JP7213224B2

JP7213224B2 - 車体構造

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Publication number: JP7213224B2
Application number: JP2020194958A
Authority: JP
Inventors: 武宏近藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2040-11-25
Also published as: JP2022083565A; US20220161859A1; US11643148B2; CN114537536B; CN114537536A

Description

本発明は、外部から入力される過大な荷重から車室内の乗員を守るための車体構造に関する。

衝突などによる過大な入力荷重から車室内の乗員を守るために、過大な入力荷重を吸収するための衝撃吸収構造、および衝撃に対して、変形せずに車室の内部空間を維持するための骨格構造などを車体各部に設定することが従来から行われている。
たとえば、特許文献１では、車室の前側下部面に沿って配置される後フレーム（支持フレーム）が、片持ち梁のように、車室から延在する前フレーム（被支持フレーム）の後端部を支持する構成が開示されている。
そして、外部から過大な荷重が前フレームに対して入力された際には、前フレームが潰れることで荷重エネルギーを吸収して、車室の変形を抑制し、車室内の乗員を保護するように構成されている。

特開２０１７－１２１８８３号公報

ところで、特許文献１の構造では、衝突などによって、前フレーム（被支持フレーム）に荷重が入力された際、前フレームが潰れる前に、前フレームと前フレームを支持する後フレーム（支持フレーム）との間が折れ曲がってしまうおそれがある。そして、このような場合には、前フレームがエネルギー吸収性能を十分に発揮できないことが考えられる。

本発明は、前述の点に鑑みてなされたものであり、外部から過大な荷重が入力された際に、被支持フレームと被支持フレームを支持する支持フレームとの間が不用意に折れ曲がることのない車体構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る車体構造は、車室の前方、または後方に車両前後方向に沿って配置される被支持フレームと、車両前後方向に沿いつつ、該車室の外周面に配置され、該被支持フレームの車室側端部を支持する支持フレームと、車両前後方向に沿って該支持フレーム内に配置され、該支持フレームとともに閉断面を形成するスチフナと、該支持フレーム内に、該スチフナの被支持フレーム側の部位に隣接しつつ、車両前後方向に面して配置されたバルクヘッドと、を備え、該スチフナは、該被支持フレーム側の端部に、上方に向かって立設された取付部を備え、該バルクヘッドの上方縁部が、該スチフナの該取付部と一体に構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、外部から過大な荷重が入力された際に、被支持フレームと被支持フレームを支持する支持フレームとの間が不用意に折れ曲がることのない車体構造を提供することができる。

第１実施形態の車体構造示す斜視図である。第１実施形態の車体構造示す要部拡大平面図である。図２のIII-III線に沿った断面図である。図２のIV-IV線に沿った断面図である。図２のV-V線に沿った断面図である。第２実施形態における図２のIII-III線に対応する部位を示す断面図である。

＜第１実施形態＞
本発明の一実施形態の車体構造Ｓ１について、図１～図５を参照して詳細に説明する。
なお、説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
また、以下の説明においては、「前」「後」、「上」「下」、「内」「外」については、特別に断らない限り、車両前後方向における「前」「後」、車両上下方向における「上」「下」、車幅方向における「内」「外」を指すものとする。

本実施形態の車体構造Ｓ１は、車室ＣＡの前方に設定されるエンジンルームＥＲと車室ＣＡとの連結部分に設定されている（図１参照）。
本実施形態の車体構造Ｓ１は、主に車体前方、および斜め前方向から車体に衝突された場合に、車室内の乗員を保護するための構造である。
本実施形態の車体構造Ｓ１は、車体の骨格を構成する部材として、フロントサイドフレーム１１（被支持フレーム）、フロントサイドリヤエンド１２（支持フレーム）、アウトリガ１３、フロアサイドフレーム１４を備えている。

フロントサイドフレーム１１（被支持フレーム）は、エンジンルームＥＲ内を前後方向に沿って左右に一対配置されている（図１参照）。
また、各フロントサイドフレーム１１は、断面Ｕ字形状を有し、Ｕ字形状の開口部が車幅方向外側に向かって開口するように配置されている。
つまり、各フロントサイドフレーム１１は、Ｕ字形状の底部が互いに対向するように配置されている。
なお、本実施形態の車体構造Ｓ１では、各フロントサイドフレーム１１は、断面Ｕ字形状を有し、フレームの内部が外部に開放されているが、このような形態に限定するものではない。たとえば、各フロントサイドフレーム１１のＵ字形状の開口部にバックプレート（図示せず）を被せ、バックプレートとともに閉断面を形成する構成とすることも可能である。
そして、各フロントサイドフレーム１１は、その後端部に、フロントサイドリヤエンド１２が形成され、フロントサイドリヤエンド１２を介して、車室ＣＡの前側に配置されている。

フロントサイドリヤエンド１２（支持フレーム）は、車室ＣＡの外殻を構成するダッシュボードロワ（図示せず）の下面に沿うように車体後方側に延在している（図１参照）。
そして、フロントサイドリヤエンド１２は、フロントサイドフレーム１１の後端部を支持しつつ、フロアサイドフレーム１４の前端部に連結している。
つまり、フロントサイドリヤエンド１２は、前側から後側に行くにしたがって下降しつつ、フロントサイドフレーム１１とフロアサイドフレーム１４とを連結している。
また、フロントサイドリヤエンド１２は、リヤエンド内壁１２ａ、リヤエンド外壁１２ｂ、リヤエンド底面１２ｃで構成された断面Ｕ字形状を有しており、上方に開口した状態で配置されている。
なお、本実施形態の車体構造Ｓ１では、フロントサイドリヤエンド１２は、断面Ｕ字形状を有し、上方に開口するように配置されているが、このような形態に限定するものではない。たとえば、フロントサイドリヤエンド１２のＵ字形状の開口部にアッパプレート（図示せず）を被せ、アッパプレートとともに閉断面を形成する構成とすることも可能である。

リヤエンド内壁１２ａは、フロントサイドリヤエンド１２の断面Ｕ字形状における車幅方向内側の壁を構成している（図１、図２参照）。
リヤエンド内壁１２ａは、前後方向に沿いつつ、上下方向に立設され、車幅方向に面した状態で配置されている。
リヤエンド外壁１２ｂは、フロントサイドリヤエンド１２の断面Ｕ字形状における車幅方向外側の壁を構成している。
リヤエンド外壁１２ｂは、リヤエンド内壁１２ａと平行に、且つ前後方向に沿いつつ、上下方向に立設され、車幅方向に面した状態で配置されている。
リヤエンド底面１２ｃは、リヤエンド内壁１２ａの下端部と、リヤエンド外壁１２ｂの下端部とを連結しつつ、前後方向に沿って延在し、上下に面して配置されている。
また、リヤエンド底面１２ｃには、車輪（図示せず）を支持するサスペンションロワアーム（図示せず）を支持するための締結点１２ｄが設けられている（図３参照）。

そして、フロントサイドリヤエンド１２は、断面Ｕ字形状の開口側縁部が、ダッシュボードロワの下面に接合されている。
これによって、フロントサイドリヤエンド１２は、ダッシュボードロワとともに車体前後方向に沿う閉断面を形成している。
さらに、フロントサイドリヤエンド１２は、断面Ｕ字形状の内部に、後述する補強手段２０が配置されている。
加えて、フロントサイドリヤエンド１２には、アウトリガ１３が連結されている。

アウトリガ１３は、車室ＣＡの前側下面に、車幅方向に沿って配置されている（図１参照）。
そして、アウトリガ１３は、内側端部がフロントサイドリヤエンド１２に連結され、外側端部が車室ＣＡの側部を構成する骨格部材であるサイドシル（図示せず）に連結されている。
また、アウトリガ１３は、断面Ｕ字形状を有し、上方に開口した状態で配置され、開口縁部が、ダッシュボードロワの下面に接合されている。
これにより、アウトリガ１３は、ダッシュボードロワとともに車幅方向に沿う閉断面を構成している。

フロアサイドフレーム１４は、フロアトンネル部（図示せず）とサイドシル（図示せず）との間に、前後方向に沿って左右に一対配置されている（図１参照）。
なお、フロアトンネル部（図示せず）は、車室床部の車幅方向中央部を前後に延在する構成であり、サイドシル（図示せず）は、車室床部の側縁に前後方向に沿って延在する骨格部材である。
フロアサイドフレーム１４は、断面Ｕ字形状を有しており、フロアサイドフレーム１４は、上方に開口した状態で配置されている。
これにより、フロアサイドフレーム１４は、ダッシュボードロワとともに車幅方向に沿う閉断面を構成している。

補強手段２０は、フロントサイドリヤエンド１２の剛性を高めるために、フロントサイドリヤエンド１２のＵ字形状内部に配置されている（図１、図２参照）。
補強手段２０は、スチフナ２１、バルクヘッド２２を備えている。
スチフナ２１は、スチフナ本体２１ａ、スチフナ内接片２１ｂ、スチフナ外接片２１ｃ、スチフナ前接片２１ｄを備えている（図２～図５参照）。
スチフナ本体２１ａは、略長方形形状の板状部材で構成され、その長辺２１ｅが前後方向に沿いつつ、その短辺２１ｆが車幅方向に沿うように、且つリヤエンド底面１２ｃから上方に離間した状態で配置されている。

さらに、スチフナ本体２１ａは、その前端部がフロントサイドフレーム１１とフロントサイドリヤエンド１２との接合部近傍に位置しつつ、その中央部分が締結点１２ｄの上方に位置するように配置されている（図３参照）。
また、スチフナ本体２１ａは、その前端側が、フロントサイドリヤエンド１２のＵ字形状の開口部側に近接しつつ、その後端側が、フロントサイドリヤエンド１２のＵ字形状のリヤエンド底面１２ｃ側に近接するように配置されている。
つまり、スチフナ本体２１ａは、前側から後側に行くにしたがって下降するように配置されている。

スチフナ内接片２１ｂは、スチフナ本体２１ａの内側側縁部から上方に向かって延設された長方形形状の切片で構成され、フロントサイドリヤエンド１２のリヤエンド内壁１２ａに接合されている。
スチフナ外接片２１ｃは、スチフナ本体２１ａの外側側縁部から上方に向かって延設された長方形形状の切片で構成され、フロントサイドリヤエンド１２のリヤエンド外壁１２ｂに接合されている。

スチフナ前接片２１ｄ（取付部）は、スチフナ本体２１ａの前側端縁部からバルクヘッド２２の板面に沿うように、上方に向かって延設された長方形形状の切片で構成されている。そして、スチフナ前接片２１ｄは、後述するバルクヘッド接合部２２ｅに接合されている。
このような構成によって、スチフナ２１は、フロントサイドリヤエンド１２（支持フレーム）の断面Ｕ字形状の開口部側を閉じつつ、車両前後方向に沿って配置され、フロントサイドリヤエンド１２内に閉断面を形成している。また、フロントサイドリヤエンド１２とダッシュボードロワとで形成される閉断面を、スチフナ２１が上下２つの閉断面に分割している。

バルクヘッド２２は、スチフナ２１とは別部材で構成され、スチフナ２１の前方（フロントサイドフレーム１１側）に隣接して、車両前後方向に面して配置されている（図２～図５参照）。
また、バルクヘッド２２は、バルクヘッド本体２２ａ、バルクヘッド内接片２２ｂ、バルクヘッド外接片２２ｃ、バルクヘッド底接片２２ｄを備えている。
バルクヘッド本体２２ａは、フロントサイドリヤエンド１２のＵ字形状と同一形状を有した板状部材で構成され、フロントサイドリヤエンド１２を横切るように、その板面が前後方向に面して配置されている。
また、バルクヘッド本体２２ａは、その上方側縁部が、バルクヘッド接合部２２ｅに設定されている。

バルクヘッド内接片２２ｂは、バルクヘッド本体２２ａの内側側縁部から前方に向かって延設された長方形形状の切片で構成され、フロントサイドリヤエンド１２のリヤエンド内壁１２ａに接合される。
バルクヘッド外接片２２ｃは、バルクヘッド本体２２ａの外側側縁部から前方に向かって延設された長方形形状の切片で構成され、フロントサイドリヤエンド１２のリヤエンド外壁１２ｂに接合される。
バルクヘッド底接片２２ｄは、バルクヘッド本体２２ａの下側縁部から前方に向かって延設された長方形形状の切片で構成され、フロントサイドリヤエンド１２のリヤエンド底面１２ｃに接合される。

バルクヘッド接合部２２ｅは、スチフナ前接片２１ｄと一体に接合される部位として、バルクヘッド本体２２ａの上方縁部に車幅方向に沿って設定されている。
なお、バルクヘッド接合部２２ｅは、フロントサイドリヤエンド１２（支持フレーム）のＵ字形状内部に配置された状態でスチフナ前接片２１ｄに接合されている。
そして、バルクヘッド接合部２２ｅとスチフナ前接片２１ｄとを接合することで、スチフナ２１とバルクヘッド２２は、断面略Ｌ字形状を形成している。

このような構成によって、バルクヘッド２２は、フロントサイドリヤエンド１２（支持フレーム）の断面Ｕ字形状内部に、スチフナ２１のフロントサイドフレーム１１（被支持フレーム）側の部位に隣接しつつ、車両前後方向に面して配置されている。
そして、バルクヘッド接合部２２ｅ（バルクヘッド２２の上方縁部）は、スチフナ２１のフロントサイドフレーム１１（被支持フレーム）側端部に設定されたスチフナ前接片２１ｄ（取付部）と一体に接合されている。

本実施形態の車体構造Ｓ１では、スチフナ２１が、フロントサイドリヤエンド１２（支持フレーム）内に、車両前後方向に沿って配置され、フロントサイドリヤエンド１２内に閉断面を形成している。
また、バルクヘッド２２が、フロントサイドリヤエンド１２の内部に、スチフナ２１の前端部に隣接しつつ、車両前後方向に面して配置されている。
さらに、バルクヘッド２２のバルクヘッド接合部２２ｅと、スチフナ２１のスチフナ前接片２１ｄとが一体に構成されている。

このような車体構造Ｓ１に対して、前方車両への追突などによって、車両前方、および斜め前側から衝撃荷重が入力された際には、衝撃荷重が、フロントサイドフレーム１１からフロントサイドリヤエンド１２に伝わる。
そして、バルクヘッド２２に加わる荷重を、スチフナ２１がバルクヘッド２２の上部で受け止める。このため、フレームが折れる方向への荷重を効率良く受けることができ、フロントサイドフレーム１１とフロントサイドリヤエンド１２との間で、不用意に折れ曲がることを抑制することができる。
さらに、フロントサイドリヤエンド１２のリヤエンド底面１２ｃとの間に閉断面が形成されているため、不用意な折れ曲がりをより一層抑制することができる。
なお、本実施形態のように、フロントサイドリヤエンド１２が、上方に向かって開口する断面Ｕ字形状を有する構成では、衝撃荷重は、フロントサイドリヤエンド１２に対して、断面Ｕ字形状の開口部側が内側に倒れて潰れたり、外側に広げたりするように作用するとともに、フロントサイドフレーム１１側が上方に折れ曲がるように作用する。
しかしながら、本実施形態の車体構造Ｓ１では、スチフナ２１を備えることで、フロントサイドリヤエンド１２には、断面Ｕ字形状の内部に閉空間が形成されている。
これによって、フロントサイドリヤエンド１２の剛性が高められ、断面Ｕ字形状の開口部側の変形、およびフロントサイドフレーム１１側の上方への折れ曲がりが抑制される。

また、車体側面への衝突などによって、車輪（図示せず）に対して、車両側方から衝撃荷重が入力された際には、衝撃荷重が、車輪からサスペンションロワアーム（図示せず）を介して、フロントサイドリヤエンド１２の締結点１２ｄに伝わる。
そして、衝撃荷重は、フロントサイドリヤエンド１２に対して、締結点１２ｄが車幅方向内側へスライドするように作用するとともに、フロントサイドリヤエンド１２の断面Ｕ字形状が車幅方向内側へ倒れつつ、潰れるように作用する。
しかしながら、本実施形態の車体構造Ｓ１では、バルクヘッド２２を備えることで、締結点１２ｄの車幅方向内側へのスライドが抑制される。
また、スチフナ２１とバルクヘッド２２とが一体に構成されていることで、フロントサイドリヤエンド１２の剛性がさらに高められ、折れ曲がり、および潰れがより抑制される。

また、本実施形態の車体構造Ｓ１では、スチフナ２１とバルクヘッド２２とが、別部材からなり、接合によって一体に構成されている。
これによって、スチフナ２１とバルクヘッド２２とを一体にした補強手段２０の形成を容易にすることができる。
これに対して、スチフナ２１とバルクヘッド２２とが、１枚の板状部材で構成される場合には、スチフナ２１とバルクヘッド２２との継ぎ目部分に曲げ加工を施して、略Ｌ字形状にする工程が加わる。
ところが、この曲げの工程では、継ぎ目部分のなす角度によって、Ｌ字形状の角部分が割けてしまう可能性がある。

しかしながら、本実施形態では、スチフナ２１、およびバルクヘッド２２が別部材からなり、取り付け時に互いに接合される構成のため、スチフナ２１とバルクヘッド２２の継ぎ目に割けを生じることなく一体に形成することができる。
また、スチフナ２１とバルクヘッド２２とが、別部材からなることで、スチフナ２１とバルクヘッド２２とを別々にフロントサイドリヤエンド１２内に配置してから接合することが可能である。
これによって、フロントサイドリヤエンド１２の断面形状が複雑で、スチフナ２１とバルクヘッド２２が一体になった状態では、設置が困難な場合であっても、補強手段２０を設置することができる。

また、本実施形態の車体構造Ｓ１では、スチフナ２１は、フロントサイドフレーム１１（被支持フレーム）側の端部に、バルクヘッド２２の板面に沿いつつ、上方に向かって形成されたスチフナ前接片２１ｄ（取付部）を備えている。
このため、スチフナ２１とバルクヘッド２２を別々にフロントサイドリヤエンド１２内に配置した後に、スチフナ前接片２１ｄとバルクヘッド接合部２２ｅを接合する作業をフロントサイドリヤエンド１２のＵ字形状開口部側から行うことができる。
これによって、フロントサイドリヤエンド１２に影響されることなく、スチフナ２１とバルクヘッド２２を接合することができる。

なお、本実施形態では、バルクヘッド接合部２２ｅとスチフナ前接片２１ｄとを接合手段として、スポット溶接が採用されているが、スポット溶接に限定するものではない。たとえば、他の溶接方法、ボルト、リベット等のように、想定される入力荷重の大きさに応じて、様々な接合手段を適宜採用することが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図６を参照して説明する。
なお、説明において、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態の車体構造Ｓ２では、補強手段２０を構成するスチフナ２１とバルクヘッド２２が１つの部材からなる点が、前述の第１実施形態の車体構造Ｓ１と大きく異なる点である。

スチフナ２１とバルクヘッド２２は、連結部２３を介して、連続している。
連結部２３は、その一端がスチフナ本体２１ａの前側端縁部に連続し、その他端がバルクヘッド本体２２ａの上方縁部に連続している。
また、連結部２３は、連続する複数の円弧によって湾曲する曲面を形成している。
そして、このような構成とした場合であっても前述の第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、本実施形態の構成とすることで、フロントサイドリヤエンド１２に補強手段２０を配置する際に、スチフナ２１とバルクヘッド２２との位置決め作業を簡便化することができる。

Ｓ１、Ｓ２車体構造
１１フロントサイドフレーム（被支持フレーム）
１２フロントサイドリヤエンド（支持フレーム）
１２ａリヤエンド内壁
１２ｂリヤエンド外壁
１２ｃリヤエンド底面
１２ｄ締結点
１３アウトリガ
１４フロアサイドフレーム
２０補強手段
２１スチフナ
２１ａスチフナ本体
２１ｂスチフナ内接片
２１ｃスチフナ外接片
２１ｄスチフナ前接片（取付部）
２１ｅ長辺
２１ｆ短辺
２２バルクヘッド
２２ａバルクヘッド本体
２２ｂバルクヘッド内接片
２２ｃバルクヘッド外接片
２２ｄバルクヘッド底接片
２２ｅバルクヘッド接合部
２３連結部
ＣＡ車室
ＥＲエンジンルーム

Claims

車室の前方、または後方に車両前後方向に沿って配置される被支持フレームと、
車両前後方向に沿いつつ、該車室の外周面に配置され、該被支持フレームの車室側端部を支持する支持フレームと、
車両前後方向に沿って該支持フレーム内に配置され、該支持フレームとともに閉断面を形成するスチフナと、
該支持フレーム内に、該スチフナの被支持フレーム側の部位に隣接しつつ、車両前後方向に面して配置されたバルクヘッドと、
を備え、
該スチフナは、
該被支持フレーム側の端部に、上方に向かって立設された取付部を備え、
該バルクヘッドの上方縁部が、
該スチフナの該取付部と一体に構成された
ことを特徴とする車体構造。
前記バルクヘッドは、
前記スチフナと別部材からなり、
接合によって該スチフナと一体に構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の車体構造。