JP6005599B2

JP6005599B2 - 車両用フロアブレースの製造方法

Info

Publication number: JP6005599B2
Application number: JP2013152606A
Authority: JP
Inventors: 浩志鳥山; 彰尾林; 伸弘安藤; 啓介神谷
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: JP2015020706A; WO2015011957A1; US20160159405A1; US9598118B2

Description

本発明は車両用フロアブレースに係り、特に、車両の下方側のスペースを確保しつつ捩り剛性を向上させる技術に関するものである。

(a) 金属板材を丸め加工して得られた筒状本体部と、(b) その筒状本体部の長手方向の両端に前記金属板材にて一体に設けられた一対の取付部とを有し、(c) 車両のフロアパネルの下側に前記取付部を介して一体的に取り付けられることによりそのフロアパネルを補強する車両用フロアブレースが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１１−９１７号公報

しかしながら、このような従来の車両用フロアブレースにおいては、両端の取付部に対して筒状本体部が下方へ突き出すように設けられているため、フロアパネルに対する取付部の固定位置によっては最低地上高を確保できなくなる可能性がある。また、取付部の取付面に対して筒状本体部の中心線（重心）が下方側へずれているため、取付面を基準とする捩り剛性が低下し、補強強度が損なわれる可能性があり、所定の補強強度を確保するために板厚を厚くしたり断面を大きくしたりすると重量が増大する。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、フロアパネルの下側に配設されて補強する車両用フロアブレースにおいて、下方側のスペースを確保しつつ捩り剛性を向上させることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 金属板材を丸め加工して得られた筒状本体部と、(b) その筒状本体部の長手方向の両端に前記金属板材にて一体に設けられた一対の取付部とを有し、(c) 車両のフロアパネルの下側に前記取付部を介して一体的に取り付けられることによりそのフロアパネルを補強する車両用フロアブレースにおいて、(d) 前記取付部は、前記フロアパネルに取り付けられる取付面を有する平坦部と、断面が皿形状を成すようにその平坦部の両側部がそれぞれその取付面と反対の下方側へ直角に折り曲げられた一対の補強フランジとを備えて構成されており、(e) 前記筒状本体部は、その下端が前記補強フランジの下端に接する水平な仮想平面を基準として上下方向にそれぞれ前記金属板材の板厚分の許容幅を持たせた範囲内に位置するように、前記一対の取付部に対する上下方向の相対位置が定められていることを特徴とする。

第２発明は、第１発明の車両用フロアブレースにおいて、(a) 前記一対の取付部は、前記取付面が水平な共通の一平面内に位置するように設けられており、(b) 前記筒状本体部は、長手方向と直角な断面の重心が前記一平面を基準として上下方向にそれぞれ前記金属板材の板厚分の許容幅を持たせた範囲内に位置するように、前記一対の取付部に対する上下方向の相対位置が定められていることを特徴とする。

第３発明は、(a) 金属板材を丸め加工して得られた筒状本体部と、(b) その筒状本体部の長手方向の両端に前記金属板材にて一体に設けられた一対の取付部とを有し、(c) 車両のフロアパネルの下側に前記取付部を介して一体的に取り付けられることによりそのフロアパネルを補強する車両用フロアブレースにおいて、(d) 前記取付部は、水平な共通の一平面内に位置して前記フロアパネルに取り付けられる取付面を備えており、(e) 前記筒状本体部は、長手方向と直角な断面の重心が前記一平面を基準として上下方向にそれぞれ前記金属板材の板厚分の許容幅を持たせた範囲内に位置するように、前記一対の取付部に対する上下方向の相対位置が定められていることを特徴とする。

第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかの車両用フロアブレースにおいて、前記筒状本体部は、前記金属板材の両側部を突き合わせるように丸め加工したもので、その丸め加工の突き合わせ部が下方側になる姿勢で前記フロアパネルに配置されるとともに、長手方向と直角な断面の上部が矩形状を成すように上端に水平な平坦背部が設けられていることを特徴とする。

なお、上記各発明における下方側、下端、水平、上下方向、或いは上部とは、水平姿勢の車両のフロアパネルに対する取付状態を基準として定めたものである。

第１発明の車両用フロアブレースにおいては、筒状本体部の下端が補強フランジの下端に接する仮想平面の近傍に位置するように、筒状本体部と一対の取付部との上下方向の相対位置が定められているため、取付部に対して筒状本体部が相対的に上昇させられ、その筒状本体部よりも車両下方側のスペースが大きくなって最低地上高を適切に確保できる。また、筒状本体部が取付部に対して相対的に上昇するため、筒状本体部の重心と取付部の取付面との上下方向のずれ（オフセット）が小さくなり、その取付部が一対の補強フランジを備えていることと相まって捩り剛性が向上し、筒状本体部の板厚や断面を大きくすることなくフロアパネルを適切に補強できる。

第２発明では、一対の取付部の取付面が水平な共通の一平面内に設けられているとともに、筒状本体部の重心（中心線に相当）がその一平面の近傍に位置するように、一対の取付部に対する筒状本体部の上下方向の相対位置が定められているため、筒状本体部が取付面を基準として重心まわりに適切に捩り変形させられるようになり、捩り剛性を一層向上させることができる。

第３発明は、第２発明と同様に一対の取付部の取付面が水平な共通の一平面内に設けられているとともに、筒状本体部の重心（中心線に相当）がその一平面の近傍に位置するように一対の取付部に対する上下方向の相対位置が定められているため、筒状本体部が取付面を基準として重心まわりに適切に捩り変形させられるようになって捩り剛性が向上し、その筒状本体部の板厚や断面を大きくすることなくフロアパネルを適切に補強できる。また、取付部に対して筒状本体部が相対的に上昇するため、その筒状本体部よりも車両下方側のスペースが大きくなって最低地上高を適切に確保できる。

第４発明は、筒状本体部の突き合わせ部が下方側になる姿勢で配置される場合で、長手方向と直角な断面の上部が矩形状を成すように上端に水平な平坦背部が設けられているため、単純な円筒形状の筒状本体部に比較して捩り剛性が高くなり、筒状本体部の上方側および下方側のスペースを確保しつつ補強強度が向上する。言い換えれば、所定の補強強度を確保しつつ、板厚を薄くしたり断面を小さくしたりすることが可能で、軽量化やコンパクト化を図ることができる。

本発明が適用された車両用フロアブレースの一例を示す図で、車両への配設姿勢において斜め上方から見た斜視図である。図１の車両用フロアブレースを下方側から見た斜視図である。図１におけるIII −III 矢視部分である筒状本体部の拡大断面図である。図１の車両用フロアブレースがフロアパネルに取り付けられた状態を説明する概略図である。図１の車両用フロアブレースを軸方向の一端側から見た側面図である。図１の車両用フロアブレースの筒状本体部をプレス成形する際の工程図である。車両用フロアブレースの捩り剛性を説明する図である。車両用フロアブレースの筒状本体部の重心位置をずらして捩り剛性を調べた際のずれ量ｄを説明する図である。図８のずれ量ｄと捩り剛性との関係を調べた結果を示す図である。本発明の他の実施例を示す図で、図１に対応する斜視図である。図１０におけるXI−XI矢視部分である筒状本体部の拡大断面図である。図１０の車両用フロアブレースの筒状本体部をプレス成形する際の工程図である。図１０の車両用フロアブレースの捩り剛性を、図１に示す単純丸めの場合と比較して示した図である。

本発明の車両用フロアブレースは、車両のフロアパネルの下側にブラケット等を介して一体的に取り付けられて使用される。筒状本体部は、例えば長手方向と直角な断面の上部が矩形状を成すように上端に略水平な平坦背部が設けられたホームベース形状乃至はＵ字の開口を連結した形状のものが好適に用いられるが、断面が略円形になるように丸めただけの単純な円筒状のものでも良いなど、種々の態様が可能である。丸められた両側部は、突き合わせるようにしても良いし重ね合わせても良く、アーク溶接等の溶接などで一体的に接合することが望ましい。

第１発明の取付部は、平坦部の両側部に略直角に折り曲げられた補強フランジを備えているが、第３発明の取付部については、必ずしも補強フランジは必要ない。第３発明の取付部も、第１発明と同様に構成することができるが、その他の補強構造を採用することもできる。第２発明、第３発明では、一対の取付部の取付面が略水平な共通の一平面内に位置するように構成されているが、第１発明では必ずしも共通の一平面内に位置している必要はなく、例えば筒状本体部から離間するに従って上方或いは下方へ傾斜する取付部を採用することもできるなど、種々の態様が可能である。一平面は、筒状本体部の中心線と平行な面で、この一平面が略水平になる姿勢でフロアパネルに取り付けられる。一対の取付部は、例えば筒状本体部を挟んで対称的に構成される。

第１発明は、筒状本体部の下端が仮想平面と略一致する位置を、金属板材の板厚を用いて規定したもので、その仮想平面と略一致するように取付部に対する上下方向の相対位置が定められる。第３発明は、筒状本体部の重心が一平面と略一致する位置を、金属板材の板厚を用いて規定したもので、その一平面と略一致するように取付部に対する上下方向の相対位置が定められる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明が適用された車両用フロアブレース１０を示す図で、車両への配設姿勢において斜め上方から見た斜視図であり、図２は下方側から見た斜視図である。また、図３は、図１におけるIII −III 矢視部分の拡大断面図で、図４はフロアパネル１２に取り付けられた状態を説明する概略図、図５は軸方向の一端側から見た側面図である。この車両用フロアブレース１０は、金属板材を丸め加工して得られた筒状本体部１４と、その筒状本体部１４の長手方向の両端に一体に設けられた一対の取付部１６とを有し、車両のフロアパネル１２の下側に略水平で且つ車両の幅方向に延びる姿勢で配設され、取付部１６を介して一体的に取り付けられることによりそのフロアパネル１２を補強している。一対の取付部１６は、筒状本体部１４の長手方向の両側に対称的に設けられており、それぞれブラケット１８を介してフロアパネル１２に一体的に固定されている。この車両用フロアブレース１０は、路面２０から所定の最低地上高Ｈを確保しつつ、フロアパネル１２との間にエキゾーストパイプ等の配管スペース２２が設けられるように、予め定められた限られたスペースに配置される。

上記筒状本体部１４は、図３に示されるように金属板材の両側部を突き合わせるように略円筒形状に丸め加工したもので、その突き合わせ部はアーク溶接等による接合部２４によって接合されているとともに、その突き合わせ部が下方側になる姿勢で配置される。図６は、この筒状本体部１４をプレスにより丸め加工する際の工程図で、筒状本体部１４の長手方向に対して直角な断面図であり、図３を上下反転させた姿勢である。この図６の(a) の段付け工程では、金属板材３０の両側部３２、３４がそれぞれ略直角に折り曲げられるとともに、中央部分には、目的とする円筒形状に対応する半円筒状の突出部３６が両側部３２、３４と反対側へ突き出すように設けられる。金属板材３０としては、板厚ｔが２〜３ｍｍ程度の範囲内の溶融亜鉛めっき鋼板や高張力鋼板などが好適に用いられる。(b) の大曲げ工程では、突出部３６と両側部３２、３４との間の平坦な中間部３８、４０が、それぞれ突出部３６の円弧の接線方向へ延び出すように、その中間部３８、４０と突出部３６との間の境界部分が略真っ直ぐになるように成形される。(c) の丸め工程では、両側部３２、３４が互いに接近するように、中間部３８、４０がそれぞれ内側へ丸められ、一方の側部３２の外側面に他方の側部３４の端面が当接するように突き合わされる。そして、その状態で両側部３２、３４が突き合わされた部分にアーク溶接等が施され、接合部２４によって一体的に接合されることにより、目的とする筒状本体部１４が得られる。

前記一対の取付部１６は、略円筒形状の筒状本体部１４の長手方向の両端部からそれぞれ前記両側部３２、３４が徐々に離間させられた略三角形の徐変部５０を介して、その筒状本体部１４の両端部に一体に設けられている。取付部１６は、ブラケット１８の先端面（下向きの面）に取り付けられる取付面５２を有する平坦部５４と、断面が皿形状を成すようにその平坦部５４の両側部がそれぞれ取付面５２と反対の下方側へ略直角に折り曲げられた一対の補強フランジ５６とを備えて構成されている。一対の取付部１６は、取付面５２が共通の一平面Ｓ内に位置するように設けられており、この取付面５２が略水平で且つ上向きになる姿勢で前記ブラケット１８に一体的に取り付けられる。平坦部５４には一対の取付穴５８、６０が設けられており、取付面５２がブラケット１８に密着する状態で、ボルト等の締結手段によりそのブラケット１８に一体的に固定される。

上記補強フランジ５６は一定の高さ寸法（下方への突出寸法）で設けられており、筒状本体部１４は、その下端が補強フランジ５６の先端（下端）に接する仮想平面Ｑと略一致する位置、すなわち仮想平面Ｑを基準として上下方向にそれぞれ金属板材３０の板厚ｔ分の許容幅を持たせた範囲内（Ｑ±ｔ）に位置するように、一対の取付部１６に対する筒状本体部１４の上下方向の相対位置が定められている。また、筒状本体部１４は、長手方向と直角な断面の重心Ｏ（筒状本体部１４の中心線に相当）が前記一平面Ｓを基準として上下方向にそれぞれ前記金属板材３０の板厚ｔ分の許容幅を持たせた範囲内（Ｓ±ｔ）に位置するように、一対の取付部１６に対する筒状本体部１４の上下方向の相対位置が定められている。なお、筒状本体部１４の車両前後方向（図５の左右方向）における一対の取付部１６に対する相対位置は、図５から明らかなように取付部１６の中央に位置するように定められている。

このような本実施例の車両用フロアブレース１０においては、筒状本体部１４の下端が補強フランジ５６の下端に接する仮想平面Ｑの近傍に位置するように、一対の取付部１６に対する筒状本体部１４の上下方向の相対位置が定められているため、取付部１６に対して筒状本体部１４が相対的に上昇させられ、その筒状本体部１４よりも車両下方側のスペースが大きくなって最低地上高Ｈを適切に確保できる。

また、筒状本体部１４が取付部１６に対して相対的に上昇するため、筒状本体部１４の重心Ｏと取付部１６の取付面５２との上下方向のずれ（オフセット）が小さくなり、その取付部１６が一対の補強フランジ５６を備えていることと相まって捩り剛性が向上し、筒状本体部１４の板厚ｔや断面を大きくすることなくフロアパネル１２を適切に補強できる。

また、本実施例では一対の取付部１６の取付面５２が水平な共通の一平面Ｓ内に設けられているとともに、筒状本体部１４の重心Ｏがその一平面Ｓの近傍に位置するように、一対の取付部１６に対する筒状本体部１４の上下方向の相対位置が定められているため、筒状本体部１４が取付面５２を基準として重心Ｏまわりに適切に捩り変形させられるようになり、捩り剛性を一層向上させることができる。

また、筒状本体部１４の重心Ｏが一平面Ｓの近傍に位置するように一対の取付部１６に対する筒状本体部１４の上下方向の相対位置が定められていることから、取付部１６に対して筒状本体部１４が相対的に上昇させられ、この意味でも、筒状本体部１４よりも車両下方側のスペースが大きくなって最低地上高Ｈを適切に確保できる。

ここで、本実施例の車両用フロアブレース１０の形状モデルと、図８に一点鎖線で示すように重心Ｏの位置を取付面５２よりも上方へずらした比較品形状モデルとを用意し、ＦＥＭ解析により図７に示すように一方の取付部１６を支持ブロック７０に固定した状態で、他方の取付部１６に取付面５２の中心線まわり（実施例では筒状本体部１４の重心Ｏまわり）にトルクを加えて角度θだけ回転させて捩り剛性（Ｎｍ／ｄｅｇ）を調べたところ、図９に示す結果が得られた。図９は、本発明品すなわち重心Ｏが取付面５２と略一致する場合の捩り剛性を１００％として示した図で、重心Ｏのずれ量ｄが５ｍｍの場合は約８％低下し、ずれ量ｄが１０ｍｍの場合は約１５％低下する。

なお、上記実施例では筒状本体部１４が単純な円筒形状であったが、図１０および図１１に示す車両用フロアブレース８０のように、長手方向と直角な断面の上部が矩形状で、全体としてホームベース形状乃至はＵ字の開口を連結した断面形状となるように、上部に略水平な平坦背部８２が設けられた筒状本体部８４を採用することもできる。図１１の破線は、単純な円筒形状の前記筒状本体部１４の外形を比較のために示した図で、筒状本体部８４は、その筒状本体部１４の上部の左右両側を白抜き矢印で示すように外側へ拡大して角張らせた断面形状である。図１２は、このような筒状本体部８４をプレスにより丸め加工する際の工程図で、前記筒状本体部１４と同様に(a) の段付け工程、(b) の大曲げ工程、(c) の丸め工程を経て成形することができる。その場合に、(a) の段付け工程では、半円筒状の突出部３６の代わりに平坦背部８２に対応する断面が矩形の突出部８６を設ければ良い。

このような車両用フロアブレース８０によれば、図１１に破線で示す単純な円筒形状の前記筒状本体部１４に比較して、捩り剛性が２０％程度高くなった。すなわち、図１３に示すように捩り剛性は丸め径が大きくなる程高くなるが、平坦背部８２を有する異形断面の筒状本体部８４を採用すれば、丸め径すなわち図１１における高さ寸法Ａを大きくすることなく、「◆」印で示すように捩り剛性を高くすることができるのであり、筒状本体部８４の上方側および下方側のスペースを確保しつつ補強強度が向上する。言い換えれば、所定の補強強度を確保しつつ、板厚ｔを薄くしたり断面を小さくしたりすることが可能で、軽量化やコンパクト化を図ることができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０、８０：車両用フロアブレース１２：フロアパネル１４、８４：筒状本体部１６：取付部３０：金属板材５２：取付面５４：平坦部５６：補強フランジ８２：平坦背部Ｓ：一平面Ｑ：仮想平面Ｏ：重心ｔ：板厚

Claims

筒状本体部の長手方向の両端に金属板材にて一対の取付部が一体に設けられ、車両のフロアパネルの下側に前記取付部を介して一体的に取り付けられることにより該フロアパネルを補強する車両用フロアブレースの製造方法であって、
前記筒状本体部は、
金属板材の両側部がそれぞれ折り曲げられるとともに、中央部分には、前記筒状本体部の円筒形状に対応する半円筒状の突出部が前記両側部と反対側へ突き出すように設けられる段付け工程と、
前記突出部と前記両端部との間の平坦な中間部がそれぞれ前記突出部の円弧の接線方向へ延び出すように、その中間部と前記突出部との境界部分が真っ直ぐになるように成形される大曲げ工程と、
前記両側部が互いに接近するように、前記中間部がそれぞれ内側へ丸められ、一方の側部の外側面に他方の側部の端面が当接するように突き合わされる丸め工程と
を含むプレス加工にて形成されることを特徴とする車両用フロアブレースの製造方法。
筒状本体部の長手方向の両端に金属板材にて一対の取付部が一体に設けられ、車両のフロアパネルの下側に前記取付部を介して一体的に取り付けられることにより該フロアパネルを補強する車両用フロアブレースの製造方法であって、
前記筒状本体部は、その長手方向と直角な断面の上部が矩形状を成すように上端に水平な平坦背部が設けられており、
前記筒状本体部は、
金属板材の両側部がそれぞれ折り曲げられるとともに、中央部分には、前記筒状本体部の筒形状に対応し、且つ前記平坦背部に対応する矩形断面形状の突出部が前記両側部と反対側へ突き出すように設けられる段付け工程と、
前記突出部と前記両端部との間の平坦な中間部がそれぞれ前記突出部の矩形断面形状を拡大する方向へ延び出すように成形される大曲げ工程と、
前記両側部が互いに接近するように、前記中間部がそれぞれ内側へ丸められ、一方の側部の外側面に他方の側部の端面が当接するように突き合わされる丸め工程と
を含むプレス加工にて形成されることを特徴とする車両用フロアブレースの製造方法。