JP6883375B2 - 車両構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両構造に関する。

車両構造の一例として、特許文献１に記載のものがある。
同文献に記載の車両構造においては、車両のフロア部のうち、乗員の足を配置する箇所に、ティビアパッド（同文献のフットレスト）が設けられている。このティビアパッドの下面部には、肉抜き部が設けられ、かつ上面部には、車幅方向に延びる窪み部が設けられている。
このような構成によれば、車両の前突が発生した際に、乗員の足の踏み込み力によってティビアパッドの載置部が撓み変形を生じ易くなる。このことにより、ティビアパッド上に足をホールドさせ易くし、足の滑り上がりに伴う乗員下肢への負荷入力を低減することが可能である。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、改善の余地がある。

すなわち、車両の前突時においては、乗員の足の踏み込み力が相当に大きくなる場合があるが、このような場合には、乗員の踵部がティビアパッドにめり込む結果、ティビアパッドが位置ずれし易い。また、ティビアパッドが乗員の踵部よって大きな力で下方に押し込まれた場合、フロア部が変形する虞もある。このようなことから、前記従来技術においては、ティビアパッドの使用によって期待される本来の衝撃吸収効果を的確に得られない場合がある。
このような不具合を防止または抑制するための手段としては、ティビアパッドの位置ずれ防止を図るための係合部を多く設け、またフロア部の剛性を高めるといった手段を採用することが考えられる。ところが、このような手段を採用したのでは、車両の重量の増加を招き、また生産性の悪化や製造コストの上昇を招く。

特開２０１４−６１７８３号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、簡易な構成により、車両の前突時におけるティビアパッドによる乗員下肢保護性能を良好にすることが可能な車両構造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両構造は、車両のフロア部上に載設されたティビアパッドを、備えており、前記フロア部は、ダッシュパネルの後端部とフロントフロアパネルの前端部とが接合された接合部を有している、車両構造であって、前記フロア部上に取付けられて車幅方向に延びており、かつ少なくとも一部分が、前記フロア部の前記接合部に重ねられて接合されているクロスメンバを、さらに備えており、前記ティビアパッドは、車両前後方向への移動が規制されるように前記クロスメンバが係入する凹部を下面部に有しており、前記ティビアパッドのうち、乗員の踵部を載せるための踵部配置用領域は、前記接合部またはその近傍部の上方であって、前記クロスメンバの車両前方側に位置する構成とされていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ティビアパッドは、このティビアパッドの下面部の凹部にクロスメンバが係入していることにより車両前後方向の位置規制が図られているため、車両の前突が発生し、ティビアパッドが乗員の踵部によって強い力で踏み込まれたとしても、ティビアパッドが車両前方側へ位置ずれすることは適切に回避され、乗員の足をティビアパッド上に適切にホールドさせておくことが可能である。クロスメンバは、車幅方向に延びているため、このクロスメンバとティビアパッドとの係合状態を確実かつ高強度のものとし、ティビアパッドの位置ずれ防止の確実化を図ることが可能である。
一方、車両の前突時において、ティビアパッドが乗員の踵部によって強い力で踏み込まれる場合、この踏み込み位置は、ダッシュパネルの後端部とフロントフロアパネルの前端部とが接合され、さらにはクロスメンバも重ねられて接合されている部分、またはその近傍部分であって、フロア部の他の部分と比較すると、剛性がかなり高くされた位置となる。このため、前記した踏み込みの力によって、フロア部が大きく変形することも解消され、踏み込み力をティビアパッドによって適切に受けさせることが可能となる。
このようなことから、ティビアパッドの使用により期待される本来の衝撃吸収効果が的確に得られ、乗員下肢保護性能を高めることができる。
また、本発明によれば、クロスメンバを設けているものの、このクロスメンバは、比較的小サイズのものとすることができ、このクロスメンバとは別に、ティビアパッドの位置ずれを図るための係止部などを多数設ける必要をなくすことが可能である。また、フロア部が踏み込み力によって容易に変形しないようにするための手段として、フロア部の厚肉化などを図る必要はなく、またクロスメンバも有効に利用されている。したがって、全体の重量の増加を抑制し得るとともに、生産性を良好なものとし、製造コストを廉価にすることも可能である。
さらに、本発明によれば、クロスメンバは、ダッシュパネルの後端部とフロントフロアパネルの前端部との接合部に重ねられて接合されており、ダッシュパネルとフロントフロアパネルとの接合を強固なものとする。このため、車両の前突時において、ダッシュパネルとフロントフロアパネルとの接合部が剥離するといった不具合を防止または抑制する効果も期待できる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

（ａ）は、本発明に係る車両構造の一例を示す要部側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大側面断面図である。 図１の要部底面図である。 図２の要部拡大図である。 図２の要部分解平面図である。 （ａ）は、図４の要部断面斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部分解斜視図である。 （ａ）は、図５（ａ）のVIa−VIa断面図であり、(ｂ)は、図５(ａ)のVIb-VIb断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図４に示す車両構造Ａは、車両１の前部の下部に配設された左右一対のフロントサイドメンバ３（図２では、網点模様を付している）、前輪１９を懸架するフロントサス
ペンションのサスペンションメンバ４（サブフレームとも称される）、フロアトンネル部１２が形成されているフロア部１１、アッパメンバ３Ａ、左右一対のインナトルクメンバ１２ａ、クロスメンバ６、および複数のティビアパッド２（２Ａ，２Ｂ），２９を備えている。

一対のフロントサイドメンバ３は、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置とされ、かつ車両１の前部において車両前後方向に一連に延びている。図５に一部分が示されているように、各フロントサイドメンバ３は、たとえば断面ハット状などの部材を用いて構成されており、車両１のフロア部１１が設けられている箇所においては、このフロア部１１の下面部に溶接されている。

図２に示すように、一対のフロントサイドメンバ３は、フロント部３２、内入り傾斜部３３（同図の符号Ｓａで示す範囲）、および後側延設部３４が一連に繋がった構成とされている。
車両１の前部には、エンジンや変速機などから構成されたパワープラント１８が内部に配されているエンジンルーム１０が設けられており、一対のフロントサイドメンバ３のフロント部３２は、エンジンルーム１０の両側に位置して車両前後方向に略直線状に延びている。
内入り傾斜部３３は、フロント部３２の後部に屈曲部Ｂ１を介して繋がった部分であって、一対のフロントサイドメンバ３のうち、サスペンションメンバ４の取付け箇所周辺部が、車両後方側ほど車幅方向相互間隔が狭くなるように、底面視（平面視も含む、以下同様）において傾斜した部分である。フロントサイドメンバ３に対するサスペンションメンバ４の具体的な取付け構造については後述する。
後側延設部３４は、内入り傾斜部３３の後部に屈曲部Ｂ２を介して繋がった部分であり、車幅方向においてフロアトンネル部１２とロッカ１５との相互間に位置してフロア部１１の下面部に接合され、車両前後方向に延びている。

フロア部１１は、ダッシュパネル１１ａの後端部と、フロントフロアパネル１１ｂの前端部とが接合部１７を介して接合された構成である。この接合は、たとえばスポット溶接により図られているが、後述するように、この接合部１７には、クロスメンバ６がさらに溶接されている。図２および図５に示すように、フロア部１１の車幅方向両端部は、左右一対のロッカ１５に接合（溶接）されている。

アッパメンバ３Ａは、フロア部１１の上面部に溶接されて車両前後方向に延びる部材であり、たとえば断面ハット状である。このアッパメンバ３Ａは、図４および図５に示すように、フロア部１１上のうち、フロントサイドメンバ３の後側延設部３４の上側に重なった配置に設けられている。このアッパメンバ３Ａの後端部は、追加のクロスメンバ６ａ（図２を参照）に溶接されている。この追加のクロスメンバ６ａは、クロスメンバ６とは異なり、本発明でいうクロスメンバに相当するものではなく、クロスメンバ６よりも車両後方側に配されて、ロッカ１５とフロアトンネル部１２とを車幅方向において橋渡し接続するものである。

クロスメンバ６は、たとえば断面ハット状部材を用いて構成されており、フロアトンネル部１２とアッパメンバ３Ａとを車幅方向において橋渡し接続するように設けられている。より具体的には、フロアトンネル部１２の基部下面側には、インナトルクメンバ１２ａが車両前後方向に延びて溶接されており、かつこのインナトルクメンバ１２ａの前端部には、底面視において湾曲し、かつフロントサイドメンバ３の後側延設部３４の前端部付近に一端が溶接された曲げ部１２ｂが設けられている。この曲げ部１２ｂは、インナトルクボックス部に相当する。クロスメンバ６は、曲げ部１２ｂよりも車両後方側の位置において、車幅方向に延び、かつその両端部が、フロアトンネル部１２とアッパメンバ３Ａとに
溶接されている。

図６（ａ）の要部拡大図によく表れているように、クロスメンバ６の一対のフランジ部６１，６２は、フロア部１１に対し、溶接部Ｗａ，Ｗｂを介して溶接されている。ただし、フランジ部６１は、ダッシュパネル１１ａとフロントフロアパネル１１ｂとの接合部１７上に重ねられた上で、この接合部１７に溶接部Ｗａを介して接合されている。溶接部Ｗａは、好ましくは、フランジ部６１、フロントフロアパネル１１ｂの前端部、およびダッシュパネル１１ａの後端部を同時に溶接するスポット溶接である。

ティビアパッド２（２Ａ，２Ｂ），２９は、緩衝性に優れたたとえば発泡樹脂製のプレート状である。これらティビアパッド２，２９のうち、運転者の左足、および助手席乗員の両足を常時載せておくための２つのティビアパッド２（２Ａ，２Ｂ）は、クロスメンバ６（６Ａ，６Ｂ）を利用してフロア部１１上に位置決め固定されている。

より具体的には、図６によく表れているように、ティビアパッド２（２Ａ）の下面部には、凹部２０が車幅方向に延びた状態で形成されており、この凹部２０にクロスメンバ６（６Ａ）が係入するようにティビアパッド２Ａがフロア部１１上に配置されている。このことにより、ティビアパッド２Ａの車両前後方向への移動が規制されている。図６（ｂ）に示すように、ティビアパッド２Ａは、フロア部１１に固定された突起部５８に係合する係合固定ピン５０が差し込まれる孔部２２を有している。このティビアパッド２Ａは、係合固定ピン５０を利用してフロア部１１に固定されていることにより、車幅方向への移動や、フロア部１１からの浮き上がりなども生じないように設定されている。勿論、ティビアパッド２Ａの固定を補助するための手段としては、係合固定ピン５０に代えて、これ以外のピンや締結部材を用いる手段を採用することが可能である。
なお、図６において、符号５１は、防音材を示し、符号５２は、フロアカーペットを示している。

ティビアパッド２の後部寄り領域、あるいは前後方向の途中領域は、乗員の踵部ｈを載せるための踵部配置用領域２１とされており、この踵部配置用領域２１は、フロア部１１の接合部１７（およびクロスメンバ６のフランジ部６１も接合されている部分）、またはその近傍部の上方に位置するように設定されている。本実施形態において、ティビアパッド２Ａは、側面断面視において略く字状に屈曲した形態であり、前部寄り領域２１ａの上面部は、前上がり状に傾斜し、乗員のつま先側を載せるための部分であるのに対し、それよりも後側の領域の上面部は、略水平状の踵部配置用領域２１とされている。なお、踵部配置用領域２１は、様々な体格の乗員に対応し得るように、適度な広さをもつ領域であり、図６（ａ）に示された乗員の踵部ｈの直下の狭小領域のみを指すものではない。

ティビアパッド２（２Ｂ）は、助手席用であり、ティビアパッド２Ａよりもサイズが大きくされているが、その下面部には、クロスメンバ６（６Ｂ）が係入する凹部２０が設けられ、これらが互いに係合することにより、ティビアパッド２Ｂの車両前後方向への移動が規制されている。また、ティビアパッド２Ａと同様に、係合固定ピン５０が差し込まれる孔部２２を有し、この係合固定ピン５０を利用してフロア部１１への固定が図られている。さらに、ティビアパッド２Ｂの踵部配置用領域２１は、接合部１７またはその近傍部の上方に位置するように設定されている。

ティビアパッド２９は、アクセルペダルやブレーキペダルの下方に配置されるものであり、先に述べた他のティビアパッド２とは異なり、車両１の前突時に、乗員の踵部ｈによって強く踏み込まれる虞は少ない。このため、本実施形態においては、このティビアパッド２９の固定は、従来のものと同様に、たとえば係合固定ピン５０のみを用いて図られており、クロスメンバ６を利用した位置決め固定は図られていない。ただし、このティビア
パッド２９を、他のティビアパッド２（２Ａ，２Ｂ）と同様に、クロスメンバ６を利用した固定構造としてもよい。

サスペンションメンバ４は、前輪１９を支持するロアアーム７の基端部を回転可能に支持する部材である。フロントサイドメンバ３の内入り傾斜部３３の周辺部は、図１に示すように、車両側面視において後下がり状に傾斜した上下傾斜部３０として形成されており、その下方にサスペンションメンバ４が配されている。サスペンションメンバ４およびフロントサイドメンバ３には、サスペンションメンバ４の車幅方向両端部の前部および後部をフロントサイドメンバ３に取付けるための前側取付け部９Ａおよび後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’が設けられている。

前側取付け部９Ａは、サスペンションメンバ４の前部寄り領域の上面部に起立して設けられた前側ブラケット部４１の上部が、支持部材３９を介してフロントサイドメンバ３に固定された部位である。フロントサイドメンバ３内には、支持部材３９の取付け強度を高めるためのリインフォース３９ａが適宜設けられている。
後側取付け部９Ｂは、上下傾斜部３０の下面側に溶接された台座部３８に、サスペンションメンバ４の後部が、ボルト９０を用いて締結された部位である。後側取付け部９Ｂ’は、サスペンションメンバ４の後部に固定されたステー４２が、上下傾斜部３０の台座部３８よりも下側の部分にボルト９１を用いて締結された部位である。

ロアアーム７は、その先端部に前輪１９が支持され、前輪１９とサスペンションメンバ４との相対的な上下動を可能とするように、その基端部は、サスペンションメンバ４に対して回転可能に連結されている。より具体的には、ロアアーム７の基端部は、前部および後部に分岐しており、かつ前側回転支持部８Ａおよび後側回転支持部８Ｂを介してサスペンションメンバ４に取付けられている。前側回転支持部８Ａは、中心軸が略水平方向に延びる姿勢のゴムブッシュ８１を用いて構成されており、後側回転支持部８Ｂは、中心軸が上下高さ方向に延びる起立姿勢のゴムブッシュ８２を用いて構成されている。ゴムブッシュ８２、ステー４２、サスペンションメンバ４、および台座部３８は、ボルト９０を用いて共締めされている。

図３によく表れているように、ロアアーム７の後側回転支持部８Ｂの中心Ｐ２は、前側回転支持部８Ａの中心Ｐ１よりも車幅方向内方側に適当な寸法Ｌ１だけオフセットされている。このような構成によれば、そうでない構成と比較して、操安性をよくすることが可能である。また、前記した中心Ｐ２は、フロントサイドメンバ３の直下に位置している。このため、構成の簡素化を図りつつ、後側回転支持部８Ｂおよびその周辺部の建付け剛性を高め、操安性をより向上させることが可能である。
前記した構成に対応し、後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’は、前側取付け部９Ａよりも車幅方向内方側に適当な寸法Ｌ２だけオフセットされている。内入り傾斜部３３は、サスペンションメンバ４の前側取付け部９Ａよりも後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’を車幅方向内方側に配置させ、かつロアアーム７の後側回転支持部８Ｂの中心Ｐ２を、前側回転支持部８Ａの中心Ｐ１よりも車幅方向内方側に適当な寸法Ｌ１だけオフセットするのに適する。

図２に示すように、フロントサイドメンバ３の後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’付近とロッカ１５の前端部とは、トルクボックス１４（アウタトルクボックス）を介して相互に連結されている。このことにより、車体の捩じり剛性が高められる他、後側取付け部９Ｂ，９Ｂ’付近の剛性を効果的に高め、サスペンションメンバ４の支持状態を安定させることが可能である。

次に、前記した車両構造Ａの作用について説明する。

まず、ティビアパッド２Ａは、その下面部の凹部２０にクロスメンバ６（６Ａ）が係入し、車両前後方向の位置規制が図られている。このため、車両１の前突が発生し、ティビアパッド２Ａが乗員の踵部ｈによって強い踏み込み力Ｆ１（図６（ａ）を参照）で踏み込まれたとしても、ティビアパッド２Ａが車両前方側に位置ずれすることは適切に回避される。したがって、乗員の足をティビアパッド２Ａ上に適切にホールドさせておくことができる。

ここで、クロスメンバ６Ａは、車幅方向に延びており、このクロスメンバ６Ａとティビアパッド２Ａとが係合・当接する箇所のサイズを大きくすることが可能である。このため、クロスメンバ６Ａとティビアパッド２Ａとの係合状態を確実かつ高強度のものとし、ティビアパッド２Ａの位置ずれ防止の確実化を図ることが可能である。

一方、車両１の前突時において、ティビアパッド２Ａが乗員の踵部ｈによって強い力で踏み込まれる場合、この踏み込み位置は、ダッシュパネル１１ａの後端部とフロントフロアパネル１１ｂの前端部とが接合され、さらにはクロスメンバ６Ａもそれらに重ねられて接合された部分、またはその近傍部分であり、フロア部１１の他の部分と比較すると、剛性がかなり高くされた位置である。このため、乗員の踏み込み力Ｆ１によって、フロア部１１が大きく変形することも解消され、踏み込み力Ｆ１をティビアパッド２Ａに効率よく作用させることが可能となる。

このようなことから、ティビアパッド２（２Ａ）がもつ本来の衝撃吸収機能が効果に発揮されることとなり、乗員下肢保護性能を高めることができる。このような効果は、他のティビアパッド２（２Ｂ）においても同様に得られる。

本実施形態においては、クロスメンバ６を利用してティビアパッド２の固定を図っているものの、このクロスメンバ６は、比較的小サイズのものとすることができ、このクロスメンバ６とは別に、ティビアパッド２の位置ずれ防止を図るための手段（係合固定ピン５０など）を多数設ける必要をなくすことが可能である。また、本実施形態によれば、フロア部１１が踏み込み力Ｆ１によって変形することを防止するための手段として、たとえばフロントフロアパネル１１ｂの全体を厚肉にするといった必要もなくすことができる。したがって、車両１の重量の増加を抑制し、また生産性を良好なものとして製造コストを廉価にすることが可能である。

本実施形態においては、クロスメンバ６の存在により、次のような効果がさらに得られる。
すなわち、アッパメンバ３Ａとフロアトンネル部１２とは、クロスメンバ６によって車幅方向に橋渡し接続されているが、アッパメンバ３Ａは、フロントサイドメンバ３の内入り傾斜部３３の後端に繋がった後側延設部３４上に重ねられて接合された部位である。このため、車両１の前突が発生して、車両前方側から衝突荷重Ｆ２（図２を参照）がフロントサイドメンバ３に入力した際に、内入り傾斜部３３の存在に起因し、後側延設部３４を車幅方向内方に大きく変形させようとする力が発生したとしても、クロスメンバ６の突っ張り力によって、後側延設部３４が車幅方向内方に大きく変形することは適切に防止される。その結果、フロントサイドメンバ３の荷重伝達性をよくし、車両１の衝撃吸収性能を良好とすることができる。また、車両１の車体強度が高くなるため、耐衝撃性能を良好にすることもできる。このことから理解されるように、クロスメンバ６は、車両１の前突時において、フロントサイドメンバ３が内入り傾斜部３３の存在に起因して車幅方向内方に変形しようとする箇所に設けることが望まれる。

また、クロスメンバ６は、車両１の前突時において、アッパメンバ３Ａおよびフロントサイドメンバ３とフロアトンネル部１２とが車両前後方向に大きく位置ずれすることを防
止する。さらに、クロスメンバ６は、ダッシュパネル１１ａの後端部とフロントフロアパネル１１ｂの前端部との接合部１７に重ねられてこれらと接合されているため、これら三者の接合強度が高められる。このようなことから、車両１の前突時において、アッパメンバ３Ａおよびフロントサイドメンバ３とフロアトンネル部１２との位置ずれに起因して、ダッシュパネル１１ａとフロントフロアパネル１１ｂとの接合部１７に不当な剥離が生じることを、適切に防止または抑制することも可能となる。

本実施形態の車両構造Ａにおいては、ロアアーム７の後側回転支持部８Ｂの中心Ｐ２を、前側回転支持部８Ａの中心Ｐ１よりも車幅方向内方側にオフセットさせているため、そうでない場合と比較すると、内入り傾斜部３３の傾斜角を大きくする必要がある。このため、本来的には、車両１の前突時において後側延設部３４は、より曲げ変形などを生じ易くなり、またフロア部１１の接合部１７における前記した剥離も、より生じ易くなる。これに対し、本実施形態においては、既述したクロスメンバ６を設けた構成により、前記した不具合を適切に解消することが可能である。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

上述の実施形態においては、クロスメンバ６が、フロアトンネル部１２とアッパメンバ３Ａとを橋渡し接続した構成とされているが、これに限定されず、それら両者を橋渡し接続しない構成とすることもできる。クロスメンバは、要は、フロア部上に車幅方向に延びて設けられ、かつフロア部のダッシュパネルの後端部とフロントフロアパネルの前端部との接合部に少なくとも一部が重ねられて接合されていればよい。
ティビアパッドの具体的な形状、サイズ、材質は限定されない。
本発明の車両構造は、エンジン自動車に限らず、ハイブリッド車や電気自動車にも適用することができることは勿論である。

Ａ 車両構造
１ 車両
１１ フロア部
１１ａ ダッシュパネル
１１ｂ フロントフロアパネル
１７ 接合部
２（２Ａ，２Ｂ） ティビアパッド
２０ 凹部
２１ 踵部配置用領域
６（６Ａ，６Ｂ） クロスメンバ

Claims (1)

1. 車両のフロア部上に載設されたティビアパッドを、備えており、
   前記フロア部は、ダッシュパネルの後端部とフロントフロアパネルの前端部とが接合された接合部を有している、車両構造であって、
   前記フロア部上に取付けられて車幅方向に延びており、かつ少なくとも一部分が、前記フロア部の前記接合部に重ねられて接合されているクロスメンバを、さらに備えており、
   前記ティビアパッドは、車両前後方向への移動が規制されるように前記クロスメンバが係入する凹部を下面部に有しており、
   前記ティビアパッドのうち、乗員の踵部を載せるための踵部配置用領域は、前記接合部またはその近傍部の上方であって、前記クロスメンバの車両前方側に位置する構成とされていることを特徴とする、車両構造。

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