JP2015157595A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】重量の増加を最小限に抑えながらクロスメンバにシートやシートベルトアンカーを強固に固定する。
【解決手段】上壁１４ａおよび下壁１４ｂを有する閉断面のクロスメンバ１４を車幅方向に配置し、上壁１４ａの下面にシートの取付ブラケットあるいはシートベルトアンカーを締結するためのナット２２を固定する。クロスメンバ１４は上壁１４ａおよび下壁１４ｂを接続する隔壁１４ｅを備えて８字状断面に構成され、ナット２２を隔壁１４ｅの後側において上壁１４ａの下面に固定したので、軽量な構造でクロスメンバ１４の上壁１４ａを補強してシートの取付ブラケットやシートベルトアンカーの締結部強度を高めることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、上壁および下壁を有する閉断面のクロスメンバを車幅方向に配置し、前記上壁の下面にシートあるいはシートベルトアンカーを締結するためのナットを固定した自動車の車体構造に関する。

ハット状断面の部材の前後一対のフランジ部をフロアパネルの上面に固定することで閉断面のクロスメンバを構成し、このクロスメンバにシートの脚部を固定するものが、下記特許文献１により公知である。

また１枚の金属板を断面８字状に折り曲げて両端部を溶接することで自動車のバンパービームを構成するものが、下記特許文献２により公知である。

特開２０１０−３６２１２号公報 特許第３２０４６３５号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、クロスメンバの上部を構成する部材はハット状断面であってフロアパネルの上面に接合して閉断面を構成するため、そこにシートの脚部やシートベルトアンカーを固定した場合、車両の前面衝突時にシートの脚部やシートベルトアンカーから荷重が入力すると、その荷重に耐えられずにクロスメンバの接合部が口開き変形してしまう可能性がある。

また上記特許文献２に記載されたバンパービームは、８字状の断面によって軽量でありながら高い強度を得ることができるが、この断面形状をクロスメンバに適用することは開示されていない。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、重量の増加を最小限に抑えながらクロスメンバにシートやシートベルトアンカーを強固に固定することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、上壁および下壁を有する閉断面のクロスメンバを車幅方向に配置し、前記上壁の下面にシートあるいはシートベルトアンカーを締結するためのナットを固定した自動車の車体構造であって、前記クロスメンバは前記上壁および前記下壁を接続する隔壁を備えて８字状断面に構成され、前記ナットを前記隔壁の前側あるいは後側において前記上壁の下面に固定したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、１枚の金属板をロールフォーミングにより曲げ加工して前記クロスメンバを構成したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記金属板が２枚重ねになった部分に前記ナットを固定したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記ナットを固定するための作業孔を前記下壁に形成したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記クロスメンバの車幅方向両端部の前面および下面と、閉断面のリヤサイドフレームの車幅方向内面および下面とを、左右一対のガセットを介してレーザ溶接により接合したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記クロスメンバの車幅方向両端部の上面と、閉断面のリヤサイドフレームの上面および車幅方向内面と、前記クロスメンバの前方に配置された他の閉断面のクロスメンバの車幅方向両端部の上面および前面とを、左右一対のガセットを介してレーザ溶接により接合したことを特徴とする自動車の車体構造。

尚、実施の形態のミドルクロスメンバ１３は本発明の他のクロスメンバに対応し、実施の形態のリヤクロスメンバ１４は本発明のクロスメンバに対応し、実施の形態のリヤシート１９は本発明のシートに対応し、実施の形態のウエルドナット２２は本発明のナットに対応する。

請求項１の構成によれば、上壁および下壁を有する閉断面のクロスメンバを車幅方向に配置し、上壁の下面にシートあるいはシートベルトアンカーを締結するためのナットを固定する。クロスメンバは上壁および下壁を接続する隔壁を備えて８字状断面に構成され、ナットを隔壁の前側あるいは後側において上壁の下面に固定したので、軽量な構造でクロスメンバの上壁を補強してシートあるいはシートベルトアンカーの締結部強度を高めることができる。

また請求項２の構成によれば、１枚の金属板をロールフォーミングにより曲げ加工してクロスメンバを構成したので、８字状断面のクロスメンバを安価に製造することができる。

また請求項３の構成によれば、金属板が２枚重ねになった部分にナットを固定したので、特別の補強部材を必要とせずにナットの固定部を補強してシートあるいはシートベルトアンカーの締結部強度を高めることができる。

また請求項４の構成によれば、ナットを固定するための作業孔を下壁に形成したので、閉断面のクロスメンバの内部にナットを容易に固定することができる。

また請求項５の構成によれば、クロスメンバの車幅方向両端部の前面および下面と、閉断面のリヤサイドフレームの車幅方向内面および下面とを、左右一対のガセット介してレーザ溶接により接合したので、閉断面のクロスメンバおよび閉断面のリヤサイドフレームを作業性良く強固に接合することができる。

また請求項６の構成によれば、クロスメンバの車幅方向両端部の上面と、閉断面のリヤサイドフレームの上面および車幅方向内面と、クロスメンバの前方に配置された他の閉断面のクロスメンバの車幅方向両端部の上面および前面とを、左右一対のガセットを介してレーザ溶接により接合したので、閉断面のリヤサイドフレームに対する前後二つのクロスメンバの接合を合理化しながら高い接合強度を得ることができる。

自動車のリヤシートの固定部近傍の斜視図。（第１の実施の形態） 図１からリヤシートを取り除いた２方向矢視図。（第１の実施の形態） 図２の３部拡大図。（第１の実施の形態） 図３の４−４線拡大断面図。（第１の実施の形態） 図３の５−５線拡大断面図。（第１の実施の形態） 図５に対応する図。（第２および第３の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図５に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。尚、本明細書において前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。

図１および図２に示すように、自動車の左右一対のサイドシル１１，１１の後端から左右一対の閉断面のリヤサイドフレーム１２，１２が後方に延びており、左右のサイドシル１１，１１の後端間が車幅方向に延びる閉断面のミドルクロスメンバ１３で接続され、左右のリヤサイドフレーム１２，１２の前端間が車幅方向に延びる閉断面のリヤクロスメンバ１４で接続される。左右のサイドシル１１，１１間を接続するフロアパネル１５の後端とミドルクロスメンバ１３の下端とが上下方向に延びる前部パネル１６で接続され、ミドルクロスメンバ１３の後端とリヤクロスメンバ１４の前端とが水平方向に延びる後部パネル１７で接続され、左右のリヤサイドフレーム１２，１２間がリヤフロアパネル１８で接続される。ミドルクロスメンバ１３の上部にリヤシート１９が配置されており、リヤシート１９の後部下面に設けた６個の取付ブラケット２０…がボルト２１…でリヤクロスメンバ１４の上面に締結される。

図３〜図５に示すように、長手方向に一定の８字状（あるいは日字状）の閉断面を有するリヤクロスメンバ１４は、１枚の矩形状の鋼板をロールフォーミング加工により折り曲げて両端を溶接Ｗ１，Ｗ２したもので、相互に対向する上壁１４ａおよび下壁１４ｂと、相互に対向する前壁１４ｃおよび後壁１４ｄと、上壁１４ａおよび下壁１４ｂを接続する隔壁１４ｅとを備えており、隔壁１４ｅの後側で上壁１４ａが溶接Ｗ１された部分が２枚重ねになり、かつ隔壁１４ｅの前側で下壁１４ｃが溶接Ｗ２された部分が２枚重ねになっている。隔壁１４ｅは前壁１４ｃおよび後壁１４ｄの中間位置よりも前方にずれた位置にあり、隔壁１４ｅの後側で上壁１４ａが２枚重ねになった部分の下面に合計７個のウエルドナット２２…が固定される。ウエルドナット２２…の下方に対向する下壁１４ｂには、ウエルドナット２２…よりも大径の作業孔１４ｆ…がそれぞれ設けられており、この作業孔１４ｆ…を通して上壁１４ａに下面にウエルドナット２２…を容易に溶接することができる。

リヤクロスメンバ１４の車幅方向両端部の上面と、リヤサイドフレーム１２，１２の上面および車幅方向内面と、ミドルクロスメンバ１３の車幅方向両端部の上面および前面とを、左右一対のガセット２３，２３を介して溶接Ｗ３（レーザ溶接）により接続し、かつリヤクロスメンバ１４の車幅方向両端部の前面および下面と、リヤサイドフレーム１２，１２の車幅方向内面および下面とを、左右一対のガセット２４，２４を介して溶接Ｗ４（レーザ溶接）により接続することで、リヤクロスメンバ１４の車幅方向両端部が左右のリヤサイドフレーム１２，１２に強固に固定される。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

リヤシート１９の後部下面に設けた取付ブラケット２０…をリヤクロスメンバ１４に固定するには、取付ブラケット２０…を上から下に貫通するボルト２１…をリヤクロスメンバ１４の上壁１４の下面に固定したウエルドナット２２…に締結すれば良い。

車両が前面衝突してリヤシート１９およびそこに着座した乗員に前向きの慣性力が作用すると、リヤシート１９の取付ブラケット２０…に上向きの荷重が作用するため、リヤクロスメンバ１４の車幅方向中間部が上向きに引っ張られて湾曲することで、上壁１４ａに引張荷重が作用して下壁１４ｂに圧縮荷重が作用する。リヤクロスメンバ１４の下壁１４ｂにはウエルドナット２２…を取り付けるための複数の作業孔１４ｆ…が形成されており、これらの作業孔１４ｆ…によるリヤクロスメンバ１４の強度低下を防止するために、リヤクロスメンバ１４の素材である鋼板の板厚を増加させると重量増加の原因となる問題がある。

しかしながら、本実施の形態によれば、リヤクロスメンバ１４は上壁１４ａおよび下壁１４ｂを接続する隔壁１４ｅを備えて８字状断面に構成され、ウエルドナット２２…を隔壁１４ｅの後側において上壁１４ａの下面に固定したので、上壁１４ａおよび下壁１４ａが前壁１４ｃおよび後壁１４ｄだけでなく隔壁１４ｅによっても接続されて強度が高まることで、リヤクロスメンバ１４の鋼板の板厚を増加させることなく、軽量な構造でリヤクロスメンバ１４を補強してリヤシート１９の締結部強度を高めることができる。

また鋼板が２枚重ねになった部分にウエルドナット２２…を固定したので、特別の補強部材を必要とせずにウエルドナット２２…の固定部を補強してリヤシート１９の締結部強度を更に高めることができる。しかも１枚の鋼板をロールフォーミングにより曲げ加工してリヤクロスメンバ１４を構成したので、８字状断面のリヤクロスメンバ１４を安価に製造することができる。

またリヤクロスメンバ１４の車幅方向両端部の上面と、リヤサイドフレーム１２の上面および車幅方向内面と、ミドルクロスメンバ１３の車幅方向両端部の上面および前面とをガセット２３を介してレーザ溶接Ｗ３により接合するとともに、リヤクロスメンバ１４の車幅方向両端部の前面および下面と、リヤサイドフレーム１２の車幅方向内面および下面とをガセット２４を介してレーザ溶接Ｗ４により接合したので、閉断面のリヤサイドフレーム１２に対する閉断面のリヤクロスメンバ１４および閉断面のミドルクロスメンバ１３の接合を合理化しながら高い接合強度を得ることができる。

第２および第３の実施の形態

次に、図６に基づいて本発明の第２および第３の実施の形態を説明する。

図６（Ａ）に示す第２の実施の形態のリヤクロスメンバ１４は、ロールフォーミング加工による鋼板の折り曲げ方が第１の実施の形態と異なっており、上壁１４ａの下面に溶接される鋼板の一端側が隔壁１４ｅの前側の上壁１４ａの下面に溶接Ｗ１される。本実施の形態では、ウエルドナット２２が固定される上壁１４ａが２枚重ねにならないため、ウエルドナット２２の支持強度は第１の実施の形態の方が優れている。

図６（Ｂ）に示す第３の実施の形態のリヤクロスメンバ１４は、鋼板を折り曲げて溶接Ｗ１，Ｗ２する代わりに、アルミニウムの押し出し材で構成したものである。本実施の形態によれば、鋼板の溶接工程が不要になるために製造が容易である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明のクロスメンバは実施の形態のリヤクロスメンバ１４に限定されず、任意のクロスメンバであっても良い。

またリヤシート１１ではなく、フロントシートやミドルシートの取付ブラケットやシートベルトアンカーをクロスメンバに固定しても良い。

また実施の形態ではウエルドナット２２…を隔壁１４ｅの後側に配置しているが、それを隔壁１４ｅの前側に配置しても良い。

また実施の形態ではウエルドナット２２…にリヤシート１９の取付ブラケット２０…を締結しているが、リヤシート１９のシートベルトアンカーを締結しても良い。

また実施の形態のウエルドナット２２…に代えて、カシメにより固定されるナットを用いても良い。

またリヤクロスメンバ１４は実施の形態の鋼板をロールフォーミングしたものやアルミニウムの押し出し材に限定されず、任意の材質および任意の製造方法を選択することができる。

１２ リヤサイドフレーム
１３ ミドルクロスメンバ（他のクロスメンバ）
１４ リヤクロスメンバ（クロスメンバ）
１４ａ 上壁
１４ｂ 下壁
１４ｅ 隔壁
１４ｆ 作業孔
１９ リヤシート（シート）
２２ ウエルドナット（ナット）
２３ ガセット
２４ ガセット
Ｗ３ レーザ溶接
Ｗ４ レーザ溶接

Claims (6)

1. 上壁（１４ａ）および下壁（１４ｂ）を有する閉断面のクロスメンバ（１４）を車幅方向に配置し、前記上壁（１４ａ）の下面にシート（１９）あるいはシートベルトアンカーを締結するためのナット（２２）を固定した自動車の車体構造であって、
   前記クロスメンバ（１４）は前記上壁（１４ａ）および前記下壁（１４ｂ）を接続する隔壁（１４ｅ）を備えて８字状断面に構成され、前記ナット（２２）を前記隔壁（１４ｅ）の前側あるいは後側において前記上壁（１４ａ）の下面に固定したことを特徴とする自動車の車体構造。
2. １枚の金属板をロールフォーミングにより曲げ加工して前記クロスメンバ（１４）を構成したことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記金属板が２枚重ねになった部分に前記ナット（２２）を固定したことを特徴とする、請求項２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記ナット（２２）を固定するための作業孔（１４ｆ）を前記下壁（１４ｂ）に形成したことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
5. 前記クロスメンバ（１４）の車幅方向両端部の前面および下面と、閉断面のリヤサイドフレーム（１２）の車幅方向内面および下面とを、左右一対のガセット（２４）を介してレーザ溶接（Ｗ４）により接合したことを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
6. 前記クロスメンバ（１４）の車幅方向両端部の上面と、閉断面のリヤサイドフレーム（１２）の上面および車幅方向内面と、前記クロスメンバ（１４）の前方に配置された他の閉断面のクロスメンバ（１３）の車幅方向両端部の上面および前面とを、左右一対のガセット（２３）を介してレーザ溶接（Ｗ３）により接合したことを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。

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