车辆底部结构的制作方法

车辆底部结构
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求基于2022年4月1日提出申请的日本专利申请第2022-061936号的优先权，并通过引用将其包括说明书、权利要求书、附图及摘要在内的全文并入本文。
技术领域
3.在本说明书中，公开一种具备在车宽方向上长条的骨架部件即横梁的车辆底部结构。


背景技术：

4.通常，在车辆的底部设置有在车辆前后方向上长的一对纵梁和架设在该一对纵梁之间的多个横梁。在专利文献1中，公开了一种具有这样的纵梁(在专利文献1中，称为“下边梁”)和横梁的车辆底部结构。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2021-112969号公报
8.这里，横梁是支承车身的骨架部件，要求高的梁刚性。梁刚性依赖于截面惯性矩，该截面惯性矩分别与横梁的前后方向尺寸的1次方及上下方向尺寸的3次方成比例。因此，截面惯性矩与横梁的前后方向尺寸相比，较大地依赖于上下方向尺寸，为了充分确保横梁的梁刚性，需要充分地确保横梁的上下方向尺寸。
9.但是，若增大横梁的上下方向尺寸，则有可能相应地使车室空间缩小或者减少应配置在车辆的底部的配管、配线的配置空间。
10.因此，在本说明书中，公开了一种能够抑制横梁的上下方向尺寸的增加并且进一步提高横梁的梁刚性的车辆底部结构。


技术实现要素：

11.在本说明书中公开的车辆底部结构的特征在于，具备：横梁，配置于车辆的底部，是在车宽方向上长的骨架部件；多个柱体，在车宽方向上隔开间隔配置，且分别从所述横梁的底面向下方突出；及撑臂，架设在多个所述柱体之间。
12.在横梁受到向下的力而向下方挠曲的情况下，从该横梁的底面突出的柱体的姿势发生变化，相邻的柱体彼此的分离距离发生变化。如上所述，若在多个柱体之间架设撑臂，则相邻的柱体彼此的分离距离的变化被有效地抑制。而且，由此，能够有效地抑制横梁的挠曲，横梁的梁刚性提高。
13.在该情况下，也可以是，作为配线或配管的线状部件通过由所述横梁、所述多个柱体中相邻的一对及所述撑臂包围的空间即通过通路。
14.通过设为该结构，由于无需为了使线状部件通过而另行准备空间，因此能够更有效地利用车辆的底部的空间。
15.另外，也可以是，还具有比地板面板向车辆上方隆起且在车辆前后方向上长的通道，所述多个柱体包括在车宽方向上相邻的一对柱体，所述一对柱体各自的车宽方向位置与所述通道的车宽方向两端的车宽方向位置大致相同。
16.通过设为该结构，通道的内侧空间和通过通路大致排列在一条直线上。其结果是，能够使通过通道的内部空间及通过通路这二者的线状部件的路线大致笔直，能够有效地抑制线状部件的弯曲、屈曲。
17.另外，也可以是，所述横梁具有中央部和位于所述中央部的车宽方向两侧的一对根部，所述中央部的底面位于比所述根部的底面靠上方处，以使所述中央部的上下方向尺寸小于所述根部的上下方向尺寸，多个所述柱体从所述中央部的底面向下方突出。
18.这样，通过将柱体设置于中央部，能够将由横梁、柱体及撑臂构成的梁部件整体的上下方向尺寸抑制得较小。
19.在该情况下，也可以是，所述横梁还具有位于所述中央部与所述根部之间的过渡部，所述过渡部的底面以随着从所述根部接近所述中央部而逐渐接近上方的方式倾斜。
20.这样，通过在中央部与根部之间设置上下方向尺寸逐渐变化的过渡部，能够缓和中央部与根部的连接处的应力集中。而且，由此，能够有效地抑制横梁的弯曲、折断。
21.另外，也可以是，所述柱体是在与所述横梁的底面之间形成封闭空间的大致箱状。
22.通过设为该结构，能够提高柱体的刚性，能够有效地抑制柱体的变形甚至横梁的挠曲。
23.另外，也可以是，所述横梁具有在上下方向上相对的横梁上部及横梁下部，所述横梁上部在所述中央部具有比所述横梁下部的前下缘向下方延伸的延长部，所述柱体具有：底壁，在上下方向上与所述横梁相对；后壁，从所述底壁的后端向上方延伸；及一对侧壁，从所述底壁的车宽方向两端向上方延伸而与所述横梁的底面接合，所述柱体的所述底壁及所述侧壁的前端与所述延长部接合，所述延长部中与所述柱体的所述后壁相对的部分作为所述柱体的前壁发挥功能。
24.通过设为该结构，能够进一步提高柱体的刚性，能够进一步有效地抑制柱体的变形甚至横梁的挠曲。
25.另外，也可以是，所述撑臂配置在所述横梁的上下方向的范围内。
26.通过设为该结构，能够将由横梁、柱体及撑臂构成的梁部件整体的上下方向尺寸抑制为与不具有柱体及撑臂的梁部件相同，能够防止梁部件的大型化。
27.另外，也可以是，还具备一对纵梁，该一对纵梁与所述横梁的车宽方向两端连接，是在车辆前后方向上长的骨架部件，所述撑臂配置在所述纵梁的上下方向的范围内。
28.通过设为该结构，能够将由横梁、柱体、撑臂及纵梁构成的车辆底部结构整体的上下方向尺寸抑制为与不具有柱体及撑臂的车辆底部结构相同，能够防止车辆底部结构的大型化。
29.根据在本说明书中公开的车辆底部结构，能够抑制横梁的上下方向尺寸的增加，并且进一步提高横梁的梁刚性。
附图说明
30.图1是车辆底部的概略立体图。
31.图2是横梁的纵剖视图，是图1的a-a剖视图。
32.图3是用图2的b-b线切断的剖视立体图。
33.图4是图2的c-c剖视图。
34.图5是表示对横梁施加向下的力时的情况的纵剖视图。
35.图6是表示对比较例的横梁施加向下的力时的情况的纵剖视图。
36.图7是表示撑臂的其他例子的立体图。
37.图8是其他车辆底部结构的纵剖视图。
38.图9是其他车辆底部结构的纵剖视图。
具体实施方式
39.以下，参照附图对车辆底部结构进行说明。图1是车辆底部的概略立体图。此外，在各图中，“fr”、“up”、“rh”分别表示车辆的前方、上方、右侧方。
40.如图1所示，在车辆的底部设置有作为车室的地板面发挥功能的地板面板10。地板面板10是沿水平方向延伸的面板材料。此外，地板面板10组合多个面板材料而构成。
41.在地板面板10的车宽方向两端接合有纵梁20。纵梁20是在车辆前后方向上长的骨架部件。如图2所示，纵梁20是将内纵梁22和外纵梁24接合而构成的。
42.在地板面板10的车宽方向中央设置有在车辆前后方向上长的通道18。通道18是使地板面板10向车辆上方隆起而构成的。在该通道18的内侧空间通过作为配线或配管的多个线状部件70。
43.而且，在车辆的底部设置有多个(在图示例中为两个)横梁30。横梁30是在车宽方向上长条的骨架部件。该横梁30的车宽方向两端与纵梁20接合。
44.关于该横梁30的结构，参照图2～图4进行详细说明。图2是横梁30的纵剖视图，是图1的a-a剖视图。图3是用图2的b-b线切断的剖视立体图，图4是图2的c-c剖视图。
45.如图3、图4所示，横梁30是通过将横梁上部32和横梁下部34相互接合而构成的。横梁上部32向车辆下侧开口，是在车宽方向上长条的槽形状部件。更具体而言，横梁上部32具有：与水平方向大致平行的顶壁32t；从该顶壁32t的前缘向下方延伸的前壁32f；从前壁32f的下缘向前方延伸的前凸缘32ff；从顶壁32t的后缘向下方延伸的后壁32r；及从后壁32r的下缘向后方延伸的后凸缘32rf。另外，横梁下部34具有：与顶壁32t上下相对的底壁34b；从底壁34b的前缘向下方延伸的前凸缘34ff；从底壁34b的后缘向上方延伸的后壁34r；及从后壁34r的上缘向车辆后方延伸的后凸缘34rf。横梁上部32的前壁32f与横梁下部34的前凸缘34ff相互接合，横梁上部32的后凸缘32rf与横梁下部34的后凸缘34rf经由地板面板10相互接合。
46.这里，如图2所示，横梁30的底面(即底壁34b)在车宽方向中央处接近上表面(即顶壁32t)，横梁30的车宽方向中央处的上下方向尺寸比其以外的部分小。换言之，在本示例中，横梁30可以大致分为上下方向尺寸小的中央部36、上下方向尺寸大的根部38、介于中央部36与根部38之间的过渡部40。中央部36的底壁34b位于比根部38的底壁34b靠车辆上方处。
47.另外，过渡部40的底壁34b以随着从根部38朝向中央部36(换言之，随着朝向车宽方向内侧)逐渐向上方前进的方式倾斜。这样，在设置上下方向尺寸逐渐变化的过渡部40的
情况下，与不设置过渡部40的情况相比，能够缓和中央部36与根部38的连接处的应力集中。其结果是，能够有效地抑制横梁30的挠曲、折断。
48.这里，在横梁30的车宽方向中央处，将底壁34b向上方抬起是为了使线状部件70通过横梁30的下侧。即，如上所述，作为配线或配管的多个线状部件70通过通道18的内侧。为了使该线状部件70通过，在横梁30的车宽方向中央设置有使底壁34b向上方隆起的中央部36。
49.这里，如图3、图4所示，在中央部36，横梁上部32的前壁32f延伸至比横梁下部34的底壁34b靠下方。以下，将该前壁32f中比底壁34b靠向下方延伸的部分称为“延长部33”。
50.在横梁30的底面接合有一对柱体50。柱体50是从横梁30的底面向下方突出的部件。该柱体50设置于中央部36。该柱体50只要具有充分的刚性，其结构就没有特别限定。在本示例中，将柱体50设为在与横梁30的底面之间形成封闭空间51的大致箱状。
51.具体而言，本例的柱体50具有：在上下方向上与横梁下部34的底壁34b相对的底壁50b；从该底壁50b的后缘向上方延伸的后壁50r；及从底壁50b的车宽方向两端向上方延伸的侧壁50s。如图3、图4所示，后壁50r的上端与地板面板10接合。另外，侧壁50s的上端与横梁30的底面接合。而且，侧壁50s的前端及底壁50b的前端与横梁上部32的延长部33接合。在该情况下，延长部33中在车辆前后方向上与后壁50r相对的部分作为柱体50的前壁50f发挥功能。而且，由此，在横梁30的下侧，形成由横梁30的底面、柱体50的侧壁50s、后壁50r、底壁50b及前壁50f(即延长部33的一部分)包围的封闭空间51。这样，通过将柱体50设为箱状，进而将横梁上部32的一部分用作柱体50的前壁50f，从而柱体50的刚性提高，有效地防止柱体50的变形。
52.如图2所示，在一对柱体50架设有撑臂60。撑臂60是在车宽方向上长条的大致平板状部件。该撑臂60的车宽方向两端固定于柱体50的底壁50b。此外，该撑臂60可以焊接于柱体50的底壁50b，也可以利用螺栓等紧固。
53.总之，通过将撑臂60架设于一对柱体50，在横梁30的中央部36的下侧形成由一对柱体50、撑臂60及横梁下部34的底壁34b包围的通过通路42。在本示例中，使作为配线或配管的线状部件70通过该通过通路42。此外，在本示例中，将该柱体50设置在从车辆前后方向观察时与通道18的车宽方向两端重叠的位置。即，使柱体50的车宽方向内侧端的车宽方向位置与通道18的车宽方向两端的车宽方向位置大致相同。
54.接下来，对设置柱体50及撑臂60的理由进行说明。通常，横梁30通过在一对纵梁20之间顶住，从而防止车身的变形。因此，对横梁30要求高的梁刚性。而且，为了较高地维持横梁30的梁刚性，横梁30的截面惯性矩需要较高。
55.这里，在以往的横梁30中，未设置柱体50及撑臂60。在将该以往的横梁30的截面视为长方形的情况下，横梁30的截面惯性矩i为i＝b
×
h3/12。此外，b是横梁30的前后方向尺寸，h是横梁30的上下方向尺寸。从该式可知，横梁30的截面惯性矩i与横梁30的前后方向尺寸b成比例，与上下方向尺寸h的3次方成比例，与前后方向尺寸b相比，较大地依赖于上下方向尺寸h。因此可知，若要提高横梁30的梁刚性，增大横梁30的上下方向尺寸h是有效的。
56.但是，若增大横梁30的上下方向尺寸h，则车室相应地变窄，或用于使线状部件70通过的空间变窄。另外，如果增加横梁30的板厚，则能够不增加上下方向尺寸h而提高截面惯性矩i，但在该情况下，会导致材料费的增加、车重的增加这样的其他的问题。
57.为了解决这样的问题，本例的横梁30设有从横梁30向下方突出的一对柱体50和架设在该一对柱体50之间的撑臂60。通过设为该结构，能够不增加横梁30的上下方向尺寸及板厚而有效地抑制挠曲。对此，参照比较例进行说明。图5是表示对横梁30施加向下的力f时的情况的剖视图。另外，图6是表示对比较例的横梁30＊施加向下的力f时的情况的剖视图。
58.如图6所示，比较例的横梁30＊在与本例的横梁30相同的部位设有柱体50，另一方面，没有设置撑臂60。在对该横梁30＊施加向下的力f的情况下，横梁30＊向下侧挠曲成凸状。随着该挠曲，横梁30＊的底面倾斜，固定于该底面的柱体50的姿势也发生变化。更具体而言，柱体50以随着接近下方而向车宽方向外侧前进的方式倾斜，由此，一对柱体50的下端彼此的距离l1与横梁30＊挠曲前相比扩大。换言之，一对柱体50变化为末端扩展形状。由于在比较例的横梁30＊没有设置限制这样的柱体50的姿势变化的部件，因此当受到力f时，容易产生横梁30＊的挠曲及柱体50的姿势变化。
59.另一方面，在本例的横梁30的情况下，撑臂60架设于一对柱体50。在该情况下，即使一对柱体50要变化为末端扩展形状，撑臂60也限制该一对柱体50的下端彼此的距离l1的变化。其结果是，牢固地限制柱体50的姿势变化。而且，由于柱体50的姿势变化被限制，因此有效地抑制固定有该柱体50的横梁30的底面的挠曲、甚至横梁30整体的挠曲。作为结果，根据本示例，能够抑制横梁30的上下方向尺寸及板厚的增加，并且有效地提高横梁30的梁刚性。
60.另外，在本示例中，将一对柱体50在车宽方向上充分地分离配置。因此，能够在一对柱体50之间确保用于使线状部件70通过的通过通路42。而且，由此，不需要另行准备用于使线状部件70通过的空间，能够有效利用车辆底部的空间。
61.特别是，在本示例中，使柱体50的车宽方向内侧端的车宽方向位置与通道18的车宽方向两端的车宽方向位置大致相同。通过设为该结构，通过通路42和通道18的内侧空间大致笔直排列。其结果是，能够使通过通道18的内部空间及通过通路42这二者的线状部件70的路线大致笔直，能够有效地抑制线状部件70的弯曲、屈曲。作为结果，能够简化线状部件70的布线。
62.另外，在本示例中，将这样的柱体50设置在上下方向尺寸小的中央部36。通过在该中央部36设置柱体50，能够将由横梁30、柱体50及撑臂60构成的梁部件整体的上下方向尺寸抑制得较小。特别是在本示例中，将撑臂60配置在横梁30的上下方向范围内或纵梁20的上下方向范围内。通过设为该结构，能够使由横梁30及纵梁20构成的车辆的底部结构的上下方向尺寸与现有技术的相同，能够有效地抑制底部结构的大型化。
63.然而，即使设置了撑臂60，在柱体50自身挠曲变形的情况下，也会产生横梁30的挠曲。但是，在本示例中，将柱体50形成为在与横梁30的底面之间形成封闭空间51的大致箱状。通过设为该结构，能够提高柱体50的刚性，能够有效地抑制柱体50自身的挠曲。而且，作为结果，能够更有效地抑制横梁30的挠曲。
64.特别是，在本示例中，使横梁上部32的延长部33的一部分作为柱体50的前壁50f发挥功能。换言之，在本示例中，不仅是柱体50的上端，前端也固定于构成横梁30的面板材料。通过设为该结构，能够更有效地抑制柱体50的变形、倾斜。而且，由此，能够更有效地抑制横梁30的挠曲。
65.此外，以上说明的结构是一个示例，只要至少具有从横梁30的底面向下方突出的
多个柱体50和架设在多个柱体50之间的撑臂60，则其他结构也可以适当变更。例如，在上述的说明中，将撑臂60形成为大致平板状，但撑臂60的形状也可以适当变更。因此，例如，撑臂60也可以是截面大致l字状、t字形状、u字形状的角材。另外，撑臂60也可以是具有相互正交的六个面的大致箱形状。另外，撑臂60在车宽方向上不挠曲是重要的。因此，为了抑制撑臂60的挠曲，如图7所示，也可以在撑臂60设置在车宽方向上长条的肋62、加强筋64。
66.另外，柱体50的形状也可以适当变更。因此，柱体50不限于箱状，也可以是板状、棒状。另外，柱体50只要固定于横梁30的底面，其位置就没有限定。因此，柱体50也可以设置在从车辆前后方向观察时不与通道18的车宽方向两端重叠的位置。另外，柱体50不限于中央部36，也可以设置于其他部位、例如过渡部40等。另外，柱体50及撑臂60的上下方向尺寸也没有特别限定，撑臂60也可以位于比横梁30的最下端、纵梁20的最下端靠下方处。
67.另外，柱体50只要是两个以上，也可以设置更多。例如，如图8所示，也可以在车宽方向上隔开间隔地设置三个柱体50。通过设为该结构，能够将相邻的两个柱体50的距离抑制得较小，因此能够更有效地防止横梁30的挠曲。另外，在本示例中，使横梁30的上下方向尺寸根据车宽方向变化，但也可以如图9所示，使横梁30的上下方向尺寸恒定。
68.标号说明
69.10地板面板，18通道，20纵梁，22内纵梁，24外纵梁，30、30＊横梁，32横梁上部，33延长部，34横梁下部，36中央部，38根部，40过渡部，42通过通路，50柱体，50b底壁，50r后壁，50s侧壁，50f前壁，51封闭空间，60撑臂，62肋，64加强筋，70线状部件。

技术特征：
1.一种车辆底部结构，其特征在于，具备：横梁，配置于车辆的底部，是在车宽方向上长的骨架部件；多个柱体，在车宽方向上隔开间隔配置，且分别从所述横梁的底面向下方突出；及撑臂，架设在多个所述柱体之间。2.根据权利要求1所述的车辆底部结构，其特征在于，作为配线或配管的线状部件通过由所述横梁、所述柱体及所述撑臂包围的空间即通过通路。3.根据权利要求2所述的车辆底部结构，其特征在于，所述车辆底部结构还具有比地板面板向车辆上方隆起且在车辆前后方向上长的通道，所述多个柱体包括在车宽方向上相邻的一对柱体，所述一对柱体各自的车宽方向位置与所述通道的车宽方向两端的车宽方向位置大致相同。4.根据权利要求1所述的车辆底部结构，其特征在于，所述横梁具有中央部和位于所述中央部的车宽方向两侧的一对根部，所述中央部的底面位于比所述根部的底面靠上方处，以使所述中央部的上下方向尺寸小于所述根部的上下方向尺寸，多个所述柱体从所述中央部的底面向下方突出。5.根据权利要求4所述的车辆底部结构，其特征在于，所述横梁还具有位于所述中央部与所述根部之间的过渡部，所述过渡部的底面以随着从所述根部接近所述中央部而逐渐接近上方的方式倾斜。6.根据权利要求1所述的车辆底部结构，其特征在于，所述柱体是在与所述横梁的底面之间形成封闭空间的大致箱状。7.根据权利要求4所述的车辆底部结构，其特征在于，所述横梁具有在上下方向上相对的横梁上部及横梁下部，所述横梁上部在所述中央部具有比所述横梁下部的前下缘向下方延伸的延长部，所述柱体具有：底壁，在上下方向上与所述横梁相对；后壁，从所述底壁的后端向上方延伸；及一对侧壁，从所述底壁的车宽方向两端向上方延伸而与所述横梁的底面接合，所述柱体的所述底壁及所述侧壁的前端与所述延长部接合，所述延长部中与所述柱体的所述后壁相对的部分作为所述柱体的前壁发挥功能。8.根据权利要求1至7中任一项所述的车辆底部结构，其特征在于，所述撑臂配置在所述横梁的上下方向的范围内。9.根据权利要求1至7中任一项所述的车辆底部结构，其特征在于，所述车辆底部结构还具备一对纵梁，该一对纵梁与所述横梁的车宽方向两端连接，是在车辆前后方向上长的骨架部件，所述撑臂配置在所述纵梁的上下方向的范围内。

技术总结
车辆底部结构具备：横梁(30)，配置于车辆的底部，是在车宽方向上长的骨架部件；多个柱体(50)，在车宽方向上隔开间隔配置，且分别从所述横梁(30)的底面向下方突出；及撑臂(60)，架设在多个所述柱体(50)之间。架设在多个所述柱体(50)之间。架设在多个所述柱体(50)之间。


技术研发人员：永野伸次
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/10/19