JP6733849B1 - フロアトンネル - Google Patents

Abstract

このフロアトンネルは、車室内の床面に車両前後方向に沿って敷設され、前記車両前後方向に沿って略直線状に延在してかつ前端及び後端を有し、前記車両前後方向に垂直な断面が前記床面より突出したハット形の開断面形状を有する。このフロアトンネルは、前記前端を有する前端域と、前記後端を有してかつ前記前端域に連なる主領域と、を備える。前記前端域及び前記主領域間の境界位置が、前記前端から前記後端までの全長をＬ（ｍｍ）としたときに、前記前端から前記後端に向かって３０ｍｍとなる位置と、前記前端から前記後端に向かってＬ／５である位置との間の範囲内にある。そして、前記前端域の降伏強度が、前記主領域の降伏強度よりも低い。

Description

本発明は、自動車のフロアトンネルに関する。
本願は、２０１８年１１月６日に、日本国に出願された特願２０１８−２０８６９８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

自動車の安全性確保のために、今まで各種の衝突形態が検討されてきた。その際、事故率が高い衝突形態から優先的に検討が進められ、衝突しても大事故に至らないところまで安全性が高められてきた。さらなる検討事項としては、街路樹や電柱などに正面衝突するモードへの対策があり、近年、その重要性が増してきている。
正面衝突時に車両に加えられる外力は、車幅方向の中央位置に対し、車両後方側に向かって加えられる。車両に対する外力入力先の延長線上には、フロアトンネルが存在する。しかし、フロアトンネルは、あくまでも、排気管やドライブシャフトなどを覆うための部品であり、フロアの一部でしかなかった。

このような背景の下、各種の技術により、フロア構造の衝突性能向上が試みられている。
例えば特許文献１には、車長方向に延びる第１のビードと、トンネル部の周方向に延びる第２のビードとを備えた車体構造が開示されている。
特許文献２には、フロアトンネルとトーボードの突出部との接続部に屈曲部を有する車体構造が開示されている。
特許文献３には、車体前部と車室とを隔てるダッシュパネルの後面側にダッシュクロスメンバが設けられた車体構造が開示されている。
特許文献４には、フロアトンネルの上壁部と縦壁部との間の角部を覆うトンネルリインフォースを備えたフロア構造が開示されている。
特許文献５には、車両の横断方向に沿って配置されたビームの、中心部分の塑性変形に対する耐性が、ビームの端部分の塑性変形に対する耐性よりも大である車両下部構造が開示されている。

日本国特開２００７−１０６２６４号公報 日本国特開２０１０−０２３５３７号公報 日本国特開２０１４−０４３１３３号公報 日本国特開２０１８−１１８５７３号公報 日本国特表２０１８−５３６５８３号公報

一方、車室はユーザーの居住空間でもあるため、元々、快適性向上のために振動や騒音を低減させる要望もあった。加えて、フロアトンネルは車体の構成部品のなかでも比較的大きいため、その軽量化も求められていた。
この点、特許文献１の技術では、トンネル部に設けた第１のビード及び第２のビードのように細長い凹凸があり、これら凹凸が振動を誘発する虞がある。
また、特許文献２の技術では、屈曲部において大きな曲がりを加えているが、この屈曲部を境として振動モードが変わるため、やはり振動を誘発する虞がある。

特許文献３では、その課題に記載の通り、微少ラップ衝突やオフセット衝突を対象とするものであり、正面衝突を対象としていない。
特許文献４は、フロアトンネルの変形を抑制する補強部材により剛性を高めることができる。しかし、補強部材を追加する関係上、軽量化は見込めない。
特許文献５は、そもそも横断方向のビームに関するものであって、フロアトンネルの塑性変形に関するものではない。このビームは、その下方部分においてフロアパネルに接合されるため、その長手方向に垂直な断面が閉断面をなす状態で用いられる。よって、このビームは、閉断面形状で外力を受けることを前提とするものであるため、開断面形状を前提とするフロアトンネルには容易に適用できない。

以上説明のように、従来のフロアトンネルでは、衝突性能、防音性能、そして軽量化の３つ全てを満足することが困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自動車のフロアトンネルにおいて、衝突性能、防音性能および軽量化の全てを満足することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様は、車室内の床面に車両前後方向に沿って敷設され、前記車両前後方向に沿って略直線状に延在してかつ前端及び後端を有し、前記車両前後方向に垂直な断面が前記床面より突出したハット形の開断面形状を有するフロアトンネルであって、前記前端を有する前端域と、前記後端を有してかつ前記前端域に連なる主領域と、を備え、前記前端域及び前記主領域間の境界位置が、前記前端から前記後端までの全長をＬ（ｍｍ）としたときに、前記前端から前記後端に向かって３０ｍｍとなる位置と、前記前端から前記後端に向かってＬ／５である位置との間の範囲内にあり、前記前端域の降伏強度が、前記主領域の降伏強度よりも低く、前記前端域の天壁部が、補強部を備えない。

上記（１）の態様に係るフロアトンネルによれば、フロアトンネルの前端域に対して車両後方側に向かう衝撃力が与えられた場合、降伏強度が相対的に低い前端域が折れながら衝撃力の大部分を吸収する。一方、衝撃力の残りは、前端域の塑性変形により既に大幅に低減されており、そして主領域に伝えられる。加えて、主領域の降伏強度は相対的に高いため、大きな塑性変形を伴うことなく衝撃力の残りを受け止めることができる。よって、高い衝突性能を発揮できる。
しかも、従来構造と異なり、ビード等の補強部材を加えないため、防音性能及び軽量化をも達成できる。全長Ｌ（ｍｍ）は、１０００ｍｍ以上である。

なお、本発明のフロアトンネルはハット形であるため、前端域を閉断面形状とする構造を除外している。もし、前端域を閉断面形状とした場合、衝撃による荷重を受けた前端域は、「折れ」ではなく自らが軸方向に「潰れ」ることにより衝撃を吸収する。この時、前端域は潰れながら塑性変形していく間に衝撃力の一部を主領域に逃がしてしまうことになる。すなわち、閉断面形状であるが故に開断面形状に比べて構造体としての強度が高く、衝撃に対して容易かつ即座に塑性変形することができない。一方、本態様は開断面形状の前端域を採用しているため、「潰れ」ではなく「折れ」により衝撃力を吸収する。衝撃力を受けた前端域は開断面形状であるのでハット形が開くように変形しながら即座に折れ曲がる。この間、衝撃力の殆どが前端域の折れ曲がりに費やされ、主領域にまで回ってくる力は少ない。フロアトンネルはその機能上、開断面形状であるから、軸方向の荷重に対する耐性が閉断面構造よりも低い。そのため、前端域で十分かつ即座に衝撃力を吸収しないと、衝撃力の残りとして主領域に伝わる力が大きくなり、主領域まで塑性変形させてしまうことになる。よって、前述した特許文献５に開示の閉断面形状の構造を単にフロアトンネルに適用した場合、上述した問題により、十分な衝撃力吸収がなされず、フロア構造の変形を招く虞が高い。

（２）上記（１）に記載のフロアトンネルにおいて以下の構成を採用してもよい：前記車両前後方向に沿った形状を縦断面で見て、前記前端を含み、前記後端側から前記先端側に向かって上方に曲がる湾曲形状部と、前記湾曲形状部に連なり、前記車両前後方向に沿って略直線状に延在するとともに前記後端を含む直線形状部と、を有し、前記前端域が前記湾曲形状部内にある。
上記（２）に記載のフロアトンネルによれば、その前端域が、上方に曲がる湾曲形状部内にあるため、前端域においてハット形の上壁をなす部分が、折れる方向に向かって予め傾斜している。したがって、衝撃力を受けた際の、前端域の折れ曲がりがさらに確実に行われるので、より高い衝突性能を確保できる。

（３）上記（１）または上記（２）に記載のフロアトンネルにおいて以下の構成を採用してもよい：前記前端域及び前記主領域が共に鋼からなり、前記前端域のヤング率と前記主領域のヤング率とが同一である。
上記（３）に記載のフロアトンネルによれば、前端域と主領域で降伏応力が異なるもののヤング率は同じである。振動騒音は、ヤング率の異なる部分で生じやすいため、上記態様によれば、騒音振動を効果的に抑制することが可能となる。

（４）上記（１）〜（３）の何れか１項に記載のフロアトンネルにおいて、前記前端域の降伏強度が、前記主領域の降伏強度に比べて１０％以上８０％以下、低くてもよい。
上記（４）に記載のフロアトンネルによれば、前端域の塑性変形をより確実に得ることが可能になる。

（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載のフロアトンネルにおいて、前記前端域の板厚が、前記主領域の板厚よりも薄くてもよい。
上記（５）に記載のフロアトンネルによれば、前端域の板厚を主領域に対して相対的に薄くすることにより、降伏強度差を設けることが可能になる。加えて、板厚を薄くすることにより、さらなる軽量化も可能になる。

（６）上記（１）〜（５）の何れか１項に記載のフロアトンネルにおいて、前記主領域の降伏強度が、７８０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下であってもよい。
上記（６）に記載のフロアトンネルによれば、より確実に、ハット形の開きを抑えて衝撃力を吸収することが可能になる。

自動車のフロアトンネルにおいて、衝突性能、防音性能および軽量化の全てを満足させることができる。

本発明の一実施形態に係るフロアトンネルを備えたフロア構造を示す斜視図である。 同フロア構造の平面図である。 同フロア構造の分解図であって、図２の矢視Ａより見た図である。 同フロア構造の後部を示す斜視図である。 上記フロアトンネルの前端域を説明するための側面図である。 実施例１の比較例１に係るフロアトンネルを示す平面図である。 実施例１の比較例２に係るフロアトンネルを示す平面図である。 実施例１の発明例１に係るフロアトンネルを示す平面図である。 実施例１における衝突シミュレーションの結果を示すグラフであって、侵入量の時間履歴を示す。 実施例１における衝突シミュレーションの結果を示すグラフであって、侵入量とフロア重量との関係を示す。 実施例２の比較例３に係るフロアトンネルを示す平面図である。 実施例２の発明例２〜４に係るフロアトンネルを示す平面図である。 実施例２における衝突シミュレーションの結果を示すグラフであって、侵入量の時間履歴を示す。 フロアトンネルの変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願明細書および本願図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより、その重複説明を省略する。

図１は、本実施形態のフロア構造１００を示す。図２は、フロア構造１００の平面図である。図３は、フロア構造１００の分解図であって、図２の矢視Ａより見た図である。図４は、フロア構造１００の後部を示す斜視図である。
各図において、Ｘ方向は車両前後方向（車長方向）に沿った車両後方側を示し、Ｙ方向は車両左右方向に沿った右方向を示し、Ｚ方向は車両高さ方向に沿った上方向を示す。これらＸ方向およびＹ方向およびＺ方向は、互いに垂直をなす。以下に説明する他の図も同様である。

図１〜図４に示すように、本実施形態のフロア構造１００は、フロアトンネル１と、フロアパネル１０１とを有する。フロア構造１００は、その前方に配置された車体前部壁２００に対して溶接固定されている。車体前部壁２００は、図示されないエンジンルームと車室との間を隔てる壁体である。なお、図２及び図３では、説明のために車体前部壁２００を省略している。

図３に示すように、本実施形態のフロアトンネル１は、その車両前方側より見か形状がハット形をなしている。このハット形は、車両前後方向に沿った前端１Ａから後端１Ｂにかけての各位置で同じである。すなわち、フロアトンネル１は、車両前後方向に垂直な断面形状が各位置でハット形をなし、その下方が開口した開断面形状を有している。
図１〜図４に示すように、フロアトンネル１は、天壁部１０と、天壁部１０に繋がる一対の縦壁部２０と、各縦壁部２０に繋がるフランジ部３０とを有している。

図１に示すように、天壁部１０は、ハット形の頂部をなす上面１０ａを有し、車両前後方向に沿って長い帯状の壁体である。天壁部１０のうち、車両前後方向の前部側が、上方に向かって緩やかに湾曲している。天壁部１０の板厚は車両前後方向に沿った各位置で同じであり、その板厚として０．８ｍｍ〜２．０ｍｍを例示できる

図１及び図３に示すように、天壁部１０は、その前端に設けられた上フランジ１０ｂを有する。上フランジ１０ｂは、上面１０ａに対して屈曲しており、上方に向かっている。上フランジ１０ｂは、車体前部壁２００に対して溶接固定されている。なお、図２では、説明のために上フランジ１０ｂを省略している。

図１及び図２に示すように、一対の縦壁部２０は、左縦壁２１及び右縦壁２２を有する。
左縦壁２１は、左側面２１ａを有し、車両前後方向に沿って長い帯状の壁体である。左縦壁２１のうち、車両前後方向の前部側が、図１に示すように上方に向かって緩やかに湾曲している。左縦壁２１の板厚は、天壁部１０と同じであり、車両前後方向に沿った各位置で同じである。

図１及び図３に示すように、左縦壁２１は、その前端に設けられた左壁フランジ２１ｂを有する。左壁フランジ２１ｂは、左側面２１ａに対して屈曲しており、左斜め上方に向かっている。なお、図２では、説明のために左壁フランジ２１ｂを省略している。左壁フランジ２１ｂは、車体前部壁２００に対して溶接固定されている。

図３に示すように、左縦壁２１は、稜線２１ｃを介して天壁部１０の側方に対し一体に接続されている。車両前後方向の各位置に垂直な断面で見た場合、左縦壁２１は、鈍角をもって天壁部１０に接続されている。天壁部１０の下面と左縦壁２１の内側面とが前記断面でなす角度α１の一例としては、９０度〜１２０度を示すことができる。

図２に示すように、右縦壁２２は、右側面２２ａを有し、車両前後方向に沿って長い帯状の壁体である。右縦壁２２のうち、車両前後方向の前部側が、左縦壁２１と同様に、上方に向かって緩やかに湾曲している。右縦壁２２の板厚は、天壁部１０と同じであり、車両前後方向に沿った各位置で同じである。

図１及び図３に示すように、右縦壁２２は、その前端に設けられた右壁フランジ２２ｂを有する。右壁フランジ２２ｂは、右側面２２ａに対して屈曲しており、右斜め上方に向かっている。なお、図２では、説明のために右壁フランジ２２ｂを省略している。右壁フランジ２２ｂは、車体前部壁２００に対して溶接固定されている。

図３に示すように、右縦壁２２は、稜線２２ｃを介して天壁部１０の他の側方に対し一体に接続されている。車両前後方向の各位置に垂直な断面で見た場合、右縦壁２２は、鈍角をもって天壁部１０に接続されている。天壁部１０の下面と右縦壁２２の内側面とが前記断面でなす角度α２が、本実施形態では、前記角度α１と同じである場合を例示している。しかし、この構成のみに限らず、角度α２が９０度〜１２０度の範囲内にあれば、角度α１と異なっていてもよい。

図１及び図３に示すように、一対のフランジ部３０は、左フランジ３１及び右フランジ３２を有する。
左フランジ３１は、上面３１ａを有し、車両前後方向に沿って長い帯状の壁体である。左フランジ３１のうち、車両前後方向の前部側が、図１に示すように、上方に向かって緩やかに湾曲している。左フランジ３１の板厚は、天壁部１０と同じであり、車両前後方向に沿った各位置で同じである。

図３に示すように、左フランジ３１は、稜線３１ｂを介して左縦壁２１の下端縁に対し一体に接続されている。車両前後方向の各位置に垂直な断面で見た場合、左フランジ３１は、鈍角をもって左縦壁２１に接続されている。左縦壁２１の左側面２１ａと左フランジ３１の上面３１ａとが前記断面でなす角度β１の一例としては、９０度〜１２０度を示すことができる。

右フランジ３２は、上面３２ａを有し、車両前後方向に沿って長い帯状の壁体である。右フランジ３２のうち、車両前後方向の前部側が、図１に示すように、上方に向かって緩やかに湾曲している。右フランジ３２の板厚は、天壁部１０と同じであり、車両前後方向に沿った各位置で同じである。

図３に示すように、右フランジ３２は、稜線３２ｂを介して右縦壁２２の下端縁に対し一体に接続されている。車両前後方向の各位置に垂直な断面で見た場合、右フランジ３２は、鈍角をもって右縦壁２２に接続されている。右縦壁２２の右側面２２ａと右フランジ３２の上面３２ａとが前記断面でなす角度β２が、本実施形態では、前記角度β１と同じである場合を例示している。しかし、この構成のみに限らず、角度β２が９０度〜１２０度の範囲内にあれば、角度β１と異なっていてもよい。
左フランジ３１及び右フランジ３２は互いに平行をなし、共に、フロアパネル１０１の上面に溶接固定されている。本発明では、振動や騒音を低減させるため、左フランジ３１及び右フランジ３２に切欠きは設けられていない。なお、本実施形態のフロアトンネル１は、フロアパネル１０１と別体に成形するものとしているが、この構成のみに限られない。一枚の板材をプレス加工して、フロアトンネル１とフロアパネル１０１を一体に成形してもよい。また、左フランジ３１及び右フランジ３２は、互いに平行でなくてもよい。

フロアパネル１０１は、乗員の座席（不図示）が配置される部品である。
図２及び図３に示すように、フロアパネル１０１は、車幅方向の左側に配置される左パネル１０２と、車幅方向の右側に配置される右パネル１０３を有する。

左パネル１０２は、長方形状の主パネル部１０２ａと、主パネル部１０２ａの前縁に対し一体に連なる前パネル部１０２ｂと有する。前パネル部１０２ｂは、主パネル部１０２ａの前縁から上方に向かって緩やかに湾曲している。
右パネル１０３は、長方形状の主パネル部１０３ａと、主パネル部１０３ａの前縁に対し一体に連なる前パネル部１０３ｂと有する。前パネル部１０３ｂは、主パネル部１０３ａの前縁から上方に向かって緩やかに湾曲している。
図１に示すように、前パネル部１０２ｂ，１０３ｂは、車体前部壁２００に対してそれぞれ溶接固定されている。

図５は、フロアトンネル１の前端域１Ｃを説明するための側面図である。
この図５に示すように、本実施形態のフロアトンネル１は、車両前後方向の前端１Ａを起点として後端１Ｂまでの全長をＬ（ｍｍ）とし、前端１Ａから０．１×Ｌ以下の範囲を前端域１Ｃとし、さらに０．１×Ｌを超えて後端１Ｂまでの範囲を主領域１Ｄとしたとき、前端域１Ｃの降伏強度が、主領域１Ｄの降伏強度よりも低くなっている。すなわち、図５に示す境界位置ＢＯを境として、前端域１Ｃの降伏強度が、前端域１Ｃ以外の領域である主領域１Ｄの降伏強度よりも低くなっている。なお、前端域１Ｃは、フロアトンネル１の車両前後方向の前端１Ａを起点とした、車両前後方向の部材長さＬの１／１０以下の領域を指す。本実施形態では、前端域１Ｃ及び主領域１Ｄ間の境界位置ＢＯを、前端１Ａから後端１Ｂに向かって０．１×Ｌ（＝Ｌ／１０）の位置としているが、これは一例であり、後述するように、前端１Ａから後端１Ｂに向かって３０ｍｍ以上、Ｌ／５以下（Ｌ≧１０００ｍｍ）の範囲内において境界位置ＢＯを調整してもよい。

車両前後方向に沿って見た場合、前端域１Ｃの全長と、主領域１Ｄの全長との和が、全長Ｌとなる。ここで、図５に示すように、本実施形態のフロアトンネル１は、その前方側が上方に向かって湾曲しているが、この場合の全長Ｌは、前端１Ａと後端１Ｂとの間の直線距離とする。

図１〜図３，図５において、前端域１Ｃはハッチングで示す部分となる。具体的に言うと、図３に示すように、前端域１Ｃは、天壁部１０のうちの上フランジ１０ｂを含む先端部分と、一対の縦壁部２０のうちの左壁フランジ２１ｂを含む先端部分及び右壁フランジ２２ｂを含む先端部分と、一対のフランジ部３０の先端部分と、からなる。よって、主領域１Ｄは、天壁部１０のうちの前記先端部分以外の部分と、一対の縦壁部２０のうちの前記先端部分以外の部分と、一対のフランジ部３０の前記先端部分以外の部分と、からなる。

前端域１Ｃ及び主領域１Ｄ間の降伏強度差は、以下に例示する方法によってフロアトンネル１に付与することができる。
例えば、フロアトンネル１をプレス加工して製造する前の板材を準備する段階で、相対的に降伏強度が低い板材を、相対的に降伏強度が高い板材に対してレーザー溶接してテーラードブランクを得る。そして、このテーラードブランクのうち、前記降伏強度が相対的に低い部分が前端域１Ｃとなり、また、前記降伏強度が相対的に高い部分が主領域１Ｄとなるようにプレス加工する。これにより、前端域１Ｃ及び主領域１Ｄを備えたフロアトンネル１が製造される。
なお、上記テーラードブランクにおいて、相対的に降伏強度が低い板材と相対的に降伏強度が高い板材は、共に、鋼材をそれらの材質として選ぶことができる。また、鋼材以外の材質として、アルミ等、他の金属を採用してもよい。

その他の例としては、フロアトンネル１をプレス加工して製造した後、前端域１Ｃとなる部分だけ局所的な加熱処理を行って柔らかくして降伏強度を下げ、これにより降伏強度差を形成することもできる。または、フロアトンネル１をプレス加工して製造する前の板材を準備する段階で、前端域１Ｃとなる部分に局所的な加熱処理を行って降伏強度を下げ、その後にプレス加工を行ってもよい。

さらにその他の例としては、フロアトンネル１をプレス加工して製造する前の板材を準備する段階で、相対的に板厚が薄い板材を相対的に板厚が厚い板材に対してレーザー溶接してブランクを得る。そして、このブランクのうち、相対的に板厚が薄い部分が前端域１Ｃとなり、また、相対的に板厚が厚い部分が主領域１Ｄとなるようにプレス加工する。これにより、前端域１Ｃ及び主領域１Ｄを備えたフロアトンネル１が製造される。または、フロアトンネル１をプレス加工して製造した後、前端域１Ｃの板厚を削ることで主領域１Ｄよりも板厚を薄くすることで降伏強度差を設けてもよい。
降伏強度差の設け方は、上記例示の組み合わせで行ってもよいし、または、その他の製造方法により設けてもよい。以下の説明では、降伏強度差のある板材からなるテーラードブランク（複合材料）を用いて製造されたフロアトンネル１を例示して説明する。

上記のような降伏強度が異なる複合材料で構成されたフロアトンネル１においては、自動車の前面衝突時に車両前後方向の前端から入力があった際に、前端域１Ｃの降伏強度が、前端域１Ｃの後方に連なる主領域１Ｄの降伏強度よりも低いことによって、前端域１Ｃが折れの起点となる。すなわち、本実施形態のフロアトンネル１においては、前端域１Ｃでの折れを誘起させることができ、前端域１Ｃよりも後方にある主領域１Ｄでの折れを生じにくくすることができる。このため、衝突時には、主領域１Ｄにおいて大きな曲げ変形が生じにくくなり、フロア構造１００の変形量を小さくすることができ、衝突性能が向上する。

この点についてより詳細に説明すると、前端域１Ｃの前縁に対して車両後方側に向かう衝撃力が与えられた場合、降伏強度が相対的に低い前端域１Ｃが自ら折れながら衝撃力の大部分を吸収する。一方、衝撃力の残りは、前端域１Ｃの塑性変形により既に大幅に低減されており、その上で主領域１Ｄに伝えられる。加えて、主領域１Ｄの降伏強度は相対的に高いため、大きな塑性変形を伴うことなく衝撃力の残りを受け止めることができる。よって、高い衝突性能を発揮できる。

なお、上述したように、フロアトンネル１はハット形であるため、前端域１Ｃを閉断面形状とする構造を除外している。もし、前端域１Ｃを閉断面形状とした場合、衝撃による荷重を受けた前端域１Ｃは、「折れ」ではなく自らが軸方向に「潰れ」ることにより衝撃を吸収することになる。この時、前端域１Ｃは潰れながら塑性変形していく間に衝撃力の一部を主領域１Ｄに逃がしてしまうことになる。すなわち、閉断面形状であるが故に開断面形状に比べて構造体としての強度が高く、衝撃に対して容易かつ即座に塑性変形することができない。一方、本実施形態の前端域１Ｃは開断面形状を採用しているため、「潰れ」ではなく「折れ」により衝撃力を吸収する。衝撃力を受けた前端域１Ｃは開断面形状であるのでハット形が開くように変形しながら即座に折れ曲がる。この間、衝撃力の殆どが前端域１Ｃの折れ曲がりに費やされ、主領域１Ｄにまで回ってくる力は少ない。したがって、主領域１Ｄの健全性を確保し、その強度部材としての機能を維持し続けることが可能となるため、高い衝突性能を発揮できる。また、本発明では、前端域１Ｃでの衝撃力の吸収、主領域１Ｄの健全性の確保、およびフロアトンネルの強度部材としての機能を維持が重要である。そのため、左フランジ３１及び右フランジ３２に切欠きを設けたり、単に、肉盛溶接などに折れを誘発する起点を設けたりするだけでは、フロアトンネル全体としての衝突性能は高まらない。極力直線、かつ連続である構造の方が荷重をより大きく伝えられるためである。一方、荷重は大きくなりすぎると、より後端側で折れが生じ易くなり、衝突性能を劣化させる懸念がある。そのためにも、ビードのような折れ誘発起点になりうる形状を避け、かつより先端域で折れを生じさせるために、主領域１Ｄと前端域１Ｃで降伏強度が異なっている必要がある。

また、本実施形態のフロアトンネル１は、衝突性能を向上させるにあたって、振動の起点となり得るビードのような形状が付与された構造ではないため、防音性能も担保することができる。加えて言うと、前端域１Ｃ及び主領域１Ｄが共に鋼からなるため、前端域１Ｃのヤング率と主領域１Ｄのヤング率は同一である。振動騒音は、ヤング率の異なる部分で生じやすい。そのため、本実施形態のように同じヤング率であれば、騒音振動を効果的に抑制することが可能となる。
さらに、本実施形態のフロアトンネル１は、衝突性能を向上させるにあたって、補強部材が新たに設けられた構造でもないため、重量の増加を回避することができる。
したがって、本実施形態のフロアトンネル１によれば、衝突性能、防音性能および軽量化の全てを満足させることができる。

主領域１Ｄの降伏強度と前端域１Ｃの降伏強度との差は、フロア構造１００の形状等に応じて適宜変更される。主領域１Ｄの降伏強度をＰ１（ＭＰａ）とし、前端域１Ｃの降伏強度をＰ２（ＭＰａ）とした場合、これらＰ１及びＰ２間の降伏強度差として１％あればよい。しかし、実際の製造誤差等を考慮すると、前端域１Ｃでの折れを確実に得るためには、１０％以上８０％以下の降伏強度差が望ましい。ここで言う降伏強度差は、例えば１０％である場合には、主領域１Ｄの降伏強度Ｐ１（ＭＰａ）の１０％である０．１×Ｐ１を元のＰ１から差し引いた値がＰ２に等しい（Ｐ２＝Ｐ１−０．１×Ｐ１）として規定される。

主領域１Ｄの降伏強度Ｐ１は、７８０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下であることが好ましい。一例として、主領域１Ｄの降伏強度Ｐ１が７８０ＭＰａ以上であり、前端域１Ｃの降伏強度Ｐ２が５９０ＭＰａである組み合わせが採用できる。また、他の例として、前端域１Ｃの降伏強度Ｐ２が１１８０ＭＰａであり、主領域１Ｄの降伏強度Ｐ１が１４７０ＭＰａである組み合わせも採用できる。

なお、上記実施形態では、前端域１Ｃを、フロアトンネル１の車両前後方向の前端１Ａを起点として、少なくとも、車両前後方向の部材長さＬの１／１０以下の領域とした。前端域１Ｃとしては、前端１Ａから後端１Ｂに向かって３０ｍｍ以上の領域とすることがより好ましい。すなわち、前端域１Ｃを、フロアトンネル１の車長方向の前端１Ａを起点として、前端１Ａから後端１Ｂに向かって３０ｍｍ以内の領域を最小限の前端域１Ｃとして確保することがより好ましい。この場合、前端域１Ｃでの折れを誘起させた上で主領域１Ｄの範囲を増やすことができるので、前端域１Ｃの折れ曲がり後に耐える主領域１Ｄを増やし、衝突性能を向上させることができる。
また、前端域１Ｃは、フロアトンネル１の車長方向の前端１Ａから後端１Ｂに向かって、車両前後方向の部材長さＬの１／５以内の領域を最大限の前端域１Ｃとして確保することがより好ましい。これにより先端側で折れが生じ後端側での折れ発生を抑制することができる。結果として主領域１Ｄで大きな塑性変形を伴うことなく衝撃力の残りを受け止めることができるので、衝突性能を向上させることができる。

フロアトンネル１を、側面視あるいは縦断面視したときの車両前後方向に沿った形状を見た場合、このフロアトンネル１は、図５に示すように、湾曲形状部Ｃ及び直線形状部Ｄを有する。湾曲形状部Ｃは、前端１Ａを含み、後端１Ｂ側から先端１Ａ側に向かって側面視で上方に曲がる湾曲形状を有する。一方、直線形状部Ｄは、湾曲形状部Ｃに対して一体に連なり、車両前後方向に沿って延在するとともに後端１Ｂを含む直線形状を有する。
前端域１Ｃでの折れ曲がりをより効果的に誘起させるという観点においては、前端域１Ｃが曲率を有した部分に位置していることが好ましい。すなわち、図５に示したように、湾曲形状部Ｃ内に、前端域１Ｃがあることが好ましい。
この場合、上方に曲がる湾曲形状部Ｃ内に前端域１Ｃ及び境界位置ＢＯがあるため、前端域１Ｃにおいてハット形の上壁をなす部分が、折れる方向（上方）に向かって予め傾斜している。したがって、衝撃力を受けた際の、前端域１Ｃの折れ曲がりがさらに確実に行われるので、より高い衝突性能を確保できる。

以上説明のように、本実施形態のフロアトンネル１は、車室内の床面に車両前後方向に沿って敷設され、車両前後方向に沿って略直線状に延在してかつ前端１Ａ及び後端１Ｂを有し、車両前後方向に垂直な断面が床面より突出したハット形の開断面形状を有する。そして、本実施形態のフロアトンネル１は、前端１Ａを有する前端域１Ｃと、後端１Ｂを有してかつ前端域１Ｃに連なる主領域１Ｄと、を備える。加えて、前端域１Ｃ及び主領域１Ｄ間の境界位置ＢＯが、前端１Ａから後端１Ｂまでの全長をＬとしたときに、前端１Ａから後端１Ｂに向かって３０ｍｍとなる位置と、前端１Ａから後端１Ｂに向かってＬ／５である位置との間の範囲内にあり、前端域１Ｃの降伏強度が、主領域１Ｄの降伏強度よりも低い構成を採用している。
このフロアトンネル１によれば、衝突性能、防音性能および軽量化の全てを満足させることができる。

車両の解析モデルを作成し、ポール前突試験を模擬した衝突シミュレーションを実施した。解析モデルは、図６に示すように板厚が１．４ｍｍで部材全体の降伏強度が１４７０ＭＰａのフロアトンネル１Ｘを有するモデル（比較例１）と、図７に示すように板厚が１．２ｍｍで部材全体の降伏強度が１４７０ＭＰａのフロアトンネル１Ｙを有するモデル（比較例２）と、図８に示すように前端域１Ｃの板厚が１．２ｍｍで降伏強度が２７０ＭＰａ、かつ、その他領域（主領域１Ｄ）の板厚が１．２ｍｍで降伏強度が１４７０ＭＰａのフロアトンネル１Ｚを有するモデル（発明例１）、の３つである。発明例１のフロアトンネル１Ｚ、比較例１のフロアトンネル１Ｘ、比較例２のフロアトンネル１Ｙの何れも、外形寸法は同じとした。具体的には、全長が１６００ｍｍ、高さが３００ｍｍ、幅が４８０ｍｍとした。
発明例１のフロアトンネル１Ｚにおいて、降伏強度が２７０ＭＰａである領域（前端域１Ｃ）は、フロアトンネル１Ｚの前端１Ａを起点として３０ｍｍまでの領域である。

本シミュレーションにおいては、ポールに対する車両の衝突速度を６４ｋｍ／ｈとした。そして、衝突前の初期状態におけるフロアトンネル１Ｘ，１Ｙ，１Ｚの前端及び後端間の２点間距離と、衝突後の変形したフロアトンネル１Ｘ，１Ｙ，１Ｚの前端及び後端間の２点間距離との差を、“侵入量”とした。そして、この侵入量に基づいて、各解析モデルの衝突性能を評価した。

図９は、衝突シミュレーションにおける侵入量の履歴を示すグラフである。図９に示されるように、発明例１の侵入量は、比較例１および比較例２の侵入量よりも少なく、衝突性能が向上している。
図１０は、衝突シミュレーションにおける侵入量とフロア構造の重量との関係を示すグラフである。図１０に示されるように、発明例１は、比較例１に対して大幅に軽量化されていると共に、同等の重量を有する比較例２に対して大幅に侵入量を抑えている。

実施例１と同様に車両の解析モデルを作成し、ポール前突試験を模擬した衝突シミュレーションを実施した。解析モデルは、図１１に示すように板厚が１．４ｍｍで部材全体の降伏強度が９００ＭＰａのフロアトンネル１０Ｘを有するモデル（比較例３）を用いた。加えて、図１２に示すように、前端域１Ｃ及び主領域１Ｄが共に板厚が１．４ｍｍかつ主領域１Ｄの降伏強度が９００ＭＰａであり、一方、前端域１Ｃの降伏強度が８１０ＭＰａ（発明例２）、５４０ＭＰａ（発明例３）、２７０ＭＰａ（発明例４）の３モデルも用いた。

ここで、発明例２では、主領域１Ｄの降伏強度に対し前端域１Ｃの降伏強度が１０％低い（すなわち、主領域１Ｄの降伏強度を１００％とした場合、前端域１Ｃの降伏強度が９０％である）モデルとなっている。また、発明例３では、主領域１Ｄの降伏強度に対し前端域１Ｃの降伏強度が４０％低い（すなわち、主領域１Ｄの降伏強度を１００％とした場合、前端域１Ｃの降伏強度が６０％である）モデルとなっている。さらに、発明例４では、主領域１Ｄの降伏強度に対し前端域１Ｃの降伏強度が７０％低い（すなわち、主領域１Ｄの降伏強度を１００％とした場合、前端域１Ｃの降伏強度が３０％である）モデルとなっている。

なお、比較例３のフロアトンネル１０Ｘ、発明例２のフロアトンネル１０Ｙ１、発明例３のフロアトンネル１０Ｙ２、発明例４のフロアトンネル１０Ｙ３の何れも、外形寸法及び重量は互いに同じとした。具体的には、全長が１６００ｍｍ、高さが３００ｍｍ、幅が４８０ｍｍとした。
発明例２〜４のフロアトンネルにおいて、前端域１Ｃは、前端１Ａを起点として３０ｍｍまでの領域である。

本シミュレーションにおいては、ポールに対する車両の衝突速度を６４ｋｍ／ｈとした。そして、衝突前の初期状態におけるフロアトンネル１Ｘ，１Ｙ，１Ｚの前端及び後端間の２点間距離と、衝突後の変形したフロアトンネル１Ｘ，１Ｙ，１Ｚの前端及び後端間の２点間距離との差を、“侵入量”とした。そして、この侵入量に基づいて、各解析モデルの衝突性能を評価した。
図１３がその結果であり、比較例３に比べて発明例２〜４は侵入量を大幅に抑えている。このように、前端域１Ｃの降伏強度を主領域１Ｄの降伏強度の９０％以下にすることにより、侵入量を大幅に抑えることができる。

以上、本発明の一実施形態及び実施例について説明したが、本発明はかかる例のみに限定されない。当業者であれば、各種の変形例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記説明において、各構成要素間の接合として溶接接合（例えばスポット溶接）を例示したが、溶接接合に代えてリベット接合や接着接合を用いてもよい。

また、上記実施形態では、図１に示したように、上フランジ１０ｂ、左壁フランジ２１ｂ、右壁フランジ２２ｂが、互いに分離している構成を説明した。しかし、この構成に限らず、図１４の変形例に示すように、上フランジ１０ｂ、左壁フランジ２１ｂ、右壁フランジ２２ｂが、互いに連なって一体化している構成を採用してもよい。
また、主領域１Ｄは、レーザー溶接などで接合されていてもよい。

本発明のフロアトンネルによれば、衝突性能、防音性能および軽量化の全てを満足させることができる。

１ フロアトンネル
１Ａ 前端
１Ｂ 後端
１Ｃ 前端域
１Ｄ 主領域
ＢＯ 境界位置
Ｃ 湾曲形状部
Ｄ 直線形状部

Claims (6)

1. 車室内の床面に車両前後方向に沿って敷設され、前記車両前後方向に沿って略直線状に延在してかつ前端及び後端を有し、前記車両前後方向に垂直な断面が前記床面より突出したハット形の開断面形状を有するフロアトンネルであって、
   前記前端を有する前端域と、
   前記後端を有してかつ前記前端域に連なる主領域と、
   を備え、
   前記前端域及び前記主領域間の境界位置が、前記前端から前記後端までの全長をＬ（ｍｍ）としたときに、前記前端から前記後端に向かって３０ｍｍとなる位置と、前記前端から前記後端に向かってＬ／５である位置との間の範囲内にあり、
   前記前端域の降伏強度が、前記主領域の降伏強度よりも低く、
   前記前端域の天壁部が、補強部を備えない
   ことを特徴とするフロアトンネル。
2. 前記車両前後方向に沿った形状を縦断面で見て、
   前記前端を含み、前記後端側から前記先端側に向かって上方に曲がる湾曲形状部と、
   前記湾曲形状部に連なり、前記車両前後方向に沿って略直線状に延在するとともに前記後端を含む直線形状部と、
   を有し、
   前記前端域が前記湾曲形状部内にある
   ことを特徴とする請求項１に記載のフロアトンネル。
3. 前記前端域及び前記主領域が共に鋼からなり、
   前記前端域のヤング率と前記主領域のヤング率とが同一である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のフロアトンネル。
4. 前記前端域の降伏強度が、前記主領域の降伏強度に比べて１０％以上８０％以下、低い
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフロアトンネル。
5. 前記前端域の板厚が、前記主領域の板厚よりも薄い
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフロアトンネル。
6. 前記主領域の降伏強度が、７８０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のフロアトンネル。

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