JP2016078539A - 車両フロア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の補強部材を大きく変えることなく補強部材を追加して、オフセット衝突で生じる持ち上がりを軽減することのできる車両フロア構造を提供する。
【解決手段】車両フロア構造は、トンネル部２とフロントフロア３とキックアップ部５とリアフロア４と一対の下部補強部材６とを備える。トンネル部２は、車両の進行方向に沿って中央に配置される。フロントフロア３は、トンネル部２の両側へ広がる。キックアップ部５は、トンネル部２及びフロントフロア３の後端に連続して形成される。下部補強部材６は、トンネル部２からフロントフロア３へつながる連続部の下面に接合されている。この下部補強部材６は、キックアップ部５に向かうにしたがって車幅方向に互いに接近するように配置される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の前方衝突時に車室の床面が持ち上がるのを抑制する補強部材を有した車両フロア構造に関する。

車両が前方衝突を起こした場合、車体のフレームの一部を挫屈変形させたり、衝突荷重をフレームに伝達して分散させたりすることで、衝突のエネルギーを吸収する。

特許文献１に記載された車両の車体下部構造によれば、左右のフロントサイドメンバをダッシュパネルの位置で斜め後方車外側へ屈曲させて車室のフロアの左右両側縁に沿うロッカレールに結合させるとともに、車両の進行方向にフロントサイドメンバの屈曲部から斜め後方車内側へ延びてフロントサイドメンバがロッカレールに結合するのとほぼ同じ位置でロッカレールと平行に延びるように屈曲された補強メンバを備えている。補強メンバは、逆ハット形の断面形状であり、車外側の側壁上縁をフロアパネルの下面に結合されるとともに、車内側の側壁上縁をトンネル部の内部側壁に結合し閉断面を形成している。このような構造を有していることで、車両の前方衝突時、例えば、車両の右前部をオフセット衝突した場合、衝突荷重は、フロントサイドメンバの屈曲部でロッカレール側と補強メンバ側とに衝突荷重を分散させ車体下部構造の剛性を高めている。

また、特許文献２に記載された車両フロア構造によれば、ハイブリッド自動車や電気自動車などのバッテリを車体フロア上に搭載した車両に適用される。この車両フロア構造は、前方衝突の際にバッテリに前方へ作用する慣性力で車体の変形を抑えるために、トンネル部の車幅方向両側に、車体前方へ作用する荷重を支持するトンネル部骨格部材が設けられている。

特開２００１−２１９８７３号公報 特開２００７−３２０３４１号公報

ところで、前方衝突の中でも特にオフセット衝突の場合、右側と左側の間のトンネル部に車両の進行方向へ作用する剪断荷重が加わる。その結果、フロアパネルに捩れが加わり、皺が生じたりフロアパネルが持ち上がったりすることがある。フロアパネルが持ち上がると、フロアパネル上に固定されているシートも持ち上がり、そのシートに座る乗員には突き上げられるような衝撃を与えるとともに車内空間が押しつぶされるような恐怖感を与えてしまう。

しかしながら、フロアパネル持ち上がるのを抑えるために補強部材を新たに設ける場合、他の補強部材の接合箇所との関係で所望する位置に補強部材を接合できないことや、既存の補強部材があるため荷重の伝達経路を確保しづらいなど、他の部材の接合箇所を変えたり、組立順序を変えたりするなど、補強部材を追加することが難しい。

そこで、本発明は、既存の補強部材を大きく変えることなく補強部材を追加して、オフセット衝突で生じる持ち上がりを軽減することのできる車両フロア構造を提供する。

本発明に係る一実施形態の車両フロア構造は、トンネル部とフロントフロアとキックアップ部とリアフロアと一対の下部補強部材とを備える。トンネル部は、車両の進行方向に沿って中央に配置される。フロントフロアは、トンネル部の両側へ広がる。キックアップ部は、トンネル部及びフロントフロアの後端に連続して形成される。リアフロアは、キックアップ部から後方へ広がる。下部補強部材は、トンネル部からフロントフロアへ連続する範囲の下面に接合されている。一対の下部補強部材は、キックアップ部に向かうにしたがって車幅方向に互いに接近するように配置される。

また、上部補強部材をさらに備えてもよい。上部補強部材は、下部補強部材の後端からリアフロアの前端までの範囲の上面に接合され、一対の下部補強部材を互いに連結する。

このとき一対の下部補強部材の後端と上部補強部材の前端とは、トンネル部及びフロントフロアを挟んだ三枚重ねに少なくとも１か所でスポット溶接される。

下部補強部材の上縁に重なる位置までトンネル部の上部を覆うトンネル補強部材をさらに備え、このトンネル補強部材は、車両の進行方向に沿う両外側の縁部が下部補強部材の上縁に対してトンネル部を挟んで三枚重ねにそれぞれ少なくとも１か所でスポット溶接される。

本発明の車両フロア構造によれば、トンネル部とその両側に延びるフロントフロアにつながる下部補強部材を、キックアップ部に向かうにしたがって車幅方向に互いに接近するようにすなわちＶ字形に配置している。したがって、車両が前方オフセット衝突によって偏った衝突荷重を受けた場合でも、下部補強部材によってトンネル部の剛性が増しているとともに一対の下部補強部材がキックアップ部に向かってＶ字形に配置されているので、フロントフロアの後方が持ち上がることを抑制することができる。

また、上部補強部材をさらに備える発明の車両フロア構造によれば、キックアップ部に向かうにしたがって車幅方向に互いに接近した下部補強部材を連結するように上部補強部材が配置されるので、上部補強部材を介して反対側の下部補強部材へオフセット衝突によって偏って入力された衝突荷重を伝達し、片側の衝突荷重を軽減することができる。このとき一対の下部補強部材の後端と上部補強部材の前端とがトンネル部及びフロントフロアを挟んだ三枚重ねにスポット溶接される発明の車両フロア構造によれば、下部補強部材と上部補強部材とが直接的に接合され、剛性がさらに増す。

また、トンネル補強部材をさらに備える発明の車両フロア構造によれば、車両進行方向に沿う両外側の縁部が下部補強部材の上縁に対してトンネル部を挟んで三枚重ねにスポット溶接される。左右両側の下部補強部材がトンネル補強部材に直接的に接合されて一対の下部補強部材が一体化されることで、トンネル部の捩れ剛性が増す。したがって、オフセット衝突によって偏った衝突荷重が入力された場合でも、フロントフロアが持ち上がる変形を抑制することができる。

本発明に係る一実施形態の車両フロア構造を示す斜視図。 図１の車両フロア構造の平面図。 図２中のＦ３−Ｆ３線に沿う車両フロア構造の断面図。 図２中のＦ４−Ｆ４線に沿う車両フロア構造の断面図。 図１の車両フロア構造のトンネル部の後端側を拡大した斜視図。 図５中のＦ６部を拡大したコーナ部周辺の斜視図。 図５中のＦ７−Ｆ７線に沿うコーナ部周辺の断面図。

本発明に係る一実施形態の車両フロア構造を有したフロアパネル１について、図１から図７を参照して説明する。図１は、車両フロア構造を有したフロアパネル１の全体を示す斜視図である。図１に示すフロアパネル１は、車両の進行方向に沿って配置されたトンネル部２を有しており、その両側にフロントフロア３が広がっている。フロアパネル１は、前部座席を据え付けるフロントフロア３と後部座席を据え付けるリアフロア４との間に、リアフロア４側が一段高くなるようにキックアップ部５が設けられている。このフロアパネル１は、前方衝突による衝撃を吸収し、特に、オフセット衝突の際にトンネル部２が捩れてフロントフロア３が持ち上がるように変形することを抑制する。

図１に示すフロアパネル１は、トンネル部２とフロントフロア３とキックアップ部５とリアフロア４と一対の下部補強部材６とを備える。実施形態の説明の便宜上、車両の進行方向を基準に「前」及び「後ろ」、この車両に乗った乗員から見て「右」及び「左」、重力を基準に「上」および「下」をそれぞれ定義する。また、車幅方向について「内」及び「外」を定義する。

図２は、フロントフロア３からキックアップ部５までの範囲の平面図である。トンネル部２は、図２に示すように、車両の進行方向に沿って中央に配置されている。図３は、トンネル部２とフロントフロア３の車幅方向に沿った断面図である。フロントフロア３は、図２及び図３に示すように、トンネル部２の左右両側の下縁に連続して、両側に広がっている。図４は、トンネル部２及びキックアップ部５の車両進行方向に沿う断面図である。キックアップ部５は、図２及び図４に示すように、トンネル部２及びフロントフロア３の後端に連続して形成されており、フロントフロア３の後端からトンネル部２の上部２１の高さまで立ち上がった前壁５１を形成しいている。図１及び図４に示すようにリアフロア４は、キックアップ部５から後方へ広がっている。

また、本実施形態の車両フロア構造を有したフロアパネル１は、図２に示すように、左右のフロントフロア３の外側にそれぞれサイドシル３１を有している。各サイドシル３１の上縁がフロントフロア３の外縁に接合される。さらに、トンネル部２からサイドシル３１まで車幅方向にそれぞれ左右へ一対に延びる第１のクロスメンバ３２及び第２のクロスメンバ３３を有している。

第１のクロスメンバ３２は、フロントフロア３の前寄りに配置され、第２のクロスメンバ３３は、フロントフロア３の後寄り、第１のクロスメンバ３２とキックアップ部５の間に配置される。第１のクロスメンバ３２及び第２のクロスメンバ３３はいずれもフロントフロア３の上面に接合され、図１に示すようにフロントフロア３から盛り上がるように形成されている。前部座席は、この第１のクロスメンバ３２及び第２のクロスメンバ３３を利用して固定される。キックアップ部５は、図４に示すように補強部材５２を挟んで、後方にリアクロスメンバ５３が接合されている。

下部補強部材６は、図３に示すように、トンネル部２からフロントフロア３へ連続する範囲、すなわちトンネル部２の左右の側壁２２及びそれぞれに接続されているフロントフロア３の内側端に亘る範囲の下面に接合され、一対に設けられている。この一対に設けられた下部補強部材６は、図２に示すように、キックアップ部５に向かうにしたがって、車幅方向に互いに接近するいわゆる「Ｖ字形」に配置される。下部補強部材６は、図２に示すように、フロントフロア３の第１のクロスメンバ３２に隣接する部分から、第２のクロスメンバ３３を越えて延びている。下部補強部材６の後端６１は、キックアップ部５まで延びていてもよい。

本実施形態の車両フロア構造では、図２、図４および図５に示すように、フロアパネル１は、上部補強部材７をさらに備えている。図５は、キックアップ部５の周辺を全体的に示す斜視図である。上部補強部材７は、下部補強部材６の後端６１からリアフロア４の前端４１までの範囲の上面に接合される。具体的には、下部補強部材６の後端６１が位置するフロントフロア３、その間に位置するトンネル部２、トンネル部２の両側のキックアップ部５の前壁５１、及びリアフロア４の前端４１に接合される。

このとき、フロントフロア３に重なる上部補強部材７の前端７１は、フロントフロア３を挟んで下部補強部材６の後端６１とともに三枚重ねにスポット溶接される。これにより、上部補強部材７は、一対の下部補強部材６を互いに連結する。各図において、三枚重ねにスポット溶接される箇所をＴ、二枚重ねにスポット溶接される箇所をＷで示す。

図１及び図２に示すように、このフロアパネル１は、トンネル部２の上部２１にトンネル補強部材８を有している。トンネル補強部材８は、下部補強部材６のトンネル部２の内側に沿って延びた上縁６２に重なる位置までトンネル部２の上部２１を覆う。このトンネル補強部材８において、車両の進行方向に沿う両外側の縁部８１は、下部補強部材６の上縁６２に対して、トンネル部２の側壁２２を挟んで、三枚重ねにそれぞれスポット溶接される。

この車両フロア構造を有したフロアパネル１は、図１、図２、及び図５に示すように、キックアップ部５の両外側へ回り込むようにフロントフロア３が延びたサイドフロア３４と、このサイドフロア３４からリアフロア４につながる側壁５４によって形成されるキックアップ横部５５とを有している。キックアップ部５とキックアップ横部５５及びこれらにつながるフロントフロア３及びサイドフロア３４を総称してコーナ部５０と呼ぶ。

図６は、キックアップ横部５５の周辺を拡大した斜視図である。図６に示すように、フロントフロア３及びキックアップ部５の前壁５１からサイドフロア３４及びキックアップ横部５５の側壁５４に回り込むように形成されたコーナ補強部材１１が上面に接合される。図６に示すように、サイドシル３１は、サイドフロア３４の外側まで延びている。

図６及び図７に示すように、コーナ補強部材１１が設けられたフロントフロア３の下面とサイドシル３１の内側面との間には、ロアブラケット１２が接合されている。図７は、車幅方向に沿うロアブラケット１２及びその周辺の断面図である。ロアブラケット１２は、キックアップ部５の前壁５１に沿う方向に延びており、コーナ部５０を下方から支持するように取り付けられている。コーナ補強部材１１とロアブラケット１２とが重なる部分は、フロントフロア３及びサイドフロア３４を挟んで三枚重ねにスポット溶接される。これにより、キックアップ部５の前壁５１がサイドシル３１に間接的に連結される。なお、図7中においてコーナ補強部材１１とロアブラケット１２との接合部（三枚重ねスポット溶接部Ｔ）の直下に図示されているものはサイドメンバ９である。

以上のように構成された車両フロア構造によれば、車両が前方衝突、特にオフセット衝突を起こして、左右のどちらかに偏った衝突荷重を前方から受けると、衝突荷重が入力された側の下部補強部材６を通ってトンネル部２とキックアップ部５との交差部へ荷重が伝達される。下部補強部材６は、Ｖ字形に一対に配置されているので、キックアップ部５から、対になっている反対側の下部補強部材６にも伝わる。この結果、トンネル部２に加わる剪断荷重に起因してトンネル部２が捩れることや、トンネル部２の側壁２２が外側に開くことに起因してフロントフロア３が持ち上がることが、下部補強部材６によって抑制される。

また、本実施形態の車両フロア構造を有したフロアパネル１は、上部補強部材７をさらに備えているため、一対に配置された下部補強部材６が一体に結合されることで剛性を増しており、オフセット衝突による偏った衝突荷重がフロアパネル１全体に拡散されやすくなる。そして、トンネル部２の上部２１を覆ったトンネル補強部材８を有していることで、トンネル部２に作用する剪断荷重を一対の下部補強部材６に分散させることができる。このとき、下部補強部材６の後端６１がフロントフロア３を挟んで上部補強部材７の前端７１に三枚重ねにスポット溶接されることによって、下部補強部材６が上部補強部材７と直接的に接合され、また、下部補強部材６の上縁６２がトンネル部２の側壁２２を挟んでトンネル補強部材８の縁部８１に三枚重ねにスポット溶接されることによって、下部補強部材６がトンネル補強部材８と直接的に接合される。その結果、フロアパネル１の全体的な剛性が増すとともに、オフセット衝突による偏った衝突荷重が一対の下部補強部材６の一方から他方へ伝わりやすく、フロアパネル１の変形を抑えることができる。

さらに、この実施形態の車両フロア構造では、コーナ補強部材１１及びロアブラケット１２を備えているので、Ｖ字形に配置された下部補強部材６の片側の下部補強部材６によって斜めにキックアップ部５へ伝わる衝突荷重の車幅方向成分は、キックアップ部５からコーナ補強部材１１及びロアブラケット１２を介してサイドシル３１へ伝達される。このときコーナ補強部材１１及びロアブラケット１２は、フロントフロア３及びサイドフロア３４を挟んで三枚重ねにスポット溶接され、キックアップ部５に入力される衝突荷重を伝達しやすくしている。その結果、さらにフロアパネル１の剛性が増す。

以上、本発明に係る一実施形態の車両フロア構造を有したフロアパネル１について説明した。本実施形態において、下部補強部材６を有していることで、フロアパネル１の剛性が増し、フロントフロア３が持ち上がるような変形を防止することができる。上部補強部材７、トンネル補強部材８、コーナ補強部材１１及びロアブラケット１２は、下部補強部材６が設けられていることによる効果をさらに高める。また、上記以外の補強部材を加えることは、この発明の本質を変えるものではない。

１…（車両フロア構造を有した）フロアパネル、２…トンネル部、２１…上部、２２…側壁、３…フロントフロア、４…リアフロア、５…キックアップ部、５５…キックアップ横部、６…下部補強部材、６１…後端、６２…上縁、７…上部補強部材、７１…前端、８…トンネル補強部材、８１…縁部

Claims (4)

1. 車両の進行方向に沿って中央に配置されたトンネル部と、
   前記トンネル部の両側へ広がるフロントフロアと、
   前記トンネル部及び前記フロントフロアの後端に連続して形成されるキックアップ部と、
   前記キックアップ部から後方へ広がるリアフロアと、
   前記トンネル部から前記フロントフロアへ連続する範囲の下面に接合された一対の下部補強部材と、を備え、
   前記下部補強部材は、前記キックアップ部に向かうにしたがって車幅方向に互いに接近するように配置される
   ことを特徴とする車両フロア構造。
2. 前記下部補強部材の後端から前記リアフロアの前端までの範囲の上面に接合され一対の前記下部補強部材を互いに連結する上部補強部材、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載された車両フロア構造。
3. 前記下部補強部材の後端と前記上部補強部材の前端とは、前記トンネル部及び前記フロントフロアを挟んだ三枚重ねに少なくとも１か所でスポット溶接される
   ことを特徴とする請求項２に記載された車両フロア構造。
4. 前記下部補強部材の上縁に重なる位置まで前記トンネル部の上部を覆うトンネル補強部材をさらに備え、
   前記トンネル補強部材は、車両の進行方向に沿う両外側の縁部が前記下部補強部材の前記上縁に対して前記トンネル部を挟んで三枚重ねにそれぞれ少なくとも１か所でスポット溶接される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両フロア構造。

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