JP4648733B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の後に配置した懸架装置や燃料用のタンクなどの装置を支持する車体構造に関するものである。

車両は、例えば、車体の後に懸架装置や燃料用のタンクを備える。具体的には、車体のアンダボデーの後部に後の懸架装置を取付けるとともに、水素タンクを配置した車体構造がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２９１８５７公報（第５−６頁、図３−４）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７（ａ），（ｂ）は、従来の技術の基本構成を説明する図であり、従来の車体構造３０１は、前後に延びる左右のサイドフレーム（サイドシル）３０２，３０３と、サイドフレーム３０２，３０３に内側に配置したフロアフレーム３０４，３０５と、サイドフレーム３０２，３０３の後側を占めるリアフレーム３０６，３０７と、矩形形状のサポートフレーム（サブフレーム）３０８と、を備え、サポートフレーム３０８は、後の懸架装置（サスペンションユニット）３０９，３０９を連結し、水素タンク３１１，３１２を載せるもので、フレームの一部を兼ねる。

リアフレーム３０６，３０７は、下部にリヤブラケット３１３，３１４を備え、リヤブラケット３１３，３１４にバンパービーム３１５を取付けた。
その結果、サポートフレーム（サブフレーム）３０８に入力された後方からの衝撃荷重をサイドフレーム（サイドシル）３０２，３０３に矢印ａ１，ａ２のように伝え、フロアフレーム３０４，３０５に矢印ａ３，ａ４のように伝えることで、分散させて、後方からの衝撃荷重に対する剛性を高めることができるというものである。

しかし、特許文献１の車体構造３０１では、懸架装置（サスペンションユニット）３０９，３０９を支持するリアフレーム３０６，３０７の剛性は、条件によっては十分ではなかった。具体的には、懸架装置（サスペンションユニット）３０９，３０９が備える左右のストラットの上部３２２，３２２を、リアフレーム３０６，３０７に取付けたストラット用ハウスジング（図に示していない。）に取付けると、ストラット用ハウスジングとリアフレーム３０６，３０７はともに、ストラットの上部３２２，３２２に大きな力が加わった際に、大きく弾性変形することがあり、より剛性の高い構造が望まれていた。
また、特許文献１では、水素タンク３１１を車両のフロアパネル３２３の下方に配置することで、万一の水素リークに備え、車室内と水素タンク３１１を配置した部分とを隔てるように構成しているが、より確実に隔絶できる車体構造が望まれていた。

本発明は、車体の剛性を向上させ、燃料タンクと車室内とを隔絶することができる車体構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車両のサスペンション装置が備える左右のショックアブソーバの上端をそれぞれ車両の前後に延びかつ左右に配置したサイドフレームに接続した車体構造であって、サイドフレームは、前のサイドシルを形成し、サイドシルに連ねて後のリヤフレームを形成したもので、リヤフレームは、下に取付けたサポートフレームを有し、サイドシルに連なるリヤフレーム前部に連ねて中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部を形成し、湾曲部とリヤフレーム前部との境界近傍の下壁に中央締結部を形成し、湾曲部の下壁にショックアブソーバの上端を取付ける接続部を形成し、湾曲部に連ねてリヤフレーム後部を形成し、湾曲部とリヤフレーム後部との境界近傍の下壁に後締結部を形成し、サポートフレームは、水素タンクを搭載して、中央締結部の下壁に中間締結部が取付けられ、後締結部の下壁にコーナー部材が取付けられることで、左右のリヤフレーム間に水素タンクを配置し、水素タンクと車室内とを隔絶する隔壁を取付け、隔壁は、リヤシートのシートフレームから延びる前壁の上端を、左右のピラー間に架け渡したクロスメンバに取付け、前壁の中央に天壁を取付け、天壁の左右端をリヤフレームの湾曲部の上壁のうちショックアブソーバ用の接続部に対向する位置に設けたボックス部材に取付け、天壁に連ねて後壁を形成し、後壁の左右壁をリヤフレームに取付け、後壁の後端をリヤフロアに取付け、左右のボックス部材は、隔壁の前壁の縁に倣って取付け、かつ、リヤフレームの湾曲部に取付ける前板部と、前板部に連ね内方に配置して湾曲部に取付ける内板部と、内板部に連ね湾曲部に取付ける後板部を成形し、前板部及び後板部に取付けてかつ、湾曲部に取付ける外板部と、からなり、ボックス部材のそれぞれの上端にクロスメンバを取付け、内板部は、天壁の左壁、右壁を兼ねることで、隔壁の一部を兼ねることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、隔壁は、車両のリヤシートが備えるシートバックフレームの一部を形成することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車両のサスペンション装置が備える左右のショックアブソーバの上端をそれぞれ車両の前後に延びかつ左右に配置したサイドフレームに接続した車体構造であって、サイドフレームは、前のサイドシルを形成し、サイドシルに連ねて後のリヤフレームを形成したもので、リヤフレームは、下に取付けたサポートフレームを有し、サイドシルに連なるリヤフレーム前部に連ねて中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部を形成し、湾曲部とリヤフレーム前部との境界近傍の下壁に中央締結部を形成し、湾曲部の下壁にショックアブソーバの上端を取付ける接続部を形成し、湾曲部に連ねてリヤフレーム後部を形成し、湾曲部とリヤフレーム後部との境界近傍の下壁に後締結部を形成し、サポートフレームは、水素タンクを搭載して、中央締結部の下壁に中間締結部が取付けられ、後締結部の下壁にコーナー部材が取付けられることで、左右のリヤフレーム間に水素タンクを配置し、水素タンクと車室内とを隔絶する隔壁を取付け、隔壁は、リヤシートのシートフレームから延びる前壁の上端を、左右のピラー間に架け渡したクロスメンバに取付け、前壁の中央に天壁を取付け、天壁の左右端をリヤフレームの湾曲部の上壁のうちショックアブソーバ用の接続部に対向する位置に設けたボックス部材に取付け、天壁に連ねて後壁を形成し、後壁の左右壁をリヤフレームに取付け、後壁の後端をリヤフロアに取付け、左右のボックス部材は、隔壁の前壁の縁に倣って取付け、かつ、リヤフレームの湾曲部に取付ける前板部と、前板部に連ね内方に配置して湾曲部に取付ける内板部と、内板部に連ね湾曲部に取付ける後板部を成形し、前板部及び後板部に取付けてかつ、湾曲部に取付ける外板部と、からなり、ボックス部材のそれぞれの上端にクロスメンバを取付け、内板部は、天壁の左壁、右壁を兼ねることで、隔壁の一部を兼ねるので、車体構造では（図６参照）、車輪からショックアブソーバに力が加わると、力は接続部を介して直接リヤフレームの湾曲部に伝わるとともに、湾曲部に取付けたボックス部材に伝わり、さらに、ボックス部材は、ショックアブソーバからサイドフレームのリヤフレームの湾曲部に加わる力を受けつつクロスメンバに伝える。その結果、サイドフレームのリヤフレームの湾曲部に加わる力（応力）は小さくなり、車体の湾曲部の剛性を向上させることができる。

請求項１に係る発明では、サイドフレームのリヤフレームは、中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部を形成し、この湾曲部の下壁にショックアブソーバを取付ける接続部を形成したので、ショックアブソーバを取付けるためにサイドフレームのリヤフレームから部材を張り出す必要がなく、ショックアブソーバを取付ける部位の強度を高めることができる。つまり、リヤフレームの湾曲部の下壁にショックアブソーバからの力を直接伝えることができ、車体の剛性を向上させることができるという利点がある。

請求項１に係る発明では、左右のボックス部材は、シートフレームから延びる前壁の縁に倣って取付けられ、ボックス部材の内板部は、湾曲部の下方へ配置したサポートフレームに搭載した水素タンクと車室内とを隔絶する隔壁の天壁の左壁、右壁を形成するので、軽量化を損なうことがない。
万一、燃料ガスがリークした場合でも、ボックス部材の内板部が隔壁の天壁の左壁、右壁を形成することによって、車室内への流入を防止することができる。
つまり、水素タンクと車室内とを隔絶することができるという利点がある。

請求項２に係る発明では、隔壁は、車両のリヤシートが備えるシートバックフレームの一部を形成するので、軽量化を損なうことなく、万一、水素ガスがリークした場合でも、車室内への流入を防止することができる。
つまり、軽量化を損なうことなく、水素タンクと車室内とを隔絶することができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は前方を向いた運転者から見た方向を示す。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１は、本発明の車体構造を採用した車両の側面図であり、透視した状態を示す。
車両１１は、車体１２を備え、車体１２はアンダボデー１３と、サイドボデー１４，１４と、ルーフ１５と、リヤボデー１６と、を備える。２１は燃料タンクであるところの水素タンク、２２は水素タンク２１の前方に配置したキャパシタ（蓄電器）、２３は後のサスペンション装置、２４はリヤシート、２５は車体後部構造、２６はバンパービーム、２７は車室、２８は車輪を示す。

図２は、本発明の車体構造を採用した車両の背面図であり、透視した状態を示す。
図３は、本発明の車体構造を採用した車両の平面図であり、透視した状態を示す。図１を併用して説明する。
アンダボデー１３は、車両１１の前後に延しかつ、車両１１の左右に配置したサイドフレーム３１，３２と、サイドフレーム３１，３２の内側に配置したフロアフレーム３３，３４と、フロアフレーム３３，３４の上に載せたミドルフロアクロスメンバ３５と、これらのフロアフレーム３３，３４並びにミドルフロアクロスメンバ３５に載せたフロントフロア３６と、サイドフレーム３１，３２の後に載せたリヤフロア３７と、を備える。

図１の４１はリヤシート２４のシートフレーム、４２はシートフレーム４１とリヤフロア３７間に取付けた隔壁、４３はリヤバンパービーム、ＣＬは対称中心線を示す。

サイドフレーム３１は、前にサイドシル４５を形成し、サイドシル４５に連ねて後にリヤフレーム４６を形成したものである。
サイドフレーム３２は、対称中心線ＣＬを基準にサイドフレーム３１と対称であり、サイドシル４７と、サイドシル４７に連ねてリヤフレーム４８を形成した。

リヤフレーム４６，４８は、下に取付けたサポートフレーム５１を有する。
サポートフレーム５１は、矩形の形状を左右のビーム部材５２，５３と前後のビーム部材５４，５５とコーナー部材５６〜５９とで形成し、中央に中央ビーム６１を取付けたものである。

リヤフレーム４６には、ボックス部材６３を取付け、リヤフェンダ６４を取付けた。
リヤフレーム４８には、ボックス部材６５を取付け、リヤフェンダ６６を取付けた。
リヤボデー１６は、ボックス部材６３，６５の上に取付けたクロスメンバであるところのパーセルフレーム７１と、リヤエンドパネル７２を有する。

サスペンション装置２３は、サポートフレーム５１にロッド７４・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）で連結し、ショックアブソーバ７５の上端７６をリヤフレーム４６に直接取付けた。右のリヤフレーム４８にも同様にストラット７５の上部７６を取付けた。７７はコイルスプリングを示す。

図４は、本発明の車体構造のサイドフレームを説明する図である。図１を併用して説明する。
リヤフレーム４６は、具体的には、サイドシル４５に連なる前部８１を形成し、前部８１に連ねて中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部８２を形成し、湾曲部８２と前部８１との境界近傍に中央締結部８３を形成し、湾曲部８２の下壁８４にショックアブソーバ７５の上端７６を取付ける接続部８５を形成し、湾曲部８２に連ねて後部８６を形成し、湾曲部８２と後部８６との境界近傍に後締結部８７を形成した。

また、リヤフレーム４６は、後部８６の下壁８８に前後方向に延びる左のリヤフレームロア９１を一体的に取付けるとともに、リヤフレームロア９１の前端９２をサポートフレーム５１の後端９３に対向し、かつ、近接して配置し、ブラケット９４で接続し、リヤフレーム４６の後端８９並びにリヤフレームロア９１に一体的に後端ブラケット９５を取付け、後端ブラケット９５に車幅方向に延びるバンパービーム２６を取付けたものである。
リヤフレーム４８は、対称中心線ＣＬを基準にリヤフレーム４６と対称であり、リヤフレーム４８の説明を省略する。

バンパービーム２６は、本体９６の下壁９７にバンパービームロア９８，９８を、リヤフレームロア９１，９１に対応するように取付けた。１０１，１０１はバンパービームロア９８にねじ込むボルト、１０２，１０２はバンパービーム２６の本体９６にねじ込むボルトを示す。

サポートフレーム５１は、具体的には、前のビーム部材５４にコーナー部材５６，５７を溶接で取付け、後のビーム部材５５にコーナー部材５８，５９を溶接で取付け、左のビーム部材５２にコーナー部材５６，５８を溶接で取付け、右のビーム部材５３にコーナー部材５７，５９を溶接で取付け、左右のビーム部材５２，５３の中央に中央ビーム６１を溶接で取付け、左のビーム部材５２の中央に中間締結部１０４を湾曲部８２近傍の左の中央締結部８３に取付けるように形成し、右のビーム部材５３の中央に中間締結部１０５を湾曲部８２近傍の右の中央締結部８３に取付けるように形成し、左右のビーム部材５３，５４側にサスペンション装置２３のロッド７４・・・を連結する連結ブラケット１０６・・・を取付け、コーナー部材５８，５９にそれぞれ規制部１０７，１０７を成形したフレームである。

図５は、本発明の車体構造に採用したサイドボデー及びリヤボデーを説明する図である。図１〜図３を併用して説明する。
左のサイドボデー１４は、左のリヤフェンダ６４を備え、リヤフェンダ６４は、リヤピラー１７２と、リヤピラー１７２の下方に形成したパーセルフレーム取付け部１７３を備える。
右のサイドボデー１４は、右のリヤフェンダ６６を備え、リヤフェンダ６６は、リヤピラー１７２と、リヤピラー１７２の下方に形成したパーセルフレーム取付け部１７３を備える。

リヤボデー１６は、前述したように、左右のリヤフェンダ６４，６６に取付けるパーセルフレーム７１を備え、ボックス部材６３，６５のそれぞれの上端１７４，１７５にパーセルフレーム７１を取付けた。

隔壁４２は、シートフレーム４１とリヤフロア３７間に取付けたもので、具体的には、シートフレーム４１のシートクッションフレーム１７７側に前壁１８１の下端１８２を取付け、前壁１８１の上端１８３をパーセルフレーム７１に取付け、前壁１８１の左右端をリヤフレーム４６，４８に取付け、前壁１８１の中央に天壁１８４を取付け、天壁１８４の左右端１８５，１８６をボックス部材６３，６５に取付け、天壁１８４に連ねて後壁１８７を形成し、後壁１８７の左右壁１９１，１９２をリヤフレーム４６，４８に取付け、後壁１８７の後端をリヤフロア３７に取付け、車室２７と燃料タンクを配置するタンク室１９３とを区切る。
前壁１８１は、一部分、リヤシート２４に用いるシートフレーム４１のシートバックフレーム１９４を兼ねる。

ボックス部材６３は、前壁１８１の縁に倣って取付け、かつ、リヤフレーム４６の湾曲部８２に取付ける前板部１９５と、前板部１９５に連ね内方に配置して湾曲部８２に取付ける内板部１９６と、内板部１９６に連ね湾曲部８２に取付ける後板部１９７を成形し、前後板部１９５，１９７に取付けてかつ、湾曲部８２に取付ける外板部１９８と、からなり、ショックアブソーバ７５の上端７６を取付ける接続部８５に対向する位置に配置するものである。
内板部１９６は、天壁１８４の左壁を兼ねることで、隔壁４２の一部を兼ねる。

ボックス部材６５は、対称中心線ＣＬを基準にボックス部材６３と対称であり、内板部１９６は、天壁１８４の右壁を兼ねることで、隔壁４２の一部を兼ねる。

パーセルフレーム７１は、角管状で、左端２０１を左のリヤフェンダ６４に取付け、左端２０１側にボックス部材６３を接続し、右端２０２を右のリヤフェンダ６６に取付け、右端２０２側にボックス部材６５を接続する部材である。

次に本発明の車体構造２０５を主体に図１〜図５で説明する。
本発明の車体構造２０５は、車両１１の後のサスペンション装置２３が備える左右のショックアブソーバ７５，７５のそれぞれの上端７６，７６をそれぞれ車両１１の前後に延びかつ左右に配置したサイドフレーム３１，３２に接続した車体構造であって、サイドフレーム３１，３２に含まれるリヤフレーム４６，４８の上方に配置するとともに左右のピラー（リヤピラー）１７２，１７２間にクロスメンバ（パーセルフレーム）７１を取付け、このパーセルフレーム７１と左右のサイドフレーム３１，３２（リヤフレーム４６，４８）とをそれぞれボックス部材６３，６５で接続した構造である。

また、車体構造２０５では、サイドフレーム３１，３２に含まれるリヤフレーム４６，４８は、中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部８２，８２を成形した湾曲フレームであり、湾曲フレームの下壁８４，８４にショックアブソーバ７５，７５を取付ける接続部８５，８５を形成した。

次に、本発明の車体構造２０５の作用を説明する。
図６は、本発明の車体構造の作用図である。図１を併用して説明する。
車体構造２０５では、車輪２８からショックアブソーバ７５に力Ｆｓが加わると、力Ｆｓは接続部８５を介して直接リヤフレーム４６の湾曲部８２に矢印ｂ１，ｂ１のように伝わるとともに、湾曲部８２に取付けたボックス部材６３に矢印ｂ２のように伝わり、さらに、ボックス部材６３からパーセルフレーム７１に矢印ｂ３のように伝わる。その結果、リヤフレーム４６、４８に加わる力（応力）は小さくなり、車体１２の剛性を向上させることができる。

車体構造２０５では、図１〜図５に示すように、隔壁４２は、シートフレーム４１のシートクッションフレーム１７７側に前壁１８１の下端１８２を取付け、前壁１８１の上端１８３をパーセルフレーム７１に取付け、前壁１８１の左右端をリヤフレーム４６，４８に取付け、前壁１８１の中央に天壁１８４を取付け、天壁１８４の左右端１８５，１８６をボックス部材６３，６５に取付け、天壁１８４に連ねて後壁１８７を形成し、後壁１８７の左右壁１９１，１９２をリヤフレーム４６，４８に取付け、後壁１８７の後端をリヤフロア３７に取付け、車室２７と燃料タンクを配置するタンク室１９３とを区切る。その結果、軽量化を損なうことなく、万一、燃料タンク（水素タンク）２１から燃料ガスがリークしたとしても、車室２７内への流入を防止することができる。

このように、車体構造２０５では、ボックス部材６３，６５は、湾曲フレームの下方へ配置したサポートフレーム５１に搭載した燃料タンク（水素タンク）２１と車室２７内とを隔絶する隔壁４２の少なくとも一部を内板部１９６，１９６で形成するので、軽量化を損なうことなく、万一、燃料タンク（水素タンク）２１から燃料ガスがリークしたとしても、車室２７内への流入を防止することができる。つまり、燃料タンク（水素タンク）２１と車室２７内とを隔絶することができる。

また、隔壁４２は、車両１１のリヤシート２４が備えるシートバックフレーム１９４の一部を前壁１８１で形成するので、軽量化を損なうことなく、燃料タンク（水素タンク）２１と車室２７内とを隔絶することができる。
隔壁４２は、車両１１のリヤシート２４が備えるシートバックフレーム１９４の一部を前壁１８１で形成するので、部品数を削減することができる。

図２、図４、図６に示すように、サイドフレーム３１（リヤフレーム４６）は、中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲フレームであり、湾曲フレームの湾曲部８２の下壁８４にショックアブソーバ７５の上端７６を取付ける接続部８５を形成したので、ショックアブソーバ７５を取付けるためにサイドフレーム３１（リヤフレーム４６）から部材を、片持ち状にリヤフェンダ６４側へ張り出す必要がなく、ショックアブソーバ７５を取付ける部位の強度を高めることができる。つまり、下壁８４にショックアブソーバ７５からの力を直接伝えることができ、車体の剛性を向上させることができる。

尚、本発明の車体構造は、実施の形態では四輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。
本発明の車体構造は、実施の形態では水素燃料自動車に適用したが、ガソリンを燃料とする車両にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明の車体構造は、水素を燃料とする自動車に好適である。

本発明の車体構造を採用した車両の側面図 本発明の車体構造を採用した車両の背面図 本発明の車体構造を採用した車両の平面図 本発明の車体構造のサイドフレームを説明する図 本発明の車体構造に採用したサイドボデー及びリヤボデーを説明する図 本発明の車体構造の作用図 従来の技術の基本構成を説明する図

符号の説明

１１…車両、２１…燃料タンク（水素タンク）、２３…サスペンション装置、２４…リヤシート、２７…車室、３１…左のサイドフレーム、３２…右のサイドフレーム、４２…隔壁、６３，６５…ボックス部材、７１…クロスメンバ（パーセルフレーム）、７５…ショックアブソーバ、７６…ショックアブソーバの上端、８２…湾曲部、８４…湾曲フレームの下壁、８５…接続部、１７２…リヤピラー、１９４…シートバックフレーム、１９６…ボックス部材の内板部、２０５…車体構造。

Claims (2)

1. 車両のサスペンション装置が備える左右のショックアブソーバの上端をそれぞれ車両の前後に延びかつ左右に配置したサイドフレームに接続した車体構造であって、
   前記サイドフレームは、前のサイドシルを形成し、該サイドシルに連ねて後のリヤフレームを形成したもので、
   前記リヤフレームは、下に取付けたサポートフレームを有し、前記サイドシルに連なるリヤフレーム前部に連ねて中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部を形成し、該湾曲部と前記リヤフレーム前部との境界近傍の下壁に中央締結部を形成し、前記湾曲部の下壁に前記ショックアブソーバの上端を取付ける接続部を形成し、前記湾曲部に連ねてリヤフレーム後部を形成し、前記湾曲部と前記リヤフレーム後部との境界近傍の下壁に後締結部を形成し、
   前記サポートフレームは、水素タンクを搭載して、前記中央締結部の下壁に中間締結部が取付けられ、前記後締結部の下壁にコーナー部材が取付けられることで、前記左右のリヤフレーム間に前記水素タンクを配置し、
   前記水素タンクと車室内とを隔絶する隔壁を取付け、
   前記隔壁は、リヤシートのシートフレームから延びる前壁の上端を、左右のピラー間に架け渡したクロスメンバに取付け、前記前壁の中央に天壁を取付け、該天壁の左右端を前記リヤフレームの前記湾曲部の上壁のうち前記ショックアブソーバ用の前記接続部に対向する位置に設けたボックス部材に取付け、前記天壁に連ねて後壁を形成し、該後壁の左右壁を前記リヤフレームに取付け、前記後壁の後端をリヤフロアに取付け、
   前記左右のボックス部材は、前記隔壁の前記前壁の縁に倣って取付け、かつ、前記リヤフレームの前記湾曲部に取付ける前板部と、該前板部に連ね内方に配置して前記湾曲部に取付ける内板部と、該内板部に連ね前記湾曲部に取付ける後板部を成形し、前記前板部及び前記後板部に取付けてかつ、前記湾曲部に取付ける外板部と、からなり、前記ボックス部材のそれぞれの上端に前記クロスメンバを取付け、前記内板部は、天壁の左壁、右壁を兼ねることで、隔壁の一部を兼ねることを特徴とする車体構造。
2. 前記隔壁は、車両のリヤシートが備えるシートバックフレームの一部を形成することを特徴とする請求項１記載の車体構造。

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