JP4283781B2 - 車体フロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車体フロア構造に関する。

従来、自動車等におけるフロアパネルを備えた車体フロア構造において、フロアの剛性を高めるための技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された車体フロア構造では、図７に示すように、フロアパネル３０が、図示しない車体の前後方向Ｘに沿う複数本の縦ビード３１と、図示しない車体の左右方向Ｙに沿って前記縦ビード３１と交差する複数本の横ビード３２とを備えた構造となっていた。縦ビード３１は、車体の前後方向Ｘから見た断面形状が図示しない三角形とされており、また、横ビード３２は、この縦ビード３１を横切る状態に底部３２ａと頂部３２ｂとからなる凹凸が連続する平面視で略菱形の形状となっていた。横ビード３２の周部には傾斜部３２ｃが形成されており、これにより、横ビード３２の頂部３２ｂは縦ビード３１の頂部３１ｂよりも上方に突出した形状となっている。
特開平６−１０７２３４号公報

ところで、図７に示すように、車体の側方からの外力、例えば、衝突荷重Ｆが入力された場合に入力された荷重は、入力された部位を中心としてフロアパネル３０上を図中矢印Ｄで示すように放射状に伝播する。
前記従来の車体フロア構造では、縦ビード３１と横ビード３２とが交差する構造であり、しかも、横ビード３２は平面視で略菱形の形状となっていて細くなった部分（頂部３２ｂ）を有しているので、車体の側方からの衝突荷重Ｆが入力された場合に、横ビード３２の細くなった部分を中心として変形し易いという問題があった。

そこで、本発明では、車体側方からの外力の入力に抗することができ、剛性を高めることができる車体フロア構造を提供することを課題とする。

前記課題を解決した本発明のうち請求項１に係る車体のフロア構造は、左右一対のサイドシルと、この左右一対のサイドシル間に架設された前後一対のクロスメンバとにより囲まれるフロアパネルを備えた車体フロア構造であって、前記フロアパネルには、前記サイドシルと前記クロスメンバとの交差する部位を中心とする同心円弧状のビードが形成されており、前記ビードは、平面視でその端部が前記サイドシルに対して略直交する状態に配置され、前記フロアパネルの中央へ向けて円弧に延びるとともに、前記クロスメンバへ向けて円弧に延び、前記サイドシルから入力された衝突荷重が波紋状に伝播する方向と略同じ方向性をもって衝突荷重に対し突っ張るように前記フロアパネルに形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、左右一対のサイドシルと前後一対のクロスメンバとで囲まれるフロアパネルに、サイドシルとクロスメンバとの交差する部位を中心とする同心円弧状のビードが形成されていると、サイドシルを介して衝突荷重がかかったときに、荷重の波紋状の伝播方向に沿うような同じ方向性を有するかたちでビードが配置されるため、ビードが荷重に対して突っ張るような状態で荷重を受けるようになり、フロアパネルの変形が抑制される。したがって、車体側方からの外力の入力に抗することができ、剛性を高めることができる車体フロア構造が実現される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車体のフロア構造において、前記ビードは、前記フロアパネルの四隅からパネル面に波紋状に広がる、等間隔で複数形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、ビードがフロアパネルの四隅からパネル面に波紋状に広がる、等間隔で複数形成されているので、剛性を向上でき、応力の集中によりフロアパネルが局部的に変形するのを好適に防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の車体フロア構造において、前記フロアパネルは、車体中央で前後に延設されたフロアトンネルで補強されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、フロアパネルが車体中央で前後に延設されたフロアトンネルで補強されているので、一層剛性の高められた車体フロア構造が実現される。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車体フロア構造において、前記フロアパネルは、前記左右一対のサイドシルに少なくとも端部が固定されたフロアクロスメンバで補強されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、フロアパネルが左右一対のサイドシルに少なくとも端部が固定されたフロアクロスメンバで補強されているので、サイドシルに入力された外力に対して好適に抗することができ、より一層剛性の高められた車体フロア構造が実現される。

本発明によれば、車体側方からの外力の入力に抗することができ、剛性を高めることができる車体フロア構造が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る車体フロア構造の詳細について説明する。なお、説明において、「前後」，「左右」，「上下」は、車体フロア構造の主要部を構成するフロアパネルを、車体を構成する一対のサイドシルおよび一対のクロスメンバに取り付けた状態を基準とする。

参照する図面において、図１は本発明の一実施の形態に係る車体フロア構造を説明するための車室周りの車体構造を示す斜視図、図２は同じく車体の主要部を示した平面図である。

図１に示すように、本実施形態の車体フロア構造は、車体Ｃの左右に配置される一対のサイドシル１，１と、この左右一対のサイドシル１，１間に架設された前後一対のクロスメンバであるフロントクロスメンバ２Ａ，リアクロスメンバ２Ｂとにより囲まれる略四角形のフロアパネル１０を備えて構成される。
さらに、フロアパネル１０は、フロントクロスメンバ２Ａとリアクロスメンバ２Ｂとの中央部で前後に延設されたフロアトンネル１１で補強された構成となっている。
また、フロアパネル１０は、左右のサイドシル１，１とフロアトンネル１１との中央部同士を連結すべく左右方向に延設されたフロアクロスメンバ３，３で補強された構成となっている。
左右のサイドシル１，１、フロントクロスメンバ２Ａ、リアクロスメンバ２Ｂ、フロアクロスメンバ３，３は、いずれも、２枚以上の部材により閉断面を形成している。

そして、このようなフロアパネル１０の略中央部上方（フロアクロスメンバ３，３の略上方）には、図示しない左右２つの前部座席が配置され、フロアパネル１０の後部上方（リアクロスメンバ２Ｂの略上方）には、図示しない後部座席が配置される。

また、フロントクロスメンバ２Ａの前方には、左右一対のフロントサイドフレーム４，４が延設され、リアクロスメンバ２Ｂの後方には、左右一対のリアサイドフレーム５，５が延設されている。左右一対のフロントサイドフレーム４，４は、左右一対のサイドシル１，１の図示しない前部にその後端が結合され、また、左右一対のリアサイドフレーム５，５は、左右一対のサイドシル１，１の後部にその前端が結合されている。

左右一対のサイドシル１，１は、フロアパネル１０の左右両側部に沿って車体Ｃの前後方向に設けられたものであり、その内側部には、フロアパネル１０が例えば溶接によって接合されている。また、左右一対のサイドシル１，１には、フロアクロスメンバ３，３が取り付けられる部分１ａ，１ａよりも後方にセンタピラー６，６が固定されている。なお、サイドシル１，１は、フロアパネル１０の両端部に前後方向に向けて配置されるフロアフレームと隣接して形成される場合もあるが、本発明ではかかるフロアフレームとあわせてフロアパネル１０の両端部に前後方向に向けて配置される部材を一つのサイドシル１として説明する。

センタピラー６，６は、詳細は図示しないが、いずれも略ハット型断面をなすピラーアウタとピラーインナとから閉断面に構成され、該閉断面の内部にピラーリンフォースメントを設けて補強した構造となっている。

フロアパネル１０は、前記のように、左右一対のサイドシル１，１とフロントクロスメンバ２Ａ，リアクロスメンバ２Ｂとにより囲まれて設けられており、フロアトンネル１１およびフロアクロスメンバ３，３で仕切られるかたちで前後左右で計４つのパネル面を備えている。

本実施形態では、これらのパネル面に、同心円弧状のビード２０がそれぞれ突出形成されている。ビード２０は、サイドシル１とフロントクロスメンバ２Ａとの交差する部位Ｏ１を中心として、また、サイドシル１とリアクロスメンバ２Ｂとの交差する部位Ｏ２を中心としてそれぞれ同心円弧状に等間隔で複数形成されている。つまり、ビード２０は、フロアパネル１０の四隅からパネル面に波紋状に拡がるかたちで形成されている。なお、交差する部位Ｏ１，Ｏ２には、交差する部位Ｏ１，Ｏ２の近傍部位も含まれる。

このように形成されたビード２０は、図２に示すように、平面視でその端部２１がサイドシル１に対して略直交する状態に配置され、フロアパネル１０の中央へ向けて円弧に延びている。なお、フロントクロスメンバ２Ａおよびリアクロスメンバ２Ｂの近傍ではビード２０が、これらのフロントクロスメンバ２Ａおよびリアクロスメンバ２Ｂに向けて円弧に延びている。つまり、ビード２０は、後記するように、サイドシル１を介して入力された衝突荷重Ｆが伝播する方向（図２中矢印Ｄで示す方向）と略同じ方向性をもってフロアパネル１０に形成されている。

本実施形態では、ビード２０が、フロアパネル１０の各パネル面の略全体にわたる状態に形成されており、また、その断面形状は、図３に示すように、パネル面と同様の肉厚を備えた半円形とされている。

次に、このような構成を備えた車体フロア構造において、サイドシル１に衝突荷重Ｆが入力された場合の作用について主として図２を参照して説明する。なお、ここでは、センタピラー６を介して、サイドシル１に衝突荷重Ｆが入力された場合について説明する。

図２に示すように、側面衝突などにより、センタピラー６を介してサイドシル１に衝突荷重Ｆが入力されると、その荷重はセンタピラー６の下端部からサイドシル１に伝わり、フロアパネル１０を放射状（矢印Ｄで示す方向）に伝播する。別言すれば、フロアパネル１０上を図中二点鎖線で示すように、波紋状に拡がってゆく。

フロアパネル１０のパネル面には、前記のように、部位Ｏ２を中心とした同心円弧状のビード２０が形成されているので、フロアパネル１０を拡がる荷重は、複数のビード２０によってそれぞれ受け止められる状態となる。すなわち、ビード２０はその延びる方向が二点鎖線で示した波紋と略直交するように配置されているため、ビード２０が荷重に対して突っ張るように作用し、フロアパネル１０の変形が抑制される。この点を確認すべく、本発明者らはシミュレーションを行った。

シミュレーションは、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、センタピラー６に、速度１４ｍ／ｓｅｃの強制変位を車体の外側から内側へ向けて与えることにより行い、フロアトンネル１１に相当する部分にかかる荷重を測定した。フロアパネル１０は、同一の板厚を備えたものを使用した。
比較例として、ビードを設けないフロアパネル１０Ａを採用した車体フロア構造（図４（ｂ）参照）と、車体の左右方向に伸びる直線状のビード２０Ｂを設けたフロアパネル１０Ｂの車体フロア構造（図４（ｃ）参照）と、車体の前後方向に伸びる直線状のビード２０Ｃを設けたフロアパネル１０Ｃの車体フロア構造（図４（ｄ）参照）とを用意し、これらの測定を同様に行った。測定結果を図４（ｅ）に示す。

図４（ａ）に示した本実施形態の車体フロア構造と、図４（ｂ）〜（ｄ）に示した比較例の車体フロア構造とを比較すると、図４（ｅ）に示すように、本実施形態の車体フロア構造では、測定された荷重が顕著に大きくなっていることが分かり、フロアパネル１０の剛性が効果的に高められていることが分かる。特筆すべき点は、車体側方からの衝突荷重Ｆの伝播方向に部分的に沿うビード２０Ｂを備えた図４（ｃ）の車体フロア構造よりも、約１．５倍の剛性向上が得られたことである。

以上説明した本実施形態の車体フロア構造によれば、左右一対のサイドシル１，１とフロントクロスメンバ２Ａ、リアクロスメンバ２Ｂとで囲まれるフロアパネル１０に、ビード２０が設けられ、このビード２０が、サイドシル１，１を介して入力された衝突荷重Ｆの伝播方向に沿うような同じ方向性を有するかたちで配置されるため、ビード２０が荷重に対して突っ張るような状態で荷重を受けるようになり、フロアパネル１０の変形が抑制される。したがって、車体側方からの衝突荷重Ｆの入力に抗することができ、剛性を高めることができる車体フロア構造が実現される。

また、ビード２０は、等間隔で複数設けられているので、応力によりフロアパネル１０が局部的に変形するのを好適に防止することができる。

さらに、フロアパネル１０が車体Ｃの中央で前後に延設されたフロアトンネル１１で補強されているので、一層剛性の高められた車体フロア構造が実現される。

また、フロアパネル１０は、左右一対のサイドシル１，１に少なくとも端部が固定されたフロアクロスメンバ３，３で補強されているので、サイドシル１，１に入力された衝突荷重Ｆに対して好適に抗することができ、より一層剛性の高められた車体フロア構造が実現される。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されず、発明の主旨に応じた適宜の変更実施が可能であることはいうまでもない。例えば、図５（ａ）に示すように、ビード２０は、半円形よりも小さい円弧状に突出するものであってもよく、また、図５（ｂ）に示すように、断面四角型であってもよく、さらに、図５（ｃ）に示すように、断面山型（三角型）であってもよい。
また、図６に示すように、フロアクロスメンバを外して、その部分に、ビード２０を同心円弧状に形成するようにしてもよい。この場合にも、衝突荷重Ｆの伝播方向に沿うような同じ方向性を有するかたちでビード２０が配置されるため、ビード２０が荷重に対して突っ張るような状態で衝突荷重Ｆを受けるようになり、フロアパネル１０の変形が抑制される。

本発明の一実施の形態に係る車体フロア構造を説明するための主として車室周りの車体構造を示す斜視図である。 同じく車体の主要部を示した平面図である。 ビードを断面で示した図である。 （ａ）〜（ｄ）は試験の説明図、（ｅ）は測定結果である。 （ａ）〜（ｃ）はビードの変形例を示した断面図である。 その他の例の車体の主要部を示した平面図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１ サイドシル
２Ａ フロントクロスメンバ
２Ｂ リアクロスメンバ
３ フロアクロスメンバ
６ センタピラー
Ｏ１ 部位
Ｏ２ 部位
１０ フロアパネル
１１ フロアトンネル
２０ ビード
Ｃ 車体

Claims (4)

1. 左右一対のサイドシルと、この左右一対のサイドシル間に架設された前後一対のクロスメンバとにより囲まれるフロアパネルを備えた車体フロア構造であって、
   前記フロアパネルには、前記サイドシルと前記クロスメンバとの交差する部位を中心とする同心円弧状のビードが形成されており、
   前記ビードは、
   平面視でその端部が前記サイドシルに対して略直交する状態に配置され、前記フロアパネルの中央へ向けて円弧に延びるとともに、前記クロスメンバへ向けて円弧に延び、
   前記サイドシルから入力された衝突荷重が波紋状に伝播する方向と略同じ方向性をもって衝突荷重に対し突っ張るように前記フロアパネルに形成されていることを特徴とする車体フロア構造。
2. 前記ビードは、前記フロアパネルの四隅からパネル面に波紋状に広がる、等間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車体フロア構造。
3. 前記フロアパネルは、車体中央で前後に延設されたフロアトンネルで補強されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車体フロア構造。
4. 前記フロアパネルは、前記左右一対のサイドシルに少なくとも端部が固定されたフロアクロスメンバで補強されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車体フロア構造。

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