特許 6248959 車両骨格構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248959

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】車両骨格構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/04 20060101AFI20171211BHJP

   B62D 25/06 20060101ALI20171211BHJP

   B62D 25/20 20060101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   B62D25/04 A

   B62D25/04 B

   B62D25/06 A

   B62D25/20 C

   B62D25/20 F

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-19232(P2015-19232)

(22)【出願日】2015年2月3日

(65)【公開番号】特開2016-141289(P2016-141289A)

(43)【公開日】2016年8月8日

【審査請求日】2017年2月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】塗木 哲夫

(72)【発明者】

【氏名】大島 拓也

【審査官】 川村 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３２１４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１８１０７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ １７／００ − ２５／０８

Ｂ６２Ｄ ２５／１４ − ２９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

キャビンの前方に設けられ、車両前後方向に延びるフロントサイドメンバと、
前記キャビンの側方下部に設けられ、車両前後方向に延びるロッカと、
前記キャビンの側方上部に設けられ、車両前後方向に延びるルーフサイドレールと、
車両上下方向に延び、前記ロッカの前端部と前記ルーフサイドレールの前端部とを連結するフロントピラーと、
車両上下方向に延び、前記ロッカの車両前後方向中央部と前記ルーフサイドレールの車両前後方向中央部とを連結するセンターピラーと、
を備え、
前記ルーフサイドレール、前記フロントピラーの上部、及び、前記センターピラーの下部よりも上側の部分の各強度が、前記フロントピラーの前記上部よりも下側の部分、及び、前記ロッカの各強度よりも高く、
前記フロントサイドメンバ、及び、前記センターピラーの前記下部の各強度が、前記フロントピラーの前記上部よりも下側の部分、及び、前記ロッカの各強度よりも低く設定されている、
車両骨格構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両骨格構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の骨格部材を異なる種類の材料で形成した車両骨格構造が知られている。例えば、特許文献１に記載の車両骨格構造では、フロントサイドメンバが鉄、ロッカ及びフロントピラーロアが高強度材料、フロアパネル及びダッシュパネルがアルミニウムでそれぞれ形成されている。このような複数の骨格部材を備える車両骨格構造では、車両の前面衝突及び側面衝突時に複数の骨格部材によって衝突荷重の伝達経路が確保される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１１／１４１１４７号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、キャビンの保護性能を向上させるためには、複数の骨格部材によって衝突荷重の伝達経路を確保するだけでなく、特定の骨格部材をどのように変形させるかという点についても考慮することが望ましく、この点で改善の余地がある。また、キャビンの保護性能を効率良く向上させるためには、特定の骨格部材を所望の形態に変形させるための手法が簡易であることが望ましい。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、キャビンの保護性能を効率良く向上させることができる車両骨格構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の車両骨格構造は、キャビンの前方に設けられ、車両前後方向に延びるフロントサイドメンバと、前記キャビンの側方下部に設けられ、車両前後方向に延びるロッカと、前記キャビンの側方上部に設けられ、車両前後方向に延びるルーフサイドレールと、車両上下方向に延び、前記ロッカの前端部と前記ルーフサイドレールの前端部とを連結するフロントピラーと、車両上下方向に延び、前記ロッカの車両前後方向中央部と前記ルーフサイドレールの車両前後方向中央部とを連結するセンターピラーと、を備え、前記ルーフサイドレール、前記フロントピラーの上部、及び、前記センターピラーの下部よりも上側の部分の各強度が、前記フロントピラーの前記上部よりも下側の部分、及び、前記ロッカの各強度よりも高く、前記フロントサイドメンバ、及び、前記センターピラーの前記下部の各強度が、前記フロントピラーの前記上部よりも下側の部分、及び、前記ロッカの各強度よりも低く設定されている。

【0007】

この車両骨格構造によれば、フロントピラー、ロッカ、ルーフサイドレール、及び、センターピラーの下部よりも上側の部分の各強度が確保されているので、前面衝突及び側面衝突時に衝突荷重の伝達経路を確保することができる。特に、ルーフサイドレール、フロントピラーの上部、及び、センターピラーの下部よりも上側の部分の各強度は、フロントピラーの上部よりも下側の部分、及び、ロッカの各強度よりも高く設定されている。従って、前面衝突及び側面衝突時に衝突荷重をより効率良く伝達することができるので、前面衝突及び側面衝突時におけるキャビンの変形をより効果的に抑制することができる。これにより、キャビンの保護性能を向上させることができる。

【0008】

また、フロントサイドメンバ、及び、センターピラーの下部の各強度は、フロントピラーの上部よりも下側の部分、及び、ロッカの各強度よりも低く設定されている。従って、前面衝突時には、フロントサイドメンバが車両前後方向に潰れ変形することにより、衝突エネルギーを吸収することができる。また、側面衝突時には、センターピラーの下部が車両幅方向内側に曲げ変形することにより、センターピラーの車両幅方向内側への倒れ変形を抑制することができる。従って、このことによっても、キャビンの保護性能を向上させることができる。

【0009】

しかも、上述の如くフロントサイドメンバ、及び、センターピラーの下部の各強度を低く設定することにより、フロントサイドメンバ、及び、センターピラーを所望の形態に変形可能としている。従って、フロントサイドメンバ、及び、センターピラーを所望の形態に変形させるための手法が簡易であるので、キャビンの保護性能を効率良く向上させることができる。

【発明の効果】

【0010】

以上詳述したように、本発明の車両骨格構造によれば、キャビンの保護性能を効率良く向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る車両骨格構造を車両前方上方から見た斜視図である。

【図2】図１に示される車両骨格構造のアンダーボデーを車両後方上方から見た斜視図である。

【図3】図１のＦ３−Ｆ３線断面図であって側面衝突時にセンターピラーが変形される前後の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

【0013】

なお、各図において示される矢印ＵＰ、矢印ＦＲ、矢印ＬＨは、車両上側、車両前側、車両左側をそれぞれ示している。また、以下の説明における「ＲＦ」は、「リインフォースメント」の略称である。

【0014】

図１に示される本発明の一実施形態に係る車両骨格構造１０は、例えば、乗用自動車等の車両に適用される。この車両骨格構造１０は、フロントサイドメンバ１２、ロッカ１４、ルーフサイドレール１６、フロントピラー１８、及び、センターピラー２０を備える。

【0015】

フロントサイドメンバ１２は、キャビン２２の前方に設けられており、車両前後方向に延びている。このフロントサイドメンバ１２は、フロントサイドメンバ１２の後端部を構成するフロントサイドメンバリア２４、及び、フロントサイドメンバ１２の後端部よりも前側の部分を構成するフロントサイドメンバフロント２６を有する。

【0016】

ロッカ１４は、キャビン２２の側方下部に設けられており、車両前後方向に延びている。このロッカ１４は、ロッカアウタＲＦ２８、及び、ロッカインナＲＦ３０（図２も参照）を有する。ロッカアウタＲＦ２８は、車両幅方向外側からロッカインナＲＦ３０に結合されている。

【0017】

ルーフサイドレール１６は、キャビン２２の側方上部に設けられており、車両前後方向に延びている。このルーフサイドレール１６は、ルーフサイドレールアウタＲＦ３２を有する。

【0018】

フロントピラー１８は、車両上下方向に延びており、ロッカ１４の前端部とルーフサイドレール１６の前端部とを連結している。このフロントピラー１８は、フロントピラーアッパＲＦ３４、及び、フロントピラーロアＲＦ３６を有する。

【0019】

フロントピラーアッパＲＦ３４は、フロントピラー１８の上部１８Ａを構成しており、一例として、上述のルーフサイドレールアウタＲＦ３２と一体に形成されている。一方、フロントピラーロアＲＦ３６は、フロントピラー１８の上部１８Ａよりも下側の部分１８Ｂを構成している。フロントピラーロアＲＦ３６の上端部は、フロントピラーアッパＲＦ３４の下端部と結合されており、フロントピラーロアＲＦ３６の下端部は、上述のロッカアウタＲＦ２８、及び、ロッカインナＲＦ３０とそれぞれ結合されている。

【0020】

センターピラー２０は、車両上下方向に延びており、ロッカ１４の車両前後方向中央部とルーフサイドレール１６の車両前後方向中央部とを連結している。このセンターピラー２０は、センターピラーアウタアッパＲＦ３８、センターピラーアウタロアＲＦ４０、及び、センターピラーヒンジＲＦ４２を有する。

【0021】

センターピラーアウタアッパＲＦ３８は、センターピラー２０の下部２０Ａよりも上側の部分２０Ｂを構成しており、一例として、上述のルーフサイドレールアウタＲＦ３２と一体に形成されている。

【0022】

一方、センターピラーアウタロアＲＦ４０は、センターピラー２０の下部２０Ａを構成している。センターピラーアウタロアＲＦ４０の上端部は、センターピラーアウタアッパＲＦ３８の下端部と結合されており、センターピラーアウタロアＲＦ４０の下端部は、上述のロッカアウタＲＦ２８、及び、ロッカインナＲＦ３０とそれぞれ結合されている。

【0023】

センターピラーヒンジＲＦ４２は、車両上下方向に延びており、車両幅方向外側からセンターピラーアウタアッパＲＦ３８に結合される。図１では、理解の容易のために、センターピラーヒンジＲＦ４２が取り外された状態で示されている。

【0024】

上述のロッカアウタＲＦ２８、ルーフサイドレールアウタＲＦ３２、フロントピラーアッパＲＦ３４、フロントピラーロアＲＦ３６、センターピラーアウタアッパＲＦ３８、及び、センターピラーアウタロアＲＦ４０は、アッパボデー４４を構成している。

【0025】

このアッパボデー４４には、上記部材の他に、ルーフフロントＲＦ４６、及び、ルーフセンターＲＦ４８等が設けられている。ルーフフロントＲＦ４６は、キャビン２２の前部上方に設けられており、ルーフセンターＲＦ４８は、キャビン２２の車両前後方向中央部の上方に設けられている。このルーフフロントＲＦ４６、及び、ルーフセンターＲＦ４８は、車両幅方向に延びており、左右一対のルーフサイドレールアウタＲＦ３２を連結している。

【0026】

一方、アッパボデー４４の下側に設けられたアンダーボデー５０には、上述のフロントサイドメンバリア２４、フロントサイドメンバフロント２６、ロッカインナＲＦ３０の他に、ラジエータサポート５２、及び、フロントアンダーメンバ５４等が設けられている。

【0027】

ラジエータサポート５２は、車両前方視にて四角枠状に形成されており、左右一対のフロントサイドメンバ１２の前端部に結合されている。フロントアンダーメンバ５４は、車両前後方向に延びており、このフロントアンダーメンバ５４の前端部は、ラジエータサポート５２の下端部に結合されている。

【0028】

さらに、図２に示されるように、アンダーボデー５０の前部から車両前後方向中央部にかけては、フロアパネル５６、ダッシュパネル５８、及び、ダッシュロアクロスメンバ６０等が設けられている。

【0029】

フロアパネル５６は、キャビン２２の床部を構成しており、車両前後方向及び車両幅方向に延在されている。このフロアパネル５６の車両幅方向外側の端部には、上述のロッカインナＲＦ３０が結合されている。ダッシュパネル５８は、キャビン２２の前部に設けられており、車両幅方向及び車両上下方向に延在されている。ダッシュパネル５８の下端部は、フロアパネル５６の前端部に結合されている。ダッシュロアクロスメンバ６０は、車両幅方向に延びており、ダッシュパネル５８の下部に結合されている。

【0030】

また、アンダーボデー５０の車両前後方向中央部には、フロアパネル５６に加えて、トンネルパネル６２、キックアッパＲＦ６４、第一フロントフロアクロスメンバ６６、及び、第二フロントフロアクロスメンバ６８等が設けられている。

【0031】

トンネルパネル６２は、車両前後方向に延びており、フロアパネル５６の車両幅方向中央部に結合されている。このトンネルパネル６２の前端部は、ダッシュパネル５８の下部、及び、ダッシュロアクロスメンバ６０にそれぞれ結合されている。キックアッパＲＦ６４は、車両前後方向に延びており、トンネルパネル６２とロッカインナＲＦ３０との間においてフロアパネル５６に結合されている。このキックアッパＲＦ６４の前端部は、ダッシュパネル５８の下部、及び、ダッシュロアクロスメンバ６０にそれぞれ結合されている。

【0032】

第一フロントフロアクロスメンバ６６、及び、第二フロントフロアクロスメンバ６８は、それぞれ車両幅方向に延びており、フロアパネル５６に結合されると共に、ロッカインナＲＦ３０とトンネルパネル６２とを連結している。第一フロントフロアクロスメンバ６６は、第二フロントフロアクロスメンバ６８よりも車両前側に配置されている。

【0033】

さらに、アンダーボデー５０の後部には、リアフロアパネル７０、リアクロスメンバフロント７２、ロッカインナリアＲＦ７４、及び、リアフロアサイドメンバ７６等が設けられている。

【0034】

リアフロアパネル７０は、フロアパネル５６の車両後側に設けられており、車両前後方向及び車両幅方向に延在されている。リアフロアパネル７０の前端部は、フロアパネル５６の後端部に結合されている。リアクロスメンバフロント７２は、車両幅方向に延びており、リアフロアパネル７０の前部に結合されている。

【0035】

ロッカインナリアＲＦ７４は、ロッカインナＲＦ３０の車両後側に設けられており、このロッカインナＲＦ３０の前端部は、ロッカインナＲＦ３０の後端部と結合されている。また、このロッカインナリアＲＦ７４は、リアフロアパネル７０の車両幅方向外側の端部に結合されている。

【0036】

リアフロアサイドメンバ７６は、車両前後方向に延びており、ロッカインナリアＲＦ７４の車両後側に設けられている。このリアフロアサイドメンバ７６の前端部は、ロッカインナリアＲＦ７４の後端部に結合されている。また、このリアフロアサイドメンバ７６は、リアフロアパネル７０の車両幅方向外側の端部に結合されている。

【0037】

また、本実施形態の車両骨格構造１０を構成する上記複数の骨格部材は、一例として、以下に示すように、互いに異なる引張強さを有する複数の種類の材料で形成されている。

【0038】

すなわち、図１に示されるルーフサイドレールアウタＲＦ３２、フロントピラーアッパＲＦ３４、センターピラーアウタアッパＲＦ３８、及び、ダッシュロアクロスメンバ６０（図２参照）には、引張強さが最も高い超高張力鋼板が使用されている。

【0039】

また、フロントピラーロアＲＦ３６、ロッカアウタＲＦ２８、ルーフセンターＲＦ４８、フロントアンダーメンバ５４、及び、センターピラーヒンジＲＦ４２には、引張強さが１１８０ＭＰａ（又は１３１０ＭＰａ）の超高張力鋼板が使用されている。同様に、図２に示されるロッカインナＲＦ３０、キックアッパＲＦ６４、第一フロントフロアクロスメンバ６６、及び、第二フロントフロアクロスメンバ６８にも、引張強さが１１８０ＭＰａ（又は１３１０ＭＰａ）の超高張力鋼板が使用されている。

【0040】

また、図１に示されるフロントサイドメンバリア２４、及び、センターピラーアウタロアＲＦ４０には、引張強さが９８０ＭＰａの高張力鋼板が使用され、フロントサイドメンバフロント２６には、引張強さが７８０ＭＰａの高張力鋼板が使用されている。また、図２に示されるロッカインナリアＲＦ７４にも、引張強さが７８０ＭＰａの高張力鋼板が使用されている。

【0041】

さらに、図１に示されるルーフフロントＲＦ４６、及び、トンネルパネル６２（図２参照）には、引張強さが５９０ＭＰａの高張力鋼板が使用されている。なお、上記以外の骨格部材には、４４０ＭＰａ以下の鋼板が使用されている。

【0042】

また、ルーフサイドレールアウタＲＦ３２、フロントピラーアッパＲＦ３４、及び、センターピラーアウタアッパＲＦ３８には、上述の如くフロントピラーロアＲＦ３６、ロッカアウタＲＦ２８、及び、ロッカインナＲＦ３０よりも引張強さが高い材料が使用されている。そして、これにより、ルーフサイドレール１６、フロントピラー１８の上部１８Ａ、及び、センターピラー２０の下部２０Ａよりも上側の部分２０Ｂの各強度は、フロントピラー１８の上部１８Ａよりも下側の部分１８Ｂ、及び、ロッカ１４の各強度よりも高くなっている。

【0043】

また、フロントサイドメンバリア２４、フロントサイドメンバフロント２６、及び、センターピラーアウタロアＲＦ４０には、フロントピラーロアＲＦ３６、ロッカアウタＲＦ２８、及び、ロッカインナＲＦ３０よりも引張強さが高い材料が使用されている。そして、これにより、フロントサイドメンバ１２、及び、センターピラー２０の下部２０Ａの各強度は、フロントピラー１８の上部１８Ａよりも下側の部分１８Ｂ、及び、ロッカ１４の各強度よりも低くなっている。

【0044】

また、ルーフサイドレール１６、フロントピラー１８の上部１８Ａ、及び、センターピラー２０の下部２０Ａよりも上側の部分２０Ｂの各強度は、上述の如く高く設定されている。そして、これにより、フロントピラー１８の前端部からロッカ１４の後端部までの範囲は、前面衝突時でも潰されない前突時変形抑制エリア８０とされている。また、ルーフサイドレール１６の上端部からセンターピラーアウタアッパＲＦ３８の下端部までの範囲は、側面衝突時でも潰されない側突時変形抑制エリア８２とされている。

【0045】

一方、フロントサイドメンバ１２の強度は、上述の如く低く設定されており、これにより、キャビン２２よりも車両前側の範囲は、前面衝突時における衝撃吸収エリア８４とされている。また、センターピラー２０の下部２０Ａの強度も、上述の如く低く設定されている。そして、これにより、センターピラー２０の下部２０Ａにおける車両上下方向の長さの範囲は、後に図３を用いて説明する如く、側面衝突時にセンターピラー２０の下部２０Ａを車両幅方向内側に曲げ変形させるためのモードコントロールエリア８６とされている。

【0046】

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

【0047】

以上詳述したように、本実施形態の車両骨格構造１０によれば、フロントピラー１８、ロッカ１４、ルーフサイドレール１６、及び、センターピラー２０の下部２０Ａよりも上側の部分２０Ｂの各強度が確保されている。従って、前面衝突及び側面衝突時に衝突荷重の伝達経路を確保することができる。

【0048】

特に、ルーフサイドレール１６、フロントピラー１８の上部１８Ａ、及び、センターピラー２０の下部２０Ａよりも上側の部分２０Ｂの各強度は、フロントピラー１８の上部１８Ａよりも下側の部分１８Ｂ、及び、ロッカ１４の各強度よりも高く設定されている。従って、前面衝突及び側面衝突時に衝突荷重をより効率良く伝達することができるので、前面衝突及び側面衝突時におけるキャビン２２の変形をより効果的に抑制することができる。これにより、キャビン２２の保護性能を向上させることができる。

【0049】

また、フロントサイドメンバ１２の強度は、フロントピラー１８の上部１８Ａよりも下側の部分１８Ｂ、及び、ロッカ１４の各強度よりも低く設定されている。そして、これにより、キャビン２２よりも車両前側には、前面衝突時における衝撃吸収エリア８４が設けられている。従って、前面衝突時には、フロントサイドメンバ１２が車両前後方向に潰れ変形することにより、衝突エネルギーを吸収することができる。

【0050】

また、フロントサイドメンバ１２と同様に、センターピラー２０の下部２０Ａの強度も、フロントピラー１８の上部１８Ａよりも下側の部分１８Ｂ、及び、ロッカ１４の各強度よりも低く設定されている。そして、これにより、センターピラー２０の下部２０Ａには、モードコントロールエリア８６が設定されている。従って、例えば、図３に示されるように、側面衝突時には、センターピラー２０の下部２０Ａが車両幅方向内側に曲げ変形することにより、センターピラー２０の車両幅方向内側への倒れ変形を抑制することができる。つまり、側面衝突時には、センターピラー２０の上部の倒れ込みが大となるが、センターピラー２０の下部の倒れ込みは小となる。

【0051】

このように、本実施形態の車両骨格構造１０によれば、前面衝突時にはフロントサイドメンバ１２の潰れ変形により衝突エネルギーを吸収することができると共に、側面衝突時にはセンターピラー２０の車両幅方向内側への倒れ変形を抑制することができる。従って、このことによっても、キャビン２２の保護性能を向上させることができる。

【0052】

しかも、上述の如くフロントサイドメンバ１２、及び、センターピラー２０の下部２０Ａの各強度を低く設定することにより、フロントサイドメンバ１２、及び、センターピラー２０を所望の形態に変形可能としている。従って、フロントサイドメンバ１２、及び、センターピラー２０を所望の形態に変形させるための手法が簡易であるので、キャビン２２の保護性能を効率良く向上させることができる。

【0053】

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

【0054】

上述の車両骨格構造１０において、各骨格部材の引張強さは、一例である。図１に示される前突時変形抑制エリア８０、側突時変形抑制エリア８２、衝撃吸収エリア８４、及び、モードコントロールエリア８６を設定できれば、各骨格部材の引張強さは、種々変形されても良い。

【0055】

また、前突時変形抑制エリア８０、側突時変形抑制エリア８２、衝撃吸収エリア８４、及び、モードコントロールエリア８６を設定できれば、車両骨格構造１０の構成も、種々変形されても良い。

【0056】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0057】

１０ 車両骨格構造
１２ フロントサイドメンバ
１４ ロッカ
１６ ルーフサイドレール
１８ フロントピラー
１８Ａ フロントピラーの上部
１８Ｂ フロントピラーの上部よりも下側の部分
２０ センターピラー
２０Ａ センターピラーの下部
２０Ｂ センターピラーの下部よりも上側の部分
２２ キャビン
８０ 前突時変形抑制エリア
８２ 側突時変形抑制エリア
８４ 衝撃吸収エリア
８６ モードコントロールエリア

【図1】

【図2】

【図3】