JP4733666B2 - 車両用フロア構造 - Google Patents

Description

この発明は、ビードが形成された車両用フロア構造、とりわけ車両側面衝突時の衝撃荷重を効果的に受けることができる車両用フロア構造に関する。

車両用フロア構造の中には、車両側面衝突時の外力に対して対抗できる強度剛性を確保するため、サイドシルとクロスメンバーとが交差する部位を中心とする凹凸断面のビードをフロアパネル面に設けたものがある。このビードにより車体重量を抑えつつフロアパネルの剛性を格段に高めることができる。
特開平２００６−２９８０７６号公報

上記従来技術にあってはフロパネルに設けたビードによってフロアパネル自体の剛性を高めることはできるが、車両側面衝突時においては、側部から作用する衝撃荷重が十分にフロアパネルに作用しないと衝撃荷重を効果的にフロアパネル全体で受けることはできない。また、フロアパネルのみでこの衝撃荷重を受けるようにすると、フロアパネルの強度剛性を更に高める必要があり、車体重量が増加して燃費向上に逆行するという問題がある。

そこで、この発明は、車両側面衝突時において作用する衝撃荷重を効果的にフロアパネルに伝達させ、かつ、フロアパネルが分担する荷重を減少させることができる車両用フロア構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、車幅方向中央部に配置され車体前後方向に延びるフロアトンネルフレーム（例えば、実施形態におけるフロアトンネルフレーム２）と、車幅方向に沿って配置され車体前後方向に延びるサイドシル（例えば、実施形態におけるサイドシル５，６）と、前記フロアトンネルフレームと前記左右のサイドシルとを車幅方向で連結する複数の横骨格部材（例えば、実施形態におけるエクステンション１１，１２及びアウトリガー１３，１４、ミドルクロスメンバー７）と、前記フロアトンネルフレームと前記サイドシルとに掛け渡されたフロアパネル（例えば、実施形態におけるフロアパネル３，４）とを備え、前記横骨格部材は、フロントサイドフレームの後端部に前端部が接合されると共に後端部が前記サイドシル前端に内側から接合されるアウトリガー（例えば、実施形態におけるアウトリガー１３，１４）と、前端が前記アウトリガーに接合され後端が前記フロアトンネルフレームの側壁に接合されるエクステンション（例えば、実施形態におけるエクステンション１１，１２）とを含み、前記フロアパネルの外側縁に接合されるサイドシルインナー（例えば、実施形態におけるサイドシルインナー２３）を外側に開いたコの字断面形状であって車体前後方向に直線状に形成し、前記サイドシルインナーとこのサイドシルインナーの外側に前記サイドシルインナーに上下の接合フランジ部（例えば、実施形態における接合フランジ部２４）を介して接合される内側に開いたコの字断面形状のサイドシルレインフォース（例えば、実施形態におけるレインフォース２５）とにより閉断面構造部（例えば、実施形態における閉断面構造部Ｈ２、ＨＦ２、ＨＲ２）を形成する前記サイドシルを設け、前記サイドシルレインフォースの外側壁に前記サイドシル前端と前記サイドシル後端から車体前後方向中央部に進むにしたがって徐々に外側への突出量が大きくなる前傾斜壁（例えば、実施形態における前傾斜壁２５Ｆ）と後傾斜壁（例えば、実施形態における２５Ｒ）を設け、前記前傾斜壁は、前記サイドシル前端から、前記フロアトンネルフレームの前後方向略中央部と左右の前記サイドシルとをそれぞれ車幅方向で接合する左右のフロントクロスメンバ（例えば、実施形態におけるフロントクロスメンバ９，１０）の前記サイドシルとの接合部に至る部位に配置され、前記フロアトンネルフレームと前記サイドシルと前記横骨格部材とで囲まれた前記フロアパネルの各領域（例えば、実施形態における領域Ｓ１，Ｓ２）に、前記前傾斜壁と前記後傾斜壁に面する前記サイドシルインナーの前記フロアパネルの接合部分に直角に端を発し、前記サイドシルと前記横骨格部材との交点（例えば、実施形態における交点Ｘ１，Ｘ２）付近を中心とする同心円弧状の複数のビード（例えば、実施形態におけるビード５０）を設け、前記ビードのうち一端側が前記前傾斜壁に面する前記サイドシルインナーの前記フロアパネルとの接合部分に直角に端を発して延びるビードの他端側が前記アウトリガー及び前記エクステンションに連結されることを特徴とする。
このように構成することで、車両側面衝突時にサイドシルから作用する衝撃荷重はサイドシルからフロアパネルへ伝達されると共に、サイドシルレインフォースの前傾斜壁と後傾斜壁から横骨格部材にも分散して伝達される。サイドシルに伝達された荷重はフロアパネルを介してフロアトンネルフレームに作用すると共に、サイドシルに直角に端を発する同心円弧状のビードによって横骨格部材に向かう方向にも分散して伝達される。

請求項１に記載した発明によれば、車両側面衝突時にサイドシルから作用する衝撃荷重はサイドシルからフロアパネルへ伝達されると共に、サイドシルレインフォースの前傾斜壁と後傾斜壁から横骨格部材にも分散して伝達されるため、フロアパネルにかかる負担を軽減することが可能となり、ビードが形成されて剛性が向上していることもあり、フロアパネルを軽量化でき、燃費向上に寄与できる効果がある。
また、サイドシルに伝達された荷重はフロアパネルを介してフロアトンネルフレームに作用すると共に、サイドシルに直角に端を発する同心円弧状の複数のビードによって横骨格部材に向かう方向にも分散して伝達されるので、この点でもフロアパネルにかかる負担を軽減することが可能となり、フロアパネルを軽量化でき燃費向上に寄与できる効果がある。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、車両のフロア１には、車幅方向中央部に車体前後方向に延びるフロアトンネルフレーム２が形成されている。このフロアトンネルフレーム２の両側縁には左右のフロアパネル３，４の内側縁が接合され、左右のフロアパネル３，４の外側縁にそれぞれ車体前後方向に延びる車体骨格部材である左右のサイドシル５，６が取り付けられている。つまり、左右のフロアパネル３，４はフロアトンネルフレーム２と左右のサイドシル５，６とに掛け渡されている。左右のサイドシル５，６の後部同士が車幅方向に配置された車体骨格部材であるミドルクロスメンバー７によって連結され、ミドルクロスメンバー７の前縁部は左右のフロアパネル３，４の後縁に接合されている。また、フロアトンネルフレーム２の前後方向略中央部と左右のサイドシル５，６がそれぞれ車幅方向に配置された左右のフロントクロスメンバー９，１０によって連結されている。

一方、フロアトンネルフレーム２の前端部の両側壁にはそれぞれエクステンション１１、１２の一端部が接合され、左右のサイドシル５，６の前端部にはそれぞれアウトリガー１３，１４の一端部が接合され、これら左右のエクステンション１１，１２がアウトリガー１３，１４の内側壁に連結されている。そして、ミドルクロスメンバー７の左右端部４７，４７は斜め前方に屈曲しており、この左右端部４７，４７の後壁及び左右のサイドシル５，６の後部内壁に左右のリヤサイドフレーム１５，１６の前端部が連結されている。主としてフロアパネル３，４とフロアトンネルフレーム２とでフロア１を構成している。このように構成された、左右のエクステンション１１，１２とアウトリガー１３，１４はサイドシル５，６とフロアトンネルフレーム２とを車幅方向で連結するという点で横骨格部材としても機能している。

図３に示すように、フロアトンネルフレーム２は、上壁１７と傾斜した両側壁１８，１８によってフロアパネル３，４の上方に凸となるように膨出形成されたトンネル本体１９と、このトンネル本体１９の両側縁を左右のフロアパネル３，４面よりも下側に延出した後、水平方向外側に延出し、フロアパネル３，４下面にフランジ部２０によって溶接されるウイング部２１，２１とで構成されている。左右のフロアパネル３，４の内側縁にはフランジ部２２が立ち上げ形成され、このフランジ部２２がフロアトンネルフレーム２のトンネル本体１９の両側壁１８，１８に溶接されている。
したがって、フロアトンネルフレーム２の両側壁１８，１８であって、フロアパネル３，４下に、フロアトンネルフレーム２のウイング部２１，２１とフロアパネル３，４とで形成された車体前後方向に延出する閉断面構造部Ｈ１が形成されることとなる。

サイドシル５，６は、車室内側に凸形状つまり外側に開いたコの字断面形状のサイドシルインナー２３と、このサイドシルインナー２３と共に上下の接合フランジ部２４，２４で接合されて閉断面構造部を形成し、内側に開いたコの字断面形状のレインフォース２５と、このレインフォース２５の外側に閉断面構造部を形成し前記接合フランジ部２４に接合されるサイドシルアウター８とで構成されている。サイドシルインナー２３はほぼ全長に亘って同一断面形状で直線状に形成されているが、図１、図２に示すようにレインフォース２５は前端及び後端から前後方向中央に進むにしたがって徐々に外側への突出寸法が大きくなる前傾斜壁２５Ｆと後傾斜壁２５Ｒによって傾斜閉断面形状部ＨＦ２、ＨＲ２が形成されている。レインフォース２５の外側への突出寸法が最大となる最大突出閉断面構造部Ｈ２は車体前後方向所定長さに亘って形成され、この最大突出閉断面構造部Ｈ２はミドルクロスメンバー７とフロントクロスメンバー９，１０との間に配置されている。
サイドシルインナー２３の内側壁２６に左右のフロアパネル３，４の外側縁に立ち上げ形成されたフランジ部２７が接合されている。

図４に示すように、ミドルクロスメンバー７は、略Ｌ字形断面の２つの部材を対向配置し、後部上縁フランジ部２８と前部下縁フランジ部２９とを互いに溶接してフロアパネル３，４上面に車体骨格部となる略矩形の閉断面構造部Ｈ３を形成するものである。前部下縁フランジ部２９は左右のフロアパネル３，４の後縁に溶接され、後壁３０にはリヤサイドフレーム１５，１６の前端部が接合されている。
フロントクロスメンバー９，１０は下側に開いたハット型断面形状の部材であって、左右のフロアパネル３，４上面に前後のフランジ部３１，３１が接合され、フロアパネル３，４上面に車幅方向に沿う車体骨格部となる閉断面構造部Ｈ４を形成するものである。フロントクロスメンバー９，１０の外側端はサイドシルインナー２３の上壁を含む側壁２６に接合され、内側端は図１，図２に示すように、前フランジ部３２と後フランジ部３３とがフロアトンネルフレーム２の側壁１８外面に、上壁３４の端縁はフロアトンネルフレームの上壁１７に接合されている。

ここで、図３に示すように、フロアトンネルフレーム２のトンネル本体１９の裏側には、左右のフロントクロスメンバー９，１０を結ぶ位置にジョイントフレーム３５が接合されている。このジョイントフレーム３５は、フロントクロスメンバー９，１０とは逆に上側に開いたハット型断面形状の部材であって、下壁３６はフロアパネル３，４面に整合している。ジョイントフレーム３５の前側フランジ３７と後側フランジ３８（図１，図２参照）はトンネル本体１９の裏側に接合され、下壁３６の両端縁３９，３９はフロアトンネルフレーム２のトンネル本体１９の裏側に接合されている。
これによりジョイントフレーム３５とフロアトンネルフレーム２との間に閉断面構造部Ｈ５が形成され、この閉断面構造部Ｈ５が左右のフロントクロスメンバー９，１０とフロアパネル３，４との間に形成された閉断面構造部Ｈ４と連なり、車幅方向に沿ってサイドシル５，６を連結する実質的に連続した車体骨格部材を形成することとなる。

図５に示すように、左右のエクステンション１１，１２の一端側はフロアトンネルフレーム２のウイング部２１を下方から全面を覆うように上に開いた形状に形成されたものであって、内側壁４０はフロアパネル３，４のフランジ部２２に至る部位をフロアトンネルフレーム２のトンネル本体１９の側壁１８裏面に接合されている。エクステンション１１，１２の一端側の外側のフランジ部４１はウイング部２１のフランジ部２０に重合されている。

一方、アウトリガー１３，１４の一端部はサイドシルインナー２３，２３の下壁４２に接合される下壁４３とこの下壁４３からフロパネル３，４の下面に立ち上がりフランジ部４４によってフロアパネル３，４に接合され、サイドシル５，６とフロアパネル３，４との間に閉断面構造部Ｈ６を形成している。
このように形成された、エクステンション１１，１２とアウトリガー１３，１４が図４に鎖線で示すように、フロアパネル３，４の前縁上面に接合されたダッシュボードパネル４５の裏面に沿って、徐々に前側に立ち上がるようにして形成され、図６、図７に示すように、前側がハット型断面形状に形成されたアウトリガー１３，１４の下壁４３にエクステンション１１，１２の下壁４６が接合され両者が連結されている。そして、アウトリガー１３の前端にフロントサイドフレーム（図示せず）の後端が連結されている。尚、図６，図７において鎖線で示すのはアウトリガー１３，１４、エクステンション１１，１２との間に閉断面構造部Ｈ６を形成するダッシュボードパネル４５である。

図１、図２に示すように、フロアパネル３，４にはそのほぼ全面に波紋状の多数のビード５０が規則的に設けられるとともに、多数の液抜き孔５１と、複数の位置決め孔５２が設けられている。フロアパネル３，４は、フロアトンネルフレーム２を中心にして左右対称形をなし、ビード５０、液抜き孔５１、位置決め孔５２についてもフロアパネル３，４では左右対称な配列となっている。以下、左側のフロアパネル３について詳述し、右側のフロアパネルについては同一部分に同一符号を付して説明は省略する。尚、図３〜図５の断面図において、正確には複雑な形状となるビード５０の断面形状は、図示都合上単純な形状として示す。
同じフロアパネル３において、フロントクロスメンバー９を境にして前方と後方ではビード５０の配列パターンが異なっている。

フロアパネル３において、フロアトンネルフレーム２とフロントクロスメンバー９とエクステンション１１及びアウトリガー１３により囲まれる領域Ｓ１では、アウトリガー１３の一端部における断面中心とサイドシルインナー２３の内側壁２６との交点Ｘ１を中心として複数のビード５０が同心円孤状に一定間隔で設けられている。ビード５０の一端側は前傾斜壁２５Ｆに面するサイドシルインナー２３のフロアパネル３との接合部分に直角に端を発して延び、ビード５０の他端側の一部は、アウトリガー１３に連結される前記フロントサイドフレームの幅方向に対して直角となるように延びている。

一方、フロアパネル３において、フロアトンネルフレーム２とフロントクロスメンバー９とミドルクロスメンバー７とで囲まれる領域Ｓ２では、ミドルクロスメンバー７の左側の端部４７における断面中心とサイドシルインナー２３の内側壁２６との交点Ｘ２を中心として複数のビード５０が同心円孤状に一定間隔で設けられている。ビード５０の一端側は後傾斜壁２５Ｒに面するサイドシルインナー２３のフロアパネル３との接合部分に直角に端を発して延び、ビード５０の他端側は、ミドルクロスメンバー７に直角となるように延びている。尚、ビード５０はプレス加工により一般面よりも上方に突出させた台形状に形成されており、隣接するビード５０,５０間に谷部５３が形成されている。
このように多数のビード５０を設けたことによって、フロアパネル３，４の剛性を高めている。

また、フロントクロスメンバー９よりも前方の領域では、アウトリガー１３とサイドシルインナー２３との結合部と、フロアトンネルフレーム２とフロントクロスメンバー９との結合部とを結ぶ対角線上に、液抜き孔５１及び位置決め孔５２が配置されている。一方、フロントクロスメンバー９よりも後方の領域では、フロアトンネルフレーム２とフロントクロスメンバー９との結合部と、ミドルクロスメンバー７とサイドシルインナー２３との結合部とを結ぶ対角線上に、液抜き孔５１及び位置決め孔５２が配置されている。

液抜き孔５１は、隣接するビード５０間の谷部５３中央に１つずつ設けられている。この液抜き孔５１はフロアパネル３の電着塗装工程において、電着液からフロアパネル３を取り出した際にフロアパネル３から電着液を抜くためのものである。
位置決め孔５２は、フロアパネル３においてフロントクロスメンバー９の前後各領域にそれぞれ１つずつ設けられており、隣接するビード５０，５０の頂部同士を連結した部位に設けられている。

上記実施形態によれば、左側のフロアパネル３を例にして図８に示すように、車両側面衝突時にサイドシル５から衝撃荷重（矢印Ｆ）が作用すると、この衝撃荷重Ｆはフロアパネル３の領域Ｓ１、Ｓ２に各々荷重Ｆ１１、荷重Ｆ１２として伝達されると共に、サイドシル５のレインフォース２５の前傾斜壁２５Ｆと後傾斜壁２５Ｒに伝達されて、エクステンション１１及びアウトリガー１３、ミドルクロスメンバー７にも各々荷重Ｆ２として分散して伝達される。また、アウトリガー１３に接合されるフロントサイドフレームやサイドシル５からリヤサイドフレーム１５にも伝達される。

したがって、本来ならサイドシル５から作用する衝撃荷重は荷重Ｆとして全てフロアパネル３に作用するのであるが、サイドシル５のレインフォース２５に設けた前傾斜壁２５Ｆと後傾斜壁２５Ｒにより斜め前後方向に向かって荷重分担される分だけ、フロアパネル３にかかる負担を軽減することが可能となる。よって、フロアパネル３を軽量化でき車体重量を減少させて燃費向上に寄与できるのである。

ここで、サイドシル５に作用する衝撃荷重Ｆの一部はフロントクロスメンバー９とフロアパネル３との間に形成された閉断面構造部Ｈ４、ジョイントフレーム３５とフロアトンネルフレーム２との間に形成された閉断面構造部Ｈ５、及びフロントクロスメンバー１０とフロアパネル４との間に形成された閉断面構造部Ｈ４とを介して、サイドシル６側にも伝達される点でも有利である。

また、フロアパネル３に作用した衝撃荷重Ｆ１１，Ｆ１２は各々がビード５０により剛性が高められたフロアパネル３により受けることができるため、この点でもフロアパネル３に与える負荷を軽減することができる。

そして、フロアパネル３に作用した衝撃荷重Ｆ１１，Ｆ１２のうち、本来ならばフロアパネル３自体が分担する荷重Ｆ１１，Ｆ１２は、フロアトンネルフレーム２にビード５０に沿って作用する荷重Ｆ３と、サイドシル５に直角に端を発する複数の同心円弧状のビード５０に沿ってエクステンション１１及びアウトリガー１３に向かう方向の荷重Ｆ４１と、ミドルクロスメンバー７に向かう方向の荷重Ｆ４２として分散されて伝達される。したがって、これらフロアトンネルフレーム２、エクステンション１１、アウトリガー１３及びミドルクロスメンバー７で確実に受けることができる点でフロアパネル３にかかる負担を大幅に軽減することが可能となり、フロアパネル３を軽量化でき燃費向上に寄与できる。
したがって、サイドシル５にかかる衝撃荷重をフロア構造全体で受けることができるため、フロアパネル３，４のみならず各部材を軽量化して燃費向上を図りつつ、衝撃荷重に対して十分に対抗することができる。

尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、ビードの断面形状を台形としたが、ビードの断面形状は半円形や三角形等であってもよい。

この発明の実施形態の斜視図である。 この発明の実施形態の平面図である。 図２のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 図２のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２の要部拡大図である。

符号の説明

２ フロアトンネルフレーム（フロアパネル）
３，４ フロアパネル
５，６ サイドシル
７ ミドルクロスメンバー（横骨格部材）
１１ エクステンション（横骨格部材）
１３ アウトリガー（横骨格部材）
２３ サイドシルインナー
２４ 接合フランジ部
２５ レインフォース（サイドシルレインフォース）
２５Ｆ 前傾斜壁
２５Ｒ 後傾斜壁
５０ ビード
Ｈ２，ＨＦ２，ＨＲ２ 閉断面構造部
Ｓ１，Ｓ２ 領域
Ｘ１，Ｘ２ 交点

Claims (1)

1. 車幅方向中央部に配置され車体前後方向に延びるフロアトンネルフレームと、車幅方向に配置され車体前後方向に延びるサイドシルと、前記フロアトンネルフレームと前記左右のサイドシルとを車幅方向で連結する複数の横骨格部材と、前記フロアトンネルフレームと前記サイドシルとに掛け渡されたフロアパネルとを備え、前記横骨格部材は、フロントサイドフレームの後端部に前端部が接合されると共に後端部が前記サイドシル前端に内側から接合されるアウトリガーと、前端が前記アウトリガーに接合され後端が前記フロアトンネルフレームの側壁に接合されるエクステンションとを含み、前記フロアパネルの外側縁に接合されるサイドシルインナーを外側に開いたコの字断面形状であって車体前後方向に直線状に形成し、前記サイドシルインナーとこのサイドシルインナーの外側に前記サイドシルインナーに上下の接合フランジ部を介して接合される内側に開いたコの字断面形状のサイドシルレインフォースとにより閉断面構造部を形成する前記サイドシルを設け、前記サイドシルレインフォースの外側壁に前記サイドシル前端と前記サイドシル後端から車体前後方向中央部に進むにしたがって徐々に外側への突出量が大きくなる前傾斜壁と後傾斜壁を設け、前記前傾斜壁は、前記サイドシル前端から、前記フロアトンネルフレームの前後方向略中央部と左右の前記サイドシルとをそれぞれ車幅方向で接合する左右のフロントクロスメンバの前記サイドシルとの接合部に至る部位に配置され、前記フロアトンネルフレームと前記サイドシルと前記横骨格部材とで囲まれた前記フロアパネルの各領域に、前記前傾斜壁と前記後傾斜壁に面する前記サイドシルインナーの前記フロアパネルの接合部分に直角に端を発し、前記サイドシルと前記横骨格部材との交点部を中心とする同心円弧状の複数のビードを設け、前記ビードのうち一端側が前記前傾斜壁に面する前記サイドシルインナーの前記フロアパネルとの接合部分に直角に端を発して延びるビードの他端側が前記アウトリガー及び前記エクステンションに連結されることを特徴とする車両用フロア構造。

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