JP7290903B2 - 車両構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の側突に好適に対応し得るようにされた自動車などの車両構造に関する。

車両構造の一例として、特許文献１に記載のものがある。
同文献に記載の車両構造においては、車室のフロア部の車幅方向外方側に、車両前後方向に延びるロッカが設けられており、前記フロア部のうち、前記ロッカよりも車幅方向内方側の領域には、平面視円弧状の複数のビードが設けられている。各ビードは、フロア部の一部を部分的に上下高さ方向に膨出させた部位である。フロア部の下面部には、車両前後方向に延びるサイドメンバが溶接されている。

このような構成によれば、複数のビードの存在により、フロア部の剛性が高められる。このため、車両の側突が発生し、衝突荷重が車幅方向外方側から車両側部に入力した場合に、フロア部が車幅方向内方側に大きく変形することを抑制することが可能である。これは、たとえば車室内のフロア部の車幅方向中央寄り領域にバッテリを搭載している場合に、このバッテリを保護するのに役立ち、また乗員保護の観点からも好ましい。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように未だ改善すべき余地があった。

すなわち、バッテリなどの車室内搭載物や乗員に対する車両の側突時の保護性能は、できる限り優れたものとすることが要望される。これに対し、前記従来技術においては、円弧状の複数のビードをフロア部に形成しているものの、これら複数のビードは、向きや長さなどが単に相違したものとなっているに過ぎない。このため、車両の側突時における優れた衝撃吸収性能と、耐荷重性能（耐衝撃性能）とを両立させることは難しいものとなっている。
より具体的には、ビードを利用してフロア部の剛性を高くする場合、その剛性が過剰に高いと、優れた衝撃吸収性能は得られないこととなり、車室内搭載物や乗員が受ける衝撃が大きくなる。また、フロア部が受けた衝突荷重がサイドメンバにそのまま伝ってサイドメンバが大きく変形したり、あるいはサイドメンバとフロア部との溶接剥離が生じるといった虞もある。これを解消すべく、フロア部の剛性を低くする場合において、その剛性が不足気味であると、車両の側突時における耐荷重性能（耐衝撃性能）が劣ることとなり、フロア部の大きな変形を伴って車両側部が車室内に大きく進入する不具合を生じてしまう。

特開２００６－２９８０７６号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、車両の側突時における衝撃吸収性能および耐荷重性能を、構成が簡易な手段によって、従来よりも優れたものにすることが可能な車両構造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両構造は、車室のフロア部の車幅方向外方側に位置して車両前後方向に延びるロッカと、このロッカよりも車幅方向内方側に位置して車両前後方向に延び、かつ前記フロア部の下面側に接合されたサイドメンバと、を備えている、車両構造であって、前記フロア部のうち、前記ロッカと前記サイドメンバとの相互間の領域に、前記フロア部と一体または別体で設けられて、上下高さ方向に膨出しているとともに、車両平面視において車幅方向に直状に延び、かつ車両前後方向に間隔を隔てて平行に並んでいる複数の車幅方向ビードと、これら複数の車幅方向ビードの相互間に位置してこれら複数の車幅方向ビードどうしを繋ぐように設けられて、上下高さ方向に膨出しており、前記複数の車幅方向ビードと比較して膨出高さが低く、かつ車幅方向の幅が小さい補助ビードと、をさらに備えており、前記複数の車幅方向ビードおよび前記補助ビードの上部には、互いに繋がった上側開口状の第１および第２の凹部がそれぞれ設けられていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、複数の車幅方向ビードは、車幅方向に延びており、車幅方向の圧縮荷重に対する強度が高い。したがって、車両の側突が発生し、車幅方向外方側から車両側部に衝突荷重が入力した際に、優れた耐荷重性能を得ることができる。フロア部のうち、複数の車幅方向ビードが設けられている領域が、車両の側突初期において車幅方向内方側に大きく変形しないようにすることが可能である。
一方、複数の車幅方向ビードおよび補助ビードの上部には、互いに繋がった上側開口状の第１および第２の凹部が形成されているが、これら第１および第２の凹部の形成箇所は、車両の側突の中・後期において、車幅方向の圧縮荷重に対する剛性断点（曲げ変形の起点）となり、フロア部は、第１および第２の凹部が設けられている箇所が下降するように曲げ変形する。このような曲げ変形により、衝突エルネギを効果的に吸収し、優れた衝撃吸収性能を得ることが可能となる。このため、フロア部からサイドメンバに大きな荷重が作用し、サイドメンバが大きく変形したり、あるいはサイドメンバとフロア部との接合状態が解除されるといった不具合も適切に解消することが可能となる。
本発明とは異なり、補助ビードを設けることなく、複数の車幅方向ビードに単に第１の凹部を設けただけの構成では、衝突初期において、車幅方向ビードが即座に大きく屈曲変形する虞があるが、本発明においては、車幅方向ビードに加えて、補助ビードをさらに設けた上で、第１および第２の凹部を設けているため、前記した虞を適切に解消することが可能である。
このように、本発明によれば、前記従来技術よりも優れた衝撃吸収性能および耐荷重性能を得ることが可能である。その結果、バッテリなどの車室内搭載物や乗員の保護性能に優れたものとすることができる。
とくに、本発明によれば、前述したように、フロア部の曲げ変形は、第１および第２の凹部が設けられた箇所が下降するように生じさせることができるため、フロア部の上側に位置する車室内搭載物や乗員に対してフロア部の曲げ変形が悪影響を与えないようにすることが可能である。
その他、本発明は、フロア部に設けられる複数のビードに工夫を凝らすことにより、前記した作用が得られるものであり、サイズや重量が大きな部材を用いる必要はない。したがって、製造コストの上昇や、車両重量の増加などを適切に抑制することもできる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係る車両構造の一例を示す要部分解斜視図である。 図１に示す車両構造においてバッテリを取付けた状態の要部断面図であり、図１のII－II断面に相当する。 （ａ）は、図１に示す車両構造の要部底面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す車両構造で用いられている当て板状補強部材の底面図である。 （ａ）は、図３（ｂ）のIVa－IVa断面図であり、（ｂ）は、図３（ｂ）のIVb－IVb断面図である。 （ａ）は、図３（ｂ）のVa－Va断面図であり、（ｂ）は、図３（ｂ）のVb－Vb断面図である。 図１に示す車両構造の車両下方側からの要部斜視図である。 （ａ）は、図１のVIIa－VIIa断面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）の作用説明図である。 （ａ）は、本発明の他の例を示す一部破断要部概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のVIIIb－VIIIb断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のVIIIc－VIIIc断面図である。 図８（ａ）の要部断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１に示す車両構造Ａは、車室のフロア部３、左右一対のロッカ８、第１および第２のフロアクロスメンバ１，２、左右一対のサイドメンバ４、および当て板状補強部材７を備えている。

フロア部３は、金属板製のフロアパネルを用いて構成されており、その車幅方向両側に、左右一対のロッカ８が接合されている。一対のロッカ８は、車体の左右両側部の下部に位置して車両前後方向に延びる部材であり、たとえばドア用開口部の下縁部などを構成する。フロア部３の車両前方側には、ダッシュパネル３９が繋がっており、フロア部３の前寄り領域には、フロアトンネル部３０が形成されている。

第１および第２のフロアクロスメンバ１，２は、フロア部３の上面側のうち、フロアトンネル部３０よりも車両後方側に設けられ、かつ一対のロッカ８の相互間に橋渡し接続された状態で車幅方向に延びている。これら第１および第２のフロアクロスメンバ１，２は、たとえば図２に示すように、断面ハット状部材を用いて構成されており、フロア部３の上面部に溶接されている。第１および第２のフロアクロスメンバ１，２上には、たとえば不図示のフロントシート（座席）が跨がった状態で設置され、このフロントシートの下方スペース、つまり第１および第２のフロアクロスメンバ１，２の相互間にバッテリ６が配設される。

本実施形態の構造Ａが適用される車両は、たとえばハイブリッド車、または電気自動車であり、バッテリ６は、リチウムイオン二次電池、あるいはニッケル水素二次電池などである。なお、バッテリ６の取付けは、たとえばバッテリ６の前側支持片部６ａをフロア部３に固定されたブラケット９４にボルト・ナット９０，９１を用いて締結する手段、およびバッテリ６の後側支持片部６ｂを、第２のフロアクロスメンバ２のネジ孔９２ならびにこれに螺合するボルト９３を用いて締結する手段を利用して図られている。

一対のサイドメンバ４は、一対のロッカ８よりも車幅方向内方側に位置し、かつ車両の前端部近傍から後端部近傍にわたって車両前後方向に一連に延びる部材である。各サイドメンバ４は、図７に示すように、断面ハット状部材を用いて構成されており、フロア部３の下面部に溶接されている。フロア部３の下面部には、一対のサイドメンバ４よりもさらに車幅方向内方側に位置する左右一対のインナメンバ５も溶接されている。これら一対のインナメンバ５は、フロアトンネル部３０の左右両側の基部（下部）に位置してこの部分を補強するとともに、フロアトンネル部３０よりもさらに車両後方側に向けて略直線状に延びており、サイドメンバ４と同様に、たとえば断面ハット状部材を用いて構成されてい
る。

当て板状補強部材７は、後述する複数の車幅方向ビード７１および補助ビード７２を有する部材であって、金属板をプレス成形するなどして形成されており、フロア部３のうち、図１の網点模様が付された領域の下面部に溶接されている。図３によく表れているように、当て板状補強部材７は、複数の車幅方向ビード７１（図３（ｂ）において、網点模様が付された部分）、複数の補助ビード７２、ならびに複数の第１および第２の凹部７３ａ，７３ｂを備えている。

複数の車幅方向ビード７１は、当て板状補強部材７の他の一般部分７０よりも下方（図３の紙面と直交する方向のうちの手前側）に膨出した部分であって、車幅方向に延びており、車両前後方向に間隔を隔てて並んでいる。図４に示すように、各車幅方向ビード７１の内側は空洞状であり、その上面部は開口している。
複数の補助ビード７２は、複数の車幅方向ビード７１の相互間に位置してこれら複数の車幅方向ビード７１どうしを繋ぐように形成されており、各車幅方向ビード７１と同様に、他の一般部分７０よりも下方に膨出している。ただし、その膨出寸法Ｈｂは、車幅方向ビード７１の膨出寸法Ｈａよりも小さくされている。本実施形態においては、複数の補助ビード７２が車両前後方向に沿う同一直線上に位置する配列とはされていないが、そのような配列とすることも可能である。

図５（ｂ）によく表れているように、各補助ビード７２は、その内側が空洞状であり、各補助ビード７２は、上側開口状の凹部７３ｂ（第２の凹部）を形成している。これに対し、図５（ａ）によく表れているように、各車幅方向ビード７１は、車幅方向に延びる起立側壁部７１ａの上部に、第２の凹部７３ｂに対応する上側開口状の凹部７３ａ（第１の凹部）が形成された構成とされている。これら第１および第２の凹部７３ａ，７３ｂは、後述するように、車両の側突が発生した際に、当て板状補強部材７およびフロア部３を下向きに曲げ変形させるための起点（剛性断点）となる部位である。

当て板状補強部材７は、車幅方向において、ロッカ８とサイドメンバ４との相互間に位置するように設定された上で、フロア部３の下面部に接合されている。好ましくは、サイドメンバ４と当て板状補強部材７との間には、適当な幅Ｌａの隙間Ｃが形成されており（図７（ａ）参照）、それら両者は直接的には非接合状態とされている。一方、車両前後方向においては、好ましくは、平面視において、第１および第２のフロアクロスメンバ１，２の相互間に橋渡し接続された状態に設定されている。フロア部３に対する当て板状補強部材７の接合は、たとえば当て板状補強部材７の複数箇所にスポット溶接を施すことにより図られている。

次に、前記した車両構造Ａの作用について説明する。

まず、当て板状補強部材７の複数の車幅方向ビード７１は、車幅方向に延びており、車幅方向の圧縮荷重に対する強度が高いものとなっている。したがって、車両の側突が発生し、図７（ｂ）に示すように、車幅方向外方側から車両側部に衝突荷重Ｆが入力した際に、優れた耐荷重性能を得ることができる。フロア部３のうち、当て板状補強部材７が設けられている領域が、衝突初期に車幅方向内方側に大きく変形しないようにすることが可能である。

一方、当て板状補強部材７とサイドメンバ４との相互間には、適当な幅Ｌａの隙間Ｃが形成されているため、この部分においては、たとえば矢印Ｎａで示すように、フロア部３の一部分が下方に屈曲する部分的な曲げ変形を生じさせることが可能である。この曲げ変形に基づき、衝突初期における衝撃吸収作用が得られる。また、前記曲げ変形は、サイド
メンバ４に隣接した箇所で行なわれるため、フロア部３の変形をサイドメンバ４に及び難くする作用も得られる。なお、当て板状補強部材７とロッカ８との相互間に隙間が形成されている場合には、この部分においても曲げ変形を生じる（図面では省略）。

次いで、車両の側突の中・後期においては、当て板状補強部材７の第１および第２の凹部７３ａ，７３ｂが形成されている箇所において、フロア部３が、図７（ｃ）の矢印Ｎｂで示すように下降する曲げ変形を生じる。これは、第１および第２の凹部７３ａ，７３ｂが、当て板状補強部材７の上部に設けられているため、当て板状補強部材７に車幅方向外方側から衝突荷重Ｆが作用すると、第１および第２の凹部７３ａ，７３ｂの車幅方向両側領域には、矢印Ｆａで示すような曲げ力が発生するからである。前記した曲げ変形により、衝突エルネギが効果的に吸収され、優れた衝撃吸収性能を得ることが可能となる。このため、フロア部３からサイドメンバ４に大きな荷重が作用することが抑制され、フロア部３およびサイドメンバ４の双方が大きく変形したり、あるいはフロア部３とサイドメンバ４との接合状態が解除されるといったことが適切に解消される。

当て板状補強部材７およびフロア部３の曲げ変形は、フロア部３が下降するように行なわれるため、この曲げ変形がフロア部３の上側に位置するバッテリ６および乗員に悪影響を与えないようにすることが可能である。このようなことから、バッテリ６および乗員の保護性能を優れたものとすることが可能である。

なお、車両の側突時に当て板状補強部材７を単に曲げ変形させるだけであれば、たとえば当て板状補強部材７に補助ビード７２を設けることなく、複数の車幅方向ビード７１に単に第１の凹部７３ａを設けただけの構成とすれば足りるが、このような構成によれば、衝突初期において車幅方向ビード７１が即座に大きく屈曲変形する虞がある。これに対し、本実施形態においては、車幅方向ビード７１に加えて、補助ビード７２をさらに設けた上で、第１および第２の凹部７３ａ，７３ｂを設けているため、前記した虞を適切に解消することが可能である。

その他、本実施形態においては、フロア部３に当て板状補強部材７を接合した簡易な構成に基づき、前記した作用が得られるものであるが、当て板状補強部材７は、薄型で、重量が嵩まないように形成することが可能である。したがって、製造コストの上昇や車両重量の増加などを適切に抑制することも可能である。

図８および図９は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付すこととし、重複説明は省略する。

図８および図９に示す実施形態においては、当て板状補強部材７Ａが、フロア部３の上面側に接合されている。当て板状補強部材７Ａは、複数の車幅方向ビード７１、および複数の補助ビード７２が、他の一般部分７０よりも上側に膨出した形態とされ、かつ複数の車幅方向ビード７１が複数の補助ビード７２を介して一連に繋がった構成である。また、複数の補助ビード７２のそれぞれの上部（上面部）には、上側開口状の第２の凹部７３ｂが形成されているのに対し、複数の車幅方向ビード７１のそれぞれの上部（上面部）には、第２の凹部７３ｂに繋がった上側開口状の第１の凹部７３ａが形成されている。図面においては、車幅方向ビード７１よりも補助ビード７２の方が低い高さに示されているが、これらの高さ関係はこれに限定されず、たとえば両ビード７１，７２を略同一高さとしてもよい。

本実施形態においては、車両の側突が発生し、図９に示すように、衝突荷重Ｆが作用した場合に、衝突初期においては、当て板状補強部材７Ａの存在により、フロア部３が容易
に大きく変形しないようにすることができる。また、衝突中・後期においては、当て板状補強部材７Ａおよびフロア部３に、第１および第２の凹部７３ａ，７３ｂの形成箇所が矢印Ｎｄで示すように下降する曲げ変形を生じさせることができる。したがって、先に述べた実施形態と同様な作用を得ることが可能である。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

上述の実施形態においては、複数の車幅方向ビードなどが形成された当て板状補強部材を、フロア部に接合しているが、本発明はこれに限定されない。フロア部自体（フロアパネル）に、本発明が意図する車幅方向ビードや補助ビードを形成した構成とすることもできる。
車幅方向ビードは、上下高さ方向に膨出して車幅方向に延びるビードとして形成されていればよく、車両前後方向に間隔を隔てて複数設けられていればよい。補助ビードは、複数の車幅方向ビードの相互間に位置してこれら複数の車幅方向ビードどうしを繋ぐように設けられていればよく、単数、複数のいずれであってもよい。また、互いに隣接する車幅方向ビードどうしの各間に、複数の補助ビードを設けた構成とすることもできる。
第１および第２の凹部は、要は、複数の車幅方向ビードおよび補助ビードの上部に、互いに繋がった上側開口状の凹部として形成されていればよく、その具体的な形状、サイズ、および数などは限定されない。

Ａ 車両構造
３ フロア部
４ サイドメンバ
６ バッテリ
７，７Ａ 当て板状補強部材
７１ 車幅方向ビード
７２ 補助ビード
７３ａ，７３ｂ 第１および第２の凹部
８ ロッカ

Claims (1)

1. 車室のフロア部の車幅方向外方側に位置して車両前後方向に延びるロッカと、
   このロッカよりも車幅方向内方側に位置して車両前後方向に延び、かつ前記フロア部の下面側に接合されたサイドメンバと、
   を備えている、車両構造であって、
   前記フロア部のうち、前記ロッカと前記サイドメンバとの相互間の領域に、前記フロア部と一体または別体で設けられて、上下高さ方向に膨出しているとともに、車両平面視において車幅方向に直状に延び、かつ車両前後方向に間隔を隔てて平行に並んでいる複数の車幅方向ビードと、
   これら複数の車幅方向ビードの相互間に位置してこれら複数の車幅方向ビードどうしを繋ぐように設けられて、上下高さ方向に膨出しており、前記複数の車幅方向ビードと比較して膨出高さが低く、かつ車幅方向の幅が小さい補助ビードと、
   をさらに備えており、
   前記複数の車幅方向ビードおよび前記補助ビードの上部には、互いに繋がった上側開口状の第１および第２の凹部がそれぞれ設けられていることを特徴とする、車両構造。

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