JP6981279B2 - 車両のフロア構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のフロア構造に関する。

キャビン（車室）のフロア（床）には、その車両幅方向（車幅方向）中央部に、車両前後方向（車長方向）に亘ってフロアトンネルが設けられる。フロアトンネルは床面から上方に突設される。

例えば特許文献１には、フロアトンネルの車幅方向両側端に、車長方向に延設される補強部材であるトンネルリーンフォースが設けられる。トンネルリーンフォースを設けることで、前面衝突（前突）時のフロアトンネルの座屈変形が抑制される。

特開２０１６−０３７０７２号公報

ところで、車長方向に延在するトンネルリーンフォースを設けることで、前突時にフロアトンネルの座屈変形は抑制されるものの、トンネルリーンフォースそのものが後退させられて車室空間が減少するおそれがある。そこで本発明は、前突時におけるトンネルリーンフォースの後退を従来よりも抑制可能な、車両のフロア構造を提供することを目的とする。

本発明は、車両のフロア構造に関する。当該フロア構造は、フロアトンネル、トンネルリーンフォース、及び第一フロアクロスを備える。フロアトンネルは、車室の、車幅方向中央、かつ、車室前端から後方に亘って配置され、車室床面から上方に突設される。トンネルリーンフォースは、フロアトンネルを覆う補強部材であって、車室床面から上方に突設され車長方向に延設される。第一フロアクロスは、車室床面上に、車幅方向に延設される。トンネルリーンフォースの、車幅方向に対向する一対の側壁には、当該車幅方向に貫通する開口が形成される。第一フロアクロスは、一対の上記開口を介してトンネルリーンフォース内を横切るように配置される。

上記構成によれば、第一フロアクロスにトンネルリーンフォースを横切らせることで、前突時にトンネルリーンフォースが後退するに際して第一フロアクロスがトンネルリーンフォースに接触し、当該トンネルリーンフォースの後退を押し止めることが可能となる。

また上記発明において、第一フロアクロスより後方に設けられ、車室床面上に、車幅方向に延設される第二フロアクロスを備えてもよい。この場合、第二フロアクロスは、トンネルリーンフォースの後端後方に配置される。

上記構成によれば、前突時にトンネルリーンフォースが後退するに際して、第一フロアクロスに加えて第二フロアクロスがトンネルリーンフォースに接触し、当該トンネルリーンフォースの後退を押し止めることが可能となる。

また上記発明において、トンネルリーンフォースの後端には、当該後端から後方に延設され第二フロアクロスに締結される後端フランジが形成されてよい。またこの場合、トンネルリーンフォースの一対の開口周辺には、当該開口を通過する第一フロアクロスに締結されるサイドフランジが形成されてよい。

前突時の荷重入力方向やトンネルリーンフォースの前端形状等に基づいて、前突時には、トンネルリーンフォースの後方が回動中心となりトンネルリーンフォースの前端が持ち上げられるような荷重が生じる場合がある。上記構成によれば、トンネルリーンフォースが車長方向に沿って二点に亘ってフロアクロス（第一フロアクロス及び第二フロアクロス）に締結されるため、上記のような持ち上げ回動を抑制可能となる。

また上記発明において、トンネルリーンフォースのサイドフランジは第一フロアクロスにボルト締結され、トンネルリーンフォースの後端フランジは第二フロアクロスにボルト締結されてもよい。

上記構成によれば、前突時にトンネルリーンフォースが後退する際に、トンネルリーンフォースがボルトに引っ掛かり、当該トンネルリーンフォースの後退を抑制可能となる。

本発明によれば、前突時におけるトンネルリーンフォースの後退を従来よりも抑制可能となる。

本実施形態に係る車両のフロア構造を例示する斜視図である。 トンネルリーンフォースに後端周辺の、拡大斜視図である。 前突時にトンネルリーンフォースに入力される荷重について説明する図（１／２）である。 前突時にトンネルリーンフォースに入力される荷重について説明する図（２／２）である。

図１〜図４を参照して、本実施形態に係る車両のフロア構造を説明する。なお図１〜図４において、車両前後方向（以下適宜、車長方向と記載する）を記号ＦＲで表される軸で示し、車両幅方向（以下適宜、車幅方向と記載する）を記号ＲＷで表される軸で示し、鉛直方向（以下適宜、車高方向と記載する）を記号ＵＰで表される軸で示す。記号ＦＲはＦｒｏｎｔの略であり、車長方向軸ＦＲは車両前方を正方向とする。記号ＲＷはＲｉｇｈｔ Ｗｉｄｔｈの略であり、車幅方向軸ＲＷは右幅方向を正方向とする。また車高方向軸ＵＰは上方向を正方向とする。

図１には、本実施形態に係る車両のフロア構造が例示されている。当該フロア構造は、フロアトンネル１０、トンネルリーンフォース２０、フロアパネル３０、第一フロアクロス４０及び第二フロアクロス５０を含んで構成される。このフロア構造は、例えば電気自動車に搭載される。

フロアパネル３０は、車室（キャビン）の床面を構成する板部材である。図１に示す例では、フロアパネル３０の下にバッテリパック６０が設けられる。バッテリパック６０は、電気自動車の駆動源である回転電機（図示せず）に電力を供給する。

バッテリパック６０には、複数の電池モジュールが収容される。例えば複数の電池セル（単電池）を並列接続させた電池グループを複数設け、これら電池グループを直列接続させ、これを電池モジュールとする。電池セルは例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、及び全固体電池等から構成される。

フロアパネル３０の車幅方向両側端には、一対のロッカ６２，６２が設けられる。ロッカ６２，６２は車長方向に延設される骨格部材である。またフロアパネル３０の車幅方向中央にはフロアトンネル１０が設けられる。さらにフロアトンネル１０及びロッカ６２の間には、骨格部材であるフロントサイドメンバ６４が設けられる。フロアトンネル１０の構造については後述する。

フロアパネル３０の前端にはダッシュパネル６６が設けられる。ダッシュパネル６６は車室とその前方のエンジンコンパートメント（モータコンパートメント）とを隔てる隔壁である。ダッシュパネル６６はその上部部材であって略垂直に延設されるダッシュパネルアッパ６６Ａと、ダッシュパネルアッパ６６Ａの下端に自身の上端が接続されるダッシュパネルロア６６Ｂを含んで構成される。ダッシュパネルロア６６Ｂはその上端から後方に向かって屈曲され、その後端は略水平となってフロアパネル３０の前端に接続される。

また、フロアパネル３０上（車室床面上）には、第一フロアクロス４０及び第二フロアクロス５０が設けられる。第一フロアクロス４０及び第二フロアクロス５０は、車幅方向に延設される骨格部材であって、その車幅方向両端がロッカ６２，６２に接続される。接続は例えば溶接やボルト留め等によって行われる。また例えば第一フロアクロス４０及び第二フロアクロス５０は、車室の前席（運転席及び助手席）のシート下方に設けられる。

第一フロアクロス４０及び第二フロアクロス５０は、例えば側面視（ＲＷ方向視）でハット形状であって、フロアパネル３０上にその開放端を伏せた状態で配置することで閉断面構造が形成される。第一フロアクロス４０及び第二フロアクロス５０は、例えば車幅方向に沿って直線状に延設される。

図３を参照し、第一フロアクロス４０は、水平面（ＦＲ−ＲＷ平面）に垂直に立設されるとともに車幅方向に延設される前壁４０Ａ及びその後方に設けられた後壁４０Ｂと、両者の上端を接続し水平面（ＦＲ−ＲＷ平面）に平行に設けられる上壁４０Ｃを備える。

また図１、図２に例示されるように、第一フロアクロス４０は、トンネルリーンフォース２０を貫通する。すなわち後述するように、第一フロアクロス４０は、トンネルリーンフォース２０の開口２５，２５を介して（通過して）トンネルリーンフォース２０内を横切るように配置される。

このように、本実施形態に係る第一フロアクロス４０は、トンネルリーンフォース２０を貫通して、車幅方向両端のロッカ６２，６２間に差し渡される。これにより、例えば第一フロアクロス４０がトンネルリーンフォース２０やフロアトンネル１０を貫通せずにそこで分断されている場合と比較して、車室側方から入力される荷重に対する剛性が向上する。

第二フロアクロス５０は、第一フロアクロス４０の後方に設けられる。さらに第二フロアクロス５０は、トンネルリーンフォース２０の後端後方に設けられる。

図３を参照し、第二フロアクロス５０は、水平面（ＦＲ−ＲＷ平面）に垂直に立設されるとともに車幅方向に延設される前壁５０Ａ及びその後方に設けられた後壁５０Ｂと、両者の上端を接続し水平面（ＦＲ−ＲＷ平面）に平行に設けられる上壁５０Ｃを備える。

図１に示されるように、トンネルリーンフォース２０を縦配置とし、第一フロアクロス４０及び第二フロアクロス５０を横配置として見たときに、これらはプラスマイナス（±）状の配置となる。このような構造を備えることで、車両の前突時に、トンネルリーンフォース２０に対して後方に押し込もうとする荷重が入力されたときに、当該トンネルリーンフォース２０に第一フロアクロス４０及び第二フロアクロス５０が接触し、トンネルリーンフォース２０（及びフロアトンネル１０）の後退を押し止めることが可能となる。言い換えると、前突時には、第一フロアクロス４０及び第二フロアクロス５０が引っ掛かりとなって、トンネルリーンフォース２０（及びフロアトンネル１０）の後退が抑制される。

図１を参照して、フロアトンネル１０は、車幅方向中央、かつ、車室の前端から後方に亘って配置される。フロアトンネル１０は、車室床面、すなわちフロアパネル上面から上方に突設される。例えばフロアトンネル１０は、正面視（ＦＲ方向視）でハット形状であって、車幅方向に対向する一対の側壁と、当該一対の側壁の上端同士を接続する上壁を備える。

フロアトンネル１０の前端はダッシュパネル６６に接続される。さらにフロアトンネル１０の屋根（トンネル屋根）である上壁の、床面（フロアパネル上面）からの高さ（トンネル高さ）は、図１の破線で示すように後方に行くにしたがって徐々に低くなり、その後端はフロアパネル３０に接続される。

車両の駆動源として内燃機関が搭載されている場合には、フロアトンネル１０内には排気管が通される。しかし、図１に例示するような、内燃機関が搭載されず、かつ、バッテリパック６０を床下に収納する場合においては、バッテリパック６０の電力管理、監視を行う電池コントロールユニット（図示せず）等、バッテリパック６０の周辺機器がフロアトンネル１０内に収容される。

また、電気自動車においては、フロアトンネル１０に排気管が通されていた場合と異なり、フロアトンネル１０を車両後方まで延設させる必要はない。そこで例えば図１に例示するように、フロアトンネル１０の後端が、第一フロアクロス４０よりも手前に位置するような長さに、フロアトンネル１０の車長方向長さを定めてもよい。

トンネルリーンフォース２０は、フロアトンネル１０を覆う補強部材であり、フロアトンネル１０よりも高剛性となるように形成される。フロアトンネル１０と同様にして、トンネルリーンフォース２０は、フロアパネル３０の上面（車室床面）から上方に突設され車長方向に延設される。フロアトンネル１０が車長方向に亘ってトンネルリーンフォース２０に覆われることで、前突時にフロアトンネル１０の車長方向の座屈変形（圧縮変形）が抑制される。なお図１には、フロアトンネル１０の、トンネルリーンフォース２０に覆われた部分が破線で示されている。

トンネルリーンフォース２０は、上部部材であるトンネルリーンフォースアッパ２１と、下部部材であるトンネルリーンフォースロア２２を含んで構成される。トンネルリーンフォースロア２２は、フロアトンネル１０の側壁下部（例えば下半分）に接合されるとともに、折り返されて車幅方向に展開してフロアパネル３０まで延設される。またその車長方向長さについて、トンネルリーンフォースロア２２は、例えば第一フロアクロス４０の前壁４０Ａ（図３参照）まで延設される。

図２に例示するように、トンネルリーンフォースアッパ２１は、フロアトンネル１０を覆う上壁２４及び側壁２３Ａ，２３Ｂを備える。側壁２３Ａ，２３Ｂは水平面に対して垂直に立設されるとともに車長方向に延設される。上壁２４は側壁２３Ａ，２３Ｂの上端を接続する。

トンネルリーンフォースアッパ２１は、フロアトンネル１０の後端を超過してさらに後方に延設されてよい。例えば第一フロアクロス４０及び第二フロアクロス５０に支持可能となるように、第一フロアクロス４０を跨ぎかつその後端が第二フロアクロス５０の前方に位置するようにしてよい。

フロアトンネル１０の後端から、トンネルリーンフォースアッパ２１の後端までの領域は、ＵＰ軸−ＲＷ軸平面の断面（正面視断面）が、トンネルリーンフォースアッパ２１の上壁２４及び側壁２３Ａ，２３Ｂとフロアパネル３０とによって囲まれた閉断面構造となっている。またこの閉断面構造で区画された空間は機器が収容されないいわゆるデッドスペースであってよく、当該デッドスペース内を第一フロアクロス４０が横切る構造となっている。

トンネルリーンフォースアッパ２１の、車幅方向に沿って対向する一対の側壁２３Ａ，２３Ｂには、第一フロアクロス４０との交差地点に、車幅方向に貫通する開口２５，２５が形成される。開口２５，２５の形状は、第一フロアクロス４０の側面視断面形状（ＵＰ軸−ＦＲ軸平面の断面）に沿ったものであってよい。例えば開口２５，２５は、第一フロアクロス４０の側面視断面形状に所定のクリアランスを持たせた矩形状の開口であってよい。

さらに、トンネルリーンフォースアッパ２１には、第一フロアクロス４０と締結されるサイドフランジ２６が設けられる。このサイドフランジ２６は、第一フロアクロス４０が挿入される開口２５，２５の周辺に設けられる。例えば矩形状の開口２５，２５の上辺から車幅方向外側にサイドフランジ２６が延設され、このサイドフランジ２６が、第一フロアクロス４０の上壁４０Ｃにボルト２８によって締結される。

トンネルリーンフォースアッパ２１の後端は、第二フロアクロス５０の前方に配置される。例えば、第二フロアクロス５０の前壁５０Ａ（図３参照）にトンネルリーンフォースアッパ２１の側壁２３Ａ，２３Ｂの後端２３Ａ１，２３Ｂ１が当接する。または、第二フロアクロス５０の前壁５０Ａとトンネルリーンフォースアッパ２１の側壁２３Ａ，２３Ｂの後端２３Ａ１，２３Ｂ１との間に、車長方向に沿ったクリアランスが設けられていてもよい。

トンネルリーンフォースアッパ２１の上壁２４の後端から、さらに後方に後端フランジ２７が延設される。後端フランジ２７は第二フロアクロス５０の上壁５０Ｃと一部重複され、当該重複部分が、ボルト２８によって締結される。

＜前突時の挙動＞
図３、図４を参照して、本実施形態に係る車両のフロア構造の、前突時の挙動について説明する。車両前面が障害物（バリア）に衝突すると、障害物が車両に進入する。これに伴い車両前方のエンジンコンパートメント（モータコンパートメント）に収容された回転電機等の機器が後退させられる。これらの機器はその後方のダッシュパネル６６、フロアトンネル１０、さらにトンネルリーンフォース２０に衝突する。

このとき、図３に例示するように、トンネルリーンフォース２０には、後方に押される荷重が入力される。このとき、トンネルリーンフォース２０のサイドフランジ２６及び第一フロアクロス４０の上壁４０Ｃに貫通されたボルト２８が引っ掛かりとなって、トンネルリーンフォース２０の後退を押し留める。また同様にして、トンネルリーンフォース２０の後端フランジ２７及び第二フロアクロス５０の上壁５０Ｃに貫通されたボルト２８が引っ掛かりとなって、トンネルリーンフォース２０の後退を押し留める。

さらにボルト２８の軸が変形し、または仮に破断した場合であっても、トンネルリーンフォース２０に横切るように配置された第一フロアクロス４０、及び、トンネルリーンフォース２０の後端後方に配置された第二フロアクロス５０がトンネルリーンフォース２０に接触し（引っ掛かりとなって）、トンネルリーンフォース２０の後退を押し留める。

具体的には、第一フロアクロス４０の前壁４０Ａがトンネルリーンフォース２０の開口２５の前縁２５Ａに接触し（引っ掛かりとなって）、トンネルリーンフォース２０の後退を抑制させる。また同様にして、第二フロアクロス５０の前壁５０Ａがトンネルリーンフォース２０の側壁後端２３Ａ１，２３Ｂ１に接触し（引っ掛かりとなって）、トンネルリーンフォース２０の後退を抑制させる。

また、トンネルリーンフォース２０は、その前端が後端に対してせり上がる構造となっている。このため前突時には、図４に例示するように、トンネルリーンフォース２０の後端フランジ２７を回動中心として、トンネルリーンフォース２０（及びフロアトンネル１０）の前端を持ち上げる（かち上げる）ような荷重が入力される。

このような荷重の入力に対して、トンネルリーンフォース２０のサイドフランジ２６が、回動中心となる後端フランジ２７よりも前方にて第一フロアクロス４０に締結（ボルト締結）されるため、上記のような持ち上げ回動が抑制される。

１０ フロアトンネル、２０ トンネルリーンフォース、２１ トンネルリーンフォースアッパ、２２ トンネルリーンフォースロア、２３Ａ，２３Ｂ トンネルリーンフォースアッパの側壁、２４ トンネルリーンフォースアッパの上壁、２５ 開口、２６ サイドフランジ、２７ 後端フランジ、２８ ボルト、３０ フロアパネル、４０ 第一フロアクロス、５０ 第二フロアクロス、６０ バッテリパック、６２ ロッカ、６４ フロントサイドメンバ、６６ ダッシュパネル、６６Ａ ダッシュパネルアッパ、６６Ｂ ダッシュパネルロア。

Claims (5)

1. 車室の、車幅方向中央、かつ、車室前端から後方に亘って配置され、車室床面から上方に突設されるフロアトンネルと、
   前記フロアトンネルを覆う補強部材であって、車室床面から上方に突設され車長方向に延設され前記フロアトンネルの後端よりも後方に自身の後端が位置するトンネルリーンフォースと、
   車室床面上に、車幅方向に延設される第一フロアクロスと、
   を備える車両のフロア構造であって、
   前記トンネルリーンフォースの、車幅方向に対向する一対の側壁には、当該車幅方向に貫通する開口が形成され、
   前記第一フロアクロスは、一対の前記開口を介して前記トンネルリーンフォース内を横切るように配置される、
   車両のフロア構造。
2. 請求項１に記載の車両のフロア構造であって、
   前記第一フロアクロスより後方に設けられ、車室床面上に、車幅方向に延設される骨格部材である第二フロアクロスを備え、
   前記第二フロアクロスは、前記トンネルリーンフォースの後端に配置される、
   車両のフロア構造。
3. 請求項２に記載の車両のフロア構造であって、
   前記第二フロアクロスは、前記トンネルリーンフォースの後端に当接される、
   車両のフロア構造。
4. 請求項２または３に記載の車両のフロア構造であって、
   前記トンネルリーンフォースの後端には、当該後端から後方に延設され前記第二フロアクロスに締結される後端フランジが形成され、
   前記トンネルリーンフォースの一対の前記開口周辺には、当該開口を通過する前記第一フロアクロスに締結されるサイドフランジが形成される、
   車両のフロア構造。
5. 請求項４に記載の車両のフロア構造であって、
   前記トンネルリーンフォースの前記サイドフランジは前記第一フロアクロスにボルト締結され、
   前記トンネルリーンフォースの前記後端フランジは前記第二フロアクロスにボルト締結される、
   車両のフロア構造。

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