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特開2022-151482部品統合型リアロア及び車体フレーム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022151482
(43)【公開日】2022-10-07
(54)【発明の名称】部品統合型リアロア及び車体フレーム
(51)【国際特許分類】
   B62D 25/20 20060101AFI20220929BHJP
【FI】
B62D25/20 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】25
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021110163
(22)【出願日】2021-07-01
(31)【優先権主張番号】10-2021-0039080
(32)【優先日】2021-03-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】591251636
【氏名又は名称】現代自動車株式会社
【氏名又は名称原語表記】HYUNDAI MOTOR COMPANY
【住所又は居所原語表記】12, Heolleung-ro, Seocho-gu, Seoul, Republic of Korea
(71)【出願人】
【識別番号】500518050
【氏名又は名称】起亞株式会社
【住所又は居所原語表記】12, Heolleung-ro, Seocho-gu, Seoul, Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ノ,スン-ホ
(72)【発明者】
【氏名】ジョン,スン-ミン
(72)【発明者】
【氏名】ジョン,ヒ-ソク
【テーマコード(参考)】
3D203
【Fターム(参考)】
3D203AA02
3D203AA05
3D203BB12
3D203BB20
3D203BB24
3D203CA04
3D203CA56
3D203CA57
3D203CA74
3D203CA75
3D203CA82
3D203CB03
3D203CB09
3D203CB19
3D203DA22
3D203DA73
3D203DA83
3D203DA85
3D203DA87
3D203DB05
(57)【要約】
【課題】部品統合型リアロアを適用した車体フレームを提供する。
【解決手段】本発明の車体フレーム(1)に適用されたサイド連結メンバ(10)は、サイドシル(3)とリアサイドメンバ(40)がつながる連結区間を、所定の長さのボディフレーム(21)により形成し、サイドシル(30)とリアサイドメンバ(40)を固定する前後方連結メンバ(21-1、21-2)、ブッシュ(100)を締結するブッシュマウンティングメンバ(21-1、23)、及び後輪懸架装置を装着するCTBAマウンティングメンバ(25、27、29)がボディフレーム(21)に一体化されているリアロア(20)を含むことで、CTBA(200)の剛性確保はいうまでもなく、PBV(Purpose Built Vehicle)の設計意図に応じて容易に変更可能である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一側端部と反対側端部を有する所定の長さのボディフレームからなり、
前記ボディフレームは、前記一側端部でサイドシルを連結し、かつ前記反対側端部でリアサイドメンバを連結する前後方連結メンバと、
前記一側端部にブッシュが結合されるブッシュマウンティングメンバと、
前記反対側端部に、CTBA(Coupled Torsion Beam Axle)、シャシばね、ショックアブソーバのうち1つ以上が締結されるCTBAマウンティングメンバと、を一体化したものであることを特徴とする部品統合型リアロア。
【請求項2】
前記ボディフレームは、アルミニウムからなり、
ダイカストにより成形され、前記前後方連結メンバ、前記ブッシュマウンティングメンバ、及び前記CTBAマウンティングメンバが一体化されることを特徴とする請求項1に記載の部品統合型リアロア。
【請求項3】
前記ボディフレームは、前記一側端部と前記反対側端部との間に高さ差が形成されることで、リアロア地上高が形成されることを特徴とする請求項1に記載の部品統合型リアロア。
【請求項4】
前記ボディフレームは「H」断面構造を有することを特徴とする請求項1に記載の部品統合型リアロア。
【請求項5】
前記前後方連結メンバは、
前記一側端部から延びた上面開放空間部位に前記サイドシルが上部に載せられるセンターコネクタと、
前記反対側端部から開放空間として延び、前記リアサイドメンバが前記開放空間の上面に挿入されるリアコネクタと、からなることを特徴とする請求項1に記載の部品統合型リアロア。
【請求項6】
前記リアコネクタは、前記リアサイドメンバの端面が密着接触されるように、前記リアサイドメンバが挿入される上面に対する側面方向に内壁が形成されることを特徴とする請求項5に記載の部品統合型リアロア。
【請求項7】
前記ブッシュマウンティングメンバは、前記サイドシルが上部に載せられるように、前記一側端部から延びて上面開放空間を形成するセンターコネクタに穿孔されたブッシュマウンティング孔からなることを特徴とする請求項1に記載の部品統合型リアロア。
【請求項8】
前記CTBAマウンティングメンバは、
前記CTBAの一部部位が側部に挿入されるように、前記一側端部から突出して側面開放空間を形成するトレーリングアーム連結部と、
前記シャシばねの上部部位が上部に挿入されるように、前記反対側端部の下面から突出して下面開放空間を形成するスプリングシートと、
前記ショックアブソーバの上部部位が側部に挿入されるように、前記反対側端部の側面に側面開放空間を形成するショックアブソーバコネクタと、からなることを特徴とする請求項1に記載の部品統合型リアロア。
【請求項9】
前記トレーリングアーム連結部には、前記CTBAの一部部位に締結されるボルトとのねじ締結のためのリアロア孔が穿孔されていることを特徴とする請求項8に記載の部品統合型リアロア。
【請求項10】
前記サイドシルは押出材構造を有することを特徴とする請求項1に記載の部品統合型リアロア。
【請求項11】
車両の中間区間の骨格を成すものであって、電池が搭載される電池空間に拡張されるサイドシル(Side Sill)と、
車両の後方区間の骨格を成すリアサイドメンバ(Rear Side Member)と、
リアロア地上高が形成されるように高さ差を有する所定の長さのボディフレームからなるものであって、前記サイドシルと前記リアサイドメンバの連結区間を前後方連結メンバにより形成し、前記サイドシルとブッシュの締結部位をブッシュマウンティングメンバにより形成し、後輪懸架装置の締結部位をCTBA(Coupled Torsion Beam Axle)マウンティングメンバにより形成するリアロアと、を含むことを特徴とする車体フレーム。
【請求項12】
前記リアロアは、アルミニウムからなり、
ダイカストによる成形により、前記前後方連結メンバ、前記ブッシュマウンティングメンバ、及び前記CTBAマウンティングメンバが前記ボディフレームと一体化されることを特徴とする請求項11に記載の車体フレーム。
【請求項13】
前記前後方連結メンバは、締結部材により前記サイドシルと前記リアサイドメンバを固定することを特徴とする請求項11に記載の車体フレーム。
【請求項14】
前記締結部材と前記サイドシル及び前記締結部材と前記リアサイドメンバの固定は、FDS(Flow Drill Screw)方式により行われることを特徴とする請求項13に記載の車体フレーム。
【請求項15】
前記前後方連結メンバは、
前記サイドシルの連結区間で、前記ボディフレームを延ばした上面開放空間部位に前記サイドシルの一部部位が上部に載せられるセンターコネクタと、
前記リアサイドメンバの連結区間で、前記ボディフレームを開放空間として延ばし、前記リアサイドメンバの一部部位が前記開放空間の上面に挿入されるリアコネクタと、からなることを特徴とする請求項13に記載の車体フレーム。
【請求項16】
前記リアサイドメンバの端部は、前記リアコネクタの内壁と密着接触されることを特徴とする請求項15に記載の車体フレーム。
【請求項17】
前記サイドシルは、区画リブにより空間が分けられ、
前記リアサイドメンバは、開放型四角断面構造または閉鎖型四角断面構造を形成することを特徴とする請求項13に記載の車体フレーム。
【請求項18】
前記区画リブは、FDS(Flow Drill Screw)方式により前記リアロアのセンターコネクタと固定され、
前記センターコネクタは、前記サイドシルが上部に載せられるように、前記サイドシルの一側端部から延びて上面開放空間として形成されることを特徴とする請求項17に記載の車体フレーム。
【請求項19】
前記ブッシュマウンティングメンバは、前記ブッシュが挿入された状態でブッシュ軸により固定されるブッシュマウンティング孔からなり、
前記サイドシルの連結区間で、前記ブッシュマウンティング孔は、前記サイドシルの一部部位が上部に載せられる上面開放空間として前記ボディフレームを延ばしたセンターコネクタに穿孔されて形成されることを特徴とする請求項11に記載の車体フレーム。
【請求項20】
前記後輪懸架装置は、CTBA(Coupled Torsion Beam Axle)、シャシばね、及びショックアブソーバを含み、
前記CTBAマウンティング構造は、前記CTBA、前記シャシばね、前記ショックアブソーバのうち1つ以上を締結することを特徴とする請求項11に記載の車体フレーム。
【請求項21】
前記CTBAマウンティングメンバは、
前記サイドシルの連結区間で、前記CTBAのトレーリングアームが側部に挿入される側面開放空間を形成するように、前記ボディフレームの側面から突出したトレーリングアーム連結部と、
前記リアサイドメンバの連結区間で、前記CTBAのスプリング載置部に位置した前記シャシばねの上部部位が上部に挿入される下面開放空間を形成するように、前記ボディフレームの下面から突出したスプリングシートと、
前記リアサイドメンバの連結区間で、前記ショックアブソーバの上部部位が側部に挿入される側面開放空間を形成するように、前記ボディフレームの一側面に凹陥したショックアブソーバコネクタと、からなることを特徴とする請求項20に記載の車体フレーム。
【請求項22】
前記トレーリングアーム連結部は、前記トレーリングアームと固定されるボルトとねじ締結されるリアロア孔を形成することを特徴とする請求項21に記載の車体フレーム。
【請求項23】
前記スプリングシートは、前記シャシばねの上端部位に備えられたスプリングカップの外径を囲むカップ状の構造を有することを特徴とする請求項21に記載の車体フレーム。
【請求項24】
前記サイドシルは、左側サイドシルと右側サイドシルからなり、
前記左側サイドシルと前記右側サイドシルの離隔距離により、前記電池空間を含む車幅が形成されることを特徴とする請求項11に記載の車体フレーム。
【請求項25】
前記左側サイドシルと前記右側サイドシルは、前記車幅を横切るセンター押出材により連結されることを特徴とする請求項24に記載の車体フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、部品統合型リアロア及び車体フレームに関し、特に、後方連結構造に適用されたリアロアを、ダイカストにより部品統合型構造で製造することで、部品数量を極めて単純化しながらも、PBV(Purpose Built Vehicle)の設計意図に応じて容易に変更可能な部品統合型リアロア及び車体フレームに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、車両のリアロア(またはリアロアメンバ)は、後方衝突から衝撃を吸収して車両を安全に保護するために、車体フレームの後方連結構造を形成する。そのために、前記リアロアは、一側部が前/後に突出して折り曲げられて形成された複数の補強部材により剛性を増大させ、リアサイドメンバ、スプリングシート/サブフレームブラケット、リアサイドパネルなどを適用することで、ブラケットを含む関連部品を接合工程により互いに一体化させて構成する。
特にリアロアは、後輪懸架装置との締結構造と、スプリングシートの一側とリアロアの側面で複数の補強部材を用いた支持部材溶接構造を備える。しかし、リアロアは、リアロアパネルと複数の補強部材を用いた多数部品の接合構造からなるため、構造が複雑となり、重量が増加することにより、溶接部不良が発生することがある。
一例として、リアロアは約10個の部品からなり、このうち8個の部品を剛性のための補強部材として適用しているが、逆に、このような多数の補強部材は、重量及び材料費を上昇させるとともに、溶接を用いたパネル間の結合構造を必要とするため、リアロア部位に対する剛性支持力の低下も発生している。
特に、リアロアは、後輪懸架装置の取り付け時に、懸架マウンティング構造と車体フレームの主要構成要素であるサイドシル及び/またはリアサイドメンバの部品に対するオフセット量が存在し、該オフセット量は、リアロア部位の剛性をより弱化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2020-90270号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ダイカストを用して部品統合型構造とした、多数の補強材を適用しないリアロアにより、サイドシルとリアサイドメンバの前後方連結構造が形成されることで、構造の単純化による軽量化とともに、材料費の低減が達成され、特に、リアロアを用いたCTBA(Coupled Torsion Beam Axle)マウンティング構造によりCTBA剛性が確保されることで、リアロアのサイズ対応ダイカストの成形性により、PBV(Purpose Built Vehicle)の設計意図に応じて容易に変形可能な部品統合型ロアメンバを適用した車体フレーム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】
【0005】
本発明による部品統合型リアロアは、一側端部と反対側端部を有して所定の長さからなるボディフレームであって、前記一側端部にはサイドシルが連結され、前記反対側端部にはリアサイドメンバが連結される前後方連結メンバと、前記一側端部にブッシュが結合されるブッシュマウンティングメンバと、前記反対側端部に、CTBA、シャシばね、ショックアブソーバのうち1つ以上が締結されるCTBAマウンティングメンバと、を一体化したボディフレームを含むことを特徴とする。
【0006】
前記ボディフレームは、アルミニウムからなり、ダイカストにより成形され、前記前後方連結メンバ、前記ブッシュマウンティングメンバ、及び前記CTBAマウンティングメンバが一体化されることを特徴とする。
【0007】
前記ボディフレームは、前記一側端部と前記反対側端部との間に高さ差が形成されることでリアロア地上高が形成されることを特徴とする。
【0008】
前記ボディフレームは、「H」断面構造を有することを特徴とする。
【0009】
前記前後方連結メンバは、前記一側端部から延びた上面開放空間部位に前記サイドシルが上部に載せられるセンターコネクタと、前記反対側端部から開放空間として延び、前記リアサイドメンバが前記開放空間の上面に挿入されるリアコネクタと、からなることを特徴とする。
【0010】
前記リアコネクタは、前記リアサイドメンバの端面が密着接触されるように、前記リアサイドメンバが挿入される上面に対する側面方向に内壁が形成されることを特徴とする。
【0011】
前記ブッシュマウンティングメンバは、前記サイドシルが上部に載せられるように、前記一側端部から延びて上面開放空間を形成するセンターコネクタに穿孔されたブッシュマウンティング孔からなることを特徴とする。
【0012】
前記CTBAマウンティングメンバは、前記CTBAの一部部位が側部に挿入されるように、前記一側端部から突出して側面開放空間を形成するトレーリングアーム連結部と、前記シャシばねの上部部位が上部に挿入されるように、前記反対側端部の下面から突出して下面開放空間を形成するスプリングシートと、前記ショックアブソーバの上部部位が側部に挿入されるように、前記反対側端部の側面に側面開放空間を形成するショックアブソーバコネクタと、からなることを特徴とする。
【0013】
前記トレーリングアーム連結部には、前記CTBAの一部部位に締結されるボルトとのねじ締結のためのリアロア孔が穿孔されていることを特徴とする。
【0014】
前記サイドシルは押出材構造を有することを特徴とする。
【0015】
本発明による車体フレームは、車両の中間区間の骨格を成すものであって、電池が搭載される電池空間に拡張されるサイドシルと、車両の後方区間の骨格を成すリアサイドメンバと、リアロア地上高が形成されるように高さ差を有する所定の長さのボディフレームからなるものであって、前記サイドシルと前記リアサイドメンバの連結区間を前後方連結メンバにより形成し、前記サイドシルとブッシュの締結部位をブッシュマウンティングメンバにより形成し、後輪懸架装置の締結部位をCTBAマウンティングメンバにより形成するリアロアと、を含むことを特徴とする。
【0016】
前記リアロアは、アルミニウムからなり、ダイカストにより成形され、前記前後方連結メンバ、前記ブッシュマウンティングメンバ、及び前記CTBAマウンティングメンバが前記ボディフレームと一体化されることを特徴とする。
【0017】
前記前後方連結メンバは、締結部材により前記サイドシルと前記リアサイドメンバを固定することを特徴とする。
【0018】
前記締結部材と前記サイドシル及び前記締結部材と前記リアサイドメンバの固定は、FDS方式により行われることを特徴とする。
【0019】
前記前後方連結メンバは、前記サイドシルの連結区間で、前記ボディフレームを延ばした上面開放空間部位に前記サイドシルの一部部位が上部に載せられるセンターコネクタと、前記リアサイドメンバの連結区間で、前記ボディフレームを開放空間として延ばし、前記リアサイドメンバの一部部位が前記開放空間の上面に挿入されるリアコネクタと、からなることを特徴とする。
【0020】
前記リアサイドメンバの端部は、前記リアコネクタの内壁と密着接触されることを特徴とする。
【0021】
前記サイドシルは、区画リブにより空間が分けられ、前記リアサイドメンバは、開放型四角断面構造または閉鎖型四角断面構造を形成することを特徴とする。
【0022】
前記区画リブは、FDS(Flow Drill Screw)方式により前記リアロアのセンターコネクタと固定され、前記センターコネクタは、前記サイドシルが上部に載せられるように、前記サイドシルの一側端部から延びて上面開放空間として形成されることを特徴とする。
【0023】
前記ブッシュマウンティングメンバは、前記ブッシュが挿入された状態でブッシュ軸により固定されるブッシュマウンティング孔からなり、前記サイドシルの連結区間で、前記ブッシュマウンティング孔は、前記サイドシルの一部部位が上部に載せられる上面開放空間として前記ボディフレームを延ばしたセンターコネクタに穿孔されて形成されることを特徴とする。
【0024】
前記後輪懸架装置は、CTBA、シャシばね、及びショックアブソーバを含み、前記CTBAマウンティング構造は、前記CTBA、前記シャシばね、前記ショックアブソーバのうち1つ以上を締結することを特徴とする。
【0025】
前記CTBAマウンティングメンバは、前記サイドシルの連結区間で、前記CTBAのトレーリングアームが側部に挿入される側面開放空間を形成するように、前記ボディフレームの側面から突出したトレーリングアーム連結部で、前記リアサイドメンバの連結区間と、前記CTBAのスプリング載置部に位置した前記シャシばねの上部部位が上部に挿入される下面開放空間を形成するように、前記ボディフレームの下面から突出したスプリングシートと、前記リアサイドメンバの連結区間で、前記ショックアブソーバの上部部位が側部に挿入される側面開放空間を形成するように、前記ボディフレームの一側面に凹陥したショックアブソーバコネクタと、からなることを特徴とする。
【0026】
前記トレーリングアーム連結部には、前記トレーリングアームと固定されるボルトとねじ締結するためのリアロア孔が形成されることを特徴とする。
【0027】
前記スプリングシートは、前記シャシばねの上端部位に備えられたスプリングカップの外径を囲むカップ状の構造を有することを特徴とする。
【0028】
前記サイドシルは、左側サイドシルと右側サイドシルからなり、前記左側サイドシルと前記右側サイドシルの離隔距離により、前記電池空間を含む車幅が形成されることを特徴とする。
【0029】
前記左側サイドシルと前記右側サイドシルは、前記車幅を横切るセンター押出材により連結されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0030】
本発明の部品統合型リアロアを適用した車体フレームは、下記のような作用及び効果を実現する。
第一に、リアロアがダイカストの成形により部品統合型構造で製造され、車体フレームのサイドシルとリアサイドメンバに適用されることで、後方連結構造の単純化により、軽量化が達成されることができる。
第二に、部品統合型リアロアを用いた一体型CTBAマウンティング構造により、後輪懸架のCTBAとシャシばねが直ちに締結されることで、走行による振動が車体に伝達されることによる走行騷音の主経路であるシャシマウンティング強度の頑健性が確保され、走行騷音低減性能が改善される。
第三に、部品統合型リアロアを用いた一体型CTBAマウンティング構造により、後輪懸架のショックアブソーバをリアロアメンバの内側に位置させることで、ショックアブソーバの位置が移動した分だけ、より広い室内空間が確保されることができる。
第四に、部品統合型リアロアを用いた一体型CTBAマウンティング構造により、サイドシルにブッシュ締結が可能であるため、サイドシルとサイドシルの間に形成されていた既存のブッシュ空間がなくなり、高電圧電池空間が従来に比べて拡張され、電池容量がさらに大きく確保されることができる。
第五に、リアロアがダイカストの成形により部品統合型構造で製造され、車体フレームの後方連結構造に適用されることで、従来に適用されていた多数の報強材をなくすことができるため、単品製作による材料費及び金型費を低減するとともに、単品の組み立てによる治具費などの投資コストを低減し、重量を低減可能である。
第六に、部品統合型リアロアがダイカストの成形により製造されることで、リアロアのスペック(すなわち、大きさ及び長さ)の調節が容易であるため、車両の目的に応じて長さ変更が求められるPBV(Purpose Built Vehicle)の設計特性に適する。
【図面の簡単な説明】
【0031】
図1】本発明に係る部品統合型リアロアを適用した車体フレームの構成図である。
図2】本発明に係るアルミニウムダイカストの成形により製作され、サイド連結メンバを構成する部品統合型リアロアの斜視図である。
図3】本発明に係る車体フレームが、部品統合型リアロアを用いて後輪懸架装置と組み立てられる状態である。
図4】本発明に係る車体フレームがリアロアを介して成す後方連結構造の断面構成図である。
図5】本発明に係る車体フレームがリアロアを介してブッシュマウンティング構造を成すことで、電池搭載空間が拡張されたことを示す例である。
図6】本発明に係る車体フレームがリアロアを介してCTBAマウンティング構造を成すことで、車両の室内空間が拡張されたことを示す例である。
図7】本発明に係る後輪懸架のシャシばねが、リアロアのスプリングシートにより支持される組み立て断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0033】
図1を参照すると、車体フレーム1は、サイドシル(Side Sill)30及びリアサイドメンバ(Rear Side Member)40をサイド連結メンバ10として構成される。この際、車体フレーム1は、サイドシル30の前方にフロントサイドメンバ(Front Side Member)(図示せず)が連結されている。
具体的に、サイド連結メンバ10は、リアロア(Rear Lower)20によりサイドシル30とリアサイドメンバ40を連結し、センター押出材50により左/右側サイドシル30A、30Bが固定される。
【0034】
一例として、リアロア20は、サイドシル30とリアサイドメンバ40を連結する前後方連結メンバ(または前後方連結構造)を形成する。
そのため、リアロア20は左側リアロアと右側リアロアから構成されており、左側リアロアは、サイドシル30の左側サイドシル30Aとリアサイドメンバ40の左側リアサイドメンバ40Aとを連結し、右側リアロアは、サイドシル30の右側サイドシル30Bとリアサイドメンバ40の右側リアサイドメンバ40Bと、を連結する。
特に、リアロア20は、左側リアロアと右側リアロアのそれぞれが、アルミニウムを材料として用いてダイカスト工法により製造されるため、別の補強部材が適用されない1つの部品からなる部品統合型リアロア20であることを特徴とする。
【0035】
一例として、サイドシル30は左側サイドシル30Aと右側サイドシル30Bから構成され、センター押出材50により連結される。この際、左側サイドシル30Aと右側サイドシル30Bは、車両の中間区間で左/右側の下部側面を成し、かつ互いに離隔して、電池空間Lbを形成する。センター押出材50は、電池空間Lbを横切って左/右側サイドシル30A、30Bを連結し、互いに間隔を置いて2個以上で構成される。
特に、左側サイドシル30Aと右側サイドシル30Bはそれぞれ、センター押出材50と同様に押出材の構造からなり、強化された剛性と耐久性を有することができる。この際、押出材はアルミニウムからなる。
【0036】
そのため、サイドシル30は、押出材の一体型構造を有して車体フレーム1のセンターフレームを成す。
したがって、サイドシル30のうち左側サイドシル30Aは、一側端部がリアロア20の左側リアロアに締結部材60(図4参照)とともに組み立てられ、サイドシル30のうち右側サイドシル30Bは、一側端部がリアロア20の右側リアロアに締結部材60(図4参照)とともに組み立てられる。
一例として、リアサイドメンバ40は左側リアサイドメンバ40Aおよび右側リアサイドメンバ40Bから構成されており、左側リアサイドメンバ40Aと右側リアサイドメンバ40Bは、車両の後方区間で左/右側下部側面を成す。この際、左/右側リアサイドメンバ40A、40Bの一側端部は、リアバンパ(不図示)の構成要素であるリアバンパバックビーム6に連結される。
【0037】
特に、左側リアサイドメンバ40Aと右側リアサイドメンバ40Bのそれぞれに2つのパネルを溶接して形成された、中空の内部空間からなる断面を形成する。この際、左/右側リアサイドメンバ40A、40Bのそれぞれはアルミニウムからなる。
また、リアサイドメンバ40は、「U」の開放型四角断面形状または「□」の閉鎖型四角断面形状(図4参照)からなり、左側リアサイドメンバと右側リアサイドメンバから構成される。
特に、リアサイドメンバ40のうち左側リアサイドメンバは、一側端部がリアロア20の左側リアロアに締結部材60(図4参照)とともに組み立てられ、右側リアサイドメンバは、一側端部がリアロア20の右側リアロアに締結部材60(図4参照)とともに組み立てられる。
【0038】
一方、図2を参照すると、リアロア20は緩い曲線のボディフレーム21からなり、ボディフレーム21に、前後方連結メンバ、ブッシュマウンティングメンバ(またはブッシュマウンティング構造)、及びCTBAマウンティングメンバ(またはCTBAマウンティング構造)を一体型に形成することで、部品統合型リアロア20とすることを特徴とする。
【0039】
一例として、ボディフレーム21は、水平な横ボディ21Aと、それに垂直な左側縦ボディ21Bおよび右側縦ボディ21Cと、からなって「H」の断面構造を成し、一側と他側が、リアロア地上高Hが形成されるように高さ差を有することで、後輪懸架装置のシャシばね300とショックアブソーバ400の装着を容易にする。この際、左側縦ボディ21Bの位置は車両の内側空間に向かう位置であり、右側縦ボディ21Cの位置は車両の外側空間に向かう位置と定義されることができる。
特に、ボディフレーム21は、横ボディ21Aが、佐/右側縦ボディ21B、21Cの下部位置Bが上部位置bよりも上方に位置し、かつ、左/右側縦ボディ21B、21Cの下部幅Aが上部幅aよりも広いように形成されることで、「H」断面構造が台形状からなる。
【0040】
一例として、前後方連結メンバは、ボディフレーム21の一側端部に一体に形成されて水平に延びたセンターコネクタ21-1と、反対側端部に一体に形成されて水平に延びたリアコネクタ21-2と、からなる。
一例として、ブッシュマウンティングメンバは、センターコネクタ21-1に穿孔されたブッシュマウンティング孔23からなる。この際、ブッシュマウンティング孔23は円形で形成される。
【0041】
具体的に、CTBAマウンティングメンバは、ボディフレーム21の一側で、センターコネクタ21-1と間隔を置いて側面から水平に突出して形成されたトレーリングアーム連結部25と、ボディフレーム21の反対側で、リアコネクタ21-2と間隔を置いて下面から垂直に突出して形成されたスプリングシート27と、ボディフレーム21の反対側で、リアコネクタ21-2と間隔を置いて一側面に空間をなして形成されたショックアブソーバコネクタ29と、からなる。
一例として、トレーリングアーム連結部25は、ボディフレーム21の左/右側縦ボディ21B、21Cのそれぞれから水平に突出した左/右フランジからなり、CTBA200の部のトレーリングアーム200A(図 6参照)を囲んでおり、左/右フランジに、ボルト200B(図 6参照)とねじ締結するためのリアロア孔25Aが雌ねじを成すように穿孔されている。
【0042】
一例として、スプリングシート27は、ボディフレーム21の左/右側縦ボディ21B、21Cのそれぞれから垂直に突出した左/右フランジがカップ状(図7参照)に確張されて形成されており、カップ状でスプリングカップ300Aと結合されたシャシばね300の端部を囲んで載置させる。
一例として、ショックアブソーバコネクタ29は、スプリングシート27が形成される部位で、ボディフレーム21の左側縦ボディ21Bを横ボディ21Aの方に押し込んだ構造で形成されることで側面開放構造を成し、側面開放構造にショックアブソーバ400の上端部位(図6参照)が位置することになる。
【0043】
一方、図3から図7は、車体フレーム1に、部品統合型リアロア20を用いたサイド連結メンバ10により後輪懸架装置が装着される例を示す。
図3を参照すると、車体フレーム1は、サイドシル30とリアサイドメンバ40をリアロア20により連結したサイド連結メンバ10により連結される。
具体的に、サイド連結メンバ10において、リアロア20の前後方連結メンバによりサイドシル30とリアサイドメンバ40を固定し、ブッシュマウンティングメンバによりブッシュ軸100Aを介してブッシュ100とサイドシル30を固定し、CTBAマウンティングメンバにより後輪懸架装置の構成要素であるCTBA200、シャシばね300、及びショックアブソーバ400を固定する。
【0044】
特に、リアロア20が、ダイカスト工法(すなわち、低圧鋳造ダイカスト工法)によりアルミニウムを射出成形して製造されることで、リアロアのスペック(すなわち、大きさ及び長さ)の調節が容易であり、このようなリアロアのスペック変更の容易性は、車両の目的に応じて長さ変更が求められるPBV(Purpose Built Vehicle)の設計特性を満たす。
図4および図2をともに参照すると、前後方連結メンバは、リアロア20のボディフレーム21に形成されたセンターコネクタ21-1およびリアコネクタ21-2を用いて実現される。
【0045】
一例として、リアロア20のセンターコネクタ21-1は、リアロア20の一側端部から延びた上面開放空間部位にサイドシル30を上部に載せて載置させる。これに対し、リアロア20のリアコネクタ21-2は、リアロア20の反対側端部から「コ」字状の開放空間として延びることで、リアサイドメンバ40が開放空間の上面に挿入されて載置及び固定される。
【0046】
さらに、センターコネクタ21-1とサイドシル30、リアコネクタ21-2とリアサイドメンバ40は、締結部材60を用いて固定される。この際、締結部材60としてはスクリュー(またはボルト)が適用され、スクリュー(またはボルト)は、異種素材の便方向接合が可能なFDS(Flow Drill Screw)方式によりサイドシル30及びリアサイドメンバ40に固定される。
一例として、締結部材60は、センターコネクタ21-1の方から、断面A-A及び断面B-Bのように、FDS(Flow Drill Screw)方式により複数のスクリュー(またはボルト)がセンターコネクタ21-1の壁面とサイドシル30の壁面が当接する面接触部位を貫通することで、センターコネクタ21-1とサイドシル30を固定する。この際、サイドシル30は、多数の区画リブ31により空間が分けられることで、より強い剛性及び耐久性を有することができる。
【0047】
一例として、締結部材60は、リアコネクタ21-2の方から、断面C-Cのように、FDS(Flow Drill Screw)方式により、複数のスクリュー(またはボルト)がリアコネクタ21-2の壁面とリアサイドメンバ40の壁面が当接する面接触部位を貫通することで、リアコネクタ21-2とリアサイドメンバ40を固定する。
特に、センターコネクタ21-1の上面開放構造は、サイドシル30が上部に載せられて載置された状態で、断面A-Aのように、センターコネクタ21-1の側壁に密着され、リアロア20の長さ方向(すなわち横方向)に加えられる外力に対する支持剛性を極大化させる。この際、密着は、面接触状態で溶接部を有することを意味する。
【0048】
また、リアコネクタ21-2の「コ」字状の上面開放空間構造は、リアサイドメンバ40が開放空間の上面に挿入され、このような上面への挿入状態で、断面D-Dのように、リアサイドメンバ40の端部がリアコネクタ21-2の内側空間でリアコネクタ21-2の内壁と密着接触(Z)されることで、リアロア20の長さ方向(すなわち、横方向)に加えられる外力に対する支持剛性を極大化させる。
図5を参照すると、ブッシュマウンティングメンバは、リアロア20のボディフレーム21に形成されたセンターコネクタ21-1とブッシュマウンティング孔23を用いてブッシュ100が組み立てられて実現される。
【0049】
一例として、ブッシュ100はブッシュマウンティング孔23に挿入され、ブッシュ軸100Aがブッシュ100の軸孔を貫通してサイドシル30の区画リブ31を通り、軸端部に結合されたブッシュキャップ(またはブッシュキャップナット)に固定される。
したがって、断面E-Eのように、ブッシュ100は、ブッシュ幅(Bush Width)Lcがサイドシル30のサイドシル幅(S/SILL Width)Laに吸収され、このようなブッシュ100とサイドシル30の重畳構造により、左/右側サイドシル30A、30Bにより形成された車幅Lからブッシュ幅Lcを除去することができる。
【0050】
これにより、断面F-Fのように、車体フレーム1は、左/右側サイドシル30A、30Bにより形成された車幅Lにおいて、電池空間幅(Battery Space Width)Lbの活用においてブッシュ幅Lcと左/右側サイドシル幅Laを除いていた従来と異なって、左/右側サイドシル幅Laのみを除くことで、電池空間幅Lbが拡張される。
その結果、車体フレーム1に搭載される高電圧の電池500は、従来に比べて電池空間幅Lbのサイズが増加し、同一条件下で、従来に比べて電池容量を増加させることができる。
【0051】
図6を参照すると、CTBAマウンティングメンバは、リアロア20のボディフレーム21に形成されたトレーリングアーム連結部25、スプリングシート27、及びショックアブソーバコネクタ29を用いて、後輪懸架装置のCTBA200、シャシばね300、及びショックアブソーバ400が組み立てられて実現される。
一例として、CTBA200は、直線状のアクスルボディに対して左/右側面部位のスプリング載置部200Cにより略「U」形状を成し、スプリング載置部200Cの折り曲げ部位に形成されたトレーリングアーム200Aが、リアロア20のトレーリングアーム連結部25に形成された側面開放空間に挿入される。
そうすると、断面G-Gのように、トレーリングアーム200Aのピンホールには、トレーリングアーム連結部25のリアロア孔25Aを介してボルト200Bがねじ締結により固定されることで、リアロア20にCTBA200が組み立てられて一体化される。
【0052】
一例として、ショックアブソーバ400は、その下端部位がCTBA200の側面に締結された状態で、その上端部位が、リアロア20のショックアブソーバコネクタ29に形成された側面開放空間に載置される。そうすると、断面H-Hのように、ショックアブソーバ400の上端部位がショックアブソーバコネクタ29の空間に位置された状態で、マウンティングピンなどで固定されることで、リアロア20にシャシショックアブソーバ400が組み立てられて一体化される。
【0053】
一例として、シャシばね300は、CTBA200のスプリング載置部200Cに下端部位を載置させた状態で、スプリングカップ300Aが結合された上端部位がリアロア20のスプリングシート27に形成された空間に載置される。
そうすると、断面I-Iのように、シャシばね300の上端部位は、スプリングカップ300Aとともにスプリングシート27のカップ状構造により囲まれて載置されることで、リアロア20にシャシばね300が組み立てられて一体化される。
【0054】
図7を参照すると、シャシばね300がCTBA200のスプリング載置部200Cとリアロア20のスプリングシート27との間に位置された状態で、スプリングシート27がカップ状構造をスエージング(Swaging)し、スプリングカップ300Aの外径と結合されることを示す。
上述のように、本実施形態に係る車体フレーム1に適用されたサイド連結メンバ10は、車両の中間区間の骨格を成すサイドシル30と、車両の後方区間の骨格を成すリアサイドメンバ40がつながる連結区間を、リアロア地上高Hが形成されるように高さ差を有する所定の長さのボディフレーム21により形成し、電池空間Lbを形成するサイドシル30とリアサイドメンバ40を固定する前後方連結メンバ21-1、21-2、ブッシュ100を締結するブッシュマウンティングメンバ21-1、23、及び後輪懸架装置を装着するCTBAマウンティングメンバ25、27、29が、ボディフレーム21に一体化されているリアロア20を含む。
【0055】
したがって、サイド連結メンバ10は、ダイカストを用いた部品統合型リアロアの構造により、構造の単純化による軽量化、材料費低減、CTBA(Coupled Torsion Beam Axle)200の剛性確保が可能であり、特に、リアロア20のサイズ対応ダイカストの成形性により、PBV(Purpose Built Vehicle)の設計意図に応じて容易に変更可能である。
【符号の説明】
【0056】
1 車体フレーム
6 リアバンパバックビーム
10 サイド連結メンバ
20 リアロア
21 ボディフレーム
21A 横ボディ
21B、21C 左/右側縦ボディ
21-1 センターコネクタ
21-2 リアコネクタ
23 ブッシュマウンティング孔
25 トレーリングアーム連結部
25A リアロア孔
27 スプリングシート
29 ショックアブソーバコネクタ
30 サイドシル
30A、30B 左/右側サイドシル
31 区画リブ
40 リアサイドメンバ
40A、40B 左/右側リアサイドメンバ
50 センター押出材
60 締結部材
100 ブッシュ
100A ブッシュ軸
200 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle)
200A トレーリングアーム
200B ボルト
200C スプリング載置部
300 シャシばね
300A スプリングカップ
400 ショックアブソーバ
500 電池
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7