JP6241469B2 - 車両の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車体構造、特に車体における閉断面部の構造に関し、車両の車体構造の技術分野に属する。

自動車等の車両では、乗り心地や安全性を向上させるために車体構造の剛性を高めることが求められている。また、乗り心地を向上させるため、振動発生源である車両各部と車室との間に振動を減衰する部材を設けることが検討されている。

例えば特許文献１に開示された車両の車体構造では、フロアパネルと該フロアパネルの下側に設けられた断面ハット状のフレーム部材とにより画定される閉断面部内に節部材を設け、節部材と閉断面部との接合部の一部に振動減衰部材を介在させている。このようにして、前記フレーム部材ないし該フレーム部材が接合されたフロアパネルの剛性を高めると共に、前記振動減衰部材を介在させた接合部で歪みを集中的に吸収して、振動発生源から車室への振動の伝達を抑制するようになっている。

特開２０１３−０４９３７６号公報

特許文献１に記載の車体構造によれば、車体構造の高い剛性を維持しつつ、閉断面部の外部から入力されて車室に伝達される振動を減衰させることが可能となる。しかし、節部材の振動減衰部材により高い振動減衰性能を発揮させるためには、閉断面部内における節部材の配設構造をより最適化する必要がある。

本発明は、剛性の確保、向上を図りつつ、車室内の乗員に伝達される振動を抑制して乗り心地を向上させる車両の車体構造を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明は、１つまたは２つ以上の車体構成部材により画定される閉断面部内に節部材を備えた車両の車体構造であって、
前記節部材は、前記閉断面部をその長手方向に仕切る本体部と、該本体部から折曲部を介して前記長手方向の一方に沿って延び、振動減衰部材を介して前記閉断面部の第１面に接合された第１フランジ部と、前記本体部における前記折曲部の反第１フランジ部側部位から前記長手方向の他方に沿って延び、前記閉断面部の第１面に隣接する第２面に接合された第２フランジ部とを有し、
前記第２フランジ部における前記第１面側の縁部は、前記本体部から前記閉断面部の第１面に対して接近するように傾斜して延び、
前記本体部、前記第２フランジ部における第１面側の縁部および前記閉断面部の第１面により、側面視でトラス形状が画定されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、１つまたは２つ以上の車体構成部材により画定される閉断面部内に節部材を備えた車両の車体構造であって、
前記節部材は、前記閉断面部をその長手方向に仕切る本体部と、該本体部から折曲部を介して前記長手方向の一方に沿って延び、振動減衰部材を介して前記閉断面部の第１面に接合された第１フランジ部と、前記本体部における前記折曲部の反第１フランジ部側部位から前記長手方向の他方に沿って延び、前記閉断面部の第１面に隣接する第２面に接合された第２フランジ部とを有し、
前記第２フランジ部における前記第１面側の縁部は、前記本体部から前記閉断面部の第１面に対して接近するように傾斜して延び、
前記閉断面部は、フロアパネルと、該フロアパネルの一方の面に接合されて車体前後方向の一方に延びる断面ハット状のトンネルサイドフレームとにより画定され、
前記フロアパネルの他方の面には、車幅方向に延びるフロアクロスメンバが接合され、
前記フロアクロスメンバは、前記車体前後方向の一方に延びるフランジ部を有し、
前記節部材の第１フランジ部は、前記フロアクロスメンバのフランジ部と車体前後方向にオーバーラップしていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、閉断面部内に配設される節部材の第１フランジ部と閉断面部の第１面との間に振動減衰部材が設けられていることにより、閉断面部の外部から入力された振動が振動減衰部材の歪みにより吸収されて減衰する。これにより、車室内の乗員に伝達される振動を抑制し、乗り心地を向上させることができる。

特に、閉断面部の第２面に接合される第２フランジ部が、本体部における折曲部の反第１フランジ部側部位から閉断面部の第１面に対して傾斜して延びていることにより、第２フランジ部が折曲部の歪みに対する支持部として機能する。これにより、振動を受けて歪みが生じやすい折曲部周辺の剛性が向上し、振動減衰部材に歪みがより集中する。このようにして、節部材を配設することによる剛性の向上を図りながら、振動減衰部材により高い減衰性能を発揮させることができる。

また、本体部、第２フランジ部における第１面側の縁部および閉断面部の第１面により側面視でトラス形状が画定されることにより、第２フランジ部が折曲部の歪みに対する支持部としてより有効に機能するため、上記効果を高めることができる。

請求項２に記載の発明によれば、閉断面部内に配設される節部材の第１フランジ部と閉断面部の第１面との間に振動減衰部材が設けられていることにより、閉断面部の外部から入力された振動が振動減衰部材の歪みにより吸収されて減衰する。これにより、車室内の乗員に伝達される振動を抑制し、乗り心地を向上させることができる。
特に、閉断面部の第２面に接合される第２フランジ部が、本体部における折曲部の反第１フランジ部側部位から閉断面部の第１面に対して傾斜して延びていることにより、第２フランジ部が折曲部の歪みに対する支持部として機能する。これにより、振動を受けて歪みが生じやすい折曲部周辺の剛性が向上し、振動減衰部材に歪みがより集中する。このようにして、節部材を配設することによる剛性の向上を図りながら、振動減衰部材により高い減衰性能を発揮させることができる。
また、振動減衰部材が設けられた第１フランジ部がフロアパネルを挟んでフロアクロスメンバのフランジ部と車体前後方向にオーバーラップしていることにより、振動減衰部材周辺の剛性がより高くなるため、振動減衰部材に歪みをより集中させることができ、上記効果を高めることができる。

本発明の実施形態に係る車両の車体構造を適用した車室の底部を示す図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図２の部分拡大図である。 節部材をトンネルサイドフレームに接合した状態で示す斜視図である。 節部材を単体で示す正面図である。 節部材を単体で示す平面図である。 本発明の実施形態に係る車両の車体構造を製造する際の利点を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る車両の車体構造について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、「前」「後」「左」「右」などの方向を示す用語は、特段の説明がある場合を除いて、車両の進行方向を「前」とした場合の方向を指すものとする。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の車体構造を適用した車室の底部を示す図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１から図３では、車室の底部の左側に設けられる車体構造のみを示しているが、右側についても同様の車体構造が設けられている。

図１に示すように、車室の底面を画定するフロアパネル１０は、互いに接合されたトンネル構成部材１１とパネル部材１２とを有する。トンネル構成部材１１は、フロアパネル１０の中央で前後方向に延びてトンネル部を構成し、パネル部材１２はフロアパネル１０のその他の部分を構成する。トンネル構成部材１１は、車幅方向外側に延びるフランジ状の平面部１３を有し、平面部１３でパネル部材１２に接合されている。以下、特段の説明がある場合を除いて、部材どうしが接合されているというときには、スポット溶接により接合が行われているものとする。

フロアパネル１０の上面では、車体前方側から、Ｎｏ．２クロスメンバ２１、Ｎｏ．２．５クロスメンバ２２およびＮｏ．３クロスメンバ２３が、互いに前後方向に離間して車幅方向に延びている。クロスメンバ２１，２２，２３は、車内側でトンネル構成部材１１に接合され、車外側で、フロアパネル１０の左右両側部において車体前後方向に延びるサイドシル３０に接合されている。

図２に示すように、Ｎｏ．２．５クロスメンバ２２は、車体下向きに開口する２つの断面ハット状部２２ａ，２２ｂを有する。Ｎｏ．２．５クロスメンバ２２は車体前方側で断面ハット状部２２ａから延びるフランジ部２２ｃを有し、フランジ部２２ｃでパネル部材１２に接合されている。また、Ｎｏ．２．５クロスメンバ２２は車内側端部にフランジ部２２ｄを有し、フランジ部２２ｄでトンネル構成部材１１に接合されている。図示していないが、Ｎｏ．２．５クロスメンバ２２は車外側端部にフランジ部を有しており、そのフランジ部でサイドシル３０に接合されている。

図３に示すように、Ｎｏ．２．５クロスメンバ２２には、シートレール４０を取り付けるためのシートレール取付部材５０が設けられている。シートレール取付部材５０は、断面略直角状に形成され、車幅方向両端部に設けられたフランジ部５０ａ，５０ｂにより、それぞれトンネル構成部材１１とＮｏ．２．５クロスメンバ２２に接合されている。シートレール取付部材５０には、シートベルト取付用ボルトＢＴが挿通するようにボルト挿通孔５１が形成され、さらにボルトＢＴに締結されるナットＮＴが接合されている。シートレール４０は、ボルトＢＴとナットＮＴを用いてシートレール取付部材５０に固定される。

図２、図３に示すように、フロアパネル１０の下面には、車体前後方向に延びるトンネルサイドフレーム６０が接合されている。以下、トンネル構成部材１１の下面であるかパネル部材１２の下面であるかを問わずフロアパネル１０の下面と称する場合がある。トンネルサイドフレーム６０は、車体上向きに開口する断面ハット状に形成されている。図３に示すように、トンネルサイドフレーム６０は、下面６１、車内側の側面６２、車外側の側面６３、車内側のフランジ部６４および車外側のフランジ部６５を有する。トンネルサイドフレーム６０の車内側のフランジ部６４はフロアパネル１０のトンネル構成部材１１に接合され、車外側のフランジ部６５はパネル部材１２に接合されている。

本実施形態では、２つの車体構成部材であるフロアパネル１０とトンネルサイドフレーム６０とで構成されるフレーム部材により、断面略四角形の閉断面部ＣＳが画定されている。以下、閉断面部ＣＳの上面、下面または側面という場合、上記フレーム部材の上面、下面または側面を指す。また、閉断面部ＣＳの長手方向という場合、上記フレーム部材の長手方向、すなわちトンネルサイドフレーム６０の長手方向を指す。

閉断面部ＣＳの上面はフロアパネル１０の下面により画定され、閉断面部ＣＳの下面、側面はそれぞれトンネルサイドフレーム６０の下面６１、側面６２，６３により画定される。閉断面部ＣＳ内であってＮｏ．２．５クロスメンバ２２の下方には、タイヤやサスペンションといった車両各部で発生した振動が車室へ伝達されるのを抑制する機能を有する節部材７０が設けられている。

次に、図４から図７を用いて、節部材７０の構造について詳しく説明する。なお、図４、図５では、節部材７０のトンネルサイドフレーム６０への溶接部を×（バツ）印で示している。
節部材７０は、本体部７１、第１フランジ部７２、２つの第２フランジ部７３，７４、第３フランジ部７５、第１折曲部７６、第２折曲部７７，７８および第３折曲部７９を有する。本体部７１は、閉断面部ＣＳをトンネルサイドフレーム６０の長手方向（または閉断面部ＣＳの長手方向）に仕切るように設けられている。本体部７１は、側面視で（車幅方向から見て）本体部７１の上側が下側に対して車体前方に位置するように車体上下方向から車体前後方向に向けて傾斜しており、本体部７１、第１フランジ部７２および第３フランジ部７５は、側面視で略クランク形状を成している。本体部７１の中央には、後述する電着塗装を容易にし、車体構造の軽量化を可能とするための孔７１ａが形成されている。

また、図２、図４に示すように、節部材７０の第１フランジ部７２は、フロアパネル１０のパネル部材１２を挟んでＮｏ．２．５クロスメンバ２２のフランジ部２２ｃと車体前後方向にオーバーラップしている。

第１フランジ部７２は、本体部７１の上側で車体前方に（または閉断面部ＣＳの長手方向の一方に沿って）延びており、その上面はフロアパネル１０の下面に対向している。第１フランジ部７２の上面には略全面にわたって振動減衰部材８０が設けられている。第１フランジ部７２は振動減衰部材８０を介してフロアパネル１０の下面に接合され、これにより第１フランジ部７２と閉断面部ＣＳとの間に柔結合部が形成される。後述するようにペースト状材料を第１フランジ部７２の上面に塗布し、熱硬化させて振動減衰部材８０を形成する場合には、振動減衰部材８０が第１フランジ部７２の上面からはみ出る場合がある。

２つの第２フランジ部７３，７４のうち、第２フランジ部７３は車内側に設けられ、第２フランジ部７４は車外側に設けられている。第２フランジ部７３，７４は、本体部７１の側方で車体後方に（または閉断面部ＣＳの長手方向の他方に沿って）延びており、その車体後方側で当該側面６２，６３に接合されている。第２フランジ部７３，７４の本体部７１側端部は、第１折曲部７６の下方（または反第１フランジ部側）に位置する。第２フランジ部７３，７４の主面は、第１フランジ部７２の主面に対して交差している。

また、第２フランジ部７３，７４の上縁部７３ａ，７４ａは、本体部７１から上方に傾斜して延びている。すなわち、上縁部７３ａ，７４ａは、本体部７１から閉断面部ＣＳの上面に対して接近するように傾斜している。このとき、図４に示すように、側面視で（車幅方向から見て）、本体部７１、第２フランジ部７３（７４）の上縁部７３ａ（７４ａ）および閉断面部ＣＳの上面を構成する各線部により、図４に符号ＴＲを付して示すトラス形状が画定されることが好ましい。本実施形態で本体部７１はフロアパネル１０と接していないが、本体部７１を構成する線部はトラス形状の一辺を構成するものとする。また、第２フランジ部７３（７４）の上縁部７３ａ（７４ａ）がフロアパネル１０に接する場合の他、上縁部７３ａ（７４ａ）がフロアパネル１０の下面から少し（フロアパネル１０の厚さ程度）離れている場合にも、トラス形状が画定されるものとする。第２フランジ部７３，７４の下縁部は、本体部７１から上方または下方に傾斜せずに延びている。

第３フランジ部７５は、本体部７１の下側で車体後方に延びており、略全面が当接した状態でトンネルサイドフレーム６０の下面６１に接合され、これにより剛結合部が形成されている。第１折曲部７６は、折れ曲がって本体部７１と第１フランジ部７２とを接続している。第２折曲部７７，７８は、それぞれ折れ曲がって本体部７１と第２フランジ部７３，７４とを接続している。第３折曲部７９は、折れ曲がって本体部７１と第３フランジ部７５とを接続している。

振動減衰部材８０は、節部材７０の第１フランジ部７２の上面とフロアパネル１０の下面とに接着可能な材料で構成される。振動減衰部材８０は、シリコーン系材料やアクリル系材料などからなる粘弾性部材である。具体的には、振動減衰部材８０としては、温度が２０度、加振力の周波数が３０Ｈｚの条件下で、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下であって損失係数が０．２以上である粘弾性部材を用いることが好ましい。貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下であることにより、第１フランジ部７２と閉断面部ＣＳとの間の柔結合部において結合剛性が過剰に高くなることを回避できる。また、損失係数が０．２以上であることにより、振動減衰部材８０による高い振動減衰効果を得ることができる。

振動減衰部材８０の厚さは、第１フランジ部７２の上面とフロアパネル１０の下面との隙間よりも大きいことが好ましい。これにより、振動減衰部材８０を圧縮した状態で第１フランジ部７２とフロアパネル１０との間に設けることができ、第１フランジ部７２とフロアパネル１０との密着力を高くすることができる。

閉断面部ＣＳに振動が入力されると、振動減衰部材８０の歪みにより振動が吸収されて熱エネルギとして放出される。このとき、節部材７０の第２フランジ部７３，７４が本体部７１における第１折曲部７６の下方から延び、さらに、第２フランジ部７３，７４の上縁部７３ａ，７４ａが本体部７１から上方に傾斜して延びていることなどにより、第２フランジ部７３，７４が第１折曲部７６の歪みに対する支持部として機能する。また、節部材７０の第１フランジ部７２の上方には、フロアパネル１０のパネル部材１２を挟んでＮｏ．２．５クロスメンバ２２のフランジ部２２ｃが車体前後方向にオーバーラップして位置している。これらにより、振動を受けて歪みが生じやすい第１折曲部７６周辺の剛性が向上し、振動減衰部材８０に歪みがより集中する。このようにして、閉断面部ＣＳ内に節部材７０を配設することによる剛性の向上を図りながら、振動減衰部材８０により高い振動減衰効果を得ることができる。

次に、フロアパネル１０とトンネルサイドフレーム６０とにより画定される閉断面部ＣＳ内に節部材７０を配設する例示的な方法について説明する。この方法は、以下の工程Ｓ１〜Ｓ５を含む。
（Ｓ１）上記構造を有する節部材７０を準備し、トンネルサイドフレーム６０内に配置する。
（Ｓ２）節部材７０の第２フランジ部７３，７４と第３フランジ部７５を、図４、図５に×（バツ）印で示した位置で、それぞれトンネルサイドフレーム６０の側面６２，６３と下面６１にスポット溶接する。
（Ｓ３）振動減衰部材８０を構成する未硬化のペースト状材料を節部材７０の第１フランジ部７２の上面に塗布する。
（Ｓ４）トンネルサイドフレーム６０のフランジ部６４，６５をフロアパネル１０の下面に接合する。
（Ｓ５）ペースト状材料を熱硬化させ、振動減衰部材８０を形成する。

本実施形態では、工程Ｓ５におけるペースト状材料の熱硬化を、電着塗装の乾燥工程における加熱により実施する。

ここで、図８に示すように、工程Ｓ２では、スポット溶接ガンＷＧを用いて第２フランジ部７３（７４）をトンネルサイドフレーム６０の側面６２（６３）にスポット溶接する。スポット溶接ガンＷＧは先端に２つの電極チップを有しており、電極チップどうしで被溶接部を挟んで圧力を加えて溶接を行うようになっている。典型的に、スポット溶接ガンＷＧの電極チップは先端が曲げて形成されている。図８では、被溶接部である第２フランジ部７３をトンネルサイドフレーム６０の側面６２に適正に溶接可能である。一方、第２フランジ部７３をさらに下方で溶接する必要があり、従ってガンＷＧをさらに下方へ移動させる必要がある場合、車外側の電極チップがトンネルサイドフレーム６０のフランジ部６５と干渉する。本実施形態では、第２フランジ部７３，７４の上縁部７３ａ，７４ａが本体部７１から上方に傾斜して延びていることにより、トンネルサイドフレーム６０の側面６２（６３）における第２フランジ部７３（７４）の位置を十分に上側にすることができ、これによりガンＷＧとトンネルサイドフレーム６０のフランジ部６５とが干渉しないようにすることができる。

以上、例示的な実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改良や設計上の変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、２つの車体構成部材（フロアパネル１０とトンネルサイドフレーム６０）により画定される閉断面部内に節部材７０を設けたが、本発明はこれに限定されることなく、１つの車体構成部材または３つ以上の車体構成部材により画定される閉断面部内に節部材を設けてもよい。

また、前記実施形態では、閉断面部ＣＳの形状を四角形（または略四角形）としたが、本発明はこれに限定されることなく、５つ以上の辺を有する多角形（または略多角形）または部分的に曲面を有する形状であってもよい。前記実施形態では、閉断面部ＣＳにおいて隣接する上面と側面にそれぞれ第１フランジ部７２と第２フランジ部７３，７４を接合したが、閉断面部ＣＳの形状が５つ以上の辺を有する多角形等である場合、第１フランジ部７２が接合される面と第２フランジ部７３，７４が接合される面とは他の面を介して隣接していてもよい。

また、前記実施形態では、節部材７０の上側に振動減衰部材８０を設けたが、本発明はこれに限定されることなく、節部材７０の下側、すなわち第３フランジ部７５の下面に振動減衰部材８０を設けてもよい。

また、前記実施形態では、閉断面部ＣＳを画定するトンネルサイドフレーム６０と節部材と７０とをスポット溶接により接合したが、本発明はこれに限定されることなく、例えばボルトとナットを用いたボルト締めにより接合を行ってもよい。

また、前記実施形態では、ペースト状材料を節部材７０の第１フランジ部７２の上面に塗布し、これを熱硬化させたものを振動減衰部材８０として用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、シート状の粘弾性部材を第１フランジ部７２の上面に設けてもよい。

また、前記実施形態では、閉断面部ＣＳ内に節部材７０を１つだけ設けているが、本発明はこれに限定されることなく、車両各部で発生した振動により歪みが大きくなる複数の位置に同様の節部材を設けることができる。

また、前記実施形態では、第２フランジ部７３，７４の下縁部が本体部７１から閉断面部ＣＳの上面（または下面）に対して上方または下方に傾斜せずに延びる例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、前記下縁部が本体部７１から傾斜して延びるようにしてもよい。

以上のように、本発明によれば、閉断面部内に設けられた節部材により、剛性の確保、向上を図りつつ、車室内の乗員に伝達される振動を抑制して乗り心地を向上させることが可能になることから、この種の閉断面部を有する車体の製造分野において本発明が好適に利用される可能性がある。

１０ フロアパネル
１１ トンネル構成部材
１２ パネル部材
２２ Ｎｏ．２．５クロスメンバ（フロアクロスメンバ）
２２ｃ フランジ部
３０ サイドシル
４０ シートレール
５０ シートレール取付部材
６０ トンネルサイドフレーム
７０ 節部材
７１ 本体部
７２ 第１フランジ部
７３，７４ 第２フランジ部
７３ａ，７４ａ 上縁部
７５ 第３フランジ部
７６ 第１折曲部
７７，７８ 第２折曲部
７９ 第３折曲部
８０ 振動減衰部材
ＣＳ 閉断面部

Claims (2)

1. １つまたは２つ以上の車体構成部材により画定される閉断面部内に節部材を備えた車両の車体構造であって、
   前記節部材は、前記閉断面部をその長手方向に仕切る本体部と、該本体部から折曲部を介して前記長手方向の一方に沿って延び、振動減衰部材を介して前記閉断面部の第１面に接合された第１フランジ部と、前記本体部における前記折曲部の反第１フランジ部側部位から前記長手方向の他方に沿って延び、前記閉断面部の第１面に隣接する第２面に接合された第２フランジ部とを有し、
   前記第２フランジ部における前記第１面側の縁部は、前記本体部から前記閉断面部の第１面に対して接近するように傾斜して延び、
   前記本体部、前記第２フランジ部における第１面側の縁部および前記閉断面部の第１面により、側面視でトラス形状が画定されることを特徴とする
   車両の車体構造。
2. １つまたは２つ以上の車体構成部材により画定される閉断面部内に節部材を備えた車両の車体構造であって、
   前記節部材は、前記閉断面部をその長手方向に仕切る本体部と、該本体部から折曲部を介して前記長手方向の一方に沿って延び、振動減衰部材を介して前記閉断面部の第１面に接合された第１フランジ部と、前記本体部における前記折曲部の反第１フランジ部側部位から前記長手方向の他方に沿って延び、前記閉断面部の第１面に隣接する第２面に接合された第２フランジ部とを有し、
   前記第２フランジ部における前記第１面側の縁部は、前記本体部から前記閉断面部の第１面に対して接近するように傾斜して延び、
   前記閉断面部は、フロアパネルと、該フロアパネルの一方の面に接合されて車体前後方向の一方に延びる断面ハット状のトンネルサイドフレームとにより画定され、
   前記フロアパネルの他方の面には、車幅方向に延びるフロアクロスメンバが接合され、
   前記フロアクロスメンバは、前記車体前後方向の一方に延びるフランジ部を有し、
   前記節部材の第１フランジ部は、前記フロアクロスメンバのフランジ部と車体前後方向にオーバーラップしていることを特徴とする、
   車両の車体構造。

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