JP6547772B2 - 車両フロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両フロア構造に関する。

特許文献１の車両フロア構造は、車幅方向中央において車両前後方向に延びているフロアトンネルと、そのフロアトンネルの車幅方向両外側に位置しているフロアパンとによりフロアパネルが構成されている。フロアトンネルは、上壁部と、その上壁部の車幅方向外側の各縁からフロアパンへ向かって下側へ延びる一対の縦壁部とを備えている。さらに、フロアトンネルは、上壁部の車幅方向外側の縁部から縦壁部の上側の縁部にかけての角部の外面に取り付けられたトンネルリインフォースを備えている。

実開昭６２−１９８１８４号公報

特許文献１の車両フロア構造においてフロアトンネルよりも前側には、内燃機関や駆動モータなどのような車両の駆動力を発生するパワーユニットが配置されている。そして、仮に他の物体が前側から衝突してパワーユニットが後側に移動すると、フロアトンネルには大きな荷重が作用することになる。そのため、フロアトンネルをトンネルリインフォースで補強するのみでは、フロアトンネルの変形を抑え切れないことがある。したがって、車両前側からの荷重に対するフロアトンネルの変形抑制に関して、さらなる改善の余地がある。

上記課題を解決するため、本発明は、車両の車幅方向中央において車両前後方向に延びているフロアトンネルと、前記フロアトンネルの車幅方向外側に固定されているフロアパンと、前記フロアパンの上面に設けられているとともに前記フロアパンの前縁に沿って車幅方向に延びているダッシュロアクロスメンバとを備えた車両フロア構造において、前記フロアトンネルは、板状の上壁部と、前記上壁部の車幅方向の各縁から前記フロアパンに向かって下側に延びている一対の縦壁部と、前記上壁部の車幅方向の縁部から前記縦壁部の車両上側の縁部にかけての角部を覆っているトンネルリインフォースとを備え、前記縦壁部には、前記ダッシュロアクロスメンバの車幅方向内側の端部が接続されており、前記縦壁部において前記ダッシュロアクロスメンバが接続されている箇所の上側には、補強部材が固定されており、前記補強部材の一部は、前記トンネルリインフォースの外面に重ねられているとともに当該トンネルリインフォースの外面に固定されている。

上記の構成では、車両に対して他の物体が前側から衝突してパワーユニットが後側に移動した際、それに伴う車両前側からの荷重がフロアトンネルに作用する。さらに、車両前側からの荷重の一部はダッシュロアクロスメンバに受け止められる。そして、ダッシュロアクロスメンバはフロアトンネルの縦壁部に接続されているため、ダッシュロアクロスメンバに受け止められた荷重の一部もフロアトンネルの縦壁部に作用する。すなわち、前側から荷重が作用した際には、フロアトンネルの縦壁部のうちの車両前側の部分に大きな負担が掛かる。しかも、フロアトンネルの縦壁部のうちのダッシュロアクロスメンバよりも上側であってトンネルリインフォースよりも下側の部分は、トンネルリインフォースによって補強されていないため変形が生じやすい。上記の構成によれば、補強部材は、縦壁部においてダッシュロアクロスメンバが接続されている箇所の上側に固定されている。そのため、フロアトンネルにおいて変形の生じやすい箇所を適切に補強できる。

さらに、上記の構成では、補強部材は、トンネルリインフォースの外面に重ねられているとともにそのトンネルリインフォースの外面に固定されている。そのため、前側からフロアトンネルに荷重が作用した際に、トンネルリインフォースの前端部が捲れ上がるように縦壁部の外面から剥がれてしまうことを補強部材で抑制できる。したがって、フロアトンネルのトンネルリインフォースに期待される補強効果を確実に発揮させることができる。これらの結果、上記の構成によれば、補強部材を採用していない構造に比較して、車両前側からの荷重に対するフロアトンネルの変形をより適切に抑制できる。

上記の車両フロア構造において、前記補強部材の後端部は、前記トンネルリインフォースの外面に固定されていてもよい。
上記構成では、補強部材に対して前側から荷重が作用した際、その荷重を補強部材の後端部を介してトンネルリインフォースに伝達することができる。このように、補強部材を介してフロアトンネルに伝達される荷重を、フロアトンネルのなかでも比較的に強度の高いトンネルリインフォースが取り付けられている箇所に作用させることで、フロアトンネルに変形が生じることを抑制できる。

上記の車両フロア構造において、前記車両は、当該車両の駆動力を発生するパワーユニットが、前記フロアトンネルよりも前側において車幅方向中央に対して車幅方向のいずれか一方側に寄せて配置されたものであり、前記補強部材は、前記一対の縦壁部のうち、車幅方向において前記パワーユニットが寄せて配置されている側の縦壁部にのみ固定されていてもよい。

上記の構成のようにパワーユニットが車幅方向のいずれか一方側に寄せて配置されている場合、フロアトンネルにおける車幅方向一方側により大きな荷重が作用しやすい。上記構成によれば、パワーユニットが寄せて配置されている側に補強部材が固定されているため、大きな荷重が作用してもフロアトンネルの変形は適切に抑制できる。その一方で、パワーユニットが寄せて配置されているのとは反対側には、補強部材が固定されていない。そのため、補強部材を採用することによる部品点数や重量の増加、製造工程の複雑化は最小限に抑えられる。

車両フロア構造の斜視図。 車両フロア構造の拡大斜視図。 図１における３−３線端面図。

本発明の実施形態を図１〜図３に従って説明する。なお、以下の説明で左右を示すときは、車両内部から車両前側を視たときの左右を示すものとする。
図１に示すように、車両フロア構造のフロアトンネル１０は、車幅方向中央において車両前後方向に延びている。フロアトンネル１０は、車両前後方向に延びている板状の上壁部１１を備えている。上壁部１１における車両前側の一部は、前側に向かうほど上側に位置するように反り上がった形状になっている。上壁部１１の車幅方向外側の両縁部からは、下側に向かって一対の縦壁部１２が延びている。縦壁部１２における車両前側の一部は、上壁部１１の反り上がり形状に合わせて、前側に向かうほど上壁部１１からの延設長が長くなっている。縦壁部１２の下縁の車両上下方向の位置（高さ位置）は、車両前後方向全域に亘って略同じ位置になっている。各縦壁部１２の下縁からは、車幅方向外側に向かってフランジ部１３が延びている。

フロアトンネル１０において上壁部１１の車幅方向外側の縁部から縦壁部１２の車両上側の縁部にかけての角部には、トンネルリインフォース１５が固定されている。図３に示すように、トンネルリインフォース１５は、フロアトンネル１０における上壁部１１及び縦壁部１２の屈曲形状に合わせて屈曲された板状になっている。また、図１に示すように、トンネルリインフォース１５は、車両前後方向に延びていて、フロアトンネル１０の角部のうち、前側の略４分の３の範囲を覆っている。

フロアトンネル１０の車幅方向両側には、それぞれ略四角形板状のフロアパン２０が固定されている。フロアパン２０の下面のうち車幅方向内側の縁部は、フロアトンネル１０におけるフランジ部１３の上面に載せられていて、両者が溶接で固定されている。フロアパン２０の車幅方向外側の縁部２０ａは、上側に向かって立ち上げられている。なお、図示は省略するが、フロアパン２０の車幅方向外側には、車両前後方向に延びる筒形状のロッカー部が位置している。そして、フロアパン２０の車幅方向外側の縁部２０ａは、ロッカー部の車幅方向内側の面に固定されている。フロアパン２０の車両前後方向の寸法は、フロアトンネル１０の車両前後方向の寸法と略同じになっていて、フロアパン２０の前縁及び後縁は、車両前後方向においてフロアトンネルの前縁及び後縁の位置と一致している。

フロアパン２０の上面には、当該フロアパン２０の前縁に沿って車幅方向に延びているダッシュロアクロスメンバ２１が設けられている。ダッシュロアクロスメンバ２１は、その延設方向に直交する断面視で断面ハット状になっている。ダッシュロアクロスメンバ２１の車幅方向外側の端部は、フロアパン２０の縁部２０ａに接続されている。ダッシュロアクロスメンバ２１の車幅方向内側の端部は、フロアトンネル１０における縦壁部１２の下側の部分に接続されている。

フロアパン２０の上面においてダッシュロアクロスメンバ２１よりも車両後側には、車幅方向に延びているフロアクロスメンバ２２が設けられている。フロアクロスメンバ２２は、その延設方向に直交する断面視で断面ハット状になっている。フロアクロスメンバ２２の車幅方向外側の端部は、フロアパン２０の縁部２０ａに接続されている。フロアクロスメンバ２２の車幅方向内側の端部は、フロアトンネル１０における縦壁部１２に接続されている。

フロアパン２０の上面には、車両前後方向に延びているサイドメンバ２３が設けられている。サイドメンバ２３は、フロアパン２０における車幅方向の中央部に位置している。サイドメンバ２３は、その延設方向に直交する断面視で断面ハット状になっている。サイドメンバ２３の前端部は、ダッシュロアクロスメンバ２１に接続されている。サイドメンバ２３の後端部は、フロアクロスメンバ２２に接続されている。

フロアトンネル１０の前縁及び各フロアパン２０の前縁からは、車両上側に向かって板状のダッシュパネル２５が立設している。ダッシュパネル２５の下縁のうち車幅方向中央には、上側に向かって切欠部２５ａが設けられている。切欠部２５ａの形状は、フロアトンネル１０の前端の形状に沿っている。そして、ダッシュパネル２５の切欠部２５ａの縁にフロアトンネル１０の前端が固定されている。すなわち、フロアトンネル１０の内部空間は、ダッシュパネル２５の切欠部２５ａを介してダッシュパネル２５よりも前側のエンジンルームに連通している。

ダッシュパネル２５（フロアトンネル１０）よりも前側のエンジンルームには、車両の駆動力を発生するパワーユニットＰＵが配置されている。パワーユニットＰＵは、内燃機関、駆動モータ、あるいはこれらを一体的に構成したものである。パワーユニットＰＵは、車幅方向中央部に対して、車幅方向左側に寄せて配置されている。すなわち、パワーユニットＰＵの車幅方向の寸法の中央Ｃ１が車両の車幅方向の中心線Ｃ２よりも左側に位置している。なお、図１では、パワーユニットＰＵの形状を簡略化して、仮想的に立方体形状で図示している。

図１に示すように、フロアトンネル１０の縦壁部１２において、ダッシュロアクロスメンバ２１が接続されている箇所の上側には、板状の補強部材３０が固定されている。図２に示すように、補強部材３０は、平面視すると略台形状になっている。補強部材３０は、下縁（台形の下辺）よりも上縁（台形の上辺）の方が長くなっている。図３に示すように、補強部材３０は、上側の部分と下側の部分との間に段差が設けられていて、上側の部分の方がわずかに車幅方向外側に位置している。そして、補強部材３０の車両上下方向の上側の部分は、縦壁部１２におけるトンネルリインフォース１５が固定されている部分にまで至っていて、当該トンネルリインフォース１５の外面に重ねられている。

図２に示すように、補強部材３０の前端部は、フロアトンネル１０におけるトンネルリインフォース１５の下側半分以上の部分に重ねられている。具体的には、車両前後方向において補強部材３０の前端３０Ｆが位置している箇所においては、トンネルリインフォース１５における補強部材３０の前端３０Ｆに沿う寸法は長さＬ１になっている。そして、車両前後方向において補強部材３０の前端３０Ｆが位置している箇所においては、トンネルリインフォース１５の下端から長さＬ２の範囲内に補強部材３０の前端部が重ねられている。この実施形態では、長さＬ２は、長さＬ１の２分の１以上（より詳細には、長さＬ１のおよそ５分の４）に設定されている。

補強部材３０の車両前後方向後側の略半分の部分は、車両上下方向の寸法が後側に向かうほど小さくなっている。補強部材３０の後端３０Ｒのうちの上側部分は、フロアトンネル１０におけるトンネルリインフォース１５の外面にまで至っている。

補強部材３０は、フロアトンネル１０における縦壁部１２の外面及びトンネルリインフォース１５の外面に対してスポット溶接で固定されている。補強部材３０は、当該補強部材３０の周縁部に位置する複数（この実施形態では７箇所）の溶接箇所Ｗで溶接されている。これら溶接箇所Ｗのうち、補強部材３０の後端部に位置する溶接箇所Ｗは、補強部材３０のうちのトンネルリインフォース１５に重ねられている部分に位置している。すなわち、補強部材３０の後端部は、トンネルリインフォース１５の外面に固定されている。なお、図２では、補強部材３０の溶接箇所Ｗを仮想的に破線で図示している。

なお、この実施形態では、フロアトンネル１０における一対の縦壁部１２のうち左側の縦壁部１２に補強部材３０が固定されている一方で、右側の縦壁部１２には補強部材３０は固定されていない。換言すると、補強部材３０は、一対の縦壁部１２のうち、車幅方向においてパワーユニットＰＵが寄せて配置されている側の縦壁部１２にのみ設けられている。

上記のように構成された車両フロア構造の作用を説明する。
車両に対して他の物体が前側から衝突してパワーユニットＰＵが後側に移動した際、それに伴う車両前側からの荷重がフロアトンネル１０に作用する。さらに、車両前側からの荷重の一部はダッシュロアクロスメンバ２１に受け止められる。そして、ダッシュロアクロスメンバ２１はフロアトンネル１０の縦壁部１２に接続されているため、ダッシュロアクロスメンバ２１に受け止められた荷重の一部もフロアトンネル１０の縦壁部１２に作用する。すなわち、前側から荷重が作用した際には、フロアトンネル１０の縦壁部１２のうちの車両前側の部分に大きな負担が掛かる。しかも、フロアトンネル１０の縦壁部１２のうちのダッシュロアクロスメンバ２１よりも上側であってトンネルリインフォース１５よりも下側の部分は、トンネルリインフォース１５によって補強されていないため変形が生じやすい。

上記実施形態では、補強部材３０は、フロアトンネル１０の縦壁部１２の外面のうち、ダッシュロアクロスメンバ２１よりも上側であってトンネルリインフォース１５よりも下側の部分に固定されている。そのため、フロアトンネル１０の縦壁部１２において変形の生じやすい箇所を適切に補強できる。

ところで、車両前側からの荷重がフロアトンネル１０に作用した場合、その荷重の向きやダッシュパネル２５の変形の仕方等によっては、トンネルリインフォース１５の前端部が、フロアトンネル１０の縦壁部１２から捲れ上がるように剥がれてしまうことがある。特に、上記実施形態では、フロアトンネル１０の上壁部１１における車両前側の一部が、前側に向かうほど上側に位置するように反り上がった形状になっている。そのため、フロアトンネル１０の上壁部１１や縦壁部１２には、前側からの荷重が後方斜め上側に向かう荷重として作用しやすい。このような後方斜め上側へ向かう荷重が作用すると、トンネルリインフォース１５の前縁における下端Ｐを起点として、トンネルリインフォース１５が縦壁部１２の外面から剥がれやすい。仮に、トンネルリインフォース１５が縦壁部１２から剥がれてしまうと、その剥がれてしまった箇所においては、トンネルリインフォース１５による補強効果が得られなくなってしまう。

この点、上記実施形態では、補強部材３０は、トンネルリインフォース１５の外面に重ねられているとともにそのトンネルリインフォース１５の外面に固定されている。したがって、仮にトンネルリインフォース１５が、その前端における下端Ｐを起点として多少剥がれたとしても、その剥がれは補強部材３０の前端３０Ｆよりも後側へは進展しにくい。すなわち、補強部材３０によって、トンネルリインフォース１５の剥がれを最小限に抑制できる。そのため、フロアトンネル１０のトンネルリインフォース１５に期待される補強効果を確実に発揮させることができる。

しかも、上記実施形態では、補強部材３０の前端部は、トンネルリインフォース１５の下側半分以上の部分に重ねられている。すなわち、車両上下方向において、補強部材３０のうちトンネルリインフォース１５を覆っている部分の寸法として相応の長さが確保されている。そのため、車両前側から荷重が作用した際に、補強部材３０が前端３０Ｆから捲れ上がってしまい、その結果、補強部材３０によってトンネルリインフォースの捲れを抑制できなくなる、といった事態も発生しにくい。

このように、上記実施形態の車両フロア構造における補強部材３０は、フロアトンネル１０の縦壁部１２において変形の生じやすい箇所を補強する、トンネルリインフォース１５が剥がれることを抑制するといった、効果を発揮できる。これらの効果が相まって、上記実施形態では、補強部材３０を採用していない構造に比較して、車両前側からの荷重に対するフロアトンネル１０の変形をより適切に抑制できる。

ところで、車両前側から荷重が作用した際には、補強部材３０に対しても車両前側からの荷重が作用し得る。そして、補強部材３０に対して車両前側から荷重が作用した場合には、補強部材３０の後端部における溶接箇所Ｗを介してフロアトンネル１０へと荷重が作用する。上記実施形態では、補強部材３０の後端部における溶接箇所Ｗが、トンネルリインフォース１５に重ねられている部分に位置している。そのため、補強部材３０に対して前側から荷重が作用した際、その荷重を補強部材３０の後端部を介してトンネルリインフォース１５に伝達することができる。このように、補強部材３０を介してフロアトンネル１０に伝達される荷重を、フロアトンネル１０のなかでも比較的に強度の高いトンネルリインフォース１５が取り付けられている箇所に作用させることで、フロアトンネル１０に変形が生じることを抑制できる。

また、上記実施形態では、パワーユニットＰＵが車幅方向中央に対して左側に寄せて配置されている。そのため、車両前側から他の物体が衝突するのに伴ってパワーユニットＰＵが車両後側へと移動した際には、フロアトンネル１０における左側に大きな荷重が作用しやすい。上記実施形態では、フロアトンネル１０の一対の縦壁部１２のうち左側の縦壁部１２に補強部材３０が取り付けられている。そのため、フロアトンネル１０における左側に大きな荷重が作用しても、その荷重に起因するフロアトンネル１０の左側の変形は、適切に抑制される。

その一方で、一対の縦壁部１２のうち、パワーユニットＰＵが寄せて配置されているのとは反対の右側の縦壁部１２には、補強部材３０が固定されていない。そのため、補強部材３０を採用することによる部品点数や重量の増加、製造工程の複雑化は最小限に抑えられる。

上記実施形態は、次のように変更できる。
・上記実施形態のようにフロアトンネル１０とフロアパン２０とを別部材で構成して両者を固定するのに限らず、一枚の板材をプレス成形等で成形することでフロアトンネル１０とフロアパン２０とを構成してもよい。

・フロアトンネル１０においてトンネルリインフォース１５は、少なくともフロアトンネル１０における角部の前端側に取り付けられているのであれば、車両前後方向の寸法は問わない。例えば、トンネルリインフォース１５は、フロアトンネル１０の角部を車両前後方向の全域に亘って覆っていてもよいし、前側の２分の１のみを覆っていてもよい。

・フロアクロスメンバ２２やサイドメンバ２３の形状や数等は、車両フロア構造として求められる強度等を勘案して適宜変更できる。
・ダッシュロアクロスメンバ２１の断面形状は、断面ハット状に限らない。例えば、断面視で円弧状（半円状）であってもよい。また、ダッシュロアクロスメンバ２１は、車幅方向内側の端部がフロアトンネル１０の縦壁部１２に接続されていれば、車幅方向外側の端部がフロアパン２０の縁部２０ａにまで至っていなくてもよい。

・補強部材３０の平面視形状は、略台形状に限らない。例えば、正方形状や長方形状であってもよいし、四角形以外の他の多角形状であってもよい。また、円形状や楕円形状であってもよい。すなわち、補強部材３０の平面視形状は、フロアトンネル１０の縦壁部１２に固定しつつトンネルリインフォース１５の外面にも重ねられるだけの十分な寸法を有していれば、問わない。

・補強部材３０の前端部は、少なくともトンネルリインフォース１５の下側の一部に重ねられていればよく、必ずしもトンネルリインフォース１５の下側半分以上の部分に重ねられていなくてもよい。フロアトンネル１０の形状やその他の周辺構造によっては、トンネルリインフォース１５や補強部材３０が比較的に剥がれにくいこともある。このような場合には、補強部材３０の前端部がトンネルリインフォース１５の下側のごく一部に重ねられている場合であっても、補強部材３０がトンネルリインフォース１５から剥がれる可能性は低い。

・補強部材３０の後端部は、トンネルリインフォース１５の外面ではなく、縦壁部１２の外面に固定されていてもよい。例えば、縦壁部１２の強度として、車両前側からの荷重が補強部材３０の後端部を介してフロアトンネル１０に作用しても大きな変形を起こさないような強度が確保されているならば、補強部材３０の後端部が縦壁部１２の外面に固定されていても、問題は生じにくい。さらに、例えば、補強部材３０の後端部の上下方向の寸法を長くして、その後端部をトンネルリインフォース１５の外面及び縦壁部１２の外面の両方に複数箇所で固定してもよい。

・さらに、補強部材３０は、後端部においてフロアトンネル１０に固定されていなくてもよい。例えば、補強部材３０が前端部でフロアトンネル１０に固定されていて十分な固定強度が確保されていれば、補強部材３０の後端部がフロアトンネル１０に固定されている必要はない。

・補強部材３０に対するフロアトンネル１０の固定態様はスポット溶接に限らない。スポット溶接によって固定できる鋼板の重ね合わせ枚数には限りがあり、過度に多くの枚数を重ね合わせると適切にスポット溶接できないことがある。このような場合であっても、例えば、ボルト及びナットで補強部材３０をフロアトンネル１０に固定したり、接着剤で補強部材３０をフロアトンネル１０に固定したりすることができる。もちろん、重ね合わせの枚数が少なくてもスポット溶接以外で補強部材３０をフロアトンネル１０に固定してもよい。

・パワーユニットＰＵは、車幅方向の左側に寄せて配置されているのに限らず、右側に寄せて配置されていてもよい。この場合、フロアトンネル１０における一対の縦壁部１２のうち右側の縦壁部１２にのみ補強部材３０を固定することで、上記実施形態と同じ効果が得られる。

・パワーユニットＰＵは、車幅方向の中央に配置されていてもよい。この場合は、フロアトンネル１０における一対の縦壁部１２の両方に補強部材３０を固定することが好ましいが、一対の縦壁部１２のいずれかのみに補強部材３０を固定してもよい。

・パワーユニットＰＵの配置に拘らず、各縦壁部１２に補強部材３０を固定してもよい。ダッシュパネル２５よりも前側のエンジンルーム内に配置されている他の部材・装置や、車両全体の剛性等を考慮して、どちらの縦壁部１２に補強部材３０を固定するか、それとも両方の縦壁部１２に補強部材３０を固定するかを決定すればよい。

１０…フロアトンネル、１１…上壁部、１２…縦壁部、１３…フランジ部、１５…トンネルリインフォース、２０…フロアパン、２０ａ…縁部、２１…ダッシュロアクロスメンバ、２２…フロアクロスメンバ、２３…サイドメンバ、２５…ダッシュパネル、２５ａ…切欠部、３０…補強部材、３０Ｆ…補強部材の前端、３０Ｒ…補強部材の後端、ＰＵ…パワーユニット、Ｍ…溶接箇所、Ｐ…補強部材の前端の下端。

Claims (3)

1. 車両の車幅方向中央において車両前後方向に延びているフロアトンネルと、前記フロアトンネルの車幅方向外側に固定されているフロアパンと、前記フロアパンの上面に設けられているとともに前記フロアパンの前縁に沿って車幅方向に延びているダッシュロアクロスメンバとを備えた車両フロア構造において、
   前記フロアトンネルは、板状の上壁部と、前記上壁部の車幅方向の各縁から前記フロアパンに向かって下側に延びている一対の縦壁部と、前記上壁部の車幅方向の縁部から前記縦壁部の車両上側の縁部にかけての角部を覆っているトンネルリインフォースとを備え、
   前記縦壁部には、前記ダッシュロアクロスメンバの車幅方向内側の端部が接続されており、
   前記縦壁部において前記ダッシュロアクロスメンバが接続されている箇所の上側には、補強部材が固定されており、
   前記補強部材の一部は、前記トンネルリインフォースの外面に重ねられているとともに当該トンネルリインフォースの外面に固定されている
   ことを特徴とする車両フロア構造。
2. 前記補強部材の後端部は、前記トンネルリインフォースの外面に固定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両フロア構造。
3. 前記車両は、当該車両の駆動力を発生するパワーユニットが、前記フロアトンネルよりも前側において車幅方向中央に対して車幅方向のいずれか一方側に寄せて配置されたものであり、
   前記補強部材は、前記一対の縦壁部のうち、車幅方向において前記パワーユニットが寄せて配置されている側の縦壁部にのみ固定されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両フロア構造。

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