JP3814552B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体構造に関するものであり、特に、ハイドロフォームにより成形されたクロスメンバを用いたものである。
【０００２】
【従来の技術】
車体のフロントボデーの主要な構成部品であるサイドメンバ、クロスメンバは、衝突時のエネルギー吸収のために、重要な役割を担っている。オフセット衝突時には、クロスメンバにて衝突のエネルギーを受け、そのエネルギーを両サイドメンバに分散することで、衝突エネルギーを吸収している。そのため、クロスメンバは両サイドメンバの先端部分に、掛け渡すように結合されている。
【０００３】
従来のクロスメンバは、複数の鋼板等を用い、板金プレス加工、折り曲げ加工等により成形し、互いを溶接等して作製している。
【０００４】
この方法では、鋼板等を板金プレス加工、折り曲げ加工等して成形するために、スプリングバックの影響を避けることができず、又、溶接によるひずみの影響もあり、部品精度のばらつきがあった。そのため、クロスメンバをサイドメンバに組み付ける時に難があり、周辺部品を取付ける際にも、様々な工夫をして位置決めを行なっている。
【０００５】
例えば、特開平７−３０４４６２号公報に示すように、コンパクトな構成で周辺部品の取付位置の位置決めを行なう方法も提案されている。
【０００６】
しかしながら、剛性向上のためクロスメンバ自体を複数枚の鋼板を組み合わせて作製しており、そのため、重量が重くなり軽量化が難しく、更に加工の工程も多くなりコストの面でも課題となっている。
【０００７】
そこで、上記問題点を解決する方法として、ハイドロフォームにて成形したクロスメンバを使用することが考えられる。
【０００８】
ハイドロフォームは、成形金型の間に素材となる鋼管をセットし、鋼管内に高圧の液体を充填して、液体の圧力により鋼管を金型内で拡管させることで金型の形状に成形するものである。
【０００９】
上記ハイドロフォームによる成形方法では、従来複数の部品であったものを一体で成形ができるため、部品数の削減、溶接の削減等ができ、又、拡管時に鋼管が加工硬化することにより、薄い肉厚でも強度があるため、高剛性化、軽量化、低コスト化が可能となる。更に、成形後のスプリングバックがほとんど発生しないため、部品精度の向上も可能である。
【００１０】
上記利点があるため、ハイドロフォームにより成形されたクロスメンバを使用した場合、部品精度や組み付け時の問題点等の多くを解決することできる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ハイドロフォームで成形されたクロスメンバ等は、閉断面形状に成形されることから、溶接のためのフランジ等がないため、サイドメンバ等と結合させるには溶接のためのフランジ等をあらためて取付ける必要があり、結合工程の手順の複雑化、結合構造の複雑化を招き、サイドメンバ等との溶接が容易ではなくなり、場合によっては結合強度が不足するおそれがある。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑み、ハイドロフォームで成形されたクロスメンバを、サイドメンバに容易に溶接できるコンパクトな車体構造を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係る車体構造は、ハイドロフォームによりフランジのない閉断面構造に一体成形したクロスメンバ部材の端部から延設される延設部が、サイドメンバ部材の先端部の両側面部に結合されたことを特徴とする。つまり、クロスメンバ部材の端部に切り欠きが有り、その切り欠き部分にサイドメンバ部材を嵌め込むことで切り欠きをしていない部分、即ち延設部がサイドメンバ部材の両側面部と重なり合い、その重なり合った部分を結合している。
【００１４】
上記課題を解決する本発明に係る車体構造は、サイドメンバ部材の先端部を閉塞するようにエンドキャップ部材を取付け、そのエンドキャップ部材にボルトを設け、リンフォース部材をこのボルトに取付けて、サイドメンバ部材間に掛け渡すようにしたことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する本発明に係る車体構造は、ブラケット部材の端部に延設部を設ける代わりに、独立したブラケット部材を作ると共に該ブラケット部材の端部に複数の切り欠き部を設け、該ブラケット部材の複数の切り欠き部でクロスメンバの端部に結合すると共に、サイドメンバ部材の先端部を閉塞するようにサイドメンバ部材の両側面部と結合し、更に、ブラケット部材の前面にリンフォース部材を結合する突設部を設けたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、車体のボデーの主要フレームの一例を示す概略斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、車体前部の主要フレームは、車体の両側部に左右一対に、車体の前後方向に延設されたサイドメンバ１と、両サイドメンバ１の先端部に結合され、両サイドメンバ１間を掛け渡すように配設されたクロスメンバ２と、クロスメンバ２と同様に両サイドメンバ１間を掛け渡すように配設され、補強の役割を担うリンフォース３とを有している。
【００１８】
本発明では、クロスメンバ２をハイドロフォームにて成形し、そのクロスメンバ２をサイドメンバ１に容易に結合できる構造としたことが特徴である。後述する図においては、図１における領域Ａの部分（車体の左前部）の構造を、わかりやすいように拡大して示す。車体の右前部の構造は、左前部と対称的な構造であるため、図及び説明は省略する。
【００１９】
図２は、本発明に係る実施形態の一例を示す車体構造の斜視図である。一部の構成部品を破断して示し、構成がわかるように、各構成部品を分離して示した。
【００２０】
図２に示すように、本発明に係る車体構造は、車体前部の両側部に車体の前後方向に延設され、閉断面形状を有するサイドメンバ１と、両サイドメンバ１の先端部に結合され、両サイドメンバ１間を掛け渡すように配設された閉断面を有するクロスメンバ２と、クロスメンバ２の前面に配設され、クロスメンバ２と同様に両サイドメンバ１間を掛け渡すように配設されたリンフォース３を有している。
【００２１】
上記サイドメンバ１は、コの字状の鋼板により形成されたインナーサイドメンバ１ａ及びアウターサイドメンバ１ｂにより構成されており、長手方向の側端部を互いに重ね合わせ、重ね合わせた部分を溶接することで、閉断面を形成している。
【００２２】
サイドメンバ１の先端部には、サイドメンバ１の先端部を閉塞するようにエンドキャップ４が取付けてあり、サイドメンバ１内に挿入されて固定されている。エンドキャップ４には、背面から前面へ貫通するように突設部となる４本のボルト４ａが設けられており、この４本のボルト４ａを、後述するリンフォース３に通して固定する。又、溶接用のガンを挿入するための矩形状の開口部４ｂを有している。
【００２３】
上記クロスメンバ２は、ハイドロフォームにより矩形断面を有するパイプ状に一体に成形されており、その両端部が上方に向くように加工されている。クロスメンバ２の両端部のサイドメンバ１の長手方向に垂直な面は、サイドメンバ１をクロスメンバ２内に挿入するための矩形状の切り欠き２ｃ、２ｄが形成されている。言い換えれば、クロスメンバ２は、切り欠き２ｃ、２ｄの形成により、その端部から延設される延設部２ｅ、２ｆを有していることになり、この延設部２ｅ、２ｆがサイドメンバ１の先端部の両側面部に配設され、結合することでサイドメンバ１−クロスメンバ２間が結合することとなる。
【００２４】
リンフォース３はクロスメンバ２の前面に配設されており、リンフォース３の両側端部にはそれぞれ４つの貫通孔３ａが設けられている。ここにエンドキャップ４の４本のボルト４ａを貫通させ、ナット等で固定して、両サイドメンバ１間を掛け渡すように結合する。リンフォース３の断面形状としては、剛性向上のため、図２に示すような２つの台形断面を有するような形状でもよい。
【００２５】
上記車体構造では、溶接用のフランジを有しないクロスメンバ２を、クロスメンバ２を構成する面の一部を切り欠き、その切り欠き部にサイドメンバ１を挿入することで、サイドメンバ１とクロスメンバ２の重ね合わせ部分を作り出し、その重ね合わせ部分を溶接して、サイドメンバ１の先端部に結合したことが特徴である。クロスメンバ２の形状を上記のような構造にすることで、ハイドロフォームにて成形されたクロスメンバ２をサイドメンバ１へ、コンパクトな構成で容易に結合することができる。
【００２６】
各構成部材の結合手順としては、例えば、最初に、サイドメンバ１を形成し、その中にエンドキャップ４を挿入する。この時、エンドキャップ４は、位置がずれないように仮留めをしておく。この状態でサイドメンバ１の先端部をクロスメンバ２の切り欠き２ｃ、２ｄに挿入する。そして、スポット溶接のガンの片側を開口部４ｂに挿入して、サイドメンバ１−エンドキャップ４−クロスメンバ２間を溶接する。
【００２７】
図３は、図２に示した各構成部品を結合した状態を示す車体構造の斜視図である。一部の構成部品を破断して示した。
【００２８】
図３に示すように、サイドメンバ１の先端部の両側面をクロスメンバ２の延設部２ｅ、２ｆが挟み込むように結合され、クロスメンバ２の前面には、エンドキャップ４のボルト４ａを用いて、リンフォース３が配設され固定される。
【００２９】
図４は、本発明に係る実施形態の他の一例を示す車体構造の斜視図である。一部の構成部品を破断して示し、構成がわかるように、各構成部品を分離して示した。
【００３０】
本実施例は、クロスメンバ２に延設部を設ける替わりに、独立したブラケット５を作製し、ブラケット５の下部を、クロスメンバ２の端部に結合し、サイドメンバ１の先端部を閉塞するように、サイドメンバ１の両側面部と結合したことが特徴である。
【００３１】
サイドメンバ１は閉断面を有する任意のものでよい。本実施例ではインナーサイドメンバ１ｃの長手方向の片側の端部にフランジ１ｅを有するコの字型の鋼板と、アウターサイドメンバ１ｄの長手方向の片側の端部にフランジ１ｆを有するコの字型の鋼板を用いた。フランジ１ｅ、１ｆの反対側の端部は、互いに重なり合うような幅を有しており、この重なる部分とフランジ１ｅ、１ｆを溶接してサイドメンバを閉断面に形成している。又、クロスメンバ２ｂは、結合のための加工は不要であり、図２、図３において示したクロスメンバ２ａのように、サイドメンバ１との結合のためにクロスメンバ２ａ自体に切り欠き等の加工を行なう必要はなく、上記ブラケット５を介在させることで、サイドメンバ１とクロスメンバ２を結合している。
【００３２】
図４に示すように、ブラケット５は、その上部はサイドメンバ１の先端部を前方より覆うように、水平断面がコの字状に形成されており、その下部も、クロスメンバ２ｂを前方より覆うように、水平断面がコの字状に形成されている。ブラケット５の上部と下部を結ぶ中間部はサイドメンバ１の側面の形状に合わせて傾斜を有している。ブラケット５の上部中央には、溶接用のガンを挿入するための矩形状の開口部５ａを有しており、更に、背面から前面へ貫通するように、突設部となる４本のボルト５ｂが設けられており、この４本のボルト５ｂを、リンフォースに通して固定する。更に、ブラケット５には、アイボルト式の牽引フック等を挿入するためのパイプナット６が固定されている。このブラケット５は、サイドメンバ１−クロスメンバ２間の結合の役割だけではなく、サイドメンバ１の蓋、リンフォースの保持及び牽引フック等の保持の役割も担っている。
【００３３】
なお、サイドメンバ１への結合の強度を高めたい場合には、図４に示すように、ブラケット５の上部に延設部５ｃを設け、ブラケット５とサイドメンバ１の重なる面積を増やし、溶接点を多くすることも考えられる。又、パイプナット６の固定位置は、他の構成部品と干渉しない位置であれば、ブラケット５の前面のどの位置でもよい。
【００３４】
各構成部材の結合手順としては、例えば、最初に、ブラケット５の下部の内部にクロスメンバ２ｂを差し込み、ブラケット５の下部の縁の部分をクロスメンバ２ｂへ溶接にて結合する。この時、溶接部分の道程が長くなるように、ブラケット５の下部に切り欠き５ｄを設ければ、結合強度を強くすることも可能である。そして、ブラケット５の上部の内側にサイドメンバ１を後方より差し込み、スポット溶接のガンの片側を開口部５ａに挿入して、サイドメンバ１−ブラケット５間を溶接して、サイドメンバ１−クロスメンバ２を結合させる。
【００３５】
図５は、図４に示した各構成部品を結合した状態を示す車体構造の斜視図である。一部の構成部品を破断して示した。
【００３６】
図５に示すように、サイドメンバ１の端部をブラケット５が覆うように結合され、クロスメンバ２ｂとブラケット５が一体になるように、ブラケット５の下部にクロスメンバ２ｂが結合されている。又、ブラケット５の前面には、ボルト５ｂを用いて、リンフォースが配設され固定される。
【００３７】
上記車体構造により、ハイドロフォームにより成形されたクロスメンバを用いても、サイドメンバへの結合が容易になり、又、簡単な構造で周辺部品の取付け及び結合部品の補強をも兼ねることができる。
【００３８】
上述したように、本発明を実施例に基づく図にて説明してきたが、本発明は、各構成部品の形状等を図に示すものに限定するものではなく、本発明の範囲で適切な形状等に変更してもよい。
例えば、本発明に係る実施形態の一例として図２に示した車体構造において、図６（ａ）に示す如く、クロスメンバ２の切り欠きを後面側の切り欠き２ｃのみにして、クロスメンバ２の前面側にボルト４ａのための開口２ｇを設ければ、サイドメンバ１、クロスメンバ２、エンドキャップ４の結合を強固にすることができる。特に、オフセット衝突時などのように、車両の左右に設けられているサイドメンバ１の一方に大きな変形圧縮が生じて、他方のサイドメンバ１にクロスメンバ２及びリンフォース３を介して引っ張り荷重が作用する際、サイドメンバ１、クロスメンバ２、エンドキャップ４の結合を強固にすることができる。
又、図６（ｂ）に示す如く、クロスメンバ２の切り欠きを後面側の切り欠き２ｃのみにして、クロスメンバ２の前面側にボルト２ｈ及び開口部２ｉを設ければ、エンドキャップ４を用いずに、サイドメンバ１−クロスメンバ２間の結合及びリンフォース３の固定を行なうことも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、ハイドロフォームにより成形されたクロスメンバの利点を用いつつ、省スペースで、サイドメンバ部材とクロスメンバ部材とを連結できる構造を提供できる。
【００４０】
請求項２に係る発明によれば、省スペースで、リンフォース部材をも連結できる構造を提供できる。
【００４１】
請求項３に係る発明によれば、少ない部品点数かつ省スペースで、サイドメンバ部材とクロスメンバ部材とを連結でき、更に他の部品を取付けることができる構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車体のボデーの主要フレームの一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係る実施形態の一例を示す車体構造の斜視図である。
【図３】図２に示す構成部品を結合した状態を示す車体構造の斜視図である。
【図４】本発明に係る実施形態の他の一例を示す車体構造の斜視図である。
【図５】図４に示す構成部品を結合した状態を示す車体構造の斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は図２に示すクロスメンバの他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ サイドメンバ
２ クロスメンバ
２ａ、２ｂ クロスメンバ
２ｃ、２ｄ 切り欠き
２ｅ、２ｆ 延設部
３ リンフォース
３ａ 貫通孔
４ エンドキャップ
４ａ ボルト
４ｂ 開口部
５ ブラケット
５ａ 開口部
５ｂ ボルト
５ｃ 延設部
５ｄ 切り欠き
６ パイプナット

Claims (3)

1. 車体前部の両側部に前記車体の前後方向に延設され、閉断面形状を有するサイドメンバ部材と、前記サイドメンバ部材の先端部に結合され、前記サイドメンバ部材間に掛け渡すように配設されたクロスメンバ部材とを有する車体構造において、
   前記クロスメンバ部材が、ハイドロフォームによりフランジのない閉断面構造に一体成形されると共に、前記クロスメンバ部材の端部の一部を切り欠くことで、該端部に延設部を設け、前記クロスメンバ部材の切り欠いた部分に前記サイドメンバ部材を嵌め込んで、前記サイドメンバ部材の先端部の両側面部を前記延設部に結合したことを特徴とする車体構造。
2. 請求項１に記載の車体構造において、
   前記サイドメンバ部材の先端部を閉塞するように取付けられたエンドキャップ部材と、
   前記エンドキャップ部材から突設された突設部と、
   前記突設部に結合され、前記サイドメンバ部材間に掛け渡すように配設されたリンフォース部材と
   を有したことを特徴とする車体構造。
3. 請求項１に記載の車体構造において、
   前記延設部を独立したブラケット部材とすると共に該ブラケット部材の端部に複数の切り欠き部を設け、
   前記ブラケット部材を、該ブラケット部材の複数の切り欠き部で前記クロスメンバの端部に結合すると共に、前記サイドメンバ部材の先端部を閉塞するように前記サイドメンバ部材と結合し、更に、前記ブラケット部材に前記リンフォース部材を結合する突設部を設けたことを特徴とする車体構造。

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