JP2022091212A - 車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両重量の増加、および製造コストの増大を抑制しつつ、高い剛性を有し、外部から過大な荷重が入力された際には、サブフレームを脱落させることが可能な車体構造を提供する。【解決手段】車室ＣＡの前方にサブフレーム１２と、車室ＣＡの下面に車幅方向に沿ったサブフレームリアベース２３と、車室ＣＡの下面に車両前後方向に沿ったフロアフレーム２２と、サブフレームリアベース２３とフロアフレーム２２とが重なる部位にサブフレーム１２を支持するサブフレーム取付部２５と、水平面に沿って形成される取付座２５ｃと、サブフレーム１２と取付座２５ｃとを締結する締結手段３０と、取付座２５ｃに重ねて配置される補強部材４１と、を設け、補強部材４１には、締結手段３０よりもサブフレーム側、且つ車幅方向外側に位置する部位に、締結手段３０の周囲を囲むように連続しつつ車両上下方向に立設されたフランジ４３を設ける。【選択図】図４

Description

本発明は、高い剛性を有しつつ、外部から過大な荷重が入力された際に車室内の乗員を守るための車体構造に関する。

衝突などによる過大な入力荷重から車室内の乗員を守るために、過大な入力荷重を吸収するための衝撃吸収構造、および衝撃に対して、変形せずに車室の内部空間を維持するための骨格構造などを車体各部に設定することが従来から行われている。
たとえば、特許文献１では、エンジンルームを形成しつつ、サスペンションを介して、車輪を支持するサブフレームを、ボルトを用いて車室側本体に締結・支持することが行われている。
このため、サブフレームを車室側本体に締結・支持するボルト締結部の周辺部は、高い剛性を有するように構成されている。
また、外部から過大な荷重がサブフレームに対して入力された際に、入力荷重が車室へ伝わらないようにするために、サブフレームがサブフレーム取付部から脱落するように構成されている。
このため、過大な入力荷重によって、サブフレームを確実に脱落させるために、車室側本体におけるボルト締結部の剛性を、ボルト締結部周辺の剛性よりも低くなるように設定している。

特開２００１－４８０５０号公報

ところで、特許文献１の構造では、ボルト締結部周辺の剛性を高めるために、サブフレーム取付部の底面に補強板を固定し、この補強板の上に箱状の補強部材を重ね、ボルト締結部の周囲に閉空間を形成している。
しかしながら、このような構成とした場合には、車両重量が増加するとともに、製造コストが増大してしまうという問題が出てくる。

本発明は、前述の点に鑑みてなされたものであり、車両重量の増加、および製造コストの増大を抑制しつつ、高い剛性を有し、外部から過大な荷重が入力された際には、サブフレームを脱落させることが可能な車体構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る車体構造は、車室の前方、または後方に配置されるサブフレームと、該サブフレームに面する該車室の部位の下面に車幅方向に沿って配置されるサブフレームリアベースと、該車室の下面に車両前後方向に沿って配置されるフロアフレームと、該サブフレームリアベースと該フロアフレームとが交差する部位に設定され、該サブフレームの車室側端部を支持するサブフレーム取付部と、該サブフレーム取付部を構成しつつ、水平面に沿って形成される取付座と、該サブフレームと該取付座とを締結する締結手段と、板状部材からなり、該取付座に重ねて配置される補強部材と、を備え、該補強部材は、該締結手段よりもサブフレーム側、且つ車幅方向外側に位置する部位に、該締結手段の周囲を囲むように連続しつつ、車両上下方向に立設されたフランジを備えることを特徴とする。

本発明によれば、車両重量の増加、および製造コストの増大を抑制しつつ、高い剛性を有し、外部から過大な荷重が入力された際には、サブフレームを脱落させることが可能な車体構造を提供することができる。

第１実施形態の車体構造示す平面図である。 図１のII-II線に沿った断面図である。 図１のIII-III線に沿った断面図である。 図１のIV部を示す要部拡大斜視図である。 図１のIV部の底面側を示す要部拡大斜視図である。 図３に外部から過大な荷重が入力され、サブフレームが脱落した状態を示す断面図である。 図１のIV部に対応する第２実施形態の部位を示す要部拡大斜視図である。

＜第１実施形態＞
本発明の一実施形態の車体構造Ｓ１について、図１～図６を参照して詳細に説明する。
なお、説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
また、以下の説明においては、「前」「後」、「上」「下」、「内」「外」については、特別に断らない限り、車両前後方向における「前」「後」、車両上下方向における「上」「下」、車幅方向における「内」「外」を指すものとする。

本実施形態の車体構造Ｓ１は、図１に示すように、主に車体前方、および斜め前方向から車体に衝突された場合に、車室内の乗員を保護するための構造である。
本実施形態の車体構造Ｓ１は、車室ＣＡの前方に設定されるエンジンルームＥＲと車室ＣＡとの連結部分に設定されている（図１参照）。
本実施形態の車体構造Ｓ１は、車体の骨格を構成する部材として、フロントサイドフレーム１１、フロントサイドリヤエンド１１ａ、アウトリガ２１、フロアフレーム２２、サブフレームリアベース２３、サブフレーム１２を備えている。

フロントサイドフレーム１１は、エンジンルームＥＲ内を車体前後方向に沿って左右に一対配置されている。
そして、フロントサイドフレーム１１は、その後端部に、フロントサイドリヤエンド１１ａが形成され、フロントサイドリヤエンド１１ａを介して、車室ＣＡの前側に配置されている。

フロントサイドリヤエンド１１ａは、車室ＣＡの外殻を構成するダッシュロアパネル（図示せず）の下面とフロアパネル（図示せず）の下面に沿うように車体後方側に延在し、フロアサイドフレーム２４の前端部に連続している。
また、フロントサイドリヤエンド１１ａは、上方に開口する断面Ｕ字形状を有し、ダッシュロアパネルとフロアパネルの下面に接合されることにより、車体前後方向に沿う連続した閉断面を形成している。
また、フロントサイドリヤエンド１１ａには、アウトリガ２１が連結されている。

アウトリガ２１は、車室ＣＡの前側下面に、車幅方向に沿って配置されている。
そして、アウトリガ２１は、内側端部がフロントサイドリヤエンド１１ａに連結され、外側端部が車室ＣＡの側部を構成する骨格部材であるサイドシル（図示せず）に連結されている。
また、アウトリガ２１は、断面Ｕ字形状を有し、上方に開口した状態で配置され、フロアパネルの下面、およびダッシュロアパネルの下面に接合されている。
これにより、アウトリガ２１は、フロアパネル及びダッシュロアパネルとともに車幅方向に沿う連続した閉断面を構成している。

フロアフレーム２２は、車室床部の車幅方向中央部を前後に延在するフロアトンネル部（図示せず）の両脇に、前後方向に沿って一対配置されている。
そして、フロアフレーム２２は、断面Ｕ字形状を有し、上方に開口した状態で配置され、フロアパネルの下面、およびダッシュロアパネルの下面に接合されている。
これにより、フロアフレーム２２は、フロアパネル及びダッシュロアパネルとともに車幅方向に沿う連続した閉断面を構成している。

サブフレームリアベース２３は、車室ＣＡの前側下面に、車幅方向に沿って左右一対で配置されている（図１参照）。
そして、サブフレームリアベース２３は、内側端部がフロアフレーム２２の前端部に連結され、外側端部がアウトリガ２１とフロントサイドリヤエンド１１ａとの連結部に連結されている。
また、サブフレームリアベース２３は、断面Ｕ字形状を有し、上方に開口した状態で配置され、フロアパネルの下面、およびダッシュロアパネルの下面に接合されている。

これにより、左右一対のサブフレームリアベース２３は、フロアパネル及びダッシュロアパネルとともに車幅方向に沿う閉断面をそれぞれ構成している。
さらに、サブフレームリアベース２３には、フロアフレーム２２と重なる部位に、サブフレーム１２を車体に支持する部位としてのサブフレーム取付部２５が設定されている。

サブフレーム１２は、エンジンルームＥＲにおけるフロントサイドフレーム１１の下方に配置され、駆動系部品、およびサスペンション部品（図示せず）を支持する（図１参照）。
サブフレーム１２は、サブフレームアーム１２ａ、サブフレーム本体１２ｂ、サブフレーム側締結部１２ｃを備えている。
サブフレームアーム１２ａは、一対の部材で構成され、左右の各フロントサイドフレーム１１の下方に配置されている。
各サブフレームアーム１２ａは、車両前後方向に沿って延在し、後端部がサブフレーム本体１２ｂに支持された片持ち梁状の部材で構成されている。

サブフレーム本体１２ｂは、ダッシュロアパネルの前方に、車幅方向に沿って配置され、各サブフレームアーム１２ａの後端部を連結している。
これにより、サブフレーム１２は、サブフレーム本体１２ｂと、一対のサブフレームアーム１２ａとによって、平面視において、Ｕ字形状を呈している。
サブフレーム側締結部１２ｃは、サブフレーム本体１２ｂの後縁部における各サブフレームアーム１２ａの後方に位置する部位に左右一対配置されている。
各サブフレーム側締結部１２ｃは、サブフレーム本体１２ｂを上下に貫通しつつ、締結ボルト３２の軸部が挿通可能な筒孔を有している。
左右のサブフレーム側締結部１２ｃが、締結手段３０を用いてサブフレーム取付部２５に締結されることで、サブフレーム１２が車室前部に設置される。

サブフレーム取付部２５は、サブフレームリアベース２３の車幅方向内側端部とフロアフレーム２２の前端部とが重なる部位に設定され、上方に開口する箱形状を有している（図１～図３参照）。
つまり、サブフレーム取付部２５の箱形状は、前壁２３ａ、後壁２３ｂ、内壁２５ａ、外壁２５ｂ、底部２３ｃで構成されている。
そして、前壁２３ａ、後壁２３ｂ、および底部２３ｃは、サブフレームリアベース２３の断面Ｕ字形状によって構成されている。

つまり、前壁２３ａは、サブフレームリアベース２３の断面Ｕ字形状を構成する前側の壁部によって形成されている。
後壁２３ｂは、サブフレームリアベース２３の断面Ｕ字形状を構成する後側の壁部によって形成されている。
底部２３ｃは、サブフレームリアベース２３の断面Ｕ字形状を構成する底部分によって形成されている。

また、底部２３ｃは、取付座２５ｃに設定されている（図４、図５参照）。
取付座２５ｃは、水平面に沿って形成されており、取付座２５ｃの上面には補強部材４１が重ねて配置されている。
さらに、前壁２３ａと後壁２３ｂとの間には、バルクヘッド４２が配置されている。

内壁２５ａは、サブフレームリアベース２３の内側端部のＵ字形状を閉止する板材で形成されている。
さらに、内壁２５ａは、フロアフレーム２２の断面Ｕ字形状を構成する内側の壁部２２ａの延長線上に配置されている。
外壁２５ｂは、フロアサイドフレーム２４の断面Ｕ字形状を構成する内側の壁部２４ａで形成されている。

補強部材４１は、補強ベース４１ａ、ウェルドナット３１を備えている。
補強ベース４１ａは、その周縁が、取付座２５ｃと前壁２３ａとの境界部、取付座２５ｃと後壁２３ｂとの境界部、および取付座２５ｃと内壁２５ａとの境界部のそれぞれに接する矩形形状の板状部材で構成されている。
また、補強ベース４１ａの周縁には、フランジ４３が車両上方に立設している。

さらに、補強ベース４１ａの中央部には、貫通孔４１ｂが上下方向に開口している。そして、補強ベース４１ａの上面には、ウェルドナット３１が、その雌ネジ孔３１ａと貫通孔４１ｂとが重なるように配置されている。
ウェルドナット３１は、締結ボルト３２とともに締結手段３０を構成している。

フランジ４３は、図２、図３に示すように、前フランジ４３ａ、後フランジ４３ｂ、内フランジ４３ｃ、外フランジ４３ｄで構成されている。
前フランジ４３ａは、図３に示すように、補強ベース４１ａの前側縁部に、前壁２３ａの内周面に倣って上方に立設し、前壁２３ａに接合されている。
また、前フランジ４３ａは、その内側端部がウェルドナット３１よりも内側まで延在している。
後フランジ４３ｂは、補強ベース４１ａの後側縁部に、後壁２３ｂの内周面に倣って上方に立設し、後壁２３ｂに接合されている。

内フランジ４３ｃは、図２に示すように、補強ベース４１ａの内側縁部に、内壁２５ａの外周面に倣って上方に立設し、内壁２５ａに接合されている（図５参照）。
外フランジ４３ｄは、補強ベース４１ａの外側縁部に、車両前後方向に沿って上方に立設している。
そして、外フランジ４３ｄは、その後側端部が、ウェルドナット３１よりも車室側まで延在している。

さらに、外フランジ４３ｄは、その前側端部が、コーナー部４３ｅを介して、前フランジ４３ａの外側端部と連続するように立設している。
コーナー部４３ｅは、補強ベース４１ａの前部外側部分から、平面視にて円弧状に湾曲しつつ、上方に立設している。
加えて、外フランジ４３ｄは、その後側端部が、後フランジ４３ｂの外側端部と連続するように立設している。
つまり、前フランジ４３ａ、外フランジ４３ｄ、および後フランジ４３ｂは、連続しつつ、ウェルドナット３１（締結手段３０）の周囲を囲むように上方に立設している。

バルクヘッド４２は、図２～図４に示すように、板状部材で構成され、補強ベース４１ａ上の外フランジ４３ｄとウェルドナット３１との間に、板面が車幅方向に面した状態で、車両前後方向に沿って配置されている。さらに、バルクヘッド４２は、フロアフレーム２２の断面Ｕ字形状を構成する外側の壁部２２ｂの延長線上に配置されている。
そして、バルクヘッド４２は、前側接合部４２ａ、後側接合部４２ｂ、下側接合部４２ｃ、上側接合部４２ｄを備えている。

前側接合部４２ａは、バルクヘッド４２の前側縁部を車幅方向内側に折り曲げることで形成され、前壁２３ａに接合されている。
後側接合部４２ｂは、バルクヘッド４２の後側縁部を車幅方向外側に折り曲げることで形成され、後壁２３ｂに接合されている。
下側接合部４２ｃは、バルクヘッド４２の下側縁部を車幅方向内側に折り曲げることで形成され、補強ベース４１ａに接合されている。

次に、サブフレーム１２をサブフレーム取付部２５に締結する手順について説明する。
まず、サブフレーム１２の後端部をサブフレーム取付部２５に下方から重ね、サブフレーム側締結部１２ｃの筒孔とウェルドナット３１の雌ネジ孔３１ａとを連通させる。
次に、締結ボルト３２を下方からサブフレーム側締結部１２ｃに挿入し、ウェルドナット３１に所定の締め付けトルクで螺着することで、サブフレーム１２がサブフレーム取付部２５に締結される。

車体構造Ｓ１を前述のような構成とすることで、ウェルドナット３１の破断を阻害することなく、サブフレーム取付部２５の剛性を高めることができる。
なお、サブフレーム１２は、サスペンション部品（図示せず）を介して、車輪（図示せず）を支持している。このため、車両走行中には、車輪からの振動、騒音が車室ＣＡに伝わる。
車室ＣＡに伝わる振動、騒音を低減する手法として、サブフレーム取付部２５の剛性を高める方法、が考えられる。
サブフレーム取付部２５の剛性を高める方法は、サブフレーム取付部２５が、車体の骨格を構成し、高剛性であることが求められることから、より適当な手法である。

また、車体構造Ｓ１を前述のような構成とすることで、車両前方、および斜め前側から衝撃荷重が入力された際には、ウェルドナット３１の周囲の補強ベース４１ａが破断し、サブフレーム１２がウェルドナット３１とともに脱落する。
これに対して、補強手段４０（補強部材４１、バルクヘッド４２）を備えない構造の場合には、サブフレーム取付部２５の剛性が不足し、衝撃荷重によって取付座２５ｃが変形してしまうおそれがある。
そして、取付座２５ｃが変形した場合には、荷重がウェルドナット３１の周囲に分散してしまい、補強ベース４１ａが破断せず、所定のタイミングでサブフレーム１２が脱落しないことが考えられる。

しかしながら、本実施形態の車体構造Ｓ１では、補強部材４１、バルクヘッド４２を備えることで、サブフレーム取付部２５に十分な剛性が付与されている。
このため、前後方向の衝撃荷重がサブフレームリアベース２３に入力された際には、サブフレームリアベース２３の断面Ｕ字形状が潰れないように、バルクヘッド４２と内壁２５ａが支えつつ、荷重をフロアフレーム２２に伝達する。

さらに、前後方向の衝撃荷重に対して、補強部材４１の外フランジ４３ｄと内フランジ４３ｃが、取付座２５ｃの変形を抑制する。
また、車幅方向の衝撃荷重に対して、サブフレーム取付部２５の前壁２３ａと後壁２３ｂ、および補強部材４１の前フランジ４３ａと後フランジ４３ｂが、取付座２５ｃの変形を抑制する。
加えて、前フランジ４３ａと外フランジ４３ｄとが、連続していることから、斜め前方向からの衝撃荷重に対しても、取付座２５ｃの変形を抑制することができる。

本実施形態の車体構造Ｓ１では、補強手段４０として、取付座２５ｃに重ねて配置される補強部材４１を備え、補強部材４１は、前フランジ４３ａと外フランジ４３ｄが、コーナー部４３ｅを介して、連続して立設している。
つまり、補強部材４１は、ウェルドナット３１よりもサブフレームリアベース２３側、且つ車幅方向外側に位置する補強ベース４１ａの部位に、ウェルドナット３１を囲むように連続しつつ、上方に立設されたフランジ４３を備えている。
このような板状の補強部材４１を備えることで、取付座２５ｃの剛性を高めることができるため、取付座２５ｃの変形を抑制することができる。
これによって、車体構造Ｓ１は、車両重量の増加、および製造コストの増大を抑制しつつ、高い剛性を有し、過大荷重入力時には、サブフレームの脱落をさせることができる。

また、本実施形態の車体構造Ｓ１では、外フランジ４３ｄの後側端部が、ウェルドナット３１よりも後方に位置するように延在している。
これによって、車体構造Ｓ１は、取付座２５ｃの剛性がさらに高まり、取付座２５ｃの変形、および撓み変形が抑制されるため、過大荷重入力時におけるサブフレーム１２の脱落を、より確実に行うことができる。

また、本実施形態の車体構造Ｓ１では、前フランジ４３ａの内側端部が、ウェルドナット３１よりも内側に位置するように延在している。
これによって、車体構造Ｓ１は、取付座２５ｃの剛性がさらに高まり、取付座２５ｃの変形、および撓み変形が抑制されるため、過大荷重入力時におけるサブフレーム１２の脱落を、より確実に行うことができる。

また、本実施形態の車体構造Ｓ１では、前壁２３ａ、後壁２３ｂ、および取付座２５ｃを連結するようにバルクヘッド４２が配置されている。
これによって、車体構造Ｓ１は、取付座２５ｃの周囲の剛性がより一層高まり、取付座２５ｃの変形、および撓み変形が抑制されるため、過大荷重入力時におけるサブフレーム１２の脱落を、より確実に行うことができる。

なお、本実施形態の車体構造Ｓ１では、補強部材４１が取付座２５ｃの上面に配置される構成となっているが、このような形態に限定するものではない。
たとえば、取付座２５ｃの下面に補強部材４１を配置する構成をとることも可能である。このような配置とする場合には、前フランジ４３ａ、外フランジ４３ｄ、および後フランジ４３ｂが車両下方に立設する。そして、このような構成とした場合であっても、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

また、本実施形態の車体構造Ｓ１では、車室ＣＡ前方に設定されたエンジンルームＥＲについての構成となっているが、このような形態に限定するものではない。
たとえば、車室ＣＡの後方に設定されたトランクルーム（図示せず）ついて、同様の構成を設定することが可能である。そして、このような構成とした場合であっても、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

さらに、本実施形態の車体構造Ｓ１では、ウェルドナット３１が補強ベース４１ａの上面に配置されている。そして、車両前方から衝突荷重が入力された際に、ウェルドナット３１の周囲の補強ベース４１ａが破断し、サブフレーム１２が脱落する構成となっているがこのような構成に限定するものではない。

たとえば、ウェルドナット３１を取付座２５ｃの上面に配置するとともに、補強ベース４１ａにウェルドナット３１が挿通する貫通孔を設ける構成とすることも可能である。
このような構成とした場合には、車両前方から衝突荷重が入力された際に、ウェルドナット３１の周囲の取付座２５ｃが破断し、サブフレーム１２が脱落する構成となる。
そして、このような構成とした場合であっても本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図７を参照して説明する。
なお、説明において、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態の車体構造Ｓ２では、補強手段４０として、補強部材４１を備えるものの、バルクヘッド４２を有していない点が、前述の第１実施形態の車体構造Ｓ１と大きく異なる点である。
補強部材４１は、第１実施形態と同様に構成され、取付座２５ｃの上面に配置されている。
そして、このような構成とした場合であっても前述の第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

Ｓ１、Ｓ２ 車体構造
ＣＡ 車室
１２ サブフレーム
２３ サブフレームリアベース
２３ａ 前壁
２３ｂ 後壁
２５ サブフレーム取付部
２５ｃ 取付座
３０ 締結手段
４１ 補強部材
４２ バルクヘッド
４３ フランジ

Claims (4)

1. 車室の前方、または後方に配置されるサブフレームと、
   該サブフレームに面する該車室の部位の下面に車幅方向に沿って配置されるサブフレームリアベースと、
   該車室の下面に車両前後方向に沿って配置されるフロアフレームと、
   該サブフレームリアベースと該フロアフレームとが交差する部位に設定され、該サブフレームの車室側端部を支持するサブフレーム取付部と、
   該サブフレーム取付部を構成しつつ、水平面に沿って形成される取付座と、
   該サブフレームと該取付座とを締結する締結手段と、
   板状部材からなり、該取付座に重ねて配置される補強部材と、
   を備え、
   該補強部材は、
   該締結手段よりもサブフレーム側、且つ車幅方向外側に位置する部位に、該締結手段の周囲を囲むように連続しつつ、車両上下方向に立設されたフランジを備える
   ことを特徴とする車体構造。
2. 前記フランジは、
   前記締結手段よりも車幅方向外側の部位が、該締結手段よりも車室側まで延在する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
3. 前記フランジは、
   前記締結手段よりも車両前後方向前側の部位が、該締結手段よりも車幅方向内側まで延在する
   ことを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の車体構造。
4. 前記サブフレーム取付部は、
   前記取付座の前縁部から上下方向に立設された前壁と、
   該取付座の後縁部から該前壁に対向しつつ、立設された後壁と、
   を備え、
   前記補強部材は、
   該補強部材の板面から上下方向に立設され、該前壁と該後壁とを連結するバルクヘッドを備える
   ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の車体構造。

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