JP4275022B2 - 車両のフロア構造用アルミニウム押出形材 - Google Patents

Description

本発明は、車両のフロア構造として用いられるアルミニウム押出形材に関し、より具体的には、シート側に固定されるアッパーレールが嵌合するロアレールとフロアが一体として形成されたフロア構造用アルミニウム押出形材に関する。

アルミニウム押出形材は鉄に比して軽量であり、任意の断面形状で押し出し可能な利点があるため、鉄道車両の構造体や自動車部品などに広く使用されるようになってきた。鉄道車両では中空部をもつアルミニウム押出形材（ダブルスキンとも呼ばれる）が車体構造体としてすでに実績があり、自動車部品としてはアルミフレーム構造車が製作され、下記特許文献１，２のように、フロア材への適用の可能性も検討されている。

特開平７−１４４６６１号公報 特開平９−９９８７０号公報

車両のフロア材にはシートを取り付ける必要があり、それがスライド式シートである場合、フロア材とシートの間にスライドレールを取り付ける必要がある。このとき、シート側にアッパーレールを固定し、フロア側に前記アッパーレールが嵌合するロアレールを固定する（上記特許文献２参照）ことになるが、その固定はボルト締めや溶接により行われる。しかし、フロア材への固定をボルト締めにより行う場合、アルミニウム押出形材の中空部にねじ山を立てた締結用ブロックを挿入しなければならず、部品点数や工数及び重量の増加となり、一方、溶接により固定する場合、熱影響による材料の局部軟化や溶接歪みによる精度の低下が懸念される。
本発明は、このような従来のフロア構造用アルミニウム押出形材の問題点を解決することを目的とする。

本発明に係る車両のフロア構造用アルミニウム押出形材は、上側及び下側の面板とそれらを連結する複数のリブ、及びシート側に固定されるアッパーレールが嵌合するロアレールからなり、該ロアレールは押出方向に垂直な断面において開口が上を向くチャンネル形をなし、前記断面の幅方向の１又は複数箇所に配置され、その底壁が前記上側の面板と一体化され、あるいは、前記底壁が前記下側の面板と一体化されている。後者の場合、さらに前記ロアレールの上壁が前記上側の面板と一体化された形態をとることができる。ここで、一体化とは、底壁あるいは上壁が面板と連なって形成されていることを意味する。
なお、本発明においてアルミニウムはアルミニウム合金を含む。

本発明に係るフロア構造用アルミニウム押出形材においては、フロア材とロアレールが一体形成されているため、従来の別体構造のものに比べて部品点数（ロアレール自体及び締結用ブロック）が減り、ボルト締めや溶接のための工程が必要なく、工程短縮と軽量化が可能であり、また材質劣化がなく、高い寸法精度を実現できる。特にロングスライドレール（例えばミニバンの２列あるいは３列シート用）に対応したものでは、従来ロアレールの寸法精度を出すのが難しかったが、押出成形による一体成形のため、寸法精度の向上効果（及び重量軽減効果）が大きい。さらに、フロア材とロアレールが一体構造となっているため、全体の剛性が上がり、それによる重量軽減及び寸法精度の向上効果もある。

本発明に係るフロア構造用アルミニウム押出形材において、ロアレールの底壁が前記下側の面板と一体化された構造をとる場合、ロアレールの全部又は一部がフロア材に内蔵された形になるので、シートの位置を下げて室内空間を広く使うことができ、同時にアッパーレールがスライドするときの音や振動を低減することができる。押出時のバランスがよいという製造上の利点もある。これらの効果は、ロアレールの上壁が前側の面板と一体化された構造をとる場合（つまり、ロアレールの全部がフロア材に内蔵された形になる場合）、特に顕著となる。

以下、図１〜図１１を参照して、本発明をより具体的に説明する。
図１に示すアルミニウム押出形材Ａは、基本構造として上側の面板１、下側の面板２及びそれらを連結する複数のトラス形のリブ３を有し、それらによって押出方向に垂直な断面において複数の閉断面部が構成され、かつ該閉断面部が幅方向に並び、全体として板状のダブルスキン構造をなし、前記断面において、その幅方向の２カ所にロアレール４が一体形成されている。ロアレール４は他の部分より厚肉に形成され、全体としてリップ付きチャンネル（又はＣチャンネル）形をなし、その底壁５が面板２と一体化され、上壁６が面板１と一体化されてほぼ同一の面内で連なり、側壁７が面板１，２を垂直に連結し、さらに上壁６の中央部に押出方向に沿った開口８が形成されている。面板１の外面とロアレール４の上壁６の外面（いずれも押出形材Ａの上面）は面一で平面をなし、面板２の外面とロアレール４の底壁５の下面（いずれも押出形材Ａの下面）は面一で平面をなす。側壁７は両面板１，２を連結するリブとしても機能し、この押出形材Ａの剛性を高める。

この押出形材Ａはロアレール４が閉断面部の間に挟まれた形（ロアレールの全部がフロア材に内蔵された形）になっていて、全体が板状で高さが低い。
この押出形材Ａは、車両のフロア構造に用いられ、例えば図２に示すように、前記ロアレール４内にシート９の下端に固定されたアッパーレール１１を嵌合する。１２はロアレール４の側壁７とアッパーレール１１の間に介在するスライド用のボールである。

図３に示すアルミニウム押出形材Ｂも同じく、基本構造として上側の面板１、下側の面板２及びそれらを連結する複数のリブ３を有し、それらによって複数の閉断面部が構成され、全体として板状のダブルスキン構造をなし、押出方向に垂直な断面において、その幅方向の２カ所にロアレール４が一体形成されている。ロアレール４は他の箇所より厚肉に形成され、全体としてリップ付きチャンネル（又はＣチャンネル）形をなし、その底壁５が面板１と一体化されてほぼ同一の面内で連なり、上壁６の中央部に押出方向に沿った開口８が形成されている。図１に示す押出形材Ａでは、ロアレール４がフロア材（基本構造の部分）に内蔵された形になっていたが、この押出形材Ｂでは、ロアレール４は板状のフロア材から上に突出した形となっている。
この押出形材Ｂは、車両のフロア構造に用いられ、例えば図４に示すように、前記ロアレール４内にシート９の下端に固定されたアッパーレール１１を嵌合する。１３，１４はそれぞれロアレール４の底壁５の上面及びアッパーレール１１の下面に固定された摺動用樹脂材である。

図５に示すアルミニウム押出形材Ｃは、図１に示すアルミニウム押出形材Ａの変形例であり、上側の面板１と下側の面板２を連結するリブ３が前記面板１，２に対し垂直である点で、図１に示すアルミニウム押出形材Ａと異なっている。

図６に示すアルミニウム押出形材Ｄは、図１に示すアルミニウム押出形材Ａの利用例であり、上側の面板１に通風孔１５を形成したものである。前記通風孔１５は車内に開口し、該通風孔１５が形成された中空部１６，１７に温風又は冷風を通すことで、車内の空調が可能となる。この例では、車内側の中空部１６，１７（上側の面板１とトラス形のリブ３で囲まれた中空部）にのみ温風又は冷風を通して、社外側の中空部１８〜２０には通さなくてもよく、通風断面を小さくできるので空調の効率がよい。また、開口部１５を形成しないか、形成した場合はそれを塞いで中空部１６，１７に温風を通せば、床暖房ができる。

以上の例では、アルミニウム押出形材（Ａ〜Ｄ）を連結することなく車両のフロア構造として用いたが、アルミニウム押出形材を複数個、ＦＳＷ（摩擦攪拌接合）や溶接等の手段により、幅方向に連結して車両のフロア構造を構成することができる。例えば、アルミニウム押出形材を複数個連結して広いフロア構造を構成したり、それぞれロアレールを１つだけ有するアルミニウム押出形材を２つ、幅方向に連結して一対のロアレールを有するフロア構造を構成することなどが可能である。

図７に示すアルミニウム押出形材Ｅは、基本構造として上側の面板１、下側の面板２及びそれらを連結する複数のリブ３を有し、それらによって押出方向に垂直な断面において複数の閉断面部が構成され、かつ該閉断面部が幅方向に並び、全体として板状のダブルスキン構造をなし、前記断面においてロアレール４が一体形成されている点で、図１に示すアルミニウム押出形材Ａとおなじであるが、ロアレール４が幅方向の１カ所にのみ形成されている点、及び押し出しのままの状態ではロアレール４は閉断面で上壁６に開口が形成されていない点で異なる。

この押出形材Ｅを車両のフロア構造に用いるときは、図８，９に例示するように、２つを例えばＦＳＷにより幅方向に連結し（連結部２１）、ロアレール４がリップ付きチャンネル（Ｃチャンネル）断面になるように、該ロアレール４の上壁６の中央部に押出方向に沿って開口８を形成する。この開口８は中ぐり機械加工によって形成することができるが、押出方向の両端部（矢印２２で示す箇所）には形成していない。このフロア構造は、ロアレール４の箇所の押出方向の両端部２２が閉断面のままであるので、剛性が高い。また、ロアレール４の箇所が押出時に閉断面であることから、当該箇所が開断面である押出形材Ａ〜Ｃに比べ、ロアレール４の寸法精度及び押出形材Ｅ全体の寸法精度が向上する利点がある。

一方、アッパーレール１１は、ロアレール４内に配置され、該ロアレール４の開口８より幅の大きいチャンネル断面の下部材１１ａと、ロアレール４の開口８内に嵌り、下端が該下部材１１ａに連結され、上端がシート取り付け用部材２３に連結された４角形断面の上部材１１ｂの２部材からなる。下部材１１ａ及び上部材１１ｂはいずれもアルミニウム押出形材からなり、下部材１１ａはロアレールの底壁５上を摺動し、上部材１１ｂは開口８の内側を摺動する。ただし、下部材１１ａと上部材１１ｂは、底壁５又は開口８と直接摺動するのではなく、いずれも図示しないスライド用のボールや樹脂材等を介している。

このアッパーレール１１は、ロアレール４内に配置される下部材１１ａとロアレールの開口８内に嵌る上部材１１ｂの２部材に分かれているため、ロアレール４の押出方向の両端部２２が閉断面になっていても（開口８が形成されていなくても）、ロアレール４に組み付けることができる。つまり、まず下部材１１ａのみをロアレール４の前後いずれかの端面から該ロアレール４内に挿入し、続いて上部材１１ｂを開口８に上から嵌め入れ、下部材１１ａと連結してアッパーレール１１を構成する。

図１０，１１は、別の形態の車両のフロア構造を示す。アルミニウム押出形材Ｆは、押し出しのままでは、図７に示す押出形材Ｅと同じである。このフロア構造においても、２つの押出形材Ｆが例えばＦＳＷにより幅方向に連結され（連結部２１）、ロアレール４がリップ付きチャンネル（Ｃチャンネル）断面になるように、該ロアレール４の上壁６の中央部に押出方向に沿って開口８が形成されている。この開口８は中ぐり機械加工によって形成することができるが、押出方向の一方の端部（矢印２２で示す）には形成していない。このフロア構造は、ロアレール４の箇所の押出方向の一方の端部２２は閉断面のままだが、他方の端部２４が開断面になっているので、図８，９に示すフロア構造に比べると剛性が低い。必要があれば端部２４の側に補強材を取り付けるとよい。

一方、アッパーレール１１はπ形断面を有するアルミニウム押出形材からなり、上端部及び下端部に前記ロアレール４の開口８より幅の大きいフランジを有し、大部分がロアレール４内に配置され、上端部が開口８から上方に突出している。アッパーレール１１は、中空矩形断面のアルミニウム押出形材からなる連結部材２５を介してシート取り付け用部材２３に固定されている。アッパーレール１１と連結部材２５は一体のアルミニウム押出形材からなっていてもよい（その場合、全体をアッパーレールとみることもできる）。なお、アッパーレール１１は、ロアレールの底壁５上及び開口８の内側を摺動するが、いずれも図示しないスライド用のボールや樹脂材等を介している。
このアッパーレール１１は１つのアルミニウム押出形材からなる（図８，９の例ではアッパーレールは２つの部材からなる）ため、これをロアレール４内に挿入するには、端部２４側を開断面とする必要があり、該端部２４側の端面からロアレール４内に挿入する。

本発明に係るアルミニウム押出形材の断面図である。 その押出形材にアッパーレールを嵌合したときの断面図である。 本発明に係る他のアルミニウム押出形材の断面図である。 その押出形材にアッパーレールを嵌合したときの断面図である。 本発明に係る他のアルミニウム押出形材の断面図である。 本発明に係るアルミニウム押出形材の一利用方法を説明する斜視図である。 本発明に係る他のアルミニウム押出形材の断面図である。 その押出形材に開口を形成してアッパーレールを嵌合したときの斜視図である。 そのＩ−Ｉ断面図である。 その押出形材に開口を形成して別のアッパーレールを嵌合したときの斜視図である。 そのＩＩ−ＩＩ断面図である。

符号の説明

１ 上側の面板
２ 下側の面板
３ リブ
４ ロアレール
５ 底壁
６ 上壁
７ 側壁
８ 開口
１１ アッパーレール

Claims (4)

1. 上側及び下側の面板とそれらを連結する複数のリブ、及びシート側に固定されるアッパーレールが嵌合するロアレールからなり、該ロアレールは、押出方向に垂直な断面において開口が上方を向くチャンネル形をなし、前記断面の幅方向の１又は複数箇所に配置され、その底壁が前記上側の面板と一体化されていることを特徴とする、ロアレールとフロアが一体として形成された車両のフロア構造用アルミニウム押出形材。
2. 上側及び下側の面板とそれらを連結する複数のリブ、及びシート側に固定されるアッパーレールが嵌合するロアレールからなり、該ロアレールは、押出方向に垂直な断面において開口が上方を向くチャンネル形をなし、前記断面の幅方向の１又は複数箇所に配置され、その底壁が前記下側の面板と一体化されていることを特徴とする、ロアレールとフロアが一体として形成された車両のフロア構造用アルミニウム押出形材。
3. 前記ロアレールの上壁が前記上側の面板と一体化されていることを特徴とする請求項２に記載された、ロアレールとフロアが一体として形成された車両のフロア構造用アルミニウム押出形材。
4. 前記ロアレールの開口が、閉じた上壁に機械加工により形成されたものであることを特徴とする請求項２又は３に記載された、ロアレールとフロアが一体として形成された車両のフロア構造用アルミニウム押出形材。

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