JPH06286651A

JPH06286651A - 自動車の車体構造

Info

Publication number: JPH06286651A
Application number: JP9701293A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shinagawa; 浩品川; Yoshihisa Miwa; 能久三輪; Yasuaki Ishida; 恭聡石田; Masahiro Osumi; 正宏大隅; Toshisuke Nakanishi; 利介中西
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】全体的にアルミニウム合金等を反映させたモ
ノコック構造の自動車の車体構造を提供することにあ
る。【構成】ヒンジピラー部を含んでサイドドア開口部回
りを一体で取り込んだキャブサイド・インナー側一体の
鋳造部材１１と、アウター側の展伸部材１２とによっ
て、閉断面状のモノコック構造体を形成し、鋳造部材１
１の材質にはアルミニウム合金又はマグネシウム合金等
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の車体構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車において燃料消費量を減
少させ長距離走行を可能とするためには車体を可及的に
軽量化することが要求され、また自動車事故などから乗
員を保護するためには車体を高剛性にすることも望まれ
る。

【０００３】従来、自動車の車体には、外装部材と車体
フレームとを一体構造とするいわゆるモノコック構造が
採用されている。これは、プレス成形により形成された
各外装部材を溶接などによって接合し組み立てられるも
ので、成形された各外装部材の断面形状が補強リブの役
割を合わせ持つ閉断面状に形成される。

【０００４】このモノコック構造に対し、車体の軽量化
等の観点から、エンジンルーム及び車体のフロア部を構
成する骨格構造体と、乗用空間を画成する骨格構造体と
をアルミニウム合金又はマグネシウム合金等の軽合金に
よって鋳造成形し、それらを結合して、剛性の高い車体
フレームを構成するいわゆるスペースフレーム構造も提
案されている（特開昭６２−８８６７４号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アルミニウム
合金等には、軽量であるという利点、複雑な形状が流し
込みができる利点等があり、従来の如く車体の骨組にア
ルミニウム合金等を使用するのみでは、アルミニウム合
金等の長所を充分に利用し尽くしていない。その反面、
アルミニウム合金等は、溶接になじまない等、鋼板とは
異なる取り扱い上の難しさも有している。そこで、アル
ミニウム合金等の軽量で鋳造ができる等の利点を有効に
利用して、自動車の車体全体にアルミニウム合金等を反
映させることが望まれている。

【０００６】本発明は、上記したアルミニウム合金等の
軽量で鋳造ができる等の利点を有効に利用して、全体的
にアルミニウム合金等を反映させることが可能なモノコ
ック構造の自動車の車体構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による自動車の車体構造は、ヒンジピラー部
を含んでサイドドア開口部回りを一体で取り込んだキャ
ブサイド・インナー側一体の鋳造部材と、アウター側の
展伸部材とによって、閉断面状のモノコック構造体を形
成した構成のものである（請求項１）。

【０００８】上記鋳物部材には、他部材（フロントヘッ
ダー、ルーフレインフォース、リアヘッダー、パッケー
ジトレイ等）の取付け部及び装備品取付部材（ナット、
クリップ等）の両者のうち、少なくとも一方が一体成形
されている形態とすることができる（請求項２）。

【０００９】最も好ましい形態は、上記鋳物部材を軽合
金製とし（請求項３）、更には上記展伸部材も軽合金製
としたものである（請求項４）。

【００１０】

【作用】一般に、ヒンジピラー根元部は、車体剛性上、
重要部位である。またドア開口は、フロントウインド
ウ，リアウインドウのようにはこの部位に変形抑制部材
が存在せず、変形に対し、より厳しい部位である。

【００１１】請求項１は、ヒンジピラー部を含んでサイ
ドドア開口部回りを一体で取り込んだキャブサイド・イ
ンナー側を一体で鋳造し、この鋳造部材をインナー側、
展伸部材をアウター側に用いて、閉断面状のモノコック
構造体を形成するものである。従って、従来のスチール
製の展伸部材で結合部を一体で取り込んだ場合と比較し
て、部品コーナ部が空洞化したり縦壁の繋らない開断面
の所ができる等の不都合が生ずることもなく、このドア
開口部の変形を有効に阻止することができ、従って全体
としてのボディーの剛性を向上させることができる。ま
た、必要な肉厚の最適分布を取ることができ、ドアーヒ
ンジの取り付け精度もうまく確保できる。

【００１２】また、アウター側は従来通り展伸部材を用
いているため、鋳造品特有の熱収縮によるへこみ部（ひ
け）等があってもトリム等でうまく隠すことができ、表
面性状は展伸部材で確保できるため、外観の品質低下を
きたすことがない。従って、上記利点は、見栄えの向上
を図りつつ、達成することができる。

【００１３】また、スペースフレーム構造等では、開口
部の所に部材の繋ぎの部分ができ、ドアーと車体とのシ
ールがうまく取れなくなる等の問題があるが、本発明で
は、鋳物を利用したモノコック構造を対象とし、フレー
ムが全体一周通しで作れるため、シール性確保のための
追加加工が従来よりも少なくて済み、ラインサイドでの
負担が減少できるという利点がある。これは、モノコッ
ク構造で鋳造品を扱うことによって、モノコック構造の
良さも遜色なく取り込めることを意味する。

【００１４】請求項２の構成では、上記鋳物部材に、他
部材の取付け部（例えばフロントヘッダー、ルーフレイ
ンフォースメント、リアヘッダー、パッケージトレイ
等）や装備品取付部材（例えばナット、クリップ等）を
一体成形しておくことで、これらを個別に後から取り付
ける不具合を解消することができる。

【００１５】また他部材への連続性が向上して、結合力
を向上でき、全体としてのボディーの剛性を向上させる
ことができる。装備品等の他部材の取り付けは、インナ
ー側の方が多いので、インナー側を鋳物部材で一体成形
することの意義は大きい。

【００１６】上記の他部材への連続性の向上としては、
例えば次のようなケースがある。即ち、インナー側に部
材の止まりを取る場合、相手の部材まで入り込ませるよ
うな形で切ってつながりの向上を図るが、歩留の上から
は余り伸ばしたくない、またプレス加工の加工を浅くし
たい意味でも伸ばせないケースが出てくる。このような
場合、相手部材への入り込み量を増やしたり、或いは三
又状、Ｌ字状としてうまくリブを配してやる等により、
結合部の剛性を上げながら相手の部材へ入り込ませるこ
とができる。

【００１７】請求項３又は４は、上記鋳物部材又は展伸
部材を軽合金製とするもので、軽量化を図ることができ
る。ここで、「軽合金」とはスチールより比重が軽い合
金を指し、例えばアルミニウム合金、マグネシウム合金
がある。アルミニウム合金やマグネシウム合金は、低融
点なのでダイキャストの作業性が良く、また合金の表面
性状についても良好である。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。図１において、１１はヒンジピラー部を含
んでサイドドア開口部回りを一体で取り込んだ自動車の
キャブサイドフレーム９、正確にはそのインナー側を構
成する鋳造部材であり、１２はキャブサイドフレーム９
のアウター側を構成する展伸部材である。

【００１９】インナー側の鋳造部材１１とアウター側の
展伸部材１２は、互いに重ね合さって、図２に示すよう
な、車体の剛性を強化する閉断面状のモノコックフレー
ム体を形成している。ここで、「インナー側」「アウタ
ー側」とは、この閉断面形状の構成に関し、車体の内
側，外側を意味する。本実施例の場合、アウター側の鋳
造部材１１はアルミニウム合金より成るが、他のマグネ
シウム合金等の軽合金を用いることもできる。

【００２０】上記キャブサイド・インナー側を構成する
鋳造部材１１に直接又は間接に取り付けられる部品に
は、ルーフパネル１３や、ヒンジピラー・レインフォー
スメント１４，１５等がある。但し、このレインフォー
スメント１４，１５は、鋳造部材１１の適切な肉厚の分
布をとることにより、鋳造部材１１と一体に形成し、な
くすことができる。尚、２１はフロントウインドウを、
２２はリアウインドウを示す。

【００２１】図２（イ）にＡ−Ａ断面として示すルーフ
レール部分を、図２（ロ）にＢ−Ｂ断面としてサイドシ
ル部分を、図２（ハ）にＣ−Ｃ断面としてリアフェンダ
ーの部分を、図２（ニ）にＥ−Ｅ断面としてフロントピ
ラー部分を示す。これらの部分では、アウター側たる鋳
造部材１１とインナー側たる展伸部材１２とが合わさっ
て、モノコックフレーム体の閉断面部１０を形成してい
る。但し、図２（ニ）にＥ−Ｅ断面として示すフロント
ピラー部分では、レインフォースメント１４との間に閉
断面部１０が形成されている。これらにおいて、鋳物部
材１１はインナー側に在るので、その地肌が外側に露出
して外観を損なうことはない。

【００２２】鋳物部材１１は、その所要部が肉厚部１６
として形成されている。例えば、キャブサイドフレーム
９のヒンジ取付部，ストライカー部，ジャッキアップ部
等である。

【００２３】このように、キャブサイドフレーム９を鋳
物で一体に造った場合の最も大きな利点として、キャブ
サイドは従来より大きな強度剛性を有し、加えて肉厚の
最適分布により、更に向上した強度剛性を有している。

【００２４】特に、ドアの取り付けに関しては、ドアが
片持ち支持され大重量がかかるので、この支えになる部
分を一体化し厚板化して強度剛性を上げてやることによ
り、取り付け穴のピッチやヒンジのセンター精度等が向
上し、大きな重量がかかっても、その開閉フィーリング
等が変わらないようにすることができる。また、キャビ
ンの潰れを防止して、例えば車が横転したケースでも乗
員の生存空間を残してやるには、フロントピラーからル
ーフレールかけての強度が影響するので、ここを厚肉化
して所定強度を得る場合、インナー側が鋳物であること
から、そのチューニングがやり易くなる。

【００２５】図３及び図４はセダンタイプ、クーペタイ
プといったツードアーの場合の実施例を示す。上記図１
及び図２の実施例と特に変わるところはないので、同じ
番号を付して説明を省略する。

【００２６】アルミニウム合金等の場合、溶接は本質的
になじまない。そこで、上記鋳物部材１１と展伸部材１
２とは何等かの締結手段により結合するが、これには、
（１）鋳物部材の一部を突起として展伸部材から突出さ
せ、外力により潰して固定するというカシメによる方
法、（２）上記突起をスナップリング等のファスナーに
より固定する方法、（３）展伸部材側からこれを貫く形
でネジを通し、ネジ先端部を鋳物部材１１にねじ込んで
固定する方法等がある。車体の外観が損なわれないよ
う、適切な手段を講ずることになる。

【００２７】ところで、車体の外側はデザイン等との関
係で思うように板厚が上げれないケースが多く、また、
最近のキャブサイド・アウターとしての一体化から、ア
ウター側がほぼ一定板厚になっており、内側で強弱を付
けることが要請される。インナー側を鋳物部材で造るこ
とは、かかる要請に極めて適合したものとなる。もっと
も、この鋳物化は、従来は別部材として分けていたもの
を、一体化可能としたことを意味する。また、インナー
側を鋳物部材とすることは、外から見えないことを意味
し、外観的に問題がないことは勿論、内側での取り付け
部品が沢山あるので、それらに対する取付部を一体化し
ておくことができる点等の利点がある。

【００２８】図１では、補強部品（レインフォースメン
ト１４，１５）を組み込むように描いてあるが、これは
鋳造部材１１の肉厚で取ることで対応できるならば、そ
の方が効率が良いことは勿論である。

【００２９】図５及び図６に、センターピラー（Ｂピラ
ー）の下の所の構成例を示す。

【００３０】図９及び図１０に示すように、サイドシル
・アウター１７にセンターピラー・アウター１９が続
き、センターピラー・インナー２０がサイドシル・イン
ナー１８よりクロスしてサイドシル・アウター１７に至
る。従来、このセンターピラー・インナー２０に作業穴
２３を開け、立上り壁２４にシートベルトアンカー用ナ
ット２５を設けている。ここで、センターピラー・イン
ナー２０は断面がある高さをもっており、下部の結合部
までの間に、この断面の高さをなくすように減少させて
こなくてはならない。

【００３１】図５及び図６は、これを鋳造部材１１によ
り、上記サイドシル・インナー１８，センターピラー・
インナー２０，立上り壁２４に対応する部分を一体化し
厚肉化した例である。肉厚部２６は、ここにシートベル
トからの荷重が掛かることになるので、ここの強度アッ
プも考慮して適切な板厚で形成され、直接に利用できる
ようにしている。尚、鋳造部材１１は剛性があるので、
場合によってはリブを出してきて、圧着により止めるこ
とができる。外部から見えなければボルトアップしても
良いし、インダイレクトで止めても良い。

【００３２】上記はセンターピラーの部分であったが、
図７及び図８は、ショルダーアンカー２７の所に適用し
た実施例である。即ち、ピラー２８は、図８の如く鋳物
部材１１で一体に構成され、特にシートベルトの取付穴
３０の存在する部分は厚肉部２９として成形されてい
る。このように厚肉化することにより別部材による補強
を無くすことができる。尚、３１はシートベルト金具３
３の取付ボルトであり、シートベルト金具３３を貫通し
て取付穴３０に差し込み、裏面の取付雌ネジ部材３２に
締結される。

【００３３】次に、サイドシル部分の構成例を図１２〜
図１８を用いて説明する。このサイドシルの部分は図
１，図３のＢ−Ｂ断面に対応する。例えばサイドシル部
分は、図１１に示すように、フロアー３４側を組み、フ
ロアー３４にサイドシル・インナー３５を付けて、キャ
ブサイドはサイドシル・アウター１７だけを付けて、こ
れを一体化する。このため、サイドシル・インナー３５
の腹にフロアー３４のスポット溶接をしようとしても、
溶接できない状態となる。

【００３４】そこで図１２は、サイドシル・インナー３
５を鋳物部材１１で形成すると共に、その途中にフロア
ー３４のための取付突起３７を一体に形成することによ
り、結合部３６を鋳造部材１１とフロアー３４の結合部
３６ａと、鋳造部材１１とサイドシル・アウター１７の
結合部３６ｂとの２組に分け、サイドシル・インナー３
５の下端の結合作業を容易にしたものである。

【００３５】また、図１１の場合、三部材の結合部３６
には、ノズル３８によりシール作業を行って止水部３９
を施すようにしているが、この作業がブラケット等の影
になって作業しにくい。図１３〜図１５は、サイドシル
・インナー３５を鋳造部材１１とすることでこの問題を
回避した実施例である。図１３はサイドシル・インナー
３５の下部に断面ｈ字状部４０を形成し、その上面先端
部をフロアー３４に結合したものである。この形態で
は、止水部３９を施すべき結合部３６ｃが、サイドシル
・アウター１７との結合部３６ｂから横方向に離れるた
め、ノズル３８によるシール作業が容易となる。

【００３６】図１４及び図１５において、サイドシル・
インナー３５の断面ｈ字状部４０で、フロアー下のフロ
アフレームを兼用させた例である。通常、このフロアフ
レームの位置は、車によってまちまちであるが、本実施
例ではサイドシル・インナー３５の位置にこれと一体に
設け、更に内部にリブ４１を波状にうねらせて設けて、
結果的にフロアフレームを省略している。また、このサ
イドシル・インナー３５の断面ｈ字状部４０には、より
背の高いシートブラケット４２が一体に形成され、これ
には取付開口４３が設けられている。通常はブラケット
を付けると影になって止水用のシール作業が非常にやり
にくいが、それを回避でき、シール作業も良くなる利点
がある。

【００３７】図１６は、従来の組み立て構造を変えない
ための配慮をした実施例である。図１１で説明した従来
の組み方では、サイドシル・インナー３５がフロアー３
４側にあるという組み方ができなくなる。そこで、この
実施例では、サイドシル・インナー３５としては薄板の
ものを置いておき、サイドシル・アウター１７とで形成
される閉断面部１０の中へ鋳物で一体化したサイドシル
・レインフォースメント４４を配設して下まで落して、
それでキャブサイドアウターを構成している。このよう
に、サイドシル・インナー側若しくはサイドシル・レイ
ンフォースメントを一体化することで、従来通りの組み
立てが可能となる。

【００３８】ここでは、サイド部材のインナー側が、サ
イドシルの部分でサイドシル・レインフォースメントと
して利用されている。

【００３９】図１７は、サイドシル・インナー３５のジ
ャッキアップポイント、つまりジャッキ４５に付き当て
て使う突き当て面４６に相当する部分を厚肉部１６とし
た実施例である。また、この厚肉部１６に続いて比較的
厚肉のフランジ部１６ａが形成されており、断面Ｕ字形
のジャッキ４５との嵌め合いにより、横方向の多少のズ
レは、このフランジの剛性で耐え得るようにしている。

【００４０】図１８の実施例は、サイドシル・アウター
１７とサイドシル・インナー３５とで閉断面部１０を構
成するが、サイドシル・インナー３５は鋳物部材１１で
一体に形成して複数のリブ４７を設け、リブ４７，４７
間に他の部材４８を結合しやすくした例である。

【００４１】図１９は、ハーネスやホースを容易に支持
収納する実施例である。ここでは、ルーフレール・アウ
ター４９に鋳物部材１１から成るルーフレール・インナ
ー５０を合わせた構造を前提として、更に外側にはルー
フパネル１３が、また内側にはトップシーリング５１や
トリム５２が設けられている。そして、内部の閉断面部
１０にリブ５３を１個付けることで、ハーネスやホース
をここに収納支持する構成を構築している。

【００４２】図２０は、ルーフレール・インナー５０を
鋳造部材１１により一体に成形して、アシストグリップ
５４に対する取付け用の肉厚部１６を設けた実施例であ
る。アシストグリップ５４は、これを貫通する取付ボル
ト５５を、肉厚部１６に設けたネジ穴５６にねじ込むこ
とにより取付けられる。ルーフレール・インナー５０自
体にネジ穴５６を形成しているので、この取付けは容易
である。尚、５７は取付部を隠すためのキャップであ
る。

【００４３】図２１（ロ）は、ナット部分を一体化した
実施例である。即ち、従来は、（イ）の如く、ボトムア
ップしたいトリム等の部材のため、展伸部材１２にナッ
ト５８を溶接５９で一体化していたものを、（ロ）の如
く、ナット５８を一体化した形の部位６０を有する鋳物
部材１１を用いるものであり、この実施例では、アシス
トグリップ５４を容易に取付ボルト５５により取付ける
ことを可能としている。

【００４４】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果が得られる。

【００４５】（１）請求項１によれば、ヒンジピラー部
を含んでサイドドア開口部回りを一体で取り込んだキャ
ブサイド・インナー側一体の鋳造部材を扱っているの
で、ドア開口部の変形を有効に防止し、全体としてのボ
ディーの剛性を向上させることができる。また、ドアー
ヒンジの取り付け精度もうまく確保できる。更に、モノ
コック構造の良さも遜色なく取り込むことができる。

【００４６】加えて、展伸部材をアウター側に用いてい
るため、見栄えの遜色無しに、むしろ見栄えの向上を図
りつつ、ドア開口部の変形を有効に防止し、全体として
のボディー剛性（強度）向上を図ることができる。

【００４７】（２）請求項２によれば、上記鋳物部材
に、他部材の取付け部（例えばフロントヘッダー、ルー
フレインフォースメント、リアヘッダー、パッケージト
レイ等）や装備品取付部材（例えばナット、クリップ
等）を一体成形しておくことで、これらを個別に後から
設ける不具合を解消することができる。また他部材への
連続性が向上して、結合力を向上でき、全体としてのボ
デーの剛性を向上させることができる。

【００４８】（３）請求項３又は４によれば、上記鋳物
部材又は展伸部材を軽合金製とすることにより、軽量化
を図りつつ所要の剛性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る自動車の車体たるキャ
ブサイドの展開図である。

【図２】図１のキャブサイドの各部の断面構造を示した
もので、（イ）はＡ−Ａ断面図、（ロ）はＢ−Ｂ断面
図、（ハ）はＣ−Ｃ断面図、（ニ）はＤ−Ｄ断面図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例に係るキャブサイドの展開
図である。

【図４】図３のキャブサイドの各部の断面構造を示した
もので、（イ）はＡ−Ａ断面図、（ロ）はＢ−Ｂ断面
図、（ハ）はＣ−Ｃ断面図、（ニ）はＤ−Ｄ断面図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例に係るセンターピラー下部
を示す断面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。

【図７】本発明の他の実施例に係るショルダーアンカー
部を示す図である。

【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。

【図９】従来のセンターピラー下部を示す図である。

【図１０】従来の図８のＡ−Ａ断面図である。

【図１１】本発明のサイドシル部を示す断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例に係るサイドシル部を示
す断面図である。

【図１３】本発明の更に他の実施例に係るサイドシル部
を示す断面図である。

【図１４】本発明の別の実施例に係るサイドシル部を示
す斜視図である。

【図１５】図１４のＢ−Ｂ断面図である。

【図１６】本発明の更に別の実施例に係るサイドシル部
を示す断面図である。

【図１７】本発明の他の実施例に係るサイドシル部を示
す断面図である。

【図１８】本発明の他の実施例に係るサイドシル部を示
す断面図である。

【図１９】本発明の他の実施例に係るルーフレール部を
示す図である。

【図２０】本発明の他の実施例に係るアシストグリップ
取付け部を示す断面図である。

【図２１】本発明の他の実施例に係るナットを一体化し
た形態を従来と比較して示す断面図である。

【符号の説明】

９キャブサイドフレーム１０閉断面部１１インナー側の鋳造部材１２アウター
側の展伸部材１３ルーフパネル１４，１５ヒンジピラー・レインフォースメント１６肉厚部１７サイドシル・アウター１８サイドシ
ル・インナー１９センターピラー・アウター２０センター
ピラー・インナー２１フロントウインドウ２２リアウイ
ンドウ２３作業穴２４立上り壁２５シートベルトアンカー用ナット２６肉厚部２７ショルダーアンカー２８ピラー２９厚肉部３０シートベ
ルトの取付穴３１取付ボルト３２取付雌ネ
ジ部材３３シートベルト金具３４フロアー３５サイドシル・インナー３６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ結合部３７取付突起３８ノズル３９止水部４０断面ｈ字
状部４１リブ４２シートブ
ラケット４３取付開口４４サイドシル・レインフォースメント４５ジャッキ４６突き当て
面４７リブ４８他の部材４９ルーフレール・アウター５０ルーフレ
ール・インナー５１トップシーリング５２トリム５３リブ５４アシスト
グリップ５５取付ボルト５６ネジ穴５７キャップ５８ナット５９溶接６０部位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大隅正宏広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者中西利介広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒンジピラー部を含んでサイドドア開口
部回りを一体で取り込んだキャブサイド・インナー側一
体の鋳造部材と、アウター側の展伸部材とによって、閉
断面状のモノコック構造体を形成したことを特徴とする
自動車の車体構造。
【請求項２】上記鋳物部材には、他部材の取付け部及
び装備品取付部材の両者のうち、少なくとも一方が一体
成形されていることを特徴とする請求項１記載の自動車
の車体構造。
【請求項３】上記鋳物部材が軽合金製であることを特
徴とする請求項１又は２記載の自動車の車体構造。
【請求項４】上記展伸部材が軽合金製であることを特
徴とする請求項１，２又は３記載の自動車の車体構造。