JP7137904B2 - 車両構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両構造に関する。

自動車などの車両構造としては、車体骨格部材として、左右一対のサイドメンバを用いたものがある（たとえば、特許文献１を参照）。前記一対のサイドメンバは、車幅方向に互いに間隔を隔てて車両前後方向に延びる部材であり、車室のフロア部の下面側に接合されるのが一般的である。また、このような一対のサイドメンバを設ける場合、車体後部側における車幅方向外方側領域の剛性を高めることなどを目的として、一対のサイドメンバには、車両後方側ほど車幅方向の相互間隔が広がる後広がり傾斜部がよく設けられる。さらに、各サイドメンバは、車両前部から車両後部まで延びる長寸法であるため、長寸法の単一部材を用いて構成するのではなく、複数の部材（前側サイドメンバ部材および後側サイドメンバ部材）を接続して形成されているのが実情である。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。

すなわち、車両の通常走行時や、車両の側突の発生時などにおいて、サイドメンバには種々の荷重が作用する。その一方、サイドメンバに後広がり傾斜部が設けられていると、この後広がり傾斜部の始点領域としての曲げ部には、応力が集中し易く、この部分を起点として曲げ変形などを生じ易くなる虞がある。車体の剛性を高める上では、そのような虞を適切に解消することが望まれる。
なお、前記した虞を解消するための手段として、サイドメンバの厚肉化を図ったり、あるいはそれ専用の強度の高い補強部材を用いる手段を採用したのでは、車両重量の増加や、製造コストの上昇を招いてしまう。

特開２０１６－１１１０９号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、車両重量の増加や製造コストの上昇を抑制しつつ、サイドメンバの強度を適切に高めることが可能な車両構造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両構造は、前側サイドメンバ部材の後端寄り部分と後側サイドメンバ部材の前端寄り部分とが互いに重ね合わされて接合された重ね合わせ接合部を有し、かつ車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、車室のフロア部上に接合されて車幅方向に延び、かつ車幅方向外方側の一端部が、前記各サイドメンバよりも車幅方向外方側に位置するロッカに接合されているフロアクロス部と、を備えており、前記一対のサイドメンバは、車両後方側ほど車幅方向の相互間隔が広がる後広がり傾斜部、およびこの後広がり傾斜部の始点領域としての曲げ部を有している、車両構造であって、前記前側サイドメンバ部材の後端寄り部分および前記後側サイドメンバ部材の前端寄り部分には、上面開口状の凹部を有し、かつ底面視において湾曲している一対の湾曲部が形成されており、前記各サイドメンバの前記重ね合わせ接合部は、前記一対の湾曲部の一方が他方の凹部に嵌入するようにして前記一対の湾曲部が互いに重ね合わされた部分であって、前記曲げ部を構成しており、かつ底面視において前記フロアクロス部と重なるようにして前記フロア部の下面側に配され、前記フロア部を挟んで前記フロアクロス部と接合されていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、サイドメンバは、背景技術の欄において述べたように、後広がり傾斜部の始点領域としての曲げ部に応力集中を生じ易く、サイドメンバに大きな荷重が作用した際には、前記曲げ部を起点として変形する虞があるものの、この曲げ部には重ね合わせ接合部が設けられている。ここで、この重ね合わせ接合部は、前側サイドメンバ部材の後端寄り部分と後側サイドメンバ部材の前端寄り部分とが互いに重ね合わされて接合された部分であって、高剛性の部位とすることが可能である。したがって、曲げ部自体の剛性を高め、サイドメンバが曲げ部を起点として変形し易くなることを適切に防止し得ることとなる。
第２に、フロアクロス部は、底面視において曲げ部（重ね合わせ接合部）に重なった配置に設けられた上で、曲げ部にフロア部を介して接合されているため、フロアクロス部を利用して曲げ部を効果的に補強することが可能である。したがって、サイドメンバが曲げ部を起点として変形し易くなることを、一層効果的に防止することができる。
第３に、車両の側突が発生し、その衝突荷重がフロアクロス部に入力した際には、この入力荷重をサイドメンバに負担させることが可能となる。したがって、車両の側突に対する強度を高める効果も得られる。
第４に、フロアクロス部自体は、車体の剛性を高めることを目的として既存の車両においても広く用いられている構成要素であり、このフロアクロス部を利用してサイドメンバの補強を行なっている。本発明においては、サイドメンバの曲げ部を補強するための専用の補強部材を用いる必要はなく、またサイドメンバの厚肉化を図る必要もない、または少ない。したがって、車両重量の軽量化や、製造コストの低減化を好適に図ることもできる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係る車両構造の一例を示す要部概略側面断面図である。 （ａ）は、図１の概略底面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は、図２に示されたサイドメンバの要部分解底面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す構成をその上方側からみた要部破断斜視図である。 （ａ）は、図２（ａ）のIVa－IVa断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）のIVb－IVb断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２に示す車両構造Ｂは、左右一対のサイドメンバ３（図１および図２（ａ）においては、網点模様を付している）、ならびに第１および第２のフロアクロス部１，２を備えている。一対のサイドメンバ３には、後広がり傾斜部３０、この後広がり傾斜部３０の始点領域としての曲げ部３０ａ、および重ね合わせ接合部３１が設けられている。

一対のサイドメンバ３は、車体骨格部材であり、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で、車両Ａの前部から後部にわたって車両前後方向に延びている。各サイドメンバ３は、エンジンルーム４０に位置するフロント部３ｃを有し、かつこのフロント部３ｃよりも車両後方側の部位は、車室４１のフロア部４２の下面部に接合されている。

一対のサイドメンバ３の後広がり傾斜部３０は、一対のサイドメンバ３の長手方向途中部分に設けられており、車両後方側ほど車幅方向の相互間隔が広がるように、底面視において傾斜した部分である。一対のサイドメンバ３は、車両Ａの前後方向略中央領域においては、車幅方向の各所をバランスよく補強する観点から車幅方向の比較的中央寄りに配置されているのに対し、車両Ａの後部寄り領域においては、後輪用のサスペンション（不図示）を一対のサイドメンバ３に組み付けるべく一対のサイドメンバ３を後輪に近づける必要があることなどの理由から、後広がり傾斜部３０が設けられている。

各サイドメンバ３は、重ね合わせ接合部３１を介して、前側および後側のサイドメンバ部材３ａ，３ｂが互いに接続された構成を有している。後側サイドメンバ部材３ｂは、前記した後広がり傾斜部３０を一部に含む部材である。これら前側および後側のサイドメンバ部材３ａ，３ｂは、図２（ｂ）および図３に示すように、たとえば一対のフランジ部３２ａ，３２ｂをそれぞれ有する断面ハット状部材を用いて構成されている。重ね合わせ接合部３１は、前側サイドメンバ部材３ａの後端寄り部分Ｓａに、後側サイドメンバ部材３ｂの前端寄り部分Ｓｂが嵌合された状態でこれらが重ね合わされ、かつスポット溶接などの手段により接合された部分である。

ただし、本実施形態においては、前記した重ね合わせ接合部３１は、サイドメンバ３の後広がり傾斜部３０の始点領域としての曲げ部３０ａに設定されている。より具体的には、前側サイドメンバ部材３ａの後端寄り部分Ｓａ、および後側サイドメンバ部材３ｂの前端寄り部分Ｓｂは、いずれも底面視において湾曲した形態とされ、かつこれら湾曲した部分どうしが互いに重ね合わされて接合されることにより、前記した重ね合わせ接合部３１が曲げ部３０ａに設定されている。本実施形態において、重ね合わせ接合部３１と曲げ部３０ａとは、一致している。

第１および第２のフロアクロス部１，２は、車両前後方向に互いに間隔を隔てるようにして、フロア部４２の上面側に接合された部位であり、たとえば一対のフランジ部１０，２０をそれぞれ有する断面ハット状部材を用いて構成されている。これら第１および第２のフロアクロス部１，２は、フロア部４２のフロアトンネル部４２ａの左右両側に配されて車幅方向に延びており、フロアトンネル部４２ａとロッカ４８とを橋渡し接続している（図４も参照）。
ただし、第１のフロアクロス部１は、本発明でいうフロアクロス部の一例に相当し、図２によく表れているように、車両Ａの底面視において、曲げ部３０ａに重なり、曲げ部３０ａとフロア部４２を介して間接的に接合されている。この場合において、好ましくは、曲げ部３０ａに対して、第１のフロアクロス部１の一対のフランジ部１０の双方が重なり、かつフロア部４２を介して間接的に接合された構成とされる。より好ましくは、曲げ部３０ａの前端と第１のフロアクロス部１の前端（フランジ部１０の前端）とは略一致し、かつ曲げ部３０ａの後端と第１のフロアクロス部１の後端（フランジ部１０の後端）とは略一致した構成とされ、第１のフロアクロス部１の幅を最小幅にしつつ、曲げ部３０ａの車両前後方向の略全域が補強された構成とされる。
一方、第２のフロアクロス部２は、底面視において、後広がり傾斜部３０の途中箇所を横切る配置とされている。

次に、前記した車両構造Ｂの作用について説明する。

サイドメンバ３は、後広がり傾斜部３０を有しており、その始点領域の曲げ部３０ａは、形状変化点であるため、応力集中を生じ易い。このため、車両Ａに前突を生じるなどして、サイドメンバ３に大きな荷重が作用した際には、本来的には、曲げ部３０ａを起点として変形を生じ易い。これに対し、本実施形態によれば、曲げ部３０ａには重ね合わせ接合部３１が設定されている。重ね合わせ接合部３１は、前側および後側のサイドメンバ部
材３ａ，３ｂの後端寄り部分Ｓａと前端寄り部分Ｓｂが互いに重ね合わされて接合された高剛性の部位である。このため、曲げ部３０ａの剛性は高くなり、サイドメンバ３が曲げ部３０ａを起点として変形し易くなることは適切に防止される。

また、第１のフロアクロス部１は、底面視において、前記した曲げ部３０ａに重なり、かつこの曲げ部３０ａにフロア部４２を介して接合されているため、曲げ部３０ａは、第１のフロアクロス部１によって効果的に補強される。したがって、車両Ａの前突時などにおいて、サイドメンバ３が曲げ部３０ａを起点として変形し易くなることを、一層適切に防止することができる。

一方、車両Ａの側突が発生した場合においては、車幅方向外方側から第１のフロアクロス部１に衝突荷重Ｆが入力する場合がある（図２（ｂ）を参照）。この場合、第１のフロアクロス部１に入力した荷重Ｆを、サイドメンバ３の高剛性の部位である重ね合わせ接合部３１に負担させることが可能となる。したがって、車両Ａの側突に対する強度を高める効果も得られる。

第１のフロアクロス部１は、車体の剛性を高めることを目的として既存の車両においても広く用いられている構成要素であり、本実施形態においては、このような第１のフロアクロス部１を利用して曲げ部３０ａの補強が的確に行なわれている。曲げ部３０ａを補強するための専用の補強部材は不要とすることが可能であるため、車両重量の軽量化や、製造コストの低減化を好適に図ることもできる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

上述の実施形態においては、曲げ部３０ａが重ね合わせ接合部３１として構成されており、これらは略完全に一致しているが、本発明はこれに限定されない。曲げ部３０ａの一部に重ね合わせ接合部３１が設定された構成、すなわち曲げ部３０ａの幅（車両前後方向の幅）が、重ね合わせ接合部３１の幅よりも大きく、底面視において、重ね合わせ接合部３１から曲げ部３０ａの一部がはみ出している構成とされていてもかまわない。勿論、これとは反対に、曲げ部３０ａの幅が、重ね合わせ接合部３１の幅よりも小さくされていてもかまわない。いずれの場合であっても、従来技術と比較すると、曲げ部３０ａの剛性を効果的に高めることが可能である。

上述の実施形態においては、曲げ部３０ａと第１のフロアクロス部１（本発明でいうフロアクロス部）との幅が略一致した状態で、これらが重なっているが、本発明はこれに限定されない。曲げ部３０ａと第１のフロアクロス部１とは、底面視において、これらの一部分どうしが互いに重なっただけの構成であってもよく、この場合にも本発明の技術的範囲に包摂される。本発明でいう接合は、スポット溶接などの各種の溶接の他、ボルト締結なども含む概念である。

前側サイドメンバ部材３ａおよび後側サイドメンバ部材３ｂの具体的な長さや形状などは限定されない。後広がり傾斜部３０の具体的な傾斜角や、曲げ部３０ａの具体的なサイズ、曲率半径なども限定されない。

Ｂ 車両構造
Ｓａ 後端寄り部分（前側サイドメンバ部材の）
Ｓｂ 前端寄り部分（後側サイドメンバ部材の）
１ 第１のフロアクロス部（フロアクロス部）
３ サイドメンバ
３ａ 前側サイドメンバ部材
３ｂ 後側サイドメンバ部材
３０ 後広がり傾斜部
３０ａ 曲げ部
３１ 重ね合わせ接合部
４１ 車室
４２ フロア部

Claims (1)

1. 前側サイドメンバ部材の後端寄り部分と後側サイドメンバ部材の前端寄り部分とが互いに重ね合わされて接合された重ね合わせ接合部を有し、かつ車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、
   車室のフロア部上に接合されて車幅方向に延び、かつ車幅方向外方側の一端部が、前記各サイドメンバよりも車幅方向外方側に位置するロッカに接合されているフロアクロス部と、
   を備えており、
   前記一対のサイドメンバは、車両後方側ほど車幅方向の相互間隔が広がる後広がり傾斜部、およびこの後広がり傾斜部の始点領域としての曲げ部を有している、車両構造であって、
   前記前側サイドメンバ部材の後端寄り部分および前記後側サイドメンバ部材の前端寄り部分には、上面開口状の凹部を有し、かつ底面視において湾曲している一対の湾曲部が形成されており、
   前記各サイドメンバの前記重ね合わせ接合部は、前記一対の湾曲部の一方が他方の凹部に嵌入するようにして前記一対の湾曲部が互いに重ね合わされた部分であって、前記曲げ部を構成しており、かつ底面視において前記フロアクロス部と重なるようにして前記フロア部の下面側に配され、前記フロア部を挟んで前記フロアクロス部と接合されていることを特徴とする、車両構造。

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