JP6311961B2 - 車両のフロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、フロアパネルにトンネル部及び段差部が設けられた車両のフロア構造に関する。

従来から、車両のフロア部を構成するフロアパネルは、車両前方から車両後方へ向かって延びるフロントフロアパネルと、車両後方から車両前方へ向かって延びるリヤフロアパネルとを備えており、これらフロントフロアパネルとリヤフロアパネルとは、溶接などによって互いに接合されている。このような車両のフロア部において、フロントフロアパネルの車両後方に位置するリヤフロアパネルの前部には、タンク収納部等の構成部品の取付けやリヤシートの設置などを目的として、車両上方へ延びる縦壁の段差部が設けられており、該段差部の存在によって、車両後方側が車両前方側と比べて一段高く設定されている。

ところで、この段差部は、フロントフロアパネルが受けた車両上下方向の振動を、縦壁を通じてリヤフロアパネルに伝播することにより、該リヤフロアパネルを車両前後方向に変形させたり、車両前方からの衝突などで加わる衝撃荷重により当該段差部の角部を折る変形につながってしまったりするため、補強することが求められる部分である。
そこで、従来のフロア構造の中には、段差部の左右に膨出部を設けたり（例えば、特許文献１参照）、あるいは、段差部の左右に閉断面構造の部材を架け渡したりすることにより、車両のフロア部剛性を高め、フロアパネルの振動抑制性能を改善するとともに、リヤシートの設置剛性の性能向上などを図っているものがある。

特開２０１３−１２１７６７号公報

しかしながら、上述した従来の車両のフロア構造のうち、段差部の左右に膨出部を設けるフロア構造は、フロア部の局所的な補強に過ぎないので、要求されるフロア部の剛性、フロアパネルの振動抑制性能、リヤシートの設置剛性性能を十分に確保することができないという問題があった。
一方、段差部の左右に閉断面構造の部材を架け渡すフロア構造は、リヤフロアパネルの前部に設けられる段差部の高さが高くなるほど、大きな寸法の閉断面構造の部材を用いる必要があるので、重量増大を招くおそれがあった。また、閉断面構造の部材による閉断面部分は、フロアパネルの振動低減に寄与しているが、フロントフロアパネルの上面の延長線上に位置するリヤフロアパネルの段差部の下端には、閉断面部分が設けられていないので、フロアパネルの振動低減効果が小さいという問題があった。このため、従来のフロア構造では、別部品を追加して振動低減対策を行っているが、部品点数及び取付作業工数が増えることになり、重量増大及びコスト高を招くのみならず、車室内空間を狭めたりする可能性を有し、有用な手段とは言えなかった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、段差部の下部に設けた稜線部、パネル面部及び閉断面部により、フロアパネルに生じる車両上下方向の振動を抑え、段差部を越えて車両後方のリヤフロアパネルに伝播しないように補強し、トンネル部を通じて受けた衝撃荷重をサイドシル部側に流し、車体フロア全体の強度及び剛性を向上させるとともに、フロアパネルに取付ける車両構成部品の取付強度を高めることが可能な車両のフロア構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、互いに接合されるフロントフロアパネルとリヤフロアパネルとを備え、前記フロントフロアパネルの車両幅方向の中央部には、車両前後方向へ延びる凸状のトンネル部が設けられ、前記トンネル部の車両後端に位置するリヤフロアパネルの前部には、車両上方へ延びる縦壁の段差部が設けられている車両のフロア構造において、前記段差部の下部には、車両正面視で前記トンネル部から車両幅方向外側のサイドシル部まで延びて前記トンネル部及び前記サイドシル部を連接し、かつ前記トンネル部と前記サイドシル部との間に下り傾斜を有する稜線部と、該稜線部の下側に形成されるパネル面部とが設けられ、前記段差部の下部には、前記稜線部に対する長手方向直交断面である閉断面部が形成されている。

また、本発明において、前記閉断面部は、前記フロントフロアパネル、前記リヤフロアパネル、及び車両幅方向に延在するクロスメンバで構成され、かつ前記フロントフロアパネル、前記リヤフロアパネル及び前記クロスメンバのうちで、少なくとも２枚の部材を重ね合わせた合わせ部により形成される角部を有している。

さらに、本発明において、前記稜線部で形成された下り傾斜の車両幅方向の長さは、前記トンネル部の高さに対して、２倍以上の長さに設定されている。

そして、本発明において、前記稜線部で形成された下り傾斜の車両幅方向の長さは、前記トンネル部から前記サイドシル部までの長さの半分以下に設定されている。

また、本発明において、前記トンネル部と前記サイドシル部との間の前記フロントフロアパネルには、車両前後方向に延びる補強ビームが設けられ、前記稜線部で形成された下り傾斜の終点が、前記補強ビームよりも車両幅方向の内側に位置している。

さらに、本発明において、前記稜線部の車両上下方向の頂点と前記トンネル部の車両上下方向の頂点とが同一の高さに位置し、前記トンネル部の頂点のビード形状部分から前記稜線部につながっているように配置されている。

上述の如く、本発明に係る車両のフロア構造は、互いに接合されるフロントフロアパネルとリヤフロアパネルとを備え、前記フロントフロアパネルの車両幅方向の中央部には、車両前後方向へ延びる凸状のトンネル部が設けられ、前記トンネル部の車両後端に位置するリヤフロアパネルの前部には、車両上方へ延びる縦壁の段差部が設けられており、前記段差部の下部には、車両正面視で前記トンネル部から車両幅方向外側のサイドシル部まで延びて前記トンネル部及び前記サイドシル部を連接し、かつ前記トンネル部と前記サイドシル部との間に下り傾斜を有する稜線部と、該稜線部の下側に形成されるパネル面部とが設けられ、前記段差部の下部には、前記稜線部に対する長手方向直交断面である閉断面部が形成されているので、車両走行時にフロアパネルが車両上下方向へ振動するに伴って段差部が車両前後方向に変形しようとする場合に、当該段差部の車両前後方向の変形が、稜線部、パネル面部及び閉断面部によって抑制されることになり、追加部品を用いることなく、フロアパネルに生じる車両上下方向の振動を低減させることができるとともに、当該車両上下方向の振動を縦壁の根元部分で閉断面により断ち切り、段差部を越えて車両後方のリヤフロアパネルに伝播しないように補強することができる。しかも、本発明のフロア構造では、フロントフロアパネルの中央部のトンネル部を通じて受けた車両前方からの衝撃荷重が稜線部を介して車両幅方向外側のサイドシル部に円滑に流して分散することが可能となり、荷重の集中部を作り出さず、車体フロア全体の強度及び剛性向上を図ることができるとともに、フロアパネルの段差部近傍に設置されるリヤシート、燃料タンクなどの車両構成部品の取付強度を高めることができる。

また、本発明において、前記閉断面部は、前記フロントフロアパネル、前記リヤフロアパネル、及び車両幅方向に延在するクロスメンバで構成され、かつ前記フロントフロアパネル、前記リヤフロアパネル及び前記クロスメンバのうちで、少なくとも２枚の部材を重ね合わせた合わせ部により形成される角部を有しているので、トンネル部を通じて受けた衝撃荷重などにより潰れる可能性がある閉断面部の角部を補強することができ、閉断面部が潰れるのを抑え、上記発明の補強効果を得ることができる。

さらに、本発明において、前記稜線部で形成された下り傾斜の車両幅方向の長さは、前記トンネル部の高さに対して、２倍以上の長さに設定されているので、トンネル部の角部が車両前方から見て三角形状に囲まれたパネル面部の傾斜部分で支持されることになり、当該トンネル部の角部の変形を効果的に抑制することができる。しかも、急激に変化する形状部分を有していないので、トンネル部に入力された衝撃荷重を車両幅方向へ円滑に分散でき、局所的な変形の発生を抑制することができる。

そして、本発明において、前記稜線部で形成された下り傾斜の車両幅方向の長さは、前記トンネル部から前記サイドシル部までの長さの半分以下に設定されているので、トンネル部の左右側部に位置する車両前方から見て三角形状に囲まれたパネル面部でフロアパネルを支持することが可能となり、フロアパネルの上下振動抑制効果を強化することができる。すなわち、車両幅方向でトンネル部とサイドシル部との中央部分は、フロアパネルの振動における振幅の腹の位置になりやすいため、当該中央部分に支持壁となる稜線部が延在することにより、フロアパネルの振動に対して耐性を持たせることができるようになるからである。

また、本発明において、前記トンネル部と前記サイドシル部との間の前記フロントフロアパネルには、車両前後方向に延びる補強ビームが設けられ、前記稜線部で形成された下り傾斜の終点が、前記補強ビームよりも車両幅方向の内側に位置しているので、補強ビーム間でのフロントフロアパネルの振動抑制効果を補助することができる。すなわち、フロントフロアパネルに補強ビームが設けられることでトンネル部と補強ビームとの間に振幅の腹が生じることがあっても、所定の長さに形成された下り傾斜を有する稜線部及びパネル面部の存在によってフロントフロアパネルの振動抑制効果をより一層向上させることができる。

さらに、本発明において、前記稜線部の車両上下方向の頂点と前記トンネル部の車両上下方向の頂点とが同一の高さに位置し、前記トンネル部の頂点のビード形状部分から前記稜線部につながっているように配置されているで、トンネル部が受けた車両前方からの衝撃荷重を車両側方の稜線部へ滑らかに流すことが可能となり、車体フロア全体で当該衝撃荷重を受けることができる。

本発明の実施形態に係る車両のフロア構造が適用されるフロントフロアパネル及びリヤフロアパネルを車両前方の斜め上から見た斜視図である。 図１のフロントフロアパネル及びリヤフロアパネルを車両後方の斜め下から見た斜視図である。 図１のフロントフロアパネル及びリヤフロアパネルを車両前方から見た正面図である。 図３におけるＡ−Ａ線断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図１のフロントフロアパネル及びリヤフロアパネルにおいて、トンネル部、サイドシル部、補強ビーム及び段差部の稜線部の寸法及び配置関係を示す斜視図である。 図６におけるトンネル部及び段差部を車両前方から見た正面図である。 図３におけるＣ−Ｃ線断面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図８は本発明の実施形態に係る車両のフロア構造を示すものである。なお、図において、矢印Ｆ方向は車両前方を示している。

本発明の実施形態に係る車両のフロア構造は、図１〜図８に示すように、車両前後方向に沿って設けられるフロントフロアパネル１とリヤフロアパネル２とを備えている。すなわち、本実施形態のフロア構造においては、車両前方から車両後方へ向かって延びるフロントフロアパネル１の後端部と、車両後方から車両前方へ向かって延びるリヤフロアパネル２の前端部とが重ね合わせられた状態でスポット溶接により接合されている。フロントフロアパネル１の車両幅方向の中央部には、車両前後方向へ延び、かつ車両上方に突出する凸状のトンネル部１１が設けられており、該トンネル部１１に対して車両幅方向外側に位置するフロントフロアパネル１の左右両側には、車両前後方向へ延びるサイドシル部１２が設けられている。
トンネル部１１は、上面部１１ａと、該上面部１１ａの左右両側から下方へ延在して対向配置される左右両側の脚部１１ｂと、該脚部１１ｂの下端から外方へ直角に折り曲げられたフランジ部１１ｃとを備えて構成される断面ハット型形状を有しており、フロントフロアパネル１の接合フランジとトンネル部１１の脚部１１ｂとを重ね合わせるとともに、フロントフロアパネル１の下面とトンネル部１１のフランジ部１１ｃとを重ね合わせて接合することによって、トンネル部１１がフロントフロアパネル１に固定されている。トンネル部１１の上面部１１ａの左右両側には、車両上方へ突出するビード形状部分１１ｄが車両前後方向に沿って形成されている。

また、本実施形態のフロア構造において、フロントフロアパネル１の車両後方側であって、トンネル部１１の車両後端に位置するリヤフロアパネル２の前部には、図１〜図８に示すように、車両上方へ延びる縦壁の段差部（ライザパネル）２１が設けられており、該段差部２１の存在によってフロントフロアパネル１と比べて一段高く設定されている。そして、段差部２１の上部後方に位置するリヤフロアパネル２の車両前方側の上下部には、図示しないリヤシ−トや燃料タンクなどが設置されるようになっている。

本実施形態の段差部２１の下部には、車両正面視でトンネル部１１から車両幅方向外側のサイドシル部１２まで延び、これらトンネル部１１及びサイドシル部１２を連接する稜線部２２と、該稜線部２２の下側に形成されるパネル面部２３とが設けられている。この稜線部２２は、段差部２１の下部をフロントフロアパネル１の後端部の上面に接合するとともに、段差部２１の下部をトンネル部１１の後端部に位置する上面部１１ａ及び脚部１１ｂと接合するために、段差部２１の下部を車両側方視でクランク状に屈曲することにより形成されるものであり、トンネル部１１とサイドシル部１２との間であってトンネル部１１側寄りの位置には、トンネル部１１からサイドシル部１２へ向かって下り傾斜の傾斜部分２２ａを有している。
一方、パネル面部２３は、トンネル部１１の左右両側に位置し、車両前方から見て稜線部２２の傾斜部分２２ａを斜辺とする三角形状（例えば、直角三角形状）に形成されている。すなわち、パネル面部２３は、車両後方へ向かって凹み、周囲が稜線部２２で囲まれた閉空間の三角形状を有しており、トンネル部１１側が高く、車両幅方向外側が低くなるように、車両幅方向へ細長く形成されている。

しかも、図６に示すように、稜線部２２の傾斜部分２２ａにおける車両幅方向の長さＬ１は、トンネル部１１の高さＬ２に対して、２倍以上の長さ（Ｌ１≧２×Ｌ２）に設定されている。そのため、図７に示すように、トンネル部１１の角部１１ｅが車両前方から見て三角形状に囲まれたパネル面部２３の傾斜部分２２ａで支持されることになり、トンネル部１１の角部１１ｅの変形が抑制されるようになっている。さらに、パネル面部２３は、急激に変化する形状部分を有しておらず、トンネル部１１に入力された車両前方からの衝撃荷重は、傾斜部分２２ａを有する稜線部２２を介して車両幅方向外側へ流されることになり、当該衝撃荷重による段差部２１、トンネル部１１等の局所的な変形の発生が抑えられるように構成されている。

また、稜線部２２の傾斜部分２２ａにおける車両幅方向の長さＬ１は、図６に示すように、トンネル部１１の左右両側の脚部１１ｂからサイドシル部１２までの長さＬ３の半分以下（Ｌ１≦Ｌ３／２）に設定されている。そのため、フロントフロアパネル１に発生した振動の振幅の腹になりやすい位置にあるトンネル部１１とサイドシル部１２との車両幅方向中央部分に稜線部２２が延在し、フロントフロアパネル１がトンネル部１１の左右両側のパネル面部２３で支持されることになり、フロントフロアパネル１の上下振動が効果的に抑制されるようになっている。
さらに、トンネル部１１の後端側に位置する稜線部２２の車両上下方向の頂点と、トンネル部１１の車両上下方向の頂点とは、図３〜図７に示すように、同一の高さに位置すべく設定されており、トンネル部１１の上面部１１ａに形成した頂点のビード形状部分１１ｄから稜線部２２に連続してつながっているような配置関係に構成されている。これにより、トンネル部１１が受けた車両前方からの衝撃荷重を車両側方の稜線部２２へ滑らかに流し、車体フロア全体で当該衝撃荷重を受けるようなフロア構造としている。

また、本実施形態のフロア構造において、トンネル部１１とサイドシル部１２との車両幅方向の中間に位置するフロントフロアパネル１の箇所の上部には、図６に示すように、当該フロントフロアパネル１を補強すべく、車両前後方向に延びる左右一対の補強ビーム１３が設けられている。この補強ビーム１３に対して、稜線部２２の傾斜部分２２ａの終点（車両幅方向外側の点）Ｐは、当該補強ビーム１３の配設位置よりも車両幅方向の内側に位置しており、フロントフロアパネル１に補強ビーム１３が設けられることによってトンネル部１１と補強ビーム１３との間に振幅の腹が生じた場合でも、所定の長さに形成された傾斜部分２２ａを有する稜線部２１及びパネル面部２３の存在することによって、フロントフロアパネル１の更なる振動抑制効果が得られるようになっている。

本実施形態のフロア構造における段差部２１の下部には、図４、図５及び図８に示すように、稜線部２２に対する長手方向直交断面である略四角形状の閉断面部３が形成されており、この閉断面部３は、フロントフロアパネル１、リヤフロアパネル２、及び車両幅方向に延在するクロスメンバ４で構成されている。このため、クロスメンバ４は、図２、図４、図５及び図８に示すように、段差部２１の下部及びトンネル部１１対応する形状で断面略Ｌ字状に折り曲げ形成されており、前後端部を対向するフロントフロアパネル１の下面及びリヤフロアパネル２の裏面にそれぞれ重ね合わせ、閉断面部３となる空間を形成した状態で接合することによって、フロントフロアパネル１及びリヤフロアパネル２に固定されている。

また、閉断面部３は、リヤフロアパネル２の段差部２１の下部に設けた稜線部２２により形成される前方側上部の角部３１と、クロスメンバ４の屈曲部により形成される後方側下部の角部３２を有している。さらに、閉断面部３は、フロントフロアパネル１、リヤフロアパネル２及びクロスメンバ４を重ね合わせた合わせ部により形成される前方側下部の角部３３と、リヤフロアパネル２及びクロスメンバ４を重ね合わせた合わせ部により形成される後方側上部の角部３４を有している。すなわち、閉断面部３は、４つの角部３１，３２，３３，３４を有する閉断面空間として構成されており、前方側上部の角部３１と後方側下部の角部３２とは対角線上に配置されているとともに、前方側下部の角部３３と後方側上部の角部３４とは対角線上に配置されている。このため、閉断面部３が４つの角部３１，３２，３３，３４、特にパネル及びメンバの合わせ部により形成される前方側下部の角部３３及び後方側上部の角部３４を有していることから、トンネル部１１を通じて受けた車両前方からの衝撃荷重などにより潰れる可能性がある閉断面部３の角部３１，３２を補強できるようになっている。

このように本発明の実施形態に係る車両のフロア構造においては、フロントフロアパネル１の車両幅方向の中央部に車両前後方向へ延びる凸状のトンネル部１１が設けられ、フロントフロアパネル１の車両後方側であって、トンネル部１１の車両後端に位置するリヤフロアパネル２の前部に車両上方へ延びる縦壁の段差部２１が設けられており、段差部２１の下部には、車両正面視でトンネル部１１から車両幅方向外側のサイドシル部１２まで延びてトンネル部１１及びサイドシル部１２を連接し、かつトンネル部１１とサイドシル部１２との間に下り傾斜の傾斜部分２２ａを有する稜線部２２が設けられているとともに、稜線部２２の下側に形成される車両前方から見て三角形状のパネル面部２３が設けられ、さらに、稜線部２２に対する長手方向直交断面である閉断面部３が形成されている。
したがって、本実施形態に係る車両のフロア構造によれば、車両走行時にフロントフロアパネル１が車両上下方向（図７及び図８の矢印Ｘ方向）へ振動するに伴って段差部２１が車両前後方向（図８の矢印Ｙ方向）に変形しようとする場合に、トンネル部１１の側壁の角部１１ｅの変形や段差部２１の車両前後方向の変形が、稜線部２２、パネル面部２３及び閉断面部３によって抑えられることになり、従来のフロア構造のように追加部品を用いることなく、フロントフロアパネル１やリヤフロアパネル２に生じる車両上下方向の振動を低減させ、段差部２１を越えてリヤフロアパネル２に伝播しないように補強することができる。また、本実施形態のフロア構造では、フロントフロアパネル１の中央部のトンネル部１１を通じて受けた車両前方からの衝撃荷重を、稜線部２２を介して車両幅方向外側のサイドシル部１２に円滑に流して分散させることができる。これによって、本実施形態のフロア構造では、フロントフロアパネル１及びリヤフロアパネル２に荷重の集中部が作り出されるということはなくなり、車体フロア全体の強度及び剛性を向上させることができ、段差部２１の上下部などに設置されるリヤシート、燃料タンクなどの車両構成部品の取付強度を確実に高めることができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、既述の実施の形態では、段差部２１の下部に別体のクロスメンバ４を設けて閉断面部３が形成されているが、クロスメンバ４を設けることなく、フロントフロアパネル１もしくはリヤフロアパネル２の端部を延長することにより、閉断面部３が形成されていても、同様の効果を得ることができる。

１ フロントフロアパネル
２ リヤフロアパネル
３ 閉断面部
４ クロスメンバ
１１ トンネル部
１１ａ 上面部
１１ｂ 脚部
１１ｃ フランジ部
１１ｄ ビード形状部分
１１ｅ トンネル部の角部
１２ サイドシル部
１３ 補強ビーム
２１ 段差部
２２ 稜線部
２２ａ 傾斜部分
２３ パネル面部
３１，３２，３３，３４ 閉断面部の角部
Ｌ１ 傾斜部分の車両幅方向の長さ
Ｌ２ トンネル部の高さ
Ｌ３ トンネル部からサイドシル部までの長さ
Ｐ 傾斜部分の終点

Claims (4)

1. 互いに接合されるフロントフロアパネルとリヤフロアパネルとを備え、前記フロントフロアパネルの車両幅方向の中央部には、車両前後方向へ延びる凸状のトンネル部が設けられ、前記トンネル部の車両後端に位置するリヤフロアパネルの前部には、車両上方へ延びる縦壁の段差部が設けられている車両のフロア構造において、
   前記段差部の下部には、車両正面視で前記トンネル部から車両幅方向外側のサイドシル部まで延びて前記トンネル部及び前記サイドシル部を連接し、かつ前記トンネル部と前記サイドシル部との間に下り傾斜を有する稜線部と、該稜線部の下側に形成されるパネル面部とが設けられ、
   前記段差部の下部には、前記稜線部に対する長手方向直交断面である閉断面部が形成され、
   前記トンネル部と前記サイドシル部との間の前記フロントフロアパネルには、車両前後方向に延びる補強ビームが設けられ、前記稜線部で形成された下り傾斜の終点が、前記補強ビームよりも車両幅方向の内側に位置していることを特徴とする車両のフロア構造。
2. 前記閉断面部は、前記フロントフロアパネル、前記リヤフロアパネル、及び車両幅方向に延在するクロスメンバで構成され、かつ前記フロントフロアパネル、前記リヤフロアパネル及び前記クロスメンバのうちで、少なくとも２枚の部材を重ね合わせた合わせ部により形成される角部を有していることを特徴とする請求項１に記載の車両のフロア構造。
3. 前記稜線部で形成された下り傾斜の車両幅方向の長さは、前記トンネル部から前記サイドシル部までの長さの半分以下に設定されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の車両のフロア構造。
4. 前記稜線部の車両上下方向の頂点と前記トンネル部の車両上下方向の頂点とが同一の高さに位置し、前記トンネル部の頂点のビード形状部分から前記稜線部につながっているように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両のフロア構造。

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