JP2008080893A - フロアトンネル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱性能の確保と衝突剛性の向上との両立を図ることができるフロアトンネル構造を得る。
【解決手段】インシュレータ４０は、トンネル部１４の内側でかつ排気管３８の外側に配設され、排気管３８からの熱がトンネル部１４へ直接的に伝わるのを防止する。また、インシュレータ４０は、トンネル部１４の内側において車幅方向両側に設けられて中空形状内に複数の補強用のリブ４４が形成された縦壁部４２とこの縦壁部４２の上端部同士を繋ぐ頂壁部４８とを備えてトンネル部１４を補強するので、車両に衝突体が衝突した場合、所定剛性を備えたインシュレータ４０がトンネル部１４と共に荷重を支持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンから延出する排気管が収納されるトンネル部を備えたフロアトンネル構造に関する。

車体床部においては、車体下方側へ開口したトンネル部が形成されている（例えば、特許文献１参照）。このようなトンネル部では、その内側に排気管を収納した状態としている。

このような排気管には高温の排気ガスが通過することから、トンネル部では、断熱構造が適用されるが、スペースの制約が大きい場合、断熱性能を高めながら前面衝突及び側面衝突に対する剛性（以下、「衝突剛性」という。）をも高めるのが難しい。
特開平５−５８３４６号公報

本発明は、上記事実を考慮して、断熱性能の確保と衝突剛性の向上との両立を図ることができるフロアトンネル構造を提供することを課題とする。

請求項１に記載する本発明のフロアトンネル構造は、車幅方向の中間部に配設されて車体前後方向に沿って延在し、車体上方側へ膨出すると共に車体下方側へ開口してエンジンから延出する排気管が収納されるトンネル部と、前記トンネル部の内側でかつ前記排気管の外側に配設されて車体前後方向に沿って延在し、前記トンネル部の内側において車幅方向両側に設けられて中空形状内に複数の補強用のリブが形成された縦壁部と当該縦壁部の上端部同士を繋ぐ頂壁部とを備えて前記トンネル部を補強するインシュレータと、を有することを特徴とする。

請求項１に記載する本発明のフロアトンネル構造によれば、インシュレータがトンネル部の内側でかつ排気管の外側に配設されて車体前後方向に沿って延在するので、インシュレータによって、排気管からの熱がトンネル部へ直接的に伝わることが防止される。また、インシュレータは、トンネル部の内側において車幅方向両側に設けられて中空形状内に複数の補強用のリブが形成された縦壁部と当該縦壁部の上端部同士を繋ぐ頂壁部とを備えてトンネル部を補強するので、車両に衝突体が衝突した場合、所定剛性を備えたインシュレータがトンネル部と共に荷重を支持する。

請求項２に記載する本発明のフロアトンネル構造は、請求項１記載の構成において、前記インシュレータがアルミニウム合金材の押出し成形品とされたことを特徴とする。

請求項２に記載する本発明のフロアトンネル構造によれば、インシュレータがアルミニウム合金材の押出し成形品とされているので、所定形状のインシュレータを容易に製作することができる。

請求項３に記載する本発明のフロアトンネル構造は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記縦壁部は、いずれも車体前後方向に沿って延在する車幅方向内側の内壁と車幅方向外側の外壁との二重壁構造とされ、複数の前記リブが当該内壁と当該外壁とを連結することを特徴とする。

請求項３に記載する本発明のフロアトンネル構造によれば、縦壁部は、内壁と外壁との二重壁構造とされると共に複数のリブが内壁と外壁とを連結するので、内壁と外壁とリブとで閉断面部が形成され、縦壁部における剛性がより一層高くなる。このため、インシュレータがトンネル部を効果的に補強する。

請求項４に記載する本発明のフロアトンネル構造は、請求項１から３のいずれか一項に記載の構成において、前記インシュレータの車体上下方向における上部の高さ位置が、前記トンネル部の側方に配置されるシートフレームの高さ位置に揃えられることを特徴とする。

請求項４に記載する本発明のフロアトンネル構造によれば、インシュレータの車体上下方向における上部の高さ位置が、トンネル部の側方に配置されるシートフレームの高さ位置に揃えられるので、車両の側面衝突時に、シートフレームを介して伝達される衝突荷重をインシュレータが上部、すなわち、頂壁部又は頂壁部付近で受ける。このため、縦壁部の車体上下方向の中間部で衝突荷重を受ける場合に比べてインシュレータによる反力を大きくすることができる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載のフロアトンネル構造によれば、断熱性能の確保と衝突剛性の向上との両立を図ることができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載のフロアトンネル構造によれば、所定形状のインシュレータを容易に製作することができ、インシュレータの品質を安定させることができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載のフロアトンネル構造によれば、重量増加を抑えてインシュレータの剛性を向上させることができ、その結果として、トンネル部が効果的に補強されるという優れた効果を有する。

請求項４に記載のフロアトンネル構造によれば、車両の側面衝突時に、衝突荷重をインシュレータの上部で受けることで、インシュレータによる反力を大きく確保することができるという優れた効果を有する。

（実施形態の構成）
本発明におけるフロアトンネル構造の実施形態を図面に基づき説明する。なお、図中の矢印ＵＰは車体の上方向、矢印ＦＲは車体の前方向、矢印ＩＮは車幅方向内側をそれぞれ示す。

図１には、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）製車両における車両フロア１０の前部等の平面図が示されている。本実施形態における車両は、ＦＲ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｇｉｎｅ Ｒｅａｒ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ）車とされている。車両フロア１０は、フロアパネル部１２を備えており、フロアパネル部１２の車幅方向の中間部（本実施形態では中央部）には、トンネル部１４が配設されて車体前後方向に沿って延在している。トンネル部１４の前端部は、ダッシュパネル１６に結合されている。ダッシュパネル１６は、車室１８と車室１８の前方に位置するエンジンルーム２０とを仕切っている。トンネル部１４の側部には、フロアクロスメンバ２２の端部が結合されている。フロアクロスメンバ２２は、車幅方向に沿って配置されてトンネル部１４で車幅方向に２分割されており、フロアクロスメンバ２２の車幅方向外側の端部は、ロッカ２４に結合されている。ロッカ２４は、車体の下部両側に車体前後方向に沿って配置されている。ロッカ２４よりも車幅方向内側には、車体前後方向に沿ってフロアリインフォース２６が配置されている。また、トンネル部１４の側方には、シートフレーム２８Ａ（図２参照）を備えた車両用シート２８が配置されている。

図２に示されるように、トンネル部１４は、車体上方側へ膨出すると共に車体下方側へ開口しており、車体正面視（図２の向きから見ると車体背面視）の断面形状が開口部を車体下方側に向けた略コ字状になっている。すなわち、トンネル部１４は、互いに対向する左右一対の側壁部３０と、この側壁部３０の上端部同士を繋ぐ略水平な上壁部３２と、を備えている。

側壁部３０における車体上下方向の中間部（略中央部）は、段差形状とされており、側壁部３０の上部３０Ａが側壁部３０の下部３０Ｂに対して車幅方向内側に一段下がっている。これによって、トンネル部１４の上部における車幅方向寸法がトンネル部１４の下部における車幅方向寸法に比べて小さくなっている。また、本実施形態におけるトンネル部１４は、上壁部３２の車幅方向寸法に比べて側壁部３０の車体上下方向寸法が２倍程度大きい構造、すなわち、車体正面視で背高かつ縦長の構造となっている。

このように高さの高い（深い）トンネル部１４の内側には、ドライブチューブ３６及び排気管３８が上下に収納されている。換言すれば、ＣＦＲＰ製のトンネル部１４は、上下に配置されるドライブチューブ３６及び排気管３８を収納可能なように車体上方側に深く凹んで成形されている。なお、本実施形態の車両では、シート位置の設定や車幅スペースに大きな制約があるために、ドライブチューブ３６及び２本の排気管３８を上下に配置している。ドライブチューブ３６及び排気管３８は、上壁部３２の車体下方側において、いずれも車体前後方向に延在している。

ドライブチューブ３６は、大径の剛性体とされてトンネル部１４の内側上部（上段）に配置されており、エンジン（図示省略）側とディファレンシャル（図示省略）側とを連結して剛性構造体を構成している。このドライブチューブ３６内には、シャフト部材３４（プロペラシャフト）が収納され、車体前後方向に延在している。シャフト部材３４は、エンジン（図示省略）からの駆動力を後輪に伝達するようになっており、ドライブチューブ３６によって防護されることで、耐久性等の向上が図られている。なお、本実施形態では、シャフト部材３４の外周側にドライブチューブ３６が配置されることで、シャフト部材３４の外周側にドライブチューブ３６が配置されない一般的な構成に比べて、トンネル部１４内に配置される部材の占有スペースが大きくなっている。

排気管３８は、エンジン（図示省略）から延出してトンネル部１４の内側下部（下段）に上下計２本配置され、高温の排気ガスが通過する流路となっている。排気管３８の車体後方側は、マフラ（図示省略）と接続されており、排気管３８を通過した排気ガスがマフラを介して車外へ排出されるようになっている。また、トンネル部１４における側壁部３０及び上壁部３２と、熱源となる排気管３８とは、所定距離離されている。

トンネル部１４の内側でかつ排気管３８の外側には、インシュレータ４０（ヒートインシュレータ）が配設されて車体前後方向に沿って延在している。インシュレータ４０は、アルミニウム合金材の押出し成形品とされており、車体正面視の断面形状がハット型とされ、トンネル部１４の内側において車幅方向両側に設けられた左右一対の縦壁部４２と、縦壁部４２の上端部同士を繋ぐ略水平な頂壁部４８と、縦壁部４２の下端部から車幅方向に沿ってインシュレータ４０の外側向きに延出されたフランジ部５０と、を備えている。

インシュレータ４０は、熱源となる排気管３８からの熱が直接伝達しないように、排気管３８から所定距離離されている。また、客室への熱伝達を考慮し、インシュレータ４０は、熱源となる排気管３８から離れた位置にあるフランジ部５０において、ボルト５２の締結でフロアパネル部１２の一部に固定されている。

図３に示されるように、縦壁部４２は、いずれも車体前後方向（図３の紙面に垂直な方向）に沿って延在する車幅方向内側の内壁４２Ａと車幅方向外側の外壁４２Ｂとの二重壁構造とされている。内壁４２Ａと外壁４２Ｂとは、上端部同士が頂壁部４８の連続部分とされる上壁４２Ｃによって繋がれると共に、下端部同士がフランジ部５０の連続部分とされる下壁４２Ｄによって繋がれている。すなわち、内壁４２Ａ、外壁４２Ｂ、上壁４２Ｃ及び下壁４２Ｄは、車体前後方向に延在する略角筒形状（中空矩形状）を構成している。

内壁４２Ａ、外壁４２Ｂ、上壁４２Ｃ及び下壁４２Ｄによって構成される中空矩形状内には、複数の補強用のリブ４４が形成されている。複数のリブ４４は、車体正面視で直線状とされて内壁４２Ａと外壁４２Ｂとを連結している。縦壁部４２は、内壁４２Ａ、外壁４２Ｂ、上壁４２Ｃ、下壁４２Ｄ及びリブ４４によって複数の三角形状の閉断面部４６が形成された（トラス構造のような）骨組み構造となっている。

ここで、縦壁部４２における外壁４２Ｂの外側上端部４２Ｚ（車幅方向外側における上端部）は、トンネル部１４の車体上下方向中間部の内側面部に接して接着され、インシュレータ４０の外側とトンネル部１４の内側との間には、インシュレータ４０の上方及び側方に閉断面５４が形成されている。所定剛性を備えたインシュレータ４０は、フランジ部５０がフロアパネル部１２の一部に固定されると共に縦壁部４２の外側上端部４２Ｚがトンネル部１４の内側面部に固定されることで、トンネル部１４を補強している。

縦壁部４２の上端部同士を繋ぐ頂壁部４８は、ドライブチューブ３６と排気管３８とを上下に隔てている。また、図２に示されるように、インシュレータ４０の車体上下方向における上部４０Ａ（頂壁部４８及び縦壁部４２の上部）の高さ位置（車体上下方向の位置）が、トンネル部１４の側方に配置されるシートフレーム２８Ａの高さ位置（車体上下方向の位置）に揃えられている。

なお、図３に示されるように、縦壁部４２の閉断面部４６内には、トンネル部１４内を車体前後方向（図３の紙面に垂直な方向）に沿って延在する配管配線６０が配置されている。このようにすることで、ボデーへの固定用の固定手段（クリップ等）や取付け孔等が不要となるのに加えて、配管配線６０に直接熱を伝達させないために配管配線６０の保護を図ることができ、また、床下の見栄えも向上する。

（実施形態の作用）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

インシュレータ４０がトンネル部１４の内側でかつ排気管３８の外側に配設されて車体前後方向に沿って延在するので、インシュレータ４０によって、排気管３８からの熱がトンネル部１４へ直接的に伝わることが防止される。ここで、ＣＦＲＰ製のトンネル部１４は、鋼製やアルミニウム合金製のトンネル部に比べて熱に強くないが、インシュレータ４０が排気管３８とトンネル部１４とを仕切ることで効果的に断熱するので、ＣＦＲＰ製のトンネル部１４における熱影響を抑えることができる。

また、インシュレータ４０は、トンネル部１４の内側において車幅方向両側に設けられて中空形状内に複数の補強用のリブ４４が形成された縦壁部４２とこの縦壁部４２の上端部同士を繋ぐ頂壁部４８とを備えてトンネル部１４を補強するので、車両に衝突体が衝突した場合、所定剛性を備えたインシュレータ４０がトンネル部１４と共に荷重を支持する。すなわち、縦壁部４２は、内壁４２Ａと外壁４２Ｂとの二重壁構造とされると共に複数のリブ４４が内壁４２Ａと外壁４２Ｂとを連結するので、内壁４２Ａ、外壁４２Ｂ、上壁４２Ｃ、下壁４２Ｄ及びリブ４４で閉断面部４６が形成され、縦壁部４２における剛性がより一層高くなり、インシュレータ４０がトンネル部１４を効果的に補強することができる。

補足すると、トンネル部１４には、その内側にドライブチューブ３６及び２本の排気管３８が上下に配設されているので、車体上下方向の高さ（上壁部３２の位置）が高くなってトンネル部１４自体の車幅方向の剛性が低くなり、これによって、側面衝突時等には、トンネル部１４が変形（例えば、倒れ込み変形や開き変形等）しやすくなるが、インシュレータ４０が補強部材の役目を兼ねるため、トンネル部１４の剛性低下がカバーされる。また、質量増の抑制や乗員スペース（パッケージスペース）の制約の観点から、トンネル部１４の肉厚を十分に確保できない場合であっても、トンネル部１４内に配置したインシュレータ４０により、（前面衝突時等の）衝突時の強度が向上する。例えば、前面衝突時には、インシュレータ４０がトンネル部１４と共にフロント側からトンネル部１４側に作用する荷重をキャビンで支持する。

また、図２に示されるように、インシュレータ４０の車体上下方向における上部４０Ａ（頂壁部４８及び縦壁部４２の上部）の高さ位置が、トンネル部１４の側方に配置されるシートフレーム２８Ａの高さ位置に揃えられるので、車両の側面衝突時に、ロッカ２４からシートフレーム２８Ａを介して伝達される衝突荷重をインシュレータ４０が上部４０Ａ、すなわち、頂壁部４８付近で受ける。このため、縦壁部４２の車体上下方向の中間部（いわゆる腹部）で衝突荷重を受ける場合に比べてインシュレータ４０による反力、ひいては、トンネル部１４（ボデー）による反力を大きくすることができる。

また、図３に示されるインシュレータ４０は、アルミニウム合金材の押出し成形品とされているので、閉断面部４６を備えた所定形状のインシュレータ４０を容易に製作することができ、インシュレータ４０の品質を安定させることができる。また、インシュレータ４０をアルミニウム合金材の押出し成形品とすることで、複数の閉断面部４６を一部品で構成できるので、部品点数を削減できる。さらに、アルミニウム合金材の押出し成形によれば、インシュレータ４０の肉厚変更や中空形状内のリブ４４の設定変更も容易である。

以上説明したように、本実施形態のフロアトンネル構造によれば、重量増加を抑えてインシュレータ４０の剛性を向上させることができ、トンネル部１４が効果的に補強されることで、断熱性能の確保と衝突剛性の向上との両立を図ることができる。

なお、インシュレータ４０自体の剛性が高く設定されているので、インシュレータ４０の取り付け剛性も確保しやすく、車両走行中等におけるインシュレータ４０の振動は抑制され、インシュレータ４０の振動による発音は抑えられる。

（実施形態の補足説明）
なお、上記実施形態では、ＣＦＲＰ製のトンネル部１４内にインシュレータ４０が配設されているが、金属製（例えば、鋼製やアルミニウム合金製等）のような他の素材で形成されるトンネル部内にインシュレータが配設される構成としてもよい。

また、上記実施形態では、インシュレータ４０のフランジ部５０がフロアパネル部１２の一部に固定されているが、例えば、車両構成によっては、縦壁部の下部がトンネル部の最下部（根元付近）に固定されてもよい。また、上記実施形態では、インシュレータ４０は、ボルト５２の締結でフロアパネル部１２の一部に固定されているが、例えば、インシュレータは、リベットや接着剤によってフロアパネル部等のボデー側に取り付けられてもよく、また、接着剤とボルトやリベット等の締結具とを併用してフロアパネル部等のボデー側に取り付けられてもよい。

また、上記実施形態では、インシュレータ４０は、車体正面視の断面形状がハット型とされているが、インシュレータは、車体正面視の断面形状が車体下方側に開放したコ字形状や逆Ｕ字形状等とされるような（縦壁部と頂壁部とを備えた）他形状であってもよい。また、上記実施形態では、頂壁部４８は、ドライブチューブ３６と排気管３８とを上下に隔てる位置に配設されているが、頂壁部は、ドライブチューブ及び排気管の上方位置に配設されてもよい。また、上記実施形態では、縦壁部４２における外壁４２Ｂの外側上端部４２Ｚは、トンネル部１４の車体上下方向中間部の内側面部に接して接着されているが、外壁とトンネル部とが若干離れた構成であってもよい。

さらに、上記実施形態では、インシュレータ４０がアルミニウム合金材の押出し成形品とされているが、インシュレータは、鋼板等の金属板から成形されたプレス成形部品を溶接等によって一体化して一個の構造体としたインシュレータ等のように他のインシュレータであってもよい。

さらにまた、上記実施形態では、縦壁部４２は、二重壁構造とされているが、縦壁部は、三重壁構造等であってもよい。また、縦壁部４２には、内壁４２Ａ、外壁４２Ｂ、上壁４２Ｃ、下壁４２Ｄ及びリブ４４によって複数の三角形状の閉断面部４６が形成されているが、縦壁部は、例えば、リブ等によって梯子状の閉断面部やハニカム形状の閉断面部等のような他の閉断面部が形成された縦壁部としてもよい。

なお、図２に示されるように、上記実施形態では、インシュレータ４０の車体上下方向における上部４０Ａ（頂壁部４８及び縦壁部４２の上部）の高さ位置が、トンネル部１４の側方に配置されるシートフレーム２８Ａの高さ位置に揃えられており、このような形態がより好ましいが、インシュレータの車体上下方向における上部の高さ位置が、トンネル部の側方に配置されるシートフレームの高さ位置に揃えられない構成であっても、断熱性能の確保と衝突剛性の向上との両立を図ることはできる。

本発明の実施形態に係るフロアトンネル構造が適用された車両フロアの前部等を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るフロアトンネル構造を示す断面図である（図１の２−２線に沿った拡大断面図に相当する。）。 本発明の実施形態に係るフロアトンネル構造を示す拡大断面図である。

符号の説明

１４ トンネル部
２８Ａ シートフレーム
３８ 排気管
４０ インシュレータ
４０Ａ インシュレータの車体上下方向における上部
４２ 縦壁部
４２Ａ 内壁
４２Ｂ 外壁
４４ リブ
４８ 頂壁部

Claims (4)

1. 車幅方向の中間部に配設されて車体前後方向に沿って延在し、車体上方側へ膨出すると共に車体下方側へ開口してエンジンから延出する排気管が収納されるトンネル部と、
   前記トンネル部の内側でかつ前記排気管の外側に配設されて車体前後方向に沿って延在し、前記トンネル部の内側において車幅方向両側に設けられて中空形状内に複数の補強用のリブが形成された縦壁部と当該縦壁部の上端部同士を繋ぐ頂壁部とを備えて前記トンネル部を補強するインシュレータと、
   を有することを特徴とするフロアトンネル構造。
2. 前記インシュレータがアルミニウム合金材の押出し成形品とされたことを特徴とする請求項１記載のフロアトンネル構造。
3. 前記縦壁部は、いずれも車体前後方向に沿って延在する車幅方向内側の内壁と車幅方向外側の外壁との二重壁構造とされ、複数の前記リブが当該内壁と当該外壁とを連結することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフロアトンネル構造。
4. 前記インシュレータの車体上下方向における上部の高さ位置が、前記トンネル部の側方に配置されるシートフレームの高さ位置に揃えられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のフロアトンネル構造。

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