(57)【要約】【課題】衝突性能を向上して変形を抑制しつつ軽量化を図ることができ、且つボルトによって他部材をフレーム部材に対して良好に固定することができる車体フレーム構造を提供する。【解決手段】車体フレームを構成するフレーム部材２４内に、基材６２と、加熱硬化型の発泡充填材からなる充填部材６１とで構成される補強部材６０を設けると共に、フレーム部材２４の内側に配したナット８１にフレーム部材２４の外側からボルト８０を締結することによってフレーム部材２４に他部材５０を固定した構成において、このナット８１と基材６２とを一体的に形成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロア下に配されて複数のフレーム部材で形成される車体フレーム構造であって、
前記フレーム部材内には、基材と、該基材と前記フレーム部材との間に充填された加熱硬化型の発泡充填材からなる充填部材とで構成される補強部材が設けられると共に、
前記フレーム部材の内側に配されたナットに前記フレーム部材の外側からボルトを締結することによって、前記フレーム部材に他部材が固定されており、
前記ナットと前記基材とが一体的に形成されていることを特徴とする車体フレーム構造。
【請求項２】
請求項１に記載の車体フレーム構造であって、
前記基材が樹脂材料で形成され、インサート成形によって前記ナットと前記基材とが一体的に形成されていることを特徴とする車体フレーム構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車体フレーム構造であって、
前記他部材が、リアサスペンションの一部が連結されるサスペンションブラケットであることを特徴とする車体フレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のフロア下に設けられる車体フレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両のフロア下に設けられる車体フレームは、車両の骨格をなすものであるため、十分に高い強度が確保されている必要がある。従来は、例えば、補強用の部材を車体フレームの所定位置にスポット溶接等によって接合することで、車体フレームの強度を高めていた。これにより車体フレームの強度を向上することはできるが、車両の重量が増加してしまうという問題がある。
【０００３】
また車体フレームの変形を抑えるために、車体フレームを構成するアウタパネルと、アウタパネルの内側に配置された補強部材との間の閉断面空間に、発泡樹脂材を充填するようにしたものがある（例えば、特許文献１，２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５２５８９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１２０１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような車体フレームを構成するアウタパネル等のフレーム部材には、例えば、各種ブラケット等の他部材が固定されていることがある。この他部材は、例えば、ボルトとナットとによりフレーム部材に固定される。例えば、図８に示すように、フレーム部材１には、他部材２の挿入孔３に連通してボルト４が挿入される連通孔５が形成されている。またフレーム部材１の内側には基材６ａと充填部材６ｂとで構成される補強部材６が設けられ、この補強部材６に連通孔５に対応する貫通孔７が形成されている。そして、この貫通孔７内に配されたナット８に、フレーム部材１の外側から挿入孔３及び連通孔５を介してボルト４が締結されて、他部材２がフレーム部材１に固定される。
【０００６】
このような構成においては、フレーム部材１と基材６ａとの間に配された発泡充填材を加熱発泡させて充填部材６ｂを形成した後に、他部材２がフレーム部材１に固定される。このため、補強部材６の貫通孔７内にまで発泡充填材がはみ出してしまい、貫通孔７内にナット８を良好に配置することができず、ボルト４をナット８に良好に締結させることができない虞がある。すなわち、他部材２をフレーム部材１に対して固定することができない虞がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、衝突性能を向上して変形を抑制しつつ軽量化を図ることができ、且つボルトによって他部材をフレーム部材に対して良好に固定することができる車体フレーム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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両のフロア下に配されて複数のフレーム部材で形成される車体フレーム構造であって、前記フレーム部材内には、基材と、該基材と前記フレーム部材との間に充填された加熱硬化型の発泡充填材からなる充填部材とで構成される補強部材が設けられると共に、前記フレーム部材の内側に配されたナットに前記フレーム部材の外側からボルトを締結することによって、前記フレーム部材に他部材が固定されており、前記ナットと前記基材とが一体的に形成されていることを特徴とする車体フレーム構造にある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様の車体フレーム構造であって、前記基材が樹脂材料で形成され、インサート成形によって前記ナットと前記基材とが一体的に形成されていることを特徴とする車体フレーム構造にある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の車体フレーム構造であって、前記他部材が、リアサスペンションの一部が連結されるサスペンションブラケットであることを特徴とする車体フレーム構造にある。
【発明の効果】
【００１１】
かかる本発明によれば、補強部材を構成する充填部材によって車体フレームを構成するフレーム部材の衝突性能が大幅に向上するため、車両後方からの衝突（後突）が生じた場合にも、車体フレームの変形が抑制されて車両の安全性が向上する。またフレーム部材の衝突性能が向上すると共に、フレーム部材の軽量化を図ることができる。このため、燃費の向上を図ることもできる。
【００１２】
さらに本発明では、他部材をフレーム部材に固定するためのナットと基材とが一体的に形成されているため、ボルトによってフレーム部材に他部材を良好に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る車両の車体構造を示す概略図である。
【図２】車両を構成するリアサスペンションの一例を示す概略図である。
【図３】一実施形態に係るフレーム部材を示す側面図である
【図４】一実施形態に係るフレーム部材の構造を示す概略斜視図である。
【図５】一実施形態に係るフレーム部材の構造を示す断面図である。
【図６】一実施形態に係るフレーム部材に対する他部材の取付状態を示す断面図である。
【図７】一実施形態に係る充填部材の形成工程を示す断面図である。
【図８】従来技術に係るフレーム部材に対する他部材の取付状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る車両の車体フレーム構造について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように、自動車である車両１０は、車体１１の下部の骨格をなす車体フレーム２０をフロア下（車室の下側）に備えている。この車体フレーム２０は、複数のフレーム部材で構成されている。例えば、本実施形態では、車体フレーム２０は、車両１０の前後方向に延設される一対のサイドメンバ２１と、車両１０の車幅方向に延設される複数本のクロスメンバ２２とを備えている。各サイドメンバ２１は、例えば、複数の部材を連結することによって形成されており、本実施形態では、車両１０の前方側を構成するフロントサイドメンバ２３と車両１０の後方側を構成するリアサイドメンバ２４とで構成されている。各クロスメンバ２２は、このようなサイドメンバ２１の所定位置にスポット溶接等によって固定されている。
【００１６】
このような車体フレーム２０の構造は特に限定されないが、車両１０の骨格をなすものであるため、その剛性は比較的高いことが好ましい。また車体フレーム２０は、全体の剛性が高いことが好ましく、特に、他部材が連結される部分の剛性が高くなっていることが望ましい。
【００１７】
例えば、本実施形態では、車両１０の前輪３０（図１参照）は、図示しないフロントサスペンションによって車体１１（車体フレーム２０）に支持されている。車両１０の後輪３１は、リアサスペンションによって車体１１（車体フレーム２０）に支持されている。図２に示すように、リアサスペンション４０としては、例えば、マルチリンク型のリアサスペンションが挙げられる。このリアサスペンション４０は、車両１０の前後方向に延設されて後輪３１の前後位置を決めると共に上下方向にスイング可能に構成されたトレーリングアーム４１、車幅方向に延設された複数のリンク４２，４３，４４、車両１０の上下方向に延びるショックアブゾーバ４５を内蔵しコイルバネ４６を外装するストラット４７等を備えている。各リンク４２，４３，４４は、リアサスペンション４０の骨格をなすサスペンションクロスメンバ（図２では省略）に取り付けられている。そして、このサスペンションクロスメンバは、車体フレーム２０に取り付けられている。
【００１８】
具体的には、図３に示すように、車体フレーム２０を構成するリアサイドメンバ２４は、車両１０の後輪３１に対向する部分に、後端側が前端側よりも上方に位置するように傾斜するキックアップ部２４ａを有する。このキックアップ部２４ａは、リアサスペンション４０等との干渉を避けるために設けられている。そして、リアサスペンション４０を構成するサスペンションクロスメンバ４８が、このリアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａに、サスペンションブラケット５０を介して連結されている。つまりリアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａには、リアサスペンション４０の一部が連結されている。なお本実施形態では、サスペンションクロスメンバ４８は、井桁状のパイプフレームからなり、ボルト等の締結部材５１によってリアサイドメンバ２４及びサスペンションブラケット５０に固定されている。
【００１９】
そして、図４及び図５に示すように、リアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａ内には、加熱硬化型の発泡充填材で形成された充填部材６１と、この充填部材６１上に設けられて充填部材６１によってリアサイドメンバ２４に固定された基材６２とで構成される補強部材６０が設けられている。本実施形態に係るリアサイドメンバ２４は、断面略コ字状に形成されて溝部２５を画成しており、この溝部２５内に補強部材６０が設けられている。またリアサイドメンバ２４上には、車体フレーム２０を構成する他のフレーム部材であるリアサイドメンバアッパー７０がスポット溶接等によって接合されており、溝部２５がこのリアサイドメンバアッパー７０によって塞がれている。
【００２０】
ここで、充填部材６１の材料である発泡充填材としては、例えば、エポキシ系の加熱硬化型の発泡充填材が用いられる。また基材６２は、未発泡（加熱発泡前）の充填材の仮保持及び発泡エリアをガイドするためのものであり、例えば、金属材料、或いは樹脂材料等の比較的硬質の板材で形成されている。
【００２１】
本実施形態では、補強部材６０を構成する充填部材６１は、加熱硬化型の発泡充填材を加熱して発泡させることによって形成されている。補強部材６０は、具体的には、次のような手順で形成される。まずリアサイドメンバ２４内に、未発泡の充填材を載置すると共に、この充填材上に基材６２を載置する。この状態で充填材を加熱して発泡させる。これにより、発泡した充填材からなる充填部材６１が所望の形状に形成されると共に、この充填部材６１がリアサイドメンバ２４及び基材６２に強固に接合される。すなわちリアサイドメンバ２４と基材６２とが充填部材６１によって接合されて、補強部材６０が形成される。
【００２２】
なお発泡充填材を加熱発泡させる際には、基材６２をリアサイドメンバ２４に仮固定して基材６２の移動を規制しておくことが好ましい。これにより、発泡充填材を所望の形状に加熱発泡させて、充填部材６１を所定形状に良好に形成することができる。
【００２３】
このようにリアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａ内に補強部材６０が設けられていることで、すなわちキックアップ部２４ａ内に所定形状の充填部材６１が設けられていることで、キックアップ部２４ａの衝突性能が向上する。すなわち、車両後方からの衝突（後突）が生じた場合にも、衝突のエネルギーが充填部材６１によって吸収されて車体フレーム２０の変形が抑制され、車両１０の安全性が向上する。
【００２４】
なお充填部材６１の形状は、特に限定されず、リアサイドメンバ２４の形状等に応じて適宜決定されればよい。本実施形態では、充填部材６１は、リアサイドメンバ２４によって画成された溝部２５の二つの角部にそれぞれ設けられている。溝部２５の各角部は、車両後方からの衝突の際の荷重（エネルギー）負荷が大きい。このため、各角部に充填部材６１を設けることで、衝突の際のエネルギーを充填部材６１によって吸収させて車体フレーム２０の変形を効果的に抑制することができる。
【００２５】
また補強部材６０を構成する基材６２は、リアサイドメンバ２４に対して直接固定（接合）されることはなく、充填部材６１のみによって固定されている。このような構成とすることで、衝突の際のエネルギーを充填部材６１によって効率的に吸収することができ、車体フレーム２０の変形を抑制することができる。
【００２６】
また基材６２の材料は、特に限定されず、上述のように、例えば、金属材料或いは樹脂材料等の比較的硬質の材料を用いることができるが、特に、比較的軽量な樹脂材料を用いることが好ましい。充填部材６１によって衝突の際のエネルギーが効率的に吸収されるため、基材６２を樹脂材料で形成しても車体フレーム２０の変形を抑制することができる。したがって、基材６２を樹脂材料で形成することで、衝突性能を向上しつつ、車体フレーム２０を軽量化して燃費の向上を図ることができる。
【００２７】
ところで、上述したようにリアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａには他部材、例えば、サスペンションブラケット５０等が固定されている。このサスペンションブラケット５０のリアサイドメンバ２４への固定方法は、特に限定されるものではないが、サスペンションブラケット５０は、例えば、ボルト及びナットによってリアサイドメンバ２４に固定されている。具体的には、図６に示すように、サスペンションブラケット５０には、ボルト８０が挿入される挿入孔５２が形成されており、リアサイドメンバ２４にはこの挿入孔５２に連通する連通孔２６が形成されている。またリアサイドメンバ２４内には、この連通孔２６に対応する位置に、ボルト８０が締結されるナット８１が配されている。挿入孔５２及び連通孔２６を介して挿入されたボルト８０を、リアサイドメンバ２４内に配されているナット８１に締結することによって、サスペンションブラケット５０がリアサイドメンバ２４に強固に固定されている。
【００２８】
そして本発明では、このように他部材であるサスペンションブラケット５０を固定するためのナット８１と、補強部材６０を構成する基材６２とが一体的に形成されている。本実施形態では、基材６２の材料として樹脂材料が用いられ、基材６２とナット８１とが、インサート成形により一体的に形成されている。
【００２９】
基材６２とナット８１とが一体的に形成されていることで、このナット８１を利用して基材６２をリアサイドメンバ２４に仮固定することができる。上述したように充填材を加熱発泡させる際には、基材６２をリアサイドメンバ２４に仮固定して基材６２の移動を規制しておくことが好ましい。基材６２とナット８１とが一体的に形成された構成では、例えば、図７に示すように、リアサイドメンバ２４の外側から連通孔２６を介してボルト８０をナット８１に締結することで、基材６２とリアサイドメンバ２４とを極めて容易に仮固定することができる。この状態で充填材１００を加熱発泡させることで充填部材６１が良好に形成される。
【００３０】
なお充填部材６１が形成された後は、ボルト８０を一旦取り外し、再びこのボルト８０によってサスペンションブラケット５０をリアサイドメンバ２４に対して固定する（図６参照）。充填部材６１が形成された後は、基材６２が充填部材６１によってリアサイドメンバ２４に強固に接合されているため、ボルト８０を取り外しても基材６２が移動することはない。つまりナット８１と連通孔２６との位置ずれが生じることはない。したがって、サスペンションブラケット５０をリアサイドメンバ２４に固定する際にも、ボルト８０をナット８１に容易に締結することができる。
【００３１】
このように基材６２とナット８１とが一体的に形成されていることで、サスペンションブラケット５０のリアサイドメンバ２４に対する取付不良の発生を抑えることができる。すなわち発泡充填材を加熱発泡させて充填部材６１を形成する際に、充填材がナット８１の周囲や内部に入り込むことがなく、ボルト８０をナット８１に確実に締結させることができる。
【００３２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、勿論、このような実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
【００３３】
例えば、上述の実施形態では、ナットと基材とをインサート成形により一体的に形成した例を説明したが、ナットと基材とを一体的に形成する方法は、特に限定されるものではない。
【００３４】
また例えば、上述の実施形態では、補強部材が設けられるフレーム部材として、リアサイドメンバを例示したが、補強部材は、車体フレームを構成する何れのフレーム部材に設けられていてもよい。また、フレーム部材であるリアサイドメンバに固定される他部材としてサスペンションブラケットを例示したが、勿論、他部材もサスペンションブラケットに限定されるものではない。
【００３５】
また上述の実施形態では、キックアップ部に連結されるリアサスペンションの一例としてマルチリンク型のリアサスペンションを例示したが、勿論、リアサスペンションの型式は、特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１０  車両
１１  車体
２０  車体フレーム
２１  サイドメンバ
２２  クロスメンバ
２３  フロントサイドメンバ
２４  リアサイドメンバ
２４ａ  キックアップ部
２５  溝部
２６  連通孔
３０  前輪
３１  後輪
４０  リアサスペンション
４１  トレーリングアーム
４２，４３，４４  リンク
４５  ショックアブソーバ
４６  コイルバネ
４７  ストラット
４８  サスペンションクロスメンバ
５０  サスペンションブラケット
５１  締結部材
５２  挿入孔
６０  補強部材
６１  充填部材
６２  基材
７０  リアサイドメンバアッパー
８０  ボルト
８１  ナット
１００  充填材
【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】
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【図７】
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【図８】
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