JP5742576B2 - 車体後部における骨格の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体後部における骨格の接合構造に関する。

車体後部は、車体の剛性を確保するために、複数のクロスメンバが設けられている。また、これらのクロスメンバは、一般的には溶接によってフロアパネルなどに接合されている。このような車体後部の構造として、従来、急激な旋回状態でもフロントサイドフレームの上下変動を押さえ車体の曲げ剛性および捩り剛性を向上させた車両の下部車体構造が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

この車両の下部車体構造のリヤ部においては、前後２つのリヤクロスメンバおよびその両クロスメンバ間のダイアゴナルメンバに、ダイアゴナルタワーと、両側１対のタンククロスメンバと、これらタワーおよびタンククロスメンバを上記ダイアゴナルメンバの上方位置で前後に連結するアッパダイアゴナルメンバとを加えて強固な枠体構造を形成するようにしている。このため、リヤ部の曲げ剛性を大幅に向上させることができ、よって、下部車体構造全体としての曲げ剛性も向上させることができるというものである。また、上記タンククロスメンバおよびアッパダイアゴナルメンバを各クロスメンバに対し斜めに結合させているので、優れた捩り剛性も発揮でき、よって、下部車体構造全体としての捩り剛性の向上にも寄与することができるというものである。

特開平１０−２６４８４６号公報

しかし、上記特許文献１に開示された車両の下部車体構造においては、複数のリヤクロスメンバが設けられているものの、これらのリヤクロスメンバ間における剛性のバランスについては考慮されていない。このため、複数のリヤクロスメンバを設けた場合における剛性を十分に発揮し、さらには剛性の確保に伴う操縦安定性や乗り心地感の向上を図れているとは言えないという問題があった。

そこで、本発明の課題は、複数のクロスメンバ間における剛性のバランスを考慮することにより、剛性を高めるとともに操縦安定性や乗り心地感の向上を図ることができる車体後部における骨格の接合構造を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る車体後部における骨格の接合構造は、車両における車体の後部に配設された複数のクロスメンバを備える車体後部における骨格の接合構造であって、複数のクロスメンバは、いずれもその長手方向に沿った複数の位置で車体における所定の被接合部に対して接合され、複数のクロスメンバにおける接合強さは、クロスメンバの両端側よりもクロスメンバの中央側の方が小さくされており、複数のクロスメンバのうち、車両前側に配置されたクロスメンバにおける接合強さが小さくされた中央側の領域の広さが、車両後ろ側に配置されたクロスメンバにおける中央側の領域の広さよりも広くされていることを特徴とする。

車両の操縦安定性を評価する際、車両の旋回性能を評価することが多い。ここで、車両が旋回する際には、車両には、左右に上下方向に異なる上下力が加わるとともに、タイヤグリップによる左右力が左右方向の同方向に加わる。したがって、車両幅方向両端部では、中央部よりも高い剛性が求められる。この点、本発明に係る車体の後部における骨格に接合構造では、クロスメンバの両端側よりもクロスメンバの中央側の方が小さくされてきる。したがって、車両の旋回時にクロスメンバの両端に生じる上下方向の応力に対する剛性を確保することができる。さらに、本発明に係る車体後部における骨格の接合構造においては、車両前側に配置されたクロスメンバにおける接合強さが小さくされた中央側の領域の広さが、車両後ろ側に配置されたクロスメンバにおける中央側の領域の広さよりも広くされている。このため、操舵に対するリヤ側の追従性を確保することができる。したがって、より操縦安定性を高めることができるので、複数のクロスメンバ間における剛性のバランスを考慮することにより、剛性を高めるとともに操縦安定性や乗り心地感の向上を図ることができる。

ここで、クロスメンバと被接合部とは、溶接によって接合されているようにすることができる。

このように、クロスメンバと被接合部とは、溶接によって接合することにより、クロスメンバと被接合部とを容易に接合することができる。なお、溶接以外の接合方法としては、たとえば接着剤による接着やボルト接合、あるいは溶接とこれらの組み合わせ、さらにはこれら同士の組み合わせとすることもできる。

また、クロスメンバにおける接合強さは、溶接密度の疎密によって強弱が調整されているようにすることができる。

このように、溶接密度の疎密によって接合強さの強弱を調整することにより、接合強さを容易に調整することができる。

さらに、被接合部が車体におけるフロアパネルであるようにすることができる。

このように、クロスメンバの被接合部としては、フロアパネルが主に挙げられる。その他の被接合部としては、たとえば他のメンバ部材などを挙げることができる。

本発明に係る車体後部における骨格の接合構造によれば、複数のクロスメンバ間における剛性のバランスを考慮することにより、剛性を高めるとともに操縦安定性や乗り心地感の向上を図ることができる。

本実施形態に係る車体後部の斜視図である。 車体後部の底面図である。 車両にかかる上下力および左右力を説明するための車両の背面図である。 クロスメンバにおける溶接打点位置を説明するための平面図である。 各クロスメンバにおける操縦安定性の評価を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）とも、クロスメンバとフロアクロスとの他の接合状態を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

図１は、本発明の実施形態に係る車体後部の斜視図、図２は、車体後部の底面図である。図１および図２に示すように、本実施形態に係る車体後部には、フロアパネルＦが設けられている。フロアパネルＦは、図示しない車体前部から車体後部にまで延在して形成されている。また、フロアパネルＦの左右両側方には、サイドメンバＳＬ，ＳＲがそれぞれ設けられている。

サイドメンバＳＬ，ＳＲの間には、車両の骨格を構成する複数クロスメンバが配設されている。本実施形態では、４本のクロスメンバが配設されている。４本のクロスメンバとしては、前側から順に第１クロスメンバ１、第２クロスメンバ２、第３クロスメンバ３、および第４クロスメンバ４が設けられている。このうち、第１クロスメンバ１は、上側第１クロスメンバ１１および下側第１クロスメンバ１２を備えている。また、第４クロスメンバ４は、上側第４クロスメンバ４１および下側第４クロスメンバ４２を備えている。

さらに、上側第１クロスメンバ１１、第３クロスメンバ３、および上側第４クロスメンバ４１は、フロアパネルＦの上側に配置されており、下側第１クロスメンバ１２、第２クロスメンバ２、および下側第４クロスメンバ４２は、いずれもフロアパネルＦの下側に配置されている。フロアパネルＦが本発明の被接合部となっている。

第１クロスメンバ１における上側第１クロスメンバ１１は、断面略Ｌ字形状の上側第１長尺部１３を備えており、上側第１長尺部１３の長手方向側面の両端部にそれぞれ上側第１水平フランジ１４および上側第１鉛直フランジ１５が形成されている。また、上側第１水平フランジ１４は、上側第１鉛直フランジ１５よりも前方に配置されており、フロアパネルＦにおける略水平面を形成する面に対して溶接固定されている。ここでの溶接としてスポット溶接が行われている。さらに、上側第１鉛直フランジ１５は、フロアパネルＦにおける略鉛直面に対して溶接固定されている。

一方の下側第１クロスメンバ１２は、断面略Ｌ字形状の下側第１長尺部１６を備えており、下側第１長尺部１６の長手方向側面の両端部にそれぞれ下側第１鉛直フランジ１７および下側第１水平フランジ１８が形成されている。また、下側第１鉛直フランジ１７は、下側第１水平フランジ１８よりも後方に配置されており、フロアパネルＦにおける略鉛直面を形成する面に対して溶接固定されている。さらに、下側第１水平フランジ１８は、フロアパネルＦにおける略水平面に対して溶接固定されている。

第２クロスメンバ２は、断面略コ字形状の第２長尺部２１を備えており、その開口部が上方を向くように配置されている。このため、第２長尺部２１が下方に突出する形状をなしている。また、第２長尺部２１の長手方向側面の両端部には、それぞれ第２前方フランジ２２および第２後方フランジ２３が設けられている。これらの第２前方フランジ２２および第２後方フランジ２３がフロアパネルＦに対して溶接固定されている。

第３クロスメンバ３は、断面略コ字形状の第３長尺部３１を備えており、その開口部が下方を向くように配置されている。このため、第３長尺部３１が上方に突出する形状をなしている。また、第３長尺部３１の長手方向側面の両端部には、それぞれ第３前方フランジ３２および第３後方フランジ３３が設けられている。これらの第３前方フランジ３２および第３後方フランジ３３がフロアパネルＦに対して溶接固定されている。

第４クロスメンバ４における上側第４クロスメンバ４１は、上側第４長尺部４３を備えており、上側第４長尺部４３の長手方向側面の両端部にそれぞれ上側第４水平フランジ４４および上側第４鉛直フランジ４５が形成されている。また、上側第４水平フランジ４４は、上側第４鉛直フランジ４５よりも前方に配置されており、フロアパネルＦにおける略水平面を形成する面に対して溶接固定されている。さらに、上側第４鉛直フランジ４５は、フロアパネルＦにおける略鉛直面に対して溶接固定されている。

一方の下側第４クロスメンバ４２は、断面略Ｌ字形状の下側第４長尺部４６を備えており、下側第４長尺部４６の長手方向側面の両端部にそれぞれ下側第４水平フランジ４７および下側第４鉛直フランジ４８が形成されている。また、下側第４水平フランジ４７は、下側第４鉛直フランジ４８よりも前方に配置されており、フロアパネルＦにおける略水平面を形成する面に対して溶接固定されている。さらに、下側第４鉛直フランジ４８は、フロアパネルＦにおける略鉛直面に対して溶接固定されている。

また、各クロスメンバ１〜４におけるフランジとフロアパネルＦとが溶接によって接合されて、各クロスメンバ１〜４がフロアパネルＦに固定されている。ここで、各クロスメンバ１〜４におけるフランジにおける溶接密度がそれぞれ異なっている。各クロスメンバ１〜４におけるフランジにおける溶接密度について説明する。

いま、図１および図２に示す左境界線ＬＬおよび右境界線ＬＲを仮想的に示す。ここで。左境界線ＬＬの左側を左端部側、右境界線ＬＲの右側を右端部側、左境界線ＬＬと右境界線ＬＲとの間を中央領域とする。このとき、各クロスメンバ１〜４におけるフランジでは、フロアパネルＦとの端部側の溶接密度が密であり、中央領域の溶接密度が端部側より疎とされている。このため、各クロスメンバ１〜４において、端部側の方が中央領域よりもフロアパネルＦに対して強固に接合されている。

また、左境界線ＬＬおよび右境界線ＬＲは、車体前側にいくほど中央領域が広くなるようにされており、車体前側にいくほど溶接密度が疎となって接合強度が低くなる領域が広くなっている。具体的に、複数のクロスメンバ１〜４のうち、第２クロスメンバ２よりも前方に位置する第１クロスメンバ１における第１クロスメンバ中央部の方が、第２クロスメンバにおける第２クロスメンバ中央部よりも広く、溶接密度が疎となって接合強度が低くなる領域が広くなっている。

同様に、第３クロスメンバ３よりも前方に位置する第２クロスメンバ２における第２クロスメンバ中央部の方が、第３クロスメンバにおける第３クロスメンバ中央部よりも広く、溶接密度が疎となって接合強度が低くなる領域が広くなっている。また、第４クロスメンバ４よりも前方に位置する第３クロスメンバ３における第３クロスメンバ中央部の方が、第４クロスメンバにおける第４クロスメンバ中央部よりも広く、溶接密度が疎となって接合強度が低くなる領域が広くなっている。

次に、本実施形態に係る車体後部の接合構造の作用について説明する。車両の操縦安定性の評価では、車両が旋回する際、たとえば車両がレーンチェンジする際の性能を主に評価している。車両がレーンチェンジする際のボデー変化状態は、たとえば、図３に示すように、車両Ｍの左側において、車両ロールによる左側上下力ＬＵが上方に加わり、タイヤグリップによる左側左右力ＬＴが右方に加わる。また、車両右側においては、車両ロールによる右側上下力ＲＵが下方に加わり、タイヤグリップによる右側左右力ＲＴが右方に加わる。

このとき、各クロスメンバ１〜４の曲げモーメントは、左右方向両端部で大きく働き、中央部では小さくなる傾向にある。したがって、クロスメンバ１〜４の両端部におけるフロアパネルＦとの接合強度を大きくするために、クロスメンバ１〜４の両端部における溶接密度が中央部よりも密となり、中央部における溶接密度が疎となるように、溶接打点を設定している。このため、操縦安定性や乗り心地感の向上を図ることができる。

さらに、クロスメンバ１〜４の間では、車両前側に配置されたクロスメンバ１，２，３における溶接密度を疎とされた中央側の領域の広さが、車両後ろ側に配置されたクロスメンバ２，３，４における中央側の領域の広さよりも広くされている。このため、操舵に対するリヤ側の追従性を確保することができる。したがって、より操縦安定性を高めることができるので、複数のクロスメンバ１〜４の間における剛性のバランスを考慮することにより、剛性を高めるとともに操縦安定性や乗り心地感の向上を図ることができる。

また、クロスメンバ１〜４とフロアパネルＦとは、溶接によって接合されているので、両者の接合を容易に行うことができる。さらに、クロスメンバ１〜４とフロアパネルＦとの接合強さを溶接密度の疎密によって調整している。このため、クロスメンバ１〜４とフロアパネルＦとの接合強さを容易に調整することができる。

また、本発明者らは、クロスメンバ１〜４における両端部の接合強度を中央部よりも大きくして操縦安定性を高める際、前後のクロスメンバ１〜４のいずれにおいて、その接合強度に強弱をつければ最も操縦安定性および乗り心地感が向上するかが明らかでない。そこで、前後のクロスメンバ１〜４と、乗り心地感との関係を調べるために、下記の試験を行った。

実験では、図４に示すように、第１クロスメンバ１における下側第１クロスメンバ１２の下側第１水平フランジ１８を打点エリア「１０２ａ」として設定した。同様に、第２クロスメンバ２における第２前方フランジ２２を打点エリア「１００」、第２クロスメンバ２における第２後方フランジ２３を打点エリア「１０１ｂ」として設定した。さらには、第３クロスメンバ３における第３後方フランジ３３を打点エリア「１０１ｃ」、下側第４クロスメンバ４２における下側第４鉛直フランジ４７を打点エリア「１０２ｂ」、下側第４クロスメンバ４２における下側第４水平フランジ４８を打点エリア「１０３」として設定した。

こうして、打点エリアを設定した後、さらに各打点エリアを「内」「外」に分けて設定した。「内」とした打点エリアは、車両の幅方向中央側であり、「外」とした打点エリアは、車両の幅方向端部側である。こうして設定した各打点エリアについて、溶接密度をそれぞれ増加して、操舵応答性および過渡グリップを評価した。その結果を図５に示す。

図５では、溶接密度を増加した打点エリアと、操舵応答性および過渡グリップの評価の関係を示している。ここでの操舵応答性および過渡グリップの評価では、グラフが長いほどその効果が大きいことを示している。

図５から分かるように、下側第４鉛直フランジ４７を示す打点エリア「１０２ｂ」、下側第４水平フランジ４８を示す打点エリア「１０３」、第３後方フランジ３３を打点エリア「１０１ｃ」においては、いずれも内側に対して外側が操舵安定性および過渡グリップのいずれも効果が大きかった。また、その他の下側第１水平フランジ１８を示す打点エリア「１０２ａ」および第２前方フランジ２２を示す打点エリア「１００」では、内側と外側について差は無かった。このように、クロスメンバ１〜４の外側について溶接密度を密にすることにより、操舵応答性および過渡グリップなどの操縦安定性を高めることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態においては、溶接密度の疎密によって、接合強さを調整するようにしているが、他の形態で接合強さを調整することもできる。たとえば、図６（ａ）に示すように、接合強さを小さくする中央部をスポット溶接ＳＹとするのに対して、接合強さを大きくする端部をスポット溶接ＳＹとレーザ溶接ＬＹとの併用とすることもできる。

あるいは、図６（ｂ）に示すように、たとえば上側第１水平フランジ１４接合強さを小さくする中央部をスポット溶接ＳＹとし、接合強さを大きくする端部をスポット溶接ＳＹと接着剤Ｇなどを用いた連続接合によって接合することもできる。もちろん、他のフランジについても同様の接合構造とすることもできる。さらに、上記実施形態では、クロスメンバ１〜４とフロアパネルＦとを溶接によって固定しているが、たとえばボルトによって接合することなどもできる。

１…第１クロスメンバ、２…第２クロスメンバ、３…第３クロスメンバ、４…第４クロスメンバ、１１…上側第１クロスメンバ、１２…下側第１クロスメンバ、１３…上側第１長尺部、１４…上側第１鉛直フランジ、１５…上側第１水平フランジ、１６…下側第１長尺部、１７…下側第１鉛直フランジ、１８…下側第１水平フランジ、２１…第２長尺部、２２…第２前方フランジ、２３…第２後方フランジ、３１…第３長尺部、３２…第３前方フランジ、３３…第３後方フランジ、４１…上側第４クロスメンバ、４２…下側第４クロスメンバ、４３…上側第４長尺部、４４…上側第４鉛直フランジ、４５…上側第４水平フランジ、４６…下側第４長尺部、４７…下側第４鉛直フランジ、４８…下側第４水平フランジ、Ｆ…フロアパネル、ＳＬ，ＳＲ…サイドメンバ。

Claims (4)

1. 車両における車体の後部に配設された複数のクロスメンバを備える車体後部における骨格の接合構造であって、
   複数の前記クロスメンバは、いずれもその長手方向に沿った複数の位置で前記車体における所定の被接合部に対して接合され、
   複数の前記クロスメンバにおける接合強さは、前記クロスメンバの両端側よりも前記クロスメンバの中央側の方が小さくされており、
   複数の前記クロスメンバのうち、車両前側に配置された前記クロスメンバにおける接合強さが小さくされた中央側の領域における車幅方向の長さが、前記車両後ろ側に配置された前記クロスメンバにおける中央側の領域における車幅方向の長さよりも広くされていることを特徴とする車体後部における骨格の接合構造。
2. 前記クロスメンバと前記被接合部とは、溶接によって接合されている請求項１に記載の車体後部における骨格の接合構造。
3. 前記クロスメンバにおける接合強さは、溶接密度の疎密によって強弱が調整されている請求項１または請求項２に記載の車体後部における骨格の接合構造。
4. 前記被接合部が前記車体におけるフロアパネルである請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の車体後部における骨格の接合構造。

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