JP3814553B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体構造に関するものであり、特に、ハイドロフォームにより成形されたクロスメンバを用いたものである。
【０００２】
【従来の技術】
車体のフロントボデーの主要な構成部品であるサイドメンバ、クロスメンバは、衝突時のエネルギー吸収のために、重要な役割を担っている。オフセット衝突時には、クロスメンバにて衝突のエネルギーを受け、そのエネルギーを両サイドメンバに分散することで、衝突エネルギーを吸収している。そのため、クロスメンバは両サイドメンバの先端部に、掛け渡すように結合されている。
【０００３】
従来のクロスメンバは、複数の鋼板等を用い、板金プレス加工、折り曲げ加工等により成形し、互いを溶接等して作製している。
【０００４】
この方法では、鋼板等を板金プレス加工、折り曲げ加工等して成形するために、スプリングバックの影響を避けることができず、又、溶接によるひずみの影響もあり、部品精度のばらつきがあった。そのため、クロスメンバをサイドメンバに組み付ける時に難があり、周辺部品を取付ける際にも、様々な工夫をして位置決めを行なっている。
【０００５】
例えば、特開平７−３０４４６２号公報に示すように、コンパクトな構成で周辺部品の取付位置の位置決めを行なう方法も提案されている。
【０００６】
しかしながら、剛性向上のためクロスメンバ自体を複数枚の鋼板を組み合わせて作製しており、そのため、重量が重くなり軽量化が難しく、更に加工の工程も多くなりコストの面でも課題となっている。
【０００７】
そこで、上記問題点を解決する方法として、ハイドロフォームにて成形したクロスメンバを使用することが考えられる。
【０００８】
ハイドロフォームは、成形金型の間に素材となる鋼管をセットし、鋼管内に高圧の液体を充填して、液体の圧力により鋼管を金型内で拡管させることで金型の形状に成形するものである。
【０００９】
上記ハイドロフォームによる成形方法では、従来複数の部品であったものを一体で成形ができるため、部品数の削減、溶接の削減等ができ、又、拡管時に鋼管が加工硬化することにより、薄い肉厚でも強度があるため、高剛性化、軽量化、低コスト化が可能となる。更に、成形後のスプリングバックがほとんど発生しないため、部品精度の向上も可能である。
【００１０】
上記利点があるため、ハイドロフォームにより成形されたクロスメンバを使用した場合、部品精度や組み付け時の問題点等の多くを解決することできる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ハイドロフォームで成形されたクロスメンバ等は、閉断面形状に成形されることから、溶接のためのフランジ等がないため、サイドメンバ等と結合させるには溶接のためのフランジ等をあらためて取付ける必要があり、結合工程の手順の複雑化、結合構造の複雑化を招き、サイドメンバ等との溶接が容易ではなくなり、場合によっては結合強度が不足するおそれがある。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑み、ハイドロフォームで成形されたクロスメンバを、サイドメンバに容易に溶接できるコンパクトな車体構造を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係る車体構造は、ハイドロフォームによりフランジのない閉断面構造に一体成形されたクロスメンバ部材を、サイドメンバ部材の先端部側面に、サイドメンバ部材間に掛け渡すように結合し、サイドメンバ部材の先端部を閉塞するように取付けた平板のエンドキャップ部材を、クロスメンバ部材の外周面に結合するようにエンドキャップ部材と同一平面上に延設したことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明に係る車体構造は、ハイドロフォームにて成形されたクロスメンバ部材を、サイドメンバ部材の先端部側面に、サイドメンバ部材間に掛け渡すように結合し、サイドメンバ部材の先端部を閉塞するように取付けたエンドキャップ部材を、クロスメンバ部材の外周面に結合するように延設し、エンドキャップ部材の延設された部位、つまり、クロスメンバと重なり合う部位を更に上下方向に延設し、エンドキャップ部材の延設された部位で覆われるクロスメンバの閉断面形状の内部に、車体の前後方向に貫通するようにパイプ状のナット部材を設け、外側からフック部材が螺合可能にしたことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する本発明に係る車体構造は、エンドキャップ部材に突設部となるボルトを設け、リンフォース部材をこのボルトに取付けて、サイドメンバ部材間に掛け渡すようにしたことを特徴とする。
又、上記課題を解決する本発明に係る車体構造は、サイドメンバ部材の閉断面を八角形状にすると共に、サイドメンバ部材に対して、三面の接触面を有するブラケットを介して、クロスメンバ部材を結合することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、車体の主要フレームの一例を示す概略斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、車体前部の主要フレームは、車体の両側部に左右一対に、車体の前後方向に延設されたサイドメンバ１と、両サイドメンバ１の先端部に結合され、両サイドメンバ１間を掛け渡すように配設されたクロスメンバ２と、クロスメンバ２と同様に両サイドメンバ１間を掛け渡すように配設され、補強の役割を担うリンフォース３とを有している。更に、クロスメンバ２の両端部から上方に延設されるように設けられたサポートパネル４と、サポートパネル４に支持され、車体前部上方のフレームとなるアッパークロスメンバ５とを有している。
【００１８】
本発明では、クロスメンバ２をハイドロフォームにて成形し、そのクロスメンバ２をサイドメンバ１に容易に結合できる構造としたことが特徴である。後述する図においては、図１における領域Ａの部分（車体の左前部）の構造を、わかりやすいように拡大して示す。車体の右前部の構造は、左前部と対称的な構造であるため、図及び説明は省略する。
【００１９】
図２は、本発明に係る実施形態の一例を示す車体構造の斜視図である。一部の構成部品を破断して示し、構成がわかるように、各構成部品を分離して示した。
【００２０】
図２に示すように、本発明に係る車体構造は、車体前部の両側部に車両の前後方向に延設され、閉断面形状を有するサイドメンバ１と、両サイドメンバ１の先端部の内側面部に、両サイドメンバ１間を掛け渡すように結合された閉断面を有するクロスメンバ２と、サイドメンバ１とクロスメンバ２に挟まれるように配設され、溶接によりサイドメンバ１とクロスメンバ２を容易に結合させるブラケット６と、サイドメンバ１の先端部を閉塞するように取付られたエンドキャップ７と、エンドキャップ７の前面に配設され、クロスメンバ２と同様に両サイドメンバ１間を掛け渡すように配設された図示していないリンフォースを有している。
【００２１】
上記サイドメンバ１は、長手方向の側端部にフランジ１ｃ、１ｄを有するコの字状のインナーサイドメンバ１ａ、アウターサイドメンバ１ｂにより形成されており、フランジ１ｃ、１ｄを互い重ね合わせて溶接することで、閉断面を形成している。更に、前面端部に位置するフランジ１ｅを用いて、エンドキャップ７を溶接にて結合している。
【００２２】
上記クロスメンバ２は、ハイドロフォームにより矩形断面を有するパイプ状に一体に成形されており、その両端部が上方に向くように加工されている。両端部の内面側には、溶接時のスペースを確保するための矩形状の切り欠き２ａを有しており、又、前面側には溶接用のガンを挿入するための矩形状の開口部２ｈを有している。なお、切り欠き２ａは、溶接時のスペースが確保できるようであれば、必ずしも必要ではない。
【００２３】
上記ブラケット６は、クロスメンバ２側の形状が、クロスメンバ２をコの字状に包み込むように成形されており、又、サイドメンバ１側の形状が、サイドメンバ１との接触面積を増やすため、結合するサイドメンバ１の側面の形状に合うように三面で形成されている。更に、ブラケット６の側面には、クロスメンバ２の矩形状の開口部２ｈに合わせて、同様の開口部６ｈが成形されている。このブラケット６は、サイドメンバ１−クロスメンバ２間の結合剛性の補強のために用いている。
【００２４】
上記エンドキャップ７は、サイドメンバ１の端部及びそのフランジ１ｅを覆い、更に、サイドメンバ１の側面に配設されるブラケット６の外周面（フロントサイド側）を覆う大きさを有している。エンドキャップ７には、２つの矩形状の開口部が成形されており、１つはクロスメンバ２の開口部２ｈ及びブラケット６の開口部６ｈと同様の開口部７ｈであり、もう１つはサイドメンバ１の端部のほぼ中心位置に設けられた開口部７ａである。この開口部７ａも溶接用のガンを挿入する目的のものである。更に、エンドキャップ７には背面から前面へ貫通するように、突設部となる４本のボルト７ｂが溶接して設けられており、この４本のボルト７ｂを、後述するリンフォースに通して固定する。エンドキャップ７は、１つの部品でサイドメンバ１の蓋、サイドメンバ１−クロスメンバ２間の結合強度の補強及びリンフォースの保持の３つの役割を担っている。
【００２５】
上記車体構造では、溶接用のフランジを有しないクロスメンバ２を、サイドメンバ１の先端部側面に結合したことが特徴である。更に、ブラケット６及びエンドキャップ７を用いることにより、ハイドロフォームにて成形されたクロスメンバ２のサイドメンバ１への結合強度を向上させることができる。
【００２６】
図３は、図２に示した各構成部品を結合した状態を示す図である。図３（ａ）は、車体構造の斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ’矢視断面図である。図３（ａ）においては、一部の構成部品を破断して示し、エンドキャップに取付けるリンフォースも図示した。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、サイドメンバ１の側面にクロスメンバ２がブラケット６を介して結合され、サイドメンバ１の先端部には、エンドキャップ７がサイドメンバ1の先端部及びブラケット６の外周面を覆うように結合される。この時、開口部２ｈ、６ｈ、７ｈの位置が同じになるように、クロスメンバ２、ブラケット６及びエンドキャップ７が結合されている。図３（ｂ）は、上記構成状態がわかるように、図３（ａ）のＢ−Ｂ’を矢視断面図にて示したものである。
【００２８】
リンフォース３はエンドキャップ７の前面に、両サイドメンバ１間を掛け渡すように配設されている。リンフォース３の両側端部にはそれぞれ４つの貫通孔３ａが設けられており、ここにエンドキャップ７の４本のボルト７ｂを貫通させ、ナット等で固定している。リンフォース３の断面形状としては、剛性向上のため、図３（ａ）に示すような２つの台形断面を有するような形状でもよい。
【００２９】
各構成部材の結合手順としては、例えば、最初に、サイドメンバ１の側面にブラケット６及びクロスメンバ２を配置し、スポット溶接のガンを開口部７ａ及び開口部２ｈ、６ｈ、７ｈにそれぞれ挿入して、サイドメンバ１−ブラケット６−クロスメンバ２間を溶接する。次に、エンドキャップ７をサイドメンバ１の前面端部に配置し、スポット溶接のガンの片方を開口部２ａに挿入して、クロスメンバ２−ブラケット６−（サイドメンバ１−）エンドキャップ７間を溶接する。他の溶接点、例えば、ブラケット６−クロスメンバ２間やサイドメンバ１−エンドキャップ７間は、任意の手順で溶接してもよい。
【００３０】
図４は、図２に示したエンドキャップの他の一例を示す斜視図である。一部の構成部品を破断して示した。
【００３１】
図４に示すように、エンドキャップ８は、エンドキャップ８のクロスメンバ側に延設された部位が、更に上方に延設する延設部８ｃを有しており、延設部の上方にはアッパークロスメンバ５を結合するための折曲部８ｄを設けている。他の構成は前述したエンドキャップ７と同じである。延折部８ｃ及び折曲部８ｄは、図１に示すサポートパネル４に該当し、エンドキャップ８は、１つの部品でサイドメンバ１の蓋、サイドメンバ１−クロスメンバ２間の結合の補強、リンフォース３の保持及びアッパークロスメンバ５の保持の４つの役割を担っている。
【００３２】
図５は、図４に示したエンドキャップの更なる他の一例を示す図である。図５（ａ）は、エンドキャップ等の斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ’矢視断面図である。図５（ａ）においては、わかりやすくするために、一部の構成部品を破断して示し、又、一部の構成部品を省略した。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、エンドキャップ９は、エンドキャップ９のクロスメンバ側に延設された部位が、更に下方に延設する延設部９ｅを有し、延設部９ｅ中心部には、外部からアイボルト式の牽引フック等が螺合可能なパイプナット１０を貫入するための孔が設けられている。他の構成は前述したエンドキャップ８と同じである。
【００３４】
図５（ｂ）に示すように、パイプ状のパイプナット１０はエンドキャップ９及びクロスメンバ２の閉断面形状を貫通して、車体の前後方向に設けられており、パイプナット１０の固定のため溶接部分１１にてガス溶接等により結合されている。このことにより、エンドキャップ９は、リンフォース３等の保持だけではなく、牽引フック等を取付けるパイプナット１０の補強も兼ねることができる。
【００３５】
上記車体構造により、簡単な構造で周辺部品の取付及び結合部品の補強をも兼ねることができ、又、バンパ内に牽引フック部分が隠れるため見栄えも向上する。
【００３６】
上述したように、本発明を実施例に基づく図にて説明してきたが、本発明は、各構成部品の形状等を図に示すものに限定するものではなく、本発明の範囲で適切な形状等に変更してもよい。
例えば、図２に示す本発明の実施形態の一例では、溶接用のガンを挿入するための矩形状の開口部２ｈ、６ｈ、７ｈを設けるとしたが、溶接時のスペースが確保できるようであれば、開口部２ｈ、６ｈ、７ｈは必ずしも必要ではなく、図６に示す如く、開口部２ｈ、６ｈ、７ｈを廃した構成としてもよい。
又、図４に示すエンドキャップの他の一例においても、溶接時のスペースが確保できるようであれば、開口部８ｈを廃してもよく、同様に図５に示すエンドキャップの更なる他の一例においても、溶接時のスペースが確保できるようであれば、開口部２ｈ、９ｈを廃してもよいことは言及するまでもない（エンドキャップの他の一例において開口部８ｈを廃した例、エンドキャップの更なる他の一例において開口部２ｈ、９ｈを廃した例は、ともに図示しない。）。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１、請求項４に係る発明によれば、ハイドロフォームにより成形されたクロスメンバの利点を十分に用いつつ、サイドメンバ部材とクロスメンバ部材とを強固に結合可能な簡単な構造を提供できる。
【００３８】
請求項２に係る発明によれば、簡易な構造で強固な牽引フックの取付部を提供できる。
【００３９】
請求項３に係る発明によれば、リンフォース部材をサイドメンバ部材に強固に結合しつつ、省スペースな構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車体の主要フレームの一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係る実施形態の一例を示す車体構造の斜視図である。
【図３】図２に示す構成部品を結合した状態を示す図である。（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’矢視断面図である。
【図４】エンドキャップの他の一例を示す斜視図である。
【図５】エンドキャップの更なる他の一例を示す図である。（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’矢視断面図である。
【図６】本発明に係る実施形態の他の一例を示す車体構造の斜視図である。
【符号の説明】
１ サイドメンバ
２ クロスメンバ
２ｈ 開口部
３ リンフォース
６ ブラケット
６ｈ 開口部
７ エンドキャップ
７ａ 開口部
７ｂ ボルト
７ｈ 開口部
８ エンドキャップ
８ａ 開口部
８ｂ ボルト
８ｃ 延設部
８ｄ 支持部
８ｈ 開口部
９ エンドキャップ
９ａ 開口部
９ｂ ボルト
９ｃ 延設部
９ｄ 支持部
９ｅ 延設部
９ｈ 開口部
１０ パイプナット

Claims (4)

1. 車体前部の両側部に前記車体の前後方向に延設され、閉断面形状を有するサイドメンバ部材と、前記サイドメンバ部材の先端部に結合され、前記サイドメンバ部材間に掛け渡すように配設されたクロスメンバ部材と、前記サイドメンバ部材の先端部を閉塞するように取付けられたエンドキャップ部材とを有する車体構造において、
   前記クロスメンバ部材が、ハイドロフォームによりフランジのない閉断面構造に一体成形されて、前記サイドメンバ部材の先端部側面に結合され、
   前記エンドキャップ部材が平板で形成されると共に、前記クロスメンバ部材の車両前方側の面に結合する部分が前記エンドキャップ部材と同一平面上に延設されたことを特徴とする車体構造。
2. 車体前部の両側部に前記車体の前後方向に延設され、閉断面形状を有するサイドメンバ部材と、前記サイドメンバ部材の先端部に結合され、前記サイドメンバ部材間に掛け渡すように配設されたクロスメンバ部材と、前記サイドメンバ部材の先端部を閉塞するように取付けられたエンドキャップ部材とを有する車体構造において、
   前記クロスメンバ部材がハイドロフォームにて成形され、前記サイドメンバ部材の先端部側面に結合され、
   前記エンドキャップ部材が前記クロスメンバ部材の外周面に結合するように延設され、
   前記エンドキャップ部材の延設された部位が、更に上下方向に延設され、前記延設される部位で覆われる前記クロスメンバの閉断面形状の内部に、外側からフック部材が螺合可能なパイプ状のナット部材が、上記車体の前後方向に設けられたことを特徴とする車体構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車体構造において、
   前記エンドキャップ部材から突設された突設部と、
   前記突設部に結合され、前記サイドメンバ部材間に掛け渡すように配設されたリンフォース部材と
   を有したことを特徴とする車体構造。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車体構造において、
   前記サイドメンバ部材の閉断面を八角形状にすると共に、
   前記サイドメンバ部材に対して、三面の接触面を有するブラケットを介して、前記クロスメンバ部材を結合することを特徴とする車体構造。

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