JP5783147B2 - 車両下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両下部構造に関する。

下記特許文献１には、フロントタイヤと対向するロッカの前端部にフランジ部を形成した技術が開示されている。この構成によれば、フランジ部を設けたことにより、オフセット衝突時にはフロントタイヤの車両後方斜め内向きへの移動が抑制される。

特開平１１−１３９３４９号公報

しかしながら、上記先行技術の場合、仮に衝突体が車両前面に対してフロントサイドメンバよりも車両幅方向の外側に衝突（以下、この衝突形態を「微小ラップ衝突」という）すると、フロントタイヤからロッカへの荷重入力が殆ど抑えられない。上記先行技術は、この点において改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して、微小ラップ衝突時にフロントタイヤからロッカへの荷重入力を抑えることができる車両下部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の車両下部構造は、車体側部の下端部に車両前後方向を長手方向として配置され、車両前後方向に沿った閉断面構造を形成すると共に、フロントタイヤに対して車両後方側に設けられたロッカと、前記ロッカの車両前方側の端部における閉断面内に配置され、前記ロッカに固定されると共に、前記フロントタイヤの側へ向けられた尖端部を備える補強部材と、を有する。

上記構成によれば、ロッカの車両前方側の端部における閉断面内には、補強部材が配置されてロッカに固定されると共に、補強部材には、フロントタイヤの側へ向けられた尖端部が設けられている。このため、微小ラップ衝突時にフロントタイヤが車両後方側に移動した場合、フロントタイヤは、補強部材の尖端部から局所的な反力を受ける。これによって、フロントタイヤが裂かれると、フロントタイヤからロッカへの荷重入力が抑えられる。

請求項２に記載する本発明の車両下部構造は、請求項１記載の構成において、前記補強部材は、車両前後方向の前部が車両平面視で車両前方へ向けて前記ロッカの幅方向中央側に傾斜しかつ車両側面視で車両前方へ向けて前記ロッカの上下方向中央側に傾斜すると共に、車両前後方向の後部が前記ロッカに対して車両幅方向両側及び車両上下方向両側で固定されている。

上記構成によれば、微小ラップ衝突時に補強部材の尖端部がフロントタイヤの側から車両後方側への荷重を受けた場合、当該荷重は、補強部材の前部の傾斜に沿って、車両後方側へ向けてロッカの閉断面内の中央側から外側に伝達される。そして、補強部材の後部に伝達された前記荷重は、ロッカの幅方向両側及び上下方向両側に支持される。このように、補強部材の尖端部に作用する荷重が分散されて支持されるので、補強部材の座屈が防止又は抑制される。これにより、補強部材の尖端部では、フロントタイヤの側からの荷重に応じた局所的な反力を安定的に発生させることができる。

請求項３に記載する本発明の車両下部構造は、請求項２記載の構成において、前記ロッカには車両前後方向に沿って延びる複数の第一稜線部が形成されており、前記補強部材は、前記尖端部から前記第一稜線部へ向けて直線状に延びて前記ロッカの内面に接する第二稜線部を備えている。

上記構成によれば、補強部材における第二稜線部は、尖端部からロッカの第一稜線部へ向けて直線状に延びてロッカの内面に接する。これにより、微小ラップ衝突時に補強部材の尖端部がフロントタイヤの側から車両後方側への荷重を受けた場合、当該荷重は、補強部材のロッカへの固定部で支持されると共に、補強部材の第二稜線部を経てロッカの第一稜線部に沿って伝達される。このため、補強部材の座屈が効果的に防止又は抑制される。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両下部構造によれば、微小ラップ衝突時にフロントタイヤからロッカへの荷重入力を抑えることができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の車両下部構造によれば、微小ラップ衝突時にフロントタイヤ側からロッカ側へ荷重が入力されても、補強部材の尖端部がフロントタイヤを安定的に裂くことでロッカへの荷重入力を安定的に抑えることができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載の車両下部構造によれば、微小ラップ衝突時に補強部材の尖端部ではフロントタイヤの側からの荷重に応じた局所的な反力を一層安定的に発生させることができるという優れた効果を有する。

本発明の一実施形態に係る車両下部構造を示す側面図である。ロッカの前端部はロッカアウタパネルを切り欠いて示している。 図１の２−２線に沿った拡大断面図である。 図１の３−３線に沿った拡大断面図である。 図１のバルクヘッドを示す斜視図である。 微小ラップ衝突時の状態を示す概略平面図である。図５（Ａ）は衝突直後の状態を示す。図５（Ｂ）は後退したフロントタイヤがバルクヘッドの尖端部で裂かれた状態を示す。

（実施形態の構成）
本発明の一実施形態に係る車両下部構造について図１〜図５を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＩＮは車両幅方向内側を示している。

図１には、本発明の一実施形態に係る車両下部構造が側面図で示されている。車体前部１０の両サイドには、車両前後方向を長手方向として左右一対のフロントサイドメンバ１２が配設されている。フロントサイドメンバ１２は、車体前部１０において車両前後方向に沿って直線状に延びる本体部１２Ａを備えている。また、フロントサイドメンバ１２は、この本体部１２Ａの後端部から斜め下方へ屈曲するように形成されたキックアップ部１２Ｂと、このキックアップ部１２Ｂの下端部から図示しない車体フロア（フロアパネル）の下面側へ延出される後部１２Ｃと、を備えている。なお、フロントサイドメンバ１２は、アウタパネルとインナパネルとを結合させることで略筒状（閉断面構造）に形成されている。

左右一対のフロントサイドメンバ１２の前端部同士は、車両幅方向を長手方向として配置された長尺状のフロントバンパリインフォース１４によって連結されている。フロントバンパリインフォース１４はフロントバンパの一部を構成する高強度部材であり、その前方側には図示しないアブソーバ及びフロントバンパカバーが配設されている。なお、左右一対のフロントサイドメンバ１２の前端部に図示しないクラッシュボックスが取り付けられ、かつ前記クラッシュボックスの前端部同士がフロントバンパリインフォース１４によって連結される構成としてもよい。

左右一対のフロントサイドメンバ１２における本体部１２Ａの間には、図示しないフロントサスペンションメンバが架け渡されている。このフロントサスペンションメンバには図示しないフロントサスペンションアームが車両高さ方向に揺動可能に連結されている。そして、このフロントサスペンションアームにフロントタイヤ１６のタイヤホイール（図示省略）が支持されている。なお、本実施形態でいうフロントタイヤ１６は、車両前部に設けられた前記タイヤホイールと、前記タイヤホイールの外周側に装着されたタイヤと、を含んで構成される広義のフロントタイヤを指す。

左右一対のフロントサイドメンバ１２におけるキックアップ部１２Ｂの後端上部同士は、ダッシュクロスメンバ２２によって連結されている。ダッシュクロスメンバ２２は、車両幅方向を長手方向としてダッシュパネル（車体客室前壁）２０の前端下部に配設されている。また、ダッシュパネル２０は、車室１８Ｂと、車室１８Ｂの車両前方側に位置する空間１８Ａと、を仕切っている。ダッシュパネル２０の車両幅方向の両サイドには、フロントピラー（「Ａピラー」ともいう。）２４が配設されている。

左右一対のフロントピラー２４は、フロントドア用開口部３１の前側の縁部に配置されて車両上下方向を長手方向とする車体骨格部材であり、ダッシュクロスメンバ２２の上方側に配設されたカウル（図示省略）によって連結されている。フロントピラー２４の上端部（図示省略）は、ルーフサイドレール部（図示省略）における車両前後方向の前端部に結合されている。また、フロントピラー２４の下端部は、ロッカ（「サイドシル」ともいう。）３４における車両前後方向の前端部に結合されており、フロントピラー２４とロッカ３４とで車両側方側から見た形状が略Ｌ字状になっている。

フロントピラー２４は、車室内側に配置されるピラーインナパネル２６を備えると共に、ピラーインナパネル２６の車室外側に配置されるピラーアウタ部２８を備えている。なお、図１では、フロントピラー２４の下端部の内部構造を示すために、ピラーアウタ部２８の下端部を切り欠いた状態で示している。

ピラーインナパネル２６は、車両幅方向外側へ開口を向けた断面略ハット形状に形成されている。また、ピラーアウタ部２８は、車体外板部を構成するサイドメンバアウタパネル３２の一部であり、ピラーインナパネル２６の前後端フランジ部にスポット溶接で接合されている。すなわち、フロントピラー２４は、ピラーインナパネル２６とピラーアウタ部２８とで車両上下方向に沿った閉断面構造を形成している。

また、ピラーインナパネル２６とピラーアウタ部２８とで形成する閉断面内には、図示しないピラーリインフォースが車両上下方向を長手方向として配置されている。このピラーリインフォースは、車両幅方向内側へ開口を向けた断面略ハット形状に形成されている。前記ピラーリインフォースの前後端フランジ部は、ピラーインナパネル２６にスポット溶接で接合されている。これによって、前記ピラーリインフォースは、ピラーインナパネル２６と共に車両上下方向に沿った閉断面構造を形成している。

フロントピラー２４の下端部に結合されるロッカ３４は、車体側部３０の下端部に車両前後方向を長手方向として配置された車体骨格部材である。すなわち、ロッカ３４は、車体下部４０の両サイドに左右一対で配設されており、フロントタイヤ１６に対して車両後方側に設けられている。このロッカ３４は、車幅方向内側の部位を構成するロッカインナパネル３６を備えると共に、ロッカインナパネル３６の車幅方向外側に配置されるロッカアウタパネル３８を備えている。なお、図１では、ロッカアウタパネル３８に対して車両幅方向外側に配置される構成部の図示を省略すると共に、ロッカ３４の前端部の内部構造を示すために、ロッカアウタパネル３８の前端部を切り欠いた状態で示している。

図３には、図１の３−３線に沿った拡大断面図が示されている。図３に示されるように、ロッカインナパネル３６は、車両幅方向外側へ開口を向けた断面略ハット形状に形成されており、上フランジ部３６Ａ、上壁部３６Ｂ、側壁部３６Ｃ、下壁部３６Ｄ、及び下フランジ部３６Ｅを備えている。上壁部３６Ｂは、上フランジ部３８Ａの下端から屈曲されて車両幅方向内側へ向けて車両下方側に若干傾斜している。側壁部３６Ｃは、上壁部３６Ｂの下端から屈曲されて車両下方側に垂下されている。また、下壁部３６Ｄは、側壁部３６Ｃの下端から屈曲されて車両幅方向外側へ向けて車両下方側に若干傾斜しており、下フランジ部３６Ｅの上端に連続している。また、上壁部３６Ｂ、側壁部３６Ｃ、及び下壁部３６Ｄには、ボルト挿通孔３６Ｘ、３６Ｙ、３６Ｚが貫通形成されている。

これに対して、ロッカアウタパネル３８は、車両幅方向内側へ開口を向けた断面略ハット形状に形成されており、上フランジ部３８Ａ、上壁部３８Ｂ、側壁部３８Ｃ、下壁部３８Ｄ、及び下フランジ部３８Ｅを備えている。上壁部３８Ｂは、上フランジ部３８Ａの下端から屈曲されて車両幅方向外側へ向けて車両下方側に若干傾斜している。側壁部３８Ｃは、上壁部３８Ｂの下端から屈曲されて車両下方側に垂下されている。また、下壁部３８Ｄは、側壁部３８Ｃの下端から屈曲されて車両幅方向内側へ向けて車両下方側に若干傾斜しており、下フランジ部３８Ｅの上端に連続している。

ロッカインナパネル３６の上フランジ部３６Ａとロッカアウタパネル３８の上フランジ部３８Ａとは、車両幅方向に重ね合わせられてスポット溶接で接合されている。また、ロッカインナパネル３６の下フランジ部３６Ｅとロッカアウタパネル３８の下フランジ部３８Ｅも、車両幅方向に重ね合わせられてスポット溶接で接合されている。

すなわち、ロッカ３４は、ロッカインナパネル３６とロッカアウタパネル３８とで車両前後方向に沿った閉断面構造を形成している。また、ロッカ３４には、車両前後方向に沿って延びる複数の第一稜線部Ｌ１が形成されている。第一稜線部Ｌ１は、ロッカ３４においてその軸周り（周方向）に隣り合う壁部の境に形成されている。

なお、ロッカインナパネル３６の側壁部３６Ｃには、フロアパネル４２の車両幅方向外側の端末部４２Ａがスポット溶接で接合されている。また、ロッカアウタパネル３８に対して車両幅方向外側には、サイドメンバアウタパネル３２の一部が配設されている。すなわち、サイドメンバアウタパネル３２の下部には、ロッカアウタパネル３８の車両幅方向外側で車両幅方向外側に膨出した膨出部４４Ａが形成されると共に、ロッカアウタパネル３８の下フランジ部３８Ｅに接合される下端フランジ部４４Ｂが形成されている。

図２には、図１の２−２線に沿った拡大断面図が示されている。図２に示されるように、サイドメンバアウタパネル３２の下部には、前述した膨出部４４Ａの車両前後方向の前端部から曲げられて車両幅方向内側へ向けて車両前方側へ若干傾斜する前壁部４４Ｃが形成されている。前壁部４４Ｃの車両幅方向内側の端部は、ロッカ３４の車両幅方向中央部の車両前方側に位置している。また、サイドメンバアウタパネル３２の下部には、前壁部４４Ｃの車両幅方向内側の端部から曲げられて車両前方側へ延出された前フランジ部４４Ｄが形成されている。サイドメンバアウタパネル３２の前フランジ部４４Ｄは、ダッシュパネル２０の車両幅方向外側の端部で車両後方側へ曲げられた端末部２０Ａに接合されている。一方、ロッカインナパネル３６には、側壁部３６Ｃの車両前方側の端部から車両幅方向内側へ曲げられてダッシュパネル２０の後面に接合される前フランジ部３６Ｆが形成されている。

ロッカ３４の車両前方側の端部における閉断面内には、補強部材としてのバルクヘッド５０が配置されている。バルクヘッド５０は、サイドメンバアウタパネル３２の前壁部４４Ｃ（広義には、バルクヘッド５０の車両前方側に隣接するパネルの壁部）よりも車両前方側からの衝突荷重に対する剛性が高く設定されている。図４には、バルクヘッド５０が斜視図にて示されている。このバルクヘッド５０は、一枚の加工用板金（一例として高張力鋼板）をプレス加工することによって成形されている。図３及び図４に示されるように、バルクヘッド５０の車両前後方向の後部５０Ｂは、ロッカ３４（図３参照）の内側に隙間なく納まる六角筒形状に形成されている。

図３に示されるように、バルクヘッド５０の後部５０Ｂには、ボルト挿通孔３６Ｘ、３６Ｙ、３６Ｚに対向してボルト挿通孔５０Ｘ、５０Ｙ、５０Ｚが貫通形成されている。また、バルクヘッド５０の後部５０Ｂの内面には、ボルト挿通孔５０Ｘ、５０Ｙ、５０Ｚの外周部にウエルドナット４６（広義には「締結具」として把握される要素である。）が予め固着されている。ウエルドナット４６には、ボルト４８（広義には「締結具」として把握される要素である。）の軸部が螺合されている。ボルト４８は、ボルト挿通孔３６Ｘ、３６Ｙ、３６Ｚ及びボルト挿通孔５０Ｘ、５０Ｙ、５０Ｚをロッカ３４の外側から貫通している。そして、ボルト４８の頭部とウエルドナット４６との間でロッカインナパネル３６とバルクヘッド５０が挟まれて締め付けられている。また、バルクヘッド５０は、ロッカアウタパネル３８の上壁部３８Ｂ、側壁部３８Ｃ、及び下壁部３８Ｄとスポット溶接（打点を「×」印で示す。）で接合されている。これらにより、バルクヘッド５０の車両前後方向の後部５０Ｂは、ロッカ３４に対して車両幅方向両側及び車両上下方向両側で固定されている。

また、図４に示されるように、バルクヘッド５０は、車両前後方向の後部５０Ｂよりも車両前方側の部位（車両前後方向の前部５０Ａを含む部位）が中空の六角錐状に形成されている。すなわち、バルクヘッド５０は、図２に示されるように、車両前後方向の前部５０Ａが車両平面視で車両前方へ向けてロッカ３４の幅方向中央側に傾斜しかつ図１に示されるように、車両側面視で車両前方へ向けてロッカ３４の上下方向中央側に傾斜している。

これにより、バルクヘッド５０には、フロントタイヤ１６と対向する部位にフロントタイヤ１６の側へ向けられた尖端部５２が設けられている。バルクヘッド５０の尖端部５２側の成す角度は、車両平面視で鋭角に設定されると共に、車両側面視でも鋭角に設定されている。なお、尖端部５２を備えたバルクヘッド５０は、微小ラップ衝突時にフロントタイヤ１６を切裂するためのタイヤ切裂手段を構成している。バルクヘッド５０は、尖端部５２から第一稜線部Ｌ１へ向けて直線状に延びてロッカ３４の内面に接する第二稜線部Ｌ２を備えている。

また、本実施形態では、図２に示されるように、尖端部５２は、サイドメンバアウタパネル３２における前壁部４４Ｃの車両幅方向内側の端部に対向する位置に設定されている。尖端部５２と前壁部４４Ｃとの間には若干の隙間が設定されている。

（実施形態の作用・効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

図５には、衝突体であるバリア６０が車両前面に対してフロントサイドメンバ１２よりも車両幅方向の外側に衝突（微小ラップ衝突）した状態の概略平面図が示されている。図５（Ａ）に示されるように、微小ラップ衝突時には、フロントバンパリインフォース１４の車両幅方向外側の端部に衝突荷重Ｆが入力される。この衝突荷重Ｆは、図５（Ｂ）に示されるように、フロントバンパリインフォース１４の車両幅方向外側の端部を車両後方側へ曲げ変形させる。その後、バリア６０がフロントタイヤ１６を押圧することで、フロントタイヤ１６が車両後方側へ移動してロッカ３４に衝突すると、衝突荷重Ｆは、フロントタイヤ１６を介してロッカ３４に伝達される。

ここで、本実施形態では、図１に示されるように、ロッカ３４の車両前方側の端部における閉断面内には、バルクヘッド５０が配置されてロッカ３４に固定されると共に、バルクヘッド５０には、フロントタイヤ１６の側へ向けられた尖端部５２が設けられている。このため、図５（Ｂ）に示されるように、微小ラップ衝突時にフロントタイヤ１６が車両後方側に移動した場合、ロッカ３４の前側（前壁部４４Ｃ）が、フロントタイヤ１６に押圧されてバルクヘッド５０の前端形状に沿うように変形すると共に、バルクヘッド５０が前壁部４４Ｃを突き抜ける。このとき、フロントタイヤ１６は、バルクヘッド５０の尖端部５２から局所的な反力を受ける。これによって、フロントタイヤ１６が裂かれると共にタイヤホイール１６Ａが変形すると、フロントタイヤ１６からロッカ３４への荷重入力が抑えられる。

また、本実施形態では、バルクヘッド５０の尖端部５２がフロントタイヤ１６の側から車両後方側への衝突荷重Ｆを受けた場合、衝突荷重Ｆは、バルクヘッド５０の前部の傾斜に沿って、車両後方側へ向けてロッカ３４の閉断面内の中央側から外側に伝達される。そして、バルクヘッド５０の後部５０Ｂに伝達された衝突荷重Ｆは、ロッカ３４の幅方向両側及び上下方向両側に支持される。より具体的に説明すると、衝突荷重Ｆは、バルクヘッド５０のロッカ３４への固定部で支持されると共に、バルクヘッド５０の第二稜線部Ｌ２を経てロッカ３４の第一稜線部Ｌ１に沿って伝達される。

このように、バルクヘッド５０の尖端部５２に作用する衝突荷重Ｆが分散されて支持されるので、バルクヘッド５０の座屈が効果的に防止又は抑制される。これにより、バルクヘッド５０の尖端部５２では、フロントタイヤ１６の側からの衝突荷重Ｆに応じた局所的な反力を安定的に発生させることができる。その結果、フロントタイヤ１６も安定的に裂かれる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両下部構造によれば、微小ラップ衝突時にフロントタイヤ１６からロッカ３４への荷重入力を抑えることができる。その結果として、微小ラップ衝突時にロッカ３４の変形が抑制される。

（実施形態の補足説明）
ここで、対比構造と比較しながら他の観点より補足説明する。例えば、ロッカの前端部に車両前方側へ向けて突出した突起部を形成するような対比構造では、微小ラップ衝突時に突起部がフロントタイヤを変形させることで、衝突時のエネルギーを吸収し、ロッカの変形を抑制することができる。しかしながら、フロントタイヤとロッカの前端部との間隔は小さく、前記突起部を形成するためには、ロッカ本体（ロッカから前記突起部を除いた部分）の前端部を従来よりも車両後方側に設定しなければならない。その結果、前記対比構造では、車両の前後方向の長さを一定とした場合に客室空間を狭くせざるを得ない。これに対して、本実施形態では、尖端部５２を備えたバルクヘッド５０がロッカ３４の閉断面内に配置されているので、前記対比構造のような不具合は生じない。

なお、上記実施形態の変形例として、図３に示されるバルクヘッド５０の後部５０Ｂは、ロッカインナパネル３６に対して、接着、スポット溶接等のような他の固定手段で固定されてもよい。また、バルクヘッド５０の後部５０Ｂは、ロッカアウタパネル３８に対して、ボルト締結、接着等のような他の固定手段で固定されてもよい。

また、上記実施形態の変形例として、図４に示されるバルクヘッド４０を加工するための加工用板金は、高張力鋼板に代えて他の板金が適用されてもよい。また、図４に示されるバルクヘッド５０の車両前方側の部位（車両前後方向の前部５０Ａを含む部位）は、中実の六角錐状に形成されてもよい。なお、バルクヘッド（補強部材）は、鋳造品であってもよいし、高強度の樹脂部品であってもよい。

また、補強部材は、例えば、車両前後方向の後部がロッカの内側に隙間なく納まる形状に形成されると共に、この後部における車両正面視の中央部から車両前方側に突出する凸部が形成され、前記凸部がフロントタイヤの側へ向けられた尖端部を備えるような他の補強部材としてもよい。

また、他の変形例として、補強部材は、例えば、車両前後方向の後部が四角筒形状に形成されると共に、ロッカに対して車両幅方向両側のみで固定されるような他の補強部材であってもよい。

さらに、他の変形例として、補強部材の車両前後方向の前部は、車両前方側へ向けて縮径された中空の又は中実の円錐形状に形成されてもよい。

また、請求項１に記載の「フロントタイヤ」は、上記実施形態と同様に、車両前部に設けられたタイヤホイールと、前記タイヤホイールの外周側に装着されたタイヤと、を含んで構成される広義のフロントタイヤを意味する。

なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１６ フロントタイヤ
３０ 車体側部
３４ ロッカ
５０ バルクヘッド（補強部材）
５２ 尖端部
Ｌ１ 第一稜線部
Ｌ２ 第二稜線部

Claims (3)

1. 車体側部の下端部に車両前後方向を長手方向として配置され、車両前後方向に沿った閉断面構造を形成すると共に、フロントタイヤに対して車両後方側に設けられたロッカと、
   前記ロッカの車両前方側の端部における閉断面内に配置され、前記ロッカに固定されると共に、前記フロントタイヤの側へ向けられた尖端部を備える補強部材と、
   を有する車両下部構造。
2. 前記補強部材は、車両前後方向の前部が車両平面視で車両前方へ向けて前記ロッカの幅方向中央側に傾斜しかつ車両側面視で車両前方へ向けて前記ロッカの上下方向中央側に傾斜すると共に、車両前後方向の後部が前記ロッカに対して車両幅方向両側及び車両上下方向両側で固定されている、請求項１記載の車両下部構造。
3. 前記ロッカには車両前後方向に沿って延びる複数の第一稜線部が形成されており、
   前記補強部材は、前記尖端部から前記第一稜線部へ向けて直線状に延びて前記ロッカの内面に接する第二稜線部を備えている、請求項２に記載の車両下部構造。

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