JP2016000552A

JP2016000552A - 車両の車体構造

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Publication number: JP2016000552A
Application number: JP2014120639A
Authority: JP
Inventors: 康秀松尾; Yasuhide Matsuo; 裕之小池; Hiroyuki Koike; 佐々木　隆; Takashi Sasaki; 隆佐々木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2034-06-11
Also published as: CN105292265A; EP2955084A1; US9517798B2; CN105292265B; EP2955084B1; JP6070640B2; US20150360723A1

Abstract

【課題】異種材料で構成された鋳造製の部材と他の部材との接合部に曲げ変形が生じることを抑制する。【解決手段】車体の後側部１０には、非鉄金属材料を用いて形成され、外力が伝達されるコイルオーバ固定部２０と、コイルオーバ固定部２０から延出された被接合部２４と、を有し、鋳造成形により一体に形成されたサスペンションタワー１４が設けられている。また、車体の後側部１０には、鉄鋼材料を用いて形成されていると共に、被接合部２４にＳＰＲリベットＳ１で接合された第２パーティションパネル５４及びクロスメンバエクステンション５８が設けられている。さらに、車体の後側部１０には、鉄鋼材料を用いて形成されていると共に、第２パーティションパネル５４及びクロスメンバエクステンション５８に溶接で接合されたクロスメンバ１６が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車体構造に関する。

下記特許文献１には、ショックアブソーバ等が取付けられるリヤサスタワーアッパを含んで構成された鋳造部材を備えた車両（自動車）の車体構造が開示されている。この鋳造部材は、左右のリヤピラーインナ、左右のリヤサスタワーアッパ、左右のリヤホイールハウス及び左右のリヤホイールハウスを車幅方向に繋ぐクロスメンバがアルミニウム合金等による鋳造により一体に形成されている。また、下記特許文献２には、車両後部において車幅方向に間隔を空けて配置された一対のサイドメンバと、一対のサイドメンバ間に配置されたクロスメンバと、アルミニウム合金等による鋳造により形成されていると共にサイドメンバとクロスメンバとを接続する継手としての機能を有する一対のサスペンション支持部材と、を備えた車両の車体構造が開示されている。

以上説明した構成は、ショックアブソーバ等の足回りの部品が取付けられる部位を鋳造により形成することにより、当該部位の軽量化と高剛性化が図られている。

特開平６−２８６６５２号公報特許第４１３８０７４号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載された構成のように、外力が入力される鋳造製の部材に他の部材（クロスメンバ）を接合する構成においては、鋳造製の部材と他の部材との接合部に曲げ変形が生じることを抑制することが肝要である。

本発明は上記事実を考慮し、異種材料で構成された鋳造製の部材と他の部材との接合部に曲げ変形が生じることを抑制することができる車両の車体構造を得ることが目的である。

請求項１記載の車両の車体構造は、非鉄金属材料を用いて形成され、外力が伝達される被伝達部と、前記被伝達部から延出された被接合部と、を有し、鋳造成形により一体に形成された鋳造部と、鉄鋼材料を用いて形成されていると共に、前記被接合部にリベットで接合された継手部と、鉄鋼材料を用いて形成されていると共に、前記継手部に溶接で接合されたメンバ部と、を備えている。

請求項１記載の車両の車体構造によれば、メンバ部が継手部を介して鋳造部に固定されている。ここで、本発明では、継手部が接合される被接合部が、外力が伝達される被伝達部から延出された構成とされている。すなわち、被伝達部に伝達された外力が被接合部に伝達され難くなっている。これにより、外力が被伝達部に伝達された際に、被接合部と継手部との接合部が曲げ変形し難くなり、ひいては、被接合部と継手部との接合部に生じる応力を緩和することができる。また、本発明では、被接合部と継手部とをリベットで接合すると共に、継手部とメンバ部とを溶接で接合することにより、異種材料同士を容易に接合することができる。

請求項２記載の車両の車体構造は、請求項１記載の車両の車体構造において、前記鋳造部は、車幅方向の左右それぞれに配置された一対のサスペンションタワーとされており、前記メンバ部は、前記一対のサスペンションタワーを前記継手部を介して接続するクロスメンバとされている。

請求項２記載の車両の車体構造によれば、クロスメンバが継手部を介して一対のサスペンションタワー間に架け渡されている。ここで、本発明では、継手部が接合される被接合部が、路面入力が伝達される被伝達部から延出された構成とされている。これにより、路面入力がサスペンションタワーの被伝達部に伝達された際に、サスペンションタワーの被接合部と継手部との接合部が曲げ変形し難くなり、ひいては、被接合部と継手部との接合部に生じる応力を緩和することができる。

請求項３記載の車両の車体構造は、請求項１又は請求項２記載の車両の車体構造において、前記被接合部を車両前後方向及び車両上下方向に沿って切断した断面の車両前後方向軸に関する断面２次モーメントが、車幅方向内側に向かうにつれて次第に小さくなっている。

請求項３記載の車両の車体構造によれば、被接合部の断面２次モーメントが上記のように設定されていることにより、被接合部と継手部との接合部の応力分布が車幅方向に沿って急激に変化することが抑制される。すなわち、被接合部と継手部との接合部において応力集中部位が生じることを抑制することができる。

請求項４記載の車両の車体構造は、請求項１記載の車両の車体構造において、前記鋳造部は、車幅方向の左右それぞれに配置された一対のフロントピラーの一部を構成しており、前記メンバ部は、前記一対のフロントピラーの一部を前記継手部を介して接続するクロスメンバとされている。

請求項４記載の車両の車体構造によれば、クロスメンバが継手部を介して一対のフロントピラー間に架け渡されている。ここで、本発明では、継手部が接合される被接合部が、路面入力が伝達される被伝達部から延出された構成とされている。これにより、路面入力がフロントピラーの一部を構成する被伝達部に伝達された際に、フロントピラーの一部に形成された被接合部と継手部との接合部が曲げ変形し難くなり、ひいては、被接合部と継手部との接合部に生じる応力を緩和することができる。

請求項１〜請求項４記載の本発明に係る車両の車体構造は、鋳造製の部材と他の部材との接合部に曲げ変形が生じることを抑制することができる、という優れた効果を有する。

車両の後側部を示す斜視図である。サスペンションタワーを示す斜視図である。サスペンションタワーを車両上方側から見た平面図である。サスペンションタワーを車両前方側から見た正面図である。図１に示された５−５線に沿って切断した車両の後側部の断面を示す断面図である。フロントピラーインナ、カウルエクステンション及びカウルサブアセンブリを示す斜視図である。図６に示された７−７線に沿って切断したフロントピラーインナ、カウルエクステンション及びカウルサブアセンブリの断面を示す断面図である。

（第１実施形態に係る車両の車体構造）
図１〜図５を用いて本発明の第１実施形態に係る車両の車体構造について説明する。なお、車両前後方向前方側を矢印ＦＲで示し、車幅方向外側を矢印ＯＵＴで示し、車両上下方向上側を矢印ＵＰで示す。また、以下の説明で、単に前後、上下の方向を示す場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下を示すものとする。

図１に示されるように、本実施形態の車両の車体構造が適用された車体の後側部１０には、サスペンションの一部を構成するコイルオーバ１２（図５参照）が取付けられるサスペンションタワー１４が設けられている。また、車体の後側部１０には、車幅方向右側の配置されたサスペンションタワー（図示省略）と車幅方向左側に配置されたサスペンションタワー１４との間に架け渡されたメンバ部としてのクロスメンバ１６が設けられている。さらに、車体の後側部１０には、キャビンと荷室とを隔成するパーティションパネル１８が設けられている。以下、先ずサスペンションタワー１４について説明し、次いでパーティションパネル１８及びクロスメンバ１６について説明する。

図２に示されるように、鋳造部としてのサスペンションタワー１４は、非鉄金属材料であるアルミニウム合金を用いた鋳造成形により形成されており、このサスペンションタワー１４は、コイルオーバ１２が固定されると共に当該コイルオーバ１２から入力される荷重を支持する被伝達部としてのコイルオーバ固定部２０と、コイルオーバ固定部２０の車幅方向外側から延出されたフランジ部２２と、コイルオーバ固定部２０の車幅方向内側から延出されていると共に後に詳述するパーティションパネル１８及びクロスメンバエクステンション５８が接合される被接合部２４と、を備えている。

図２〜図４に示されるように、コイルオーバ固定部２０は、車両下方側が開放された矩形箱状に形成されており、コイルオーバ固定部２０は、車両上下方向を厚み方向として車両前後方向及び幅方向に延びる頂壁部２６と、頂壁部２６の前端及び後端からそれぞれ車両下方側に向けて屈曲して延びる前壁部２８及び後壁部３０と、頂壁部２６、前壁部２８及び後壁部３０の車幅方向内側の端を接続する内壁部３２と、を備えている。

図５に示されるように、頂壁部２６には、コイルオーバ１２の一部を構成するショックアブソーバ３４のマウント３６が係合する係合孔３８が形成されている。また、図２及び図３に示されるように、頂壁部２６には、車両上方側に向けて凸状とされていると共に係合孔３８と同軸上に配置された筒状部４０と、筒状部４０の外周部から当該筒状部４０の径方向外側に向けて放射状に延びる複数のリブ４２と、を備えている。また、複数のリブ４２の一部は、フランジ部２２まで延びている。

図１に示されるように、前壁部２８、後壁部３０（図３参照）及び内壁部３２の下端部には、鋼板材にプレス加工等が施されることによって形成されたサスペンションタワーロア４４が接合されている。また、前壁部２８、後壁部３０及び内壁部３２とサスペンションタワーロア４４とは、ＳＰＲリベットＳ１が圧入されることによって接合されている。さらに、サスペンションタワーロア４４の下端部は、ホイールハウスパネル４６に溶接Ｓ２（スポット溶接部を符号Ｓ２で示している）にて接合されている。また、フランジ部２２はホイールハウスパネル４６の上方側に配置された車体パネル４８にＳＰＲリベットＳ１によって接合されている。

図５に示されるように、内壁部３２の上下方向の中間部には、窪み部５０が形成されており、この窪み部５０の底５０Ａは研削加工が施されることによって平面状とされている。そして、後述するクロスメンバエクステンション５８が、窪み部５０の底５０ＡにＳＰＲリベットＳ１によって接合されている。

図２に示されるように、パーティションパネル１８及びクロスメンバエクステンション５８が接合される被接合部２４は、頂壁部２６及び前壁部２８の車幅方向内側の端から車幅方向内側に向けて延出されていると共に、車両側面視で略Ｌ字状断面に形成されている。なお、車両上下方向を厚み方向として延在している部分を第１被接合部２４Ａとし、車両前後方向を厚み方向として延在している部分を第２被接合部２４Ｂとする。

図３に示されるように、第１被接合部２４Ａは、車両平面視で前後方向を長手方向とする略矩形状に形成されており、この第１被接合部２４Ａの車両前方側の部位は車両後方側の部位に比して車幅方向内側に突出している。

図４に示されるように、第２被接合部２４Ｂは、車両正面視で略矩形状に形成されており、この第２被接合部２４Ｂの車幅方向内側かつ車両下方側の端Ｃは、車幅方向内側に向かうにつれて上方側に傾斜している、これにより、第２被接合部２４Ｂを車両前後方向及び上下方向に沿って切断した断面の断面積が車幅方向内側に向かうにつれて次第に狭くなっている。また、第２被接合部２４Ｂの断面が上記のように設定されることによって、被接合部２４（第１被接合部２４Ａ及び第２被接合部２４Ｂ）を車両前後方向及び車両上下方向に沿って切断した断面の車両前後方向軸に関する断面２次モーメントが、車幅方向内側に向かうにつれて次第に小さくなっている。

図１に示されるように、パーティションパネル１８は、車幅方向の中間部に配置された第１パーティションパネル５２と、第１パーティションパネル５２の車幅方向外側の端部に接合された継手部としての第２パーティションパネル５４と、を有する分割構造とされている。

第１パーティションパネル５２は、鋼板材にプレス加工が施されることによって形成されており、この第１パーティションパネル５２の車両上方側の部位は、クロスメンバ１６の一部を構成するクロスメンバ構成部５２Ａとされている。クロスメンバ構成部５２Ａの車両前方側に配置されたインナパネル５６が当該クロスメンバ構成部５２Ａに溶接Ｓ２にて接合されて、クロスメンバ構成部５２Ａとインナパネル５６との間に矩形状の閉断面が形成されることによって、第１パーティションパネル５２の上端部にクロスメンバ１６が形成されている。また、第１パーティションパネル５２には、車幅方向内側に向かうにつれて車両下方側に傾斜していると共に車両上方側に向けて凸状とされたＶビード５２Ｂが形成されている。

第２パーティションパネル５４は、第１パーティションパネル５２と同様に鋼板材にプレス加工が施されることによって形成されており、この第２パーティションパネル５４には、第１パーティションパネル５２に形成されたＶビード５２Ｂに対応するＶビード５４Ａが形成されている。第１パーティションパネル５２に形成されたＶビード５２Ｂ及び第２パーティションパネル５４に形成されたＶビード５４Ａが、サスペンションタワー１４とフロアパネルとの間に架け渡されることによって、車体の後部の高剛性化が図られている。さらに、第２パーティションパネル５４は、サスペンションタワー１４の第２被接合部２４Ｂの前方側の面の沿って延びる前側延在部５４Ｂと第１被接合部２４Ａの上方側の面に沿って延びる上側延在部５４Ｃとを備えている。そして、前側延在部５４Ｂ及び上側延在部５４Ｃの車幅方向外側の端部は、第２被接合部２４Ｂ及び第１被接合部２４ＡにＳＰＲリベットＳ１によって接合されている。また、前側延在部５４Ｂ及び上側延在部５４Ｃの車幅方向内側の端部は、第１パーティションパネル５２の車幅方向外側の端部（クロスメンバ構成部５２Ａの車幅方向外側の端部）に溶接Ｓ２にて接合されている。なお、第２パーティションパネル５４においてＶビード５４Ａに対応する部位の一部は、サスペンションタワー１４の前壁部２８にＳＰＲリベットＳ１によって接合されている。

継手部としてのクロスメンバエクステンション５８は、鋼板材にプレス加工が施されることによって形成されている。このクロスメンバエクステンション５８は、サスペンションタワー１４の第２被接合部２４Ｂの後方側の面に沿って延びる前側フランジ部５８Ａと、図５に示されるように、サスペンションタワー１４の内壁部３２に形成された窪み部５０の底５０Ａ（図５参照）に沿って延びる外側フランジ部５８Ｂと、を備えている。そして、図１及び図５に示されるように、前側フランジ部５８Ａ及び外側フランジ部５８Ｂは、第２被接合部２４Ｂ及び窪み部５０の底５０Ａ（図５参照）にそれぞれＳＰＲリベットＳ１によって接合されている。また、図５に示されるように、クロスメンバエクステンション５８の車幅方向内側の端部は、インナパネル５６の車幅方向外側の端部に溶接Ｓ２にて接合されている。さらに、本実施形態では、クロスメンバエクステンション５８とインナパネル５６との接合部６２が、第１パーティションパネル５２（クロスメンバ構成部５２Ａ）と第２パーティションパネル５４（上側延在部５４Ｃ）との接合部６０よりも車幅方向内側に位置している。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の車両の車体構造では、クロスメンバ１６が第２パーティションパネル５４及びクロスメンバエクステンション５８を介してサスペンションタワー１４に固定されている。

ここで、本実施形態では、第２パーティションパネル５４及びクロスメンバエクステンション５８が接合される被接合部２４が、路面入力を支持するコイルオーバ固定部２０から延出された構成とされている。これにより、路面入力がコイルオーバ固定部２０に伝達された際に、第２パーティションパネル５４及びクロスメンバエクステンション５８と被接合部２４との接合部が曲げ変形し難くなり、ひいては、第２パーティションパネル５４及びクロスメンバエクステンション５８と被接合部２４との接合部に生じる応力を緩和することができる。

また、本実施形態では、第２パーティションパネル５４及びクロスメンバエクステンション５８と被接合部２４とをＳＰＲリベットＳ１で接合すると共に、第２パーティションパネル５４及びクロスメンバエクステンション５８とクロスメンバ１６（クロスメンバ構成部５２Ａ及びインナパネル５６）とを溶接Ｓ２で接合することにより、異種材料同士を容易に接合することができる。

さらに、図４に示されるように、本実施形態では、第２被接合部２４Ｂの車幅方向内側かつ車両下方側の端Ｃが、車幅方向内側に向かうにつれて上方側に傾斜されることにより、被接合部２４（第１被接合部２４Ａ及び第２被接合部２４Ｂ）を車両前後方向及び車両上下方向に沿って切断した断面の車両前後方向軸に関する断面２次モーメントが、車幅方向内側に向かうにつれて次第に小さくなっている。これにより、被接合部２４と第２パーティションパネル５４及びクロスメンバエクステンション５８との接合部の応力分布が、車幅方向に沿って急激に変化することが抑制される。すなわち、被接合部２４と第２パーティションパネル５４及びクロスメンバエクステンション５８との接合部において応力集中部位が生じることを抑制することができる。

なお、本実施形態では、ＳＰＲリベットＳ１によって異種金属同士（アルミニウム合金と鉄鋼）を接合した例について説明したが、本発明はこれに限定されず他のリベットを用いて異種金属同士を接合することもできる。

（第２実施形態に係る車両の車体構造）
次に、図６及び図７を用いて本発明の第２実施形態に係る車両の車体構造について説明する。

図６に示されるように、本実施形態の車両の車体構造が適用された車体の前部７０には、車幅方向の左右それぞれに配置された一対のフロントピラー等の一部を構成する鋳造部としてのダイキャストインナ７２と、一対のフロントピラー間に架け渡されたメンバ部としてのクロスメンバ７４と、が設けられている。

ダイキャストインナ７２は、アルミニウム合金を用いた鋳造成形により形成されており、このダイキャストインナ７２は、車両側面視で矩形枠状に形成されることによって車体の側部においてドア開口部７６を形成している。また、矩形枠状に形成された部位は、路面入力が伝達されると共に車両の骨格の一部を構成する被伝達部としての骨格部７８とされている。また、骨格部７８の車幅方向内側の面からは、舌片状に形成された被接合部８０が延出されている。

クロスメンバ７４は、鋼板材にプレス加工等が施されることによって形成されたトップパネル８２とロアパネル８４とが溶接で接合されて、トップパネル８２とロアパネル８４との間に矩形状の閉断面が形成されることによって構成されている。

また、クロスメンバ７４は、クロスメンバエクステンション８６を介してダイキャストインナ７２に接合されている。クロスメンバエクステンション８６は、前述のクロスメンバ７４と同様に、鋼板材にプレス加工等が施されることによって形成された継手部としてのトップエクステンションパネル８８とロアエクステンションパネル９０とが溶接で接合されて、トップエクステンションパネル８８とロアエクステンションパネル９０との間に矩形状の閉断面が形成されることによって構成されている。

図７に示されるように、トップエクステンションパネル８８及びロアエクステンションパネル９０の車幅方向内側の端部は、トップパネル８２及びロアパネル８４の車幅方向外側の端部にそれぞれ溶接Ｓ２で接合されている。また、本実施形態では、トップエクステンションパネル８８とトップパネル８２との接合部９２が、ロアエクステンションパネル９０とロアパネル８４との接合部９４よりも車幅方向外側に位置している。

また、トップエクステンションパネル８８及びロアエクステンションパネル９０の車幅方向外側の端部は、それぞれ折り曲げられたフランジ部８８Ａ，９０Ａとされており、このフランジ部８８Ａ，９０Ａは、骨格部７８にＳＰＲリベットＳ１で接合されている。また、トップエクステンションパネル８８の車幅方向の中間部８８Ｂは、被接合部８０の上方側の面に沿って配置されており、トップエクステンションパネル８８の車幅方向の中間部８８Ｂと被接合部８０とは、ＳＰＲリベットＳ１で接合されている。

以上説明した本変形例では、トップエクステンションパネル８８が接合される被接合部８０が、路面入力が伝達される骨格部７８から延出された構成とされている。これにより、路面入力が骨格部７８に伝達された際に、被接合部８０とトップエクステンションパネル８８との接合部が曲げ変形し難くなる。その結果、被接合部８０とトップエクステンションパネル８８との接合部に生じる応力を緩和することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１４サスペンションタワー（鋳造部）
１６クロスメンバ（メンバ部）
２０コイルオーバ固定部（被伝達部）
５４第２パーティションパネル（継手部）
５８クロスメンバエクステンション（継手部）
７２ダイキャストインナ（鋳造部）
７４クロスメンバ（メンバ部）
７８骨格部（被伝達部）
８０被接合部
８８トップエクステンションパネル（継手部）
Ｓ１ＳＰＲリベット（リベット）
Ｓ２溶接

Claims

非鉄金属材料を用いて形成され、外力が伝達される被伝達部と、前記被伝達部から延出された被接合部と、を有し、鋳造成形により一体に形成された鋳造部と、
鉄鋼材料を用いて形成されていると共に、前記被接合部にリベットで接合された継手部と、
鉄鋼材料を用いて形成されていると共に、前記継手部に溶接で接合されたメンバ部と、
を備えた車両の車体構造。
前記鋳造部は、車幅方向の左右それぞれに配置された一対のサスペンションタワーとされており、
前記メンバ部は、前記一対のサスペンションタワーを前記継手部を介して接続するクロスメンバとされている請求項１記載の車両の車体構造。
前記被接合部を車両前後方向及び車両上下方向に沿って切断した断面の車両前後方向軸に関する断面２次モーメントが、車幅方向内側に向かうにつれて次第に小さくなっている請求項１又は請求項２記載の車両の車体構造。
前記鋳造部は、車幅方向の左右それぞれに配置された一対のフロントピラーの一部を構成しており、
前記メンバ部は、前記一対のフロントピラーの一部を前記継手部を介して接続するクロスメンバとされている請求項１記載の車両の車体構造。