JP6102566B2 - 車体クロスメンバ構造 - Google Patents

Description

本発明は、フロアパネルと、フロアパネルの車幅方向両端それぞれに沿って車両前後方向へ延びる一対のサイドメンバと、一対のサイドメンバに差しわたされるクロスメンバとを備える車体クロスメンバ構造に関するものである。

車両の床部分は、車体剛性を確保する上で重要な部位である。通常の車両の床部分は、床材である板状のフロアパネルを、サイドメンバとクロスメンバとで補強した構成となっている。サイドメンバは、フロアパネルの下面側における車幅方向の側縁付近それぞれにて、フロアパネルの側縁に沿って車両前後方向に延びるよう設けられている。クロスメンバは、フロアパネルの下面側にて車幅方向に延びるよう、サイドメンバ同士に差しわたして設けられている。

例えば特許文献１に記載されているように、クロスメンバは、フロアパネルから下方に突出する断面ハット型形状（以下、単に「ハット形状」）をなしている。またクロスメンバは、車幅方向の中央の領域（中央領域）と、車幅方向の外側の領域（外側領域）とで、分割された構造となっている。これら中央領域と外側領域とを見比べると、外側領域はサイドメンバとの接続のために、中央領域に比べてフロアパネルからのハット形状の突出量が大きく設定されている。

特開２０１１−２４０８２２号公報

クロスメンバは、フロアパネルを車幅方向にわたって支持することで、走行中における車体のねじり剛性の向上に寄与している。このようなクロスメンバには、曲げ方向やねじり方向への荷重に耐えられるよう、自身にも変形を抑える構造が求められる。ところが、上述したように、クロスメンバは、中央領域と外側領域とでフロアパネルからの突出量が異なる。これら中央領域と外側領域との境目であって突出量の変化の起点となっている箇所は、荷重が集まりやすく変形しやすい傾向がある。

本発明は、このような課題に鑑み、簡潔な構成によってクロスメンバの剛性を高め、重量増大やコスト増大を招くことなく車体剛性を向上可能な車体クロスメンバ構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる車体クロスメンバ構造の代表的な構成は、車体の床を構成するフロアパネルと、フロアパネルの下面側に設けられフロアパネルの車幅方向両端それぞれに沿って車両前後方向へ延びる一対のサイドメンバと、一対のサイドメンバに差しわたされフロアパネルを車幅方向にわたって支持するクロスメンバと、を備え、クロスメンバの車幅方向から見た断面はフロアパネルから下方に突出したハット形状を有し、クロスメンバは、車幅方向の中央に位置する中央領域と、中央領域の両端からさらに車幅方向外側へ延び中央領域よりもハット形状の突出量が大きい部分をそれぞれ有する２つの外側拡張領域とを含み、クロスメンバを下から見たとき、ハット形状の突出量の変化の起点となる２つの形状変化ラインは、共に車両前後方向に対して斜めであって、互いに非平行に形成されていることを特徴とする。

上記のクロスメンバは、下端部に設けられた２つの形状変化ラインが車両前後方向に対して斜めであって、互いに非平行になっている。すなわち、２つの形状変化ラインは、互いに非平行であることで、変形しやすい方向が異なっている。したがって、クロスメンバに所定の方向への荷重が加わった場合、たとえ一方の形状変化ラインにとっては変形しやすい方向の荷重だったとしても、他方の形状変化ラインにとっては変形し難い方向となる。このように、上記のクロスメンバは、その下端部の形状によって曲げ剛性が高められていて、車両走行中における曲げ方向やねじり方向の荷重に対して高い耐久性を発揮することが可能になっている。また上記構成では、形状の工夫によって剛性を高めているため、追加の部材を用いる場合に比べて、重量増大やコスト増大を招くことがなく、好適である。

当該車体クロスメンバ構造はさらに、トレーリングアームでタイヤを支えるトレーリングアーム式サスペンションを備え、トレーリングアームは、サイドメンバのうちクロスメンバの前後の箇所にわたってサイドメンバに接続されるとよい。この構成では、サイドメンバのうちクロスメンバによって剛性が高められている箇所にトレーリングアームを接続するため、タイヤから伝わる荷重や振動等をより効率よく吸収することが可能になる。

上記のクロスメンバの中央領域と外側拡張領域とは、それぞれ独立した部品になっていて、中央領域は、外側拡張領域に接続される端部において、ハット形状の下端部と前壁部および後壁部とを斜めにつなぐ筋交い（すじかい）を有するとよい。この筋交い面を設けることで、クロスメンバは下端部と前壁部および後壁部との間の剛性が高くなる。したがって、車体剛性のさらなる向上に資することが可能になる。

当該車体クロスメンバ構造はさらに、クロスメンバの後方近傍でフロアパネルが下方へ突出することによって形成されスペアタイヤが収納されるスペアタイヤ収納部と、クロスメンバとスペアタイヤ収納部とをつないでクロスメンバを補強するクロスメンバセンタリンフォースと、を備えるとよい。この構成であれば、クロスメンバセンタリンフォースを介してスペアタイヤ収納部でクロスメンバを支持することで、クロスメンバの曲げ方向やねじり方向に対する剛性をさらに向上させることが可能になる。

本発明によれば、簡潔な構成によってクロスメンバの剛性を高め、重量増大やコスト増大を招くことなく車体剛性を向上可能な車体クロスメンバ構造を提供することができる。

本発明の実施形態にかかる車体クロスメンバ構造の概要を示した図である。 図１の矢視Ａ図である。 図１のサスペンションを省略してその下のクロスメンバを表した斜視図である。 図３の矢視Ｂ図である。 図３のクロスメンバを単独で各方向から例示した図である。 図５（ａ）のクロスメンバを別方向から例示した図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本発明の実施形態にかかる車体クロスメンバ構造１００の概要を示した図である。この図１は、車体１０２の裏側を概略的に例示したものである。図１では、車両前方が図中下方に対応し、車両後方が図中上方に対応している。また、車両左右は図中左右に一致している。

車体クロスメンバ構造１００の主な構成要素としては、まず、フロアパネル１０４が挙げられる。フロアパネル１０４は、車体の床を構成するパネル部材である。フロアパネル１０４は広い面積を持つ部材であり、フロアパネル１０４の剛性は車体１０２全体としての剛性である車体剛性に大きく影響する。そのため、フロアパネル１０４は、下面側にサイドメンバ１０６やクロスメンバ１０８などの部材が設置され、これら部材によって剛性が高められている。

サイドメンバ１０６は、フロアパネル１０４の車幅方向の両端それぞれに沿って、車両前後方向に延びるよう一対設けられている（車両左側のサイドメンバ１０６ａ、および車両右側のサイドメンバ１０６ｂ）。サイドメンバ１０６は、各所においてフロアパネル１０４にスポット接合されていて、フロアパネル１０４の車幅方向の両端を支えることでフロアパネル１０４の剛性向上に寄与している。

フロアパネル１０４の車両後方には、リアタイヤ（図示省略）を支えるトレーリングアーム式サスペンション（以下、サスペンション１１０）が備えられている。図２は、図１の矢視Ａ図である。この矢視Ａ図は、図１のサスペンション１１０を車両左側（図中左側）の下方（図中手前側）から見た斜視図である。図２に示すように、サスペンション１１０はトレーリングアーム１１２やリアサスペンションビーム１１４などを備えている。なお、サスペンション１１０は他にもコイルスプリング等の構成要素も含むが、それらの図示は省略している。

トレーリングアーム１１２は、リアタイヤを支える部位であって、車体１０２とリアタイヤとの間で衝撃や振動を吸収する。本実施形態では、トレーリングアーム１１２は、サイドメンバ１０６のうちクロスメンバ１０８によって剛性が高められた箇所に接続される。

図３は、図１のサスペンション１１０を省略してその上方に位置するクロスメンバ１０８を表した斜視図である。図３の図示の方向は、図２と同じく、図１の車両左側（図中左側）の下方から見た方向となっている。クロスメンバ１０８は、サイドメンバ１０６ａ、１０６ｂに差しわたされ、フロアパネル１０４を車幅方向にわたって支持する部材である。クロスメンバ１０８もまた、各所においてフロアパネル１０４にスポット接合されている。

図４は、図３の矢視Ｂ図である。この矢視Ｂは、図３のクロスメンバ１０８のサイドメンバ１０６ａ側の端を、車両前方かつ車幅方向車内側の下方から見た図である。図４に例示するように、クロスメンバ１０８には端部フランジ１１６が設けられていて、この端部フランジ１１６をもってサイドメンバ１０６ａの底面１１８にスポット接合されている。この構成であると、車両の走行中に車幅方向のゆれが生じたとしても、端部フランジ１１６の接合箇所に対しては、より剛性を発揮しやすい剪断方向へと力がかかることになる。したがって、サイドメンバ１０６ａの変形が抑えられ、クロスメンバ１０８にかかる力も抑えることが可能になる。また上記の接合の構成であれば、接合箇所への上下方向の入力に対しての変形も抑えることが可能である。

クロスメンバ１０８は、特に、走行中における車体１０２のねじり剛性の向上に寄与している。具体的には、走行中において、クロスメンバ１０８は曲げ方向やねじり方向への荷重を受けてこれを吸収する。本実施形態では、クロスメンバ１０８の剛性をさらに向上させてその変形を抑えるために、クロスメンバ１０８の形状に工夫を施している。以下、クロスメンバ１０８の構成について詳しく説明する。

図５は、図３のクロスメンバ１０８を単独で各方向から例示した図である。まず図５（ａ）は、図３のクロスメンバ１０８を車両前方から例示した矢視Ｃ図である。図５（ａ）に示すように、クロスメンバ１０８は、フロアパネル１０４（図３等参照）の下面から下方に突出した形状となっている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図５（ｂ）に例示するように、クロスメンバ１０８は、車幅方向から見たＤ−Ｄ断面が下方に突出したハット形状となっている。ハット形状を構成している部位には、車両前側の前壁部１２０、車両後側の後壁部１２２、そして前壁部１２０と後壁部１２２の下端をつなぐ下端部１２４が含まれている。そして、前壁部１２０および後壁部１２２の上端からは、フロアパネル１０４にそれぞれフランジ部１２６ａ、１２６ｂが設けられている。このハット形状は、クロスメンバ１０８の長手方向のほぼ全体にわたって形成されている。

図５（ａ）に例示するように、クロスメンバ１０８は、車幅方向中央の中央領域Ｅ１と、中央領域Ｅ１の両端側に接続する２つの外側拡張領域Ｅ２、Ｅ３との、２種類の部品から構成されている。中央領域Ｅ１と外側拡張領域Ｅ２、Ｅ３とではフロアパネル１０４（図３等参照）からの突出量が異なっていて、中央領域Ｅ１は突出量が少なく、外側拡張領域Ｅ２、Ｅ３は突出量が大きくなっている。その理由としては、中央領域Ｅ１は他の部材等とのレイアウトの都合のために突出量を小さく制限する必要があり、外側拡張領域Ｅ２、Ｅ３はサイドメンバ１０６ａ、１０６ｂの底面１１８等に接合するために突出量を大きく設定する必要があるからである。

上述したように、クロスメンバ１０８には剛性を高める工夫が施されている。まず、形状変化ラインＬ１、Ｌ２の構成について説明する。図５（ａ）に例示したように、クロスメンバ１０８のうち、外側拡張領域Ｅ２、Ｅ３はフロアパネル１０４からの突出量の大きい部分を有している。形状変化ラインＬ１、Ｌ２とは、外側拡張領域Ｅ２、Ｅ３のうちフロアパネル１０４からの突出量の変化の起点となっている箇所である。

図５（ｃ）は、図５（ａ）のクロスメンバ１０８を下方から見た図である。図５（ｃ）に例示するように、形状変化ラインＬ１、Ｌ２は、下端部１２４上に２つ設けられていて、共に車両前後方向に対して斜めであって、互いに非平行に形成されている。

２つの形状変化ラインＬ１、Ｌ２は、クロスメンバ１０８に曲げやねじりの力が加わった際に、荷重が集中しやすく変形が増大する傾向にある。しかしながら本実施形態では、２つの形状変化ラインＬ１、Ｌ２は、互いに非平行であることで、変形しやすい方向が異なっている。したがって、クロスメンバ１０８に所定の方向への荷重が加わった場合、たとえ一方の形状変化ラインＬ１、Ｌ２にとっては変形しやすい方向の荷重だったとしても、他方の形状変化ラインＬ１、Ｌ２にとっては変形し難い方向となる。車両前後および車幅のいずれの方向の荷重に対しても、高い剛性を発揮できるようにまる。なお、本実施形態では、２つの形状変化ラインＬ１、Ｌ２は、車両前側が広くなるよう互いに傾斜して設けられているが、例えば車両後側が広くなっていたり、車幅方向の中央線に対して互いに非対称な方向で設けられていてもよい。

このように、クロスメンバ１０８は、その下端部１２４の形状によって曲げ剛性が高められていて、車両走行中における曲げ方向やねじり方向の荷重に対して高い耐久性を発揮することが可能になっている。このようにして車体１０２（図１参照）はクロスメンバ１０８の形状の工夫によって剛性を高めているため、追加の部材を用いる場合に比べて、重量増大やコスト増大を招くことがない。

クロスメンバ１０８の剛性を向上するための工夫は他にもある。図６は、図５（ａ）のクロスメンバ１０８を別方向から例示した図である。図６（ａ）は、図５（ａ）クロスメンバ１０８の外側拡張領域Ｅ２付近を上方側から見て例示した斜視図である。図６（ａ）に例示するように、中央領域Ｅ1のうち外側拡張領域Ｅ２に接続される端部１３２には、筋交い（すじかい）面１３６ａ、１３６ｂが設けられている。この筋交い面は、中央領域Ｅ１のうち外側拡張領域Ｅ３側（図５（ａ）参照）の端部にも設けられる。

図６（ｂ）は、図６（ａ）の中央領域Ｅ１を単独で例示した図である。図６（ｂ）に例示するように、筋交い面１３６ａ、１３６ｂは、ハット形状の中央領域Ｅ１の、下端部１２４と前壁部１２０および後壁部１２２を斜めにつないでいる。これら筋交い面１３６ａ、１３６ｂを設けることで、中央領域Ｅ１は下端部１２４と前壁部１２０および後壁部１２２との間の剛性が高くなる。これにより中央領域Ｅ１は、そのハット形状が平行四辺形のように歪むおそれがなくなる。したがってクロスメンバ１０８全体の剛性向上につながり、車体剛性のさらなる向上に資することが可能になる。

また、クロスメンバ１０８の剛性をさらに向上させるための構成として、図３に例示するように、本実施形態ではクロスメンバセンタリンフォース１３８を設けている。クロスメンバセンタリンフォース１３８は、クロスメンバ１０８とスペアタイヤ収納部１４０とをつないでクロスメンバ１０８を補強する部材である。ここで、スペアタイヤ収納部１４０とは、クロスメンバ１０８の後方近傍でフロアパネル１０４が下方へ突出することによって形成され、スペアタイヤが収納される部位である。クロスメンバセンタリンフォース１３８は、このスペアタイヤ収納部１４０とクロスメンバ１０８、およびフロアパネル１０４にスポット接合されている。このようにして、クロスメンバセンタリンフォース１３８を介してスペアタイヤ収納部１４０でクロスメンバ１０８を支持することで、クロスメンバ１０８の曲げ方向やねじり方向に対する剛性をさらに向上させることが可能になる。

本実施形態では、サイドメンバ１０６のうち、上記説明したクロスメンバ１０８で補強された箇所にトレーリングアーム１１２を接続している。具体的には、図４に例示するように、サイドメンバ１０６ａのうちクロスメンバ１０８の前方にトレーリングアームブラケット１４２が設置され、クロスメンバ１０８の後方にサスペンション１１０のコイルスプリング用のコイルスプリングブラケット１４４が設けられる。そしてこれらトレーリングアームブラケット１４２およびコイルスプリングブラケット１４４にわたるように、図２のトレーリングアーム１１２は接続されている。この構成であれば、サイドメンバ１０６のうちクロスメンバ１０８によって剛性が高められている箇所にトレーリングアーム１１２を接続するため、タイヤから伝わる荷重や振動等をより効率よく吸収することが可能になる。

以上、本実施形態の車体クロスメンバ構造１００によれば、簡潔な構成によってクロスメンバ１０８の剛性を高め、車体剛性を向上することができる。また、主にクロスメンバ１０８の形状の工夫に起因する剛性向上であるため、追加の部材を用いる場合と比べて、重量増大やコスト増大を招くことがなく、さらには車体上におけるレイアウトスペースにの影響も少ないため、好適である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、フロアパネルと、フロアパネルの車幅方向両端それぞれに沿って車両前後方向へ延びる一対のサイドメンバと、一対のサイドメンバに差しわたされるクロスメンバとを備える車体クロスメンバ構造に利用することができる。

Ｅ１ …中央領域、Ｅ２ …車両左側の外側拡張領域、Ｅ３ …車両右側の外側拡張領域、Ｌ１、Ｌ２ …形状変化ライン、１００ …車体クロスメンバ構造、１０２ …車体、１０４ …フロアパネル、１０６ …サイドメンバ、１０６ａ …車両左側のサイドメンバ、１０６ｂ …車両右側のサイドメンバ、１０８ …クロスメンバ、１１０ …サスペンション、１１２ …トレーリングアーム、１１４ …リアサスペンションビーム、１１６ …端部フランジ、１１８ …サイドメンバの底面、１２０ …クロスメンバの前壁部、１２２ …クロスメンバの後壁部、１２４ …下端部、１２６ａ …前壁部からつづくフランジ部、１２６ｂ …後壁部からつづくフランジ部、１３２ …クロスメンバの車両左側の端部、１３６ａ、１３６ｂ …筋交い面、１３８ …クロスメンバセンタリンフォース、１４０ …スペアタイヤ収納部、１４２ …トレーリングアームブラケット、１４４ …コイルスプリングブラケット

Claims (4)

1. 車体の床を構成するフロアパネルと、
   前記フロアパネルの下面側に設けられ該フロアパネルの車幅方向両端それぞれに沿って車両前後方向へ延びる一対のサイドメンバと、
   前記一対のサイドメンバに差しわたされ前記フロアパネルを車幅方向にわたって支持するクロスメンバと、
   を備え、
   前記クロスメンバの車幅方向から見た断面は前記フロアパネルから下方に突出したハット形状を有し、該クロスメンバは、車幅方向の中央に位置する中央領域と、該中央領域の両端からさらに車幅方向外側へ延び該中央領域よりも前記ハット形状の突出量が大きい部分をそれぞれ有する２つの外側拡張領域とを含み、
   前記クロスメンバを下から見たとき、前記ハット形状の突出量の変化の起点となる２つの形状変化ラインは、共に車両前後方向に対して斜めであって、互いに非平行に形成されていることを特徴とする車体クロスメンバ構造。
2. 当該車体クロスメンバ構造はさらに、トレーリングアームでタイヤを支えるトレーリングアーム式サスペンションを備え、
   前記トレーリングアームは、前記サイドメンバのうち前記クロスメンバの前後の箇所にわたって該サイドメンバに接続されることを特徴とする請求項１に記載の車体クロスメンバ構造。
3. 前記クロスメンバの中央領域と外側拡張領域とは、それぞれ独立した部品になっていて、
   前記中央領域は、前記外側拡張領域に接続される端部において、前記ハット形状の下端部と前壁部および後壁部とを斜めにつなぐ筋交いを有することを特徴とする請求項１または２に記載の車体クロスメンバ構造。
4. 当該車体クロスメンバ構造はさらに、
   前記クロスメンバの後方近傍で前記フロアパネルが下方へ突出することによって形成されスペアタイヤが収納されるスペアタイヤ収納部と、
   前記クロスメンバと前記スペアタイヤ収納部とをつないで該クロスメンバを補強するクロスメンバセンタリンフォースと、
   を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車体クロスメンバ構造。

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