JP6280413B2

JP6280413B2 - 車体構造

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Publication number: JP6280413B2
Application number: JP2014067581A
Authority: JP
Inventors: 崇弘峯崎
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP2015189315A

Description

本発明は、フロアトンネルが形成されるフロアパネルを備えた車体構造に関する。

自動車車体は、フロントボディ、アンダーボディ、リヤボディ、サイドボディおよびルーフ等によって構成されている。車体下部を構成するアンダーボディは、車室空間を仕切る機能を有するだけでなく、サスペンション、駆動系部品および排気系部品等を支持する機能を有している。このため、アンダーボディには、車両衝突時の車室空間確保が求められるだけでなく、サスペンションや駆動系部品からの入力に起因する所謂ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）の低減が求められている。そこで、アンダーボディを構成するフロアパネルのフロアトンネルに対し、車幅方向に延びるトンネルガゼットを接合した車体構造が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１３−１８４５６９号公報

特許文献１に記載される車体構造においては、トンネルガゼットによってフロアトンネルを補強することにより、フロアトンネルが車幅方向に倒れる変形つまり横倒れ変形を抑制している。しかしながら、フロアトンネルの変形を抑制しただけでは、フロアパネル全体の振動を十分に抑制することは困難であった。

本発明の目的は、フロアパネルの振動を抑制することにある。

本発明の車体構造は、車幅方向の中央にフロアトンネルが形成されるフロアパネルを備えた車体構造であって、前記フロアパネルの側部に接合される左右のサイドシルと、前記フロアパネルの下面に前後方向に延びて接合され、前記サイドシルよりも車幅方向の内側に設けられる左右の第１フレームと、前記フロアパネルの下面に前後方向に延びて接合され、前記第１フレームよりも車幅方向の内側に設けられる左右の第２フレームと、前記フロアパネルの下面に車幅方向に延びて接合され、左右の前記第１フレームと前記第２フレームとを連結する補強部材と、を有し、前記補強部材は、前記フロアトンネルに接合される第１補強部と、前記第１補強部から車幅方向に延びる左右の第２補強部と、を備え、左右の前記第２補強部は、前記第１フレームに接合される第１接合板部と、前記第２フレームに接合される第２接合板部と、前記第１接合板部と前記第２接合板部とを連結する連結板部と、前記連結板部に設けられて前記第１フレームおよび前記第２フレームに接合される壁板部と、を備える。

本発明によれば、補強部材によって第１フレームと第２フレームとを連結したので、第１フレームと第２フレームとの相対的な動きを抑制することができ、フロアパネルの振動を抑制することが可能となる。

本発明の一実施の形態である車体構造を備えた車体を示す側面図である。図１の矢印Ａ方向から車体の一部を示す底面図である。図２のＡ−Ａ線に沿ってアンダーボディの一部を示す断面図である。図３に示されるフロアパネルとトンネルクロスメンバとを分解して示した断面図である。（ａ）は比較例としてのトンネルクロスメンバを備えたフロアパネルに上下振動を加えたときの変形状況を示すイメージ図であり、（ｂ）はトンネルクロスメンバを備えたフロアパネルに上下振動を加えたときの変形状況を示すイメージ図である。上下振動が加えられたフロアパネルの振動解析結果を示す線図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である車体構造を備えた車体１０を示す側面図である。また、図２は図１の矢印Ａ方向から車体１０の一部を示す底面図である。また、図１および図２には車体１０として所謂ホワイトボディが示されている。なお、底面図である図２において、矢印で示した右とは前進方向を向いたときの車体１０の右側であり、矢印で示した左とは前進方向を向いたときの車体１０の左側である。

図１に示すように、車体１０は、車体前部を構成するフロントボディ１１、車体下部を構成するアンダーボディ１２、車体側部を構成するサイドボディ１３、車体天井を構成するルーフ１４等によって構成されている。図２に示すように、フロントボディ１１は、車幅方向の左右に設置されて前後方向に延びる一対のフロントフレーム（第１フレーム）１５ａ，１５ｂと、左右のフロントフレーム１５ａ，１５ｂを連結する複数のクロスメンバ１６，１７とを有している。また、フロントボディ１１には、ダッシュパネル１８、ホイールエプロン１９、サイドフレームアッパー２０およびアッパーブラケット２１等が接合されている。

アンダーボディ１２は、車幅方向の中央にフロアトンネル３０が形成されるフロアパネル３１を有している。フロアパネル３１の左の側部３１ａには、前後方向に延びるサイドシル３２ａが接合されており、フロアパネル３１の右の側部３１ｂには、前後方向に延びるサイドシル３２ｂが接合されている。このように、フロアパネル３１の側部３１ａ，３１ｂには、左右のサイドシル３２ａ，３２ｂが接合されている。また、フロアパネル３１の下面３１ｃには、前後方向に延びる左の第１フロアフレーム（第１フレーム）３３ａが接合されるとともに、前後方向に延びる右の第１フロアフレーム（第１フレーム）３３ｂが接合されている。左右の第１フロアフレーム３３ａ，３３ｂは、サイドシル３２ａ，３２ｂよりも車幅方向の内側に設置されている。さらに、フロアパネル３１の下面３１ｃには、前後方向に延びる左の第２フロアフレーム（第２フレーム）３４ａが接合されるとともに、前後方向に延びる右の第２フロアフレーム（第２フレーム）３４ｂが接合されている。左右の第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂは、第１フロアフレーム３３ａ，３３ｂよりも車幅方向の内側に設置されている。

図２に示すように、左のフロントフレーム１５ａと第１フロアフレーム３３ａとは接合されており、右のフロントフレーム１５ｂと第１フロアフレーム３３ｂとは接合されている。このように、一体となるフロントフレーム１５ａと第１フロアフレーム３３ａとは、フロアパネル３１からフロントボディ１１まで延びる左の第１フレームとして機能している。同様に、一体となるフロントフレーム１５ｂと第１フロアフレーム３３ｂとは、フロアパネル３１からフロントボディ１１まで延びる右の第１フレームとして機能している。また、左の第２フロアフレーム３４ａは、フロアトンネル３０の側部３０ａに沿って延びており、第２フロアフレーム３４ａの先端部はフロントフレーム１５ａに接合されている。同様に、右の第２フロアフレーム３４ｂは、フロアトンネル３０の側部３０ｂに沿って延びており、第２フロアフレーム３４ｂの先端部はフロントフレーム１５ｂに接合されている。さらに、フロアパネル３１の下面３１ｃには、車幅方向に延びるトンネルクロスメンバ（補強部材）３５が接合されている。トンネルクロスメンバ３５は、フロントフレーム１５ａ，１５ｂと第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂとの分岐点よりも後方に設けられている。すなわち、トンネルクロスメンバ３５よりも前方において、左の第２フロアフレーム３４ａはフロントフレーム１５ａから分岐し、右の第２フロアフレーム３４ｂはフロントフレーム１５ｂから分岐している。

前述したように、フロントボディ１１のフロントフレーム１５ａ，１５ｂは、第１フロアフレーム３３ａ，３３ｂに連結されるとともに、第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂに連結されている。また、図２に示すように、フロントボディ１１のフロントフレーム１５ａ，１５ｂは、トルクボックス３６を介してサイドシル３２ａ，３２ｂに連結されている。このような車体構造により、車両衝突時には、フロントフレーム１５ａ，１５ｂに入力された衝突荷重が、第１フロアフレーム３３ａ，３３ｂ、第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂおよびサイドシル３２ａ，３２ｂに分散しながら伝達される。これにより、車両衝突時におけるアンダーボディ１２の変形状況を適切にコントロールすることができ、車両衝突時にも車室空間を確保して衝突安全性を高めることが可能となる。すなわち、第１フロアフレーム３３ａ，３３ｂと第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂとは、フロアパネル３１の剛性を確保するための強固な部品となっている。

続いて、トンネルクロスメンバ３５について説明する。ここで、図３は図２のＡ−Ａ線に沿ってアンダーボディ１２の一部を示す断面図である。図４は図３に示されるフロアパネル３１とトンネルクロスメンバ３５とを分解して示した断面図である。図３および図４に示すように、トンネルクロスメンバ３５は、上方に突出した断面形状のフロアトンネル３０に沿うトンネル補強部（第１補強部）４０と、トンネル補強部４０から車幅方向の左側に延びるフレーム連結部（第２補強部）４１ａと、トンネル補強部４０から車幅方向の右側に延びるフレーム連結部（第２補強部）４１ｂとを有している。

トンネル補強部４０は、フロアトンネル３０の天板３７に対向する天板部４２と、フロアトンネル３０の傾斜板３８に対向する一対の傾斜板部４３とを備えている。また、トンネル補強部４０は、フロアトンネル３０の表面に沿うフランジ部４４と、フランジ部４４と天板部４２や傾斜板部４３とをつなぐ壁板部４５とを備えている。また、左のフレーム連結部４１ａは、第１フロアフレーム３３ａに対向する第１接合板部４６ａと、第２フロアフレーム３４ａに対向する第２接合板部４７ａとを備えている。第１接合板部４６ａと第２接合板部４７ａとは連結板部４８ａを介して連結されており、第２接合板部４７ａと傾斜板部４３とは連結板部４９ａを介して連結されている。また、フレーム連結部４１ａは、フロアパネル３１やフロアフレーム３３ａ，３４ａに沿うフランジ部５０ａと、フランジ部５０ａと連結板部４８ａ，４９ａとをつなぐ壁板部５１ａとを備えている。同様に、右のフレーム連結部４１ｂは、第１フロアフレーム３３ｂに対向する第１接合板部４６ｂと、第２フロアフレーム３４ｂに対向する第２接合板部４７ｂとを備えている。第１接合板部４６ｂと第２接合板部４７ｂとは連結板部４８ｂを介して連結されており、第２接合板部４７ｂと傾斜板部４３とは連結板部４９ｂを介して連結されている。また、フレーム連結部４１ｂは、フロアパネル３１やフロアフレーム３３ｂ，３４ｂに沿うフランジ部５０ｂと、フランジ部５０ｂと連結板部４８ｂ，４９ｂとをつなぐ壁板部５１ｂとを備えている。

トンネル補強部４０のフランジ部４４は、フロアパネル３１の下面３１ｃであるフロアトンネル３０の下面５２に接合されている。また、フレーム連結部４１ａの第１接合板部４６ａは、第１フロアフレーム３３ａの下面５３ａに接合されており、フレーム連結部４１ａの第２接合板部４７ａは、第２フロアフレーム３４ａの下面５４ａに接合されている。同様に、フレーム連結部４１ｂの第１接合板部４６ｂは、第１フロアフレーム３３ｂの下面５３ｂに接合されており、フレーム連結部４１ｂの第２接合板部４７ｂは、第２フロアフレーム３４ｂの下面５４ｂに接合されている。このように、トンネルクロスメンバ３５は、フロアトンネル３０、第１フロアフレーム３３ａ，３３ｂ、および第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂに接合されている。なお、フレーム連結部４１ａ，４１ｂのフランジ部５０ａ，５０ｂは、フロアパネル３１やフロアフレーム３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂに接合されている。

続いて、トンネルクロスメンバ３５によるフロアパネル３１の制振機能について説明する。図５（ａ）は比較例としてのトンネルクロスメンバ１００を備えたフロアパネル３１に上下振動を加えたときの変形状況を示すイメージ図である。図５（ｂ）はトンネルクロスメンバ３５を備えたフロアパネル３１に上下振動を加えたときの変形状況を示すイメージ図である。また、図６は上下振動が加えられたフロアパネル３１の振動解析結果を示す線図である。図６には、図５（ｂ）に示したフロアパネル３１の振動解析結果が実線で示されており、図５（ａ）に比較例として示したフロアパネル３１の振動解析結果が破線で示されている。なお、図６の横軸にはフロアパネル３１の振動周波数が示されており、図６の縦軸にはフロアパネル３１の振動加速度が示されている。

図５（ａ）に示すように、比較例としてのトンネルクロスメンバ１００は、前述した連結板部４８ａ，４８ｂや第１接合板部４６ａ，４６ｂを有していない。すなわち、トンネルクロスメンバ１００によって、第１フロアフレーム３３ｂと第２フロアフレーム３４ｂとが連結されていない車体構造である。この場合には、第１フロアフレーム３３ｂと第２フロアフレーム３４ｂとが相対的に移動することになる。すなわち、図５（ａ）に符号αで示すように、第１フロアフレーム３３ｂと第２フロアフレーム３４ｂとの間が下方に開かれるため、フロアフレーム３３ｂ，３４ｂ間においてフロアパネル３１が曲がり易くなる。これにより、フロアパネル３１に対して上下振動を加えた場合には、図５（ａ）に破線および矢印で示すように、第２フロアフレーム３４ｂに対して第１フロアフレーム３３ｂが近づいたり離れたりするようにフロアパネル３１が変形することになる。

これに対し、図５（ｂ）に示すように、第１フロアフレーム３３ｂと第２フロアフレーム３４ｂとを連結するトンネルクロスメンバ３５を取り付けた場合には、第１フロアフレーム３３ｂと第２フロアフレーム３４ｂとの相対的な移動を制限することが可能となる。すなわち、図５（ｂ）に符号βで示すように、第１フロアフレーム３３ｂと第２フロアフレーム３４ｂとの間が閉じられるため、フロアフレーム３３ａ，３４ａ間においてフロアパネル３１が曲がり難くなる。これにより、フロアパネル３１に対して上下振動を加えたとしても、図５（ｂ）に破線で示すように、第２フロアフレーム３４ｂに対して第１フロアフレーム３３ｂが近づいたり離れたりするフロアパネル３１の変形を抑制することが可能となる。これにより、図６に実線で示すように、フロアパネル３１の振動レベルを抑制することが可能となり、車室内の騒音を低減して車両品質を向上させることが可能となる。なお、図５（ａ）および（ｂ）には車幅方向の中心から右側の部位だけを示しているが、左側の部位においても同様にフロアパネル３１の変形を抑制することが可能である。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。図示する場合には、フロアトンネル３０の側部３０ａ，３０ｂから車幅方向に延びるフロアパネル３１のフロア部５５に対して、第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂを接合しているが、これに限られることはなく、フロアパネル３１のフロアトンネル３０に対して第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂを接合しても良い。例えば、フロントフレーム１５ａ，１５ｂと第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂとの高さ位置を合わせるように、第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂをフロアトンネル３０に配置しても良い。この場合であっても、トンネルクロスメンバ３５を第１フロアフレーム３３ａ，３３ｂと第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂとに接合させることで、フロアパネル３１の振動を抑制することが可能となる。なお、フロアフレーム３３ａ，３４ａは、車幅方向の中心よりも左側に配置されていれば良く、フロアフレーム３３ｂ，３４ｂは、車幅方向の中心よりも右側に配置されていれば良い。

前述の説明では、第１フロアフレーム３３ａ，３３ｂを第１フレームとして機能させ、第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂを第２フレームとして機能させているが、これに限られることはない。例えば、第２フロアフレーム３４ａ，３４ｂを第１フレームとして機能させ、第１フロアフレーム３３ａ，３３ｂを第２フレームとして機能させても良い。また、図示する場合には、１つのトンネルクロスメンバ３５を接合しているが、これに限られることはなく、複数のトンネルクロスメンバ３５を接合しても良い。さらに、前述の説明では、トンネルクロスメンバ３５に壁板部５１ａ，５１ｂやフランジ部５０ａ，５０ｂを設けているが、これに限られることはなく、トンネルクロスメンバ３５から壁板部５１ａ，５１ｂやフランジ部５０ａ，５０ｂを削減しても良い。なお、車体１０を構成する各部品を接合する際には、溶接によって各部品を接合しても良く、接着によって各部品を接合しても良い。

１０車体
１１フロントボディ（車体前部）
１５ａ，１５ｂフロントフレーム（第１フレーム）
３０フロアトンネル
３１フロアパネル
３２ａ，３２ｂサイドシル
３３ａ，３３ｂ第１フロアフレーム（第１フレーム）
３４ａ，３４ｂ第２フロアフレーム（第２フレーム）
３５トンネルクロスメンバ（補強部材）
４０トンネル補強部（第１補強部）
４１ａ，４１ｂフレーム連結部（第２補強部）

Claims

車幅方向の中央にフロアトンネルが形成されるフロアパネルを備えた車体構造であって、
前記フロアパネルの側部に接合される左右のサイドシルと、
前記フロアパネルの下面に前後方向に延びて接合され、前記サイドシルよりも車幅方向の内側に設けられる左右の第１フレームと、
前記フロアパネルの下面に前後方向に延びて接合され、前記第１フレームよりも車幅方向の内側に設けられる左右の第２フレームと、
前記フロアパネルの下面に車幅方向に延びて接合され、左右の前記第１フレームと前記第２フレームとを連結する補強部材と、
を有し、
前記補強部材は、前記フロアトンネルに接合される第１補強部と、前記第１補強部から車幅方向に延びる左右の第２補強部と、を備え、
左右の前記第２補強部は、前記第１フレームに接合される第１接合板部と、前記第２フレームに接合される第２接合板部と、前記第１接合板部と前記第２接合板部とを連結する連結板部と、前記連結板部に設けられて前記第１フレームおよび前記第２フレームに接合される壁板部と、を備える、車体構造。
請求項１に記載の車体構造において、
左右の前記第１フレームは、前記フロアパネルから車体前部まで延びる、車体構造。
請求項１または２に記載の車体構造において、
左右の前記第２フレームは、前記フロアトンネルの側部に沿って延びる、車体構造。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造において、
前記補強部材よりも前方において、左の前記第２フレームは、左の前記第１フレームから分岐し、
前記補強部材よりも前方において、右の前記第２フレームは、右の前記第１フレームから分岐する、車体構造。