JP4507856B2

JP4507856B2 - 車両の車体構造

Info

Publication number: JP4507856B2
Application number: JP2004343611A
Authority: JP
Inventors: 雅哉遠藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-11-29
Also published as: JP2006151146A

Description

本発明は、車両の車体構造に関し、特に、車両の側面衝突時にその衝撃を緩和するに充分な車体の潰れ量を確保し得る車体構造に関する。

従来、車両の燃料タンクの後方に排気管のサイレンサが配置される車体の後部構造について、サイレンサの後方に車体部材を設け、該車体部材に、車両の前方への変位によってサイレンサを下方へ向けて押し下げるための傾斜面を設けることが提案されている（特許文献１参照。）。

これによれば、車両の後面衝突時に車体部材が車両前方へ変位すると、該車体部材の傾斜面によってサイレンサを下方へ向けて変位させることができる。従って、燃料タンクから車体後部までの距離が短い車両においても、後面衝突時にサイレンサと燃料タンクとの干渉を防止することができ、衝突時に、サイレンサと燃料タンクとの干渉によって車体の変形が抑制されることはないので、衝突時に所定の適正な車体変形量を確保することができることから、後面衝突による衝撃を好適に吸収することができる。
特開2004-148981号公報

前記した特許文献１に記載の従来技術では、車両の衝突時にサイレンサを下方へ押し下げるための傾斜面が形成された車体部材を車両前方へ変位させ、この変位によってサイレンサを確実に押し下げるには、この車体部材の傾斜面をサイレンサの所定箇所に当接させる必要があり、そのために車体部材を確実に所定の経路に沿って変位させる必要がある。しかしながら、衝突事故における車体部材の変位経路は、該車体部材を支持する車体部分の変形によって決まり、この車体部分の変形を全ての状況下での衝突事故について正確に予測することはできないことから、前記車体部材の変位を正確に予想することはできず、この車体部材の変位によってサイレンサを確実に下方へ押し下げることは容易ではない。

そのため、前記したような車両の後面衝突とは異なる車両の側面衝突で、車両フロアパネルの下面の中央部に配置される排気管と、フロアパネルの下面側方に配置される電装品との干渉を防止すべく、そのような傾斜面を有する車体部材を適用しても、排気管と電装品との干渉を確実に防止することは容易ではなく、側面衝突時に乗員をその衝撃から保護するに充分な車体変形を確保することも容易ではない。

そこで、本発明の目的は、車両の側面衝突で、該車両のフロアパネルの下面の中央部に配置される排気管とフロアパネルの下面側方に配置される電装品との当接によって衝撃吸収に充分な車体の変形が抑制されることなく、側面衝突で車体に所定の変形量を確保し得る車体構造を提供することにある。

本発明は、車両のフロアパネルに、前記車両の幅方向に沿って設けられたクロスメンバーと、前記フロアパネルのほぼ中央部を前記クロスメンバーを横切って前記車両の前後方向に伸長して形成され、下方に開放する凹所を規定するトンネル部とが設けられ、該トンネル部の側方で前記フロアパネルの下面に電装品が保持され、前記トンネル部の前記凹所内には、前記トンネル部に沿って排気管が収容される車体構造であって、前記凹所内の前記排気管の上方には、前記クロスメンバーに対応して前記凹所を横切って配置される梁部材が設けられている。前記梁部材は、前記フロアパネルの側方から該フロアパネルに作用する横方向の押圧力によって前記トンネル部の両側壁が相近づく方向へ押圧変形を受けたとき、前記排気管を押し下げるべく、下方への変位を伴う座屈変形を生じさせるための脆弱部を有する。

本発明によれば、車両のクロスメンバーに対応して形成された梁部材は、クロスメンバーと共にフロアパネルの補強作用をなす。車両の側面衝突によってフロアパネルが横方向の押圧力を受けると、この押圧力は、クロスメンバーの長手方向に作用することから、該クロスメンバーから前記トンネル部の側壁を経て梁部材の両側間の圧縮力として該梁部材に確実に伝えられる。従って、この押圧力によってフロアパネルのトンネル部の両側壁部が相近づく方向へ変形を生じると、このトンネル部の凹所内を該凹所内の排気管の上方を横切って配置された梁部材は、トンネル部の両側壁部の変形に伴って確実に変形を生じ、その変形により排気管を凹所内から下方へ向けて確実に押し下げる。この梁部材による排気管の押し下げにより、該排気管とトンネル部の側方でフロアパネルの下面に保持された電装品との干渉を確実に防止することができることから、この干渉によって車体の変形が抑制されることはなく、側面衝突で車体に所定の変形量を確保することができるので、この車体変形によって乗員を衝撃から確実に保護することができる。

以下、本発明の特徴を図示の実施例に沿って詳細に説明する。

図１は、本発明に係る車両１０の車体１１を概略的に示し、駆動源Ａとしてガソリンエンジンおよび電気モータが搭載されたいわゆるハイブリッド型の車両１０の例を示す。

図２および図３に示すように、車体１１のフロアパネル１２の両側には、車両１０の前後方向に沿って伸長する一対のサイドシル１３（図２には、その一方が示されている。）が設けられている。また、フロアパネル１２には、両サイドシル１３間で車両１０の幅方向に伸びるクロスメンバー１４およびシートクロスメンバー１５（図３参照）が、互いに間隔をおいて平行に形成されている。これら両メンバー１４および１５は、従来よく知られているように、フロアパネル１２の剛性を高めることにより、サイドシル１３と同様にフロアパネルを１２を補強する。

フロアパネル１２の中央部には、クロスメンバー１４およびシートクロスメンバー１５を横切って車両１０の前後方向に伸長するトンネル部１６が形成されている。トンネル部１６は、図２に明確に示されているように、フロアパネル１２のほぼ平坦な両側部１２ａの互いに対向する内縁から相近づく方向へ立ち上がる一対の傾斜壁１６ａと、該両傾斜壁の上縁を連結する平坦な頂壁１６ｂとで形成されている。このトンネル部１６は、フロアパネル１２の中央部に、路面１７へ向けて開放しかつトンネル部１６の両側壁である両傾斜壁１６ａの間隔を路面１７に向けて漸増する凹所１８を規定する。

凹所１８内の頂壁１６ｂの近傍には、図２に示す例では、前記駆動源Ａからの駆動力を後輪（図示せず）に伝えるプロペラシャフト１９が収容されている。また、凹所１８内には、プロペラシャフト１９から間隔をおいてその下方に前記駆動源Ａからの排気ガスを車両１０の後部に導く排気管２０が収容されている。

排気管２０には消音器２１が設けられており、該消音器は、図２に示すように、ケーシング２２を備える。消音器２１のケーシング２２は、トンネル部１６の横断面で見て該トンネル部の一対の傾斜壁１６ａに対応した一対の傾斜壁２２ａと、該傾斜壁の上縁および下縁に連続する底壁２２ｂおよび頂壁２２ｃとで形成される台形の横断面形状を有する。消音器２１は、そのケーシング２２の一対の傾斜壁２２ａが互いに対応する傾斜壁１６ａから間隔をおいて保持されるように、後述する懸架機構で車体１１に懸架されている。図２に仮想線で示すように、ケーシング２２の頂壁２２ｃおよび一対の傾斜壁２２ａを覆うように従来よく知られた遮熱板２３を設けることができる。

フロアパネル１２の下面には、図２および図４に示すように、トンネル部１６の両側でバッテリーケース２４が固定されている。バッテリーケース２４内には、図２に示すように、例えば前記電気モータの電源となるバッテリー２４ａが収容されている。

また、フロアパネル１２に設けられたトンネル部１６の凹所１８内には、図２に示すように、凹所１８内のプロペラシャフト１９と排気管２０との間、すなわち図示の例では、プロペラシャフト１９と、排気管２０に設けられた消音器２１との間には、梁部材２５がクロスメンバー１４の延長線上に位置するように、その両側をトンネル部１６の対応する各傾斜壁１６ａに当接して配置されている。

梁部材２５は、図２および図５に示すように、平坦な直線状の底面２５ａと、該底面の中央部から両側へ向けて仰角をなすようにＶ字状に形成された上面２５ｂとを有する金属製の梁部材からなる。

車体１１の両側に位置する梁部材２５の両側は、図５に示すように、車両１０の前後方向に沿って配置されるボルト２６ａおよび該ボルトに螺合するナット２６ｂから成る締結具２６で、ブラケット２７に結合されている。各ブラケット２７は、トンネル部１６の対応する傾斜壁１６ａに固定される基部２７ａと、該基部からこれに垂直に立ち上がり、ボルト２６ａのための挿通孔２７ｂが形成された支持部２７ｃとを有するＬ字状のブラケットである。梁部材２５の両側は、ボルト２６ａを枢軸としてブラケット２７の支持部２７ｂに連結されており、これにより、梁部材２５はその両側で枢軸２６ａを介して傾斜壁１６ａに枢着されている。

梁部材２５の両側には、該梁部材の上面２５ｂに連続して傾斜壁１６ａに沿って立ち上がるストッパ２８が一体的に形成されている。ストッパ２８は、梁部材２５の両側間に作用する後述するような圧縮力によって、その上面２５ｂの中央部の谷線２５ｃが上方へ変位するような山形の折れ曲がり変形を梁部材２５に生じさせるモーメントが該梁部材のそれぞれのボルト２６ａの回りに作用したとき、このモーメント力を受け止める。これにより、梁部材２５の前記した中央部が起伏することによる山形の折れ曲がりの発生が確実に抑制される。

図４に示すように、シートクロスメンバー１５に関連して、トンネル部１６のシートクロスメンバー１５を横切る部分にも、前記したと同様な梁部材２５が配置されており、これら両梁部材２５の底面２５ａには、図６および図７に示すような懸架機構２９が設けられている。

懸架機構２９は、クランク状の一対のマウントロッド３０、３０と、防振ゴム体３１とを備え、該防振ゴム体には各マウントロッド３０を受け入れる上下に配列された一対の貫通口３１ａ、３１ｂが形成されている。上方の貫通孔３１ａには一方のマウントロッド３０の一端が圧入されており、該マウントロッドの他端は、図７に示すように梁部材２５の底面２５ａに例えば溶接で固定されている。また、図６に示すように、防振ゴム体３１の下方の貫通口３１ｂには、他方のマウントロッド３０の一端が圧入されており、該マウントロッドの他端は、消音器２１のケーシング２２の頂壁２２ｃに溶接によって固定されている。

これらの懸架機構２９により、図４に示すように、クロスメンバー１４およびシートクロスメンバー１５に対応してトンネル部１６にそれぞれ配置された両梁部材２５に、ケーシング２２の頂壁２２ｃが前記したようにトンネル部１６の傾斜壁１６ａに所定の間隔をおいて、消音器２１がその両端近傍で懸架されている。

トンネル部１６の凹所１８内でクロスメンバー１４およびシートクロスメンバー１５のそれぞれに対応して配置された各梁部材２５は、凹所１８内でクロスメンバー１４およびシートクロスメンバー１５の両側部分をそれぞれ実質的に連結することから、これらクロスメンバー１４およびシートクロスメンバー１５と共にフロアパネル１２の補強作用をなす。

車両１０の側面衝突によって図８に符号Ｆで示す外力が車体１１に作用すると、主として、サイドシル１３と、クロスメンバー１４、シートクロスメンバー１５およびフロアパネル１２の側部が圧縮変形を受け、またこの外力Ｆがクロスメンバー１４およびシートクロスメンバー１５を経て、トンネル部１６に圧縮力として作用する。このトンネル部１６に作用する圧縮力は、また、トンネル部１６の凹所１８内に配置された各梁部材２５の両側間での圧縮力として作用する。従って、この作用力が所定の強度限界を超えると、図示のとおりトンネル部１６の両側壁である両傾斜壁１６ａが相近づくようにトンネル部１６に圧縮変形が生じ、また、これと同時に各梁部材２５の中央部に形成された谷線２５ｃから成る脆弱部で各梁部材２５に座屈変形が生じる。

この梁部材２５の座屈変形では、該梁部材の脆弱部が前記したように梁部材２５のＶ字状の上面２５ｂによって規定される谷線２５ｃで構成されていることから、図８に示すように、この脆弱部が形成された中央部が下方に向けての変位力を受ける。また、前記したように、梁部材２５の上面２５ｂに形成されたストッパ２８により、山形の折れ曲がり変形が確実に抑制されていることから、図８に示すとおりその中央部が確実に下方に変位し、梁部材２５の中央部が消音器２１のケーシング２２をトンネル部１６の凹所１８から路面１７に向けて押し出す。

その結果、車両１０の側面衝突では、バッテリー２４ａを収容するバッテリーケース２４は車両１０の中央部へ向けて変位するが、排気管２０に設けられた消音器２１のケーシング２２は梁部材２５により路面１７に向けて下方へ強制的に押し出されるので、バッテリーケース２４が消音器２１の側面に直接的に当接することはなく、バッテリーケース２４と消音器２１との干渉によって車体１１の変形が抑制されることがない。従って、車体１１に衝撃を吸収するに充分な変形を生じさせることができ、これにより車体１１に衝撃を吸収するに充分な所定の潰れ量を生じさせることができることから、側面衝突の衝撃から乗員を安全に保護することができる。

また、バッテリーケース２４は消音器２１のケーシング２２の一対の傾斜壁２２ａにより確実にケーシング２２の上方に案内されることから、バッテリーケース２４の路面１７への接触を確実に防止することができる。これにより、路面１７への接触によるバッテリー２４ａの損傷を確実に防止することができ、その電解液の漏洩による二次災害を確実に防止することができる。

また、排気管２０は、その消音器２１で懸架機構２９の防振ゴム体３１を介して懸架されており、消音器２１が梁部材２５からの押圧力を受けたとき、防振ゴム体３１はその弾性を伴う伸長変形によって消音器２１に、より大きなストロークで下方への変位を許すことから、一層確実に排気管２０を下方へ向けて変位させることができる。

梁部材２５に設けたストッパ２８を不要とすることができる。しかしながら、側面衝突時に梁部材２５がその中央部を***させる山形の屈曲変形を確実に防止し、中央部が下方に変位する図８に示したような座屈変形を確実に生じさせる上で、ストッパ２８を設けることが望ましい。

前記したところでは、梁部材２５の上面２５ｂをＶ字形に形成することにより、その中央部が下方に変位する脆弱部を構成した例を示したが、上面２５ｂを湾曲面で構成しあるいは切り込み溝等の他の種々の形態によって梁部材２５の両側に作用する圧縮力によって中央部を下方に変形させるための前記したと同様な脆弱部を形成することができる。

また、前記した例では、側面衝突時に排気管２０に設けられた消音器２１を梁部材２５により押し下げた例を示したが、これに代えて、梁部材２５で排気管２０を直接押し下げることができる。

本発明は、ハイブリッド型車両に拘わらず、駆動源がガソリンで駆動するエンジンまたは燃料電池の電力で駆動する電動型の車両に適用することができる。

本発明に係る車両車体を概略的に示す側面図である。図１に示した線II−IIに沿って得られた断面を模式的に示す図面である。図２に示したフロアパネルを部分的に示す斜視図である。図３に示したフロアパネルへの排気管およびバッテリケースの配置形態を示すフロアパネルの底面図である。図２に示した梁部材の車体への取付け構造を部分的に示す斜視図である。図２に示した梁部材への排気管の懸架状態を示す側面図である。図６に示した防振ゴムの梁部材への取付け状態を示す車両の下方からの斜視図である。車両の側面衝突時の梁部材の変形状態を示す図２と同様な図面である。

符号の説明

１０車両
１１車体
１２フロアパネル
１４クロスメンバー
１５（クロスメンバー）シートクロスメンバー
１６トンネル部
１６ａ（両側壁）傾斜壁
１８凹所
２０排気管
２５梁部材
２４ａ（電装品）バッテリー

Claims

車両のフロアパネルに、前記車両の幅方向に沿って設けられたクロスメンバーと、前記フロアパネルのほぼ中央部を前記クロスメンバーを横切って前記車両の前後方向に伸長して形成され、下方に開放する凹所を規定するトンネル部とが設けられ、該トンネル部の側方で前記フロアパネルの下面に電装品が保持され、前記凹所内に前記トンネル部に沿って排気管が収容される車体構造であって、
前記凹所内の前記排気管の上方には、前記フロアパネルの側方から該フロアパネルに作用する横方向の押圧力によって前記トンネル部の両側壁が相近づく方向へ押圧変形を受けたとき、前記排気管を押し下げるべく、下方への変位を伴う座屈変形を生じさせるための脆弱部を有する梁部材が、前記クロスメンバーに対応して前記凹所を横切って配置されていることを特徴とする車両の車体構造。
前記脆弱部は、前記梁部材のほぼ中央部に形成され、この中央部を下方へ座屈変形することを特徴とする請求項１に記載の車両の車体構造。
前記トンネル部の前記両側壁は下方へ向けて相互の間隔を漸増し、前記排気管には、前記トンネル部の前記両側部から互いに間隔をおいて該各側壁にほぼ平行に配置される傾斜側壁部を有する消音器が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の車体構造。
前記排気管は前記梁部材に防振ゴムを介して懸架されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の車体構造。
前記梁部材は、それぞれ車両の前後方向に沿って配置される回転軸を介して、前記梁部材の両側部で前記トンネル部の対応する前記両側壁に枢着されており、前記梁部材の両側には、前記トンネル部の対応する前記各側壁に沿って立ち上がり、前記梁部材の中央部が起伏する折れ曲がりを防止すべく前記梁部材に作用する回転モーメントを受け止めるためのストッパが形成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の車体構造。