JP2023049351A - 車両下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】スペアタイヤが移動することにより発生する衝撃荷重による、車体下部に配置された車両部品の損傷を低減可能にする。【解決手段】車両下部構造は、フロアパネル１０の両外側に設けられサイドメンバ１１を備え、両側のサイドメンバ１１の間に位置するフロアパネル１０の下面に、燃料タンク５０と、燃料タンク５０の後方側に配置されたスペアタイヤ５５とが取り付けられている。フロアパネル１０には、規制部材３０が設けられ、規制部材３０の幅方向中間部は、フロアパネル１０に対して下方側に間隔を空けて配置され、規制部材３０は、燃料タンク５０とスペアタイヤ５５との間に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両下部構造に関する。

車両後部における下部には、例えば特許文献１に開示されているように、スペアタイヤが収容されるスペアタイヤ収容部が設けられている車両が知られている。この例におけるスペアタイヤの収納部は、クロスメンバの後面にヒンジによって上下方向に開閉可能に設けられ、スペアタイヤが所定姿勢を保った状態で、スペアタイヤを収納している。

また、スペアタイヤの車両前方側には、ガソリンタンク等の車両部品が配置されている。上記例では、スペアタイヤ収納部の車両前方側には、水素タンクが配置されている。ガソリンタンク及び水素タンク等の車両部品は、車両が衝撃荷重を受けたときに、損傷を防ぐ必要がある。当該車両部品の車幅方向外側には、リアフレーム等の高剛性の部材が配置されており、車幅方向外側からの衝撃荷重（側突による衝撃荷重）に対して、車両部品が損傷することを防いでいる。

また、上記例では、例えば車両後方からの衝撃荷重（後突による衝撃荷重）を受けたとき、水素タンクの後方に配置されたリアクロスメンバに設けられたスペアタイヤ対向部分に、スペアタイヤを当接させることにより、スペアタイヤの車両前方への侵入量を低減しようとしている。

特開２００９－２５５６６３号公報

上記例の構造では、スペアタイヤからの衝撃荷重をスペアタイヤ対向部分で受けさせるために、ミドルフロアクロスメンバや、サブリアフレーム等の骨格部材を必要としている。すなわち、当該構造は、リアフロアクロスメンバとミドルフロアクロスメンバとを、サブリアフレームによって接続することにより、衝突荷重の伝達路を構成している。

リヤサイドフレームを必要とする上記例の構造では、水素タンク等の車両部品の周辺の剛性を確保することは可能であるが、車体下部の部材のレイアウトの自由度が低下する。そのため、上記例の構造は、衝撃荷重の保護対象となる車両部品の周辺の剛性を確保しつつ、部材のレイアウトの自由度を向上させる上で、改善の余地があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、スペアタイヤが移動することにより発生する衝撃荷重による、車体下部に配置された車両部品の損傷を低減可能な車両下部構造を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る車両下部構造は、車体フロア部を構成するフロアパネルと、該フロアパネルの車幅方向両外側に設けられ車両前後方向に延びる一対のサイドメンバと、を備え、両側の前記サイドメンバの間に位置する前記フロアパネルの下面に、車両部品と、該車両部品の車両後方側に配置されたスペアタイヤとが取り付けられている。当該車両下部構造において、前記フロアパネルの前記下面には、車幅方向に延びる規制部材が設けられ、前記規制部材の車幅方向中間部は、前記フロアパネルの前記下面に対して車両下方側に間隔を空けて配置され、前記規制部材は、車両前後方向で、前記車両部品と前記スペアタイヤとの間に配置されている。

本発明によれば、スペアタイヤが移動することにより発生する衝撃荷重による、車体下部に配置された車両部品の損傷を低減できる。

本発明に係る車両下部構造の一実施形態を示す下面図である。 図１のリアサスペンションを取り外した状態を示す下面図である。 図２の燃料タンク等を取り外した状態を示す斜視図である。 図３の規制部材及びスペアタイヤを車両前方から見た正面図である。 図２の左側のブレース等を拡大して示す拡大下面図である。

以下、本発明に係る車両の車両下部構造の一実施形態について、図面（図１～図５）を参照しながら説明する。なお、図において、矢印Ｆｒ方向は車両前後方向における前方を示す。実施形態の説明における「前部（前端）及び後部（後端）」は、車両前後方向における前部及び後部に対応する。また、矢印Ｒ及び矢印Ｌは、乗員が車両前方を見たときの右側及び左側を示している。また、矢印Ｄは、車両下方を示している。

本実施形態の車両下部構造は、図１～図３に示すように、車体フロア部を構成し、金属材料により形成されるフロアパネル１０と、該フロアパネル１０の車幅方向両外側に設けられ車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ１１と、を有している。フロアパネル１０は、金属材料により形成される板状の部材である。さらに、車両下部構造は、第１のクロスメンバ２５と、第２のクロスメンバ２８と、ブレース２０と、を有している。また、両側のサイドメンバ１１の間に位置するフロアパネル１０の下面には、燃料タンク５０（車両部品）及びスペアタイヤ５５が取り付けられ、さらに、フロアパネル１０の下面には、スペアタイヤ５５の移動を規制する規制部材３０が設けられている。スペアタイヤ５５は、燃料タンク５０の車両後方側に間隔を空けて配置されている。

さらに、フロアパネル１０の下面側には、図１に示すように、リアサスペンション４０が設けられている。リアサスペンション４０の車幅方向外側部には、車両前後方向に延びるサスペンションアーム４１が設けられている。また、フロアパネル１０の後端には、車幅方向に延びるリアバンパ６５が配置されている。

一対のサイドメンバ１１は、車体骨格を構成する剛性の高い部材で、金属材料により形成されている。当該サイドメンバ１１は、フロアパネル１０の車幅方向外側部に設けられ、車両前後方向に延びている。サイドメンバ１１は、車両上方に開口するＵ字形の横断面形状を有し、開口縁には、フランジが設けられ、該フランジは、フロアパネル１０の下面にスポット溶接等により接合されている。

また、サイドメンバ１１の下面には、サスペンションアーム４１を支持するサスペンション支持部１２が設けられている。サスペンション支持部１２に対応するサスペンションアーム４１には、図示しない懸架スプリング等が配置される。サイドメンバ１１の下面におけるサスペンション支持部１２の車両前方側には、サスペンションアーム４１の前部が回動自在に取り付けられているアーム取付用ブラケット１５が設けられている。

第１のクロスメンバ２５は、車幅方向に延びる金属製の部材で、サイドメンバ１１と同様に車体骨格を構成する剛性の高い部材である。第１のクロスメンバ２５は、Ｕ字形の横断面形状を有し、開口縁には、フランジが設けられ、該フランジは、フロアパネル１０の下面にスポット溶接等により接合されている。第１のクロスメンバ２５の車幅方向端部は、サイドメンバ１１に接合されている。第１のクロスメンバ２５の車幅方向端部は、車両前後方向で、サスペンション支持部１２と、アーム取付用ブラケット１５との間に配置されている。また、第１のクロスメンバ２５の車両下方側には、リアサスペンション４０の本体が配置されている。

また、第１のクロスメンバ２５の前部には、燃料タンク５０の後部を固定するためのブラケットが設けられている。この例では、タンク固定用右側ブラケット２６ａ及びタンク固定用左側ブラケット２６ｂが、車幅方向に互いに間隔を空けて配置されており、第１のクロスメンバ２５の前部及びフロアパネル１０に接合されている。

第２のクロスメンバ２８は、車幅方向に延びる金属製の部材で、第１のクロスメンバ２５と同様に、車体骨格を構成する剛性の高い部材である。第２のクロスメンバ２８は、第１のクロスメンバ２５に対して、車両後方側に間隔を空けて配置され、第１のクロスメンバ２５と同様に、フロアパネル１０の下面に接合されている。第２のクロスメンバ２８の車両下方側には、スペアタイヤ５５を収容するタイヤ取付部６０が設けられている。スペアタイヤ５５は、タイヤ取付部６０を介して、フロアパネル１０の下面に、横倒しの状態で取り付けられている。タイヤ収容部については、後で説明する。

続いて、ブレース２０について説明する。ブレース２０は、フロアパネル１０の車両下方側に設けられ、第１のクロスメンバ２５及びサイドメンバ１１に接合される。この例のブレース２０は、金属材料により形成される剛性の高い部材であり、車両後方に向かうに従い車幅方向外側に傾斜するように延びている。当該ブレース２０には、後述する規制部材３０が接合される。以下、ブレース２０の詳細について説明する。

図５に示すように、ブレース２０の前端部は、車幅方向に延びており、該前端部の下端には、車両前方に突出し車幅方向に延びる下側フランジ２１ｃが設けられている。下側フランジ２１ｃは、第１のクロスメンバ２５の下面にスポット溶接等により接合されている。また、ブレース２０の前端部の車両前方側には、第１のクロスメンバ２５を介して、タンク固定用ブラケット２６ａ，２６ｂが配置されている（図１）。

ブレース２０の車幅方向外側端部は、サイドメンバ１１に沿って車両前後方向に延びている。図示による説明は省略しているが、当該外側端部の前後には、車両上下方向に延びる縦フランジ２１ｄが設けられ、縦フランジ２１ｄは、サイドメンバ１１の車幅方向内側部に、スポット溶接等により接合されている。

また、ブレース２０の後部は、フロアパネル１０の下面から下方に突出する後壁面を有し、当該壁面は、ブレース２０の車幅方向外側端部における後端から車幅方向内側に延び、車両前方に湾曲し、車幅方向内側に向かうに従い車両前方に向かって傾斜するように延び、ブレース２０の前端部における車幅方向内側部に接続されている。ブレース２０の後部における上端には、後側フランジ２１ｂが設けられている。後側フランジ２１ｂは、車両後方に突出し、後壁面における傾斜を有する形状に対応して延びている。後側フランジ２１ｂは、スポット溶接等によりフロアパネル１０の下面に接合されている。

また、ブレース２０の前部における車幅方向外側部は、フロアパネル１０の下面から下方に突出するＬ字形壁面２０ａを有し、該Ｌ字形壁面２０ａは、車両上方視で、Ｌ字形に形成されている。当該Ｌ字形壁面２０ａは、ブレース２０の車幅方向外側端部における前端から、車幅方向内側に延び、車両前方に湾曲し、車両前方に延び、ブレース２０の前端部における車幅方向外側部に接続されている。Ｌ字形壁面２０ａの上端には、Ｌ字形に対応する外側フランジ２１ａが設けられている。当該外側フランジ２１ａは、フロアパネル１０にスポット溶接等により接合されている。また、Ｌ字形側面２０ａは、第１のクロスメンバ２５の車幅方向外側部と、サイドメンバ１１の車幅方向内側部とにより形成される角部１１ａに、対向配置されている。

続いて、規制部材３０について説明する。規制部材３０は、全体で車幅方向に延びる部材であり、この例では、車幅方向に延びる中空の部材の車幅方向両側を湾曲させることにより形成されている。規制部材３０の車幅方向中間部は、フロアパネル１０の下面に対して車両下方側に間隔を空けて配置されており、規制部材３０の車幅方向外側部は、車体フロア部に接合されている。また、規制部材３０は、車両前後方向で、燃料タンク５０とスペアタイヤ５５との間に配置されており、詳細には、第１のクロスメンバ２５とスペアタイヤ５５との間に配置されている。

規制部材３０の車幅方向外側部には、下方延出部３２及び湾曲部３３が設けられている。下方延出部３２は、ブレース２０の下面に接合されており、ブレース２０の下面から車両下方に延びている。湾曲部３３は、下方延出部３２の下部が車幅方向内側に湾曲するように形成されている。下方延出部３２は、固定部材３７を介して、ブレース２０の下面に接合されている。下方延出部３２の下部は、固定部材３７に溶接等により接合されている。また、固定部材３７は、ボルトにより、ブレース２０の下面に締結されてる。本実施形態の規制部材３０の下方延出部３２は、ブレース２０を介して、サイドメンバ１１及び第１のクロスメンバ２５に接合されている。

また、本実施形態の規制部材３０とスペアタイヤ５５は、車両前後方向に間隔を空けて配置されている。また、本実施形態の規制部材３０は、断面が円形のパイプ状に部材を湾曲させて形成されている。規制部材３０の径は、後述するサポート部材６１の径よりも太く設定されている。

上記のように規制部材３０がリアフロアパネル１０に間隔を空けた状態で接合され、且つ、スペアタイヤ５５と燃料タンク５０との間に配置されることにより、後突等による衝撃荷重が作用したときに、スペアタイヤ５５が車両前方側に飛び出して、燃料タンク５０に衝突することを、規制部材３０により防止できる。

例えば、第１のクロスメンバ２５の一部を変形させ、スペアタイヤ５５と対向させる部分を設けて、スペアタイヤ５５の移動を規制しようとすると、第１のクロスメンバ２５は、車体骨格部材としての剛性を確保する必要があるため、対向部分の形状が制限される可能性があり、その結果、部材のレイアウトの自由度が低下してしまう。これに対して、本実施形態の規制部材３０は、パイプ状の部材として、さらに、フロアパネル１０に間隔を空けて設けているので、規制部材３０を必要以上に大きくすることがなくなり、部材のレイアウトの自由度が向上する。

また、本実施形態では、車体骨格部材となる第１のクロスメンバ２５及びサイドメンバ１１に接合するブレース２０に、規制部材３０が接合されることにより、規制部材３０に入力されたスペアタイヤ５５からの荷重を、第１のクロスメンバ２５とサイドメンバ１１に伝達することができる。すなわち、規制部材３０とブレース２０との接合部や、ブレース２０と固定部材３７との接合部（この例では、固定部材３７のボルト締結部）の剛性を向上させることができる。さらに、車体骨格部材に比べて、体積が小さいブレース２０は、形状の自由度が高いため、レイアウトの自由度が向上する。また、本実施形態では、規制部材３０は、ブレース２０を介してフロアパネル１０にも接合されているため、荷重をより広範囲に分散させることができる。さらに、左右のブレース２０の間に規制部材３０が接合されることにより、規制部材３０の幅方向の長さを短くすることが可能となり、規制部材３０の前後方向の剛性を向上させることができる。これにより、後突時にスペアタイヤ５５が規制部材３０に当接しても、規制部材３０でスペアタイヤ５５の前方向への移動を規制することができる。

また、ブレース２０は、角部１１ａの後方を跨いだ状態で、サイドメンバ１１及び第１のクロスメンバ２５に接合されているため、スペアタイヤ５５が規制部材３０に衝突する場合に、サイドメンバ１１及び第１のクロスメンバ２５により形成される高剛性の角部１１ａで支持することができる。ブレース２０の車幅方向外側端は、図５に示すように、サスペンション支持部１２に対応する位置で、サイドメンバ１１に接合されているため、ブレース２０に伝達された荷重をサイドメンバ１１における剛性の高い部位に伝達させることができる。

また、規制部材３０の車幅方向外側部に下方延出部３２及び湾曲部３３を設けることにより、スペアタイヤ５５が車両前方に飛び出したときに、規制部材３０が当接するスペアタイヤ５５の領域が広くなるため、規制部材３０による衝撃吸収が促され、燃料タンク５０の損傷低減の効果をさらに高めることができる。

また、本実施形態の規制部材３０の車幅方向中間部は、フロアパネル１０に向かって凸となる下方凸形状（凸形状）３１を有している。この例では、規制部材３０の車幅方向中間部は、車両前方にも凸となるように形成されている。下方凸形状３１を設けることにより、規制部材３０の後部と、スペアタイヤ５５に対する当接面積が向上し、スペアタイヤ５５からの荷重を受け止めやすくなり、スペアタイヤ５５の燃料タンク５０への衝突をさらに抑制、燃料タンク５０の損傷低減の効果をさらに高めることができる。

さらに、本実施形態では、規制部材３０の車幅方向中間部が車両前方にも僅かに凸となっているため、スペアタイヤ５５の外形（円形形状）に対応し、前方に凸となる部分にスペアタイヤ５５を導くことができ、スペアタイヤ５５が規制部材３０に当接する方向をコントロールすることが可能となる。さらに、規制部材３０は、スペアタイヤ５５に対して車両前方に間隔を空けて配置されるため、前方に凸となる部分に、スペアタイヤ５５が当接しやすくなる。その結果、スペアタイヤ５５が車両前方に移動したときに、規制部材３０がスペアタイヤ５５を受け止めやすくなる。

続いて、タイヤ取付部６０について説明する。本実施形態のフロアパネル１０の車両下方側に設けられており、図１～図３に示すように、当該タイヤ取付部６０は、サポート部材６１と、補助部材６２とを有している。サポート部材６１は、上面視で車両前方に開口するＵ字形状で、Ｕ字形の車幅方向両側の前端は、車両上方に湾曲して、規制部材３０の後述する回動部３４に回動可能に連結されている。Ｕ字形の後端は、スペアタイヤ５５の後部を支持するように車両上方に湾曲している。

また、補助部材６２は、サポート部材６１の車両前後方向の中間部に接合され、車幅方向に延びている部材で、車幅方向両側は、スペアタイヤ５５の側部を支持するように、車両上方に湾曲している。

規制部材３０には、互いに間隔を空けて配置される２つの回動部３４が設けられている。これらの回動部３４は、車幅方向に延びる軸（図示せず）を有し、サポート部材６１の前部は、回動部３４の軸の周りを回動可能に構成されている。

サポート部材６１が回動することによって、サポート部材６１の後部が車両下方に移動し、スペアタイヤ５５をサポート部材６１及び補助部材６２の上に設置した後に、サポート部材６１の後部を車両上方に移動して、サポート部材６１の後部を車体下部に係止させる係止部６３を有することにより、スペアタイヤ５５が取り付けられた状態になる。スペアタイヤ５５は、サポート部材６１及び補助部材６２に支持されている状態で、スペアタイヤ５５の後部が車両下方に移動するように回動可能である。

また、本実施形態では、図４に示すように、スペアタイヤ５５が、サポート部材６１及び補助部材６２に支持され、タイヤ取付部６０に取り付けられているとき、スペアタイヤ５５の上端と下端との間に、規制部材３０の車幅方向中間部が配置されている。これにより、サポート部材６１でスペアタイヤ５５を支持することで、衝突発生時のスペアタイヤ５５の角度を調整することができ、規制部材３０とスペアタイヤ５５との位置関係を、上記範囲内に設置することにより、スペアタイヤ５５に伝達された荷重のほとんどを規制部材３０に入力させるように、コントロールすることが可能となる。

本実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

本実施形態では、規制部材３０を、ブレース２０に接合しているが、これに限らない。この例ではスペアタイヤ５５の近い方のサイドメンバ１１に規制部材３０の一方の端部を接合してもよい。また、規制部材３０は、フロアパネル１０や第１のクロスメンバ２５に接合してもよい。また、本実施形態では、スペアタイヤ５５の車両前方側に配置される車両部品を燃料タンク５０としているが、これに限らない。例えば、車両部品として、水素やＣＮＧ等が充填されるタンクでもよいし、バッテリーでもよい。

１０ フロアパネル
１１ サイドメンバ
１１ａ 角部
１２ サスペンション支持部
１５ アーム取付用ブラケット
２０ ブレース
２０ａ Ｌ字形壁面
２１ａ 外側フランジ
２１ｂ 後側フランジ
２１ｃ 下側フランジ
２１ｄ 縦フランジ
２５ 第１のクロスメンバ
２６ａ タンク固定用右側ブラケット
２６ｂ タンク固定用左側ブラケット
２８ 第２のクロスメンバ２
３０ 規制部材
３１ 下方凸形状（凸形状）
３２ 下方延出部
３３ 湾曲部
３４ 回動部
３７ 固定部材
４０ リアサスペンション
４１ サスペンションアーム
５０ 燃料タンク（車両部品）
５５ スペアタイヤ
６０ タイヤ取付部
６１ サポート部材
６２ 補助部材
６３ 係止部
６５ リアバンパ

Claims (6)

1. 車体フロア部を構成するフロアパネルと、該フロアパネルの車幅方向両外側に設けられ車両前後方向に延びる一対のサイドメンバと、を備え、
   両側の前記サイドメンバの間に位置する前記フロアパネルの下面に、車両部品と、該車両部品の車両後方側に配置されたスペアタイヤとが取り付けられている、車両下部構造において、
   前記フロアパネルの前記下面には、車幅方向に延びる規制部材が設けられ、
   前記規制部材の車幅方向中間部は、前記フロアパネルの前記下面に対して車両下方側に間隔を空けて配置され、
   前記規制部材は、車両前後方向で、前記車両部品と前記スペアタイヤとの間に配置されていることを特徴とする、車両下部構造。
2. 前記フロアパネルの前記下面には、車幅方向に延びるクロスメンバが接合され、
   前記フロアパネルの車両下方側には、前記クロスメンバ及び前記サイドメンバに接合されるブレースが設けられ、
   前記規制部材は、前記ブレースに接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両下部構造。
3. 前記クロスメンバの車幅方向外側部は、前記サイドメンバに接合され、
   前記ブレースは、前記クロスメンバと前記サイドメンバとによって形成される角部を跨ぐように配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の車両下部構造。
4. 前記規制部材の車幅方向外側部には、前記ブレースから車両下方に延びる下方延出部が設けられ、前記下方延出部の下部には、車両内側に湾曲する湾曲部が設けられていることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の車両下部構造。
5. 前記規制部材の車幅方向中間部は、前記フロアパネルに向かって凸となる凸形状を有していることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の車両下部構造。
6. 前記スペアタイヤは、車両前後方向に延びるサポート部材によって支持され、
   前記規制部材には、前記サポート部材の前部が車幅方向に延びる軸の周りを回動可能に取り付けられた回動部が設けられ、
   前記スペアタイヤが前記サポート部材に取り付けられているとき、前記規制部材の車幅方向中間部は、前記スペアタイヤの上端と下端との間に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の車両下部構造。

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