JP7188328B2 - 車両底部構造及び車両底部構造の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両底部のシールにかかる車両底部構造及びその製造方法に関する。

車両の底部では、車室外から車室内へと水が入ることを防ぐためのシールが行われる。

下記特許文献１には、車幅方向中央に設けられたトンネル部材と、その左右に設けられるフロアパネル（フロア部材）とをシールする構成が記載されている。具体的には、トンネル部材の側壁に、フロアパネルのフランジが重ねられて、スポット溶接が行われる。そして、フロアパネルのフランジの上端と、トンネル部材の側壁との隙間が、車体前後方向にわたって、上側からシールされる。フロアパネルの上側にはクロスメンバが設けられているが、フロアパネルのフランジの上端は、クロスメンバのフランジの上端よりも高い位置まで延ばされているため、シールをする際の支障とはならない。

特開平１１－２９１９５４号公報

上記特許文献１の構成では、クロスメンバの上端よりも上側で、トンネル部材とフロアパネルとのシールを行う必要があり、上方に十分に広いスペースが必要となる。しかしながら、車両サイド側の骨格部材（例えばロッカ）に、クロスメンバを接続する場合などには、上下方向のスペース確保が困難となる場合も多い。このため、クロスメンバの存在部位などにおいては、上側（すなわち車室側）からあるいは下側（すなわち車外側）から、一本のシールで防水を確保することが困難となる。

本発明の目的は、シールの困難な部位が存在する場合において、車両の底部の防水性を確保する新たな車両底部構造を提案することにある。

本発明にかかる車両底部構造は、車両の底部に設けられた骨格部材と、端部に上下方向に延びるフランジを備え、当該フランジが前記骨格部材に接続されるパネル部材と、前記フランジの下側と前記骨格部材とを下側からシールする下側シール部材と、前記フランジの上側と前記骨格部材とを上側からシールする上側シール部材と、を備え、前記下側シール部材によるシールが行われていない下側非シール部位及びその両側の前記下側シール部材によるシールが行われた下側シール部位の付近においては、前記フランジを介し対向する範囲にわたって前記上側シール部材による上側からのシールが行われ、前記上側シール部材によるシールが行われていない上側非シール部位及びその両側の前記上側シール部材によるシールが行われた上側シール部位の付近においては、前記フランジを介し対向する範囲にわたって前記下側シール部材による下側からのシールが行われ、前記下側シール部位における前記下側非シール部位側の箇所と前記上側シール部位における前記上側非シール部位側の箇所との間は、前記下側シール部材と前記上側シール部材とを連結してシールする連結シール部材によるシールが行われ、前記パネル部材の上側にはクロスメンバが配置されており、前記クロスメンバは車幅方向に延びており、前記クロスメンバの上部かつ車幅方向端部は、２つの前記上側シール部位の間に位置し、前記パネル部材の下側には補強部材が配置されており、前記補強部材は車幅方向に延びており、前記補強部材の車幅方向端部は、２つの前記下側シール部位の間に位置し、前記上側シール部位は、前記補強部材の上側で車両前後方向に延びており、前記下側シール部位は、前記クロスメンバの上部の下側で、車両前後方向に延びている、ことを特徴とする。

本発明にかかる車両底部構造の一態様においては、前記連結シール部材は発泡性である、ことを特徴とする。

本発明にかかる車両底部構造の一態様においては、複数の前記下側非シール部位及び前記上側非シール部位を備え、複数の前記下側非シール部位及び前記上側非シール部位を回避して、前記下側シール部材と前記上側シール部材とが前記連結シール部材を介して防水線を受け渡している、ことを特徴とする。

本発明にかかる車両底部構造の製造方法は、前記車両底部構造が、車両の底部に設けられた骨格部材と、端部に上下方向に延びるフランジを備え、当該フランジが前記骨格部材に接続されるパネル部材と、前記フランジの下側と前記骨格部材とを下側からシールする下側シール部材と、前記フランジの上側と前記骨格部材とを上側からシールする上側シール部材と、を備え、前記下側シール部材によるシールが行われていない下側非シール部位及びその両側の前記下側シール部材によるシールが行われた下側シール部位の付近においては、前記フランジを介し対向する範囲にわたって前記上側シール部材による上側からのシールが行われ、前記上側シール部材によるシールが行われていない上側非シール部位及びその両側の前記上側シール部材によるシールが行われた上側シール部位の付近においては、前記フランジを介し対向する範囲にわたって前記下側シール部材による下側からのシールが行われ、前記下側シール部位における前記下側非シール部位側の箇所と前記上側シール部位における前記上側非シール部位側の箇所との間は、前記下側シール部材と前記上側シール部材とを連結してシールする連結シール部材によるシールが行われ、前記車両底部構造の製造方法が、前記骨格部材または前記パネル部材に発泡性の前記連結シール部材を塗布するステップと、前記骨格部材及び前記パネル部材を接続するステップと、前記下側シール部材及び前記上側シール部材を設けるステップと、前記連結シール部材を発泡させるステップと、を含む、ことを特徴とする。

本発明によれば、下側シール部材と上側シール部材とが連結シール部材とで接続されるため、非シール部位を迂回した防水線を構築することができる。

車両底部構造におけるロッカインナを示す図である。 ロッカインナに補強部材を取り付ける工程を示す図である。 ロッカインナに連結シール部材を塗布する工程を示す図である。 ロッカインナにフロアパネルを接続する工程を示す図である。 下側シール部材を塗布する工程を示す図である。 上側シール部材を塗布する工程を示す図である。 車両底部構造における防水態様を示す図である。 連結シール部材を備えない車両底部構造について示した参考図である。

以下に、図面を参照しながら、実施形態について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは実施形態を例示するものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。

図１Ａから図１Ｆは、同一の部位の車両底部構造１０を、製造工程順に並べて示した図である。図中の座標系におけるＦ軸は車両前方向、Ｕ軸は上方向、Ｒ軸は搭乗者の右手方向を示している（他の図でも同じ）。

図１Ａは、車両の右サイドに設けられるロッカのうち、車幅方向内側に配置されるロッカインナ１２の車両前後方向の一部分を示す図である。ロッカは、車室の床下の両サイドにおいて、車両前後方向に延設される骨格部材である。骨格部材とは、車両における荷重伝達を主として担う強度をもち、車両形状の枠組みとなる部材をいう。

ロッカの前端は骨格部材であるフロントピラーの下端に溶接される。また、左右のロッカは、複数のクロスメンバ（車幅方向に延びる骨格部材をいう）によって相互に連結されている。左右のロッカの車幅方向内側には、それぞれ、車両の前端から後端付近に延びる骨格部材である左右のサイドメンバが設けられており、ロッカはクロスメンバを通じてサイドメンバにも連結されている。

ロッカは、曲げ加工した２以上の鋼板を組み合わせて溶接することで、左右－上下断面（Ｒ－Ｕ断面）は全周が部材で囲まれた閉じ断面形状に形成されている。図１Ａに示したロッカインナ１２は、車幅方向内側の側壁を形成する鋼板であり、略ハット形状の断面を有している。ハットトップに相当する壁部１２ａは、前後－上下面（Ｆ－Ｕ面）に拡がる平坦な形状に形成されている。

図１Ｂは、図１Ａに続く工程における車両底部構造１０を示している。この工程では、ロッカインナ１２の壁部１２ａに、２つの同形の補強部材１４、１６が取り付けられている。補強部材１４、１６は、細長い鋼板の端部を曲げ加工したＬ字型の部材であり、本体部１４ａ、１６ａと折り曲げて形成されたフランジ１４ｂ、１６ｂとを含んでいる。フランジ１４ｂ、１６ｂは、それぞれ、ロッカインナ１２の壁部１２ａに溶接によって取り付けられている。フランジ１４ｂとフランジ１６ｂは、同じ水平レベルに、前後方向に距離をあけて取り付けられている。本体部１４ａ、１６ａは、最も広い面が水平となるようにして、車幅方向の内側に延びている。図１Ｂでは、補強部材１４、１６の車幅方向内側は図示を省略している。補強部材１４、１６は、後述するフロアパネルを補強する他、説明を省略する他部材の補強を行う。

図１Ｃは、図１Ｂに続く工程における車両底部構造１０を示している。この工程では、発泡性の連結シール部材１７、１８、２０、２１を、ロッカインナ１２の壁部１２ａの外面（閉じ断面構造における内部空間ではなく、外部空間に向いた面をいう）に塗布している。連結シール部材１７は補強部材１４の若干後方に塗布され、連結シール部材１８は補強部材１４の若干前方に塗布されている。また、連結シール部材２０は補強部材１６の若干後方に塗布され、連結シール部材２１は補強部材１６の若干前方に塗布されている。これらの連結シール部材１７、１８、２０、２１は、上下方向には、補強部材１４、１６のフランジ１４ｂ、１６ｂの上端よりも上方から下端よりも下方まで延びている。

発泡性の連結シール部材１７、１８、２０、２１は、合成ゴムなどの基材に発泡剤を添加して形成されたシール材である。連結シール部材１７、１８、２０、２１を加熱した場合には、基材の内部に発泡剤による気泡が生じることで、体積が増大し、弾力性をもつとともに、周囲に付着して固化することで、この付近をシールすることになる。

図１Ｄは、図１Ｃに続く工程における車両底部構造１０を示している。この工程では、クロスメンバ２２が溶接固定されたフロアパネル２４を、ロッカインナ１２に溶接している。クロスメンバ２２は、車幅方向に延びる骨格部材であり、鋼板を曲げ加工して形成されている。クロスメンバ２２は、車両の右サイドのロッカから左サイドのロッカに至る長い部材であるが、図１においては、右サイドのロッカインナ１２付近のみを図示している。クロスメンバ２２は、前後－上下断面（Ｆ－Ｕ断面）が略ハット型に形成されており、ハットの鍔となる部分がフロアパネル２４にスポット溶接されて固定されている。

フロアパネル２４は、車室の床下に設置される板状の部材（板状の部材をパネル部材という）であり、フロアパンなどと呼ばれることもある。フロアパネル２４は、鋼板を用いて形成されており、床下を構成する本体部２４ａと、本体部２４ａの側端に設けられたフランジ２４ｂとを備えている。図１Ｄにおいては、フロアパネル２４の一部のみが図示されている。

フロアパネル２４のフランジ２４ｂは、ロッカインナ１２の壁部１２ａの外面に、スポット溶接により接続される。図示した例では、フロアパネル２４の本体部２４ａは、補強部材１４、１６の本体部１４ａ、１６ａに下面を支持されるように配置されている。そして、フロアパネル２４のフランジ２４ｂは、補強部材１４、１６のフランジ１４ｂ、１６ｂを覆い隠す位置に配置されている。また、フランジ２４ｂは、連結シール部材１７、１８、２０、２１の上下方向の中間部に配置されている。なお、図示した例では、クロスメンバ２２は、ロッカインナ１２に、直接的には固定されていない。

図１Ｅは、図１Ｄに続く工程における車両底部構造１０を示している。この工程では、フロアパネル２４とロッカインナ１２とが、車両の下側からシールされる。具体的には、補強部材１４よりも後方は下側シール部材２６でシールされた下側シール部位となっている。下側シール部材２６は、連結シール部材１７の下部と交差しており、交差部位では連結シール部材１７の表面に塗布された状態にある。補強部材１４と補強部材１６の間は下側シール部材２８でシールされた下側シール部位となっている。下側シール部材２８は、連結シール部材１８、２０の下部と交差しており、交差部位では連結シール部材１８、２０の表面に塗布された状態にある。補強部材１６よりも前方は下側シール部材３０でシールされた下側シール部位となっている。下側シール部材３０は、連結シール部材２１の下部と交差しており、交差部位では連結シール部材２１の表面に塗布された状態にある。

下側シール部材２６、２８、３０は、補強部材１４、１６のフランジ１４ｂ、１６ｂ付近には塗布されていない。すなわち、フランジ１４ｂ、１６ｂ付近は、シールが行われていない下側非シール部位となっている。これは、フランジ１４ｂ、１６ｂが存在するために、フロアパネル２４とロッカインナ１２とをシールすることが困難であるとの理由による。

下側シール部材２６、２８、３０としては、例えば、合成ゴムなどの弾力性部材が用いられる。下側シール部材２６、２８、３０として、連結シール部材１７、１８、２０、２１と同じく発泡性の部材を用いることも可能である。しかし、下側シール部材２６、２８、３０は、発泡させることなく塗布可能であり、また、発泡させた場合には周囲の部材と干渉する可能性が生じる。そこで、下側シール部材２６、２８、３０としては、通常は、発泡剤を含まないものが用いられる。

図１Ｆは、図１Ｅに続く工程における車両底部構造１０を示している。この工程では、フロアパネル２４とロッカインナ１２とが、車両の上側からシールされる。具体的には、クロスメンバ２２よりも後方は、上側シール部材３２でシールされた上側シール部位となっている。上側シール部材３２は、連結シール部材１７、１８の上部と交差しており、交差部位では連結シール部材１７、１８の表面に塗布された状態となる。また、クロスメンバ２２よりも前方は、上側シール部材３４でシールされた上側シール部位となっている。上側シール部材３４は、連結シール部材２０、２１の上部と交差しており、交差部位では連結シール部材２０、２１の上に塗布された状態となる。上側シール部材３２、３４としては、下側シール部材２６、２８、３０と同様の材料が用いられる。

クロスメンバ２２の付近は、シールが行われていない上側非シール部位となっている。これは、クロスメンバ２２が存在するために、フロアパネル２４とロッカインナ１２とをシールすることが困難であるとの理由による。

下側シール部材２６、２８、３０によるシールと、上側シール部材３２、３４によるシールが行われた後には、連結シール部材１７、１８、２０、２１付近が加熱される。これにより、連結シール部材１７、１８、２０、２１では、発泡剤が発泡し、膨張が起こる。そして、連結シール部材１７、１８、２０、２１は、フロアパネル２４のフランジ２４ｂと、ロッカインナ１２との隙間の空間をシールする。また、連結シール部材１７は、下部において下側シール部材２６と連結され、上部において上側シール部材３２と連結される。連結シール部材１８は、下部において下側シール部材２８と連結され、上部において上側シール部材３２と連結される。連結シール部材２０は、下部において下側シール部材２８と連結され、上部において上側シール部材３４と連結される。連結シール部材２１は、下部において下側シール部材３０と連結され、上部において上側シール部材３４と連結される。これにより、次に述べるように、フロアパネル２４とロッカインナ１２とのシール形成が完了する。

続いて、図２を参照して、車両底部構造１０のシール機能について説明する。図２では、図面の簡潔化のため、図１Ｆ等で示していた補強部材１４、１６の透過図示を省略していることに注意されたい。

図２は、車両が浸水状態にある道路を走行した場合における車両底部構造１０の防水態様を示す図である。ここでは、水面がフロアパネル２４よりも高い位置にある状態を想定している。大雨、河川氾濫時などには、このような高い水面が形成される場合がある。また、このような高い水面をもつ浸水路の走行において、車室外から車室内への水の侵入を確実に防止可能であることの確認試験を法令で義務付けている国もある。

図２に示した車両底部構造１０では、フロアパネル２４の本体部２４ａにおける防水性は問題とはならない。フロアパネル２４の本体部２４ａは、鋼板によってほぼ平坦な形状に作られており、仮に締結用のボルト孔などが設けられても容易にシールをすることができる。

他方、フロアパネル２４の端部とロッカインナ１２との隙間は、図１Ａ～図１Ｆを参照して説明したシールによって防水が行われている。図２に示すように、車両が浸水路を走行する場合、水１００は、下側シール部位において下側シール部材２６、２８、３０を通過することはできないが、下側シール部材２６、２８の間にある下側非シール部位を通過することは可能である。この水１００は、この下側非シール部位と対向する（つまり、若干の距離を置いて向かい合う）上側シール部材３２を通過することはできないため、上方へ移動することができない。また、連結シール部材１７があるために車両後方に移動することもできず、連結シール部材１８があるために車両前方に移動することもできない。したがって、水１００は、車室内へ漏れ出すことはない。

同様にして、下側シール部材２８、３０の間にある下側非シール部位を通過した水１０２は、この下側非シール部位と対向する上側シール部材３４によって上方への移動が防止される。また、水１０２は、連結シール部材２０があるために車両後方への移動が防止され、連結シール部材２１があるために車両前方への移動が防止される。したがって、水１０２も車室内へ漏れ出すことはない。

図２に示した車両底部構造１０では、上側シール部材３２、３４の間にも、クロスメンバ２２の存在に伴う上側非シール部位が存在する。しかし、クロスメンバ２２の付近では、この上側非シール部位と対向する下側シール部材２８によって防水性が確保されている。

このように、フロアパネル２４の端部とロッカインナ１２との接続箇所は、下側シール部材２６、連結シール部材１７、上側シール部材３２、連結シール部材１８、下側シール部材２８、連結シール部材２０、上側シール部材３４、連結シール部材２１及び下側シール部材３０が、水の侵入を防ぐ一連の防水線を形成している。別の観点から言えば、下側非シール部位（例えば補強部材１４付近）があるときには、その両側の下側シール部材２６、２８から連結シール部材１７、１８を介して対向する上側シール部材３２へ防水線が移動している。また、上側非シール部位（例えばクロスメンバ２２付近）があるときには、その両側の上側シール部材３２、３４から連結シール部材１８、２０を介して対向する下側シール部材２８へ防水線が移動している。つまり、下側または上側に非シール部位が存在する場合には、その両側のシール部位に連結シール部材を設けて、対向する上側または下側のシール部位に防水線を受け渡すことで、車室への水の侵入を防ぐことが可能となっている。

ここで、参考として、図３を参照して、連結シール部材１７、１８、２０、２１を設けない場合について説明する。図３に示した車両底部構造２００は、基本的には図２に示した車両底部構造１０と同様であるが、連結シール部材１７、１８、２０、２１が設けられていない点で車両底部構造１０とは異なる。

図３に示すように、車両底部構造２００では、下側非シール部位から侵入した水２０２、２０４は、それぞれ、上側シール部材３２、３４を通過することができないため、直ちに車室内に漏れ出すことはない。しかし、水２０２、２０４は、車両前後方向へ移動することが可能である。したがって、水２０２、２０４は、上側非シール部位であるクロスメンバ２２付近から車室内へと侵入してしまう。このことから、図２に示した車両底部構造１０に設けられた連結シール部材１７、１８、２０、２１の重要性を確認することができる。

以上の説明では、図１Ａ～図１Ｆに示した順に、車両底部構造１０を形成するものとした。しかし、車両底部構造１０の形成順序は、特に限定されるものではない。例えば、図１Ｅに示した下側シール部材２６、２８、３０の塗布に先立って、図１Ｆに示した上側シール部材３２、３４の塗布を行うようにしてもよい。

また、以上の説明では、補強部材１４、１６と、クロスメンバ２２に起因する非シール部位について示した。しかし、非シール部位は、他の理由により設けられてもよい。例えば、シール部材を塗布する機械が他部材と干渉するために、シールを行うことが困難となることが考えられる。また、フロアパネル２４あるいはロッカインナ１２に、第三の部材を取り付けるボルト孔などを設ける必要があり、このボルト孔などを完全にシールできない状況も考えられる。なお、非シール部位となる要因が下側あるいは上側のいずれか一方に２つ以上連続して存在する場合には、これらをまとめて一つの非シール部位とするようにしてもよい。

以上の説明においては、フロアパネル２４とロッカインナ１２との接続部位を例に挙げた。しかし、本実施形態は、フロアパネル２４と他の骨格部材との接続部位にも適用可能である。例えば、フロアパネル２４の端部が、サイドメンバに接続される場合、トンネルリインフォースに接続される場合、クロスメンバに接続される場合などを例示することができる。

１０ 車両底部構造、１２ ロッカインナ、１２ａ 壁部、１４ 補強部材、１４ａ 本体部、１４ｂ フランジ、１６ 補強部材、１６ａ 本体部、１６ｂ フランジ、１７、１８、２０、２１ 連結シール部材、２２ クロスメンバ、２４ フロアパネル、２４ａ 本体部、２４ｂ フランジ、２６、２８、３０ 下側シール部材、３２、３４ 上側シール部材、１００、１０２ 水、２００ 車両底部構造、２０２、２０４ 水。

Claims (4)

1. 車両の底部に設けられた骨格部材と、
   端部に上下方向に延びるフランジを備え、当該フランジが前記骨格部材に接続されるパネル部材と、
   前記フランジの下側と前記骨格部材とを下側からシールする下側シール部材と、
   前記フランジの上側と前記骨格部材とを上側からシールする上側シール部材と、
   を備え、
   前記下側シール部材によるシールが行われていない下側非シール部位及びその両側の前記下側シール部材によるシールが行われた下側シール部位の付近においては、前記フランジを介し対向する範囲にわたって前記上側シール部材による上側からのシールが行われ、
   前記上側シール部材によるシールが行われていない上側非シール部位及びその両側の前記上側シール部材によるシールが行われた上側シール部位の付近においては、前記フランジを介し対向する範囲にわたって前記下側シール部材による下側からのシールが行われ、
   前記下側シール部位における前記下側非シール部位側の箇所と前記上側シール部位における前記上側非シール部位側の箇所との間は、前記下側シール部材と前記上側シール部材とを連結してシールする連結シール部材によるシールが行われ、
   前記パネル部材の上側にはクロスメンバが配置されており、前記クロスメンバは車幅方向に延びており、前記クロスメンバの上部かつ車幅方向端部は、２つの前記上側シール部位の間に位置し、
   前記パネル部材の下側には補強部材が配置されており、前記補強部材は車幅方向に延びており、前記補強部材の車幅方向端部は、２つの前記下側シール部位の間に位置し、
   前記上側シール部位は、前記補強部材の上側で車両前後方向に延びており、前記下側シール部位は、前記クロスメンバの上部の下側で、車両前後方向に延びている、
   ことを特徴とする車両底部構造。
2. 請求項１に記載の車両底部構造であって、
   前記連結シール部材は発泡性である、ことを特徴とする車両底部構造。
3. 請求項１に記載の車両底部構造において、
   複数の前記下側非シール部位及び前記上側非シール部位を備え、
   複数の前記下側非シール部位及び前記上側非シール部位を回避して、前記下側シール部材と前記上側シール部材とが前記連結シール部材を介して防水線を受け渡している、ことを特徴とする車両底部構造。
4. 車両底部構造の製造方法であって、
   前記車両底部構造は、
   車両の底部に設けられた骨格部材と、
   端部に上下方向に延びるフランジを備え、当該フランジが前記骨格部材に接続されるパネル部材と、
   前記フランジの下側と前記骨格部材とを下側からシールする下側シール部材と、
   前記フランジの上側と前記骨格部材とを上側からシールする上側シール部材と、
   を備え、
   前記下側シール部材によるシールが行われていない下側非シール部位及びその両側の前記下側シール部材によるシールが行われた下側シール部位の付近においては、前記フランジを介し対向する範囲にわたって前記上側シール部材による上側からのシールが行われ、
   前記上側シール部材によるシールが行われていない上側非シール部位及びその両側の前記上側シール部材によるシールが行われた上側シール部位の付近においては、前記フランジを介し対向する範囲にわたって前記下側シール部材による下側からのシールが行われ、
   前記下側シール部位における前記下側非シール部位側の箇所と前記上側シール部位における前記上側非シール部位側の箇所との間は、前記下側シール部材と前記上側シール部材とを連結してシールする連結シール部材によるシールが行われ、
   前記車両底部構造の製造方法は、
   前記骨格部材または前記パネル部材に発泡性の前記連結シール部材を塗布するステップと、
   前記骨格部材及び前記パネル部材を接続するステップと、
   前記下側シール部材及び前記上側シール部材を設けるステップと、
   前記連結シール部材を発泡させるステップと、
   を含む、ことを特徴とする車両底部構造の製造方法。
   

Images