(57)【要約】【課題】この発明は、フレーム構造として外部から作用する力のエネルギを分散しつつ効率良く伝達でき、高い剛性を持たせることができ、また、客室下方のフレーム構造をできるだけ拡幅し、内部空間の容積を細分化せずに増大させることを目的とする。【解決手段】この発明は、車体の前部に左右一対設けられた前輪の間を通って左右一対設けられ、かつ略水平に延びるフロントサイドメンバを有し、このフロントサイドメンバに繋がり車体前後方向に延びる左右一対のフロア下成形品を有する自動車の車体構造において、フロントサイドメンバは左右それぞれの後端を車体幅方向内側に対向するように延出させ、この延出させた各後端を繋げて連続させたフレームメンバとして形成したことを特徴とする。【選択図】図１
2007062568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の前部に左右一対設けられた前輪の間を通って左右一対設けられ、かつ略水平に延びるフロントサイドメンバを有し、このフロントサイドメンバに繋がり車体前後方向に延びる左右一対のフロア下成形品を有する自動車の車体構造において、前記フロントサイドメンバは左右それぞれの後端を車体幅方向内側に対向するように延出させ、この延出させた各後端を繋げて連続させたフレームメンバとして形成したことを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項２】
車体の前部に左右一対設けられた前輪の間を通って左右一対設けられ、かつ略水平に延びるフロントサイドメンバを有し、このフロントサイドメンバに繋がり車体前後方向に延びる左右一対のフロア下成形品を有する自動車の車体構造において、前記フロントサイドメンバの左右それぞれの後端と前記フロア下成形品の左右それぞれの前端とを車体幅方向中央位置にて互いに連結する一方、前記フロントサイドメンバの各後端および前記フロア下成形品の各前端を繋ぐ補強部品を左右一対設け、これら左右一対の補強部品はダッシュパネル後方の近傍で前記フロントサイドメンバの各後端および前記フロア下成形品の各前端を繋ぐことを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項３】
前記フロントサイドメンバの各後端近傍に中間曲げ部を形成するとともに前記フロア下成形品の各前端近傍に中間曲げ部を形成し、前記フロントサイドメンバの中間曲げ部と前記フロア下成形品の中間曲げ部とを繋ぐ補強部品を左右一対設け、前記フロントサイドメンバの中間曲げ部よりも前記フロア下成形品の中間曲げ部を車体外側後方に配設し、前記左右一対の補強部品を前輪後端に対して傾斜させて対向させるとともに、前記フロア下成形品の各前端が繋がる中間部を前記補強部品の後方位置で中間曲げ部から車体幅方向内側に延出するように形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
【請求項４】
前記フロントサイドメンバと前記フロア下成形品とはパイプ材とすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項５】
前記フロントサイドメンバと前記フロア下成形品とはハイドロフォーム成形により形成することを特徴とする請求項４に記載の自動車の車体構造。
【請求項６】
前記フロア下成形品の断面形状は、車体側面に対応する部位は上下に長く、車体前側に対応する部位は前後に長い形状とすることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項７】
前記フロントサイドメンバの前後方向にわたって取り付けられるとともにその左右を繋ぐサブフレームを設け、このサブフレームの後端を前記フロントサイドメンバと前記補強部品との連結部分の前近傍に位置させる一方、前記ダッシュパネルを前記サブフレームの上方位置で前記フロントサイドメンバから立ち上げたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項８】
ハイドロフォーム成形により内部空間が連続して平面視で車体前側が開いた略コ字状をなす第一のフレームと、ハイドロフォーム成形により内部空間が連続して平面視で車体後側が開いた略コ字状をなす第二のフレームとを設け、これら第一・第二のフレームを一平面にほぼ沿うように車体前後方向に並べて互いの中間部を対向させるとともに、各中間部に一つ以上の段部をそれぞれ形成して互いに当接させて結合させる一方、前記第一のフレームの中間部両端にそれぞれ繋がり車体前側に延びる一対の側部から一平面にほぼ沿うように車体後方外側に分岐して延出する一対の第三のフレームを設け、前記第二のフレームの中間部両端にそれぞれ繋がり車体後側に延びる一対の側部を設け、前記第二のフレームの中間部を前記第一のフレームの中間部よりも長く車体幅方向に延出して、前記第二のフレームの中間部両端の前記一対の側部が繋がる部分に前記一対の第三のフレームの後端を連結したことを特徴とする自動車の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車の車体構造に係り、特に、エンジンと燃料電池をともに使用することができる自動車の車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車においては、駆動源であるガソリンエンジン（内燃機関）や燃料電池等の各部品の搭載性を考慮しながら、外部から作用する力に対する十分な強度と軽量化を図るために、様々な車体構造を採用している。
【０００３】
従来の自動車の車体構造には、フロントフロアの下面側に、一対のサイドシルとセンタメンバと、これらを車幅方向に結合するセカンドクロスメンバ及びユニット構成部品のエンジン燃料タンクとで、強度剛性の高い平面略矩形の車室保護セル構造を構成し、外力の作用時に車室全体での荷重分散を効率的に行わせて車室の変形を防止するものがある。
【特許文献１】特開２０００−８１１３０号公報
【０００４】
また、従来の自動車の車体構造には、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アームやリヤフレームを備え、これら各フレームの閉断面内に各フレーム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を接合して、軽量化を図りつつ剛性強度を高めたものがある。
【特許文献２】特開２０００−２１９１６３号公報
【０００５】
また、従来の自動車の車体構造には、ペリメータフレームの左右一対の縦フレーム部の他端部に高い剛性を有するステアリングギヤユニットを車体左右方向に向けて配置し、ステアリングギヤユニットの上面又は下面を左右一対の縦フレーム部の他端部に連結することで、ステアリングギヤユニットを強度メンバとして機能させ、軽量化と高剛性との両立を図ったものがある。
【特許文献３】特開２０００−２２５９６４号公報
【０００６】
また、従来の自動車の車体構造には、車両に車体前後方向に延びる管部材が配設された車両の管配設構造であて、車体前後方向に延びるサイドフレームの車両外方側の車両側端部に前記管部材を配設することで、管部材を剛性部材として作用させ、車体剛性を向上したものがある。
【特許文献４】特開２００１−１１５８３５号公報
【０００７】
また、従来の自動車の車体構造には、車体前部の左右において前後方向に延びる一対のフロントフレームが設けられた車両の前部車体構造において、フロントフレームに両端が接続されて車幅方向に延び、かつ中央部がフロントフレーム接続部よりも前方に位置する管状のフロントエンドメンバを設けて、取り付け構造の簡略化を図りつつ形状及び剛性の自由度の向上を図り、さらに軽量化を図ったものがある。
【特許文献５】特開２００２−１４５１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近頃の自動車には、パワーユニットとしてガソリンエンジンやディーゼルエンジン（内燃機関）、ハイブリッド型パワーユニット以外に、燃料電池を搭載したものがある。燃料電池を搭載した自動車（以下「燃料電池自動車」と記す。）を量産する際に、現行のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等を搭載した自動車（以下「ガソリンエンジン自動車」と記す。）からの切り替えの過渡期では、燃料電池自動車とガソリンエンジン自動車をともに量産する時期がある。このような場合には、両者で車体（車台：プラットフォーム）を共通利用できれば、専用の車体を用いる必要がなくなり、効率的な生産が可能となる。
【０００９】
その場合、ガソリンエンジン自動車では、エンジン搭載位置は現行と同じ位置と考えられる。これに対して、燃料電池自動車については、ガソリンエンジン自動車よりも搭載部品が増えるものの、各部品自体は分散配置が可能なものが多いため、外部からの衝撃や居住空間の拡大を考慮し、フロア下に燃料電池や水素源（タンクなど）を搭載し、モータおよび減速機を現行のエンジン搭載位置に置くのが合理的である。燃料電池とガソリンエンジンやディーゼルエンジンで共通の車体を用いる場合には、搭載性の違いを克服しながら、十分な強度を具備する車体構造が必要である。
【００１０】
現在の車体では、外部から力が作用した時のエネルギーを吸収するサイドメンバがフロア下まで伸びており（以下「フロア下メンバ」と記す。）、外力作用時にフロア下へエネルギーを逃がす構造となっている。
【００１１】
ところが、燃料電池自動車において、フロア下へ部品搭載を行う場合には、部品搭載空間を確保した上でさらにその下にフロア下メンバを配置することになるため、最低地上高を下げるか、フロア高さをさらに上にあげる必要がある。このため、最低地上高を下げた場合には、地上突起物との干渉可能性が高まる問題があり、また、フロア高さを上にあげた場合には、客室高さの減少を招く問題があり、好ましくない。
【００１２】
また、フロア下へ部品搭載を行う場合には、燃料電池ユニットのメンテナンス性の観点から見ると、大型部品の載せ降ろしや部品へのアクセスの際に、フロア下メンバが邪魔になる場合があり、搭載性や保守性を阻害する問題があり、やはり、好ましくない。
【００１３】
この発明は、フレーム構造として外部から作用する力のエネルギを分散しつつ効率良く伝達でき、高い剛性を持たせることができ、また、客室下方のフレーム構造をできるだけ拡幅し、内部空間の容積を細分化せずに増大させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、車体の前部に左右一対設けられた前輪の間を通って左右一対設けられ、かつ略水平に延びるフロントサイドメンバを有し、このフロントサイドメンバに繋がり車体前後方向に延びる左右一対のフロア下成形品を有する自動車の車体構造において、前記フロントサイドメンバは左右それぞれの後端を車体幅方向内側に対向するように延出させ、この延出させた各後端を繋げて連続させたフレームメンバとして形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の自動車の車体構造は、車体の前部に左右一対設けられたフロントサイドメンバの各後端を車体幅方向内側に対向するように延出させ、延出させた各後端を繋げて連続させたフレームメンバとして形成したことにより、正面より傾斜した方向から作用する外力に対して、エネルギを分散するように伝達し、フロントサイドメンバの倒れを抑止することができる。また、この発明の自動車の車体構造は、左右個別のフロントサイドメンバを溶接する構造ではなくなるので、寸法精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明の自動車の車体構造は、車体の前部に左右一対設けられたフロントサイドメンバの各後端を車体幅方向内側に対向するように延出させ、延出させた各後端を繋げて連続させたフレームメンバとして形成したことで、正面より傾斜した方向から作用する外力によるフロントサイドメンバの倒れを抑止し、また、左右個別のフロントサイドメンバを溶接する構造とせずに、寸法精度を向上する目的を達成するものである。
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１７】
図１〜図８は、この発明の実施例を示すものである。図８において、１は自動車、２は車体である。自動車１の車体２は、フロントサイドメンバ３とフロア下成形品４とに、サブフレーム５、フロントパネル６、フェンダエプロンパネル７、ダッシュパネル８、フロアパネル９を取り付けて一体化し、ダッシュパネル８前側にパワーユニットルーム１０を形成し、ダッシュパネル８後側に客室１１を形成している。
【００１８】
自動車１の車体２には、サブフレーム５とフェンダエプロンパネル７とに懸架装置１２のストラット１３を支持し、ストラット１３下端に前輪１４の車軸１５を支持し、サブフレーム５に操舵装置１６のステアリングギヤボックス１７を取り付けている。パワーユニットルーム１０には、車体２の前側から熱交換器１８と走行モータ１９と前記車軸１５及びステアリングギヤボックス１７と走行モータ用インバータ２０とを搭載している。フロアパネル９下のフロア下成型品４内には、燃料電池ユニット２１と燃料容器群（水素タンク群）とを搭載している。走行モータ用インバータ２０と燃料電池ユニット２１とは、配管２２により連絡されている。
【００１９】
この自動車１の車体２は、図１〜図４に示すように、車体２の前部に左右一対設けた前輪１４の間を通って左右一対設けられ、かつ略水平に延びるフロントサイドメンバ３を有し、このフロントサイドメンバ３に繋がり車体２前後方向に延びる左右一対のフロア下成形品４を有している。
【００２０】
前記フロントサイドメンバ３は、客室１１前に位置し、エンジンや足回り部品である懸架装置１２、操舵装置１６等の取付け部材としての機能を持つが、同時に、車体２に前面から外力が作用した時にエネルギーを吸収する役目も持っている。具体的には、フロントサイドメンバ３が長手方向に圧壊または曲げ変形することで、その変形エネルギーにより外部から作用するエネルギーを吸収する。
【００２１】
従って、フロントサイドメンバ３は、部品取り付けのための強度・剛性が必要とされ、同時に外力作用時の大きなエネルギーをより多く吸収できる性能（エネルギー吸収性能）が必要とされる。ただし、このフロントサイドメンバ３の位置は、パワーユニットルーム１０として、エンジンや走行モータ１９、トランスミッション、足回り部品、前輪１４等の多くの部品が収納される位置にある。このため、各部品との干渉等を避ける意味からは、この部品自体は、できる限りスペースを取らない構造とした方が良い。
【００２２】
この自動車１の車体２構造は、前記フロントサイドメンバ３を、車体２の幅方向に延びる中間部２３と、中間部２３両端にそれぞれ繋がり前輪１４の間を車体２前側に延びる一対の側部２４とからなるパイプ部材とし、ハイドロフォーム成形により内部空間が連続して平面視で車体２前側が開いた略コ字状に形成している。
【００２３】
フロントサイドメンバ３は、図５〜図７に示すように、車体２後側に対応する部位の中間部２３の後側上部に車体２幅方向に延びる段部２５を形成し、断面形状を略Ｌ字箱形状としている。フロントサイドメンバ３は、車体２側面に対応する部位の一対の側部２４の断面形状を上下に長い縦長四角箱形状とし、一対の側部２４後端を車体２の幅方向内側に対向するように傾斜させて延出させ、延出させた各後端を中間部２３両側に繋げて連続させたフレームメンバとして形成している。
【００２４】
フロントサイドメンバ３は、車体２の幅方向内側に対向するように傾斜させて延出た一対の側部２４の後端近傍に、中間曲げ部２６を形成している。中間曲げ部２６前側の側部２４には、上方に突出するように屈曲するとともに左右に蛇行するように屈曲する屈曲部２７を形成している。屈曲部２７前側の側部２４は、直線状に前方に延びている。
【００２５】
フロントサイドメンバ３には、サブフレーム５を設けている。サブフレーム５は、一対の側部２４の前後方向にわたってある幅をもって取り付けられ、フロントサイドメンバ３の左右の側部２４を繋いでいる。サブフレーム５は、後端をフロントサイドメンバ３の一対の側部２４と後述する補強部品３５との連結部分の前側近傍に位置させている。このサブフレーム５の上方位置には、ダッシュパネル８をフロントサイドメンバ３の一対の側部２４から立ち上げている。
【００２６】
また、前記フロア下成形品４は、客室１１のフロアパネル６上の部分を囲む部品である。燃料電池を搭載した自動車１の場合は、このフロア下成形品４中に燃料電池ユニット２１や燃料タンク（水素タンク）を収納する。ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等を搭載した自動車１の場合には、ガソリンや軽油などの燃料タンクを収納する。
【００２７】
外力が作用した場合には、客室１１はできる限り変形しない方が良い。これは、そのままフロア下成形品４に収納される部品にも当てはまる。車体２には、前面や側面等の多方向から外力が作用することが考えられるが、いずれの方向からの外力作用に際しても、客室１１が変形し難い特性が要求される。また、自動車１の使用においては、外力作用以外にも、路面から石などがぶつかるおそれがあるため、これらから部品を保護する役目も持っている。
【００２８】
この自動車１の車体２構造は、前記フロア下成形品４を、車体幅方向に延びる中間部２８と、中間部２８両端にそれぞれ繋がり車体２後側に延びる一対の側部２９とからなるパイプ材とし、ハイドロフォーム成形により内部空間が連続して平面視で車体２後側が開いた略コ字状に形成している。
【００２９】
フロア下成形品４は、車体２前側に対応する部位の中間部２８の前側下部に車体２幅方向に延びる段部３０を形成し、断面形状を前後に長い略逆Ｌ字箱形状としている。フロア下成形品４は、車体２側面に対応する部位の一対の側部２９の断面形状を上下に長い縦長四角箱形状とし、一対の側部２９前端を車体２の幅方向内側に対向するように延出させ、延出させた各前端を中間部２８両側に繋げている。フロア下成形品４は、中間部２８の上面を側部２９の上面と同じ高さに位置させる一方、中間部２８の下面を側部２９の下面よりも高く位置させて、中間部２８の下側中央に前記配管２２との干渉を回避する上方に窪んだ配管逃げ部３１を形成している。
【００３０】
フロア下成形品４は、車体２の幅方向内側に対向するように延出させた一対の側部２９の前端近傍に、中間曲げ部３２を形成している。フロア下成形品４の中間曲げ部３２は、フロントサイドメンバ３の中間曲げ部２６よりも長く形成して、この中間曲げ部２６よりも車体２外側後方に配設している。中間曲げ部３２後側の側部２９は、直線状に後方に延びてクロスメンバ３３により左右を連結されるとともに、側面に肉抜き孔３４を形成している。肉抜き孔３４は、軽量化と強度とのバランスを考慮して大きさを決定する。
【００３１】
前記フロントサイドメンバ３とフロア下成形品４とは、一平面（フロア面）にほぼ沿うように車体２前後方向に並べて互いの中間部２３と中間部２８とを対向させるとともに、各中間部２３・２８にそれぞれ形成した段部２５・３０を互いに当接させて結合させている。これにより、フロントサイドメンバ３の左右それぞれ一対の側部２４の後端とフロア下成形品４の左右それぞれ一対の側部２９の前端とは、車体２幅方向中央位置にて互いに中間部２３・２８を介して連結している。
【００３２】
前記車体２は、フロントサイドメンバ３の各後端およびフロア下成形品４の各前端を繋ぐ補強部品３５を左右一対設けている。これら左右一対の補強部品３５は、断面形状を上部が開放した略Ｕ字形状とし、ダッシュパネル８後方の近傍で、フロントサイドメンバ３の各後端およびフロア下成形品４の各前端を繋いでいる。
【００３３】
この一対の補強部品３５は、フロントサイドメンバ３の各後端近傍の中間曲げ部２６とフロア下成形品４の各前端近傍の中間曲げ部３２とを繋いでいる。左右一対の補強部品３５は、前端が後端よりも車体２幅方向内側に近接位置するように配設して、前輪１４後端に対して傾斜させて対向させている。前記フロア下成形品４の一対の側部２９の各前端を繋ぐ中間部２８を、この補強部品３５の後方位置で、中間曲げ部３２から車体２幅方向内側に延出するように形成している。
【００３４】
これにより、左右一対の補強部品３５は、フロントサイドメンバ３の中間部２３両端にそれぞれ先端が繋がり、車体２前側に延びる一対の側部２４から一平面にほぼ沿うように車体２後方外側に分岐して延出し、フロントサイドメンバ３の中間部２３よりも長く車体２幅方向に延出されたフロア下成形品４の中間部２８の一対の側部２９が繋がる部分に後端を連結している。
【００３５】
このように、この自動車１の車体２構造は、車体２の前部に左右一対設けられた前輪１４の間を通って左右一対設けられ、かつ略水平に延びるフロントサイドメンバ３を有し、このフロントサイドメンバ３に繋がり車体２前後方向に延びる左右一対のフロア下成形品４を有し、車体２の前部に左右一対設けられたフロントサイドメンバ３の一対の側部２４の各後端を車体２幅方向内側に対向するように延出させ、延出させた側部２４の各後端を繋げて連続させたフレームメンバとして形成している。
【００３６】
これにより、この自動車１の車体２構造は、正面より傾斜した方向から作用する外力に対して、エネルギを分散するように伝達し、フロントサイドメンバ３の倒れを抑止することができる。また、この自動車２の車体２構造は、左右個別のフロントサイドメンバ３を溶接する構造ではなくなるので、寸法精度を向上することができる。
【００３７】
この自動車１の車体２構造は、フロントサイドメンバ３の左右それぞれの側部２４の後端とフロア下成形品４の左右それぞれの側部２９の前端とを車体２幅方向中央位置にて互いに中間部２３、２８を連結する一方、フロントサイドメンバ３の側部２４の各後端およびフロア下成形品４の側部２９の各前端を繋ぐ補強部品３５を左右一対設け、これら左右一対の補強部品３５はダッシュパネル８後方の近傍でフロントサイドメンバ３の側部２４の各後端およびフロア下成形品４の側部２９の各前端を繋いでいる。
【００３８】
これにより、この自動車１の車体２構造は、懸架装置１２、操舵装置１６、走行モータ１９等の艤装品が多数設けられる客室１１前部付近の強度剛性を、補強部品３５によって向上させることができる。
【００３９】
この自動車１の車体２構造は、フロントサイドメンバ３の一対の側部２４の各後端近傍に中間曲げ部２６を形成するとともにフロア下成形品４の一対の側部２９の各前端近傍に中間曲げ部３２を形成し、フロントサイドメンバ３の中間曲げ部２６とフロア下成形品４の中間曲げ部３２とを繋ぐ補強部品３５を左右一対設け、フロントサイドメンバ３の中間曲げ部２６よりもフロア下成形品４の中間曲げ部３２を車体２外側後方に配設し、左右一対の補強部品３５を前輪１４後端に対して傾斜させて対向させるとともに、フロア下成形品４の一対の側部２９の各前端が繋がる中間部２８を補強部品３５の後方位置で中間曲げ部３２から車体２幅方向内側に延出するように形成している。
【００４０】
これにより、この自動車２の車体２構造は、正面より傾斜した方向からフロントサイドメンバ３に作用する外力のエネルギをフロア下成形品４に分散するよう伝達し、フロントサイドメンバ３の倒れを抑止することができ、前輪１４後退による客室１１前部の変形を補強部品３５で抑制することができ、作用した外力のエネルギ、荷重を分散しつつ、フロア下成形品４へ伝達させることができる。
【００４１】
前記フロントサイドメンバ３とフロア下成形品４とは、パイプ材としている。これにより、この自動車２の車体２構造は、パイプ材の閉断面により剛性を上げることができ、他の車体パネル（フェンダエプロンパネル７、フロアパネル９）などと一体結合しなくとも、フレーム自体で高い剛性を確保することができる。
【００４２】
前記フロントサイドメンバ３とフロア下成形品４とは、ハイドロフォーム成形により形成している。これにより、この自動車２の車体２構造は、搭載部品に合わせて、各メンバ３・４の部分的な断面形状を変更でき、特に車体２の幅方向中心寄りで各種の配管２２などを配設するダッシュパネル８下方の位置において、そこに対応するフレームメンバのフロントサイドメンバ３とフロア下成形品４との各中間部２３・２８での断面形状を最適化する形状に変形させることができる。
【００４３】
前記フロア下成形品４の断面形状は、車体２側面に対応する部位の側部２９は上下に長く、車体２前側に対応する部位の中間部２８は前後に長い形状としている。これにより、この自動車１の車体２構造は、艤装品が多数設けられる付近の形状で、中間部２８の下側において前後方向に配索する必要のある配管２２などの艤装品の配設自由度を高くでき、客室１１前部付近の形状を、前後に長い形状の中間部２８によって前後方向について高い強度剛性を確保できる。
【００４４】
この自動車２の車体２構造は、フロントサイドメンバ３の前後方向にわたって取り付けられるとともにその左右を繋ぐサブフレーム５を設け、このサブフレーム５の後端をフロントサイドメンバ３と補強部品３５との連結部分の前近傍に位置させる一方、ダッシュパネル８をサブフレーム５の上方位置でフロントサイドメンバ３から立ち上げている。
【００４５】
これにより、この自動車１の車体２構造は、艤装品が多数設けられる客室１１前部付近の強度剛性を向上することができ、正面より傾斜した方向から作用した外力のエネルギを分散するよう伝達し、フロントサイドメンバ３の倒れを抑止することができる。
【００４６】
また、この自動車１の車体２構造は、フロントサイドメンバ３を第一のフレーム、フロア下成形品４を第二のフレーム、補強部品３５を第三のフレームと言い換えると、ハイドロフォーム成形により内部空間が連続して平面視で車体２前側が開いた略コ字状をなす第一のフレーム３と、ハイドロフォーム成形により内部空間が連続して平面視で車体後側が開いた略コ字状をなす第二のフレーム４とを設け、これら第一・第二のフレーム３・４を一平面にほぼ沿うように車体２前後方向に並べて互いの中間部２３・２８を対向させるとともに、各中間部２３・２８に一つ以上の段部２５・３０をそれぞれ形成して互いに当接させて結合させる一方、第一のフレーム３の中間部２３両端にそれぞれ繋がり車体２前側に延びる一対の側部２４から一平面にほぼ沿うように車体２後方外側に分岐して延出する一対の第三のフレーム３５を設け、第二のフレーム４の中間部２８両端にそれぞれ繋がり車体２後側に延びる一対の側部２９を設け、第二のフレーム４の中間部２８を第一のフレーム３の中間部２３よりも長く車体２幅方向に延出して、第二のフレーム４の中間部２８両端の一対の側部２９が繋がる部分に一対の第三のフレーム３５の後端を連結しているものである。
【００４７】
これにより、この自動車１の車体２構造は、フレームを、フェンダエプロンパネル７やフロアパネル９等と一体化したビルトインフレームとし、いわゆるモノコックボディとしたが、モノコックボディ以外のセパレートフレームなどに適用可能である。
【００４８】
次に、この自動車１の車体２構造を、燃料電池自動車に適用した例を説明する。パワーユニットとして燃料電池を搭載した自動車１の車体２は、ハイドロフォーム成形により形成されるフロントサイドメンバ３及びフロア下成形品４とこれらを繋ぐ補強部品３５とを備えている。
【００４９】
左右一対の補強部品３５は、車体２に外力が作用した際において前輪１４が後方に押し下げられて、フロントパネル６やフロントサイドメンバ３を変形させ得るような場合に、前輪１４と直接接触して座屈変形することによりエネルギーを吸収する。これにより、補強部品３５は、ダッシュパネル８や客室１１に対応するフレームである中央のフロア下成形品４の変形を抑制することができる。
【００５０】
フロントサイドメンバ３は、平面視で、中間部２３と一対の側部２４とにより略コ字状あるいは略Ｕ字状などのフォーク状をなし、側面視で、水平より後方がやや低くなるように略直線状に形成し、前後に延びる左右一対の側部２４内側かつ下方寄りに、熱交換器１８、走行モータ１９、懸架装置１２、走行モータ用インバータ２０を前方より順に収容する。
【００５１】
熱交換器１８は、ラジエータとして、燃料電池ユニット２１用と、補機用とを備え、それらを走行風が効率よくあたるように並べて車体２前部に配置している。なお、熱交換器１８には、エアコン用のコンデンサも含まれる。
【００５２】
前輪１４の懸架装置１２は、サブフレーム５を有し、これにロアアームや操舵装置１６のステアリングギヤボックス１７を載置する。サブフレーム５は、フロントサイドメンバ３の左右一対の側部２４に掛け渡すように下から取り付け、一対の側部２４の形状に対応する連結部分を有して、平面的に広がる主部がほぼ水平となるように前後各位置を固定する。前輪１４の車軸１５は、サブフレーム５の前側で、フロントサイドメンバ３の一対の側部２４より下方かつサブフレーム５の上方の高さに配置する。
【００５３】
サブフレーム５の上方には、前輪１４の懸架装置１２のストラット１３が上下に配設される。ストラット１３の後方近くには、ダッシュパネル８が上下に伸びるように設けられる。ダッシュパネル８から前方には、左右一対のフェンダエプロンパネル７が設けられ、フロントサイドメンバ３の一対の側部２４と一体化される。また、ダッシュパネル８がフロアパネル９と繋がる付近では、フロントサイドメンバ３の一対の側部２４の形状がパネル形状に沿って屈曲し屈曲部２７を形成している。
【００５４】
走行モータ用インバータ２０は、フロントサイドメンバ３の中間部２３及び一対の側部２４とサブフレーム５との各部材に囲まれるように搭載されている。走行モータ用インバータ２０は、その両側方を一対の側部２４により、その後方を中間部２３により、下方をサブフレーム５によりそれぞれ囲まれている。
【００５５】
燃料電池用の配管２２類は、走行モータ用インバータ２０の背面と燃料電池ユニット２１の前面との間をほぼ水平に繋ぐように、また、フロントサイドメンバ３の中間部２３及びフロア下成型品４の中間部２８の下面に沿うように、配索してある。各中間部２３・２８の下面は、フロア下成型品４の一対の側部２９の最低高さとなる下面よりも高く位置させ、フロア下成型品４の一対の側部２の断面高さ寸法の約半分程度の位置とし、配管２２を配索する配管逃げ部３１を形成している。
【００５６】
フロア下成型品４の一対の側部２９の前後方向における中間位置には、左右に掛け渡して設けられるクロスメンバ３３を備えている。クロスメンバ３３は、側方から作用する荷重に対する変形防止に寄与するが、その前方に搭載する燃料電池ユニット２１と、その後方の燃料容器群（水素タンク群）の間を分ける隔壁としての役割も果たすことができる。
【００５７】
次に、この自動車１の車体２構造を、ガソリンエンジン（パワーユニットとしてディーゼルエンジン等を含んだ内燃機関を示し、またハイブリッド型パワーユニットを含む）自動車に適用した例を説明する。なお、ここで言うガソリンエンジンとは、ディーゼルエンジン等を含んだ内燃機関を示し、またハイブリッド型パワーユニットを含むものとする。パワーユニットとしてガソリンエンジンを搭載した自動車１の車体２は、ハイドロフォーム成形により形成されるフロントサイドメンバ３及びフロア下成形品４とこれらを繋ぐ補強部品３５とを備えている。
【００５８】
フロントサイドメンバ３は、平面視で、中間部２３と一対の側部２４とにより略コ字状あるいは略Ｕ字状などのフォーク状をなし、側面視で、水平より後方がやや低くなるように略直線状に形成し、前後に延びる左右一対の側部２４内側かつ下方寄りに、熱交換器１８、走行モータ１９、懸架装置１２、走行モータ用インバータ２０を前方より順に収容する。
【００５９】
熱交換器１８は、ラジエータとして、パワーユニット用（補機用も含む）を備え、それらを走行風が効率よくあたるように車体２前部に配置している。現況では、パワーユニット用の熱交換器１８は、燃料電池ユニット２１用よりも充分小さい。熱交換器１８は、エアコン用のコンデンサと重ねて搭載することができる。
【００６０】
ガソリンエンジンからなるパワーユニットは、側面視で、走行モータ１９のみの場合より、車体２前後方向に大きくなるので、フロントサイドメンバ３の一対の側部２４前半部（とくにダッシュパネル８より前側の直線部分）を、走行モータ１９のみの場合よりも長く延出して形成する。
【００６１】
前輪１４の懸架装置１２は、サブフレーム５を有し、これにロアアームや操舵装置１６ステアリングギヤボックス１７を載置する。サブフレーム５は、フロントサイドメンバ３の左右一対の側部２４に掛け渡すように下から取り付ける。前輪１４の車軸１５は、サブフレーム５の前側で、フロントサイドメンバ３の一対の側部２４より下方かつサブフレーム５の上方の高さに配置する。
【００６２】
サブフレーム５の上方には、前輪１４の懸架装置１２のストラット１３が上下に配設される。ストラット１３の後方近くには、ダッシュパネル８が上下に伸びて設けられる。ダッシュパネル８から前方には、左右一対のフェンダエプロンパネル７が設けられ、フロントサイドメンバ３の一対の側部２４と一体化される。ダッシュパネル８から前方の左右一対のフェンダエプロンパネル７に囲まれた空間が、エンジンルーム（パワーユニットルーム１０）であり、走行モータ１９の場合と比べて、前輪１４の車軸１５より前側となる部分、いわゆるオーバーハングとなる長さが大きくなる。
【００６３】
フロア下成型品４の一対の側部２９の前後方向における中間位置には、左右に掛け渡して設けられるクロスメンバ３３を備えている。フロア下成型品４の内部では、クロスメンバ３３の前後にわたって配索される排気管と、クロスメンバ３３の後方に収容される燃料容器（ガソリンタンク）がある。ハイブリッド用の電池やキャパシタは、クロスメンバ３３の前方に搭載可能である。
【００６４】
このように、この自動車の車体構造は、フレーム構造として外部から作用する力のエネルギを分散しつつ効率良く伝達でき、高い剛性を持たせることができ、また、客室下方のフレーム構造をできるだけ拡幅し、内部空間の容積を細分化せずに増大させることができ、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン（内燃機関）、ハイブリッド型パワーユニットを搭載した自動車と、燃料電池を搭載した自動車との両者で、車体を共通利用することが可能となり、効率的な生産が可能となる。
【００６５】
詳述すると、この自動車１の車体２は、前側のフロントサイドメンバ３を左右一体のパイプ材によるハイドロフォーム成形品とし、フロアパネル６下の逆Ｕ字型のフロア下成形品４をパイプ材によるハイドロフォーム成形品とし、フロントサイドメンバ３をフロア下成形品４と連結した上で、さらに補強部品３５により両者を連結した構造としている。
【００６６】
このような構造とすることで、この自動車１の車体２構造は、前方から作用した外力のエネルギーは、車体２幅方向全面にわたって外力が作用した場合には、フロントサイドメンバ３の左右両側の側部２４で受け、フロア下成形品４の中間部２８による結合部分および補強部品３５との連結部分の両方を通って、フロア下成形品４の左右両側の側部２９に分散させることができる。また、車体２幅方向一側に偏って外力が作用した場合には、フロントサイドメンバ３の片側の側部２４ヘの入力エネルギーは、片側の側部２４に近い側の補強部品３５とフロア下成形品４の結合部分を通して、同様に、フロア下成形品４の左右両側の側部２９に分散させることができる。
【００６７】
この自動車１の車体２構造は、フロントサイドメンバ３を左右一体としているため、片側の側部２４へのエネルギー入力に際しても、連結部分の中間部２３を介してフロア下成形品４の中間部２８から反対側ヘエネルギーを流（分散）させる効果がある。さらに、この中間部２３・２８の連結部分は、構造的に剛性が向上しているため、つぶれにくい部分であり、客室１１前部の保護にも有利となる。
【００６８】
フロントサイドメンバ３は、パイプ材による成形品とすることで、完全閉断面による高剛性と、エネルギー吸収性能を両立させることができる。また、フロア下成形品４についても、パイプ材による成形品とすることで、高い剛性と強度を両立させる。両者の成形には、ハイドロフォーム成形が適している。
【００６９】
補強部品３５は、車体２前面から外力が作用した時にフロントサイドメンバ３の左右方向への傾きを抑制し、入力エネルギーをフロア下成形品４に流す役目を持ち、さらに、外力作用時の前輪１４の後退を受け止める役目も併せ持つ。このように、この自動車１の車体２構造は、フロントサイドメンバ３に入力されるエネルギーを、補強部品３５およびフロア下成形品４との結合部分を通して、フロア下成形品４へ効果的に分散させることができる。左右の補強部品３５については、Ｕ字型断面（いわゆるハット型断面）形状の板金部品で良いが、パイプ材を使用することにより、さらに剛性、強度を向上することができる。
【００７０】
燃料電池自動車でもガソリンエンジン自動車でも、フロアパネル９下の燃料電池ユニット２１やガソリンタンクと、ダッシュパネル８前部の走行モータ１９やエンジンヘのエネルギー供給や冷却水のために、配管２２が必要になる。車体２下面にフレーム部材よりも下に配管２２を配置することは、地上突起物との衝突による破損の可能性増大により好ましくなく、また、客室１１内側への配管２２の配置も、客室１１の床に、ユーザには無用な突部をつけることになるため、やはり好ましくない。
【００７１】
従って、車体２には、フロントサイドメンバ３とフロア下成形品４との間で配管２２を通すスペースを設ける必要がある。一般的には、穴を開けて配管２２のスペースを設ける場合が多い。しかし、この自動車１の車体２構造では、ハイドロフォーム成形を用いることによって、フロントサイドメンバ３の中間部２３との連結部分であるフロア下成型品４の中間部２８下側に上方に窪んだ配管逃げ部３１を形成し、その窪ませた分を前方へ張出させて、中間部２８の周長（フレーム断面の周囲長）を変化させないように断面形状を変化させることで、成形性と前後方向の剛性向上を両立させている。
【００７２】
フロア下成型品４の中間部２８の連結部分は、断面形状を前後に長く上下に短い扁平な四角形状に変化させて形成することで、前後方向の剛性と強度を向上させ、外力作用時の荷重に対して有利な形状にするとともに、断面中心を上下にずらすことで下面の下方に配管２２を通す配管逃げ部３１も設けることができ、両者を両立させる形状としている。連結部分以外の部分では、概略正方形断面にし、ねじりや上下方向の剛性を加味した形状とすることも可能であるし、縦に長い長方形断面として、上下方向荷重（静的）の引き上げや、床下搭載部品の保護にあてることも可能である。その場合には、車体２幅方向のスペース効率をより高くすることができる。また、ハイドロフォーム成形で形成する場合には、この断面の変化を３次元的に連続して行うことが可能であり、接合部にありがちな応力集中箇所を作らないですむという副次的効果もある。
【００７３】
フロントサイドメンバ３とフロア下成形品４との結合は、ＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）／ＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｇａｓ）溶接やレーザ溶接のような片側から行う連続溶接法が適当である。ただし、剛性や強度等の機能を阻害しない範囲であれば、穴を開けることでスポット溶接、リベット、カシメ接合等色々な接合方法を採用することができる。この結合部分の形状は、曲げやねじり方向を考慮して、図７に示すように、フロントサイドメンバ３の中間部２３とフロア下成形品４の中間部２８とにそれぞれ段差２５・３０を設けた略Ｌ字型断面形にするのが好ましい。このような形状の場合には、単純な四角形同士を接合する場合に比較して、車体２上下方向の曲げ（図４の矢印方向）や車体２のねじり（図２の矢印方向）に対して、より強い構造とすることができ、また、組立時に位置決めを行いやすいという効果がある。当接面が単純平面でなくなり、面にそってずれにくく、接触面積を広くすることができる。
【００７４】
ガソリンエンジン自動車（なお、ここで言うガソリンエンジンとは、ディーゼルエンジンなどを含む内燃機関を示し、ハイブリッド型パワーユニットも含む）と、燃料電池自動車とでは、客室１１前のフロント部分のパワーユニットルーム１０（フロントサイドメンバ３に囲まれた領域）に搭載する機器が異なり、ガソリンエンジン自動車では大きく、燃料電池自動車では小さい。特に、燃料電池自動車において、フロアパネル９下に燃料電池ユニット２１を搭載する場合には、走行モータ１９と変速機のみをパワーユニットルーム１０に搭載するため、ガソリンエンジンよりも体積的には小さくなる。従って、燃料電池自動車では、ガソリンエンジン自動車よりもフロント部分のパワーユニットルーム１０を小さくすることができ、客室１１の拡大に充てることができる。その場合には、フロントサイドメンバ３も小さく作る必要があり、燃料電池自動車とガソリンエンジン車で長さの異なるフロントサイドメンバ３を作る必要がある。
【００７５】
一般的な板金部品であれば、別部品として金型を変える必要があるが、ハイドロフォーム成形を用いた場合には、同じ金型を利用して共通の部品としながら、機器の占有寸法に合わせて、端部の長さを変更することが容易である。具体的には、長さを変える部分の断面形状を一定にしておけば、素管の長さを変えるのみで、長さ違い品を成形できる。また、燃料電池自動車とガソリンエンジン車で車両重量が異なる場合が考えられるが、その場合には吸収するエネルギー量が異なってくるため、その調整を板厚等で行うことになる。ハイドロフォーム成形の場合には、同じ形状で異なる板厚の部品を製造するにも、パンチのみを変えることで可能であり、板厚にあわせて金型をいくつも用意するというデメリットを回避できる。同様の効果は、フロア下成形品４でも得ることができる。
【００７６】
フロア下成形品４については、フロアパネル９下の部品搭載性を向上させるには、できる限り部品形状に合わせた曲面を形成する方が有利である。例えば、燃料電池の水素タンクの水素取り出し口周辺部分のみを口金形状に合わせて逃がしたり、部品間の配線や水素・空気（酸素）の配管スペースにあわせて、断面形状を変化させることで、成形品の外寸法を変えることなく、有効な搭載寸法（内部寸法）を得ることが可能である。このためには、３次元的に形状を変化させられるハイドロフォーム成形は、非常に有利である。さらに、フロアパネル９下には、燃料電池ユニット２１や水素タンクといった、外力作用時に特に保護したい部品が集約される。これらを外力から保護するためには、フロア下成形品４に非常に高い剛性と強度を付与する必要がある。ハイドロフォーム成形では、完全閉断面のパイプ材を材料に用いるために、もともと剛性が高いというメリットがあり、さらにハイドロフォーム成形時に導入される加工歪によって、材料を高強度化するという副次的効果も得られる。
【００７７】
フロア下成形品４は、保護する部品の高さ（厚み）に合わせるのが適当であるが、その場合には高さが高くなり、重量も重くなりがちである。その場合、必要な剛性を確保したレベルで、軽量化穴の肉抜き孔３４を開けることが可能である。フロア下成形品４は、この軽量化穴の肉抜き孔３４を、スポット溶接が可能なように開ける（例えば、長軸部分に一定間隔で規則的に設ける。）ことで、生産性の高いスポット溶接が使用できるようになる。また、剛性が必要な部分は、アーク溶接やレーザ溶接、プラズマ溶接、といった連続溶接法を用いれば、さらに剛性を向上させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
この発明の自動車の車体構造は、フレーム構造として外部から作用する力のエネルギを分散しつつ効率良く伝達でき、高い剛性を持たせることができ、また、客室下方のフレーム構造をできるだけ拡幅し、内部空間の容積を細分化せずに増大させることができ、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン（内燃機関）、ハイブリッド型パワーユニットを搭載した自動車と、燃料電池を搭載した自動車との両者で、車体を共通利用することが可能となり、効率的な生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例を示す車体の平面図である。
【図２】前上方からの車体の斜視図である。
【図３】前下方からの車体の斜視図である。
【図４】車体の側面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線による断面図である。
【図６】図５の矢印ＶＩ部位の拡大斜視図である。
【図７】図６の矢視ＶＩＩによる拡大断面図である。
【図８】自動車前部の縦断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  自動車
２  車体
３  フロントサイドメンバ
４  フロア下成形品
５  サブフレーム
６  フロントパネル
７  フェンダエプロンパネル
８  ダッシュパネル
９  フロアパネル
１０  パワーユニットルーム
１１  客室
１２  懸架装置
１３  ストラット
１４  前輪
１５  車軸
１６  操舵装置
１７  ステアリングギヤボックス
１８  熱交換器
１９  走行モータ
２０  走行モータ用インバータ
２１  燃料電池ユニット
２２  配管
２３  中間部
２４  側部
２５  段部
２６  中間曲げ部
２７  屈曲部
２８  中間部
２９  側部
３０  段部
３１  配管逃げ部
３２  中間曲げ部
３３  クロスメンバ
３４  肉抜き孔
３５  補強部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007062568.tif 000008
【図７】
2007062568.tif 000009
【図８】
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