JP2005297610A - 車体フロアの補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】重量増加を招くことなく、側面衝突時の衝突荷重に十分耐え得る車体フロアの補強構造を得る。
【解決手段】トンネル部１４の裏面側には、リインフォース上部３２及びリインフォース下部３４から成るトンネル下リインフォース３０が配設されている。リインフォース上部３２は側面衝突時の入力荷重が大きい部分に位置されており、高強度の材料によって構成されている。また、リインフォース下部３４は側面衝突時の入力荷重が比較的小さい部分に配置されており、低強度の材料によって構成されていると共に板厚も薄く設定されている。従って、側面衝突荷重に対する耐力はリインフォース上部３２で確保され、重量軽減機能はリインフォース下部３４で確保される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車体フロアの中央部に設けられたトンネル部と左右一対のロッカとの間に一対のクロスメンバが掛け渡されると共に、トンネル部の裏面側にトンネル下リインフォースが設けられた車体フロアの補強構造に関する。

従来から、側面衝突対策として車体フロアを補強することが行われていた。

例えば、図５に示される例では、フロントフロア１００は、平板状に構成された左右一対のフロントフロア本体部１０２と、これらのフロントフロア本体部１０２間に車両前後方向を長手方向として配置された略鞍型形状のトンネル部１０４と、を含んで構成されている。トンネル部１０４の両側部１０４Ａと左右の図示しないロッカとの間には、車両幅方向を長手方向とする左右一対の第１クロスメンバ１０６が配設されている。さらに、トンネル部１０４の裏面側には、深絞り成形によって一体形成された略鞍型形状のトンネル下リインフォース１０８が配設されている。なお、同種構造が下記特許文献１に開示されている。

上記構成によれば、側面衝突時、その際の衝突荷重は一方のロッカから一方の第１クロスメンバ１０６に入力される。その後、トンネル部１０４及びトンネル下リインフォース１０８を介して他方の第１クロスメンバ１０６に伝達された後、他方のロッカへと流される。
実開昭５９−１３３３７３号公報

しかしながら、上記従来の車体フロアの補強構造による場合、トンネル部１０４を補強するトンネル下リインフォース１０８が深絞り成形による一体成形品として構成されていたため、使用できる材料（材質）が特定の材料（材質）に限定されてしまい、十分な補強効果が得られないという問題があった。このため、かかる問題点を解消するべく、従来では、トンネル下リインフォース１０８の板厚を増加させることで対応していたが、その場合、車体重量が増加するという別の問題が生じる。

本発明は上記事実を考慮し、重量増加を招くことなく、側面衝突時の衝突荷重に十分耐え得る車体フロアの補強構造を得ることが目的である。

請求項１記載の本発明に係る車体フロアの補強構造は、車体フロアの中央部に車両前後方向を長手方向として設けられたトンネル部の両側部と車両前後方向を長手方向として配置された左右一対のロッカとの間に車両幅方向を長手方向として掛け渡された左右一対のクロスメンバと、トンネル部の裏面側で左右一対のクロスメンバを結ぶ線上に配置されたトンネル下リインフォースと、を含んで構成された車体フロアの補強構造であって、前記トンネル下リインフォースを上下に複数個に分割した、ことを特徴としている。

請求項２記載の本発明に係る車体フロアの補強構造は、請求項１記載の発明において、前記トンネル下リインフォースは上部と下部とに分割されており、上部の車両幅方向に対する強度を下部の車両幅方向に対する強度よりも高く設定した、ことを特徴としている。

請求項１記載の本発明によれば、側面衝突時、その際の衝突荷重は一方のロッカから一方のクロスメンバに入力された後、トンネル部へ伝達される。トンネル部の裏面側には左右一対のクロスメンバを結ぶ線上にトンネル下リインフォースが配置されているため、トンネル部に入力された荷重は、トンネル下リインフォースを介して他方のクロスメンバへ伝達された後、他方のロッカへと流される。

ここで、本発明では、トンネル部の裏面側に配置されるトンネル下リインフォースを上下に複数個に分割したので、強度のチューニングをすることができる。つまり、一方のクロスメンバから入力される側面衝突荷重の内、トンネル部に最も大きな荷重が入力される部位に位置するトンネル下リインフォースの分割要素については高強度にして荷重伝達機能を担わせ、他のトンネル下リインフォースの分割要素については板厚を薄くする等の手段によって強度を落としてその分重量軽減機能を担わせるといったチューニングが可能となる。

請求項２記載の本発明によれば、トンネル下リインフォースは上部と下部とに分割されており、上部の車両幅方向に対する強度を下部の車両幅方向に対する強度よりも高く設定したので、一般的な側面衝突時の入力荷重の分布に呼応した強度のチューニングとなる。つまり、一般的には、側面衝突時の入力荷重は、トンネル部の上部側の方が下部側よりも大きくなる。従って、入力荷重が大きい方に位置するトンネル下リインフォースの上部の車両幅方向に対する強度を高くして荷重伝達機能を発揮させ、入力荷重が小さい方に位置するトンネル下リインフォースの下部の車両幅方向に対する強度を低くして重量軽減機能を発揮させることにより、トンネル下リインフォースを上下に分割した意義を最大限に引き出すことができる。

以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る車体フロアの補強構造は、トンネル部の裏面側で左右一対のクロスメンバを結ぶ線上に配置されたトンネル下リインフォースを上下に複数個に分割したので、強度のチューニングをすることができ、その結果、重量増加を招くことなく、側面衝突時の衝突荷重に十分耐え得るという優れた効果を有する。

請求項２記載の本発明に係る車体フロアの補強構造は、請求項１記載の発明において、トンネル下リインフォースは上部と下部とに分割されており、上部の車両幅方向に対する強度を下部の車両幅方向に対する強度よりも高く設定したので、一般的な側面衝突時の入力荷重の分布に呼応した強度のチューニングとなり、その結果、極めて合理的なトンネル部の補強体を構成することができるという優れた効果を有する。

以下、図１〜図４を用いて、本発明に係る車体フロアの補強構造の一実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＩＮは車両幅方向内側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。

図１には、本発明に係る車体フロアの補強構造が適用されたフロントフロア１０の平面図が示されている。また、図２及び図３には、図１に示されたフロントフロア１０の要部の縦断面構造がそれぞれ示されている。

これらの図に示されるように、車体フロアとしてのフロントフロア１０は、平板状に構成された左右一対のフロントフロア本体部１２と、これらのフロントフロア本体部１２間（即ち、フロア中央部）に車両前後方向を長手方向として配置されたトンネル部１４と、を含んで構成されている。さらに、トンネル部１４は、縦断面形状が鞍型形状とされた中央部１６と、この中央部１６の両下端部から各々車両幅方向外側（互いに離反する方向）へ張り出された一対の張り出し部１８と、によって構成されている。各張り出し部１８の縦断面形状は略ハット形状とされており、フロントフロア本体部１２の裏面にスポット溶接によって結合されている。

また、フロントフロア１０の車両幅方向の両端部には、左右一対のロッカ２０が配設されている。ロッカ２０は、車室内側に配置されるロッカインナパネル２２と車室外側に配置されるロッカアウタパネル２４とによって閉断面構造に構成されている。

さらに、フロントフロア本体部１２の上面には、車両幅方向を長手方向とする左右一対の第１クロスメンバ（クロスメンバNo.１）２６及び第２クロスメンバ２８（クロスメンバNo.２）が前後に平行に配設されている。第１クロスメンバ２６及び第２クロスメンバ２８は断面略ハット形状に形成されており、その各々の内端部はトンネル部１４の中央部１６の側部にスポット溶接により結合されている。また、第１クロスメンバ２６及び第２クロスメンバ２８の各外端部は、ロッカインナパネル２２にスポット溶接により結合されている。さらに、第１クロスメンバ２６及び第２クロスメンバ２８の長手方向の中間部は、フロントフロア本体部１２の上面にスポット溶接により結合されている。

上述したトンネル部１４の裏面側でかつ左右一対の第１クロスメンバ２６を結ぶ線上には、トンネル部１４を補強するためのトンネル下リインフォース３０が配設されており、以下に詳細に説明する。

図４には、本実施形態に係るトンネル下リインフォース３０の分解斜視図が示されている。この図に示されるように、トンネル下リインフォース３０は、上下に二分割されている。リインフォース上部３２は全体としては略ブリッジ形状を成しており、断面形状が逆Ｌ字状とされた前後一対の取付フランジ部３２Ａと、緩やかな凸湾曲面状に形成された所定幅の底部３２Ｂと、によって構成されている。

一方、リインフォース下部３４は全体として略山形形状を成しており、リインフォース上部３２が載置されて結合される上端支持部３６と、この上端支持部３６の両端部から滑り台状に屈曲垂下された左右一対の傾斜部３８と、各傾斜部３８の下端部から一体に延出されたフランジ状の下端取付部４０と、によって構成されている。

上端支持部３６の前後縁には車両上方側へ立ち上がる前後一対の上端フランジ部３６Ａが一体に形成されており、図３に示されるように、上端支持部３６の底部３６Ｂにリインフォース上部３２の底部３２Ｂが載置された状態で、上端フランジ部３６Ａがリインフォース上部３２の取付フランジ部３２Ａの外側側面３２Ａ１にスポット溶接されている。さらに、上端支持部３６の底部３６Ｂはリインフォース上部３２の底部３２Ｂともスポット溶接されている。これにより、リインフォース上部３２が、リインフォース下部３４に結合されている。

また、リインフォース上部３２の取付フランジ部３２Ａの上面３２Ａ２は、トンネル部１４の中央部１６の上端部分１６Ａの裏面にスポット溶接により結合されている（図２及び図３参照）。これにより、リインフォース上部３２は、トンネル部１４とも結合されている。

また、リインフォース下部３４の一対の傾斜部３８の前後縁には、断面Ｌ字状の側部フランジ部３８Ａが一体に形成されている。図２に示されるように、これらの側部フランジ部３８Ａの上面３８Ａ１は、トンネル部１４の中央部１６の下部１６Ｂ並びに一対の張り出し部１８の内側側面１８Ａにスポット溶接により結合されている。さらに、リインフォース下部３４の一対の下端取付部４０は、左右一対の張り出し部１８の下端面１８Ａにスポット溶接により結合されている。

上述したリインフォース上部３２はリインフォース下部３４よりも降伏応力の高い材料によって構成されている。従って、リインフォース上部３２の車両幅方向に対する強度は、リインフォース下部３４の車両幅方向に対する強度よりも高く設定されている。また、リインフォース下部３４の板厚は、リインフォース上部３２の板厚よりも薄く設定されている。

次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

本実施形態では、第１クロスメンバ２６及び第２クロスメンバ２８が前後に平行に配置されているが、以下の説明においては、第１クロスメンバ２６側に主たる側面衝突荷重が入力されたものとして説明する。

上記側面衝突時の衝突荷重は一方のロッカ２０から一方の第１クロスメンバ２６に入力された後、トンネル部１４へ伝達される。トンネル部１４の裏面側には一対の第１クロスメンバ２６を結ぶ線上にトンネル下リインフォース３０が配置されているため、トンネル部１４に入力された荷重Ｆ（図２参照）は、トンネル下リインフォース３０を介して他方の第１クロスメンバ２６へ伝達された後、他方のロッカ２０へと流される。

ここで、本実施形態では、トンネル部１４の裏面側に配置されるトンネル下リインフォース３０をリインフォース上部３２とリインフォース下部３４とに分割し、リインフォース上部３２の車両幅方向に対する強度をリインフォース下部３４の車両幅方向に対する強度よりも高く設定した（即ち、リインフォース上部３２を降伏応力の高い材料で製作し、リインフォース下部３４を降伏応力が相対的に低い材料で製作した）ので、重量増加を招くことなく、側面衝突時の衝突荷重に十分耐えることができる。

つまり、一般的には、側面衝突時の入力荷重は、トンネル部１４の上部側の方が下部側よりも大きくなる。従って、入力荷重が大きい方に位置するリインフォース上部３２を車両幅方向に対する降伏応力の高い材質で製作することで、側面衝突時の荷重伝達機能が担保される。一方、側面衝突時の入力荷重が小さい方に位置するリインフォース下部３４をリインフォース上部３２よりも車両幅方向に対する降伏応力の低い材質で製作してその分板厚を薄くすることで、重量軽減機能が発揮される。このように機能を分担することにより、トンネル下リインフォース３０を上下に分割した意義を最大限に引き出すことができる。換言すれば、本実施形態によれば、一般的な側面衝突時の入力荷重の分布に呼応した強度のチューニングとなり、その結果、極めて合理的なトンネル部１４の補強体を構成することができる。

なお、上述した本実施形態に係る車体フロアの補強構造では、左右一対の第１クロスメンバ２６を結ぶ線上にトンネル下リインフォース３０を設定したが、これに限らず、左右一対の第２クロスメンバ２８を結ぶ線上にもトンネル下リインフォース３０’（図１参照）を設定してもよい。また、クロスメンバが車両前後方向に所定の間隔で３箇所以上設定される車種にあっては、任意の一又は二以上の左右一対のクロスメンバを結ぶ線上にトンネル下リインフォースを設定するようにしてもよい。

また、上述した本実施形態に係る車体フロアの補強構造では、トンネル下リインフォース３０が上下二分割された構造を採用したが、これに限らず、上下（トンネル部１４の高さ方向）に複数個に分割されていればよく上下三段以上に分割されていてもよい。

さらに、上述した本実施形態に係る車体フロアの補強構造では、車両幅方向に対する強度の差を出すためにリインフォース上部３２とリインフォース下部３４とで材質を変更する構成を採ったが、これに限らず、他の方法を採ってもよい。例えば、リインフォース上部を筒型形状やハニカム形状にする等して、構造的に見てリインフォース上部の方がリインフォース下部よりも剛性が高くなるようにしてもよい。

本発明に係る車体フロアの補強構造が適用されたフロントフロアの概略平面図である。 本実施形態の要部に係るトンネル部の縦断面図（図１の２‐２線断面図）である。 本実施形態の要部に係るトンネル部の縦断面図（図１の３‐３線断面図）である。 本実施形態の要部に係るトンネル下リインフォースの分解斜視図である。 従来の車体フロアの補強構造を示す図２に対応するトンネル部の縦断面図である。

符号の説明

１０ フロントフロア（車体フロア）
１４ トンネル部
２０ ロッカ
２６ 第１クロスメンバ
３０ トンネル下リインフォース
３２ リインフォース上部
３４ リインフォース下部

Claims (2)

1. 車体フロアの中央部に車両前後方向を長手方向として設けられたトンネル部の両側部と車両前後方向を長手方向として配置された左右一対のロッカとの間に車両幅方向を長手方向として掛け渡された左右一対のクロスメンバと、トンネル部の裏面側で左右一対のクロスメンバを結ぶ線上に配置されたトンネル下リインフォースと、を含んで構成された車体フロアの補強構造であって、
   前記トンネル下リインフォースを上下に複数個に分割した、
   ことを特徴とする車体フロアの補強構造。
2. 前記トンネル下リインフォースは上部と下部とに分割されており、上部の車両幅方向に対する強度を下部の車両幅方向に対する強度よりも高く設定した、
   ことを特徴とする請求項１記載の車体フロアの補強構造。

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