WO2014103638A1

WO2014103638A1 - 車両の床部構造

Info

Publication number: WO2014103638A1
Application number: PCT/JP2013/082561
Authority: WO
Inventors: 浩史天野; 滋堀井; 雄一岡崎; 洋晴飯塚; 山田　豊
Original assignee: トヨタ車体株式会社
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2014-07-03
Also published as: JP2014124997A

Abstract

　本発明に係る車両の床部構造は、フロアサイドメンバ（１４）と、ロッカーレール（１８）と、フロアパネル（２０）と、フロアパネル（２０）を構成しており、左右のフロアサイドメンバ（１４）の車幅方向内側位置で上方に隆起し、その裏側に形成された凹部（２１）に電池（Ｅ）を格納できるように構成された隆起部（２２）と、隆起部（２２）上で車幅方向に延び、シート（５０）を支持可能に構成されたフロアクロスメンバ（３０）とを備える車両の床部構造であって、フロアサイドメンバ（１４）に連結されてフロアパネル（２０）上でロッカーレール（１８）を車幅方向内側から支えるガセット（４０）を備えており、フロアクロスメンバ（３０）は、フロアパネル（２０）の隆起部（２２）からロッカーレール（１８）側に突出しないように構成されている。

Description

車両の床部構造

　本発明は、車両の床下に、車両駆動用の電源となる電池を格納できる車両の床部構造に関する。

　関連する従来の車両の床部構造が特開２００８－１７４１８１号公報に記載されている。特開２００８－１７４１８１号公報に記載の車両では、図６及び図７に示すように、車室の左右両側の床部で車両前後方向に延びるエクステンションメンバ１０１と、左右のエクステンションメンバ１０１（図では右側のみ記載）の車幅方向外側で車室の支柱（図示省略）を支えるロッカーレール１０３とを備えている。そして、左右のロッカーレール１０３の側面にフロアパネル１０５の左右の端縁１０５ｆがそれぞれ接続されている。

　フロアパネル１０５には、左右のエクステンションメンバ１０１の車幅方向内側に断面台形状の隆起部１０５ｕが設けられており、その隆起部１０５ｕの裏面側の凹部に燃料電池スタックＥが格納される。さらに、フロアパネル１０５上には、左右のロッカーレール１０３間を横断するフロアクロスメンバ１０７が設けられている。

　フロアクロスメンバ１０７は、断面逆Ｕ字形に成形されており、そのフロアクロスメンバ１０７の下側が、図６に示すように、フロアパネル１０５の隆起部１０５ｕ、エクステンションメンバ１０１、及びフロアパネル１０５の端部にそれぞれ接続されている。そして、フロアクロスメンバ１０７の高さ寸法と幅寸法は、フロアパネル１０５の隆起部１０５ｕの上で小さく、その隆起部１０５ｕとロッカーレール１０３間で大きくなるように構成されている。即ち、フロアクロスメンバ１０７の全体的な高さ寸法がフロアパネル１０５の隆起部１０５ｕの位置で高くなり過ぎないように構成されている。

　上記構成により、フロアクロスメンバ１０７の強度は、フロアパネル１０５の隆起部１０５ｕの上で小さく、その隆起部１０５ｕとロッカーレール１０３間で大きくなる。したがって、例えば、車両が側面衝突をされた場合に、フロアクロスメンバ１０７は、フロアパネル１０５の隆起部１０５ｕとロッカーレール１０３間でほとんど変形せず、フロアパネル１０５の隆起部１０５ｕ上で大きく変形する。例えば、図７の二点鎖線に示すように、フロアクロスメンバ１０７が下方に折れ曲がるとフロアパネル１０５の隆起部１０５ｕの上面も下方に変形して、燃料電池スタックＥが損傷することがある。

　したがって、改良された車両の床部構造が必要とされている。

　本発明の１つの特徴によると、車両の床部構造は、車室の左右両側で車両前後方向に延びるフロアサイドメンバと、左右のフロアサイドメンバの車幅方向外側で車室の支柱を支えるロッカーレールと、前記フロアサイドメンバとロッカーレールに支持されるフロアパネルと、前記フロアパネルを構成しており、左右のフロアサイドメンバの車幅方向内側位置で上方に隆起し、その裏側に形成された凹部に電池を格納できるように構成された隆起部と、前記隆起部上で車幅方向に延び、シートを支持可能に構成されたフロアクロスメンバとを備える。車両の床部構造は、前記フロアサイドメンバに連結されて前記フロアパネル上でロッカーレールを車幅方向内側から支えるガセットを備えている。前記フロアクロスメンバは、前記フロアパネルの隆起部からロッカーレール側に突出しないように構成されている。

　本発明によると、フロアクロスメンバは、フロアパネルの隆起部上で車幅方向に延び、その隆起部からロッカーレール側に突出しないように構成されている。即ち、フロアクロスメンバがフロアパネルの隆起部とロッカーレール間の空間に入り込んでおらず、前記ロッカーレールから完全に切り離されている。さらに、ロッカーレールは、フロアパネル上でフロアサイドメンバに連結されたガセットによって車幅方向内側から支えられている。

　これにより、車両が側面から衝突されると、その衝突荷重はロッカーレールからガセットを介してフロアパネル、及びフロアサイドメンバに伝わるようになる。このため、前記衝突荷重はフロアパネルの隆起部上のフロアクロスメンバには伝わらない。この結果、フロアクロスメンバ、及び隆起部の変形による前記電池の損傷を防止できるようになる。

　また、ロッカーレールはガセットに支えられているため、衝突荷重を受けても車室内側に倒れこみ難くなる。さらに、フロアパネルの隆起部とロッカーレール間には空間が設けられている。このため、衝突荷重を受けたロッカーレールが車室内側に変形しても、そのロッカーレールがフロアパネルの隆起部に衝突するようなことがなく、その隆起部の変形による前記電池の損傷を防止できる。

　本発明の他の特徴によると、ガセットには、シートの脚部を連結するための被連結部が設けられている。このように、ガセットでシートの脚部を支持できる構成のため、フロアクロスメンバをフロアパネルの隆起部からロッカーレール側に突出させてシートの脚部を支える必要がなくなる。このため、フロアクロスメンバとロッカーレール間の距離を大きく設定できる。

　本発明の他の特徴によると、フロアサイドメンバは、上部開放形のサイドメンバ本体部と、そのサイドメンバ本体部の上側を塞ぐ蓋部とから筒状に構成されている。前記サイドメンバ本体部が前記フロアパネルの下側に配置される。前記蓋部が前記フロアパネルの上側に配置されている。前記サイドメンバ本体部と前記蓋部とが前記フロアパネルを介して互いに連結されている。前記フロアサイドメンバの蓋部にガセットが連結されている。

　このように、フロアサイドメンバがサイドメンバ本体部と蓋部とからなり、フロアパネルを上下から挟む構成のため、フロアサイドメンバの強度が向上する。これにより、フロアサイドメンバ、ガセットによって車幅方向内側から支えられるロッカーレールが車室内側に変形し難くなる。

本発明の実施形態に係る床部構造を備える車両の車両骨格概要を表す模式平面図である。本発明の実施形態に係る車両の床部構造を表す斜視図であり、図１の部分IIの拡大斜視図である。図２のIII（Ａ）－III（Ａ）線断面図である。図２のガセット等の縦断面図である。図３（Ａ）のIV-IV線断面図である。車両の側面衝突時における状態を表す模式断面図である。従来の車両の床部構造を表す斜視図である。図６のVII-VII線断面図である。

　以下、図１から図５に基づいて本発明の実施形態に係る車両の床部構造について説明する。なお、図中の前後左右、及び上下は車両の前後左右、及び上下に対応している。

　車両１０の床部には、図１に示すように、車幅方向両側において車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ１１が設けられている。サイドメンバ１１は、車両骨格を構成するフレームであり、車両１０の前部に位置するフロントサイドメンバ１２と、そのフロントサイドメンバ１２の後側で車室のフロアを構成するフロアサイドメンバ１４と、フロアサイドメンバ１４の後側で車両後部に位置するリヤサイドメンバ１６とを含む。

　左右のフロントサイドメンバ１２の先端部は前部クロスメンバ１３によって連結されている。左右のフロントサイドメンバ１２の基端部間にサスペンションメンバ１５がほぼ水平に支持されている。また、左右のフロアサイドメンバ１４間には、車幅方向に延びる複数本（図１では二本のみ図示）のクロスメンバ１７が渡されている。

　左右のフロアサイドメンバ１４の車幅方向外側には、車室の支柱であるＡピラー、Ｂピラー、Ｃピラー等（図示省略）を支持する左右のロッカーレール１８が車両前後方向に延びるように設けられている。そして、前記ロッカーレール１８と前記フロアサイドメンバ１４間で、クロスメンバ１７の延長線上の位置に車幅方向に延びるアウトリガー１９が設けられている。

　さらに、フロアサイドメンバ１４、クロスメンバ１７、及びアウトリガー１９上にはフロアパネル２０が載せられた状態で固定されている。そのフロアパネル２０の左右の端縁２０ｆが、図２、図３（Ａ）に示すように、上方に折り曲げられた状態で左右のロッカーレール１８の側面にそれぞれ固定されている。

　また、フロアパネル２０上には、図２等に示すように、ロッカーレール１８の車室内側への倒れ込みを防止するガセット４０が車両前後方向に複数個（図２では三個のみ図示）設置されている。

　さらに、左右のリヤサイドメンバ１６間には、図１に示すように、車両前後方向における所定位置に後部クロスメンバ１６ｃが渡されている。

　フロアパネル２０は、図２、図３（Ａ）に示すように、左右のフロアサイドメンバ１４の車幅方向内側位置に断面略台形状に形成された隆起部２２を備えている。そして、フロアパネル２０の隆起部２２と左右のロッカーレール１８の側面に固定された端縁２０ｆとの間に平板部２４が設けられている。

　ここで、フロアパネル２０の左側と右側とで床部構造は等しいため、以下、図２～図４に基づいて、右側の床部構造について説明する。

　フロアパネル２０の隆起部２２は、左右に長い平面角形に形成されている。その隆起部２２の車幅方向中央位置に、図２、図３（Ａ）に示すように、コンソールボックス（図示省略）等が設置される断面逆Ｕ字形の中央高台部２２ｈが車両前後方向に延びるように形成されている。そして、フロアパネル２０の中央高台部２２ｈの右側に位置する隆起部２２と左側に位置する隆起部２２上に運転席用と助手席用のシート５０がそれぞれ設置されるようになっている。また、フロアパネル２０の隆起部２２の裏面側には、下向き凹部２１が形成されており、その下向き凹部２１に燃料電池スタックＥが格納されている。

　ここで、燃料電池スタックＥは、車両１０の駆動に使用される電池であり、左右のフロアサイドメンバ１４に固定された支持部材１４ｘによって下方から支持されている。燃料電池スタックＥは電池と呼ばれることもある。

　フロアパネル２０の隆起部２２（右側）は、図２、図３（Ａ）に示すように、その隆起部２２の天井を構成する上板部２２ｕと、その上板部２２ｕを周囲から支える前側傾斜部２２ｆと、右側縦壁部２２ｓと、後側傾斜部２２ｂとを備えている。

　前記隆起部２２の前側傾斜部２２ｆと上板部２２ｕとの境界位置、及びその近傍が車幅方向に延びるフロアクロスメンバ３０によって覆われている。フロアクロスメンバ３０は、フロアパネル２０の隆起部２２の前部を補強するとともに、シート５０の脚部５２が連結される部材であり、図３（Ａ）等に示すように、クロスメンバ本体３３と、中央側段差部３５とから構成されている。フロアクロスメンバ３０の中央側段差部３５は、フロアパネル２０の中央高台部２２ｈの上面と縦壁面との角部を覆う逆Ｌ形部３５ｅと、クロスメンバ本体３３の左端部を下方から支える棚状部３５ｔとから縦断面略Ｚ字形に形成されている。そして、フロアクロスメンバ３０の中央側段差部３５は、逆Ｌ形部３５ｅの位置でフロアパネル２０の中央高台部２２ｈの角部に、例えば、スポット溶接等により固定されている。

　フロアクロスメンバ３０の中央側段差部３５の棚状部３５ｔは、図４に示すように、横断面形状がクロスメンバ本体３３の横断面図形状とほぼ等しい台形状に成形されている。そして、中央側段差部３５の棚状部３５ｔの後端縁がフロアパネル２０の隆起部２２の上板部２２ｕに、例えば、スポット溶接等により固定されており、棚状部３５ｔの前端縁が隆起部２２の前側傾斜部２２ｆに同じく固定されている。さらに、中央側段差部３５の棚状部３５ｔには、台形の上底に相当する位置の中央にシート５０の左前側の脚部５２が連結されるボルト穴３５ｚが形成されている。

　フロアクロスメンバ３０のクロスメンバ本体３３は、図４に示すように、横断面図形状が台形状に成形されている。そして、上記したように、クロスメンバ本体３３の左端部が中央側段差部３５の棚状部３５ｔに重ねられた状態で、その棚状部３５ｔに支持されるようになっている（図３（Ａ）参照）。クロスメンバ本体３３の左端部には、中央側段差部３５の棚状部３５ｔのボルト穴３５ｚと重なる位置にボルト穴３３ｚが形成されている。相互のボルト穴３３ｚ，３５ｚか完全に重ねられた状態で、クロスメンバ本体３３の左端部は中央側段差部３５の棚状部３５ｔにスポット溶接等により固定されている。

　また、クロスメンバ本体３３の後端縁３３ｂは、図２に示すように、フロアパネル２０の隆起部２２の上板部２２ｕにスポット溶接等により固定されている。さらに、クロスメンバ本体３３の前端縁３３ｆはフロアパネル２０の隆起部２２の前側傾斜部２２ｆに、同じくスポット溶接等により固定されている。

　そして、クロスメンバ本体３３が中央側段差部３５の棚状部３５ｔ、及びフロアパネル２０の隆起部２２に固定された状態で、そのクロスメンバ本体３３の右端は、図３（Ａ）に示すように、フロアパネル２０の隆起部２２の右側縦壁部２２ｓから右方向に突出しないようになる。

　フロアサイドメンバ１４は、図３（Ａ）に示すように、断面略Ｕ字形に形成された溝状のサイドメンバ本体部１４０と、そのサイドメンバ本体部１４０の上部開口を塞ぐ蓋部１４５とにより角形筒状に形成されている。サイドメンバ本体部１４０の幅方向両側にはほぼ一定幅でフランジ部１４０ｆが形成されている。蓋部１４５の幅方向両側にはサイドメンバ本体部１４０のフランジ部１４０ｆと合わせられる位置にフランジ部１４５ｆが形成されている。そして、サイドメンバ本体部１４０の上にフロアパネル２０の平板部２４が載せられる。その平板部２４上に蓋部１４５が載せられた状態で、サイドメンバ本体部１４０と蓋部１４５のフランジ部１４０ｆ,１４５ｆが前記平板部２４を介し、例えば、スポット溶接により固定される。

　フロアサイドメンバ１４の蓋部１４５上とフロアパネル２０の平板部２４上にガセット４０が設置されている。

　ガセット４０は、ロッカーレール１８を車幅方向内側から支えてロッカーレール１８の車室内側への倒れ込みを防止する部材であり、フロアクロスメンバ３０の延長線上の位置（シート５０の前横位置）と、シート５０の真横位置と、シート５０の後横位置とに設置されている。ガセット４０は、図２に示すように、前面板部４１と側面板部４３と後面板部４５とにより水平断面Ｕ字型に形成されている。ガセット４０の側面板部４３には、図３（Ｂ）に示すように、上から順番に上フランジ部４３ｆと天板部４３ｕと傾斜部４３ｓと下フランジ部４３ｄとが設けられている。上フランジ部４３ｆがロッカーレール１８（インナパネル１８ｅ）の上部にスポット溶接等により固定されている。また、ガセット４０の側面板部４３の下フランジ部４３ｄがフロアサイドメンバ１４の蓋部１４５の上面に固定されている。さらに、カセット４０の前面板部４１の端縁と後面板部４５の端縁とがフロアサイドメンバ１４の蓋部１４５、フロアパネル２０の平板部２４、及びロッカーレール１８（インナパネル１８ｅ）の側面に固定されている。

　シート５０の前横位置にあるガセット４０の天板部４３ｕにはシート５０の右前側の脚部５２が連結されるボルト穴４３ｚが形成されている。シート５０の後横位置にあるガセット４０の天板部４３ｕには、シート５０の右後側の脚部５２が連結されるボルト穴４３ｚが形成されている。このボルト穴４３ｚは被連結部と呼ばれることもある。

　また、フロアパネル２０の中央高台部２２ｈの後部右側面には、図２に示すように、シート５０の左後側の脚部５２が連結されるボルト穴４９ｚを備えるブラケット４９が固定されている。

　上記構成により、車両１０が右側面から衝突されると、図５に示すように、その衝突荷重Ｆはロッカーレール１８からガセット４０を介してフロアパネル２０（平板部２４）、及びフロアサイドメンバ１４に伝わる。ここで、フロアクロスメンバ３０は、フロアパネル２０の隆起部２２の右側縦壁部２２ｓとロッカーレール１８間の空間に入り込んでおらず、前記ロッカーレール１８から完全に切り離されているため、衝突荷重Ｆはフロアクロスメンバ３０に伝わらない。この結果、フロアクロスメンバ３０、及び隆起部２２の上板部２２ｕの変形による燃料電池スタックＥの損傷を防止できるようになる。

　また、ロッカーレール１８はガセット４０に支えられているため、衝突荷重Ｆを受けても車室内側に倒れこみ難くなる。さらに、フロアパネル２０の隆起部２２の右側縦壁部２２ｓとロッカーレール１８間には空間が設けられているため、衝突荷重Ｆを受けたロッカーレール１８が車室内側に変形しても、そのロッカーレール１８が隆起部２２の右側縦壁部２２ｓに衝突することがない。このため、フロアパネル２０の隆起部２２の変形による電池スタックＥの損傷を防止できる。

　また、ガセット４０には、シート５０の脚部５２を連結するためのボルト穴４３ｚ（被連結部）が設けられている。このように、ガセット４０でシート５０の脚部５２を支持できる構成のため、フロアクロスメンバ３０をフロアパネル２０の隆起部２２からロッカーレール１８側に突出させてシートの脚部を支える必要がなくなる。このため、フロアクロスメンバ３０とロッカーレール１８間の距離を大きく設定できるようになる。

　また、フロアサイドメンバ１４は、上部開放形のサイドメンバ本体部１４０と、そのサイドメンバ本体部１４０の上側を塞ぐ蓋部１４５とから筒状に構成されている。そして、サイドメンバ本体部１４０がフロアパネル２０の下側に配置され、蓋部１４５がフロアパネル２０の上側に配置されて、サイドメンバ本体部１４０と蓋部１４５とが互いに連結されており、フロアサイドメンバ１４の蓋部１４５にガセット４０が連結されている。このように、フロアサイドメンバ１４がサイドメンバ本体部１４０と蓋部１４５とからなり、フロアパネル２０を上下から挟む構成のため、フロアサイドメンバ１４の強度が向上する。これにより、フロアサイドメンバ１４、ガセット４０によって車幅方向内側から支えられるロッカーレール１８が車室内側に変形し難くなる。

　ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、フロアパネル２０の隆起部２２の前側傾斜部２２ｆと上板部２２ｕとの境界位置、及びその近傍の位置にフロアクロスメンバ３０を設ける例を示した。しかし、前記隆起部２２の上板部２２ｕと後側傾斜部２２ｂとの境界位置、及びその近傍に後側のフロアクロスメンバ３０を設けるようにすることも可能である。そして、シート５０の脚部５２（左後）をブラケット４９で支持する代わりに、後側のフロアクロスメンバ３０で支持するようにすることも可能である。

　また、フロアパネル２０の隆起部２２上に前列シートである運転席と助手席とを設置する例を示したが、前記隆起部２２の位置を後方にずらして中央シート、あるいは後列シートを設置することも可能である。

Claims

　車室の左右両側で車両前後方向に延びるフロアサイドメンバと、左右のフロアサイドメンバの車幅方向外側で車室の支柱を支えるロッカーレールと、前記フロアサイドメンバとロッカーレールに支持されるフロアパネルと、前記フロアパネルを構成しており、左右のフロアサイドメンバの車幅方向内側位置で上方に隆起し、その裏側に形成された凹部に電池を格納できるように構成された隆起部と、前記隆起部上で車幅方向に延び、シートを支持可能に構成されたフロアクロスメンバとを備える車両の床部構造であって、
　前記フロアサイドメンバに連結されて前記フロアパネル上でロッカーレールを車幅方向内側から支えるガセットを備えており、
　前記フロアクロスメンバは、前記フロアパネルの隆起部からロッカーレール側に突出しないように構成されている車両の床部構造。
　請求項１に記載された車両の床部構造であって、
　前記ガセットには、前記シートの脚部を連結するための被連結部が設けられている車両の床部構造。
　請求項１又は請求項２のいずれかに記載された車両の床部構造であって、
　前記フロアサイドメンバは、上部開放形のサイドメンバ本体部と、そのサイドメンバ本体部の上側を塞ぐ蓋部とから筒状に構成されており、
　前記サイドメンバ本体部が前記フロアパネルの下側に配置され、前記蓋部が前記フロアパネルの上側に配置されて、前記サイドメンバ本体部と前記蓋部とが前記フロアパネルを介して互いに連結されており、
　前記フロアサイドメンバの蓋部に前記ガセットが連結されている車両の床部構造。