JP3890899B2 - フロントフロア補強構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントフロアがホイールハウスインナよりも前方へ延在しているキャブオーバ車などの車両におけるフロントフロアの補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフロントフロア補強構造として、図６の要部正面図と図７の斜視図に示したようなものが知られている。
このフロントフロアの補強構造は、ステアリングメンバ２０３に入力される荷重をフロントフロアパネル２０９により支持するにあたり、その支持剛性を高めるために補強する構造である。
【０００３】
すなわち、このフロントフロア補強構造は、ワンボックスカーのようなキャブオーバタイプの車両に適用されたもので、このような車両では、フロアパネルの下側左右に骨格部材としてサイドメンバ２０５，２０６が接合されている。そして、フロアパネルの前部に設けられたフロントフロアパネル２０９は、ホイールハウスやエンジンルームを確保するためにフロアパネルの一般部よりも高く配置されており、このため、サイドメンバ２０５，２０６に対して上方に配置され、この部位で両者はホイールハウスインナ２０７，２０８により結合されている。
【０００４】
また、ステアリングホイール２１５を支持するステアリングコラム２０６の支持剛性を高くするにあたり、このステアリングコラム２０６を、左右のフロントピラー２０１，２０２に掛け渡したステアリングメンバ２０３で支持することが知られている。
そして、ステアリングコラム２０６の支持剛性をさらに高めるために、ステアリングメンバ２０３の中央部とフロントフロアパネル２０９とを一対のインストステイ２１１，２１２で連結することが知られている。さらに、この構造ではインストステイ２１１，２１２の下端部を支持するフロントフロアパネル２０９の車両中央部にあっては、そのままでは強度が不足するため、フロントフロアパネル２０９の裏面に両者の間に閉空間を形成するようにしてレインフォース２１０を設け、このレインフォース２１０の左右をホイールハウスインナ２０７，２０８に結合している。なお、このレインフォース２１０を設ける位置は、従来技術にあっては、フロントピラー２０１，２０２の下端部を結ぶとともにサイドメンバ２０５，２０６に直交されたクロスメンバ２０４に対して後方にずれた位置となっていた。
【０００５】
このような従来技術にあっては、ステアリングコラム２０６への入力荷重は、ステアリングメンバ２０３に支持され、このステアリングメンバ２０３において最も振幅が大きくなる中央部において、その入力荷重を、インストステイ２１１，２１２〜フロントフロアパネル２０９〜レインフォース２１０〜左右のホイールハウスインナ２０７，２０８を介して、骨格部材としてのサイドメンバ２０５，２０６により支持するため、高い支持剛性が得られるものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにステアリングメンバ２０３をインストステイ２１１，２１２を介してフロントフロアパネル２０９で支持する構造にあっては、高い支持剛性を得るにはフロントフロアパネル２０９が車両中央部で撓まないように十分な補強を行う必要がある。
上述の従来技術の場合、この補強を十分に行おうとすると、ホイールハウスインナ２０７，２０８の全幅に亘って設けられているレインフォース２１０を剛性の高い断面に形成する必要があるもので、この場合、重量が重くなってしまうとともに、材料コストが高くなるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、フロントフロアパネルの補強を達成しつつ、重量を軽減可能とするとともに、コスト低減を図ることを目的とし、さらには作業性の向上を図ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明のフロントフロア補強構造は、車両の下部左右に箱断面を形成するサイドメンバが前後方向に延在され、車両前部のフロアを構成するフロントフロアパネルが、サイドメンバから上方に離れて配設されているとともに、これら左右のサイドメンバとフロントフロアパネルとが、フロントホイールハウスを形成するホイールハウスインナを介して連結され、前記フロントフロアパネルの上方位置には、ステアリングコラムを支持し、ステアリングコラムの支持剛性を高めるステアリングメンバが車幅方向に掛け渡されている一方、フロントフロアパネルの下方位置には、前記フロントピラーに左右両端を結合され、前記サイドメンバに直交して結合されたクロスメンバが車幅方向に延在され、前記ステアリングメンバの車幅方向略中央部が、ステイ部材を介してフロントフロアパネルの車幅方向略中央部に連結されたフロントフロア補強構造において、このフロントフロアパネルの前記ステイ部材の取付部位と、前記クロスメンバとをフロア支持部材で連結して前記ステイ部材が連結された部位のフロントフロアパネルが補強されていることを特徴とする手段とした。
【０００９】
なお、請求項２に記載のように、請求項１に記載のフロントフロア補強構造において、前記ステイ部材において、ステアリングメンバに結合された結合位置およびフロントフロアパネルの上面に結合された結合位置と、前記フロア支持部材において、フロントフロアパネルの下面に結合された結合位置およびクロスメンバの上面に結合された結合位置との各結合位置が、車両側方から見てステアリングメンバとクロスメンバとを結ぶ直線上に配置されていることを特徴とする手段としてもよい。また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載のフロントフロア補強構造において、前記フロア支持部材は、前記フロントフロアパネルの下面に結合された上側フロアステイブラケットと、前記クロスメンバの上面に結合された下側フロアステイブラケットと、両フロアステイブラケットにボルトとナットとにより上下端部が締結されたフロアステイと、で構成され、両フロアステイブラケットとして、異なる角度の上用取付面と下用取付面とを備えた同一形状のブラケットが用いられ、前記上用取付面は、上側フロアステイブラケットをフロントフロアパネルの下面に結合させた状態で、車両下面側からの所定の取付作業位置に対して最適の角度に形成され、前記下用取付面は、下側フロアステイブラケットをクロスメンバの上面に結合させた状態で、前記所定の取付作業位置に対して最適の角度に形成されていることを特徴とする手段としてもよい。
【００１０】
【発明の作用および効果】
ステアリングコラムからステアリングメンバへ入力があると、この入力は、ステアリングメンバの左右の車体と、ステアリングメンバの中央部分に連結されたステイ部材を介してフロントフロアパネルとで支持される。そして、フロントフロアパネルは、その左右がホイールハウスインナを介してサイドメンバにより支持されているため、その中央部は上下に撓もうとするが、この中央部分は、フロア支持部材を介してクロスメンバに支持されているため、この上下の撓みが制限され、ステイ部材を強固に支持することができる。
このように本発明は、フロントフロアパネルとクロスメンバとを、フロア支持部材で連結して、ステイ部材を介してステアリングメンバからフロントフロアパネルへ入力される荷重を、剛性の高いクロスメンバで支える構造としたため、従来技術のように、ホイールハウスインナの間の全長に亘ってレインフォースを設けるのに比べて、補強用の部品であるフロア支持部材を小型にすることが可能となり、重量と材料コストを低減することができるという効果が得られる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、ステアリングメンバからステイ部材およびフロア支持部材を介してクロスメンバに伝達される荷重が、一直線に伝達されることになり、途中で座屈のような変形が生じ難く、効率の良い剛性アップが可能となり、いっそうの軽量化ならびに材料コストの低減を図ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、フロア支持部材の取付を行う場合、予め、フロントフロアパネルの裏面に上側フロアステイブラケットを、クロスメンバの上面に下側フロアステイブラケットをアッセンブリしておく。
次に、作業者は車両の下側における所定の作業位置から、所定の作業用工具を用いて、フロアステイの上端部を上側フロアステイブラケットの上用取付面に対してボルトおよびナットにより締結し、また、その所定の作業位置から、フロアステイの下端部を、下側フロアステイブラケットの下用取付面に対してボルトおよびナットにより締結する。この場合、各取付面は、共通の所定の作業位置に対して最適の角度となっているため、作業者は作業位置を変えることなく両方の締結作業を最適の角度から行うことができ、作業性に優れる。
請求項３に記載の発明にあっては、フロア支持部材に用いる上側フロアステイブラケットと下側フロアステイブラケットとを、同一形状に形成して共用化したため、別個の形状に形成するのに比べて型費を削減して製造コストを低減させることができ、かつ、このように部品を共用化していても、所定の取付作業位置に対して最適の角度の上用取付面および下用取付面を有した形状として、所定の取付作業位置から取付作業を行うことができ、取付作業性にも優れるという効果が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明実施の形態のフロントフロア補強構造について図面に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
なお、本実施の形態は、運転席の後方が荷室になっており、また、運転席および助手席の下に設けられたフロントフロアの下方にエンジンが設けられている、いわゆるワンボックスカーに適用されたものである。
【００１４】
図１は実施の形態のフロントフロア補強構造を示す要部正面図、図２は実施の形態のフロントフロア補強構造の要部を示す斜視図である。
図において８はフロントフロアパネルである。このフロントフロアパネル８は、下面を左右のホイールハウスインナ６，７を介して車両骨格部材としての左右のサイドメンバ４，５に支持されている。すなわち、サイドメンバ４，５は、図示のように開口を上に向けた略コの字の一定断面形状に形成され、車両の左右下部において前後方向に延在されている。このサイドメンバ４，５は、フロントフロアパネル８が設けられている位置よりも後方では、上部の開口部分の縁に図外のフロアパネルが接合されて箱断面形状に形成されているが、フロントフロアパネル８は、その下方に図外のエンジンを格納し、かつ、図外のホイールハウスと干渉するのを避けるために、サイドメンバ４，５から上方に離間して配置され、両者が上述のように図外のホイールハウスを形成するホイールハウスインナ６，７により連結されている。また、この部位においてサイドメンバ４，５は、上面にパネル４１，５１が接合されて箱断面形状に形成されている。
【００１５】
また、車両の骨格部材として、サイドメンバ４，５に直交して箱断面形状のクロスメンバ３が結合されている。このクロスメンバ３は、図２に示すように、略コの字形状の本体３１の上面にパネル３２を溶接により結合して箱断面形状に形成されているとともに、クロスメンバ３の左右両端はフロントピラー１，２に結合されている。
これらフロントピラー１，２は、それぞれピラーアウタ１１，２１とピラーインナ１２，２２とを接合して箱断面形状に形成されている。
【００１６】
図１に戻り、フロントピラー１，２の中間部に、ステアリングメンバ１０の左右両端が結合されて、ステアリングメンバ１０が車幅方向に掛け渡されている。このステアリングメンバ１０は、ステアリング９およびステアリングコラム９１の支持剛性を高めるために設けられたもので、ステアリングメンバ１０には、図外のブラケットを介してステアリングコラム９１が連結されている。
【００１７】
さらに、前記ステアリングメンバ１０の車両略中央付近と、フロントフロアパネル８の車両中央付近とがステイ部材としての一対のインストステイ１３，１４を介して連結されている。すなわち、これらインストステイ１３，１４は、ステアリングメンバ１０によるステアリングコラム９１の支持剛性をいっそう高めるとともに、図外の車両機器を支持するために設けられているもので、これらインストステイ１３，１４の上端部はステアリングメンバ１０に溶接により固定された支持ブラケット１６１，１６２にボルトおよびウエルドナットで締結され、一方、インストステイ１３，１４の下端部は、フロントフロアパネル８に溶接により固定されたインストステイブラケット１５に、ボルトおよびウエルドナットで締結されている。なお、前記インストステイブラケット１５は、図３に示すように、ステアリングメンバ１０とクロスメンバ３とを結ぶ直線Ｌの上に配置され、図２において想像線で示すように、フロントフロアパネル８に溶接により固定されたフロア固定部１５３と、このフロア固定部１５３の左右両端から上方に立設されたステイ取付部１５１，１５２とにより略コの字形状に形成されている。
【００１８】
本実施の形態のフロントフロア補強構造は、前記インストステイ１３，１４が連結されている部位のフロントフロアパネル８を補強するものであり、以下にこの構造について説明する。
本実施の形態では、フロントフロアパネル８を補強する構成として、図１に示すように、フロントフロアパネル８とクロスメンバ３との間に、フロア支持部材１７が設けられている。このフロア支持部材１７は、フロアステイ１７０と、上側フロアステイブラケット１８０と下側フロアステイブラケット１９０とで構成されている。
【００１９】
前記フロアステイ１７０は、コの字横断面形状に形成され、図３に示すように、その上端部に、後面が上向きとなるように折曲された上側取付部１７１が設けられているとともに、その下端部に、後面が僅かに下向きとなるように僅かに折曲された下側取付部１７２が設けられている。また、図４に示すように上側取付部１７１および下側取付部１７２が幅広で、その中間が幅狭に形成され、軽量化が図られている。
【００２０】
前記上側フロアステイブラケット１８０は、フロントフロアパネル８の下面に溶接により固定され、一方、下側フロアステイブラケット１９０は、クロスメンバ３のパネル３２の上面に溶接により固定されている。なお、図３に示すように、両フロアステイブラケット１８０，１９０の取付位置は、前述したステアリングメンバ１０とクロスメンバ３とを結ぶ直線Ｌの上に配置されている。すなわち、ステアリングメンバ１０における支持ブラケット１６１，１６２の取付位置と、フロントフロアパネル８の表面におけるインストステイブラケット１５の取付位置と、フロントフロアパネル８の裏面における上側フロアステイブラケット１８０の取付位置と、クロスメンバ３における下側フロアステイブラケット１９０の取付位置が、直線Ｌの上に配置されている。
【００２１】
ところで、前記上側フロアステイブラケット１８０と下側フロアステイブラケット１９０とは、同じ部品を上下逆さまに取り付けて使用されている。
図５は上側フロアステイブラケット１８０および下側フロアステイブラケット１９０を示す斜視図であり、これらブラケット１８０，１９０は、左右の左側片１８２および右側片１８３とその間の取付片１８４とにより、断面略コの字形状に形成されて立ち上げられた本体１８５と、この本体１８５の下端から水平方向に折り曲げて延在されたフランジ部１８１とを備えている。
また、前記取付片１８４は、図示のように傾斜角度の緩い上用取付面１８４ａと傾斜角度が急になった下用取付面１８４ｂとの２つの面を備え、各面１８４ａ，１８４ｂの略中央部には、それぞれウエルドナット１８６，１８７が設けられている。
前記上側フロアステイブラケット１８０は、フランジ部１８１をフロントフロアパネル８の下面にスポット溶接により固定されるが、この固定状態において図３に示すように、上用取付面１８４ａが、斜め前方下向きとなるように形成されている。一方、前記下側フロアステイブラケット１９０は、フランジ部１８１をクロスメンバ３のパネル３２の上面にスポット溶接により固定されるが、この固定状態において図３に示すように、下用取付面１８４ｂが僅かに斜め上向きで前方を向くように形成されている。
【００２２】
次に、フロア支持部材１７の取付手順を説明する。
まず、フロントフロアパネル８の裏面には、フロアステイブラケット１８０が、クロスメンバ３のパネル３２の上面には、フロアステイブラケット１９０が、それぞれあらかじめスポット溶接でサブアセンブリされている。
【００２３】
そこで、作業位置に対してある程度高い位置に車両を配置させた上で、作業者は、フロントフロアパネル８の下方から上体および作業用工具を差し込んで、フロアステイ１７０を両フロアステイブラケット１８０，１９０に対してボルトにより固定する作業を実行する。このとき、上側フロアステイブラケット１８０は、作業者に対して後上方に配置されており、一方、下側フロアステイブラケット１９０は、作業者に対して後方に配置されている。
したがって、作業者は、フロアステイ１７０の上側取付部１７１を上側フロアステイブラケット１８０の上用取付面１８４ａに当接させてボルトをウエルドナット１８６に締結させる上側の取付作業と、フロアステイ１７０の下側取付部１７２を下側フロアステイブラケット１９０の下用取付面１８４ｂに当接させてボルトをウエルドナット１８７に締結させる下側の取付作業とを、ほぼ同一の位置から行うことができ、作業者の移動が少なく作業性に優れるとともに、両作業とも、作業者の位置から真っ直ぐな方向で行うことができるため、それぞれの作業において軸方向に長い工具を扱いやすく、この点でも作業性に優れる。
【００２４】
しかも、上述のように、上側フロアステイブラケット１８０と下側フロアステイブラケット１９０とは、それぞれ取付作業方向が異なるが、１つのブラケットに異なる向きの両取付面１８４ａ，１８４ｂを形成し、上側と下側とで取付位置を１８０度異ならせたときに、各取付面１８４ａ，１８４ｂが、それぞれ最適の方向を向くように構成したため、両ブラケット１８０，１９０として共通のものを用いることができ、それぞれ、別個に形成するのに比べて、型費を抑えて製造コストを低減させることができる。
【００２５】
次に、実施の形態のフロントフロア補強構造の補強作用を説明する。
ステアリングコラム９１からステアリングメンバ１０への入力は、左右の車両骨格部材としてのフロントピラー１，２と、ステアリングメンバ１０の中央部分に連結されたインストステイ１３，１４により支持される。そして、インストステイ１３，１４へ伝達された入力は、インストステイブラケット１５を介してフロントフロアパネル８の中央部分に伝達される。このフロントフロアパネル８は、その左右をホイールハウスインナ６，７を介してサイドメンバ４，５により支持されているため、その中央部は上下に撓もうとするが、この部分は、フロア支持部材１７を介してクロスメンバ３に支持されているために、上下に撓むことはなく、インストステイ１３，１４を強固に支持することができる。
【００２６】
このように本実施の形態のフロントフロア補強構造にあっては、フロントフロアパネル８とクロスメンバ３とを、フロア支持部材１７で連結して、インストステイ１３，１４を介してステアリングメンバ１０からフロントフロアパネル８への入力を、剛性の高いクロスメンバ３で支える構造としたため、従来技術のように、ホイールハウスインナ６，７の間の全長に亘ってレインフォース２１０を設けるのに比べて、補強用の部品であるフロア支持部材１７を小型にすることができ、重量と材料コストを低減することができる。
加えて、本実施の形態では、フロントピラー１，２の下端部をクロスメンバ３で連結し、フロントピラー１，２の中間部をステアリングメンバ１０で連結した枠構造を、さらに、ステアリングメンバ１０の中間部とクロスメンバ３の中間部とをインストステイ１３，１４およびフロア支持部材１７で連結して、上記枠構造がさらに補強され、車両前部に強固な枠構造が形成されることになり、車体前部全体の剛性も高くなるという効果が得られる。
【００２７】
さらに、本実施の形態にあっては、図３に示すように、インストステイ１３，１４およびフロア支持部材１７の上下を支持する部材である支持ブラケット１６１，１６２インストステイブラケット１５，上側フロアステイブラケット１８０，下側フロアステイブラケット１９０が直線Ｌの上に配置されているため、上述のようなステアリングメンバ１０からの入力により、インストステイ１３，１４やフロアステイ１７０が座屈するような変形が生じ難く、インストステイ１３，１４ならびにフロアステイ１７０の断面積や板厚をより小さくしても高い剛性を得ることができるものであり、同じ支持剛性を得るのなら、いっそうの軽量化ならびに材料コストの低減を図ることができる。
【００２８】
加えて、上述したように両フロアステイブラケット１８０，１９０として、同一部品を用いるようにしたため、別個の形状に形成するのに比べて型費を削減して製造コストを低減させることができ、かつ、このように部品を共用化していても、共通の作業位置からボルトの締結作業を行うのに最適な角度の上用取付面１８４ａおよび下用取付面１８４ｂを形成したため、取付作業性にも優れるという効果が得られる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、インストステイ１３，１４や、インストステイブラケット１５や、支持ブラケット１６１，１６２、あるいはフロア支持部材１７におけるフロアステイ１７０，両フロアステイブラケット１８０，１９０の形状は、実施の形態で示した形状に限られることはなく、任意の形状にすることができる。
また、実施の形態のフロアステイブラケット１８０．１９０を用いずに、フロアステイ１７０を直接、フロントフロアパネル８およびパネル３２にボルトなどで固定するようにしてもよい。その場合、フロアステイ１７０の形状は、実施の形態で示した形状とは異なることになる。
また、実施の形態では、ワンボックスカーに適用した例として示したが、要するに、フロントフロアパネル８の下面と、サイドメンバ４，５およびクロスメンバ３との間に空間が設けられていて、クロスメンバ３の左右にフロントピラー１，２が立設されている構造の車両であれば、トラックなど他の形式の車両に適用することもできる。
また、実施の形態では、フロア支持部材１７をインストステイブラケット１５の真下に設けた。この方が入力の伝達上好ましいが、真下でなくても近傍位置であれば、所望の補強性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のフロントフロア補強構造を示す要部正面図である。
【図２】実施の形態のフロントフロア補強構造の要部を示す斜視図である。
【図３】実施の形態のフロントフロア補強構造を示す要部側面図である。
【図４】実施の形態のフロアステイを示す正面図である。
【図５】実施の形態の上側・下側両フロアステイブラケットを示す斜視図である。
【図６】従来技術を示す要部正面図である。
【図７】従来技術を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，２ フロントピラー
３ クロスメンバ
４，５ サイドメンバ
６，７ ホイールハウスインナ
８ フロントフロアパネル
９ ステアリング
１０ ステアリングメンバ
１１，２１ ピラーアウタ
１２，２２ ピラーインナ
１３，１４ インストステイ
１５ インストステイブラケット
１６１，１６２ 支持ブラケット
１７ フロア支持部材
３１ 本体
３２ パネル
４１，５１ パネル
９１ ステアリングコラム
１５１，１５２ ステイ取付部
１５３ フロア固定部
１７０ フロアステイ
１７１ 上側取付部
１７２ 下側取付部
１８０ 上側フロアステイブラケット
１８１ フランジ部
１８２ 左側片
１８３ 右側片
１８４ａ 上用取付面
１８４ｂ 下用取付面
１８４ 取付片
１８５ 本体
１８６ ウエルドナット
１８７ ウエルドナット
１９０ 下側フロアステイブラケット

Claims (3)

1. 車両の下部左右に箱断面を形成するサイドメンバが前後方向に延在され、車両前部のフロアを構成するフロントフロアパネルが、サイドメンバから上方に離れて配設されているとともに、これら左右のサイドメンバとフロントフロアパネルとが、フロントホイールハウスを形成するホイールハウスインナを介して連結され、前記フロントフロアパネルの上方位置には、ステアリングコラムを支持し、ステアリングコラムの支持剛性を高めるステアリングメンバが車幅方向に掛け渡されている一方、フロントフロアパネルの下方位置には、前記フロントピラーに左右両端を結合され、前記サイドメンバに直交して結合されたクロスメンバが車幅方向に延在され、前記ステアリングメンバの車幅方向略中央部が、ステイ部材を介してフロントフロアパネルの車幅方向略中央部に連結されたフロントフロア補強構造において、このフロントフロアパネルの前記ステイ部材の取付部位と、前記クロスメンバとをフロア支持部材で連結して前記ステイ部材が連結された部位のフロントフロアパネルが補強されていることを特徴とするフロントフロア補強構造。
2. 前記ステイ部材において、ステアリングメンバに結合された結合位置およびフロントフロアパネルの上面に結合された結合位置と、前記フロア支持部材において、フロントフロアパネルの下面に結合された結合位置およびクロスメンバの上面に結合された結合位置との各結合位置が、車両側方から見てステアリングメンバとクロスメンバとを結ぶ直線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のフロントフロア補強構造。
3. 前記フロア支持部材は、前記フロントフロアパネルの下面に結合された上側フロアステイブラケットと、前記クロスメンバの上面に結合された下側フロアステイブラケットと、両フロアステイブラケットにボルトとナットとにより上下端部が締結されたフロアステイと、で構成され、両フロアステイブラケットとして、異なる角度の上用取付面と下用取付面とを備えた同一形状のブラケットが用いられ、前記上用取付面は、上側フロアステイブラケットをフロントフロアパネルの下面に結合させた状態で、車両下面側からの所定の取付作業位置に対して最適の角度に形成され、前記下用取付面は、下側フロアステイブラケットをクロスメンバの上面に結合させた状態で、前記所定の取付作業位置に対して最適の角度に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフロントフロア補強構造。

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