JP2011235666A - 自動車のフロア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】経済性、生産性を低下するとなく、側突に対するフロアパネルの耐力を適切に向上させ、フロアパネルとミドルフロアクロスメンバとの接合部の剥離強度を高くすること。
【解決手段】フロアパネル１２を挟んでミドルフロアクロスメンバ１８に接合され且つサイドシル１４に接合された補強プレート４０を局所的に設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車のフロア構造に関し、特に、後縁部をフロアクロスメンバに接合されるフロアパネルを含む自動車のフロア構造に関する。

自動車のフロア構造は、骨格構造部材として、車体の左右両側を車体前後方向に延在する左右のサイドシルと、車幅方向に延在して端部を左右のサイドシルに接合されたフロアクロスメンバ（ミドルフロアクロスメンバ）とを有し、車室内フロアを構成する部材として、側縁を左右のサイドシルにスポット溶接によって接合され、後縁部をミドルフロアクロスメンバメンバにスポット溶接によって接合されてこれらより支持されたフロアパネルを有する（例えば、特許文献１、２）。

特許第３６２８５９１号公報 特開２００４−２３４８７１号公報

一般的に、自動車のフロアパネルは、骨格構造部材であるサイドシルやミドルフロアクロスメンバを構成する鋼材の板厚に比して薄い鋼板製である。このため、フロアパネルは、側突時にサイドシルより衝突荷重を入力された際に、ミドルフロアクロスメンバとのスポット溶接部に剪断応力が集中することに対して、耐力が不足する傾向があり、ミドルフロアクロスメンバとの接合部において剥離を生じ易い。

このことに対する対策として、フロアパネルの板厚を厚くすること、フロアパネルとミドルフロアクロスメンバとの接合をボルト締結により行うこと等が考えられる。

しかし、フロアパネルの板厚を厚くことは、車体重量、材料費の高騰を招き、経済的でない。フロアパネルとミドルフロアクロスメンバとの接合をボルト締結により行うことは、溶接による場合に比して車体製造の生産性を大きく損ねることになる。

本発明が解決しようとする課題は、経済性、生産性を低下するとなく、側突に対するフロアパネルの耐力を適切に向上させ、フロアパネルとミドルフロアクロスメンバとの接合部の剥離強度を高くすることである。

本発明による自動車のフロア構造は、車体前後方向に延在する左右のサイドシル（１４）と、車幅方向に延在して端部を左右のサイドシル（１４）に接合されたフロアクロスメンバ（１８）と、車体前後方向に延在する側縁部を前記サイドシル（１４）に接続され且つ車幅方向に延在する後縁部を前記フロアクロスメンバ（１８）に接合されたフロアパネル（１２）とを有する自動車のフロア構造であって、前記フロアパネル（１２）を挟んで前記フロアクロスメンバ（１８）に接合され且つ前記サイドシル（１８）に接合された補強プレート（４０）を有する。

この構成によれば、フロアパネル（１２）がフロアクロスメンバ（１８）と補強プレート（４０）とに挟まれてこれらに接合され、補強プレート（４０）がサイドシル（１４）に接合されていることにより、サイドシル（１４）に入力された側突荷重の少なくとも一部が補強プレート（４０）を経由してフロアクロスメンバ（１８）に伝達されるようになる。これにより、フロアパネル（１２）とフロアクロスメンバ（１８）とのスポット溶接部に剪断応力が集中することに対しての耐力が増し、フロアクロスメンバ（１８）との接合部におけるフロアパネル（１２）の剥離強度が向上する。

本発明による自動車のフロア構造は、好ましい一つの実施例として、更に、車幅方向に延在して端部を前記左右のサイドシル（１４）に接合され且つ前記フロアクロスメンバ（１８）と接合されて箱形断面形状をなすフロアクロスメンバスチフナ（１９）を有し、前記フロアパネル（１２）が前記フロアクロスメンバ（１８）と前記フロアクロスメンバスチフナ（１９）との接合部に更に接合されている。

この構成によれば、フロアパネル（１２）とフロアクロスメンバ（１８）との溶接強度が向上し、フロアクロスメンバ（１８）に対するフロアパネル（１２）の剥離強度が更に高くなる。

本発明による自動車のフロア構造は、好ましい一つの実施例として、前記フロアパネル（１２）は、車室内側から見て凹部（３０）をなす部分を形成され、前記凹部（３０）の底部（３０Ａ）は前記サイドシル（１４）の底壁部（１４Ａ）より下方に位置し、前記補強プレート（４０）は、前記凹部（３０）の底部（３０Ａ）および側壁部（３０Ｂ）の車外側面と前記サイドシル（１４）の底壁部外面に重なり合う折曲形状をしており、少なくとも前記凹部（３０）の側壁部（３０Ｂ）の車外側面と重なり合う部分にビード（４２）を形成されている。

この構成によれば、補強プレート（４０）に形成されたビード（４２）によってフロアパネル（１２）の凹部側壁部分の剛性が向上し、フロアパネル（１２）の振動が抑制される。

本発明による自動車のフロア構造は、好ましい一つの実施例として、前記フロアパネル（１２）は、車室内側から見て凹部（３０）をなす部分を形成され、前記凹部（３０）の底部（３０Ａ）は前記サイドシル（１４）の底壁部（１４Ａ）より下方に位置し、前記補強プレート（４０）は、前記凹部（３０）の底部（３０Ａ）および側壁部（３０Ｂ）の車外側面と前記サイドシル（１４）の底壁部外面に重なり合う折曲形状をしており、前記凹部（３０）の底部（３０Ａ）および側壁部（３０Ｂ）の車外側面と重なり合う部分と前記サイドシル（１４）の底壁部外面と重なり合う部分とに延在するビードを形成されている。

この構成によれば、補強プレート（４０）に形成されたビード（４２）によってフロアパネル（１２）の凹部（３０）の剛性が向上し、フロアパネル（１２）の振動抑制効果が得られると共に、凹部（３０）の底部全体への荷重分散性が向上する。

本発明による自動車のフロア構造は、好ましい一つの実施例として、前記補強プレート（４０）に、車幅方向に延在するビード（４２）が形成されている。

この構成によれば、側突荷重によって補強プレート（４０）のビード部分が伸び変形することにより、フロアパネル（１２）とフロアクロスメンバ（１８）とのスポット溶接部に剪断応力が集中することが緩和され、フロアクロスメンバ（１８）に対するフロアパネル（１２）の剥離強度が向上する。

本発明による自動車のフロア構造によれば、フロアパネルがフロアクロスメンバと補強プレートとに挟まれてこれらに接合され、補強プレートがサイドシルに接合されていることにより、サイドシルに入力された側突荷重が補強プレートを経由してフロアクロスメンバに伝達されるようになる。これにより、経済性、生産性を低下するとなく、側突に対するフロアパネルの耐力が向上し、フロアパネルとフロアクロスメンバとの接合部の剥離が回避される。

本発明による自動車のフロア構造の一つの実施例を示す底面図（フロアパネルを車外より見た図）。 本実施例による自動車のフロア構造の要部を拡大して示す底面図（フロアパネルを車外より見た図）。 本実施例による自動車のフロア構造の要部を車外側から見上げて示す斜視図。 図２の線ＩＶ−ＩＶに沿った拡大断面図。 図２の線Ｖ−Ｖに沿った拡大断面図。 本発明による自動車のフロア構造の他の実施例の要部を拡大して示す底面図（フロアパネルを車外より見た図）。

以下に、本発明による自動車のフロア構造の実施例を、図１〜図４を参照して説明する。尚、以下に説明する各部材は鋼材により構成され、各部材の接合は、溶接により行われる。

図１に示されているように、車体前部にはエンジンルームと車室とを区切るダッシュボードパネル１０が設けられている。ダッシュボードパネル１０の車室側には、前端をもってダッシュボードパネル１０の下端に接続された左右のフロアパネル１２が水平配置されている。フロアパネル１２は後述するフロントサイドフレーム２０の後端より車体後方に存在する。

左右のフロアパネル１２は、車幅方向内側の縁部同士を、車室内側に突出して車体前後方向に延在するセンタトンネルメンバ２６によって接合され、一体化されている。

左右のフロアパネル１２の車幅方向外側には、各々、車体前後方向に延在する左右の箱形断面形状のサイドシル１４が水平に配置されている。左右のサイドシル１４には左右のフロアパネル１２の車幅方向外側の縁部が接合されている。左右のサイドシル１４の後端部には、各々、平面視で、左右のサイドシル１４と一直線上に車体前後方向に延在する左右の箱形断面形状のサイドシルエクステンションメンバ１６の前端部が接合されている。

左右のフロアパネル１２とセンタトンネルメンバ２６との連結体の後端位置には、各々車体幅方向に延在して左右両端部を左右のサイドシルエクステンションメンバ１６に接合されたミドルフロアクロスメンバ１８とミドルフロアクロスメンバスチフナ１９とが設けられている。ミドルフロアクロスメンバ１８とミドルフロアクロスメンバスチフナ１９は、図４によく示されているように、上部接合片部１８Ａと１９Ａとを、符号ａで示されているように、重ね合わせ溶接され、且つ下部接合片部１８Ｂと１９Ｂとを、符号ｂで示されているように、重ね合わせ溶接され、互いに協働して箱形断面形状をなしている。なお、重ね合わせ溶接部ｂは、後述するが、下部接合片部１８Ｂ、１９Ｂとフロアパネル１２との３枚重ね溶接部になる。

ミドルフロアクロスメンバ１８とミドルフロアクロスメンバスチフナ１９は、フロアパネル１２の後端位置においてキックアップ部をなし、上部接合片部１８Ａ、１９Ａより車体前方にある下部接合片部１８Ｂ、１９Ｂにおいて、左右のフロアパネル１２およびセンタトンネルメンバ２６の後縁を接合されている。下部接合片部１８Ｂ、１９Ｂおよびサイドシル１４とフロアパネル１２との接合の詳細は、後述する。

図１に示されているように、ダッシュボードパネル１０より車体前方（エンジンルーム側）には、車体前後方向に延在する左右のフロントサイドフレーム２０が設けられている。左右のフロントサイドフレーム２０は、各々、箱形断面形状をなしており、後端部を左右の連結メンバ２２に接合されている。

左右の連結メンバ２２は、各々、ダッシュボードパネル１０の車体前方側の外面（車外面）に接合されて箱形断面形状をなし、フロントサイドフレーム２０との接続部２２Ａより車幅方向外側に向かって斜め後方に延びてサイドシル１４の前端部に接合されたアウトリガー部２２Ｂと、接続部２２Ａより車幅方向内側に向かって斜め後方に延びてセンタフレーム２４の前端部に接合されたセンタフレームエクステンション部２２Ｃとを有し、二股分岐形状をなしている。

センタフレーム２４は、センタトンネルメンバ２６の左右両側にあって、各々、左右のフロアパネル１２の下底面（車外面）に接合されて箱形断面形状をなし、センタフレームエクステンション部２２Ｃより車体後方に延在して後端部をミドルフロアクロスメンバ１８とミドルフロアクロスメンバスチフナ１９とに接合されている。

左側のサイドシル１４とセンタフレーム２４との間と、右側のサイドシル１４とセンタフレーム２４との間の各々に、左右のフロアフレーム２８が配置されている。左右のフロアフレーム２８は、各々、車体前後方向に延在し、フロアパネル１２の下底面（車外面）に接合されて箱形断面形状をなし、前端部を連結メンバ２２のアウトリガー部２２Ｂとセンタフレームエクステンション部２２Ｃとの分岐部２２Ｄに接合されている。

これにより、本実施例では、左右のフロアフレーム２８は、各々、左右の連結メンバ２０を挟んで左右のフロントサイドフレーム２０と、平面視で、車体前後方向に一直線上に連結されている。

左右のフロアパネル１２の車体後方側には、各々、フロアパネル１２の一般面（主面）１１より一段低い窪みをなす後部座席用の足置き凹部３０が形成されている。足置き凹部３０は車室内側見て凹部をなす部分であり、足置き凹部３０の底部３０Ａはサイドシル１４の底壁部１４Ａより下方の位置にある。足置き凹部３０は、図３、図５によく示されているように、外郭をなす傾斜側壁部３０Ｂによってサイドシル１４に接続され、傾斜側壁部３０Ｂの上端部に連続する溶接片３０Ｃを、符号ｃで示されているように、サイドシル１４の車内側の側壁部１４Ｂに重ね合わせ溶接されている。

図１に示されているように、左右のフロアパネル１２の足置き凹部３０には、各々、車体前後方向に延在するサイドビード３４が形成されている。サイドビード３４は前端部にてフロアフレーム２６の後端部に接続され、当該フロアフレーム２６との接続部よりフロアフレーム２６と一直線上に車体後方に延在してミドルフロアクロスメンバスチフナ１９の前壁部に至っている。

上述の構成によるフロア構造によれば、フロントサイドフレーム２０に入力された前突荷重の車体後部への伝達は、フロントサイドフレーム２０→アウトリガー部２２Ｂ→サイドシル１４→サイドシルエクステンションメンバ１６→ミドルフロアクロスメンバ１８・ミドルフロアクロスメンバスチフナ１９と、フロントサイドフレーム２０→センタフレームエクステンション部２２Ｃ→センタフレーム２４→ミドルフロアクロスメンバ１８・ミドルフロアクロスメンバスチフナ１９と、フロントサイドフレーム２０→連結メンバ２２の分岐部２２Ｄ→フロアフレーム２８→サイドビード３４→ミドルフロアクロスメンバ１８・ミドルフロアクロスメンバスチフナ１９の各経路をもって行われる。

なお、サイドシル１４、サイドシルエクステンションメンバ１６、ミドルフロアクロスメンバ１８、ミドルフロアクロスメンバスチフナ１９、フロントサイドフレーム２０、フロアフレーム２８等は、フロアパネル１２より板厚が厚い鋼材により構成されている。

つぎに、ミドルフロアクロスメンバ１８の下部接合片部１８Ｂ、ミドルフロアクロスメンバスチフナ１９の下部接合片部１９Ｂおよびサイドシル１４とフロアパネル１２との接合の詳細を、図２〜図５を参照して説明する。

ミドルフロアクロスメンバ１８の下部接合片部１８Ｂは、ミドルフロアクロスメンバスチフナ１９の下部接合片部１９Ｂより車体前方に延出した延出部１８Ｃを含んでいる。フロアパネル１２の後縁部１２Ａは、下部接合片部１８Ｂと１９Ｂとの重ね合わせ溶接部ｂより車体後方にあり、重ね合わせ溶接部ｂによって下部接合片部１８Ｂ、１９Ｂと３枚重ね溶接されている。つまり、フロアパネル１２の後縁部１２Ａは、ミドルフロアクロスメンバ１８とミドルフロアクロスメンバスチフナ１９との接合部に接合されている。

フロアパネル１２の後縁部１２Ａの車外側面には、パッチ状の補強プレート４０が接合されている。補強プレート４０は、ミドルフロアクロスメンバ１８やミドルフロアクロスメンバスチフナ１９と同等の板厚を有する鋼板製で、足置き凹部３０の底部３０Ａおよび側壁部３０Ｂの車外側面とサイドシル１４の底壁部１４Ａの外面に重なり合う折曲形状にプレス成形されている。

補強プレート４０は、サイドシル１４の底壁部１４Ａの外面に重なり合う部分４０Ａを、符号ｄで示されているように、サイドシル１４の底壁部１４Ａに重ね合わせ溶接されていると共に、足置き凹部３０の底部３０Ａの車外側面に重なり合う部分４０Ｃを、符号ｅで示されているように、足置き凹部３０の底部３０Ａに重ね合わせ溶接されている。

補強プレート４０は、更に、フロアパネル１２の後縁部１２Ａを挟んでミドルフロアクロスメンバ１８の下部接合片部１８Ｂの延出部１８Ｃと重なり合う部分４０Ｅを有しており、当該重合部分を、符号ｆで示されているように、３枚重ね溶接されている。

補強プレート４０には、足置き凹部３０の底部３０Ａおよび側壁部３０Ｂの車外側面と重なり合う部分４０Ｂと、サイドシル１４の底壁部１４Ａの外面に重なり合う部分４０Ａとに延在するビード４２がプレス成形されている。ビード４２は、車幅方向に延在しており、本実施例では、車体前後方向に間隔をおいて２個設けられている。

ビード４２の底部３０Ａの側の端部には、車体の電着処理工程における電着液がビード４２内に溜まることを防止するために、電着液排出孔４４が穿設されている。

上述のごとく、フロアパネル１２がミドルフロアクロスメンバ１８と補強プレート４０とに挟まれてこれらに３枚重ね溶接部ｆによって接合され、補強プレート４０がサイドシル１４に重ね合わせ溶接部ｄによって接合されていることにより、サイドシル１４に入力された側突荷重の少なくとも一部が補強プレート４０を経由してミドルフロアクロスメンバ１８やミドルフロアクロスメンバスチフナ１９に伝達されるようになる。これにより、側突に対するフロアパネル１２の耐力が向上し、フロアパネル１２とミドルフロアクロスメンバ１８との接合部の剥離強度が、フロアパネル１２の板厚を厚くしたり、当該接合部をボルト締結等に変更することなく、向上する。

更に、フロアパネル１２がミドルフロアクロスメンバ１８とミドルフロアクロスメンバスチフナ１９との接合部に、３枚重ね溶接部ｂによって接合されていることにより、フロアパネル１２とミドルフロアクロスメンバ１８との溶接強度が向上し、ミドルフロアクロスメンバ１８に対するフロアパネル１２の剥離強度が更に高くなる。

また、補強プレート４０が足置き凹部３０の底部３０Ａおよび側壁部３０Ｂの車外側面と重なり合う部分４０Ｂと、サイドシル１４の底壁部１４Ａの外面に重なり合う部分４０Ａとに延在するビード４２が成形されていることにより、フロアパネル１２の足置き凹部３０の剛性が向上する。これにより、フロアパネル１２の振動抑制効果が得られると共に、足置き凹部３０の底部３０Ａ全体への荷重分散性が向上する。

なお、ビード４２は、補強プレート４０が足置き凹部３０の側壁部３０Ｂの車外側面と重なり合う部分４０Ｂにのみ形成されていてもよい。この場合には、フロアパネル１２の足置き凹部３０の傾斜側壁部分の剛性が向上し、フロアパネル１２の振動が抑制される。

図６は、本発明による自動車のフロア構造の他の実施例を示している。

この実施例では、補強プレート４０は、車体後方の端部においてのみ、重ね合わせ溶接部ｄによってサイドシル１４に接合され、補強プレート４０のフロアパネル１２との接合は、ミドルフロアクロスメンバ１８を含む３枚重ね溶接部ｆにより行われている。補強プレート４０のビード４２は車幅方向に延在している。

この実施例では、衝突荷重が補強プレート４０に作用すると、がビード高さを低くする伸び変形を生じることを期待できる。これにより、３枚重ね溶接部ｆの応力集中を緩和し、フロアパネル１２とミドルフロアクロスメンバ１８との剥離を効果的に防止できる。

１０ ダッシュボードパネル
１２ フロアパネル
１４ サイドシル
１６ サイドシルエクステンションメンバ
１８ ミドルフロアクロスメンバ
１９ ミドルフロアクロスメンバスチフナ
２０ フロントサイドフレーム
２２ 連結メンバ
２４ センタフレーム
２６ センタトンネル部
２８ フロアフレーム
３０ 足置き凹部
３４ サイドビード
４０ 補強プレート
４２ ビード

Claims (5)

1. 車体前後方向に延在する左右のサイドシルと、車幅方向に延在して端部を左右のサイドシルに接合されたフロアクロスメンバと、車体前後方向に延在する側縁部を前記サイドシルに接続され且つ車幅方向に延在する後縁部を前記フロアクロスメンバに接合されたフロアパネルとを有する自動車のフロア構造であって、
   前記フロアパネルを挟んで前記フロアクロスメンバに接合され且つ前記サイドシルに接合された補強プレートを有する自動車のフロア構造。
2. 車幅方向に延在して端部を前記左右のサイドシルに接合され且つ前記フロアクロスメンバと接合されて箱形断面形状をなすミドルフロアクロスメンバスチフナを有し、
   前記フロアパネルが前記フロアクロスメンバと前記ミドルフロアクロスメンバスチフナとの接合部に更に接合されている請求項１に記載の自動車のフロア構造。
3. 前記フロアパネルは、車室内側から見て凹部をなす部分を形成され、前記凹部の底部は前記サイドシルの底壁部より下方に位置し、
   前記補強プレートは、前記凹部の底部および側壁部の車外側面と前記サイドシルの底壁部外面に重なり合う折曲形状をしており、少なくとも前記凹部の側壁部の車外側面と重なり合う部分にビードを形成されている請求項１または２に記載の自動車のフロア構造。
4. 前記フロアパネルは、車室内側から見て凹部をなす部分を形成され、前記凹部の底部は前記サイドシルの底壁部より下方に位置し、
   前記補強プレートは、前記凹部の底部および側壁部の車外側面と前記サイドシルの底壁部外面に重なり合う折曲形状をしており、前記凹部の底部および側壁部の車外側面と重なり合う部分と前記サイドシルの底壁部外面と重なり合う部分とに延在するビードを形成されている請求項１または２に記載の自動車のフロア構造。
5. 前記補強プレートに、車幅方向に延在するビードが形成されている請求項１または２に記載の自動車のフロア構造。

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