０ 車両
１１ 車体
２０ 車体フレーム
２１ サイドメンバ
２２ クロスメンバ
２３ フロントサイドメンバ
２４ リアサイドメンバ
２４ａ キックアップ部
２５ 溝部
２６ 第２の貫通孔
２７ 充填部
３０ 前輪
３１ 後輪
４０ リアサスペンション
４１ トレーリングアーム
４２，４３，４４ リンク
４５ ショックアブゾーバ
４６ コイルバネ
４７ ストラット
４８ サスペンションクロスメンバ
５０ サスペンションブラケット
５１ 締結部材
６０ 補強部材
６１ 充填部材
６２ 基材
６３ 突出部
６４ 第１の貫通孔
６５ 凹部
７０ リアサイドメンバアッパー
８０ クリップ部材
８１ 頭部
８２ 開口部
９０ 連通溝
６１０ 充填材

Claims (5)

1. 車両のフロア下に複数のフレーム部材で形成される車体フレーム構造であって、
   前記フレーム部材内には、基材と、該基材と前記フレーム部材とで画成される充填部に充填された加熱硬化型の発泡充填材からなる充填部材と、で構成される補強部材が設けられ、
   前記基材は、前記フレーム部材側に設けられ当該フレーム部材に当接する突出部を備え、
   前記基材の突出部及び前記フレーム部材の前記突出部が当接する部分には、前記基材と前記フレーム部材とを固定するための固定部材が挿入される貫通孔が設けられ、
   且つ前記基材の突出部と前記フレーム部材との間には、前記充填部と前記貫通孔とを連通する連通溝が設けられていることを特徴とする車体フレーム構造。
2. 請求項１に記載の車体フレーム構造において、
   前記連通溝が、前記基材に設けられていることを特徴とする車体フレーム構造。
3. 請求項１又は２に記載の車体フレーム構造において、
   前記連通溝が、前記貫通孔の周囲に所定間隔で複数設けられていることを特徴とする車体フレーム構造。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の車体フレーム構造において、
   前記固定部材が、前記貫通孔に対向する位置に開口部を備えることを特徴とする車体フレーム構造。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の車体フレーム構造において、
   前記フレーム部材は、断面略コ字状に形成されており、
   前記充填部が前記フレーム部材の角部に設けられていると共に、これらの充填部間に前記貫通孔が設けられていることを特徴とする車体フレーム構造。

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