JP2008137589A - 車体トンネル部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が側方から衝撃を受ける際に、一方のクロスメンバからの衝撃入力をトンネル部の内側に設けてある補強部材を介して他方のクロスメンバに効率よく伝達させる。
【解決手段】トンネル部５内に設けた排気管１３の上部に、補強部材となる可動プロテクタ１９を配置する。可動プロテクタ１９は、その車両前後に位置するプロテクタ本体１７とでヒートプロテクタ１５を構成し、連結アーム２７を介して車両前後方向に延びる連結棒２５に連結する。連結棒２５は、圧縮コイルばね３１によりトンネル部５の上壁５ａから垂下され、隔壁板２９に設けた傾斜している長孔２９ａ内の上部に挿入する。側面衝突時にフロア１上のクロスメンバ９からトンネル部５に衝撃荷重が入力すると、傾斜状態から鉛直状態となる長孔２９ａ内を連結棒２５が下方に移動し、可動プロテクタ１９も下方に移動してクロスメンバ９とほぼ同等高さ位置となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体のフロアに車両前後方向に延長されて車室側に突出するトンネル部を備えた車体トンネル部構造に関する。

従来から、車体のフロアに設けたトンネル部の内側に排気管を設け、この排気管とトンネル部との間に補強部材を設けてトンネル部との間で閉断面部を形成し、かつ補強部材が排気管の熱を遮蔽するヒートプロテクタを兼ねる構成が知られている（例えば下記特許文献１参照）。
実開平２−５６７８５号公報

ところで、セダン系や低床を特徴とするミニバンなどの自動車においては、車室内での乗員位置を低くするために、車体のフロアをできるだけ低く抑えることが必要であり、この際フロア上に設定する車幅方向に延長されるクロスメンバについてもフロアとともに低い位置となる。

一方、前記したトンネル部およびその内側に設けてある補強部材については、その下方に配置してある排気管との間に適宜の間隔を設ける必要があるので、上記したフロアやクロスメンバのように下方に設けることが困難である。

このため、補強部材はクロスメンバよりも鉛直方向上方位置となって、これら両者は車体上下方向に互いにずれた位置に設定されることとなり、車両の側面衝突時などで車両が側方から衝撃を受けた際に、一方のクロスメンバが受ける衝撃荷重を他方のクロスメンバに効率よく伝達できず、補強部材としての機能が充分に発揮されないという問題がある。

この場合、クロスメンバを補強部材の位置まで上昇させることで、側方からの衝撃荷重を補強部材を介して効率よく受けることができるが、その場合には、フロア位置も上昇することになって乗員位置が高くなり、前記したセダン系や低床のミニバンなどの自動車に不都合となる。逆に、補強部材をクロスメンバに近づけるべく下方に移動させる場合には、排気管を小さくする必要が生じて、排気性能の低下を招く。また、補強部材自体の強度を高めるために板厚を厚くすると、重量増しとなって車両重量の増加を招き、燃費の低下など車両性能の低下を招く。

そこで、本発明は、フロアを低い位置としかつフロア上のクロスメンバよりもトンネル部内の補強部材が上方位置にある車両であっても、車両が側方から衝撃を受けた際に、一方のクロスメンバからの衝撃入力をトンネル部内の補強部材を介して他方のクロスメンバに効率よく伝達させることを目的としている。

本発明は、車体のフロアに車両前後方向に延長されて車室側に突出するトンネル部を設け、このトンネル部は上壁と該上壁から下方に延びる側壁とをそれぞれ備え、前記上壁に対し下方位置にて前記側壁の外側に車幅方向に延びる一対のクロスメンバを設け、このクロスメンバと前記上壁との間の上下方向位置でかつ前記トンネル部の前記車室と反対の内側に車幅方向に延びる水平部を有する補強部材を設け、車両が側方から衝撃を受けたときに、前記補強部材の水平部が上下方向位置で前記クロスメンバと並ぶように前記補強部材を下方に向けて移動させる移動手段を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、車両が側方から衝撃を受けたときに、移動手段が、トンネル部の内側に設けてある補強部材を下方に移動させ、この補強部材の水平部を、上下方向位置でクロスメンバと並ぶようにするので、一方のクロスメンバからの衝撃入力を他方のクロスメンバに効率よく伝達することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態を示す車体トンネル部構造を備えた自動車の一部を車両前後方向から見た簡略化した断面図である。車体のフロア１の車幅方向（図１中で左右方向）中央には、車室３側に突出するトンネル部５を設けてあり、トンネル部５は上壁５ａと、上壁５ａの両端から下方の車幅方向外側に傾斜するようにして延びる側壁５ｂとをそれぞれ備えている。トンネル部５の左右両側のフロア１上には、乗員が着座するシート７を設けている。

また、フロア１上の車両前後方向（図１中で紙面に直交する方向）の規定位置(後述する可動プロテクタ１９に対応する位置)には、車幅方向に延びる一対のクロスメンバ９をトンネル部５の両側に設けており、各クロスメンバ９の車幅方向の内側端部９ａは、上記したトンネル部５の側壁５ｂに接合している。

上記したクロスメンバ９は、ほぼ水平な上部壁９ｂと、上部壁９ｂの車両前後方向の両端部から下方に延びる側部壁９ｃとをそれぞれ備え、側部壁９ｃの下端をフロアパネル１上に接合している。クロスメンバ９の車幅方向外側端部は、サイドシル２０に接合している。

トンネル部５の内側の空間１１内の下部寄りには、車両前後方向に延長される排気管１３を設けている。また、この排気管１３の上方の上記した空間１１には、排気管１３の熱を遮蔽する遮熱部材としてのヒートプロテクタ１５を設けている。

図２は、上記したフロア１，ヒートプロテクタ１５および排気管１３を互いに分解した状態の車両下方から見た簡略化した分解斜視図、図３は、図１におけるトンネル部５の拡大した断面図である。

ヒートプロテクタ１５は、図２に示すように、トンネル部５に合わせて車両前後方向に延長されて車両前後方向両側に位置するアルミニウム製のプレス成形品からなるプロテクタ本体１７と、これら各プロテクタ本体１７相互間に位置する補強部材としてのスチール製のプレス成形品からなる可動プロテクタ１９とをそれぞれ備えている。

プロテクタ本体１７は、可動プロテクタ１９よりもトンネル部５の上壁５ａに近い側にあって可動プロテクタ１９に近い側の端部付近が可動プロテクタ１９の長さ方向両端部付近を覆うように配置している。このようなプロテクタ本体１７は、本体上壁１７ａの車幅方向両端から下方の車幅方向外側に広がるようにして本体側壁１７ｂを備え、本体側壁１７ｂの下端はフロア１付近にまで達している。

一方、トンネル部５の側壁５ｂ直下のフロア１下面には、車両前後方向に延長されるセンタメンバ２１を設けてあり、センタメンバ２１の外側のフランジ２１ａをフロア１の下面に接合するとともに、内側のフランジ２１ｂを側壁５ｂの下部内側に接合する。そして、この内側のフランジ２１ｂに前記したプロテクタ本体１７における本体側壁１７ｂの下端を重ね合わせて接合する。

また、センタメンバ２１よりも車幅方向外側のフロア１の下面には、サイドメンバ２２を設けている。

前記した可動プロテクタ１９は、水平部としての可動上壁１９ａと、その車幅方向両端から下方の車幅方向外側に広がるようにして設けた可動側壁１９ｂを備え、可動側壁１９ｂの下端は前記した本体側壁１７ｂの下端付近にまで達している。

そして、これらプロテクタ本体１７と可動プロテクタ１９とからなるヒートプロテクタ１５によって前記した排気管１３の上部を覆うようにしており、該ヒートプロテクタ１５とトンネル部５との間に閉断面部２３を形成している。

また、ここでのフロア１は排気管１３の中心とほぼ同一高さ位置としてできるだけ低くなるよう設定してあり、このためシート７に着座する乗員の位置が低く、したがって本車体トンネル部構造は、セダン系や低床のミニバンなどの自動車に適応している。

上記したフロア１の高さ位置に対応してクロスメンバ９の高さ位置も低くしてあり、このためクロスメンバ９の上部壁９ｂは、可動プロテクタ１９の可動上壁１９ａよりも低い位置となって、これら上部壁９ｂと可動上壁１９ａとは、鉛直方向に互いにずれた位置に設定している。

図４は、可動プロテクタ１９を中心とした斜視図であり、ここではトンネル部５（フロア１）およびクロスメンバ９を省略している。可動プロテクタ１９における両可動側壁１９ｂの上部側方には、可動側壁１９ｂから離れた位置にて車両前後方向に延長される連結部としての連結棒２５を配置している。連結棒２５は、その長手方向２箇所において可動プロテクタ１９の可動側壁１９ｂに連結アーム２７を介して連結している。なお、これら連結棒２５および連結アーム２７は、図２では省略している。

上記した連結棒２５は、車両前後方向の両端部を、図３に示すように、所定長さのガイド部としての長孔２９ａに移動可能に挿入している。この長孔２９ａは、可動プロテクタ１９の両側に位置するプロテクタ本体１７の可動プロテクタ１９近傍位置で、閉断面部２３を塞ぐようにして設けてある隔壁板２９に設けている。

すなわち、この隔壁板２９は、図３に示してある閉断面部２３の形状とほぼ同形状の板状部材である。

このような隔壁板２９に設けてある長孔２９ａは、鉛直方向に対し下部が上部よりも車幅方向外側位置となるよう傾斜している。すなわち、左右二つの長孔２９ａによって、図３に示すように「ハ」の字を形成するような配置となっている。

一方、この長孔２９ａに挿入してある前記した連結棒２５は、２本の連結アーム２７相互間の位置において、弾性手段としての２本のコイルばね３１の下端が連結され、コイルばね３１の上端はトンネル部５の上壁５ａに連結している。すなわち、コイルばね３１は、上端がトンネル部５に連結されて垂下されている。

ここで、連結棒２５は、長孔２９ａ内の上部に位置しており、この状態でコイルばね３１は圧縮状態として連結棒２５を下方に押圧している。この押圧状態であっても左右の各長孔２９ａは、下部が上部よりも車幅方向外側にあって、両長孔２９ａによって「ハ」の字を形成するよう傾斜しているので、連結棒２５は下方に移動せず、長孔２９ａの上部位置にある状態を維持している。

したがって、上記の連結棒２５と連結アーム２７を介して連結されている可動プロテクタ１９は、コイルばね３１によって常時下方に押圧された状態にあるが、図３に示す位置、つまり可動上壁１９ａが、クロスメンバ９よりも上方位置にある状態を維持している。

このような車体トンネル部構造を備えた車両が、側面衝突するなどして側方から衝撃を受けると、図５に示すように、その衝撃荷重Ｆは、一方のクロスメンバ９からトンネル部５に伝達される。このときトンネル部５は、側壁５ｂの上下方向ほぼ中心位置より下部側がクロスメンバ９によって押圧されるので、右側の側壁５ｂは、図６（ａ）の傾斜状態から同図６（ｂ）のほぼ鉛直状態となるよう変位する。これとともに、左側の側壁５ｂについては、クロスメンバ９からの荷重入力によって、フロア１との境界部Ｐを支点として上部側が図５中で左側へ倒れ込むようにして鉛直状態となる。

このように長孔２９ａがほぼ鉛直状態になると、連結棒２５はコイルばね３１に押されて長孔２９ａ内を下方に移動し、これと伴に可動プロテクタ１９も図５に示すように下方に移動し、可動上壁１９ａが排気管１３に近接した状態となる。

したがって、ここでは可動ロテクタ１９を弾性支持する弾性手段であるコイルばね３１と、可動プロテクタ１９の連結棒２５が移動するガイド部である長孔２９ａとで、補強部材である可動プロテクタ１９を下方に移動させる移動手段を構成している。

上記図５，図６（ｂ）のように側方から衝撃を受けた後の可動上壁１９ａは、クロスメンバ９の上部壁９ｂに対して上下方向でほぼ同等位置にあり、したがって、一方のクロスメンバ９からの衝撃荷重が補強部材である可動プロテクタ１９を介して他方のクロスメンバ９に効率よく伝達され、可動プロテクタ１９ｆは、スチール製としたことに相俟って、補強部材としての機能を充分に発揮することができる。

また、本実施形態では、側方から衝撃を受けた後は、連結棒２５が図９（ｂ）のように長孔２９ａ内の下方に位置する状態となるので、可動プロテクタ１９は下方への移動後も可動上壁１９ａが、水平状態を維持しやすくクロスメンバ９の上壁部９ｂから連続する部分を構成して補強部材としてより一層有効なものとなる。

ここで、本実施形態では、可動プロテクタ１９を補強部材としての機能を充分に発揮させる際に、通常時（衝突前の状態）にてクロスメンバ９を補強部材の位置まで上昇させておく必要がなく、したがってフロア１の位置も上昇させる必要がないので、前述したようなセダン系やミニバンなどの自動車に適応している。

また、通常時は、補強部材をクロスメンバ９に近づけるべく下方に移動させておく必要もないので、排気管１３を小さくする必要もなく、排気性能の低下を回避することができる。

さらに、可動プロテクタ１９自体の強度を高めるために板厚を厚くする必要もないので、重量増しを防止でき、車両重量の増加を回避して燃費の低下など車両性能の低下を防止することができる。

また、車両が側方から衝撃を受けたときに可動プロテクタ１９を下方に移動させる移動手段としては、コイルばね３１と長孔２９ａとを備える簡単で安価な構成とすることができる。

また、連結棒２５を長孔２９ａに挿入して移動可能とすることで、可動プロテクタ１９を下方に移動させる動作を確実なものとすることができる。

図７は、上記した第１の実施形態の変形例を示す、前記図４に対応する斜視図である。図４に示した第１の実施形態では、補強部材である可動プロテクタ１９を、プレス加工によるアルミニウム製のプロテクタ本体１７に対してプレス加工によるスチール製として強度を高めているが、図７（ａ）の変形例１では、さらに強度を高めるために、可動プロテクタ３３をアルミニウムの押出成形体としている。

また、上記した可動プロテクタ３３は、側方入力を受けたときにトンネル部５から入力を受けやすいクロスメンバ９の側部壁９ｃに対応する部位に、閉断面部３５を設けている。この閉断面部３５は、可動上壁３３ａと、左右の両可動側壁３３ｂと、底壁３７とに囲まれて車両前後方向に貫通している。これにより、側方から入力を受けたときの強度がさらに向上する。

一方、図７（ｂ）の変形例２の可動プロテクタ３９は、上記した図７（ａ）の可動プロテクタ３３の閉断面部３５に代えて、車幅方向に貫通する鋼管４１を設けている。この鋼管４１は、図４，図７（ａ）における連結アーム２７の機能も兼ね備えている。

すなわち、この鋼管４１は、可動上壁３９ａの裏面に接合した状態で、両端が左右の両可動側壁３９ｂを貫通して突出しており、この突出端部を連結棒２５に連結している。

したがって、この例においても、図７（ａ）の例と同様に、可動プロテクタ３９は、側方入力を受けたときにトンネル部５から入力を受けやすいクロスメンバ９の側部壁９ｃに対応する部位の強度が鋼管４１により高くなっているので、補強部材としての機能をより一層に発揮することができる。

図８は、本発明の第２の実施形態を示す、前記図４に相当する斜視図である。第２の実施形態は、移動手段として、連結棒２５の長手方向中央位置にて上方に突出する被係合部としての一対の係合突起４３と、この係合突起４３に係合する係合部としてのストッパ４５と、ストッパ４５の車幅方向外側位置にてトンネル部５の側壁５ｂに設けた係合解除部としての突起４７とを、設けている。

一対の係合突起４３は、車両前後方向に沿って設けてあり、連結棒２５から上方に延びる鉛直部４３ａと、鉛直部４３ａから互いに接近する方向に延びて先端相互に隙間を備える係合部４３ｂとからなる。ストッパ４５は、係合部４３ｂの下方位置で一対の鉛直部４３ａ相互間にて車幅方向に移動可能に配置される板状部材であり、一対の係合部４３ｂ相互間の隙間から上方に延びるワイヤ４９によりトンネル部５の上壁５ａから垂下される状態となっている。その他の構成は、前記した第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態によれば、車両が側面衝突するなどして側方から衝撃を受けると、前記図５と同様にしてその衝撃荷重Ｆが一方のクロスメンバ９からトンネル部５に伝達され、左右の両側壁５ｂは傾斜状態から鉛直に近い状態となるように、図９（ａ）の状態から図９（ｂ）の状態へと変位する。

この際、本実施形態では、両側壁５ｂの内側に設けてある突起４７が、ストッパ４５に当接して該ストッパ４５を可動プロテクタ１９側に移動させ、ストッパ４５と係合突起４３との係合が解除される。この結果、連結棒２５はコイルばね３１に押されて長孔２９ａ内を下方に移動し、これと伴に可動プロテクタ１９も第１の実施形態と同様にして図５に示したように下方に移動し、可動上壁１９ａが、排気管１３に近接した状態となって、クロスメンバ９の上部壁９ｂに対して上下方向でほぼ同等位置となる。

このため、ここでは可動ロテクタ１９を弾性支持する弾性手段であるコイルばね３１と、連結棒２５に設けてある係合突起４３と、係合突起４３に係合するストッパ４５と、ストッパ４５に当接する突起４７とで、可動プロテクタ１９を下方に移動させる移動手段を構成している。

したがって、第２の実施形態においても、クロスメンバ９からの衝撃荷重が補強部材である可動プロテクタ１９を介して他方のクロスメンバ９に効率よく伝達され、可動プロテクタ１９は、スチール製としたことに相俟って、補強部材としての機能を充分に発揮することができる。

なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、図９（ａ）に示すように傾斜する長孔２９ａを設けてあり、側方から衝撃を受けた後は、図９（ｂ）のように鉛直状態となる長孔２９ａに沿って連結棒２５が下方に移動する。

これにより、通常時での可動プロテクタ１９の図３に示す状態の維持が確実にでき、下方への移動後も連結棒２５が長孔２９ａ内に位置しているので、可動上壁１９ａが水平状態を維持しやすく、クロスメンバ９の上壁部９ｂから連続する部分となって補強部材としてより一層有効なものとなる。

したがって、第２の実施形態においても、長孔２９ａが移動手段の一部を構成することになるが、移動手段としては前記した係合突起４３やストッパ４５を備えているので、長孔２９ａを移動手段とする必要がない。すなわち、長孔２９ａを、通常時（衝突前）にて連結棒２５の下方への移動を阻止するように傾斜する形状とする必要がなく、衝突後に連結棒２５が下方に移動できるように、例えば、下部側を車幅方向に広い形状としてもよい。このような構成とすることで、衝突後に連結棒２５の下方への移動が容易かつ確実となる。

このように第２の実施形態では、可動プロテクタ１９を、通常時の状態、つまり前記図３に示してある状態を維持する際に、係合突起４３にストッパ４５を係合させているので、第１の実施形態のように連結棒２５を長孔２９ａに挿入して移動手段を構成する場合に比較すると、通常時での状態の安定度が向上する。

なお、上記した第２の実施形態においても、可動プロテクタ１９に、前記図７（ａ），（ｂ）に示した閉断面部３５や鋼管４１を設ける構成を採用してもよい。

また、上記各実施形態においては、可動プロテクタ１９，３３，３９が、その下方に設けてある排気管１３の熱を遮蔽する遮熱部材を兼ねているので、別途専用の遮熱部材を設定することなく、側面衝突時の強度向上に寄与することができる。

本発明の第１の実施形態を示す車体トンネル部構造を備えた自動車の一部の車両前後方向から見た簡略化した断面図である。 図１の自動車におけるフロア，ヒートプロテクタおよび排気管を互いに分解した状態の車両下方から見た分解斜視図である。 図１の車体トンネル部構造の正面断面図である。 図１の車体トンネル部構造における可動プロテクタを中心とした斜視図である。 図１の車体トンネル部構造にて側方からの衝撃入力を受けた状態を示す断面図である。 （ａ）は図１の車体トンネル部構造での衝撃入力前の一部を示す断面図、（ｂ）は同衝撃入力後の一部を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は第１の実施形態の変形例１，２をそれぞれ示す、図４に対応する斜視図である。 本発明の第２の実施形態を示す、図４に相当する斜視図である。 （ａ）は図９の車体トンネル部構造での衝撃入力前の簡略化した断面図、（ｂ）は同衝撃入力後の簡略化した断面図である。

符号の説明

１ フロア
３ 車室
５ トンネル部
５ａ トンネル部の上壁
５ｂ トンネル部の側壁
９ クロスメンバ
９ａ クロスメンバの内側端部
１３ 排気管
１９，３３，３９ 可動プロテクタ（補強部材）
１９ａ 可動プロテクタの可動上壁（水平部）
２５ 連結棒（連結部）
２９ａ 長孔（ガイド部，移動手段）
３１ コイルばね（弾性手段，移動手段）
４３ 係合突起（被係合部，移動手段）
４５ ストッパ（係合部，移動手段）
４７ 突起(係合解除部）

Claims (8)

1. 車体のフロアに車両前後方向に延長されて車室側に突出するトンネル部を設け、このトンネル部は上壁と該上壁から下方に延びる側壁とをそれぞれ備え、前記上壁に対し下方位置にて前記側壁の外側に車幅方向に延びる一対のクロスメンバを設け、このクロスメンバと前記上壁との間の上下方向位置でかつ前記トンネル部の前記車室と反対の内側に車幅方向に延びる水平部を有する補強部材を設け、車両が側方から衝撃を受けたときに、前記補強部材の水平部が上下方向位置で前記クロスメンバと並ぶように前記補強部材を下方に向けて移動させる移動手段を設けたことを特徴とする車体トンネル部構造。
2. 前記補強部材は、水平方向に延びる可動上壁と、該可動上壁の車幅方向両端から下方に延びる可動側壁とを備え、車両が側方から衝撃を受けたときに、前記クロスメンバと上下方向で並ぶ前記補強部材の水平部は、前記可動上壁であることを特徴とする請求項１に記載の車体トンネル部構造。
3. 車両が側方から衝撃を受けたときに、前記補強部材の水平部は、上下方向位置で前記クロスメンバの上部壁に一致することを特徴とする請求項１または２に記載の車体トンネル部構造。
4. 前記移動手段は、前記補強部材を下方に向けて押し付けつつ前記トンネル部に上端が連結されて垂下される弾性手段と、この弾性手段の下端が連結する前記補強部材の連結部が移動可能に係合し、鉛直方向に対し下部が上部よりも車幅方向外側位置となるよう傾斜する所定長さのガイド部とを有し、前記連結部は、前記弾性手段により下方への押圧力を受けている状態で前記ガイド部の上部に位置するとともに、車両が側方から衝撃を受けたときに、前記ガイド部が前記傾斜状態から鉛直状態となってガイド部に沿って下方に移動することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車体トンネル部構造。
5. 前記連結部は車両前後方向に延びる連結棒で、前記ガイド部は、前記連結棒が挿入される長孔であることを特徴とする請求項４に記載の車体トンネル部構造。
6. 前記移動手段は、前記補強部材を下方に向けて押し付けつつ前記トンネル部に上端が連結されて垂下される弾性手段と、この弾性手段の下端が連結する前記補強部材の連結部に設けた被係合部と、この被係合部に係合しつつ前記トンネル部から垂下して車幅方向に移動可能な係合部と、車両が側方から衝撃を受けたときに、前記係合部を車両側方から押圧して前記被係合部との係合状態を解除する係合解除部とを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車体トンネル部構造。
7. 前記連結部は車両前後方向に延びる連結棒で、この連結棒を鉛直方向にガイドする長孔を設けたことを特徴とする請求項６に記載の車体トンネル部構造。
8. 前記トンネル部の内側に排気管を設け、この排気管と前記トンネル部との間に前記補強部材を設け、この補強部材は、前記排気管の熱を遮蔽する遮熱部材を兼ねていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の車体トンネル部構造。

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