JP6384257B2 - 車両フロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、前方衝突時の車両フロアの沈み込み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、衝撃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に記載された自動車のフロア構造によれば、オフセット前面衝突の際に、フロアパネルにおける衝突側及び反衝突側で荷重の集中を抑制するために、フロアトンネルとフロアクロスメンバとの結合部を起点として車幅方向に外側かつ後方に４５度の位置となる領域に補強版としてパッチが取り付けられている。このパッチは、フロアパネルの当該領域から、車体後方側へ向かうにしたがって上昇するように傾斜したフロアパネルの傾斜部にかけて、形成されている。

ところで、前方衝突によってフロアパネルが受ける荷重は、フロントサイドメンバを介して前方から伝わる衝突荷重だけではなく、フロアパネル上に固定されたシート及びこのシートに着座する乗員の体重に作用する慣性力に起因する荷重も加味する必要がある。シートに着座している乗員はシートベルトを着用しているので、シートの前側を押し下げる方向の荷重が前方衝突によってシート固定部分のフロアパネルに加わる。フロアパネルが押し下げられると、前方へ投げ出される感覚を乗員に与えてしまう。

特許文献２に記載された車両のフロア構造によれば、フロアパネルの上面に、車室幅方向へ延びかつリアシートを装着するシートクロスメンバを固着した車両のフロア構造であって、シートクロスメンバの車室幅方向端部へ延びる補強部材を、縦通部材（サイドシル）及びフロアパネルの下面側に固着している。そして、正面衝突時にシートクロスメンバを押し下げようとする力を補強部材により縦通部材に伝えてフロアパネルの変形を抑制する。

特開２０１４−１３６５４４号公報 特開２００４−３２２７６７号公報

特許文献２では平坦なフロアパネルに対し、上面にシートクロスメンバが別部材として固定され、下面に補強部材が別部材として固定される。しかしながら、フロアパネルが沈み込むのを抑制す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ために検討すべきことが多く、周辺の構造も含めて見直す必要が生じる。

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、前方衝突で生じる沈み込み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サイドシルとサイドフロアとキックアップ横部とコーナ補強部材とロアブラケットとを備える。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。サイドシルは、車両の進行方向に沿うフロントフロアの外側縁に上縁が接合される。サイドフロアは、キックアップ部の両外側へ回り込むようにフロントフロアに沿って延びる。キックアップ横部は、サイドフロアからリアフロアへ連続して形成される。コーナ補強部材は、フロントフロア及びキックアップ部からサイドフロア及びキックアップ横部へ回り込み上面側に接合される。ロアブラケットは、車幅方向にサイドシルからコーナ補強部材が位置するフロントフロアの下面に接合される。

このときコーナ補強部材とロアブラケットとは、フロントフロア及びサイド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。

また、上部補強部材をさらに備えることも好ましい。上部補強部材は、トンネル部の後端からキックアップ部につながる部分の近傍の、フロントフロア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る。

本発明の車両のフロア構造によれば、キックアップ部の両外側に回り込むようにフロントフロアから延びたサイドフロアに対して上面にコーナ補強部材が接合され、下面にロアブラケットが接合される。これによって、フロントフロア及びサイドフロアに対してキックアップ部の両端及びキックアップ横部が折れ曲がり沈み込むことを抑制することができる。このときコーナ補強部材とロアブラケットとが、フロントフロア及びサイド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、コーナ補強部材とロアブラケットが直接的に接合されるため、フロントフロア及びサイドフロアを押し下げる方向に作用する荷重に対して剛性が増す。

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、トンネル部の後端からキックアップ部につながる部分の近傍かつフロントフロアの後端からリアフロアの前端までの範囲の上面に上部補強部材が接合される。キックアップ部は、トンネル部につながる部分で左右に分かれているため、上部補強部材が取り付けられることで、トンネル部がキックアップ部に接合する部分が強化される。これにより、トンネル部近傍のフロントフロアが沈み込むことを抑制することができる。

本発明に係る第１の実施形態の車両フロアを示す斜視図。 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２中のＦ３部を拡大したコーナ部周辺の斜視図。 図３中のＦ４−Ｆ４線に沿うコーナ部周辺の断面図。 図１の車両フロア構造の平面図。 図５中のＦ６−Ｆ６線に沿う車両フロア構造の断面図。 図５中のＦ７−Ｆ７線に沿う車両フロア構造の断面図。

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が一続きに広がっている。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、前方衝突の際に後部座席及びここに着座する乗員に対して作用する慣性力でキックアップ部５を押し下げる力を受けても変形しにくい構造を有する。

そのために、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とサイドシル３１とサイドフロア３４とキックアップ横部５５とコーナ補強部材１１とロアブラケット１２とを備える。実施形態の便宜上、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」及び「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１に示すように、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ている。フロントフロア３は、トンネル部２の左右両方側の下縁に連続して、両側に広がっている。図２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。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を有している。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、図１及び図２に示すように、サイドシル３１は、左右のフロントフロア３の外側に車両の進行方向に沿って配置され、各サイドシル３１の上縁が、フロントフロア３の外側縁に接合される。本実施形態の車両フロア構造を有したフロアパネル１において、サイドフロア３４は、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に沿って延びている。キックアップ横部５５は、サイドフロア３からリアフロアへ連続する側壁５４によって形成される。キックアップ部５からキックアップ横部５５へつながる部分及びフロントフロア３からサイドフロア３４につながる部分を総称してコーナ部５０と呼ぶ。

図１及び図２に示すように、コーナ補強部材１１及びロアブラケット１２は、コーナ部５０を補強するように取り付けられる。図３は、コーナ部５０の周辺を拡大した斜視図である。図３に示すように、コーナ補強部材１１は、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、フロントフロア３及びサイドフロア３４の上面、前壁５１の前面、側壁５４の外側面に接合される。

また、サイドシル３１は、図２及び図３に示すようにサイドフロア３４の外側まで延びている。ロアブラケット１２は、図３及び図４に示すように車幅方向にサイドシル３１からコーナ補強部材１１が位置するフロントフロア３の下面側に向かって延びており、それぞれに接合される。図４は、ロアブラケット１２及びその周辺の車幅方向に沿う断面図である。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。図３及び図４に示すように、コーナ補強部材３４とロアブラケット１２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、コーナ補強部材１１及びロアブラケット１２は、直接的に接合されるので、コーナ補強部材１１とロアブラケット１２の間で荷重が直接的に伝達される。また、キックアップ部５の前壁５１は、ロアブラケット１２を介してサイドシル３１に間接的に連結される。したがって、キックアップ部５に加わった荷重はサイドシル３１へ、サイドシル３１に加わった荷重はキックアップ部５を介して反対側のサイドシル３１へ、それぞれ伝達される。また、リアフロア４に加わる荷重はコーナ部５０からコーナ補強部材１１及びロアブラケット１２によってそれぞれサイドシル３１へ伝達される。このとき、サイドシル３１が十分な剛性を有していることで、コーナ部５０及びリアフロア４が沈み込むことを抑えることができる。

各図において、三枚重ねにスポット溶接される部位をＴ、二枚重ねにスポット溶接される部位をＷでそれぞれ示す。なお、図４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。

さらに、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１、図２及び図５に示すように、上部補強部材７を備えている。図５は、フロントフロア３からキックアップ部５まで及びその周辺の範囲の平面図である。上部補強部材７は、トンネル部２の後端からキックアップ部５につながる部分の近傍、かつ、フロントフロア３の後端からリアフロア４の前端４１までの範囲の上面に接合される。具体的には、トンネル部２の上部２１および側壁２２、トンネル部２の後端の両側に位置しキックアップ部５につながるフロントフロア３、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の範囲の形状に沿う形に、上部補強部材７が形成され、それぞれにスポット溶接され固定される。キックアップ部５の前壁５１は、トンネル部２が設けられていることによって、左右に分かれている。上部補強部材７が設けられることによって、車幅方向にキックアップ部５の前壁５１に作用する荷重を反対側に伝達しやすくなる。

本実施形態の車両フロア構造では、図５及び図６に示すように、下部補強部材６をさらに備えている。図６は、上部補強部材７の前方のトンネル部を車幅方向に横切る断面図であり、図７は、車両の進行方向にトンネル部２の中心に沿う断面図である。図６に示すように、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及びその下端から連続して延びたフロントフロア３の内側端に亘る範囲の下面に接合される。また、図７に示すように、キックアップ部５は、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５に示すように、形状は非対称であるが左右一対に配置され、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」に配置されている。下部補強部材６の後端６１は、上部補強部材７の前端７１に重なる位置まで延びている。下部補強部材６の後端６１は、フロントフロア３に重なる上部補強部材７の前端７１に対して、フロントフロア３を挟んで三枚重ねにスポット溶接される。下部補強部材６の後端６１は、キックアップ部５の近傍まで延びていてもよい。一対に配置された下部補強部材６は、上部補強部材７を介して互いに連結される。

さらに、この実施形態の車両フロア構造を有したフロアパネル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、トンネル部２の内側に沿って延びた下部補強部材６の上縁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。

以上のように構成された車両フロア構造によれば、車両が前方衝突を起こした場合、リアフロア４の上に据え付けられた後部座席およびそこに着座する乗員の質量に起因する荷重は、リアフロア４に加わり、キックアップ部５を下方に押し下げる方向に作用する。このとき、キックアップ部５の左右両端のコーナ部５０には、コーナ補強部材１１及びロアブラケット１２が接合されている。キックアップ部５は、フロントフロア３から連続して形成されているので、屈曲部に荷重が集中する。しかし、コーナ部５０にコーナ補強部材１１が接合されているので、コーナ部５０の全体に荷重が分散される。また、フロントフロア３及びコーナフロア３４を挟んでコーナ補強部材１１の反対側にはロアブラケット１２が接合されており、コーナ補強部材１１によって分散された荷重を支持する。その結果、リアフロア４及びキックアップ部５が沈み込むようにフロアパネル１が変形することを抑えることができる。

また、フロアパネル１は、トンネル部２の後端につながるキックアップ部５の中央に接合された上部補強部材７を有しているので、トンネル部２の近傍のフロアパネル１が沈み込むことも抑えることができる。さらに、トンネル部２の側壁２２からフロントフロア３へつながる範囲に下部補強部材６を一対に設けており、下部補強部材６の後端６１が上部補強部材７の前端７１へフロントフロア３及びトンネル部２の側壁２２を挟んで三枚重ねにスポット溶接されているので、下部補強部材６を伝わった衝突荷重が上部補強部材７に直接的に伝わり、キックアップ部５を押し上げる方向に作用する。したがって、フロアパネル１の沈み込みをさらに軽減することができる。

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、コーナ補強部材１１及びロアブラケット１２を有していることで、前方衝突時にキックアップ部５のコーナ部５０に作用する沈み込む方向の荷重を受け止める充分な剛性を、フロアパネル１は有することができる。また、上部補強部材７、下部補強部材６、及びトンネル補強部材８は、コーナ補強部材１１及びロアブラケット１２が設けられていることによる効果をさらに高める。これら以外の補強部材を加えても、本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、３…フロントフロア、３１…サイドシル、３４…サイドフロア、４…リアフロア、４１…前端、５…キックアップ部、５１…前壁、５４…側壁、５５…キックアップ横部、７…上部補強部材、１１…コーナ補強部材、１２…ロアブラケット、Ｔ…三枚重ねにスポット溶接される箇所。

Claims (3)

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、
   車両の進行方向に沿う前記フロントフロアの外側縁に上縁が接合されたサイドシルと、
   前記キックアップ部の両外側へ回り込むように前記フロントフロアに沿って延びたサイドフロアと、
   前記サイドフロアから前記リアフロアへ連続して形成されたキックアップ横部と、
   前記フロントフロア及び前記キックアップ部から前記サイドフロア及び前記キックアップ横部へ回り込み上面側に接合されたコーナ補強部材と、
   車幅方向に前記サイドシルから前記コーナ補強部材が位置する前記フロントフロアの下面側に接合されるロアブラケットと、
   を備えることを特徴とする車両フロア構造。
2. 前記コーナ補強部材と前記ロアブラケットとは、前記フロントフロア及び前記サイド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１に記載された車両フロア構造。
3. 前記トンネル部の後端から前記キックアップ部につながる部分の近傍かつ前記フロントフロア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または請求項２に記載された車両フロア構造。

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