JP2013203111A - 車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】スモールオーバーラップのオフセット衝突に対する性能を向上した車体構造を提供する。
【解決手段】車体１の構造を、車室床面を構成するフロアパネル１０と、車両前後方向にほぼ沿って配置され後部がフロアパネルの下面に沿って配置されたフロントサイドフレーム３０と、フロントサイドフレームに対して車幅方向外側においてフロアパネルの側端部に沿って車両前後方向にほぼ沿って配置されたサイドシル４１と、サイドシルの前部とフロントサイドフレームとの間にわたして設けられたトルクボックス７０と、一方の端部がサイドシルとトルクボックスの接合部近傍でトルクボックスと平面視において重なった位置に配置されるとともにトルクボックスと結合され、他方の端部が一方の端部よりも車両後方側においてフロントサイドフレームに結合され、サイドシルとフロントサイドフレームとの間にわたして配置された閉断面部を形成する補強部材８０とを備える構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両の車体構造に関し、特に、スモールオーバーラップのオフセット衝突に対する性能を向上したものに関する。

自動車等の車両の車体構造において、車両が障害物に対して部分的に衝突するオフセット衝突に対する安全性を向上することが要望されている。
特に、近年ではオフセット衝突のうち、車両の車幅方向における端部にのみ障害物が衝突するいわゆるスモールオーバーラップの衝突に対する性能向上が求められている。

車両前部全面で衝突するフルラップ衝突や、比較的オーバーラップ量が大きいオフセット衝突においては、エンジンルーム側部で車両前後方向に伸びて配置されたフロントサイドフレームの前部を用いて、エネルギの吸収や車両後方への荷重伝達が可能である。
しかし、フロントサイドフレームの外側のみに障害物が衝突するようなスモールオーバーラップ衝突の場合には、フロントサイドフレームの前端部に依存することなくエネルギの吸収及び伝達が可能な構造が必要となる。

車体のサイドフレームよりも外側の領域における強度向上技術として、例えば特許文献１には、前輪の後部に設けられるクロスメンバの後面部と、それより後方側のサイドフロアフレームとの間を、斜めに配置されたレインフォースメントによって連結することが記載されている。

実開昭６３−１４５７６４号公報

上述した特許文献１に記載の車体構造においては、サイドシルとフレームとの結合強度を高めることによって、スモールオーバーラップのオフセット衝突に対する性能を、ある程度は向上することが可能である。
しかし、この構造でスモールオーバーラップのオフセット衝突を受けた場合、前輪が後退してクロスメンバを潰した後に、レインフォースメントからフロントフレームへの荷重伝達が実質的に開始されるものと認められる。

サイドストラクチュアとボディの他部との前後ずれや、これに起因するフロアパネルとサイドシルとの剥離等、スモールオーバーラップ特有の車体変形を抑制するためには、より早期に荷重をサイドストラクチュア側からフロントサイドフレーム側へ伝達可能な構造が要望されている。
本発明の課題は、スモールオーバーラップのオフセット衝突に対する性能を向上した車体構造を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、車室床面を構成するフロアパネルと、車両前後方向にほぼ沿って配置されるとともに、後部が前記フロアパネルの下面に沿って配置されたフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームに対して車幅方向外側において前記フロアパネルの側端部に沿いかつ車両前後方向にほぼ沿って配置されたサイドシルと、前記サイドシルの前部と前記フロントサイドフレームとの間にわたして設けられたトルクボックスと、一方の端部が前記サイドシルと前記トルクボックスとの接合部近傍で前記トルクボックスと平面視において重なった位置に配置されるとともに前記トルクボックスと結合され、他方の端部が前記一方の端部よりも車両後方側において前記フロントサイドフレームに結合され、前記サイドシルと前記フロントサイドフレームとの間にわたして配置された閉断面部を形成する補強部材とを備えることを特徴とする車体構造である。
これによれば、前輪が後退してトルクボックスに荷重が入力された際に、直ちに補強部材を介してサイドストラクチュア側からフロントサイドフレーム側へ荷重を伝達することができる。これによって、フロントサイドフレームにおいてもエネルギを吸収することができ、サイドストラクチュア周辺の変形を抑制することができる。さらに、補強部材との結合部より前方のフロンドサイドフレームにも引張荷重が入力され、フロントサイドフレームとサイドストラクチュアとの荷重位相差が低減されてサイドストラクチュアの後退、変形及びフロアパネルの破断等を抑制することができる。

請求項２に係る発明は、前記補強部材の前端部を、前記サイドシルの前端部に対して車両前方側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の車体構造である。
これによれば、前輪からフロントサイドフレームへの荷重伝達をより早期に行なうことができる。

請求項３に係る発明は、前記補強部材の前記フロントサイドフレームとの接合部を、前記フロアパネルに取り付けられ前記フロントサイドフレームと前記サイドシルとを車幅方向に連結するクロスメンバの前記フロントサイドフレーム側の端部と平面視において重なった位置に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体構造である。
これによれば、補強部材のフロントサイドフレームとの結合箇所を、クロスメンバが設けられた箇所とすることによって、フロアパネルのフロアトンネル側や反対側のフロントサイドフレーム等の車体の他部への荷重伝達を行い、上述した効果をより確実に得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、スモールオーバーラップのオフセット衝突に対する性能を向上した車体構造を提供することができる。

本発明の車体構造を適用した自動車用車体の実施例の模式的外観斜視図である。 図１の車体のサイドシル前端部を車両下方側から見た外観斜視図である。 図１の車体のサイドシル前端部を車両下方側から見た平面視図である。 図２のＡ−Ａ部、Ｂ−Ｂ部、Ｃ−Ｃ部の模式的矢視断面図である。 本発明の比較例の車体構造におけるオフセット衝突時の車体変形を示す模式図である。 実施例の車体構造におけるオフセット衝突時の車体変形を示す模式図である。

本発明は、スモールオーバーラップのオフセット衝突に対する性能を向上した車体構造を提供する課題を、前端部をサイドシルとトルクボックスの接合部近傍においてトルクボックス内に挿入し、後端部をフロントサイドフレームとシートクロスメンバとの接合部近傍においてフロントサイドフレームに連結したダイアゴナルメンバを設けることによって解決した。

以下、本発明を適用した車体構造の実施例について説明する。
実施例の車体構造は、例えば乗用車等の自動車のボディに適用されるものである。
図１は、実施例の車体構造を適用した自動車用車体の模式的外観斜視図であって、ホワイトボディ（未艤装車体）を斜め前方の斜め上方側から見た図である。
実施例において、車両は例えばステーションワゴン型の乗用車である。

車体１は、フロアパネル１０、トーボード２０、フロントサイドフレーム３０、サイドストラクチュア４０、ルーフクロスメンバ５１〜５３等を有して構成される鋼製モノコックボディである。

フロアパネル１０は、車室床面部を構成するパネル状の部材である。
フロアパネル１０の車幅方向における中央部には、トランスミッション、プロペラシャフト、エキゾーストパイプ等が収容されるフロアトンネル１１が形成されている。
フロアトンネル１１は、フロアパネル１０の中央部を上方に張り出させて形成され、車両の前後方向に延びている。

トーボード２０は、車室とエンジンルームとを区画する隔壁である。
トーボード２０は、フロアパネル１０の前端部から上方へ延びて配置されている。

フロントサイドフレーム３０は、車室前方に設けられ、エンジンＥ（図６等参照）が収容されるエンジンルームの左右側部から、フロアパネル１０前半部の下面部にかけて車両前後方向に延びて配置された車両の構造部材である。
フロントサイドフレーム３０は、エンジンルームを挟み、左右に離間して１対が設けられている。
フロントサイドフレーム３０は、エンジンルームの側部においては、閉断面を有する梁状に形成されている。

また、フロントサイドフレーム３０は、フロアパネル１０の下方においては、フロアパネル１０の下面部に、下側が凸となるハット状の部材を溶接することによって、実質的に閉断面に形成されている。
なお、本明細書等において、ハット状とは、フロアパネル１０に対して上方又は下方へ張り出した凸部の両側に、フロアパネル１０に沿ってフランジ状に張り出した溶接しろを有する形状を指すものとする。

フロントサイドフレーム３０におけるトーボード２０近傍の上部には、図示しないフロントサスペンションストラットの上部が取り付けられるマウント部３１が形成されている。
左右のフロントサイドフレーム３０の前端部間は、梁状の部材であるバンパビーム３２によって接続されている。
左右のフロントサイドフレーム３０は、フロアパネル１０の前端部近傍において、図２に示すクロスメンバ３３によって連結されている。

サイドストラクチュア４０は、車室側面部を構成する部分であって、サイドシル４１、Ａピラー４２、Ｂピラー４３、リアクォータ４４、Ｃピラー４５、Ｄピラー４６、ルーフサイドフレーム４７等を有して構成されている。

サイドシル４１は、前輪ホイールハウスと後輪ホイールハウスの間において、フロアパネル１０の左右側端部に沿って車両前後方向に延在する部材である。
サイドシル４１は、車両前後方向から見た断面が実質的に閉断面となるように形成されている。サイドシル４１の構成については、後に詳しく説明する。
サイドシル４１は、図示しないフロントドア及びリアドアがそれぞれ設けられるフロントドア開口及びリアドア開口の下端部をそれぞれ構成する。

図２は、図１の車体のサイドシル前端部を車両下方側から見た外観斜視図である。
図３は、図１の車体のサイドシル前端部を車両下方側から見た平面視図である。
図２、図３に示すように、サイドシル４１の前端部は、前輪ＦＷの後方側に対向して配置され、車両のスモールオーバーラップオフセット衝突時には、車体１に対して相対的に後退してきた前輪ＦＷから後向きの圧縮荷重が入力される。

Ａピラー４２は、サイドシル４１の前端部から上方へ延びた柱状の部分である。
Ａピラー４２の下部は、トーボード２０の側端部に沿って配置されている。
Ａピラー４２の上部は、図示しないフロントガラスの側端部に沿って配置されている。
また、Ａピラー４２は、図示しないフロントドアのヒンジが設けられるとともに、フロントドア開口の前部を構成する。

Ｂピラー４３は、サイドシル４１の中間部から上方へ延びた柱状の部分である。
Ｂピラー４３は、図示しないフロントドアのラッチ及びリアドアのヒンジが設けられるとともに、フロントドア開口の後部、及び、リアドア開口の前部を構成する。

リアクォータ４４は、サイドシル４１の後端部よりも後方の車体側面部の下半部を構成する部分である。
Ｃピラー４５及びＣピラー４６は、リアクォータ４４の上端部における前端部及び後端部から上方へ延びて形成されている。Ｃピラー４５及びＤピラー４６の間には、図示しないリアクォータガラスが設けられる。
リアクォータ４４の前端部には、図示しないリアドアのラッチが設けられる。
また、リアクォータ４４の前端部及びＣピラー４５は、リアドア開口の後部を構成する。

ルーフサイドフレーム４７は、車両のルーフ側端部に沿って車両の前後方向に延びた部材であって、Ａピラー４２、Ｂピラー４３、Ｃピラー４５、Ｄピラー４６の上端部を順次連結するものである。
ルーフサイドフレーム４７は、フロントドア開口、リアドア開口の上部を構成するとともに、図示しないリアクォータガラスの上端部を保持する。

ルーフクロスメンバ５１，５２，５３は、車幅方向にほぼ沿って配置され、左右のルーフサイドフレーム４７を連結する部材である。
ルーフクロスメンバ５１は、左右のＡピラー４２の上端部近傍を連結する。
ルーフクロスメンバ５２は、左右のＢピラー４３の上端部近傍を連結する。
ルーフクロスメンバ５３は、左右のＤピラー４６の上端部近傍を連結する。

また、車体１は、シートクロスメンバ６１，６２、トルクボックス７０、ダイアゴナルメンバ８０等を備えている。

シートクロスメンバ６１，６２は、図示しないフロントシートのシートレールが固定される基部であるとともに、車体１の補剛のため、フロアパネル１０の上面に沿って車幅方向に延びて配置された部材である。
シートクロスメンバ６１，６２は、車幅方向から見た断面形状が上方に凸となるハット状断面のパネルを、フロアパネル１０の上面部にスポット溶接することによって、フロアパネル１０との間に実質的に閉断面部を形成する。
シートクロスメンバ６１，６２は、フロアトンネル１１の側面部と、サイドシル４１の車幅方向内側の面部とを連結している。
シートクロスメンバ６１は、車両前後方向における位置が、Ａピラー４２の下端部とＢピラー４３の下端部との間に配置されている。
シートクロスメンバ６２は、車両前後方向における位置が、Ｂピラー４３の下端部近傍に配置されている。

トルクボックス７０は、フロアパネル１０の前端部とトーボード２０の下端部との接続部近傍の領域において、フロントサイドフレーム３０の中間部とサイドシル４１の前端部とを連結する部材である。
トルクボックス７０は、例えば、鋼板をプレス加工して成型したパネル状の部材である。
トルクボックス７０は、車幅方向に延びて形成されかつ下方へ張り出して形成された凸部を有し、この凸部は、フロアパネル１０の下面部との間に閉断面部７１ａ、７１ｂを形成する。
閉断面部７１ａ、７１ｂは、車両の前後方向に配列され、フロントサイドフレーム３０と後述するダイアゴナルメンバ８０の前端部８２との間を、車幅方向にほぼ沿って連結している。

ダイアゴナルメンバ８０は、トルクボックス７０とサイドシル４１との連結部、及び、フロントサイドフレーム３０を連結する補強部材である。
ダイアゴナルメンバ８０は、例えば、鋼板をプレス加工して成型したパネル状の部材である。
ダイアゴナルメンバ８０は、前端部が後端部に対して車幅方向外側に広がるよう、車両前後方向及び車幅方向に対して傾斜して配置されている。
ダイアゴナルメンバ８０は、長手方向から見た断面形状が下方に凸となるハット状断面のパネルを、フロアパネル１０の下面部にスポット溶接することによって、フロアパネル１０との間に閉断面部８１を形成するようになっている。この閉断面部８１は、トルクボックス７０及びサイドシル４０の結合部と、フロントサイドフレーム３０との間にわたして配置されている。

以下、フロアパネル１０、フロントサイドフレーム３０、サイドシル４１、トルクボックス７０、ダイアゴナルメンバ８０のパネル構成（板組み）について、より詳細に説明する。
図４は、図２のＡ−Ａ部、Ｂ−Ｂ部、Ｃ−Ｃ部の模式的矢視断面図である。
図４（ａ）は、Ａ−Ａ部を示し、図４（ｂ）は、Ｂ−Ｂ部を示し、図４（ｃ）は、Ｃ−Ｃ部を示している。

図３及び図４（ａ）に示すように、ダイアゴナルメンバ８０の前端部８２は、トルクボックス７０の内側（トルクボックス７０とフロアパネル１０との間）に挿入され、平面視においてトルクボックス７０と重なって配置されている。
前端部８２の車幅方向外側の面部は、サイドシル４１の車幅方向内側の面部と当接している。
図４（ａ）等に示すように、サイドシル４１は、車幅方向外側に配置されたアウタパネル４１ａと内側に配置されたインナパネル４１ｂとを上下端に設けられたフランジ部でスポット溶接することによって、実質的に矩形の閉断面を有するよう構成されている。
また、サイドシル４１の内側には、アウタパネル４１ａとインナパネル４１ｂとの間に挟まれて配置され、閉断面の中央部に配置されるリンホースメント４１ｃが設けられている。

フロアパネル１０の側端部は、上方に立ち上げられたフランジ部が、インナパネル４１ｂの車幅方向内側の面部の上下方向における中間部にスポット溶接され、ダイアゴナルメンバ８０は、フロアパネル１０の下方側において、インナパネル４１ｂの側面部に突き当てられている。
また、トルクボックス７０は、この領域では、サイドシル４１の下面部及びダイアゴナルメンバ８０の下面部に、それぞれスポット溶接によって結合されている。
また、図３に示すように、ダイアゴナルメンバ８０の閉断面部８１の前端部は、サイドシル４１の前端部よりも車両前方側に配置されている。

また、図４（ｂ）に示す図４（ａ）の後方側の領域では、トルクボックス７０は、フロアパネル１０と車幅方向にわたって当接するとともに複数個所でスポット溶接され、これによって図４（ａ）に示す閉断面部７１ａの後方側は閉じられている。
また、ダイアゴナルメンバ８０の周囲においては、トルクボックス７０は、ダイアゴナルメンバ８０の閉断面部８１の下面及び側面にスポット溶接により接合されている。

また、図４（ｃ）に示すダイアゴナルメンバ８０のフロントサイドフレーム３０との接合部においては、ダイアゴナルメンバ８０はサイドシル４１からは離間するとともに、車幅方向内側の側端部８３がフロントサイドフレーム３０の下面にスポット溶接によって接合されている。この部分では、フロントサイドフレーム３０及びダイアゴナルメンバ８０の閉断面部８１のフロアパネル１０下面からの突出高さは、実質的に同等に設定されており、側端部８３は、閉断面部８１の下面部から車幅方向に突き出して形成されている。

また、ダイアゴナルメンバ８０とフロントサイドフレーム３０との接合部の上部（フロアパネル１０の上面側）には、上述したシートクロスメンバ６１が設けられている。
ダイアゴナルメンバ８０の閉断面部８１は、トルクボックス７０の後端部からフロントサイドフレーム３０との接合部近傍まで、実質的にストレートに形成されるとともに、車両の前後方向及び車幅方向に対して斜めに形成されている。

以下、上述した実施例の効果を、以下説明する本発明の比較例と対比して説明する。
比較例の説明において、上述した実施例と実質的に共通する部分については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
比較例の車体構造は、実施例におけるダイアゴナルメンバ８０を設けていないものである。

以下、実施例及び比較例の車体におけるスモールオーバーラップオフセット衝突時の車体変形について説明する。
図５は、比較例の車体構造におけるオフセット衝突時の車体変形を示す模式図であって、図５（ａ）は衝突前の状態を示し、図５（ｂ）は衝突後の状態を示している。
比較例においては、フロントサイドフレーム３０の外側に障害物Ｂが衝突した場合に、前輪ＦＷが車体に対して相対的に後退してサイドシル４１の前端部に衝突する。
これにより、サイドシル４１を含むサイドストラクチュア４０が車体１の他部に対して相対的に後退する。
サイドストラクチュア４０が後退することによって、Ａピラー４２に取り付けられたステアビームの後退や、フロアパネル１０とサイドシル４１との溶接箇所の破断が発生する。
また、サイドシル４１に圧縮荷重が集中的に負荷されることによって、サイドシル４１の座屈変形、折れが発生する。

図６は、実施例の車体構造におけるオフセット衝突時の車体変形を示す模式図であって、図６（ａ）は衝突前の状態を示し、図６（ｂ）は衝突後の状態を示している。
実施例においては、前輪ＦＷが車体１に対して相対的に後退した場合に、サイドシル４１よりも先にダイアゴナルメンバ８０に荷重が入力される。
ダイアゴナルメンバ８０は、前端部８２から入力された圧縮荷重を、閉断面部８１を経由してフロントサイドフレーム３０のシートクロスメンバ６１近傍の部分に伝達する。
これによって、フロントサイドフレーム３０のシートクロスメンバ６１よりも前方側の部分にも引張応力が発生し、サイドストラクチュア４０と、フロントサイドフレーム３０等の車体１の他部との間で荷重位相差が軽減される。
その結果、サイドストラクチュア４０の車体１の他部に対する後退が抑制され、Ａピラー４２及びステアビームの後退、ドア開口の大変形、フロアパネル１０の破断等を抑制することができる。

以上説明した本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）前輪ＦＷが後退してトルクボックス７０に荷重が入力された際に、直ちにダイアゴナルメンバ８０を介してサイドストラクチュア４０側からフロントサイドフレーム３０側へ荷重を伝達することができる。これによって、フロントサイドフレーム３０でエネルギを吸収することができ、サイドストラクチュア４０周辺の変形を抑制することができる。さらにダイアゴナルメンバ８０との結合部より前方のフロンドサイドフレーム３０にも引張荷重が入力され、フロントサイドフレーム３０とサイドストラクチュア４０との荷重位相差が低減されてサイドストラクチュア４０の後退、変形及びフロアパネル１０の破断等を防止することができる。
（２）ダイアゴナルメンバ８０の前端部をサイドシル４１の前端部よりも車両前方側に配置したことによって、前輪ＦＷからフロントサイドフレーム３０への荷重伝達をより早期に行なうことができる。
（３）ダイアゴナルメンバ８０のフロントサイドフレーム３０との結合箇所を、シートクロスメンバ６１が設けられた箇所とすることによって、フロアパネル１０のフロアトンネル１１側や反対側のフロントサイドフレーム３０等の車体１の他部への荷重伝達を行い、上述した効果をより確実に得ることができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
例えば、車体構造を構成する各部材の構造、形状、材質、製法等は適宜変更することができる。
また、車形も実施例のようなステーションワゴン型に限らず、例えばセダン車、ＳＵＶ車、多人数乗り車など適宜変更することができる。

１ 車体 １０ フロアパネル
１１ フロアトンネル ２０ トーボード
３０ フロントサイドフレーム ３１ マウント部
３２ バンパビーム ３３ クロスメンバ
４０ サイドストラクチュア
４１ サイドシル ４１ａ アウタパネル
４１ｂ インナパネル ４１ｃ リンホースメント
４２ Ａピラー ４３ Ｂピラー
４４ リアクォータ ４５ Ｃピラー
４６ Ｄピラー ４７ ルーフサイドフレーム
５１〜５３ ルーフクロスメンバ
６１，６２ シートクロスメンバ
７０ トルクボックス ７１ａ，７１ｂ 閉断面部
８０ ダイアゴナルメンバ ８１ 閉断面部
８２ 前端部
８３ 側端部 ＦＷ 前輪
Ｅ エンジン Ｂ 障害物

Claims (3)

1. 車室床面を構成するフロアパネルと、
   車両前後方向にほぼ沿って配置されるとともに、後部が前記フロアパネルの下面に沿って配置されたフロントサイドフレームと、
   前記フロントサイドフレームに対して車幅方向外側において前記フロアパネルの側端部に沿いかつ車両前後方向にほぼ沿って配置されたサイドシルと、
   前記サイドシルの前部と前記フロントサイドフレームとの間にわたして設けられたトルクボックスと、
   一方の端部が前記サイドシルと前記トルクボックスとの接合部近傍で前記トルクボックスと平面視において重なった位置に配置されるとともに前記トルクボックスと結合され、他方の端部が前記一方の端部よりも車両後方側において前記フロントサイドフレームに結合され、前記サイドシルと前記フロントサイドフレームとの間にわたして配置された閉断面部を形成する補強部材と
   を備えることを特徴とする車体構造。
2. 前記補強部材の前端部を、前記サイドシルの前端部に対して車両前方側に配置したこと
   を特徴とする請求項１に記載の車体構造。
3. 前記補強部材の前記フロントサイドフレームとの接合部を、前記フロアパネルに取り付けられ前記フロントサイドフレームと前記サイドシルとを車幅方向に連結するクロスメンバの前記フロントサイドフレーム側の端部と平面視において重なった位置に配置したこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体構造。

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