JP4407713B2

JP4407713B2 - 車体構造

Info

Publication number: JP4407713B2
Application number: JP2007094605A
Authority: JP
Inventors: 仁小西; 秀和斉藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: US20080238152A1; EP1975042A2; CN101274641A; KR100950126B1; KR20080089229A; JP2008247351A; US7841649B2; EP1975042B1; EP1975042A3; CN101274641B

Description

本発明は、車幅方向に延びるクロスメンバに補強部材を設けた車体構造に関する。

従来、自動車の車体構造として、車幅方向に延びるクロスメンバを設けたものは、例えば下記特許文献１に記載されている。この公報記載のものは、クロスメンバの端部を車体前後方向に延びるサイドメンバに結合部材を介して結合している。
特開２００３−９５１３０号公報

ところで、上記したクロスメンバに、例えばシートを取り付ける場合には、補強部材を間に介する構成とすることが、取付強度を高める上で有効となる。

ところが、上記の補強部材を、クロスメンバの他の車体構成部品との結合部にまで延長して設けた場合には、シートが車両後方から衝撃を受けて、クロスメンバが補強部材とともに前方へ屈曲変形するときに、シートへの衝撃荷重がクロスメンバと他の車体構成部品との結合部に集中するものとなる。

そこで、本発明は、補強部材を備えたクロスメンバに衝撃荷重が作用したときに、クロスメンバと他の車体構成部品との結合部への応力集中を防止することを目的としている。

本発明は、車幅方向に延びるクロスメンバに補強部材を設け、この補強部材の端部を、前記クロスメンバの他の車体構成部品との結合部から離れた位置に設定し、前記クロスメンバは、車体前方面と車体後方面と車体上方面とをそれぞれ備え、前記補強部材は、前記クロスメンバの車体前方面を覆う前面部と、前記車体後方面を覆う後面部と、これら前面部および後面部の上端縁相互を接続して前記車体上方面を覆う上面部とをそれぞれ備え、前記補強部材の後面部に開口部を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、クロスメンバは、衝撃荷重を受けると補強部材の端部近傍に設けられた脆弱部を起点として屈曲変形し、衝撃荷重の応力が分散されてクロスメンバと他の車体構成部品との結合部への応力集中を防止することができる。
また、補強部材の後面部に開口部を設けて脆弱部としているので、クロスメンバの前方への屈曲変形を容易にし、該屈曲変形部位の前方への倒れ変形が大きくなり、さらに応力を分散することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す車体構造の斜視図、図２は同平面図である。この車体構造は車体後部のフロア部分を示すもので、図１中の矢印ＦＲで示す方向が車体前方、同ＬＨで示す方向が車幅方向左側、同ＵＰで示す方向が車体上方である。

上記の車体構造において、フロアパネルとしてのリアフロアパネル１の車幅方向両側部には、車体前後方向に延びるサイドメンバ３を溶接により結合している。また、リアフロアパネル１上には、その車体前後方向ほぼ中央部において、車幅方向に延びるクロスメンバ５を溶接により結合している。また、クロスメンバ５の車幅方向両端部はサイドメンバ３に溶接により結合している。

そして、上記したクロスメンバ５上には、その車幅方向中央部を間に挟んでその両側に一対の補強部材７を溶接により固定している。この左右一対の補強部材７は、互いに左右対称に形成してある。

クロスメンバ５は、図２のＡ−Ａ断面図である図３に示すように、下部のリアフロアパネル１側が開口する開断面構造であり、車体前方面としての前方緩傾斜面９と、車体後方面としての後方急傾斜面１１と、これら前方緩傾斜面９および後方急傾斜面１１相互を結ぶ車体上方面としての上方平坦面１３とをそれぞれ備え、前方緩傾斜面９および後方急傾斜面１１のそれぞれの下端のフランジ９ａおよび１１ａをリアフロアパネル１上に溶接により結合している。

上記したクロスメンバ５の形状に対応して補強部材７についても、クロスメンバ５の前方緩傾斜面９に対しその上部側の一部を覆うようにして接合する前面部１５と、後方急傾斜面１１に対しその上端側の一部を覆うようにして接合する後面部１７と、これら前面部１５および後面部１７相互を結んで上方平坦面１３を覆う上面部１９とをそれぞれ備えている。

このように構成した各補強部材７は、図２に示すように、車幅方向外側の端部７ａを、クロスメンバ５のサイドメンバ３に対する結合部Ｐよりも車幅方向内側に位置させて該結合部Ｐから離れた位置に設定している。また、各補強部材７は、図３に示すように、前面部１５の端部１５ａおよび後面部１７の端部１７ａを、クロスメンバ５のリアフロアパネル１に対する結合部ＱおよびＲからそれぞれ離れた位置に設定している。

このように、補強部材７の各端部７ａ，１５ａ，１７ａを、クロスメンバ５の他の車体構成部品との結合部Ｐ，Ｑ，Ｒからそれぞれ離れた位置とすることで、補強部材７を一体に備えるクロスメンバ５としては、脆弱部を有することになる。

なお、上記の結合部Ｐでは、クロスメンバ５の上部側で、連結部材１８を用いてクロスメンバ５とサイドメンバ３とを接合固定している。

図４は、図１のＢ矢視図で、補強部材７の車幅方向外側位置において、後面部１７から上面部１９の車体後方側の一部に開口部２０を設けている。すなわち、この開口部２０は、後面部１７に位置する後面開口２０ａから上面部１９に位置する上面開口２０ｂを有し、クロスメンバ５における上方平坦面１３と後方急傾斜面１１との境界部である稜線部２１にも連続して設けられている。

上記した補強部材７に開口部２０を設けることで、補強部材７を一体に備えるクロスメンバ５としては、開口部２０に対応する部位が脆弱部を構成することになる。

また、補強部材７は、図４に示すように後面部１７の車幅方向内側部分が、車幅方向外側部分に相当する開口部２０を設けた部位よりも上下方向の長さを短く形成している。

このような一対の補強部材７を備えたクロスメンバ５の車体前方側のリアフロアパネル１上には、図５に示すようにリアシート２２を設置する。このリアシート２２は、シートクッション２２ｃとシートバック２２ｂとを備え、かつシートバック２２ｂは分割部位Ｓにて左右２つに分割されており、上記した補強部材７を設けた部位を、車体に対する取付部の一部としている。

すなわち、図３に示すように、ナット２３を内側面に備えた取付プレート２５をクロスメンバ５の裏面に溶接固定し、この取付プレート２５およびクロスメンバ５の前方緩傾斜面９，補強部材７の前面部１５に貫通する取付孔２７を設け、この部位を取付部としている。上記した取付孔２７は、補強部材７の前面部１５に設けた貫通孔１５ｂ，クロスメンバ５の前方緩傾斜面９に設けた貫通孔９ｂ，取付プレート２５に設けた貫通孔２５ａで構成されている。

また、図１，図２に示すように、クロスメンバ５の補強部材７を設けた部位の車体前方側のリアフロアパネル１に底部スタッドボルト２９を車体上方に向けて突出させ、この部位もリアシート２２の取付部としている。

さらに、上記の底部スタッドボルト２９に対し車幅方向外側のサイドメンバ３にも、車体内側の斜め上方に向けて突出する２本のスタッドボルト３１を設け、この部位もリアシート２２の取付部としている。

このように、リアシート２２は、左右対称位置に３箇所、全部で６箇所の取付部を利用して車体に固定するが、その際、図６に示すようなリクライニングデバイス３３，３５を介して取り付ける。

中央のリクライニングデバイス３３は、デバイス本体３３ａから車幅方向中央側に向けて突出する後方取付ブラケット３３ｂに対し、ボルト３７を前記図３に示したナット２３に締結して固定するとともに、デバイス本体３３ａから車体前方に向けて突出する前方取付ブラケット３３ｃに対し、ナット３９を前記した底部スタッドボルト２９に締結して固定する。

また、車幅方向外側のリクライニングデバイス３５は、デバイス本体３５ａから車体前方に向けて突出する取付ブラケット３５ｂに対し、ナット４１を前記したスタッドボルト３１に締結して固定する。なお、取付ブラケット３５ｂにおける取付部は、図１のＣ−Ｃ断面図である図７に示すように、サイドメンバ３の内側にサイドメンバ補強部材４２を溶接により接合固定して補強してある。

また、リアフロアパネル１の車体前方側の端部には、隔壁４３の上端縁を溶接により接合固定しており、この上端縁の車体後方へ向けて屈曲するフランジ４３ａに係合孔４３ｂを設け、この係合孔４３ｂにリアシート２２のシートクッション２２ｃの前方下部に設けてある図示しない係合突起を挿入して係合固定する。

上記した隔壁４３は、車幅方向両端部がサイドメンバ３に、車幅方向中央側の下部が車体前後方向に延びる２本のセンタメンバ４５に、溶接によりそれぞれ接合固定している。

次に、上記したような車体構造を備えた自動車が、車体後方から衝撃荷重を受けたり、あるいは急制動を行ったときに、特にリアシート２２のシートバック２２ｂが、その車体後方の荷室内に収容している積載物の前方への移動により衝撃荷重を受けることがある。

そして、このシートバック２２ｂが衝撃荷重を受けることによって、図８に示すように、クロスメンバ５における左右一対の補強部材７相互間の車幅方向中央部位が、脆弱部となって車体前方へ突出するよう屈曲変形する。図９（ａ）は前記図３に対応する部位の屈曲変形前を実線で示し、屈曲変形後を二点鎖線で示し、図９（ｂ）は、図２のＤ−Ｄ断面に対応する部位の屈曲変形前を実線で示し、屈曲変形後を二点鎖線で示している。

本実施形態では、補強部材７を設けることで、クロスメンバ５の上記前方への屈曲変形量すなわち車体前方への移動量を抑えることができる。また、図３に示すナット２３を取り付けている部位に補強部材７を設けているので、シートバック２２ｂが車体前方に向けて衝撃荷重を受けたときのナット２３の外れを防止することができる。

このとき、本実施形態では、リアシート２２をクロスメンバ５に取り付ける部位に設けてある補強部材７について、車幅方向外側の端部７ａを、クロスメンバ５のサイドメンバ３に対する結合部Ｐから離れた位置とし、また前面部１５の端部１５ａおよび後面部１７の端部１７ａを、クロスメンバ５のリアフロアパネル１に対する結合部ＱおよびＲからそれぞれ離れた位置とし、クロスメンバ５の補強部材７を設けていない部位を脆弱部としている。

このため、クロスメンバ５の前方への屈強変形動作としては、上記の各結合部Ｐ，Ｑ，Ｒへの応力集中が回避されて衝撃荷重に対する応力が分散された形となり、該結合部Ｐ，Ｑ，Ｒの結合状態を破断に至ることなく維持することができる。すなわち、本実施形態では、クロスメンバ５は、衝撃荷重を受けると補強部材７の端部近傍に設けられた脆弱部を起点として屈曲変形し、衝撃荷重の応力が分散されてクロスメンバ５と他の車体構成部品との結合部への応力集中を防止してスポット抜けを防止することができる。

また、図４に示すように、補強部材７の後面部１７から上面部１９の車体後方側の一部に開口部２０を設けて脆弱部としているので、クロスメンバ５の前方への屈曲変形を容易にし、図９（ｂ）のように該屈曲変形部位の特に上部の前方への倒れ変形が図９（ａ）に比較して大きくなり、さらに応力を分散することができる。

さらに、この開口部２０は、クロスメンバ５における上方平坦面１３と後方急傾斜面１１との境界部である稜線部２１にも連続して設けられ、稜線部２１の一部を露出させているので、クロスメンバ５の変形をさらに容易として前記した各結合部Ｐ，Ｑ，Ｒへの応力集中を回避することができる。

また、本実施形態では、補強部材７を、クロスメンバ５の車幅方向中央部を間に挟んでその両側に一対設けているので、クロスメンバ５は後方から衝撃荷重を受けた際に、上記の車幅方向中央部の脆弱部を屈曲させて、応力の分散効果を効率よく実施することができる。

この際、補強部材７は、図４に示すように後面部１７の車幅方向内側部分が、車幅方向外側部分よりも上下方向の長さを短くしているので、上記の車幅方向中央部の脆弱部の屈曲変形が効率よくなされる。

このように、本実施形態では、クロスメンバ５に補強部材７を設けることで、クロスメンバ５の強度を高めるとともに、リアシート２２の取付強度を高める一方で、リアシート２２が車体後方から衝撃荷重を受けたときに、クロスメンバ５と他の車体構成部品であるサイドメンバ３やリアフロアパネル１との結合部Ｐ，Ｑ，Ｒへの応力集中を防止することができる。

本発明の一実施形態を示す車体構造の斜視図である。図１の車体構造の平面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。図１のＢ矢視図である。図１のリアフロア上にリアシートを取り付けた状態を示す斜視図である。図５のリアシートに設けられるリクライニングデバイスを図１の車体構造に取り付けた状態を示す斜視図である。図１のＣ−Ｃ断面図である。図２の状態に対しクロスメンバが車体前方へ屈曲変形した状態を示す作用説明図である。（ａ）は、図３の位置でのクロスメンバが車体前方へ屈曲変形する前後のそれぞれの状態を示す作用説明図、（ｂ）は、図２のＤ−Ｄ断面に対応する部位でのクロスメンバが車体前方へ屈曲変形する前後のそれぞれの状態を示す作用説明図である。

符号の説明

１リアフロアパネル（フロアパネル，他の車体構成部品）
３サイドメンバ（他の車体構成部品）
５クロスメンバ
７補強部材
７ａ補強部材の車幅方向外側の端部
９クロスメンバの前方緩傾斜面（車体前方面）
１１クロスメンバの後方急傾斜面（車体後方面）
１３クロスメンバの上方平坦面（車体上方面）
１５補強部材の前面部
１５ａ前面部の端部（補強部材の端部）
１７補強部材の後面部
１７ａ後面部の端部（補強部材の端部）
１９補強部材の上面部
２０補強部材の開口部
２１クロスメンバの稜線部
２２リアシート（シート）
Ｐクロスメンバのサイドメンバとの結合部
Ｑ，Ｒクロスメンバのリアフロアパネルとの結合部

Claims

車幅方向に延びるクロスメンバに補強部材を設け、この補強部材の端部を、前記クロスメンバの他の車体構成部品との結合部から離れた位置に設定し、前記クロスメンバは、車体前方面と車体後方面と車体上方面とをそれぞれ備え、前記補強部材は、前記クロスメンバの車体前方面を覆う前面部と、前記車体後方面を覆う後面部と、これら前面部および後面部の上端縁相互を接続して前記車体上方面を覆う上面部とをそれぞれ備え、前記補強部材の後面部に開口部を設けたことを特徴とする車体構造。
前記他の車体構成部品は、車体前後方向に延びるサイドメンバであることを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
前記他の車体構成部品は、フロアパネルであることを特徴とする請求項１または２に記載の車体構造。
前記クロスメンバは車体後方面と車体上方面との間に車幅方向に延びる稜線部を備え、前記開口部を前記稜線部を含むように設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車体構造。
前記補強部材を、前記クロスメンバの車幅方向中央部を間に挟んでその両側に一対設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車体構造。
前記クロスメンバの前記補強部材を設けた部位にシートが取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車体構造。