JP2021146885A - 車体のフロア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体のフロア構造において、サイドシルに側突荷重が付加された場合、クロスメンバが上下に２つ折れしてフロアの変位が大きくなることが想定される。プラグインハイブリッド車両等においてフロアに大容量のバッテリが配置される場合には、フロアの特に中央領域の変位が抑制されることが望ましい。このため、主として側突荷重に対するフロア構造についてさらに改善する必要がある。【解決手段】サイドシル３に付加される外力Ｆをクロスメンバ１０に伝達するバルク８に、下部の凹み部８ａと上部の力伝達部８ｂを設ける。また、外力Ｆを力伝達部８ｂに向けるビード８ｃを設ける。さらに、リインフォース１１に脆弱部１２を設ける。これによりクロスメンバ１０が車幅方向の外側領域で細かく折れ曲がるようにして、フロア５の中央領域の変位を抑制する。【選択図】図３

Description

本開示は、自動車等の車体のフロア構造に関する。

車体のセンタピラーの下部は、前後方向に延在するサイドシルに結合されている。左右のサイドシル間にフロアが構成される。フロアの下面側はクロスメンバで補強される。クロスメンバは、左右のサイドシル間に跨って、車両前後方向の複数箇所に配置される。サイドシル及びクロスメンバについては、従来より主として側突荷重に対する補強対策がなされている。特許文献１には、サイドシルの閉断面内に荷重伝達部材としてのバルクを配置して、車体側方から入力された側突荷重をクロスメンバに伝達するフロア構造が開示されている。

特開２０１５−１１３０５９号公報

しかしながら、従来のフロア構造ではバルクを経て側突荷重が伝達されてクロスメンバが上下に大きく２つ折れしてフロアの中央領域の変位が大きくなりやすい。近年のプラグインハイブリッド車両（ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle）では、フロアの中央領域の下方に大容量のバッテリが搭載される。この種のバッテリ等の車両部品をより確実に保護する必要性が高まっている。このために、特に側突荷重等の外力に対してフロアの中央領域の変位が一層効率良く抑制されるようにする必要がある。

本開示の１つの特徴によると、車体のフロア構造は、車体前後方向に延在するサイドシルと、サイドシルから車幅方向内側に延在するクロスメンバと、サイドシルの内部に設けられるバルクと、を有する。バルクは、クロスメンバの上部に向けて突出する力伝達部と、クロスメンバの下部との間に隙間を形成する凹み部を有する。クロスメンバの上部には、バルクを介して外力を受けた際に折れを許容する複数の脆弱部が車幅方向に沿って設けられる。

従って、バルクを経て例えば側突荷重等の外力がクロスメンバに伝達される。クロスメンバの上部には複数の脆弱部が設けられている。これによりクロスメンバの上部が外力によりその車幅方向の複数箇所で細かく折れる。クロスメンバが従来のように上下に大きく２つ折れするのではなく、複数個所で細かく折れることで、フロアの変位が大幅に抑制される。脆弱部はクロスメンバに直接設ける場合の他、クロスメンバを補強するリインフォースに設けてクロスメンバの折れを間接的に制御する構成としても良い。

本開示の他の特徴によると、複数の脆弱部は、車体のフロアの下方に位置する車両部品よりも車幅方向の外側に配置される。従って、フロアは、車両部品の外側で変位しやすい。これにより車両部品側であるフロアの中央領域の変位がより確実に抑制される。

本開示の他の特徴によると、バルクは、凹み部の車幅方向外側である外側下領域から車幅方向内側の内側上領域である力伝達部まで延設されたビードを有する。従って、側突荷重等の外力のうち、バルクの下側に加わる外力は、ビードによってクロスメンバの上部に伝わる。これにより、クロスメンバが複数箇所の脆弱部を経て細かく折れて、フロアの特に中央領域の変位がより確実に抑制される。

本開示の他の特徴によると、クロスメンバは、上部に沿ってリインフォースを有する。リインフォースに複数の脆弱部が設けられる。従って、リインフォースを経てクロスメンバの上部が複数個所で細かく折れる。

本開示の他の特徴によると、複数の脆弱部の少なくとも１つは、クロスメンバに形成された切り欠き部である。従って、側突荷重等の外力は、切り欠き部が設けられた箇所に集中して折れやすくなる。

本開示の他の特徴によると、複数の脆弱部の少なくとも１つは、クロスメンバに形成された孔である。従って、側突荷重等の外力は、孔が設けられた箇所に集中して折れやすくなる。

本開示の他の特徴によると、バルクは、クロスメンバの前部の車幅方向外側に配置された前側バルクと、クロスメンバの後部の車幅方向外側に配置された後側バルクを含む。従って、クロスメンバの前部と後部に対して側突荷重等の外力がより確実に伝達される。

車体の斜視図である。 左側のフロア構造の斜視図である。 本実施形態に係るフロア構造の縦断面図である。 本実施形態に係るリインフォースの斜視図である。 本実施形態に係るフロア構造の縦断面図である。本図は、外力Ｆを受けた状態を示している。 側突荷重とフロアの変位との関係を本実施形態と従来構造とで折れ線グラフで比較して示す図である。 脆弱部の変更例を示す斜視図である。 従来のフロア構造の縦断面図である。

次に、本開示の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１、２は本実施形態に係る車体Ｂのフロア構造１を示している。車体Ｂの側部は、前後に延びる左右のルーフサイドレール２と、前後に延びる左右のサイドシル３を有する。左側のルーフサイドレール２と左側のサイドシル３との間は上下に延びるセンタピラー４で結合されている。右側も同様に構成されている。

左右のルーフサイドレール２間にルーフ９が構成される。左右のサイドシル３間にフロア５が構成される。フロア５の中央には上方へ盛り上がるセンタマウント部１５が前後に延在されている。センタマウント部１５の下方に、エキゾーストパイプやプロペラシャフト等の機能部品を配設するスペースが確保される。図３に示すように、フロア５の下面側は前後に延びる左右のサイドメンバ６で補強されている。左右のサイドメンバ６間には、例えば大容量のバッテリ等の車両部品７が装備されている。

左右のサイドシル３とセンタマウント部１５との間はクロスメンバ１０で結合されている。クロスメンバ１０は、前後方向に適宜間隔をおいた複数個所に配置されている。クロスメンバ１０は、フロア５の上面側に結合されている。フロア５の上面側はクロスメンバ１０で補強されている。サイドシル３を経て入力される側突荷重等の外力Ｆに対するフロア５の変位がクロスメンバ１０により抑制される。

サイドシル３に入力された外力Ｆはバルク８を介してクロスメンバ１０に伝達される。図２、３に示すようにバルク８は、サイドシル３の内部に配置されている。バルク８は、シルアウタ３ａとシルインナ３ｂで形成されるサイドシル３の閉断面空間に配置されている。

バルク８は、クロスメンバ１０の前部の端部と、後部の端部にそれぞれ対向して前後２箇所に配置されている。前側の前側バルク８と後側の後側バルク８には、それぞれ外力Ｆの伝達経路をコントロールするための同様の工夫がなされている。図３に示すようにバルク８の内側（右側）の下部（内側下領域）は欠落されて凹み部８ａが形成されている。凹み部８ａによりバルク８とクロスメンバ１０の下部との間に隙間が設けられている。これにより、バルク８の内側上部に力伝達部８ｂが突出した状態に設けられている。力伝達部８ｂがクロスメンバ１０の上部に当接されている。これにより、外力Ｆがバルク８の力伝達部８ｂを経てクロスメンバ１０の上部に集中的に伝達される。

バルク８の側部には、断面円弧形に盛り上がるビード８ｃが設けられている。ビード８ｃは、バルク８の外側（左側）の下部（外側下領域）から内側上部の力伝達部８ｂ（内側上領域）に向けて延設されている。ビード８ｃにより、サイドシル３に入力された外力Ｆは、バルク８の力伝達部８ｂを経てクロスメンバ１０の上部に集中的に伝達される。

クロスメンバ１０の上部はリインフォース１１で補強されている。図４に示すようにリインフォース１１の前部の前壁部１１ａと後部の後壁部１１ｂには、それぞれ複数の脆弱部１２が設けられている。第１実施形態では、脆弱部１２として切り欠き部１２ａが設けられている。切り欠き部１２ａは、前壁部１１ａと後壁部１１ｂの双方において下端から上方へ凹設されている。

リインフォース１１は、クロスメンバ１０の上部に沿って結合されている。リインフォース１１に複数の脆弱部１２が設けられることでクロスメンバ１０は、バルク８を介して外力Ｆを受けた際に脆弱部１２での折れが許容される。脆弱部１２で折れが許容されることで外力Ｆが吸収される。

脆弱部１２は、車幅方向の外側（サイドシル３側）の領域に偏在して配置されている。このため外力Ｆを受けてクロスメンバ１０は車幅方向外側の領域において折れが許容される。上記の脆弱部１２を有するクロスメンバ１０が、フロア５の中心に沿って上方へ盛り上がるように配置されたセンタマウント部１５に対して左右対称に配置される。

以上説明したフロア構造１によれば、サイドシル３に側突荷重等の外力Ｆが付加された場合において、フロア５の特に車幅方向中央寄りの領域の変位が抑制される。これによりフロア５の中央（センタマウント部１５）に装備した大容量バッテリ等の車両部品７の保護が図られる。図５には、車体Ｂの左側部に側突荷重等の外力Ｆを受けた場合におけるクロスメンバ１０の変形状態が示されている。

図５ではバルク８の図示が省略されているが、外力Ｆがバルク８を経てクロスメンバ１０の上部に集中的に伝達される。これによりリインフォース１１の脆弱部１２が外力Ｆを受けて変形する。リインフォース１１の脆弱部１２が変形することでクロスメンバ１０が車幅方向に変位する（潰れる）。リインフォース１１の脆弱部１２が車幅方向の室外側領域に配置されている。このため、クロスメンバ１０の車幅方向の主として室外側領域で潰れが発生する。

図６に、外力Ｆとクロスメンバ１０の潰れ（ストローク）との関係が示されている。本実施形態に係るフロア構造１による場合が折れ線（１）で示されている。本実施形態の場合、上記したように外力Ｆを受けて脆弱部１２が変形することでクロスメンバ１０の室外側領域が細かく折れて潰れる。このためクロスメンバ１０全体としての変位（折れ）が抑制されて外力Ｆがより長い時間受けられる。これによりクロスメンバ１０の車幅方向の中央寄りの領域のストロークが抑制される。

これに対して、図８に示すように従来のフロア構造２０では、脆弱部１２を有しないリインフォース２２がクロスメンバ２１の上部に沿って配置されている。サイドシル２３の内部にバルク２４が配置されている。バルク２４を経て外力Ｆがクロスメンバ２１の室外側端部に伝達される。従来バルク２４はクロスメンバ２１の端部に対して上下ほぼ均一に当接されている。

このため、サイドシル２３に付加された外力Ｆはバルク２４を経てクロスメンバ２１の下面側にも均一に伝達される。その結果、クロスメンバ２１のリインフォース２２で補強されていない下面側から折れが発生する。最終的にクロスメンバ２１が上下に大きく２点折れして、フロアの車幅方向の変位が大きくなる。このため、図６において破線（２）で示すように従来のフロア構造２０では、付加された外力Ｆ（折れ荷重）が高くなるものの、クロスメンバ２１の潰れ（ストローク）が大きくなる。

このように、本実施形態のフロア構造１によれば、クロスメンバ１０の車室外側の領域が脆弱部１２を経て細かく折れることでフロア５の中央領域の変位を抑制することができる。これによりフロア５の中央領域に装備した車両部品７の保護を図ることができる。

また、サイドシル３の上方においてセンタピラー４に外力Ｆが付加された場合を想定すると、センタピラー４の車室内側への変位によりサイドシル３に車室内側への引っ張り荷重が付加される。本実施形態のフロア構造１によれば、クロスメンバ１０が脆弱部１２を経て細かく折れ曲がることでバルク８が車室内側に変位しやすくなっている。これにより、サイドシル３は正面視で回転するように変形するので、サイドシル３の破損が抑制されてセンタピラー４の下部に設定されるシートベルトのリトラクタ開口部の破損が抑制される。

さらに例示した実施形態では、クロスメンバ１０の前面側の端部と、後面側の端部に対向してバルク８が配置されている。前後２箇所のバルク８により、外力Ｆがクロスメンバ１０の上角部（稜線）に向けて効率よく伝達される。これにより、クロスメンバ１０の上部側をより確実に細かく折れるように変形させることができる。

以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、脆弱部１２には変更を加えることができる。矩形の切り欠き部１２ａに代えて、半円形の切り欠き、Ｖ字形の切り欠きに変更してもよい。さらに、図７に示すように切り欠き部１２ａに代えて、孔１３ａを車幅方向に複数配置して脆弱部１３としてもよい。

リインフォース１１の脆弱部１２，１３は、前後壁部１１ａ，１１ｂの下部に代えて前後の稜線部（上角部）に沿って設ける構成としてもよい。この場合、円形あるいは長円形等の切り抜き部を脆弱部として設けることができる。

リインフォースの肉厚について、脆弱部を設ける車幅方向外側の領域の肉厚（例えばｔ１．８）を車幅方向の内側（フロア中央側）の肉厚（例えばｔ１．６）よりも厚肉にする構成としてもよい。これにより脆弱部における細かな折れをより確実に発生させることができる。従って、脆弱部を一層確実な折れのきっかけとすることができる。

リインフォース１１に脆弱部１２，１３を設けてクロスメンバ１０の折れを制御する構成を例示したが、クロスメンバ１０に例示した脆弱部を直接設ける構成としても良い。

センタピラー４から前方若しくは後方へ外れた部位のクロスメンバについて、例示したバルク８及びリインフォース１１を適用することができる。

Ｂ…車体
Ｆ…外力（側突荷重）
１…フロア構造
２…ルーフサイドレール
３…サイドシル
３ａ…シルアウタ、３ｂ…シルインナ
４…センタピラー
５…フロア
６…サイドメンバ
８…バルク
８ａ…凹み部、８ｂ…力伝達部、８ｃ…ビード
９…ルーフ
１０…クロスメンバ
１１…リインフォース
１１ａ…前壁部、１１ｂ…後壁部
１２…脆弱部
１２ａ…切り欠き部
１３…脆弱部
１３ａ…孔
１５…センタマウント部
２０…フロア構造（従来）
２１…クロスメンバ
２２…リインフォース
２３…サイドシル
２４…バルク

Claims (7)

1. 車体のフロア構造であって、
   前記車体の前後方向に延在するサイドシルと、
   前記サイドシルから車幅方向の内側に延在するクロスメンバと、
   前記サイドシルの内部に設けられるバルクと、を有し、
   前記バルクは、前記クロスメンバの上部に向けて突出する力伝達部と、前記クロスメンバの下部との間に隙間を形成する凹み部を有し、
   前記クロスメンバの上部には、前記バルクを介して外力を受けた際に折れを許容する複数の脆弱部が前記車幅方向に沿って設けられた車体のフロア構造。
2. 請求項１記載の車体のフロア構造であって、
   前記複数の脆弱部は、前記車体のフロアの下方に位置する車両部品よりも前記車幅方向の外側に配置された車体のフロア構造。
3. 請求項１又は２記載の車体のフロア構造であって、
   前記バルクは、前記凹み部の前記車幅方向の外側である外側下領域から前記車幅方向の内側の内側上領域である前記力伝達部まで延設されたビードを有する車体のフロア構造。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の車体のフロア構造であって、
   前記クロスメンバは、上部に沿ってリインフォースを有し、前記リインフォースに前記複数の脆弱部が設けられた車体のフロア構造。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の車体のフロア構造であって、
   前記複数の脆弱部の少なくとも１つは、前記クロスメンバに形成された切り欠き部である車体のフロア構造。
6. 請求項１〜４の何れか１項に記載の車体のフロア構造であって、
   前記複数の脆弱部の少なくとも１つは、前記クロスメンバに形成された孔である車体のフロア構造。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の車体のフロア構造であって、
   前記バルクは、前記クロスメンバの前部の前記車幅方向の外側に配置された前側バルクと、前記クロスメンバの後部の前記車幅方向の外側に配置された後側バルクを含む車体のフロア構造。

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