JP6458711B2

JP6458711B2 - 燃料タンク保護構造

Info

Publication number: JP6458711B2
Application number: JP2015222207A
Authority: JP
Inventors: 聡鯵坂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-11-12
Also published as: JP2017088033A

Description

本発明は、燃料タンク保護構造に関する。

下記特許文献１には、床下に車両幅方向及び車両前後方向に沿って燃料タンクを配置し、燃料タンクの車両幅方向の中央部をフロアトンネルに入り込ませた構成が開示されている。なお、床下に燃料タンクを配置した構成として、特許文献２、３に記載されたものがある。

特開２０００−０８５３８２号公報特開２００６−０５６５１０号公報特開２００６−０５１９３８号公報

上記特許文献１に記載の構成では、車両側方から衝突を受ける側突時に、燃料タンクへの荷重入力を低減するには改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、側突時に燃料タンクへの荷重入力の影響を低減することができる燃料タンク保護構造を得ることが目的である。

請求項１の発明に係る燃料タンク保護構造は、車両前後方向に延在される左右一対のアンダリインフォースと、前記左右一対のアンダリインフォースの車両幅方向内側で車両前後方向に延在されるトンネルの左右に配置され、車両前後方向に延在される左右一対のトンネルリインフォースと、前記左右一対のアンダリインフォースの間に配置され、少なくとも一部が前記トンネルの内部に入り込んだ燃料タンクと、前記燃料タンクの車両上下方向の下側に配置され、前記左右一対のアンダリインフォースのうちの左右一方側のアンダリインフォースと前記左右一対のトンネルリインフォースのうちの左右他方側のトンネルリインフォースとを接続するフレーム部材と、を有する。

請求項１記載の本発明によれば、車両前後方向に延在される左右一対のアンダリインフォースが設けられており、左右一対のアンダリインフォースの車両幅方向内側で車両前後方向に延在されるトンネルの左右には、車両前後方向に延在される左右一対のトンネルリインフォースが設けられている。左右一対のアンダリインフォースの間には、燃料タンクが配置されており、燃料タンクの少なくとも一部がトンネルの内部に入り込んでいる。また、燃料タンクの車両上下方向の下側には、左右一方側のアンダリインフォースと左右他方側のトンネルリインフォースとを接続するフレーム部材が設けられている。これによって、側突時に左右一方側のアンダリインフォースに加わる荷重がフレーム部材を介して左右他方側のトンネルリインフォースに伝達されることで、トンネルの車両前後方向と直交する断面の潰れ変形が抑制される。このため、トンネルと燃料タンクとの干渉が抑制され、燃料タンクへの荷重入力の影響を低減することができる。

本発明に係る燃料タンク保護構造によれば、側突時に燃料タンクへの荷重入力の影響を低減することができる。

一実施形態に係る燃料タンク保護構造が適用される車両の下部を車両下方側から見上げた状態で示す斜視図である。図１に示す燃料タンク保護構造を示す断面図（図３中の２−２線に沿った断面図）である。図１に示す燃料タンク保護構造を示す平面図である。（Ａ）は、車両幅方向の一方側にバリアが衝突する前の燃料タンク保護構造の状態を示す模式的な断面図であり、（Ｂ）は、車両幅方向の一方側にバリアが衝突したときの燃料タンク保護構造の変形状態を示す模式的な断面図である。

本発明の実施形態に係る燃料タンク保護構造について図面に基づいて説明する。なお、各図において適宜示される矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨ、及び矢印ＬＨは、それぞれ本発明の実施形態に係る燃料タンク保護構造が適用された車両の前方向、上方向、前方向を向いた場合の右方向及び左方向を示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、前方向を向いた場合の左右を示すものとする。

図１〜図４を用いて、本発明に係る燃料タンク保護構造の一実施形態について説明する。図１には、本実施形態の燃料タンク保護構造１０が車両下方側から見上げた状態で斜視図にて示されている。図１に示されるように、本実施形態の燃料タンク保護構造１０は、車両１２の下部１３に適用されている。すなわち、本実施形態の燃料タンク保護構造１０は、車両下部構造と言い換えることができる。車両１２の下部１３には、車室１４の床部を構成するフロアパネル１６が設けられている。

図１及び図２に示されるように、フロアパネル１６の車両幅方向の外側（車両幅方向の両端部）には、略車両前後方向に沿ってそれぞれ延在されるロッカ１８、１８が設けられている。ロッカ１８、１８は、車両正面視にて左右対称に形成されている。ロッカ１８、１８は、車両幅方向の外側に配設されたロッカアウタパネル２０と、車両幅方向内側に配設されたロッカインナパネル２２と、を含んで構成されている。

ロッカアウタパネル２０及びロッカインナパネル２２は、車両幅方向に沿った断面にて、互いに向き合う側が開口された略ハット状に形成されている。ロッカアウタパネル２０の上端部と下端部には、上下一対のフランジ部２０Ａが略車両上下方向に沿ってそれぞれ張り出している。ロッカインナパネル２２の上端部と下端部には、上下一対のフランジ部２２Ａが略車両上下方向に沿ってそれぞれ張り出している。ロッカアウタパネル２０とロッカインナパネル２２の上下一対のフランジ部２０Ａ、２２Ａ同士が溶接等により接合されることで、ロッカ１８、１８は、それぞれ略車両前後方向に延在する閉断面構造とされている。

フロアパネル１６は車両１２の左右で分割されており、車両背面視にて（前方向を向いた場合の）車両幅方向の左側と右側に配置された一対のフロアパネル１６Ａ、１６Ｂで構成されている。フロアパネル１６の車両幅方向中央部（フロアパネル１６Ａとフロアパネル１６Ｂの間）には、略車両前後方向に延在されるトンネル２４が設けられている。トンネル２４は、フロアパネル１６から車両上下方向の上方側に突出している。具体的には、トンネル２４は、車両幅方向に沿った断面にて、車両下方側に開口する略ハット状に形成されている。本実施形態では、車両幅方向両側のフロアパネル１６Ａ、１６Ｂとトンネル２４とは一体的に形成されているが、フロアパネル１６Ａ、１６Ｂとトンネル２４とを異なる部材で形成し、溶接等により一体化する構成でもよい。

本実施形態では、車両背面視にて車両幅方向右側のフロアパネル１６Ｂには、トンネル２４と隣接する位置に車両上方側に突出する凸部１７が形成されている。本実施形態では、凸部１７の車両上下方向の高さは、フロアパネル１６Ｂの一般部及びフロアパネル１６Ａの上面の高さよりも高く設定されている（図２参照）。なお、フロアパネル１６Ａ、１６Ｂは本実施形態の構成に限定されるものでなく、変更が可能である。

フロアパネル１６Ａ、１６Ｂの車両幅方向の外側端部には、車両上方側に屈曲された屈曲部１６Ｃ、１６Ｃが形成されている。屈曲部１６Ｃ、１６Ｃは、ロッカ１８のロッカインナパネル２２の車両上下方向の中間部の内側面に溶接等により接合されている。また、フロアパネル１６Ａ、１６Ｂの車両前後方向の前側には、車両上方及び車両前方側に延在されるダッシュパネル２６が設けられている（図１参照）。

フロアパネル１６（フロアパネル１６Ａ、１６Ｂ）の車両上下方向の下側には、車両幅方向両側に略車両前後方向に延在される左右一対のアンダリインフォースメント（アンダリインフォース、以下「アンダＲ／Ｆ」と記載する）２８、２８が設けられている。左右一対のアンダＲ／Ｆ２８、２８は、車両骨格部材とされており、車両幅方向におけるトンネル２４とロッカ１８、１８の間にほぼストレートに配置されている。言い換えると、左右一対のアンダＲ／Ｆ２８、２８の車両幅方向内側にトンネル２４が配置されている。左右一対のアンダＲ／Ｆ２８、２８は、左右対称に形成されている。なお、左右一対のアンダＲ／Ｆ２８、２８の車両前後方向の前部は、それぞれフロントサイドメンバ６０に接続されている。フロントサイドメンバ６０は、アンダＲ／Ｆ２８の車両前後方向の前部から車両前方及び車両上方側に斜め方向に配置される傾斜部を介して略車両前方側に延在されている。

アンダＲ／Ｆ２８は、車両幅方向に沿った断面にて、車両上方側に開口する略ハット状に形成されている。より具体的には、アンダＲ／Ｆ２８は、車両下方側に窪んだ略Ｕ字状の凹状部２８Ａと、凹状部２８Ａの左右一対の上端部から車両幅方向両側に張り出したフランジ部２８Ｂ、２８Ｂと、を備えている。アンダＲ／Ｆ２８のフランジ部２８Ｂ、２８Ｂが、フロアパネル１６（フロアパネル１６Ａ、１６Ｂ）の下面に溶接等により接合されることで、アンダＲ／Ｆ２８とフロアパネル１６とで閉断面が構成されている。

フロアパネル１６（フロアパネル１６Ａ、１６Ｂ）の車両上下方向の下側には、トンネル２４の左右（車両幅方向両側）に略車両前後方向に延在される左右一対のトンネルリインフォースメント（トンネルリインフォース、以下「トンネルＲ／Ｆ」と記載する）３０、３２が設けられている。左右一対のトンネルＲ／Ｆ３０、３２は、車両幅方向におけるトンネル２４とアンダＲ／Ｆ２８、２８との間であって、トンネル２４の基部（フロアパネル１６との接続部）に沿って配置されている。トンネルＲ／Ｆ３０、３２は、車両骨格部材とされている。

トンネルＲ／Ｆ３０、３２は、車両幅方向に沿った断面にて、車両上方側に開口する略ハット状に形成されている。より具体的には、車両背面視にて車両幅方向左側のトンネルＲ／Ｆ３０は、車両下方側に窪んだ略Ｕ字状の凹状部３０Ａと、凹状部３０Ａの左右一対の上端部から車両幅方向両側に張り出したフランジ部３０Ｂ、３０Ｂと、を備えている。トンネルＲ／Ｆ３０のフランジ部３０Ｂ、３０Ｂが、フロアパネル１６Ａの下面に溶接等により接合されることで、トンネルＲ／Ｆ３０とフロアパネル１６Ａとで閉断面が構成されている。

車両背面視にて車両幅方向右側のトンネルＲ／Ｆ３２は、車両下方側に窪んだ略Ｕ字状の凹状部３２Ａと、凹状部３２Ａの左右一対の上端部から車両幅方向両側に張り出したフランジ部３２Ｂ、３２Ｂと、を備えている。トンネルＲ／Ｆ３２は、フロアパネル１６Ｂの凸部１７の下側に配置されている。このため、凹状部３２Ａの車両上下方向の長さは、凹状部３０Ａの車両上下方向の長さよりも長く設定されている。トンネルＲ／Ｆ３２のフランジ部３２Ｂ、３２Ｂが、フロアパネル１６Ｂの下面に溶接等により接合されることで、トンネルＲ／Ｆ３２とフロアパネル１６Ｂとで閉断面が構成されている。

トンネル２４の車両上下方向の下側には、燃料タンク３４が配置されている。燃料タンク３４は、左右一対のアンダＲ／Ｆ２８、２８の間に配置されている。本実施形態では、燃料タンク３４の一部としての上部３４Ａが、トンネル２４の内部に入り込んでいる。さらに、車両断面視にて燃料タンク３４の車両幅方向両側の外壁面が、左右一対のトンネルＲ／Ｆ３０、３２の間に納まるように配置されている。燃料タンク３４は、車両断面視にて角部をＲ状に湾曲させた略台形状に形成されている。燃料タンク３４の周囲には、タンクバンド（図示省略）が架け渡されている。図示を省略するが、燃料タンク３４は、タンクバンド及びこのタンクバンドを支持するバンド支持ブラケット（図示省略）を介して車体（例えば、クロスメンバなど）に支持されている。

なお、燃料タンク３４の形状及び大きさは、本実施形態の構成に限定するものではなく、変更が可能である。例えば、燃料タンクが左右一対のアンダＲ／Ｆ２８、２８の間に配置されていれば、燃料タンクの一部がトンネル２４の内部に入り込むと共に、燃料タンクの幅方向両側がトンネルＲ／Ｆ３０、３２の車両幅方向外側に延在されていてもよい。

図１〜図３に示されるように、燃料タンク３４の車両上下方向の下側には、左右一方側としての車両幅方向左側のアンダＲ／Ｆ２８と左右他方側としての車両幅方向右側のトンネルＲ／Ｆ３２とを接続するフレーム部材３６が配置されている。車両平面視にて、フレーム部材３６は、略矩形及び無端状の枠体で構成されており、フレーム部材３６の車両幅方向の一部が燃料タンク３４と重なるように配置されている（図１及び図３参照）。フレーム部材３６は、長手方向と直交する方向の断面にて略矩形筒状のパイプで構成されている。

より具体的には、図１及び図３に示されるように、フレーム部材３６は、車両幅方向外側に配置された外側フレーム部３６Ａと、外側フレーム部３６Ａの車両前後方向の前端部から車両幅方向内側に延びた前側フレーム部３６Ｂと、外側フレーム部３６Ａの車両前後方向の後端部から車両幅方向内側に延びた後側フレーム部３６Ｃと、を備えている。また、フレーム部材３６は、車両平面視にて前側フレーム部３６Ｂの車両幅方向の右側端部から車両後方右側及び車両上方側に略Ｌ字状に折れ曲がる折り曲げ部３６Ｄと、車両平面視にて後側フレーム部３６Ｃの車両幅方向の右側端部から車両前方右側及び車両上方側に略Ｌ字状に折れ曲がる折り曲げ部３６Ｅと、を備えている。さらに、フレーム部材３６は、折り曲げ部３６Ｄの車両幅方向の右側端部と折り曲げ部３６Ｅの車両幅方向の右側端部とを車両前後方向に繋ぐ内側フレーム部３６Ｆと、を備えている。

図１〜図３に示されるように、フレーム部材３６の外側フレーム部３６Ａの上壁（上面）は、アンダＲ／Ｆ２８の凹状部２８Ａの底壁（下面）と溶接等からなる接合部３８により接合されている。なお、図３では、複数の接合部のうち、一部の接合部３８のみが図示されている。また、本実施形態では、外側フレーム部３６Ａの上壁（上面）の高さと、凹状部２８Ａの底壁（下面）の高さを合わせるため、外側フレーム部３６Ａの上壁が車両上方側に突出しているが、フレーム部材３６は、この構成に限定するものではない。

図１〜図３に示されるように、フレーム部材３６の内側フレーム部３６Ｆの上壁（上面）は、トンネルＲ／Ｆ３２の凹状部３２Ａの底壁（下面）と溶接等からなる接合部３９により接合されている。なお、図３では、複数の接合部のうち、一部の接合部３９のみが図示されている。

図１〜図３に示されるように、燃料タンク３４の車両上下方向の下側には、左右一方側としての車両幅方向右側のアンダＲ／Ｆ２８と左右他方側としての車両幅方向左側のトンネルＲ／Ｆ３０とを接続するフレーム部材４０が配置されている。車両平面視にて、フレーム部材４０は、略矩形及び無端状の枠体で構成されており、フレーム部材４０の車両幅方向の一部が燃料タンク３４と重なるように配置されている（図１及び図３参照）。フレーム部材４０は、長手方向と直交する方向の断面にて略矩形筒状のパイプで構成されている。

より具体的には、図１及び図３に示されるように、フレーム部材４０は、車両幅方向外側に配置された外側フレーム部４０Ａと、外側フレーム部４０Ａの車両前後方向の前端部から車両幅方向内側（車両幅方向左側）に延びた前側フレーム部４０Ｂと、を備えている。さらに、フレーム部材４０は、外側フレーム部４０Ａの車両前後方向の後端部から車両幅方向内側（車両幅方向左側）に延びた後側フレーム部４０Ｃと、前側フレーム部４０Ｂの車両幅方向の左側端部と後側フレーム部４０Ｃの車両幅方向の左側端部とを車両前後方向に繋ぐ内側フレーム部４０Ｄを備えている。フレーム部材３６の折り曲げ部３６Ｄは、前側フレーム部４０Ｂとの干渉を避けるために設けられており、フレーム部材３６の折り曲げ部３６Ｅは、後側フレーム部４０Ｃとの干渉を避けるために設けられている。

図１〜図３に示されるように、フレーム部材４０の外側フレーム部４０Ａの上壁（上面）は、アンダＲ／Ｆ２８の凹状部２８Ａの底壁（下面）と溶接等からなる接合部４２により接合されている。なお、図３では、複数の接合部のうち、一部の接合部４２のみが図示されている。

図１〜図３に示されるように、フレーム部材４０の内側フレーム部４０Ｄの上壁（上面）は、トンネルＲ／Ｆ３０の凹状部３０Ａの底壁（下面）と溶接等からなる接合部４３により接合されている。なお、図３では、複数の接合部のうち、一部の接合部４３のみが図示されている。

図１及び図２に示されるように、フロアパネル１６Ｂの凸部１７の車両上下方向の下側には、車両１２の前部側に設けられたエンジン（図示省略）に接続される排気管４６が略車両前後方向に沿って配置されている。本実施形態では、排気管４６は、車両背面視にて車両幅方向右側のトンネルＲ／Ｆ３２の車両幅方向外側に配置されている。

また、図２に示されるように、ロッカ１８の車両上下方向の上側には、サイドドア４８が配置されている。

次に、本実施形態の燃料タンク保護構造１０の作用及び効果について説明する。

図２及び図４（Ａ）、（Ｂ）では、前方向を向いた場合の車両１２の車両幅方向左側の側部がバリア５０に衝突する例が示されている。図２及び図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、車両１２の車両幅方向左側の側部がバリア５０に衝突する側突時には、車両幅方向左側のアンダＲ／Ｆ２８に加わる荷重がフレーム部材３６を介して車両幅方向右側のトンネルＲ／Ｆ３２に伝達される。すなわち、図４中の矢印Ａに示す側突時の大入力によりロッカ１８に押されてフロアパネル１６Ａが変形し、車両幅方向左側のアンダＲ／Ｆ２８が車両幅方向右側に移動する。アンダＲ／Ｆ２８の移動に伴ってフレーム部材３６が入力とは逆側（車両幅方向右側）のトンネルＲ／Ｆ３２を押す。これにより、フロアパネル１６Ｂが変形し、トンネルＲ／Ｆ３２が車両幅方向右側の矢印Ｂ方向に移動する。これによって、トンネル２４を車両幅方向に開く方向の力を発生させる。このため、トンネル２４の車両前後方向と直交する断面の潰れ変形が抑制される。また、フレーム部材３６が車両平面視にて略矩形及び無端状の枠体で形成されているため、側突時の入力を分散させることができる。したがって、トンネル２４が燃料タンク３４と干渉することが抑制され、燃料タンク３４への荷重入力による影響を低減することができる。よって、燃料タンク３４の形状を保持することができる。

また、図示を省略するが、車両１２の車両幅方向右側の側部がバリアに衝突する側突時には、車両幅方向右側のアンダＲ／Ｆ２８に加わる荷重がフレーム部材４０を介して車両幅方向左側のトンネルＲ／Ｆ３０に伝達される（図２参照）。これによって、トンネル２４を車両幅方向に開く方向の力を発生させることで、トンネル２４の車両前後方向と直交する断面の潰れ変形が抑制される。このため、トンネル２４が燃料タンク３４と干渉することが抑制され、燃料タンク３４への荷重入力による影響が低減される。したがって、燃料タンク３４の形状を保持することができる。

ここで、図示を省略するが、比較例として、燃料タンクをフロアパネルの下側に車両幅方向及び車両前後方向に沿って配置する構成について説明する。比較例の構成では、燃料タンクの容量を確保するために、フロアパネルの下側に燃料タンクを車両幅方向に広く配置する。この構成では、アンダＲ／Ｆ（アンダリインフォースメント）等の車両骨格部材の配置が難しく、又は、アンダＲ／Ｆ等の車両骨格部材を燃料タンクと干渉しないように大きく湾曲させる必要がある。また、フロアパネルの下側に燃料タンクを車両幅方向に広く配置するため、燃料タンクが側突時の荷重入力による影響を受けやすい。また、シートの下側全体に燃料タンクを配置するため、燃料タンクの高さ方向の寸法を小さくすることができず、乗員のシートへの着座位置、すなわちヒップポイントを高さ方向に低くする（下げる）ことができない。

これに対し、本実施形態の燃料タンク保護構造１０では、側突時のトンネル２４の車両前後方向と直交する断面の潰れ変形が抑制されるため、燃料タンク３４への荷重入力による影響が低減され、燃料タンク３４の形状を保持することができる。また、燃料タンク保護構造１０では、燃料タンク３４の上部３４Ａをトンネル２４の内部に配置することで、比較例の構成と較べて、フロアパネル１６の位置が高くなることを抑制することができる。このため、乗員のシートへの着座位置、すなわちヒップポイントを高さ方向に低くすることができる。また、燃料タンク保護構造１０では、比較例の構成と較べて、燃料タンク３４の路面との干渉を抑制することができる。

なお、本実施形態の燃料タンク保護構造１０では、フレーム部材３６、４０は、車両背面視にて略矩形及び無端状の枠体で形成されているが、本発明はこの構成に限定するものではない。例えば、フレーム部材は、一本、又は複数の棒状の部材であってもよいし、板状の部材であってもよい。

また、本実施形態の燃料タンク保護構造１０では、燃料タンク３４の上部３４Ａがトンネル２４の内部に配置されると共に、燃料タンク３４が左右一対のトンネルＲ／Ｆ３０、３２の間に配置されているが、本発明はこの構成に限定するものではない。すなわち、燃料タンクの少なくとも一部がトンネルの内部に配置され、燃料タンクが左右一対のアンダＲ／Ｆ２８、２８の間に配置される構成であればよい。

１０燃料タンク保護構造
１２車両
２４トンネル
２８アンダリインフォースメント（アンダリインフォース）
３０トンネルリインフォースメント（トンネルリインフォース）
３２トンネルリインフォースメント（トンネルリインフォース）
３４燃料タンク
３４Ａ上部（一部）
３６フレーム部材
４０フレーム部材

Claims

車両前後方向に延在される左右一対のアンダリインフォースと、
前記左右一対のアンダリインフォースの車両幅方向内側で車両前後方向に延在されるトンネルの左右に配置され、車両前後方向に延在される左右一対のトンネルリインフォースと、
前記左右一対のアンダリインフォースの間に配置され、少なくとも一部が前記トンネルの内部に入り込んだ燃料タンクと、
前記燃料タンクの車両上下方向の下側に配置され、前記左右一対のアンダリインフォースのうちの左右一方側のアンダリインフォースと前記左右一対のトンネルリインフォースのうちの左右他方側のトンネルリインフォースとを接続するフレーム部材と、
を有する燃料タンク保護構造。