JPH0631007B2

JPH0631007B2 - 車体支持構造体

Info

Publication number: JPH0631007B2
Application number: JP60229181A
Authority: JP
Inventors: 弘奥西; 武井村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1994-04-27
Anticipated expiration: 2009-04-27
Also published as: JPS6288674A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は車体支持構造体に関し、一層詳細には、機関用
空間、すなわち、車体のエンジンルームおよびフロア部
を構成する骨格構造体と乗用空間等を画成する骨格構造
体とを夫々軽合金によって鋳造成形し、それらを結合し
て車体フレームを一体的に構成することで、高剛性を有
し且つ高精度な車体フレームが得られると共に、軽量で
しかも種々の形状の車体を製造可能とする車体支持構造
体に関する。

例えば、自動車における燃料消費量を減少させ長距離走
行を可能とするためには車体を可及的に軽量化すること
が要求される。一方、自動車事故等による衝撃から乗員
を保護するためには車体を高剛性に構成することが望ま
しく、交通手段の高速化に伴い、近年、益々その必要性
が増大している。

ところで、従来の自動車の車体には、主として、車体を
構成するボンネット、ルーフパネル等の外装部材と、車
体フレームとを一体構造にしたモノコック構造が採用さ
れていた。このモノコック構造体は、プレス成形により
形成された前記各外装部材を溶接等によって接合し組み
立てられるもので、成形された各外装部材の断面形状が
補強リブの役割を合わせ持つボックス状に形成されてい
る。

然しながら、このモノコック構造には車体の軽量化およ
び剛性を向上させる点で種々の難点が指摘されている。
すなわち、剛性を保持した状態で車体を軽量化するため
には、例えば、高剛性および高張力を有する鋼板を外装
部材として使用し、且つ軽量化のためその鋼板を薄肉に
しなければならない。然しながら、このような鋼板は高
剛性ゆえに通常のプレス成形には適さず、そのため、外
装部材を高精度な形状に成形することは容易ではなかっ
た。また、外装部材を薄肉にすると、当然、その剛性も
低下する。従って、外装部材の剛性を保持するためには
一定以上の薄肉化が抑制され、この結果、車体の大幅な
軽量化が望めなかった。

そこで、軽量化のため、車体の主要部を剛性の高い鋼板
によって構成し、強度を些程必要としない部分、例え
ば、フェンダ、ボンネット等を軽量なガラス繊維強化プ
ラスチック（以下、ＦＲＰと称する）、または、合成樹
脂材等で構成することが考えられる。然しながら、これ
らの外装部材を組み立てる場合、鋼板とＦＲＰ等の接合
が不可能となり、あるいは、複数の異なる素材から車体
が構成されるため、当該車体の剛性が低下する虞れがあ
った。

また、このようなモノコック構造では、車体を高精度に
製造するため、組み立てに際して各外装部材をその形状
に応じた特殊な治具により夫々正確に位置決めしておか
なければならない。しかも、これらの治具は各外装部材
毎に必要であり、その設備に多大な費用を要している。

そのため、モノコック構造からなる車体を多種類生産す
る場合には、各車体の外装部材毎に特殊な治具が必要に
なると共に、その組み立てのため複雑な作業工程を要し
ていた。従って、このようなモノコック構造は車体の多
品種少量生産には不適当なものであり、車種の変更等に
早急に対応出来ないという難点があった。

そこで、上記の問題を解決する従来技術として、骨格状
の車体フレームを構成し、前記車体フレームに軽量な素
材よりなる外装部材を取り付けるようにしたものが、例
えば、特開昭60−135375号に開示されている。すなわ
ち、この従来技術では押出成形により形成された管材を
結節部材を介して組み立てて骨格状の車体フレームを構
成し、前記車体フレームの所定の個所に夫々ドア、ルー
フパネル、ボンネット等の外装部材を取り付けるように
している。

然しながら、このように構成される車体フレームでは、
前記のように、各管材を夫々結節部材によって連結した
後、当該連結部に溶接等を施さなければならず、その組
立作業に相当な時間を要するという欠点がある。また、
結節部材の結合される連結部には溶接による極部的な熱
歪が発生し、その熱歪が車体フレームの剛性を低下させ
る大きな原因となっている。

さらに、夫々結節部材は二本の管材を連結するもの、三
本の管材を連結するもの、あるいは四本の管材を連結す
るもの等、種々の形状に選択形成しておく必要があり、
また、管材の長さも場所に応じて異なり、これらの部材
の製造に相当な作業時間、労力および費用等を要すると
いう欠点がある。しかも、車体フレームを高精度に形成
するためには、各管材および結節部材を夫々精度良く形
成するばかりでなく、それらを高精度に組み立てなけれ
ばならず、高度の熟練技術と多大な作業時間とが要求さ
れている。そのため、車種の変更等に対する迅速な対応
が望めなかった。

本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、エンジンルームおよび車体のフロア部を構成す
る骨格構造体と乗用空間等を画成する骨格構造体とを夫
々軽合金によって鋳造成形し、それらを結合して一体的
に構成することで、高剛性且つ高精度な車体フレームが
得られると共に、極めて軽量でしかも種々の形状の車体
を容易に製造出来る車体支持構造体を提供すること目的
とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、車体を構成す
るボンネット、ルーフパネル、側板、ウインドウ等の外
装部材を支持し且つエンジンルーム、乗用空間等を画成
する車体支持構造体において、ダッシュボード前部フレームを含み、前記エンジンルー
ムを画成する骨格部と、リアホイールハウスフレームか
ら上部に突出する一対の突出片を含み、車体のフロア部
を構成する骨格部とからなる第１の骨格構造体と、前記乗用空間等を画成し、フロントウインドウを囲繞す
るフロントウインドウ外周フレームと、リアウインドウ
を囲繞するリアウインドウ外周フレームと、車体両側部
のサイドセンタフレーム間を連結してループ状としたサ
イドループフレームとを含み、前記フロントウインドウ
外周フレームの一部が前記ダッシュボード前部フレーム
に沿って結合され、前記リアウインドウ外周フレームま
たはその近傍の部位が前記一対の突出片の上端部に結合
され、前記サイドループフレームの一部が前記フロア部
を構成する骨格部に結合される第２の骨格構造体と、からなり、前記第１および第２の骨格構造体を夫々軽合
金によって鋳造成形し、前記第１および第２の骨格構造
体を結合し一体的に構成することを特徴とする。

次に、本発明に係る車体支持構造体について好適な実施
例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。

第１図において、参照符号10は本発明に係る車体支持構
造体である車体フレームを示し、この車体フレーム10は
エンジンルームおよび車体のフロア部を構成する第１の
骨格構造体12と乗用空間等を画成する第２の骨格構造体
14とから基本的に構成され、これらの第１骨格構造体12
および第２骨格構造体14はアルミニウム合金またはマグ
ネシウム合金等を鋳造成形することにより夫々一体に形
成される。

第１骨格構造体12はエンジンルームを画成するフロント
部13と、乗用空間およびリア部の底部を構成するフロア
部15とから構成される。フロント部13の前部はバルクヘ
ッドフレーム18a乃至18eにより構成され、この中、バル
クヘッドフレーム18aと18bは相互に平行に形成されそれ
らの両端部間および中間部間はバルクヘッドフレーム18
c乃至18eにより連結される。また、バルクヘッドフレー
ム18aの両端部にはフロント部13の後部に指向して延在
するフロントフェンダフレーム20a、20bの夫々の一端部
が連結し、フロントフェンダフレーム20a、20bの他端部
間にはダッシュボード前部フレーム21が連結される。バ
ルクヘッドフレーム18bの両端部近傍にはフロント部13
の後部に指向して延在するフロントロアフレーム22a、2
2bの夫々の一端部が連結する。そして、フロントフェン
ダフレーム20aの中間部とフロントロアフレーム22aの中
間部との間およびフロントフェンダフレーム20bの中間
部とフロントロアフレーム22bの中間部との間は、フロ
ント部に惹起する振動を制御するため、フロントダンパ
ハウジングフレーム24aおよび24bにより連結される。

また、フロントロアフレーム22a、22bの各他端部はフロ
アフレーム26aに連結する。このフロアフレーム26aはダ
ッシュボード前部フレーム21と平行に配設され、ダッシ
ュボード前部フレーム21とフロアフレーム26aの両端部
間にはサイドフレーム28a、28bが連絡され、中間部間に
はセンタフレーム30が連結される。フロアフレーム26a
の両端部には車体のリア部に指向して延在するフロアフ
レーム32a、32bの各一端部が連結し、また、フロアフレ
ーム32a、32b間およびフロアフレーム32a、32bの他端部
間にはフロアフレーム26aと平行にフロアフレーム26b乃
至26dが連結される。さらに、これらのフロアフレーム2
6a乃至26dの中間部間はフロアフレーム34によって連結
される。

フロアフレーム26dには、リア部の後部に指向して延在
するリアロアフレーム36a、36bの各一端部が連結し、リ
アロアフレーム36a、36bの各他端部はリアフレーム38に
連結する。また、フロアフレーム26dの両端部にはリア
ホイールハウスフレーム40a、40bの各一端部が連結す
る。そして、このリアホイールハウスフレーム40a、40b
の中間部とリアロアフレーム36a、36bの中間部との間
は、リア部を補強するためリアダンパハウジングフレー
ム42a、42bにより連結される。さらに、前記リアホイー
ルハウスフレーム４０ａ、４０ｂには、上部に向けて突
出する一対の突出片４３ａ、４３ｂが形成される。

一方、第２骨格構造体14は車輌のドア回りを構成するサ
イドフレーム44a乃至44cおよび46a乃至46cを有し、サイ
ドフレーム44b、46bの中間部には第１骨格構造体12のフ
ロア部15に指向してサイドセンタフレーム48a、48bが延
在する。このサイドセンタフレーム48a、48bの端部間に
は板状の補強フレーム49が連結される。また、サイドフ
レーム44b、46bの両端部間および中間部間はルーフフレ
ーム50a乃至50cによって連結され、サイドフレーム44
a、46aの端部間はフロントセンタフレーム51により連結
され、サイドフレーム44c、46cの端部間はリアセンタフ
レーム53により連結される。さらに、サイドフレーム44
c、46cの各端部にはリアフェンダフレーム55a、55bの各
一端部が連結し、リアフェンダフレーム55a、55bの各他
端部にはリアフレーム59a、59bが連結する。このリアフ
レーム59a、59bの端部間には板状の補強フレーム61が連
結される。

なお、サイドフレーム４４ａ、４６ａ、ルーフフレーム
５０ａ、フロントセンタフレーム５１は、フロントウイ
ンドウを囲繞するループ状に形成されたフロントウイン
ドウ外周フレームを構成する。また、サイドフレーム４
４ｃ、４６ｃ、ルーフフレーム５０ｃ、リアセンタフレ
ーム５３は、リアウインドウを囲繞するループ状に形成
されたリアウインドウ外周フレームを構成する。さら
に、サイドセンタフレーム４８ａ、４８ｂ、補強フレー
ム４９、ルーフフレーム５０ｂは、ループ状に形成され
たサイドループフレームを構成する。

そこで、前記車体フレーム10を構成する各フレームは、
例えば、第２図ａ、ｂ、第３図ａ、ｂまたは第４図ａ、
ｂのように形成しておく。

すなわち、第２図ａ、ｂに示すフレーム52は断面Ｉ字状
に形成され、所定間隔毎に補強リブ52a、52bが配設され
る。また、各補強リブ52a、52b間にはフレーム52の軽量
化を図るため、孔部52cが穿設される。このフレーム52
は主としてバルクヘッドフレーム18a乃至18e、リアフェ
ンダフレーム55a、55b、ルーフフレーム50a乃至50c等に
用いると好適である。

また、第３図ａ、ｂに示すフレーム54は断面コ字状に形
成され、所定間隔毎に補強リブ54aが配設される。そし
て、各補強リブ54a間にはフレーム54の軽量化のための
孔部54bが穿設される。このフレーム54はその肉厚等の
寸法形状を適宜選択し、例えば、フロントフェンダフレ
ーム20a、20b、フロントロアフレーム22a、22b、ダッシ
ュボード前部フレーム21、フロアフレーム34、サイドフ
レーム28a、28b、40a、40b、リアロアフレーム36a、36b
等に用いると好適である。

第４図ａ，ｂに示すフレーム56は断面Ｅ字状に形成され
所定間隔毎に補強リブ56a、56bを配設したもので、第３
図ａ、ｂに示すフレーム54と比較して重く且つ高剛性を
有し、例えば、フロアフレーム34等の主要部に用いると
好適である。ここで、フレームとしては各部の負荷条件
を考慮して上記以外の形状のものを用いることが可能で
あることは勿論である。

本発明に係る車体支持構造体は基本的には以上のように
構成されるものであり、次にその作用並びに効果につい
て説明する。

第１および第２骨格構造体12、14を夫々一体的に鋳造成
形する方法としては、例えば、精密鋳造法として代表的
なインベストメント鋳造法を用いると好適である。すな
わち、この鋳造法では、初めに、各構造体12、14を主要
構成部分に分解した金型模型を製作する。次いで、前記
金型模型により、例えば、発泡プラスチックからなる構
造体12、14の各部分を成形した後、その各部分を組み立
てることにより各構造体12、14の原型を構成する。この
ようにして構成された原型は鋳型を構成する砂状のスラ
リー等に浸漬され、原型の表面にコーティングが行われ
る。前記原型の表面に付着したスラリー等が乾燥固化し
た後、原型の周囲に鋳物砂を圧接して砂型を形成する。
次いで、前記砂型に形成した所定の湯道を介して融解し
たアルミニウム合金を注入する。この場合、発泡プラス
チックは前記アルミニウム合金により融解され、前記原
型がアルミニウム合金によって置換される。その結果、
第１図に示すアルミニウム合金よりなる第１および第２
の骨格構造体12、14が砂型内に夫々一体的に鋳造成形さ
れる。その際、鋳造成形された各構造体12、14には、そ
の成形時において外装部材を取り付けるためのブラケッ
ト、ステー等を一体的に成形しておくと好適である。な
お、車体フレーム10はアルミニウム合金に代えてマグネ
シウム合金を鋳造成形することにより形成してもよいこ
とは勿論である。

次に、鋳造成形された各構造体12、14に焼なまし処理ま
たは溶体化処理が施される。

すなわち、構造体12、14に焼なまし処理を行う場合に
は、例えば、前記各構造体12、14を200℃乃至250に加熱
し、その状態を５乃至10時間保持させた後、空気によっ
て徐々に冷却する。

この場合、焼なまし処理された各構造体12、14では、鋳
造成形時において生じた熱歪が除去され、高精度な形状
が得られる。また、経時的な歪も露呈しなくなり、性状
の安定した構造体12、14が得られる。

一方、構造体12、14に溶体化処理を行う場合には、例え
ば、各構造体12、14を 500乃至 530℃に加熱し、その状
態を５乃至10時間保持させた後、冷却水により急激に冷
却し焼き入れを行う。次いで、 150℃乃至 180に加熱
し、その状態を５乃至15時間保持させた後、空気により
徐々に冷却し、構造体12、14を時効硬化させる。

この場合、溶体化処理した後、人工的に時効硬化された
構造体12、14は、極めて高い剛性を示すと共に、構造体
12、14の性状が安定化する。

このようにして焼なまし処理あるいは溶体化処理された
構造体12、14はショットブラストによりその表面に付着
した鋳物砂を吹き飛ばした後、アルカリ洗浄により脱脂
し、エボキシ系樹脂を吹き付けて紡錆のための塗装処理
が施される。次いで、構造体12、14と一体的に成形され
たブラケット、ステー等に機械加工によって各外装部材
を取り付けるための取付穴が形成される。

以上のようにして形成された第１および第２骨格構造体
12、14は所定の部位同士が結合される。

すなわち、第２骨格構造体14のフロントセンタフレーム
51は第１骨格構造体12のダッシュボード前部フレーム21
に接合されボルト等によって結合される。また、サイド
センタフレーム48a、48bの各端部および補強フレーム49
の中間部はフロアフレーム32a、32bおよび34の中間部に
夫々ボルト等によって結合される。リアセンタフレーム
５３の両端部はリアホイールハウスフレーム４０ａ、４
０ｂから上部に向けて突出する突出片４３ａ、４３ｂの
上端部にボルト等によって結合される。さらに、リアフ
レーム59a、59bの各端部および補強フレーム61はリアフ
レーム38に接合されボルト等によって結合される。この
ようにして、車体フレーム10は第５図に示すように連結
され一体的に構成される。

ここで、各構造体12、14は鋳造成形により一体的に形成
されるため、構造体12、14を構成する各フレームを溶接
等によって連結する必要がなくその組立作業が不要とな
り、また、溶接によって発生する局部的な熱歪により構
造体12、14が脆弱化する虞れもない。また、第１骨格構
造体12は車体のエンジンルームとフロア部とを一体に形
成しているため、車体の剛性が良好に保持される。従っ
て、このような構造体12、14より構成される車体フレー
ム10は極めて剛性が高く、しかも、その寸法が極めて高
精度なものとなる。さらに、この車体フレーム10は第１
と第２の骨格構造体12、14に分割された状態で夫々成形
されるため、鋳造時において些程大きな金型を要するこ
とがなく、各骨格構造体12、14を容易に製造することが
出来る。

以上の工程により製造された車体フレーム10には第５図
に示す各外装部材が取り付けられる。すなわち、フロン
ト部13におけるバルクヘッドフレーム18a乃至18eの部分
にはバンパー58が取着され、フロントフェンダフレーム
20a、20bには前輪を囲繞するフロントホイールアーチ60
およフロントフェンダ62が取着され、フロントロアフレ
ーム22a、22b間にはフロアパネル64が取着される。ま
た、フロントフェンダフレーム20a、20b、バルクヘッド
フレーム18aおよびダッシュボード前部フレーム21によ
り囲繞される部分にはボンネット66が取着される。同様
に、第２骨格構造体14におけるサイドフレーム44a乃至4
4c、46a乃至46c、28a、28b、リアホイールハウスフレー
ム４０ａ、40bおよびサイドセンタフレーム48a、48bに
はフロントドア68、リアドア70が取着され、ルーフフレ
ーム50a乃至50cにはルーフパネル72が取着される。ま
た、リア部のリアフェンダフレーム55a、55bにはリアフ
ェンダ74が取着され、リアフェンダフレーム55a、55b間
にはトランクリッド76が取着される。さらに、リアロア
フレーム36a、36bにはリアフロアパネル78が取着され
る。その他、車体フレーム10には、図示しないが、必要
に応じてインストルメントパネル、サスペンション等が
取着され車体が構成される。

ここで、車体フレーム10は極めて正確に形成されるた
め、前記外装部材を高精度に組み付けることが出来る。
しかも、これらの外装部材は組み付け時において夫々特
殊な治具により位置決めを行う必要がないため、外装部
材を簡単且つ安価に組み付けることが出来る。

また、車体フレーム10は第１および第２骨格構造体12、
14によって、第５図に示すセダン型に構成される。そこ
で、例えば、車体フレーム10を、第６図に示すように、
セダン型の場合と共通な第１骨格構造体12と新規な第２
骨格構造体80とで構成すれば、車体フレーム10をハッチ
バック型の車体フレーム82に変更することが出来る。こ
の場合、第２骨格構造体80への外装部材の取付作業に
は、セダン型の場合と同様、何等特殊な治具を必要とし
ない。従って、車種の変更を極めて容易且つ安価に行う
ことが可能である。

さらに、車体フレーム10または82を骨格とした車体はモ
ノコック構造の場合とは異なり、前記外装部材に些程の
強度を必要としない。従って、外装部材としてはＦＲ
Ｐ、合成樹脂、アルミニウム等の軽量な素材を用いるこ
とが出来、車体全体が軽量化される。また、外装部材を
予め着色されたＦＲＰ等を用いて形成すれば、車体の塗
装工程を削減することが出来る。しかも、同一の車体フ
レーム10または82において、外装部材の色、外形、デザ
イン等を容易に変更することが出来るため、種々の車体
を安価に製造することが可能となる。

以上のように本発明によれば、車体のエンジンルームお
よびフロア部を構成する第１骨格構造体と乗用空間等を
画成する第２骨格構造体とを夫々軽合金によって鋳造成
形し、これらを一体的に結合することで車体フレームを
構成している。この場合、フロントウインドウの外周部
と、リアウインドウの外周部と、サイドセンタフレーム
の部分とを夫々ループ状のフレームで構成しているた
め、第２骨格構造体自体の剛性を充分に確保することが
できる。また、前記第２骨格構造体を第１骨格構造体に
対して結合した際、前記第１骨格構造体のダッシュボー
ド前部フレームと第２骨格構造体のフロントウインドウ
外周フレームの一部とが結合されることで車体前部の剛
性がさらに向上し、また、第１骨格構造体の突出片が第
２骨格構造体のリアウインドウ外周フレームまたはその
近傍に結合し、前記リアウインドウ外周フレームとは独
立にループ状のフレーム構造を形成するため、これによ
って車体後部の剛性も向上する。従って、車体全体を高
剛性とし、且つ軽量に構成することが可能となる。ま
た、車体フレームが一体的に形成されるため、その精度
が極めて高く前記車体フレームへの外装部材の組み付け
を高精度を行うことが出来る。さらに、前記第１または
第２骨格構造体を交換するだけで簡単に車種の変更を行
うことが出来るため、車体の多品種少量生産を容易に実
現することが可能となる利点が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明した
が、本発明はこの実施例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において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車体支持構造体を示す分解斜視
図、第２図ａおよびｂは本発明に係る車体支持構造体に
用いられるフレームの断面図および部分側面図、第３図
ａおよびｂは本発明に係る車体支持構造体に用いられる
他のフレームの断面図および部分側面図、第４図ａおよ
びｂは本発明に係る車体支持構造体に用いられるさらに
他のフレームの断面図および部分側面図、第５図は本発
明に係る車体支持構造体とその外装部材を示す一部分解
斜視図、第６図は本発明に係る車体支持構造体の他の実
施例を示す分解構成図である。 10……車体フレーム、12……骨格構造体 13……フロント部、14……骨格構造体 15……フロア部、52、54、56……フレーム 80……骨格構造体、82……車体フレーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体を構成するボンネット、ルーフパネ
ル、側板、ウインドウ等の外装部材を支持し且つエンジ
ンルーム、乗用空間等を画成する車体支持構造体におい
て、ダッシュボード前部フレームを含み、前記エンジンルー
ムを画成する骨格部と、リアホイールハウスフレームか
ら上部に突出する一対の突出片を含み、車体のフロア部
を構成する骨格部とからなる第１の骨格構造体と、前記乗用空間等を画成し、フロントウインドウを囲繞す
るフロントウインドウ外周フレームと、リアウインドウ
を囲繞するリアウインドウ外周フレームと、車体両側部
のサイドセンタフレーム間を連結してループ状としたサ
イドループフレームとを含み、前記フロントウインドウ
外周フレームの一部が前記ダッシュボード前部フレーム
に沿って結合され、前記リアウインドウ外周フレームま
たはその近傍の部位が前記一対の突出片の上端部に結合
され、前記サイドループフレームの一部が前記フロア部
を構成する骨格部に結合される第２の骨格構造体と、からなり、前記第１および第２の骨格構造体を夫々軽合
金によって鋳造成形し、前記第１および第２の骨格構造
体を結合し一体的に構成することを特徴とする車体支持
構造体。