JP2020026234A - 車体部品、車体部品集合体、および車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向圧縮荷重への耐性を確保しつつ設計や生産コスト面でも有利な車体部品、および車体構造を提供する。【解決手段】クロスメンバー用の車体部品４は、長手軸方向に延在する上面部４０と、前記上面部の両側に連続して下方に延びかつ前記軸方向に延在する一対の側面部４１と、前記一対の側面部の下端に連続して側方に延びかつ前記軸方向に延在する一対のフランジ部４５と、を備え、前記一対のフランジ部の間隔は軸方向全体に亘って一様であり、前記一対の側面部は、高さ方向の中間部に軸方向に延在する段部４２を有し、前記段部によって区分された側面上部４４と側面下部４３とを含み、かつ、前記段部４２の幅が前記軸方向の一端側に向かって徐々に狭くなる縮幅区間を含んでおり、前記上面部の幅と前記一対の側面部の前記側面上部における間隔は、前記軸方向における前記縮幅区間に対応する区間で徐々に拡大している。【選択図】図２

Description

本発明は、車体部品、車体部品集合体、およびそれを備えた車体構造に関する。

特許文献１には、長手軸線方向における衝突前端側から衝突後端側にかけて、長手軸線方向に漸次連続的に徐変させる除変部を形成して、衝突前端側の軸直角断面積に対して前記衝突後端側の軸直角断面積を大きくして、両縦壁の壁面にその長手方向全長に渡って延在する階段状のステップビードを形成した自動車の車体メンバ部材が開示されている。

しかし、このような車体メンバ部材は、徐変形状が車体の取付け相手面の設計に影響を及ぼし、その結果として生産コスト増となる問題がある。さらに、この部材に、ブラケット等が取り付く場合は、軸方向圧縮荷重だけでなく、ブラケット取り付け部に曲げ荷重が入力する可能性があり、このような２方向の荷重が同時入力した場合に、断面が小さい衝突前端側への曲げ荷重によりその部分が早期に断面崩壊すると、断面が拡大している衝突後端側の効果が発揮されない懸念もある。

特許第５５３４９６６号公報

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸方向圧縮荷重への耐性を確保しつつ設計や生産コスト面でも有利な車体部品、および、当該車体部品を備え軸方向圧縮荷重と曲げ荷重の同時入力への耐性を確保するうえでも有利な車体部品集合体および車体構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
車体のフロアパネルに接合されるクロスメンバー用の車体部品であって、
前記部品の長手軸方向に延在する上面部と、前記上面部の両側に連続して下方に延びかつ前記軸方向に延在する一対の側面部と、前記一対の側面部の下端に連続して側方に延びかつ前記軸方向に延在する一対のフランジ部と、を備え、
前記一対のフランジ部の間隔は前記軸方向全体に亘って一様であり、
前記一対の側面部は、高さ方向の中間部に前記軸方向に延在する段部を有し、前記段部によって区分された側面上部と側面下部とを含み、かつ、前記段部の幅が前記軸方向の一端側に向かって徐々に狭くなる縮幅区間を含んでおり、前記上面部の幅と前記一対の側面部の前記側面上部における間隔は、前記軸方向における前記縮幅区間に対応する区間で徐々に拡大している、車体部品にある。

また本発明は、上記車体部品からなるクロスメンバーと、前記クロスメンバーの前記一端部に隣接して接合されたブラケットとを含む車体部品集合体であって、前記ブラケットは、前記クロスメンバーの前記上面部から上方に延びる脚部と、前記脚部の上端に位置した他部品のための取付け部とを備えている、車体部品集合体にもある。

本発明に係る車体部品は、上記構成により、段部を設けたことによる軸方向圧縮荷重に対する有効幅の増加と、段部の縮幅区間を設けたことによる断面拡大によって、軸方向圧縮荷重への耐性を確保しながらも、側面下部以下の断面形状、および、車体フロアパネルへの接合部となるフランジ部の間隔は長さ方向に一様であり、車体部品としての汎用性が保たれ、車体側における設計変更やそれに伴う生産コストの増加も回避できる。

また、本発明に係る車体部品集合体は、前記クロスメンバーの前記一端部に隣接して接合されたブラケットを含むことによって、軸方向圧縮荷重が入力された場合に、その分力がブラケットを経由して下方に向かう曲げ荷重として入力されるが、当該曲げ荷重の作用部位では、前記軸方向圧縮荷重によるクロスメンバー側面部を拡幅する方向の分力と、前記曲げ荷重による側面部を内側に圧縮するような分力とが相殺されることにより、フロアクロスメンバーの変形を抑制する効果が期待でき、軸方向圧縮荷重と曲げ荷重の同時入力への耐性を確保するうえでも有利である。

本発明実施形態の車体部品を備えた車体構造を示す斜視図である。 本発明実施形態の車体部品の設置部位を示す要部斜視図である。 本発明実施形態の車体部品を示す要部側面図である。 （ａ）は図３のＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ断面図である。 （ａ）は本発明実施形態の車体部品への軸方向荷重入力を示す要部側面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車体部品をフロアクロスメンバー４として実施した車体構造を示している。図において、車室床面を画成するフロアパネル１０は、車体の両側部に車長方向Ｆｗに延びるサイドシル１と、車幅方向Ｗ中央に車長方向Ｆｗに延びるフロアトンネル２との間に配設されている。

フロアクロスメンバー４は、その長手軸方向を車幅方向Ｗにとり、フロアパネル１０の上面に接合され、サイドシル１とフロアトンネル２との間に延設されている。フロアクロスメンバー４は、フロアトンネル２の両側に左右対称に設けられているが、図１では、右側のフロアクロスメンバー４のみが示され、左側のフロアクロスメンバーは、右側のカウルサイド部で隠れている。

図２は、フロアクロスメンバー４の設置部位を示しており、図において、サイドシル１はサイドシルインナー１１のみが示されている。フロアパネル１０の下面には、フロアクロスメンバー４の延設部位と交差するように略車長方向Ｆｗにフロアサイドメンバー３が延設されており、フロアサイドメンバー３とフロアパネル１０との間に閉断面が形成されている。

フロアトンネル２は、平坦な上面２１の両側に傾斜した側面２６を備え、その下端から車幅方向Ｗ外側に延出したフランジ２２の上に、フロアパネル１０の縁部１２が重ねて接合され、フランジ２２との間に閉断面２０が形成されている。

（車体部品としてのフロアクロスメンバー）
フロアクロスメンバー４は、鋼板などの金属板をプレス成形してなるチャンネル状の車体構造要素であり、基本的には長手軸方向（図２では車幅方向Ｗ）に一様なハット状断面を有している。

すなわち、フロアクロスメンバー４は、図２〜図４に示されるように、長手軸方向に延在する上面部４０、その両側に連続して下方に延びかつ軸方向に延在する一対の側面部４１、それらの下端に連続して側方に延びかつ軸方向に延在する一対のフランジ部４５を備えており、フランジ部４５の間隔は軸方向全体に亘って一様（４ｗ）である。

フロアクロスメンバー４の両側の側面部４１には、高さ方向の中間部に軸方向に延在する段部４２が形成されており、この段部４２によって側面上部４４と側面下部４３とに区分されており、側面下部４３に対して、側面上部４４が段部４２の分だけ中央側に後退しており、その分、側面上部４４の間隔が側面下部４３およびフランジ部４５の間隔よりも狭くなっている。

しかし、段部４２の幅は全長に亘って一定ではなく、図示例ではサイドシル１（１１）に接合される軸方向の一端側に、同側に向かって徐々に狭くなる縮幅区間４２ａを有しており、図４（ｄ）に示すように、側面上部４４の間隔（および上面部４０の幅）は、この区間で徐々に拡大している。なお、縮幅区間４２ａ以外では段部４２の幅は一定であり、フロアクロスメンバー４の断面形状も図４（ａ）に示す形状である。

なお、図３および図４（ｃ）に示すように、フロアクロスメンバー４の一端部４７では、側面上部４４と側面下部４３との間の段部４２は消滅しており、側面下部４３の下端から側方に延出したフランジ部４５が一端部４７に連続し、サイドシルインナー１１への接合面となっている。

また、図２に示すように、フロアクロスメンバー４の他端部４６においても、フランジ部４５が他端部４６まで連続し、フロアトンネル２の側面２６への接合面となっている。フロアクロスメンバー４の長手軸方向の略中間部における側面下部４３には、重量軽減孔４８が設けられている。

（ブラケットを含む車体部品集合体）
以上のような構成を有するフロアクロスメンバー４は、鋼板などの金属板をプレス成形してなるシートブラケット５，６を予め接合し、フロアクロスメンバーＡＳＳＹ（集合体）として車体に取付けられる。以下、それぞれのシートブラケット５，６の構造および接合について説明する。

先ず、サイドシル１（１１）に接合されるフロアクロスメンバー４の一端部４７に隣接して接合されるシートブラケット５は、フロアクロスメンバー４の上面部４０から上方に延びる一対の傾斜面５１，５２を含む脚部と、それらの上端間に延在する平坦な取付け部５０を備え、一対の傾斜面５１，５２は、取付け部５０に連続する上端部の間隔よりも、フロアクロスメンバー４の上面部４０に接合される下端部の間隔が広くなるような傾斜を有しており、全体として、台形状もしくは逆Ｖ字状の基本形状を有している。

シートブラケット５の取付け部５０に対してフロアクロスメンバー４の一端部４７側に位置した第１傾斜面５１は、その下端に連続して一端部４７側に延出した底面部５３と、その両側に連続して下方に延出しフロアクロスメンバー４の側面上部４４に接合される側面部５５とを備えている。底面部５３は、フロアクロスメンバー４の一端部４７を越えて延出されサイドシルインナー１１の上部に接合される延出部５８を備える。

取付け部５０に対して一端部４７と反対側に位置した第２傾斜面５２は、その下端に連続して他端部４６側に延出した底面部５４と、その両側に連続して下方に延出しフロアクロスメンバー４の側面上部４４に接合される側面部５６とを備えている。

シートブラケット５の側面には、側面部５５および側面部５６に連続する側面フランジ部５７が形成されており、この側面フランジ部５７によって、底面部５３，５４に対する脚部（傾斜面５１，５２）および取付け部５０の曲げ剛性が確保され、シートブラケット５全体の剛性が高められている。

以上のように構成されたシートブラケット５は、側面部５５，５６においてフロアクロスメンバー４の側面上部４４に各２箇所５５ａ，５６ａで点溶接され、底面部５３，５４においてフロアクロスメンバー４の上面部４０に点溶接される。図示例はスポット溶接（抵抗溶接）を想定しているが、レーザー溶接など他の方法で接合されても良い。

次に、フロアクロスメンバー４の他端部４６に接合されるシートブラケット６は、フロアクロスメンバー４の上面部４０から斜上方に延びる傾斜面６１、その上端に連続した平坦な取付け部６０、それらの両側に連続する一対の側面部６２によって構成されるボックス形状をなしている。

さらに、シートブラケット６は、傾斜面６１の下端に連続しフロアクロスメンバー４の上面部４０に接合される底面部６３、その両側に連続しフロアクロスメンバー４の側面上部４４に接合される側面部６２の下部６４、取付け部６０および側面部６２の縁部から延出してフロアトンネル２の側面２６に接合されるフランジ部６５を備えている。

次に、上記実施形態に基づく作用について図５を参照しながら説明する。

図５に示すように、側面衝突などで車体側方から衝撃荷重が入力された場合、サイドシル１を介して、フロアクロスメンバー４の一端部４７から軸方向荷重Ｆが入力される。

この際、図５（ｂ）に示すように、フロアクロスメンバー４の断面が一端部４７側で拡大していることに加えて、フロアクロスメンバー４の側面部４１には、軸方向に延在する段部４２が形成されていることで有効幅（カルマンの有効幅）が増加し、フロアクロスメンバー４の軸方向圧縮荷重Ｆに対する耐性が向上し、変形を抑制する効果が期待できる。

一方、車体側方から入力された軸方向荷重Ｆの分力は、シートブラケット５の底面部５３、第１傾斜面５１、取付け部５０、第２傾斜面５２、底面部５４を経由することで、底面部５４付近から下方に向かう曲げ荷重Ｆｄとしても入力される。また、この際、シートブラケット５に取付けられているシートなどから取付け部５０、第２傾斜面５２を経由して入力される荷重も曲げ荷重Ｆｄとして作用する。

フロアクロスメンバー４の断面が一端部４７側で拡大していることは、逆に言えば、一端部４７側から離れるに従って断面が縮小していることを意味しており、図５（ｂ）に示すように、底面部５４付近ではフロアクロスメンバー４の側面部４１を拡幅する方向の分力Ｆｘを生じることになる。

ところが、先述したような底面部５４付近から下方に向かう曲げ荷重Ｆｄが入力されると、図５（ｃ）に符号４１′で示されるように、フロアクロスメンバー４の側面部４１を内側に圧縮するような分力Ｆｃを生じ、上述した側面部４１を拡幅する方向の分力Ｆｘが相殺され、このような作用によっても、フロアクロスメンバー４の変形を抑制する効果が期待できる。

このように、一端部４７側における断面拡大と段部４２による有効幅増加による軸方向圧縮荷重Ｆに対する耐性向上効果を得ながらも、フロアパネル１０への接合部となるフランジ部５の間隔はフロアクロスメンバー４の全長に亘って一定であり、一端部４７の形状にも変更が不要であるため、フロアパネル１０やサイドシル１など、車体側の接合部における設計変更やそれに伴う生産コストの増加も回避できる。

例えば、フロアパネル１０は、面剛性を向上するために、フロアクロスメンバー４の接合部を避けて膨出部やビードなどが形成されるが、フロアクロスメンバー４の接合部（フランジ部４５）が車幅方向Ｗに平行かつ一定の幅であるので、フロアパネル１０の形状レイアウトが複雑化することもなく、車体部品としての汎用性が損なわれることもない。

なお、上記実施形態のフロアクロスメンバー４は、シートブラケット５の設置領域に段部４２の縮幅区間４２ａが設けられる場合を示したが、縮幅区間４２ａは、シートブラケット５の設置領域よりも他端部４６側に達していてもよい。

また、縮幅区間４２ａの開始地点はフロアクロスメンバー４の一端部４７であってよいし、シートブラケット５の側面部５５，５６の中間であってもよい。さらに、他端部４６側に向かって段部４２の幅が減少する縮幅区間が設けられていてもよい。

上記実施形態において、シートブラケット５は、一対の傾斜面５１，５２を含む台形状もしくは逆Ｖ字状に形成される場合を示したが、他端部４６側のシートブラケット６と同様にボックス状のブラケットとして構成することもできる。また、シートブラケット６をシートブラケット５と同様に台形状もしくは逆Ｖ字状のブラケットとして構成することもできる。

また、シートブラケット６がフロアクロスメンバー４とは別に設けられ、フロアクロスメンバー４とシートブラケット５のみでフロアクロスメンバーＡＳＳＹ（集合体）が構成されてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１ サイドシル
２ フロアトンネル
３ フロアサイドメンバー
４ フロアクロスメンバー（クロスメンバー）
５，６ シートブラケット（ブラケット）
１０ フロアパネル
４０ 上面部
４１ 側面部
４２ 段部
４２ａ 縮幅区間
４３ 側面下部
４４ 側面上部
４５ フランジ部
５０ 取付け部
５１ 第１傾斜面（脚部）
５２ 第２傾斜面（脚部）
５３，５４ 底面部
５５，５６ 側面部

Claims (6)

1. 車体のフロアパネルに接合されるクロスメンバー用の車体部品であって、
   長手軸方向に延在する上面部と、前記上面部の両側に連続して下方に延びかつ前記軸方向に延在する一対の側面部と、前記一対の側面部の下端に連続して側方に延びかつ前記軸方向に延在する一対のフランジ部と、を備え、
   前記一対のフランジ部の間隔は前記軸方向全体に亘って一様であり、
   前記一対の側面部は、高さ方向の中間部に前記軸方向に延在する段部を有し、前記段部によって区分された側面上部と側面下部とを含み、かつ、前記段部の幅が前記軸方向の一端側に向かって徐々に狭くなる縮幅区間を含んでおり、前記上面部の幅と前記一対の側面部の前記側面上部における間隔は、前記軸方向における前記縮幅区間に対応する区間で徐々に拡大している、車体部品。
2. 請求項１に記載の車体部品からなるクロスメンバーと、前記クロスメンバーの前記一端部に隣接して接合されたブラケットとを含む車体部品集合体であって、
   前記ブラケットは、前記クロスメンバーの前記上面部から上方に延びる脚部と、前記脚部の上端に位置した他部品のための取付け部とを備えている、車体部品集合体。
3. 前記ブラケットの前記脚部は、前記取付け部に対して、前記クロスメンバーの前記一端部側に位置した第１傾斜面と、前記一端部と反対側に位置した第２傾斜面とを備え、前記第１および第２傾斜面は、前記取付け部に連続する上端部の間隔よりも、前記クロスメンバーの前記上面部に接合される下端部の間隔が広くなるような傾斜を有している、請求項２に記載の車体部品集合体。
4. 前記ブラケットの前記第１傾斜面および第２傾斜面は、前記クロスメンバーの前記上面部に接合される底面部と、前記底面部の両側に連続して前記クロスメンバーの前記側面上部に接合される側面部とを備えている、請求項３に記載の車体部品集合体。
5. 前記クロスメンバーにおける前記段部の幅の前記縮幅区間は、前記軸方向の一端部またはその近傍から、前記ブラケットの前記第１傾斜面および第２傾斜面を含む前記軸方向の区間に亘って延在する、請求項２〜４に記載の車体部品集合体。
6. 請求項２〜５記載の車体部品集合体が、前記クロスメンバーの長手軸方向が車幅方向となるように配向されて前記一対のフランジ部にてフロアパネルに接合され、前記クロスメンバーの前記軸方向の一端部にて車長方向に延びる車体フレームに接合され、かつ、前記軸方向の他端部にてフロアトンネルの側面に接合されている、車体構造。

Images