JP5525563B2 - 自動車の車体下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、フロアパネルの車幅方向中央部から前後方向に延びるフロアトンネルを上方に***させ、車幅方向に延びて前記フロアトンネルの開口部を跨ぐトンネルバーの両端の締結部を左右のフロントサイドフレームの後部にボルトで締結した自動車の車体下部構造に関する。

自動車の車幅方向に延びて左右のロッカ（サイドシル）および左右のサスペンションブラケットの下面にボルトで締結されるブレースを、鉄パイプを曲げ加工および潰し加工して構成したものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００８−２７９９５１号公報

しかしながら上記従来のものは、ロッカやサスペンションブラケットに締結されるブレースの締結部が鉄パイプを潰し加工して構成されるため、締結部の断面二次モーメントが車幅方向中間部の円形断面を有する部分の断面二次モーメントに比べて大幅に減少してしまい、補強部材としての効果が充分に得られなくなる可能性がある。これを防止するために、鉄パイプの直径や肉厚を増加させると、前記中間部の強度が過剰になって重量が増加してしまう問題がある。また鉄パイプを楕円形断面に潰し加工するためには、加工コストが増加する問題がある。しかも上記従来のものは、ブレースを締結するボルトの頭部が下方に突出しているため、路面障害物がボルトの頭部に衝突して締結部が破断する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、左右のフロントサイドフレームを車幅方向に連結するトンネルバーの強度および軽量化を両立させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、フロアパネルの車幅方向中央部から前後方向に延びるフロアトンネルを上方に***させ、車幅方向に延びて前記フロアトンネルの開口部を跨ぐトンネルバーの両端の締結部を左右のフロントサイドフレームの後部にボルトで締結した自動車の車体下部構造であって、前記トンネルバーは少なくとも上壁、下壁、前壁および後壁からなる一定の閉断面を有するアルミニウム押し出し材であり、前記締結部において、前記下壁は前記ボルトの頭部の直径よりも大径の第１ボルト孔を有するとともに、前記上壁は前記ボルトの頭部の直径よりも小さく前記ボルトの軸部の直径よりも大きい第２ボルト孔を有し、前記ボルトは締結状態で前記トンネルバーの内部に収納され、前記フロントサイドフレームの後部下面に、前後方向に延びて上方に凹むビードが形成されると共に、前記ビードの車幅方向両側の２カ所で前記トンネルバーが前記ボルトにより前記フロントサイドフレームに締結され、前記フロアパネルの下面を覆うアンダーカバーの開口内に架設した連結部が前記ビード内に収納されることを特徴とする自動車の車体下部構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記トンネルバーの横断面は上下方向に偏平な閉曲線であり、前記前壁および前記後壁の肉厚は前記上壁および前記下壁の肉厚よりも薄いことを特徴とする自動車の車体下部構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記下壁は前部に対して後部が高くなるように傾斜することを特徴とする自動車の車体下部構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記フロアトンネルの内部に配置された排気管を備え、前記トンネルバーは前記排気管の下方に対応する位置に脆弱部を備えることを特徴とする自動車の車体下部構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記上壁は前記アンダーカバーの下面に当接することを特徴とする自動車の車体下部構造が提案される。

請求項１の構成によれば、車幅方向に延びてフロアパネルのフロアトンネルの開口部を跨ぐトンネルバーの両端の締結部を、左右のフロントサイドフレームの後部にボルトで締結するので、トンネルバーでフロアトンネルの開口部が左右に開くように変形するのを抑制し、フロアパネルの強度を高めることができる。特に、トンネルバーは少なくとも上壁、下壁、前壁および後壁からなる一定の閉断面を有するアルミニウム押し出し材であるため、パイプ材を潰し加工したトンネルバーに比べて断面形状の自由度が高められ、自動車のフロアパネルの高さを低く抑えることができるだけでなく、軽量化および製造コストの削減にも寄与することができる。またトンネルバーの締結部において、下壁はボルトの頭部の直径よりも大径の第１ボルト孔を有するとともに、上壁はボルト頭部の直径よりも小さくボルトの軸部の直径よりも大きい第２孔を有するので、締結状態のボルトをトンネルバーの内部に収納することが可能となり、路面障害物がボルトに衝突して締結部が破断するのを防止することができる。

またフロントサイドフレームの後部下面に、前後方向に延びて上方に凹むビードを形成し、そのビードの車幅方向両側の２カ所でトンネルバーはボルトによりフロントサイドフレームに締結される。このときフロアパネルの下面を覆うアンダーカバーの開口内に架設した連結部がビード内に収納されるので、ビードおよびトンネルバーで連結部を挟んで位置を規制することで、アンダーカバーの位置ずれを防止することができる。

また請求項２の構成によれば、トンネルバーの横断面は上下方向に偏平な閉曲線であり、前壁および後壁の肉厚は上壁および下壁の肉厚よりも薄いので、トンネルバーの高さを最小限に抑えて路面障害物との接触を回避することができ、万一路面障害物と接触しても、トンネルバーは上下方向に潰れるように変形して路面障害物からの荷重を逃がすため、締結部が破断するのを防止することができる。

また請求項３の構成によれば、トンネルバーの下壁は前部に対して後部が高くなるように傾斜するので、自動車の走行時に前方からの気流がトンネルバーにより乱されるのを最小限に抑え、空気抵抗の低減および空気騒音の防止が可能になる。

また請求項４の構成によれば、トンネルバーは、フロアトンネルの内部に配置した排気管の下方に対応する位置に脆弱部を備えるので、自動車の前面衝突時にトンネルバーを脆弱部において破断させて排気管の下方への移動を可能にすることで、衝撃吸収ストロークの確保およびフロアパネルの変形防止が可能になる。

また請求項５の構成によれば、トンネルバーの上壁がアンダーカバーの下面に当接するので、アンダーカバーが自己の重量で垂れ下がらないようにトンネルバーで下方から支持することができる。

自動車の車体前部を斜め下方から見た図。 図１の２方向矢視図。 図２の３部拡大図。 図３の４−４線断面図。 図３の５−５線断面図。 図２の６−６線断面図。

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施の形態を説明する。尚、本明細書における前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向は、運転席に着座した運転者を基準としている。

図１に示すように、自動車の車体フレームは、エンジンルーム内を前後方向に延びてエンジンおよびトランスミッションを支持する左右一対のフロントサイドフレーム１１，１１と、車室の両側部に沿って前後方向に延びる左右一対のサイドシル１２，１２と、サイドシル１２，１２の車幅方向内側に配置された左右一対のフロアフレーム１３，１３とを備えており、フロントサイドフレーム１１，１１の後部を構成する左右一対のフロントサイドフレームリヤエンド１４，１４がフロアフレーム１３，１３の前端に接続され、フロントサイドフレームリヤエンド１４，１４は左右一対のアウトリガー１５，１５を介してサイドシル１２，１２の前端に接続される。

左右のサイドシル１２，１２間を接続するフロアパネル１６の車幅方向中央部には、前後方向に延びる断面逆Ｕ字状のフロアトンネル１７が上向きに***しており、エンジンから後方に延びる排気管１８がフロアトンネル１７の内部に収納される。フロアパネル１６の下面は合成樹脂製のアンダーカバー１９で覆われており、アンダーカバー１９がフロントサイドフレームリヤエンド１４，１４の後端部を覆う部分に左右一対の開口１９ａ，１９ａが形成される。そしてアンダーカバー１９の開口１９ａ，１９ａから露出するフロントサイドフレームリヤエンド１４，１４の後端部の下面に、車幅方向に延びるトンネルバー２０がの左右両端の締結部２１，２１が締結される。

次に、図２〜図６に基づいて、トンネルバー２０の構造と、それをフロントサイドフレームリヤエンド１４，１４に締結する締結部２１，２１の構造とを説明する。

トンネルバー２０はアルミニウム合金の引き抜き材で構成された長手方向に一定の閉断面を有する部材であり、平坦な上壁２０ａと、平坦な下壁２０ｂと、上壁２０ａおよび下壁２０ｂの前端間を円弧状に接続する前壁２０ｃと、上壁２０ａおよび下壁２０ｂの後端間を円弧状に接続する後壁２０ｄとを備え、全体として上下方向に偏平に形成される（図５参照）。前壁２０ｃおよび後壁２０ｄの肉厚は上壁２０ａおよび下壁２０ｂの肉厚よりも小さく、また上壁２０ａは前部および後部が同じ高さになるように水平方向に配置されるのに対し、下壁２０ｂは前部よりも後部が高くなるように角度θだけ傾斜している（図５参照）。

トンネルバー２０の両端の締結部２１，２１は、それぞれ２本のボルト２２，２２で、フロントサイドフレームリヤエンド１４に予め固定したウエルドナット２３，２３に締結される。各締結部２１は、下壁２０ｂに形成した第１ボルト孔２０ｅと、上壁２０ａに形成した第２ボルト孔２０ｆとを備える（図５参照）。各ボルト２２は大径の頭部２２ａと、頭部よりも小径の軸部２２ｂとを備えており、下壁２０ｂの第１ボルト孔２０ｅの直径はボルト２２の頭部２２ａの直径よりも大きく、上壁２０ａの第２ボルト孔２０ｆの直径はボルト２２の頭部２２ａの直径よりも小さく軸部２２ｂの直径よりも大きくなっている。

従って、ボルト２２の軸部２２ｂが下壁２２ｄの第１ボルト孔２０ｅおよび上壁２０ａの第２ボルト孔２０ｆを貫通してウエルドナット２３に螺合し、ボルト２２の頭部２２ａが下壁２２ｄの第１ボルト孔２０ｅを貫通して上壁２０ａの第２ボルト孔２０ｆの周囲に着座することで、トンネルバー２０の締結部２１がフロントサイドフレームリヤエンド１４の下面に締結される。この締結状態において、ボルト２２の頭部２２ａはトンネルバー２０の内部に収納され、頭部２２ａの下端がトンネルバー２０の下壁２２ｂの下面よりも下方に突出することはない（図５参照）。

またフロントサイドフレームリヤエンド１４には前後方向に延びるビード１４ａが上向きに凹設されており（図３および図４参照）、２本のボルト２２，２２はビード１４ａの車幅方向両側を挟むように配置される。２本のボルト２２，２２の間において、トンネルバー２０の上壁２０ａの上面とビード１４ａの下面との間に空間αが形成されており（図４参照）、アンダーカバー１９の開口１９ａの中央部に前後方向に架設した連結部１９ｂが前記空間α内に配置される。そしてアンダーカバー１９の下面がトンネルバー２０の上壁２０ａの上面に支持される。

フロアトンネル１７の内部に前後方向に収納された排気管１８は車幅方向に延びるトンネルバー２０の上方に交差しており、排気管１８の下方に対応するトンネルバー２０に開口よりなる脆弱部２０ｇが形成される（図２および図６参照）。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

トンネルバー２０を車体に固定するには、車体下面に予め取り付けたアンダーカバー１９の下面にトンネルバー２０を重ね合わせ、トンネルバー２０の左右の締結部２１，２１を各２本のボルト２２，２２でフロントサイドフレームリヤエンド１４，１４の下面に締結すれば良い。その結果、左右のフロントサイドフレーム１１，１１の後部のフロントサイドフレームリヤエンド１４，１４間が、フロアパネル１６に形成したフロアトンネル１７を跨ぐようにトンネルバー２０で連結され、フロアトンネル１７の開口部が左右に開くように変形するのを抑制してフロアパネル１６の強度を高めることができる。

トンネルバー２０は上壁２０ａ、下壁２０ｂ、前壁２０ｃおよび後壁２０ｄからなる一定の閉断面を有するアルミニウム押し出し材であるため、パイプ材を潰し加工したトンネルバーに比べて断面形状の自由度が高められ、自動車のフロアパネル１６の高さを低く抑えることができるだけでなく、重量の軽減や製造コストの削減にも寄与することができる。またトンネルバー２０の締結部２１において、下壁２０ｂはボルト２２，２２の頭部２２ａ，２２ａの直径よりも大径の第１ボルト孔２０ｅ，２０ｅを有するとともに、上壁２０ａはボルト２２，２２の頭部２２ａ，２２ａの直径よりも小さくボルト２２，２２の軸部２２ｂ，２２ｂの直径よりも大きい第２ボルト孔２０ｆ，２０ｆを有するので、締結状態のボルト２２，２２をトンネルバー２０の内部に収納することが可能となり、路面障害物がボルト２２，２２に衝突して締結部２１が破断するのを防止することができる。

またトンネルバー２０の横断面は上下方向に偏平な閉曲線であり、前壁２０ｃおよび後壁２０ｄの肉厚は上壁２０ａおよび下壁２０ｂの肉厚よりも薄いので、トンネルバー２０の高さを最小限に抑えて路面障害物との接触を回避することができ、万一路面障害物と接触しても、トンネルバー２０は上下方向に潰れるように変形して路面障害物からの荷重を逃がすため、締結部２１が破断するのを防止することができる。しかもトンネルバー２０の下壁２０ｂは前部に対して後部が高くなるように傾斜するので、トンネルバー２０の後部の厚さが前部の厚さよりも薄くなり、自動車の走行時に前方からの気流がトンネルバー２０により乱されるのを最小限に抑え、空気抵抗の低減および空気騒音の防止が可能になる。更に、トンネルバー２０は、フロアトンネル１７の内部に配置した排気管１８の下方に対応する位置に脆弱部２０ｇを備えるので、自動車の前面衝突時にトンネルバー２０を脆弱部２０ｇにおいて破断させて排気管１８の下方への移動を可能にすることで、衝撃吸収ストロークの確保およびフロアパネル１６の変形防止が可能になる。

またフロントサイドフレームリヤエンド１４の下面に前後方向に延びて上方に凹むビード１４ａを形成し、トンネルバー２０はビード１４ａの車幅方向両側の２カ所においてボルト２２，２２により締結されるので、フロアパネル１６の下面を覆うアンダーカバー１９の開口１９ａ内に架設した連結部１９ｂがビード１４ａ内に収納される。これにより、ビード１４ａおよびトンネルバー２０でアンダーカバー１９の連結部１９ｂを挟んで位置を規制することで、アンダーカバー１９の位置ずれを防止することができる。しかもトンネルバー２０の上壁２０ａがアンダーカバー１９の下面に当接するので、アンダーカバー１９が自己の重量で垂れ下がらないようにトンネルバー２０で下方から支持することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、トンネルバー２０の脆弱部２０ｇは実施の形態の開口に限定されず、切欠きや薄肉部であっても良い。

１１ フロントサイドフレーム
１４ａ ビード
１６ フロアパネル
１７ フロアトンネル
１８ 排気管
１９ アンダーカバー
１９ｂ 開口
１９ｂ 連結部
２０ トンネルバー
２０ａ 上壁
２０ｂ 下壁
２０ｃ 前壁
２０ｄ 後壁
２０ｅ 第１ボルト孔
２０ｆ 第２ボルト孔
２０ｇ 脆弱部
２１ 締結部
２２ ボルト
２２ａ 頭部
２２ｂ 軸部

Claims (5)

1. フロアパネル（１６）の車幅方向中央部から前後方向に延びるフロアトンネル（１７）を上方に***させ、車幅方向に延びて前記フロアトンネル（１７）の開口部を跨ぐトンネルバー（２０）の両端の締結部（２１）を左右のフロントサイドフレーム（１１）の後部にボルト（２２）で締結した自動車の車体下部構造であって、
   前記トンネルバー（２０）は少なくとも上壁（２０ａ）、下壁（２０ｂ）、前壁（２０ｃ）および後壁（２０ｄ）からなる一定の閉断面を有するアルミニウム押し出し材であり、前記締結部（２１）において、前記下壁（２０ｂ）は前記ボルト（２２）の頭部（２２ａ）の直径よりも大径の第１ボルト孔（２０ｅ）を有するとともに、前記上壁（２０ａ）は前記ボルト（２２）の頭部（２２ａ）の直径よりも小さく前記ボルト（２２）の軸部（２２ｂ）の直径よりも大きい第２ボルト孔（２０ｆ）を有し、前記ボルト（２２）は締結状態で前記トンネルバー（２０）の内部に収納され、前記フロントサイドフレーム（１１）の後部下面に、前後方向に延びて上方に凹むビード（１４ａ）が形成されると共に、前記ビード（１４ａ）の車幅方向両側の２カ所で前記トンネルバー（２０）が前記ボルト（２２）により前記フロントサイドフレーム（１１）に締結され、前記フロアパネル（１６）の下面を覆うアンダーカバー（１９）の開口（１９ａ）内に架設した連結部（１９ｂ）が前記ビード（１４ａ）内に収納されることを特徴とする自動車の車体下部構造。
2. 前記トンネルバー（２０）の横断面は上下方向に偏平な閉曲線であり、前記前壁（２０ｃ）および前記後壁（２０ｄ）の肉厚は前記上壁（２０ａ）および前記下壁（２０ｂ）の肉厚よりも薄いことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体下部構造。
3. 前記下壁（２０ｂ）は前部に対して後部が高くなるように傾斜す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下部構造。
4. 前記フロアトンネル（１７）の内部に配置された排気管（１８）を備え、前記トンネルバー（２０）は前記排気管（１８）の下方に対応する位置に脆弱部（２０ｇ）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体下部構造。
5. 前記上壁（２０ａ）は前記アンダーカバー（１９）の下面に当接することを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体下部構造。

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