JP4026190B2 - 車両の下部車体構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の下部車体構造に関し、車体の曲げ剛性及び捩り剛性を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より車両の下部車体構造を示したものとして、例えば実開平３−１２６７７８号公報に記載されたものが知られている。このものでは、ダッシュパネルのエンジンルーム側にダッシュクロスメンバ部材を設けてその両端を両側のサイドフレームに結合することで、上記ダッシュパネル近傍の強度を確保できるようになされている。
【０００３】
また、上記ダッシュクロスメンバ部材の車幅方向中央部分を後方に延設し、その延設部で、車室側のフロアパネルのトンネル部内を仕切って閉断面形状を形成することで、トンネル部の強度を高め、このトンネル部で正面からの衝突荷重を吸収してサイドフレームにかかる衝撃荷重の負担を軽減できるようになされている。
【０００４】
さらに、上記トンネル部の上には、延設部の後端に上下に重なる位置から、フロアパネル上に車幅方向に延びかつトンネル部を跨ぐように設けられたクロスメンバの位置に至る範囲にトンネルレインホースメント（フレーム部材）を設け、このトンネルレインホースメントとトンネル部との間に閉断面を形成することで、上記トンネル部による衝突荷重の吸収能力を大きくするようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、例えばオープンカーにも対応させることを考えた場合には、十分な車体の曲げ剛性及び捩り剛性が得られるとはいい難く、したがって、未だ改良の余地がある。
【０００６】
すなわち、モノコックボディの場合、ルーフを含めた車体全体で卵の殻の様な働きにより車体の曲げ剛性及び捩り剛性を得ているが、オープンカーではこの殻の一部が欠けた状態になるため、このような車両前部の衝突荷重の吸収能力を上げるだけでは不十分であった。
【０００７】
また車体の曲げ剛性及び捩り剛性の低下が一番顕著に感じられのは急激な旋回時であるが、この旋回時最も荷重が入力されるにはフロントサスペンションを支持しているフロントサイドフレームである。このサイドフレームの上下変動を押さえることにより、車体の曲げ剛性及び捩り剛性の向上が行えるが、上記従来技術では、十分に上下変動を押さえることができなかった。
【０００８】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、フロントサイドフレームの上下変動を有効に押さえることにより、オープンカーにも対応できる程度に車体の曲げ剛性及び捩り剛性をさらに向上できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的のために、請求項１の発明では、車室の床面を形成するように設けられたフロアパネルと、該フロアパネルの車両前後方向の前端上方位置に車幅方向に延びるように設けられたカウルボックスと、上記フロアパネル及びカウルボックスを互いに接続するように設けられ、上端が該カウルボックスに接合され、下端が該フロアパネルに接合されるダッシュパネルと、該ダッシュパネルの車幅方向中央から後方に向かって延びるようにフロアパネル上に設けられたトンネル部と、車両前後方向に延びかつ車幅方向に並ぶように設けられた両側１対のサイドフレームとを備えた車両の下部車体構造が前提であって、
上記ダッシュパネルに沿って設けられ、上記両サイドフレームの車室前方に位置するフロント部同士を連結するとともに、該ダッシュパネルと協働して閉断面を形成するダッシュクロスメンバ部材と、上記トンネル部に沿って車両前後方向に延びるように設けられ、該トンネル部の上面壁と協働して閉断面を形成するトンネルフレーム部材とを備え、上記トンネルフレーム部材の前端は車幅方向に分割された複数の連結フレーム部で構成され、該複数の連結フレーム部が、上記ダッシュクロスメンバ部材とダッシュパネルとが協働して形成した閉断面部に対して車幅方向中央に所定間隔を開けて結合され、上記トンネルフレーム部材前端の連結フレーム部は、後方に行くに従って上記間隔が狭まるとともに、該トンネルフレーム部材における、上記トンネル部の上面壁と協働して１つの閉断面を形成する本体フレーム部と合流するものである。
【００１０】
上記の構成において、サイドフレームのフロント部同士を連結するダッシュクロスメンバ部材とダッシュパネルとが協働して形成した閉断面部を、トンネルフレーム部材の複数の連結フレーム部で車幅方向中央で所定間隔を開けて結合するため、連結フレーム部とトンネル部上面壁と協働して形成される閉断面が、複数車幅に所定間隔を開けて結合され、ダッシュクロスメンバ部材の両端の上下方向の動きが規制される。これにより、サイドフレームのフロント部の上下変動を押さえることができ、車体の曲げ剛性及び捩り剛性を大幅に向上することができる。
【００１１】
また、連結フレーム部が後方に行くに従い、間隔が狭まり、本体フレーム部と合流するため、トンネルフレーム部材の前端が車幅方向に分割された複数の連結フレーム部で構成されたとしても、確実に衝突荷重をトンネル部に伝達することができ、衝突荷重の吸収能力を上げることができる。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、所定間隔をあけて結合される上記連結フレーム部の間に車載装備品を配置したものである。
【００１３】
上記の構成において、トンネルフレーム部材をトンネル部に設けることにより車室内方への突出量が増加しても、連結フレーム部の間にはトンネルフレーム部材がないため、カウルボックスとトンネル部との間のスペースが広がるため、有効にこのスペースを利用して車載装備品を配置することができ、インストルメントパネル内の装備品のレイアウト自由度を高められる。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記車載装備品が空調装置であるものである。
【００１５】
上記の構成において、インストルメントパネル内の車載装備品の中で最もスペースをとる空調装置を有効にレイアウトすることにより、その他の車載装備品のレイアウト自由度も大幅に高められる。また、連結フレーム部材、トンネル部、カウルボックスに囲まれた空間にレイアウトされることにより、重量物である空調装置の支持剛性も高められる。
【００１６】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、さらに上記フロアパネルの後方で車幅方向に延びるように設けられ、上記両サイドフレームの車室後方に位置するリヤ部同士を連結するリヤクロスメンバ部材を備え、上記トンネルフレーム部材の後端側が、該リヤクロスメンバ部材の車幅方向中央に結合されているものである。
【００１７】
上記の構成において、トンネルフレーム部材がフロントクロスメンバ部材と、リアクロスメンバ部材とを連結するように構成されるため、車体中央部にバックボーンフレームが形成され、モノコックボディでありながら、バックボーンフレーム構造の車体剛性を得ることができる。従って、オープンカーにも対応できる程度に車体の曲げ剛性及び捩り剛性を充分に得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施例に係る車両の下部車体構造の全体構成を模式的に示している。同図において、１は車室の床面を形成するフロアパネルであり、このフロアパネル１の車両前後方向の前端上方位置には、図２に示すように、車幅方向に延びるように設けられたカウルボックス２が配置されている。また、これらフロアパネル１及びカウルボックス２間には、両者を互いに接続するように設けられていて上端フランジ３ａが該カウルボックス２の底壁に接合されてなるダッシュパネル３が配置されている。さらに、それらダッシュパネル３及びフロアパネル１の車幅方向中央には、上方に隆起しかつ下面が開口された断面逆凹字状のトンネル部４が車両前後方向に延びるように設けられている。また、上記フロアパネル１の下面側には、車両前後方向に延びかつ車幅方向に並ぶように設けられた両側１対のサイドフレーム５，５が配置されている。
【００２０】
そして、上記ダッシュパネル３の側には、上記両サイドフレーム５，５のフロント部５ａ，５ａ同士を連結するとともに、ダッシュパネル３と協働して閉断面を形成するダッシュクロスメンバ６が、ダッシュパネル３に沿ってトンネル部４を跨ぐように設けられている。一方、車室後方の位置では、サイドフレーム５，５のリヤ部５ｂ，５ｂ同士をその前側において連結する前側リヤクロスメンバ７が車幅方向に延びるように設けられている。さらに、上記トンネル部４上には、このトンネル部４と協働して閉断面を形成するトンネルフレームとしてのトンネルトップフレーム８が車両前後方向に延びるように設けられている。
【００２１】
このトンネルトップフレーム８の前端は上記ダッシュクロスメンバ６（すなわち、ダッシュクロスメンバ６とダッシュパネル３とが協働して形成した閉断面部）の車幅方向中央に、車幅方向に所定間隔をあけて分割された２つの連結フレーム部８ａ、８ａを介して連結され、中央部はこの連結フレーム部を合流させ本体フレーム部８ｂとして構成し、後端はトンネルトップリアフレーム８ｃを介して上記リアクロスメンバ７の車幅方向中央に連結されている。
【００２２】
具体的には、上記ダッシュパネル３は、図４にも示すように、車室床面の前端近傍において前側に向かって水平に延びるフロア部３ｂと、このフロア部から前側に向かって斜め上方に延びる傾斜部３ｃと、この傾斜部３ｃから略上方に向かって延びる縦壁部３ｄとからなっており、フロア部３ｂの後端でフロアパネル１の前端に接合されている一方、上記上端フランジ３ａは縦壁部３ｄの上端に設けられていて、前側に向かって屈曲した形状に形成されている。そして、上記トンネル部４は、フロアパネル１からダッシュパネル３のフロア部３ｂ及び傾斜部３ｃに亘り、例えばフロアパネル１及びダッシュパネル３とは別のパネル部材を用いて下方に開口された断面逆凹字状に設けられている。その際に、トンネル部４の前端側は断面形状が大きくされていて、この内部にエンジンＥが配置されるようになっている。
【００２３】
上記トンネルトップフレーム８は、図２に示すように、前端では２つの連結フレーム部８ａからなり、各々下方に向かって開放された断面逆凹字状をなしており、トンネル部４の両端に上方から覆う状態でフレーム部８の両側壁の下端がトンネル部４の上面壁４ａに接合される。これにより、トンネル部４の上面壁４ａと協働してトンネル部４の両端に閉断面８Ａ，８Ｂを形成している。さらに図３に示すように、中央部では１つの本体フレーム部８ｂからなり、連結フレーム部８ａと同様に下方に向かって開放された断面逆凹字状をなして、トンネル部４の上面壁４ａに上方から覆う状態で本体フレーム部８ｂの両側壁の下端がトンネル部４の上面壁４ａに接合される。これにより、中央部でもトンネル部４の上面壁４ａと協働してトンネル部４の上方に閉断面８Ｃを形成する。後端においても図示しないものの、図３同様、トンネルトップリアフレーム８ｃとトンネル部４の上面壁４ａと協働してトンネル部４の上方に閉断面を形成する。
【００２４】
図３において、Ｓは後輪２２に駆動力を伝達するプロペラシャフト、Ｐはエンジンからの排気を後方のマフラー（図示せず）に送る排気管である。こうした部品はトンネル部４が下方に開口しているため、車体下方から容易に組み立てることができる。
【００２５】
つまり、本実施例では、上記トンネルトップフレーム８をトンネル部４の上に配置することで、いわばハイマウントバックボーンフレーム構造を形成している。すなわちモノコックボディでありながら、曲げと捩りに対して剛性の高いバックボーンフレームのメリットを得つつ、従来のバックボーンフレーム構造では問題であった駆動系、排気系の組み立て作業について、トンネル部４において下方を開口した形状となっているため、悪化することはない構造となっている。
【００２６】
なお、上記サイドフレーム５，５は、前輪２１及び後輪２２の近傍位置でそれぞれキックアップしており、その前側のキックアップ部から前方に位置するフロント部５ａ，５ａ、及びリヤ側のキックアップ部から後方に位置するリヤ部５ｂ，５ｂはそれぞれ水平方向にストレートに延びている。また、フロアパネル１の両側縁には、各々、車両前後方向に延びるように設けられた１対のサイドシル１９，１９が配置されており、各サイドシル１９の前後両端は、各々のサイドフレーム５に結合されている。また、図１の２０は、フロアパネル１上に車幅方向に延びるように設けられていて、サイドシル１９，１９、サイドフレーム５，５及びトンネルトップフレーム８を連結するセンタクロスメンバである。
【００２７】
上記ダッシュクロスメンバ６は、図５〜図７に示すように、各々、上記ダッシュパネル３のエンジンルーム側に配置されていて各々のサイドフレーム５に結合されてなる両側１対の室外側メンバ６ａ，６ａと、ダッシュパネル３の車室側に配置されていて上記室外側メンバ６ａ，６ａ同士を連結する室内側メンバ６ｂとからなっている。つまり、上記各室外側メンバ６ａは、トンネル部４の側壁に沿って上方中央に向かって円弧状に延びるように設けられ、ダッシュパネル３に対面する部分は後方に向かって、またサイドフレーム５のフロント部５ａ基端に対面される部分は下方に向かってそれぞれ開放された形状をなしている。そして、周縁には、ダッシュパネル３の縦壁部に接合されるフランジ６ａ1 及びフロント部５ａ基端に接合されるフランジ６ａ2 が共に外向きに形成されている。また、トンネル部４の前端開口の内壁面に接合される部分は屈曲せずに略ストレートな断面形状をなしている。
【００２８】
一方、上記室内側メンバ６ｂは、フロント面側及び下面側が共に開放された筐体状をなしていて、その周縁には外向きフランジが周設されている。そして、図８にも示すように、上記フロント面側がダッシュパネル３の縦壁部に、また下面側がトンネル部４の上面壁４ａにそれぞれ接合されている。
【００２９】
なお、図２において、運転席側である右側に設けられる貫通孔２３は、ダッシュパネル３に図外のステアリングホイールのシャフトを挿通するためのものである。
【００３０】
図２に示すように、上記カウルボックス２の下方には、車幅方向の中間部から助手席側（同図の左側）の部分にかけて、車両空調装置のヒータユニット２４、クーラユニット２５及びブロワ２６が順に配置されている。このうちヒータユニット２４の下端部は、２つの連結フレーム部８ａ、８ａの間に位置するように配置され、これにより、図８に示すように上下方向にスペースを持つヒータユニット２４をカウルボックス２の下方のスペースに有効に配置することができる。すなわち、所定間隔をあけて配置された連結フレーム部の間を有効活用することにより、空調装置であるヒータユニット２４をレイアウトできるためインストルメントパネル内の装備品のレイアウト自由度を高められる。もちろんこのスペースには空調装置以外の車載装備品である音響ユニットや情報処理ユニットなどを配置してもよい。また、このスペースはトンネル部上面壁４ａと連結フレーム部８ａ，８ａとカウルボックス２とにより囲まれているため、重量物であるヒータユニット２４を確実に支持することができる。
【００３１】
すなわち、本実施例によれば、図９の模式図に示すように、旋回時等にダッシュクロスメンバ６の両端にサイドフレーム５，５のフロント部５ａ、５ａから大きな荷重が入力される。この時所定間隔をあけて配置される、各々閉断面８Ａ、８Ｂを形成する連結フレーム部８ａ、８ａによってダッシュクロスメンバ６が支持されるため、ダッシュクロスメンバ６の上下方向の変位（上下の矢印）を少なくすることができる。このため、急旋回時等によりフロントサスペンション（図示せず）から大きな荷重が入力され、サイドフレームのフロント部５ａが大きく変位しようとしたとしても、有効にこの変位が押さえられるため、車両の曲げ剛性及び捩り剛性を大幅に向上させることができ、オープンカーにも十分に対応できるようになる。
【００３２】
また図１０にも示すように、連結フレーム部８ａ、８ａは後方に行くに従い、間隔を狭め、中央部においては、本体フレーム部８ｂに合流するため、車両の前面衝突時の衝突荷重についても、確実にトンネルトップフレーム８に入力させることができるので、正面衝突に対する性能も向上させることができる。
【００３３】
さらに、車両の後面衝突時には、その衝突荷重を、両側１対のサイドフレーム５，５だけでなく、ダイアゴナルメンバ１０，１０及び前側リヤクロスメンバ７を介してトンネルトップフレーム８にも入力させることができるので、上記衝突荷重を効率よく分散でき、その分だけ後面衝突に対する性能を向上させることができる。
【００３４】
上記下部車体構造のリヤ部においては、前後２つのリヤクロスメンバ７，１１及びその両クロスメンバ７，１１間のダイアゴナルメンバ１０，１０に、ダイアゴナルタワー１４と、両側１対のタンククロスメンバ１５，１５と、これらタワー１４及びタンククロスメンバ１５，１５を上記ダイアゴナルメンバ１０，１０の上方位置で前後に連結するアッパダイアゴナルメンバ１６，１６とを加えて強固な枠体構造を形成するようにしているので、リヤ部の曲げ剛性を大幅に向上させることができ、よって、下部車体構造全体としての曲げ剛性も向上させることができる。また、上記タンククロスメンバ１５，１５及びアッパダイアゴナルメンバ１６，１６を各クロスメンバ７，１１，１２，１３に対し斜めに結合させているので、上記枠体構造は優れた捩り剛性も発揮でき、よって、下部車体構造全体としての捩り剛性の向上にも寄与することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、サイドフレームの車室前方に位置するフロント部同士を連結するダッシュクロスメンバ部材とダッシュパネルとが協働して形成した閉断面部を、トンネルフレーム部材の複数の連結フレーム部で車幅方向中央に所定間隔を開けて結合するため、連結フレーム部とトンネル部上面壁と協働して形成される閉断面が、複数車幅に所定間隔を開けて結合され、ダッシュクロスメンバ部材の両端の上下方向の動きが規制される。これにより、サイドフレームのフロント部の上下変動を押さえることができ、急旋回時等によりフロントサスペンションから大きな荷重が入力され、サイドフレームのフロント部が大きく変位しようとしたとしても、有効にこの変位を押さえることができるため、車両の曲げ剛性及び捩り剛性を大幅に向上させることができ、オープンカーにも十分に対応できる車体構造を得ることができる。また、連結フレーム部が後方に行くに従い、間隔が狭まり、本体フレーム部と合流するため、トンネルフレーム部材の前端が車幅方向に分割された複数の連結フレーム部で構成されたとしても、確実に衝突荷重をトンネル部に伝達することができ、衝突荷重の吸収能力を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係る車両の下部車体構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】 図１のＡ面を車両後方からみた車室前端部の要部を示す正面図である。
【図３】 図１のＢ面の要部を示す断面図である。
【図４】 トンネル部の前端近傍部分を示す斜視図である。
【図５】 ダッシュクロスメンバの要部を示す分解斜視図である。
【図６】 ダッシュクロスメンバの要部を示す横断平面図である。
【図７】 図６のVII −VII 線断面図である。
【図８】 図２のVIII−VIII線断面図である。
【図９】 ダッシュクロスメンバに対する荷重入力を模式的に示した正面図である。
【図１０】 正面及び後面衝突時の荷重入力を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１ フロアパネル
２ カウルボックス
３ ダッシュパネル
４ トンネル部
５ サイドメンバ
５ａ フロント部
５ｂ リヤ部
６ ダッシュクロスメンバ
７ 前側リヤクロスメンバ
８ トンネルトップフレーム（トンネルフレーム）
８ａ 連結フレーム部
８ｂ 本体フレーム部

Claims (4)

1. 車室の床面を形成するように設けられたフロアパネルと、該フロアパネルの車両前後方向の前端上方位置に車幅方向に延びるように設けられたカウルボックスと、上記フロアパネル及びカウルボックスを互いに接続するように設けられ、上端が該カウルボックスに接合され、下端が該フロアパネルに接合されるダッシュパネルと、該ダッシュパネルの車幅方向中央から後方に向かって延びるようにフロアパネル上に設けられたトンネル部と、車両前後方向に延びかつ車幅方向に並ぶように設けられた両側１対のサイドフレームとを備えた車両の下部車体構造であって、
   上記ダッシュパネルに沿って設けられ、上記両サイドフレームの車室前方に位置するフロント部同士を連結するとともに、該ダッシュパネルと協働して閉断面を形成するダッシュクロスメンバ部材と、
   上記トンネル部に沿って車両前後方向に延びるように設けられ、該トンネル部の上面壁と協働して閉断面を形成するトンネルフレーム部材とを備え、
   上記トンネルフレーム部材の前端は車幅方向に分割された複数の連結フレーム部で構成され、該複数の連結フレーム部が、上記ダッシュクロスメンバ部材とダッシュパネルとが協働して形成した閉断面部に対して車幅方向中央に所定間隔を開けて結合され、
   上記トンネルフレーム部材前端の連結フレーム部は、後方に行くに従って上記間隔が狭まるとともに、該トンネルフレーム部材における、上記トンネル部の上面壁と協働して１つの閉断面を形成する本体フレーム部と合流する
   ことを特徴とする車両の下部車体構造。
2. 所定間隔をあけて結合される上記連結フレーム部の間に車載装備品を配置したことを特徴とする請求項１の車両の下部車体構造。
3. 上記車載装備品が空調装置であることを特徴とする請求項２の車両の下部車体構造。
4. 上記フロアパネルの後方で車幅方向に延びるように設けられ、上記両サイドフレームの車室後方に位置するリヤ部同士を連結するリヤクロスメンバ部材を備え、上記トンネルフレーム部材の後端側が、該リヤクロスメンバ部材の車幅方向中央に結合されていることを特徴とする請求項１の車両の下部車体構造。

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