JP5053406B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体構造に関し、特に、車体フロア構造に関するものである。

従来、自動車の車体構造として、車体の前後方向に延在する左右一対のサイドシルと、シートを支持するクロスメンバとを有し、クロスメンバの長手方向（車幅方向）端部とサイドシルとを接合すると共に、サイドシルとフロアパネルとを互いに結合する補強板を設け、サイドシルとクロスメンバの端部と補強板との各一部分同士を互いに重ね合わせて結合したものがある（例えば特許文献１参照）。このような補強により、前突に対して、サイドシルとクロスメンバとの結合部に大きな応力が生じることを防止することができる。

特開２０００−２５６５５号公報

しかしながら、自動車においては側面からの衝突（側突）もあり、その側突に対しては、上記特許文献１のものでは、補強板を含めてクロスメンバの端部がサイドシルインナ（サイドシルの車内側部材）に側突方向に対向する面にて結合していることから、その合わせ部付近で変形し、クロスメンバにより衝撃力を好適に吸収することができないという問題があった。それに対して、各補強する部材の板厚を増大して対応することもできるが、コストが高騰化したり重量が増加したりするという問題が生じる。

このような課題を解決して、側突に対して補強部材の板厚を増大させることなく衝撃力を効率良くクロスメンバにより吸収するために、本発明に於いては、フロアパネル（１２）の車体幅方向の両側縁部に結合されかつ車体前後方向に延在するように設けられた左右一対のサイドシル（１４）と、前記フロアパネルと共に閉断面を形成しかつ車体幅方向に延在するように前記フロアパネルに固設されたクロスメンバ（３６）とを有し、前記サイドシルは前記クロスメンバより前記フロアパネルからの高さが高く形成され、前記クロスメンバの前記フロアパネル側とは相反する側の上面（３６ａ）に一端部（１ａ）が結合されかつ前記サイドシルの前記フロアパネル側とは相反する側の上面（１４ａ）に他端部（１ｂ）が結合されると共に前記クロスメンバの上部を覆う逆Ｕ字形断面形状をなす補強部材（１）が設けられ、前記補強部材は、前記クロスメンバの上面からサイドシルの上面に至る斜面となる部分に皿状に凹設された凹部（２）と、前記クロスメンバ上面から前記凹部を等分割に横切って前記サイドシルの上面に至るように設けられたビード（３）とを有するものとした。

これによれば、高さ違いのクロスメンバの上面とサイドシルの上面との間に補強部材の斜面となる部分が橋渡しするように設けられ、その斜面となる部分にクロスメンバ上面からサイドシルの上面に至るようにビードが設けられていることから、補強部材における側突荷重に対する強度が高くなり、側突によりサイドシルからクロスメンバに加わる荷重を補強部材により分散して受けることができる。

特に、前記補強部材の前記凹部の外周における前記クロスメンバの上面の縁（３６ｂ）に対応する外側縁部（２ａ）が、前記一端部の稜線（４）に直線状に至るように形成されていると良い。これによれば、外側縁部の下方の側壁（２ｂ）が一端部の側壁（２ｃ）に対して小さな傾斜角度で折れ線（Ｘ）に沿って折れるようになり、プレス成形による応力集中を防止でき、亀裂の発生を防止できる。

また、前記ビード（３）は、前記クロスメンバの上面（３６ａ）と前記サイドシルの上面（１４ａ）とに亘って直線状に設けられていると良く、これによれば、側突荷重に対するビードによる強度が高くなり、クロスメンバへの側突荷重を効率良く分散できる。

また、前記ビード（３）は、前記クロスメンバの上面（３６ａ）に向けて開口する逆Ｕ字状断面を有するように形成されていると良く、これによれば、ビードの断面形状が強度の高い形状となり、クロスメンバへの側突荷重を効率良く分散できる。特に、前記ビードの断面形状が、前記凹部を横切る部分の中央で最大になると良く、このようなビードの断面形状によれば、クロスメンバの上面からサイドシルの上面に至るビードに対して凹部の中央部分がクロスメンバの上面により接近するようになり、凹部の外側縁部がクロスメンバの上面の縁から直線状に延在し得るようになるため、側突荷重を効率良くサイドシルからクロスメンバへ伝達し得る。

また、前記サイドシル（１４）は、前記クロスメンバ側のサイドシルインナ（１４ａ）と、車体外側のサイドシルアウタ（１４ｂ）と、前記サイドシルインナと前記サイドシルアウタとの間に設けられたサイドシルスチフナ（１４ｃ）とを有し、前記サイドシルインナの上壁（１４ｄ）と前記サイドシルスチフナの上壁（１４ｅ）とが同一高さに位置していると良い。これによれば、サイドシルスチフナとサイドシルインナとが共に厚板であることにより、側突荷重がサイドシルスチフナの上壁とサイドシルインナの上壁とを直線的に経由して補強部材に伝達され、補強部材のビードを通ってクロスメンバに伝達されるため、サイドシルインナのクロスメンバに対向する面の変形を防止して、側突荷重を補強部材に効率良く分散できる。

このように本発明によれば、高さ違いのクロスメンバの上面とサイドシルの上面とを補強部材を介して接続し、その斜面となる部分にクロスメンバ上面からサイドシルの上面に至るようにビードを設けることにより、補強部材における側突荷重に対する強度が高くなり、側突によりサイドシルからクロスメンバに加わる荷重を補強部材により分散して受けることができると共に、強度の高い補強部材となることから、その板厚を厚くする必要が無いため、コストも低減し得る。

本発明が適用された自動車のフロアパネルの要部平面図である。 図１の矢印II線から見た要部斜視図である。 図１の矢印III−III線に沿って見た要部破断図である。 図３に対応する要部破断斜視図である。 図３の矢印Ｖ−Ｖ線で破断した要部断面図である。 本発明に基づく補強部材を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。尚、以下に説明する各部材は鋼板等をプレス加工して形成され、各部材の結合、接合は、スポット溶接により行われるものであって良い。

図１に本発明が適用された自動車のフロアパネル１２を上から見た要部平面図を示す。図１において、車体前部にはエンジンルームと車室とを区切るダッシュボードパネル１０が設けられている。ダッシュボードパネル１０の車室側には、前端をもってダッシュボードパネル１０の下端に接続されたフロアパネル１２が水平配置されている。フロアパネル１２はフロントサイドフレーム２０の後端より車体後方に存在する。

フロアパネル１２の左右両側には、各々、車体前後方向に延在する左右の箱形断面形状のサイドシル１４が水平に配置されている。サイドシル１４は、図４に示されるように、それぞれ略コ字状断面形状をなすサイドシルインナ１４ａとサイドシルアウタ１４ｂとを矩形閉断面形状となるように互いに対向させて結合して形成され、さらにサイドシルインナ１４ａとサイドシルアウタ１４ｂとの間には、サイドシルアウタ１４ｂの内面に沿うような形状のサイドシルスチフナ１４ｃが設けられている。なお、サイドシルインナ１４ａとサイドシルアウタ１４ｂとサイドシルスチフナ１４ｃとは、それぞれ上下方向に延出する縁部を有し、各縁部を上記各配置に合わせて重ね合わせて接合して一体化されている。また、サイドシルインナ１４ａとサイドシルスチフナ１４ｃとは、サイドシルアウタ１４ｂより厚板で形成され、単体骨格を形成する。

左右のサイドシル１４は、フロアパネル１２の左右の側縁部にそれぞれ結合されている。左右のサイドシル１４の後端には、各々、平面視で、左右のサイドシル１４と一直線上に車体前後方向に延在する左右の箱形断面形状のサイドシルエクステンションメンバ１６の前端が接続されている。フロアパネル１２の車幅方向中央には、車室内側に突出した山形断面形状で車体前後方向に延在するセンタトンネル部２６がプレス成形されて設けられている。

フロアパネル１２の図１における車体前後方向中間部には、センタトンネル部２６を挟んで車幅方向に延在する左右一対のクロスメンバ３６が設けられている。クロスメンバ３６は、フロアパネル１２の上面（車内面）に結合されて、フロアパネル１２と共に閉断面を形成する矩形断面形状をなしていると共に、長手方向（延在方向）一端がサイドシル１４に結合され、他端がセンタトンネル部２６に結合されている。

図２及び図３に示されるように、サイドシル１４のフロアパネル１２からの高さは、クロスメンバ３６のフロアパネル１２からの高さよりも高く、クロスメンバ３６とサイドシル１４とのフロアパネル１２側とは相反する側となる各上面３６ａ・１４ｇ間に段差が生じている。そのクロスメンバ３６の上面３６ａに逆Ｕ字形断面形状を有する補強部材１の一端部１ａが結合され、補強部材１の他端部１ｂがサイドシル１４の上面１４ｇに結合されている。

次に、補強部材１について図４〜６を併せて参照して説明する。補強部材１の上記両端部１ａ・１ｂ間には、クロスメンバ３６の上面３６ａとサイドシル１４の上面１４ｇとの高さ違いに応じて斜面となる部分があり、その斜面となる部分は、上面３６ａから上面１４ｇに至る直線状の仮想斜面に対して皿状に凹設して形成された凹部２と、凹部２の中央部分を横切って上面３６ａから上面１４ｇに至るように形成されたビード３とからなる。なお、ビード３は、補強部材１をプレス加工することにより形成可能であり、凹部２に対して上方に突出する逆Ｕ字状断面に形成されている。また、ビード３の凹部２の底面となる部分からの突出方向高さは、ビード３の延在方向の中間点付近で最も高くなるようにされている（図３のＨ）。

このように構成されたサイドシル１４とクロスメンバ３６との結合構造によれば、図３及び図４に示されるように、車体に対する側突（側方からの衝突）によりサイドシル１４に加えられた荷重Ｆは、サイドシル１４の上側部分では、サイドシルスチフナ１４ｃ及びサイドシルインナ１４ａの上壁１４ｄ・１４ｅを図の矢印に示されるように経由し得る。各上壁１４ｄ・１４ｅは車体上下方向で互いに同一高さに位置するように設けられており、それにより、各上壁１４ｄ・１４ｅ同士を突き合わせるように配置することができるため、上記荷重Ｆの伝達においてサイドシル１４の上部での折れ曲がりを防止できる。

上記したように各上壁１４ｄ・１４ｅを経由した荷重Ｆは、図４の矢印に示されるように補強部材１に伝達される。補強部材１では、荷重Ｆの伝達方向にビード３が延在し、荷重Ｆはビード３を通ってクロスメンバ３６に伝達される。ビード３は上記したように逆Ｕ字状断面形状に形成されており、サイドシルインナ１４ａの上壁１４ｅ上に延在するので、延在方向（長手方向）である軸線方向荷重に対して強度が高いことから、サイドシル１４とクロスメンバ３６との結合部での折れ曲がり変形を防止する効果が大となる。

また、凹部２の外周におけるクロスメンバ３６の上面３６ａの縁（上面３６ａからフロアパネル１２側に曲折された部分：稜線）３６ｂに対応する外側縁部２ａが、クロスメンバ３６の上面３６ａの縁３６ｂから直線状に延びる稜線となってサイドシル１４の上面１４ｇより低い部分に至るように形成されている。補強部材１の左右の外側縁部２ａとビード３とは互いに略平行するように延在し、クロスメンバ３６の上面３６ａから三脚状にサイドシル１４に至るようになり、それにより、荷重Ｆによる応力を補強部材１の全体で受けることができ、クロスメンバ３６に対して応力を分散させることができるため、側突時の応力を効率良くクロスメンバ３６で受けることができる。また、サイドシルインナ１４ａのクロスメンバ３６に対向する面の変形を防止することができる。

また、外側縁部２ａが上記したようにサイドシル１４の上面１４ｇより低い部分に至り、外側縁部２ａのクロスメンバ３６の上面に対する傾きを小さくすることができ、また、ビード３が中央を横切るようにされた皿状凹部２を設けたことから、クロスメンバ３６の上面３６ａの縁３６ｂから連続する直線状に外側縁部２ａを形成することができ、曲折部分の折れ角度を小さくして、プレス成形性を向上し、亀裂を防止することができる。

さらに上記したように、ビード３の凹部２の底面となる部分からの突出方向高さを、ビード３の延在方向の中間点付近で最も高くなるようにすることにより、ビード３の断面形状の大きさがビード３の延在方向の中間点付近で最大となる。そのようにビード３を形成することにより、外側縁部２ａの上記直線化を容易にし得る。

図６に示されるように、補強部材１の一端部１ａはクロスメンバ３６の上面３６ａ及び両側面の上側部分を覆う形状に形成されており、縁３６ｂに対応する部分の稜線４が補強部材１のプレス成形による曲折部分により形成され、その稜線４から延長するように外側縁部２ａが形成されている。これら稜線４と外側縁部２ａとによる稜線がほぼ直線状になることにより、また、外側縁部２ａの下方の側壁２ｂと一端部１ａの側壁２ｃとのプレス成形による折れ線Ｘに沿う折れ曲がりが相対的に小さな傾斜角度で折れるように形成され、プレス成形による応力集中を防止でき、補強部材１のプレス成形時の応力が補強部材１の外側縁部２ａの下側に位置する側壁２ｂのクロスメンバ３６への結合部分に集中しないようにすることができ、プレス荷重によりその部分に亀裂が発生することを防止することができる。

このようにして、サイドシル１４からクロスメンバ３６への荷重伝達効率を高めることができると共に、板厚を上げることなく補強部材１の高い強度を確保することができるため、補強部材１の軽量化及び低コスト化を促進し得る。

また、図２〜４に示されるように、補強部材１のサイドシル１４側では、ビード３の対応する端部がサイドシルインナ１４ａの上壁１４ｅのクロスメンバ３６側となる稜線１４ｆに結合されている。稜線１４ｆは、サイドシルインナ１４ａを曲折して形成した曲折部に対応し、板材を曲折した形状における角部であることから強度が高い。これにより、上壁１４ｅからビード３に効率良く荷重Ｆが伝達され得る。

なお、図４に示されるように、サイドシルスチフナ１４ｃとサイドシルインナ１４ｂとの間の空間には、サイドシル１４の延在方向に適度な間隔をあけて隔壁部材５が配設されている。隔壁部材５はサイドシルスチフナ１４ｃとサイドシルインナ１４ｂとの各内面に直交して設けられ、両内面に結合されている。これにより側突に対するサイドシル１４の曲げ変形を小さく抑えることができる。その隔壁部材５を補強部材１の結合位置に対応させて配設することにより、サイドシル１４における荷重Ｆが補強部材１に伝達される経路となる部分の強度が高くなり、側突荷重をより一層効率良くクロスメンバ３６に伝えることができる。

１ 補強部材
１ａ 一端部
２ 凹部
２ａ 外側縁部
３ ビード
４ 稜線
１２ フロアパネル
１４ サイドシル
１４ａ サイドシルインナ
１４ｂ サイドシルアウタ
１４ｃ サイドシルスチフナ
１４ｄ 上壁
１４ｅ 上壁
１４ｇ 上面
３６ クロスメンバ
３６ａ 上面
３６ｂ 縁

Claims (6)

1. フロアパネルの車体幅方向の両側縁部に結合されかつ車体前後方向に延在するように設けられた左右一対のサイドシルと、前記フロアパネルと共に閉断面を形成しかつ車体幅方向に延在するように前記フロアパネルに固設されたクロスメンバとを有し、
   前記サイドシルは前記クロスメンバより前記フロアパネルからの高さが高く形成され、
   前記クロスメンバの前記フロアパネル側とは相反する側の上面に一端部が結合されかつ前記サイドシルの前記フロアパネル側とは相反する側の上面に他端部が結合されると共に前記クロスメンバの上部を覆う逆Ｕ字形断面形状をなす補強部材が設けられ、
   前記補強部材は、前記クロスメンバの上面からサイドシルの上面に至る斜面となる部分に皿状に凹設された凹部と、前記クロスメンバ上面から前記凹部を等分割に横切って前記サイドシルの上面に至るように設けられたビードとを有することを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記補強部材の前記凹部の外周における前記クロスメンバの上面の縁に対応する外側縁部が、前記一端部の稜線に直線状に至るように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記ビードは、前記クロスメンバの上面と前記サイドシルの上面とに亘って直線状に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記ビードは、前記クロスメンバの上面に向けて開口する逆Ｕ字状断面を有するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自動車の車体構造。
5. 前記ビードの断面形状が、前記凹部を横切る部分の中央で最大になることを特徴とする請求項４に記載の自動車の車体構造。
6. 前記サイドシルは、前記クロスメンバ側のサイドシルインナと、車体外側のサイドシルアウタと、前記サイドシルインナと前記サイドシルアウタとの間に設けられたサイドシルスチフナとを有し、
   前記サイドシルインナの上壁と前記サイドシルスチフナの上壁とが同一高さに位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の自動車の車体構造。

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