JP5056461B2

JP5056461B2 - 車両のアンダーボデー構造

Info

Publication number: JP5056461B2
Application number: JP2008037501A
Authority: JP
Inventors: 康洋原; 明義渡辺
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-02-19
Also published as: JP2009196413A

Description

車両のアンダーボデー構造に関する。

乗用車などの車両においては、キャビン（車室）とトランクルームとを仕切るためやボデー剛性の確保のために、ボデー後部におけるキャビンとトランクルームとの間にパーティションパネル等を配設することが一般的とされている。

しかし、キャビンからトランクルームへの物の出し入れ等を可能とする、所謂トランクスルー機能を有する車両には、キャビンとトランクルームとの間にパーティションパネル等を設ける構造は不適応である。しかしながら、単純にパーティションパネル等を取り除いたボデー構造にすると、ボデーの剛性が低下してしまう。

そこで、トランクスルー機能を有する車両であっても高い剛性を有するボデー構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００６−１６８４３４号公報

一方、ボデーの剛性を確保するため、クロスメンバの断面の拡大や板厚を増加させる必要が生じ、その結果、質量の増加やコストの増加を招くことがあった。よって、クロスメンバの断面の拡大や板厚の増加を抑え、効率的にボデーの剛性を向上させることが望まれている。

本発明は上記課題を解決すべく成されたもので、クロスメンバの断面の拡大や板厚の増加を抑えつつ、効率的に剛性を向上させた車両のアンダーボデー構造を提供することが目的である。

請求項１に記載の車両のアンダーボデー構造は、車両下部に配置されたフロアパネルの車両幅方向両外側部に接合され、車両前後方向に延在するサイドメンバと、前記フロアパネルの下面に接合され、前記サイドメンバにおけるサスペンションメンバ取付部位間を結ぶ最短距離又は略最短距離に沿って車両幅方向に延在し、車両幅方向両外側端部が前記サイドメンバに接合されたフロア下クロスメンバと、前記フロアパネルの上面に接合され、車両幅方向に延在し、車両幅方向外側端部が前記サイドメンバに接合されると共に、車両前方側端部が前記フロアパネルを介して前記フロア下クロスメンバの車両後方側端部と接合されたフロア上クロスメンバと、を備え、前記フロアパネルには、車両前方側へ向かって下り斜面とされた傾斜部が形成され、前記フロア下クロスメンバの車両後方側端部と前記フロア上クロスメンバの車両前側端部とは、前記傾斜部に接合されていることを特徴としている。

請求項１に記載の車両のアンダーボデー構造では、フロア下クロスメンバはサイドメンバにおけるサスペンションメンバ取付部位間（荷重入力点間）を最短距離又は略最短距離に沿って配設されて、車両幅方向両端部がサイドメンバに接合されている。よって、例えば、フロア下クロスメンバが、取付部位間（荷重入力点間）を結ぶ直線よりも車両後方側に配設されている場合と比較し、サスペンションメンバ取付部位からのサイドメンバへの荷重の入力に伴い発生するフロア下クロスメンバの曲げモーメントが小さくなる。そして、その結果、フロア下クロスメンバの変位、すなわち、サイドメンバのサスペンション取付部位の変位が小さくなる。

換言すると、フロア下クロスメンバは、サイドメンバの変形を効果的に抑制するように配設されている。

更に、フロア上クロスメンバの車両前方側端部がフロアパネルを介してフロア下クロスメンバの車両後方側端部と接合されているので、フロア下クロスメンバに入力された荷重を、フロア上クロスメンバも負担する（フロア下クロスメンバとフロア上クロスメンバとで荷重を分担する）。これによりフロア下クロスメンバの負担が軽減される。

一方、サスペンションメンバ取付部位からのサイドメンバへの荷重の入力に伴い発生するサイドメンバの変形（車両幅方向内側に倒れこむ変形）がフロア上クロスメンバによって抑制される。

ここで、前述したようにフロア上クロスメンバの車両前方側端部はフロアパネルを介してフロア下クロスメンバの車両後方側端部と接合されているので、フロア上クロスメンバに入力された荷重はフロア下クロスメンバでも負担する（フロア下クロスメンバとフロア上クロスメンバとで荷重を分担する）。これにより、フロア上クロスメンバの負担が軽減される。

このように、フロア下クロスメンバは、サイドメンバの変形を効果的に抑制するように配設されていると共に、フロア下クロスメンバとフロア上クロスメンバとが互いに荷重を負担し合い支え合うことで、クロス下メンバ及びクロス上メンバ（クロスメンバ）の断面の拡大や板厚の増加を抑えつつ、アンダーボデー全体の剛性が効率的に向上される。

また、フロア上クロスメンバの車両前方側端部とフロア下クロスメンバの車両後方側端部とがフロアパネルを介して接合されているので、接合箇所（接合点数）が減少する。よって、整合工程におけるタクトタイムが短縮されると共に製造コストが低減される。
また、フロア下クロスメンバとフロア上クロスメンバは主に鉛直方向に曲げ変形が生じる。ここで、フロアパネルには、車両前方側へ向かって下り斜面とされた傾斜部が形成されると共に、この傾斜部にフロア下クロスメンバの車両後方側端部とフロア上クロスメンバの車両前側端部とが接合されているので、フロア下クロスメンバとフロア上クロスメンバの（曲げ変形が生じる）鉛直方向の剛性が向上される。したがって、フロア下クロスメンバとフロア上クロスメンバの鉛直方向の曲げ変形が抑制されるので、アンダーボデーの全体の剛性が更に向上される。

請求項２に記載の車両のアンダーボデー構造は、請求項１に記載の構造において、前記フロア上クロスメンバの車両幅方向両外側端部は、前記サスペンションメンバからの荷重入力により前記サイドメンバが最大変位する位置又はその近傍に接合されていることを特徴としている。

請求項２に記載の車両のアンダーボデー構造は、サスペンションメンバからの荷重入力によりサイドメンバが最大変位する位置又はその近傍にフロア上クロスメンバの車両幅方向両外側端部が接合されている。よって、サスペンションメンバ取付部位からのサイドメンバへの荷重の入力に伴い発生するサイドメンバの変形が、フロア上クロスメンバによって効果的に抑制される。したがって、アンダーボデーの全体の剛性が更に向上される。

以上説明したように請求項１に記載の車両のアンダーボデー構造によればクロス下メンバ及びクロス上メンバ（クロスメンバ）の断面の拡大や板厚の増加を抑えつつ、アンダーボデーの全体の剛性を効率的に向上させることができる、という優れた効果を有する。

請求項２に記載の車両のアンダーボデー構造によれば、サイドメンバの変形が効果的に抑制されるので、アンダーボデーの全体の剛性を更に向上せることができる、という優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係るアンダーボデー構造について、図１と図２とを用いて説明する。なお、図１は、本発明の実施形態に係るアンダーボデー構造が適用された車両の後方側のアンダーボデー１００を概略的に示す斜視図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図（車両前後方向に沿った縦断面図）である。なお、各図中における矢印ＦＲは車両前方側方向を示し、矢印ＵＰは車両上方側方向を示し、矢印ＩＮは車両幅方向内側方向を示している。

また、車両１０は、キャビン（車室）とトランクルームとが連通され（キャビン（車室）とトランクルームとの間に開口部を有し）、キャビンからトランクルームへの物の出し入れ等を可能とする、所謂トランクスルー機能（構造）を有する車両とされている。

図１に示すように、車両１０の後方側のアンダーボデー１００は、車両下部の床部を構成するフロアパネル（センターフロア）１２と、フロアパネル１２の車両幅方向両外側部に接合された一対のサイドメンバ１４と、車両幅方向に沿って配設されると共に車両幅方向両端部がサイドメンバ１４に接合されたフロア下クロスメンバ１１０及びフロア上クロスメンバ１２０と、を主要な構成部品（骨格）として構成されている。

フロアパネル１２の車両幅方向両外側部に設けられた左右一対のサイドメンバ１４は、車両前後方向を長手方向として配置された長尺な部材とされ、フロアパネル１２の車両幅方向両外側部に接合されている。また、これらのサイドメンバ１４の一部は、リヤホイルハウス（図示略）の形状に合わせ若干上方に湾曲されている。

フロアパネル１２の下側には、平面視において略井型形状等のリアサスペンションメンバ（図示略）が配置され、このサスペンションメンバの四隅部にサスペンションメンバ取付部位としての取付部５０、５２、５４、５６が備えられている。そして、リアサスペンションメンバはこれら取付部５０、５２、５４、５６を介してサイドメンバ１４（ボデー側）に弾性的に連結（防振支持）されている。

フロアパネル１２には、車両前方側へ向かって下り斜面とされた傾斜部１２Ａが形成されている（図２参照）。なお、傾斜部１２Ａの傾斜角度は、鉛直（９０°）に近い角度とされている。また、傾斜部１２Ａは車両幅方向に沿って直線状に形成されている（傾斜面は湾曲していない）。

図２に示すように、上方側を開口側とする略断面略ハット形に形成されたフロア下クロスメンバ１１０が、フロアパネル１２の下側に車両幅方向を長手方向として配置されている（図１も参照）。フロア下クロスメンバ１１０は、車両前方側の略水平とされたフランジ１１２と車両後方側の後壁部１１４の先端部１１４Ａとがフロアパネル１２の下面にスポット溶接によって結合され、フロアパネル１２との間で閉断面が構成されている。

なお、フロア下クロスメンバ１１０の後壁部１１４の先端部１１４Ａは、傾斜部１２Ａの下面側にスポット溶接されると共に、後述するフロア上クロスメンバ１２０の車両前側方側の前壁部１２４の先端部１２４Ａと重ね合わされてスポット溶接されている（三枚打点）。

図１に示すように、フロアパネル１２の上側におけるフロア下クロスメンバ１１０の車両後方側には、フロア上クロスメンバ１２０が車両幅方向を長手方向として配置されている。

図２に示すように、フロア上クロスメンバ１２０は、下方側を開口側とする略断面略ハット形に形成されている。そして、フロア上クロスメンバ１２０は、車両後方側の略水平とされたフランジ１２２と車両前方側の前壁部１２４の先端部１２４Ａとがフロアパネル１２の上面にスポット溶接によって結合され、フロアパネル１２との間で閉断面が構成されている。

前述したように、フロア上クロスメンバ１２０の前壁部１２４の先端部１２４Ａは、傾斜部１２Ａの上面側にスポット溶接されると共に、前述したフロア下クロスメンバ１１０の車両後方側の後壁部１１４の先端部１１４Ａと重ね合わされてスポット溶接されている。

換言すると、フロア上クロスメンバ１２０の前壁部１２４の先端部１２４Ａとフロア下クロスメンバ１１０の車両後方側の後壁部１１４の先端部１１４Ａとが、フロアパネル１２の傾斜部１２Ａを介して接合されている。

なお、フロアパネル１２の傾斜部１２Ａは鉛直に近い角度とされているので、フロア上クロスメンバ１２０の前壁部１２４の先端部１２４Ａとフロア下クロスメンバ１１０の車両後方側の後壁部１１４の先端部１１４Ａとの接合面も略鉛直方向とされている（接合面の面方向が略鉛直方向とされている）。また、接合面は車両幅方向に沿って直線状とされている（接合面は湾曲していない）。

ここで、図１に示すように、フロア下クロスメンバ１１０は、車両前方側の取付部５０、５２から入力される荷重を支える構造部材とされている。そして、フロア下クロスメンバ１１０は、取付部５０、５２からサイドメンバ１４に荷重が入力される入力点Ｐ間を結ぶ最短距離（又は略最短距離）に沿って、略直線状に車両幅方向に沿って配設されている。

換言すると、平面視において、入力点Ｐ間を結ぶ直線に重なるように、フロア下クロスメンバ１１０は設けられている（図２も参照）。

一方、フロア上クロスメンバ１２０は、キャビンからトランクルームへの物の出し入れ行なう連通部（開口部）を支える構造部材とされている（トランクスルー構造を支える構造部材とされている）。フロア上クロスメンバ１２０の車両幅方向両外側端部（サイドメンバー１４との接合部）は、サスペンションメンバの取付部５０、５２、５４、５６を介しての荷重入力によりサイドメンバ１４が最大変位（変形）する位置又はその近傍に接合されている（詳細は後述する）。また、フロア上クロスメンバ１２０は、後部座席の乗員の配置に影響しない位置に配設されている。更に、フロア上クロスメンバ１２０は、キャビンからトランクルームへの物の出し入れ（トランクスルー機能）を妨げないような大きさや形状とされている。

つぎに本実施形態の作用について説明する。

フロア下クロスメンバ１１０はサイドメンバ１４における取付部５０、５２間（荷重入力点Ｐ間）を最短距離又は略最短距離に沿って車両幅方向に延設され、車両幅方向両側端部がサイドメンバ１４に接合されている。

換言すると、フロア下クロスメンバ１１０は、平面視において、サイドメンバ１４におけるサスペンションメンバの荷重入力点Ｐ間（取付部５０、５２間）を結ぶ直線に重なるように配設されている。

よって、取付部５０、５２からのサイドメンバ１４への荷重の入力に伴い発生するフロア下クロスメンバ１１０の曲げモーメントが小さくなる。そして、その結果、フロア下クロスメンバ１１０の変位、すなわちサイドメンバ１４における荷重入力点Ｐ（取付部５０、５２間）の変位が小さくなる（サイドメンバ１４の変形が抑制される）。

つまり、フロア下クロスメンバ１１０は、サイドメンバ１４の変形を効果的に抑制するように配設されている。

更に、フロア下クロスメンバ１１０の後壁部１１４の先端部１１４Ａがフロアパネル１２の傾斜部１２Ａを介してフロア上クロスメンバ１２０の前壁部１２４の先端部１２４Ａと接合されているので（図２参照）、フロア下クロスメンバ１１０に入力された荷重はフロア上クロスメンバ１２０でも負担する。

つまり、図３に示すように、フロア下クロスメンバ１１０の車両幅方向外側から入力された荷重Ｆ１は、フロア下クロスメンバ１１０（荷重Ｆ２）とフロア上クロスメンバ１２０（荷重Ｆ３）とで負担される。これにより、フロア下クロスメンバ１１０の荷重の負担が軽減される。

一方、図４に示すように、サスペンションメンバの取付部５０、５２、５４、５６を介してのサイドメンバ１４への荷重の入力（矢印Ｎ参照）に伴いサイドメンバ１４が車両幅方向内側に倒れこむように変形する（矢印Ｍ参照）。しかし、サイドメンバ１４にはフロア上クロスメンバ１２０が接合されているので、サイドメンバ１４の変形（矢印Ｍ参照）が抑制される。

そして、このサイドメンバ１４の変形（矢印Ｍ参照）によってサイドメンバ１４が最大変位する位置又はその近傍に、フロア上クロスメンバ１２０の車両幅方向両外側端部が接合されている（本実施形態では矢印Ｍ部分）。よって、サイドメンバ１４の変形がフロア上クロスメンバ１２０によって、効果的に抑制される。

更に、前述したように、フロア上クロスメンバ１２０の前壁部１２４の先端部１２４Ａとフロア下クロスメンバ１１０の後壁部１１４の先端部１１４Ａとがフロアパネル１２の傾斜部１２Ａを介して接合されているので（図２参照）、フロア上クロスメンバ１２０に入力された荷重はフロア下クロスメンバ１１０でも負担する。

つまり、図４に示すように、フロア上クロスメンバ１２０の車両幅方向外側から入力された荷重Ｇ１は、フロア上クロスメンバ１２０（荷重Ｇ２）とフロア下クロスメンバ１１０（荷重Ｇ３）とで負担される。これにより、フロア上クロスメンバ１２００の荷重の負担が軽減される。

このように、フロア下クロスメンバ１１０とフロア上クロスメンバ１２０とをサイドメンバ１４の変形を効果的に抑制するように配設すると共に、フロア下クロスメンバ１１０とフロア上クロスメンバ１２０とが互いに荷重を負担し合い支え合うように構成したので、アンダーボデー１００全体の剛性を向上させている。

更に、フロア下クロスメンバ１１０とフロア上クロスメンバ１２０は、主に鉛直方向に曲げ変形が生じるが、フロア下クロスメンバ１１０の後壁部１１４の先端部１１４Ａとフロア上クロスメンバ１２０の前壁部１２４の先端部１２４Ａと接合面の面方向を略鉛直方向とすることで（図２参照）、フロア下クロスメンバ１１０とフロア上クロスメンバ１２０の（曲げ変形が生じる）鉛直方向の剛性が向上される。したがって、フロア下クロスメンバ１１０とフロア上クロスメンバ１２０の鉛直方向の曲げ変形が抑制され、その結果、アンダーボデー１００全体の剛性が更に向上される。

なお、フロア下クロスメンバ１１０の後壁部１１４の先端部１１４Ａとフロア上クロスメンバ１２０の前壁部１２４の先端部１２４Ａと接合面の面方向を、鉛直方向に近づけるほど、フロア下クロスメンバ１１０とフロア上クロスメンバ１２０の鉛直方向の剛性を向上させることがきるので、好適である。

また、フロア下クロスメンバ１１０の後壁部１１４の先端部１１４Ａとフロア上クロスメンバ１２０の前壁部１２４の先端部１２４Ａとがフロアパネル１２を介して接合するので、接合箇所（接合点数）が減少する。よって、接合工程におけるタクトタイムを短縮させることができると共に製造コストを低減させることができる。

ここで、図５に示すように、本発明が適用されていない第一比較例のアンダーボデー６００は、フロアパネル６０２の下側に配設された上方側を開口側とする断面略ハット形のフロア下クロスメンバ６１０と、フロアパネル６０２の上側に配設された下方側を開口側とする断面略ハット形のフロア上クロスメンバ６２０と、がフロアパネル６０２を介して接合された構造とされている。なお、それぞれ、フランジ部６１２、６１４とフランジ６２２、６２４とがフロアパネル６０２に接合されている。

このようなボデー構造の場合、フロア下クロスメンバ６１０は入力点Ｐよりも車両後方側に位置するので（図中の矢印Ｒ参照）、荷重の入力に伴い発生するフロア下クロスメンバ６１０の曲げモーメントが、本発明が適用された上記実施形態のフロア下クロスメンバ１１０よりも大きくなる。つまり、フロア下クロスメンバ６１０がサイドメンバ１４の変形を効果的に抑制するように配設されていない。

また、図６に示すように、本発明が適用されていない第二比較例のアンダーボデー７００は、上方側を開口側とする断面略ハット形のフロア下クロスメンバ７１０がフロアパネル６０２の下側に接合され、下方側を開口側とする断面略ハット形のフロア上クロスメンバ７２０がフロアパネル７０２の上側におけるフロア下クロスメンバ７１０の後方側に接合されている。

なお、フロア下クロスメンバ７１０のフランジ部７１２と後壁７１４の先端部７１４Ａがフロアパネル７１０の下面に接合され、フロア上クロスメンバ７２０のフランジ部７２２、７２４がフロアパネル７０２の上面に接合されている。また、フロア下クロスメンバ７１０の後壁７１４の先端部７１４と、フロア上クロスメンバ７２０のフランジ部７２２Ａと、は車両前後方向に間隔をあけて接合されている（フロア下クロスメンバ７１０の後壁７１４の先端部７１４とフロア上クロスメンバ７２０のフランジ部７２２とは接合されていない）。

このようなボデー構造の場合、フロア下クロスメンバ７１０とフロア上クロスメンバ７２０とが接合されていないので、互いに荷重を負担しあえていない（互いに支え合えていない）。

よって、本発明が適用されていない第一比較例及び第二比較例のフロア下クロスメンバ６１０、７１０及びフロア上クロスメンバ６２０、７２０等の断面積や板厚が、本発明が適用された上記実施形態のフロア下クロスメンバ１１０及びフロア上クロスメンバ１２０等と同じとした場合、第一比較例のアンダーボデー６００及び第二比較例のアンダーボデー７００よりも、上記実施形態のアンダーボデー１００の方が高剛性となる。

したがって、本発明が適用されていない第一比較例のアンダーボデー６００及び第二比較例のアンダーボデー７００が、本発明が適用された上記実施形態のアンダーボデー１００と同等の剛性を得ようとすると、フロア下クロスメンバ６１０、７１０及びフロア上クロスメンバ６２０、７２０の断面積や板厚を増加させる必要があり、その分、重量やコストが増加する。つまり、第一比較例のアンダーボデー６００及び第二比較例のアンダーボデー７００のボデー構造と比べ、上記実施形態のアンダーボデー１００は効率的に剛性が向上されている。

なお、本発明は上記実施形態に限定さない。

例えば、上記実施形態では、トランクスルー機能（構造）を有する車両１０のアンダーボデー１００に本発明のアンダーボデー構造を適用したが、トランクスルー機能（構造）を有しない車両のアンダーボデーに本発明のアンダーボデー構造を適用してもよい。

本発明の実施形態に係るアンダーボデー構造が適用された車両の後方側のアンダーボデーを概略的に示す斜視図である。図１に示すアンダーボデーのＡ−Ａ線に沿った断面図（車両前後方向に沿った縦断面図）である。フロア下パネルに入力された荷重がフロア下パネルとフロア上パネルとで分担される様子を説明する説明図である。サイドメンバの変形と、フロア上パネルに入力された荷重がフロア下パネルとフロア上パネルとで分担される様子と、を説明する説明図である。第一比較例のアンダーボデーを示す車両前後方向に沿った縦断面図である。第二比較例のアンダーボデーを示す車両前後方向に沿った縦断面図である。

符号の説明

１０車両
１２フロアパネル
１４サイドメンバ
５０取付部（サスペンションメンバ取付部）
５２取付部（サスペンションメンバ取付部）
５４取付部（サスペンションメンバ取付部）
５６取付部（サスペンションメンバ取付部）
１００アンダーボデー
１１０フロア下クロスメンバ
１１４Ａ先端部（車両後方側端部）
１２４Ａ先端部（車両前方側端部）
１２０フロア上クロスメンバアンダーボデー構造
Ｐ荷重入力点

Claims

車両下部に配置されたフロアパネルの車両幅方向両外側部に接合され、車両前後方向に延在するサイドメンバと、
前記フロアパネルの下面に接合され、前記サイドメンバにおけるサスペンションメンバ取付部位間を結ぶ最短距離又は略最短距離に沿って車両幅方向に延在し、車両幅方向両外側端部が前記サイドメンバに接合されたフロア下クロスメンバと、
前記フロアパネルの上面に接合され、車両幅方向に延在し、車両幅方向外側端部が前記サイドメンバに接合されると共に、車両前方側端部が前記フロアパネルを介して前記フロア下クロスメンバの車両後方側端部と接合されたフロア上クロスメンバと、
を備え、
前記フロアパネルには、車両前方側へ向かって下り斜面とされた傾斜部が形成され、
前記フロア下クロスメンバの車両後方側端部と前記フロア上クロスメンバの車両前側端部とは、前記傾斜部に接合されていることを特徴とする車両のアンダーボデー構造。
前記フロア上クロスメンバの車両幅方向両外側端部が、前記サスペンションメンバ取付部位からの荷重入力により前記サイドメンバが最大変位する位置又はその近傍に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のアンダーボデー構造。