JP4403970B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、前席が設置されるフロアパネル下に燃料タンクを収容可能とした車体構造に関する。

自動車（車両）には、車室内の有効スペースを稼ぐために、フロントシート（前席）のシート下の空間を活用して、燃料タンク（大型の車載機器）を設置した構造がある。この車体構造には、フロントシート下のフロアパネル部分に車室内へ膨出する膨出部を形成して、この膨出部内に燃料タンクの上部を収める構造が用いられている。

従来、こうしたフロントシート下に燃料タンクを収める構造は、特許文献１に開示されているようにフロントシート下のフロアパネル部分に、車幅方向全域（サイドシル間の全領域）に渡り、車室内へ突き出る膨出部を形成して、該膨出部内に燃料タンクの上側を収める。そして、その車幅方向に抜ける膨出部がもたらす剛性の不足を各種補強部材の追加により補う構造が採用されていた。
特開２０００−８５３８２号公報

ところが、フロアパネルの剛性を補強部材で補う手法は、コスト的な負担が大きい。しかも、部材の追加によって車体重量がかさむという問題がある。特に車幅方向の寸法に制約が課せられる軽自動車の場合、燃料タンクとフロアパネルの車幅方向端とのスペースが限られるために、別途、補強部材によるフロアパネルの補強は難しい。

そこで、本発明の目的は、簡単な構造で、燃料タンク収容用の膨出部を有するフロアパネルの補強が行なえる車体構造を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、フロアパネルは、フロアパネルの前席が設置される部位に、深絞り成形により、燃料タンクの上側を収める膨出部を、少なくとも当該膨出部の基部から車両の前縁部および車幅方向両側の側縁部まで平面なパネル部分を残して形成し、膨出部の周りのフロアパネル部分を車両の骨格部材が固定可能なフランジ部とした。

また、車体の車幅両側に配設される骨格部材をそのまま用いて、フロアパネルの剛性が補強されるよう、膨出部を挟んだ車幅方向両側の膨出部の基部が、他のフロアパネル部分と一緒に、サイドメンバに接合される構成を採用した。

このとき、サイドメンバのストレート化および深絞り成形で形成される膨出部の縦壁の傾斜を抑えつつサイドメンバとの接合が行なえるよう、膨出部の基部は、サイドメンバの車幅方向外側の縁部に接合される構成とした。

請求項１に記載の発明によれば、膨出部を有するフロアパネルの剛性は、膨出部と隣接するフランジ部に、車両の既存の骨格部材が固定されることによって、十分に高められる。これにより、フロアパネルの補強に際し、別途、補強部材の追加は抑えられる。

それ故、簡単な構造で、燃料タンク収容用の膨出部が形成されたフロアパネルを補強できる。特に剛性の確保は、車両の骨格部材を用いるだけですむので、車幅方向の寸法の制約が大きい軽自動車といった、補強部材の追加が難しい車両には最適である。

また、車体の車幅両側の既存のサイドメンバを有効に活用して、フロアパネルの剛性が補強できる。

そして、深絞り成形で形成される膨出部の縦壁の勾配を抑えつつサイドメンバとの接合ができ、深絞り成形の負担が軽減できる。しかも、サイドメンバはストレートに近い状態で配置されるようになるので、併せてサイドメンバがもたらす衝突安全性能も向上する。

［一実施形態］
以下、本発明を図１〜図１０に示す一実施形態にもとづいて説明する。

図１は自動車（車両）の下部側の車体構造を示し、図２はフロントシート下のフロアパネルを示し、図３は同フロアパネル下に燃料タンクが収まる構造を示し、図４および図５は同構造の各部の断面をそれぞれ示している。

図１〜図３中１は、車体２の骨格を形成する車幅方向両側（最外）に配設された一対のサイドシル、３は、同じく一対のサイドシル１の内側（車体中央寄り）に配設された一対のサイドレール（本願のサイドメンバに相当）である。なお、これらサイドシル１、サイドレール３は、車体前後方向に沿って延びている。

一対のサイドシル１間には、車体２のフロント側から順に、ダッシュパネル５、フロントフロアパネル６（本願のフロアパネルに相当）、リヤフロアパネル７が渡されている。このダッシュパネル５、各フロアパネル６，７で囲まれる部位に車室８が形成される。また一対のサイドレール２は、各フロアパネル６，７の下面に沿って車体前後方向に延びていて、各フロアパネル６，７を下側から支えている。

フロントフロアパネル６の中央には、例えばフロントシート１０が左右に独立して設置される（運転席、助手席）。リヤフロアパネル７には、ベンチシート式のリヤシート１１が設置されていて、車室８内に座席を、前後方向、複数列、例えば２列でレイアウトさせている。フロントフロアパネル６のうち、車幅方向に並ぶ運転席、助手席を構成するフロントシート１０下の部位には、図２〜図５に示されるようにフロントフロアパネル６の上側、さらに述べればフロントシート下の空間を占めるように隆起する膨出部１５が形成されている。またフロントシート１０のフロア下には燃料タンク１２が配置されている。そして、膨出部１５内に、この燃料タンク１２の上部が収められている。この膨出部１５には、燃料タンク１２の収容性、フロントフロアパネル６の剛性の確保のしやすさを考慮して、深絞り成形により、フロントシート下のフロアパネル部分６ａの中央を他の部分よりも大きく隆起させた構造が用いられている。

具体的には膨出部１５は、例えば図２〜図５に示されるように深絞り成形によりフロアパネル部分６ａの中央を車幅方向沿いに細長く隆起させた隆起部分１６ａと、同じく隆起部分１６ａの後部（車両に対して）の中央からフロアパネル部分６ａの後部縁までを車体前後方向沿いにトンネル状に隆起させたフロアトンネル部１６ｂとで形成される。さらに述べれば膨出部１５は、少なくともフロアパネル６の前部および左右の縁部から所定距離だけ離れた部位に、燃料タンク１２の上部を収める大きさだけ形成してある。この形成により、隆起部分１６ａ，フロアトンネル部１６ｂの周りに平面なフロアパネル部分１７を残している。つまり、膨出部１５は、深絞り成形によって、フロアパネル６の前部の縁部から膨出部１５の基部１５ｂ、フロアパネル６の車幅方向両側の縁部から膨出部１５の基部１５ｂまでの間に平面なフロアパネル部分１７を残しながら形成される。そして、フロアパネル部分１７で形成される膨出部１５周りのフランジ部の各部、すなわち隆起部分１６ａの前部（車両前後方向）からフロントフロアパネル６の前縁部までの平面なパネル部分１７ａ（フロントシートに着座した乗員の脚が載る部位）、隆起部分１６ａの車幅方向両側の側部からサイドシル１まで（フロントフロアパネル６の車幅方向両縁部）の平面なパネル部分１７ｂ、隆起部分１６ａの後部およびフロアトンネル部１６ｂの側部で囲まれる平面なパネル部分１７ｃ（リヤシートに着座した乗員の脚が載る部位）を、それぞれ車両の既存の骨格部材と接合（固定）可能な部分としている（いずれも本願のフランジ部に相当）。また各パネル部分１７ａ〜１７ｃには、ビード成形で各種補強用の細長のビード部１８ａ〜１８ｃが形成されていて、各パネル部分１７ａ〜１７ｃの剛性を高めている。

ビード部１８ａ〜１８ｃは、膨出部１５と同一の加工工程を用いて成形されている。特に閉じた側（前部）のビード部１８ａの成形には、図６〜図１０に示されるような膨出部１５の前側のコーナー部Ｘが良好に成形されるよう配慮した加工工程が用いられている（膨出部１５の閉じた側のコーナー部Ｘは、しわ押さえ面が製品外に位置するため、しわが発生しやすくなる）。この加工工程には、深絞り成形で膨出部１５の成形が完了する直前に、ビード部１８ａの成形を開始する手法が用いられる。同手法は、深絞り成形において材料の移動に依存する状態でなく、成形完了直前の、材料の延びだけに依存する成形となるときからビード成形を開始させる点に特徴がある。

同加工工程に用いられる深絞り成形装置（一例）を説明すると、図６（ｂ）中２０は、上面にフロアパネル６（平板状）全体を載せる平面な載置部２０ａをもつ昇降可能なブランクホルダ、２１は、該ブランクホルダ２０の中央に形成された開口部である。開口部２１は、例えば図６（ａ）中の一点鎖線Ｓのオープニングラインで囲まれる部位、すなわち成形すべき膨出部１５の閉じた前部から、ビード部１８ｃを含むフロアトンネル部１６ｂが成形されるフロントフロアパネル６の後部端までの領域を開放させてなる。

ブランクホルダ２０の上側には、上型ダイ２３（本願のダイに相当）が昇降可能に配置されている。この上型ダイ２３には、膨出部１５やビード部１８ａ〜１８ｃを成形する一方（片側）の成形面、すなわちパネル部分１７ａ〜１７ｃを成形するための平坦な成形面２５、ビード部１８ａ〜１８ｃを成形するための凹形の成形面２６（図ではビード部１８ａの成形面しか図示せず）、膨出部１５（隆起部分１６ａ，フロアトンネル部１６ｂ）を成形するための凹形の成形面２７が形成されている。なお、上型ダイ２３は、例えば深絞り成形用の昇降機構２８により、昇降駆動される。ブランクホルダ２０の下側には、開口部２１に出入り可能な大きさの下型パンチ２９（本願のパンチに相当）が設置されている。同パンチ２９には、凹形の成形面２７と組み合う凸形の成形面３０（隆起部分１６ａ，フロアトンネル部１６ｂの成形）、ビード部１８ｃを成形する凸形の成形面（図示しない）が形成されている。

またブランクホルダ２０の載置部２０ａのうち、成形面２６と対応する各部の載置面には、ビード成形のフローティングパンチ３１（ビード部１８ａを成形するものしか図示せず）がそれぞれ突出可能に収められている。各フローティングパンチ３１は、いずれも上部に成形面２６と組み合う凸形の成形面３１ａをもつ。これら各フローティングパンチ３１は、同パンチ３１を制御する装置、例えばパンチ規制部３２につなげられている。各フローティングパンチ３１は、このパンチ規制部３２により、通常はブランクホルダ２０に格納された状態が保たれ、膨出部１５の成形が完了する直前、すなわち膨出部１５の成形が材料の移動から材料の延びに依存する成形状態へ移るタイミングになると、フローティングパンチ３１の姿勢だけが拘束（規制）されるようにしてある。つまり、材料の延びによる成形へ移るタイミングなると、下降するブランクホルダ２０と定位置に止まるフローティングパンチ３１との相対変位から、フローティングパンチ３１の成形面３１ａがブランクホルダ２０の載置面から突き出る。

この深絞り成形装置により、ブランクホルダ２０上のフロントフロアパネル６を、ブランクホルダ２０と上型ダイ２３とで保持する工程、同保持されたフロアパネル６に下型パンチ２９で深絞り成形により膨出部１５を成形する工程、同膨出部１５の成形が完了する直前からフローティングパンチ３１でフロアパネル６にビード部１８ａ（１８ｂ）を成形する工程が順に実施されるようにしている。この加工工程により、膨出部１５が、コーナー部Ｘでのしわの発生を防ぎつつ、ビード部１８ａ（１８ｂ）と一緒に成形されるようにしている。

すなわち、図６〜図１０を参照して同加工方法を説明すると、まず、図６（ｂ）に示されるように深絞り成形装置の作動により、上型ダイ２３と下型パンチ２９とが開放した状態から、ブランクホルダ２０上に、被成形材料（ブランク材）である平板状のフロントフロアパネル６が載置され、同パネル６が所期位置にセットされていく。ついで、昇降機構２８の作動により、図６（ｂ）および図７中の矢印に示されるように上型ダイ２３が下降を始める。この上型ダイ２３の下降により、まず、ブランクホルダ２０上のフロントフロアパネル６が、上型ダイ２３の平坦な成形面２５とブランクホルダ２０の載置部２０ａとの間で挟み込まれる（本願の第１ステップに相当）。続いて、上型ダイ２３が、フロントフロアパネル６を挟み込んだまま、ブランクホルダ２０と共に下降する。すると、図８に示されるように下型パンチ２９が上型ダイ２３の成形空間へ進入し始め、上型ダイ２３の成形面２７と下型パンチ２９の成形面３０との協同により、フロントフロアパネル６の中央のパネル部分を絞り成形により隆起させていく。つまり、フロントフロアパネル６の中央に深絞り成形が施される。この成形により、閉じた形状となる膨出部１５の前側は、膨出部１５の前方および左右両側の双方からの材料の移動を伴いながら所定の形状に絞られ、開放した膨出部１５の後側は、左右両側からの材料の移動を伴いながら所定の形状に絞られる。この絞りにより、フロントパネル６の中央には、燃料タンク１２の上側部分を収める大きさだけの膨出部１５、すなわち隆起部分１６ａとフロアトンネル部１６ｂとが成形される（本願の第２ステップに相当）。

この深絞り成形が成形終了の直前まで進むと、材料の移動を伴う成形状態から、材料の移動を伴わない延びだけによる成形状態に移る。この成形終了の直前、例えばビード高さになると、図９および図１０に示されるように、パンチ規制部３２により、格納されていた各フローティングパンチ３１は、定位置に規制される。これにより、ビード高さからは、フローティングパンチ３１の突き出しが始まる。そして、突き出されるフローティングパンチ３１の成形面３１ａにより、載置部２０ａ上の平面なパネル部分にビード成形が施される（本願の第３ステップに相当）。

ここで、膨出部１５の成形完了直前からは、下型パンチ２９で行なわれる絞り成形は、先にも述べたように材料の移動でなく、材料の延びに依存して絞り成形が進行しているので、フローティングパンチ３１で、材料の移動に支障を与えるビード成形が開始されても、当該ビード成形に影響されずに膨出部１５の成形は進む。

これにより、膨出部１５の成形が完了すると、コーナー部Ｘにしわのない良好な外観をもつ膨出部１５と、良好な外形のビード部１８ａ（１８ｂ）とが一緒に成形された製品形状のフロントフロアパネル６が得られる。なお、膨出部１５の開放側（フロアトンネル部１６ｂ側）のビード部１８ｃは下型パンチ２９の動きにより成形される。

つまり、ビード部１８ａ（１８ｂ）は、膨出部１５におけるしわの発生を抑えながら、膨出部１５と同一の加工工程で成形される。

一方、図２および図３に示されるように一対のサイドレール３は、膨出部１５を挟んだ左右の平面なパネル部分１７ｂの直下を通過するように配設されている。このとき、サイドレール３は、車両前後方向後側３ａのスパンが車体後部の車幅方向で決まり、車両前後方向前側３ｂのスパンが前輪（図示しない）位置で決まり、車室８下を通るサイドレール３の中間部分３ｃは、その制約の中で、衝突安全性を確保するために、直線形状に近い傾きにすることが望ましい。

ここで、サイドレール３の中間部分３ｃは、膨出部１５の車幅方向両側のパネル部分１７ｂ下を通過するように配設されている。これら各中間部分３ｃは、図２〜図４に示されるようにパネル部分１７ｂ、具体的には隆起部分１６ａ（膨出部１５）の基部１５ｂまたはその周辺の平面な部分に、他のフロアパネル部分と一緒に接合（例えば溶接による）されている。つまり、一対のサイドレール３にて、フロントフロアパネル６の車幅方向両側の全体を支えている。特にパネル部分１７ｂと中間部分３ｃの接合は、中間部分３ｃをストレート形状（衝突安全性に優れる）に近づけたり、深絞りで成形される膨出部１５の縦壁１５ａの勾配（傾斜角度）を緩やかにしたり（膨出部１５の深絞り成形の負担軽減）するために、図４に示されるように隆起部分１６ａ（膨出部１５）の基部１５ｂまたはその周辺と中間部分３ｃの車幅方向外側の縁部４とを接合させてある。

残る隆起部分１６ａ（膨出部１５）の前側のパネル部分１７ａは、図３および図５に示されるように該パネル部分１７ａ下を通過する骨格部材、すなわち一対のサイドレール３の中間部分３ｃ間を通じて一対のサイドシル１間に組まれるクロスメンバ３３ａ，３３ｂより支えられている。具体的にはパネル部分１７ａは、隆起部分１６ａの前側の縦壁１５ｃの基部と、フロントフロアパネル６の前縁部との双方に沿ってそれぞれ配設したクロスメンバ３３ａ，３３ｂによって支えられている。膨出部１５の後側のパネル部分１７ｃも、同様に該パネル部分１７ｃ下を通過する骨格部材、すなわち一対のサイドレール３の中間部分３ｃ間を通じて一対のサイドシル１間に組まれるクロスメンバ３４により支えられている。具体的にはパネル部分１７ｃは、隆起部分１６ａの後側の縦壁１５ｄの基部と、フロントフロアパネル６の後端部とに沿ってそれぞれ配設したクロスメンバ３４（片側しか図示せず）によって支えられている。つまり、膨出部１５の前後も、サイドメンバ３に井桁状に組まれたクロスメンバ３３ａ，３３ｂ，３４（骨格部材）を利用して、十分な剛性で支えられる。

かくして、フロントパネル６は、燃料タンク収容用の膨出部１５の周りに、固定用の平坦なパネル部分１７ａ〜１７ｃを形成する構造を用いたことで、膨出部１５の周辺の剛性は、車体２の既存の骨格部材をパネル部分１７ａ〜１７ｃに固定することにより、十分に確保される。

したがって、膨出部１５を有するフロントフロアパネル６は、簡単な構造で、別途、補強部材を追加することなく、補強ができる。しかも、膨出部１５の車幅方向両側のパネル部分１７ｂには、既存のサイドレール３が接合されるようにしたので、サイドレール３がもたらす剛性強度を最大限に利用して、フロントフロアパネル６の補強ができる。特に同補強は、軽自動車のような車幅方向の寸法制約のために、フロントフロアパネル６の幅寸法が大きくできず、燃料タンク１２からサイドシル１までの距離が短く補強部材の追加が難しいとされる車両には好適である。そのうえ、サイドレール３との固定には、同サイドレール３の外側の縁部４をパネル部分１７ｂのうち、膨出部１５の車幅方向両側の基部１５ｂまたはその周辺部分に接合する構造を用いたので、サイドレール３の中間部分３ｃはストレート形状に近くなり、車両の衝突安全性の向上も図れる。と同時に深絞り成形の勾配が緩やかですむので、膨出部１５の深絞り成形に伴う負担が軽減できる。

さらに、膨出部１５とフロントフロアパネル６の前部端との間のパネル部分１７ａは、ビード部１８ａを形成したことにより、十分な剛性が確保できる。そのうえ、同ビード部１８ａは、膨出部１５を成形する深絞り成形と同一の加工工程で成形したので、ビード部１８ａを加工するのに費やす加工工数や加工コストが少なくてすむ。特に膨出部１５、ビード部１８ａを加工する加工工程には、膨出部１５の深絞り成形が完了する直前からビード成形が開始される工程を用いたので、膨出部１５の閉じ側のコーナー部Ｘでしわが発生する事態（材料の流動のバランスが損なわれることによる）を防ぎつつ、良好に膨出部１５、ビード部１８ａの成形ができる。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、前部が閉じ、後部の一部が開放した膨出部を形成した例を挙げたが、これに限らず、前部と後部が閉じている膨出部でも構わない。また一実施形態では、上型ダイが下降してフロアパネルを成形する加工方法を説明しているが、工法や設備条件等によっては、上型ダイと下型ダイとを逆にしても同様にフロアパネルを成形できることは言うまでもない

本発明の一実施形態の車体構造を示す斜視図。 同構造からフロントシートを取り外したときを示す斜視図。 同構造を分解した斜視図。 図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図。 図２中のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 深絞り成形によりフロアパネルに膨出部とビード部を成形するときの加工工程の最初のセット状態を示す図。 フロアパネルが保持された状態を示す断面図。 フロアパネルに深絞り加工で膨出部が成形されるときを示す断面図。 膨出部の成形が完了する直前からビード成形が開始されるときを示す断面図。 膨出部の成形が、ビード部の成形と共に終えるときを示す断面図。

符号の説明

１…サイドシル、２…車体、３…サイドレール（骨格部材、サイドメンバ）、６…フロントフロアパネル（フロアパネル）、１０…フロントシート、１２…燃料タンク、１５…膨出部、１５ａ…縦壁、１７ａ〜１７ｃ…平面なパネル部分（フランジ部）、１８…ビード部、２０…ブランクホルダ、２３…ダイ、２９…パンチ、３１…フローティングパンチ、３３，３４…クロスメンバ（骨格部材）。

Claims (1)

1. 前席が設置されるフロアパネルと、
   前記前席が設置されたフロアパネル部分の下側に配置される燃料タンクと、
   前記フロアパネルの下側に配置され、車両前後方向に延びる一対のサイドメンバとを有する車体構造であって、
   前記フロアパネルは、前記フロアパネルの前席が設置される部位を、深絞り成形により、少なくとも車両の前縁部および車幅方向両側の縁部から平面なフロアパネル部分を残して車室内へ膨出させて形成され、前記燃料タンクの上部を収める膨出部と、この膨出部の周りの前記フロアパネル部分で形成された、車両の骨格部材と固定可能なフランジ部とを有して構成され、
   前記一対のサイドメンバは、前記膨出部を挟んだ車幅方向両側のフランジ部の下をそれぞれ通過し、
   前記膨出部の基部は、他のフロアパネル部分と一緒に、前記サイドメンバの車幅方向外側の縁部に接合される
   ことを特徴とする車体構造。

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