JP5077487B2 - 車両ボディ構造体 - Google Patents

Description

本発明は、車両のボディ構造に関し、特に、車両の床部分を構成するフロアパネル周辺の車両ボディ構造体に関する。

自動車の車体において、その剛性を高めるために、車室の床面を構成するフロアパネルに、車両の前後方向へ沿って延在するフロアメンバを設置し、このフロアパネルとフロアメンバとで閉断面を形成した車体構造が知られている。特許文献１記載の技術は、フロアパネルに前後方向に沿って延びる凹部（溝）を形成し、その溝内にフロアメンバを収容することで、車室の床面に段差が生じるのを抑制する一方、フロアメンバの後端を車両の左右方向に延在するクロスメンバで固定することでその補強を行っている。

特開２００７−８３８６８号公報

このようにして車両の剛性を高めることで、オフセット衝突時の車室の変形を抑制して乗員を保護する機能を有する。一方で、フルラップ衝突時においては、オフセット衝突時に比較して車体同士の衝突範囲が広くなるため、荷重に対する変形量が同じであれば、車両減速加速度が大きくなる。そのため、フルラップ衝突時には変形部分を増やす必要があり、従来は、車両パッケージの変更により対処していた。

そこで本発明は、オフセット衝突時には少ない変形量を、フルラップ衝突時には大きな変形量を達成することを可能とした車両ボディ構造体を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る車両ボディ構造体は、車室の床面を構成するフロアパネルと、車両の前後方向に沿って延在するフロアメンバにより、その延在方向と垂直な断面中において閉断面を形成する車両ボディ構造体であって、フロアメンバとフロアパネルとは、閉断面の接触部分で接合されておらず、両者を前記フロアパネルの平坦部付近の前記閉断面の外側で接続するブラケットを備えている。

車幅方向に延在してフロアメンバをまたいでフロアパネルに固定されるフロアクロスメンバをさらに備えていてもよい。フロアパネルを挟んで、フロアメンバと反対側に、車両の前後方向に沿って延在し、フロアパネルとフロアメンバの閉断面とその一部を共有する閉断面を形成する第２のフロアメンバを備えていてもよい。フロアパネルは、車両の前後方向に沿って延在する凹部を備えており、フロアメンバはこの凹部内に収容されているとよい。ブラケットは、オフセット衝突時に見込まれる荷重より大きく、フルラップ衝突時に見込まれる荷重より小さい前後方向への荷重が付与されるとフロアメンバとフロアパネルの接続を分離するとよい。

フロアメンバとフロアパネルとは閉断面を形成し、これが前後方向に沿って延びることで、車室床面の剛性を高めるので、オフセット衝突時の車室の変形を効果的に抑制することができる。フルラップ衝突時には、両者を接続するブラケットが外れることで、床面全体の剛性は低下し、フロアパネルの変形を許容する。このため、車両減速加速度を小さくすることができ、乗員への衝撃を緩和できる。

本発明に係る車両ボディ構造体の構造を示す斜視図である。 図１のII−II線断面図である。 フルラップ衝突時の図１の構造体の変形状態を示す斜視図である。 図３のIV−IV線断面図である。 従来の車両ボディ構造体の構造を示す斜視図である。 図５のVI−VI線断面図である。 フルラップ衝突時の図５の構造体の変形状態を示す斜視図である。 図７のVIII−VIII線断面図である。 衝突時の荷重−変形特性例を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明に係る車両ボディ構造体の構造を示す斜視図であり、図２は、そのII−II線断面図である。本発明に係る車両ボディ構造体１は、車質床面を形成するフロアパネル１０を備える。フロアパネル１０は、例えば金属板により形成される板状の部材であり、床部分を構成する左右の平坦部１１（図は右側部分のみを示し、左側部分の記載は省略している）と、前方部分で上方に持ち上がるダッシュロアパネル部１２と、車両前後方向に沿って車室側へと突出する断面が略コの字状のフロアトンネル部１３を有している。各平坦部１１からダッシュロアパネル部１２の車幅方向の中心付近には、車両の前後方向に沿って溝（凹部）１４が形成されている。

この溝１４内には、この溝１４の延在方向に沿って延びるフロアアッパメンバ２０が収容されている。フロアアッパメンバ２０は、略コの字状の断面部分を有し、その開放端面を溝１４の底面に向けて収容されることにより、溝１４の底面とフロアアッパメンバ２０のコの字状の部分とが閉断面を形成している。フロアアッパメンバ２０の上面とフロアパネル１０の平坦部１１とは、それぞれ板状のブラケット４１、４２に溶接されて接続されている（図２に溶接箇所を×印で示す）。

フロアパネル１０のこの溝１４の下部のフロアアッパメンバ２０と反対側の対称位置には、溝１４の延在方向に沿って延びる略コの字状断面のフロアアンダメンバ２１が配置されている。この結果、溝１４の底面とフロアアンダメンバ２１のコの字状の部分とが閉断面を形成している。

ブラケット４１、４２より車両後方側のフロアパネル１０の平坦部１１上には、車幅方向に沿って延在するフロアクロスメンバ３０が配置されている。このフロアクロスメンバ３０も略コの字状の断面を有しており、その開放端面が平坦部１１側を向くよう配置され、固定されている。この結果、フロアクロスメンバ３０は、溝１４及び、その中に収容されているフロアアッパメンバ２０をまたぐ形で配置される。そして、フロアクロスメンバ３０とフロアアッパメンバ２０との間には隙間が設けられ、両者は接続されていない。

本実施形態の車両ボディ構造体１においては、オフセット衝突時は、フロアアッパメンバ２０、フロアアンダメンバ２１それぞれとフロアパネル１０とが形成する閉断面によって剛性が高められているので、車室の変形を効果的に抑制することができる。

一方、フルラップ衝突時は、フロアパネル１０を積極的に変形させることで衝突エネルギーを吸収する。フルラップ衝突時の変形状態を図３、図４に示す。本実施形態においては、ブラケット４１、４２のフロアアッパメンバ２０、または、平坦部１１との溶接箇所の車両前後方向の荷重に対する強度を、オフセット衝突時に見込まれる荷重より大きく、フルラップ衝突時に見込まれる荷重より小さく設定しておく。

この結果、フルラップ衝突時には、ブラケット４１、４２とフロアアッパメンバ２０または平坦部１１との溶接部が破断等して剥がれることにより、フロアアップメンバ２０と平坦部１１との接続が解除されることにより、フロアアップメンバ２０は、溝１４内を後方に移動する。このとき、フロアクロスメンバ３０と、フロアアップメンバ２０とは接続されていないので、このフロアアップメンバ２０の後方への移動をフロアクロスメンバ３０が邪魔することがない。これにより、フロアパネル１０の剛性が下がり、フロアクロスメンバ３０を含めた車両ボディ構造体１の変形により、衝突エネルギーを吸収することができる。

図５〜図８に比較のため、従来の構造とそのフルラップ衝突時の変形例を示す。図５、図７はそれぞれ変形前、変形後の斜視図であり、図６、図８はそれぞれそのVI−VI線、VIII−VIII線断面図であって、本実施形態についての図１〜図４に対応している。

この従来構造のフロアパネル１０ａの基本構成は、図１に示されるフロアパネル１０とほぼ同様であるが、溝１４ａを有しておらず、フロアアッパメンバ２０ａは、ダッシュロアパネル部１２から平坦部１１のフロアクロスメンバ３０に至る箇所のフロアパネル１０上に取り付けられており、その後端は、フロアクロスメンバ３０によって固定されている。

この構造によっても車両ボディ構造体１ａの剛性を高めることができるため、オフセット衝突時の車室の変形を抑制することができる。しかしながら、フルラップ衝突時においても、フロアアッパメンバ２０ａの後方への移動は、フロアクロスメンバ３０によって抑制されるため、フロアパネル１０全体としての剛性は高められていることになり、その変形が抑制されることになる。その結果、車両減速加速度が大きくなり、本実施形態に比較して乗員への衝撃が伝わりやすくなる。

図９は、本実施形態と従来例とでオフセット衝突時とフルラップ衝突時の荷重変形特性を比較したグラフである。オフセット衝突時の荷重変形特性はほぼ同様のため、本実施形態の荷重変形特性のみを示す（図中の線Ｃ）。フルラップ衝突時の荷重変形特性については従来例を線Ａで、本実施形態の場合をＢで示す。

フルラップ衝突時の初期は、本実施形態においてもブラケット４１、４２の溶接点が破断するまでは、従来例と同様の反力−変形量対応を示す。本実施形態では、反力が増大してブラケット４１、４２の溶接点が破断すると、そこからは、衝突エネルギーが変形に用いられるため、衝突反力は増大することなくフロアパネル１０等を変形させる。このため、最大衝突反力は、従来例より低く保たれる。一方、オフセット衝突時は、衝突反力により溶接点が破断するには至らない。

以上説明した実施形態では、ブラケット４１、４２とフロアパネル１０、フロアアッパメンバ２０とは溶接により接続したが、ボルトやネジ等を利用して締結してもよい。この場合も、オフセット衝突時の荷重より大きく、フルラップ衝突時の荷重より小さい荷重で接続が解除されるように構成する。

ここでは、フロアアッパメンバ２０とフロアアンダメンバ２１とを有し、フロアアッパメンバ２０を溝１４内に収容する例を説明したが、フロアアンダメンバ２１側に溝を形成して、これを収容する形式としてもよい。溝に収容されているメンバ側をブラケットで接続しておくと、ブラケットが破断した際に、当該メンバが溝の長手方向に沿って移動しやすくなり、好ましい。また、いずれか一方のメンバのみを設ける形態でもよい。この場合には、そのメンバをフロアパネルとブラケットで接続するとよい。以上の説明では、クロスメンバを有する形態を説明してきたが、クロスメンバを設けない構成であってもよい。

本発明は、自動車以外の各種車両のフロア構造にも適用が可能である。

１、１ａ…車両ボディ構造体、１０、１０ａ…フロアパネル、１１…平坦部、１２…ダッシュロアパネル部、１３…フロアトンネル部、１４、１４ａ…溝、２０、２０ａ…フロアアッパメンバ、２１…フロアアンダメンバ、３０…フロアクロスメンバ、４１、４２…ブラケット。

Claims (5)

1. 車室の床面を構成するフロアパネルと、車両の前後方向に沿って延在するフロアメンバにより、その延在方向と垂直な断面中において閉断面を形成する車両ボディ構造体であって、
   前記フロアメンバと前記フロアパネルとは、閉断面の接触部分で接合されておらず、両者を前記フロアパネルの平坦部付近の前記閉断面の外側で接続するブラケットを備えている車両ボディ構造体。
2. 車幅方向に延在して前記フロアメンバをまたいで前記フロアパネルに固定されるフロアクロスメンバをさらに備えている請求項１記載の車両ボディ構造体。
3. 前記フロアパネルを挟んで、前記フロアメンバと反対側に、車両の前後方向に沿って延在し、前記フロアパネルと前記フロアメンバの閉断面とその一部を共有する閉断面を形成する第２のフロアメンバを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両ボディ構造体。
4. 前記フロアパネルは、車両の前後方向に沿って延在する凹部を備えており、前記フロアメンバは該凹部内に収容されている請求項１〜３のいずれかに記載の車両ボディ構造体。
5. 前記ブラケットは、オフセット衝突時に見込まれる荷重より大きく、フルラップ衝突時に見込まれる荷重より小さい前後方向への荷重が付与されると前記フロアメンバとフロアパネルの接続を分離する請求項４記載の車両ボディ構造体。

Images