JP5092785B2 - 車体フロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化プラスチックを用いて構成された車体フロア構造に関する。

下記特許文献１には、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）を使った車体フロアの構造が開示されている。具体的には、フロアパネルが、上下一対の表層と両者の間に挟まれる芯材とからなるサンドイッチ構造とされている。この先行技術では、ＦＲＰ製のフロアパネルの車体幅方向中間部に形成されたトンネル部の車体前後方向の全長に亘って強化繊維を配設することで、車体前後方向に対する曲げ剛性を高めた点に特徴がある。

上記構成によれば、トンネル部の車体前後方向に対する曲げ剛性が高くなるため、前面衝突時に作用する荷重に対する変形等を抑制することができる、というものである。
特開平４−１９３６９１号公報

しかしながら、上記先行技術による場合、車体前方からの荷重入力に対する対策はなされているものの、側面衝突時（特にはポール等との局所的な側面衝突時）のような車体側方からの荷重入力に対する対策はなされていない。従って、この点において、上記先行技術は改良の余地がある。

特に、ＦＲＰ製のフロアパネルの下面側に燃料配管等の配索物が車体前後方向に沿って配索される場合には、配索物が突起やチッピング等により損傷を受けるのを防ぐのと同時に、車体側方からの荷重を効率良く反対側へ伝達して配索物を保護する構造とすることが望ましい。

本発明は上記事実を考慮し、車体側方から車体フロアに荷重が入力された場合に荷重入力側から反対側へ効率よくその荷重を伝達することにより、車体フロアの下面側に配設された配索物を保護することができる車体フロア構造を得ることが目的である。

請求項１の発明に係る車体フロア構造は、繊維強化プラスチックを用いて構成された車体フロアの下面側に車体前後方向に沿って延在するように設けられ、車体下方側が開放されると共に長尺状の配索物が収容可能とされた凹部と、車体フロアの下面側に設けられ、凹部の開放側端部を車体下方側から覆う配索物保護用の保護部材と、を有し、前記車体フロアは、車室内側に配置されると共に車体幅方向又は車体幅方向に対して所定角度だけ同一方向に傾斜或いは交差する方向に傾斜した車幅斜め方向に配向された連続した繊維を用いて構成されたフロア上面層と、このフロア上面層に対して車室外側に離間して配置されると共に車体幅方向又は車体幅方向に対して所定角度だけ同一方向に傾斜或いは交差する方向に傾斜した車幅斜め方向に配向された連続した繊維を用いて構成されたフロア下面層と、フロア上面層とフロア下面層との間に介在されるフロア中間層と、を含んで構成されていると共に、車体フロアにおける少なくとも前記凹部を形成する周囲壁は、車体幅方向又は車体幅方向に対して所定角度だけ同一方向に傾斜或いは交差する方向に傾斜した車幅斜め方向に配向された連続した繊維を用いて構成されており、さらに、当該フロア下面層の凹部の上面側には当該凹部を補強するための補強層が設けられていると共に、当該フロア上面層の凹部の形成領域には当該補強層と対向する範囲で別の補強層が設けられている、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の車体フロア構造において、前記凹部は、左右一対のシートレールのうち、車体幅方向外側のシートレールよりも車体幅方向内側にオフセットした位置に配置されている、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載の車体フロア構造において、前記凹部は前記フロア下面層に設けられていると共に前記周囲壁の一部である底壁部が前記フロア上面層の下面に固着されている、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜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、前記配索物は、燃料配管である、ことを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、車体フロアの下面側には車体前後方向に沿って延在しかつ車体下方側が開放された凹部が設けられているため、この凹部に長尺状の配索物を収容させることができる。凹部は車体下方側が開放されているため、配索物を収容させただけでは突起を乗り越えた際や車両走行時のチッピング等により配索物が損傷するおそれがあるが、保護部材が凹部の開放側端部を車体下方側から覆うように車体フロアの下面側に設けられているので、配索物はこれらの外因による損傷から保護される。

ここで、車体フロアは繊維強化プラスチックを用いて構成されているため、鋼板が延性材料であるのに対し、脆性材料としての特性を有する。このため、一般に車体側方からの荷重、特に局所的な荷重に対して荷重伝達性能が低い。その一方で、繊維強化プラスチックは、荷重を主に繊維方向に伝達するという異方性を有している。

本発明では、上記繊維強化プラスチックの性質を考慮し、車体フロアにおける少なくとも凹部を形成する周囲壁が、車体幅方向又は車体幅方向に対して所定角度だけ同一方向に傾斜或いは交差する方向に傾斜した車幅斜め方向に配向された連続した繊維を用いて構成されているので、繊維の配向方向に沿って荷重が伝達され、かつその荷重伝達経路が途切れない。このため、側面衝突時のように車体側方から荷重が入力されても、その荷重を効率良く反対側へ伝達することができる。よって、凹部内に収容された配索物も有効に保護される。

また、本発明によれば、車体フロアのフロア上面層及びフロア下面層自体が車体幅方向又は車体幅方向に対して所定角度だけ同一方向に傾斜或いは交差する方向に傾斜した車幅斜め方向に配向された連続した繊維を用いて構成されているため、車体側方から車体フロアに入力された荷重をフロア上面層及びフロア下面層の両方で効率良く反対側へ伝達することができる。

請求項３記載の本発明によれば、凹部がフロア下面層に設けられており、周囲壁の一部である底壁部がフロア上面層の下面に固着されているので、凹部の底壁部側の板厚が底壁部の本来の板厚にフロア上面層の板厚が加わった板厚となる。このため、荷重伝達に供される断面積が増加し、その分、同一荷重を伝達するのであれば荷重伝達効率が向上し、荷重伝達効率が同一ならばより大きな荷重を伝達することができる。

請求項４記載の本発明によれば、配索物が燃料配管であるので、荷重伝達性能の向上を燃料配管の保護というかたちで活かすことができる。

以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る車体フロア構造は、車体側方から車体フロアに荷重が入力された場合に荷重入力側から反対側へ効率よくその荷重を伝達することにより、車体フロアの下面側に配設された配索物を保護することができるという優れた効果を有する。

また、請求項１記載の本発明に係る車体フロア構造は、荷重伝達性能をより向上させることができるという優れた効果を有する。

請求項３記載の本発明に係る車体フロア構造は、より円滑に荷重を伝達することができ、或いは車体側方からのより大きな荷重を伝達することができ、ひいては配索物保護性能を向上させることができるという優れた効果を有する。

請求項４記載の本発明に係る車体フロア構造は、車体フロアの下面側に設けられた凹部に収容された燃料配管を、突起やチッピング等から保護できるのみならず、車体側方からの荷重入力に対して効果的に保護することができるという優れた効果を有する。

〔第１実施形態〕

以下、図１〜図８を用いて、本発明に係る車体フロア構造の第１実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車体前方側を示しており、矢印ＵＰは車体上方側を示しており、矢印ＩＮは車体幅方向内側を示している。

先ず、本実施形態に係る車体フロア構造１０が適用された自動車車体Ｂの概略全体構成を説明し、次いで、本発明の要部である車体フロア構造１０について詳細に説明することとする。

（車体の全体構成）

図３には、車体フロア構造１０が適用された自動車車体（キャビン周り）Ｂの概略全体構成が車体前方斜め上方から見た斜視図にて示されている。この図に示される如く、自動車車体Ｂは、それぞれ車体前後方向を長手方向として配置された左右一対のロッカ１２を備えている。左右のロッカ１２には、車体フロアを構成するフロアパネル１４の車体幅方向外端部が接合されている。主に車体前後方向及び車体幅方向に延在する車体フロアの車体幅方向中央部には、車体前後方向に延在すると共に車体上下方向の下向きに開口するフロアトンネル１６が設けられており、左右のフロアパネル１４の車体幅方向内端はフロアトンネル１６の車体上下方向の下向き開口端部に接合されている。

また、各ロッカ１２は、それぞれの前端１２Ａが、略車体上下方向に沿って延在するフロントピラー１８の下端に連続している。図示は省略するが、左右のフロントピラー１８は、図３に示すよりも車体上方に延出され、互いの間にフロントウインドシールドガラスを保持するようになっている。さらに、左右のフロントピラー１８には、それぞれダッシュパネル２０の車体幅方向の異なる端部が接合されている。

ダッシュパネル２０は、車体幅方向及び車体上下方向に延在し、車室Ｃと車室Ｃよりも前方の空間Ｒｆ（例えばエンジンルーム）とを隔てている。このダッシュパネル２０には、図示しない左右一対のフロントサイドメンバの後端部が接続されるようになっており、左右のフロントサイドメンバの前端間はフロントバンパを構成するバンパリインフォースメントによって架け渡されている。このダッシュパネル２０の車体幅方向中央部には、フロアトンネル１６の前端を前方空間Ｒｆに開口させる切欠部２０Ａが形成されている。

一方、左右のロッカ１２の後端１２Ｂは、それぞれ略車体上下方向に沿って延在するセンタピラー２２の下端に連続している。左右のロッカ１２の後端１２Ｂ、センタピラー２２には、図示しないリヤサイドメンバが連続している。さらに、左右のセンタピラー２２には、それぞれルームパーティションパネル２４の車体幅方向の異なる端部が接合されている。

ルームパーティションパネル２４は、車体幅方向及び車体上下方向に延在し、車室Ｃと車室Ｃよりも後方の空間Ｒｒとを隔てている。ルームパーティションパネル２４の車体幅方向中央部には、フロアトンネル１６の後端を後方空間Ｒｒに開口させる切欠部（図示省略）が形成されている。すなわち、フロアトンネル１６は、車体フロアＦの車体前後方向の全長に亘って延在し、車体前後方向の両端でも開口する構成とされている。

また、自動車車体Ｂは、車体幅方向を長手方向として配置され、フロアパネル１４の上側でロッカ１２とフロアトンネル１６と連結する左右一対のクロスメンバ２６を備えている。この実施形態では、クロスメンバ２６は、フロアパネル１４の車体上下方向の上面側に接合され、ロッカ１２とフロアトンネル１６との車体前後方向の前端部間を連結している。

以上説明した自動車車体Ｂは、その主要構成要素であるロッカ１２、フロアパネル１４、フロアトンネル１６、フロントピラー１８、ダッシュパネル２０、センタピラー２２、ルームパーティションパネル２４、クロスメンバ２６の主要部がそれぞれ炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰという）にて構成されている。

（車体フロア構造の詳細構成；フロアパネルの周辺構造）

以下、車体フロア構造１０の中核を成すフロアパネル１４の構造について詳細に説明する。最初に、フロアパネル１４の周辺構造について説明し、その後フロアパネル１４の要部について詳細に説明することにする。

図２は、図１に示される自動車車体Ｂを車両幅方向に沿って切断した状態を車体前方側から見て示す縦断面図である。この図２に示されるように、フロアパネル１４は、車体前後方向に沿って延在するロッカ１２とフロアトンネル１６とを車体幅方向に連結している。後述するように、フロアパネル１４はフロア上面層１００とフロア下面層１０２と両者の間に介在されるフロア中間層１０４とによって構成されており、その車体幅方向の外端１４Ａはロッカ１２の下端部に例えば接着やリベット等により接合されている。また、フロアパネル１４の車体幅方向の内端１０４Ｂは、フロアトンネル１６の下端部に配置されたトンネルサイド骨格部４８に例えば接着やリベット等により接合されている。なお、トンネルサイド骨格部４８は、フロアトンネル１６の下端部の両側に車体前後方向の略全長に亘って配置された閉断面構造の補強部材である。

また、上述したフロアパネル１４の所定位置（エネルギー吸収クロス３６及びトンネルサイド骨格部４８の配設位置）には、車両用シートＳを支持する左右一対のシートレール３０、３２を取り付けるためのシートレール固定部５８、６０が設けられている。車体幅方向外側に配置されるシートレール固定部５８は、最前に配置されたエネルギー吸収クロス３６における車体幅方向内端の近傍部分と最後に配置されたエネルギー吸収クロス３６における車体幅方向内端の近傍部分とに配置されている。一方、車体幅方向内側に配置されるシートレール固定部６０は、トンネルサイド骨格部４８の前後所定位置（車両側面視でシートレール固定部５８と重なる位置）に配置されている。

シートレール固定部５８は、エネルギー吸収クロス３６を車体下方側から貫通した締結用カラー６２を、当該エネルギー吸収クロス３６に埋設したインサート材６４にて保持することで構成されている。締結用カラー６２は、車体上下方向の上向きに開口するねじ孔を有しており、このねじ孔に螺合するシートアンカボルト６６によってシートレール３０の前後端がフロアパネル１４に締結固定されている。

シートレール固定部６０は、トンネルサイド骨格部４８を車体下方側から貫通した締結用カラー７４を、トンネルサイド骨格部４８に埋設したインサート材６４にて保持することで構成されている。締結用カラー７４は、車体上下方向の両側に開口するねじ孔を有しており、上側のねじ孔に螺合するシートアンカボルト６６によってシートレール３２の前後端をトンネルサイド骨格部４８に締結固定するようになっている。

また、フロアトンネル１６を挟んで位置する左右のトンネルサイド骨格部４８を連結するための前後一対のトンネルアンダブレース７６を備えている。各トンネルアンダブレース７６は、例えばアルミニウム合金等の金属材料によって構成されており、車体幅方向を長手方向として配置されている。トンネルアンダブレース７６の長手方向の両端部は、前述した締結用カラー７４の下側のねじ孔に締結ボルト７８を螺合させることにより固定されることで、シートレール３２と共締めされている。これにより、トンネルアンダブレース７６は、左右のトンネルサイド骨格部４８を架け渡している。なお、トンネルアンダブレース７６は、金属材には限られず、例えばＣＦＲＰのような繊維強化プラスチックにて構成してもよい。

さらに、前述したロッカ１２内には、波板状のエネルギー吸収部材８４が配設されている。エネルギー吸収部材８４は、その幅方向が車体幅方向に一致するようにロッカ１２内の最下部に配設されている。また、エネルギー吸収部材８４の車体前後方向の前後端の位置がエネルギー吸収クロス３６の前後端の位置に略一致されていると共に、エネルギー吸収部材８４の車体上下方向の上下端の位置がエネルギー吸収クロス３６の上下端の位置に略一致されている。そして、エネルギー吸収部材８４は、例えばロッカ１２内（仕切られた空間）に充填された発泡ウレタンフォーム等によって所定の位置及び姿勢に保持されている。車体フロア構造１０では、内部でエネルギー吸収部材８４を変形させつつ緩衝された荷重がロッカ１２からエネルギー吸収クロス３６に入力されるようになっている。エネルギー吸収部材８４は、波板状のエネルギー吸収部８６を有することにより、車体前後方向に一部に局所的に入力される荷重や車体幅方向に対し傾斜した方向に入力される荷重等のあらゆる方向からの荷重に対し、安定して変形して衝撃吸収効果を得ることができる構成とされている。

（車体フロア構造の詳細構成；要部構成）

図１及び図２に示されるように、フロアパネル１４は、車室Ｃ側に配置されたフロア上面層１００と、このフロア上面層１００に対して所定距離だけ車体下方側に離間して平行に配置されたフロア下面層１０２と、フロア上面層１００とフロア下面層１０２との間に介在されたフロア中間層１０４と、によってサンドイッチ構造に構成されている。

フロア中間層１０４は、扁平矩形状の骨格部材である複数のエネルギー吸収クロス３６と、同じく扁平矩形状の骨格部材である複数の横クロス３８と、これらのエネルギー吸収クロス３６及び横クロス３８といった骨格部材が配置されない隙間に充填された発泡ウレタンフォームとによって構成されている。

エネルギー吸収クロス３６は、略矩形状の閉断面を成すＣＦＲＰ製の外郭の内部に発泡ウレタンフォームが充填された構造とされている。エネルギー吸収クロス３６は、フロア下面層１０２に車体前後方向に沿って延在するように形成された後述する凹部１０８とロッカ１２との間に車体幅方向を長手方向として配設されている。また、エネルギー吸収クロス３６は車体前後方向に複数個隙間なく敷き詰められている。

各横クロス３８は、略矩形状の閉断面を成すＣＦＲＰ製の外郭の内部に発泡ウレタンフォームが充填された構造とされている。横クロス３８は、後述する凹部１０８とフロアトンネル１６との間に車体幅方向を長手方向として配設されている。また、横クロス３８は、車体前後方向に所定の間隔をあけて配置されている。この実施形態では、上記エネルギー吸収クロス３６が車体前後方向に５個配設されており、横クロス３８は最前に配置されたエネルギー吸収クロス３６、最後に配置されたエネルギー吸収クロス３６、及びこれらの中間に配置されたエネルギー吸収クロス３６と車体幅方向に横並びとなるように３個の横クロス３８が配設されている。

上述したフロア下面層１０２の車体幅方向の所定位置には、車体前後方向に延在する凹部１０８が形成されている。凹部１０８は車体下方側が開放されており、その内部には配索物としての燃料配管１１０が収容されている。

より詳細には、図１に示されるように、凹部１０８を構成する周囲壁１１２は、車体幅方向に対して略水平に配置された底壁部１１２Ａと、当該底壁部１１２Ａの左右端から車体下方側へ屈曲垂下された左右一対の側壁部１１２Ｂ、１１２Ｃとによって構成されている。なお、左右一対の側壁部１１２Ｂ、１１２Ｃは、車体上下方向に対して略垂直（正確には、凹部開き方向へ僅かに傾斜している）に配置されている。側壁部１１２Ｂ、１１２Ｃの高さ（即ち、凹部１０８の深さ）は、燃料配管１１０を収容可能な高さに設定されている。同様に、底壁部１１２Ａの下面の幅は、燃料配管１１０を収容可能な幅に設定されている。

上記凹部１０８の車体幅方向外側の側壁部１１２Ｂには、前述したエネルギー吸収クロス３６の内端部が突き当てられている。また、凹部１０８の車体幅方向内側の側壁部１１２Ｃには、前述した横クロス３８の外端部が突き当てられている。

上述した凹部１０８の底壁部１１２Ａの上面には、フロア上面層１００の下面が固着されている。これにより、凹部１０８の底壁部１１２Ａは、実質的にはフロア下面層１０２だけでなく、これに一体化されたフロア上面層１００も加わって構成されており、その板厚Ｔ１はフロア下面層１０２の板厚Ｔ２とフロア上面層１００の板厚Ｔ３とを足した厚さになっている。すなわち、凹部１０８の底壁部１１２Ａは、フロア下面層１０２とフロア上面層１００とで二枚板構造とされて厚板化されている。補足すると、フロア下面層１０２の凹部１０８の上面側には、凹部１０８を補強するための補強層１０２Ａが設けられている。同様に、フロア上面層１００の凹部１０８の形成領域には、補強層１０２Ａと対向する範囲で補強層１００Ａが設けられている。なお、補強層１００Ａ、１０２Ａはスペーサとしての機能も備えている。

また、図１はフロアパネル１４を車体幅方向に沿って切断した状態を車体前方側から観た縦断面図であるが、この図に示されるように、フロア下面層１０２を構成するＣＦＲＰの炭素繊維１１４は、車体幅方向に配向されている。従って、凹部１０８を構成する周囲壁１１２を構成する炭素繊維１１４も車体幅方向に沿って配向されており、かつ途切れることなく連続した繊維とされている。フロア上面層１００を構成するＣＦＲＰの炭素繊維１１６も、フロア下面層１０２の場合と同様に車体幅方向に沿って配向されており、かつ途切れることなく連続した繊維とされている。

さらに、図２に示されるように、上記凹部１０８は、乗員着座用の車両用シートＳを車体フロアに支持するために設けられた左右（着座乗員に対する左右）一対のシートレール３０、３２のうち、車体幅方向外側に配置されるシートレール３０よりも車体幅方向内側にオフセットした位置に設定されている。

また、上述した凹部１０８の開放側端部は、保護部材としての金属製のプロテクタ１１８によって車体下方側から覆われている。具体的には、プロテクタ１１８は、凹部１０８と重なる本体部１１８Ａが車体下方側へ略等脚台形状に膨出した形状とされており、この本体部１１８Ａの両端部から互いに離反する車体幅方向へ一対の取付部１１８Ｂが張り出されている。そして、これら一対の取付部１１８Ｂがフロア下面層１０２の下面に当接された状態で接着等により接合されている。プロテクタ１１８が取り付けられた状態では、燃料配管１１０は本体部１１８Ａによって覆われて車体下方側からは見えないようになっている。

以上説明した車体フロア構造１０では、例えばロッカ１２に車体幅方向内向きに入力された荷重は、図４に模式的に示されるように、ロッカ１２からフロアパネル１４のエネルギー吸収クロス３６に伝達され、エネルギー吸収クロス３６から車体幅方向に沿って凹部１０８に伝達され、凹部１０８にて車体前後方向に分散されながら各横クロス３８に伝達され、横クロス３８からフロアトンネル１６に伝達されると共にさらにトンネルアンダブレース７６を介してフロアトンネル１６の反対側のフロアパネル１４、ロッカ１２に伝達されるようになっている。

この車体フロア構造１０の荷重伝達経路をモデル化して示すと図５に示す如くとなる。この図において車体幅方向外端に位置する部材は、乗員乗降用の車体開口部を開閉するためのドア８２である。この図に示されるように、車体フロア構造１０が適用された自動車車体Ｂでは、フロアパネル１４の凹部１０８の車体幅方向外側面を境に、主にドア８２からエネルギー吸収クロス３６までの部分が側面衝突時に変形（圧壊）して衝撃吸収する衝撃吸収（クラッシャブル）エリア、主に凹部１０８からフロアトンネル１６（トンネルサイド骨格部４８、トンネルアンダブレース７６）までの部分が変形が抑制されて乗員に対する室内空間を確保するための乗員保護エリアとされている。

次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。

上記構成の車体フロア構造１０が適用された自動車車体Ｂでは、例えば図４に示されるように、車体上下方向に延在する柱状部材であるポールＰが、乗員の着座エリアの側方から衝突した場合（所謂ポール側突が生じた場合）、図示しないドア、ロッカ１２がエネルギー吸収部材８４と共にポールＰの衝突部位の近傍で変形（破壊）されて衝撃エネルギーを吸収しながら、このポール衝突に伴う荷重をフロアパネル１４の車体幅方向の外端に伝達する。

この荷重は、フロアパネル１４の車体幅方向の外端の車体前後方向の一部に局所的に作用する荷重Ｆ１としてポールＰの衝突部位近傍に位置するエネルギー吸収クロス３６に伝達され、このエネルギー吸収クロス３６が主に長手方向に圧縮変形（圧壊）されつつ衝突荷重をフロアパネル１４の凹部１０８に伝達する。なお、エネルギー吸収クロス３６の圧縮変形によって、ポール側突の衝撃荷重はさらに吸収される。

一方、凹部１０８に伝達された荷重は、凹部１０８の長手方向に略一致する車体前後方向に分散され（図４の荷重Ｆ２参照）、３つの横クロス３８に分散される（図４の荷重Ｆ３参照）。また、凹部１０８の長手方向に分散された荷重の一部は、フロアパネル１４を介して、フロアトンネル１６側に向かう斜め荷重としてフロアパネル１４にも分散される（図４の荷重Ｆ４参照）。さらに、各横クロス３８に分散された荷重Ｆ３の一部は、自動車車体Ｂの骨格部（高剛性部）を成すフロアトンネル１６（トンネルサイド骨格部４８）にて支持され、また車体前後方向に分散され、さらに荷重Ｆ３の他の一部は、トンネルアンダブレース７６を経由してフロアトンネル１６とは反対側のフロアパネル１４、ロッカ１２に伝達される（図４の荷重Ｆ５参照。以上、図５の矢印Ａルート）。

また、エネルギー吸収クロス３６の圧縮に伴う荷重は、フロアパネル１４、インサート材６４、締結用カラー６２、シートアンカボルト６６を介してシートレール３０にも伝達される。この荷重の一部は、シートレール３０の長手方向に略一致する車体前後方向に分散され、ポール側突部位とは車体前後方向に離間した横クロス３８にも車体幅方向内向き荷重として伝達される。この荷重は、上述した矢印Ａルートで、フロアトンネル１６、反衝突側のフロアパネル１４、ロッカ１２に伝達される。さらに、シートレール３０に伝達された荷重の他の一部は、シートレール３０から図示しないシートフレーム、シートレール３２を経由してフロアトンネル１６（トンネルサイド骨格部４８）、トンネルアンダブレース７６に伝達される（図５の矢印Ｂルート参照）。

さらにまた、ポール側突のエネルギーが大きく、エネルギー吸収クロス３６の変形がシートレール３０の設置領域まで至った場合、ポールＰからシートレール３０に直接的に車体幅方向内向き荷重が作用し、この荷重は、上記の通り横クロス３８を経由する矢印Ａルート、シートレール３０、３２（及びシートフレーム）を経由する矢印Ｂルートで、それぞれフロアトンネル１６（トンネルサイド骨格部４８）、トンネルアンダブレース７６に伝達される。

以上により、車体フロア構造１０が適用された自動車車体Ｂでは、ポール側突のように局所的に大荷重が入力される場合に、主に凹部１０８の車体幅方向外側の側壁部１１２Ｂよりも車体幅方向の外側部分（主にエネルギー吸収クロス３６、ロッカ１２、ドア８２で構成する衝撃吸収エリア）が変形して衝撃エネルギーを吸収すると共に、凹部１０８の車体幅方向外側の側壁部１１２Ｂよりも車体幅方向の内側部分は、凹部１０８が荷重を分散することで局部的な応力集中が緩和され、局部的な変形、破壊が防止されて車両用シートＳに着座している乗員に対する室内空間が確保される。

そして、エネルギー吸収クロス３６及び横クロス３８は、車両用シートＳを車体前後方向にスライド可能に支持するシートレール３０、３２の延在領域（前後のシートレール固定部５８間の領域）を含む車体前後方向の領域に配置されているので、換言すれば、この領域においてエネルギー吸収クロス３６が車体前後方向に隙間なく配置されているため、調整し得る車両用シートＳのあらゆるスライド位置すなわち乗員の車体前後方向における着座位置において、安定して衝撃吸収効果を発揮して乗員を保護することができる。

補足すると、ＣＦＲＰは脆性材料であり、金属製のボディように単にクロスメンバを車体前後方向に並列して設けた構成を採ると、クロスメンバ間にポールＰが衝突した場合等には車体変形が大きくなり易いが、乗員の着座領域に亘ってエネルギー吸収クロス３６を密に配置することで、乗員着座領域の側方へのポールＰの衝突に対し、効果的なエネルギー吸収が果たされる。また、ポールＰが衝突したエネルギー吸収クロス３６からの荷重は、凹部１０８が車体前後方向に分散するので、横クロス３８を車体前後方向に密に配置する必要がなくなり、自動車車体Ｂの軽量化に寄与する。

ここで、本実施形態に係る車体フロア１０では、燃料配管１１０を収容する凹部１０８を形成する周囲壁１１２を構成する炭素繊維１１４の配向方向を荷重入力方向である車体幅方向に一致させたので、荷重を主に繊維方向に伝達するというＣＦＲＰの異方性が活かされ、ポール側突時の入力荷重を効率良く車体幅方向の反対側へ伝達することができる。また、凹部１０８を形成する周囲壁１１２の炭素繊維１１４は途切れることのない連続した繊維で構成されているので、荷重伝達経路が途切れない。これらのことから、側面衝突時（特にはポール側突時）のように車体側方から荷重が入力されても、その荷重を効率良く反対側へ伝達することができる。その結果、凹部１０８内に収容された燃料配管１１０を有効に保護することができる。

加えて、本実施形態に係る車体フロア構造１０では、車体下方側が開放された凹部１０８の開放端側に金属製のプロテクタ１１８で覆ったので、突起乗り越え時に燃料配管１１０が損傷を受けたり、チッピング等により燃料配管１１０が損傷を受けるのを防止することができる。従って、この点からも、燃料配管１１０を有効に保護することができる。

以下、図６〜図８に基づき、上記効果を実験データを用いて説明する。

図６（Ａ）は、本実施形態に係る車体フロア構造が採用された燃料配管取付構造を模式的に示した断面図である。因みに、図６（Ｂ）は、後に説明する第２実施形態の燃料配管取付構造を模式的に示した断面図である。また、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、対比例に係る燃料配管取付構造を模式的に示した断面図である。

先ず、対比例に係る燃料配管取付構造の概要を説明する。図７（Ａ）に示される対比例１では、フロア上面層１３０とフロア下面層１３２との間でかつエネルギー吸収クロス３６と横クロス３８との対向面間に所定幅の配管収容スペース１３４を形成し、この配管収容スペース１３４の上部にはフロア上面層１３０と一体化される所定厚さの追加層１３６を配置し、これに接するようにフロア下面層１３２を車体上方側へ略１／２楕円形状に膨出させて、この膨出部１３８の下方に燃料配管１１０を収容するようになっている。なお、膨出部１３８の下方側は、本実施形態と同一構成の金属製のプロテクタ１１８によって覆われている。また、この対比例１では、追加層１３６と膨出部１３８とエネルギー吸収クロス３６の端部又は横クロス３８の端部で囲まれた略三角形状の隙間が両サイドに形成されるため、これらの隙間にはＣＦＲＰの層（シート）をロール状に巻き込んだロービング１４２が詰められている。

次に、図７（Ｂ）に示される対比例２では、燃料配管１１０を収容するための専用の中空角パイプ状部材１４４をＣＦＲＰで形成し、これをフロア中間層１０４に配置した構成になっている。この場合、閉断面構造の中空角パイプ状部材１４４が存在するため、ストローク前半は荷重が立ち上がっていくが、ある程度ストロークが進むと、中空角パイプ状部材１４４を支持する側の部材がその荷重に耐えきれなくなり、持続荷重が不安定になる特性となっている。

最後に、図７（Ｃ）に示される対比例３では、フロア下面層１３２を成形する際に、中子を入れて成形し、これを引抜くことで燃料配管１１０を収容するための配管収容スペース１４６を形成している。また、この対比例３の場合、配管収容スペース１４６の上方側に、このスペース幅のＣＦＲＰ製の角柱部材を別成形で形成し、それを配管収容スペース１４６の形状に合うように削り出したＣＦＲＰブロック１４８をフロア上面層１３０と配管収容スペース１４６の上部との間に配設する構造となっている。

図８には、本実施形態の燃料配管取付構造の場合、後述する第２実施形態の燃料配管取付構造の場合、対比例１〜対比例３の燃料配管取付構造の場合のＦ−Ｓ線図がそれぞれ示されている。

一点鎖線のグラフａは対比例１のＦ−Ｓ特性を示したものであるが、この場合、ロービング１４２によっては入力荷重を充分に持ち堪えることができないため、初期荷重の立ち上がり後、ストロークが進まない時点（横軸の原点から一目盛進んだところ）ですぐに荷重が低下してしまい、狙った荷重が持続しない特性となっている。

二点鎖線のグラフｄは対比例２のＦ−Ｓ特性を示したものであるが、この場合、ストロークに応じて荷重が増加していくが、ストローク中期で急峻なピーク荷重を迎えた後、荷重が急激に低下し、その後は荷重が持続しない特性となっている。

細い実線のグラフｅは対比例３のＦ−Ｓ特性を示したものであるが、この場合、ストローク初期からストローク終期に亘って中程度の荷重を持続した特性となっている。

上記対比例１〜対比例３に対し、太い実線のグラフｂで示す本実施形態の場合、ストロークに応じて荷重が比較的急な勾配で立ち上がり（荷重の早期立ち上がり）、ストローク中期からストローク終期に亘って対比例３よりも高い荷重を持続させていることが解る。従って、本実施形態の場合、ストローク初期からストローク終期に亘って燃料配管１１０を効果的に保護できていることが解る。

なお、燃料配管１１０が凹部１０８の車体幅方向内側の側壁部１１２Ｃよりも車体幅方向内側、すなわち乗員保護エリアの下側に配置されていることも、燃料配管１１０の保護を多重的に成立させている一因として挙げることができる。

また、繊維の配向の観点から補足すると、本実施形態では、凹部１０８のみを連続した車体幅方向を繊維の配向方向とする炭素繊維１１４で構成するのではなく、凹部１０８を含むフロア下面層１０２の全体及びフロア上面層１００の全体を、車体幅方向に配向された連続した炭素繊維１１４、１１６で構成したので、凹部１０８のみを連続した車体幅方向を繊維の配向方向とする炭素繊維１１４で構成する場合に比し、車体側方からフロアパネル１４に入力された荷重をフロア上面層１００及びフロア下面層１０２の両方で効率良く反対側へ伝達することができる。その結果、本実施形態によれば、側面衝突時の荷重伝達性能をより向上させることができる。

さらに、本実施形態では、凹部１０８を構成する周囲壁１１２の底壁部１１２Ａをフロア上面層１００に固着させて一体化したので、凹部１０８の底壁部１１２Ａ側の板厚が底壁部１１２Ａの本来の板厚Ｔ２にフロア上面層１００の板厚Ｔ３が加わった板厚Ｔ１となる。このため、荷重伝達に供される断面積が増加し、その分、同一荷重を伝達するのであれば荷重伝達効率が向上し、荷重伝達効率が同一ならばより大きな荷重を伝達することができる。その結果、本実施形態によれば、より円滑に荷重を伝達することができ、或いは車体側方からのより大きな荷重を伝達することができ、ひいては配索物である燃料配管１１０の保護性能を向上させることができる。

加えて、本実施形態に係る車体フロア構造の場合、この種の燃料配管取付構造を有するＣＦＲＰ製の車体フロアとしては、製造コストを大幅に削減することができる利点がある。例えば、図７（Ｃ）の対比例３と比較した場合、対比例３の場合にはフロア下面層１３２の中空部を成形する際に中子を鋳込み、加熱硬化後に中子を引き抜き中空部を形成するが、中子が抜け難く、又引き抜く際にＣＦＲＰフロアを傷つける可能性もあるため、引き抜き作業を慎重に行わざるをえず、時間がかかる。また、ＣＦＲＰブロック１４８は平板ＣＦＲＰを積層してインサートブロックを成形した後、削りだして異形インサートとするが、インサートブロックの切削加工に時間がかかり、工具の磨耗も激しい上に形状が複雑であるため、加工が難しい。さらに、削り量が多く、歩留まりも悪い。こうしたことから、対比例３の場合には非常にコストが高くなるが、本実施形態の場合には、このような複雑かつ困難な成形は不要であるから、車体フロアの製造コストを非常に下げることができる。

作りやすさの観点及び性能の観点で更に補足すると、対比例１のロービング１４２を使った構造は、軟らかい状態のＣＦＲＰシートを巻いてロール状にし、それを略三角形状の隙間に詰め込んでいくが、実際の生産の現場では、隙間の鋭角部分までＣＦＲＰシートを充填することが非常に難しく、詰めきれたかどうかを確認できない。従って、図７（Ａ）の図示状態に精度良く作り込むことは難しいという生産的な不利がある。また仮に、隙間にＣＦＲＰシートを詰めきれなかった場合には樹脂が回り込むので、その部分については入力荷重を伝達する繊維が存在しなくなり、荷重伝達性能が低下することが考えられる。これに対し、本実施形態の場合には、そのような生産性の不利及び性能上の不利は解消される。

〔第２実施形態〕

以下、図９を用いて、本発明に係る車体フロア構造の第２実施形態について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。

図９に示されるように、この第２実施形態では、フロア下面層１０２に凹部１０８を設け、凹部１０８の底壁部１１２Ａをフロア上面層１００の下面に固着させている点は、前述した第１実施形態と同様であるが、プロテクタ１１８に替えてアルミニウム合金製のプロテクタ１５０を用いた点に特徴があり、以下に詳細に説明する。

このプロテクタ１５０は、アルミニウム合金を使った押出し成形によって構成されており、内部中空とされて燃料配管１１０を収容可能な本体部１５２と、この本体部１５２の両側部から互いに離反する方向へ張出された左右一対の取付部１５４と、によって構成されている。本体部１５２は、凹部１０８の周囲壁１１２の内側に密着する箱型形状の上部１５２Ａと、上部１５２Ａと一体に形成されて燃料配管１１０を車体下方側から覆うように膨らんだ形状とされた下部１５２Ｂと、によって構成されている。上部１５２Ａについて更に説明すると、凹部１０８の底壁部１１２Ａに当接される上壁部１５２Ａ１と、左右の側壁部１１２Ｂ、１１２Ｃに当接される一対の縦壁部１５２Ａ２、１５２Ａ３と、上壁部１５２Ａ１と縦壁部１５２Ａ２、１５２Ａ３とをそれぞれ円弧状に繋ぐ繋ぎ部１５２Ａ４、１５２Ａ５と、によって構成されている。なお、上記構成のプロテクタ１５０は、左右一対の取付部１５４がフロア下面層１０２に接着接合されることにより、凹部１０８に装着されている。

（作用・効果）

上記構成によっても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。効果について検証すると、図８の太い破線のグラフｃが、この第２実施形態を用いた場合のＦ−Ｓ線図である。このグラフｃから、ストロークに応じて荷重が比較的急な勾配で立ち上がり（荷重の早期立ち上がり）、ストローク中期からストローク終期に亘って対比例３よりも高い荷重を持続させていることが解る。従って、この第２実施形態の場合も、前述した第１実施形態と同様に、ストローク初期からストローク終期に亘って燃料配管１１０を効果的に保護できていることが解る。

さらに、アルミ合金の押出し成形によってプロテクタ１５０を製作することにより、凹部１０８の周囲壁１１２の内周面に密着させる形状を作ることができる。このため、実質的には凹部１０８の底壁部１１２Ａの板厚にプロテクタ１５０の上壁部１５２Ａ１の板厚が加わり、荷重伝達に供される断面積を増やすことができる。さらに、凹部１０８の側壁部１１２Ｂにプロテクタ１５０の縦壁部１５２Ａ２が密着し、かつ当該縦壁部１５２Ａ２と上壁部１５２Ａ１とが繋ぎ部１５２Ａ４で連結され縦壁部１５２Ａ２を支える構造になっているので、側面衝突時の荷重を縦壁部１５２Ａ２でも受けることができる。従って、荷重伝達性能をより一層高めることができるというメリットもある。

〔上記実施形態の補足説明〕

なお、上述した各実施形態では、金属製のプロテクタ１１８、１５０を用いたが、これに限らず、樹脂製のプロテクタを用いてもよい。

また、上述した各実施形態では、フロア上面層１００の下面に凹部１０８の底壁部１１２Ａが固着されて一体化された構造を採ったが、請求項１及び請求項２記載の本発明には、フロア上面層の下面と凹部の底壁部との間に隙間が存在するものも含まれる。この場合、凹部の底壁部の板厚を厚くする効果が得られないため、上述した各実施形態の場合よりも荷重伝達性能は劣るが、車体幅方向に配向された連続した繊維を使って凹部を構成することによる荷重伝達性能を向上させるという効果は得られるので、それに応じた効果は得られる。

さらに、上述した各実施形態では、配索物として燃料配管１１０を挙げたが、これに限らず、他のものを凹部に収容させるようにしてもよい。例えば、ワイヤハーネスや冷却水配管等を凹部に収容させるようにしてもよい。

また、上述した各実施形態では、フロア上面層１００、フロア下面層１０２の繊維の配向方向を車体幅方向としたが、これに限らず、車体幅方向に対して一方向に所定角度傾斜した斜め方向でもよいし、車体幅方向に対して二方向に所定角度傾斜して網状に配向された交差方向でもよい。なお、この所定角度（車体幅方向に対する傾斜角度）は、４５°未満であることを要し、好ましくは３０°以下とするのがよい。

さらに、上述した各実施形態では、フロア下面層１０２の凹部１０８の周囲壁１１２を構成する炭素繊維１１６について補足すると、炭素繊維１１６の終端が周囲壁１１２内に含まれていたとしても、それは炭素繊維１１６を配向する際に繊維の終端が位置されたものに過ぎないので、そのような繊維の終端があったとしても、請求項１記載の本発明における「連続した繊維を用いて構成されている」ことに変わりはなく、そのような場合も本発明に含まれる。請求項２記載の本発明におけるフロア上面層１００の炭素繊維１１４についても、同様に解釈される。

第１実施形態に係る車体フロア構造の要部を車体幅方向に切断しかつ拡大して示す縦断面図である。 第１実施形態に係る車体フロア構造が適用されたフロアパネルを車体幅方向に切断して示す縦断面図である。 第１実施形態に係る車体フロア構造が適用された車体を示す斜視図である。 側面衝突時の荷重伝達経路を示す車体の斜視図である。 側面衝突時の荷重伝達の仕方を説明するための模式図である。 （Ａ）は第１実施形態の燃料配管取付部の構造を示す断面図、（Ｂ）は第２実施形態の燃料配管取付部の構造を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は対比例に係る燃料配管取付部の構造を示す断面図である。 図６（Ａ）、（Ｂ）に係る実施形態及び図７（Ａ）〜（Ｃ）に係る対比例のＦ−Ｓ線図である。 第２実施形態に係る車体フロア構造の要部を車体幅方向に切断しかつ拡大して示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 車体フロア構造
１４ フロアパネル（車体フロア）
１００ フロア上面層
１００Ａ 補強層（別の補強層）
１０２ フロア下面層
１０２Ａ 補強層
１０４ フロア中間層
１０８ 凹部
１１０ 燃料配管（配索物）
１１２ 周囲壁
１１２Ａ 底壁部
１１４ 炭素繊維
１１６ 炭素繊維
１１８ プロテクタ（保護部材）
１５０ プロテクタ（保護部材）

Claims (4)

1. 繊維強化プラスチックを用いて構成された車体フロアの下面側に車体前後方向に沿って延在するように設けられ、車体下方側が開放されると共に長尺状の配索物が収容可能とされた凹部と、
   車体フロアの下面側に設けられ、凹部の開放側端部を車体下方側から覆う配索物保護用の保護部材と、
   を有し、
   前記車体フロアは、車室内側に配置されると共に車体幅方向又は車体幅方向に対して所定角度だけ同一方向に傾斜或いは交差する方向に傾斜した車幅斜め方向に配向された連続した繊維を用いて構成されたフロア上面層と、このフロア上面層に対して車室外側に離間して配置されると共に車体幅方向又は車体幅方向に対して所定角度だけ同一方向に傾斜或いは交差する方向に傾斜した車幅斜め方向に配向された連続した繊維を用いて構成されたフロア下面層と、フロア上面層とフロア下面層との間に介在されるフロア中間層と、を含んで構成されていると共に、
   車体フロアにおける少なくとも前記凹部を形成する周囲壁は、車体幅方向又は車体幅方向に対して所定角度だけ同一方向に傾斜或いは交差する方向に傾斜した車幅斜め方向に配向された連続した繊維を用いて構成されており、
   さらに、当該フロア下面層の凹部の上面側には当該凹部を補強するための補強層が設けられていると共に、当該フロア上面層の凹部の形成領域には当該補強層と対向する範囲で別の補強層が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の車体フロア構造。
2. 前記凹部は、左右一対のシートレールのうち、車体幅方向外側のシートレールよりも車体幅方向内側にオフセットした位置に配置されている、
   請求項１記載の車体フロア構造。
3. 前記凹部は前記フロア下面層に設けられていると共に前記周囲壁の一部である底壁部が前記フロア上面層の下面に固着されている、
   ことを特徴とする請求項２記載の車体フロア構造。
4. 前記配索物は、燃料配管である、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車体フロア構造。

Images