JP6397535B1 - 車体フロア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フロントサイドフレームを介して伝達される荷重の伝達効率を向上させること。【解決手段】フロントサイドフレーム１４は、車両後方に位置する分岐点Ｐから分岐した外フレーム２６と内フレーム２８とを有し、前シート支持クロスメンバ１８は、アッパ部材３８とロア部材３２とを有し、外フレーム２６は、サイドシルに固定され、内フレーム２８は、前シート支持クロスメンバ１８のロア部材３２に固定され、ロア部材３２は、車幅方向の外側から中央に向けて上下方向の高さ寸法が徐々に減少するように設けられ、アッパ部材３８は、車幅方向の外側から中央に向けて上下方向の高さ寸法が徐々に増加するように設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両の車体フロア構造に関する。

例えば、特許文献１には、フロア下方に配置された燃料タンクを保護するサイドシル側エクステンションとトンネル側エクステンションとを、平面視してＶ字状に配置した車体構造が開示されている。

サイドシル側エクステンション及びトンネル側エクステンションの車両後方端部は、それぞれ車幅方向に沿って延在する前クロスメンバに結合されている。

特許第５３６４７９４号公報

ところで、特許文献１に開示された車体構造では、車幅方向内側に向けて傾斜するトンネル側エクステンションの後端が、フロアパネルを挟んで前クロスメンバの上面に対して間接的に結合されている。

このため、トンネル側エクステンションに沿って伝達される荷重の荷重伝達経路が屈曲して荷重伝達効率が低下するおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、フロントサイドフレームを介して伝達される荷重の伝達効率を向上させることが可能な車体フロア構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、車両前後方向に沿って延在し、車幅方向の両側に配置された左右一対のフロントサイドフレームと、車幅方向の両側に配置された左右一対のサイドシルと、フロントシートを支持し、前記左右一対のサイドシル間に架設される前シート支持クロスメンバと、を備え、前記各フロントサイドフレームは、車両後方に位置する分岐点から分岐した外フレームと、内フレームとを有し、前記前シート支持クロスメンバは、アッパ部材と、ロア部材とを有し、前記外フレームは、前記サイドシルに固定され、前記内フレームは、前記前シート支持クロスメンバの前記ロア部材に固定され、前記ロア部材は、車幅方向の外側から中央に向けて上下方向の高さ寸法が減少するように設けられ、前記アッパ部材は、車幅方向の外側から中央に向けて上下方向の高さ寸法が増加するように設けられていることを特徴とする。

本発明では、フロントサイドフレームを介して伝達される荷重の伝達効率を向上させることが可能な車体フロア構造を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車体フロア構造が適用された車両を底面から見た底面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図１のＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿った断面図である。 （ａ）は、アッパ部材の車幅方向端部がサイドシル上面に固定されている状態を示す部分斜視図、（ｂ）は、ロア部材の車幅方向端部が、サイドシルの下面に固定されている状態を示す部分斜視図である。 （ａ）は、外側フレームの分岐部に付設された補強部を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 前突荷重の伝達経路を示す動作説明図である。 （ａ）は、前突荷重の伝達経路を示す動作説明図、（ｂ）は、前突荷重がアッパ部材とロア部材とに分散される状態を示す側面模式図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、鉛直上下方向をそれぞれ示している。

図１に示されるように、本発明の実施形態に係る車体フロア構造が適用された車両１０は、モノコックボディからなる車体１２を有する。この車体１２は、車両１０の車幅方向の中心を通って車両前後方向に沿って延在する図示しない中心線に対して、左右対称に配置されている。

車体１２は、左右一対のフロントサイドフレーム１４、１４と、左右一対のサイドシル１６、１６と、前シート支持クロスメンバ１８と、フロアパネル１９と、後シート支持クロスメンバ２０とを備えて構成されている。車両前後方向に沿った前シート支持クロスメンバ１８と後シート支持クロスメンバ２０との間には、燃料タンク２２等が配置されている。

左右一対のフロントサイドフレーム１４、１４は、車体前部の左右両側に位置し、車両前後方向に沿って延在している。各フロントサイドフレーム１４は、サイドフレーム本体２４と、外フレーム２６と、内フレーム２８とを有する。外フレーム２６及び内フレーム２８は、各フロントサイドフレーム１４の車両後方に位置する分岐部３０の分岐点Ｐからそれぞれ分岐するように設けられている

外フレーム２６及び内フレーム２８は、それぞれ断面ハット形状を呈し（外フレーム２６に関して図５（ｂ）参照）、端部フランジがフロアパネル１９の下面に対して、例えば、溶接等によって固定されている。外フレーム２６は、分岐部３０の分岐点Ｐから車幅方向の外側斜め方向に向かって分岐し、その後方端部がサイドシル１６に固定されている。

一方、内フレーム２８は、分岐部３０の分岐点Ｐから車幅方向の内側斜め方向に向かって分岐し、その後方端部が前シート支持クロスメンバ１８の後記するロア部材３２に固定されている。なお、分岐部３０では、図５（ｂ）に示されるように、外フレーム２６の底壁外面と内フレーム２８の底壁内面とが固定されている。図１に戻って、サイドフレーム本体２４は、分岐部３０の分岐点Ｐよりも車両前方に位置し、車両前方に向かって延在するように設けられている。

図３に示されるように、外フレーム２６は、分岐点Ｐからサイドシル１６までの断面の深さ寸法Ｄ１が一定に形成されている。内フレーム２８は、分岐点Ｐから前シート支持クロスメンバ１８までの断面の深さ寸法Ｄ２、Ｄ３が、徐々に小さくなるように形成されている（Ｄ２＞Ｄ３）。

図１に示されるように、左右一対のフロントサイドフレーム１４、１４の車両前端の間には、車幅方向に沿って延在するバンパビーム３４が架け渡されている。また、左右一対のフロントサイドフレーム１４、１４の車幅方向に沿った間には、エンジンルームとキャビンとを区切るダッシュボード３６が配置されている。さらに、ダッシュボード３６の前方で車幅方向に沿った両側には、図示しない左右のダンパの上端を支持する左右のダンパベース３７、３７が配置されている。

フロアパネル１９は、左右一対のサイドシル１６、１６間に張設された平板状の部材によって構成されている。フロアパネル１９は、第１フロアパネル１９ａと第２フロアパネル１９ｂとに分割して構成されている（図２参照）。第１フロアパネル１９ａは、ダッシュボード３６の下部（ダッシュボードロア）から車両後方に向かって延在し、その後方端部が前シート支持クロスメンバ１８の前端フランジに固定（溶接）されている。第２フロアパネル１９ｂは、その前方端部が前シート支持クロスメンバ１８の後端フランジに固定（溶接）され、車両後方に向かって延在している。

図２及び図３に示されるように、前シート支持クロスメンバ１８は、アッパ部材３８と、ロア部材３２とを有する。アッパ部材３８の車幅方向端部３９は、サイドシル１６（サイドシルインナ１７ａ）の上面１６ａに固定（接合）されている（図４（ａ）参照）。ロア部材３２の車幅方向端部３３は、サイドシル１６（サイドシルインナ１７ａ）の下面１６ｂに固定（接合）されている（図４（ｂ）参照）。ロア部材３２は、車幅方向の外側から中央に向けて上下方向の高さ寸法が徐々に減少するように設けられている。アッパ部材３８は、車幅方向の外側から中央に向けて上下方向の高さ寸法が徐々に増加するように設けられている。この点については、後記で詳細に説明する。

図２及び図３に示されるように、ロア部材３２は、断面略ハット状を呈し、底面部３２ａと、底面部３２ａを跨いで車両前後方向で互いに対向する前側側壁３２ｂ及び後側側壁３２ｃとを有する。前側側壁３２ｂの車両前方には、第１フロアパネル１９ａに接合される前側フランジ部３２ｄが連続して設けられている。後側側壁３２ｃの車両後方には、第２フロアパネル１９ｂに接合される後側フランジ部３２ｅが連続して設けられている。

アッパ部材３８は、前側フランジ部３８ａと、傾斜面部３８ｂと、平面部３８ｃとを有する。前側フランジ部３８ａは、第１フロアパネル１９ａの後方端部の上面に接合されている。傾斜面部３８ｂは、前側フランジ部３８ａから車両後方且つ斜め上方向に向かって立ち上がる傾斜面を有する。平面部３８ｃは、傾斜面部３８ｂに連続し第２フロアパネル１９ｂと略面一に車両後方に向かって延在すると共に、第２フロアパネル１９ｂの前方端部に接合されている。

図１に戻り、外フレーム２６と内フレーム２８との分岐点Ｐである分岐部３０を挟んだ車幅方向の両側には、左右一対のアウトリガー４０、４０と、左右一対のアウトリガー４０、４０の間に介装される単一のダッシュクロスメンバ４２とがそれぞれ配置されている。換言すると、左右一対のアウトリガー４０、４０及びダッシュクロスメンバ４２は、一対のフロントサイドフレーム１４、１４を跨いで車幅方向に沿って略直線状に配置されている。なお、左右一対のアウトリガー４０、４０と分岐部３０との結合部位には、補強カバー４３が付設されている（図１、図２参照）。

ダッシュクロスメンバ４２の車幅方向の中央には、その車幅方向の両側部分と比較して、鉛直上方向に向かって窪む窪み部４４が設けられている（図１、図２、図５（ｂ）参照）。図５（ａ）に示されるように、分岐部３０の外フレーム２６側には、補強部４６が配置され、内フレーム２８は、外フレーム２６に固定されていると共に、補強部４６に隣接して配置されている。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、補強部４６は、平面視して外フレーム２６の形状に沿って略矩形状に延在する平板部４６ａと、平板部４６ａの車幅方向に沿った側縁部で上方に向かって折曲する一対の折曲部４６ｂ、４６ｂとを有する。分岐部３０の外フレーム２６側において、補強部４６の一対の折曲部４６ｂ、４６ｂは、互いに対向する外フレーム２６の一対の側壁２６ａ、２６ａの内面に対し、上下方向に沿った中間部位で且つ車幅方向（左右方向）に沿って接合されている。なお、図５（ｂ）に示されるように、補強部４６と外フレーム２６とによって閉断面が形成されている。

左右一対のサイドシル１６、１６は、車幅方向の両側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延在している。各サイドシル１６は、フロアパネル１９の前端（フロア前端）からフロアパネル１９の後端（フロア後端）まで通る稜線ＲＬを有する（図３参照）。サイドシル１６と別体で構成された左右一対のスライドレール保護カバー４８、４８が稜線ＲＬを覆うように設けられている。この稜線ＲＬは、後記するサイドシルインナ１７ａの底壁と内側側壁との境界部位で形成されている。左右一対のスライドレール保護カバー４８、４８の間には、図示しないリヤシートを支持する後シート支持クロスメンバ２０が配置されている（図１参照）。

図１及び図３に示されるように、左右一対のスライドレール保護カバー４８、４８は、左右のサイドシル１６、１６から車幅方向内側に向かって膨出している。各スライドレール保護カバー４８は、相互に対向するサイドシル１６の車幅方向の内側側面に対してそれぞれ溶接等によって固定されている。各スライドレール保護カバー４８は、車両前方側の前カバー４９ａと、車両後方側の後カバー４９ｂとを有する。各スライドレール保護カバー４８は、この前カバー４９ａと後カバー４９ｂとが一体的に結合されて構成されている。

図３に示されるように、後シート支持クロスメンバ２０は、軸直方向の断面がハット形状を呈し、軸方向に沿った両端部が、左右一対のスライドレール保護カバー部材４８、４８（後カバー４９ｂ）に連結されている。また、断面ハット状のフランジ部２０ａがフロアパネル１９の下面に固定されている。

各サイドシル１６は、サイドシルインナ１７ａと、サイドシルアウタ１７ｂと、図示しないサイドシルスチフナとが一体的に結合されて構成されている。サイドシルインナ１７ａは、断面ハット形状を有し、車幅方向内側に配置されている。サイドシルアウタ１７ｂは、断面ハット形状を有し、車幅方向外側に配置されている。サイドシルスチフナは、サイドシルインナ１７ａとサイドシルアウタ１７ｂとの間に配置されている。サイドシルスチフナの下端は、サイドシルインナ１７ａの下端と、サイドシルアウタ１７ｂの下端とによって両側から挟持した状態で一体的に結合されている。

本実施形態に係る車体フロア構造が適用された車両１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

図６に示されるように、本実施形態では、一方のフロントサイドフレーム１４の前端に入力された前突荷重Ｆが、分岐部３０の分岐点Ｐから分岐して外フレーム２６から一方のサイドシル１６（サイドシルインナ１７ａ）に対して荷重Ｆ１として伝達される。一方、フロントサイドフレーム１４の前端に入力された前突荷重Ｆは、分岐部３０の分岐点Ｐから分岐して内フレーム２８から前シート支持クロスメンバ１８に対して荷重Ｆ２として伝達される。さらに、内フレーム２８から伝達された荷重Ｆ２は、前シート支持クロスメンバ１８を経由して他方のサイドシル１６（サイドシルインナ１７ａ）に対して荷重Ｆ３として伝達される。このように、フロントサイドフレーム１４に入力された前突荷重Ｆを、左右一対のサイドシル１６、１６（サイドシルインナ１７ａ、１７ａ）に対して荷重Ｆ１及び荷重Ｆ３に分散して伝達することができる。この結果、本実施形態では、荷重の伝達効率を向上させることができる。

本実施形態では、前シート支持クロスメンバ１８を構成するロア部材３２の車幅方向の外側から中央に向けて上下方向の高さ寸法を徐々に減少させると共に、アッパ部材３８の車幅方向の外側から中央に向けて上下方向の高さ寸法を徐々に増加するように設けている。

具体的には、左サイドシル１６に近接するＩＩ−ＩＩ線に沿った左サイドの断面図である図２と、ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったセンタの断面図である図３との両者を比較して説明する。図２において、「高さ寸法ＨＬ１」は、ロア部材３２の左外側における上下方向の高さ寸法、「高さ寸法ＨＵ１」は、アッパ部材３８の左外側における上下方向の高さ寸法をそれぞれ示している。また、図３において、「高さ寸法ＨＬ２」は、ロア部材３２の中央における上下方向の高さ寸法、「高さ寸法ＨＵ２」は、アッパ部材３８の中央における上下方向の高さ寸法をそれぞれ示している。

図２及び図３から諒解されるように、本実施形態では、ロア部材３２の車幅方向の外側から中央に向けた上下方向の高さ寸法を、高さ寸法ＨＬ１から高さ寸法ＨＬ２へ徐々に減少させている（ＨＬ１＞ＨＬ２）。一方、本実施形態では、アッパ部材３８の車幅方向の外側から中央に向けた上下方向の高さ寸法を、高さ寸法ＨＵ１から高さ寸法ＨＵ２へ徐々に増加させている（ＨＵ１＜ＨＵ２）。これにより、本実施形態では、前シート支持クロスメンバ１８の後方で、且つ、フロントシートＳの下方位置に燃料タンク２２や配管ＰＩＰＥ（図３参照）等を好適に配置することができる。

また、本実施形態では、前シート支持クロスメンバ１８が、アッパ部材３８とロア部材３２の上下方向の高さ寸法を車幅方向で変更して車幅方向の中央の下方部位に配管（燃料タンク２２や他の部材の配管）等を収納することができ、レイアウトの自由度を向上させることができる。さらに、本実施形態では、前シート支持クロスメンバ１８が、車幅方向に沿って十分な断面を有して所望の剛性・強度を確保することができるため、フロントサイドフレーム１４から入力される前突荷重Ｆを前シート支持クロスメンバ１８で伝達吸収することができる。

本実施形態では、アッパ部材３８をサイドシル１６の上面１６ａに固定すると共に、ロア部材３２をサイドシル１６の下面１６ｂに固定している（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）。これにより、本実施形態では、アッパ部材３８に入力された荷重ＦＵ、及び、ロア部材３２に入力された荷重ＦＬをサイドシル１６の上面１６ａ及び下面１６ｂにそれぞれ分散して伝達することができる（図７（ａ）、図７（ｂ）参照）。この結果、本実施形態では、荷重の伝達効率を向上させることができる。

図７（ａ）に示されるように、フロントサイドフレーム１４の前端に入力された前突荷重Ｆは、前シート支持クロスメンバ１８のアッパ部材３８を介してサイドシル１６（サイドシルインナ１７ａ）の上面１６ａに対して荷重ＦＵが伝達されると共に、ロア部材３２を介してサイドシル１６（サイドシルインナ１７ａ）の下面１６ｂに荷重ＦＬが伝達される。このように、フロントサイドフレーム１４に入力された前突荷重Ｆを、サイドシル１６の上面１６ａ及び下面１６ｂの両面に対して荷重ＦＵ及び荷重ＦＬをそれぞれ分散して伝達することができる。

本実施形態では、外フレーム２６を分岐点Ｐからサイドシル１６まで一定断面で形成し、内フレーム２８を分岐点Ｐから前シート支持クロスメンバ１８まで徐々に断面の深さ寸法が浅くなるようにしている。これにより、本実施形態では、例えば、配管ＰＩＰＥ（燃料タンク２２や他の部材の配管）等の床下部品の収納面積を確保することが可能となり、配管レイアウトの自由度を向上させることができる。

本実施形態では、サイドシル１６がフロアパネル１９の前端からフロアパネル１９の後端まで通る稜線ＲＬを有し、サイドシル１６と別体で構成された左右一対のスライドレール保護カバー４８、４８が稜線ＲＬを覆うように設けている（図３参照）。また、左右一対のスライドレール保護カバー４８、４８の間には、後シート支持クロスメンバ２０が配置されている（図１参照）。これにより、本実施形態では、稜線ＲＬを通すことでサイドシル１６が大きな衝突荷重を吸収することができると共に、後シート支持クロスメンバ２０がより大きな側突荷重を吸収することができる。この結果、本実施形態では、前シート支持クロスメンバ１８、左右一対のサイドシル１６、１６、及び、後シート支持クロスメンバ２０からなる三者で囲繞された収納空間内に配置された燃料タンク２２等を好適に支持することができる。

本実施形態では、外フレーム２６と内フレーム２８との分岐点Ｐである分岐部３０を挟んだ車幅方向の両側に、アウトリガー４０及びダッシュクロスメンバ４２をそれぞれ配置している（図１参照）。これにより、本実施形態では、分岐部３０を車幅方向の左右両側から支持することができ、フロントサイドフレーム１４から入力された前突荷重Ｆを外フレーム２６と内フレーム２８とに円滑に分散させて吸収することができる。また、本実施形態では、ダッシュクロスメンバ４２の車幅方向の中央に、鉛直上方向に向かって窪む窪み部４４を設けている。これにより、本実施形態では、車幅方向の中央において、窪み部４４を介して配管等の配置が容易となる。

本実施形態では、分岐部３０の外フレーム２６側に、補強部４６（スチフナ）を配置し、内フレーム２８を、外フレーム２６に固定していると共に、補強部４６に隣接して配置している。これにより、本実施形態では、フロントサイドフレーム１４から入力される前突荷重Ｆのメイン荷重を外フレーム２６からサイドシル１６に伝達することができる。また、本実施形態では、補強部４６によって、前突荷重Ｆの内フレーム２８への荷重分散を促進することができる。

１０ 車両
１４ フロントサイドフレーム
１６ サイドシル
１６ａ （サイドシルの）上面
１６ｂ （サイドシルの）下面
１８ 前シート支持クロスメンバ
１９ フロアパネル
２０ 後シート支持クロスメンバ
２２ 燃料タンク
２６ 外フレーム
２８ 内フレーム
３０ 分岐部
３２ ロア部材
３８ アッパ部材
４０ アウトリガー
４２ ダッシュクロスメンバ
４４ 窪み部
４６ 補強部
４８ スライドレール保護カバー
Ｐ 分岐点
ＲＬ 稜線

Claims (6)

1. 車両前後方向に沿って延在し、車幅方向の両側に配置された左右一対のフロントサイドフレームと、
   車幅方向の両側に配置された左右一対のサイドシルと、
   フロントシートを支持し、前記左右一対のサイドシル間に架設される前シート支持クロスメンバと、
   を備え、
   前記各フロントサイドフレームは、車両後方に位置する分岐点から分岐した外フレームと、内フレームとを有し、
   前記前シート支持クロスメンバは、アッパ部材と、ロア部材とを有し、
   前記外フレームは、前記サイドシルに固定され、
   前記内フレームは、前記前シート支持クロスメンバの前記ロア部材に固定され、
   前記ロア部材は、車幅方向の外側から中央に向けて上下方向の高さ寸法が減少するように設けられ、
   前記アッパ部材は、車幅方向の外側から中央に向けて上下方向の高さ寸法が増加するように設けられていることを特徴とする車体フロア構造。
2. 請求項１記載の車体フロア構造において、
   前記アッパ部材は、前記サイドシルの上面に固定され、
   前記ロア部材は、前記サイドシルの下面に固定されていることを特徴とする車体フロア構造。
3. 請求項１又は請求項２記載の車体フロア構造において、
   前記外フレームは、前記分岐点から前記サイドシルまで一定断面に形成され、
   前記内フレームは、前記分岐点から前記前シート支持クロスメンバまで断面の深さ寸法が浅くなることを特徴とする車体フロア構造。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の車体フロア構造において、
   前記サイドシルは、フロア前端からフロア後端まで通る稜線を有し、
   前記サイドシルと別体で構成された左右一対のスライドレール保護カバーが前記稜線を覆うように設けられ、
   前記左右一対のスライドレール保護カバーの間には、後シート支持クロスメンバが配置されていることを特徴とする車体フロア構造。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の車体フロア構造において、
   前記外フレームと前記内フレームとの前記分岐点である分岐部を挟んだ車幅方向の両側には、アウトリガー及びダッシュクロスメンバがそれぞれ配置され、
   前記ダッシュクロスメンバの車幅方向の中央には、鉛直上方向に向かって窪む窪み部が設けられていることを特徴とする車体フロア構造。
6. 請求項５記載の車体フロア構造において、
   前記分岐部の前記外フレーム側には、補強部が配置され、
   前記内フレームは、前記外フレームに固定されていると共に、前記補強部に隣接して配置されていることを特徴とする車体フロア構造。

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