JP6577732B2 - 車体フロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体フロア構造に関し、特に、車幅方向に延在してフロントサイドフレームとサイドシル前端を連結するとともにフロアパネルと閉断面を形成する補剛部材を有する車体フロア構造に関する。

自動車のフルラップ前突やオフセット前突に対しては、車体最前部に位置するバンパが対向車等の衝突物を受け止め、バンパから入力された衝突のエネルギーを車体前後方向に延在するフロントサイドフレームが潰れ変形することで吸収し、車室を保護する。

しかし、自動車の車幅方向外側端部のみに対する前突（以下、スモールオーバーラップ前突という）に対しては、バンパ及びフロントサイドフレームの潰れ変形による衝突エネルギー吸収機能が十分に得られず、衝突物に起因する大部分の荷重が前輪に入力される。この場合、後退移動する前輪が車室の車幅方向外側端に沿って前後方向に延在するサイドシルの前端に衝突し、この衝突に伴ってサイドシル及びサイドシルの前端近傍から上方に延在するフロントピラーが車幅方向内方に傾倒して車室内に侵入し、前席の乗員が傷害を受けるおそれがある。

特許文献１には、バンパの車幅方向外側端部への衝突に伴って後退移動する前輪の車室側への侵入を抑制する車体前部構造１００が開示されている。具体的には、車体前部構造１００は、図７に示すように、アウトリガ１０１の傾斜面１０１ａ及びサイドシル１０３の前端部の傾斜面１０３ａの前方に硬質発泡ウレタン製のエネルギー吸収部材１０５を取り付け、さらにバンパ１０７の車幅方向外側端部の後面に硬質発泡ウレタン製のエネルギー吸収部材１０９を取り付け、これらのエネルギー吸収部材が前輪１１０の前後に配置された構成を有する。

この車体前部構造１００によれば、図８に示すように、バンパ１０７の車幅方向外側端部に障害物Ｘが斜め前方から衝突（いわゆる斜突）した場合に、バンパ１０７の内折れ変形に伴って前部エネルギー緩衝部材１０９が前輪１１０の前端外側に干渉して前輪１１０を後退させつつ矢印８００方向に回動させる。この回動した前輪１１０は湾曲しつつ潰れ変形するフロントサイドフレーム１１２に干渉し、フロントサイドフレーム１１２を介した後方への荷重伝達が行われる。また、後退しつつ回動する前輪１１０はエネルギー吸収部材１０５に侵入しつつ最終的にはアウトリガ１０１の傾斜面１０１ａとサイドシル１０３の前端部の傾斜面１０３ａとからなる凹部１１１に導かれ、前輪１１０からアウトリガ１０１及びサイドシル１０３に荷重を確実に伝達する。

すなわち、バンパ１０７の外側端部に入力された荷重は、前輪１１０及びフロントサイドフレーム１１２を介して車体後方（アウトリガ１０１及びサイドシル１０３を含む）に分散・伝達される。

特開２００２−２４９０７９

しかしながら、特許文献１の車体前部構造は車両斜め前方からの衝突である斜突がバンパの車幅方向外側端部に生じる場合を想定しており、自動車の車幅方向外側端部のみに対する前方からの前突とは想定する衝突形態が異なる。すなわち、特許文献１の車体前部構造に対してスモールオーバーラップ前突が生じた場合、サイドフレームの湾曲潰れは生じず、したがって、回動する前輪もサイドフレームには干渉できず、衝突物に起因する大部分の荷重は前輪に入力され、後退する前輪はサイドシル及びフロントピラーを車幅方向内側に傾倒させて前席の乗員が障害を受けるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、前輪から入力される荷重に起因するサイドシルの車幅方向内方への傾倒を抑制しうる車体フロア構造を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、車室の床部を形成するフロアパネルと、該フロアパネルの車幅方向両側端に沿って車体前後方向に延在して前端が前輪と対向するサイドシルと、該サイドシルよりも車幅方向内方側で前記フロアパネル下面に沿って車体前後方向に延在するフロントサイドフレームと、車幅方向に延在して両端部が前記フロントサイドフレームと前記サイドシル前端とにそれぞれ結合する凹部を有し、凹部の上縁が前記フロアパネルの下面に結合することで該フロアパネルとともに閉断面を形成する補剛部材と、を備える車体フロア構造において、前記補剛部材は、前記凹部の後側の上縁で折曲延設されて前記フロアパネルの下面に沿ってさらに後方に延在する後方延在部を有し、前記補剛部材の前記凹部よりも車体後方位置において前記フロアパネルに沿って車幅方向に延在して前記サイドシル前部と前記フロントサイドフレームとを連結するクロスメンバを有し、前記クロスメンバが、前記補剛部材の前記後方延在部に結合していることを特徴とする。

この構成によれば、クロスメンバがサイドシル前部とフロントサイドフレームとを連結しているので、前突等に起因して後退する前輪からサイドシル前端に入力された荷重は、補剛部材だけでなくクロスメンバを介して車幅方向内方へと伝達・分散される。したがって、サイドシルの湾曲変形が抑制されてサイドシルの車幅方向内方への傾倒が回避される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車体フロア構造において、前記サイドシルの前端近傍に基端が結合して車体上方に延在するフロントピラーを有し、前記クロスメンバの車幅方向外側端部が、前記サイドシルと前記フロントピラーの結合部を跨いで該サイドシル及び該フロントピラーの双方に結合されていることを特徴とする。

この構成によれば、クロスメンバの車幅方向外側端部によってサイドシルとフロントピラーの結合部が補剛されると共に、前突等に起因して後退する前輪からサイドシル前端に入力された荷重は当該結合部からクロスメンバを介して車幅方向内方へと伝達・分散される。

したがって、当該結合部でのフロントピラーの折れ、すなわち、車幅方向内方への傾倒が抑制される。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車体フロア構造において、前記フロアパネルは、該フロアパネルの車幅方向略中央部を車室側に張り出して形成したフロアトンネル部と、車幅方向に延在して該フロアトンネル部を跨ぐように前記フロアパネルに架け渡されたトンネルクロスメンバと、を有し、前記クロスメンバの車幅方向内側端部が、前記トンネルクロスメンバと重なる位置に在ることを特徴とする。

この構成によれば、クロスメンバを介して車幅方向内方に伝達された荷重は、トンネルクロスメンバを介してさらに車幅方向へと伝達・分散される。すなわち、フロアトンネル部の圧縮変形が抑制され、さらに効果的にサイドシルの車幅方向内方への傾倒が抑制される。

さらに、クロスメンバの車幅方向内側端部がトンネルクロスメンバと重なる位置に在ることでフロアトンネル部のフロアパネルからの立上がり部が補剛され、フロア振動の低減効果も期待できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の車体フロア構造において、前記クロスメンバの前記フロアパネルへの結合は、前記クロスメンバの稜線の高さ位置が前記サイドシルの図心の位置する高さ位置に近づくように、前記フロアパネルの上下面のうちの一方の面になされていることを特徴とする。

この構成によれば、前突等に起因して後退する前輪からサイドシル前端に入力された荷重がクロスメンバの稜線を伝ってより効果的に車幅方向内方に伝達・分散される。したがって、さらに効果的にサイドシルの車幅方向内方への傾倒を抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車体フロア構造において、前記クロスメンバが、前記補剛部材後部に結合していることを特徴とする。

この構成によれば、クロスメンバは、サイドシル前端から入力された荷重を車幅方向へと伝達・分散するだけでなく、補剛部材の前部に入力された荷重をも車幅方向へと伝達・分散することができる。したがって、サイドシルの車幅方向内方への傾倒をさらに効果的に抑制することができる。

本発明によれば、前突等に起因して後退する前輪からサイドシル前端に入力された荷重はクロスメンバを介して車幅方向内方へと伝達・分散され、サイドシルの車幅方向内方への傾倒が回避される。

したがって、簡単な構成の付加により、スモールオーバーラップ前突に対する車室前部の保護効果を確保することができる。

本発明の実施の形態に係る車体フロア構造１０を示す平面図である。 同じく、車体フロア構造１０の要部斜視図である。 同じく、車体フロア構造１０の要部底面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図３のＶ−Ｖ線断面図である。 スモールオーバーラップ前突時に車体フロア構造１０に作用する荷重を示す図３に対応する底面図である。 従来の、車体前部構造１００を模式的に示す図である。 従来の、バンパの車幅方向外側端部への衝突時の車体前部構造１００に作用する荷重を示す図である。

次に、本発明の実施の形態に係る車体フロア構造１０について、図１〜図６を参照して詳細に説明する。図１は本実施の形態に係る車体フロア構造１０を示す平面図、図２は車体フロア構造１０の要部斜視図、図３は車体フロア構造１０の要部底面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線断面図、及び図５は図３のＶ−Ｖ線断面図である。尚、各図において矢印Ｆｒは車体前方を示し、矢印ＯＵＴは車幅方向外方を示し、矢印Ｕｐは車体上方を示す。

図１及び図３に示すように、自動車の車体底部においてフロアパネル１２が車体前後方向及び幅方向に延在し、車室２（図５参照）の床部を形成している。フロアパネル１２は、図５に示すように、車体前後方向に略水平に延在する水平面部１３と、水平面部１３の前端１３ａに後端１４ｂが結合されて図示のように前方に移行するにしたがって上方に立ち上がる傾斜面部１４（トーボード）と、を有する。傾斜面部１４は、屈曲部１４ａを介してさらに上方に立ち上がり、前方に前輪３を収容するホイールハウスを兼ねる構成をとる。

傾斜面部１４は、屈曲部１４ａよりも上方位置に取り付けられたクロスメンバトーボードサイド１６によって補剛されている。

図１に示すように、フロアパネル１２の車幅方向両端部には、車体前後方向にサイドシル１８が延在しており、サイドシル１８の前端１８ａは前輪３と対向している。

サイドシル１８は、図４に示すように、断面ハット状のサイドシルインナ１９のフランジ１９ａ，１９ｂ及び同じく断面ハット状のサイドシルアウタ２０のフランジ２０ａ，２０ｂをそれぞれ接合させてなる筒状体である。サイドシル１８の前端近傍には、図２に示すように、車体上方に延在するフロントピラー２２の基端２２ａが接続されてサイドシル１８及びフロントピラー２２が一体形成される。

具体的には、サイドシル１８及びフロントピラー２２の一体成形体は、図１及び図２に示すように、サイドシル１８の前端１８ａの近傍からフロントピラー２２が上方に延在する略Ｌ字状乃至逆Ｔ字形状であって、接合部においてフロントピラーインナ２３及びフロントピラーアウタ（図示せず）が、それぞれサイドシルインナ１９及びサイドシルアウタ２０に計２枚の板材でスポット溶接等により結合されている。

サイドシル１８よりも車幅方向内方側には、図３に示すように、車体前後方向に延在する断面ハット状（図４参照）のフロントサイドフレーム２５が、フランジ２５ａ及び２５ｂをそれぞれフロアパネル１２の下面に接合させて設けられている。フロントサイドフレーム２５とサイドシル１８は、車幅方向に延在する補剛部材３０によって連結されている。

補剛部材３０は、図５に示すように、略垂直に上下方向に延在する前面壁３１、前面壁３１の下端３１ａから後方に折曲延設されて略水平に延在する底面壁３２、底面壁３２の後端３２ａから折曲延設されて後方且つ上方に斜めに延在する後面壁３３により形成された断面視略コ字状であって上方に開放する凹部３４を有する。

凹部３４は、図３に示すように、車幅方向に延在して車幅方向内方側端部に設けられたフランジ３５がフロントサイドフレーム２５の底面２５ｃ及び側面２５ｄに接合されると共に、車幅方向外方側端部に設けられたフランジ３６がサイドシルインナ１９のフランジ１９ｂに接合されている。

補剛部材３０は、凹部３４の後面壁３３の上端３３ａで折曲延設されて後方にさらに延在する後方延在部３７を有し、後端３７ｂが後述するクロスメンバ６０と結合している。後方延在部３７の前端３７ａは、フロアパネル１２の水平面部１３の前端１３ａ及び傾斜面部１４の後端１４ｂと重ね合わせられて計３枚の板材で接合され、前面壁３１の上端３１ｂは屈曲部１４ａの上方で傾斜面部１４及びクロスメンバトーボードサイド１６と計３枚の板材で接合される。これにより、補剛部材３０は、凹部３４の上縁がフロアパネル１２の下面に結合し、フロアパネル１２とともに閉断面３８（いわゆるトルクボックス）を形成している。

フロントサイドフレーム２５の更に車幅方向内方、すなわち、車幅方向略中央位置には、図１に示すように、フロアパネル１２を車室２側に張り出して形成したフロアトンネル部４０が、車体前後方向に延在している。

また、図２〜図４に示すように、フロアトンネル部４０とフロントサイドフレーム２５間の車幅方向位置において、車体前後方向に延在する断面ハット状のトンネルフレーム４５が、フランジ４５ａ及び４５ｂをそれぞれフロアパネル１２の下面に接合させて設けられている。フロアパネル１２の下面には、フロアトンネル部４０を跨ぐように車幅方向に架け渡されたトンネルクロスメンバ５０が設けられている。

トンネルクロスメンバ５０は、断面ハット状であって、フロアトンネル部４０の凹部形状に追従して車幅方向に延在すると共に、端部に設けられたフランジ５１がトンネルフレーム４５の底部４５ｃに接合される。また、図３に示すように、前方フランジ５２及び後方フランジ５３が、トンネルクロスメンバ５０の車幅方向略全長に亘ってフロアパネル１２の下面及びフロアトンネル部４０の下面に接合されている。

次に、本発明の特徴的構成であるクロスメンバ６０について説明する。クロスメンバ６０は、図１に示すように、フロアパネル１２の水平面部１３の上面上を車幅方向に延在して両端部がサイドシル１８及びフロアトンネル部４０の側面４１にそれぞれ接合される。

クロスメンバ６０は、図２に示すように、車幅方向外方側端部において立ち上がるフランジ６１が、サイドシル１８とフロントピラー２２の結合部を跨いでサイドシル１８（サイドシルインナ１９の側面１９ｃ）及びフロントピラー２２（フロントピラーインナ２３の側面２３ａ）にそれぞれ接合される。尚、上述のとおり、車幅方向内方側端部において立ち上がるフランジ６２がフロアトンネル部４０の側面４１に接合されており（図１参照）、クロスメンバ６０の車幅方向内方側端部は、図４に示すように、トンネルクロスメンバ５０と水平面部１３を介して重なる位置にある。

さらに、クロスメンバ６０は、図５に示すように、下方に開放する凹部が車幅方向に延在する断面形状を有し、凹部の前後の下縁に設けられた前方フランジ６３及び後方フランジ６４が、フロアパネル１２の水平面部１３にそれぞれ接合されている。また、図５に示すように、凹部の頂部６５には、頂部６５を下方に嵌入させてなるビード６５ａが、クロスメンバ６０の延在方向に亘って形成されている。

そのうえ、クロスメンバ６０の前方フランジ６３及び後方フランジ６４は、フロアパネル１２の水平面部１３、フロントサイドフレーム２５のフランジ２５ａ及び２５ｂと、計３枚の板材でスポット溶接等により接合されている（例えば、図２参照）。

同様に、クロスメンバ６０の前方フランジ６３及び後方フランジ６４は、フロアパネル１２の水平面部１３、トンネルフレーム４５のフランジ４５ａ及び４５ｂと、計３枚の板材でスポット溶接等により接合されている（例えば、図２参照）。

また、図５に示すように、クロスメンバ６０の前方フランジ６３は、水平面部１３及び補剛部材３０の後方延在部３７と計３枚の板材でスポット溶接等により接合されている。

以上の構成からなる車体フロア構造１０を有する自動車に対してスモールオーバーラップ前突が生じた場合の効果を、図６に基づいて説明する。図６は、スモールオーバーラップ前突時に車体フロア構造１０に作用する荷重を示す図３に対応する底面図である。

図示のように、スモールオーバーラップ前突が生じた場合、バンパ及びフロントサイドフレーム２５の潰れ変形による衝撃エネルギー吸収機能が十分に得られず、衝突物に起因する大部分の荷重は前輪３に入力される。前輪３は、後退移動しつつ操行の軸線に沿って回動する挙動を示し、車室２のある車幅方向内方（矢印１００方向）へと侵入してサイドシル１８の前端１８ａ及び補剛部材７０の前面壁７１に衝突する（図６参照）。

このとき、補剛部材３０の後方位置においてクロスメンバ６０がサイドシル１８前部とフロントサイドフレーム２５及びトンネルフレーム４５とを連結しているので、後退する前輪３からサイドシル１８の前端１８ａに入力された荷重は、図６に示すように、補剛部材３０だけでなくクロスメンバ６０を介して車幅方向内方（矢印２００方向）へと伝達・分散され、矢印３００で示すように、フロントサイドフレーム２５の後方に、さらに、矢印６００で示すように、トンネルフレーム４５の後方へと伝達・分散される。したがって、サイドシル１８の湾曲変形が抑制されてサイドシル１８の車幅方向内方への傾倒が回避される。

また、クロスメンバ６０の車幅方向外側端部に設けられたフランジ６１がサイドシル１８とフロントピラー２２の結合部を跨いでサイドシル１８（サイドシルインナ１９の側面１９ｃ）及びフロントピラー２２（フロントピラーインナ２３の側面２３ａ）にそれぞれ接合されているので（図２参照）、サイドシル１８とフロントピラー２２の結合部が補剛される。

さらに、結合部はフランジ６１によって単に補剛されるだけではなく、後退する前輪３からサイドシル１８の前端１８ａに入力された荷重は当該結合部からクロスメンバ６０を介して車幅方向内方（矢印２００方向）へと伝達・分散される。したがって、当該結合部でのフロントピラー２２の折れ、すなわち、車幅方向内方への傾倒が効果的に抑制される。

また、図４に示すように、クロスメンバ６０の車幅方向内方側端部のフランジ６２は、フロアトンネル部４０を跨ぐようにフロアパネル１２の水平面部１３に架け渡されたトンネルクロスメンバ５０と水平面部１３を介して重なる位置に在る。したがって、クロスメンバ６０を介して車幅方向内方に伝達された荷重は、図６に示すように、トンネルクロスメンバ５０を介してさらに反対側の車幅方向外方（矢印４００方向）へと伝達・分散される。すなわち、フロアトンネル部４０の圧縮変形が抑制され、さらに効果的にサイドシル１８の車幅方向内方への傾倒が抑制される。

さらに、クロスメンバ６０の車幅方向内側端部がトンネルクロスメンバ５０と重なる位置に在ることでフロアトンネル部４０の側面４１が補剛され、フロア振動の低減効果も期待できる。

そのうえ、図４に示すように、クロスメンバ６０がフロアパネル１２の水平面部１３の上面に接合されることで、クロスメンバ６０の稜線が存在する頂部６５の高さ位置が、水平面部１３の下面にクロスメンバ６０が接合される場合と比較してサイドシル１８の図心Ｃの高さ位置に近づいている。

したがって、後退する前輪からサイドシル１８の前端１８ａに入力された荷重がクロスメンバ６０の頂部６５を伝ってより効果的に車幅方向内方に伝達・分散される。したがって、さらに効果的にサイドシル１８の車幅方向内方への傾倒を抑制することができる。

また、クロスメンバ６０が、補剛部材３０の後方延在部３７の後端３７ｂに結合しているので、前輪３から補剛部材３０に入力された荷重が矢印５００方向に伝達され、クロスメンバ６０まで伝達される。したがって、クロスメンバ６０は、サイドシル１８の前端１８ａから入力された荷重を車幅方向へと伝達・分散するだけでなく、補剛部材３０の前面壁３１から入力された荷重をも車幅方向（矢印２００方向及びその反対方向）へと伝達・分散することができる。したがって、サイドシル１８の車幅方向内方への傾倒をさらに効果的に抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本実施の形態においては、補剛部材３０の後方延在部３７の後端３７ｂがクロスメンバ６０に結合されているが、後方延在部３７が存在せず、両者が結合しない構成としても差し支えない。

また、本実施の形態においては、クロスメンバ６０の車幅方向内方側端部は、フロアトンネル部４０の側面４１に接合されているが、当該構成も必須というものでもない。クロスメンバ６０の車幅方向内方側は、フロントサイドフレーム２５に連結されていればよい。

さらに、トンネルクロスメンバ５０は、断面ハット状の形状を有しているが、クロスメンバ６０のように、トンネルクロスメンバ５０の長手方向に延在するビードを設けてもよい。

２ 車室
３ 前輪
１０ 車体フロア構造
１２ フロアパネル
１３ 水平面部（フロアパネル）
１４ 傾斜面部（フロアパネル）
１８ サイドシル
２２ フロントピラー
２５ フロントサイドフレーム
３０ 補剛部材
３４ 凹部
３７ 後方延在部
３７ｂ 後端（補剛部材後部）
３８ 閉断面（トルクボックス）
４０ フロアトンネル部
５０ トンネルクロスメンバ
６０ クロスメンバ
Ｃ 図心

Claims (4)

1. 車室の床部を形成するフロアパネルと、
   該フロアパネルの車幅方向両側端に沿って車体前後方向に延在して前端が前輪と対向するサイドシルと、
   該サイドシルよりも車幅方向内方側で前記フロアパネル下面に沿って車体前後方向に延在するフロントサイドフレームと、
   車幅方向に延在して両端部が前記フロントサイドフレームと前記サイドシル前端とにそれぞれ結合する凹部を有し、凹部の上縁が前記フロアパネルの下面に結合することで該フロアパネルとともに閉断面を形成する補剛部材と、を備える車体フロア構造において、
   前記補剛部材は、前記凹部の後側の上縁で折曲延設されて前記フロアパネルの下面に沿ってさらに後方に延在する後方延在部を有し、
   前記補剛部材の前記凹部よりも車体後方位置において前記フロアパネルに沿って車幅方向に延在して前記サイドシル前部と前記フロントサイドフレームとを連結するクロスメンバを有し、
   前記クロスメンバが、前記補剛部材の前記後方延在部に結合していることを特徴とする車体フロア構造。
2. 前記サイドシルの前端近傍に基端が結合して車体上方に延在するフロントピラーを有し、
   前記クロスメンバの車幅方向外側端部が、前記サイドシルと前記フロントピラーの結合部を跨いで該サイドシル及び該フロントピラーの双方に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の車体フロア構造。
3. 前記フロアパネルは、該フロアパネルの車幅方向略中央部を車室側に張り出して形成したフロアトンネル部と、
   車幅方向に延在して該フロアトンネル部を跨ぐように前記フロアパネルに架け渡されたトンネルクロスメンバと、を有し、
   前記クロスメンバの車幅方向内側端部が、前記トンネルクロスメンバと重なる位置に在ることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体フロア構造。
4. 前記クロスメンバの前記フロアパネルへの結合は、
   前記クロスメンバの稜線の高さ位置が前記サイドシルの図心の位置する高さ位置に近づくように、前記フロアパネルの上下面のうちの一方の面になされていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車体フロア構造。

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