JP2018047714A

JP2018047714A - 車体構造

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Publication number: JP2018047714A
Application number: JP2016182548A
Authority: JP
Inventors: 晋栄望月; Kunishige Mochizuki
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2036-09-20
Also published as: JP6903887B2

Abstract

【課題】重量増加を抑えながら、サイドフレームの変形を防止できる車体構造を提供する。【解決手段】本発明にかかる車体構造１００は、車両前後方向に延びていて矩形状の閉断面１４４を有する中空の部材であり、車幅方向に離間して配置される一対のサイドフレーム１０２、１０４を備える車体構造において、一対のサイドフレームの各々には、車両前後方向に延びる途中で車幅方向に湾曲する湾曲部１２０が形成されていて、車体構造はさらに、少なくとも湾曲部を含む車両前後方向の所定範囲Ｌａにわたってサイドフレームをその内部から補強する上側部材１３２、下側部材１３４を備え、これらは湾曲部の車幅方向内側または車幅方向外側のうち上下方向から見たときの曲率半径が小さい側を補強する。上側部材はサイドフレームの上側角部１３６に配置され、下側部材は上側部材から離間してサイドフレームの下側角部１４８に配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、車体構造に関するものである。

自動車などの車両は、車両前後方向に延びる一対のサイドフレームを含む車体構造を備えている。一対のサイドフレームは、車幅方向に離間して配置される中空の部材であり、例えば矩形状の閉断面を有している。サイドフレームには、車両前後方向に延びる途中で車幅方向に湾曲し形状が変化する箇所が存在する場合がある（例えば特許文献１）。

特許文献１には、左右一対のサイドメンバのうち形状が変化する形状変化部の中空部内に、直線状に延びる補強部材を挿入した車枠構造が記載されている。この補強部材は、形状変化部の中空部内に、形状変化部の長手方向に沿って斜めに掛け渡して配置され、中空部内で動かないように固着されている。

特許文献１では、形状変化部の中空部内に補強部材を固定したので、サイドメンバの形状変化部を補強することができる、としている。

特許第５１６１７２７号公報

特許文献１の補強部材は、直線状に延びていて、形状変化部の長手方向に沿って斜めに掛け渡して配置され中空部内に固定されている。このため、補強部材は、形状変化部の一方の側壁に一端部が固定され、他端部が他方の側壁にそれぞれ固定されることになる。よって補強部材の長さは、サイドフレームの形状変化部の長さよりも長くなり、重量が増加してしまう。したがって、特許文献１に記載の技術では、サイドメンバの形状変化部を補強できるものの、重量増加を抑えることは困難である。

本発明は、このような課題に鑑み、重量増加を抑えながら、サイドフレームの変形を防止できる車体構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる車体構造の代表的な構成は、車両前後方向に延びていて矩形状の閉断面を有する中空の部材であり、車幅方向に離間して配置される一対のサイドフレームを備える車体構造において、一対のサイドフレームの各々には、車両前後方向に延びる途中で車幅方向に湾曲する湾曲部が形成されていて、車体構造はさらに、少なくとも湾曲部を含む車両前後方向の所定範囲にわたってサイドフレームをその内部から補強する補強部材であって、湾曲部の車幅方向内側または車幅方向外側のうち上下方向から見たときの曲率半径が小さい側を補強する補強部材を備え、補強部材は、サイドフレームの上側角部に配置される第１部材と、サイドフレームの下側角部に第１部材から離間して配置される第２部材とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、重量増加を抑えながら、サイドフレームの変形を防止できる車体構造を提供することができる。

本発明の実施例に係る車体構造を概略的に示す図である。図１の車体構造のＣ矢視図である。図１の車体構造のＤ矢視図である。図２および図３の車体構造のＥ−Ｅ断面図である。図２および図３の車体構造のＦ−Ｆ断面図である。比較例に係る車体構造の断面図である。他の比較例に係る車体構造の側面を示す図である。図７の車体構造の一部を拡大して示す図である。図８の車体構造のＩ−Ｉ断面、Ｊ−Ｊ断面を示す図である。

本発明の一実施の形態に係る車体構造の代表的な構成は、車両前後方向に延びていて矩形状の閉断面を有する中空の部材であり、車幅方向に離間して配置される一対のサイドフレームを備える車体構造において、一対のサイドフレームの各々には、車両前後方向に延びる途中で車幅方向に湾曲する湾曲部が形成されていて、車体構造はさらに、少なくとも湾曲部を含む車両前後方向の所定範囲にわたってサイドフレームをその内部から補強する補強部材であって、湾曲部の車幅方向内側または車幅方向外側のうち上下方向から見たときの曲率半径が小さい側を補強する補強部材を備え、補強部材は、サイドフレームの上側角部に配置される第１部材と、サイドフレームの下側角部に第１部材から離間して配置される第２部材とを含むことを特徴とする。

ここでサイドフレームの湾曲部は、車幅方向内側または車幅方向外側に湾曲しているため、通常走行時の振動により変形が起こり易い。上記構成によれば、サイドフレームを内部から補強する補強部材を、湾曲部を含む車両前後方向にわたって配置しているので、サイドフレームの変形を防止できる。

また補強部材は、湾曲部のうち車幅方向内側または車幅方向外側のいずれか一方にのみ配置されていて、サイドフレームの上側角部に配置した第１部材と、下側角部に配置した第２部材とを含み、これらの部材は互いに離間している。よって、補強部材は、湾曲部の車幅方向の両側面に配置したり、側面の車両上下方向に連続して配置したりする場合に比べ、重量増加を抑制できる。したがって、上記構成によれば、重量増加を抑えながら、サイドフレームの変形を防止できる。

上記の湾曲部は、サイドフレームが車両前後方向に延びる途中で車幅方向内側に湾曲していて、補強部材は、湾曲部の車幅方向内側に配置されているとよい。このように、湾曲部が車幅方向内側に湾曲しているとき、湾曲部のうち車幅方向外側よりも曲率半径が小さい車幅方向内側に補強部材を配置している。したがって、通常走行時の振動によって湾曲部が車幅方向外側に向かって変形することを、補強部材により防止できる。

上記の第１部材は、サイドフレームの上壁および側壁に接合され、上側角部とともに第１閉断面を形成し、第２部材は、サイドフレームの下壁および側壁に接合され、下側角部とともに第２閉断面を形成するとよい。これにより、第１閉断面によって上側角部が補強され、第２閉断面によって下側角部が補強される。よって、サイドフレームの上側角部および下側角部の変形を防止できる。

上記の車体構造はさらに、湾曲部の車両前後方向の中央に配置され湾曲部をその内部から補強するバルクヘッドを備えるとよい。このように、湾曲部の車両前後方向の中央にバルクヘッドを配置したので、湾曲部の変形をより抑制できる。

上記のバルクヘッドは、矩形状の閉断面に正対しているプレート状の本体部と、本体部の上下左右それぞれの端から連続してサイドフレームの上壁、下壁および両側壁にそれぞれ沿うように延び上壁、下壁および両側壁にそれぞれ接合される第１ないし第４のフランジとを有するとよい。このように、バルクヘッドは、本体部から延びる第１ないし第４のフランジを介してサイドフレームの上壁、下壁および両側壁にそれぞれ接合されている。このため、バルクヘッドを湾曲部の内部に確実に接合でき、湾曲部の変形をより十分に抑制できる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。かかる実施例に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本発明の実施例に係る車体構造を概略的に示す図である。図中では車体構造を車両上方から見た状態を示している。以下、各図に示す矢印Ｘ、Ｙは車両前側、車両右側をそれぞれ示している。

車体構造１００は、車幅方向に離間して配置される一対のサイドフレーム１０２、１０４と、一対のサイドフレーム１０２、１０４間に差し渡された複数のクロスメンバ１０６ａ〜１０６ｉとを備えている。車体構造１００は、これらの部材によって図示のような枠状のフレーム構造を形成している。なお車体構造１００は、例えばフレーム構造の上方にキャビン（不図示）を配置するような形式の車両に適用可能である。

クロスメンバ１０６ａ〜１０６ｉのうち、車両前側から４番目・５番目に位置するクロスメンバ１０６ｄ、１０６ｅは、図示のように、ブラケット１１０ａ、１１０ｂを介してサイドフレーム１０２に接合され、ブラケット１１２ａ、１１２ｂを介してサイドフレーム１０４に接合されている。クロスメンバ１０６ｄは、車幅方向両端部が車幅方向中央部よりも車両前側に位置するように屈曲している。クロスメンバ１０６ｅは、車幅方向両端部が車幅方向中央部よりも車両後側に位置するように屈曲している。そしてクロスメンバ１０６ｄ、１０６ｅは、図示のように、互いの車幅方向中央部が接合部材で接合され、平面視でＸ字状に形成されている。

サイドフレーム１０２、１０４は、車両前後方向に延びていて、互いに対称な形状を有している。またサイドフレーム１０２、１０４は、矩形状の閉断面１１４（図４参照）を有する中空の部材である。さらにサイドフレーム１０２、１０４には、車両前後方向に延びる途中で車幅方向外側に湾曲する湾曲部１１６、１１８と、車幅方向内側に湾曲する湾曲部１２０、１２２とがそれぞれ形成されている。

このため、サイドフレーム１０２、１０４は、互いに平行な状態から湾曲部１１６、１１８において車両後側に向かって車幅方向の間隔が大きくなり、車幅方向内側に湾曲する湾曲部１２０、１２２において車両後側に向かって再び互いに平行な状態となる。このように湾曲部１１６、１１８、１２０、１２２は、サイドフレーム１０２、１０４が車両前後方向に延びる途中で車幅方向に湾曲する部位であるため、例えば通常走行時の振動により変形が生じ易い。しかし湾曲部１１６、１１８は、上記のブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂを介してクロスメンバ１０６ｄ、１０６ｅに接合され補強されることで、変形が生じ難くなっている。

そこで本実施例では、サイドフレーム１０２、１０４の湾曲部１２０、１２２を含む車両前後方向の所定範囲Ｌａ（図２参照）にわたって、サイドフレーム１０２、１０４をその内部から補強する構成を採用した。以下では、サイドフレーム１０２の湾曲部１２０およびその周辺の構成について説明するが、サイドフレーム１０４の湾曲部１２２およびその周辺も同様の構成および機能などを有する。

サイドフレーム１０２は、車内側に位置するインナ部材１２４と、車外側に位置するアウタ部材１２６とを有し、これらの部材が接合することで矩形状の閉断面１１４（図４参照）を形成している。サイドフレーム１０２の湾曲部１２０では、図示のように車幅方向内側のインナ部材１２４に位置する点Ｐが曲率円Ａに接していて、曲率円Ａの中心Ｏと点Ｐとを結ぶ曲率半径Ｒａを成している。また湾曲部１２０では、車幅方向外側のアウタ部材１２６に位置する点Ｑが曲率円Ｂに接していて、曲率円Ｂの中心Ｏと点Ｑとを結ぶ曲率半径Ｒｂを成している。ここで曲率半径Ｒａは、図示ように曲率半径Ｒｂよりも小さくなっている。

図２は、図１の車体構造１００のＣ矢視図である。図中では、サイドフレーム１０２のうち、湾曲部１２０を含む車両前後方向の所定範囲Ｌａにわたってアウタ部材１２６を省略し、サイドフレーム１０２の内部を示している。

車体構造１００はさらに、バルクヘッド１３０と、サイドフレーム１０２を補強する上側部材１３２、下側部材１３４とを備える。上側部材１３２、下側部材１３４は、図示のように、湾曲部１２０を含む所定範囲Ｌａにわたってサイドフレーム１０２のインナ部材１２４に配置されていて、サイドフレーム１０２をその内部から補強している。インナ部材１２４は、図１に示したように、サイドフレーム１０２の湾曲部１２０の車幅方向内側、すなわち車幅方向外側よりも曲率半径が小さい側に位置している。

下側部材１３４は、上側部材１３２から離間して配置されている。バルクヘッド１３０は、図２に示すように、湾曲部１２０の内部の車両前後方向の所定範囲Ｌａの中央に配置されていて、湾曲部１２０をその内部から補強している。

図３は、図１の車体構造１００のＤ矢視図である。図中では、サイドフレーム１０２のインナ部材１２４およびアウタ部材１２６を鎖線で示し、サイドフレーム１０２の内部を示している。図４は、図２および図３の車体構造１００のＥ−Ｅ断面図である。図５は、図２および図３の車体構造１００のＦ−Ｆ断面図である。

上側部材１３２は、図４に示すように、サイドフレーム１０２の上側角部１３６に配置されている。上側部材１３２は、サイドフレーム１０２の上壁１３８に接合される上端部１４０と、車内側の側壁１４２に接合される下端部１４４とを有し、上側角部１３６とともに上側閉断面１４６を形成している。

下側部材１３４は、図４に示すように、サイドフレーム１０２の下側角部１４８に上側部材１３２から離間して配置されている。下側部材１３４は、サイドフレーム１０２の下壁１５０に接合される下端部１５２と、側壁１４２に接合される上端部１５４とを有し、下側角部１４８とともに下側閉断面１５６を形成している。このようにして、上側部材１３２、下側部材１３４は、サイドフレーム１０２のインナ部材１２４に配置され、湾曲部１２０のうち曲率半径が小さい側を補強している。

バルクヘッド１３０は、図３に示すように、プレート状の本体部１５８と、本体部１５８から延びる複数のフランジ１６０ａ〜１６０ｄとを有する。本体部１５８は、図５（ａ）に示すように、サイドフレーム１０２の矩形状の閉断面１１４に正対している。

フランジ１６０ａは、図５（ｂ）に示すように、本体部１５８の上端１６２ａから連続してサイドフレーム１０２の上壁１３８に沿うように車両後側に延び、上壁１３８に上側部材１３２の上端部１４０とともに接合される。なお図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＦ−Ｆ断面を車幅方向外側の斜め前方から見た状態を示している。ただし図５（ｂ）では、本体部１５８から車両前側に延びるフランジ１６０ｂ、１６０ｃ（図３参照）を鎖線で示している。

フランジ１６０ｂは、本体部１５８の下端１６２ｂから連続してサイドフレーム１０２の下壁１５０に沿うように車両前側に延び、下壁１５０に下側部材１３４の下端部１５２とともに接合される。フランジ１６０ｃは、本体部１５８の車内側の側端１６２ｃから連続してサイドフレーム１０２の車内側の側壁１４２に沿うように車両前側に延び、側壁１４２に上側部材１３２の下端部１４４および下側部材１３４の上端部１５４とともに接合される。フランジ１６０ｄは、本体部１５８の車外側の側端１６２ｄから連続してサイドフレーム１０２の車外側の側壁１６４に沿うように車両後側に延び、側壁１６４に接合される。このようにして、バルクヘッド１３０は、湾曲部１２０の内部に確実に接合される。

図６は、比較例に係る車体構造２００の断面図である。図６（ａ）は、図４に示すＥ−Ｅ断面図に対応させて示している。車体構造２００は、サイドフレーム２０２の車幅方向に湾曲している湾曲部２０４の内部に上記の上側部材１３２、下側部材１３４が接合されていない点で、本実施例の車体構造１００と異なる。

図６（ａ）に示すサイドフレーム２０２の湾曲部２０４では、インナ部材２０６とアウタ部材２０８とが接合されることで矩形状の閉断面２１０が形成されている。しかし湾曲部２０４は、車幅方向に湾曲している部位であるため、通常走行時の振動により変形が起こり易い。そのため、湾曲部２０４は、振動を受けると、図６（ｂ）に示すように車内側の上側角部２１２および車外側の下側角部２１４の角度が大きく、また車外側の上側角部２１６および車内側の下側角部２１８の角度が小さくなるように変形する場合がある。このような場合、車体構造２００では、図６（ｂ）の矢印Ｇ、Ｈに示す方向に湾曲部２０４が変形し潰れてしまう。

図７は、他の比較例に係る車体構造３００の側面を示す図である。図中では、サイドフレーム３０２を構成するインナ部材３０４、アウタ部材３０６のうち、湾曲部３０８を含む車両前後方向の所定範囲Ｌｂにわたってアウタ部材３０６を図示省略し、サイドフレーム３０２の内部を示している。

車体構造３００は、サイドフレーム３０２をその内部から補強する車内側補強部材３１０をインナ部材３０４に配置しただけでなく、アウタ部材３０６にも車外側補強部材３１２を配置した点で、本実施例の車体構造１００と異なる。

車内側補強部材３１０、車外側補強部材３１２は、図示のように、サイドフレーム３０２のうち所定範囲Ｌｂにわたってサイドフレーム３０２の内部に配置されている。所定範囲Ｌｂは、本実施例の車体構造１００の上側部材１３２、下側部材１３４が配置される所定範囲Ｌａよりも広い範囲である。

図８は、図７の車体構造３００の一部を拡大して示す図である。図中では、サイドフレーム３０２のインナ部材３０４およびアウタ部材３０６を鎖線で示し、サイドフレーム３０２の内部を所定範囲Ｌｂにわたって示している。図９は、図８の車体構造３００のＩ−Ｉ断面、Ｊ−Ｊ断面を示す図である。

図８に示すように、車内側補強部材３１０はインナ部材３０４に配置されていて、車外側補強部材３１２はアウタ部材３０６に配置されている。サイドフレーム３０２の所定範囲Ｌｂのうち、車両後側には車内側補強部材３１０が配置され、車両前側には車外側補強部材３１２が配置されている。ただし、図８に示すように、車内側補強部材３１０と車外側補強部材３１２とは、その一部が車幅方向で重なるように配置されている。

車体構造３００では、図９（ａ）のＩ−Ｉ断面に示すように、車外側補強部材３１２がサイドフレーム３０２のアウタ部材３０６の上壁３１６、下壁３１８および側壁３２０に接合されている。また車体構造３００では、図９（ｂ）のＪ−Ｊ断面に示すように、アウタ部材３０６に接合された車外側補強部材３１２に加え、インナ部材３０４に車内側補強部材３１０が接合されている。車内側補強部材３１０は、インナ部材３０４の上壁３２２、下壁３２４および側壁３２６に接合されている。

このような車体構造３００によれば、サイドフレーム３０２の湾曲部３０８をその内部から車内側補強部材３１０および車外側補強部材３１２によって補強することができる。しかし、車内側補強部材３１０、車外側補強部材３１２は、サイドフレーム３０２の所定範囲Ｌａよりも広い所定範囲Ｌｂにもわたって、インナ部材３０４だけでなくアウタ部材３０６にも配置される。したがって車体構造３００では、車内側補強部材３１０、車外側補強部材３１２が広範囲にわたって必要となるため、重量が増加してしまう。

これに対して本実施例にかかる車体構造１００では、サイドフレーム１０２を内部から補強する上側部材１３２、下側部材１３４を、湾曲部１２０を含む車両前後方向の所定範囲Ｌａに、車幅方向外側よりも曲率半径が小さい車幅方向内側にのみ配置している。さらに上側部材１３２は、サイドフレーム１０２の上側角部１３６に配置され、上側部材１３２から離間して下側角部１４８に下側部材１３４が配置されている。

したがって、車体構造１００によれば、車体構造２００に比べ通常走行時の振動によって湾曲部１２０が車幅方向外側に向かって変形することを、上側部材１３２、下側部材１３４により防止でき、さらに車体構造３００に比べ重量増加を抑制できる。

また、サイドフレーム１０２の上側角部１３６とともに上側部材１３２が上側閉断面１４６を形成し、下側部材１３４が下側角部１４８とともに下側閉断面１５６を形成している。このため、車体構造１００によれば、上側閉断面１４６によって上側角部１３６が補強され、下側閉断面１５６によって下側角部１４８が補強されるため、サイドフレーム１０２の上側角部１３６および下側角部１４８の変形を防止できる。

また車体構造１００では、湾曲部１２０の車両前後方向の中央にバルクヘッド１３０を配置している。さらにバルクヘッド１３０は、フランジ１６０ａ〜１６０ｄを介してサイドフレーム１０２の上壁１３８、下壁１５０および両側壁１４２、１６４にそれぞれ接合されている。このため、車体構造１００によれば、バルクヘッド１３０を湾曲部１２０の内部に確実に接合することができ、湾曲部１２０の変形をより十分に抑制できる。

上記実施例では、湾曲部１２０、１２２が車幅方向内側に湾曲していて、湾曲部１２０、１２２のうち車幅方向外側よりも曲率半径が小さい車幅方向内側に補強部材を配置している車体構造を例示したが、これに限られない。一例として、車幅方向外側に湾曲している湾曲部１１６、１１８に対しては、湾曲部１１６、１１８のうち車幅方向内側よりも曲率半径が小さい車幅方向外側に補強部材を配置してもよい。このようにすれば、通常走行時の振動によって湾曲部１１６、１１８が車幅方向内側に向かって変形することを、補強部材により防止できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、車体構造に利用することができる。

１００…車体構造、１０２、１０４…サイドフレーム、１０６ａ〜１０６ｉ…クロスメンバ、１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂ…ブラケット、１１４…閉断面、１１６、１１８、１２０、１２２…湾曲部、１２４…インナ部材、１２６…アウタ部材、１３０…バルクヘッド、１３２…上側部材、１３４…下側部材、１３６…上側角部、１３８…上壁、１４０…上側部材の上端部、１４２…車内側の側壁、１４４…上側部材の下端部、１４６…上側閉断面、１４８…下側角部、１５０…下壁、１５２…下側部材の下端部、１５４…下側部材の上端部、１５６…下側閉断面、１５８…バルクヘッドの本体部、１６０ａ〜１６０ｄ…バルクヘッドのフランジ、１６２ａ…本体部の上端、１６２ｂ…本体部の下端、１６２ｃ…本体部の車内側の側端、１６２ｄ…本体部の車外側の側端、１６４…車外側の側壁

Claims

車両前後方向に延びていて矩形状の閉断面を有する中空の部材であり、車幅方向に離間して配置される一対のサイドフレームを備える車体構造において、
前記一対のサイドフレームの各々には、車両前後方向に延びる途中で車幅方向に湾曲する湾曲部が形成されていて、
当該車体構造はさらに、
少なくとも前記湾曲部を含む車両前後方向の所定範囲にわたって前記サイドフレームをその内部から補強する補強部材であって、該湾曲部の車幅方向内側または車幅方向外側のうち上下方向から見たときの曲率半径が小さい側を補強する補強部材を備え、
前記補強部材は、
前記サイドフレームの上側角部に配置される第１部材と、
前記サイドフレームの下側角部に前記第１部材から離間して配置される第２部材とを含むことを特徴とする車体構造。
前記湾曲部は、前記サイドフレームが車両前後方向に延びる途中で車幅方向内側に湾曲していて、
前記補強部材は、前記湾曲部の車幅方向内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
前記第１部材は、前記サイドフレームの上壁および側壁に接合され、前記上側角部とともに第１閉断面を形成し、
前記第２部材は、前記サイドフレームの下壁および前記側壁に接合され、前記下側角部とともに第２閉断面を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の車体構造。
当該車体構造はさらに、前記湾曲部の車両前後方向の中央に配置され該湾曲部をその内部から補強するバルクヘッドを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車体構造。
前記バルクヘッドは、
前記矩形状の閉断面に正対しているプレート状の本体部と、
前記本体部の上下左右それぞれの端から連続して前記サイドフレームの上壁、下壁および両側壁にそれぞれ沿うように延び該上壁、下壁および両側壁にそれぞれ接合される第１ないし第４のフランジとを有することを特徴とする請求項４に記載の車体構造。