JP2008149943A - Vehicle body floor structure - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、燃料電池車両に適用される車体フロア構造に関するものである。 The present invention relates to a vehicle body floor structure applied to, for example, a fuel cell vehicle.
車体フロア構造の中には、アルミニウム等で形成された複数の中空押出材を車体の前後方向に延在するように配置して互いに溶接し、プレス成形等を必要としないようにして成形加工設備の大型化を防止するものがある(特許文献1参照)。
しかしながら、上述した従来の車体フロア構造にあっては、横方向からの入力に対し、軸方向で力を受けることができず、各部材は曲げの入力で力を受けるため、軸方向で受ける場合に比較して変形抵抗が少なくなる。
また、押出材の閉断面構造を有効利用して閉断面部内に機能部品を配置することも考えられるが、フロアの中央部に機能部品を配置すると他の部品の配置自由度が大きく制約を受けるという問題がある。
However, in the case of the conventional vehicle body floor structure described above, it is not possible to receive a force in the axial direction with respect to an input from the lateral direction, and each member receives a force by an input of bending, and therefore receives in the axial direction. Deformation resistance is reduced compared to.
In addition, it is conceivable to place the functional parts in the closed cross section by effectively using the closed cross section structure of the extruded material. However, if the functional parts are placed in the center of the floor, the degree of freedom of placement of other parts is greatly restricted. There is a problem.
そこで、この発明は、前後方向、車幅方向からの入力荷重に対して変形抵抗が大きく確保でき、かつ機能部品の配置自由度を高めることができる車体フロア構造を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle body floor structure that can ensure a large deformation resistance with respect to an input load from the front-rear direction and the vehicle width direction and can increase the degree of freedom of arrangement of functional parts.
上記目的を達成するために、請求項1に記載した発明は、押出材で形成され内部空間(例えば、実施形態における閉断面構造部11)を有する左右一対のフロアトンネルフレーム(例えば、実施形態におけるフロアトンネルフレーム10)を車体の前後方向に沿って配置し、前記フロアトンネルフレームに交差して押出材で形成された内部空間(例えば、実施形態における閉断面構造部35)を有する左右一対の横方向フレーム(例えば、実施形態における第2横材30)を配置し、前記左右のフロアトンネルフレームをサブフレーム(例えば、実施形態におけるサブフレーム90)で下側から連結し、該サブフレームと前記横方向フレームとを直線状に連結することを特徴とする。
このように構成することで、左右のフロアトンネルフレーム間に比較的大きなフロアトンネル部を形成することが可能となると共に、前後方向、左右方向からの入力荷重を軸方向で受けることができるので大きな変形抵抗を確保できる。とりわけ、サブフレームにより左右のフロアトンネルフレームを連結したため、横方向からの入力荷重に対してこれを左右のフロアトンネルフレームに荷重分担させることができる。
In order to achieve the above object, a first aspect of the invention described in
With this configuration, a relatively large floor tunnel portion can be formed between the left and right floor tunnel frames, and an input load from the front-rear direction and the left-right direction can be received in the axial direction. Deformation resistance can be secured. In particular, since the left and right floor tunnel frames are connected by the sub-frame, the load can be shared by the left and right floor tunnel frames with respect to the input load from the lateral direction.
請求項2に記載した発明は、前記左右のフロアトンネルフレーム間に燃料電池スタック(例えば、実施形態における燃料電池スタック5)を配置し、前記燃料電池スタックの関連デバイス(例えば、実施形態における電圧変換ユニット6、12Vバッテリ6’)を横方向フレームの下面(例えば、実施形態における下壁32)をカットして前記横方向フレームの内部空間に配置したことを特徴とする。
このように構成することで、燃料電池スタックの関連デバイスを横方向フレームの内部空間を有効利用してコンパクトに配置することが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, a fuel cell stack (for example, the
With this configuration, the related devices of the fuel cell stack can be arranged in a compact manner by effectively using the internal space of the lateral frame.
請求項3に記載した発明は、前記横方向フレームの下面に燃料電池スタックの関連デバイスを配置するためのカット部(例えば、実施形態におけるカット部94)を設け、上面(例えば、実施形態における上壁31)にはフロアトンネルフレーム側から前記カット部を越えてサイドシル側へ延びるシートフレーム(例えば、実施形態におけるシートフレーム部70)を一体形成したことを特徴とする。
このように構成することで、横方向フレームの下面がカットされていてもサイドシルから作用する入力荷重をシートフレームを介してフロアトンネルフレームに伝達することができる。
The invention described in
With this configuration, even when the lower surface of the horizontal frame is cut, the input load acting from the side sill can be transmitted to the floor tunnel frame via the seat frame.
請求項4に記載した発明は、前記フロアトンネルフレームと左右のサイドシルとが各々の稜線(例えば、実施形態における48,45)で接合されていることを特徴とする。
このように構成することで、結合力を高めることができる。
The invention described in claim 4 is characterized in that the floor tunnel frame and the left and right side sills are joined at respective ridgelines (for example, 48 and 45 in the embodiment).
With this configuration, the coupling force can be increased.
請求項5に記載した発明は、前記横方向フレーム(例えば、実施形態における第1横材50、第2横材30、第3横材60)を上下にオフセットし複数組み合わせてサイドシルとの結合線を一直線としたことを特徴とする。
このように構成することで、強度を高めることができ、かつ接合が容易な構造とできる。
In the invention described in
With this configuration, the strength can be increased and the structure can be easily joined.
請求項1に記載した発明によれば、左右のフロアトンネルフレーム間に比較的大きなフロアトンネル部を形成することが可能となるため各種機能部品の配置自由度を高めることができると共に、前後方向、左右方向からの入力荷重を軸方向で受けることができるので大きな変形抵抗を確保でき、車体の前後方向及び左右方向からの入力荷重に対して十分に対抗できる効果がある。また、左右の金型を共通化することにより、金型費も削減できる効果がある。
請求項2に記載した発明によれば、燃料電池スタックの関連デバイスを横方向フレームの内部空間を有効利用してコンパクトに配置することが可能となるため、燃料電池の関連デバイスの配置自由度を格段に高めることができる効果がある。
請求項3に記載した発明によれば、横方向フレームの下面がカットされていてもサイドシルから作用する入力荷重をシートフレームを介してフロアトンネルフレームに伝達することができるため、横方向フレームに設けた燃料電池スタックの関連デバイスに入力荷重の影響を与えないようにすることができる効果がある。また、シートを支持するシートフレームを一体化することにより、部品点数を削減できる効果がある。
請求項4に記載した発明によれば、結合力を高めることができるため、車体フロアの強度剛性を高めることができる効果がある。
請求項5に記載した発明によれば、強度を高めることができ、かつ接合が容易な構造とできるため、車体フロアの強度剛性を高め、容易に製造することができる効果がある。
According to the first aspect of the present invention, since a relatively large floor tunnel portion can be formed between the left and right floor tunnel frames, the degree of freedom of arrangement of various functional parts can be increased, and the front-rear direction, Since an input load from the left-right direction can be received in the axial direction, a large deformation resistance can be secured, and there is an effect that it can sufficiently counter the input loads from the front-rear direction and the left-right direction of the vehicle body. Further, by sharing the left and right molds, there is an effect that the mold cost can be reduced.
According to the second aspect of the present invention, the related devices of the fuel cell stack can be arranged in a compact manner by effectively using the internal space of the lateral frame. There is an effect that can be remarkably enhanced.
According to the third aspect of the present invention, the input load acting from the side sill can be transmitted to the floor tunnel frame via the seat frame even when the lower surface of the horizontal frame is cut. In addition, there is an effect that the influence of the input load is not exerted on the related device of the fuel cell stack. Also, by integrating the seat frame that supports the seat, there is an effect that the number of parts can be reduced.
According to the fourth aspect of the invention, since the coupling force can be increased, the strength and rigidity of the vehicle body floor can be increased.
According to the fifth aspect of the present invention, since the strength can be increased and the structure can be easily joined, there is an effect that the strength rigidity of the vehicle body floor can be increased and the vehicle body can be easily manufactured.
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1に示すように、燃料電池車両1は、ダッシュパネル2の前側に隔成された車体前部のパワープラントルーム3に走行用のモータ4が、車室内にはフロアトンネル部T下に燃料電池スタック5が、燃料電池スタック5の左側方には電圧変換ユニット(VCU)6が、燃料電池スタック5の後方には高圧バッテリ7が、車体後部には水素タンク8が各々配置されている。
ここで、燃料電池スタック5は、供給される水素と酸素との電気化学反応によって発電を行うものであり、この発電により生じた電力でモータ4を駆動して走行する。燃料電池スタック5は、車体後部に設けた水素タンク8から供給される水素ガスと、車体前部のパワープラントルーム3に設けたコンプレッサから供給される空気中の酸素により発電を行う。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
Here, the
図2は燃料電池車両1の車室内のフロア9を示し、このフロア9に形成されたフロアトンネル部Tの下に燃料電池スタック5が配置されている。フロアトンネル部Tはアルミニウムの押出材で形成された左右一対のフロアトンネルフレーム10を前後方向に沿って備えている。
図3に示すように、フロアトンネルフレーム(右側)は四角形状の閉断面構造部11を備え、この閉断面構造部11は上壁12のやや下がった位置に車幅方向外側に延出する上フランジ部13を備え、下壁14に沿い車幅方向外側に延出する下フランジ部15を備えている。閉断面構造部11の内側壁16には斜め上方に内側に向かって延出するフロアトンネル壁17が形成され、このフロアトンネル壁17の上端部の下側には、外側に向かって水平に延びる横フランジ部18が形成されている。
FIG. 2 shows a
As shown in FIG. 3, the floor tunnel frame (on the right side) includes a quadrangular closed
右側と左側のフロアトンネルフレーム10の各フロアトンネル壁17の上部に跨る部位に、断面略V字状のカバー19が取り付けられている。カバー19にはその下縁に外側に開いた係止部20が形成され、この係止部20がフロアトンネルフレーム10の上端部内側を受け入れて係止し、このカバー19とフロアトンネルフレーム10とでフロアトンネル部Tが構成されている。
図2にも示すように、カバー19は、幅寸法が左右のフロアトンネルフレーム10の上縁の幅に整合した部材であって、車室の車幅方向中央部に前後方向に沿って立ち上がるものである。カバー19にはフロアトンネルフレーム10の前縁部近傍に位置する第1上壁部21が設けられている。第1上壁部21の後方には第1傾斜壁22を介して、第1上壁部21よりも高い第2上壁部23が連設されている。第2上壁部23の後方には最も高い第3上壁部24が第2傾斜壁25を介して連設されている、第3上壁部24の後方には、第1上壁部21よりも高く、第2上壁部23よりも低い第4上壁部26が形成されている。
A
As shown also in FIG. 2, the
図4にも示すように、フロアトンネルフレーム10には、これに交差するように車幅方向に向かってアルミニウムの押出材で形成された左右一対の第2横材30が配置されている。この第2横材30は前後にある程度の幅をもった上壁31と下壁32とを備えた形状の閉断面構造の部材である。上壁31の前縁は斜め前側に傾斜しており、ここに下壁32と接続される前壁33が接続されている。上壁31の後縁には下壁32と接続される後壁34が設けられている。したがって、上壁31、下壁32、前壁33、後壁34とで閉断面構造部35が形成され。この第2横材30は閉断面構造部35内に内部空間を有することとなる。
As shown in FIG. 4, the
図3において、40はサイドシルを示し、このサイドシル40はシルアウタパネル41とシルインナパネル42とを上下に設けた接合フランジ部43で接合して閉断面構造に形成されたものである。シルアウタパネル41とシルインナパネル42は共にアルミニウムの押出材で形成されたものであって、シルインナパネル42の内側壁44の上下に設けた稜線45,45には車幅方向内側に向かって上フランジ部46と下フランジ部47とが形成されている。
In FIG. 3,
このサイドシル40の上フランジ部46と下フランジ部47との間に挟まれるようにして第2横材30の外側端が装着されて、アーク溶接、摩擦攪拌溶接、リベット止め、ボルト締め等により取り付けられている。また、第2横材30の内側端は上壁31がフロアトンネルフレーム10の上フランジ部13を下側に受け入れ、下壁32はフロアトンネルフレーム10の下フランジ部15を上側に受け入れるようにしてフロアトンネルフレーム10に装着されて、アーク溶接、摩擦攪拌溶接、リベット止め、ボルト締め等により取り付けられている。
したがって、各フロアトンネルフレーム10と左右のサイドシル40が、フロアトンネルフレーム10の上下壁12,14の付け根部の稜線48,48とサイドシル40の稜線45,45とで第2横材30により接合されることとなる。
The outer end of the
Accordingly, each
図4に示すように、第2横材30の前側には、アルミニウムの押出材で閉断面構造に形成された第1横材50が第2横材30の前壁33に接合されている。この第1横材50は第2横材30の下壁32よりも下に位置する底壁51と第2横材30に沿って途中まで斜めに下がり、その後前側に水平に延出する上壁52とを備え、この上壁52と底壁51とが前壁53と後壁54とで接合されている。第1横材50の上壁52には、フロアトンネルフレーム10とのコーナー部分にフロントパネル55が接合されている。ここで、上壁52は第2横材30の下壁32とほぼ同高さとなっている。尚、このフロントパネル55も第1横材50の上壁52と共に第2横材30の下壁32と同様サイドシル40のシルインナパネル42の下フランジ部47の上側に接合され、フロアトンネルフレーム10の下フランジ部47に連接されている。
As shown in FIG. 4, on the front side of the
第2横材30の後側には、アルミニウムの押出材で上下に扁平な閉断面構造で形成された第3横材60が第2横材30の後壁34に接合されている。この第3横材60は第2横材30の下壁32よりも下に位置する底壁61と第2横材30の上壁31の後縁から後方に向かって斜めに下がり、その後側に水平に延出する上壁62とを備え、この上壁62と底壁61とが前壁63と後壁64とで接合されている。第3横材60の上壁62には、フロアトンネルフレーム10とのコーナー部分にリヤパネル65が接合されている。ここで、第3横材60の上壁62は第2横材30の下壁32とほぼ同高さとなっている。
尚、このリヤパネル65も第3横材60の上壁62の後部と共に第2横材30の下壁32と同様サイドシル40のシルインナパネル42の下フランジ部47の上側に接合され、フロアトンネルフレーム10の下フランジ部15に連設されている。
On the rear side of the
This
したがって、第1横材50及び第3横材60から上方向にオフセットして第2横材30が取り付けられているが、これら第1横材50の上壁52、第2横材30の下壁32及び第3横材60の上壁62に加えフロントパネル55、リヤパネル65に渡る部位に結合線を一直線としたサイドシル40のシルインナパネル42の下フランジ部47とフロアトンネルフレーム10の下フランジ部15とが接合されることとなる。
ここで、第3横材60の内部には、閉断面構造である内部空間を前後で3つに仕切る第1リブ66と第2リブ67が車幅方向に形成されている。
Accordingly, the
Here, a
第2横材30の上壁31には車幅方向に延びる閉断面構造のシートフレーム部70が設けられている。このシートフレーム部70は、第2横材30に一体に押出成形により形成されたものであって、車室内側端部はフロアトンネルフレーム10のフロアトンネル壁17に当接する部分に至り、車室外側端部はサイドシル40に至る長さを有している。シートフレーム部70の前壁71と後壁72の形成位置に対応して、第2横材30の内部には上壁31と下壁32との間を接続する前リブ73と後リブ74が設けられている。
A
ここで、図5に示すように、フロントパネル55、第1横材50の上壁52、第2横材30の下壁32、第3横材60の上壁62及びリヤパネル65に渡る部位には、車体前後方向に沿いハット型断面形状の左右一対のフロアフレーム75が各部材を貫くように接合されている。したがって、同図に示すように、このフロアフレーム75の下壁は第1横材50及び第3横材60の各底壁51,61から部分的に下側に露出するようにして取り付けられることとなる。
Here, as shown in FIG. 5, the
そして、図3に示すように、各フロアトンネルフレーム10の閉断面構造部11の下壁14の下面には、図示しないボルトなどにより両者に跨るようにして第1横材50、第2横材30、第3横材60と直線状となる位置にサブフレーム90が固定されて、左右のフロアトンネルフレーム10を下側から連結している。そして、サブフレーム90の上に燃料電池スタック5が載置され、この燃料電池スタック5がフロアトンネルフレーム10とカバー19とで形成された空間内に収納されている。
As shown in FIG. 3, the
図5に示すように、サブフレーム90の前端部の両側縁には第1横材50に沿って車幅方向に延びる前延出部91,91がフロアフレーム75の底壁に至る部分に設けられ、後部の側縁には第2横材30と第3横材60との接合部分に沿って車幅方向に延びる後延出部92,92がフロアフレーム75の底壁に至る部分に設けられている。このようにして、第2横材30の下壁32に対応する位置に凹欠部93が形成されることとなる。
As shown in FIG. 5,
そして、各第2横材30の下壁32には、上壁31に形成されたシートフレーム部70の配置位置を前後で跨る部分に部分的に切除されたカット部94,94が形成され、このカット部94から第2横材30の閉断面構造部35内に燃料電池スタック5の関連デバイスが配置されている(図4参照)。この関連デバイスは、例えば、左側の前記電圧変換ユニット(VCU)6であり、右側は補機類用の12V(ボルト)バッテリ6’であり、図示しないブラケットを介して第2横材30の閉断面構造部35内で、サブフレーム90に支持されている。
したがって、第2横材30に形成されたシートフレーム部70はフロアトンネルフレーム10側からカット部94を越えてサイドシル40側へ延びることとなる。
The
Accordingly, the
上記実施形態によれば、車体フロアが押出材で形成された部材を用いて構成されているためプレス成形によりフロアを製造する場合に比較して生産台数が少ない場合に製造コストを抑えることができると共に、左右一対のアルミニウムの押出材からなるフロアトンネルフレーム10によってフロアトンネル部Tを形成しているため、フロアトンネル部Tの断面の大型化を図ることができる。よって、燃料電池スタック5の配置部位を確実に確保できる効果がある。
また、車体前後方向に作用する衝撃荷重に対しては、フロアトンネルフレーム10の閉断面構造部11、フロアフレーム75が強度的に有利な座屈方向(軸方向)で荷重を受けることができるため、フロア9の変形を抑えて十分に衝撃力に対抗することができる。
According to the above embodiment, since the vehicle body floor is configured using the members formed of the extruded material, the manufacturing cost can be suppressed when the number of production is small compared to the case where the floor is manufactured by press molding. In addition, since the floor tunnel portion T is formed by the
Further, with respect to an impact load acting in the longitudinal direction of the vehicle body, the closed
更に、図5に示すように、車幅方向からサイドシル40に作用するポールPからの衝撃荷重に対しては、第1横材50、第2横材30、第3横材60がアルミニウムの押出材からなる閉断面構造に形成されているため強度的に有利な座屈方向でこれを受けて対抗することができる。また、車幅方向の一方から受けた入力荷重は、サイドシル40から第1横材50、第2横材30、第3横材60を介してフロアトンネル部Tに伝達され、これら第1横材50、第2横材30、第3横材60に直線状に連結されたサブフレーム90と共に、他方の第1横材50、第2横材30、第3横材60に確実に荷重分担されるため、衝撃荷重をフロア全体で受けることができ強度剛性を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 5, the
また、左右のフロアトンネルフレーム10、第1横材50、第2横材30、及び第3横材60を共通の押出金型で形成できるため、製造コストを低減できる。
そして、燃料電池スタック5の補機類である電圧変換ユニット6、12Vバッテリ6’は、第2横材30の下壁32に形成されたカット部94から挿入され、左右の第2横材30の閉断面構造部35内を有効利用してコンパクトに収納できるので配置自由度を格段に高めることができる。
In addition, since the left and right floor tunnel frames 10, the
Then, the
ここで、電圧変換ユニット6、12Vバッテリ6’を配置するために第2横材30の下壁32にカット部94が形成されているが、図2に矢印で示すように、車幅方向からサイドシル40に入力される荷重は第2横材30の上壁31に形成されたシートフレーム部70及びフロアフレーム75から前後で交差する第1横材50、第3横材60を介してフロアトンネルフレーム10、つまりフロアトンネル部Tに伝達できるため、電圧変換ユニット6、12Vバッテリ6’に対して、この入力荷重が悪影響を与えることはない。
また、シートフレーム部70をフロア構造部材である第2横材30に一体形成したため、部品点数を削減できる。
Here, in order to arrange the
Further, since the
そして、左右のフロアトンネルフレーム10の閉断面構造部11の稜線48,48とサイドシル40の稜線45,45とが第1横材50、第2横材30、第3横材60により接合されているため、フロアトンネル部Tとサイドシル40との結合力を高めることができ、車体フロアの強度剛性を高めることができる。
また、第2横材30に対して第1横材50、第3横材60が下側にオフセットすることによりサイドシル40との結合線を一直線にしているため、サイドシル40と第1横材50、第2横材30、第3横材60との強度を高めることができ、かつ接合が容易となり容易に製造でき、横方向フレームである第2横材30の下面をカットしても(この部分が弱くなっても)、横方向の衝撃荷重に対しオフセットした横方向フレームである第1、第3横材50,60が変形抵抗を持つ。
The ridge lines 48 and 48 of the
Further, since the
そして、構造部材である第1横材50の上壁52、第2横材30の上壁31及び第3横材60の上壁62がフロア面を構成しているため、フロントパネル55、リヤパネル65の面積が小さくて済み、したがって、これらフロントパネル55、リヤパネル65の面剛性を高めるためにハニカム構造とする場合等の設計が行い易い。
Since the
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えばサイドシルについては、鋼板材で形成して、第1横材50、第2横材及び第3横材60にリベットなどにより取り付けるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the side sill is formed of a steel plate and is attached to the
5 燃料電池スタック
6 電圧変換ユニット(関連デバイス)
6’ 12Vバッテリ(関連デバイス)
10 フロアトンネルフレーム
11 閉断面構造部(内部空間)
32 下壁(下面)
35 閉断面構造部(内部空間)
30 第2横材(横方向フレーム)
31 上壁(上面)
50 第1横材(横方向フレーム)
60 第3横材(横方向フレーム)
70 シートフレーム部
90 サブフレーム
94 カット部
5
6 '12V battery (related device)
10
32 Lower wall (lower surface)
35 Closed section structure (internal space)
30 Second cross member (horizontal frame)
31 Upper wall (upper surface)
50 First cross member (horizontal frame)
60 Third cross member (transverse frame)
70
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