車両下部構造
【課題】現実の車両設計に即して変更箇所を最小限に抑えつつ車両の剛性を高める。
【解決手段】車両下部構造１００は、車幅方向両側それぞれに設けられるサイドメンバ１０１と、車幅方向に延びる長尺のクロスメンバ１０２と、燃料タンク１０３とで構成される。サイドメンバ１０１には、ブッシュ１０６を保持するトレーリングアーム取付用ブラケット１０４が含まれる。クロスメンバ１０２は、各トレーリングアーム取付用ブラケット１０４を繋いでいる。燃料タンク１０３は、各トレーリングアーム取付用ブラケット１０４とクロスメンバ１０２とで囲われる車両後方側の空間領域に配置される。燃料タンク１０３の前面には、車両前方に向き車幅方向に平坦に延びる平坦領域が含まれる。クロスメンバ１０２の一部をなすストレート部１２１は、平坦領域１１７に対して車両前方に位置し、車幅方向に延び、車両前方側から見ると横長の矩形形状に見える形状をなしている。
【解決手段】車両下部構造１００は、車幅方向両側それぞれに設けられるサイドメンバ１０１と、車幅方向に延びる長尺のクロスメンバ１０２と、燃料タンク１０３とで構成される。サイドメンバ１０１には、ブッシュ１０６を保持するトレーリングアーム取付用ブラケット１０４が含まれる。クロスメンバ１０２は、各トレーリングアーム取付用ブラケット１０４を繋いでいる。燃料タンク１０３は、各トレーリングアーム取付用ブラケット１０４とクロスメンバ１０２とで囲われる車両後方側の空間領域に配置される。燃料タンク１０３の前面には、車両前方に向き車幅方向に平坦に延びる平坦領域が含まれる。クロスメンバ１０２の一部をなすストレート部１２１は、平坦領域１１７に対して車両前方に位置し、車幅方向に延び、車両前方側から見ると横長の矩形形状に見える形状をなしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に適用される車両下部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乗員の居住性を確保しつつ充分な車体剛性を備えたコンパクトな車両を構成することが求められている。
【０００３】
特許文献１には、高さを違えて上方へ段上げした第１キックアップ部及び第２キックアップ部をフロアパネル（フロアパン）の後方に並設し、車幅方向に延びる閉断面構造のクロスメンバを第２キックアップ部に設け、第１キックアップ部及び第２キックアップ部のそれぞれの上に乗員用シートを上下に複数並設して、低全高のコンパクトなボディと、居住性および車体剛性の確保との両立を図った車両の下部車体構造が、簡略化された図面によって模式的に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９０１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の車両の下部車体構造を採用しようとすると、クロスメンバの形状がアーチ状になってしまうという実情がある。この点について、図７ないし図１１に基づいて以下に述べる。
【０００６】
図７は、従来の車両下部構造９００の斜視図である。図８は、従来の車両下部構造９００の正面図である。図９は、図８のＵ−Ｕ線端面図である。図１０は、図８のＶ−Ｖ線端面図である。自動車に対する顧客のニーズは、燃費の向上、航統距離の増大、乗客室空間の快適性の向上、荷室容量の増大等、多岐に渡っている。このようなニーズに応える過程で、燃料タンク９０１はフロアパン９１０の下方に配置されるようになった。そして、燃料タンク９０１の容量を増大させるために、燃料タンク９０１の形状はフロアパン９１０のフロアパン傾斜部９１１に入り込むように車両前方に迫り出すタンク突部９０２を有するものに変更されてきた。さらに、燃料タンク９０１を少ない部材でフロアパン９１０の下方に固定するために、燃料タンク保持用アーム９０３をクロスメンバ９０４にタンク締結用ブラケット（図示せず）を設定して締結固定し、この燃料タンク保持用アーム９０３に燃料タンク９０１の前方部分を保持させていた。加えて、このクロスメンバ９０４に、後方シート９０５及びこれに座る乗員（図示せず）の荷重を受けさせる役目も果たさせていた。
【０００７】
図７に示すように、クロスメンバ９０４は、トレーリングアーム取付用ブラケット９０８のねじれを防いでいる。このトレーリングアーム取付用ブラケット９０８は、サイドメンバ９０６に含まれトレーリングアーム９０７を保持するものである。クロスメンバ９０４は、このようにしてサイドメンバ９０６同士を繋ぎ車両全体の剛性を高めている。しかしながら、前方側から突出してタンク突部９０２が形成されている燃料タンク９０１を用いることを前提とした従来のレイアウト設計思想の下では、図８に示すようなアーチ状のクロスメンバ９０４を採用し、燃料タンク９０１の上方を通過させてクロスメンバ９０４を連結するようにしなくてはならない。
【０００８】
そのようなレイアウト設計思想の中、発明者は、従来よりも車両サイズが小型化されたコンパクトカーに対して荷室容量を減らすことなくハイブリッドバッテリを搭載し、ハイブリッドバッテリによるモータ駆動と燃料タンク内の燃料によるエンジン駆動とを併用して走行するハイブリッドカーを設計立案する機会を得た。そして、発明者は、それまで荷室に配置されていたハイブリッドバッテリを後方シートの下方でフロアパン９１０の上方かつフロアパン傾斜部９１１の前方に形成される空間に配置することを考え、これを機に車両下部構造の全面的な見直しを行った。この見直しの中で、発明者は、クロスメンバ９０４がアーチ状に形成されていることで、クロスメンバ９０４の剛性が弱まり、トレーリングアーム取付用ブラケット９０８との連結箇所から入力される横荷重によってクロスメンバ９０４が内倒しやすくなることを見出した。
【０００９】
図１１は、仮想的な車両下部構造９５０を示す平面図である。ここで、発明者は、トレーリングアーム９０７から入力される横荷重に対するサイドメンバ９０６との着力点剛性を高めるよう、クロスメンバの形状を直線状にしてサイドメンバ９０６同士を連結する二つの例を考えた。第一の例は、図１１において符号「９５２」で示すクロスメンバ、すなわち、トレーリングアーム取付用ブラケット９０８におけるトレーリングアーム９０７から横荷重が入力される荷重入力点９５１同士を結ぶよう配置された直線状のクロスメンバ９５２である。第二の例は、図１１において符号「９５４」で示すクロスメンバ、すなわち、クロスメンバにハイブリッドバッテリ（図示せず）を取り付けるという要請から、燃料タンク９０１（図７〜図１０参照）の前面の近傍に走行バッテリの取付箇所９５３を設定し、この取付箇所９５３を通過して車幅方向に延びサイドメンバ９０６同士を連結する直線状のクロスメンバ９５４である。ところが、第一の例では、燃料タンク９０１の容量を大幅に縮小させなければならない。また、第二の例では、クロスメンバ９５４とサイドメンバ９０６との取付箇所が大幅に変更され、車両に入力される各種の荷重による車両各部の変位が大幅に変化してしまい、車両構造の大幅な変更を余儀なくされる。
【００１０】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、現実の車両設計に即して変更箇所を最小限に抑えつつ車両の剛性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の車両下部構造は、トレーリングアームの端部を保持するトレーリングアーム取付用ブラケットを含み車幅方向両側それぞれに設けられるサイドメンバと、車幅方向に延びる長尺で各前記トレーリングアーム取付用ブラケットを繋ぐクロスメンバと、各前記トレーリングアーム取付用ブラケットと前記クロスメンバとで囲われる車両後方側の空間領域に配置される燃料タンクと、を備え、前記燃料タンクの前面は、車両前方に向き車幅方向に平坦に延びる平坦領域を含み、前記クロスメンバは、前記平坦領域に対して車両前方に位置し、車幅方向に延び、車両前方側から見ると横長の矩形形状に見えるストレート部と、前記ストレート部から車幅方向に延び前記トレーリングアーム取付用ブラケットのそれぞれに連結する連結部と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、クロスメンバにストレート部を設けるという最小限の設計変更にもかかわらず、このストレート部によってクロスメンバ全体の剛性が高まり、しかも、トレーリングアームの左右変位による横荷重はクロスメンバに対してその長さ方向に入力されることになり、したがって、クロスメンバの内倒が抑えられ、着力点剛性が向上し、車両全体の剛性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】車両下部構造の模式的な平面図である。
【図２】車両下部構造の斜視図である。
【図３】車両下部構造の正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線端面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線端面図である。
【図６】車両下部構造へのハイブリッドバッテリの取り付け方を示す側面断面図である。
【図７】従来の車両下部構造の斜視図である。
【図８】従来の車両下部構造の正面図である。
【図９】図８のＵ−Ｕ線端面図である。
【図１０】図８のＶ−Ｖ線端面図である。
【図１１】仮想的な車両下部構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の一形態を、図１ないし図５に基づいて説明する。本実施の形態は、燃料タンクとハイブリッドバッテリとが搭載され、ハイブリッドバッテリによるモータ駆動と燃料タンク内の燃料によるエンジン駆動とを併用して走行するハイブリッドカーへの適用例である。
【００１５】
図１は、車両下部構造１００の模式的な平面図である。まず、図１に基づいて、本実施の形態の車両下部構造１００の概要を説明する。この車両下部構造１００は、サイドメンバ１０１とクロスメンバ１０２と燃料タンク１０３とを備える。
【００１６】
サイドメンバ１０１は、サイドメンバ１０１において車幅方向両側のそれぞれに設けられ、車両の前後方向に延びている。各サイドメンバ１０１には、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４が含まれる。トレーリングアーム取付用ブラケット１０４は、その断面が平面視コ字形状の部材であり、このコ字形状の開口側部分を車両後方に向けてサイドメンバ１０１に取り付けられている。トレーリングアーム取付用ブラケット１０４は、トレーリングアーム１０５（図２も参照）の端部をなすブッシュ１０６（図２参照）をコ字形状の内側面に接触した状態で保持する。また、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４における車両内側に位置する端部からは、車両内側に向けて、連結部１２２をスポット溶接するための耳部１０４ａ（図２及び図３も参照）が延びている。
【００１７】
クロスメンバ１０２は、車幅方向に延びる長尺の部材である。クロスメンバ１０２の両端部は、それぞれのトレーリングアーム取付用ブラケット１０４に繋がっている。このようにして、クロスメンバ１０２は二つのトレーリングアーム取付用ブラケット１０４を連結し、車両全体の剛性を高めている。このクロスメンバ１０２には、図１において下方（車両の前方側）に示されるセンタクロスメンバ１０２ａと、図１において上方（車両の前方側）に示されるリアクロスメンバ１０２ｂと、センタクロスメンバ１０２ａよりも車両の前方側に位置するフロントクロスメンバ（図示せず）とが含まれる。ここで、センタクロスメンバ１０２ａは、特許請求の範囲における「クロスメンバ」に相当する。
【００１８】
燃料タンク１０３は、各トレーリングアーム取付用ブラケット１０４とセンタクロスメンバ１０２ａとで囲われる車両後方側の空間領域ＳＰに配置される。この空間領域ＳＰの車両後方側の境界は、リアクロスメンバ１０２ｂによって規定される。
【００１９】
図２は、車両下部構造１００の斜視図である。図３は、車両下部構造１００の正面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線端面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ線端面図である。なお、図２では、フロアパン１１０が省略されている。また、図２及び図５では、ハイブリッドバッテリ１２７（後述）が省略されている。また、図２及び図３では、後方シート１２６（後述）が省略されている。
【００２０】
クロスメンバ１０２には、フロアパン１１０が取り付けられている。このフロアパン１１０は、燃料タンク１０３の前面１１１に対面してほぼ鉛直をなすような角度で後方が上になるように傾斜するフロアパン傾斜部１１２を形成する。フロアパン１１０は、フロアパン傾斜部１１２の下端から車両前方に延びる下方フロア部１１３も形成する。フロアパン１１０は、フロアパン傾斜部１１２の上端から車両後方に延びる上方フロア部１１４も形成する。この上方フロア部１１４でリアクロスメンバ１０２ｂよりも車両後方側には、下方に凹んで、スペアタイヤ（図示せず）を収納するためのスペヤタイヤ収納部１１５が設けられる。また、フロアパン１１０の車幅方向両側部は、それぞれ、サイドメンバ１０１に接合している。このようなフロアパン１１０は、このフロアパン１１０よりも上方の乗客室や荷室になる空間と、このフロアパン１１０よりも下方の燃料タンク１０３が配置される空間との境界となっている。
【００２１】
サイドメンバ１０１に含まれるトレーリングアーム取付用ブラケット１０４は、そのコ字形状の内側面で、ブッシュ１０６を保持する。ブッシュ１０６には、トレーリングアーム１０５を介して走行中の車両のタイヤ（図示せず）から入力される荷重が入力される。ブッシュ１０６に入力された荷重の少なくとも一部は、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４に伝達される。
【００２２】
燃料タンク１０３の上面には、燃料ポンプ１１６が取り付けられている。燃料タンク１０３の上部でこの燃料ポンプ１１６よりも車両後方側には、二つの燃料タンク取付用ブラケット１０８が設けられている。燃料タンク取付用ブラケット１０８は、いずれも、燃料タンク１０３から車両後方側に突出していて、車幅方向に並んでいる。ここで、リアクロスメンバ１０２ｂの下面には、燃料タンク取付用ブラケット１０８に対応する箇所にブラケット１０９が溶接されている。このブラケット１０９に対して、燃料タンク取付用ブラケット１０８は、ボルトナット１１８によって締結される。
【００２３】
また、燃料タンク１０３の前面１１１には、車両前方に向き車幅方向に平坦に延びる平坦領域１１７が形成されている。そして、燃料タンク１０３における車両前方部分で平坦領域１１７よりも下方の箇所には、二つの取付用迫出部１０７が設けられている。取付用迫出部１０７は、いずれも、燃料タンク１０３から車両前方側に迫り出していて、車幅方向に並んでいる。取付用迫出部１０７は、ロアクロス部１１９（後述）の下面に接触する。このロアクロス部１１９に対して、取付用迫出部１０７は、ボルトナット１２０（後述）によって締結される。
【００２４】
ここで、センタクロスメンバ１０２ａについて述べる。センタクロスメンバ１０２ａの基本となるのは、ストレート部１２１である。ストレート部１２１は、車幅方向に延びる長尺の部材である。このストレート部１２１は、燃料タンク１０３の前面１１１に形成された平坦領域１１７よりも車両前方に位置する。ストレート部１２１の上方部分は、車両後方に向かって上方に傾斜するように折り曲げられている。このストレート部１２１は、車両前方側から見ると、横長の矩形形状に見える。
【００２５】
センタクロスメンバ１０２ａは、連結部１２２を有する。連結部１２２は、ストレート部１２１の車幅方向両端部のそれぞれから車幅方向外側に延び、車両後方側に向けて滑らかに曲がっていて、その先端でトレーリングアーム取付用ブラケット１０４の耳部１０４ａにスポット溶接に接合している。このため、センタクロスメンバ１０２ａは、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４から荷重を受ける。
【００２６】
ところで、連結部１２２の下端の高さとストレート部１２１の下端の高さとは、一致している。また、連結部１２２の高さは、ストレート部１２１の高さよりも高い。このストレート部１２１よりも上方には、アーチ部１２４が配置されている。アーチ部１２４は、正面視において上方に凸となるよう湾曲し、平面視において車幅方向に直線状に延びる部材であって、各連結部１２２に挟まれて、平坦領域１１７よりも車両前方に位置する。アーチ部１２４とストレート部１２１との間は、開口している。そして、車両下部構造１００を車両前方側から見ると、アーチ部１２４とストレート部１２１との間からは燃料タンク１０３の前面１１１が見える。
【００２７】
フロアパン１１０においてアーチ部１２４の上方にあたる箇所には、後方シート１２６が取り付けられている。後方シート１２６は、フロアパン傾斜部１１２よりも前方に迫り出していて、後方シート１２６とフロアパン傾斜部１１２とともに側面視コ字形状の空間を形成している。この空間には、車両走行用モータ（図示せず）に給電するハイブリッドバッテリ１２７が設置される。
【００２８】
図６は、車両下部構造１００へのハイブリッドバッテリ１２７の取り付け方を示す側面断面図である。ハイブリッドバッテリ１２７は、下方フロア部１１３を介してロアクロス部１１９（次に述べる）に載置され、ハイブリッドバッテリ１２７の下方部分に備わる締結用脚部１２７ａと下方フロア部１１３とこの下方フロア部１１３の下面に位置するバッテリ締結用ブラケット１２７ｂとをボルトナット１２７ｃを用いて締結することによって動かないように固定される。なお、本実施の形態において、車両（自動車）の走行は、このハイブリッドバッテリ１２７から給電されて駆動する車両走行用モータと、燃料タンク１０３から燃料（図示せず）が供給されて駆動するエンジン機関（図示せず）との併用により実現される。このような車両では、図７〜図１０に示す従来技術のように燃料タンク９０１にタンク突部９０２を設けなくても、ハイブリッドバッテリ１２７を備えることで、従来の車両（自動車）と同等の航統距離が実現されることになる。
【００２９】
センタクロスメンバ１０２ａの下端からは、ロアクロス部１１９が車両前方に迫り出している。このロアクロス部１１９は、各連結部１２２及びストレート部１２１の全てに渡って設けられる。このロアクロス部１１９の下面には、燃料タンク１０３に設けられた取付用迫出部１０７（前述）が接触する。ロアクロス部１１９と取付用迫出部１０７とは、ボルトナット１２０によって締結される。
【００３０】
上記のように構成されるサイドメンバ１０１では、車両（自動車）が走行すると、ブッシュ１０６には、トレーリングアーム１０５を介して走行中の車両のタイヤ（図示せず）から入力される荷重が入力される。そして、ブッシュ１０６に荷重が加わってこのブッシュ１０６が振動することにより、サイドメンバ１０１に含まれるトレーリングアーム取付用ブラケット１０４には荷重が入力される。その結果、センタクロスメンバ１０２ａには、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４からの横荷重が入力される。
【００３１】
ここで、本実施の形態のサイドメンバ１０１では、センタクロスメンバ１０２ａの一部をストレート部１２１にするという現実の車両設計に即した最小限の変更によって、車両の剛性を高め、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４から連結部１２２に横荷重が入力されることによるセンタクロスメンバ１０２ａの内倒を抑えることができる。なお、発明者は、図２に示すサイドメンバ１０１を用いて実験を行い、ストレート部１２１を備えるサイドメンバ１０１のねじり剛性が、ストレート部１２１を備えないサイドメンバ１０１のねじり剛性の１３９％であることを確認している。
【００３２】
さらに、本実施の形態のサイドメンバ１０１では、燃料タンク１０３は取付用迫出部１０７を有しており、この取付用迫出部１０７がクロスメンバ１０２のロアクロス部１１９に直接取り付けられている。つまり、本実施の形態のサイドメンバ１０１では、図７〜図１０に示す従来技術のように燃料タンク保持用アーム９０３を用いることがなく、このために、車両に搭載する部品の点数を減らし、車両を軽量化することができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態のサイドメンバ１０１では、ハイブリッドバッテリ１２７は後方シート１２６の下方に設置され、ハイブリッドバッテリ１２７の重量はロアクロス部１１９が受け止める。このため、車両の中心近くに車両全体の重心がくることになり、車両（自動車）の走行が安定する。
【符号の説明】
【００３４】
１００ 車両下部構造
１０１ サイドメンバ
１０２ クロスメンバ
１０３ 燃料タンク
１０４ トレーリングアーム取付用ブラケット
１０５ トレーリングアーム
１０６ ブッシュ（トレーリングアームの端部）
１０７ 取付用迫出部
１１７ 平坦領域
１１９ ロアクロス部
１２１ ストレート部
１２２ 連結部
ＳＰ 空間領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に適用される車両下部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乗員の居住性を確保しつつ充分な車体剛性を備えたコンパクトな車両を構成することが求められている。
【０００３】
特許文献１には、高さを違えて上方へ段上げした第１キックアップ部及び第２キックアップ部をフロアパネル（フロアパン）の後方に並設し、車幅方向に延びる閉断面構造のクロスメンバを第２キックアップ部に設け、第１キックアップ部及び第２キックアップ部のそれぞれの上に乗員用シートを上下に複数並設して、低全高のコンパクトなボディと、居住性および車体剛性の確保との両立を図った車両の下部車体構造が、簡略化された図面によって模式的に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９０１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の車両の下部車体構造を採用しようとすると、クロスメンバの形状がアーチ状になってしまうという実情がある。この点について、図７ないし図１１に基づいて以下に述べる。
【０００６】
図７は、従来の車両下部構造９００の斜視図である。図８は、従来の車両下部構造９００の正面図である。図９は、図８のＵ−Ｕ線端面図である。図１０は、図８のＶ−Ｖ線端面図である。自動車に対する顧客のニーズは、燃費の向上、航統距離の増大、乗客室空間の快適性の向上、荷室容量の増大等、多岐に渡っている。このようなニーズに応える過程で、燃料タンク９０１はフロアパン９１０の下方に配置されるようになった。そして、燃料タンク９０１の容量を増大させるために、燃料タンク９０１の形状はフロアパン９１０のフロアパン傾斜部９１１に入り込むように車両前方に迫り出すタンク突部９０２を有するものに変更されてきた。さらに、燃料タンク９０１を少ない部材でフロアパン９１０の下方に固定するために、燃料タンク保持用アーム９０３をクロスメンバ９０４にタンク締結用ブラケット（図示せず）を設定して締結固定し、この燃料タンク保持用アーム９０３に燃料タンク９０１の前方部分を保持させていた。加えて、このクロスメンバ９０４に、後方シート９０５及びこれに座る乗員（図示せず）の荷重を受けさせる役目も果たさせていた。
【０００７】
図７に示すように、クロスメンバ９０４は、トレーリングアーム取付用ブラケット９０８のねじれを防いでいる。このトレーリングアーム取付用ブラケット９０８は、サイドメンバ９０６に含まれトレーリングアーム９０７を保持するものである。クロスメンバ９０４は、このようにしてサイドメンバ９０６同士を繋ぎ車両全体の剛性を高めている。しかしながら、前方側から突出してタンク突部９０２が形成されている燃料タンク９０１を用いることを前提とした従来のレイアウト設計思想の下では、図８に示すようなアーチ状のクロスメンバ９０４を採用し、燃料タンク９０１の上方を通過させてクロスメンバ９０４を連結するようにしなくてはならない。
【０００８】
そのようなレイアウト設計思想の中、発明者は、従来よりも車両サイズが小型化されたコンパクトカーに対して荷室容量を減らすことなくハイブリッドバッテリを搭載し、ハイブリッドバッテリによるモータ駆動と燃料タンク内の燃料によるエンジン駆動とを併用して走行するハイブリッドカーを設計立案する機会を得た。そして、発明者は、それまで荷室に配置されていたハイブリッドバッテリを後方シートの下方でフロアパン９１０の上方かつフロアパン傾斜部９１１の前方に形成される空間に配置することを考え、これを機に車両下部構造の全面的な見直しを行った。この見直しの中で、発明者は、クロスメンバ９０４がアーチ状に形成されていることで、クロスメンバ９０４の剛性が弱まり、トレーリングアーム取付用ブラケット９０８との連結箇所から入力される横荷重によってクロスメンバ９０４が内倒しやすくなることを見出した。
【０００９】
図１１は、仮想的な車両下部構造９５０を示す平面図である。ここで、発明者は、トレーリングアーム９０７から入力される横荷重に対するサイドメンバ９０６との着力点剛性を高めるよう、クロスメンバの形状を直線状にしてサイドメンバ９０６同士を連結する二つの例を考えた。第一の例は、図１１において符号「９５２」で示すクロスメンバ、すなわち、トレーリングアーム取付用ブラケット９０８におけるトレーリングアーム９０７から横荷重が入力される荷重入力点９５１同士を結ぶよう配置された直線状のクロスメンバ９５２である。第二の例は、図１１において符号「９５４」で示すクロスメンバ、すなわち、クロスメンバにハイブリッドバッテリ（図示せず）を取り付けるという要請から、燃料タンク９０１（図７〜図１０参照）の前面の近傍に走行バッテリの取付箇所９５３を設定し、この取付箇所９５３を通過して車幅方向に延びサイドメンバ９０６同士を連結する直線状のクロスメンバ９５４である。ところが、第一の例では、燃料タンク９０１の容量を大幅に縮小させなければならない。また、第二の例では、クロスメンバ９５４とサイドメンバ９０６との取付箇所が大幅に変更され、車両に入力される各種の荷重による車両各部の変位が大幅に変化してしまい、車両構造の大幅な変更を余儀なくされる。
【００１０】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、現実の車両設計に即して変更箇所を最小限に抑えつつ車両の剛性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の車両下部構造は、トレーリングアームの端部を保持するトレーリングアーム取付用ブラケットを含み車幅方向両側それぞれに設けられるサイドメンバと、車幅方向に延びる長尺で各前記トレーリングアーム取付用ブラケットを繋ぐクロスメンバと、各前記トレーリングアーム取付用ブラケットと前記クロスメンバとで囲われる車両後方側の空間領域に配置される燃料タンクと、を備え、前記燃料タンクの前面は、車両前方に向き車幅方向に平坦に延びる平坦領域を含み、前記クロスメンバは、前記平坦領域に対して車両前方に位置し、車幅方向に延び、車両前方側から見ると横長の矩形形状に見えるストレート部と、前記ストレート部から車幅方向に延び前記トレーリングアーム取付用ブラケットのそれぞれに連結する連結部と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、クロスメンバにストレート部を設けるという最小限の設計変更にもかかわらず、このストレート部によってクロスメンバ全体の剛性が高まり、しかも、トレーリングアームの左右変位による横荷重はクロスメンバに対してその長さ方向に入力されることになり、したがって、クロスメンバの内倒が抑えられ、着力点剛性が向上し、車両全体の剛性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】車両下部構造の模式的な平面図である。
【図２】車両下部構造の斜視図である。
【図３】車両下部構造の正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線端面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線端面図である。
【図６】車両下部構造へのハイブリッドバッテリの取り付け方を示す側面断面図である。
【図７】従来の車両下部構造の斜視図である。
【図８】従来の車両下部構造の正面図である。
【図９】図８のＵ−Ｕ線端面図である。
【図１０】図８のＶ−Ｖ線端面図である。
【図１１】仮想的な車両下部構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の一形態を、図１ないし図５に基づいて説明する。本実施の形態は、燃料タンクとハイブリッドバッテリとが搭載され、ハイブリッドバッテリによるモータ駆動と燃料タンク内の燃料によるエンジン駆動とを併用して走行するハイブリッドカーへの適用例である。
【００１５】
図１は、車両下部構造１００の模式的な平面図である。まず、図１に基づいて、本実施の形態の車両下部構造１００の概要を説明する。この車両下部構造１００は、サイドメンバ１０１とクロスメンバ１０２と燃料タンク１０３とを備える。
【００１６】
サイドメンバ１０１は、サイドメンバ１０１において車幅方向両側のそれぞれに設けられ、車両の前後方向に延びている。各サイドメンバ１０１には、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４が含まれる。トレーリングアーム取付用ブラケット１０４は、その断面が平面視コ字形状の部材であり、このコ字形状の開口側部分を車両後方に向けてサイドメンバ１０１に取り付けられている。トレーリングアーム取付用ブラケット１０４は、トレーリングアーム１０５（図２も参照）の端部をなすブッシュ１０６（図２参照）をコ字形状の内側面に接触した状態で保持する。また、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４における車両内側に位置する端部からは、車両内側に向けて、連結部１２２をスポット溶接するための耳部１０４ａ（図２及び図３も参照）が延びている。
【００１７】
クロスメンバ１０２は、車幅方向に延びる長尺の部材である。クロスメンバ１０２の両端部は、それぞれのトレーリングアーム取付用ブラケット１０４に繋がっている。このようにして、クロスメンバ１０２は二つのトレーリングアーム取付用ブラケット１０４を連結し、車両全体の剛性を高めている。このクロスメンバ１０２には、図１において下方（車両の前方側）に示されるセンタクロスメンバ１０２ａと、図１において上方（車両の前方側）に示されるリアクロスメンバ１０２ｂと、センタクロスメンバ１０２ａよりも車両の前方側に位置するフロントクロスメンバ（図示せず）とが含まれる。ここで、センタクロスメンバ１０２ａは、特許請求の範囲における「クロスメンバ」に相当する。
【００１８】
燃料タンク１０３は、各トレーリングアーム取付用ブラケット１０４とセンタクロスメンバ１０２ａとで囲われる車両後方側の空間領域ＳＰに配置される。この空間領域ＳＰの車両後方側の境界は、リアクロスメンバ１０２ｂによって規定される。
【００１９】
図２は、車両下部構造１００の斜視図である。図３は、車両下部構造１００の正面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線端面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ線端面図である。なお、図２では、フロアパン１１０が省略されている。また、図２及び図５では、ハイブリッドバッテリ１２７（後述）が省略されている。また、図２及び図３では、後方シート１２６（後述）が省略されている。
【００２０】
クロスメンバ１０２には、フロアパン１１０が取り付けられている。このフロアパン１１０は、燃料タンク１０３の前面１１１に対面してほぼ鉛直をなすような角度で後方が上になるように傾斜するフロアパン傾斜部１１２を形成する。フロアパン１１０は、フロアパン傾斜部１１２の下端から車両前方に延びる下方フロア部１１３も形成する。フロアパン１１０は、フロアパン傾斜部１１２の上端から車両後方に延びる上方フロア部１１４も形成する。この上方フロア部１１４でリアクロスメンバ１０２ｂよりも車両後方側には、下方に凹んで、スペアタイヤ（図示せず）を収納するためのスペヤタイヤ収納部１１５が設けられる。また、フロアパン１１０の車幅方向両側部は、それぞれ、サイドメンバ１０１に接合している。このようなフロアパン１１０は、このフロアパン１１０よりも上方の乗客室や荷室になる空間と、このフロアパン１１０よりも下方の燃料タンク１０３が配置される空間との境界となっている。
【００２１】
サイドメンバ１０１に含まれるトレーリングアーム取付用ブラケット１０４は、そのコ字形状の内側面で、ブッシュ１０６を保持する。ブッシュ１０６には、トレーリングアーム１０５を介して走行中の車両のタイヤ（図示せず）から入力される荷重が入力される。ブッシュ１０６に入力された荷重の少なくとも一部は、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４に伝達される。
【００２２】
燃料タンク１０３の上面には、燃料ポンプ１１６が取り付けられている。燃料タンク１０３の上部でこの燃料ポンプ１１６よりも車両後方側には、二つの燃料タンク取付用ブラケット１０８が設けられている。燃料タンク取付用ブラケット１０８は、いずれも、燃料タンク１０３から車両後方側に突出していて、車幅方向に並んでいる。ここで、リアクロスメンバ１０２ｂの下面には、燃料タンク取付用ブラケット１０８に対応する箇所にブラケット１０９が溶接されている。このブラケット１０９に対して、燃料タンク取付用ブラケット１０８は、ボルトナット１１８によって締結される。
【００２３】
また、燃料タンク１０３の前面１１１には、車両前方に向き車幅方向に平坦に延びる平坦領域１１７が形成されている。そして、燃料タンク１０３における車両前方部分で平坦領域１１７よりも下方の箇所には、二つの取付用迫出部１０７が設けられている。取付用迫出部１０７は、いずれも、燃料タンク１０３から車両前方側に迫り出していて、車幅方向に並んでいる。取付用迫出部１０７は、ロアクロス部１１９（後述）の下面に接触する。このロアクロス部１１９に対して、取付用迫出部１０７は、ボルトナット１２０（後述）によって締結される。
【００２４】
ここで、センタクロスメンバ１０２ａについて述べる。センタクロスメンバ１０２ａの基本となるのは、ストレート部１２１である。ストレート部１２１は、車幅方向に延びる長尺の部材である。このストレート部１２１は、燃料タンク１０３の前面１１１に形成された平坦領域１１７よりも車両前方に位置する。ストレート部１２１の上方部分は、車両後方に向かって上方に傾斜するように折り曲げられている。このストレート部１２１は、車両前方側から見ると、横長の矩形形状に見える。
【００２５】
センタクロスメンバ１０２ａは、連結部１２２を有する。連結部１２２は、ストレート部１２１の車幅方向両端部のそれぞれから車幅方向外側に延び、車両後方側に向けて滑らかに曲がっていて、その先端でトレーリングアーム取付用ブラケット１０４の耳部１０４ａにスポット溶接に接合している。このため、センタクロスメンバ１０２ａは、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４から荷重を受ける。
【００２６】
ところで、連結部１２２の下端の高さとストレート部１２１の下端の高さとは、一致している。また、連結部１２２の高さは、ストレート部１２１の高さよりも高い。このストレート部１２１よりも上方には、アーチ部１２４が配置されている。アーチ部１２４は、正面視において上方に凸となるよう湾曲し、平面視において車幅方向に直線状に延びる部材であって、各連結部１２２に挟まれて、平坦領域１１７よりも車両前方に位置する。アーチ部１２４とストレート部１２１との間は、開口している。そして、車両下部構造１００を車両前方側から見ると、アーチ部１２４とストレート部１２１との間からは燃料タンク１０３の前面１１１が見える。
【００２７】
フロアパン１１０においてアーチ部１２４の上方にあたる箇所には、後方シート１２６が取り付けられている。後方シート１２６は、フロアパン傾斜部１１２よりも前方に迫り出していて、後方シート１２６とフロアパン傾斜部１１２とともに側面視コ字形状の空間を形成している。この空間には、車両走行用モータ（図示せず）に給電するハイブリッドバッテリ１２７が設置される。
【００２８】
図６は、車両下部構造１００へのハイブリッドバッテリ１２７の取り付け方を示す側面断面図である。ハイブリッドバッテリ１２７は、下方フロア部１１３を介してロアクロス部１１９（次に述べる）に載置され、ハイブリッドバッテリ１２７の下方部分に備わる締結用脚部１２７ａと下方フロア部１１３とこの下方フロア部１１３の下面に位置するバッテリ締結用ブラケット１２７ｂとをボルトナット１２７ｃを用いて締結することによって動かないように固定される。なお、本実施の形態において、車両（自動車）の走行は、このハイブリッドバッテリ１２７から給電されて駆動する車両走行用モータと、燃料タンク１０３から燃料（図示せず）が供給されて駆動するエンジン機関（図示せず）との併用により実現される。このような車両では、図７〜図１０に示す従来技術のように燃料タンク９０１にタンク突部９０２を設けなくても、ハイブリッドバッテリ１２７を備えることで、従来の車両（自動車）と同等の航統距離が実現されることになる。
【００２９】
センタクロスメンバ１０２ａの下端からは、ロアクロス部１１９が車両前方に迫り出している。このロアクロス部１１９は、各連結部１２２及びストレート部１２１の全てに渡って設けられる。このロアクロス部１１９の下面には、燃料タンク１０３に設けられた取付用迫出部１０７（前述）が接触する。ロアクロス部１１９と取付用迫出部１０７とは、ボルトナット１２０によって締結される。
【００３０】
上記のように構成されるサイドメンバ１０１では、車両（自動車）が走行すると、ブッシュ１０６には、トレーリングアーム１０５を介して走行中の車両のタイヤ（図示せず）から入力される荷重が入力される。そして、ブッシュ１０６に荷重が加わってこのブッシュ１０６が振動することにより、サイドメンバ１０１に含まれるトレーリングアーム取付用ブラケット１０４には荷重が入力される。その結果、センタクロスメンバ１０２ａには、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４からの横荷重が入力される。
【００３１】
ここで、本実施の形態のサイドメンバ１０１では、センタクロスメンバ１０２ａの一部をストレート部１２１にするという現実の車両設計に即した最小限の変更によって、車両の剛性を高め、トレーリングアーム取付用ブラケット１０４から連結部１２２に横荷重が入力されることによるセンタクロスメンバ１０２ａの内倒を抑えることができる。なお、発明者は、図２に示すサイドメンバ１０１を用いて実験を行い、ストレート部１２１を備えるサイドメンバ１０１のねじり剛性が、ストレート部１２１を備えないサイドメンバ１０１のねじり剛性の１３９％であることを確認している。
【００３２】
さらに、本実施の形態のサイドメンバ１０１では、燃料タンク１０３は取付用迫出部１０７を有しており、この取付用迫出部１０７がクロスメンバ１０２のロアクロス部１１９に直接取り付けられている。つまり、本実施の形態のサイドメンバ１０１では、図７〜図１０に示す従来技術のように燃料タンク保持用アーム９０３を用いることがなく、このために、車両に搭載する部品の点数を減らし、車両を軽量化することができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態のサイドメンバ１０１では、ハイブリッドバッテリ１２７は後方シート１２６の下方に設置され、ハイブリッドバッテリ１２７の重量はロアクロス部１１９が受け止める。このため、車両の中心近くに車両全体の重心がくることになり、車両（自動車）の走行が安定する。
【符号の説明】
【００３４】
１００ 車両下部構造
１０１ サイドメンバ
１０２ クロスメンバ
１０３ 燃料タンク
１０４ トレーリングアーム取付用ブラケット
１０５ トレーリングアーム
１０６ ブッシュ（トレーリングアームの端部）
１０７ 取付用迫出部
１１７ 平坦領域
１１９ ロアクロス部
１２１ ストレート部
１２２ 連結部
ＳＰ 空間領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレーリングアームの端部を保持するトレーリングアーム取付用ブラケットを含み車幅方向両側それぞれに設けられるサイドメンバと、
車幅方向に延びる長尺で各前記トレーリングアーム取付用ブラケットを繋ぐクロスメンバと、
各前記トレーリングアーム取付用ブラケットと前記クロスメンバとで囲われる車両後方側の空間領域に配置される燃料タンクと、
を備え、
前記燃料タンクの前面は、車両前方に向き車幅方向に平坦に延びる平坦領域を含み、
前記クロスメンバは、
前記平坦領域に対して車両前方に位置し、車幅方向に延び、車両前方側から見ると横長の矩形形状に見えるストレート部と、
前記ストレート部から車幅方向に延び前記トレーリングアーム取付用ブラケットのそれぞれに連結する連結部と、を有する、
車両下部構造。
【請求項２】
前記クロスメンバは、その下端から車両前方に迫り出すロアクロス部を有し、
前記燃料タンクは、その下部で車両前方部分から車両前方側に迫り出し前記ロアクロス部に取り付けられる取付用迫出部を有する、
請求項１記載の車両下部構造。
【請求項１】
トレーリングアームの端部を保持するトレーリングアーム取付用ブラケットを含み車幅方向両側それぞれに設けられるサイドメンバと、
車幅方向に延びる長尺で各前記トレーリングアーム取付用ブラケットを繋ぐクロスメンバと、
各前記トレーリングアーム取付用ブラケットと前記クロスメンバとで囲われる車両後方側の空間領域に配置される燃料タンクと、
を備え、
前記燃料タンクの前面は、車両前方に向き車幅方向に平坦に延びる平坦領域を含み、
前記クロスメンバは、
前記平坦領域に対して車両前方に位置し、車幅方向に延び、車両前方側から見ると横長の矩形形状に見えるストレート部と、
前記ストレート部から車幅方向に延び前記トレーリングアーム取付用ブラケットのそれぞれに連結する連結部と、を有する、
車両下部構造。
【請求項２】
前記クロスメンバは、その下端から車両前方に迫り出すロアクロス部を有し、
前記燃料タンクは、その下部で車両前方部分から車両前方側に迫り出し前記ロアクロス部に取り付けられる取付用迫出部を有する、
請求項１記載の車両下部構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１５７０１３（Ｐ２０１１−１５７０１３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１５０９（Ｐ２０１０−２１５０９）
【出願日】平成２２年２月２日（２０１０．２．２）
【出願人】（０００１５７０８３）関東自動車工業株式会社 (1,164)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２日（２０１０．２．２）
【出願人】（０００１５７０８３）関東自動車工業株式会社 (1,164)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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