JP2008290681A - 車体下部構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】フロントサイドメンバのキック部における曲げ強度を向上させた車体下部構造を提供することを課題とする。
【解決手段】車体の下部に配置されるフロントサイドメンバのキック部1aの断面構造であって、キック部1aは、下方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネル10の下面に接合される下部材11と、上方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネル10の上面において平面視で下部材11と重なる位置に接合される上部材12とを有し、キック部1aの断面は、車体パネル10を上方向又は下方向に膨出したことを特徴とする。
【選択図】図3
【解決手段】車体の下部に配置されるフロントサイドメンバのキック部1aの断面構造であって、キック部1aは、下方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネル10の下面に接合される下部材11と、上方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネル10の上面において平面視で下部材11と重なる位置に接合される上部材12とを有し、キック部1aの断面は、車体パネル10を上方向又は下方向に膨出したことを特徴とする。
【選択図】図3
Description
本発明は、フロントサイドメンバのキック部の断面構造に特徴を有する車体下部構造に関する。
車体の骨格部材には、車両前後方向に沿って延び、左右両側に一対で配設されるフロントサイドメンバがある。フロントサイドメンバのリヤ部には、下方に向かって湾曲するキック部がある。キック部では、衝突等によってフロントサイドメンバの前端部から荷重が入力すると、回転モーメントが作用し、その回転モーメント(曲げ荷重)によって大きく曲げ変形する。このキック部の曲げ変形に応じて、フロントサイドメンバは後方に大きく後退する。そこで、フロントサイドメンバのキック部には、各種補強が施される。特許文献1に記載の車体下部構造では、断面ハット形状に形成されて車体パネル下面に接合されるフロントサイドメンバのキック部において、フロントサイドメンバの断面内に補強部材が配設されるとともに、断面ハット形状に形成されて車体パネル上面に平面視でフロントサイドメンバと重なる位置に接合される補強メンバが配設される。
図5には、従来のフロントサイドメンバ100のキック部100aの断面構造の一例を示している。このキック部100aの断面構造は、車体のフロアパネル101の下面にフロントサイドメンバ(リヤ部)102が接合されるとともに、フロアパネル101の上面にアッパリーンフォースメント103が接合される。さらに、この断面構造では、フロアパネル101とフロントサイドメンバ102とで形成される閉断面内に補強部材として下側にリーンフォースメント104と上側にリーンフォースメント105が配設されるとともに、フロアパネル101とアッパリーンフォースメント103とで形成される閉断面内に補強部材として上側にリーンフォースメント106が配設される。
特願2005−325985号
上記したキック部100aは、曲率があるため、溶接のスポット打点間距離が広く、十分な溶接ができない。また、キック部100aには、フロアパネル101の上側に形成されるアッパリーンフォースメント103とフロアパネル101との間の閉断面とフロアパネル101の下側に形成されるフロントサイドメンバ102とフロアパネル101との間の閉断面との2つの断面が存在する。そのため、キック部100aでは、上記した回転モーメントが作用すると、1つの断面(1つの部材)としてではなく、独立した2つの断面(2つの部材)として回転モーメント(曲げ荷重)をそれぞれ受け、各断面で曲げ荷重に対する曲げ応力をそれぞれ発生する。図6に示すように、上方の閉断面では曲げ荷重に対して圧縮側のモーメントCM1(圧縮応力)と引張側のモーメントPM1(引張応力)を発生し、下方の閉断面では曲げ荷重に対して圧縮側のモーメントCM2(圧縮応力)と引張側のモーメントPM2(引張応力)を発生する。
一般に、曲げ荷重に対する強度は、部材の断面における高さの3乗で効く。そのため、上記のように上下方向で2分割された各断面でそれぞれ曲げ荷重に対する曲げ応力を発生した場合、分割によって各断面の高さが低くなるので、曲げ強度が大きく低下する。その結果、上記のような補強を施したキック部100aでも、曲げ荷重に対して十分な曲げ応力を発生できず、曲げ変形する。
そこで、本発明は、フロントサイドメンバのキック部における曲げ強度を向上させた車体下部構造を提供することを課題とする。
本発明に係る車体下部構造は、車体の下部に配置されるフロントサイドメンバのキック部の断面構造であって、キック部は、下方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネルの下面に接合される下部材と、上方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネルの上面において平面視で下部材と重なる位置に接合される上部材とを有し、キック部の断面は、車体パネルを上方向又は下方向に膨出したことを特徴とする。
この車体下部構造のフロントサイドメンバのキック部では、車体パネルの下面に下方に断面ハット形状の下部材が接合され、その接合された位置における車体パネルの上面に上方に断面ハット形状の上部材が接合される。さらに、キック部では、その下部材及び上部材が接合されている領域において車体パネルを上方向又は下方向に膨出させている。車体パネルを上方向に膨出させた場合、車体パネルが上部材の内側に沿った形状となり、車体パネル(上部材)と下部材とで大きな閉断面が形成される。また、車体パネルを下方向に膨出させた場合、車体パネルが下部材の内側に沿った形状となり、車体パネル(下部材)と上部材とで大きな閉断面が形成される。これによって、キック部で使用可能な断面スペース内で許容可能な大きな閉断面が1つ形成されることにより、キック部の断面の高さを十分に確保することができ、キック部の曲げ強度が大きくなる。そのため、衝突等によってフロントサイドメンバの前端部から荷重が入力した場合、キック部では、回転モーメント(曲げ荷重)対して十分な曲げ応力を発生できる。このように、この車体下部構造では、キック部において車体パネルを膨出させて高さを十分に確保した断面を形成することにより、曲げ強度を向上させることができる。その結果、キック部の曲げ変形を極力抑制でき、フロントサイドメンバの後退量を低減できる。
本発明の上記車体下部構造では、車体パネルは、上方向に膨出し、キック部は、車体パネルの膨出部内において上方向に膨出した補強部材を有し、キック部の断面は、下部材と補強部材とにより閉断面を構成する。
このキック部では、下部材と上部材が接合されている領域において車体パネルが上方向に膨出し、その膨出部内に上方向に膨出した補強部材が配設される。これによって、補強部材が車体パネルの膨出部の内側(ひいては、上部材の内側)に沿った形状となり、補強部材と下部材とで大きな閉断面が形成される。また、曲げ荷重を受けた場合の圧縮側が少なくとも上部材と補強部材の二重構造となり、曲げ強度が更に大きくなる。このように、この車体下部構造では、車体パネルの膨出部内に補強部材を設けることにより、曲げ強度を更に向上させることができる。
本発明は、キック部において車体パネルを膨出させて高さを十分に確保した断面を形成することにより、曲げ強度を向上させることができる。
以下、図面を参照して、本発明に係る車体下部構造の実施の形態を説明する。
本実施の形態では、本発明に係る車体下部構造を、左右一対で前後方向に延在するフロントサイドメンバのリヤ部のキック部に適用する。本実施の形態に係るキック部は、フロアパネルを挟んで形成され、フロアパネルの下方にフロントサイドメンバ(リヤ部本体)が配設され、フロアパネルの上方にアッパリーンフォースメントが配設される。
図1〜図4を参照して、本実施の形態に係るフロントサイドメンバ1のキック部1aについて説明する。図1は、本実施の形態に係るフロントサイドメンバのキック部の斜視図である。図2は、図1のフロントサイドメンバのキック部の側面図である。図3は、図2のII−II線に沿った断面図である。図4は、図3の断面図及び曲げの圧縮側と引張側で発生するモーメント(応力)を示す図である。
フロントサイドメンバ1のリヤ部は、フロアパネル10の下面に配設され、フロアパネル10に沿って下方に湾曲するキック部1aを有している。キック部1aは、曲げ強度を向上させるために、フロアパネル10の上面及び断面内に補強部材が配設されている。特に、キック部1aは、曲げ強度を更に向上させるために、断面内でフロアパネル10を上方に膨出させている。キック部1aは、フロアパネル10、フロントサイドメンバ1のリヤ部の本体(以下、「リヤ部本体」と記載)11、キック部1aの補強部材であるアッパリーンフォースメント12及びリーンフォースメント13,14,15を備えている。
なお、本実施の形態では、フロアパネル10が特許請求の範囲に記載する車体パネルに相当し、リヤ部本体11が特許請求の範囲に記載する下部材に相当し、アッパリーンフォースメント12が特許請求の範囲に記載する上部材に相当し、リーンフォースメント13が特許請求の範囲に記載する補強部材に相当する。
リヤ部本体11は、フロアパネル10の下側に配置され、車両前後方向においてフロントサイドメンバ1のフロント部から後方に延在する。リヤ部本体11は、フロントサイドメンバ1のリヤ部の下面となるロア面11a、ロア面11aの両側端に繋がる縦面11b、11b及び縦面11b,11bの側端に繋がるフランジ11c,11cからなり、断面視して下方にハット形状(フランジ部を有する略凹形状)である。リヤ部本体11は、キック部1aにおいてフロアパネル10に沿って下方に湾曲している。
アッパリーンフォースメント12は、フロアパネル10の上側に配置され、車両前後方向においてキック部1aに相当する領域に延在する。また、アッパリーンフォースメント12は、平面視してリヤ部本体11に重なる位置(車両左右方向において同じ位置)に配置され、リヤ部本体11と同等の幅を有している。アッパリーンフォースメント12は、キック部1aの上面となるアッパ面12a、アッパ面12aの両側端に繋がる縦面12b,12b及び縦面12b,12bの側端に繋がるフランジ12c,12cからなり、断面視して上方にハット形状(フランジ部を有する略凹形状)である。アッパリーンフォースメント12は、キック部1aにおいてフロアパネル10に沿って下方に湾曲している。
フロアパネル10には、車両前後方向においてキック部1aに相当する領域に膨出部10aが形成される。膨出部10aは、断面視してアッパリーンフォースメント12の略凹形状に沿うように上方に膨出させた略凹形状であり、アッパ面12aに沿ったアッパ面10bと各縦面12b,12bに沿った縦面10c,10cからなる。
リーンフォースメント13は、フロアパネル10の膨出部10aの内側に配置され、車両前後方向においてキック部1aに相当する領域内に延在する。リーンフォースメント13は、断面視して膨出部10aの内面に接合する略凹形状であり、アッパ面10bに接合するアッパ面13aと各縦面10c,10cに接合するフランジ13b,13bからなる。フランジ13bは、リヤ部本体11の縦面11bの内面の上方部に接する位置まで下方に延びている。
リーンフォースメント14は、リヤ部本体11の底部の内側に配置され、車両前後方向においてキック部1aに相当する領域内に延在する。リーンフォースメント14は、断面視してリヤ部本体11の底部の内面に接合する略凹形状であり、ロア面11aに接合するロア面14aと各縦面11b,11bに接合するフランジ14b,14bからなる。フランジ14bは、縦面11b,11bに少し接合する程度の短い長さである。
リーンフォースメント15は、フロアパネル10の膨出部10aとアッパリーンフォースメント12との間に配置され、車両前後方向においてキック部1aに相当する領域内に延在する。リーンフォースメント15は、断面視して膨出部10aの外面及びアッパリーンフォースメント12の内面に接合する略凹形状であり、アッパ面10bの外面及びアッパ面12aの内面に接合するアッパ面15aと各縦面10c,10cの外面及び各縦面12b,12bの内面に接合するフランジ15b,15bからなる。フランジ15bは、縦面10c,10cに少し接合する程度の短い長さである。
キック部1aを組み立てる場合、アッパリーンフォースメント12の上部の内側にリーンフォースメント15が嵌め込まれ、アッパ面12aとアッパ面15aとが溶接で接合される。また、リヤ部本体11の底部の内側にリーンフォースメント14が嵌め込まれ、ロア面11aとロア面14aとが溶接で接合される。また、フロアパネル10の膨出部10aの内側にリーンフォースメント13が嵌め込まれる。フロアパネル10の膨出部10aの外側に、リーンフォースメント15が接合されたアッパリーンフォースメント12が被せられる。そして、フロアパネル10の上面にアッパリーンフォースメント12のフランジ12c,12cが接した状態で、フロアパネル10の上面にフランジ12c,12cが溶接によって接合される。また、フロアパネル10の下側におけるアッパリーンフォースメント12が配置されている車幅方向で同じ位置に、リーンフォースメント13のフランジ13b,13bの外側に嵌るように、リーンフォースメント14が接合されたリヤ部本体11が配置される。そして、フロアパネル10の下面にフランジ11c,11cが接した状態で、フロアパネル10の下面にフランジ11c,11cが溶接によって接合される。また、リヤ部本体11の縦面11b,11bの内面にフランジ13b,13bの下方部が接した状態で、縦面11b,11bの内面にフランジ13b,13bの下方部が溶接によって接合される。なお、キック部1aは、曲率があるため、図2の×印で示すように溶接のスポット打点間距離が広い。
このように構成されたキック部1aは、フロアパネル10をアッパリーンフォースメント12の内面に沿うように上方に膨出させているので、溶接のスポット打点間距離が広いにもかかわらず、下側のリヤ部本体11と上側のリーンフォースメント13、フロアパネル10の膨出部10a、リーンフォースメント15及びアッパリーンフォースメント12とによって1つの部材としての大きな閉断面が形成される。この閉断面の高さは、キック部1aで使用可能な断面スペース内での最大の断面高さである。そのため、曲げ荷重に対する強度は部材の断面における高さの3乗で効くので、この最大断面における曲げ強度は非常に大きくなる。したがって、この最大断面では、曲げ荷重に対して大きな曲げ応力を発生することができる。さらに、キック部1aには、フロアパネル10を上方に膨出させても、従来と同様にアッパリーンフォースメント12とフロアパネル10との間の断面(アッパリーンフォースメント12部分)でも曲げ荷重に対して曲げ応力を発生する。
ちなみに、キック部1aにおいてフロアパネル10から上方の断面高さをhuとし、下方の断面高さをhlとした場合、曲げ強度は(hu+hl)3で効くことになる。しかし、従来のキック部の場合、曲げ強度はhu 3+hl 3で効くことになる。したがって、キック部1aは、従来のキック部に比べて曲げ強度が非常に大きくなる。
図4に、横軸が強度、縦軸が各断面の中立軸からの距離であり、各断面における曲げ荷重(回転モーメント)に対して発生する圧縮側のモーメント(圧縮応力)と引張側のモーメント(引張応力)を示している。キック部1aでは、従来のキック部と同様に、アッパリーンフォースメント12とフロアパネル10との断面で曲げ荷重に対して圧縮側のモーメントCM1(圧縮応力)と引張側のモーメントPM1(引張応力)を発生する。さらに、キック部1aでは、許容可能な最大断面で曲げ荷重に対して圧縮側のモーメントCM2(圧縮応力)と引張側のモーメントPM2(引張応力)を発生する。この曲げ荷重に対して発生するモーメントMは、式(1)で求めることができる。
式(1)において、hは曲げ中立軸からの距離であり、σは材料強度であり、dAは微小面積(=板厚×微小高さ)である。キック部1aで許容可能な最大断面では、このhが大きくなるので、曲げ荷重に対して大きなモーメントを発生することができる。
ちなみに、アッパリーンフォースメント12の下部に作用する引張応力PM1はそれほど大きくないので、アッパリーンフォースメント12のフランジ12c,12cで分担できることから、アッパリーンフォースメント12部分での曲げ強度も十分に寄与する。
図2に示すように、衝突等によってフロントサイドメンバ1の前端部から荷重Lが入力すると、キック部1aには回転モーメントRMが作用する。キック部1aでは、この回転モーメントRMによって曲げ荷重を受けるが、アッパリーンフォースメント12部分で曲げ応力F1を発生するとともにキック部1a全域の最大断面で非常に大きな曲げ応力F2を発生する。この大きな曲げ応力によって、キック部1aにおける曲げ変形を極力抑制することができるあるいは曲げ変形の発生を防止できる。
このフロントサイドメンバ1のキック部1aの断面構造によれば、フロアパネル10を上方に膨出させて高さを十分に確保した断面を形成することにより、大きな曲げ強度が得られる。その結果、曲げ荷重を受けた場合のキック部1aの曲げ変形を極力抑制でき、フロントサイドメンバ1の後退量を低減できる。また、従来と同等の断面部材(同等の質量)でも、より大きな曲げ応力を発生させることができるので、質量効率も良い。
また、キック部1aの断面構造では、リーンフォースメント13を設け、リーンフォースメント13とリヤ部本体11とによって閉断面を構成することにより、より大きな曲げ強度が得られる。さらに、キック部1aの断面構造では、リーンフォースメント14及びリーンフォースメント15を設けることにより、より大きな曲げ強度が得られる。特に、曲げ荷重を受けた場合の圧縮側になる面が3つのリーンフォースメント12,13,15及びフロアパネル10による四重構造となるので、曲げ強度が向上する。
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
例えば、本実施の形態ではフロントサイドメンバのキック部におけるフロアパネルを上方に膨出させる構成としたが、フロアパネルを下方に膨出させ、それに応じて各リーンフォースメントを配設させ、高さを十分に確保した断面を形成する構成としてもよい。また、ダッシュパネル(インストルメントパネル)にキック部が配置される場合には、ダッシュパネルを上方向又は下方向に膨出させ、それに応じて各リーンフォースメントを配設させ、高さを十分に確保した断面を形成する構成としてもよい。
また、本実施の形態では下部材がフロントサイドメンバのリヤ部本体であり、上部材がアッパリーンフォースメントで構成したが、下部材がロアリーンフォースメントであり、上部材がフロントサイドメンバのリヤ部本体で構成してもよい。
また、本実施の形態ではアッパリーンフォースメント以外に補強部材として3つのリーンフォースメントを配設する構成としたが、曲げ強度が十分に確保できるなら、このうちの1つ、2つあるいは3つのリーンフォースメントを配設しない構成としてもよい。
1…フロントサイドメンバ、1a…キック部、10…フロアパネル、10a…膨出部、10b…アッパ面、10c…縦面、11…フロントサイドメンバのリヤ部本体、11a…ロア面、11b…縦面、11c…フランジ、12…アッパリーンフォースメント、12a…アッパ面、12b…縦面、12c…フランジ、13,14,15…リーンフォースメント、13a,15a…アッパ面、14a…ロア面、13b,14b,15b…フランジ
Claims (2)
- 車体の下部に配置されるフロントサイドメンバのキック部の断面構造であって、
前記キック部は、
下方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネルの下面に接合される下部材と、
上方に断面ハット形状に形成され、車両前後方向に沿って延在し、車体パネルの上面において平面視で前記下部材と重なる位置に接合される上部材と
を有し、
前記キック部の断面は、車体パネルを上方向又は下方向に膨出したことを特徴とする車体下部構造。 - 前記車体パネルは、上方向に膨出し、
前記キック部は、前記車体パネルの膨出部内において上方向に膨出した補強部材を有し、
前記キック部の断面は、前記下部材と前記補強部材とにより閉断面を構成することを特徴とする請求項1に記載する車体下部構造。
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