JP5084855B2 - 車体フロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の流体容器をフロア中央の下に配置した車体の構造で、特に、他車などの物に車両が接触した時に起きる変形を抑制した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、車体の軽量化と衝突に対する強度確保を図ったものがある。
例えば、前席の床下に燃料タンクを配置する構造で、燃料タンクの前後左右に、燃料タンクを囲むようにそれぞれ第１クロスメンバー、第２クロスメンバー、左右のフロアフレームを配置している。そして、前席を締結するために、ドア下にあるサイドシルからフロアフレームへ向けブラケットを突出させている。
この結果、第１クロスメンバーによって左右のフロアフレームに伝わる衝撃力を小さくすることができ、フロアフレームの軽量化を可能にしている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、従来技術（特許文献１）は、フロアフレームに正面衝突（前突）時の衝撃力が伝わると、フロアフレームが燃料タンクの前部の近傍から下方へ変形することがある。
燃料タンクの前には排気管が配管され、排気管の上方でフロアフレームがアーチ形をなしているため変形の起点となりやすい。
このフロアフレームの変形の変位量が大きくなると、フロアパネルが沈下するため、前席用のブラケットとともに前席も下がることがある。
また、側面衝突したときに、ドア下にあるサイドシルの変形に伴い、前席用のブラケットの変位量が大きくなることがある。
このような正面衝突時及び側面衝突時の変形の変位量を抑制した構造が望まれていた。

特開２００７−２１０５７２号公報

本発明は、正面衝突時に起きるフロアフレームの変形の変位量を抑制し、側面衝突時にサイドシルからフロアフレームに衝撃力を伝える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、車室の床の左右端をなすサイドシルを設け、車室の前に設けた左右のフロントサイドフレームに連続して車室の床下のフロアフレームを延ばし、フロアフレーム間に配置した流体容器の上方に床のフロアパネルを***させた床***部を設けた車体フロア構造において、フロアフレームは、その前端から、床***部の前壁部の下方に配置した中央部までが車両の外側、且つサイドシルへ向かって湾曲し、中央部から後端までがほぼ一直線状にサイドシルに沿って形成され、フロアフレームの断面形状をハット形とし、フロアパネルの下面に底部を対向させて両端を接合することで閉断面形状を形成し、車体の側面視で、底部をアーチ状に湾曲させフロアパネルに近接した頂上部を床***部の前壁部の下方に配置したもので、フロアパネルを介して対向させ接合したフロアフレーム補強部材を有し、フロアフレーム補強部材は、フロアフレームに沿って床***部の前壁部の近傍から前へ延びて車室の前隔壁をなすダッシュロアパネルの補強部に前部を接続し、フロアフレーム補強部材の断面形状をハット形とし、フロアパネルの上面に天部を対向させて、フロアフレームの両端にフロアパネルを挟んで両端を重ねることで接合して、閉断面形状を形成し、フロアフレーム補強部材の後端からサイドシルまで、床***部の前壁部に沿って車両車幅方向に延びてそれぞれに接合しているフロントシート用のシートブラケットを備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、シートブラケットは、フロアパネルの下にフロアパネルに重なる閉断面形状を形成していることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、シートブラケットは、車体側面視で、断面形状を階段状に形成していることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、シートブラケットは、そのうちの少なくとも一部に接合し、且つサイドシルに接合した補強板を備えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、左右のフロントサイドフレームに連続したフロアフレーム間に配置した流体容器の上方に床***部を設け、フロアフレームは、その前端から、床***部の前壁部の下方に配置した中央部までが車両の外側、且つサイドシルへ向かって湾曲し、中央部から後端までがほぼ一直線状にサイドシルに沿って形成され、フロアフレームの断面形状をハット形とし、フロアパネルの下面に両端を接合し、車体の側面視で、底部をアーチ状に湾曲させフロアパネルに近接した頂上部を床***部の前壁部の下方に配置したもので、フロアパネルを介して対向させ接合したフロアフレーム補強部材を有し、フロアフレーム補強部材は、フロアフレームに沿って床***部の前壁部の近傍から前へ延びて車室の前隔壁をなすダッシュロアパネルの補強部に前部を接続し、フロアフレーム補強部材の断面形状をハット形とし、フロアパネルの上面に天部を対向させて、フロアフレームの両端にフロアパネルを挟んで両端を重ねることで接合して、閉断面形状を形成したので、前突で車両正面に衝撃力が入力されると、フロアパネル下に設けたフロアフレームの閉断面形状の骨格及びフロアパネル上に設けたフロアフレーム補強部材の閉断面形状の骨格に衝撃力が分散される。
また、衝撃力がフロアフレーム補強部材によって床***部に分散される。
その結果、前突したときに、フロアフレームが頂上部を起点に下方へ落ち込むように折れ曲がるのを抑制することができるという利点がある。

さらに、車両平面視、床***部までの間のフロアフレームが左右に湾曲しても、フロアパネルの上面とで閉断面形状をフロアフレームの閉断面形状に対向させて形成するのは容易である。
請求項１に係る発明では、フロアフレーム補強部材の後端から床の左右端をなすサイドシルまで車両車幅方向に延びてそれぞれに接合しているフロントシート用のシートブラケットを備えているので、シートブラケットは、フロアフレーム補強部材を設けたフロアフレームによって支持され、前突時の変位量が抑制される。従って、フロントシートの前部の沈み込みを抑制することができるという利点がある。
請求項１に係る発明では、フロアフレーム補強部材の前部は、車室の前隔壁をなすダッシュロアパネルの補強部に接続することによって、互いに接続しているので、前突で車両正面に衝撃力が入力されると、フロアフレーム補強部材の前部からダッシュロアパネルの補強部に分散される。
その結果、フロアフレームに伝わる衝撃力は減少し、前突時のフロアフレームの変位量をより抑制することができる。
その上、フロアフレーム補強部材の後部からシートブラケットで補強された床***部の前壁部とフロアフレームの直線部に荷重を分散させて衝撃力を伝えるので、頂上部の細い部位に伝わる（集中する）衝撃力がより小さくなる。
その結果、頂上部からフロアフレームが下方に折れ曲がり、下方に二点鎖線で示すように落ち込む変位量を抑制することができる。
また、前突したときに、フロアフレーム補強部材によってフロアフレームの落ち込む変位量を抑制したので、シートブラケットの下方への変位量を抑制することができる。

請求項２に係る発明では、シートブラケットは、フロアパネルの下にフロアパネルに重なる閉断面形状を形成しているので、側面衝突で側面に衝撃力が入力されると、側面を有する側壁のサイドシルからフロアフレームに衝撃力を伝えることができる。
つまり、車両正面及び車両側面に入力される衝撃力に対し、効率よく車体フロア構造を使うことができる。

請求項３に係る発明では、シートブラケットは、車体側面視で、断面形状を階段状に形成しているので、シートブラケットの下段（ブラケット下段部）から上段（ブラケット上段部）へ立ち上がる所望の高さの部位（前傾斜部）をサイドシルに接合することによって、車両下方向きの衝撃力に対する強度を高めることができる。
その結果、板材を折り曲げることによって、構造を簡単にすることができ、且つ軽量化を図ることができ、一方、沈み込み荷重に耐える強度を付与することができる。

また、任意の位置、例えば、現在の位置より車両後方のフロアフレームとサイドシルとの間にも配置でき、設計の自由度が高まるという利点がある。

請求項４に係る発明では、シートブラケットは、そのうちの少なくとも一部に接合し、且つサイドシルに接合した補強板を備えているので、板厚を厚くしたものに比べ、シートブラケットをより軽量化でき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斜視図である。 実施例に係る車体フロア構造のフロアパネルを除いた斜視図（右後方から見た図）である。 図１の３−３線断面図である。 実施例に係る車体フロア構造のフロアパネルを除いた斜視図（左から見た図）である。 図１の５−５線断面図である。 図１の６−６線断面図である。 図１の７−７線断面図である。 図１の８−８線断面図である。 実施例に係る車体フロア構造の強度が高まる機構を説明する図である。

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は、図１に示すように、車両１１の車室１２の床（アンダボデー）１３に採用され、正面衝突や側面衝突のときに、車体１４のアンダボデー１３の変形を抑制する。

車体フロア構造は主に、アンダボデー１３にフロアフレーム１５を設け、このフロアフレーム１５にシートブラケット１６を取付けている。
車体フロア構造は、中央（中心Ｃ）を対称基準に左右がほぼ対称である。
以降で右側を主体に具体的に説明していく。

車両１１は、運転席２１及び助手席２２の床下（アンダボデー１３の下）に流体容器（燃料タンク２３）を配置している。運転席２１の前のエンジンルーム２４にはエンジン（図に示していない）を配置する。

また、エンジンに接続した集合排気管を左右に分岐し、分岐した第１分岐排気管２６を燃料タンク２３の前に配管している。
第１分岐排気管２６は、燃料タンク２３の前壁に沿って、さらにフロアフレーム１５の下に配管されている。フロアフレーム１５の下でフロアフレーム１５に近接した状態で交差している。
第１分岐排気管２６に連ねて第２分岐排気管２７を車体１４の左右のサイドシル２８に沿わせている。

車体１４は、図１〜図４に示す通り、アンダボデー１３と、アンダボデー１３の前のフロントボデー３１を備える。
フロントボデー３１は、左右のフロントサイドフレーム３２（図４参照）を備える。
そして、フロントサイドフレーム３２にダンパハウジング３３を立設し、アンダボデー１３を連続させている。

アンダボデー１３は、左右のフロントサイドフレーム３２の後端に接続している左右のフロアフレーム１５と、左右のフロアフレーム１５に接合した第１クロスメンバー３６と、第１クロスメンバー３６より車両後方に配置し、左右のサイドシル２８に接合した第２クロスメンバー３７と、前述の左右のサイドシル２８と、を備える。

第１クロスメンバー３６は、断面形状をハット形とし、開口を車両上方へ向けている。
第２クロスメンバー３７は、断面形状をハット形とし、開口を車両上方へ向けている。
これらの開口の縁にはフロアパネル４１が接合されて、開口を閉じ、フロアパネル４１とで第１・第２クロスメンバー３６、３７は閉断面形状を形成している。

アンダボデー１３はまた、左右のサイドシル２８間に設け、サイドシル２８に縁の溶接代部４２を接合したフロアパネル４１と、エンジンルーム２４との前隔壁をなすダッシュロアパネル４４と、を備える。

さらに、座席４５（図３参照）を支持する。運転席２１の座席４５をボルト４６で固定し、助手席２２の座席（座席４５と同様）をボルト４６で固定している。
運転席２１と助手席２２の間にはセンタトンネル４８を設けている。

次に、車体フロア構造の主要構成を図１〜図８で説明する。
車体フロア構造は、前述の車室１２の前に設けた左右のフロントサイドフレーム３２に連続して車室１２の床（アンダボデー）１３のフロアフレーム１５を延ばし、フロアフレーム１５間に配置した流体容器（燃料タンク２３）の上方に床（アンダボデー）１３のフロアパネル４１を***させた床***部５１を設けた。

フロアパネル４１は、運転席２１及び助手席２２の床をなす前席フロア部５２を形成し、前席フロア部５２に連ね床***部５１を、燃料タンク２３に対応させて前席フロア部５２より所望の高さだけ高く形成している。

床***部５１は、前席フロア部５２に連ね前壁部５４を斜めに形成し、前壁部５４に連ねてほぼ水平に車両後方へ延ばした容器配置フロア部５５を前席フロア部５２より高く形成している。

フロアフレーム１５は、断面形状をハット形とし、フロアパネル４１の下面５７に底部５８を対向させて両端（一端１５ａ、他端１５ｂ）を接合することで閉断面形状（図１、図５参照）を形成している。そして、車体１４の側面視（図３の視点）で、底部５８をアーチ状に湾曲させフロアパネル４１に近接した頂上部６１を床***部５１の前壁部５４の下方に配置したもので、フロアパネル４１を介して対向させ接合したフロアフレーム補強部材６２を有する。

頂上部６１は、集合排気管を分岐させた第１分岐排気管２６との干渉を避けるように、第１分岐排気管２６の前後に比べ、車両上方へ上げた部位である。

フロアフレーム１５は、図２、図４に示す通り、前端６４から中央部６５までが車両１１の外側（矢印ａ１の方向）へ向かって湾曲し、中央部６５から後端６６までがほぼ一直線状にサイドシル２８に沿って形成されている。
言い換えると、前端６４からシートブラケット１６を接合している中央部６５までがサイドシル２８へ向かって曲がり、中央部６５から後端６６まで一直線状にサイドシル２８に近接して延び、後端６６が第２クロスメンバー３７に接合している。

フロアフレーム補強部材６２は、床***部５１の前壁部５４の近傍から前（車両前方）へ延び、断面形状をハット形（図５参照）とし、フロアパネル４１の上面６８に天部７１を対向させて、フロアフレーム１５の両端（一端１５ａ、他端１５ｂ）にフロアパネル４１を挟んで両端（内接合代フランジ７２、外接合代フランジ７３）を重ねることで接合して、閉断面形状を形成した。

フロアフレーム補強部材６２の後端７５から床の左右端をなすサイドシル２８まで車両１１の車幅方向に延びてそれぞれに（後端７５に一端を、サイドシル２８に他端を）接合しているフロントシート（運転席２１用座席４５）の前脚部７７（図３参照）用のシートブラケット１６を備えている。

シートブラケット１６は、フロアパネル４１の下にフロアパネル４１に重なる閉断面形状（空間部８７、図７、図８参照）を形成している。
シートブラケット１６は、車体１４側面視（図７、図８の視点）で、断面形状を階段状に形成している。

シートブラケット１６は、シートブラケット１６のうちの少なくとも一部（例えば、前傾斜部９５や後端部９３）に接合し、且つサイドシル２８に接合した補強板７８を備えている。

フロアフレーム補強部材６２の前部８１は、車室１２の前隔壁をなすダッシュロアパネル４４の補強部８６に接続することによって、左右の前部８１を互いに接続している。

次に、フロアフレーム１５が備えるフロアフレーム補強部材６２を詳しく説明する。
フロアフレーム補強部材６２は、フロアフレーム１５と同じ幅（車幅方向）で形成され、フロアフレーム１５の湾曲（矢印ａ１の方向）に一致するように湾曲している。
フロアフレーム補強部材６２は、天部７１、内壁部８３、内接合代フランジ７２、外壁部８４、外接合代フランジ７３とからなる。

図３に示すように、フロアフレーム補強部材６２とフロアパネル４１とで形成した閉断面形状の断面積は後端７５に向かって漸減している。
この後端７５には、既に説明したようにシートブラケット１６が結合している。

次に、シートブラケット１６を詳しく説明する。
シートブラケット１６は、図５〜図８に示す通り、空間部８７を形成するように重ねた補強板７８を有する。

シートブラケット１６は、フロントシート（運転席２１用座席４５）に設けた前脚部７７の締結部の下方にほぼ水平にブラケット上段部９１が形成されている。そして、ブラケット上段部９１に連ねブラケット上段部９１より高い後壁部９２並びに後端部９３が形成されている。

また、ブラケット上段部９１に連ね前傾斜部９５が形成され、前傾斜部９５に連ねブラケット上段部９１より低いブラケット下段部９６が形成されている。
さらに、これら９１〜９３、９５、９６に一体に外端フランジ９８（図７）が形成されて、サイドシル２８に溶接（溶接部１０１）で接合している。

一方、外端フランジ９８に対向している内端フランジ１０２が形成されている。
内端フランジ１０２は、下端１０４をフロアフレーム１５に溶接部で接合している。
内端フランジ１０２はブラケット上段部９１、後壁部９２、後端部９３、前傾斜部９５に一体に形成されている。
シートブラケット１６は、フロントシート（運転席２１用座席４５）を補強板７８に載せている。

補強板７８は、座席４５の前脚部７７を固定する脚締結部１０７がブラケット上段部９１の上方に形成されている。
脚締結部１０７は床***部５１に重なり、床***部５１とシートブラケット１６の後端部９３との間に挟まり接合している。

また、脚締結部１０７に連ね、且つ床***部５１に重なり、床***部５１とシートブラケット１６との間に挟まり接合した中間層前壁部１０８が形成されている。
さらに、中間層前壁部１０８に連ね、且つ床***部５１に重なり、床***部５１とシートブラケット１６との間に挟まり接合した中間層下段部１１１が形成されている。

補強板７８は図６、図７に示す通り、サイドシル２８に外接合部１１２を接合した。
この外接合部１１２を脚締結部１０７並びに中間層前壁部１０８に一体に形成している。
脚締結部１０７には、ボルト４６をねじ込むためのめねじ部（ナット）１１５を設けている。

なお、車体フロア構造の右側を、主体に説明したが、左側も右側とほぼ同様である。
「ほぼ」とは、公差の上限から下限までの範囲を含むものである。逆に、「ほぼ」を省いて、例えば「水平」と限定しても、所望の公差を含むものとする。

次に、実施例に係る車体フロア構造の作用を説明する。
衝突に対し車体フロア構造の強度が高まる機構を図１、図３、図９で説明する。
車体フロア構造は、車両１１正面に衝撃力が矢印ａ２のように入力されると、衝撃力をフロアフレーム補強部材６２に矢印ａ３のように分散し、さらに床***部５１に分散するので、フロアフレーム１５の強度は高まる。

フロアフレーム補強部材６２が、閉断面形状によって衝撃力を分散すると、フロアフレーム１５の頂上部６１の細い部位に伝わる（集中する）衝撃力が小さくなる。
さらに、フロアフレーム補強部材６２の後部から床***部５１の前壁部５４に衝撃力を伝えるので、頂上部６１の細い部位に伝わる（集中する）衝撃力がより小さくなる。
その結果、頂上部６１からフロアフレーム１５が下方に矢印ａ４のように折れ曲がり、下方に二点鎖線で示すように落ち込む変位量Ｂを抑制することができる。

また、前突したときに、フロアフレーム補強部材６２によってフロアフレーム１５の落ち込む変位量を抑制したので、シートブラケット１６の下方への変位量を抑制することができる。

一方、車両１１側面に衝撃力が矢印ａ５のように入力されると、衝撃力はシートブラケット１６に矢印ａ６のように伝わり、シートブラケット１６からフロアフレーム１５に矢印ａ７のように伝わり分散するので、シートブラケット１６の変位量を抑制することができる。
つまり、座席４５の変位量を抑制することができる。

本発明の車体フロア構造は、車両に好適である。

１１…車両、１２…車室、１４…車体、１５…フロアフレーム、１５ａ…フロアフレームの一端、１５ｂ…フロアフレームの他端、１６…シートブラケット、２３…流体容器（燃料タンク）、２８…サイドシル、３２…フロントサイドフレーム、４１…フロアパネル、４４…ダッシュロアパネル、４５…フロントシート（運転席用座席）、５１…床***部、５４…床***部の前壁部、５７…フロアパネルの下面、５８…フロアフレームの底部、６１…頂上部、６２…フロアフレーム補強部材、６８…フロアパネルの上面、７１…フロアフレーム補強部材の天部、７２…フロアフレーム補強部材の端（内接合代フランジ）、７３…フロアフレーム補強部材の端（外接合代フランジ）、７５…フロアフレーム補強部材の後端、７７…フロントシートの前脚部、７８…補強板、８１…フロアフレーム補強部材の前部、８６…ダッシュロアパネルの補強部。

Claims (4)

1. 車室の床の左右端をなすサイドシルを設け、前記車室の前に設けた左右のフロントサイドフレームに連続して前記車室の床下のフロアフレームを延ばし、前記フロアフレーム間に配置した流体容器の上方に前記床のフロアパネルを***させた床***部を設けた車体フロア構造において、
   前記フロアフレームは、その前端から、前記床***部の前壁部の下方に配置した中央部までが車両の外側、且つ前記サイドシルへ向かって湾曲し、前記中央部から後端までがほぼ一直線状に前記サイドシルに沿って形成され、前記フロアフレームの断面形状をハット形とし、前記フロアパネルの下面に底部を対向させて両端を接合することで閉断面形状を形成し、前記車体の側面視で、前記底部をアーチ状に湾曲させ前記フロアパネルに近接した頂上部を前記床***部の前記前壁部の下方に配置したもので、前記フロアパネルを介して対向させ接合したフロアフレーム補強部材を有し、
   前記フロアフレーム補強部材は、前記フロアフレームに沿って前記床***部の前記前壁部の近傍から前へ延びて前記車室の前隔壁をなすダッシュロアパネルの補強部に前部を接続し、前記フロアフレーム補強部材の断面形状をハット形とし、前記フロアパネルの上面に天部を対向させて、前記フロアフレームの前記両端に前記フロアパネルを挟んで両端を重ねることで接合して、閉断面形状を形成し、
   前記フロアフレーム補強部材の後端から前記サイドシルまで、前記床***部の前記前壁部に沿って車両車幅方向に延びてそれぞれに接合しているフロントシート用のシートブラケットを備えていることを特徴とする車体フロア構造。
2. 前記シートブラケットは、前記フロアパネルの下に前記フロアパネルに重なる閉断面形状を形成していることを特徴とする請求項１記載の車体フロア構造。
3. 前記シートブラケットは、前記車体側面視で、断面形状を階段状に形成していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車体フロア構造。
4. 前記シートブラケットは、そのうちの少なくとも一部に接合し、且つ前記サイドシルに接合した補強板を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体フロア構造。

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