JP4957270B2 - 車体床部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体床部構造に関する。

従来、車両の下部車体構造では、フロアトンネル部を跨いで左右の車体床部を連結する荷重伝達部材（ブレース）を設けたものが考案されている（例えば、特許文献１参照）。このブレースは、パイプ材で構成されており、平たく潰された両端部がボルト及びナットによって車体床部に締結されている。
特開平９−２０７８２４号公報

しかしながら、上述のようなブレースでは、ボルト及びナットによってブレースを確実に車体床部に締結するためには、ブレース（パイプ材）の両端部の平面度を充分に確保する必要がある。このため、パイプ材の両端部を潰す際に大きな荷重を作用させなければならず、加工が煩雑になる。

本発明は上記事実を考慮し、フロアトンネル部の左右の床部間でパイプ材を介して良好に荷重を伝達できると共に、パイプ材に煩雑な加工を施さなくてもパイプ材をフロアパネルに固定することができる車体床部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る車体床部構造は、車体前後方向に沿ってフロアトンネル部が形成されると共に、前記フロアトンネル部の左右に床部が設けられるフロアパネルと、前記フロアトンネル部を跨いで左右の床部を連結するためのパイプ材と、互いの間に前記パイプ材の軸線方向端部を挟むと共に、各々が前記パイプ材に結合される上下一対のブラケットと、下側の前記ブラケットに設けられ、前記フロアパネルに固定される固定部と、上側の前記ブラケットに設けられると共に、前記フロアトンネル部の側部に対向して配置され、前記床部に前記フロアトンネル部側へ向いた荷重が作用した際に前記側部から荷重が入力される荷重入力部と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の車体床部構造では、フロアパネルのフロアトンネル部を跨いで左右の床部を連結するためのパイプ材は、軸線方向端部が上下一対のブラケットに挟まれた状態で両者に結合されている。下側のブラケットには、フロアパネルに固定される固定部が設けられている。したがって、パイプ材に煩雑な加工を施さなくても、パイプ材をフロアパネルに固定することができる。また、上側のブラケットには、フロアトンネル部の側部に対向して配置される荷重入力部が設けられている。この荷重入力部には、床部に対してフロアトンネル部側へ向いた荷重が作用した際に荷重が入力される。したがって、上側のブラケット及び下側のブラケットの両方でパイプ材に荷重を伝達することができるので、左右の床部間でパイプ材を介して良好に荷重を伝達することができる。

請求項２に記載の発明に係る車体床部構造は、請求項１に記載の車体床部構造において、前記上下一対のブラケットは、互いに結合されて一端側に閉断面を形成し、前記閉断面内に前記パイプ材の軸線方向端部を収容すると共に、前記固定部は、下側の前記ブラケットの他端側に設けられ、前記荷重入力部は、上側の前記ブラケットの他端に設けられることを特徴としている。

請求項２に記載の車体床部構造では、上側のブラケットの他端に設けられた荷重入力部から上側のブラケットに入力された荷重と、下側のブラケットの他端側に設けられた固定部から下側のブラケットに入力された荷重は、これらのブラケットの一端側に形成された閉断面内に軸線方向端部が収容されているパイプ材に伝達される。この車体床部構造では、上下一対のブラケットの一端側に閉断面が形成されているため、上下一対のブラケットの結合状態での剛性を向上させることができる。

請求項３に記載の発明に係る車体床部構造は、請求項１又は請求項２に記載の車体床部構造において、前記フロアトンネル部は、前記床部の上方側へ膨出したトンネル本体と、前記トンネル本体の車幅方向両側に設けられ、前記床部の下方側へ膨出したトンネルサイドメンバとを有し、前記固定部は、前記トンネルサイドメンバの下部に固定され、前記荷重入力部は、前記トンネルサイドメンバの側部に対向して配置されることを特徴としている。

請求項３に記載の車体床部構造では、下側のブラケットに設けられた固定部がトンネルサイドメンバの下部に固定されており、上側のブラケットに設けられた荷重入力部がトンネルサイドメンバの側部に対向して配置されている。このトンネルサイドメンバは、床部の下方側へ膨出している。このため、上下一対のブラケットに結合されるパイプ材を床部の下方側（すなわち床部の上方側へ膨出したトンネル本体に対して下方側）に配置させることができる。したがって、トンネル本体内のスペースがパイプ材によって侵食されることを抑制できる。

以上説明したように、本発明の請求項１に係る車体床部構造では、フロアトンネル部の左右の床部間でパイプ材を介して良好に荷重を伝達できると共に、パイプ材に煩雑な加工を施さなくてもパイプ材をフロアパネルに固定することができる。

本発明の請求項２に係る車体床部構造では、上下一対のブラケットの結合状態での剛性を向上させることができる。

本発明の請求項３に係る車体床部構造では、トンネル本体内のスペースがパイプ材によって侵食されることを抑制できる。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。なお、図中矢印ＦＲは車体前方向を示し、矢印ＵＰは車体上方向を示し、矢印ＩＮは車幅内側方向を示している。

図１に示されるように、本第１の実施形態に係る車体床部は、金属板をプレス加工することによって形成されたフロアパネル１２を有している。フロアパネル１２の車幅方向中央部には、車体前後方向に沿ってフロアトンネル部１４が形成されており、フロアトンネル部１４の左右には、床部１６、１８が設けられている。

フロアトンネル部１４は、左右の床部１６、１８の上方側へ膨出したトンネル本体２０を有している。このトンネル本体２０は、断面略コ字形に形成されて車体下方側へ開口している。トンネル本体２０の車幅方向両側には、それぞれ左右の床部１６、１８の下方側へ膨出したトンネルサイドメンバ２２が設けられている。これらのトンネルサイドメンバ２２は、トンネル本体２０と共にフロアトンネル部１４を構成しており、断面コ字形に形成されて上方側へ開口している。

トンネル本体２０の下方側でトンネルサイドメンバ２２の間には、車幅方向に沿って荷重伝達部材２４が設けられている。この荷重伝達部材２４は、フロアトンネル部１４を跨いで左右の床部１６、１８を連結するためのパイプブレース２６（パイプ材）を有している。パイプブレース２６は、金属材料によって断面円形の筒状に形成されたものであり、軸線方向が車幅方向に沿った状態で配置されている。パイプブレース２６の軸線方向両端部は、それぞれ金属板をプレス加工することによって形成された上下一対のブラケット２８、３０によって挟まれている。

下側のブラケット３０（以下、下側ブラケット３０という）は、平面視で車幅方向に長い矩形状に形成されている。図３に示されるように、下側ブラケット３０の車体前後方向両端部は下方側へ向けて直角に屈曲されており、前後一対の補強部３０Ａが形成されている。これらの補強部３０Ａは、下側ブラケット３０の曲げ剛性を向上させている。

また、下側ブラケット３０の車体前後方向中央部には、上方側へ向けて開口する凹座３０Ｂが車幅方向に沿って形成されている。この凹座３０Ｂは、下側ブラケット３０の車体前後方向中央部に、下方側へ向けて断面円弧状に膨出した膨出部３０Ｃが設けられることで形成されたものであり、下側ブラケット３０の長手方向一端部（車幅方向内側端部）から長手方向他端部（車幅方向外側端部）にかけて延在している。なお、下側ブラケット３０の長手方向他端側では、膨出部３０Ｃの膨出量が徐々に減少されており、凹座３０Ｂの幅寸法及び深さ寸法が徐々に小さくなっている。

下側ブラケット３０の長手方向一端側において、上記凹座３０Ｂ内には前述したパイプブレース２６の軸線方向端部が収容されている（図４参照）。但し、下側ブラケット３０の長手方向一端側における凹座３０Ｂの深さ寸法は、パイプブレース２６の直径よりも小さく設定されており、パイプブレース２６の上端部は、凹座３０Ｂの外側（下側ブラケット３０の上方側）へ突出している。また、凹座３０Ｂの内径は、パイプブレース２６の直径と略同じ寸法に形成されており、パイプブレース２６の外周面のうち下側の半分程度は、凹座３０Ｂの内周面に密着している。

上記密着部分の上側で凹座３０Ｂの開口部付近では、パイプブレース２６の車体前後方向両側において、凹座３０Ｂの内周面とパイプブレース２６の外周面とが離れており、この離れた部分で下側ブラケット３０とパイプブレース２６とがアーク溶接により接合（結合）されている（なお、図４では、当該溶接箇所に符号３１を付与してある）。

下側ブラケット３０の長手方向他端部には、下側ブラケット３０をフロアパネル１２に固定するための固定部３０Ｄが設けられている。固定部３０Ｄは、トンネルサイドメンバの下壁２２Ａ（下部）の下面に当接して配置されている。固定部３０Ｄには、前後一対の貫通孔３２が形成されており、これらの貫通孔３２は、トンネルサイドメンバ２２の下壁２２Ａに形成された一対の貫通孔３４と同軸上に配置されている。これらの貫通孔３２、３４には、ボルト３６が挿通されており、下壁２２Ａの上側に設けられたナット３８がボルト３６に螺合している。これにより、下側ブラケット３０がトンネルサイドメンバ２２の下壁２２Ａ（フロアパネル１２）に締結固定されると共に、パイプブレース２６が下側ブラケット３０を介してフロアパネル１２に固定されている。

一方、上側のブラケット２８（以下、上側ブラケット２８という）は、下側ブラケット３０と同様に、平面視で車幅方向に長い矩形状に形成されている。但し、この上側ブラケット２８は、車幅方向に沿った長さ寸法、及び車体前後方向に沿った幅寸法が、共に下側ブラケット３０のそれよりも短く形成されている。この上側ブラケット２８は、下側ブラケット３０の上側において、長手方向一端部（車幅方向内側端部）を下側ブラケット３０の長手方向一端部に揃えた状態で下側ブラケット３０の車体前後方向中央部に配置されている。上側ブラケット２８の前後方向両端部は、下側ブラケット３０の上面にアーク溶接によって接合（結合）されている（なお、図３及び図４では、当該溶接箇所に符号３３を付与してある）。このため、上側ブラケット２８及び下側ブラケット３０によって、パイプブレース２６の軸線方向端部が収容される閉断面が形成されている。

上側ブラケット２８の車体前後方向中央部（下側ブラケット３０の凹座３０Ｂに対向する位置）には、下方側へ向けて開口する凹座２８Ａが車幅方向に沿って形成されている。この凹座２８Ａは、上側ブラケット２８の車体前後方向中央部に、上方側へ向けて断面略コ字形に膨出した膨出部２８Ｂが設けられることで形成されたものであり、上側ブラケット２８の長手方向一端部（車幅方向内側端部）から長手方向他端部（車幅方向外側端部）にかけて延在している。

上側ブラケット２８の長手方向一端側における凹座２８Ａの深さ寸法は、下側ブラケット３０の上面から突出するパイプブレース２６の突出高さ寸法と略同じ寸法に設定されている。このため、図４に示されるように、パイプブレース２６の上端部は、凹座２８Ａ（膨出部２８Ｂの内面）に当接している。膨出部２８Ｂの長手方向一端側には、長孔２８Ｃが形成されており、この長孔２８Ｃの孔縁とパイプブレース２６の上端部とがアーク溶接によって接合されている（なお、図３及び図４では、当該溶接箇所に符号３５を付与してある）。これにより、上側ブラケット２８とパイプブレース２６とが結合されている。

なお、上側ブラケット２８及び下側ブラケット３０がパイプブレース２６に結合される際には、先ず下側ブラケット３０がパイプブレース２６に接合される。その後で上側ブラケット２８が下側ブラケット３０に接合され、最後に上側ブラケット２８の長孔２８Ｃの孔縁部がパイプブレース２６に接合される。

一方、上側ブラケット２８の長手方向他端側では、膨出部２８Ｂの高さ寸法が段付状に高くなっている。膨出部２８Ｂの長手方向他端面は、荷重入力部としての荷重入力面２８Ｄとされている。この荷重入力面２８Ｄは、略コ字形に形成されており、トンネルサイドメンバ２２の車幅方向内側の側壁２２Ｂ（フロアトンネル部１４の側部）に対向して配置されている。荷重入力面２８Ｄと側壁２２Ｂとは近接して配置されており、床部１６（又は床部１８）に対してフロアトンネル部１４側へ向いた荷重が作用した際には、側壁２２Ｂから荷重入力面２８Ｄに荷重が入力されるようになっている。

なお、荷重入力面２８Ｄと側壁２２Ｂとの間に隙間が設けられているのは、荷重伝達部材２４及びフロアトンネル部１４の寸法誤差を吸収するためであり、これらの寸法精度を良好に確保できる場合には、荷重入力面２８Ｄと側壁２２Ｂとが当接して配置される構成にしてもよい。

次に、本第１の実施形態の作用について説明する。

上記構成の荷重伝達部材２４では、パイプブレース２６の軸線方向端部が、上下一対のブラケット２８、３０に挟まれた状態で両者に結合されている。下側ブラケット３０の長手方向他端側には、フロアパネル１２（トンネルサイドメンバ２２の下壁２２Ａ）に固定される固定部が設けられている。したがって、パイプブレース２６に煩雑な加工を施さなくても、パイプブレース２６をフロアパネル１２に固定することができる。

また、この荷重伝達部材２４では、上側ブラケット２８の膨出部２８Ｂの長手方向他端に設けられた荷重入力面２８Ｄがトンネルサイドメンバ２２の側壁２２Ｂ（フロアトンネル部１４の側部）に対向かつ近接して配置されている。したがって、床部１６（又は床部１８）に対してフロアトンネル部１４側へ向いた荷重が作用した際（例えば、車両が側面衝突した際）には、フロアパネル１２に固定された下側ブラケット３０を介してパイプブレース２６に荷重が伝達されると共に、フロアトンネル部１４の側部から上側ブラケット２８の荷重入力面２８Ｄに荷重が入力される。荷重入力面２８Ｄに入力された荷重は、上側ブラケット２８を介してパイプブレース２６に伝達される。したがって、上側ブラケット２８及び下側ブラケット３０の両方でパイプブレース２６に荷重を伝達することができるので、左右の床部１６、１８間でパイプブレース２６を介して良好に荷重を伝達（分散）することができる。

しかも、本第１の実施形態では、互いに接合された上下一対のブラケット２８、３０の長手方向一端側に閉断面が形成されており、この閉断面内に収容されたパイプブレース２６の軸線方向端部が上下一対のブラケット２８、３０に結合されている。このように、上下一対のブラケット２８、３０が閉断面を形成しているので、上下一対のブラケット２８、３０の結合状態での剛性を向上させることができる。したがって、左右の床部１６、１８間で一層良好に荷重を伝達することができる。

なお、本第１の実施形態に係る荷重伝達部材２４において、上下一対のブラケット２８、３０が配置された部位（フロアパネル１２への取付部）には、車両の側面衝突時にあまりモーメントが作用しないが、パイプブレース２６が配置された部位には、大きなモーメントが作用する。すなわち、本第１の実施形態に係る荷重伝達部材２４では、大きいモーメントが作用する部位に、高張力のパイプブレース２６を配置し、あまりモーメントが作用しない部位に、軽量で安価な板金製のブラケット２８、３０を配置している。このため、荷重伝達部材２４の全体としての重量を軽量化できると共に、側面衝突時に求められる耐力を最適に設計することができる。しかも、上述のように、パイプブレース２６に煩雑な加工を施す必要がないため、荷重伝達部材２４の全体としての製造コストを低減することができる。

また、本第１の実施形態では、フロアパネル１２に固定される下側ブラケット３０が板金製であるため、下側ブラケット３０の固定部３０Ｄの平面度を容易に確保することができる。したがって、固定部３０Ｄをフロアパネル１２に締結するボルト３６及びナット３８の締結トルクを設定どおりに維持することができる。

さらに、本第１の実施形態では、下側ブラケット３０の固定部３０Ｄが、床部１６、１８の下方側へ膨出したトンネルサイドメンバ２２の下壁２２Ａに固定されており、上側ブラケット２８の荷重入力面２８Ｄがトンネルサイドメンバ２２の側壁２２Ｂに対向している。このため、上下一対のブラケット２８、３０に結合されるパイプブレース２６を、床部１６、１８の下方側（床部１６、１８の上方側へ膨出したトンネル本体２０に対して下方側）に配置させることができる。したがって、トンネル本体２０内のスペースがパイプブレース２６や上下一対のブラケット２８、３０によって侵食されることを抑制できる。

また、本第１の実施形態では、上側ブラケット２８に断面略コ字形の膨出部２８Ｂが設けられることで、上側ブラケット２８の曲げ剛性が向上している。しかも、上側ブラケット２８の長手方向他端側で膨出部２８Ｂの高さ寸法が増加されており、膨出部２８Ｂに設けられた荷重入力面２８Ｄが略コ字形に形成されている（荷重入力面２８Ｄが縦方向に延在する部分と横方向に延在する部分を有している）。このため、トンネルサイドメンバ２２の側壁２２Ｂから荷重入力面２８Ｄに荷重が入力された際に、膨出部２８Ｂ及び上側ブラケット２８が変形することを効果的に抑制できる。

なお、上記第１の実施形態では、車両の側面衝突時に左右の床部１６、１８間で荷重を伝達させるために、荷重伝達部材２４（パイプブレース２６）を車幅方向に沿って配置させた構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば、オフセット衝突時に左右の床部１６、１８間で荷重を伝達させるためには、荷重伝達部材２４を車幅方向（車体前後方向）に対して斜めに配置させることが好ましい。

また、上記第１の実施形態では、上側ブラケット２８に設けられた荷重入力面２８Ｄ（荷重入力部）がトンネルサイドメンバ２２の側壁２２Ｂ（フロアトンネル部１４の側部）に対向して配置された構成としたが、更にこれに加えて、下側ブラケット３０にも補助的に荷重入力部を設け、この荷重入力部をフロアトンネル部１４の側部に対向して配置させる構成にしてもよい。この場合、例えば下側ブラケット３０の長手方向他端側の一部を上方に切り起こすことで、フロアトンネル部１４の側部に対向する荷重入力部を形成することができる。このようにすれば、床部１６（又は床部１８）に対してフロアトンネル部１４側へ向いた荷重が作用した際に、フロアトンネル部１４の側部から下側ブラケット３０の荷重入力部に荷重が入力されるので、下側ブラケット３０を介したパイプブレース２６への荷重伝達効率を向上させることができる。

さらに、上記第１の実施形態では、パイプブレース２６（パイプ材）が断面円形に形成された構成としたが、本発明はこれに限らず、パイプ材の断面形状は、適宜変更することができるものであり、例えば楕円形や多角形に形成してもよい。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、前記第１の実施形態と基本的に同様の構成・作用については、前記第１の実施形態と同符号を付与し、その説明を省略する。

図５には、本発明の第２の実施形態に係る車体床部構造が適用されて構成された自動車の車体床部の部分的な構成が縦断面図にて示されている。この実施形態は、前記第１の実施形態と基本的に同様の構成とされている。但し、この実施形態では、フロアトンネル部１４の左右一対のトンネルサイドメンバ２２が省略されており、下側ブラケット３０の固定部３０Ｄが床部１６、１８に固定されている。また、上側ブラケット２８は、トンネル本体２０の内側に配置されており、荷重入力面２８Ｄがトンネル本体２０の側壁２０Ａに対向（当接又は近接）して配置されている。

この実施形態では、上側ブラケット２８及びパイプブレース２６の上端側がトンネル本体２０の内側に配置されるので、トンネル本体２０内のスペースが若干狭くなるが、それ以外の点では前記第１の実施形態と基本的に同様の作用効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る車体床部構造が適用されて構成された自動車の車体床部の部分的な構成を示す縦断面図である。 図１の一部を拡大した拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車体床部構造を構成する荷重伝達部材の部分的な構成を示す斜視図である。 図３の４−４線断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車体床部構造が適用されて構成された自動車の車体床部の部分的な構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１２ フロアパネル
１４ フロアトンネル部
１６ 車体左側の床部
１８ 車体右側の床部
２０ トンネル本体
２０Ａ 側壁（フロアトンネル部の側部）
２２ トンネルサイドメンバ
２２Ａ 下壁（トンネルサイドメンバの下部）
２２Ｂ 側壁（フロアトンネル部の側部）
２６ パイプブレース（パイプ材）
２８ 上側のブラケット
２８Ｄ 荷重入力面
３０ 下側のブラケット
３０Ｄ 固定部

Claims (3)

1. 車体前後方向に沿ってフロアトンネル部が形成されると共に、前記フロアトンネル部の左右に床部が設けられるフロアパネルと、
   前記フロアトンネル部を跨いで左右の床部を連結するためのパイプ材と、
   互いの間に前記パイプ材の軸線方向端部を挟むと共に、各々が前記パイプ材に結合される上下一対のブラケットと、
   下側の前記ブラケットに設けられ、前記フロアパネルに固定される固定部と、
   上側の前記ブラケットに設けられると共に、前記フロアトンネル部の側部に対向して配置され、前記床部に前記フロアトンネル部側へ向いた荷重が作用した際に前記側部から荷重が入力される荷重入力部と、
   を有する車体床部構造。
2. 前記上下一対のブラケットは、互いに結合されて一端側に閉断面を形成し、前記閉断面内に前記パイプ材の軸線方向端部を収容すると共に、前記固定部は、下側の前記ブラケットの他端側に設けられ、前記荷重入力部は、上側の前記ブラケットの他端に設けられることを特徴とする請求項１に記載の車体床部構造。
3. 前記フロアトンネル部は、前記床部の上方側へ膨出したトンネル本体と、前記トンネル本体の車幅方向両側に設けられ、前記床部の下方側へ膨出したトンネルサイドメンバとを有し、前記固定部は、前記トンネルサイドメンバの下部に固定され、前記荷重入力部は、前記トンネルサイドメンバの側部に対向して配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体床部構造。

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