JP2013203299A - 自動車のフロア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 フロアトンネルの上方にインバータユニットを強固に支持する。
【解決手段】 断面逆Ｕ字状のフロアトンネル１３の上方に、上面１６ａおよび一対の側面１６ｂを備える断面逆Ｕ字状のスチフナ１６を結合し、スチフナ１６の上面１６ａにインバータユニット１８を搭載するので、フロアトンネル１３をスチフナ１６で補強してインバータユニット１８を強固に固定することができる。スチフナ１６の上面１６ａおよび一対の側面１６ｂ間の角部の曲率半径Ｒｓを、フロアトンネル１３の上面１３ａおよび一対の側面１３ｂ間の角部の曲率半径Ｒｔよりも小さく設定したので、スチフナ１６の上面１６ａの平坦な部分の面積を拡大し、インバータユニット１８を固定する支持面を容易に確保することができる。しかもフロアトンネル１３に直接インバータユニット１８を固定しないので、フロアトンネル１３にインバータユニット１８の取り付け用の孔を形成する必要がなくなり、その取り付け用の孔から車室内に水が浸入する虞がない。
【選択図】 図４

Description

本発明は、フロアパネルの一部を上面および一対の側面を備える断面逆Ｕ字状に隆起させてフロアトンネルを構成し、前記フロアトンネルの上方に上面および一対の側面を備える断面逆Ｕ字状のスチフナを結合し、前記スチフナの上面にインバータユニットを搭載する自動車のフロア構造に関する。

フロアに形成したセンタートンネル（フロアトンネル）の上面と左右のサイドシルとの間に車幅方向に延びるクロスメンバを架設し、このクロスメンバ上にハイブリッド車両のバッテリやインバータを収納するバッテリボックスを支持するものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００４−３４５４４７号公報

ところで上記特許文献１に記載されたものは、フロアトンネルの上方に配置したクロスメンバ上にインバータを支持するため、バッテリボックスの上方への突出高さを低く抑えるにはフロアトンネルの高さを低くする必要があり、フロアトンネル内にプロペラシャフトを収納するＦＲ車両や４ＷＤ車両には適さないという問題があった。

そこで、フロアトンネルの上部にスチフナを重ね合わせて補強し、このスチフナにバッテリボックスを支持することが考えられるが、フロアトンネルはフロアパネルを深絞りして成形されるため、その上壁および側壁間の角部の曲率半径を小さくすることができず、バッテリボックスを支持するのに必要な取付部の面積を確保するのが難しいという問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、フロアトンネルの上方にインバータユニットを強固に支持することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、フロアパネルの一部を上面および一対の側面を備える断面逆Ｕ字状に隆起させてフロアトンネルを構成し、前記フロアトンネルの上方に上面および一対の側面を備える断面逆Ｕ字状のスチフナを結合し、前記スチフナの上面にインバータユニットを搭載する自動車のフロア構造であって、前記スチフナの上面および一対の側面間の角部の曲率半径は、前記フロアトンネルの上面および一対の側面間の角部の曲率半径よりも小さく設定されることを特徴とする自動車のフロア構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記フロアトンネルの上面および前記スチフナの上面にそれぞれケーブル挿通孔を形成し、前記フロアトンネルの一対の側面および前記スチフナの一対の側面を結合し、前記フロアトンネルのケーブル挿通孔の開口縁と前記スチフナのケーブル挿通孔の開口縁とを結合したことを特徴とする自動車のフロア構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記フロアトンネルの一対の側面および前記スチフナの一対の側面間に隙間を形成したことを特徴とする自動車のフロア構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記スチフナは前部スチフナおよび後部スチフナからなり、前記前部スチフナは前記後部スチフナよりも高強度の材料で構成されることを特徴とする自動車のフロア構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記スチフナの前部および後部にそれぞれスタッドボルトを上向きに突設し、前記スタッドボルトで前記インバータユニットのベース部材を固定することを特徴とする自動車のフロア構造が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記スチフナの前後方向中間部の下面にウエルドナットを設け、前記インバータユニットのベース部材を上から下に貫通するボルトを前記ウエルドナットに締結し、前記ウエルドナットの下方に対向する前記フロアトンネルに凹部を形成したことを特徴とする自動車のフロア構造が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記スチフナの上面に車幅方向に延びる取付ブラケットを設け、前記インバータユニットのベース部材を前記取付ブラケットに固定したことを特徴とする自動車のフロア構造が提案される。

請求項１の構成によれば、フロアパネルの一部を断面逆Ｕ字状に隆起させてフロアトンネルを構成し、フロアトンネルの上方に上面および一対の側面を備える断面逆Ｕ字状のスチフナを結合し、スチフナの上面にインバータユニットを搭載するので、フロアトンネルをスチフナで補強してインバータユニットを強固に固定することができる。このとき、スチフナの上面および一対の側面間の角部の曲率半径を、フロアトンネルの上面および一対の側面間の角部の曲率半径よりも小さく設定したので、スチフナの上面の平坦な部分の面積を拡大し、インバータユニットを固定する支持面を容易に確保することができる。しかもフロアトンネルに直接インバータユニットを固定しないので、フロアトンネルにインバータユニットの取り付け用の孔を形成する必要がなくなり、その取り付け用の孔から車室内に水が浸入する虞がない。

また請求項２の構成によれば、フロアトンネルの一対の側面およびスチフナの一対の側面を結合し、フロアトンネルの上面に形成したケーブル挿通孔の開口縁とスチフナの上面に形成したケーブル挿通孔の開口縁とを結合したので、ケーブル挿通孔を形成したことによるフロアトンネルおよびスチフナの強度低下を補い、特別の補強部材を必要とせずに重量の大きいインバータユニットを強固に支持することができる。

また請求項３の構成によれば、フロアトンネルの一対の側面およびスチフナの一対の側面間に隙間を形成したので、防錆のために電着塗料槽に車体を漬けたときに、フロアトンネルおよびスチフナ間に電着塗料を確実に浸入させることができる。

また請求項４の構成によれば、スチフナは前部スチフナおよび後部スチフナからなり、前部スチフナは後部スチフナよりも高強度の材料で構成されるので、前面衝突時の衝突荷重を高強度の前部スチフナで受けて乗員を保護することができる。

また請求項５の構成によれば、スチフナの前部および後部にそれぞれスタッドボルトを上向きに突設し、スタッドボルトでインバータユニットのベース部材を固定するので、前後方向に長いインバータユニットを強固に固定することができる。

また請求項６の構成によれば、スチフナの前後方向中間部の下面にウエルドナットを設けたので、インバータユニットのベース部材を上から下に貫通するボルトをウエルドナットに締結することで、ベース部材をスチフナに簡単に固定することができる。このとき、ウエルドナットの下方に対向するフロアトンネルに凹部を形成したので、ボルトの先端がフロアトンネルと干渉するのを回避することができる。

また請求項７の構成によれば、スチフナの上面に車幅方向に延びる取付ブラケットを設け、インバータユニットのベース部材を取付ブラケットに固定したので、側面衝突の衝突荷重が入力したときに取付ブラケットが変形することで衝撃を吸収してインバータユニットの損傷を軽減することができる。

自動車のフロアパネルの中央部の斜視図。 図１の２部の分解斜視図。 図１の３方向矢視図。 図３の４−４線断面図。 図３の５−５線断面図。 図３の６−６線断面図。 図３の７−７線断面図。 図３の８−８線断面図。

以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施の形態を説明する。尚、本明細書における前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向は、運転席に着座した運転者を基準としている。

図１に示すように、左右のサイドシル１１，１１を接続するフロアパネル１２の車幅方向中央部に、前後方向に延びる断面逆Ｕ字状のフロアトンネル１３が上向きに突設される。フロアトンネル１３は、フロアパネル１２をプレス加工する際に、その一部を深絞りすることで成形されるもので、平坦な上面１３ａと、上面１３ａの左右両側縁から斜め下方に延びてフロアパネル１２に連なる左右の側面１３ｂ，１３ｂとを備える。左右のサイドシル１１，１１とフロアトンネル１３とが車幅方向に延びるクロスメンバ１４，１４で接続されており、前後方向に延びる左右のフロアフレーム１５，１５がクロスメンバ１４，１４を前から後に貫通した後、車幅方向外側に屈曲してサイドシル１１，１１の車幅方向内面に接続される。

フロアトンネル１３の上部には、逆Ｕ字状の断面を有する前部スチフナ１６および後部スチフナ１７が重ね合わされる。前部スチフナ１６および後部スチフナ１７は、平坦な上面１６ａ，１７ａと、上面１６ａ，１７ａの左右両側縁から斜め下方に延びる左右の側面１６ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１７ｂとを備えており、左右の側面１６ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１７ｂの下端がフロアトンネル１３の側面１３ｂ，１３ｂに所定間隔で溶接ｗ１される。このとき、溶接ｗ１された部分の間で、フロアトンネル１３の側面１３ｂ，１３ｂと前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の側面１６ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１７ｂとの間に隙間αが形成される（図５および図７参照）。また前部スチフナ１６の後端と後部スチフナ１７の前端とは相互に重ね合わされて溶接ｗ２される（図２参照）。

図４および図６から明らかなように、フロアトンネル１３の上面１３ａおよび左右の側面１３ｂ，１３ｂ間の角部の曲率半径Ｒｔに対し、前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の上面１６ａ，１７ａおよび側面１６ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１７ｂ間の角部の曲率半径Ｒｓは小さく設定されている。

前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の上面１６ａ，１７ａに搭載されるインバータユニット１８は、前後方向に細長い平板状のベース部材１９と、ベース部材１９の上面に固定されるインバータ２０…（図２および図３参照）と、下面が開放する箱状に形成され、その下端のフランジ部２１ａがベース部材１９の上面に固定されるカバー部材２１とで構成される。フロアトンネル１３の上面１３ａおよび前部スチフナ１６の上面１６ａには、インバータユニット１８から車体前部に搭載したエンジンに連なるケーブル２２が挿通されるケーブル挿通孔１３ｃ，１６ｃがそれぞれ形成されており、それらのケーブル挿通孔１３ｃ，１６ｃの開口部は溶接ｗ３される（図２参照）。同様に、フロアトンネル１３の上面１３ａおよび後部スチフナ１７の上面１７ａには、インバータユニット１８から車体後部に搭載したモータ・ジェネレータに連なるケーブル２３が挿通されるケーブル挿通孔１３ｄ，１６ｃがそれぞれ形成されており、それらのケーブル挿通孔１３ｄ，１７ｃの開口部は溶接ｗ４される（図２および図７参照）。

次に、フロアトンネル１３の上部にインバータユニット１８を固定する固定構造を説明する。

図２および図４に示すように、前側のケーブル挿通孔１３ｃ，１６ｃの前方において、前部スチフナ１６に３本のスタッドボルト２４…が上向きに植設されており、それらのスタッドボルト２４…はベース部材１９の前部を上向きに貫通してナット２５…で締結される。また図２および図８に示すように、後側のケーブル挿通孔１３ｄ，１７ｃの後方において、後部スチフナ１７に２本のスタッドボルト２６，２６が上向きに植設されており、それらのスタッドボルト２６，２６はベース部材１９の後部を上向きに貫通してナット２７，２７で締結される。これにより、ベース部材１９の前部および後部が前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の上部に強固に固定される。

図２および図５に示すように、前部スチフナ１６の上面１６ａの左右両側部の下面に２個のウエルドナット２８，２８が固定されており、カバー部材２１のフランジ部２１ａおよびベース部材１９を上から下に貫通する２本のボルト２９，２９がウエルドナット２８，２８に螺合する。フロアトンネル１３の上面１３ａの左右両端部には、２本のボルト２９，２９の先端との干渉を回避するために、下向きに窪む凹部１３ｅ，１３ｅが形成される。また図２および図６に示すように、後部スチフナ１７の上面１７ａに車幅方向に延びる板状の取付ブラケット３０の中央部が溶接ｗ５されており、溶接ｗ５された部分から車幅方向外側に向かって上向きに屈曲した取付ブラケット３０の両端部の下面に２個のウエルドナット３１，３１が固定される。そしてカバー部材２１のフランジ部２１ａおよびベース部材１９を上から下に貫通する２本のボルト３２，３２がウエルドナット３１，３１に螺合する。これにより、カバー部材２１およびベース部材１９は、前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の上面１６ａ，１７ａにボルト２９，２９，３２，３２で共締めされる。

図２および図７に示すように、ベース部材１９の下面に複数のウエルドナット３３…が固定されており、カバー部材２１のフランジ部２１ａを上からしたに貫通する複数のボルト３４…がウエルドナット３３…に螺合することで、カバー部材２１がベース部材１９に締結される。

以上のように、本実施の形態によれば、フロアパネル１２に断面逆Ｕ字状のフロアトンネル１３を一体に形成し、フロアトンネル１３の上方に断面逆Ｕ字状の前部スチフナ１６および後部スチフナ１７を重ね合わせ、前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の上面１６ａ，１７ａにインバータユニット１８を搭載したので、フロアトンネル１３を前部スチフナ１６および後部スチフナ１７で補強してインバータユニット１８を強固に固定することができる。

またフロアトンネル１３はフロアパネル１２を深絞りして構成されるため、その上面１３ａおよび左右の側面１３ｂ，１３ｂ間の角部の曲率半径Ｒｔ（図４および図６参照）を小さくすることが難しいが、絞りが浅いために上面１６ａ，１７ａおよび側面１６ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１７ｂ間の角部の曲率半径Ｒｓ（図４および図６参照）を小さくすることが可能な前部スチフナ１６および後部スチフナ１７をフロアトンネル１３の上部に重ね合わせることで、前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の上面１６ａ，１７ａの平坦な部分の面積を拡大し、インバータユニット１８を固定する支持面を容易に確保することができる。しかもフロアトンネル１３に直接インバータユニット１８を固定せず、前部スチフナ１６および後部スチフナ１７にインバータユニット１８を固定するので、フロアトンネル１３にインバータユニット１８の取り付け用の孔を形成する必要がなくなり、その取り付け用の孔から車室内に水が浸入する虞がない。

またフロアトンネル１３の一対の側面１３ｂ，１３ｂおよび前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の一対の側面１６ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１７ｂを溶接ｗ１し、かつフロアトンネル１３の上面１３ａに形成したケーブル挿通孔１３ｃ，１３ｄの開口縁と前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の上面１６ａ，１７ａに形成したケーブル挿通孔１６ｃ，１７ｃの開口縁とを溶接ｗ３，ｗ４したので、ケーブル挿通孔１３ｃ，１３ｄ，１６ｃ，１７ｃを形成したことによるフロアトンネル１３、前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の強度低下を補い、特別の補強部材を必要とせずに重量の大きいインバータユニット１８を強固に支持することができる。

またフロアトンネル１３の一対の側面１３ｂ，１３ｂと前部スチフナ１６および後部スチフナ１７の一対の側面１６ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１７ｂとの間に隙間αを形成したので、防錆のために電着塗料槽に車体を漬けたときに、フロアトンネル１３と前部スチフナ１６および後部スチフナ１７との間に電着塗料を確実に浸入させることができる。

また前部スチフナ１６は後部スチフナ１７よりも高強度の材料で構成されるので、前面衝突時の衝突荷重を高強度の前部スチフナ１６で受けて乗員を保護することができる。

また前部スチフナ１６に植設したスタッドボルト２４…と、後部スチフナ１７に植設したスタッドボルト２６，２６とにより、インバータユニット１８のベース部材１９の前部および後部をそれぞれ固定するので、前後方向に長いインバータユニット１８を強固に固定することができる。

また前部スチフナ１６の下面にウエルドナット２８，２８を設けたので、インバータユニット１８のベース部材１９を上から下に貫通するボルト２９，２９をウエルドナット２８，２８に締結することで、ベース部材１９を前部スチフナ１６に簡単に固定することができる。このとき、ウエルドナット２８，２８の下方に対向するフロアトンネル１３に凹部１３ｅ，１３ｅを形成したので、ボルト２９，２９の先端がフロアトンネル１３と干渉するのを回避することができる。

また後部スチフナ１７の上面に車幅方向に延びる取付ブラケット３０を設け、インバータユニット１８のカバー部材２１のフランジ２１ａおよびベース部材１９を上から下に貫通するボルト３２，３２を取付ブラケット３０の下面のウエルドナット３１，３１に締結したので、側面衝突の衝突荷重が入力したときに取付ブラケット３０が変形することで衝撃を吸収し、その上面に支持されたインバータユニット１８の損傷を軽減することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではスチフナを前部スチフナ１６および後部スチフナ１７に分割しているが、スチフナの数は１個あるいは３個以上であっても良い。

また前部スチフナ１６および後部スチフナ１７に対するインバータユニット１８の固定構造は任意に選択することができる。

１２ フロアパネル
１３ フロアトンネル
１３ａ 上面
１３ｂ 側面
１３ｃ ケーブル挿通孔
１３ｄ ケーブル挿通孔
１３ｅ 凹部
１６ 前部スチフナ（スチフナ）
１６ａ 上面
１６ｂ 側面
１６ｃ ケーブル挿通孔
１７ 後部スチフナ（スチフナ）
１７ａ 上面
１７ｂ 側面
１７ｃ ケーブル挿通孔
１８ インバータユニット
１９ ベース部材
２４ スタッドボルト
２６ スタッドボルト
２８ ウエルドナット
２９ ボルト
３０ 取付ブラケット
Ｒｓ 曲率半径
Ｒｔ 曲率半径
α 隙間

Claims (7)

1. フロアパネル（１２）の一部を上面（１３ａ）および一対の側面（１３ｂ）を備える断面逆Ｕ字状に隆起させてフロアトンネル（１３）を構成し、前記フロアトンネル（１３）の上方に上面（１６ａ，１７ａ）および一対の側面（１６ｂ，１７ｂ）を備える断面逆Ｕ字状のスチフナ（１６，１７）を結合し、前記スチフナ（１６，１７）の上面（１６ａ，１７ａ）にインバータユニット（１８）を搭載する自動車のフロア構造であって、
   前記スチフナ（１６，１７）の上面（１６ａ，１７ａ）および一対の側面（１６ｂ，１７ｂ）間の角部の曲率半径（Ｒｓ）は、前記フロアトンネル（１３）の上面（１３ａ）および一対の側面（１３ｂ）間の角部の曲率半径（Ｒｔ）よりも小さく設定されることを特徴とする自動車のフロア構造。
2. 前記フロアトンネル（１３）の上面（１３ａ）および前記スチフナ（１６，１７）の上面（１６ａ，１７ａ）にそれぞれケーブル挿通孔（１３ｃ，１３ｄ，１６ｃ，１７ｃ）を形成し、前記フロアトンネル（１３）の一対の側面（１３ｂ）および前記スチフナの一対の側面（１６ｂ，１７ｂ）を結合し、前記フロアトンネル（１３）のケーブル挿通孔（１３ｃ，１３ｄ）の開口縁と前記スチフナ（１６，１７）のケーブル挿通孔（１６ｃ，１７ｃ）の開口縁とを結合したことを特徴とする、請求項１に記載の自動車のフロア構造。
3. 前記フロアトンネル（１３）の一対の側面（１３ｂ）および前記スチフナ（１６，１７）の一対の側面（１６ｂ，１７ｂ）間に隙間（α）を形成したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車のフロア構造。
4. 前記スチフナ（１６，１７）は前部スチフナ（１６）および後部スチフナ（１７）からなり、前記前部スチフナ（１６）は前記後部スチフナ（１７）よりも高強度の材料で構成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車のフロア構造。
5. 前記スチフナ（１６）の前部および後部にそれぞれスタッドボルト（２４，２６）を上向きに突設し、前記スタッドボルト（２４，２６）で前記インバータユニット（１８）のベース部材（１９）を固定することを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車のフロア構造。
6. 前記スチフナ（１６，１７）の前後方向中間部の下面にウエルドナット（２８）を設け、前記インバータユニット（１８）のベース部材（１９）を上から下に貫通するボルト（２９）を前記ウエルドナット（２８）に締結し、前記ウエルドナット（２８）の下方に対向する前記フロアトンネル（１３）に凹部（１３ｅ）を形成したことを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車のフロア構造。
7. 前記スチフナ（１７）の上面（１７ａ）に車幅方向に延びる取付ブラケット（３０）を設け、前記インバータユニット（１８）のベース部材（１９）を前記取付ブラケット（３０）に固定したことを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自動車のフロア構造。

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