JP2000219163A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を削減して車体の軽量化を図りつつ
車体の剛性強度を確実に高めることができる自動車の車
体構造を提供する。 【解決手段】 車体パネルに沿って前後方向に延び且つ
車体パネルを含む閉断面を形成するフロントフレーム１
やリヤフレーム２を備え、それらフレーム１，２の閉断
面内にフレーム１，２に沿ってハイドロフォームにより
成形したパイプ状部材５，９を接合して補強した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は自動車の車体構造
に関し、特に部品点数を削減して軽量化しつつ車体の剛
性強度を高めたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】 自動車の車体構造は、通常、前部車体
構造、フロア構造、側部車体構造、カウル部構造、後部
車体構造、ルーフ構造などからなる。前記車体構造のう
ちの特に剛性、強度の必要な部位には、車体パネルと協
働して閉断面を形成するやや厚手の板材からなるフレー
ム部材（左右１対のフロントフレーム、左右１対のリヤ
フレーム、複数のクロスメンバ等々）が設けられてい
る。

【０００３】前記フロントフレームは車体パネルとして
のホイールエプロンと協働して閉断面を形成し、リヤフ
レームは車体パネルであるリヤフロアパネルと協働して
閉断面を形成している。ここで、前記フレーム部材を補
強する為に、フレーム部材の内部に複数の補強部材が設
けられるが、この補強部材はやや厚手の板部材をプレス
成形加工したもので、補強部材には溶接接合する為の接
合フランジが形成され、接合フランジをスポット溶接す
ることでフレーム部材に溶接接合される。尚、前記フレ
ーム部材には、フロントやリヤのサスペンションのサス
ペンション支持部材や、エンジンを搭載するエンジンマ
ウント用サブフレームが連結される。

【０００４】一方、特開平８−３３７１８２号、特開平
９−１５０７５２号、特開平１０−９５３６４号、特開
平１０−９５３６５号、特開平９−３０３４５号、特開
平１０−１３９５０号、特開平８−１９２２３８号等に
は、ハイドロフォームにより閉断面フレームを成形し、
その閉断面フレームで車体フレームを構成する技術が記
載されている。ハイドロフォームは、図１３に示すよう
に、鋼や軽金属等のパイプ素材５０を上型５１と下型５
２とから成る成形型５３内に収容し流体圧により拡張成
形して閉断面フレーム５４に成形する技術である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 従来の車体構造のう
ち、車体パネルと共に閉断面を形成するフレーム部材
に、複数の板材からなる補強部材を組み込んだ構造で
は、補強部材をやや厚手の板材で構成し、接合フランジ
を介して溶接する構造であるため、補強の為の部品点数
が多く、構造が複雑化し、補強部材の重量も重くなり、
製作コストが高価になり、車体の軽量化を図る上で不利
になる。

【０００６】尚、前記公報には、ハイドロフォームで成
形した閉断面フレームを用いてフレーム部材を作る技術
は記載されているが、ハイドロフォームで成形した閉断
面フレームを用いてフレーム部材を効果的に補強する技
術については記載されてない。本発明の目的は、部品点
数を削減して車体の軽量化を図りつつ車体の剛性強度を
確実に高めることができる自動車の車体構造を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 請求項１の自動車の車
体構造は、車両の車体パネルと、この車体パネルに沿っ
て前後方向に延び且つ車体パネルを含む閉断面を形成す
るフレーム部材とを備えた車体構造において、前記フレ
ーム部材は、その前後部位の高さが変化したキックアッ
プ部を備え、前記フレーム部材の閉断面内に、少なくと
も前記キックアップ部の範囲にわたってフレーム部材に
沿って配設されたパイプ状部材が取付けられたことを特
徴とするものである。

【０００８】このフレーム部材の閉断面内に、フレーム
部材の少なくともキックアップ部の範囲にわたって且つ
フレーム部材に沿って、フレーム部材を補強する為のパ
イプ状部材を取付けたので、１つのパイプ状部材でもっ
てフレーム部材を効果的に補強することができる。即
ち、パイプ状部材は閉断面構造で剛性強度に優れるため
かなり薄肉状にすることができ、簡単にフレーム部材に
溶接接合することもできるため、フレーム部材を補強す
る為の部品点数を削減でき、構造を簡単化でき、フレー
ム部材を補強する為の部材重量を小さくでき、製作コス
トを低減でき、車体重量を軽減する上でも有利である。
尚、前記フレーム部材のうちのキックアップ部のように
湾曲した部分を、従来のような板材からなる補強部材で
補強する場合は、複数の補強部材を組み合わせて補強す
ることになり、部品点数が多く、構造が複雑化する。

【０００９】請求項２の自動車の車体構造は、車両の車
体パネルと、この車体パネルに沿って前後方向に延び且
つ車体パネルを含む閉断面を形成するフレーム部材とを
備えた車体構造において、前記フレーム部材の閉断面内
に、そのフレーム部材に沿ってパイプ状部材を設け、前
記パイプ状部材を車体パネルとフレーム部材の双方に接
合したことを特徴とするものである。前記キックアップ
部という構成以外は請求項１の発明と同様の構成を有す
るため、基本的に請求項１と同様の作用を奏する。しか
も、パイプ状部材を車体パネルとフレーム部材の双方に
接合したので、パイプ状部材に接合フランジを設けるこ
となくパイプ状部材をフレーム部材と車体パネルとに強
固に溶接接合することができ、パイプ状部材を介してフ
レーム部材の剛性、強度を確実に強化できる。

【００１０】請求項３の自動車の車体構造は、請求項１
または２の発明において、前記車両にサブフレームを設
け、このサブフレームを少なくともパイプ状部材に取付
けたことを特徴とするものである。パイプ状部材は剛性
強度に優れるので、サブフレームを強固に取付けること
ができ、このサブフレームを介して種々の装備品を取付
けることができる。その他請求項１または２と同様の作
用を奏する。

【００１１】請求項４の自動車の車体構造は、請求項３
の発明において、前記車両にサスペンションを設け、こ
のサスペンションを前記サブフレームを介してパイプ状
部材に取付けたことを特徴とするものである。サスペン
ションに作用する外力を、サブフレームを介してパイプ
状部材で支持することができる。

【００１２】請求項５の自動車の車体構造は、請求項１
〜４の何れかの発明において、前記車体パネルはプレス
成形により成形された部材であり、前記パイプ状部材は
ハイドロフォームにより成形された部材であることを特
徴とするものである。金属製のパイプ素材を成形型内に
収容してパイプ素材の内部に高圧の流体圧を充填するハ
イドロフォームにより成形することにより、パイプ状部
材を容易に成形することができ、閉断面構造のパイプ状
部材は薄手のものでも剛性、強度に優れるため、このパ
イプ状部材でフレーム部材を補強することで、フレーム
部材の剛性強度を確保することができ、車体重量の軽量
化を図ることが可能になる。その他請求項１〜４の何れ
かと同様の作用を奏する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。自動車（車両に相当する）
の車体構造は、前部車体構造、フロア構造、側部車体構
造、カウル部構造、後部車体構造、ルーフ構造などから
なる。図１に示すように、前部車体構造にはその重要な
強度部材としての左右１対のフロントフレーム１（フレ
ーム部材に相当する）が配設され、後部車体構造にはそ
の重要な強度部材としての左右１対のリヤフレーム２
（フレーム部材に相当する）が配設されている。最初
に、フロントフレーム１について説明し、次にリヤフレ
ーム部材２について説明する。

【００１４】図１、図２に示すように、各フロントフレ
ーム１は、エンジンルームの下部の左右の側部に前後方
向向きに配設され、その前側約２／３部分に対して後側
約１／３部分は段落ち状に一体的に形成され、図示のよ
うにフロントフレーム１の後部の途中部にはその前後部
位の高さが変化したキックアップ部１ａであって側面視
ほぼクランク形状のキックアップ部１ａが形成されてい
る。

【００１５】フロントフレーム１は、断面溝形にプレス
成形された厚さ約２〜４ｍｍの鋼製の板材からなり、そ
の前側約２／３部分は車幅方向外側に開口する溝形をな
し、その後部約１／３部分は上方に開口する溝形をなし
ている。フロントフレーム１の前側約２／３部分はホイ
ールエプロン３（車体パネルに相当する）と協働してホ
イールエプロン３を含む閉断面を形成し、フロントフレ
ーム１の後側約１／３部分はダッシュボード１２の下部
とフロアパネル４（車体パネルに相当する）と協働して
それらを含む閉断面を形成している。

【００１６】フロントフレーム１の接合フランジ１ｂ
は、ホイールエプロン３やダッシュボードの下部やフロ
アパネル４に適当間隔おきにスポット溶接することでそ
れらと一体的に接合される。尚、ホイールエプロン３、
ダッシュボード１２、フロアーパネル４は、夫々プレス
成形された厚さ約１〜２ｍｍの鋼製の板材からなる。

【００１７】図２に示すように、各フロントフレーム１
の閉断面内には、フロントフレーム１に沿って、補強の
為の鋼製のパイプ状部材５（肉厚約１〜３ｍｍ）が設け
られ、このパイプ状部材５は少なくともキックアップ部
１ａの範囲とその前後の範囲に亙る状態に配設されてい
る。つまり、パイプ状部材５は、フロントフレーム１の
前端部分を除くほぼ全長に亙って設けられている。前記
パイプ状部材５は、図３〜図７に黒丸印で示すように、
フロントフレーム１、ホイールエプロン３、ダッシュボ
ード１２及びフロアパネル４に複数の個所においてスポ
ット溶接にて接合される。

【００１８】即ち、図３〜図７に示すように、パイプ状
部材５の前半部は、フロントフレーム１とホイールエプ
ロン３の双方に溶接接合され、パイプ状部材５のうちの
キックアップ部１ａの傾斜状部に対応する部分は、フロ
ントフレーム１とダッシュパネル１２の双方に溶接接合
され、パイプ状部材５のうちのほぼ水平な後端部分は、
フロントフレーム１とフロアパネル４の双方に溶接接合
される。

【００１９】パイプ状部材５は、通称「ハイドロフォー
ム」と称する成形方法により成形されるものであるた
め、各位置における断面形状を、図４〜図７に示すよう
に自由にフロントフレーム１内の溝の形状やその他の要
請に適した自由の形状に設定することができる。即ち、
図４に示すように、パイプ状部材５は、ホイールハウス
の付近ではほぼ逆台形状断面をなし、その後方の位置で
は、図５、図６に示すようにほぼ矩形状断面をなし、キ
ックアップ部１ａに対応する位置では図６に示すように
ほぼ８角形断面をなし、後端部分では図７に示すように
山形断面をなす。

【００２０】図５に示すように、パイプ状部材５の上下
の壁部には、鉛直方向に貫通する貫通穴５ａが形成さ
れ、この貫通穴５ａに挿入されたボルト６が、そのネジ
部６ａをフロントフレーム１よりも下方に突出させて設
けられ、このボルト６によりエンジンを搭載して支持す
る為のエンジン搭載用サブフレーム（図示略）が連結さ
れる。

【００２１】前記パイプ状部材５は鋼製のパイプ素材か
らハイドロフォームにより成形された部材であり、ホイ
ールエプロン３、ダッシュパネル１２、フロアパネル４
等は鋼製板材をプレス成形して成形された部材である。
パイプ状部材５をハイドロフォームにより成形する場
合、所定の成形型内にパイプ素材を収容し、そのパイプ
素材内に高圧の油圧を充填することで成形することがで
きる。そのため、１本の連続したパイプ素材から図２〜
図７に示すような形状のパイプ状部材５を簡単に安価に
成形することができる。しかも、パイプ状部材５により
フロントフレーム１を補強する場合には、従来の板材か
らなる補強部材を複数用いてフロントフレーム１を補強
する場合に比べて、補強の為の部品点数を減らし、構造
を格段に簡単化し、補強の為の部品重量を格段に軽減
し、剛性と強度を大幅に向上させることができ、車体の
軽量化を図ることができる。

【００２２】次に、リヤフレーム２について説明する。
図１、図８に示すように、自動車の後部車体構造には、
前後方向に延びる左右１対のリヤフレーム２が設けら
れ、これらリヤフレーム２はリヤフロアパネル７とトラ
ンクフロアパネル８（これらは車体パネルに相当し、板
材をプレス成形して製作される）の下面側に配設されて
リヤフロアパネル７やトランクフロアパネル８を含む閉
断面を形成する。各リヤフレーム２は、断面溝形にプレ
ス成形された厚さ約２〜４ｍｍの鋼製の板材からなり、
各リヤフレーム２は、リヤフロアパネル７とトランクフ
ロアパネル８の形状に沿って緩慢な階段状に後方上がり
に傾斜した形状をなし、各リヤフレーム２の上端部には
１対の接合フランジ２ａが形成され、これら接合フラン
ジ２ａを介してリヤフロアパネル７とトランクフロアパ
ネル８に溶接接合される。

【００２３】図９〜図１２に示すように、各リヤフレー
ム２の閉断面内には、補強の為の鋼製のパイプ状部材９
（肉厚約１〜３ｍｍ）がリヤフレーム２に沿って配設さ
れている。但し、パイプ状部材９は、リヤフレーム２の
閉断面内の前端部分と後端部分を除くほぼ全長に亙る状
態に設けられている。このパイプ状部材９は複数個所に
おいてスポット溶接によりリヤフレーム２とフロアパネ
ル７，８に接合され、或いは、図１２に示すようにボル
ト・ナット１３によりリヤフレーム２に固定されてい
る。尚、パイプ状部材９の上面の開口部９ａは組立の際
にナットや工具を挿入する為に形成された作業孔であ
る。

【００２４】図８、図１０に示すように、パイプ状部材
９の長さ方向の複数箇所において、パイプ状部材９の上
下の壁部には、鉛直方向に貫通する貫通穴９ｂが形成さ
れ、この貫通穴９ｂにはボルト１０が上方から挿通さ
れ、そのネジ部がリヤフレーム２よりも下方に突出さ
れ、そのボルト１０によりサブフレーム１１がリヤフレ
ーム２とパイプ状部材９に取付けられ、車両に設けられ
たサスペンションはサブフレーム１１を介してリヤフレ
ーム２とパイプ状部材９に連結される。

【００２５】図１１に示すように、パイプ状部材９の後
端部の左右両側下部には、後方から衝突を受けたときに
変形しやすくする為の複数のビード９ｃが適当間隔置き
に形成されている。前記パイプ状部材５と同様に、この
パイプ状部材９もハイドロフォームにより成形され、パ
イプ状部材５の前側約３／４部分は、図１０に示すよう
に、リヤフレーム２の溝内にぴったりと嵌まる矩形断面
をなし、パイプ状部材５の後側約１／４部分は、図９に
示すようにリヤフレーム２の溝内に嵌まる６角形断面を
なしている。

【００２６】リヤフレーム２とパイプ状部材９において
は、パイプ状部材９をハイドロフォームで成形するの
で、１本の連続したパイプ素材から図８〜図１２に示す
ような形状のパイプ状部材９を簡単に安価に成形するこ
とができる。しかも、パイプ状部材９によりリヤフレー
ム２を補強する場合には、従来の板材からなる補強部材
を複数用いてリヤフレーム２を補強する場合に比べて、
補強の為の部品点数を減らし、構造を格段に簡単化し、
補強の為の部品重量を格段に軽減し、剛性と強度を大幅
に向上させることができ、車体の軽量化を図ることがで
きる。

【００２７】次に、本実施形態を部分的に変更した変更
形態について説明する。 １）パイプ状部材５，９を、フロントフレームやリヤフ
レーム以外のフレーム部材であって、種々の車体パネル
と協働した車体パネルを含む閉断面を形成する他のフレ
ーム部材に設けることもできる。 ２）車体の各部位における剛性、強度の違いに応じて、
例えばパイプ状部材５，９或いはそれに代わるパイプ状
部材を、肉厚や材質の異なる複数のパイプ素材を溶接接
合して連続化したパイプ素材からハイドロフォームによ
り一体成形し、必要十分な剛性強度を確保するようにし
てもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変更を付加した形態で実施可能である。

【００２８】

【発明の効果】 請求項１の発明によれば、車体パネル
に沿って延び車体パネルを含む閉断面を形成するフレー
ム部材の閉断面内に、フレーム部材の少なくともキック
アップ部の範囲にわたって且つフレーム部材に沿って、
フレーム部材を補強する為のパイプ状部材を取付けたの
で、１つのパイプ状部材でもってフレーム部材を効果的
に補強することができる。即ち、パイプ状部材は閉断面
構造で剛性強度に優れるためかなり薄肉状にすることが
でき、簡単にフレーム部材に溶接接合することもできる
ため、フレーム部材を補強する為の部品点数を削減で
き、構造を簡単化でき、フレーム部材を補強する為の部
材重量を小さくでき、製作コストを低減でき、車体重量
を軽減する上でも有利である。

【００２９】請求項２の発明によれば、車体パネルに沿
って延び車体パネルを含む閉断面を形成するフレーム部
材の閉断面内に、そのフレーム部材に沿ってパイプ状部
材を設け、パイプ状部材を車体パネルとフレーム部材の
双方に接合したので、前記キックアップ部という構成以
外は請求項１の発明と同様の構成を有するため、基本的
に請求項１と同様の効果を奏する。

【００３０】しかも、パイプ状部材を車体パネルとフレ
ーム部材の双方に接合したので、パイプ状部材に接合フ
ランジを設けることなくパイプ状部材をフレーム部材と
車体パネルとに強固に溶接接合することができ、パイプ
状部材を介してフレーム部材の剛性、強度を確実に強化
できる。

【００３１】請求項３の発明によれば、パイプ状部材は
剛性強度に優れるので、サブフレームを強固に取付ける
ことができ、このサブフレームを介して種々の装備品を
取り付けることができる。その他請求項１または２と同
様の効果を奏する。請求項４の発明によれば、サスペン
ションをサブフレームを介してパイプ状部材に取付けた
ので、サスペンションに作用する外力を、サブフレーム
を介してパイプ状部材で支持することができる。その他
請求項３と同様の効果を奏する。

【００３２】請求項５の発明によれば、車体パネルはプ
レス成形により成形された部材であり、パイプ状部材は
ハイドロフォームにより成形された部材であるが、金属
製のパイプ素材を成形型内に収容してパイプ素材の内部
に高圧の流体圧を充填するハイドロフォームにより成形
することにより、パイプ状部材を容易に成形することが
でき、閉断面構造のパイプ状部材は薄手のものでも剛
性、強度に優れるため、このパイプ状部材でフレーム部
材を補強することで、車体パネルとフレーム部材とで形
成される閉断面部の剛性強度を格段に高めることがで
き、車体重量の軽量化を図ることができる。その他請求
項１〜４の何れかと同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る自動車の車体構造の概
略分解斜視図である。

【図２】フロントフレーム拡大斜視図である。

【図３】図２のIII − III線断面図である。

【図４】図２のIV−IV線断面図である。

【図５】図２のV − V線断面図である。

【図６】図２のVI−VI線断面図である。

【図７】図２のVII − VII線断面図である。

【図８】リヤフレームの拡大斜視図である。

【図９】図８のIX−IX線断面図である。

【図１０】図８のX −X 線断面図である。

【図１１】リヤフレームを補強するパイプ状部材の後端
部の拡大斜視図である。

【図１２】図１１のXII −XII 線断面図である。

【図１３】（ａ）はハイドロフォームによる成形を行う
成形装置の正面図、（ｂ）は成形型とパイプ素材の断面
図、（ｃ）は流体圧で拡張成形後の状態における成形型
とパイプ素材の断面図である。

【符号の説明】

１ フロントフレーム １ａ キックアップ部 ２ リヤフレーム ３ ホイールエプロン ４ フロアパネル ５，９ パイプ状部材 ７ リヤフロアパネル ８ トランクフロアパネル １１ サブフレーム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の車体パネルと、この車体パネルに
   沿って前後方向に延び且つ車体パネルを含む閉断面を形
   成するフレーム部材とを備えた車体構造において、 前記フレーム部材はその前後部位の高さが変化したキッ
   クアップ部を備え、 前記フレーム部材の閉断面内に、少なくとも前記キック
   アップ部の範囲にわたってフレーム部材に沿って配設さ
   れたパイプ状部材が取付けられたことを特徴とする自動
   車の車体構造。
2. 【請求項２】 車両の車体パネルと、この車体パネルに
   沿って前後方向に延び且つ車体パネルを含む閉断面を形
   成するフレーム部材とを備えた車体構造において、 前記フレーム部材の閉断面内に、そのフレーム部材に沿
   ってパイプ状部材を設け、 前記パイプ状部材を車体パネルとフレーム部材の双方に
   接合したことを特徴とする自動車の車体構造。
3. 【請求項３】 前記車両にサブフレームを設け、このサ
   ブフレームを少なくとも前記パイプ状部材に取付けたこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の自動車の車体
   構造。
4. 【請求項４】 前記車両にサスペンションを設け、この
   サスペンションを前記サブフレームを介してパイプ状部
   材に取付けたことを特徴とする請求項３に記載の自動車
   の車体構造。
5. 【請求項５】 前記車体パネルはプレス成形により成形
   された部材であり、前記パイプ状部材はハイドロフォー
   ムにより成形された部材であることを特徴とする請求項
   １〜４の何れかに記載の自動車の車体構造。