JP5047228B2 - 車体フロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体の床をなすアンダボデーのうち、リヤフレームとリヤフロアパネルを結合している車体フロア構造に関するものである。

車体フロア構造には、車両前後に延び左右に配置された溝形の下部リヤフレームと上部リヤフレームとの間にリヤフロアパネルを挟んで接合することで、後突時に良好な衝撃吸収性を得ることができるというものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかし、従来技術（特許文献１）は、下部リヤフレームのフランジ、リヤフロアパネル、上部リヤフレームのフランジを重ねて、重ねたフランジをスポット溶接するので、それぞれの板厚をほぼ一致させる必要がある。スポット溶接では、挟んだリヤフロアパネルを薄くすると、溶け込みが浅くなることがあり、管理が難しくなる。リヤフロアパネルを厚くすると、溶け込み、且つ、結合強度を高めることができるが、重量が増加してしまうという問題がある。

特開２００３−７２５９５号公報

本発明は、強度を高め、軽量化を図り、燃料タンクを後突の荷重から保護し、フロアパネルの板取の歩留まりを向上させた車体フロア構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、溝形の車体フレームと、車体フレームの開口を閉じているスティフナーと、スティフナー並びに車体フレームのうち、少なくともスティフナーに接合しているフロアパネルと、を備えた車体フロア構造において、車体フレームの開口を車両上方へ向けて、開口の縁から開口の外方へそれぞれ第１フランジ、第２フランジを延ばし、スティフナーは、第１フランジに第１の溶接代部を重ねて第１スポット溶接部で接合し、第１の溶接代部からフロアパネルまで第２の溶接代部を延ばしてフロアパネルに重ねて第２スポット溶接部で接合し、車体フレームが、後輪近傍で車両前後に延びる左のリヤフレーム、右のリヤフレームであり、リヤフレームの前端及びスティフナーの前端にミドルクロスメンバーを接合し、リヤフレームの中央部及びスティフナーの中央部にリヤクロスメンバーを接合し、リヤクロスメンバーとミドルクロスメンバーとの間に、且つ、下方に燃料タンクを配置し、スティフナーの前端に第１の溶接代部及び第２の溶接代部が連なり、左右のリヤフレームにスティフナーを接合した左右のリヤサイドフレームは、後輪間に配置している左のリヤサイドフレームから右のリヤサイドフレームまでの距離に比べ、後輪より前でミドルクロスメンバーに接合している左のリヤサイドフレームから右のリヤサイドフレームまでの距離は広く形成され、且つ、前端を含む前部が車両の後方へ延び、前部に連ねて車両の内側へ向かって延びる曲がり部が形成され、曲がり部に連ねて直線部が形成され、フロアパネルは、左右の幅をミドルクロスメンバーまでほぼ一定に形成されて、曲がり部から直線部までの範囲では左のリヤフレーム、右のリヤフレームとスティフナーに挟まり３枚重ねで接合され、前部の範囲では、左のリヤフレーム、右のリヤフレームに重ならないで、スティフナーのみに重なり２枚重ねで接合されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車体フロア構造は、車体フレームの開口を車両上方へ向けて、開口の縁から開口の外方へそれぞれ第１フランジ、第２フランジを延ばし、スティフナーは、第１フランジに第１の溶接代部を重ねて第１スポット溶接部で接合し、第１の溶接代部からフロアパネルまで第２の溶接代部を延ばしてフロアパネルに重ねて第２スポット溶接部で接合しているので、車体フレームとフロアパネルを溶接する必要がなく、溶接条件の最適化を図れる。すなわち、強度を必要とする車体フレームをフロアパネルの溶接条件の影響を考慮することなく設定することができ、車体フレームの板厚を一層厚くして、強度を高めることができる。

また、車体フレームとフロアパネルを重ねて接合する必要がなく、フロアパネルの厚さを薄くしても、車体フレームの溶接条件に影響せず、フロアパネルの厚さをより一層薄くすることができ、軽量化を図ることができる。

請求項１に係る発明では、車体フレームが、左のリヤフレーム、右のリヤフレームであり、リヤフレームの前端及びスティフナーの前端にミドルクロスメンバーを接合し、リヤフレームの中央部及びスティフナーの中央部にリヤクロスメンバーを接合し、リヤクロスメンバーとミドルクロスメンバーとの間に、且つ、下方に燃料タンクを配置し、スティフナーの前端に第１の溶接代部及び第２の溶接代部が連なっているので、リヤフレーム（車体フレーム）の厚さを厚くすると、当然、リヤフレーム（車体フレーム）にスティフナーを結合した左右のリヤサイドフレームの厚さを厚くすることができ、燃料タンクを後突の荷重から保護することができる。

また、請求項１に係る発明では、リヤフレーム（車体フレーム）にスティフナーを接合したリヤサイドフレームは、後輪間に配置している左のリヤサイドフレームから右のリヤサイドフレームまでの距離に比べ、後輪より前でミドルクロスメンバーに接合している左のリヤサイドフレームから右のリヤサイドフレームまでの距離は広く形成され、スティフナーの前端に第１の溶接代部及び第２の溶接代部が連なっているので、前端でリヤサイドフレームの左右間の距離を大きくしても、フロアパネルの左右（車幅方向）の幅を、後輪間の位置を基準にミドルクロスメンバーまでほぼ一定に形成することができ、フロアパネルの板取の歩留まりが向上するという利点がある。

本発明の実施例に係る車体フロア構造の底を示す図である。 図１の２−２線断面図である。 実施例に係る車体フロア構造の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例で詳細に説明する。

実施例に係る車体フロア構造１１は、図１に示すように、車両１２の車体１３のうち、車室１４から後の荷室（トランクルーム）１５までの床をなすアンダボデー１６に採用されている。以降で具体的に説明していく。

車両１２は、図１、図２のように、車室１４と、車室１４の後に設けた荷室（トランクルーム）１５と、アンダボデー１６に沿う左の後輪２１と、右の後輪２２と、アンダボデー１６の下方（図２の矢印ａ１の方向）に配置されている燃料タンク２３と、を備える。

アンダボデー１６は、左の端をなす左のサイドシル２５と、右の端をなす右のサイドシル２６、すなわち、左右のドア（図に示していない）の下に位置する左のサイドシル２５と、右のサイドシル２６と、左のサイドシル２５の後端２７に連なる左のリヤサイドフレーム２８と、右のサイドシル２６の後端３１に連なる右のリヤサイドフレーム３２と、を備える。

また、アンダボデー１６は、左のリヤサイドフレーム２８の前端３４と右のリヤサイドフレーム３２の前端３５とに接合しているミドルクロスメンバー３６と、左のリヤサイドフレーム２８と右のリヤサイドフレーム３２に接合しているリヤクロスメンバー３７と、これらのリヤクロスメンバー３７、ミドルクロスメンバー３６、左右のリヤサイドフレーム２８、３２に接合しているリヤフロアパネル３８と、を備える。

右のリヤサイドフレーム３２は、図２、図３のように、閉断面形状で、車両１２の下方へ向けたリヤフレーム４１と、車両１２の上方へ向けたアッパスティフナー４２と、からなり、アッパスティフナー４２がリヤフレーム４１の開口４４を閉じている。
左のリヤサイドフレーム２８は右のリヤサイドフレーム３２とほぼ対称である。

次に、実施例に係る車体フロア構造１１を主体に図１〜図３で説明する。車体フロア構造１１は、中心基準線Ｂを基準にほぼ対称であり、右側を主体に説明する。

車体フロア構造１１は、溝形の車体フレーム（リヤフレーム）４１と、車体フレーム４１の開口４４を閉じているスティフナー（アッパスティフナー）４２と、スティフナー（アッパスティフナー）４２並びに車体フレーム４１のうち、少なくともスティフナー（アッパスティフナー）４２に接合しているフロアパネル（リヤフロアパネル）３８と、を備え、車体フレーム４１の開口４４を車両１２上方（矢印ａ２の方向）へ向けて、開口４４の縁４５から開口４４の外方（矢印ａ３の方向）へそれぞれ第１フランジ４７、第２フランジ４８を延ばし、スティフナー（アッパスティフナー）４２は、第１フランジ４７に第１の溶接代部５１を重ねて第１スポット溶接部５２（ナゲットを含む）で接合し、第１の溶接代部５１からフロアパネル３８まで第２の溶接代部５３を延ばしてフロアパネル３８に重ねて第２スポット溶接部５４（ナゲットを含む）で接合している。後で詳しく説明する。

車体フレーム４１が、左の後輪２１、右の後輪２２近傍で車両１２前後に延びる左のリヤフレーム４１、右のリヤフレーム４１であり、リヤフレーム４１の前端及びスティフナー４２の前端にミドルクロスメンバー３６を接合し、リヤフレーム４１の中央部及びスティフナー４２の中央部にリヤクロスメンバー３７を接合し、リヤクロスメンバー３７とミドルクロスメンバー３６との間に、且つ、下方に燃料タンク２３を配置し、スティフナー４２の前端に第１の溶接代部及び第２の溶接代部が連なっている。

なお、左のリヤフレーム４１の前端及び左のスティフナー４２の前端は、左のリヤサイドフレーム２８の前端３４に含まれている。
右のリヤフレーム４１の前端及び右のスティフナー４２の前端は、右のリヤサイドフレーム３２の前端３５に含まれている。

右のリヤサイドフレーム３２は、より具体的には、右のサイドシル２６の後端３１に接続した前部５７（前端３５を含む）が形成され、前部５７に連ねて中央部５８、中央部５８に連ねて後部６１が形成されている。そして、左の中央部５８から右の中央部５８までの距離Ｌｍは、左の後部６１から右の後部６１までの距離Ｌｒとほぼ一致している。つまり、中央部５８の左右（Ｘ軸方向）の幅（Ｌｍ）は、後部６１の左右の幅（Ｌｒ）とほぼ一致している。
一方、前部５７の左右の幅（距離Ｌｆ）は、中央部５８の左右の幅（Ｌｍ）より大きい。

右のリヤサイドフレーム３２は、言い換えると、右のサイドシル２６の後端３１に接続した前端３５を含む前部５７が車両１２の後方へ延び、前部５７に連ねて車両１２の内側へ（矢印ａ４の方向）向かって延びる曲がり部６２が形成され、曲がり部６２に連ねて直線部６３がサイドシル２５、２６に略平行に形成されている。なお、曲がり部６２及び直線部６３とで中央部５８が形成されている。

フロアパネル（リヤフロアパネル）３８は、左右（Ｘ軸方向）の幅をミドルクロスメンバー３６までほぼ一定に形成している。詳しくは、曲がり部６２から直線部６３までの範囲では車体フレーム（リヤフレーム）４１とスティフナー（アッパスティフナー）４２に挟まり（３枚重ね）、前部５７の範囲では、車体フレーム（リヤフレーム）４１に重ならないで、スティフナー（アッパスティフナー）４２のみに重なり（２枚重ね）、接合する幅で形成され、ミドルクロスメンバー３６に接合している。

スティフナー（アッパスティフナー）４２は、詳しくは、図２、図３のように、車体フレーム（リヤフレーム）４１の開口４４をカバーするカバープレート本体部６６が形成され、カバープレート本体部６６の一方に連ねて、車体フレーム（リヤフレーム）４１の第１フランジ４７に重ねた第１の溶接代部５１が形成され、カバープレート本体部６６の他方に連ねて、車体フレーム（リヤフレーム）４１の第２フランジ４８に重ねた第３の溶接代部６７が形成されて、第３スポット溶接部６８で接合している。

スティフナー（アッパスティフナー）４２はさらに、左右のリヤサイドフレーム２８、３２の前部５７に含まれるスティフナー（アッパスティフナー）４２の前部が、第１の溶接代部５１に連続して第２の溶接代部５３を形成している。そして第２の溶接代部５３がフロアパネル（リヤフロアパネル）３８の前部７１の左の端、右の端にそれぞれ重なり、第２スポット溶接部５４で接合されている。

フロアパネル（リヤフロアパネル）３８の板厚ｔｐは、例えば、０．６ｍｍである。
スティフナー（アッパスティフナー）４２の板厚ｔｓは、例えば、１．４ｍｍであり、フロアパネル（リヤフロアパネル）３８の板厚ｔｐより厚い（ｔｓ＞ｔｐ）。
車体フレーム（リヤフレーム）４１の板厚ｔｒは、例えば、２ｍｍであり、スティフナー（アッパスティフナー）４２の板厚ｔｓより厚い（ｔｒ＞ｔｓ＞ｔｐ）。

ここで、実施例に係る車体フロア構造１１の溶接要領を簡単に説明する。
左右のリヤサイドフレーム２８、３２を製造するときに、フロアパネル（リヤフロアパネル）３８を取付ける。まず、リヤフレーム４１の第１フランジ４７にフロアパネル（リヤフロアパネル）３８の両方（左右）の端を重ねる（図に示していない）。左右のリヤサイドフレーム２８、３２の前部５７に含まれるリヤフレーム４１の前部は、図２のように、フロアパネル（リヤフロアパネル）３８に重ならない。

引き続き、フロアパネル（リヤフロアパネル）３８の両方（左右）の端にスティフナー（アッパスティフナー）４２の第１の溶接代部５１を重ねる（３枚重ね）。このとき、前部５７においては、図２のように、リヤフレーム４１の第１フランジ４７に第１の溶接代部５１が重なり（２枚重ね）、フロアパネル（リヤフロアパネル）３８の両方（左右）の端に第１の溶接代部５１に連続している第２の溶接代部５３を重ねる（２枚重ね）。

一方、スティフナー（アッパスティフナー）４２の第３の溶接代部６７をリヤフレーム４１の第２フランジ４８に重ねて、３部品であるフロアパネル（リヤフロアパネル）３８、車体フレーム（リヤフレーム）４１、スティフナー（アッパスティフナー）４２を治具（図に示していない）で拘束し、予め設定した条件でスポット溶接を施す。

「予め設定した条件」とは、スポット溶接の溶接条件（電流値など）であり、第１フランジ４７と第１の溶接代部５１との溶接条件では、例えば、２部品の平均板厚の１．７ｍｍ（１．４ｍｍと２ｍｍの平均）に対応した電流値に設定する。第２フランジ４８と第３の溶接代部６７との溶接条件も同様に設定する。この溶接条件に設定すると、厚さ１．４ｍｍの第１・３の溶接代部及び厚さ２ｍｍの第１・２フランジを同程度に溶かすことができ、薄い板の溶け過ぎや厚い板の溶け込み不足を抑制することができる。

また、第２の溶接代部５３とフロアパネル（リヤフロアパネル）３８との溶接条件では、例えば、２部品の平均板厚の１ｍｍ（１．４ｍｍと０．６ｍｍの平均）に対応した電流値に設定する。この条件に設定すると、厚さ１．４ｍｍの第２の溶接代部５３及び厚さ０．６ｍｍのフロアパネル（リヤフロアパネル）３８を同程度に溶かすことができ、薄い板の溶け過ぎや厚い板の溶け込み不足を抑制することができる。

次に、実施例に係る車体フロア構造１１の作用を説明する。
このように、車体フロア構造１１では、スティフナー（アッパスティフナー）４２に第２の溶接代部５３を形成すると、第２の溶接代部５３にフロアパネル（リヤフロアパネル）３８をスポット溶接することができ、車体フレーム４１とフロアパネル３８を溶接する必要がなく、フロアパネル３８の溶接条件の影響を考慮することなく、溶接条件の最適化を図れる。

すなわち、板厚の異なる３部品（フロアパネル（リヤフロアパネル）３８、車体フレーム（リヤフレーム）４１、スティフナー（アッパスティフナー）４２）をスポット溶接するときに、厚板部（厚い板と中間板）と薄板部（薄い板と中間板）とに分けて別々にスポット溶接するので、溶接条件が最適化され、スポット溶接部の強度を高めることができる。
なお、中間板とは、厚い板と薄い板との間の中間の厚さの板である。

また、板厚の最適化を図ることができ、車体フロア構造１１の軽量化を損なうことなく、車体フロア構造１１の強度を高めることができる。

さらに、車体フロア構造１１では、スティフナー（アッパスティフナー）４２に第２の溶接代部５３を形成すると、左の第１の溶接代部５１から右の第１の溶接代部５１までの距離（幅）に比べ、左右間の距離（幅）が小さくなり、左右間のフロアパネル（リヤフロアパネル）３８の幅を、後輪２１、２２近傍に設定している幅（Ｌｍ、Ｌｒ）と同様の幅に設定することができ、左右の幅をほぼ一定に形成することで、フロアパネルの板取の歩留まりが向上するという利点がある。

尚、本発明の車体フロア構造１１は、実施の形態では車体のアンダボデーに採用されているが、アンダボデー以外にも採用可能である。

本発明の車体フロア構造１１は、車体のアンダボデーに好適である。

１１…車体フロア構造、１２…車両、２１…左の後輪、２２…右の後輪、２３…燃料タンク、３６…ミドルクロスメンバー、３７…リヤクロスメンバー、３８…フロアパネル（リヤフロアパネル）、４１…車体フレーム（リヤフレーム）、４２…スティフナー（アッパスティフナー）、４４…車体フレームの開口、４５…開口の縁、４７…第１フランジ、４８…第２フランジ、５１…第１の溶接代部、５２…第１スポット溶接部、５３…第２の溶接代部、５４…第２スポット溶接部。

Claims (1)

1. 溝形の車体フレームと、該車体フレームの開口を閉じているスティフナーと、該スティフナー並びに前記車体フレームのうち、少なくとも前記スティフナーに接合しているフロアパネルと、を備えた車体フロア構造において、
   前記車体フレームの開口を車両上方へ向けて、前記開口の縁から前記開口の外方へそれぞれ第１フランジ、第２フランジを延ばし、
   前記スティフナーは、前記第１フランジに第１の溶接代部を重ねて第１スポット溶接部で接合し、前記第１の溶接代部から前記フロアパネルまで第２の溶接代部を延ばして前記フロアパネルに重ねて第２スポット溶接部で接合し、
   前記車体フレームが、後輪近傍で車両前後に延びる左のリヤフレーム、右のリヤフレームであり、
   前記リヤフレームの前端及び前記スティフナーの前端にミドルクロスメンバーを接合し、前記リヤフレームの中央部及び前記スティフナーの中央部にリヤクロスメンバーを接合し、該リヤクロスメンバーと前記ミドルクロスメンバーとの間に、且つ、下方に燃料タンクを配置し、
   前記スティフナーの前端に前記第１の溶接代部及び前記第２の溶接代部が連なり、
   前記左右のリヤフレームに前記スティフナーを接合した左右のリヤサイドフレームは、前記後輪間に配置している左のリヤサイドフレームから右のリヤサイドフレームまでの距離に比べ、後輪より前でミドルクロスメンバーに接合している左のリヤサイドフレームから右のリヤサイドフレームまでの距離は広く形成され、且つ、前記前端を含む前部が車両の後方へ延び、前記前部に連ねて車両の内側へ向かって延びる曲がり部が形成され、該曲がり部に連ねて直線部が形成され、
   前記フロアパネルは、左右の幅を前記ミドルクロスメンバーまでほぼ一定に形成されて、前記曲がり部から前記直線部までの範囲では前記左のリヤフレーム、前記右のリヤフレームとスティフナーに挟まり３枚重ねで接合され、前記前部の範囲では、前記左のリヤフレーム、前記右のリヤフレームに重ならないで、前記スティフナーのみに重なり２枚重ねで接合されていることを特徴とする車体フロア構造。

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