JP5736927B2 - 車両骨格構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両骨格構造に関する。

車体後部構造として、リヤピラーの後端をダンパーハウジングの上部に結合し、センターピラーからダンパーハウジングの上部までクォーターロアメンバを延ばして後端を結合した構造が開示されている（特許文献１参照）。この構造では、ダンパーハウジングに入力される上下の力をルーフサイドレールに伝達し、ダンパーハウジングから車両後方のリヤサイドフレームの上下振動を抑えるとしている。

特開２０１０−２４７６１２号公報

ところで、車両骨格の振動は、主に、互いに結合された骨格部材がその結合部回りに変形することで生じる。しかしながら、ドア開口部や車室スペースを確保するためには、結合部をむやみに太くしたり、上記した従来例に係るクォーターロアメンバのような筋交い状の補強部材を設けたりすることは困難である。

本発明は、上記事実を考慮して、車室スペースを犠牲にすることなく、ＮＶ（ノイズ・バイブレーション）性能を向上させることを目的とする。

請求項１の発明は、車両前後方向に延びる第１骨格部材と、車両上下方向に延び、前記第１骨格部材に結合される第２骨格部材と、車幅方向に延び、前記第１骨格部材に結合される第３骨格部材と、一端側が前記第１骨格部材に結合されると共に他端側が前記第３骨格部材に結合され、前記一端と前記他端の間に、車両上下方向への屈曲変形を許容する屈曲許容部を有するリンク部材と、前記一端と前記屈曲許容部との間で前記リンク部材を支持し、該一端と該屈曲許容部との間の部位の車両上下方向の揺動を許容する第１支点と、前記他端と前記屈曲許容部との間で前記リンク部材を支持し、該他端と該屈曲許容部との間の部位の車両上下方向の揺動を許容する第２支点と、を有している。

請求項１に記載の車両骨格構造では、車両前後方向に延びる第１骨格部材に、車両上下方向に延びる第２骨格部材と、車幅方向に延びる第３骨格部材とが結合されている。車両走行時に路面から入力される荷重により、第１骨格部材と第２骨格部材とがなす角度が大きくなる場合、第１骨格部材と第３骨格部材とがなす角度は逆に小さくなる。また第１骨格部材と第２骨格部材とがなす角度が小さくなる場合、第２骨格部材と第３骨格部材とがなす角度は逆に大きくなる。

即ち、第２骨格部材に対する第１骨格部材の角度変化と、第３骨格部材の角度変化とは、互いに逆相で発生する。請求項１に記載の車両骨格構造では、この逆相で発生する第１骨格部材と第３骨格部材の動きを、リンク部材により打ち消すことができる。

具体的には、第１骨格部材と第３骨格部材はリンク部材により結合されており、該リンク部材は車両上下方向への屈曲変形を許容する屈曲許容部を有している。またリンク部材のうち第１骨格部材に結合される一端と屈曲許容部との間の部位は、第１支点により支持されて車両上下方向の揺動が許容され、またリンク部材のうち第３骨格部材に結合される他端と屈曲許容部との間の部位は、第２支点により支持されて車両上下方向の揺動が許容されている。

従って、第１骨格部材と第２骨格部材とがなす角度が大きくなる場合、リンク部材のうち該第１骨格部材に結合された一端が車両上方に移動し、屈曲許容部は車両下方に移動する。これによってリンク部材が車両下側に凸に屈曲することで、リンク部材のうち第３骨格部材に結合された他端が車両上方に移動し、第２骨格部材と第３骨格部材とがなす角度が大きくなる。この結果、上記した第３骨格部材の動き、即ち、該第２骨格部材と第３骨格部材とがなす角度が小さくなる動きが打ち消される。またこの反作用として、第１骨格部材の動きも抑制される。

また、第１骨格部材と第２骨格部材とがなす角度が小さくなる場合、リンク部材の一端が車両下方に移動し、屈曲許容部は車両上方に移動する。これによってリンク部材が車両上側に凸に屈曲することで、リンク部材の他端が車両下方に移動し、第２骨格部材と第３骨格部材とがなす角度が小さくなる。この結果、上記した第３骨格部材の動き、即ち、該第２骨格部材と第３骨格部材とがなす角度が大きくなる動きが打ち消される。またこの反作用として、第１骨格部材の動きも抑制される。

このように、各骨格部材の動きが抑制されることで、車両骨格の剛性が向上する。このため、ＮＶ性能を向上させることができる。またリンク部材は第１骨格部材及び第３骨格部材に結合されており、第２骨格部材が延びる車両上下方向への該リンク部材の張出しが抑制されるので、車室スペースを犠牲にすることがない。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両骨格構造において、前記第１骨格部材に対する前記第２骨格部材及び前記第３骨格部材の結合位置が、車両前後方向において対応している。

請求項２に記載の車両骨格構造では、第１骨格部材に対する第２骨格部材及び第３骨格部材の結合位置が、車両前後方向において対応しているので、第１骨格部材の動きと第３骨格部材の動きとが効率的に相殺される。このため、ＮＶ性能をより向上させることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両骨格構造において、前記リンク部材は、前記第３骨格部材の高さ寸法に対応する厚さを有する層である前記第１骨格部材と前記第３骨格部材がなす面内に配置されている。

請求項３に記載の車両骨格構造では、リンク部材が、前記第３骨格部材の高さ寸法に対応する厚さを有する層である第１骨格部材と第３骨格部材がなす面内に配置されており、第２骨格部材が延びる車両上下方向への該リンク部材の張出しがより一層抑制される。このため、車室スペースに対する影響がない。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両骨格構造において、前記屈曲許容部は、前記リンク部材の断面二次モーメントを局部的に低下させた部位である。

請求項４に記載の車両骨格構造では、屈曲許容部は、リンク部材の断面二次モーメントを局部的に低下させた部位であるので、部品点数の増加を抑制しつつ、リンク部材を車両上下方向へ屈曲可能とすることができる。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の車両骨格構造において、前記第１骨格部材は、車両上部の車幅方向端部に設けられるルーフサイドレールであり、前記第２骨格部材は、車両側部に設けられるピラーであり、前記第３骨格部材は、車両上部に設けられるルーフリインフォースメントである。

請求項５に記載の車両骨格構造では、第１骨格部材がルーフサイドレールであり、第２骨格部材がピラーであり、第３骨格部材がルーフリインフォースメントであるので、ルーフサイドレールの動きとルーフリインフォースメントの動きとが相殺される。このため、ピラーに対するルーフサイドレールの角度変化に起因する振動や騒音を抑制でき、ＮＶ性能を向上させることができる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両骨格構造によれば、車室スペースを犠牲にすることなく、ＮＶ（ノイズ・バイブレーション）性能を向上させることができる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載の車両骨格構造によれば、ＮＶ性能をより向上させることができる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載の車両骨格構造によれば、車室スペースに対する影響がない、という優れた効果が得られる。

請求項４に記載の車両骨格構造によれば、部品点数の増加を抑制しつつ、リンク部材を車両上下方向へ屈曲可能とすることができる、という優れた効果が得られる。

請求項５に記載の車両骨格構造によれば、ピラーに対するルーフサイドレールの角度変化に起因する振動や騒音を抑制でき、ＮＶ性能を向上させることができる、という優れた効果が得られる。

車両骨格構造を車室内側から見た状態を示す斜視図である。 車両骨格構造を示す断面図である。 （Ａ）車両側方から見た車両骨格を示す模式図である。（Ｂ）車両後方から見た車両骨格の左半分を示す模式図である。 車両骨格構造の作用を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図３（Ａ）において、本実施形態に係る車両骨格構造Ｓは、例えばハッチバック型車両におけるドア用開口部１０のＮＶ性能を向上させるための構造に係り、図１，図２において、第１骨格部材の一例たるルーフサイドレール１１と、ピラー１２の一例たるピラー１２と、第３骨格部材の一例たるルーフリインフォースメント１３と、リンク部材１４と、第１支点２１と、第２支点２２とを有している。

ルーフサイドレール１１は、車両上部の車幅方向端部に設けられ、車両前後方向に延びる骨格部材である。このルーフサイドレール１１は、例えば、車幅内側に位置するインナパネル１６と、車幅方向外側に位置するアウタパネル１８（図２）と、該インナパネル１６及びアウタパネル１８の間に設けられるリインフォースメント２０とを接合することで、閉断面構造とされている。

ピラー１２は、車両側部に設けられ、車両上下方向に延び、ルーフサイドレール１１に結合される骨格部材である。図３（Ａ）に示されるように、ピラー１２は、例えばＢピラー（センターピラー）であり、上端においてルーフサイドレール１１に結合されている。このピラー１２は、例えば、車幅内側に位置するインナパネル２４と、車幅方向外側に位置するアウタパネル２６とを接合することで、閉断面構造とされている。

図１において、ルーフリインフォースメント１３は、車両上部に設けられ、車幅方向に延び、ルーフサイドレール１１に結合される骨格部材である。このルーフリインフォースメント１３は、例えば断面逆ハット形に形成され、ピラー１２がルーフサイドレール１１に結合する車両前後方向位置において、該ルーフサイドレール１１に結合されている。換言すれば、ルーフサイドレール１１に対するピラー１２及びルーフリインフォースメント１３の結合位置が、車両前後方向において対応している。

図２に示されるように、ルーフリインフォースメント１３の車両上側には、例えばルーフパネル２８が接合されている。このルーフパネル２８は、両側のルーフサイドレール１１間に跨って配設された外装部材である。ルーフパネル２８の車幅方向端部は、接合部３０において、ルーフリインフォースメント１３と共にルーフサイドレール１１に接合されている。この接合部３０は、いわゆるモヒカン溝部３２に位置している。モヒカン溝部３２とは、ルーフパネル２８とルーフサイドレール１１との境界において車体前後方向に延びる溝である。

ルーフパネル２８及びルーフリインフォースメント１３は、車室内側からルーフトリム３４により覆われている。一般に、このルーフトリム３４の車幅方向端部は、折畳み状態のカーテンエアバッグ３６や、ケーブル類（図示せず）等の搭載スペース３８を確保するために、車室側に張り出している。

図１，図２において、リンク部材１４は、一端１４Ａ側がルーフサイドレール１１の例えばインナパネル１６の車幅方向内側面１６Ａに結合されると共に、他端１４Ｂ側がルーフリインフォースメント１３の例えば後壁部１３Ａに結合されている。これらの結合は、溶接、接着、ボルト締結、リベット留め等により行われる。

またリンク部材１４は、一端１４Ａと他端１４Ｂの間に、車両上下方向への屈曲変形を許容する屈曲許容部１４Ｃを有している。この屈曲許容部１４Ｃは、例えばリンク部材１４の車両上下方向の断面二次モーメントを局部的に低下させた部位である。本実施形態では、リンク部材１４が矩形断面を有する角パイプにより構成されており、屈曲許容部１４Ｃは、該リンク部材１４の略中央部をプレスして断面高さを小さくしたくびれ部となっている。これにより、屈曲許容部１４Ｃは、リンク部材１４の屈曲時に弾性変形可能とされている。なお、リンク部材１４は角パイプに限られず、丸パイプや、任意の断面形状を有する中実軸等であってもよい。

更に、図２に示されるように、リンク部材１４は、ルーフサイドレール１１とルーフリインフォースメント１３がなす面内に配置されている。図２におけるこの面内とは、ルーフリインフォースメント１３の高さ寸法に対応する厚さを有する水平の層である。この面内には、このような平面的な層だけでなく曲面的な層も含まれる。一般に、ルーフサイドレール１１は、車両側面視で車両上側に凸に湾曲し、ルーフリインフォースメント１３も車両前後方向視で車両上側に凸に湾曲しているためである。

即ち、本実施形態では、リンク部材１４は、ルーフリインフォースメント１３の高さ寸法の範囲内に設けられており、該ルーフリインフォースメント１３より車両下方（車室４０側）への張出しが抑制されている。

図１，図２において、第１支点２１は、リンク部材１４の一端１４Ａと屈曲許容部１４Ｃとの間で該リンク部材１４を支持し、該一端１４Ａと該屈曲許容部１４Ｃとの間の部位の車両上下方向の揺動を許容するように構成されている。また第２支点２２は、リンク部材１４の他端１４Ｂと屈曲許容部１４Ｃとの間で該リンク部材１４を支持し、該他端１４Ｂと該屈曲許容部１４Ｃとの間の部位の車両上下方向の揺動を許容するように構成されている。第１支点２１及び第２支点２２は、リンク部材１４の揺動のみを許容し、各支持位置でのリンク部材１４の上下動を規制するように構成されている。

具体的には、第１支点２１及び第２支点２２は、取付けブラケット４２の２本の腕部４２Ａ，４２Ｂに設けられている。この取付けブラケット４２は、例えば基部４２Ｃにおいて、インナパネル１６の車幅方向内側面１６Ａに例えば溶接により固定されている。腕部４２Ａ，４２Ｂは、基部４２Ｃから夫々例えば車幅方向内側の斜め後方に延びている。第１支点２１は、腕部４２Ａの先端に設けられた例えば平板部であり、第２支点２２は、腕部４２Ｂの先端に設けられた例えば平板部である。第１支点２１及び第２支点２２は、リンク部材１４の下部に夫々接合されている。この第１支点２１及び第２支点２２は、リンク部材１４の揺動時に弾性変形可能なように剛性が十分に低く設定されている。なお、第１支点２１及び第２支点２２は、リンク部材１４の揺動のみを許容する構造であれば、リンク部材１４の側部や上部に接合されるもの、またリンク部材１４にピン結合されるものであってもよい。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図３（Ａ）に示されるように、車両骨格構造Ｓにおいて、ドア（図示せず）が取り付けられる部位には、ドア用開口部１０が存在する。上記した従来例のように、このドア用開口部１０を横切るような補強部材を設けると、乗降性が悪化したり、車室４０のスペースが少なくなったりする。しかしながら、本実施形態では、リンク部材１４がルーフサイドレール１１及びルーフリインフォースメント１３に結合されると共に、該ルーフサイドレール１１とルーフリインフォースメント１３がなす面内に配置されているので、ピラー１２が延びる車両上下方向への該リンク部材１４の張出しが抑制される。このため、車室４０への影響がなく、該車室４０のスペースを犠牲にすることがない。なお、車両骨格構造Ｓは、ドア用開口部１０が存在するか否かにかかわらず、車両骨格部材の結合部に幅広く適用することができる。

次に、荷重入力時の作用について、まず図３，図４に示される模式図を用いて説明する。本実施形態に係る車両骨格構造Ｓでは、図３（Ａ），（Ｂ）に示されるように、車両前後方向に延びるルーフサイドレール１１に、車両上下方向に延びるピラー１２と、車幅方向に延びるルーフリインフォースメント１３とが結合されている。車両走行時に、路面から例えば左後輪（図示せず）を介して入力される荷重Ｆにより、ルーフサイドレール１１とピラー１２とがなす角度Ａが大きくなる場合、ルーフサイドレール１１とルーフリインフォースメント１３とがなす角度Ｂは逆に小さくなる。またルーフサイドレール１１とピラー１２とがなす角度Ａが小さくなる場合、ピラー１２とルーフリインフォースメント１３とがなす角度Ｂは逆に大きくなる。

即ち、ピラー１２に対するルーフサイドレール１１の角度変化と、ルーフリインフォースメント１３の角度変化とは、互いに逆相で発生する。本実施形態に係る車両骨格構造Ｓでは、この逆相で発生するルーフサイドレール１１とルーフリインフォースメント１３の動きを、リンク部材１４により打ち消すことができる。

具体的には、図１，図４に示されるように、ルーフサイドレール１１とルーフリインフォースメント１３はリンク部材１４により結合されており、該リンク部材１４は車両上下方向への屈曲変形を許容する屈曲許容部１４Ｃを有している。またリンク部材１４のうちルーフサイドレール１１に結合される一端１４Ａと屈曲許容部１４Ｃとの間の部位は、第１支点２１により支持されて車両上下方向の揺動が許容され、またリンク部材１４のうちルーフリインフォースメント１３に結合される他端１４Ｂと屈曲許容部１４Ｃとの間の部位は、第２支点２２により支持されて車両上下方向の揺動が許容されている。

従って、図４に示されるように、ルーフサイドレール１１とピラー１２とがなす角度Ａが大きくなる場合、リンク部材１４のうち該ルーフサイドレール１１に結合された一端１４Ａが車両上方（矢印Ｕ方向）に移動し、屈曲許容部１４Ｃは車両下方（矢印Ｄ方向）に移動する。これによってリンク部材１４が車両下側に凸に屈曲することで、リンク部材１４のうちルーフリインフォースメント１３に結合された他端１４Ｂが車両上方（矢印Ｕ方向）に移動し、ピラー１２とルーフリインフォースメント１３とがなす角度Ｂが大きくなる。この結果、上記したルーフリインフォースメント１３の動き、即ち、該ピラー１２とルーフリインフォースメント１３とがなす角度Ｂが小さくなる動きが打ち消される。またこの反作用として、ルーフサイドレール１１の動きも抑制される。

また、ルーフサイドレール１１とピラー１２とがなす角度Ａが小さくなる場合、リンク部材１４の一端１４Ａが、車両下方（矢印Ｄ方向）に移動し、屈曲許容部１４Ｃは車両上方（矢印Ｕ方向）に移動する。これによってリンク部材１４が車両上側に凸に屈曲することで、リンク部材１４の他端１４Ｂが車両下方（矢印Ｄ方向）に移動し、ピラー１２とルーフリインフォースメント１３とがなす角度Ｂが小さくなる。この結果、上記したルーフリインフォースメント１３の動き、即ち、該ピラー１２とルーフリインフォースメント１３とがなす角度Ｂが大きくなる動きが打ち消される。またこの反作用として、ルーフサイドレール１１の動きも抑制される。

このように、各骨格部材の動きが抑制されることで、車両骨格の剛性が向上する。本実施形態では、ルーフサイドレール１１に対するピラー１２及びルーフリインフォースメント１３の結合位置が、車両前後方向において対応しているので、ルーフサイドレール１１の動きとルーフリインフォースメント１３の動きとが効率的に相殺される。このため、ピラー１２に対するルーフサイドレール１１の角度変化に起因する振動や騒音を抑制でき、ＮＶ性能を向上させることができる。

リンク部材１４の屈曲許容部１４Ｃは、該リンク部材１４の断面二次モーメントを局部的に低下させた部位であるので、部品点数の増加を抑制しつつ、リンク部材１４を車両上下方向へ屈曲可能とすることができる。

（他の実施形態）
第１骨格部材としてルーフサイドレール１１を挙げたが、第１骨格部材はこれに限られるものではなく、ロッカ４４（図３（Ａ））、サイドメンバ、他のサイドレール等であってもよい。またピラー１２がＢピラーであるものとしたが、これに限られず、ＡピラーやＣピラー、Ｄピラー等であってもよい。更に第２骨格部材は、ピラー１２には限られない。また第３骨格部材としてルーフリインフォースメント１３を挙げたが、第３骨格部材はこれに限られるものではなく、クロスメンバ等であってもよい。

ルーフサイドレール１１に対するピラー１２及びルーフリインフォースメント１３の結合位置が、車両前後方向において対応しているものとしたが、これに限られず、各々の結合位置が車両前後方向において一致していなくてもよい。

リンク部材１４が、ルーフサイドレール１１とルーフリインフォースメント１３とがなす面内に配置されているものとしたが、これに限られず、リンク部材１４が、車室４０のスペースに影響を与えない範囲内で、該面内から外れていてもよい。

リンク部材１４が、ルーフリインフォースメント１３の車両後側に設けられるものとしたが、これに限られず、前輪（図示せず）から入力される荷重に対するＮＶ性能を向上させる観点から、ルーフリインフォースメント１３の車両前側に設けることもできる。

屈曲許容部１４Ｃの構成は上記のものに限られず、リンク部材１４を一端１４Ａ側と他端１４Ｂ側に二分割しておき、これらをピン結合するものや、弾性体を介して結合するものであってもよい。

１１ ルーフサイドレール（第１骨格部材）
１２ ピラー（第２骨格部材）
１３ ルーフリインフォースメント（第３骨格部材）
１４ リンク部材
１４Ａ 一端
１４Ｂ 他端
１４Ｃ 屈曲許容部
２１ 第１支点
２２ 第２支点
Ｓ 車両骨格構造

Claims (5)

1. 車両前後方向に延びる第１骨格部材と、
   車両上下方向に延び、前記第１骨格部材に結合される第２骨格部材と、
   車幅方向に延び、前記第１骨格部材に結合される第３骨格部材と、
   一端側が前記第１骨格部材に結合されると共に他端側が前記第３骨格部材に結合され、前記一端と前記他端の間に、車両上下方向への屈曲変形を許容する屈曲許容部を有するリンク部材と、
   前記一端と前記屈曲許容部との間で前記リンク部材を支持し、該一端と該屈曲許容部との間の部位の車両上下方向の揺動を許容する第１支点と、
   前記他端と前記屈曲許容部との間で前記リンク部材を支持し、該他端と該屈曲許容部との間の部位の車両上下方向の揺動を許容する第２支点と、
   を有する車両骨格構造。
2. 前記第１骨格部材に対する前記第２骨格部材及び前記第３骨格部材の結合位置は、車両前後方向において対応している請求項１に記載の車両骨格構造。
3. 前記リンク部材は、前記第３骨格部材の高さ寸法に対応する厚さを有する層である前記第１骨格部材と前記第３骨格部材がなす面内に配置されている請求項１又は請求項２に記載の車両骨格構造。
4. 前記屈曲許容部は、前記リンク部材の断面二次モーメントを局部的に低下させた部位である請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両骨格構造。
5. 前記第１骨格部材は、車両上部の車幅方向端部に設けられるルーフサイドレールであり、
   前記第２骨格部材は、車両側部に設けられるピラーであり、
   前記第３骨格部材は、車両上部に設けられるルーフリインフォースメントである請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の車両骨格構造。

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