JP2018058425A

JP2018058425A - 車体下部構造

Info

Publication number: JP2018058425A
Application number: JP2016195866A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　雄一郎; Yuichiro Suzuki; 雄一郎鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-03
Also published as: US10479392B2; CN107891912B; US20180093694A1; JP6601361B2; CN107891912A

Abstract

【課題】車両の斜め前方側から入力された衝突荷重を効率よく分散できる車体下部構造を得る。【解決手段】車体前後方向に延在する左右一対のアンダーフロントサイドメンバ２４と、車幅方向に延在するとともにアンダーフロントサイドメンバ２４を連結するクロスメンバ２２と、車幅方向に延在するとともにクロスメンバ２２と一体化されたステアリングギアボックスと、を有するサスペンションメンバ２０と、車幅方向に延在し、左右一対のアンダーフロントサイドメンバ２４の前端部に架設されたアンダーフロントバンパリインフォースメント３０と、を備えた車体下部構造１０とする。【選択図】図１

Description

本発明は、車体下部構造に関する。

左右一対のサイドメンバ部と、左右一対のサイドメンバ部を車幅方向で連結するとともにステアリングギアボックスが一体化されたクロスメンバ部と、で平面視「Ｉ」字状に構成されたフロントサスペンションメンバは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなフロントサスペンションメンバは、フロントサイドメンバの前部に吊り下げられた状態で取り付けられている。

特開２００１−１９１９４５号公報

しかしながら、このようなフロントサスペンションメンバがフロントサイドメンバの前部に吊り下げられた状態で配置されているだけであると、例えば車両のオフセット前面衝突時など、車両の斜め前方側から入力された衝突荷重は、そのフロントサスペンションメンバのクロスメンバ部に伝達され難く、そのクロスメンバ部を介して衝突側とは反対側の非衝突側へ分散され難い。このように、車両の斜め前方側から入力された衝突荷重を効率よく分散させる構造には、未だ改善の余地がある。

そこで、本発明は、車両の斜め前方側から入力された衝突荷重を効率よく分散できる車体下部構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車体下部構造は、車体前後方向に延在する左右一対のアンダーフロントサイドメンバと、車幅方向に延在するとともに前記アンダーフロントサイドメンバを連結するクロスメンバと、車幅方向に延在するとともに前記クロスメンバと一体化されたステアリングギアボックスと、を有するサスペンションメンバと、車幅方向に延在し、前記左右一対のアンダーフロントサイドメンバの前端部に架設されたアンダーフロントバンパリインフォースメントと、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、ステアリングギアボックスが一体化されているクロスメンバによって連結された左右一対のアンダーフロントサイドメンバの前端部に、アンダーフロントバンパリインフォースメントが架設されている。ここで、ステアリングギアボックスが一体化されているクロスメンバは、ステアリングギアボックスが一体化されていないクロスメンバに比べて、その剛性が高い。

したがって、例えば車両のオフセット前面衝突により、車両の斜め前方側から入力された衝突荷重は、一方のアンダーフロントサイドメンバから高剛性化されたクロスメンバを介して他方のアンダーフロントサイドメンバへ効率よく伝達される。つまり、本発明によれば、車両の斜め前方側から入力された衝突荷重が（衝突側とは反対側の非衝突側へ）効率よく分散される。

また、請求項２に記載の車体下部構造は、請求項１に記載の車体下部構造であって、前記アンダーフロントサイドメンバは、前記クロスメンバの車幅方向両端部が嵌合して接合される嵌合部を有している。

請求項２に記載の発明によれば、アンダーフロントサイドメンバに、クロスメンバの車幅方向両端部が嵌合されて接合される嵌合部が設けられている。したがって、アンダーフロントサイドメンバに入力された衝突荷重は、その嵌合部を介して、クロスメンバへ効率よく伝達される。

また、請求項３に記載の車体下部構造は、請求項２に記載の車体下部構造であって、前記クロスメンバの車幅方向両端部は、前記嵌合部にボルト締結によって接合されている。

請求項３に記載の発明によれば、クロスメンバの車幅方向両端部が、アンダーフロントサイドメンバの嵌合部にボルト締結によって接合されている。したがって、クロスメンバの車幅方向両端部が、アンダーフロントサイドメンバの嵌合部に溶接によって接合されている構成に比べて、溶接時の熱による強度低下が生じず、かつ接合工程が簡略化される。

請求項１に係る発明によれば、車両の斜め前方側から入力された衝突荷重を効率よく分散させることができる。

請求項２に係る発明によれば、アンダーフロントサイドメンバに入力された衝突荷重を、嵌合部を介して、クロスメンバへ効率よく伝達することができる。

請求項３に係る発明によれば、クロスメンバの車幅方向両端部が、アンダーフロントサイドメンバの嵌合部に溶接によって接合されている構成に比べて、溶接時の熱による強度低下を生じさせることがなく、かつ接合工程を簡略化することができる。

本実施形態に係る車体下部構造を示す底面図である。本実施形態に係る車体下部構造を構成するサスペンションメンバの嵌合部を示す斜視図である。本実施形態に係る車体下部構造を構成するサスペンションメンバの嵌合部を断面で示す正面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＯＵＴを車幅方向外側とする。また、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、車体上下方向の上下、車体前後方向の前後、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

図１〜図３に示されるように、本実施形態に係る車体下部構造１０は、車体前後方向に延在する左右一対のアンダーフロントサイドメンバ２４と、車幅方向に延在するとともに左右一対のアンダーフロントサイドメンバ２４を連結するクロスメンバ２２と、車幅方向に延在するとともにクロスメンバ２２の上面に一体に設けられたステアリングギアボックス２６と、を有する金属（例えば鉄）製のサスペンションメンバ２０を備えている。

サスペンションメンバ２０は、アンダーフロントサイドメンバ２４の上方で車体前後方向に延在する左右一対のアッパーフロントサイドメンバ１４の前部に吊り下げられた状態で支持されている。なお、サスペンションメンバ２０のアンダーフロントサイドメンバ２４、クロスメンバ２２及びステアリングギアボックス２６の構成については、後で詳述する。

左右一対のアッパーフロントサイドメンバ１４は、前部（図示省略）が後部１４Ａ（図１参照）よりも高位となるように、その中途部が傾斜部（図示省略）とされている。そして、左右一対のアッパーフロントサイドメンバ１４の前端部には、略車幅方向に延在するアッパーフロントバンパリインフォースメント（図示省略）が、クラッシュボックス（図示省略）を介して架設されている。

また、図１に示されるように、本実施形態に係る車体下部構造１０は、略車幅方向に延在し、左右一対のアンダーフロントサイドメンバ２４の前端部にクラッシュボックス３２を介して架設されたアンダーフロントバンパリインフォースメント３０を備えている。つまり、この車両１２は、アッパーフロントバンパリインフォースメントとアンダーフロントバンパリインフォースメント３０とが上下に配置された構造を有している。

なお、本実施形態に係る車体下部構造１０では、左右一対のアンダーフロントサイドメンバ２４の前端部とアンダーフロントバンパリインフォースメント３０との間にクラッシュボックス３２が設けられない構成とされていてもよい。すなわち、左右一対のアンダーフロントサイドメンバ２４の前端部にアンダーフロントバンパリインフォースメント３０が直接架設される構成とされていてもよい。

また、各アッパーフロントサイドメンバ１４の前端部には、ラジエータ１６の車幅方向両端上部が取り付けられており、各アンダーフロントサイドメンバ２４の前端部には、ラジエータ１６の車幅方向両端下部が取り付けられている。つまり、このラジエータ１６は、左右一対のアッパーフロントサイドメンバ１４の前端部と左右一対のアンダーフロントサイドメンバ２４の前端部とで支持された状態に取り付けられている。

次に、本実施形態に係る車体下部構造１０を構成するサスペンションメンバ２０について詳細に説明する。

図１、図３に示されるように、サスペンションメンバ２０のクロスメンバ２２は、下方へ開口する略矩形開断面形状に形成されており、その周壁２２Ａよりも内方側における下面には、底面視略「Ｘ」字状の複数の補強リブ２３が車幅方向に並んで一体に形成されている。各補強リブ２３は、クロスメンバ２２の剛性を高めるために、車体前後方向及び車幅方向に対して斜めに延在し、周壁２２Ａの前側と後側とを連結している（図１参照）。

なお、各補強リブ２３の形状は、特に限定されるものではなく、クロスメンバ２２の剛性を高められる形状であればよい。また、各補強リブ２３は、クロスメンバ２２の周壁２２Ａと同じ高さに形成されており、その周壁２２Ａの下面から下方へ突出しない構成になっている（図３参照）。また、図１、図２に示されるように、クロスメンバ２２の前側の周壁２２Ａには、トルクロッド（図示省略）を取り付けるための孔部２５Ａを有する上下一対のブラケット２５が一体に形成されている。

図２、図３に示されるように、ステアリングギアボックス２６は、略円筒状のラックハウジング２７を有しており、そのラックハウジング２７の周面の一部がクロスメンバ２２の上面と一体化されている。すなわち、ステアリングギアボックス２６のラックハウジング２７は、鋳造（又は溶接）によりクロスメンバ２２と一体に形成されている。ラックハウジング２７の車幅方向外側には、略円錐筒状のラックエンド２７Ａが設けられており、各ラックエンド２７Ａの軸心部からタイロッド２８が車幅方向外側へ突出している。

図２に示されるように、左右一対のアンダーフロントサイドメンバ２４は、前部２４Ａが後部２４Ｂよりも高位となるように、その中途部が傾斜部２４Ｃとされており、前部２４Ａは、略矩形閉断面形状に形成されている。そして、各アンダーフロントサイドメンバ２４の後部２４Ｂは、略扁平形状に形成されており、その車幅方向内側端部には、クロスメンバ２２の車幅方向両端部２２Ｂがそれぞれ嵌合する嵌合部３４が形成されている。

各嵌合部３４は、前壁３５、上壁３６、後壁３７、下壁３８及び外壁３９を有して車幅方向内側に開口する筐体状に形成されており、クロスメンバ２２の車幅方向両端部２２Ｂが、それぞれほぼ隙間なく挿入可能になっている。そして、各嵌合部３４の上壁３６には、ボルト１８を挿入させる貫通孔３６Ａが前後に２個形成されており、各嵌合部３４の下壁３８には、ボルト１８の雄ネジ部１８Ａを螺合させる雌ネジ部３８Ａが前後に２個形成されている（図３参照）。

また、クロスメンバ２２の車幅方向両端部２２Ｂには、ボルト１８を挿通させるために、上下方向に貫通する貫通孔２２Ｃがラックエンド２７Ａを挟んで前後に２個形成されている。したがって、各嵌合部３４に、クロスメンバ２２の車幅方向両端部２２Ｂを挿入して嵌合し、上方からボルト１８を各貫通孔３６Ａ及び各貫通孔２２Ｃに挿入して、その雄ネジ部１８Ａを雌ネジ部３８Ａに螺合することにより、クロスメンバ２２の車幅方向両端部２２Ｂが、各嵌合部３４にボルト締結によって接合される構成になっている。

以上のような構成とされた本実施形態に係る車体下部構造１０において、次にその作用について説明する。

車両１２が、例えばオフセット前面衝突したときには、車両１２の斜め前方側から衝突荷重が入力される。すなわち、アッパーフロントバンパリインフォースメント及びアンダーフロントバンパリインフォースメント３０に斜め前方側から衝突荷重が入力される。アッパーフロントバンパリインフォースメントに入力された衝突荷重は、一方のクラッシュボックスを介して、その一方のアッパーフロントサイドメンバ１４に入力される。

そして、アンダーフロントバンパリインフォースメント３０に入力された衝突荷重は、一方のクラッシュボックス３２を介して、その一方のアンダーフロントサイドメンバ２４に入力される。ここで、左右のアンダーフロントサイドメンバ２４を連結しているクロスメンバ２２は、ステアリングギアボックス２６（ラックハウジング２７）と一体化されている。

クロスメンバ２２とステアリングギアボックス２６（ラックハウジング２７）とが一体化されていると、クロスメンバ２２とステアリングギアボックス２６（ラックハウジング２７）とが別体で構成されているよりも、クロスメンバ２２の剛性が高められる。つまり、本実施形態に係るサスペンションメンバ２０では、クロスメンバ２２の剛性が向上されている。

したがって、ステアリングギアボックス２６（ラックハウジング２７）が一体化されていないクロスメンバ（図示省略）に比べて、一方のアンダーフロントサイドメンバ２４に入力された衝突荷重は、その一方のアンダーフロントサイドメンバ２４からクロスメンバ２２を介して他方のアンダーフロントサイドメンバ２４へ効率よく伝達される。

特に、クロスメンバ２２は、その車幅方向両端部２２Ｂが、アンダーフロントサイドメンバ２４に設けられた嵌合部３４に挿入されて嵌合しているので、その嵌合部３４において応力集中が抑制され、その接合強度が確保されている。よって、アンダーフロントサイドメンバ２４に入力された衝突荷重は、その嵌合部３４の前壁３５からクロスメンバ２２の車幅方向両端部２２Ｂへ効率よく伝達される。

このように、本実施形態に係る車体下部構造１０を構成するサスペンションメンバ２０によれば、車両１２の斜め前方側から入力された衝突荷重を、その衝突側とは反対側の非衝突側へ効率よく分散させることができる。したがって、車両１２の例えばオフセット前面衝突時において、車室が変形するのを抑制することができる。

なお、クロスメンバ２２の車幅方向両端部２２Ｂが、嵌合部３４にボルト締結によって接合されていると、クロスメンバ２２の車幅方向両端部２２Ｂが、嵌合部３４に例えば溶接によって接合されている構成に比べて、溶接時の熱による強度低下を生じさせることがなく、かつ接合工程を簡略化することができる利点がある。

また、サスペンションメンバ２０のクロスメンバ２２とステアリングギアボックス２６のラックハウジング２７とが一体化されていると、クロスメンバ２２にラックハウジング２７を取り付けるための部品が不要となるため、製造コストの増加や車両１２の重量増加を抑制することができる。そして、サスペンションメンバ２０を車両１２に組み付ける際の作業効率を向上させることができるとともに、クロスメンバ２２の周りに設けられる他の部品の配置自由度を向上させることができる。

以上、本実施形態に係る車体下部構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車体下部構造１０は、図示のもの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内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、クロスメンバ２２の車幅方向両端部２２Ｂは、ボルト締結のみによってアンダーフロントサイドメンバ２４の嵌合部３４に接合される構成に限定されるものではなく、溶接等を併用して接合される構成とされていてもよい。

１０車体下部構造
２０サスペンションメンバ
２２クロスメンバ
２４アンダーフロントサイドメンバ
２６ステアリングギアボックス
３０アンダーフロントバンパリインフォースメント
３４嵌合部

Claims

車体前後方向に延在する左右一対のアンダーフロントサイドメンバと、車幅方向に延在するとともに前記アンダーフロントサイドメンバを連結するクロスメンバと、車幅方向に延在するとともに前記クロスメンバと一体化されたステアリングギアボックスと、を有するサスペンションメンバと、
車幅方向に延在し、前記左右一対のアンダーフロントサイドメンバの前端部に架設されたアンダーフロントバンパリインフォースメントと、
を備えた車体下部構造。
前記アンダーフロントサイドメンバは、前記クロスメンバの車幅方向両端部が嵌合して接合される嵌合部を有する請求項１に記載の車体下部構造。
前記クロスメンバの車幅方向両端部は、前記嵌合部にボルト締結によって接合されている請求項２に記載の車体下部構造。