JP6663133B2 - 車体下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、サスペンションを構成するラテラルロッド及びラテラルロッドリンフォースメントを備えている車体下部構造に関する。

車両室の床面を構成するフロアパネルの車両下方には、車輪軸を支持しているサスペンションの一部を構成する複数の部材が配置されている。例えば、３リンク式サスペンションの一部を構成するラテラルロッドは、車幅方向に延びており、例えば後輪軸を支持している。ラテラルロッドの一方端は、一方のサイドメンバに取り付けられているラテラルロッドブレースの車両下部に接合され、他方端は、ラテラルロッドブレースとは反対側の車体に接続されている。

当該サスペンションについて、例えば、特許文献１に開示されているように、車幅方向の剛性を高めるためのラテラルロッドリンフォースメントを備えている構造が知られている。ラテラルロッドリンフォースメントの一方端は、ラテラルロッドブレースの車両下部に接合され、他方端は、一対のサイドメンバを連結しているクロスメンバに接合されている。

特開平１０−２８７２７７号公報

ラテラルロッドに作用する荷重、例えば振動による荷重は、ラテラルロッドリンフォースメントで受けている。ところが、上記のように、ラテラルロッドリンフォースメントの一端が、クロスメンバの剛性が低い中央部付近に接合されている場合、クロスメンバは、ラテラルロッドに入力された荷重を、集中荷重で受けることとなり、上下方向に変形しやすくなる。

また、ラテラルロッドリンフォースメントがクロスメンバに接続される角度が大きい場合、すなわち、ラテラルロッドリンフォースメントがクロスメンバに接合される部分が、ラテラルロッドブレースに近い場合には、遠い場合に比べてクロスメンバが受ける荷重の上下方向成分は大きくなる。そのため、クロスメンバの変形量が増えることになる。このような場合には、クロスメンバの剛性を向上させる必要がある。また、車体フレームのねじり変形時に、ラテラルロッドリンフォースメントの前側とクロスメンバの距離と、後側とクロスメンバとの距離が変わるため、フレームねじり剛性に影響している。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、サスペンションを構成する部品の取付部の剛性を向上させるとともに、車体のねじり剛性を向上させ、振動特性を向上させることのできる車体下部構造を提供することである。

上記目的を達成するため本発明に係る車体下部構造は、車両幅方向両側部に一対となるように車両前後方向に延在しているサイドメンバと、一対の前記サイドメンバを連結し、車幅方向に延在しているクロスメンバと、車輪軸を支持するためのサスペンションの一部を構成し、車幅方向に延在しているラテラルロッドと、一方の前記サイドメンバに接合され、車両下方に延びているラテラルロッドブレースと、を備え、前記ラテラルロッドブレースの車両下部に、前記ラテラルロッドの一方の車幅方向端部が接合されている車体下部構造において、前記クロスメンバの車両下方には、車幅方向に延在しているラテラルロッドリンフォースメントが配置され、前記クロスメンバには、前記ラテラルロッドリンフォースメントの車幅方向の中間部が当接している当接部が設けられ、前記ラテラルロッドリンフォースメントの一方の車幅方向端部は、前記ラテラルロッドブレースの車両下部に接合され、前記ラテラルロッドリンフォースメントの他方の車幅方向端部は、対応する側の前記サイドメンバに接合され、前記クロスメンバには、前記サスペンションの一部を構成するショックアブソーバが取り付けられている取付部が、前記クロスメンバの車幅方向中心部を挟んで車幅方向の両側に配置され、前記クロスメンバの前記当接部は、車幅方向に延び、前記当接部で前記クロスメンバと前記ラテラルロッドリンフォースメントが接合されており、前記ラテラルロッドブレースから離れている方の前記取付部は、車幅方向において前記当接部の範囲内に設けられている。

また、本発明に係る車体下部構造の一態様では、前記当接部の一方の車幅方向端部は、前記車幅方向中心部と、前記ラテラルロッドブレースから遠い方の前記取付部との間に配置され、前記当接部の他方の車幅方向端部は、前記ラテラルロッドから遠い方の前記サイドメンバに配置されている。

また、本発明に係る車体下部構造の一態様では、前記ラテラルロッドリンフォースメントは、車幅方向中央が車幅方向両端よりも車両上方に配置されている凸形状であり、前記凸形状の車両上部が、前記クロスメンバの前記当接部に位置している。

また、本発明に係る車体下部構造の一態様では、前記ラテラルロッドリンフォースメント、前記クロスメンバ及び前記ラテラルロッドブレースによって囲われることにより、車両前後方向に開口する開口部が形成され、前記ラテラルロッドリンフォースメントと前記クロスメンバを連結しているパネルが、前記開口部に配置されている。

本発明によれば、サスペンションの揺動によりラテラルロッドに作用する振動荷重を、ラテラルロッドブレースと、反対側のサイドメンバとに分散させることで、ラテラルロッドブレースの変形を抑制することができる。それにより、サスペンションの効果の低下を抑制でき、車体フレームのねじれ剛性を向上させることが可能とり、振動抑制効果も向上する。

また、本発明の一態様によれば、クロスメンバと、ラテラルロッドリンフォースメントの当接領域を車幅方向に延在させることで、応力集中を抑制することが可能である。さらに、ラテラルロッドリンフォースメントが、クロスメンバの補強部材としても機能するため、クロスメンバの変形を抑制することができ、車体下部構造の剛性を向上させることが可能となる。また、クロスメンバ等に追加補強をすることなく剛性を向上させることが可能となるため、剛性向上のための過度の重量増加を抑制することが可能となる。

また、本発明の一態様によれば、ラテラルロッドリンフォースメントを、車両上方に凸のアーチ状に形成することで、ラテラルロッドリンフォースメントのたわみを抑制することが可能となり、一対のサイドメンバ間のねじり剛性が向上する。その結果、車体の振動特性が向上する。

また、本発明の一態様によれば、開口部に配置されたパネルによって、ラテラルロッドリンフォースメントの変形を抑えることができフレームのねじり剛性が向上する。

本発明に係る車体下部構造の実施形態を示す斜視図で、クロスメンバ及びラテラルロッドリンフォースメント等を車両上方から見た斜視図である。 図１のラテラルロッドリンフォースメントを車両後方から見たときの背面図である。 図１の下面図である。 図２のＡ−Ａ矢視の概略断面図で、クロスメンバとラテラルロッドリンフォースメントの当接の状態を示している。 図１の変形例を示す背面図である。 図５のＢ−Ｂ矢視の概略断面図で、開口部をパネルで塞いでいる状態を示している。

以下、本発明に係る車体下部構造の実施形態について、図面（図１〜図６）を参照して説明する。本実施形態の車体下部構造は、後輪軸５１を支持するための３リンク式サスペンションを構成する部材を備えている。以下、車体下部構造を構成する部材について説明する。

本実施形態の車体下部構造は、一対のサイドメンバ１０ａ、１０ｂと、これらを連結するクロスメンバ２０を備えている。サイドメンバ１０ａ、１０ｂは、車幅方向両側部に一対となるように配置され、それぞれのサイドメンバ１０ａ、１０ｂは、車両前後方向に延びている。クロスメンバ２０は、一対のサイドメンバ１０ａ、１０ｂを連結し、車幅方向に延在している。サイドメンバ１０ａ、１０ｂやクロスメンバ２０は、車体フレームを構成し、金属材料により形成されている剛性の高い部材である。

また、当該車体下部構造は、サスペンションを構成する部材として、ラテラルロッド３０と、ラテラルロッドブレース３１と、ラテラルロッドリンフォースメント３５を備えている。さらに、当該車体下部構造は、後輪軸５１に接続されているトレーリングアーム５２や、スプリング１７及びショックアブソーバ１９を有している。

図１に示すように、後輪軸５１は、車幅方向に延びており、両端には車輪（図示せず）が取り付けられている。また、後輪軸５１の車幅方向中央には、アクスルハウジング５１ａが設けられている。トレーリングアーム５２は、後輪軸５１の車幅方向両端部のそれぞれに配置され、各トレーリングアーム５２は、後輪軸５１の車幅方向端部から車両前方に向かってサイドメンバ１０ａ、１０ｂまで延びている。トレーリングアーム５２の車両前部は、サイドメンバ１０ａ、１０ｂの車両下部に接合されているアーム連結用ブラケット１２に回転可能に連結されている。

図１及び図２に示すように、スプリング１７は、各トレーリングアーム５２のそれぞれの車両後部に設けられたスプリング台座５２ａの上に、車両上下方向に伸縮可能に取り付けられている。各スプリング１７は、車両上下方向に延びており、スプリング１７の車両上部は、バンプストッパ１５を介在して、サイドメンバ１０ａ、１０ｂの車両下部に設けられたスプリング取付部１１に取り付けられている。バンプストッパ１５についての詳細な説明は省略するが、バンプストッパ１５は、車輪が大きく跳ね上がったときに、スプリング１７が圧縮して、スプリング１７で接続している部材同士が衝突してしまうことを防ぐための部材である。ショックアブソーバ１９については後で説明する。

続いて、ラテラルロッド３０、ラテラルロッドブレース３１、及びラテラルロッドリンフォースメント３５について説明する。

ラテラルロッドブレース３１は、金属材料により形成された剛性の高い部材で、一方のサイドメンバ１０ａの車両下部に接合され、車両下方に延びている。この例では、図２の右側のサイドメンバ１０ａの車両下部に溶接等により接合されている。また、ラテラルロッドブレース３１は、クロスメンバ２０と、図２の右側のサイドメンバ１０ａとの接合部の車両下部に、接合されている。

また、ラテラルロッドブレース３１の車両下部には、ラテラルロッド３０が連結されるロッド連結部３１ａが設けられている。ロッド連結部３１ａの車両上方には、ラテラルロッドリンフォースメント３５が接合されるリンフォース接合部３１ｂが設けられている。リンフォース接合部３１ｂは、ロッド連結部３１ａに近接している。すなわち、リンフォース接合部３１ｂは、ラテラルロッドブレース３１の車両上端よりも、ロッド連結部３１ａの近くに配置されている。

ラテラルロッド３０は、図２に示すように、車幅方向に延びている長尺の円筒状であり、図２における右側の車幅方向端部は、ラテラルロッドブレース３１のロッド連結部３１ａにボルト等により連結されている。図２における左側の車幅方向端部は、トレーリングアーム５２の車両後部のロッド連結用ブラケット５３に連結されている。この例のロッド連結用ブラケット５３は、図１に示すように、スプリング台座５２ａよりも車両後方に配置されている。また、ラテラルロッド３０は、図１及び図３に示すように、クロスメンバ２０の車両下方に配置されており、車両上下方向視で、クロスメンバ２０とラテラルロッド３０は重なっている。

図１〜図３に示すように、ラテラルロッドリンフォースメント３５は、クロスメンバ２０の車両下方に配置されている。この例では、図３に示すように、ラテラルロッドリンフォースメント３５は、クロスメンバ２０に対して、車両上下方向視で、重なっている状態である。

図４に示すように、ラテラルロッドリンフォースメント３５は、車両前部及び後部にそれぞれ前側縦壁部３５ｂ及び後側縦壁部３５ｃが設けられ、車両上部は、車幅方向視で車両下方に凹む凹形状３５ｄとなっている。ラテラルロッドリンフォースメント３５の車両上部における車幅方向断面は、車両前側では、前側縦壁部３５ｂの車両上部がやや車両後方に湾曲し、さらに車両後方で凹形状３５ｄに繋がっている。また、車両後側では、後側縦壁部３５ｃの車両上部が、車両前方に延びて凹形状３５ｄに繋がっている。凹形状３５ｄの内側は、後述するクロスメンバ２０の当接部２１に当接している。

クロスメンバ２０の車両下部には、ラテラルロッドリンフォースメント３５における車幅方向の中間部から図２における左側の車幅方向端部までの車幅方向領域が当接している当接部２１が設けられている。当該当接部２１で、クロスメンバ２０とラテラルロッドリンフォースメント３５は溶接等により接合されている。当接部２１での接合については、後で説明する。

また、ラテラルロッドリンフォースメント３５の図２における右側の車幅方向端部は、ラテラルロッドブレース３１の車両下部のリンフォース接合部３１ｂに溶接等により接合されている。また、ラテラルロッドリンフォースメント３５の図２における左側の車幅方向端部は、対応する左側のサイドメンバ１０ｂに接合されている。

この例のラテラルロッドリンフォースメント３５は、ラテラルロッドブレース３１の車両下部から、クロスメンバ２０の当接部２１に向かって、車両上方に斜めに延び、さらに、図２における左側のサイドメンバ１０ｂまで延びている。この例では、車幅方向内側（図２における左側）に向かうにしがたい車両上方に傾斜している。また、縦壁部３５ｂ、３５ｃは、互いに平行な状態を保ちながら、上記のように車幅方向に延びている。

上記のようにラテラルロッドリンフォースメント３５の車幅方向端部を、ラテラルロッドブレース３１及びサイドメンバ１０ｂに接合させることにより、サスペンションの揺動によりラテラルロッド３０に作用する振動荷重を、ラテラルロッドブレース３１と、ラテラルロッドブレース３１とは反対側のサイドメンバ１０ｂとに分散させることができる。これにより、ラテラルロッドブレース３１の変形を抑制することが可能となる。さらに、サスペンションの機能低下を抑制でき、車体フレームのねじれ剛性を向上させることが可能となり、車体の振動抑制効果も向上する。

続いて、ショックアブソーバ１９が取り付けられている状態について説明する。この例では、２つのショックアブソーバ１９を有している。２つのショックアブソーバ１９は、互いに車幅方向間隔を空けて配置されている。クロスメンバ２０の車両上部には、各ショックアブソーバ１９を取り付けるためのショックアブソーバ取付部２２ａ、２２ｂが設けられている。各ショックアブソーバ取付部２２ａ、２２ｂは、クロスメンバ２０の車両上部に、互いに車幅方向間隔を空けて配置されている。

各ショックアブソーバ取付部２２ａ、２２ｂは、クロスメンバ２０の車両上部から車両上方に延び、さらに、車両前方に張り出している。この張り出している部分に、ショックアブソーバ１９の車両上部が取り付けられている。ショックアブソーバ１９の車両下部は、後輪軸５１の車両後方で、トレーリングアーム５２の車両後部に接続されている。

ここで、クロスメンバ２０に設けられている図２における左側のショックアブソーバ取付部２２ｂと、当接部２１との関係について説明する。クロスメンバ２０に設けられている当接部２１は、図２及び図４に示すように、車幅方向に延びている。すなわち、クロスメンバ２０の円筒面に当接している凹形状３５ｄの内側の部分は、車幅方向に延びている。

当接部２１の図２における右側の車幅方向端部２１ａは、クロスメンバ２０の車幅方向中心（図２における破線Ｃ）と、図２における左側に配置されているショックアブソーバ取付部２２ｂとの間に配置されている。当接部２１の図２における左側の車幅方向端部２１ｂは、対応する左側のサイドメンバ１０ｂまで延びている。すなわち、ラテラルロッドリンフォースメント３５は、ラテラルロッドブレース３１の車両下部から図２の左斜め上方に延びてクロスメンバ２０に当接した位置（図２の右側の車幅方向端部２１ａ）よりも、図２における左側の車幅方向領域は、車幅方向全域で、クロスメンバ２０に当接している。車幅方向に延びている当接部２１において、クロスメンバ２０とラテラルロッドリンフォースメント３５は溶接等により接合されている。

図２に示すように、クロスメンバ２０における各ショックアブソーバ取付部２２ａ、２２ｂよりも車幅方向外側は、車両下方に湾曲し、各サイドメンバ１０ａ、１０ｂのそれぞれに接合されている。すなわち、クロスメンバ２０は、車両前後方向視で、車両上方に凸形状となっている。当接部２１は、車幅方向外側の湾曲形状に沿って形成されており、ラテラルロッドリンフォースメント３５の車両上部も、この湾曲形状に倣って湾曲している。すなわち、ラテラルロッドリンフォースメント３５の車両上部における車両前後方向視の輪郭形状は、クロスメンバ２０の車両下部の輪郭形状に対応するように形成されている。

このように当接部２１を車幅方向に延在させ、当接部２１でクロスメンバ２０とラテラルロッドリンフォースメント３５を接合することにより、クロスメンバ２０に作用する応力集中を抑制することが可能になる。すなわち、ラテラルロッド３０からの入力を、分散荷重として受けることができる。さらに、ラテラルロッドリンフォースメント３５の縦壁部３５ｂ、３５ｃが、クロスメンバ２０に溶接等により接合されているため、ラテラルロッドリンフォースメント３５が、クロスメンバ２０の補強部材としても機能している。これより、クロスメンバ２０の変形を抑制することができ、車体下部構造の剛性を向上させることが可能となる。

その結果、クロスメンバ２０等に追加補強をすることなく剛性を向上させることが可能となり、剛性向上のための過度の重量増加を抑制することが可能となる。また、ショックアブソーバ取付部２２ｂの車両下方に当接部２１が配置されているので、ショックアブソーバ１９で受けている力の一部も、当接部２１から他の部材へ分散させることもできる。

ここで、ラテラルロッドリンフォースメント３５の形状について説明する。ラテラルロッドリンフォースメント３５の車幅方向中央は、車幅方向両端部よりも車両上方に配置されている凸形状である。この例では、クロスメンバ２０の車幅方向端部の湾曲形状に対応するように、ラテラルロッドリンフォースメント３５の車両上部を形成しているため、ラテラルロッドリンフォース３５の車幅方向中央が、車幅方向両端部よりも車両上方にある。また、ラテラルロッドリンフォースメント３５の車両下部における車両前後方向視の輪郭形状は、当接部２１に対応している車幅方向位置を頂上部３５ａとする、車両上方に凸の曲線のアーチ状である。車両下部の輪郭形状における頂上部３５ａは、図２における左側のショックアブソーバ取付部２２ｂの右側部付近に対応する位置に配置されている。この例では、ラテラルロッドリンフォースメント３５は、車幅方向中心Ｃに対して、図２におけるやや左側に頂上部３５ａを有しているアーチ状であり、頂上部３５ａは、当接部２１に対応するように配置されている。

ラテラルロッドリンフォースメント３５を上記のようにアーチ状に形成することで、ラテラルロッドリンフォースメント３５のたわみの抑制効果が高まり、一対のサイドメンバ１０ａ、１０ｂの間のねじり剛性が向上する。その結果、車体の振動特性が向上する。また、アーチ状にすることで、ラテラルロッドリンフォースメント３５の車両下方に他の部材を配置するスペースも確保できる。

上記のような車体下部構造では、図１及び図２に示すように、ラテラルロッドリンフォースメント３５、クロスメンバ２０及びラテラルロッドブレース３１によって囲われることにより、車両前後方向に開口する略三角形状の開口部４１が形成されている。上記の構造に対して、図５及び図６に示すように、ラテラルロッドリンフォースメント３５及びクロスメンバ２０に溶接等により接合されているパネル４２によって、開口部４１が塞がれるように構成してもよい。

この例では、開口部４１を、車両前側から塞ぐと共に車両後側からも塞いでいる。車両前側及び車両後側のパネル４２は、ほぼ同形状である。パネル４２の車両上端は、クロスメンバ２０の車幅方向端部の湾曲している形状に対応するように、角が切り欠かれている。開口部４１を塞いでいるパネル４２によって、ラテラルロッドリンフォースメント３５の変形を抑えることができフレームのねじり剛性を向上させることが可能である。また、開口部４１の車両前後にパネル４２を配置することで、開口部４１付近の車両前後の相対変位を少なくすることもできる。

本実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、クロスメンバ２０の当接部２１は、車幅方向に延び、図２における左側の車幅方向端部２１ｂは、サイドメンバ１０まで延びているが、これに限らない。例えば、当接部２１を湾曲している部分までとしてもよい。また、上記のパネル４２は、開口部４１のほぼ全域を塞いでいるがこれに限らない。クロスメンバ２０とラテラルロッドリンフォースメント３５を連結するパネル４２を、開口部４２の車両上下を架け渡すように配置してもよい。また、開口部４１の車両前後のうち、どちらか一方を塞いでもよい。

１０ａ サイドメンバ
１０ｂ サイドメンバ
１１ スプリング取付部
１２ アーム連結用ブラケット
１５ バンプストッパ
１７ スプリング
１９ ショックアブソーバ
２０ クロスメンバ
２１ 当接部
２１ａ 右側の車幅方向端部
２１ｂ 左側の車幅方向端部
２２ａ ショックアブソーバ取付部
２２ｂ ショックアブソーバ取付部
３０ ラテラルロッド
３１ ラテラルロッドブレース
３１ａ ロッド連結部
３１ｂ リンフォース接合部
３５ ラテラルロッドリンフォースメント
３５ａ 頂上部
３５ｂ 前側縦壁部
３５ｃ 後側縦壁部
３５ｄ 凹形状
４１ 開口部
４２ パネル
５１ 後輪軸
５１ａ アクスルハウジング
５２ トレーリングアーム
５２ａ スプリング台座
５３ ロッド連結用ブラケット

Claims (4)

1. 車両幅方向両側部に一対となるように車両前後方向に延在しているサイドメンバと、一対の前記サイドメンバを連結し、車幅方向に延在しているクロスメンバと、車輪軸を支持するためのサスペンションの一部を構成し、車幅方向に延在しているラテラルロッドと、一方の前記サイドメンバに接合され、車両下方に延びているラテラルロッドブレースと、を備え、
   前記ラテラルロッドブレースの車両下部に、前記ラテラルロッドの一方の車幅方向端部が接合されている車体下部構造において、
   前記クロスメンバの車両下方には、車幅方向に延在しているラテラルロッドリンフォースメントが配置され、
   前記クロスメンバには、前記ラテラルロッドリンフォースメントの車幅方向の中間部が当接している当接部が設けられ、
   前記ラテラルロッドリンフォースメントの一方の車幅方向端部は、前記ラテラルロッドブレースの車両下部に接合され、
   前記ラテラルロッドリンフォースメントの他方の車幅方向端部は、対応する側の前記サイドメンバに接合され、
   前記クロスメンバには、前記サスペンションの一部を構成するショックアブソーバが取り付けられている取付部が、前記クロスメンバの車幅方向中心部を挟んで車幅方向の両側に配置され、
   前記クロスメンバの前記当接部は、車幅方向に延び、前記当接部で前記クロスメンバと前記ラテラルロッドリンフォースメントが接合されており、
   前記ラテラルロッドブレースから離れている方の前記取付部は、車幅方向において前記当接部の範囲内に設けられていることを特徴とする車体下部構造。
2. 前記当接部の一方の車幅方向端部は、前記車幅方向中心部と、前記ラテラルロッドブレースから遠い方の前記取付部との間に配置され、
   前記当接部の他方の車幅方向端部は、前記ラテラルロッドから遠い方の前記サイドメンバに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車体下部構造。
3. 前記ラテラルロッドリンフォースメントは、車幅方向中央が車幅方向両端よりも車両上方に配置されている凸形状であり、
   前記凸形状の車両上部が、前記クロスメンバの前記当接部に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車体下部構造。
4. 前記ラテラルロッドリンフォースメント、前記クロスメンバ及び前記ラテラルロッドブレースによって囲われることにより、車両前後方向に開口する開口部が形成され、
   前記ラテラルロッドリンフォースメントと前記クロスメンバを連結しているパネルが、前記開口部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の車体下部構造。

Images