JP5081266B2 - 車両の荷重伝達体、及び、車両構造 - Google Patents

Description

この発明は、乗員の着座するシートに車体側方から入力された衝撃荷重を車体フロアに伝達する車両の荷重伝達体、及び、車両構造に関するものである。

車両側部に入力された衝撃荷重を、シートを介して車幅方向中央のフロアトンネルに伝達する車両構造が知られている。

また、シートからフロアトンネルに側方荷重を伝達する荷重伝達体としては、シートの車幅方向内側に隣接して配置されるコンソールボックスを利用したものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１に記載の荷重伝達体は、コンソールボックスの内部に箱状の補強部材が取り付けられ、特許文献２に記載の荷重伝達体は、コンソールボックスの内側下方に車幅方向に延出する補強部材が取り付けられている。また、特許文献３に記載の荷重伝達体は、コンソールボックスの左右の側壁が車幅方向に延出するロッド状の補強部材によって連結されている。
また、特許文献４には、コンソールボックスを支持するフロアトンネルの内側部分に補強部材が取り付けられた構造が記載されている。

特開昭６２−２１０１５１号公報 特開２００５−３３５５２３号公報 米国特許第５８９７１５５号明細書 特開２００１−１０５９４７号公報

しかし、コンソールボックスの内側に箱状の補強部材を設置した荷重伝達体（特許文献１に記載のものに相当。）においては、充分な剛性を確保するためには補強部材の肉厚を厚くせざるを得ず、製品コストや重量の増加を来たす原因となり易い。

また、コンソールボックスの内側下方に車幅方向に延出する補強部材を取り付けた荷重伝達体（特許文献２に記載のものに相当。）は、シートからの荷重入力部が高い位置に設定される車両においては充分な効果を発揮することがむずかしい。

さらに、コンソールボックスの左右の側壁を車幅方向に延出するロッド状の補強部材によって連結した荷重伝達体（特許文献３に記載のものに相当。）は、シートの前後方向の調整位置によっては、シートからの荷重入力位置と補強部材の設置位置がずれ、シートからの入力荷重を充分に受け止めることがむずかしくなる。

そこで、この発明は、構成部材の肉厚増加を抑制しつつ、シートからの入力荷重を効率良く車体フロアに伝達することのできる車両の荷重伝達体、及び、車両構造を提供しようとするものである。

請求項１に記載の車両の荷重伝達体の発明は、乗員の着座するシートの車幅方向内側に隣接して配置され、前記シートに車体側方から入力された衝撃荷重を車体フロア（例えば、後述の実施形態における車体フロア９）に伝達する車両の荷重伝達体において、前記車体フロアに固定され、車両前後方向に延出する左右一対の側壁（例えば、後述の実施形態における側壁プレート３１）と、車幅方向に延出して該一対の側壁を相互に連結する前部壁（例えば、後述の実施形態における前部補強壁３５）と、該前部壁よりも車両後方側に配置され、車幅方向に延出して前記一対の側壁を連結する後部壁（例えば、後述の実施形態における後部補強壁３６）と、前記各側壁に設けられ、車体前後方向に延出する補強ビード（例えば、後述の実施形態における補強ビード３７ａ，３７ｂ）を有するとともに、前端部と後端部がそれぞれ前記前部壁と後部壁とに結合される側部補強部材（例えば、後述の実施形態における側部補強部材３７）と、前記左右の側壁に連結され、その上壁が、前記左右の側壁間を当該側壁の上下方向の略中央位置で上下に仕切るとともに、前記前部壁と後部壁とともに前記両側の側壁との間に上方に開口する収納部（例えば、後述の実施形態における収納部３０ａ）を形成する下部プレート（例えば、後述の実施形態における下部プレート３３）と、を備え、前記補強ビードを有する前記側部補強部材は、前記側壁のうちの前記収納部に臨む領域に接合され、前記下部プレートは、前記収納部の下方側で車体のフロアトンネル（例えば、後述の実施形態におけるフロアトンネル１２）に連結されて該フロアトンネルとの間で支持ボックス部（例えば、後述の実施形態における支持ボックス部３４ｂ）を構成することを特徴とする。

これにより、シートから一方の側壁に衝撃荷重が入力されると、その荷重は、補強ビードが車体前後方向に延出する側部補強部材を介して前部壁と後部壁に伝達され、荷重伝達体全体で受け止められるようになる。

請求項２に記載の車両の荷重伝達体の発明は、請求項１に記載の車両の荷重伝達体において、前記シートのシートバックは、左右の側部フレームの下縁部が下部クロスメンバによって連結された構成とされ、前記下部クロスメンバの延長線上に位置される前記側部フレームの車幅方向内側の側面には荷重伝達ブロックが取り付けられ、該荷重伝達ブロックは、前記下部クロスメンバの軸に対して下方にオフセットし、かつ、荷重伝達体の前記収納部と前記支持ボックス部の両方に対向するように配置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、シートから側壁に入力された衝撃荷重を、側壁を補強する側部補強部材を介して前後の壁に伝達することができるため、構成部材の肉厚増加を招くことなく、シートからの入力荷重を効率良く車体フロアに伝達することができる。
また、請求項１に記載の発明によれば、側部補強部材が車体前後方向に延出する補強ビードを有することから、荷重伝達体の車体前後方向の全域において曲げ剛性が高く維持される。このため、シートの前後スライド位置が変更されても、側壁から前後の壁に効率良く荷重を伝達することができる。

請求項１に記載の発明によれば、側壁のうちの収納部に臨む領域に補強ビードが設けられているため、上方が開口し比較的剛性の弱い両側壁の上方側（収納部側）に入力された荷重を前後の壁と下部プレートの上壁とに効率良く伝達することができる。

請求項２に記載の発明によれば、シート側の荷重伝達ブロックが、下部クロスメンバの軸に対して下方にオフセットし、かつ、荷重伝達体の収納部と支持ボックス部の両方に対向するように配置されていることから、シートからの入力荷重を、荷重伝達ブロックを介して荷重伝達体の側壁の全面に伝達することができる。

この発明の一実施形態を示すものであり、車両の室内を前席側の車両用シートの後方側から見た斜視図。 同実施形態の車両用シートの背面図。 同実施形態の車室内のコンソールボックス部分の斜視図。 同実施形態の図３のＡ−Ａ断面に対応する断面図。 同実施形態の図３のＢ−Ｂ断面に対応する断面図。 同実施形態の車両の室内の上面図。 同実施形態の図３のＢ−Ｂ断面に対応する断面を模式的に示した図。 同実施形態の車両用シートの部分断面背面図。 同実施形態の変形例を示す車両用シートの部分断面背面図。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、車両の室内を前席側の車両用シート１の後方側から見た斜視図であり、図２は、車両用シート１の背面図である。なお、図面において、車両用シート１は骨格部材のみが示されている。

車両用シート１は、乗員の臀部を支持するシートクッション２と、このシートクッション２の後端部に連結されて、乗員の腰部および胸部（背部）を支持するシートバック３と、このシートバック３の上部に支持されて、乗員の頭部および首部を支持するヘッドレスト４とを備えている。

シートクッション２は、後端部に車幅方向に沿って延出する後部クロスメンバ６が取り付けられたクッションフレーム７を備え、そのクッションフレーム７がシートレール８，８を介して車体フロア９に前後方向にスライド可能に取り付けられている。なお、図中、１０は、車体の下端側部に設けられたサイドシルであり、１１は、車体側部のほぼ中央に立設されたセンターピラー、１２は、車体フロア９上の車幅方向中央領域に上方に膨出して形成されたフロアトンネルである。フロアトンネル１２上の前席の左右の車両用シート１，１の間には、上面側に収納部３０ａを有するコンソールボックス３０が固定設置されている。この実施形態においては、このコンソールボックス３０がこの発明に係る荷重伝達体を構成している。

シートバック３は、上部フレーム１３ａと左右の側部フレーム１３ｃ，１３ｄと下部連結プレート１３ｂとから成る略矩形枠形状のシートバックフレーム１３を備え、そのシートバックフレーム１３の下端がクッションフレーム７の後端部に傾動可能にヒンジ結合されている。シートバックフレーム１３の上部フレーム１３ａの幅方向中央位置には、ヘッドレスト４の支持フレームが昇降可能に取り付けられている。なお、この実施形態の場合、ヘッドレスト４は後面衝突時に乗員の鞭打ちを防止するためのアクティブヘッドレストが採用されている。

シートバックフレーム１３の背面側には正面視が略矩形状のプレート材１４が取り付けられている。プレート材１４は、稜線部ａが車幅方向に延出する複数の凹凸部１５を備え、この凹凸部１５によって形成される波形断面が車体上下方向に連続している。プレート材１４は、その上縁部に車体幅方向に延出するクロスメンバ１６が固定され、このクロスメンバ１６を介して両側の側部フレーム１３ｃ，１３ｄに支持されるようになっている。クロスメンバ１６は、シートに着座した乗員のほぼ胸部高さに設置されている。

側部フレーム１３ｃ，１３ｄの後面（車体後方側に向く面）には、凹凸部が車体上下方向に連続して形成されたブラケット１８が溶接固定されており、このブラケット１８の凹凸部の各頂部にプレート材１４の側縁部が溶接固定されている。また、プレート材１４の下縁部は下部連結プレート１３ｂに溶接固定されている。

クロスメンバ１６は、側部フレーム１３ｃよりも車幅方向外側に突出しており、その突出部分には、車体側部からの衝撃荷重をシートバック３に伝達するための荷重伝達ブロック２１が取り付けられている。この荷重伝達ブロック２１は、車幅方向に延出する複数の筒状断面が並列に配列されたハニカム構造とされ、全体が樹脂によって上下方向に長い直方体状に形成されている。荷重伝達ブロック２１はクロスメンバ１６と側部フレーム１３ｃに支持固定されている。

また、左右の側部フレーム１３ｃ，１３ｄの下縁部の間は、シートクッション２とシートバック３を回動可能に連結するヒンジ軸を囲む図示しない下部クロスメンバによって連結されている。そして、下部クロスメンバの延長上に位置される側部フレーム１３ｃの車幅方向外側の側面と、側部フレーム１３ｄの車幅方向内側の側面には荷重伝達ブロック２５，２６がそれぞれ取り付けられている。この各荷重伝達ブロック２５，２６は、上部側の荷重伝達ブロック２１と同様に、車幅方向に延出する複数の筒状断面が並列に配列されたハニカム構造とされている。また、側部フレーム１３ｄ側の荷重伝達ブロック２６は、車幅方向中央のコンソールボックス３０の側面に対向している。外側の荷重伝達ブロック２５は、車体の下部側側面から衝撃荷重を直接受け止め、その荷重を、下部クロスメンバを通して側部フレーム１３ｄ側に伝達する。また、内側の荷重伝達ブロック２６は、クッションフレーム７が車体側部から衝撃荷重を受けて車幅方向内側に移動したときにコンソールボックス３０に当接し、その荷重を、コンソールボックス３０を介してフロアトンネル１２へと伝達する。

図３〜図５は、フロアトンネル１２上に設置されたコンソールボックス３０の斜視図と断面図である。
コンソールボックス３０は、フロアトンネル１２の側壁に沿うように車体前後方向に延出する一対の側壁プレート３１，３１（側壁）が車幅方向に沿う複数の部材と結合され、これらの部材との間で複数の空間を形成している。この一対の側壁プレート３１，３１はフロアトンネル１２の側壁に固定されている。

側壁プレート３１は、車両前部側が低位、車両後部側が高位となるように側面視が略Ｌ字状に形成されている。両側の側壁プレート３１，３１の低位部同士は前壁と上壁を成す断面略Ｌ字状の前部プレート３２によって連結され、高位部の下半部同士は断面略コ字状の下部プレート３３によって連結されている。下部プレート３３は、側壁プレート３１，３１の高位部に対応する領域を上下に二分するとともに、コンソールボックス３０の下部領域に前部プレート３２とともに箱状の一対の支持ボックス部３４ａ，３４ｂを形成している。

また、両側の側壁プレート３１，３１の高位部の上半部同士は、車体前後方向に離間して配置された前部補強壁３５と後部補強壁３６によって連結されている。前部補強壁３５と後部補強壁３６は、いずれも下方が開口した断面略コ字状に形成され、それぞれ下部プレート３３の上壁に接合されて車幅方向に延出する閉断面を形成するようになっている。前部補強壁３５と後部補強壁３６は、下部プレート３３の上壁とともに両側の側壁プレート３１，３１の間に上方が開口した空間部を形成し、この空間部が物品を内部に収容するためのコンソールボックス３０の収納部３０ａを構成している。また、両側の側壁プレート３１，３１の収納部３０ａ内に臨む面には、車体前後方向に延出する補強ビード３７ａ，３７ｂを有する側部補強部材３７が接合されている。この各側部補強部材３７の前端部と後端部はそれぞれ前部補強壁３５と後部補強壁３６に結合されている。

コンソールボックス３０の収納部３０ａの下方の支持ボックス３４ｂ内には、車幅方向に延出して側壁プレート３１，３１を相互に連結する断面略コ字状のボックスクロスメンバ３８ａ，３８ｂが設けられている。ボックスクロスメンバ３８ａ，３８ｂは車両前後方向に離間して配置され、各上壁が収納部３０ａに臨む下部プレート３３の上壁に接合されている。また、前部側の支持ボックス３４ａ内には、同様に車幅方向に延出して側壁プレート３１，３１を相互に連結する断面略コ字状のボックスクロスメンバ３８ｃが設けられている。ボックスクロスメンバ３８ａ，３８ｂは下部プレート３３の上壁下面とフロアトンネル１２の上面に固定され、ボックスクロスメンバ３８ｃは前部プレート３２の上壁下面とフロアトンネル１２の上面に固定されている。

また、前部プレート３２の前部下端と下部プレート３３の後部下端には略Ｌ字状の接合フランジ３９がそれぞれ設けられ、その各接合フランジ３９がフロアトンネル１２の上面に重ねられている。

図６は、車室内のフロアトンネル１２部分を上方から見た平面図である。
この図６と図４の断面図に示すように、フロアトンネル１２内のシート１に隣接する位置には、車幅方向に延出する一対のクロスメンバ４０ａ，４０ｂが結合されている。各クロスメンバ４０ａ，４０ｂの上部には接合フランジが設けられ、各接合フランジがフロアトンネル１２の上壁下面に接合されているが、前部側のクロスメンバ４０ａの後側の接合フランジ４１の上方にはフロアトンネル１２を挟んで前部プレート３２の接合フランジ３９が配置され、後部側のクロスメンバ４０ｂの後側の接合フランジ４２の上方にはフロアトンネル１２を挟んで下部プレート３３の接合フランジ３９が配置されている。そして、前部プレート３２の接合フランジ３９は、フロアトンネル１２とともに前部側のクロスメンバ４０ａの接合フランジ４１にボルト４３によって共締め固定され、同様に、下部プレート３３の接合フランジ３９は、フロアトンネル１２とともに後部側のクロスメンバ４０ｂの接合フランジ４２にボルト４３によって共締め固定されている。

図７は、車両用シート１の内側の荷重伝達ブロック２６とコンソールボックス３０およびフロアトンネル１２の位置関係を模式的に示したものである。
同図に示すように、荷重伝達ブロック２６は、車両用シート１の下部クロスメンバ４５の軸心ｏに対して上下に対称になるように設置されているのではなく、軸心ｏに対して下方側にオフセットするように配置されている。したがって、下部クロスメンバ４５の軸心ｏに沿って衝撃荷重が伝達された場合にも、荷重伝達ブロック２６からコンソールボックス３０には、下部クロスメンバ４５の軸心ｏよりも下方に下がった位置で荷重が伝達される。また、荷重伝達ブロック２６は収納部３０ａと支持ボックス部３４ｂの両方に対向して設けられ、車両用シート１から伝達された衝撃荷重は荷重伝達ブロック２６を介してコンソールボックス３０の側壁プレート３１の全面に伝達される。

図８は、荷重伝達ブロック２６部分を縦断面にした車両用シート１の背面図である。
同図に示すように、車幅方向内側の荷重伝達ブロック２６は、側部フレーム１３ｄの下端のリクライニング用のスパイラルスプリング５０を覆うように設置されている。荷重伝達ブロック２６の内側にはスパイラルスプリング５０との干渉を避けるために凹部５１が形成され、この凹部５１の内側にはスパイラルスプリング５０の周囲と前面を覆う有底円筒状のカバー部材５２が取り付けられている。このカバー部材５２は、スパイラルスプリング５０やその周囲の突起部分が衝撃荷重の入力時に荷重伝達ブロック２６と直接接触するのを防止する。

なお、図９に示すように、スパイラルスプリング５０とシート側部材５３の間には、衝突荷重の入力時にシート側からスパイラルスプリング５０を通して荷重伝達ブロック２６に確実に荷重を伝達し得るように、別の荷重伝達部材５４を介装するようにしても良い。

以上の構成において、車両の側部から衝撃荷重が入力されてセンターピラー１１等の車体側壁がシートバック３方向に変形すると、その側壁からの荷重は上下の荷重伝達ブロック２１，２５の少なくともいずれか一方を介して側部フレーム１３ｃに伝達される。

下方の荷重伝達ブロック２５に衝撃荷重が入力された場合には、シート全体の車幅方向内側方向への移動とともに、車幅方向内側下方の荷重伝達ブロック２６がコンソールボックス３０に当接し、このとき、シートバックフレーム１３の下方の下部クロスメンバから荷重伝達ブロック２６とコンソールボックス３０を介してフロアトンネル１２に荷重が伝達される。

また、上方の荷重伝達ブロック２１に衝撃荷重が入力された場合には、その荷重は側部フレーム１３ｃに伝達されると同時に、クロスメンバ１６を介してプレート材１４にも入力される。

クロスメンバ１６に軸方向に沿って入力された衝撃荷重は、クロスメンバ１６からプレート材１４の上端部に入力され、プレート材１４の各凹凸部１５の稜線部ａによって区画された複数の領域にせん断方向の応力を生じさせる。これにより、入力された衝撃荷重はプレート材１４のほぼ全域において受け止められるようになる。

こうして、側部プレート１３ｃとプレート材１４のほぼ全域に衝突荷重が分散して伝達されると、シート全体の車幅方向内側方向への移動とともに、荷重伝達ブロック２６がコンソールボックス３０に当接し、コンソールボックス３０を介して荷重がフロアトンネル１２へと伝達される。

ところで、衝撃荷重の入力時に、荷重伝達ブロック２６からコンソールボックス３０に荷重が伝達される際には、荷重伝達ブロック２６の端面が最初にコンソールボックス３０の側部プレート３１に当接し、このとき、荷重は、曲げ方向の剛性の高い側部補強部材３７を介して前部補強壁３５と後部補強壁３６へと伝達される。そして、前部補強壁３５と後部補強壁３６に伝達された荷重は、ボックスクロスメンバ３８ａ，３８ｂ，３８ｃによって補強された前後の支持ボックス部３４ａ，３４ｂを介してフロアトンネル１２との結合部へと伝達される。

そして、コンソールボックス３０とフロアトンネル１２との接合部のうちでも、コンソールボックス３０の前端部と後端部は、接合フランジ３９を介してフロアトンネル１２内のクロスメンバ４０ａ，４０ｂにも直接共締め固定されているため、伝達荷重がフロアトンネル１２内の剛性の高い部位によって効率良く受け止められる。

以上のように、この実施形態の車両に用いられるコンソールボックス３０は、シート１の荷重伝達ブロック２６から入力された衝撃荷重を、側壁プレート３１の曲げ剛性を高めるように補強する側部補強部材３７を介して、閉断面構造の前部補強壁３５と後部補強壁３６とに伝達することができるため、収納部３０ａ回りの部材の肉厚増加を招くことなく、入力荷重を効率良くフロアトンネル１２に伝達することができる。

したがって、このコンソールボックス３０によれば、車両の重量増加や収納部３０ａのスペースの減少を招くことなく、車幅方向中央側のフロアトンネル１２への衝撃荷重の速やかな伝達を実現することができる。

特に、この実施形態の場合、コンソールボックス３０の前部補強壁３５と後部補強壁３６の下方側には、複数のボックスクロスメンバ３８ａ，３８ｂ，３８ｃで補強された支持ボックス部３４ａ，３４ｂが設けられており、荷重伝達ブロック２６が収納部３０ａと支持ボックス部３４ｂ（または３４ａ）に対向して設けられているため、入力荷重をより効率良くフロアトンネル１２に伝達することができる。

そして、このコンソールボックス３０は、上述のように側壁プレート３１が、車体前後方向に延出して前部補強壁３５と後部補強壁３６に結合される側部補強部材３７によって補強されているため、車体前後方向の全域において曲げ剛性が高く維持されている。このため、シート１の前後スライド位置が変更されても、側壁プレート３１から前部補強部材３５と後部補強部材３６に常に効率良く荷重を伝達することができる。

また、この実施形態の場合、シート１側の荷重伝達ブロック２６の中心が下部クロスメンバ４５の軸心ｏから下方にオフセットするように設定されているため、衝撃荷重の入力時におけるコンソールボックス３０側の荷重入力位置を図７に示すように低くすることができる。したがって、コンソールボックス３０を介してフロアトンネル１２回りに作用するモーメントが小さくなることから、入力荷重をフロアトンネル１２によって有利に受け止めることができる。

さらに、この実施形態においては、コンソールボックス３０の前端部と後端部がフロアトンネル１２とともにクロスメンバ４０ａ，４０ｂに共締め固定されているため、コンソールボックス３０に入力された荷重をフロアトンネル１２とクロスメンバ４０ａ，４０ｂで高い剛性をもって受け止めることができる。

また、この実施形態では、図８に示すように、スパイラルスプリング５０を覆う荷重伝達ブロック２６の内側の凹部５１内にカバー部材５２が配置されているため、シート１から荷重伝達ブロック２６への衝突荷重の伝達時に、スパイラルスプリング５０や周囲の突起部分が荷重伝達ブロック２６と干渉して荷重伝達ブロック２６を損傷させるのを防止することができる。

さらに、図９に示すように、スパイラルスプリング５０の背部とシート側部材５３の間に荷重伝達部材５４を介装するようにした場合には、シートに入力された衝撃荷重をスパイラルスプリング５０を介して荷重伝達ブロック２６に速やかに伝達することができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

３…シートバック
９…車体フロア
１２…フロアトンネル
１３ｃ，１３ｄ…側部フレーム
２６…荷重伝達ブロック
３０…コンソールボックス（荷重伝達体）
３０ａ…収納部
３１…側壁プレート（側壁）
３３…下部プレート
３４ｂ…支持ボックス部
３５…前部補強壁
３６…後部補強壁
３７…側部補強部材
３７ａ，３７ｂ…補強ビード
４５…下部クロスメンバ

Claims (2)

1. 乗員の着座するシートの車幅方向内側に隣接して配置され、前記シートに車体側方から入力された衝撃荷重を車体フロアに伝達する車両の荷重伝達体において、
   前記車体フロアに固定され、車両前後方向に延出する左右一対の側壁と、
   車幅方向に延出して該一対の側壁を相互に連結する前部壁と、
   該前部壁よりも車両後方側に配置され、車幅方向に延出して前記一対の側壁を連結する後部壁と、
   前記各側壁に設けられ、車体前後方向に延出する補強ビードを有するとともに、前端部と後端部がそれぞれ前記前部壁と後部壁とに結合される側部補強部材と、
   前記左右の側壁に連結され、その上壁が、前記左右の側壁間を当該側壁の上下方向の略中央位置で上下に仕切るとともに、前記前部壁と後部壁とともに前記両側の側壁との間に上方に開口する収納部を形成する下部プレートと、を備え、
   前記補強ビードを有する前記側部補強部材は、前記側壁のうちの前記収納部に臨む領域に接合され、
   前記下部プレートは、前記収納部の下方側で車体のフロアトンネルに連結されて該フロアトンネルとの間で支持ボックス部を構成することを特徴とする車両の荷重伝達体。
2. 請求項１に記載の荷重伝達体が用いられる車両構造において、
   前記シートのシートバックは、左右の側部フレームの下縁部が下部クロスメンバによって連結された構成とされ、
   前記下部クロスメンバの延長線上に位置される前記側部フレームの車幅方向内側の側面には荷重伝達ブロックが取り付けられ、
   該荷重伝達ブロックは、前記下部クロスメンバの軸に対して下方にオフセットし、かつ、荷重伝達体の前記収納部と前記支持ボックス部の両方に対向するように配置されていることを特徴とする車両構造。

Images