JP2023132171A - 車両構造 - Google Patents

Abstract

【課題】左右一対のフロントサイドメンバに一対の後広がり状傾斜部を設けた場合においても、簡易な構成によって車体強度を高くし、車両の前突時における耐荷重性を優れたものとすることが可能な車両構造を提供する。【解決手段】車両構造Ａは、左右一対のフロントサイドメンバ３の後広がり状傾斜部３５の前端部３５ａどうしを橋渡し接続し、かつフロアトンネル部１２および一対のリインフォース本体部１３ａを横切るようにして車幅方向に延びるクロスメンバ６を備えており、各トンネルリインフォース１３の前側延設部１３ｂおよびリインフォース本体部１３ａの前寄り領域、クロスメンバ６の車幅方向外端寄り領域６ｂ、および各フロントサイドメンバ３の一部は、車両底面視において枠状をなし、かつ互いに直接または間接的に接合された枠状構造部Ｂとして構成されている。【選択図】 図４

Description

本発明は、自動車などの車両構造に関する。

車両構造の一例として、特許文献１に記載のものがある。
同文献に記載の車両構造は、車両前部の骨格部材として、左右一対のフロントサイドメンバを備えている。これら一対のフロントサイドメンバは、車両の下部において、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置とされて車両前後方向に延びている。
一方、車両のフロア部の車幅方向略中央部には、フロアトンネル部が設けられているが、このフロアトンネル部を補強するための手段として、トンネルリインフォース（インナトルクメンバ）が設けられている。このトンネルリインフォースは、フロアトンネル部の基部に沿って車両前後方向に延びるリインフォース本体部、およびこのリインフォース本体部の前部から車幅方向外方側に屈曲または湾曲してフロントサイドメンバに一端が接合された前側延設部が設けられている。この前側延設部は、いわゆるインナトルクボックスに相当し、この前側延設部の存在により、車体強度がさらに高められている。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。

すなわち、たとえば車両がハイブリッド自動車やバッテリ電気自動車である場合、比較的大きなサイズのバッテリをフロア部（フロントフロア部）上に搭載する手段がよく採用されている。この場合、一対のフロントサイドメンバが、バッテリよりも車幅方向外方側に配置されるようにすることが望ましい。そのための手段として、一対のフロントサイドメンバに、車両後方側ほど車幅方向外方側に位置するように平面視において傾斜した一対の後広がり状傾斜部を設け、かつこれら一対の後広がり状傾斜部を、バッテリの車幅方向外方側（左右両側）に配置させる手段がある。
ところが、このような手段を採用したのでは、フロントサイドメンバとトンネルリインフォースとを略同一間隔で車両前後方向に延びた構成とすることができず、後広がり状傾斜部とトンネルリインフォースとの車幅方向の相互間隔が大きくなる。また、後広がり状傾斜部の前端部は、平面視において屈曲しており、剛性断点となっているため、フロントサイドメンバに対して車両前方側から大きな荷重入力があった際には、前記前端部を起点としてフロントサイドメンバが屈曲変形を生じ易くなる。このようなことから、車体強度が低下する虞がある。
さらに、フロアトンネル部、およびトンネルリインフォースは、バッテリの搭載箇所よりも車両前方側にしか設けることができないこととなるため、小サイズ化する。その結果、車体強度は一層低下することとなる。これでは車両の前突が発生した際の耐荷重性（耐衝撃性）が悪化する。

特開２０２１－８８２７０号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、左右一対のフロントサイドメンバに一対の後広がり状傾斜部を設けた場合においても、簡易な構成によって車体強度を高くし、車両の前突時における耐荷重性を優れたものとすることが可能な車両構
造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両構造は、車両前部において、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びている左右一対のフロントサイドメンバと、これら一対のフロントサイドメンバの上側に配設され、かつフロアトンネル部を形成しているフロア部と、前記一対のフロントサイドメンバよりも車幅方向内方側において、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で前記フロアトンネル部に沿うようにして車両前後方向に延びる一対のリインフォース本体部、およびこれら一対のリインフォース本体部の前部から車幅方向外方側に屈曲または湾曲して前記一対のフロントサイドメンバに接合されている一対の前側延設部を有している左右一対のトンネルリインフォースと、を備えており、前記一対のフロントサイドメンバのうち、前記一対の前側延設部との接合箇所よりも車両後方側の位置には、車両後方側ほど車幅方向外方側に位置する一対の後広がり状傾斜部が設けられている、車両構造であって、前記一対の後広がり状傾斜部の前端部どうしを橋渡し接続し、かつ前記フロアトンネル部および前記一対のリインフォース本体部を横切るようにして車幅方向に延びるクロスメンバを、さらに備えており、前記各トンネルリインフォースの前記前側延設部および前記リインフォース本体部の前寄り領域、前記クロスメンバの車幅方向外端寄り領域、および前記各フロントサイドメンバの一部は、車両底面視において枠状をなし、かつ互いに直接または間接的に接合された枠状構造部として構成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
一対のフロントサイドメンバの後広がり状傾斜部の車両前方側に隣接した箇所には、枠状構造部が設けられているが、この枠状構造部は、各トンネルリインフォースの前側延設部、リインフォース本体部の前寄り領域、所定のクロスメンバの車幅方向外端寄り領域、および各フロントサイドメンバの一部を利用して構成された高剛性の部位である。このため、車両の前突が発生し、車両前方側から衝突荷重が入力した場合には、この衝突荷重を前記した枠状構造部の位置で的確に受け止めることができ、それよりも車両後方側の領域（フロントサイドメンバの後広がり状傾斜部など）への荷重入力を抑制することが可能である。また、一対の後広がり状傾斜部の前端部どうしは、クロスメンバによって橋渡し接続されているため、フロントサイドメンバが前記前端部を起点として、容易に、かつ大きく屈曲変形することも適切に抑制される。
このようなことから、車両の前突が発生した場合の耐荷重性（耐衝撃性）を良好とし、フロントサイドメンバの後広がり状傾斜部が設けられた箇所やその周辺部に大きな変形を生じないようにすることが可能となる。本発明は、フロア部上に、たとえばバッテリなどの蓄電装置を搭載する場合において、この蓄電装置への衝突荷重入力を阻止し、蓄電装置の保護を図るような場合に最適である。
また、本発明においては、フロントサイドメンバの補強手段として、クロスメンバを用いているが、このクロスメンバは、フロアトンネル部およびトンネルリインフォースのリインフォース本体部を横切るようにして車幅方向に延びているため、フロアトンネル部も効果的に補強される。したがって、車両の耐荷重性をより優れたものとすることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係る車両構造の一例を示す要部側面断面図である。 図１の要部概略平面図である。 図１の要部概略底面図である。 図３に示す車両構造からサスペンションメンバを取り外した状態の要部概略底面図である。 図２のＶ－Ｖ概略断面図である。 図２のVI－VI概略断面図である。 図２のVII－VII概略断面図である。 本発明の他の例を示す概略断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１～図７に示す車両構造Ａは、車両１の前部の骨格部材としての左右一対のフロントサイドメンバ３（図３および図４では、網点模様部分）、前輪１９を懸架するフロントサスペンションの構成要素としてのサスペンションメンバ４、フロアトンネル部１２が形成されたフロア部１１、左右一対のトンネルリインフォース１３（図４では、薄墨部分）、クロスメンバ６、追加のクロスメンバ７Ａ，７Ｂ、およびバッテリ８を備えている。また、左右一対の枠状構造部Ｂも備えている。
なお、追加のクロスメンバ７Ａ，７Ｂは、本願請求項１におけるクロスメンバには相当しない。

一対のフロントサイドメンバ３は、車両１の前部の下部において、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びている。図５および図６に示すように、各フロントサイドメンバ３は、たとえば断面ハット状の部材を用いて構成されており、車両１のフロア部１１が設けられている箇所においては、このフロア部１１の下面部に溶接されている。フロア部１１の上面側には、図５および図６の仮想線で示すようにアッパメンバ９０を設け、フロントサイドメンバ３が設けられた箇所の補強を図った構成とすることもできる。このアッパメンバ９０は、フロア部１１を挟んでフロントサイドメンバ３上に重なり、かつ溶接されている。
なお、本実施形態においては、前記したフロントサイドメンバ３と同様に、アッパメンバ９０、クロスメンバ６、および追加のクロスメンバ７Ａ，７Ｂは、いずれも断面ハット状の部材を用いて構成されている。ただし、本発明はこれに限定されない。

図１に示すように、各フロントサイドメンバ３は、フロア部１１の前部から車両前方側に延びた前上がり傾斜部３０を有しており、この前上がり傾斜部３０の車両前方側および車両後方側の領域は、略水平な領域とされている。
サスペンションメンバ４は、前輪１９を支持するロアアーム４０の基端部を回転可能に支持する部材であり、フロントサイドメンバ３の前上がり傾斜部３０の下方に配され、前側および後側の取付け部９Ａ，９Ｂを利用してフロントサイドメンバ３に取付けられている。

図２および図３に示すように、車両平面視（車両底面視も含み、以下同様）において、一対のフロントサイドメンバ３は、一対のフロント部３２、内入り傾斜部３３、幅狭部３４、後広がり状傾斜部３５、および後側延設部３６がこれらの順序で一連に繋がった構成である。
一対のフロント部３２は、エンジンなどのパワープラント２が配されたエンジンルーム１０の両側に位置して車両前後方向に略直線状に延びている。一対の内入り傾斜部３３は、サスペンションメンバ４の取付け箇所周辺部に位置しており、車両後方側ほど車幅方向相互間隔が狭くなるように車両平面視において傾斜している。一対の幅狭部３４は、一対のフロントサイドメンバ３の他の部分と比較して、車幅方向の相互間隔が最も狭くされた
部分である。

一対の後広がり状傾斜部３５は、車両後方側ほど車幅方向相互間隔が広くなるように車両平面視において傾斜した部分である。これら一対の後広がり状傾斜部３５が設けられていることにより、これらの後端に繋がっている後側延設部３６は、バッテリ８よりも車幅方向外方側に位置し、後側延設部３６およびバッテリ８の両者が互いに干渉しないように設定されている。

フロア部１１は、ダッシュパネル１１ａの後端部と、フロントフロアパネル１１ｂの前端部とが接合部１７を介して接合された構成である。この接合は、たとえばスポット溶接により図られている。フロア部１１の車幅方向両端部は、左右一対のロッカ１５に接合（溶接）されている。

バッテリ８は、フロア部１１上のうち、たとえば車両用シート（不図示）の下方スペースに相当する領域に搭載されている。図７によく表われているように、フロア部１１には、適当な寸法で下方に窪んだ凹部１８が設けられ、この凹部１８上にバッテリ８が搭載されている。凹部１８の底壁部１８ａの下面側には、底壁部１８ａを覆い、バッテリ８を保護するための保護カバー部材５（フロア用リインフォース）が接合されている。
追加のクロスメンバ７Ａ，７Ｂは、バッテリ８の搭載箇所の強度を高め、バッテリ８の保護に役立つ部材であり、図２によく表われているように、バッテリ８を車両前後方向において挟むように位置して車幅方向に延び、かつ左右一対のロッカ１５の相互間に橋渡し接続されている。

フロアトンネル部１２は、フロア部１１の前寄り領域の車幅方向中央部に設けられており、フロア部１１の周辺部よりも上方に突出し、かつダッシュパネル１１ａから車両後方側に延びた下部開口および前部開口のトンネル状である。このフロアトンネル部１２は、バッテリ８よりも車両前方側の領域に設けられている。

図３および図４によく表われているように、一対のトンネルリインフォース１３は、一対のフロントサイドメンバ３よりも車幅方向内方側に位置し、フロアトンネル部１２およびその周辺部を補強するための部材であり、リインフォース本体部１３ａ、および前側延設部１３ｂを含んでいる。
リインフォース本体部１３ａは、フロアトンネル部１２の基部下面側に溶接され（図５も参照）、かつ車両前後方向に略直線状に延びている。好ましくは、リインフォース本体部１３ａの後端部１３ａ’は、フロア部１１を介して追加のクロスメンバ７Ａに接合されている。
前側延設部１３ｂは、リインフォース本体部１３ａの前部から車幅方向外方に向けて屈曲または湾曲した部分であり、この前側延設部１３ｂの先端部は、フロントサイドメンバ３の幅狭部３４に接合されている。

クロスメンバ６は、車幅方向に延び、一対のフロントサイドメンバ３どうしを橋渡し接続している。この点をより詳細に説明すると、各フロントサイドメンバ３の後広がり状傾斜部３５の前端部３５ａは、それよりも前側の領域に対して車両平面視において屈曲した屈曲部となっている。これに対し、クロスメンバ６は、一対の前端部３５ａどうしを橋渡し接続し、かつフロアトンネル部１２および一対のリインフォース本体部１３ａを横切るようにして車幅方向に延び、フロア部１１の下面側に接合されている（図６も参照）。

一対の枠状構造部Ｂのそれぞれは、各トンネルリインフォース１３の前側延設部１３ｂ、リインフォース本体部１３ａの前寄り領域、クロスメンバ６の車幅方向外端寄り領域６ｂ、および各フロントサイドメンバ３の幅狭部３４の計４箇所の部位が、車両平面視（車
両底面視）において略矩形の枠状をなし、かつ互いに接合された構造部である。
なお、前記４箇所の部位の接合は、これら各部が直接接触した状態で溶接などが施された直接的な接合態様と、たとえばそれらとは別の部材を介して互いに重なった配置とされた上で、それらに溶接などが施された間接的な接合態様とのいずれであってもよい（クロスメンバ６は、フロア部１１の上面側に設けてもよいが、この場合には、クロスメンバ６は枠状構造部Ｂの他の構成部材に対し、フロア部１１を介して間接的に接合される）。
枠状構造部Ｂは、サスペンションメンバ４の車両後方側に位置している。
枠状構造部Ｂの車幅方向外方側には、フロントサイドメンバ３とロッカ１５との相互間を橋渡し接続するアウタトルクメンバ９１が設けられている。

本実施形態においては、図４によく表われているように、枠状構造部Ｂの車両後方側に、一対の第１の後側枠状構造部Ｃ１、および第２の後側枠状構造部Ｃ２がさらに設けられている。
各第１の後側枠状構造部Ｃ１は、クロスメンバ６の車幅方向外端寄り領域６ｂ、リインフォース本体部１３ａの後部寄り領域、フロントサイドメンバ３の後広がり状傾斜部３５、および追加のクロスメンバ７Ａの一部が、車両平面視（車両底面視）において枠状をなし、かつ互いに直接または間接的に接合された構造部である。後広がり状傾斜部３５の後端部３５ｂおよびリインフォース本体部１３ａの後端部１３ａ’のそれぞれと、追加のクロスメンバ７Ａとは、フロア部１１を介して間接的に接合されている。
第２の後側枠状構造部Ｃ２は、クロスメンバ６の車幅方向中央寄り領域６ａ、一対のリインフォース本体部１３ａの後部寄り領域、および追加のクロスメンバ７Ａの車幅方向中央寄りの一部が、車両平面視（車両底面視）において枠状をなし、かつ互いに直接または間接的に接合された構造部である。

次に、前記した車両構造Ａの作用について説明する。

まず、フロントサイドメンバ３には、後広がり状傾斜部３５が設けられているため、車両１の前突が発生し、その衝突荷重がフロントサイドメンバ３に対してその車両前方側から作用すると、図４に示すように、前端部３５ａを起点として後広がり状傾斜部３５を、たとえば車幅方向外方側に屈曲させようとする回転力Ｍが発生する。これに対し、前端部３５ａには、クロスメンバ６が連結されており、このクロスメンバ６は、回転力Ｍに対抗する力Ｆを発生させる。したがって、後広がり状傾斜部３５が、回転力Ｍに起因して容易に、かつ大きく屈曲変形することは適切に阻止される。

また、車両１の前突が発生した場合には、たとえば衝突荷重に起因してサスペンションメンバ４が後退し、フロア部１１の前部に突入する虞がある。これに対し、フロア部１１の前部に設けられた一対の枠状構造部Ｂは、高剛性の部位であるため、サスペンションメンバ４の突入などの荷重入力を適切に受け止め、フロア部１１が大きく変形、破損しないようにすることが可能である。枠状構造部Ｂにおいては、クロスメンバ６の存在により、トンネルリインフォース１３とフロントサイドメンバ３との連結強度が高められているため、たとえばトンネルリインフォース１３のみが荷重入力によって車両後方側に大きく押し込まれることをなくすことが可能である。フロントサイドメンバ３による荷重伝達性を良好にする作用も得られる。

本実施形態においては、枠状構造部Ｂに加え、既述した一対の第１の後側枠状構造部Ｃ１、および第２の後側枠状構造部Ｃ２がさらに設けられているが、これらも枠状構造部Ｂと同様に高剛性の部位であり、車両前方側からの衝突荷重を効果的に受け止める役割を果たす。
このようなことから、車両前部の耐荷重性を良好なものとすることができる。バッテリ８に衝突荷重が強く作用することは適切に抑制され、バッテリ８の保護が適切に図られる
。

本実施形態においては、フロア部１１の前部を補強するための手段として、クロスメンバ６が用いられているが、このクロスメンバ６は、一対の後広がり状傾斜部３５の前端部３５ａどうしを橋渡し接続し得る比較的小サイズのものでよい。また、本実施形態においては、フロア部１１の前部の各部をかなりの肉厚に形成する必要もない。したがって、車両１の重量の増加や、製造コストの上昇を抑制することもできる。

図８は、本発明の他の実施形態を示している。同図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付し、重複説明は省略する。

図８に示す実施形態においては、クロスメンバ６が、フロアトンネル部１２の断面形状に対応した屈曲状に形成された上で、フロアトンネル部１２の内面部に接合されている。
このような構成によれば、クロスメンバ６によって、フロアトンネル部１２自体をも補強することが可能となる。
本実施形態から理解されるように、本発明でいうクロスメンバは、車幅方向に真直状でなくてもよく、屈曲した形状とすることもできる。また、既述したとおり、クロスメンバは、フロア部の下面側に代えて、上面側に設けた構成とすることも可能である。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

上述の実施形態においては、フロア部上にバッテリが搭載されている場合を一例として説明したが、フロア部上にバッテリとは別の蓄電装置（キャパシタなど）が搭載されている場合にも本発明を適用することができることは勿論のこと、フロア部１１上に蓄電装置が搭載されているか否かには関係なく、本発明を適用することが可能である。
上述の実施形態においては、多くの部材が、断面ハット状部材を用いて構成されているが、本発明はこれに限定されず、それ以外の種々の形態の部材を用いることが可能である。
本発明の車両構造は、エンジン自動車に限らず、ハイブリッド車や電気自動車にも適用することができることは勿論である。

Ａ 車両構造
Ｂ 枠状構造部
１ 車両
１１ フロア部
１２ フロアトンネル部
１３ トンネルリインフォース
１３ａ リインフォース本体部
１３ｂ 前側延設部
３ フロントサイドメンバ
３５ 後広がり状傾斜部
３５ａ 前端部（後広がり状傾斜部の）
６ クロスメンバ

Claims (1)

1. 車両前部において、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びている左右一対のフロントサイドメンバと、
   これら一対のフロントサイドメンバの上側に配設され、かつフロアトンネル部を形成しているフロア部と、
   前記一対のフロントサイドメンバよりも車幅方向内方側において、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で前記フロアトンネル部に沿うようにして車両前後方向に延びる一対のリインフォース本体部、およびこれら一対のリインフォース本体部の前部から車幅方向外方側に屈曲または湾曲して前記一対のフロントサイドメンバに接合されている一対の前側延設部を有している左右一対のトンネルリインフォースと、
   を備えており、
   前記一対のフロントサイドメンバのうち、前記一対の前側延設部との接合箇所よりも車両後方側の位置には、車両後方側ほど車幅方向外方側に位置する一対の後広がり状傾斜部が設けられている、車両構造であって、
   前記一対の後広がり状傾斜部の前端部どうしを橋渡し接続し、かつ前記フロアトンネル部および前記一対のリインフォース本体部を横切るようにして車幅方向に延びるクロスメンバを、さらに備えており、
   前記各トンネルリインフォースの前記前側延設部および前記リインフォース本体部の前寄り領域、前記クロスメンバの車幅方向外端寄り領域、および前記各フロントサイドメンバの一部は、車両底面視において枠状をなし、かつ互いに直接または間接的に接合された枠状構造部として構成されていることを特徴とする、車両構造。

Images