JP5747521B2 - 車両用フロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用フロア構造に関する。

車両用フロア構造においては、車両の前後方向に沿って延設されたフロアサイドメンバと、車幅方向に沿って延設されたクロスメンバとが、フロアパネル上で交差することにより接合された構造がある（例えば、特許文献１参照）。このような構造では、フロアの強度が上げられるため、衝突時におけるフロアパネルの変形が抑えられる。

特開２００３−１１２６６２公報

しかしながら、このような構造では、質量が増加してしまうと共にフロア面を平坦化するための別部品が必要になる。

本発明は、上記事実を考慮して、質量の増加の抑制とフロア面の平坦化を図りながら、衝突時におけるフロアパネルの変形を抑えることができる車両用フロア構造を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の車両用フロア構造は、車室の底部を構成し、車両幅方向の左右両側に平坦状のフロア部を備えると共に、車両幅方向中央部に車両上方側へ膨出して車両前後方向に沿って延在するトンネル部を備えるフロアパネルと、前記フロアパネル上に敷設されると共に、前端部が前記トンネル部の前端部よりも車両上方側においてダッシュパネルの車室側の壁面の上下方向中間部を車両幅方向の全長に亘って覆い、ダイラタント特性を有する材料からなるシート材と、を有する。

請求項１に記載する本発明の車両用フロア構造によれば、車両のフロアパネル上にダイラタント特性を有する材料からなるシート材が敷設されているので、車両の衝突時には、シート材がダイラタント特性により衝撃を吸収して硬化し、硬化したシート材によってフロアパネルの変形が抑えられる。

請求項２に記載する本発明の車両用フロア構造は、請求項１記載の構成において、前記フロアパネルを覆うと共に起毛層とバッキング層とからなるフロアカーペットを有し、前記バッキング層は、前記シート材で構成されている。

請求項２に記載する本発明の車両用フロア構造によれば、フロアカーペットのバッキング層は、ダイラタント特性を有する材料からなるシート材で構成されているので、フロアカーペットとは別にシート材を敷設しなくても、衝突時のフロアパネルの変形は、フロアカーペットのバッキング層を構成するシート材により抑えられる。

請求項３に記載する本発明の車両用フロア構造は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記シート材の前端部は、前記ダッシュパネルの車室側の壁面に沿って車両幅方向に延在するダッシュリインフォースメントに対して、車両後方側に接した状態で配置されている。

請求項３に記載する本発明の車両用フロア構造によれば、シート材の前端部は、ダッシュパネルの車室側の壁面に沿って車両幅方向に延在するダッシュリインフォースメントに対して、車両後方側に接した状態で配置されているので、車両の前面衝突時には、ダッシュリインフォースメントがシート材に当たるまで空走するといった時間が生じない。すなわち、前面衝突時にダッシュリインフォースメントに作用した荷重はシート材に瞬時に伝達されるので、ダッシュリインフォースメントが前記荷重を受けるとシート材が瞬時に硬化し、硬化したシート材によってフロアパネルの変形が抑えられる。

請求項４に記載する本発明の車両用フロア構造は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の構成において、前記シート材の車両幅方向両端部は、前記フロアパネルの車両幅方向両側で車両前後方向に延在するロッカに対して、車両幅方向内側に接した状態で配置されている。

請求項４に記載する本発明の車両用フロア構造によれば、シート材の車両幅方向両端部は、フロアパネルの車両幅方向両側で車両前後方向に延在するロッカに対して、車両幅方向内側に接した状態で配置されているので、車両の側面衝突時には、ロッカがシート材に当たるまで空走するといった時間が生じない。すなわち、側面衝突時にロッカに作用した荷重はシート材に瞬時に伝達されるので、ロッカが前記荷重を受けるとシート材が瞬時に硬化し、硬化したシート材によってフロアパネルの変形が抑えられる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両用フロア構造によれば、質量の増加の抑制とフロア面の平坦化を図りながら、衝突時におけるフロアパネルの変形を抑えることができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の車両用フロア構造によれば、フロアカーペットとは別にシート材を敷設しなくても、衝突時におけるフロアパネルの変形を抑えることができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載の車両用フロア構造によれば、車両の前面衝突時にはシート材を瞬時に硬化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に記載の車両用フロア構造によれば、車両の側面衝突時にはシート材を瞬時に硬化させることができるという優れた効果を有する。

本発明の第１の実施形態に係る車両用フロア構造を側方から見た状態（フロアカーペットは図２の１−１線に沿った切断面）で示す断面図である。 図１に示される車両用フロア構造のフロアカーペットを示す斜視図である。 図１に示される車両用フロア構造を正面から見た状態（フロアカーペットは図２の３−３線に沿った切断面）で示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用フロア構造のフロアカーペットの一部を示す断面図である。

［第１実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る車両用フロア構造について図１〜図３を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＩＮは車両幅方向内側を示している。

図１には、車両用フロア構造１０が側方から見た状態の断面図にて示され、図３には、車両用フロア構造１０が正面から見た状態の断面図にて示されている。図１に示されるように、車両用フロア構造１０は、フロアパネル１６を備えている。フロアパネル１６は、車室（キャビン）１４の底部を構成しており、平面視で略矩形状に形成されている。図３に示されるように、フロアパネル１６は、車両幅方向の左右両側に平坦状のフロア部１６Ａを備えると共に、略車両幅方向中央部に車両上方側へ膨出したトンネル部１６Ｂを備えている。トンネル部１６Ｂは、車両前後方向に沿って延在しており、車体下部を補強している。なお、フロア部１６Ａとトンネル部１６Ｂとは、一部材で形成されてもよいし、別部材とされてこれらが結合されることでフロアパネル１６を構成してもよい。

図１に示されるように、フロアパネル１６の前端部は、ダッシュパネル１８の下端部にスポット溶接等で結合されて一体化されている。ダッシュパネル１８は、車体前部１２Ａと車室１４とを隔成している。ダッシュパネル１８の上部は、略垂直に立設された縦板部１８Ａとなっており、ダッシュパネル１８の下部は、この縦板部１８Ａに連続して車両後方下側に傾斜したトーボード部１８Ｂとなっている。

なお、車体前部１２Ａの両サイドには、左右一対のフロントサイドメンバ１１２Ａが略車両前後方向に延在してダッシュパネル１８の車両前方側に配置されている。また、左右一対のフロントサイドメンバ１１２Ａの前端部同士は、車両幅方向に延在する図示しないフロントバンパリインフォースによって相互に連結されている。

ダッシュパネル１８における縦板部１８Ａ及びトーボード部１８Ｂの車室１４側の壁面にはパッド２０が取り付けられている。また、ダッシュパネル１８における縦板部１８Ａの車室１４側の壁面に沿ってダッシュリインフォースメント２２が車両幅方向に延在している。ダッシュリインフォースメント２２は、車両側面視での断面形状がハット形状に形成され、車両後方側へ凸状に突出するコ字状部２２Ａを備えると共に、フランジ部２２Ｂ、２２Ｃがダッシュパネル１８にスポット溶接等により結合されている。これにより、ダッシュリインフォースメント２２は、ダッシュパネル１８との間に閉断面部を形成している。

ダッシュパネル１８の上端部には、カウル２４の下面が結合されている。カウル２４は図示しない左右一対のフロントピラー間に架け渡されている。カウル２４の上端側には、ウインドシールドガラス２６の下端部が支持されている。また、カウル２４よりも車両後方側でトーボード部１８Ｂの車両上方側には、インパネリインフォース３０が配置されている。インパネリインフォース３０は、インストルメントパネル２８内に配置され、図示しない左右一対のフロントピラーを車両幅方向に連結するパイプ状の部材である。インパネリインフォース３０における車両幅方向中間部には、インパネブレース３２の上端部が取り付けられ、インパネブレース３２の下端部はトンネル部１６Ｂの側壁上部に取り付けられている。

また、フロアパネル１６のフロア部１６Ａの上面には、フロアリインフォースメント３４が車両幅方向に延在している。フロアリインフォースメント３４は、車両側面視での断面形状がハット形状に形成されて車両上方側へ凸状に突出すると共に、フランジ部がフロアパネル１６の上面にスポット溶接等により結合されている。これにより、フロアリインフォースメント３４は、フロアパネル１６との間に閉断面部を形成している。

フロアリインフォースメント３４にはフロントシートブラケット３６の前端部がボルト締結により固定され、フロントシートブラケット３６にはフロントシート３８が取り付けられている。また、トンネル部１６Ｂの上面には、コンソールブラケット４２を介してコンソール４４がボルト締結により固定されると共に、シフトレバー装置４０がボルト締結により固定されている（図３参照）。なお、図３では、シフトレバー装置４０とトンネル部１６Ｂとの締結部を一点鎖線で示している。

また、図３に示されるように、フロアパネル１６の車両幅方向両側、すなわち、車体側部１２Ｂの下端部には、ロッカ４６（サイドシルともいい、広義には「車両前後方向骨格部材」として把握される要素である。）が車両前後方向に延在している。ロッカ４６は、車両幅方向外側（車室外側）に配置されたロッカアウタパネル４６Ａと、車両幅方向内側（車室内側）に配置されてフロアパネル１６の車両幅方向両端部が結合されたロッカインナパネル４６Ｂと、を含んで構成されている。なお、ロッカ４６の上方側には、ドア開口部を開閉するサイドドア４８が配置されている。

図１及び図３に示されるように、フロアパネル１６はフロアカーペット５０によって覆われている。図２にはフロアカーペット５０が斜視図にて示されている。フロアカーペット５０は、全体としてはフロアパネル１６にフロアリインフォースメント３４及びダッシュパネル１８が結合された形状とほぼ同様の形状に形成されている。すなわち、フロアカーペット５０は、フロアパネル１６のフロア部１６Ａにほぼ沿った形状の平坦部１５０、フロアパネル１６のトンネル部１６Ｂにほぼ沿った形状の膨出部２５０、フロアリインフォースメント３４にほぼ沿った形状の凸状部３５０、及びダッシュパネル１８の縦板部１８Ａの下部及びトーボード部１８Ｂの形状にほぼ沿った形状の立ち上がり部４５０を備えている。また、フロアカーペット５０の幅方向外側の両端部５５０は上方側へ曲げられている。

図１に示されるように、本実施形態のフロアカーペット５０は、バッキング層５０Ａを備えている。バッキング層５０Ａは、その表面側を覆う起毛層５０Ｂの起毛の抜けを防止するための層を構成している。起毛層５０Ｂには、ナイロン繊維やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維等が使用される。

また、バッキング層５０Ａは、ダイラタント特性を有する材料（例えば、英国のｄ３ｏ^ＴＭｌａｂ社が製造する「ｄ３ｏ^ＴＭ」）からなるシート材５２で構成されている。すなわち、バッキング層５０Ａは、ダイラタント流体を成形することで形成されたものであり、衝撃が加えられたときにはこの衝撃を吸収して硬化し、衝撃がなくなると元の状態に戻る特性（ダイラタント特性）を有している。そして、フロアカーペット５０と一体に形成されたシート材５２は、フロアカーペット５０が車室１４（図１参照）内に配設されることでフロアパネル１６上に敷設されている。

図２に示されるように、フロアカーペット５０の平坦部１５０及び凸状部３５０には、フロアパネル１６のフロア部１６Ａ及びフロアリインフォースメント３４に対して、フロアカーペット５０をフロントシートブラケット３６（図１参照）と共に共締めするための締結孔５４Ａが形成されている。また、フロアカーペット５０の膨出部２５０の上面部には、フロアパネル１６のトンネル部１６Ｂの上面部に対して、フロアカーペット５０をコンソール４４（図１参照）と共に共締めするための締結孔５４Ｂ、及び、フロアカーペット５０をシフトレバー装置４０（図１参照）及びパーキングブレーキ装置（図示省略）と共に共締めするための締結孔５４Ｃが形成されている。さらに、フロアカーペット５０の膨出部２５０の側部前側には、フロアパネル１６のトンネル部１６Ｂの側壁上部に対して、フロアカーペット５０をインパネブレース３２（図１参照）と共に共締めするための締結孔５４Ｄが形成されている。

図１に示されるように、フロアカーペット５０におけるシート材５２の前端部５２Ａは、ダッシュリインフォースメント２２の下フランジ部２２Ｃに対して、車両後方側に接した状態で配置されている。また、フロアカーペット５０におけるシート材５２の前端部５２Ａの端面（上端面）は、ダッシュリインフォースメント２２のコ字状部２２Ａの下面に突き当てられている。

また、図３に示されるように、フロアカーペット５０におけるシート材５２の車両幅方向両端部５２Ｂは、ロッカ４６に対して、車両幅方向内側に接した状態で配置されている。

（作用・効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

図１及び図３に示されるように、本実施形態に係る車両用フロア構造１０では、車両のフロアパネル１６上にダイラタント特性を有する材料からなるシート材５２を備えたフロアカーペット５０が敷設されている。このため、車両の衝突時に、荷重Ｆ１、Ｆ２（衝撃）がフロアパネル１６側に加えられると、シート材５２がダイラタント特性により衝撃を吸収して硬化することで、フロアパネル１６の変形が抑えられる。

また、シート材５２は、フロアパネル１６を覆うフロアカーペット５０と一体に形成されているので、フロアカーペット５０とは別にシート材を敷設しなくても、衝突時のフロアパネル１６の変形は、フロアカーペット５０と一体に形成されたシート材５２により抑えられる。

また、図１に示されるように、車両の前面衝突時にフロントサイドメンバ１１２Ａからの荷重Ｆ１（衝撃）がダッシュパネル１８に入力されると、ダッシュパネル１８にはその下端部（フロアパネル１６との結合部）を支点とするモーメントが作用する。これにより、ダッシュパネル１８は、トーボード部１８Ｂが起こされるように回転移動（矢印Ａ方向に変形）しようとすると共に、縦板部１８Ａが略車両後方側へ回転移動（矢印Ｂ方向に変形）しようとする。ここで、フロアカーペット５０におけるシート材５２の前端部５２Ａは、ダッシュパネル１８の車室１４側の壁面に沿って車両幅方向に延在するダッシュリインフォースメント２２に対して、車両後方側に接した状態で配置されている。このため、前面衝突時にダッシュリインフォースメント２２がフロアカーペット５０のシート材５２に当たるまで空走するといった時間が生じない。すなわち、前面衝突時にダッシュリインフォースメント２２に作用した荷重Ｆ１はフロアカーペット５０のシート材５２に瞬時に伝達されるので、ダッシュリインフォースメント２２が前記荷重Ｆ１を受けるとフロアカーペット５０のシート材５２が瞬時に硬化し、硬化したシート材５２によってフロアパネル１６の変形が抑えられる。また、フロアカーペット５０の膨出部２５０ではシート材５２の硬化によって荷重Ｆ１が効果的に車両後方側へ伝達される。

また、図３に示されるように、車両の側面衝突時に荷重Ｆ２がロッカ４６に入力されると、フロアパネル１６には車両幅方向内側への荷重が作用する。これに対して、フロアカーペット５０におけるシート材５２の車両幅方向両端部５２Ｂは、ロッカ４６に対して車両幅方向内側に接した状態で配置されているので、車両の側面衝突時には、ロッカ４６がフロアカーペット５０のシート材５２に当たるまで空走するといった時間が生じない。すなわち、側面衝突時にロッカ４６に作用した荷重Ｆ２はフロアカーペット５０のシート材５２に瞬時に伝達されるので、ロッカ４６が前記荷重Ｆ２を受けるとフロアカーペット５０のシート材５２が瞬時に硬化し、硬化したシート材５２によってフロアパネル１６の変形が抑えられる。また、フロアカーペット５０の凸状部３５０（図２参照）ではシート材５２の硬化によって荷重Ｆ２が効果的に車両幅方向の反衝突側へ伝達される。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用フロア構造１０によれば、質量の増加の抑制とフロア面の平坦化を図りながら、衝突時におけるフロアパネル１６の変形を抑えることができる（耐荷重性の向上）。補足すると、本実施形態では、フロア構成部材の数を減らすこと及びフロアパネル（フロア鋼板）の板厚を薄くすることで、質量軽減及びコスト低減を図ることが可能になると共に、フロア面の平坦化のために隙詰部材を配置する必要がなくなることから車室１４のスペース（床上スペース）を広くすることも可能となる。また、本実施形態では、前面衝突時にフロアパネル１６の変形が抑えられるだけでなく、ダッシュパネル１８の変位も抑えられる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る車両用フロア構造について、図４を用いて説明する。なお、以下に説明する点を除いて、第２の実施形態に係る車両用フロア構造は第１の実施形態に係る車両用フロア構造１０と実質的に同様の構成になっている。よって、第１の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。

図４には、本発明の第２の実施形態に係る車両用フロア構造のフロアカーペット６２の一部が断面図にて示されている。本実施形態のフロアカーペット６２は、起毛層５０Ｂによって覆われるバッキング層６２Ａを備えている。バッキング層６２Ａは、ポリエチレン樹脂等の樹脂材料によって形成されている。バッキング層６２Ａの下面には、接着層６２Ｂを介して遮音・吸音層６２Ｃが配設されている。遮音・吸音層６２Ｃは、ダイラタント特性を有する材料からなるシート材５２で構成されている。そして、フロアカーペット６２と一体に形成されたシート材５２は、フロアカーペット６２が車室１４（図１参照）内に配設されることでフロアパネル１６（図１参照）上に敷設されている。

本実施形態の構成によっても、前述した第１の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。また、本実施形態によれば、シート材５２によって遮音・吸音がなされる。

［実施形態の補足説明］
なお、上記実施形態では、図１及び図４に示されるように、シート材５２は、フロアパネル１６を覆うフロアカーペット５０、６２と一体に形成されているが、例えば、シート材とフロアカーペットとが別体とされると共に、フロアパネル上に、ダイラタント特性を有する材料からなるシート材が敷設され、そのシート材の上にフロアカーペットが配設されてもよい。

また、図１に示されるように、上記第１の実施形態では、フロアカーペット５０におけるシート材５２の前端部５２Ａは、ダッシュリインフォースメント２２の下フランジ部２２Ｃに対して、車両後方側に接した状態で配置されており、前面衝突時にダッシュリインフォースメント２２の空走をなくす観点からはこのような構成が好ましいが、シート材の前端部がダッシュリインフォースメントに接していない構成とすることも可能である。また、上記第１の実施形態では、フロアカーペット５０におけるシート材５２の前端部の端面（上端面）が、ダッシュリインフォースメント２２のコ字状部２２Ａの下面に突き当てられているが、例えば、シート材の前端部がダッシュリインフォースメントを覆うような構成であってもよい。

また、図３に示されるように、上記第１の実施形態では、フロアカーペット５０におけるシート材５２の車両幅方向両端部５２Ｂが、ロッカ４６に対して、車両幅方向内側に接した状態で配置されており、側面衝突時にロッカ４６の空走をなくす観点からはこのような構成が好ましいが、シート材の車両幅方向両端部が、ロッカに接していない構成とすることも可能である。

なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

１０ 車両用フロア構造
１４ 車室
１６ フロアパネル
１６Ａ フロア部
１６Ｂ トンネル部
１８ ダッシュパネル
２２ ダッシュリインフォースメント
４６ ロッカ
５０ フロアカーペット
５０Ａ バッキング層
５０Ｂ 起毛層
５２ シート材
５２Ａ シート材の前端部
５２Ｂ シート材の車両幅方向両端部
６２ フロアカーペット

Claims (4)

1. 車室の底部を構成し、車両幅方向の左右両側に平坦状のフロア部を備えると共に、車両幅方向中央部に車両上方側へ膨出して車両前後方向に沿って延在するトンネル部を備えるフロアパネルと、
   前記フロアパネル上に敷設されると共に、前端部が前記トンネル部の前端部よりも車両上方側においてダッシュパネルの車室側の壁面の上下方向中間部を車両幅方向の全長に亘って覆い、ダイラタント特性を有する材料からなるシート材と、
   を有する車両用フロア構造。
2. 前記フロアパネルを覆うと共に起毛層とバッキング層とからなるフロアカーペットを有し、
   前記バッキング層は、前記シート材で構成されている請求項１記載の車両用フロア構造。
3. 前記シート材の前端部は、前記ダッシュパネルの車室側の壁面に沿って車両幅方向に延在するダッシュリインフォースメントに対して、車両後方側に接した状態で配置されている請求項１又は請求項２に記載の車両用フロア構造。
4. 前記シート材の車両幅方向両端部は、前記フロアパネルの車両幅方向両側で車両前後方向に延在するロッカに対して、車両幅方向内側に接した状態で配置されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用フロア構造。