JP5180637B2 - 車体フロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体フロア構造の改良に関するものである。

従来の車体フロア構造として、フロントフロアのトンネル部の裏面に、側面衝突時の入力荷重を支える補強材を配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２９７６１０公報

特許文献１の図２を以下の図６で説明する。なお、符号は振り直した。
図６は従来の車体フロア構造を示す断面図であり、フロントフロア１００の中央に前後に延びるトンネル部１０１が形成され、このトンネル部１０１における表側の面の左右に車幅方向に延びる一対の第１クロスメンバ１０２，１０２が配置され、これらの左右の第１クロスメンバ１０２，１０２を結ぶ線上に且つトンネル部１０１の裏面側に、リインフォース上部１０３及びリインフォース下部１０４からなるトンネル下リインフォース１０６が配置されている。

例えば、上記の車体に側面衝突があった場合、車体に入力された荷重は、一方の第１クロスメンバ１０２からトンネル部１０１を介してトンネル下リインフォース１０６に伝わるが、このトンネル下リインフォース１０６は、トンネル部１０１の裏面にほぼ沿って設けられているため、左右の第１クロスメンバ１０２，１０２間に隙間が出来た構造となり、上記入力が他方の第１クロスメンバ１０２に伝わりにくい。即ち、側面衝突時に入力された荷重を支持する剛性が低くなる。
本発明の目的は、側面衝突時に入力された荷重を支持する剛性を高めることが可能な車体フロア構造を提供することにある。

請求項１に係る発明は、フロントフロアとリアフロアとを接続する部分に左右のサイドシルを連結するミドルフロアクロスメンバが設けられた車体フロア構造において、リヤフロアが、フロントフロアより一段高く配置され、フロントフロアの中央に前後に延びるトンネル部を有し、ミドルフロアクロスメンバの中央部をトンネル部の上部を通るように湾曲させ、ミドルフロアクロスメンバのトンネル部に対応する部分の両側に、フロントフロアに沿って車幅方向に延びる水平なフレーム部材が設けられ、これらのフレーム部材に長手方向に延びるようにそれぞれ形成された稜線が直線状に連続するように、前記トンネル部では左右のフレーム部材が補強材で連結され、ミドルフロアクロスメンバの両端部では、ミドルフロアクロスメンバが閉断面に形成されていると共に、この閉断面のミドルフロアクロスメンバの下にフレーム部材が重なることにより、ミドルフロアクロスメンバ及びフレーム部材によって下側の閉断面の部分が形成されていることを特徴とする。

作用として、ミドルフロアクロスメンバのトンネル部の両側に、フロントフロアに沿って車幅方向に延びる水平なフレーム部材が設けられることで、ミドルフロアクロスメンバのトンネル部を除く部分とフレーム部材とで側面衝突時に入力される荷重を曲げ荷重としてではなく軸方向の圧縮荷重として受けることが可能になる。

更に、フレーム部材に長手方向に延びるようにそれぞれ形成された稜線が直線状に連続するように、左右のフレーム部材が補強材で連結されることで、側面衝突時に入力される荷重が一方のフレーム部材から補強材を介して他方のフレーム部材へ効率良く伝わり、両方のフレーム部材で荷重を受けることが可能になる。

請求項１に係る発明では、リヤフロアが、フロントフロアより一段高く配置され、フロントフロアの中央に前後に延びるトンネル部を有し、ミドルフロアクロスメンバの中央部をトンネル部の上部を通るように湾曲させ、ミドルフロアクロスメンバのトンネル部に対応する部分の両側に、フロントフロアに沿って車幅方向に延びる水平なフレーム部材が設けられ、これらのフレーム部材に長手方向に延びるようにそれぞれ形成された稜線が直線状に連続するように、左右のフレーム部材が補強材で連結されるので、側面衝突時に入力される荷重を、従来のような曲げ荷重としてではなく軸方向の圧縮荷重として受けることができ、また、荷重入力側のフレーム部材から他方のフレーム部材へ荷重を効率良く伝えることができ、車体フロア構造の剛性を高めることができる。

これにより、屈曲したミドルフロアクロスメンバのみで荷重を伝えていた従来構造に対し、荷重伝達効率が向上し、ミドルフロアクロスメンバの板厚小化、断面小型化が可能になり、ミドルフロアクロスメンバの軽量化とスペース（燃料タンク容量、後席乗員スペース）効率の向上を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体フロア構造を示す斜視図（図中の矢印（ＦＲＯＮＴ）は車体前方を示している。以下同じ。）であり、車体後部の下方から見た図である。
車室及び荷物室の床部を形成するアンダボディ１０は、車幅方向の中央に前後方向に延びるトンネル部１１ａが形成されたフロントフロア１１と、このフロントフロア１１の両側縁に設けられた左右一対のインサイドシル１２，１３と、これらのインサイドシル１２，１３に車幅方向に延びるように渡されるとともにフロントフロア１１の後端部に下部が取付けられたミドルフロアクロスメンバ１４と、このミドルフロアクロスメンバ１４の上部に前端部が取付けられてフロントフロア１１よりも一段高く配置されたリヤフロア１６と、フロントフロア１１の下面に前後に延びるように取付けられた左右一対のフロントフロアフレーム１７，１８と、ミドルフロアクロスメンバ１４の両端部の下部及びフロントフロア１１の後端部にそれぞれが車幅方向に延びるように取付けられた左右一対のクロスフレーム部材２１，２２と、これらのクロスフレーム部材２１，２２のそれぞれの内側端部に着脱自在に取付けられた断面がＬ字形状の連結フレーム２３とを備える。なお、２４はインサイドシル１２の側部に取付けられたサイドシルアウタであり、インサイドシル１２とサイドシルアウタ２４とでサイドシル２５が形成される。

図中の２１Ａ，２２Ａはクロスフレーム部材２１，２２に形成された稜線である。図中の２３Ａは連結フレーム２３に形成された稜線であり、これらの稜線２１Ａ，２２Ａ、稜線２３Ａは直線状に連続している。

図２は図１の２矢視図であり、車体フレーム構造の背面図である。
フロントフロア１１は、中央部を前後方向に延びるトンネル部１１ａが形成され、両側縁がそれぞれ上方に折り曲げられてインサイドシル１２，１３のそれぞれの縦壁１２ａ，１３ａに取付けられている。

ミドルフロアクロスメンバ１４は、その底壁１４ａが、フロントフロア１１の上面１１ｂの一部、詳しくは、トンネル部１１ａの上部と、クロスフレーム部材２１，２２の底壁２１ａ，２２ａとに取付けられ、側壁１４ｂ，１４ｃが、インサイドシル１２，１３の縦壁１２ａ，１３ａに取付けられている。
リヤフロア１６は、ミドルフロアクロスメンバ１４の上壁１４ｄに取付けられるとともに、左右のインサイドシル１２，１３の上壁１２ｂ，１３ｂにも取付けられている。

クロスフレーム部材２１，２２は、底壁２１ａ，２２ａがフロントフロア１１の上面１１ｂに取付けられ、上部がミドルフロアクロスメンバ１４の背面１４ｅに取付けられている。

連結フレーム２３は、縦壁２３ａが、クロスフレーム部材２１，２２のそれぞれの縦壁２１ｂ，２２ｂに取付けられ、底壁２３ｂが、フロントフロア１１側に取付けられている。

図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る車体フロア構造の断面図である。
（ａ）は図２のａ−ａ線断面図であり、クロスフレーム部材２１は、底壁２１ａと縦壁２１ｂとが一体に断面Ｌ字形状に形成され、底壁２１ａがフロントフロア１１の上面１１ｂに取付けられている。

ミドルフロアクロスメンバ１４は、前側メンバ３１と、この前側メンバ３１の後部に取付けられた後側メンバ３２とからなり、これらの前側メンバ３１及び後側メンバ３２で閉断面３３が形成されている。

前側メンバ３１は、底壁１４ａ、縦壁３１ａ、上壁３１ｂ、傾斜壁３１ｃ及び上壁１４ｄを一体に備え、底壁１４ａがクロスフレーム部材２１の底壁２１ａに取付けられ、上壁１４ｄがリヤフロア１６の下面１６ａに取付けられている。

後側メンバ３２は、下部縦壁３２ａ、底壁３２ｂ、上部縦壁３２ｃ及び上壁３２ｄを一体に備え、下部縦壁３２ａが前側メンバ３１の縦壁３１ａに取付けられ、上壁３２ｄが前側メンバ３１の上壁１４ｄに取付けられている。
上部縦壁３２ｃの下部にはクロスフレーム部材２１の縦壁２１ｂが取付けられ、縦壁３１ａ、底壁３２ｂ及びクロスフレーム部材２１で閉断面３４が形成されている。

（ｂ）は図２のｂ−ｂ線断面図であり、クロスフレーム部材２１は、縦壁２１ｂの上端から前方斜め上方に延びる傾斜壁２１ｃと、この傾斜壁２１ｃから上方に延びる上部縦壁２１ｄとを一体に備え、底壁２１ａ及び縦壁２１ｂにそれぞれナット３６が取付けられ、上部縦壁２１ｄが、ミドルフロアクロスメンバ１４の縦壁３１ａに取付けられている。

また、連結フレーム２３は、縦壁２３ａが、クロスフレーム部材２１の縦壁２１ｂにボルト３７及びナット３６で取付けられ、底壁２３ｂが、クロスフレーム部材２１の底壁２１ａにボルト３８及びナット３６で取付けられている。

例えば、トンネル部１１ａ（図２参照）内に、車体前後方向に延びる長尺部品を配置する場合は、上記のボルト３７，３８を弛め、クロスフレーム部材２１，２２（クロスフレーム部材２２は図２参照）から連結フレーム２３を取り外す。

（ｃ）は図２のｃ−ｃ線断面図であり、ミドルフロアクロスメンバ１４の後側メンバ３２は、底壁３２ｂの端部から前方に延びる前壁３２ｅを一体に備え、この前壁３２ｅがフロントフロア１１の上面１１ｂ、詳しくは、トンネル部１１ａの上面１１ｂと、前側メンバ３１の底壁１４ａとに取付けられている。

以上に述べた車体フロア構造の作用を次に説明する。
図４は本発明に係る車体フロア構造の作用を示す作用図である。
例えば、側面衝突時に、サイドシル２５に、矢印Ａで示すように荷重が入力されると、この荷重は、サイドシル２５から、矢印Ｂで示すように、ミドルフロアクロスメンバ１４の端部に伝わるとともに、矢印Ｃで示すように、一方のクロスフレーム部材２１に伝わり、更に、クロスフレーム部材２１から連結フレーム２３を介して他方のクロスフレーム部材２２に直線状に伝わる。

従って、ミドルフロアクロスフレーム部材１４の端部と、クロスフレーム部材２１とで入力された荷重を圧縮荷重として受けることができ、更に、荷重をクロスフレーム部材２１から連結フレーム２３を介してクロスフレーム部材２２でも受けることができる。
従って、入力された荷重をクロスフレーム部材２１，２２及び連結フレーム２３の軸方向圧縮荷重として受けることができ、高い強度・剛性を得ることができる。

また、ミドルフロアクロスメンバ１４、クロスフレーム部材２１，２２及び連結部材２３の剛性を確保した上で、これらの部材の薄肉化、小型化を図ることができ、これらの占有スペースを縮小することができて、他の部品を配置するスペースを拡大することができる。

図５は車体フロア構造の比較例の構成及び作用を示す説明図であり、アンダボディ１２０は、フロントフロア１２１と、左右一対のインサイドシル１２２，１２３と、インサイドシル１２２，１２３に車幅方向に延びるように渡されるとともにフロントフロア１２１の後端部に取付けられたミドルフロアクロスメンバ１２４と、ミドルフロアクロスメンバ１２４の上部に取付けられたリヤフロア１２６と、フロントフロア１２１の下面に取付けられた左右一対のフロントフロアフレーム１２７，１２８とを備え、ミドルフロアクロスメンバ１２４は、フロントフロア１２１に前後に延びるように形成されたトンネル部１２１ａの上部を通るように曲げられて形成されている。なお、１３１はインサイドシル１２２の側部に取付けられたサイドシルアウタであり、インサイドシル１２２とサイドシルアウタ１３１とでサイドシル１３２が形成される。

例えば、側面衝突時に、サイドシル１３２に、矢印Ｄで示すように荷重が入力されると、この荷重は、矢印Ｅで示すように、サイドシル１３２からミドルフロアクロスメンバ１２４に伝わる。

ミドルフロアクロスメンバ１２４は上に凸状に屈曲しているため、ミドルフロアクロスメンバ１２４に、矢印Ｆで示すような曲げモーメントが発生して折れ曲がりやすくなり、十分な強度・剛性を確保することが難しくなる。

従って、ミドルフロアクロスメンバ１２４の断面積や板厚を大きくする必要があり、重量増、コスト増を招く。更に、断面積や板厚の増大により、床下に配置される燃料タンクの容量やリヤシート周りのスペースが制約を受ける。

以上の図１、図２、図５に示したように、フロントフロア１１とリアフロア１６とを接続する部分に左右のサイドシル２５，２５（一方の符号２５のみ示す。）を連結するミドルフロアクロスメンバ１４が設けられた車体フロア構造において、リヤフロア１６が、フロントフロア１１より一段高く配置され、フロントフロア１１の中央に前後に延びるトンネル部１１ａを有し、ミドルフロアクロスメンバ１４の中央部をトンネル部１１ａの上部を通るように湾曲させ、ミドルフロアクロスメンバ１４のトンネル部１１ａに対応する部分の両側に、フロントフロア１１に沿って車幅方向に延びる水平なフレーム部材としてのクロスフレーム部材２１，２２が設けられ、これらのクロスフレーム部材２１，２２に長手方向に延びるようにそれぞれ形成された稜線２１Ａ，２２Ａが直線状に連続するように、左右のクロスフレーム部材２１，２２が補強材としての連結部材２３で連結されるので、側面衝突時に入力される荷重を、従来のような曲げ荷重としてではなく軸方向の圧縮荷重として受けることができ、また、荷重入力側のクロスフレーム部材２１から他方のクロスフレーム部材２２へ荷重を効率良く伝えることができ、車体フロア構造の剛性を高めることができる。

これにより、屈曲したミドルフロアクロスメンバのみで荷重を伝えていた従来構造に対し、荷重伝達効率が向上し、ミドルフロアクロスメンバ１４の板厚小化、断面小型化が可能になり、ミドルフロアクロスメンバ１４の軽量化とスペース（燃料タンク容量、後席乗員スペース）効率の向上を図ることができる。

尚、本実施形態では、図３（ｂ），（ｃ）に示したように、連結フレーム２３の断面をＬ字形状としたが、これに限らず、断面形状が矩形状、コ字状等で、長手方向に延びる稜線が形成された形状であればよい。

本発明の車体フロア構造は、四輪車に好適である。

本発明に係る車体フロア構造を示す斜視図である。 図１の２矢視図である。 本発明に係る車体フロア構造の断面図である。 本発明に係る車体フロア構造の作用を示す作用図である。 車体フロア構造の比較例の構成及び作用を示す説明図である。 従来の車体フロア構造を示す断面図である。

符号の説明

１１…フロントフロア、１１ａ…トンネル部、１４…ミドルフロアクロスメンバ、１６…リヤフロア、２１，２２…フレーム部材（クロスフレーム部材）、２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ…稜線、２３…補強材（連結フレーム）、２５…サイドシル。

Claims (1)

1. フロントフロアとリアフロアとを接続する部分に左右のサイドシルを連結するミドルフロアクロスメンバが設けられた車体フロア構造において、
   前記リヤフロアは、前記フロントフロアより一段高く配置され、前記フロントフロアの中央に前後に延びるトンネル部を有し、前記ミドルフロアクロスメンバの中央部を前記トンネル部の上部を通るように湾曲させ、前記ミドルフロアクロスメンバの前記トンネル部に対応する部分の両側に、前記フロントフロアに沿って車幅方向に延びる水平なフレーム部材が設けられ、これらのフレーム部材に長手方向に延びるようにそれぞれ形成された稜線が直線状に連続するように、前記トンネル部では前記左右のフレーム部材が補強材で連結され、
   前記ミドルフロアクロスメンバの両端部では、前記ミドルフロアクロスメンバが閉断面に形成されていると共に、この閉断面のミドルフロアクロスメンバの下に前記フレーム部材が重なることにより、前記ミドルフロアクロスメンバ及び前記フレーム部材によって下側の閉断面の部分が形成されていることを特徴とする車体フロア構造。

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