JP3509600B2 - 自動車の車体の下部構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車、特に乗用車
の車体の下部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】断面状態の図９及び図１０に示すよう
に、乗用車の車体の下部は、通常、アウタパネル及びイ
ンナパネルによって閉じ断面構造に形成され、車体幅方
向の各側部に配置されて車体前後方向へ伸びるサイドシ
ルないしロッカ２０と、車体幅方向へ伸び、ロッカ２０
に結合されるフロアクロスメンバ２１とを備える。

【０００３】フロアクロスメンバ２１は図示しないフロ
アパンの上側に配置され、フロアクロスメンバ２１の上
側に運転席又は助手席を前後方向へ移動させるシートレ
ール２２が取り付けられる。また、後部席に座る人のつ
ま先２３がシートレール２２の横にくる。そのため、フ
ロアクロスメンバ２１の全体のレベルを高くすることが
制限されることから、フロアクロスメンバ２１は、図示
のようにロッカ２０の断面に対してやや低い位置でロッ
カ２０に結合されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ロッカ２０とフロアク
ロスメンバ２１とを結合した状態では、フロアクロスメ
ンバ２１の荷重を受け持つ上面２４がロッカ２０のイン
ナパネル２５の腹に相当する部分に位置するため、自動
車の側方から所定以上の荷重Ｆが加わると、図１０
（ａ）のように、インナパネル２５がフロアクロスメン
バ２１からの反力によって陥没し、ロッカ２０の断面変
形が生ずる。この断面変形を抑えるべく、図１０（ｂ）
のように、ロッカ２０の閉じ断面内にインナパネル２５
より厚みの大きい補強パネル２６をインナパネル２５に
沿って配置することがある（特開平6-144298号公報）。

【０００５】ロッカの閉じ断面内に補強パネルを配置す
ることによってロッカの剛性、特にインナパネルの剛性
が大きくなるため、側方から所定以上の荷重Ｆが加わる
とき、インナパネル２５がフロアクロスメンバ２１から
の反力によって陥没することがなく、ロッカの断面変形
は生じない。反面、フロアクロスメンバ２１がロッカ２
０に対して下方に偏って位置するため、フロアクロスメ
ンバ２１に曲げモーメントが働くようになり、フロアク
ロスメンバ２１に折れ２７が生ずるおそれがある。

【０００６】本発明は、側方から所定以上の荷重が加わ
ったとき、ロッカの断面変形を抑えると共に、フロアク
ロスメンバに折れが発生するのを防止できる、自動車の
車体の下部構造を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、アウタパネル
及びインナパネルによって閉じ断面構造に形成され、車
体幅方向の各側部に配置されて車体前後方向へ伸びるロ
ッカと、車体幅方向へ伸び、前記ロッカに結合されるフ
ロアクロスメンバと、前記閉じ断面構造内に配置される
補強パネルとを備える自動車の車体の下部構造に関す
る。前記ロッカの前記インナパネルは、インナ上片と、
インナ下片と、これらインナ上片及びインナ下片それぞ
れの内方側に位置するインナ内側片とを有する。前記フ
ロアクロスメンバは、クロス上片と、このクロス上片の
前後方側に位置するクロス前側片及びクロス後側片とか
らなり、車体前後方向へ伸びる仮想鉛直面で切断した断
面がほぼ逆Ｕ字状に形成された本体部を有する。この本
体部のクロス上片が車体幅方向の各端部分において車体
幅方向の外方へ向けて上向きに傾斜され、クロス上片の
うち車体幅方向の最も外方に位置する端面が前記インナ
パネルのインナ上片から下方へ間隔をおくように、前記
フロアクロスメンバが前記インナパネルのインナ内側片
に結合されている。

【０００８】１の発明では、前記補強パネルは、前記イ
ンナパネルのインナ上片、インナ下片及びインナ内側片
それぞれの裏面に接触する上片、下片及び側片と、これ
ら上片、下片及び側片それぞれの前後端から交差するよ
うに伸びる前バルク片及び後バルク片とを有する。前記
補強パネルの側片は、これが前記インナパネルのインナ
内側片に結合されたとき、前記フロアクロスメンバの本
体部の各端部分と対向し、また前記端部分の前方、後方
及び上方へ突出する大きさに形成されている。

【０００９】別の発明では、前記補強パネルは、前記イ
ンナパネルのインナ下片及びインナ内側片それぞれの裏
面に接触する下片及び側片と、この側片の上端から車体
幅方向の外方へ向けて斜め上向きに伸びる上片と、この
上片からほぼ鉛直に伸びる連結片と、前記下片、側片及
び上片それぞれの前後端から交差するように伸びる前バ
ルク片及び後バルク片とを有する。前記補強パネルの側
片は、これが前記インナパネルのインナ内側片に結合さ
れたとき、前記フロアクロスメンバの本体部の各端部分
と対向し、また前記端部分の前方及び後方へ突出する大
きさに形成されている。前記補強パネルの上片は、前記
インナパネルのインナ内側片に結合された前記フロアク
ロスメンバの本体部のクロス上片の延長上に位置するよ
うに形成され、前記補強パネルの連結片の上方部分が前
記ロッカに結合されている。

【００１０】

【作用及び効果】１の発明によれば、補強パネルがイン
ナパネルのインナ上片、インナ下片及びインナ内側片そ
れぞれの裏面に接触する上片、下片及び側片と、これら
上片、下片及び側片それぞれの前後端から交差するよう
に伸びる前バルク片及び後バルク片とを有するため、側
方からロッカに加わる荷重に対して大きな剛性を呈し、
ロッカの断面変形を抑えることができる。

【００１１】補強パネルの側片がフロアクロスメンバの
本体部と一致する大きさである場合、フロアクロスメン
バの本体部では補強パネルと、ロッカのインナパネル
と、フロアクロスメンバの本体部との３つのパネルが係
わった形態となり、本体部を外れた部分ではロッカのイ
ンナパネルだけが存在する形態となる。そのため、本体
部における剛性と本体部を外れた部分における剛性との
差が大きい。その結果、側方から所定以上の荷重がロッ
カに加わると、フロアクロスメンバからの反力によって
インナパネルの本体部に対応する部分が陥没するおそれ
がある。

【００１２】これに対して、１の発明によれば、補強パ
ネルの側片がフロアクロスメンバの本体部の前方、後方
及び上方へ突出しているため、この突出部分では補強パ
ネルとインナパネルとが係わった形態となり、さらに突
出部分を外れた部分ではインナパネルだけが存在する形
態となる。これによって、ロッカの剛性差が小さくなる
ため、側方から所定以上の荷重がロッカに加わったと
き、インナパネル及び補強パネルがたわむ。

【００１３】インナパネル及び補強パネルのたわみによ
って荷重が持つエネルギの一部を吸収できることと、後
述するように、ロッカからフロアクロスメンバに働く曲
げモーメントのモーメントアーム、すなわちフロアクロ
スメンバの図心から力の作用線までの距離が小さくな
り、フロアクロスメンバの見掛けの強度が上昇すること
から、フロアクロスメンバを補強することなく、ロッカ
の剛性が大きくなったことに起因するフロアクロスメン
バの折れの発生を防ぐことができる。

【００１４】別の発明によれば、補強パネルがインナパ
ネルのインナ下片及びインナ内側片それぞれの裏面に接
触する下片及び側片と、この側片の上端から車体幅方向
の外方へ向けて斜め上向きに伸びる上片と、前記下片、
側片及び上片それぞれの前後端から交差するように伸び
る前バルク片及び後バルク片とを有するため、側方から
ロッカに加わる荷重に対して大きな剛性を呈し、ロッカ
の断面変形を抑えることができる。

【００１５】補強パネルの側片がフロアクロスメンバの
本体部の前方及び後方へ突出する大きさに形成されてい
るため、その突出部分ではインナパネル及び補強パネル
がたわみ、また、補強パネルの連結片の上方部分がロッ
カに結合されているため、連結片の下方部分がたわみ、
荷重が持つエネルギの一部を吸収する。

【００１６】補強パネルの上片がインナパネルのインナ
内側片に結合されたフロアクロスメンバの本体部のクロ
ス上片の延長上に位置することと、連結片の下方部分が
たわむことから、後述するように、見掛け上フロアクロ
スメンバが車体幅方向の外方へ延長された構造となり、
フロアクロスメンバの本体部のクロス上片が外方へ向け
て上向きに傾斜する角度を最小限にすることができる。
その結果、フロアクロスメンバのクロス上片が水平から
傾斜に転ずる部位での応力集中が最小限となり、フロア
クロスメンバの厚板化を防ぐことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】自動車の車体の下部構造は、斜視
状態の図１及び図２と、断面状態の図３と、斜視状態の
図４及び図５とを参照すると、ロッカ３０と、フロアク
ロスメンバ３２と、補強パネル３４とを備える。

【００１８】ロッカ３０は、アウタパネル３６及びイン
ナパネル３８それぞれのフランジを接合して閉じ断面構
造に形成されている。ロッカ３０は、車体幅方向Ｗの各
側部に配置され、車体前後方向Ｌへ伸びている。センタ
ピラー４０がロッカ３０に結合され、上方へ伸びてい
る。ロッカ３０のインナパネル３８は鋼板をプレス成形
して作られたもので、インナ上片４２と、インナ下片４
３と、インナ上片４２及びインナ下片４３それぞれの内
方側に位置するインナ内側片４４とを一体に有する。

【００１９】フロアクロスメンバ３２は車体幅方向Ｗへ
伸び、ロッカ３０に結合されている。フロアクロスメン
バ３２は鋼板をプレス成形して作られたもので、クロス
上片４６と、クロス上片４６の前方側に位置するクロス
前側片４７と、クロス上片４６の後方側に位置するクロ
ス後側片４８とからなり、車体前後方向へ伸びる仮想鉛
直面で切断した断面がほぼ逆Ｕ字状５４に形成された本
体部５２を有する。本体部５２のクロス上片４６は、車
体幅方向の各端部分４９において車体幅方向の外方へ向
けて上向きに傾斜され、クロス上片４６のうち車体幅方
向の最も外方に位置する端面５０がインナパネル３８の
インナ上片４２から下方へ間隔をおくように、フロアク
ロスメンバ３２がインナパネル３８のインナ内側片４４
に結合されている。

【００２０】図示の実施例では、フロアクロスメンバ３
２は本体部５２に連なるフランジ５１を全周に有する。
フロアクロスメンバ３２は、フランジ５１をインナ内側
片４４に重ね合わせてスポット溶接して内側片４４に結
合され、さらにフランジ５１をフロアパン５６に重ね合
わせてスポット溶接して、センタピラー４０の部位でフ
ロアパン５６に結合されている。図５に示すように、別
のフロアクロスメンバ５８がフロアクロスメンバ３２の
前方に配置される。以下の説明は、センタピラー４０の
部位にあるフロアクロスメンバ３２に関するが、本発明
は前方のフロアクロスメンバ５８に関しても実施でき
る。運転席又は助手席を前後に移動させるための一対の
シートレール６０が車体幅方向へ間隔をおいてフロアク
ロスメンバ３２，５８に取り付けられている。

【００２１】補強パネル３４はロッカ３０の閉じ断面構
造内に配置されている。図２及び図３に示すように、補
強パネル３４は鋼板を絞り成形して、又はプレス成形し
たものを溶接して作られるもので、ロッカのインナパネ
ル３８のインナ上片４２、インナ下片４３及びインナ内
側片４４それぞれの裏面に接触する上片６２、下片６３
及び側片６４と、上片６２、下片６３及び側片６４それ
ぞれの前端から交差するように伸びる前バルク片６５
と、それぞれの後端から交差するように伸びる後バルク
片６６とを一体に有する。補強パネル３４は上片６２、
下片６３及び側片６４をインナパネル３８の対応する片
とスポット溶接してインナパネル３８に結合される。

【００２２】図２に仮想線で示すように、上片６２から
ほぼ鉛直に連結片６７を上方へ突出し、連結片６７をロ
ッカのアウタパネル３６及びインナパネル３８それぞれ
のフランジ間にはさんで補強パネル３４をロッカ３０に
結合するようにすれば、堅固な結合を確保することがで
きる。

【００２３】補強パネル３４の側片６４はインナパネル
３８のインナ内側片４４に結合されたとき、インナ内側
片４４に結合されたフロアクロスメンバ３２の本体部５
２の前方、後方及び上方へ突出する大きさに形成されて
いる。前方、後方及び上方の突出量ａ，ｂ，ｃはたわみ
代であり、例えば20-40mm程度に定めることができる。

【００２４】断面状態の図６と、斜視状態の図７とに示
した車体の下部構造では、ロッカ３０と、フロアクロス
メンバ３２との基本的な構造は前述の実施例と実質的に
同じである。すなわち、ロッカ３０はアウタパネル３６
及びインナパネル３８によって閉じ断面構造に形成さ
れ、車体幅方向の各側部に配置されて車体前後方向へ伸
びており、フロアクロスメンバ３２は車体幅方向へ伸
び、ロッカ３０に結合されている。

【００２５】補強パネル７４は、インナパネル３８のイ
ンナ下片４３及びインナ内側片４４それぞれの裏面に接
触する下片７６及び側片７７と、側片７７の上端から車
体幅方向の外方へ向けて斜め上向きに伸びる上片７８
と、上片７８からほぼ鉛直に上方へ伸びる連結片７９
と、下片７６、側片７７及び上片７８それぞれの前端か
ら交差するように伸びる前バルク片８０と、それぞれの
後端から交差するように伸びる後バルク片８１とを一体
に有する。

【００２６】図示の実施例では、補強パネル７４は下片
７６からほぼ鉛直に下方へ伸びる連結片８２を有する。
補強パネル７４は、下片７６及び側片７７をロッカのイ
ンナパネル３８の対応する片とスポット溶接し、さらに
連結片７９，８２をアウタパネル３６及びインナパネル
３８それぞれのフランジ間にはさんでスポット溶接して
ロッカ３０に結合されている。連結片７８は、その上方
部分がフランジ間にはさまれるように長さを定める。

【００２７】補強パネル７４の側片７７は、インナパネ
ル３８のインナ内側片４４に結合されたとき、インナパ
ネル３８のインナ内側片４４に結合されたフロアクロス
メンバ３２の本体部５２の前方及び後方へ突出する大き
さに形成されている。そして、補強パネル７４の上片７
８は、インナパネル３８のインナ内側片４４に結合され
たフロアクロスメンバ３２の本体部５２のクロス上片４
６の延長上に位置するように形成されている。

【００２８】図１ないし図３に示した車体の下部構造の
作用を次に説明する。模式的に示した図８を参照する
と、側方から所定以上の荷重ｆがロッカ３０に加わった
とき、補強パネル３４の側片がフロアクロスメンバの本
体部の前方、後方及び上方へ突出する大きさに形成され
ているため、その突出部分ではインナパネル３８及び補
強パネル３４がたわみ、特に上方への突出によってイン
ナパネル３８及び補強パネル３４が同図の（ａ）のよう
にたわみ、荷重が持つエネルギの一部を吸収すると共
に、荷重入力がΔＨ下がる。そうすると、ロッカ３０か
らフロアクロスメンバ３２に働く曲げモーメントのモー
メントアーム、すなわちフロアクロスメンバ３２の図心
から力の作用線までの距離Ｈが、インナパネル３８にた
わみが生じないときの距離ｈ（同図の（ｂ））と比べて
小さくなり、フロアクロスメンバ３２の見掛けの強度が
フロアクロスメンバ３２を補強することなく、上昇した
こととなる。

【００２９】図６及び図７に示した車体の下部構造の作
用を同図を参照して次に説明する。側方から所定以上の
荷重が加わったとき、補強パネル７４の側片７７がフロ
アクロスメンバの本体部５２の前方及び後方へ突出する
大きさに形成されているため、その突出部分ではインナ
パネル３８及び補強パネル７４がたわみ、また、補強パ
ネル７４の連結片７９の上方部分がロッカ３０に結合さ
れているため、連結片７９の下方部分８３がたわみ、荷
重が持つエネルギの一部を吸収する。さらに、補強パネ
ル７４の上片７８が、インナパネルのインナ内側片４４
に結合されたフロアクロスメンバ３２の本体部のクロス
上片４６の延長上に位置することと、連結片７９の下方
部分８３がたわむことから、見掛け上フロアクロスメン
バ３２が車体幅方向の外方へ延長された構造となり、フ
ロアクロスメンバの本体部のクロス上片４６が外方へ向
けて上向きに傾斜する角度θを小さくすることができ
る。その結果、フロアクロスメンバ３２のクロス上片４
６が水平から傾斜に転ずる部位８４での応力集中が最小
限となる。従来では、仮想線で示すように、成形上許さ
れる範囲でクロス上片４６を持ち上げる方がロッカ３０
を堅固に支持できる、とされていたため、傾斜に転ずる
部位８４での応力集中が問題であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る自動車の車体の下部構造の実施
例を示す斜視図で、ロッカのインナパネルを実線で示す
と共に、フロアクロスメンバと補強パネルとを仮想線で
示してある。

【図２】 図１に示した補強パネルの斜視図である。

【図３】 図１の３−３線で切断した断面図である。

【図４】 ロッカとフロアクロスメンバとの結合部を示
す斜視図である。

【図５】 自動車の車体の下部構造を示す斜視図であ
る。

【図６】 本発明に係る自動車の車体の下部構造の別の
実施例を示す図３と同様な断面図であるが、フロアクロ
スメンバをも含めて示してある。

【図７】 図６に示した補強パネルの斜視図である。

【図８】 作用を示す模式図で、（ａ）は図１ないし図
３に示した車体の下部構造に係るもの、（ｂ）は従来の
車体の下部構造に係るものを示している。

【図９】 自動車の下部構造を模式的に示した断面図で
ある。

【図１０】 従来のロッカとフロアクロスメンバとに生
じていた問題を示す模式図で、（ａ）、（ｂ）は異なる
形態を示している。

【符号の説明】

３０ ロッカ ３２ フロアクロスメンバ ３４，７４ 補強パネル ３６ アウタパネル ３８ インナパネル ４２ インナ上片 ４３ インナ下片 ４４ インナ内側片 ４６ クロス上片 ４７ クロス前側片 ４８ クロス後側片 ５２ 本体部 ６２，７８ 上片 ６３，７６ 下片 ６４，７７ 側片 ６５，８０ 前バルク片 ６６，８１ 後バルク片

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アウタパネル及びインナパネルによって
   閉じ断面構造に形成され、車体幅方向の各側部に配置さ
   れて車体前後方向へ伸びるロッカと、車体幅方向へ伸
   び、前記ロッカに結合されるフロアクロスメンバと、前
   記閉じ断面構造内に配置される補強パネルとを備える自
   動車の車体の下部構造であって、 前記ロッカの前記インナパネルは、インナ上片と、イン
   ナ下片と、これらインナ上片及びインナ下片それぞれの
   内方側に位置するインナ内側片とを有し、 前記フロアクロスメンバは、クロス上片と、このクロス
   上片の前後方側に位置するクロス前側片及びクロス後側
   片とからなり、車体前後方向へ伸びる仮想鉛直面で切断
   した断面がほぼ逆Ｕ字状に形成された本体部を有し、こ
   の本体部のクロス上片が車体幅方向の各端部分において
   車体幅方向の外方へ向けて上向きに傾斜され、クロス上
   片のうち車体幅方向の最も外方に位置する端面が前記イ
   ンナパネルのインナ上片から下方へ間隔をおくように、
   前記フロアクロスメンバが前記インナパネルのインナ内
   側片に結合され、 前記補強パネルは、前記インナパネルのインナ上片、イ
   ンナ下片及びインナ内側片それぞれの裏面に接触する上
   片、下片及び側片と、これら上片、下片及び側片それぞ
   れの前後端から交差するように伸びる前バルク片及び後
   バルク片とを有し、 前記補強パネルの側片は、これが前記インナパネルのイ
   ンナ内側片に結合されたとき、前記フロアクロスメンバ
   の本体部の各端部分と対向し、また前記端部分の前方、
   後方及び上方へ突出する大きさに形成されている、自動
   車の車体の下部構造。
2. 【請求項２】 アウタパネル及びインナパネルによって
   閉じ断面構造に形成され、車体幅方向の各側部に配置さ
   れて車体前後方向へ伸びるロッカと、車体幅方向へ伸
   び、前記ロッカに結合されるフロアクロスメンバと、前
   記閉じ断面構造内に配置される補強パネルとを備える自
   動車の車体の下部構造であって、 前記ロッカの前記インナパネルは、インナ上片と、イン
   ナ下片と、これらインナ上片及びインナ下片それぞれの
   内方側に位置するインナ内側片とを有し、 前記フロアクロスメンバは、クロス上片と、このクロス
   上片の前後方側に位置するクロス前側片及びクロス後側
   片とからなり、車体前後方向へ伸びる仮想鉛直面で切断
   した断面がほぼ逆Ｕ字状に形成された本体部を有し、こ
   の本体部のクロス上片が車体幅方向の各端部分において
   車体幅方向の外方へ向けて上向きに傾斜され、クロス上
   片のうち車体幅方向の最も外方に位置する端面が前記イ
   ンナパネルのインナ上片から下方へ間隔をおくように、
   前記フロアクロスメンバが前記インナパネルのインナ内
   側片に結合され、 前記補強パネルは、前記インナパネルのインナ下片及び
   インナ内側片それぞれの裏面に接触する下片及び側片
   と、この側片の上端から車体幅方向の外方へ向けて斜め
   上向きに伸びる上片と、この上片からほぼ鉛直に伸びる
   連結片と、前記下片、側片及び上片それぞれの前後端か
   ら交差するように伸びる前バルク片及び後バルク片とを
   有し、 前記補強パネルの側片は、これが前記インナパネルのイ
   ンナ内側片に結合されたとき、前記フロアクロスメンバ
   の本体部の各端部分と対向し、また前記端部分の前方及
   び後方へ突出する大きさに形成され、前記補強パネルの
   上片は、前記インナパネルのインナ内側片に結合された
   前記フロアクロスメンバの本体部のクロス上片の延長上
   に位置するように形成され、前記補強パネルの連結片の
   上方部分が前記ロッカに結合された、自動車の車体の下
   部構造。