JP5220996B2 - 車体のメンバ結合構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体の底部を構成するメンバの結合構造に関し、特に、サイドシルとクロスメンバとの結合構造に関する。

従来、車体のメンバ結合構造としては、特許文献１に記載されたものなどが知られている。
実開平４−１０１７７５号公報

しかしながら、従来の車体のメンバ結合構造にあっては、サイドシルの車両内側方向を向いた平面状の内側面に、クロスメンバの端部フランジを略直角に突き当てて結合した構造であって、高い結合強度を得るのが難しかった。そこで、高剛性の車体を得ようとすると、この結合部分にレインフォースなどを追加して補強する必要があり、重量および部品点数が増加するという問題を招いていた。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたものであって、重量および部品点数を増加させること無く結合剛性を向上させることができる車体のメンバ結合構造を提供することを目的とするものである。

上述の目的を達成するため、本発明は、サイドシルの内側面と、クロスメンバの端部フランジと、を結合させた車体のメンバ結合構造であって、前記サイドシルの内側面の中間部に、車幅方向に変位した段部が形成されるとともに、この段部と車内側部との間に、車幅方向に斜めに傾斜した傾斜結合面が形成され、前記端部フランジが、傾斜結合面に結合されていることを特徴とする車体のメンバ結合構造とした。

本発明では、サイドシルにおいてクロスメンバが結合される内側面の中間部に、段部による稜線および谷線が生じることで、サイドシルの中間部の剛性が向上する。

そして、このサイドシルの剛性が向上した部分に形成された傾斜結合面に、端部フランジが結合されている。

このため、端部フランジが、車両内側方向を向いた平面状の内側面に略直角に結合されているのと比較して、結合剛性が向上するとともに、車両走行時の車体の捩れや曲げなどに起因する力の伝達が効率的に行われる。

よって、サイドシルとクロスメンバとの結合部分の剛性が向上し、車体の剛性が向上する。このように、本発明では、クロスメンバの端部フランジを、サイドシルの平らな内側面に結合するのに比べて、重量および部品点数を増加させることなく車体剛性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

この実施の形態の車体のメンバ結合構造は、車体底部の車幅方向両側部において車両前後方向に延在されたサイドシル（２）の車両内側を向いた内側面（２３）と、両サイドシルの間に跨って車幅方向に沿って設けられたクロスメンバ（３）の車幅方向両端部に形成された端部フランジ（３４）と、を結合させた車体のメンバ結合構造であって、前記サイドシル（２）の内側面（２３）の中間部に、車幅方向に変位した段部（２４）が形成されるとともに、この段部（２４）と車内側部（２３ａ）との間に、車両内側方向に対して斜めに傾斜した傾斜結合面（２３ｃ）が形成され、前記端部フランジ（３４）が、傾斜結合面（２３ｃ）に結合されていることを特徴とする車体のメンバ結合構造である。

図１〜図３に基づき、この発明の最良の実施の形態の実施例１の車体のメンバ結合構造について説明する。

まず、構成から説明すると、実施例１の車体のメンバ結合構造Ａは、図１に示すように、自動車のフロアパネル１の下側において、サイドシル２とクロスメンバ３との結合に適用された構造である。

サイドシル２は、図外のドア開口の下縁などの車体底部の車幅方向両側部を構成するもので、車両前後方向に延在されている。なお、図１，２では、車両右側に設けられたサイドシル２のみを示しており、両図において、矢印ＲＳが車両右方向を示し、矢印ＬＳが車両左方向を示し、矢印ＦＲが車両前方を示し、矢印ＲＲが車両後方を示している。

また、サイドシル２は、ハット断面形状のシルアウタパネル２１とシルインナパネル２２とを、上下のフランジ部２ａ，２ｂにおいてスポット溶接して閉断面状に形成されている。

さらに、サイドシル２のシルインナパネル２２において車両内側を向いた内側面２３には、図２に示すように、サイドシル２の内側面２３を車内方向に突出させて形成された上部の稜線２７と下部の稜線２８との間であってフロアパネル１よりも下方の車両上下方向の中間部に、車幅方向に変位した段部２４が車両前後方向の全長に亘って設けられている。すなわち、内側面２３は、段部２４を形成することにより相対的に車内側に配置された車内側部２３ａと、この車内側部２３ａに連続して車両斜め下方を向いた傾斜結合面２３ｃと、この傾斜結合面２３ｃの車外側に連続する車外側部２３ｂとが形成されている。なお、車内側部２３ａと傾斜結合面２３ｃとの間に形成されて、車両内側へ凸形状の角部に沿った線を稜線２５と称し、傾斜結合面２３ｃと車外側部２３ｂとの間に形成されて、車両外側へ凹形状の角部に沿った線を谷線２６と称する。

そして、本実施例１では、図２に示すように、傾斜結合面２３ｃと車内側部２３ａとが成す角度αが、略３５°に設定されている。

クロスメンバ３は、図１に示すように、前壁部３１、後壁部３２、底面部３３および上部フランジ３１ｆ，３２ｆによりハット断面状に形成されている。すなわち、前壁部３１および後壁部３２は、シルインナパネル２２の内側面２３の車内側部２３ａと同程度の高さの板状に形成され、車両前後方向に離れて対向されている。また、底面部３３は、前壁部３１および後壁部３２との下端部に一体に連続して形成され、フロアパネル１の車両下方に離間して稜線２５の近傍の高さに配置されている。そして、前壁部３１および後壁部３２の上端部から略水平方向に延在された上部フランジ３１ｆ，３２ｆがフロアパネル１の下面にスポット溶接により接合されている。

このように、クロスメンバ３は、フロアパネル１に接合されることで、両者間に閉空間が形成されている。

また、クロスメンバ３の車幅方向両端部には、シルインナパネル２２の内側面２３に面当接して接合された端部フランジ３４が形成されている。この端部フランジ３４は、前壁部３１から車両前方に延ばされた前フランジ部３４ａと、後壁部３２から車両後方へ延ばされた後フランジ部３４ｂと、底面部３３から車両下方へ延びた下フランジ部３４ｃと、が一体に連続して形成され、車幅方向で車内側から車外方向を見て略凹形状に形成されている。なお、下フランジ部３４ｃは、傾斜結合面２３ｃの傾きと同様の傾き角度αで折曲されている。

さらに、端部フランジ３４は、稜線２５に跨って、シルインナパネル２２の内側面２３の車内側部２３ａおよび傾斜結合面２３ｃにスポット溶接により結合されている。すなわち、前フランジ部３４ａおよび後フランジ部３４ｂが、車内側部２３ａに結合され、かつ、下フランジ部３４ｃが、傾斜結合面２３ｃに結合されている。なお、図において、×印がスポット溶接点を示している。

次に、実施例１の車体のメンバ結合構造の作用を説明する。

シルインナパネル２２の内側面２３には、段部２４が形成されることで、傾斜結合面２３ｃを挟んで稜線２５および谷線２６が形成される。このため、内側面２３は、平面状に形成された場合に比べて、剛性が向上する。

さらに、クロスメンバ３の端部フランジ３４を、内側面２３の稜線２５に跨って結合させ、かつ、下フランジ部３４ｃを、鉛直方向から傾斜した傾斜結合面２３ｃに結合させている。このため、端部フランジ３４を、内側面２３の平面状の部分に略直角に結合させる場合に比べて、結合剛性が向上し、しかも、車両走行時の車体の捩れや曲げなどに起因する力の伝達が効率的に行われる。

よって、サイドシル２とクロスメンバ３との結合部の剛性が向上し、車体の剛性が向上する。

このように、本発明では、クロスメンバ３の端部を結合させるシルインナパネル２２の内側面２３が平面形状であるのに比べて、レインフォースなどの部品を追加することなく、結合剛性を向上させ、これにより、車体剛性を向上させることができる。

図３は、サイドシル２の傾斜結合面２３ｃの傾き角度αと結合剛性との関係を示す実験値を示す図である。この図において、剛性比１００％は、従来のように平面状のサイドシル内側面にクロスメンバの端部フランジを略直角に結合させた場合の結合剛性である。

これに対して、本実施例１のようにシルインナパネル２２の内側面２３に下向きの傾斜結合面２３ｃを形成し、これにクロスメンバ３の端部フランジ３４を結合させた場合、図示の剛性比が得られた。すなわち、傾斜結合面２３ｃおよび下フランジ部３４ｃの傾き角度αを、図において黒丸で示すように、１５°、２０°、２５°、３０°、４５°、９０°に設定した場合、それぞれの剛性比は、１００％を超えた。そして、これらを結び、図示のような線形の剛性特性が得られた。

この剛性特性が示すように、角度αを１５°よりも大きくすれば、結合剛性が従来（平面状の内側面に略直角に結合させた構造）よりも１５０％以上の値となり、さらに、３０°を越えると従来と比べて１８０％に近い値となる。

そして、本実施例１のように、角度αを、３５°程度に設定した場合、従来構造と比較して１８０％程度の結合剛性が得られる。

また、このように傾斜結合面２３ｃおよび下フランジ部３４ｃの傾き角度αを、略３５°に設定しているため、シルインナパネルをプレス成形する際の成型性に優れる。すなわち、角度αは、大きくすれば、結合剛性をより高めることができるが、その場合、シルインナパネル２２および端部フランジ３４の変形量が大きくなって、成型性が悪化する。逆に、角度αの値を小さくすると、結合剛性の増加率が低下する。

そこで、本実施例１のように、傾き角度αを３５°程度とすることにより、良好な成型性の確保と結合剛性の向上とを両立させることができる。

次に、図４に基づいて本発明の実施の形態の実施例２の車体のメンバ結合構造Ｂについて説明する。なお、この実施例２を説明するにあたり、前記実施例１と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して、相違する部分を中心として説明する。

この実施例２の車体のメンバ結合構造Ｂは、サイドシル２０２の形状が実施例１とは異なっている。

すなわち、サイドシル２０２のシルインナパネル２２２の内側面２２３には、クロスメンバ３が結合される箇所に、車体外側に凹んだ段部としての凹部２２４が形成されている。

そして、この凹部２２４により、内側面２２３には、内側面２２３の一般部であり車幅方向で車内側に配置された車内側部２２３ａと、凹部２２４の底の部分であって車幅方向の車外側に配置された車外側部２２３ｂと、両者２２３ａ，２２３ｂに一体に連続され、かつ、車両下方を向いた傾斜結合面２２３ｃが形成されている。また、傾斜結合面２２３ｃを挟んでその上下に稜線２２５と谷線２２６とが形成されている。なお、本実施例２にあっても、傾斜結合面２２３ｃの傾き角度αは、３５°程度に形成されている。

クロスメンバ３の端部フランジ３４は、実施例１と同様に、稜線２２５に跨って車内側部２２３ａと傾斜結合面２２３ｃとにスポット溶接により結合されている。すなわち、前フランジ部３４ａおよび後フランジ部３４ｂが、車内側部２２３ａに結合され、かつ、下フランジ部３４ｃが、傾斜結合面２２３ｃに結合されている。なお、図において、×印がスポット溶接点を示している。

したがって、実施例２にあっても、実施例１と同様に、レインフォースなどの部品を追加させることなく、サイドシル２０２とクロスメンバ３との結合剛性を向上させ、これにより車体剛性を向上させることができる。

しかも、良好な成型性の確保と結合剛性の向上とを両立させることができる。

次に、図５に基づいて本発明の実施の形態の実施例３の車体のメンバ結合構造Ｃについて説明する。なお、この実施例３を説明するにあたり、前記実施例１と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して、相違する部分を中心として説明する。

この実施例３の車体のメンバ結合構造Ｃは、クロスメンバ３０３が実施例１と異なっている。

すなわち、クロスメンバ３０３の前壁部３３１および後壁部３３２の上下方向寸法が、実施例１よりも大きく、傾斜結合面２３ｃの下端部近傍まで下げられている。

そして、端部フランジ３３４は、シルインナパネル２２の内側面２３に稜線２５および谷線２６に跨って結合されている。詳細には、前フランジ部３３４ａおよび後フランジ部３３４ｂが、稜線２５に跨って、車内側部２３ａおよび傾斜結合面２３ｃに結合され、下フランジ部３３４ｃが、車外側部２３ｂに結合されている。

したがって、クロスメンバ３０３の閉空間部分の断面積が大きくなるとともに、端部フランジ３３４が、稜線２５および谷線２６に跨ることにより、さらに結合剛性が向上する。

次に、図６に基づいて本発明の実施の形態の実施例４の車体のメンバ結合構造Ｄについて説明する。なお、この実施例４を説明するにあたり、前記実施例１と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して、相違する部分を中心として説明する。

この実施例４の車体のメンバ結合構造Ｄは、実施例３の変形例であり、クロスメンバ４０３が、本体４０３ａの車幅方向の両端部にブラケット４０３ｂを結合させて構成されている。

本体４０３ａは、実施例１のクロスメンバ３と同様のハット断面形状に形成され、前壁部４３１、後壁部４３２、底面部４３３、上部フランジ３１ｆ，３２ｆを備えている。

ブラケット４０３ｂは、前壁部４３１ｂ、後壁部（図示を省略するが、前壁部４３１ｂと対象な形状に形成されている）、底面部４３３ｂ、上部フランジ４３１ｆ（後壁部の上端のものは、図示を省略している）を備えている。

また、ブラケット４０３ｂは、底面部４３３ｂの高さが、本体４０３ａの底面部４３３と重なる高さから、傾斜結合面２３ｃの下端の谷線２６の高さまで下がる形状変化を有し、これに伴い、前壁部４３１ｂおよび図外の後壁部も高さが変化している。

そして、ブラケット４０３ｂの車外側の端部に形成された端部フランジ４３４が、実施例３と同様に、シルインナパネル２２の内側面２３に結合されている。すなわち、前壁部４３１ｂから連続する前フランジ部４３４ａおよび後壁部（図示省略）に連続する後フランジ部４３４ｂが、稜線２５に跨って、車内側部２３ａおよび傾斜結合面２３ｃに結合されている。また、底面部４３３ｂに連続する下フランジ部４３４ｃが車外側部２３ｂに結合されている。

実施例４では、クロスメンバ４０３の本体４０３ａは、フロアパネル１の下方に存在する排気管や駆動伝達系やサスペンション装置などの他部品との干渉を防止するために、底面部４３３がブラケット４０３ｂの底面部４３３ｂよりも高い位置に配置されている。

一方、クロスメンバ４０３のブラケット４０３ｂは、他部品との干渉などの制約が無いことから、底面部４３３ｂがサイドシル２の近傍で、下方に変位され、これにより、サイドシル２との結合部分の断面積が広く確保されている。

実施例４では、このような構成とすることで、他部品との干渉を防止するために、底面部４３３ｂの高さを高く確保しつつ、結合強度をより向上させることができる。

次に、参考図である図７に基づいて車体のメンバ結合構造Ｅについて説明する。なお、この車体のメンバ結合構造Ｅを説明するにあたり、前記実施例１と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して、相違する部分を中心として説明する。

この車体のメンバ結合構造Ｅは、サイドシル５０２の構成が実施例１〜４とは異なっている。

すなわち、サイドシル５０２のシルインナパネル５２２の内側面５２３において、クロスメンバ５０３と結合する箇所に、車両内側方向に凸となった段部としての凸部５２４が形成されている。この凸部５２４により、内側面５２３には、凸部５２４の天井部分で形成された車内側部５２３ａと、内側面５２３の一般部である車外側部５２３ｂと、車両前方を向いた前側傾斜結合面５２３ｄと、車両下方を向いた下側傾斜結合面５２３ｃと、車両後方を向いた後側傾斜結合面５２３ｅと、が形成されている。

また、車内側部５２３ａの外周に稜線５２５が形成され、かつ、各結合面５２３ｃ，５２３ｄ，５２３ｅと車外側部５２３ｂとの間に、谷線５２６が形成されている。

クロスメンバ５０３は、一般部が、前壁部５３１、後壁部５３２、底面部５３３、上部フランジ３１ｆ，３２ｆにより、実施例１で示したクロスメンバ３と同様のハット断面形状の断面に形成されている。なお、クロスメンバ５０３の一般部は、前後壁部５３１，５３２および底面部５３３で形成される略Ｕ字形状の部分が、凸部５２４の車内側部５２３ａの外周形状に略一致する形状に形成されている。

さらに、クロスメンバ５０３の車外側端部においてサイドシル５０２に対向して形成された端部フランジ５３４が、外向きに拡開した形状に形成されて、各結合面５２３ｃ，５２３ｄ，５２３ｅに当接されて、スポット溶接により結合されている。すなわち、前壁部５３１に連続された前フランジ部５３４ａが、前側傾斜結合面５２３ｄに結合され、後壁部５３２に連続された後フランジ部５３４ｂが、後側傾斜結合面５２３ｅに結合され、底面部５３３に連続された下フランジ部５３４ｃが、下側傾斜結合面５２３ｃに結合されている。

なお、各結合面５２３ｃ，５２３ｄ，５２３ｅおよび各フランジ部５３４ａ，５３４ｂ，５３４ｃは、それぞれサイドシル５０２の内側面５２３の車内側部５２３ａおよび車外側部５２３ｂに対して、３０°よりも大きな角度で傾斜している。

この車体のメンバ結合構造Ｅにあっても、サイドシル５０２の内側面５２３に、周状の稜線５２５および谷線５２６を有した凸部５２４が形成されていることで、内側面５２３におけるクロスメンバ５０３を結合する箇所の剛性が高められている。

そして、クロスメンバ５０３の端部フランジ５３４は、斜め下方を向いた下側傾斜結合面５２３ｃと、斜め車両前方および斜め車両後方を向いた前側傾斜結合面５２３ｄおよび後側傾斜結合面５２３ｅと、にそれぞれ結合されているため、車両走行時の車体の捩れや曲げなどに起因する力の伝達が、いっそう効率的に行われる。

このように、サイドシル５０２においてクロスメンバ５０３を結合する箇所の剛性が向上し、しかも、クロスメンバ５０３とサイドシル５０２との間の力の伝達が効率的に成されるため、結合剛性が向上し、車体剛性が向上する。

したがって、従来のように平面形状のサイドシル内側面にクロスメンバを結合するのに比べて、レインフォースなどの部品を追加することなく、結合剛性を向上させ、これにより、車体剛性を向上させることができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１〜４を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および各実施例１〜４に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例１〜４では、クロスメンバ３，３０３，４０３が、ハット断面形状に形成されて、フロアパネル１と結合されることで閉断面を形成するものを示したが、これに限定されない。すなわち、特許文献１に示されている階段状の断面形状のクロスメンバも用いることができる。このような形状であっても、サイドシルの内側面が平面状に形成されているものと比較して、結合剛性が向上する。

また、実施例３のように端部フランジ３３４を、稜線２５と谷線２６との両方に跨らせた構造は、実施例１，２，４にも適用することができる。

本発明の実施の形態の実施例１の車体のメンバ結合構造Ａを示す車両斜め前下方から見上げた状態を示す斜視図である。 この発明の最良の実施の形態の実施例１の車体のメンバ結合構造Ａを示す車幅方向に沿って車体を切断した状態を車両前方から見た断面図である。 本発明の実施の形態の実施例１の車体のメンバ結合構造を含む傾斜結合面の角度αと結合剛性との関係を示す剛性特性図である。 本発明の実施の形態の実施例２の車体のメンバ結合構造Ｂを示す図２と同様に車両斜め前下方から見上げた状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例３の車体のメンバ結合構造Ｃを示す図であり、（ａ）は車両斜め前下方から見上げた状態を示す斜視図、（ｂ）は車幅方向に沿って切断した状態を車両前方から見た状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の実施例４の車体のメンバ結合構造Ｄを示す車両斜め前下方から見上げた状態を示す斜視図である。 車体のメンバ結合構造Ｅを示す参考図であって、（ａ）は車両斜め前下方から見上げた状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＳｂ−Ｓｂ線で切断した状態を示す断面図である。

符号の説明

２ サイドシル
３ クロスメンバ
２３ 内側面
２３ａ 車内側部
２３ｂ 車外側部
２３ｃ 傾斜結合面
２４ 段部
２５ 稜線
２６ 谷線
３４ 端部フランジ
２０２ サイドシル
２２３ 内側面
２２３ａ車内側部
２２３ｂ車外側部
２２３ｃ傾斜結合面
２２４ 凹部（段部）
２２５ 稜線
２２６ 谷線
３０３ クロスメンバ
３３４ 端部フランジ
４０３ クロスメンバ
４３４ 端部フランジ
５０２ サイドシル
５０３ クロスメンバ
５２３ 内側面
５２３ａ車内側部
５２３ｂ車外側部
５２３ｃ下側傾斜結合面
５２３ｄ前側傾斜結合面
５２３ｅ後側傾斜結合面
５２４ 凸部（段部）
５２５ 稜線
５２６ 谷線
５３４ 端部フランジ
Ａ 第１実施例の車体のメンバ結合構造
Ｂ 第２実施例の車体のメンバ結合構造
Ｃ 第３実施例の車体のメンバ結合構造
Ｄ 第４実施例の車体のメンバ結合構造

Claims (4)

1. 車体下部の車幅方向両側部において車両前後方向に延在されたサイドシルの車両内側方向を向いた内側面と、両サイドシルの間に跨って車幅方向に沿って設けられるとともに、フロアパネルの下面に一対の上部フランジが接合されたクロスメンバの車幅方向両端部に形成された端部フランジと、を結合させた車体のメンバ結合構造であって、
   前記サイドシルの内側面を車内方向に突出させて形成された上部の稜線と下部の稜線との間であって前記フロアパネルよりも下方に、車幅方向に変位した段部が前記サイドシルの長手方向に延在されて、相対的に車外側に配置された車外側部と相対的に車内側に配置された車内側部との間に、車両斜め下方を向いた傾斜結合面が形成され、かつ、前記車内側部と前記傾斜結合面との間に車内方向に突出した稜線が形成されるとともに、前記傾斜結合面と前記車外側部との間に、車外方向に突出した谷部が形成され、
   前記端部フランジにおいて車両前後方向に延びるフランジ部が、前記段部の前記稜線に跨って前記車内側部と前記傾斜結合面とに連続して結合されていることを特徴とする車体のメンバ結合構造。
2. 前記端部フランジが、前記稜線および前記谷線に跨り、前記サイドシル内側面の前記傾斜結合面、前記車外側部、前記車内側部に連続して結合されていることを特徴とする請求項１に記載の車体のメンバ結合構造。
3. 前記傾斜結合面と、前記サイドシルの前記内側面の車内方向を向いた一般部と、が成す傾斜角度が、１５°以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車体のメンバ結合構造。
4. 前記傾斜結合面と前記一般部とが成す傾斜角度が３０°以上であることを特徴とする請求項３に記載の車体のメンバ結合構造。