JP6624185B2

JP6624185B2 - 車体構造

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Publication number: JP6624185B2
Application number: JP2017225412A
Authority: JP
Inventors: 諭菊田
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2037-11-24
Also published as: DE102018128873B4; CN109895857A; CN109895857B; FR3074131A1; DE102018128873A1; FR3074131B1; JP2019093931A

Description

本発明は、車体構造に関するものである。

自動車などの車両は、車両前後方向に延びる一対のサイドフレームを含む車体構造を備えている。一対のサイドフレームは、車幅方向に離間して配置される部材であり、例えば矩形状の閉断面を有している。

特許文献１には、車両の下部車体構造が記載されている。この車体構造は、車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームと、車両前後方向に延びる左右一対のリアサイドフレームと、クロスメンバと、斜行クロスメンバとを備える。またフロントサイドフレームとリアサイドフレームは、車室フロアの両縁部で車両前後方向に延びる左右一対のサイドシルを介して連結されている。

車体構造のクロスメンバは、左右一対のリアサイドフレームを互いに結合する。斜行クロスメンバは、車幅方向に延び、左右一対のフロントサイドフレームの少なくともいずれか一方の後端部と、そのフロントサイドフレームとは左右反対側におけるリアサイドフレームとクロスメンバとの結合部と、を連結する。

特許文献１では、フロントサイドフレーム、サイドシル、リアサイドフレームおよびクロスメンバに加え、斜行クロスメンバを有するので、車体の剛性および強度を高めることができる、としている。また特許文献１では、オフセット衝突時にフロントサイドフレームが受ける入力荷重を、そのフロントサイドフレームのすぐ後方のサイドシルに伝達させると共に、斜行クロスメンバにより他方のリアサイドフレームにも伝達できる、としている。

特開２００８−２３０４２１号公報

特許文献１に記載の車体構造は、オフセット衝突時に一方のサイドフレームの前方から後方に伝達された荷重を、斜行クロスメンバを用いて他方のサイドフレームに伝達して衝撃荷重を効率的に分散する。

しかし特許文献１の斜行クロスメンバは、サイドフレームに単に連結されているに過ぎない。つまり特許文献１の車体構造には、サイドフレームとの連結箇所自体を補強して剛性を高めたり、連結箇所の周辺構造を考慮して剛性を高めたりするなど、サイドフレームの変形をより十全に防止することに関し、改善の余地があった。

本発明は、このような課題に鑑み、オフセット衝突時の衝撃によるサイドフレームの変形をより十全に防止できる車体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構造の代表的な構成は、車両前後方向に延びている部材であり車幅方向に離間して配置される一対のサイドフレームを備える車体構造において、車体構造はさらに、一対のサイドフレームのうち右側のサイドフレームから斜め左後方に向かう右前側腕部と、左側のサイドフレームから斜め右後方に向かう左前側腕部と、右側のサイドフレームから斜め左前方に向かう右後側腕部と、左側のサイドフレームから斜め右前方に向かう左後側腕部と、一対のサイドフレームの間で各腕部を結合する結合部とを含むクロスメンバと、クロスメンバのうち右前側腕部と左前側腕部を一対のサイドフレームに取付けて、右前側腕部または左前側腕部に沿った一辺と、右前側腕部または左前側腕部に交差する一辺と、サイドフレームに沿った一辺とを少なくとも備える多角形状を成す第１取付ブラケットと、クロスメンバのうち右後側腕部と左後側腕部を一対のサイドフレームに取付けて、右後側腕部または左後側腕部に沿った一辺と、右後側腕部または左後側腕部に交差する一辺と、サイドフレームに沿った一辺とを少なくとも備える多角形状を成す第２取付ブラケットと、結合部に配置され、駆動系部品を搭載する第１マウントブラケットとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、オフセット衝突時の衝撃によるサイドフレームの変形をより十全に防止できる車体構造を提供することができる。

本発明の実施例に係る車体構造および車体構造に配置されるキャビンを概略的に示す図である。図１の車体構造の一部を示す図である。図２の車体構造に駆動系部品が搭載されている様子を概略的に示す図である。図２の車体構造のＡ矢視図である。図４の車体構造のＦ−Ｆ断面を示す図である。図４の車体構造のクロスメンバの車幅方向中央部同士の接合工程を示す図である。図６の接合工程の変形例を示す図である。図６の接合工程の他の変形例を示す図である。図４の車体構造の変形例を示す図である。

本発明の一実施の形態に係る車体構造の代表的な構成は、車両前後方向に延びている部材であり車幅方向に離間して配置される一対のサイドフレームを備える車体構造において、車体構造はさらに、一対のサイドフレームのうち右側のサイドフレームから斜め左後方に向かう右前側腕部と、左側のサイドフレームから斜め右後方に向かう左前側腕部と、右側のサイドフレームから斜め左前方に向かう右後側腕部と、左側のサイドフレームから斜め右前方に向かう左後側腕部と、一対のサイドフレームの間で各腕部を結合する結合部とを含むクロスメンバと、クロスメンバのうち右前側腕部と左前側腕部を一対のサイドフレームに取付けて、右前側腕部または左前側腕部に沿った一辺と、右前側腕部または左前側腕部に交差する一辺と、サイドフレームに沿った一辺とを少なくとも備える多角形状を成す第１取付ブラケットと、クロスメンバのうち右後側腕部と左後側腕部を一対のサイドフレームに取付けて、右後側腕部または左後側腕部に沿った一辺と、右後側腕部または左後側腕部に交差する一辺と、サイドフレームに沿った一辺とを少なくとも備える多角形状を成す第２取付ブラケットと、結合部に配置され、駆動系部品を搭載する第１マウントブラケットとを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、クロスメンバは、４つの腕部すなわち右前側腕部、左前側腕部、右後側腕部および左後側腕部と、結合部とを含み、これらの各腕部が結合部により一対のサイドフレームの間で結合されている。また第１取付ブラケット、第２取付ブラケットは、少なくとも三辺を備える三角形状または台形状などの多角形状となっている。このため、第１取付ブラケットがクロスメンバの右前側腕部と左前側腕部を、第２取付ブラケットがクロスメンバの右後側腕部と左後側腕部を、一対のサイドフレームに高い剛性でそれぞれ取付けることができる。

ここで、車両前面の左右いずれかに衝撃力が集中するオフセット衝突時において、右側のサイドフレームに衝撃力が集中した場合を想定する。オフセット衝突時に右側のサイドフレームの前方から後方に伝達された荷重の一部は、第１取付ブラケットを介してクロスメンバの右前側腕部に伝達される。さらに荷重は、各腕部が結合されている結合部を介してクロスメンバの左後側腕部まで伝達され、第２取付ブラケットを介して左側のサイドフレームにまで分散される。このようにして上記構成では、オフセット衝突時の荷重を、４つの腕部を含むクロスメンバと、第１取付ブラケットおよび第２取付ブラケットとを用いて、右側のサイドフレームから左側のサイドフレーム、あるいは左側のサイドフレームから右側のサイドフレームに分散できる。

さらに第１マウントブラケットは、駆動系部品（例えばトランスミッション）を搭載する剛性の高いブラケットである。このような第１マウントブラケットを、クロスメンバの各腕部を結合する結合部に配置することで、クロスメンバの各腕部同士を高い剛性で接合できる。したがって上記構成によれば、オフセット衝突時の衝撃によるサイドフレームの変形をより十全に防止できる。

上記の一対のサイドフレームは、矩形状の断面を有し、第１取付ブラケットと第２取付ブラケットは、サイドフレームの少なくとも上面または下面に沿って張り出したフランジを有し、フランジを介して上面または下面に固定されているとよい。

このように第１取付ブラケットと第２取付ブラケットにフランジを設けることで、ブラケットをサイドフレームに確実に固定できる。さらに生産時（組立時）に、第１取付ブラケットと第２取付ブラケットのフランジをサイドフレームの上面に仮置きしたり、サイドフレームの下面に接したりするようにできるため、組付位置を調整しつつ組付もしくは溶接できる点で車体構造の製造が容易である。なお第１取付ブラケットと第２取付ブラケットをサイドフレームの上面または下面に固定する際には、例えばＣＯ２溶接を用いてもよく、あるいは、挿通孔を設けてこれにボルトを挿通してナットで締結してもよい。

また第１マウントブラケットが搭載する駆動系部品は、軸方向がずれると、動力伝達効率が低下するため取付位置に高い精度が要求される。このため、第１取付ブラケットと第２取付ブラケットのフランジをサイドフレームの上面に仮置きすることで、駆動系部品の位置決めを正確に行いながら、４つの腕部を含むクロスメンバを一対のサイドフレームに取付けることができる。

上記の一対のサイドフレームには、車両後方にゆくほど車幅方向外側に向かう末広がり部が形成されていて、第１取付ブラケットは、末広がり部よりも車両前側に位置し、第２取付ブラケットは、末広がり部または末広がり部よりも車両後側に位置しているとよい。

これにより、オフセット衝突時の荷重は、末広がり部よりも車両前側に位置する第１取付ブラケットを介してクロスメンバの右前側腕部と左前側腕部に伝達され分散される。クロスメンバの右前側腕部と左前側腕部で分散された荷重はさらに、クロスメンバの右後側腕部と左後側腕部に伝達され分散され、第２取付ブラケットを介して末広がり部または末広がり部よりも車両後側に伝達される。したがって上記構成によれば、オフセット衝突時の荷重が末広がり部に過度に伝達されず、サイドフレームの変形を抑制できる。

上記のクロスメンバは、車幅方向両端部が車幅方向中央部よりも車両前側に位置するように屈曲している第１クロスメンバと、第１クロスメンバよりも車両後方で一対のサイドフレームに差し渡されていてその車幅方向両端部が車幅方向中央部よりも車両後側に位置するように屈曲している第２クロスメンバとを備えるとよい。これにより、第１クロスメンバは、右前側腕部と左前側腕部を含み、平面視で前側に開いたＶ字状になっている。また第２クロスメンバは、右後側腕部と左後側腕部を含み、平面視で後側に開いたＶ字状になっている。そして第１クロスメンバと第２クロスメンバの車幅方向中央部同士が一対のサイドフレームの間の結合部で結合されることで、クロスメンバは、平面視でＸ字状に形成される。このため、オフセット衝突時に受けた前方からの荷重を、第１クロスメンバおよび第２クロスメンバを介して斜め後方に確実に伝達できる。

上記の車体構造はさらに、クロスメンバの右後側腕部または左後側腕部から右後側腕部または左後側腕部に隣接する右側または左側のサイドフレームまで差し渡される第２マウントブラケットを備えるとよい。

ここで第２マウントブラケットは、駆動系部品（例えばディファレンシャルギヤ）を搭載する剛性の高いブラケットである。このような第２マウントブラケットを用いて、クロスメンバの右後側腕部または左後側腕部と右側または左側のサイドフレームとを差し渡すことにより、オフセット衝突時の衝撃によるサイドフレームの変形を抑制できる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。かかる実施例に示す寸法、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、本明細書および図面において、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、本発明の実施例に係る車体構造１００および車体構造１００に配置されるキャビン１０２を概略的に示す図である。図中では車体構造１００およびキャビン１０２を斜め下方から見た状態を示している。以下、各図に示す矢印Ｘ、Ｙは車両前側、車両右側をそれぞれ示している。

車体構造１００は、車幅方向に離間して配置される一対のサイドフレーム１０４、１０６と、一対のサイドフレーム１０４、１０６間に差し渡された複数のクロスメンバ１０８ａ〜１０８ｉとを備えている。車体構造１００は、これらの部材によって図示のような枠状のフレーム構造を形成している。また車体構造１００は、図示のようにフレーム構造の上方にキャビン１０２を配置するような形式の車両に適用可能である。

図２は、図１の車体構造１００の一部を示す図である。図中では車体構造１００を上方から見た状態を示している。図３は、図２の車体構造１００に駆動系部品が搭載されている様子を概略的に示す図である。

図２に示すように、クロスメンバ１０８ａ〜１０８ｉのうち、車両前側から４番目・５番目には、クロスメンバ１０８ｄ、クロスメンバ１０８ｅが位置している。クロスメンバ１０８ｄは、車幅方向両端部１０９ａ、１０９ｂが車幅方向中央部１１１よりも車両前側に位置するように屈曲していて、車幅方向両端部１０９ａ、１０９ｂがブラケット１１０ａ、１１０ｂを介してサイドフレーム１０４、１０６にそれぞれ接合されている。このため、一対のサイドフレーム１０４、１０６の各々のクロスメンバ１０８ｄの取付箇所は、ブラケット１１０ａ、１１０ｂの位置に対応している。

クロスメンバ１０８ｅは、クロスメンバ１０８ｄよりも車両後側で一対のサイドフレーム１０４、１０６に差し渡されていて、車幅方向両端部１１３ａ、１１３ｂが車幅方向中央部１１５よりも車両後側に位置するように屈曲している。クロスメンバ１０８ｅは、車幅方向両端部１１３ａ、１１３ｂがブラケット１１２ａ、１１２ｂを介してサイドフレーム１０４、１０６にそれぞれ接合されている。このため、一対のサイドフレーム１０４、１０６の各々のクロスメンバ１０８ｅの取付箇所は、ブラケット１１２ａ、１１２ｂの位置に対応している。

図２に示すように、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅは、互いの車幅方向中央部１１１、１１５がマウントブラケット１１４で接合され、平面視でＸ字状に形成されている。具体的には、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅは、４つの腕部すなわち右前側腕部１１７ａ、左前側腕部１１７ｂ、右後側腕部１１９ａおよび左後側腕部１１９ｂを含む。さらに、これらの腕部は、一対のサイドフレーム１０４、１０６の間で結合部によって結合されている。なお結合部とは、図２ではマウントブラケット１１４の位置にある領域である。より具体的には図６に示すように、結合部とは、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅ同士を、パッチ１８４、１８８およびマウントブラケット１１４を介して結合するための、溶接箇所１８６ａ、１８６ｂ、１９０ａ、１９０ｂ、１９２ａ、１９２ｂ、１９３ａ、１９３ｂを含む領域である。

右前側腕部１１７ａは、一対のサイドフレーム１０４、１０６のうち右側のサイドフレーム１０４から斜め左後方に向かって延びている。左前側腕部１１７ｂは、左側のサイドフレーム１０６から斜め右後方に向かって延びている。右後側腕部１１９ａは、右側のサイドフレーム１０４から斜め左前方に向かって延びている。左後側腕部１１９ｂは、左側のサイドフレーム１０６から斜め右前方に向かって延びている。

このため、ブラケット１１０ａ、１１０ｂは、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅのうち右前側腕部１１７ａと左前側腕部１１７ｂを一対のサイドフレーム１０４、１０６に取付けている。また、ブラケット１１２ａ、１１２ｂは、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅのうち右後側腕部１１９ａと左後側腕部１１９ｂを一対のサイドフレーム１０４、１０６に取付けている。

マウントブラケット１１４は、駆動系部品（例えば、図３に示すトランスミッション１１６）を搭載する剛性の高いブラケットである。このようなマウントブラケット１１４を、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの各腕部を結合する一対のサイドフレーム１０４、１０６の間の結合部に配置している。このため、マウントブラケット１１４を用いることで、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの車幅方向中央部１１１、１１５同士、結果的には各腕部１１７ａ、１１７ｂ、１１９ａ、１１９ｂ同士を高い剛性で接合できる。

図２に示すように、ブラケット１１０ａ、１１０ｂは、右前側腕部１１７ａまたは左前側腕部１１７ｂに沿った一辺１１８ａ、１１８ｂと、サイドフレーム１０４、１０６に沿った一辺１２０ａ、１２０ｂと、右前側腕部１１７ａまたは左前側腕部１１７ｂに交差する一辺１２２ａ、１２２ｂとを少なくとも含む。さらにブラケット１１０ａ、１１０ｂは、一辺１２２ａ、１２２ｂからサイドフレーム１０４、１０６に向かって屈曲した一辺１２４ａ、１２４ｂを含む。

ブラケット１１０ａ、１１０ｂは、本実施例では、図２に示すように四角形状となっているが、これに限定されない。一例としてブラケット１１０ａ、１１０ｂは、台形状にしてもよいし、一辺１２２ａ、１２２ｂを屈曲させず、サイドフレーム１０４、１０６に延長すれば、一辺１２４ａ、１２４ｂが存在せず、三角形状とすることもできる。このように、ブラケット１１０ａ、１１０ｂを様々な多角形状とすることで、クロスメンバ１０８ｄの右前側腕部１１７ａと左前側腕部１１７ｂをサイドフレーム１０４、１０６に高い剛性で取付けることができる。

ブラケット１１２ａ、１１２ｂは、右後側腕部１１９ａまたは左後側腕部１１９ｂに沿った一辺１２６ａ、１２６ｂと、サイドフレーム１０４、１０６に沿った一辺１２８ａ、１２８ｂと、右後側腕部１１９ａまたは左後側腕部１１９ｂに交差する一辺１３０ａ、１３０ｂとを少なくとも含む。さらにブラケット１１２ａ、１１２ｂは、一辺１３０ａ、１３０ｂからサイドフレーム１０４、１０６に向かって屈曲した一辺１３２ａ、１３２ｂを含む。

このため、ブラケット１１２ａ、１１２ｂは、図２に示すように四角形状となっているが、これに限定されない。一例としてブラケット１１２ａ、１１２ｂは、一辺１３０ａ、１３０ｂを屈曲させず、サイドフレーム１０４、１０６に延長すれば、一辺１３２ａ、１３２ｂが存在せず、三角形状を形成できる。このように、ブラケット１１２ａ、１１２ｂを台形状または三角形状などの多角形状とすることで、クロスメンバ１０８ｅの右後側腕部１１９ａと左後側腕部１１９ｂをサイドフレーム１０４、１０６に高い剛性で取付けることができる。

サイドフレーム１０４、１０６の各々の車幅方向外側には、図２に示すようにボディマウントブラケット１３４、１３６が配置されている。これら一対のボディマウントブラケット１３４、１３６は、一対のサイドフレーム１０４、１０６とキャビン１０２とを接続する剛性の高いブラケットである。またクロスメンバ１０８ｃは、ブラケット１３８ａ、１３８ｂを介してサイドフレーム１０４、１０６にそれぞれ接合されている。

図２から分かるようにボディマウントブラケット１３４、１３６の前後方向にわたる範囲は、クロスメンバ１０８ｄの車幅方向両端部１０９ａ、１０９ｂの位置に対応するブラケット１１０ａ、１１０ｂのそれに重なっている。さらにボディマウントブラケット１３４、１３６の前後方向にわたる範囲は、クロスメンバ１０８ｃの位置に対応するブラケット１３８ａ、１３８ｂのそれとも重なっている。

ここでサイドフレーム１０４、１０６は、車両前後方向に延びていて、図２に示すように互いに対称な形状を有している。サイドフレーム１０４、１０６には、車両後方にゆくほど車幅方向外側に向かう末広がり部１４２、１４４が形成されている。このため、サイドフレーム１０４、１０６では、前突時の入力荷重が末広がり部１４２、１４４に集中し易く、末広がり部１４２、１４４が変形の起点となり得る。

そこで本実施例では、前突時の入力荷重がサイドフレーム１０４、１０６の末広がり部１４２、１４４に過度に伝達されないように、ブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂの位置を設定している。具体的には、ブラケット１１０ａ、１１０ｂを、末広がり部１４２、１４４よりも車両前側の位置に設定し、ブラケット１１２ａ、１１２ｂを末広がり部１４２、１４４よりも車両後側の位置に設定している。

ここで前突時、特に車両前面の左右いずれかに衝撃力が集中するオフセット衝突時において、車体構造１００のサイドフレーム１０４に衝撃力が集中した場合について説明する。

図２に示すように右側のサイドフレーム１０４に入力された入力荷重（矢印Ｂ参照）は、前方から後方に伝達され、その一部が末広がり部１４２よりも車両前側に位置するブラケット１１０ａを介してクロスメンバ１０８ｄの右前側腕部１１７ａに伝達される（矢印Ｃ参照）。クロスメンバ１０８ｄの右前側腕部１１７ａから車幅方向中央部１１１に伝達された荷重は、マウントブラケット１１４を介してさらに斜め後方に延びるクロスメンバ１０８ｅの左後側腕部１１９ｂに伝達される（矢印Ｄ参照）。そしてクロスメンバ１０８ｅの左後側腕部１１９ｂに伝達された荷重は、サイドフレーム１０６の末広がり部１４４よりも車両後方に位置するブラケット１１２ｂを介して、左側のサイドフレーム１０６にまで分散される（矢印Ｅ参照）。このようにして、オフセット衝突時の荷重は、末広がり部１４２、１４４に過度に伝達されることなく分散される。

またサイドフレーム１０４の車幅方向内側には、マウントブラケット１４６、１４８が取付けられている。マウントブラケット１４６は、図２に示すように、クロスメンバ１０８ｅの右後側腕部１１９ａから右後側腕部１１９ａに隣接する右側のサイドフレーム１０４まで差し渡されている。

マウントブラケット１４６は、駆動系部品（例えば、図３に示すディファレンシャルギヤ１５０）を搭載する剛性の高いブラケットであり、高い剛性でサイドフレーム１０４に固定されている。なおディファレンシャルギヤ１５０は、図３に示すように、マウントブラケット１４６、１４８に差し渡されたブラケット１５２を介して搭載される。

図４は、図２の車体構造１００のＡ矢視図である。ただし図中では、ボディマウントブラケット１３４、１３６、クロスメンバ１０８ｃおよびブラケット１３８ａ、１３８ｂを省略している。図５は、図４の車体構造１００のＦ−Ｆ断面を示す図である。なお図５（ｂ）は、図５（ａ）のブラケット１１２ａの変形例を示している。

サイドフレーム１０４は、図５（ａ）に示すように、車内側に位置するインナ部材１５４と、車外側に位置するアウタ部材１５６とを有し、これらの部材が接合することで矩形状の閉断面１５８を形成している。

ブラケット１１０ａ、１１０ｂは、図４に示すようにフランジ１６０ａ、１６０ｂを有する。フランジ１６０ａ、１６０ｂは、矩形状のサイドフレーム１０４、１０６の上面１６２、１６４に沿って張り出している。ブラケット１１０ａ、１１０ｂは、フランジ１６０ａ、１６０ｂが上面１６２、１６４に接合されることで、サイドフレーム１０４、１０６に確実に固定される。

ブラケット１１２ａ、１１２ｂは、図４に示すようにフランジ１６６ａ、１６６ｂを有する。フランジ１６６ａ、１６６ｂは、サイドフレーム１０４、１０６の上面１６２、１６４に沿って張り出している。ブラケット１１２ａ、１１２ｂは、フランジ１６６ａ、１６６ｂが上面１６２、１６４に接合されることで、サイドフレーム１０４、１０６に確実に固定される。

ブラケット１１２ａは、図５（ａ）に示すように、サイドフレーム１０４の上面１６２に接合されるフランジ１６６ａに加え、包囲部１６８を有する。包囲部１６８は、フランジ１６６ａから連続してインナ部材１５４の側壁１７０に沿って延び、さらにクロスメンバ１０８ｅを包囲するように湾曲している。また包囲部１６８は、その下端１７２がサイドフレーム１０４の下面１７４まで到達してフランジを成していて、下面１７４に接合している。

このようにしてブラケット１１２ａは、サイドフレーム１０４の上面１６２だけでなく下面１７４にもフランジを介して接合されることで、クロスメンバ１０８ｅをサイドフレーム１０４に確実に取り付けることができる。なお他のブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ｂも同様に、サイドフレーム１０４、１０６の上面１６２、１６４に加え、下面１７４、１７６（図４参照）にフランジを介して接合するようにしてよい。

図５（ｂ）に示す変形例のブラケット１７８は、包囲部１８０の下端１８２がサイドフレーム１０４の下面１７４には到達せず、インナ部材１５４の側壁１７０に接合されている。このようなブラケット１７８であっても、サイドフレーム１０４の上面１６２に加え、側壁１７０に接合されているので、クロスメンバ１０８ｅをサイドフレーム１０４に確実に取り付けることができる。

図６は、図４の車体構造１００のクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの車幅方向中央部１１１、１１５同士の接合工程を示す図である。クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅは、剛性の高いパイプ部材を屈曲させて形成されている。まず図６（ａ）に示すように、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの車幅方向中央部１１１、１１５同士を接近させてパッチ１８４を介して接合する。なおパッチ１８４は、溶接箇所１８６ａでクロスメンバ１０８ｄの上側に溶接され、溶接箇所１８６ｂでクロスメンバ１０８ｅの上側に溶接される。

また図６（ｃ）に示すようにクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの下側には、パッチ１８８が配置されている。パッチ１８８は、溶接箇所１９０ａでクロスメンバ１０８ｄの下側に溶接され、溶接箇所１９０ｂでクロスメンバ１０８ｅの下側に溶接される。なお図６（ｃ）は、図６（ｂ）のＧ−Ｇ断面図である。

さらにクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの上側には、マウントブラケット１１４が配置される。マウントブラケット１１４は、図６（ｂ）に示すように溶接箇所１９２ａ、１９２ｂでクロスメンバ１０８ｄの上側に溶接され、溶接箇所１９３ａ、１９３ｂでクロスメンバ１０８ｅの上側に溶接される。このようにして、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅは、パッチ１８４、１８８およびマウントブラケット１１４を介して車幅方向中央部１１１、１１５同士が強固に接合された状態でＸ字状に形成される。すなわちクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅは、図２または図４に示すように、右前側腕部１１７ａ、左前側腕部１１７ｂ、右後側腕部１１９ａおよび左後側腕部１１９ｂと、各溶接箇所を含む領域である結合部とを含み、各腕部が結合部により一対のサイドフレーム１０４、１０６の間で結合された状態となる。

本実施例にかかる車体構造１００は、４つの腕部を含むクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅと、ブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂとを有している。車体構造１００では、これらを用いることにより、オフセット衝突時の荷重を右側のサイドフレーム１０４から左側のサイドフレーム１０６、あるいは左側のサイドフレーム１０６から右側のサイドフレーム１０４に分散できる。また車体構造１００では、ブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂが三角形状または台形状などの多角形状となっているので、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの各腕部をサイドフレーム１０４、１０６に高い剛性でそれぞれ取付けることができる。

また車体構造１００では、トランスミッション１１６を搭載する剛性の高いマウントブラケット１１４によって、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの車幅方向中央部１１１、１１５同士、結果的には各腕部同士を高い剛性で接合できる。したがって車体構造１００によれば、オフセット衝突時の衝撃によるサイドフレーム１０４、１０６の変形をより十全に防止できる。

また車体構造１００では、図４に示すようにクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅをサイドフレーム１０４、１０６に取付けるブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂに、フランジ１６０ａ、１６０ｂ、１６６ａ、１６６ｂをそれぞれ設けている。このため車体構造１００では、生産時（組立時）に、ブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂのフランジ１６０ａ、１６０ｂ、１６６ａ、１６６ｂをサイドフレーム１０４、１０６の上面１６２、１６４に仮置きできる。なおこれに限らず、ブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂには、サイドフレーム１０４、１０６の下面１７４、１７６に接するようにフランジを設けることもできる。

よって車体構造１００は、サイドフレーム１０４、１０６の上面１６２、１６４に対するブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂの組付位置を調整しつつ組付可能となる点で、製造が容易である。なおブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂをサイドフレーム１０４、１０６の上面１６２、１６４または下面１７４、１７６に固定する場合には、例えばＣＯ２溶接を用いてもよく、あるいは、挿通孔を設けてこれにボルトを挿通してナットで締結してもよい。

ここでマウントブラケット１１４が搭載する駆動系部品であるトランスミッション１１６（図３参照）は、軸方向がずれると、動力伝達効率が低下するため、取付位置に高い精度が要求される。これに対して車体構造１００では、ブラケット１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂをサイドフレーム１０４、１０６の上面１６２、１６４に仮置きして、駆動系部品の位置決めを正確に行うことができる。さらに車体構造１００では、駆動系部品の位置決めを正確に行いながら、４つの腕部を含むクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅをサイドフレーム１０４、１０６に取付けることができる。

また車体構造１００では、図２に示すようにブラケット１１０ａ、１１０ｂが末広がり部１４２、１４４よりも車両前側に位置し、ブラケット１１２ａ、１１２ｂが末広がり部１４２、１４４よりも車両後側に位置している。このため車体構造１００では、オフセット衝突時の荷重が末広がり部１４２、１４４に過度に伝達されず、サイドフレーム１０４、１０６の変形を抑制できる。なおオフセット衝突時の荷重が末広がり部１４２、１４４に過度に伝達されないのであれば、ブラケット１１２ａ、１１２ｂを、末広がり部１４２、１４４よりも車両後側に限らず、末広がり部１４２、１４４あるいはその付近に配置してもよい。

また車体構造１００では、図６に示すようにクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅが剛性の高いパイプ部材を屈曲して形成されている。このようにして、クロスメンバ１０８ｄは、右前側腕部１１７ａと左前側腕部１１７ｂを含み（図２参照）、平面視で前側に開いたＶ字状になっている。またクロスメンバ１０８ｅは、右後側腕部１１９ａと左後側腕部１１９ｂを含み、平面視で後側に開いたＶ字状になっている。そしてクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの車幅方向中央部１１１、１１５が一対のサイドフレーム１０４、１０６の間の結合部で結合されることで、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅは、平面視でＸ字状に形成される。このため車体構造１００では、オフセット衝突時に受けた前方からの荷重を、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅを介して斜め後方に確実に伝達し分散できる。

また車体構造１００では、ディファレンシャルギヤ１５０を搭載する剛性の高いマウントブラケット１４６が、クロスメンバ１０８ｅの右後側腕部１１９ａから右後側腕部１１９ａに隣接するサイドフレーム１０４まで差し渡されている。ただしこれに限られず、ディファレンシャルギヤ１５０が搭載される位置によっては、マウントブラケット１４６を、クロスメンバ１０８ｅの左後側腕部１１９ｂから左後側腕部１１９ｂに隣接するサイドフレーム１０６まで差し渡してもよい。このため、車体構造１００では、オフセット衝突時の衝撃によるサイドフレーム１０４、１０６の変形を抑制できる。

また本実施例にかかる車体構造１００では、図２に示すように剛性の高いボディマウントブラケット１３４、１３６が、側方から見てクロスメンバ１０８ｄのブラケット１１０ａ、１１０ｂに重なっているため、車体の捩じり剛性を高めることができる。したがって車体構造１００によれば、オフセット衝突に伴う荷重をクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅにより分散させるだけでなく、車体の捩じり変形も抑制できるため、サイドフレーム１０４、１０６の変形をより十全に防止できる。

さらに車体構造１００では、剛性の高いボディマウントブラケット１３４、１３６が、側方から見てクロスメンバ１０８ｃのブラケット１３８ａ、１３８ｂにも重なっている。このため車体構造１００によれば、クロスメンバ１０８ｄの車幅方向両端部１０９ａ、１０９ｂが剛性の高いボディマウントブラケット１３４、１３６に加え、クロスメンバ１０８ｃによっても補強される。したがって車体構造１００によれば、車体の捩じり剛性をより高めることができ、オフセット衝突時の車体の捩じり変形をさらに抑制でき、サイドフレーム１０４、１０６の変形をより十全に防止できる。

図７は、図６の接合工程の変形例を示す図である。変形例の接合工程では、図７（ａ）に示すようにクロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの車幅方向中央部１１１、１１５同士を接触させ、さらに図７（ｂ）に示すように溶接箇所１９４で車幅方向中央部１１１、１１５同士を溶接している。なお図７（ｂ）は、図７（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。

図７の変形例の接合工程においては、図６に示すパッチ１８４、１８８およびマウントブラケット１１４を用いることなく、クロスメンバ１０８ｄ、１０８ｅの車幅方向中央部１１１、１１５同士を簡易に接合できる。

図８は、図６の接合工程の他の変形例を示す図である。図８に示す変形例の接合工程では、まず、角パイプで形成されたクロスメンバ１０８ｊ、１０８ｋ、１０８ｌを用意する。つぎに、図８（ａ）に示すようにクロスメンバ１０８ｋ、１０８ｌがクロスメンバ１０８ｊを挟んで直線状になるように配置する。なお図８（ｂ）は、図８（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。

続いて図８（ｂ）に示すように、クロスメンバ１０８ｋの端部とクロスメンバ１０８ｊを溶接箇所１９５ａで溶接し、クロスメンバ１０８ｌの端部とクロスメンバ１０８ｊを溶接箇所１９５ｂで溶接する。このような接合工程によっても、Ｘ字形状を成すクロスメンバ１０８ｊ、１０８ｋ、１０８ｌを形成できる。すなわち、クロスメンバがＸ字形状を成すためには、クロスメンバ同士を必ずしも屈曲させた上で接合する必要はなく（図６参照）、図８に示すように、直線状のクロスメンバを交差するように接合してもよい。

図９は、図４の車体構造１００の変形例を示す図である。変形例の車体構造１００Ａでは、図９（ａ）に示すＸ字状に形成されたクロスメンバ１０８ｍ、１０８ｎの各々の車幅方向端部１９６ａ、１９６ｂ、１９７ａ、１９７ｂを、ブラケットを用いることなくサイドフレーム１０４Ａ、１０６Ａに直接取付けている。

すなわち図９（ｂ）に示すクロスメンバ１０８ｍは、その車幅方向端部１９６ａ、１９６ｂを、サイドフレーム１０４Ａ、１０６Ａに形成された貫通孔１９８ａ、１９８ｂにそれぞれ挿通させることで、サイドフレーム１０４Ａ、１０６Ａに取付けられている。またクロスメンバ１０８ｎは、その車幅方向端部１９７ａ、１９７ｂを、サイドフレーム１０４Ａ、１０６Ａに形成された貫通孔１９９ａ、１９９ｂにそれぞれ挿通させることで、サイドフレーム１０４Ａ、１０６Ａに取付けられている。

このような車体構造１００Ａでは、Ｘ字状に形成されたクロスメンバ１０８ｍ、１０８ｎを、サイドフレーム１０４Ａ、１０６Ａに直接取付けることができる。またサイドフレーム１０４Ａ、１０６Ａの貫通孔１９８ａ、１９８ｂ、１９９ａ、１９９ｂは、サイドフレーム１０４Ａ、１０６Ａの末広がり部１４２、１４４の前後に位置している。このため車体構造１００Ａによっても、オフセット衝突時の荷重が末広がり部１４２、１４４に過度に伝達されず、サイドフレーム１０４Ａ、１０６Ａの変形を抑制できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はかか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、車体構造に利用することができる。

１００、１００Ａ…車体構造、１０２…キャビン、１０４、１０６、１０４Ａ、１０６Ａ…サイドフレーム、１０８ａ〜１０８ｉ、１０８ｊ〜１０８ｎ…クロスメンバ、１０９ａ、１０９ｂ、１１３ａ、１１３ｂ…クロスメンバの車幅方向両端部、１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂ、１３８ａ、１３８ｂ、１５２、１７８…ブラケット、１１１、１１５…クロスメンバの車幅方向中央部、１１４、１４６、１４８…マウントブラケット、１１６…トランスミッション、１１７ａ、１１７ｂ、１１９ａ、１１９ｂ…クロスメンバの腕部、１１８ａ、１１８ｂ、１２０ａ、１２０ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ａ、１２４ｂ、１２６ａ、１２６ｂ、１２８ａ、１２８ｂ、１３０ａ、１３０ｂ、１３２ａ、１３２ｂ…ブラケットの各辺、１３４、１３６…ボディマウントブラケット、１４２、１４４…末広がり部、１５０…ディファレンシャルギヤ、１５４…インナ部材、１５６…アウタ部材、１５８…閉断面、１６０ａ、１６０ｂ、１６６ａ、１６６ｂ…ブラケットのフランジ、１６２、１６４…サイドフレームの上面、１６８、１８０…包囲部、１７０…インナ部材の側壁、１７２、１８２…包囲部の下端、１７４、１７６…サイドフレームの下面、１８４、１８８…パッチ、１８６ａ、１８６ｂ、１９０ａ、１９０ｂ、１９２ａ、１９２ｂ、１９３ａ、１９３ｂ、１９４、１９５ａ、１９５ｂ…溶接箇所、１９６ａ、１９６ｂ、１９７ａ、１９７ｂ…クロスメンバの車幅方向端部、１９８ａ、１９８ｂ、１９９ａ、１９９ｂ…サイドフレームの貫通孔

Claims

車両前後方向に延びている部材であり車幅方向に離間して配置される一対のサイドフレームを備える車体構造において、
当該車体構造はさらに、
前記一対のサイドフレームのうち右側のサイドフレームから斜め左後方に向かう右前側腕部と、左側のサイドフレームから斜め右後方に向かう左前側腕部と、前記右側のサイドフレームから斜め左前方に向かう右後側腕部と、前記左側のサイドフレームから斜め右前方に向かう左後側腕部と、前記一対のサイドフレームの間で各腕部を結合する結合部とを含むクロスメンバと、
前記クロスメンバのうち右前側腕部と左前側腕部を前記一対のサイドフレームに取付けて、前記右前側腕部または前記左前側腕部の車両前側に沿った一辺と、前記右前側腕部または前記左前側腕部に交差する一辺と、前記サイドフレームに沿った一辺とを少なくとも備える多角形状を成す第１取付ブラケットと、
前記クロスメンバのうち右後側腕部と左後側腕部を前記一対のサイドフレームに取付けて、前記右後側腕部または前記左後側腕部の車両後側に沿った一辺と、前記右後側腕部または前記左後側腕部に交差する一辺と、前記サイドフレームに沿った一辺とを少なくとも備える多角形状を成す第２取付ブラケットとを備え、
前記第１取付ブラケットは、前記右前側腕部と前記左前側腕部の車両前側を該車両前側に沿った一辺において包囲するように湾曲していて、前記右前側腕部と前記左前側腕部に直接接合されていて、
前記第２取付ブラケットは、前記右後側腕部と前記左後側腕部の車両後側を該車両後側に沿った一辺において包囲するように湾曲していて、前記右後側腕部と前記左後側腕部に直接接合されていることを特徴とする車体構造。
当該車体構造はさらに、前記結合部に配置され、駆動系部品を搭載する第１マウントブラケットを備え、
前記一対のサイドフレームは、矩形状の断面を有し、
前記第１取付ブラケットと前記第２取付ブラケットは、前記サイドフレームの少なくとも上面または下面に沿って張り出したフランジを有し、該フランジを介して前記上面または下面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
前記一対のサイドフレームには、車両後方にゆくほど車幅方向外側に向かう末広がり部が形成されていて、
前記第１取付ブラケットは、前記末広がり部よりも車両前側に位置し、
前記第２取付ブラケットは、前記末広がり部または該末広がり部よりも車両後側に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の車体構造。
前記クロスメンバは、車幅方向両端部が車幅方向中央部よりも車両前側に位置するように屈曲している第１クロスメンバと、
前記第１クロスメンバよりも車両後方で前記一対のサイドフレームに差し渡されていてその車幅方向両端部が車幅方向中央部よりも車両後側に位置するように屈曲している第２クロスメンバ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項に記載の車体構造。
当該車体構造はさらに、前記クロスメンバの前記右後側腕部または前記左後側腕部から前記右後側腕部または前記左後側腕部に隣接する前記右側または前記左側のサイドフレームまで差し渡される第２マウントブラケットを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車体構造。