JP6380494B2 - 車両の下部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えばフロアパネルのトンネル部に架け渡されるトンネルクロスメンバのような、車両の車幅方向に延びるクロスメンバを備えた車両の下部車体構造に関する。

自動車等の車体フレームには、その剛性を高めるために、車幅方向に延びる種々のクロスメンバが取り付けられている。例えば、一般に車体フレーム下部のフロアパネルには、ドライブシャフト等を通すために車体前後方向に延びるトンネル部が備えられている。このトンネル部の剛性を補強するため、トンネルクロスメンバが当該トンネル部を車幅方向に跨ぐように取り付けられる。クロスメンバとしては、断面がＵ字型乃至はハット型等の開断面形状の部材が用いられることがある。特許文献１には、剛性の高いクロスメンバを実現するため、開断面内にクロスリブを具備させてなるクロスメンバの構造が開示されている。

特表２００５−５２４５７８号公報

クロスメンバには、車体フレームの捻れに起因する捻れ力や、車体フレームの車幅方向の伸縮に起因する引っ張り力又は圧縮力が作用する。従って、クロスメンバは、前記捻れ力に対する耐性を具備させるため捻り剛性が高く、また、前記引っ張り力又は圧縮力に対する耐性を具備させるため軸方向（クロスメンバの延伸方向）の剛性（以下、本明細書では軸剛性という）が高いことが望ましい。例えば、車体軽量化のためにクロスメンバをアルミニウムの鋳造品にて形成するような場合、構造的に捻り剛性及び軸剛性に優れるクロスメンバが必要となる。

本発明の目的は、優れた捻り剛性及び軸剛性を備えるクロスメンバを用いることで、剛性が高められた車両の下部車体構造を提供することにある。

本発明の一局面に係る車両の下部車体構造は、車体フレームと、車幅方向に延び、前記車体フレームの下部に組み付けられるクロスメンバと、を備え、前記クロスメンバは、車幅方向に所定の長さを有する平板部と、前記平板部の車幅方向両端に各々配置され、前記車体フレームに固定される一対の固定部と、前記平板部の車体前後方向の両端縁から各々下方に延びる一対の縦壁部と、前記平板部の車幅方向中央領域を補強する補強部と、を含み、前記補強部は、前記一対の縦壁部同士を繋ぐように前記平板部の下面に立設されたリブを含み、前記平板部は、前記一対の固定部に対して、車体上方側に向けてオフセットしたオフセット領域部を有する、車両の下部車体構造において、前記オフセット領域部は、前記一対の固定部より上方に位置する突出平面部と、この突出平面部の車幅方向両端と前記一対の固定部とを各々繋ぐ連設部とを含み、前記一対の固定部は、前記車体フレームの取り付け面と対向する固定面を備え、前記クロスメンバの図心が前記固定面の高さ位置と一致するように、前記突出平面部と前記固定面とのオフセット量が設定されている。

この車両の下部車体構造によれば、クロスメンバは、平板部と一対の縦壁部とを含むことで結果的に断面Ｕ字型の形状を備え、さらに平板部の車幅方向中央領域にはリブからなる補強部が備えられている。このため、クロスメンバの捻り剛性が高められている。断面Ｕ字型の形状とした場合、当該クロスメンバの図心は前記平板部上ではなく、前記一対の縦壁部及びリブが延びる下方にシフトする。しかし、前記平板部は、該平板部の車幅方向両端の一対の固定部に対して、車体上方側に向けてオフセットしたオフセット領域部を有する。従って、クロスメンバの車体フレームに対する固定点（固定面）の高さ位置を、当該クロスメンバの図心に近づけることができる。これにより、一対の固定部からクロスメンバに圧縮力が作用した場合でも、当該クロスメンバが湾曲変形し難くすることができる。また、引っ張り力に対する耐性も高めることができる。つまり、クロスメンバの軸剛性を向上させることができる。

また、前記オフセット領域部は、前記一対の固定部より上方に位置する突出平面部と、この突出平面部の車幅方向両端と前記一対の固定部とを各々繋ぐ連設部とを含み、前記一対の固定部は、前記車体フレームの取り付け面と対向する固定面を備え、前記クロスメンバの図心が前記固定面の高さ位置と一致するように、前記突出平面部と前記固定面とのオフセット量が設定されている。

この下部車体構造によれば、クロスメンバの車体フレームに対する固定面と、クロスメンバの図心とが一致する。このため、補強部で良好な捻り剛性を確保しつつ、当該クロスメンバの軸剛性を最も高めることができる。

上記の下部車体構造において、前記リブの車幅方向両端部は、前記一対の固定部からそれぞれ車幅方向内側に所定間隔を置いた位置に配置されていることが望ましい。この場合、前記リブの車幅方向の第１端部と前記一対の固定部の一方との第１間隔と、前記リブの前記第１端部とは反対側の第２端部と前記一対の固定部の他方との第２間隔とが等しいことがより望ましい。

この下部車体構造によれば、一対の縦壁部同士を繋ぐリブの、前記平板部への配置領域が制限される。これにより、縦壁部に対してリブが平行に近づき過ぎることを抑止できる、つまり縦壁部に対するリブの交差角を大きく設定することができる。従って、クロスメンバの捻り剛性をより向上させることができる。また、前記第１間隔と前記第２間隔とを等しくすることで、平板部におけるリブの配置バランスが良くなり、捻り剛性の一層の向上に寄与する。さらに、リブの配置領域が制限されることで、リブの付加によるクロスメンバの重量増加を抑制することができる。

本発明の他の局面に係る車両の下部車体構造は、車体フレームと、車幅方向に延び、前記車体フレームの下部に組み付けられるクロスメンバと、を備え、前記クロスメンバは、車幅方向に所定の長さを有する平板部と、前記平板部の車幅方向両端に各々配置され、前記車体フレームに固定される一対の固定部と、前記平板部の車体前後方向の両端縁から各々下方に延びる一対の縦壁部と、前記平板部の車幅方向中央領域を補強する補強部と、を含み、前記補強部は、前記一対の縦壁部同士を繋ぐように前記平板部の下面に立設されたリブを含み、前記平板部は、前記一対の固定部に対して、車体上方側に向けてオフセットしたオフセット領域部を有する、車両の下部車体構造において、前記補強部は、前記平板部の車幅方向中央部において交差する２本のリブを含む。この場合、前記２本のリブは、前記交差する位置を中心として車幅方向において対称に配置されていることがより望ましい。

この下部車体構造によれば、少ないリブで効率よくクロスメンバの捻り剛性を高めることができる。すなわち、補強のために付加するリブの質量効率を高めることができる。また、前記２本のリブを対称に配置することで、当該リブによる車幅方向の補強バランスを良好なものとすることができる。

上記の下部車体構造において、前記リブと前記縦壁部との接続部において、前記リブの前記平板部からの突出高さと、前記縦壁部の前記平板部からの突出高さと等しいことが望ましい。

リブと縦壁部との接続部の突出端側において段差が存在していると、その段差部が応力集中箇所となり、機械的強度の弱点部となり得る。上記の下部車体構造によれば、前記段差は生じなくなり、前記機械的強度の弱点部を発生させないようにすることができる。

本発明のさらに他の局面に係る車両の下部車体構造は、車体フレームと、車幅方向に延び、前記車体フレームの下部に組み付けられるクロスメンバと、を備え、前記クロスメンバは、車幅方向に所定の長さを有する平板部と、前記平板部の車幅方向両端に各々配置され、前記車体フレームに固定される一対の固定部と、前記平板部の車体前後方向の両端縁から各々下方に延びる一対の縦壁部と、前記平板部の車幅方向中央領域を補強する補強部と、を含み、前記補強部は、前記一対の縦壁部同士を繋ぐように前記平板部の下面に立設されたリブを含み、前記平板部は、前記一対の固定部に対して、車体上方側に向けてオフセットしたオフセット領域部を有する、車両の下部車体構造において、前記固定部は、前記車体フレームと前記クロスメンバとが固定ボルトによって締結される固定部であり、前記平板部は、前記固定ボルトによる締結部よりも車幅方向外側部分が、突出部分を具備しない単純平板部とされている。

この下部車体構造によれば、固定ボルトによる締結部よりも車幅方向外側部分が単純平板部とされるので、クロスメンバの軽量化に寄与する。

上記の下部車体構造において、前記クロスメンバの前記平板部、前記固定部、前記縦壁部及び前記補強部は、アルミニウム又はその合金の一体成型物からなることが望ましい。

この下部車体構造によれば、クロスメンバをアルミニウム又はその合金の一体成型物にて形成することで、クロスメンバの軽量化を図ることができる。また、鋳造等で一体成型することで、平板材の組合せや板材の曲げ、絞り加工によりクロスメンバを形成する場合に比べて、リブの形状や配置の自由度を高めることができる。

上記の下部車体構造において、前記車体フレームは、車体前後方向に延びるトンネル部を備えるフロアパネルを備え、前記クロスメンバは、前記トンネル部を車幅方向に跨ぐように前記車体フレームに取り付けられるトンネルクロスメンバであって、前記平板部は、前記トンネル部を跨ぐ車幅方向長さを有することが望ましい。

フロアパネルのトンネル部は車体下方に開口しており、当該トンネル部を車幅方向に跨ぐトンネルクロスメンバには、捻れ力や車幅方向の引っ張り力又は圧縮力が作用し易い。従って、高い捻り剛性及び軸剛性を備える本発明に係るクロスメンバの適用箇所として、トンネルクロスメンバは好適である。

本発明によれば、優れた捻り剛性及び軸剛性を構造的に備えるクロスメンバが車体フレームの下部に組み付けられるので、剛性が高められた車両の下部車体構造を提供することができる。

図１は、本発明に係る車両の下部車体構造が適用された車体フレームの下面図である。 図２は、車体フレーム（トンネル部）に対するトンネルクロスメンバの取り付け部分の拡大斜視図である。 図３は、前記トンネルクロスメンバの下面側の斜視図である。 図４（Ａ）は、前記トンネルクロスメンバの下面側の平面図、図４（Ｂ）は上面側の平面図、図４（Ｃ）は、側面図である。 図５は、図４（Ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、比較例に係るトンネルクロスメンバの固定部と図心との関係を示す模式図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、本実施形態におけるトンネルクロスメンバの固定部と図心との関係を示す模式図である。

［車両の下部車体構造の概略］
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る車両の下部車体構造を詳細に説明する。先ずは、本発明に係る車両の下部車体構造が適用された車体フレーム１について、図１１、図２を参照して説明する。図１は、車両の車体フレーム１の下面図、図２は車体フレーム１の下部の要部斜視図である。車両は、例えば四輪自動車である。なお、図１及び他の図面において、前後、左右、上下の方向表示を付している。これらの方向は、車両を基準としている。つまり、以下の説明中において用いている前後、左右、上下の方向は、図１に示している前後方向（車体前後方向）、左右方向（車幅方向）、及び、図１の紙面に垂直な方向である上下方向と一致させている。

車体フレーム１の下部には、フロアパネル１１、サイドシル１２、トンネル部１３、ダッシュパネル１４、フロントサイドフレーム１５及びリアサイドフレーム１８などが配置されている。このような車体フレーム１の下部には、トンネル部１３を車幅方向に跨ぐように、第１トンネルクロスメンバ２１（クロスメンバ）、第２トンネルクロスメンバ２２及び複合トンネルクロスメンバ２３が組み付けられている。

フロアパネル１１は大略的に水平方向に延びる平板であり、車体フレーム１の底面（車室の底面）を構成し、左右一対で備えられている。サイドシル１２は、左右一対の補強部材であり、閉断面構造を備えている。一対のサイドシル１２は、右側及び左側のフロアパネル１１の車幅方向外側において、それぞれ前後方向に延びている。

トンネル部１３は、車幅方向の中央、すなわち一対のフロアパネル１１の中間に配置され、前後方向に延びている。図２には、トンネル部１３の後方部分の斜視図が示されている。トンネル部１３は、下面が開口し、フロアパネル１１に対して上方へ山型に隆起した部分であり、前後方向に延びる一対の側板と、これら側板の上端同士を繋ぐ天板とを含む。トンネル部１３の内側空間には、前後方向に延びる図略のドライブシャフトが収容される。

トンネル部１３の左右両裾に沿って、一対のトンネルサイドフレーム１３１が前後方向に延びている。トンネルサイドフレーム１３１は、上方に開口した断面Ｕ字型のフレームであり、トンネル部１３の下部の左右縁部から水平方向に延設されたフランジ板と閉断面を形成している。各トンネルサイドフレーム１３１には、左右のフロアパネル１１の内側端部が各々連結されている。

ダッシュパネル１４は、フロアパネル１１の前端から上方に立ち上がるパネルであり、車室とエンジンルームとを前後に仕切っている。ダッシュパネル１４の左右方向中央付近には、トンネル部１３の前端に連なるトンネル部分が備えられている。フロントサイドフレーム１５は、ダッシュパネル１４からさらに前方に延びる左右一対のフレームである。一対のフロントサイドフレーム１５の間はエンジンルームＥであり、エンジンやトランスミッション等から構成される図略のエンジンユニットが据え付けられる。なお、一対のフロントサイドフレーム１５の車幅方向外側上方には一対のエプロンレイン１６が、前方上方にはフロントクロスメンバ１７が配置されている。リアサイドフレーム１８は、フロアパネル１１の後端から後方に延びる左右一対のフレームである。一対のリアサイドフレーム１８の後方上方にはリアクロスメンバ１９が配置されている。

第１、第２トンネルクロスメンバ２１、２２及び複合トンネルクロスメンバ２３は、車体フレーム１の車幅方向の剛性を向上させるため、とりわけ下側に開口したトンネル部１３の剛性を補強するための、車幅方向に延びるクロスメンバである。なお、フロアパネル１１の上面側には、トンネル部１３とサイドシル１２との間において車幅方向に延びるクロスメンバ（図略）が配置され、車体フレーム１の車幅方向の剛性を向上させている。

第１トンネルクロスメンバ２１は、トンネル部１３の後端付近に配設されている。図２に示すように、第１トンネルクロスメンバ２１の車幅方向両端には一対の固定部３２が備えられている。一方、一対のトンネルサイドフレーム１３１の内側端縁には、トンネル内部に向けて水平方向に延設されている取り付け片１３１Ａが各々備えられている。固定部３２が取り付け片１３１Ａに固定されることによって、第１トンネルクロスメンバ２１は車体フレーム１の下部へ組み付けられた状態となる。第１トンネルクロスメンバ２１は、本発明に係るクロスメンバの一例であり、その具体的構造を後記で詳述する。

第２トンネルクロスメンバ２２は、第１トンネルクロスメンバ２１よりもやや前方側に配設されている。第２トンネルクロスメンバ２２の車幅方向両端は、トンネルサイドフレーム１３１の下端面にそれぞれ取り付けられている。

複合トンネルクロスメンバ２３は、トンネル部１３の車体前後方向の中央よりもやや前寄りの位置に配設されている。複合トンネルクロスメンバ２３は、車幅方向に延び、且つ、車幅方向に対して互いに異なる方向に傾斜した第１クロスメンバ２３１及び第２クロスメンバ２３２の複合体からなる。複合トンネルクロスメンバ２３は、第１、第２クロスメンバ２３１、２３２がトンネル部１３の車幅方向中央において交差する形態で一体成型された、平面視でＸ字型の部材である。第１、第２クロスメンバ２３１、２３２の車幅方向両端は、トンネルサイドフレーム１３１にそれぞれ取り付けられている。

一対のトンネルサイドフレーム１３１（トンネル部１３）と一対のサイドシル１２との間には、複合トンネルクロスメンバ２３に連なるように、フロア下傾斜メンバ２４及びフロア上傾斜メンバ２５がそれぞれ配設されている。フロア下傾斜メンバ２４は、フロアパネル１１の下面側においてトンネル部１３の左右両側部に一対で配設され、右方側は第２クロスメンバ２３２の右端と右側のサイドシル１２とを連結し、左方側は第１クロスメンバ２３１の左端と左側のサイドシル１２とを連結している。フロア上傾斜メンバ２５は、フロアパネル１１の上面側においてトンネル部１３の左右両側部に一対で配設され、右方側は第１クロスメンバ２３１の右端と右側のサイドシル１２とを連結し、左方側は第２クロスメンバ２３２の左端と左側のサイドシル１２とを連結している。

［トンネルクロスメンバの詳細］
以下、第１トンネルクロスメンバ２１の詳細構造を、図３〜図５に基づいて詳述する。図３は、第１トンネルクロスメンバ２１の下面側の斜視図、図４（Ａ）は、第１トンネルクロスメンバ２１の下面側の平面図、図４（Ｂ）は上面側の平面図、図４（Ｃ）は、側面図である。図５は、図４（Ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。なお、本実施形態では、トンネル部１３の後端付近に配置される第１トンネルクロスメンバ２１に、本発明に係るクロスメンバの構成が適用される例を示すが、トンネル部１３の前端付近や中央付近に配設されるトンネルクロスメンバにも適用することができる。また、トンネルクロスメンバ以外の他のクロスメンバにも、本発明に係るクロスメンバの構成を適用することができる。

第１トンネルクロスメンバ２１は、平板部３１、一対の固定部３２、一対の縦壁部３３及び２本のリブ３４（補強部）を備えている。平板部３１、固定部３２、縦壁部３３及びリブ３４は、アルミニウム又はその合金の鋳造によって、一体成型物として形成されている。鋳造の方法としては、砂型鋳造、金型鋳造或いはダイキャスト鋳造などを採用することができる。アルミニウム又はその合金材料を用いることで、第１トンネルクロスメンバ２１の軽量化を図ることができる。また、鋳造で一体成型することで、縦壁部３３及びリブ３４の形状やこれらの配置の自由度を高めることができる利点がある。なお、平板材の組合せや板材の曲げ、絞り加工により第１トンネルクロスメンバ２１を形成するようにしても良い。

平板部３１は、トンネル部１３を跨ぐ車幅方向長さ（車幅方向に所定の長さ）を有し、左右方向に長手で前後方向に短手の矩形部分である。平板部３１は、車室方向に配向する上面３１Ｕと、縦壁部３３及びリブ３４が下方に向けて立設される下面３１Ｄとを有する。一対の固定部３２は、平板部３１の左右両端に各々配置され、車体フレーム１に固定される部分である。この固定される部分は、上述の通り、トンネルサイドフレーム１３１の取り付け片１３１Ａ（車体フレームの取り付け面）である。一対の縦壁部３３は、前後方向の断面視で平板部３１の前後方向の両端縁から各々鉛直下方に延びると共に、前記両端縁に沿って左右へ帯状に延びる部分である。リブ３４は、平板部３１の左右方向中央領域を補強するために配置され、一対の縦壁部３３同士を繋ぐように平板部３１の下面３１Ｄに立設されている。

平板部３１は、一対の固定部３２に対して、車体上方側に向けてオフセットしたオフセット領域部を形成している。このオフセット領域部は、水平方向に延びる突出平面部３１１と、この突出平面部３１１の両端から緩やかに斜め下方に傾斜するように外側へ延びる一対の連設部３１２とを含む。一対の固定部３２も、平板部３１の左右両端において水平方向に延びる部分である。

突出平面部３１１は、一対の固定部３２の高さ位置よりも所定のオフセット長さだけ上方にシフトした高さ位置に配置されている。この突出平面部３１１の下面に、一対のリブ３４が立設されている。一対の連設部３１２の各々は、突出平面部３１１の左右両端と一対の固定部３２の各々とを繋いでいる。本実施形態では、平板部３１の全体がオフセット領域部とされている例を示しているが、平板部３１と固定部３２との間に、非オフセット領域部を介在させても良い。

固定部３２は、連設部３１２の車幅方向外側端縁からさらに外側に延び出す平板部分である。固定部３２には、前後方向に並ぶ２つのボルト締結孔３２１（締結部）が穿孔されている。固定部３２の上面側は、トンネルサイドフレーム１３１の取り付け片１３１Ａに対向する固定面３２Ｓ（図４（Ｂ））となる。取り付け片１３１Ａに固定面３２Ｓが当接した状態で、ボルト締結孔３２１に固定ボルト１３３（図７に模式的に示す）が挿通、締結されることによって、第１トンネルクロスメンバ２１は車体フレーム１に固定される。後記で詳述するが、突出平面部３１１と固定部３２（固定面３２Ｓ）とのオフセット量は、第１トンネルクロスメンバ２１の図心が固定面３２Ｓの高さ位置と一致するように設定されていることが、軸剛性を高める点において望ましい。

固定部３２の下面側には、ボルト締結孔３２１の周囲を補強する孔補強リブ３２２が立設されている。孔補強リブ３２２は、２つのボルト締結孔３２１の内側半円の周囲をそれぞれ囲う２つの半円部分と、これら半円部分を繋ぐ直線部分とを含む。固定部３２において、ボルト締結孔３２１よりも車幅方向外側部分である最外領域３２３は、リブ等の突出部材が具備されていない単純平板部とされている。これは、第１トンネルクロスメンバ２１はボルト締結孔３２１の位置において車体フレーム１に固定されるため、最外領域３２３においては特段補強する必要がないからである。これにより、第１トンネルクロスメンバ２１の軽量化に寄与することができる。

一対の縦壁部３３及び一対のリブ３４は、第１トンネルクロスメンバ２１の軸剛性及び捻り剛性を高めるために配置されている。一対の縦壁部３３は、平板部３１の前側縁、後側縁において、それぞれ左右方向に延びている。縦壁部３３は、左右方向中央領域の帯状部３３１と、この帯状部３３１の左右両端に連設されている先細り部３３２とを含む。

帯状部３３１は、上下幅が一定の部分であり、突出平面部３１１の左右幅よりもやや短い左右長さを有している。先細り部３３２は、左右の端部方向に向けて上下幅が徐々に減少する部分であり、突出平面部３１１の左右端部付近から固定部３２に至る領域に配設されている。先細り部３３２の先端は、それぞれ固定部３２に立設された孔補強リブ３２２に連設されている。縦壁部３３の帯状部３３１の下方への突出高さは、突出平面部３１１と固定部３２とのオフセット長さよりも長い。従って、図４（Ｃ）及び図５に示すように、帯状部３３１の下端縁３３Ｅは、固定部３２よりも下方に位置している。

一対のリブ３４は、平行に左右方向に延びる一対の縦壁部３３間において、上面視でＸ字を形成するように交差している。２本のリブ３４は、それぞれ縦壁部３３に対して所定角度だけ傾いて左右方向に延びている。２本のリブ３４が交差する交差部Ｐは、平板部３１の左右方向及び前後方向の中心付近に位置している。また、各リブ３４の右端部３４Ｒは帯状部３３１の右端付近に、左端部３４Ｌは左端付近に、各々連設されている。なお、本実施形態では第１トンネルクロスメンバ２１は鋳造により一体成型されるため、交差部Ｐにおいてリブ３４同士の継ぎ目や嵌め合わせ部分は存在しておらず、一体化されている。同様に、各リブ３４の右端部３４Ｒ、左端部３４Ｌと縦壁部３３との接続部にも、継ぎ目や嵌め合わせ部分は存在していない。

リブ３４の平板部３１の下面３１Ｄからの突出高さは、縦壁部３３（帯状部３３１）の平板部３１端縁からの突出高さと等しい高さに設定されている。すなわち、リブ３４の下端縁３４Ｅと縦壁部３３の下端縁３３Ｅとは、同じ高さ位置にある（図５参照）。これにより、リブ３４と縦壁部３３との接続部において、下端縁３４Ｅと下端縁３３Ｅとに段差は生じず、面一となっている。

リブ３４と縦壁部３３との接続部の突出端側において段差が存在していると、その段差部が応力集中箇所となり、機械的強度の弱点部となり得る。例えば、リブ３４の下端縁３４Ｅが縦壁部３３の下端縁３３Ｅよりも突出高さが低いものであると、前記接続部において縦壁部３３の下端付近はリブ３４が繋がっていない部分となる。このような部分は、機械的強度の弱点部となり得る。本実施形態では、このような弱点部の発生を防止することができる。

２本のリブ３４は共に直線的なリブである。また、これらリブ３４は、平行に延びる一対の縦壁部３３同士をＸ字型に繋ぐように延びている。従って、２本のリブ３４の配置形状は、平面視において、交差部Ｐを中心として左右方向、並びに前後方向の双方において対称である。このようなリブ３４の配置によれば、少ないリブ本数で効率よく第１トンネルクロスメンバ２１の捻り剛性を高めることができる。すなわち、補強のために付加するリブ３４の質量効率を高めることができる。また、２本のリブ３４を対称に配置することで、リブ３４による車幅方向の補強バランスを良好なものとすることができる。

図３を参照して、リブ３４の右端部３４Ｒ及び左端部３４Ｌ（車幅方向両端部）は、一対の固定部３２からそれぞれ車幅方向内側に所定間隔を置いた位置に配置されている。つまり、２本のリブ３４は、平板部３１の全長に亘って左右方向に延びるように配置されているのではなく、平板部３１の端部付近を除く領域（突出平面部３１１上）に配置されている。このようにリブ３４の平板部３１への配置領域を制限することで、縦壁部３３に対してリブ３４が平行に近づき過ぎることを抑止できる。

すなわち、平板部３１の前後長さに制限が有る場合において、リブ３４を平板部３１の全長に亘って配置しようとすると、２本のリブ３４のＸ字型交差体の左右長さが、前後長さに比べて相当大きくなってしまう。このことは、縦壁部３３に対するリブ３４の交差角が小さくなることに繋がり、リブ３４による捻り剛性の補強効果を弱体化させ得る。これに対し、リブ３４の配置領域を平板部３１の中央領域に制限することで、前記交差角を比較的大きいレベルに設定することが可能となる。従って、本実施形態によれば、第１トンネルクロスメンバ２１の捻り剛性をより向上させることができる。

リブ３４の右端部３４Ｒ（第１端部）と右側の固定部３２（一対の固定部の一方）との第１間隔ｄ１と、リブ３４の左端部３４Ｌ（第２端部）と左側の固定部３２（一対の固定部の他方）との第２間隔ｄ２とは、等しい長さに設定されている。第１間隔ｄ１、第２間隔ｄ２は、それぞれボルト締結孔３２１の孔心から、右端部３４Ｒ、左端部３４Ｌまでの長さである。このように、第１間隔ｄ１と第２間隔ｄ２とを等しくすることで、平板部３１におけるリブ３４の配置バランスが良くなり、捻り剛性の一層の向上に寄与する。さらに、リブ３４の配置領域が制限されることで、リブ３４の付加による第１トンネルクロスメンバ２１の重量増加を抑制することができる。

［平板部のオフセットの意義］
上記で説明した第１トンネルクロスメンバ２１は、平板部３１と一対の縦壁部３３とを含むことで、前後方向の断面視において結果的に断面Ｕ字型の形状を備える、さらに、平板部３１の車幅方向中央領域にはＸ字型に交差した２本のリブ３４からなる補強部が備えられている。このため、第１トンネルクロスメンバ２１の捻り剛性が、質量効率良く高められている。これに加え、本実施形態の第１トンネルクロスメンバ２１は、平板部３１の高さ位置が一対の固定部３２の高さ位置に対して上方にオフセットされている構成を備える。かかる構成は、第１トンネルクロスメンバ２１の軸剛性の向上に寄与する。この点を、図６及び図７に基づいて説明する。

図６（Ａ）は、比較例に係るトンネルクロスメンバ２１Ａの図心Ａ１と、当該トンネルクロスメンバ２１Ａのトンネル部１３への固定部との関係を示す模式図、図６（Ｂ）はトンネルクロスメンバ２１Ａの側面図である。トンネルクロスメンバ２１Ａは、平板部３１０と一対の縦壁部３３０とからなり、断面Ｕ字型の形状を備えている。平板部３１０の左右両端の上面が、トンネル部１３の固定片１３２（図２に示した取り付け片１３１Ａに相当する模式的な部分）に固定される固定面３２０Ｓである。固定片１３２と固定面３２０Ｓとが上下方向に重ね合わされ、両者が固定ボルト１３３により固定されている。この比較例に係るトンネルクロスメンバ２１Ａにおいては、平板部３１０の中央領域と固定面３２０Ｓが形成された端部領域とはオフセットされておらず、平板部３１０は左右方向に水平に延伸している。

平板部３１０及び一対の縦壁部３３０からなる断面Ｕ字型の形状を有するトンネルクロスメンバ２１Ａとした場合、当該クロスメンバ２１Ａの図心Ａ１の位置は、平板部３１０上ではなく、図６（Ｂ）に示すように一対の縦壁部３３０が延びる下方にシフトする。このため、固定面３２０Ｓの高さ位置ａ１に対して、図心Ａ１の高さ位置ａ２は下方にずれている。このような図心Ａ１の固定面３２０Ｓに対するオフセットは、トンネルクロスメンバ２１Ａの軸剛性に不利に作用する。

トンネル部１３は、前後方向に延び、下方に開口した構造物である。このため、図６（Ａ）に付している矢印の通り、トンネル部１３には、前記開口を閉じようとする左右方向の圧縮力、及び、前記開口を開こうとする左右方向の引っ張り力が作用する。トンネルクロスメンバ２１Ａは、トンネル部１３の下部開口を左右方向に跨ぐように取り付けられるクロスメンバであるので、固定ボルト１３３を通して前記圧縮力及び前記拡張力が作用する。図心Ａ１が固定面３２０Ｓに対して下方にオフセットしていると、例えば前記圧縮力が作用した場合、当該トンネルクロスメンバ２１Ａは下方に撓み易くなってしまう。つまり、良好な軸剛性を得ることができない。

図７（Ａ）は、本実施形態に係る第１トンネルクロスメンバ２１の図心Ａ２と、当該トンネルクロスメンバ２１のトンネル部１３への固定部との関係を示す模式図、図７（Ｂ）は第１トンネルクロスメンバ２１の模式的な側面図（リブ３４の記載は省いている）である。第１トンネルクロスメンバ２１も、平板部３１と一対の縦壁部３３とを含み、断面Ｕ字型の形状を備えている。

これに加え、第１トンネルクロスメンバ２１では、平板部３１が、該平板部３１の車幅方向両端の一対の固定部３２に対して、車体上方側に向けてオフセットしたオフセット領域部とされている。そして、平板部３１（突出平面部３１１）に対して下方にオフセットした態様となる固定部３２の固定面３２Ｓが、車体フレーム１側の固定片１３２に上下方向に重ね合わされ、固定ボルト１３３により固定されている。

このようなオフセットにより、第１トンネルクロスメンバ２１の図心Ａ２は、上方にシフトするようになる。従って、第１トンネルクロスメンバ２１の車体フレーム１に対する固定面３２Ｓを、第１トンネルクロスメンバ２１の図心Ａ２に近づけることができる。これにより、固定ボルト１３３を通して一対の固定部３２から第１トンネルクロスメンバ２１に圧縮力が作用した場合でも、当該第１トンネルクロスメンバ２１が湾曲変形し難くすることができる。また、引っ張り力に対する耐性も高めることができる。つまり、第１トンネルクロスメンバ２１の軸剛性を向上させることができる。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）では、固定面３２Ｓの高さ位置ａ１と、図心Ａ２の高さ位置ａ２とを一致させている例を示している。この場合、第１トンネルクロスメンバ２１の軸剛性を最も高めることができる。従って、本実施形態に係る第１トンネルクロスメンバ２１によれば、一対の縦壁部３３及び２本のリブ３４のＸ字型配置によって良好な捻り剛性を確保しつつ、上述の平板部３１のオフセット構造によって良好な軸剛性を具備させることができる。

すなわち、一対の縦壁部３３及び一対のリブ３４に加え、平板部３１のオフセット構造を具備することで、第１トンネルクロスメンバ２１の捻り剛性及び軸剛性が構造的に高められている。従って、軽量化を企図してアルミニウムの鋳造品にて第１トンネルクロスメンバ２１を形成する場合でも、必要十分な捻り剛性及び軸剛性を第１トンネルクロスメンバ２１に具備させることが可能となる。このような第１トンネルクロスメンバ２１を車体フレーム１の下部に組み付けることで、剛性が高められた車両の下部車体構造を提供することができる。

［変形実施形態の説明］
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形実施形態を取ることができる。

（１）上記実施形態では、平板部３１のオフセット領域部が、水平方向に延びる突出平面部３１１と、その両端の連設部３１２とで構成されている例を示した。これは一例であり、第１トンネルクロスメンバ２１の図心が固定面３２Ｓの高さ位置に近づける、或いは一致させることができる限りにおいて、オフセット領域部の形態は問わない。例えば、突出平面部３１１が水平面に対して前後又は左右方向に緩い傾きを持つ形状、或いは緩く凸湾曲又は凹湾曲する形状であっても良い。また、平板部３１は上面視で左右に長手の四角形でなくともよく、平板部３１と同じ平面上で前後方向に突出する部分や、切り欠かれた部分を具備していても良い。

（２）上記実施形態では、２本の直線状のリブ３４をＸ字型に交差させた態様の補強部を例示した。質量効率をさほど低下させない限りにおいて、３本乃至はそれ以上のリブにて補強部を構成しても良い。例えば、図３に示す第１トンネルクロスメンバ２１に対し、交差部Ｐを通り、一対の縦壁部３３を前後方向に直線的に繋ぐリブを追加しても良い。また、直線状のリブ３４に代えて、湾曲部や折曲部、或いは部分的な厚肉部を有するリブ等を用いるようにしても良い。

（３）上記実施形態では、２本のリブ３４が交差部Ｐを中心として車幅方向において対称に配置される例を示した。リブ３４の配置は対称でなくともよく、交差部Ｐの位置が平板部３１上において前後方向若しくは左右方向に偏心していても良い。また、リブ３４の左右端部と一対の固定部３２との各々の間隔（第１間隔ｄ１、第２間隔ｄ２）は同一にせずとも良く、いずれか一方が他方よりも長い関係としても良い。さらに、縦壁部３３の下端縁３３Ｅとリブ３４の下端縁３４Ｅとは、必ずしも面一にしなくとも良い。

１ 車体フレーム
１１ フロアパネル
１２ サイドシル
１３ トンネル部
２１ 第１トンネルクロスメンバ（クロスメンバ）
２２ 第２トンネルクロスメンバ
２３ 複合トンネルクロスメンバ
３１ 平板部（オフセット領域部）
３１Ｄ 下面
３１１ 突出平面部
３１２ 連設部
３２ 固定部
３２Ｓ 固定面
３２１ ボルト締結孔（締結部）
３２３ 最外領域（締結部よりも車幅方向外側部分）
３３ 縦壁部
３４ リブ（補強部）
３４Ｒ 右端部（第１端部）
３４Ｌ 左端部（第２端部）
Ａ１、Ａ２ 図心
Ｐ 交差部（交差する位置）
ｄ１ 第１間隔
ｄ２ 第２間隔

Claims (9)

1. 車体フレームと、
   車幅方向に延び、前記車体フレームの下部に組み付けられるクロスメンバと、を備え、
   前記クロスメンバは、
   車幅方向に所定の長さを有する平板部と、
   前記平板部の車幅方向両端に各々配置され、前記車体フレームに固定される一対の固定部と、
   前記平板部の車体前後方向の両端縁から各々下方に延びる一対の縦壁部と、
   前記平板部の車幅方向中央領域を補強する補強部と、を含み、
   前記補強部は、前記一対の縦壁部同士を繋ぐように前記平板部の下面に立設されたリブを含み、
   前記平板部は、前記一対の固定部に対して、車体上方側に向けてオフセットしたオフセット領域部を有する、車両の下部車体構造において、
   前記オフセット領域部は、前記一対の固定部より上方に位置する突出平面部と、この突出平面部の車幅方向両端と前記一対の固定部とを各々繋ぐ連設部とを含み、
   前記一対の固定部は、前記車体フレームの取り付け面と対向する固定面を備え、
   前記クロスメンバの図心が前記固定面の高さ位置と一致するように、前記突出平面部と前記固定面とのオフセット量が設定されている、車両の下部車体構造。
2. 車体フレームと、
   車幅方向に延び、前記車体フレームの下部に組み付けられるクロスメンバと、を備え、
   前記クロスメンバは、
   車幅方向に所定の長さを有する平板部と、
   前記平板部の車幅方向両端に各々配置され、前記車体フレームに固定される一対の固定部と、
   前記平板部の車体前後方向の両端縁から各々下方に延びる一対の縦壁部と、
   前記平板部の車幅方向中央領域を補強する補強部と、を含み、
   前記補強部は、前記一対の縦壁部同士を繋ぐように前記平板部の下面に立設されたリブを含み、
   前記平板部は、前記一対の固定部に対して、車体上方側に向けてオフセットしたオフセット領域部を有する、車両の下部車体構造において、
   前記補強部は、前記平板部の車幅方向中央部において交差する２本のリブを含む、車両の下部車体構造。
3. 車体フレームと、
   車幅方向に延び、前記車体フレームの下部に組み付けられるクロスメンバと、を備え、
   前記クロスメンバは、
   車幅方向に所定の長さを有する平板部と、
   前記平板部の車幅方向両端に各々配置され、前記車体フレームに固定される一対の固定部と、
   前記平板部の車体前後方向の両端縁から各々下方に延びる一対の縦壁部と、
   前記平板部の車幅方向中央領域を補強する補強部と、を含み、
   前記補強部は、前記一対の縦壁部同士を繋ぐように前記平板部の下面に立設されたリブを含み、
   前記平板部は、前記一対の固定部に対して、車体上方側に向けてオフセットしたオフセット領域部を有する、車両の下部車体構造において、
   前記固定部は、前記車体フレームと前記クロスメンバとが固定ボルトによって締結される固定部であり、
   前記平板部は、前記固定ボルトによる締結部よりも車幅方向外側部分が、突出部分を具備しない単純平板部とされている、車両の下部車体構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の下部車体構造において、
   前記リブの車幅方向両端部は、前記一対の固定部からそれぞれ車幅方向内側に所定間隔を置いた位置に配置されている、車両の下部車体構造。
5. 請求項４に記載の車両の下部車体構造において、
   前記リブの車幅方向の第１端部と前記一対の固定部の一方との第１間隔と、前記リブの前記第１端部とは反対側の第２端部と前記一対の固定部の他方との第２間隔とが等しい、車両の下部車体構造。
6. 請求項２に記載の車両の下部車体構造において、
   前記２本のリブは、前記交差する位置を中心として車幅方向において対称に配置されている、車両の下部車体構造。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両の下部車体構造において、
   前記リブと前記縦壁部との接続部において、前記リブの前記平板部からの突出高さと、前記縦壁部の前記平板部からの突出高さと等しい、車両の下部車体構造。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両の下部車体構造において、
   前記クロスメンバの前記平板部、前記固定部、前記縦壁部及び前記補強部は、アルミニウム又はその合金の一体成型物からなる、車両の下部車体構造。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両の下部車体構造において、
   前記車体フレームは、車体前後方向に延びるトンネル部を備えるフロアパネルを備え、
   前記クロスメンバは、前記トンネル部を車幅方向に跨ぐように前記車体フレームに取り付けられるトンネルクロスメンバであって、前記平板部は、前記トンネル部を跨ぐ車幅方向長さを有する、車両の下部車体構造。

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