JP2023076784A - 車両の下部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接ガンを通すための開口を設けることなく、クロスメンバロアとクロスメンバアッパーとにより形成される閉断面構造に補強部材を溶接可能とする。【解決手段】クロスメンバロアとクロスメンバアッパーとを溶接することにより形成される閉断面構造に補強部材１９が配置される。補強部材１９は、前面部、上面部、及び一対の側面部１９３,１９４を有する。さらに一対の側面部１９３，１９４に連続する第１フランジ１９３ａ、１９４ａと第２フランジ１９３ｂ,１９４ｂを有する。第１フランジ１９３ａ、１９４ａはクロスメンバロアの縦壁部に溶接され、第２フランジ１９３ｂ,１９４ｂはクロスメンバロアの下方面部に溶接される。これによりクロスメンバロアとクロスメンバアッパーとの溶接工程の前に、強固な補強部材１９をクロスメンバロアに溶接することが可能となる。【選択図】図６

Description

本発明は自動車の車体構造に関し、具体的には閉断面構造を形成する車体構成部材に補強部材が接合された車体構造に関する。

閉断面構造は、開断面構造と比較すると強度剛性が高く、車体構成部材に多く用いられている。特許文献1には閉断面構造を形成する車体構成部材に補強部材が接合された車体構造が開示されている。この車体構造においては、閉断面構造の強度剛性をさらに高めるために、補強部材がそれと一体に形成されたフランジ部を介して車体構成部材に接合されている。具体的には、補強部材は車幅方向に延びる上方に開口した平板状部材とともに閉断面構造を形成するハット状断面部材に接合されている。

特許文献1の補強部材は、左右側面部とそれらを連続する上面部を備え、そして、上面部の前後辺、両側面部の前後辺及び両側面部の下辺からそれぞれ延びる計8つのフランジ部を有する。ハット状断面部材の前面部には補強部材の上面部と両側面部のそれぞれの前辺から延びる計3つのフランジ部が接合され、後面部には補強部材の上面部と両側面部のそれぞれの後辺から延びる計3つのフランジ部が接合され、そして底面部には補強部材の両側面部のそれぞれの下辺から延びる計2つのフランジ部が接合されている。

特開２０１４－１６２４００号公報

特許文献1に記載の構造においては、補強部材がハット状断面部材の前後面及び底面の三面に接合することで、ハット状断面部材と平板状部材とにより形成される閉断面構造の強度剛性をさらに高めることができる。この構造は補強部材とハット状断面部材により形成される閉断面構造に適用する場合は、閉断面構造形成前に補強部材をハット状断面部材の三面に溶接作業が可能であるので問題はない。しかし、乗用車で一般的な車室内後部における他の閉断面構造に適用する場合には問題が生じる。具体的には車幅方向及び車両上下方向に延びる縦壁部と、縦壁部の下縁に連続して前方に位置する下方面部と、縦壁部の上縁に連続して後方に位置する上方面部とを備え、車幅方向に延びるクロスメンバロア及び、クロスメンバロアの縦壁部よりも車両前方に位置する前面部と、前面部の上縁に連続して後方に位置する上方面部とを備え、クロスメンバロアとともに閉断面構造を形成するクロスメンバアッパーとを有する車体構造が挙げられる。この車体構造に特許文献1の構造を適用しようとすると、クロスメンバロアの二面に補強部材を溶接した後、クロスメンバアッパーをクロスメンバロアに溶接し、最後に閉断面構造の内部においてクロスメンバアッパーの一面に補強部材を溶接する必要がある。そうすると閉断面構造での溶接作業のためにクロスメンバロアまたはクロスメンバアッパーに溶接ガンを通すための開口を設ける必要が生じ強度剛性の面で極めて不利となる。

したがって、特許文献１の補強部材を、上記のクロスメンバロアとクロスメンバアッパーとにより閉断面構造を形成する車体構造に適用するには、課題が残る。

上記課題に鑑みて、本件発明者は、上記のクロスメンバロアとクロスメンバアッパーとにより閉断面構造を形成する車体構造において、生産性を確保したうえで、閉断面構造の内部に補強部材を配置して強度剛性を高める方策を鋭意検討した。まず、生産性を高めるために、補強部材と閉断面構造を形成する部材との接合面を減らすことを考えた。しかし、接合面を減らすと、補強部材による補強効果が低下する。そこで補強部材そのものの強度剛性を高めることを検討した。その結果、互いに連続する上面部、前面部及び側面部を補強部材に持たせることにより、補強部材そのものの強度剛性を高めることで補強効果の低下を補うという考え方に至った。

この考え方を具現化した本発明は、車幅方向及び車両上下方向に延びる縦壁部と、縦壁部の下縁に連続して前方に位置する下方面部と、縦壁部の上縁に連続して後方に位置する上方面部とを備え、車幅方向に延びるクロスメンバロアと、クロスメンバロアの縦壁部よりも車両前方に位置する前面部と、前面部の上縁に連続して後方に位置する上方面部とを備え、クロスメンバロアとともに閉断面構造を形成するクロスメンバアッパーを有する自動車の車体構造を前提とする。本発明は、クロスメンバロア及びクロスメンバアッパーにより形成される閉断面構造の内部に配置される補強部材を備える。この補強部材は、車両前面に向く前面部と、前面部の上辺に連続する上面部と、前面部の側辺と上面部の側辺とに連続する一対の側面部と、一対の側面部の後辺に連続する一対の第1フランジと、一対の側面部の下辺に連続する一対の第2フランジとを一体で有する。そして、一対の第１フランジはクロスメンバロアの縦壁部に接合され、一対の第2フランジはクロスメンバロアの下方面部に接合される。

この構成によると、補強部材の一対の側面部は前面部と上面部に連続し形成されているため、補強部材そのものの剛性が高まる。特に側面部の剛性が高まり、その側面部に一体で形成された第1フランジ部がクロスメンバロアの縦壁部に、同じく側面部に一体で形成された第2フランジ部がクロスメンバロアの下方面部に接合されている。これにより補強部材の閉断面構造に対する十分な補強効果が得られる。一方でクロスメンバロアとクロスメンバアッパーとの溶接の前にクロスメンバロアと補強部材の溶接することが可能となり生産性が高まる。

本発明においてはクロスメンバアッパーの下方面部と補強部材の上面部との隙の少なくとも一部に減衰性部材が充填されてもよい。

このように構成することで、クロスメンバロアの縦壁部と下方面部でのフランジ部での接合部分に、クロスメンバアッパーの下方面部を加え実質三面で接合されるため補強部材の閉断面構造に対する補強効果がさらに高まる。

さらに、この減衰性部材は複数の部材から成り、それぞれが車幅方向に互いに離間してクロスメンバアッパーの下方面部と補強部材の上面部との隙に充填されていてもよい。

この構成によると、減衰性部材が上面部に離間し複数個所に配置することにより、減衰性部材を効果的に使用して荷重伝達を行うので、補強部材の閉断面構造に対する補強効果がさらに高まる。

本発明においては、補強部材の形状が、車両上下方向に延びる鉛直面を対称面とする面対称であってもよい。

この構成によると、閉断面構造に対して各方向から入力される荷重を左右対称の補強部材が偏りなく吸収するので、閉断面構造に対する補強効果がさらに高まる。

さらに、補強部材の対称面が車幅方向の中心に位置してもよい。

この構成によると、閉断面構造に対して各方向から入力される荷重を、車幅方向の中心に位置する補強部材が偏りなく吸収するので、閉断面構造に対する補強効果がさらに高まる。

本発明においては、クロスメンバロアの下方面部は他の部分よりも上方に***する***部を有し、***部に補強部材の第2フランジ部が接合されていてもよい。

この構成によると、クロスメンバロアとクロスメンバアッパーとにより形成される閉断面構造の断面積が最も小さくなり変形を起こしやすい***部に補強部材を接合することで、補強部材が効果的に活用される。

以上説明したように、本発明の車体構造によれば、閉断面構造に対する十分な補強効果を備える補強部材をクロスメンバロアに溶接した後に、クロスメンバロアとクロスメンバアッパーとを溶接し閉断面構造を完成させることが可能となるため生産性を高めることができる。

本発明の実施形態に係る車体構造を備える自動車の下部車体の平面図である。 下部車体の第３クロスメンバ周辺を示す分解斜視図である。 第３クロスメンバを斜め前方から見た斜視図である。 図３のA-A線矢視断面図である。 図３のB-B線矢視断面図である。 ガセットを斜め前方から見た斜視図である。 図６のC-C線矢視断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。添付図面中、Ｆｒ、Ｒｒはそれぞれ自動車の前側（又は前方）、後側（又は後方）を示し、ＯＵＴ、ＩＮは、それぞれ自動車の車幅方向の外側（又は外方）、内側（又は内方）を示している。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の車体構造を備える自動車の下部車体１を示す。下部車体１は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドシル２と、左右一対のサイドシル２の間の車幅方向中央に配置されて車両前後方向に延びるトンネルパネル３と、左右一対のサイドシル２の車幅方向内側端部から車幅方向内側にトンネルパネル３まで延びる右フロアパネル４１及び左フロアパネル４２とを備えている。

下部車体１には、補強部材として、左右一対のサイドシル２とトンネルパネル３の間で車両前後方向に延びる左右一対のフロアフレーム５が配設されている。左右一対のサイドシル２とトンネルパネル３の間に車幅方向に掛け渡される第１クロスメンバ６と第２クロスメンバ７が車両後方に向かってこの順で配置されている。

また、第１クロスメンバ６より前方には、左右一対のサイドシル２から左右一対のフロアフレーム５まで斜め後方に延びる斜めフレーム８が配設されている。さらに、第２クロスメンバ７より後方には、第３クロスメンバ９が左右一対のサイドシル２の間に掛け渡されている。

一方、下部車体１の前部には、ダッシュパネル１０ａ及びダッシュパネルカウル１０ｂ、左右一対のフロントサイドフレーム１１、バンパレインフォースメント１２、フロントクロスメンバ１３、エプロンメンバ１４、サスペンションハウジング１５等を備えている。また、下部車体１の後部には、左右一対のサイドシル２の後端から車両後方に延びる左右一対のリアサイドフレーム１６と、左右一対のリアサイドフレーム１６の間で車幅方向に延びるリアフロアパネル１７と、リアクロスメンバ１８とを備えている。

左右フロアパネル４１,４２が、図１においてダッシュパネル１０ａから第３クロスメンバ９まで車両前後方向に延びている。

図２に示されるように閉断面構造の第３クロスメンバ９は下側後部の部材であるクロスメンバロア９１と上側前部の部材であるクロスメンバアッパー９２とが接合することにより形成される。

クロスメンバロア９１は、車幅方向に左右対称形状で、車両上下方向に延びる縦壁部９１１と、縦壁部９１１の下縁から前方に突き出す下方面部９１２と、縦壁部９１１の上縁から後方に突き出す上方面部９１３とを有する。下方面部９１２はフロアパネル４とトンネルパネル３の後端部にスポット溶接される。上方面部９１３はリアフロアパネル１７の前端部にスポット溶接される。下方面部９１２の中央部は、トンネルパネル３の高さ変化に沿うように、中心部にかけて車両上下方向の位置が高くなり、縦壁部９１１の上下方向の長さも中央部にかけて小さくなる。下方面部９１２の位置が車幅方向の中心で最も高くなる。

図３のA-A線矢視断面図の図４に示すようにクロスメンバアッパー９２は、車幅方向に左右対称形状で、車両上下方向に延びる前面部９２１と、前面部９２１の下縁から前方に突き出す下方面部９２２と、前面部９２１の上縁から後方に突き出す上方面部９２３とを有する。下方面部９２２はフロアパネル４とトンネルパネル３の後端部にスポット溶接される。上方面部９２３はリアフロアパネル１７の前端部にスポット溶接される。

クロスメンバロア９１とクロスメンバアッパー９２は、クロスメンバロアの下方面部９１２とクロスメンバアッパーの下方面部９２２、クロスメンバロアの上方面部９１３とクロスメンバアッパーの上方面部９２３がそれぞれ溶接され閉断面構造を形成している。

図２に示されるように、クロスメンバロア９１とクロスメンバアッパー９２により形成される閉断面構造の内部には第３クロスメンバ９の補強部材としてガセット１９が配設されている。ガセットは車両上下方向と前後方向に延び、車幅方向の中心に位置する鉛直面を対称面とする左右対称の形状である。

図６に示されるように、ガセット１９は車両前方に向く前面部１９１と、前面部１９１の上端と連続する上面部１９２、前面部１９１の右端部に連続する右側面部１９３と左端部に連続する左側面部１９４とから成る。

前面部１９１は、下方に開いた切り欠きが形成されている中央前面部１９１aと、中央前面部１９１aの右端部の傾斜部から連続し中央前面部１９１aよりも前面に突き出す右前面部１９１ｂと、中央前面部１９１aの左端部の傾斜部から連続し中央前面部１９１aよりも前面に突き出す左前面部１９１ｃとから成る。

上面部１９２は、上方に開いた切り欠きが形成されている中央上面部１９２aと、中央上面部１９２aの右端部の傾斜部から連続し中央上面部１９２aよりも上面に突き出す右上面部１９２ｂと、中央上面部１９２aの左端部の傾斜部から連続し中央上面部１９２aよりも上面に突き出す左上面部１９２ｃとから成る。

図７に示されるように、右側面部１９３は、後辺に連続する第１フランジ部１９３aと、下辺に連続する第２フランジ部１９３ｂとを備える。左側面部１９４は右側面部１９３と同様に、後辺に連続する第１フランジ部１９４aと、下辺に連続する第２フランジ部１９４ｂとを備える。第１フランジ部１９３a,１９４aはクロスメンバロア９１の縦壁部９１１と接合され、第２フランジ部１９３ｂ,１９４ｂはクロスメンバロア９１の下方面部９１２に接合される。

ガセット１９の上面部１９２とクロスメンバアッパー９２の上方面部９２３との隙には円形状の減衰性部材２０が接着される。右上面部１９２aに第一部材２０aが、左上面部１９２bに第二部材２０ｂが接着される。

ここで、減衰性部材２０としては、温度が２０℃で、かつ加振力の周波数が３０Ｈｚである条件下において、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下で、損失係数が０．２以上の粘弾性部材を用いる。また、減衰性部材２０はそれ自体が接着作用を有しており、乾燥前においては比較的粘度が高く減衰ボンドとも称されている。そして、ガセットの上面部１９２とクロスメンバアッパー９２の上方面部９２３は減衰性部材２０の接着力のみによって互いに接合されている。

これより、図２に示されるクロスメンバロア９１、クロスメンバアッパー９２、ガセット１９、そして減衰性部材２０を用いて、第３クロスメンバ９の内部にガセット１９と減衰性部材２０を配設する工程を説明する。まずクロスメンバロア９１とガセット１９を溶接する。具体的にはガセット１９の、第１フランジ部１９３a,１９４aをクロスメンバロア９１の縦壁部９１１に溶接し、第２フランジ部１９３ｂ,１９４ｂはクロスメンバロア９１の下方面部９１２に溶接する。次にガセット１９の上面部１９２に減衰性部材２０を塗布する。減衰部材２０を塗布する際には、ガセット１９の上面部１９２とクロスメンバアッパー９２の上方面部９２３の隙より厚く塗布する必要がある。例えば隙を０.５～３.５ｍｍにする場合は、減衰部材２０は６.０～８.０mmの厚さを塗布するのが好ましい。減衰性部材２０は空気に触れることで溶剤が揮発し固化するため、塗布後速やかにクロスメンバロアの下方面部９１２とクロスメンバアッパーの下方面部９２２、クロスメンバロアの上方面部９１３とクロスメンバアッパーの上方面部９２３を溶接する。このようにして、ガセット１９は第３クロスメンバ９の内部にクロスメンバロア９１と溶接され、クロスメンバアッパー９２と減衰性部材２０を介して接着される。

以上述べたように、まずガセット１９とクロスメンバロア９１とが溶接されることにより箱状の補強構造が形成される。次にクロスメンバロア９１とクロスメンバアッパー９２とが溶接されることにより閉断面構造が形成される。これによりクロスメンバロア９１やクロスメンバアッパー９２に溶接ガンを通すための開口を設けることなく、第３クロスメンバ９の剛性を高めることができる。

さらにクロスメンバロア９１とクロスメンバアッパー９２とが溶接される際に、クロスメンバアッパー９２とガセット１９の上面部１９２との隙に減衰性部材２０が充填される。これにより第３クロスメンバ９の剛性をさらに高めることができる。

１…下部車体
２…サイドシル
３…トンネルパネル
４…フロアパネル
４１…右フロアパネル
４２…左フロアパネル
５…フロアフレーム
６…第１クロスメンバ
７…第２クロスメンバ
８…斜めフレーム
９…第３クロスメンバ
９１…クロスメンバロア
９１１…縦壁部 ９１２…下方面部 ９１３…上方面部
９２…クロスメンバアッパー
９２１…前面部 ９２２…下方面部 ９２３…上方面部
１０a…ダッシュパネル １０b…ダッシュパネルカウル
１１…フロントサイドフレーム
１２…バンパレインフォースメント
１３…フロントクロスメンバ
１４…エプロンメンバ
１５…サスペンションハウジング
１６…リアサイドフレーム
１７…リアフロアパネル
１８…リアクロスメンバ
１９…ガセット(補強部材)
１９１…前面部
１９１a…中央前面部、１９１b…右前面部、１９１c…左前面部
１９２…上面部
１９２a…中央上面部、１９２b…右上面部、１９２c…左上面部
１９３…右側面部
１９３a…第１フランジ部 １９３b…第２フランジ部
１９４…左側面部
１９４a…第１フランジ部 １９４b…第２フランジ部
２０…減衰性部材
２０a…第一部材、２０ｂ…第二部材

Claims (6)

1. 車幅方向及び車両上下方向に延びる縦壁部と、該縦壁部の下縁に連続して前方に位置する下方面部と、前記縦壁部の上縁に連続して後方に位置する上方面部とを備え、車幅方向に延びるクロスメンバロア、
   該クロスメンバロアの前記縦壁部よりも車両前方に位置する前面部と、該前面部の上縁に連続して後方に位置する上方面部とを備え、前記クロスメンバロアとともに閉断面構造を形成するクロスメンバアッパー、及び
   前記クロスメンバロア及びクロスメンバアッパーにより形成される閉断面構造の内部に配置される補強部材を有する車体構造において、
   前記補強部材が、車両前面に向く前面部と、該前面部の上辺に連続する上面部と、前記前面部の側辺と前記上面部の側辺とに連続する一対の側面部と、前記一対の側面部の後辺に連続する一対の第1フランジと、前記一対の側面部の下辺に連続する一対の第2フランジとを一体で有し、
   前記一対の第１フランジが前記クロスメンバロアの前記縦壁部に接合され、
   前記一対の第2フランジが前記クロスメンバロアの前記下方面部に接合されることを特徴とする車体構造。
2. 前記クロスメンバアッパーの前記下方面部と前記補強部材の前記上面部との隙の少なくとも一部に減衰性部材が充填されていることを特徴とする請求項1に記載の車体構造
3. 前記減衰性部材は複数箇所に車幅方向に互いに離間して前記隙に充填されていることを特徴とする請求項2に記載の車体構造
4. 前記補強部材の形状が、車両上下方向に延びる鉛直面を対称面とする面対称であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の車体構造
5. 前記補強部材の対称面が車幅方向の中心に位置することを特徴とする請求項4に記載の車体構造
6. 前記クロスメンバロアの前記下方面部は他の部分よりも上方に***する***部を有し、該***部に前記補強部材の第2フランジ部が接合されていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の車体構造
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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