JP5078546B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は乗用車等の車両における車体の構造に関する。

一般に車体は、フロアパネル等の平坦なパネルの剛性を高めるために、各種の補強が施されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−２９１１５０号公報

特許文献１で知られている車体構造は、フロアパネルの上面に、車体前後方向に細長いビード（縦ビード）と車幅方向に細長いビード（横ビード）とを、互いに交差するように形成し、さらに、横ビードの上に車幅方向に細長いクロスメンバを重ねて接合することによって、フロアパネルの剛性を高めたというものである。

しかし、特許文献１で知られている車体構造は、縦ビードと横ビード（フロアフレームに相当する。）とが交差する部分は単なる空間にすぎない。つまり、縦ビードの先端は横ビードの縦壁を貫通している。このため、ビード同士が交差する部分におけるフロアパネルの剛性（特に、車体上下方向の荷重に対する剛性）を、縦ビードと横ビードによって高めるには、改良の余地がある。

また、特許文献１で知られている車体構造は、横ビードの上に車幅方向に細長いクロスメンバを重ねて、縦ビードに接合している。しかし、このような構成によって、ビード同士が交差する部分におけるフロアパネルの剛性（特に、車体上下方向の荷重に対する剛性）を高めるには限界がある。
このようなことから、別個の部材を追加して交差部分の剛性を高めることも考えられるが、単に部材を追加するのでは、車体の重量が増す要因となる。

本発明は、車体の重量増加を抑制しつつ、クロスメンバとフロアフレームとの交差部分の剛性を高めることができる技術を、提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、フロアパネルと、このフロアパネルの一方の面に沿って設けられたクロスメンバ及び複数のフロアフレームとを有している車体構造であって、
前記クロスメンバは、車幅方向へ延びており、
前記複数のフロアフレームは、前記フロアパネルから膨出した、車体前後方向に細長いビードから成り、前記クロスメンバを挟んで前後両側に直列に配列され、
前記複数のフロアフレームにおける終端部が、前記クロスメンバの近傍に位置することにより、前記各終端部は前記クロスメンバに対して平面視でＴ字状に配置されており、
前記複数のフロアフレーム及び前記クロスメンバは、それぞれ前記フロアパネルの前記一方の面に対して起立した左右の縦壁と、これら左右の縦壁の上端間を塞いだ天板とから成る、略逆Ｕ字状断面に形成されており、
前記各終端部と前記クロスメンバとは、それぞれ縦壁同士と天板同士が平面視Ｔ字状の結合部材によって接合され、
前記結合部材は、前記フロアフレームの天板に接合される天板と、前記フロアフレームの左右の縦壁に接合される左右の縦壁とを備え、
前記クロスメンバにおける左右の縦壁同士は、前記クロスメンバの長手方向に配列された２つの縦リブによって、互いに繋がれており、
この２つの縦リブは、前記複数のフロアフレームにおける左右の縦壁に対して、概ね個別に連続するように配置されて、
前記複数のフロアフレームは、前記各終端部から前記フロアパネルへ向かって傾斜している傾斜天板によって、前記略Ｕ字断面が閉じられ、
前記結合部材の天板及び前記結合部材の左右の縦壁は、前記傾斜天板の近傍から前記クロスメンバまで延びていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車体前後方向に細長いビードから成る複数のフロアフレームを、クロスメンバを挟んで前後両側に直列に配列し、複数のフロアフレームにおける各終端部を、クロスメンバの近傍に位置させ、各終端部とクロスメンバとにおける、それぞれ縦壁同士と天板同士を、平面視Ｔ字状の結合部材によって接合したものである。当然のことながら、結合部材は、終端部の縦壁とクロスメンバの縦壁とを接合する部分（例えば、縦壁）と、終端部の天板とクロスメンバの天板とを接合する部分（例えば、天板）とを有することになる。このような構成によって、クロスメンバとフロアフレームとの交差部分の剛性（車体上下方向の荷重に対する剛性を含む）を、結合部材によって高めることができる。

さらには、クロスメンバにおける左右の縦壁同士を、２つの縦リブによって繋ぐとともに、これらの縦リブを、複数のフロアフレームにおける左右の縦壁に対して、概ね個別に連続するように配置したものである。このため、複数のフロアフレームの縦壁と、結合部材の縦壁と、縦リブとは、概ね直線上に連続して延びる。このため、クロスメンバとフロアフレームとの交差部分の剛性（車体上下方向の荷重に対する剛性を含む）を、結合部材によって、より一層高めることができる。

しかも、車体前後方向に細長いビードから成る複数のフロアフレームを、クロスメンバを挟んで前後両側に直列に配列し、フロアフレームにおける終端部とクロスメンバとを、平面視Ｔ字状の結合部材によって接合し、クロスメンバにおける左右の縦壁同士を、２つの縦リブによって繋いだだけの構成であるから、車体の重量はほとんど増加しない。つまり、車体の重量増加を抑制しつつ、剛性を高めることができる。

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。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従う。
図１は本発明に係る車室周りの車体の斜視図である。図２は図１に示すフロアフレームとクロスメンバと結合部材の結合部分の斜視図である。図３は図２の３−３線断面図である。図４は図２に示すフロアフレームとクロスメンバと結合部材の一部を破断した平面図である。図５は図２に示すフロアフレームとクロスメンバと結合部材の分解図である。

図１に示すように、自動車等の車両１０における車体１１（すなわち、車体フレーム１１）はモノコックボディから成る。車体１１における車室部分は、車体前後方向に延びる左右のサイドシル２１，２１と、車幅中心（車幅中央）で車体前後方向に延びるフロアトンネル２２と、左右のサイドシル２１，２１とフロアトンネル２２との間に掛け渡されるように車幅方向へ延びた前後２列のクロスメンバ２３，２４と、左右のサイドシル２１，２１とフロアトンネル２２との間に張られたフロントフロアパネル２５，２５と、フロアトンネル２２の左右両側方で車体前後方向に延びる複数のフロアフレーム２６Ｆ・・・，２６Ｒ・・・とからなる。

後部のクロスメンバ２４は、鋼板の折り曲げ成形品である。図２〜図５に示すように、後部のクロスメンバ２４は、略逆Ｕ字状断面体（略下向きコ字状断面体）の両側から側方にフランジ３４，３５が延びた構成であり、フロントフロアパネル２５の上面２５ａに載置されてフランジ３４，３５が接合される。つまり、クロスメンバ２４は、フロントフロアパネル２５の上面２５ａ（一方の面２５ａ）に対して起立した左右一対の縦壁３１，３２と、左右の縦壁３１，３２の上端間を塞いだ天板３３と、左右の縦壁３１，３２の下端から側方へ延びた左右のフランジ３４，３５とからなる。

上述のように、クロスメンバ２４が車幅方向へ延びるので、左側の縦壁３１は車体前側を向き、右側の縦壁３２は車体後側を向くことになる。説明の理解を容易にするために、以下、左の縦壁３１のことを「前側の縦壁３１」と言い換え、右の縦壁３２のことを「後側の縦壁３２」と言い換えることにする。

図２〜図５に示すように、フロントフロアパネル２５は鋼板から成る。フロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒは、フロントフロアパネル２５の上面２５ａから上方へ膨出して車体前後方向へ延びた細長いビードによって構成されている。このビード（bead）は、上面２５ａから上方へ膨出するように、フロントフロアパネル２５に型押し等によって形成されたものであり、フロントフロアパネル２５の下面側から見ると溝状の構成である。

詳しく説明すると、フロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒは、略逆Ｕ字状断面体（略下向きコ字状断面体）に形成されており、フロントフロアパネル２５の上面２５ａに対して起立した左右一対の縦壁４１，４２と、左右の縦壁４１，４２の上端間を塞いだ天板４３とから成る。

フロアトンネル２２（図１参照）の左側に設けられた複数のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒは、後部のクロスメンバ２４を挟んで前後両側に直列に配列されている。フロアトンネル２２の右側に設けられた複数のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒも同様である。
以下、後部のクロスメンバ２４に対して、車体前側に配列されたフロアフレーム２６Ｆのことを「前部フロアフレーム２６Ｆ」と言い、車体後側に配列されたフロアフレーム２６Ｒのことを「後部フロアフレーム２６Ｒ」と言うことにする。

クロスメンバ２４における前側の縦壁３１には、前部フロアフレーム２６Ｆの終端部４４Ｆが臨んでいる。クロスメンバ２４における後側の縦壁３２には、後部フロアフレーム２６Ｒの終端部４４Ｒが臨んでいる。ここで、終端部４４Ｆ，４４Ｒとは、ビードの端の部分のことである。前後２つ（複数）のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒにおける終端部４４Ｆ，４４Ｒは、クロスメンバ２４の近傍に位置している。この結果、平面視において、前の終端部４４Ｆと後の終端部４４Ｒはクロスメンバ２４に対し、それぞれＴ字状に配置される。

図３及び図５に示すように、フロントフロアパネル２５において、前の終端部４４Ｆの先端４５Ｆから後の終端部４４Ｒの先端４５Ｒまでの間は、フロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒが無いので、平坦である。つまり、前後の先端４５Ｆ，４５Ｒは、フロントフロアパネル２５の上面２５ａと同じ高さである。前後の先端４５Ｆ，４５Ｒ間の離間距離Ｌ１は、クロスメンバ２４における一対のフランジ３４，３５の外幅Ｌ２よりも若干大きい。前の終端部４４Ｆは、天板４３から先端４５Ｆへ向かって傾斜した傾斜天板４６が連なっている。後の終端部４４Ｒも同様である。

次に、図２〜図５に基づいて、後部のクロスメンバ２４とフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒの結合構造を説明する。クロスメンバ２４と前の終端部４４Ｆとは、それぞれ縦壁３１，４１，４２同士と天板３３，４３同士が前の結合部材５０Ｆによって接合されている。クロスメンバ２４と後の終端部４４Ｒとは、それぞれ縦壁３２，４１，４２同士と天板３３，４３同士が後の結合部材５０Ｒによって接合されている。以下、結合構造を詳細に説明する。

前後の結合部材５０Ｆ，５０Ｒは、平面視でＴ字状に形成された鉄鋼製品であり、例えば鋼板の折り曲げ成形品や鋳造品から成る。
前の結合部材５０Ｆは、平面視でＴ字状の天板５１と、天板５１のうち「Ｔ字の脚」の縁からフロントフロアパネル２５へ向かって延びる左右一対の縦壁５２，５３とからなる、一体成形品である。天板５１は、クロスメンバ２４の天板３３と前の終端部４４Ｆにおける天板４３とを接合する、水平な平板の部分である。左右の縦壁５２，５３は、終端部４４Ｆの縦壁４１，４２とクロスメンバ２４における前側の縦壁３１とを接合する部分であり、平面視Ｌ字状に形成されている。

後の結合部材５０Ｒは、前の結合部材５０Ｆと実質的に同じ構成であり、前後逆向きにして用いられる。つまり、後の結合部材５０Ｒにおける天板５１は、クロスメンバ２４の天板３３と後の終端部４４Ｒにおける天板４３とを接合する部分である。後の結合部材５０Ｒにおける左右の縦壁５２，５３は、クロスメンバ２４における後側の縦壁３２と終端部４４Ｒにおける縦壁４１，４２とを接合する部分である。

前の結合部材５０Ｆによる接合手順は次の通りである。
先ず、平面視Ｔ字状に配置されたクロスメンバ２４と前の終端部４４Ｆに対して、前の結合部材５０Ｆを上から被せる。
そして、クロスメンバ２４の天板３３に結合部材５０Ｆの天板５１を接合し、終端部４４Ｆの天板４３に結合部材５０Ｆの天板５１を接合する。この結果、天板３３，４３同士を結合部材５０Ｆの天板５１によって接合することができる。
また、クロスメンバ２４の前側の縦壁３１に結合部材５０Ｆの縦壁５２，５３を接合し、終端部４４Ｆにおける縦壁４１，４２に結合部材５０Ｆの縦壁５２，５３を接合する。この結果、前側の縦壁３１と終端部４４Ｆの縦壁４１，４２とを結合部材５０Ｆの縦壁５２，５３によって接合することができる。
このようにして、クロスメンバ２４と前の終端部４４Ｆとを、前の結合部材５０Ｆによって接合する。

後の結合部材５０Ｒによる接合も、前と同様の接合手順である。
先ず、平面視Ｔ字状に配置されたクロスメンバ２４と後の終端部４４Ｒに対して、後の結合部材５０Ｒを上から被せる。
そして、クロスメンバ２４の天板３３に結合部材５０Ｒの天板５１を接合し、終端部４４Ｒにおける天板４３に結合部材５０Ｒの天板５１を接合する。この結果、天板３３，４３同士を結合部材５０Ｒの天板５１によって接合することができる。
また、クロスメンバ２４の後側の縦壁３２に結合部材５０Ｒの縦壁５２，５３を接合し、終端部４４Ｒにおける縦壁４１，４２に結合部材５０Ｒの縦壁５２，５３を接合する。この結果、後側の縦壁３２と終端部４４Ｒの縦壁４１，４２とを結合部材５０Ｒの縦壁５２，５３によって接合することができる。
このようにして、クロスメンバ２４と後の終端部４４Ｒとを、後の結合部材５０Ｒによって接合する。

以上の説明から明らかなように、本実施例によれば、車体１１前後方向に細長いビードから成る前後（複数）のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒを、クロスメンバ２４を挟んで前後両側に直列に配列し、前後のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒにおける各終端部４４Ｆ，４４Ｒを、クロスメンバ２４の近傍に位置させ、各終端部４４Ｆ，４４Ｒとクロスメンバ２４とにおける、それぞれ縦壁３１，３２，４１，４２同士と天板３３，４３同士を、平面視Ｔ字状の結合部材５０Ｆ，５０Ｒによって接合したものである。このような構成によって、クロスメンバ２４と前後のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒとの交差部分の剛性（車体１１の上下方向の荷重に対する剛性を含む）を、結合部材５０Ｆ，５０Ｒによって高めることができる。

ところで、クロスメンバ２４は略逆Ｕ字状断面体であるから、下方から見ると溝状の構成である。この溝の中において、クロスメンバ２４における前側の縦壁３１と後側の縦壁３２は、クロスメンバ２４の長手方向に配列された２つの縦リブ６１，６１によって、互いに繋がれている。２つの縦リブ６１，６１は、フロントフロアパネル２５の上面２５ａに対して垂直な平板であって、クロスメンバ２４の溝全体を長手方向で仕切る隔壁（バルクヘッド）の構成である。２つの縦リブ６１，６１によって、クロスメンバ２４の剛性を高めることができる。
なお、縦リブ６１，６１は、クロスメンバ２４の天板３３にも接合してもよい。その方が、クロスメンバ２４の剛性は、より高まる。

図４に示すように、２つの縦リブ６１，６１は、前後のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒにおける左右の縦壁４１，４２に対して、概ね個別に連続するように配置されている。このため、フロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒの縦壁４１，４２と、結合部材５０Ｆ，５０Ｒの縦壁５２，５３と、縦リブ６１，６１とは、概ね直線上に連続して延びる。従って、クロスメンバ２４と前後のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒとの交差部分の剛性（車体上下方向の荷重に対する剛性を含む）を、結合部材５０Ｆ，５０Ｒによって、より一層高めることができる。

しかも、車体前後方向に細長いビードから成る前後のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒを、クロスメンバ２４を挟んで前後両側に直列に配列し、前後のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒにおける終端部４４Ｆ，４４Ｒとクロスメンバ２４とを、平面視Ｔ字状の結合部材５０Ｆ，５０Ｒによって接合し、クロスメンバ２４における前後の縦壁３１，３２同士を、２つの縦リブ６１，６１によって繋いだだけの構成であるから、車体１１の重量はほとんど増加しない。つまり、車体１１の重量増加を抑制しつつ、剛性を高めることができる。

上記図１〜図５に示す、クロスメンバ２４と前後のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒとを結合部材５０Ｆ，５０Ｒによって結合した構成は、図６に示すように、車体１１における他の部位に適用することができる。図６は図１に示す結合部材を車体の各部に適用した適用例を示す説明図である。

適用例は、車両１０の後部に有している荷室７１において、車体１１のリヤフロアパネル７２の下面にクロスメンバ２４と前後のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒとを沿わせて補強するとともに、クロスメンバ２４と前後のフロアフレーム２６Ｆ，２６Ｒを結合部材５０Ｆ，５０Ｒによって結合した構成である。適用例によれば、荷室７１のスペースを十分に確保した上で、軽量で高剛性のリヤフロアパネル７２を構成することができる。

なお、本発明では、結合部材５０Ｆ，５０Ｒの材質は金属に限定されるものではなく、例えば樹脂製品であってもよい。

本発明の車体構造は、乗用車等の車両における車体に用いるのに好適である。

本発明に係る車室周りの車体の斜視図である。 図１に示すフロアフレームとクロスメンバと結合部材の結合部分の斜視図である。 図２の３−３線断面図である。 図２に示すフロアフレームとクロスメンバと結合部材の一部を破断した平面図である。 図２に示すフロアフレームとクロスメンバと結合部材の分解図である。 図１に示す結合部材を車体の各部に適用した適用例を示す説明図である。

符号の説明

１０…車両、１１…車体、２４…クロスメンバ、２５，７２…フロアパネル、２５ａ…一方の面、２６Ｆ，２６Ｒ…フロアフレーム、３１…左の縦壁（前側の縦壁）、３２…右の縦壁（後側の縦壁）、３３…天板、４１…左の縦壁、４２…右の縦壁、４３…天板、４４Ｆ，４４Ｒ…終端部、４６…傾斜天板、５０Ｆ，５０Ｒ…結合部材、５１…天板、５２…左の縦壁、５３…右の縦壁、６１…縦リブ。

Claims (1)

1. フロアパネルと、このフロアパネルの一方の面に沿って設けられたクロスメンバ及び複数のフロアフレームとを有している車体構造であって、
   前記クロスメンバは、車幅方向へ延びており、
   前記複数のフロアフレームは、前記フロアパネルから膨出した、車体前後方向に細長いビードから成り、前記クロスメンバを挟んで前後両側に直列に配列され、
   前記複数のフロアフレームにおける終端部が、前記クロスメンバの近傍に位置することにより、前記各終端部は前記クロスメンバに対して平面視でＴ字状に配置されており、
   前記複数のフロアフレーム及び前記クロスメンバは、それぞれ前記フロアパネルの前記一方の面に対して起立した左右の縦壁と、これら左右の縦壁の上端間を塞いだ天板とから成る、略逆Ｕ字状断面に形成されており、
   前記各終端部と前記クロスメンバとは、それぞれ縦壁同士と天板同士が平面視Ｔ字状の結合部材によって接合され、
   前記結合部材は、前記フロアフレームの天板に接合される天板と、前記フロアフレームの左右の縦壁に接合される左右の縦壁とを備え、
   前記クロスメンバにおける左右の縦壁同士は、前記クロスメンバの長手方向に配列された２つの縦リブによって、互いに繋がれており、
   この２つの縦リブは、前記複数のフロアフレームにおける左右の縦壁に対して、概ね個別に連続するように配置され、
   前記複数のフロアフレームは、前記各終端部から前記フロアパネルへ向かって傾斜している傾斜天板によって、前記略Ｕ字断面が閉じられ、
   前記結合部材の天板及び前記結合部材の左右の縦壁は、前記傾斜天板の近傍から前記クロスメンバまで延びていることを特徴とした車体構造。

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