JP2017039383A - ４輪車の車体フロア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】重量増加、製作コストの増加を招くことなく、振動特性を向上させることができる４輪車の車体フロア構造を提供する。【解決手段】フロアパネル１に、車両下側に突出する複数の凹み部１１，１２が車両前後方向に間隔を空けて並設されており、フロアパネル１上には、車幅方向に長いクロスメンバ４が配設され、クロスメンバ４は、フロアパネル１の複数の凹み部１１，１２の互いに対向する一対の端部１１Ａ，１２Ａに跨って配置されており、クロスメンバ４の基端部４Ｆは、フロアパネル１の凹み部１１，１２の開口周縁１１Ｓ，１２Ｓとの交差部付近でフロアパネル１に接合されている。【選択図】図３

Description

本発明は、
フロアパネルに、車両下側に突出する複数の凹み部が車両前後方向に間隔を空けて並設されており、
前記フロアパネル上には、車幅方向に長いクロスメンバが配設されている４輪車の車体フロア構造に関する。

車体フロアの面剛性を向上させる方法として、冒頭に記載したように、フロアパネルに、車両下側に突出する複数の凹み部を車両前後方向に間隔を空けて並設し、フロアパネル上に、車幅方向に長いクロスメンバを配設している（特許文献１参照）。凹み部を、車両前後方向に連続した一つの長い凹み部にすることなく、前記複数の凹み部に分割しているのは、凹み部の成形加工を簡単かつ精度よく行うことができるからである。
従来、このような４輪車の車体フロア構造においては、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、クロスメンバ４は、フロアパネル１の互いに隣り合う一対の凹み部１１，１２間の平坦なフロアパネル部分４５に載置されて接合されていた。この平坦なフロアパネル部分４５の車両前後方向の長さは、クロスメンバ４の幅（クロスメンバ４の下端部の取り付けフランジ４Ｆを含む）よりも長く設定されている。これは、製造上の公差などを考慮したことによる。符号２はフロアトンネル、３はサイドシル、Ｆｒは車両前方側、Ｒｒは車両後方側である。
上記の図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す構造によれば、クロスメンバ４の取り付けフランジ４Ｆと、フロアパネル１の凹み部１１，１２の端部１１Ａ，１２Ａとの間に平面部分４５ａが存在してしまう。
この場合、剛性の高いクロスメンバ４とフロアパネル１の凹み部１１，１２に対し、前記平面部分４５ａの剛性が低くなる。そのために、そこがフロア振動時に変形し、振動を促進するなどの悪影響が発生するという問題がある。
すなわち、フロアパネル１が振動する際、前記平面部分４５ａの剛性が低いために、この平面部分４５ａが変形する（図７（ａ），図７（ｂ）参照、符号４５Ｚは変形部を示す）。
この変形において、凹み部１１，１２はあまり変形しない。これにより、凹み部１１，１２が上下振動するため（図７（ｂ）参照）、車室内音や足元フロア振動への悪影響が発生する。図７（ｂ）の二点鎖線は、振動前の凹み部１２を示している。
この問題を解決する手段として、従来、前記平面部分４５ａを補強するための補強部材や制振材を追加していた。その結果、従来の構造では、フロアの重量増加、製作コストの増加の要因になっていた。

特開２０１３−１０７５８２号公報

本発明は上記実状に鑑みて成されたもので、その目的は、重量増加、製作コストの増加を招くことなく、振動特性を向上させることができる４輪車の車体フロア構造を提供する点にある。

本発明の特徴は、
フロアパネルに、車両下側に突出する複数の凹み部が車両前後方向に間隔を空けて並設されており、
前記フロアパネル上には、車幅方向に長いクロスメンバが配設されている４輪車の車体フロア構造であって、
前記クロスメンバは、前記フロアパネルの複数の凹み部の互いに対向する一対の端部に跨って配置されて、前記複数の凹み部の車両前後方向に略沿う開口周縁と交差しており、
前記クロスメンバの基端部は、前記フロアパネルの凹み部の開口周縁との交差部付近で前記フロアパネルに接合されている点にある。（請求項１）

上記の構成によれば、クロスメンバとの接合部付近に形成されるフロアパネルの平面部を小さくすることができ、さらに、凹み部の縦壁（内周面）が梁となって、振動発生時にフロアパネルの変形の起点が生じないようにすることができる。その結果、フロアパネルの振動の増幅を抑えることができる。また、フロアパネルの剛性が高まるため、車体の剛性向上にも効果がある。これにより、前記平面部を補強するための補強部材や制振材を省くことができて、フロアの重量増加、製作コストの増加を抑制することができる。（請求項１）

本発明において、
前記フロアパネルの複数の凹み部の互いに対向する一対の端部同士は車両前後方向で互いに前記クロスメンバの幅よりも狭い間隔で近接していると、次の作用を奏することができる。（請求項２）

クロスメンバとの接合部付近に形成されるフロアパネルの平面部を、より小さくすることができる。（請求項２）

本発明において、
前記凹み部の端部に、車両上側に膨出し、頂面が前記クロスメンバの基端部に接合される膨出部が設けられていると、次の作用を奏することができる。（請求項３）

フロアパネルの凹み部の幅（車幅方向の長さ）が長い場合、凹み部の振動が大きくなることも考えられるが、前記膨出部を設けることで、凹み部の面剛性が上がり、フロアパネルの振動をより低減できる。また、膨出部をクロスメンバとの接合点として利用することで、接合点の数を増やすことができ、接合強度を強くすることができる。（請求項３）

本発明によれば、
重量増加、製作コストの増加を招くことなく、振動特性を向上させることができる４輪車の車体フロア構造を提供することができた。

自動車の全体図 車体フロア構造の平面図 （ａ）は、フロアパネルの平面図、（ｂ）は、図３（ａ）の縦断側面図、（ｃ）は、図３（ｂ）の中央部分（クロスメンバとその周囲の部分）の拡大図、（ｄ）は、前側第２凹み部と後側第２凹み部の拡大図 前側第１凹み部と後側第１凹み部の拡大図 （ａ）は、別実施形態の平面図、（ｂ）は、別実施形態の平面図 （ａ）は、従来の４輪車の車体フロア構造の平面図、（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、図６（ｂ）の中央部分（クロスメンバとその周囲の部分）の拡大図 （ａ）は、従来構造の問題点を示す図であり、図６（ａ）のＡ−Ａ断面に対応する図（ｂ）は、図７（ａ）の右側部分の拡大図

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，図２に示すように、自動車１００（４輪車に相当）のフロアパネル１の左右中央部に、上方に膨出するフロアトンネル２が車両前後方向に沿って形成されている。そして、フロアトンネル２と、車両前後方向に沿う左右のサイドシル３とを連結する左右一対の第１クロスメンバ４が、フロアトンネル２の左右両側のフロアパネル１の上面に左右に並んで溶接接合されている。前記第１クロスメンバ４は車幅方向に長く形成されている。

また、第１クロスメンバ４の車両前方側Ｆｒに、フロアトンネル２と左右のサイドシル３とを連結する左右一対の第２クロスメンバ５が、フロアトンネル２の左右両側のフロアパネル１の上面に左右に並んで溶接接合されている。第２クロスメンバ５も車幅方向に長く形成されている。

図２等には、フロアトンネル２の右側のフロアパネル１、第１クロスメンバ４等を示し、左側のフロアパネル１、第１クロスメンバ４等は示してない。フロアトンネル２よりも右側の構造と左側の構造は、車体の左右中心線に対して略対称（略左右対称）である。以下、フロアトンネル２の右側に位置する各部品の構造について説明し、左側に位置する各部品の構造の説明は省略する。

［第１クロスメンバ４の構造］
図２，図３（ｃ）に示すように、第１クロスメンバ４は、下側が開放した断面ハット形状であり、上壁４Ｊと前後一対の側壁４Ｓと、各側壁４Ｓの下端部から車両前後方向に張り出す前後一対の取り付けフランジ４Ｆ（クロスメンバの基端部に相当）とを備えている。この前後一対の取り付けフランジ４Ｆがフロアパネル１の上面に溶接接合されている。

第１クロスメンバ４の上壁４Ｊには、前席用のシート取り付けブラケット７が溶接接合されている。前席用のシート取り付けブラケット７は、前記第２クロスメンバ５の上壁５Ｊにも溶接接合されている。第１クロスメンバ４のフロアパネル１に対する接合構造については後でさらに詳しく説明する。

［第１凹み部１１，１２の構造］
図３（ａ）に示すように、フロアトンネル２よりも右側のフロアパネル１の幅方向中央部に、車両下側に突出する複数の第１凹み部１１，１２が、車両前後方向に間隔を空けて並設されている。

［車両前方側Ｆｒの第１凹み部１１の構造］
車両前方側Ｆｒの第１凹み部１１（以下、「前側第１凹み部１１」と称する）は、車両前後方向に長く、かつ、平面視で車両後方側Ｒｒほど幅広の略台形状に形成されている。前側第１凹み部１１のフロアトンネル２側の開口周縁１１Ｓは車両前後方向に沿っている。

一方、前側第１凹み部１１のサイドシル３側の開口周縁１１Ｓは、車両後方側Ｒｒほどサイドシル３側に位置するように傾斜している。前側第１凹み部１１の車両後方側Ｒｒの開口周縁（後端縁１１Ｋ、図４参照）は車幅方向に沿っている。

図４に示すように、前記前側第１凹み部１１の端部１１Ａ（後端部）の幅方向中間部に、車両上側に膨出し、頂面が第１クロスメンバ４の車両前方側Ｆｒの取り付けフランジ４Ｆに溶接接合される略円錐台状の膨出部４０が設けられている。膨出部４０の頂面の直径は、第１クロスメンバ４の車両前方側Ｆｒの取り付けフランジ４Ｆの幅と略同一である（車両前方側Ｆｒの取り付けフランジ４Ｆの幅よりも小径であってもよい）。

［車両後方側Ｒｒの第１凹み部１２の構造］
車両後方側Ｒｒの第１凹み部１２（以下、「後側第１凹み部１２」と称する）は、車両前後方向に長く、かつ、平面視で車両後方側Ｒｒほど幅広の略台形状に形成されている。後側第１凹み部１２のフロアトンネル２側の開口周縁１２Ｓは略車両前後方向に沿っており、平面視で、前側第１凹み部１１のフロアトンネル２側の開口周縁１１Ｓの略延長線上に位置している。

一方、後側第１凹み部１２のサイドシル３側の開口周縁１２Ｓは、車両後方側Ｒｒほどサイドシル３側に位置するように傾斜しており、平面視で、前側第１凹み部１１のサイドシル３側の開口周縁１１Ｓの略延長線上に位置している。

後側第１凹み部１２の車両前方側Ｆｒの開口周縁（前端縁１２Ｍ、図４参照）は車幅方向に沿っており、後側第１凹み部１２の車両後方側Ｒｒの開口周縁（後端縁１２Ｋ、図３（ａ）参照）は、車両後方側Ｒｒが凸の円弧状に形成されている。

図４に示すように、前記後側第１凹み部１２の端部１２Ａ（前端部）の幅方向中間部に、車両上側に膨出し、頂面が第１クロスメンバ４の車両後方側Ｒｒの取り付けフランジ４Ｆに溶接接合される略円錐台状の膨出部４０が設けられている。膨出部４０の頂面の直径は、第１クロスメンバ４の車両後方側Ｒｒの取り付けフランジ４Ｆの幅と略同一である（車両後方側Ｒｒの取り付けフランジ４Ｆの幅よりも小径であってもよい）。

前記フロアパネル１の前側第１凹み部１１と後側第１凹み部１２の互いに対向する一対の端部１１Ａ，１２Ａ同士は車両前後方向で互いに近接している。

また、上記のように、複数の膨出部４０（前側第１凹み部１１の端部１１Ａに設けられた膨出部４０と、後側第１凹み部１２の端部１２Ａに設けられた膨出部４０）が車両前後方向で近接して複数配置されている。

この構成によれば、前側第１凹み部１１の開口周縁（後端縁１１Ｋ）、後側第１凹み部１２の開口周縁（前端縁１２Ｍ）と近接して、複数の膨出部４０が車両前後方向に並んだ構造となるため、前側第１凹み部１１の端部１１Ａ、及び、後側第１凹み部１２の端部１２Ａの面剛性をより向上させることができる。また、第１クロスメンバ４の位置を車両前後方向に移動させることができるため、車両レイアウトの自由度を確保することができる。

［第２凹み部２１，２２の構造］
図３（ａ）に示すように、前記右側のフロアパネル１のフロアトンネル２側に、車両下側に突出する複数の第２凹み部２１，２２が、車両前後方向に間隔を空けて並設されている。

［車両前方側Ｆｒの第２凹み部２１の構造］
車両前方側Ｆｒの第２凹み部２１（以下、「前側第２凹み部２１」と称する）は、平面視で、車両前後方向に長い長方形状に形成されている。前側第２凹み部２１のフロアトンネル２側の開口周縁２１Ｓ、及び、前側第２凹み部２１のサイドシル３側の開口周縁２１Ｓは車両前後方向に沿っている。

また、前側第２凹み部２１の車両後方側Ｒｒの開口周縁（後端縁２１Ｋ、図３（ｄ）参照）は車幅方向に沿っており、平面視で、前側第１凹み部１１の車両後方側Ｒｒの開口周縁（後端縁１１Ｋ、図４参照）の略延長線上に位置する。

［車両後方側Ｒｒの第２凹み部２２の構造］
車両後方側Ｒｒの第２凹み部２２（以下、「後側第２凹み部２２」と称する）は、平面視で、車両前後方向に長い長方形状に形成されている。後側第２凹み部２２のフロアトンネル２側の開口周縁２２Ｓ、及び、サイドシル３側の開口周縁２２Ｓは車両前後方向に沿っている。

また、後側第２凹み部２２の車両前方側Ｆｒの開口周縁（前端縁２２Ｍ、図３（ｄ）参照）は車幅方向に沿っており、平面視で、後側第１凹み部１２の車両前方側Ｆｒの開口周縁（前端縁１２Ｍ、図４参照）の略延長線上に位置する。後側第２凹み部２２の車両後方側Ｒｒの開口周縁（後端縁２２Ｋ、図３（ａ）参照）は、車両後方側Ｒｒが凸の円弧状に形成されている。

前記前側第１凹み部１１は、前側第２凹み部２１及び後側第２凹み部２２よりも幅広（車幅方向の長さが長い）であり、前記後側第１凹み部１２は、前側第２凹み部２１及び後側第２凹み部２２よりも幅広である。前側第２凹み部２１と後側第２凹み部２２は略同一幅である。

フロアパネル１の前側第２凹み部２１と後側第２凹み部２２の互いに対向する一対の端部２１Ａ，２２Ａ同士は車両前後方向で互いに第１クロスメンバ４の幅よりも狭い間隔で近接している。

［第１クロスメンバ４の接合構造］
図３（ａ），図４に示すように、フロアトンネル２とサイドシル３間の第１クロスメンバ４の車幅方向中央部は、フロアパネル１の前側第１凹み部１１と後側第１凹み部１２の互いに対向する一対の端部１１Ａ，１２Ａに跨って配置されて、前側第１凹み部１１と後側第１凹み部１２の車両前後方向に略沿う開口周縁１１Ｓ，１２Ｓと交差している。

そして、第１クロスメンバ４の車両前方側Ｆｒの取り付けフランジ４Ｆが、前側第１凹み部１１の左右一対の開口周縁１１Ｓとの交差部付近でフロアパネル１に溶接接合（スポット溶接である）されている。図４の符号Ｗが溶接接合部である。また、第１クロスメンバ４の車両後方側Ｒｒの取り付けフランジ４Ｆが、後側第１凹み部１２の左右一対の開口周縁１２Ｓとの交差部付近でフロアパネル１に溶接接合（スポット溶接である）されている。

そして、図４に示すように、前側第１凹み部１１の端部１１Ａの幅方向中間部に位置する前記膨出部４０の頂面が、第１クロスメンバ４の車両前方側Ｆｒの取り付けフランジ４Ｆに溶接接合されている。さらに、後側第１凹み部１２の端部１２Ａの幅方向中間部に位置する前記膨出部４０の頂面が、第１クロスメンバ４の車両後方側Ｒｒの取り付けフランジ４Ｆに溶接接合されている。

図３（ｄ）に示すように、第１クロスメンバ４のフロアトンネル２側の部分は、フロアパネル１の前側第２凹み部２１と後側第２凹み部２２の互いに対向する一対の端部２１Ａ，２２Ａに跨って配置されて、前側第２凹み部２１と後側第２凹み部２２の車両前後方向に略沿う開口周縁２１Ｓ，２２Ｓと交差している。

そして、第１クロスメンバ４の車両前方側Ｆｒの取り付けフランジ４Ｆが、前側第２凹み部２１の左右一対の開口周縁２１Ｓとの交差部付近でフロアパネル１に溶接接合（スポット溶接である）されている。図３（ｄ）の符号Ｗが溶接接合部である。また、第１クロスメンバ４の車両後方側Ｒｒの取り付けフランジ４Ｆが、後側第２凹み部２２の左右一対の開口周縁２２Ｓとの交差部付近でフロアパネル１に溶接接合（スポット溶接である）されている。

本発明の構成によれば、
（１） 第１クロスメンバ４との接合部付近に形成されるフロアパネル１の平面部３０，３１（図４，図３（ｄ）参照）を小さくすることができる。さらに、前側第１凹み部１１・後側第１凹み部１２・前側第２凹み部２１・後側第２凹み部２２の各縦壁（内周面）が梁となって、振動発生時にフロアパネル１の変形の起点が生じないようにすることができる。
その結果、フロアパネル１の振動の増幅を抑えることができる。また、フロアパネル１の剛性が高まるため、車体の剛性向上にも効果がある。これにより、前記平面部３０，３１を補強するための補強部材や制振材を省くことができて、フロアの重量増加、製作コストの増加を抑制することができる。
本発明者は、本発明の構成を備えると、本発明の構成を備えない構造に比べて、フロア振動レベルが低減することを実験により確認した。

（２） 前記前側第１凹み部１１、後側第１凹み部１２、前側第２凹み部２１、後側第２凹み部２２が車両前後方向に長く形成されているから、フロアパネル１が、車幅方向に沿う軸芯周りに折れ曲がりにくくなり、フロアパネル１の剛性をより向上させることができる。

（３） 前記前側第１凹み部１１の端部１１Ａと、後側第１凹み部１２の端部１２Ａとに、車両上側に膨出し、頂面が第１クロスメンバ４の取り付けフランジ４Ｆに接合される膨出部４０が設けられているから、次の作用を奏することができる。

すなわち、前記膨出部４０を設けることで、前側第１凹み部１１と後側第１凹み部１２の面剛性が上がり、フロアパネル１の振動をより低減できる。また、膨出部４０を第１クロスメンバ４との接合点として利用することで、接合点の数を増やすことができ、接合強度を強くすることができる。

［別実施形態］
（１） 図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、第１クロスメンバ４の車両後方側Ｒｒの後席足元に第３クロスメンバ６が設けられている。そして、第３クロスメンバ６の下方で、前記後側第１凹み部１２が車両前後方向に２分割されるとともに、後側第２凹み部２２が車両前後方向に２分割されている。この分割された後側第１凹み部１２、後側第２凹み部２２に対して本発明を適用してある。
図５（ａ）に示す自動車と図５（ｂ）に示す自動車とは、互いに異なる機種である。図５（ｂ）に示す構造においては、前側第１凹み部１１と後側第１凹み部１２との間、及び、前側第２凹み部２１と後側第２凹み部２２との間には、本発明の構成は適用してない。衝突性能を考慮したためである。

１ フロアパネル
４ クロスメンバ（第１クロスメンバ）
４Ｆ クロスメンバの基端部（取り付けフランジ）
１１ 凹み部（前側第１凹み部）
１１Ａ 端部（前側第１凹み部の端部）
１１Ｓ 開口周縁（前側第１凹み部の開口周縁）
１２ 凹み部（後側第１凹み部）
１２Ａ 端部（後側第１凹み部の端部）
１２Ｓ 開口周縁（後側第１凹み部の開口周縁）
２１ 凹み部（前側第２凹み部）
２１Ａ 端部（前側第２凹み部の端部）
２１Ｓ 開口周縁（前側第２凹み部の開口周縁）
２２ 凹み部（後側第２凹み部）
２２Ａ 端部（後側第２凹み部の端部）
２２Ｓ 開口周縁（後側第２凹み部の開口周縁）
４０ 膨出部

Claims (3)

1. フロアパネルに、車両下側に突出する複数の凹み部が車両前後方向に間隔を空けて並設されており、
   前記フロアパネル上には、車幅方向に長いクロスメンバが配設されている４輪車の車体フロア構造であって、
   前記クロスメンバは、前記フロアパネルの複数の凹み部の互いに対向する一対の端部に跨って配置されて、前記複数の凹み部の車両前後方向に略沿う開口周縁と交差しており、
   前記クロスメンバの基端部は、前記フロアパネルの凹み部の開口周縁との交差部付近で前記フロアパネルに接合されている４輪車の車体フロア構造。
2. 前記フロアパネルの複数の凹み部の互いに対向する一対の端部同士は車両前後方向で互いに前記クロスメンバの幅よりも狭い間隔で近接している請求項１記載の４輪車の車体フロア構造。
3. 前記凹み部の端部に、車両上側に膨出し、頂面が前記クロスメンバの基端部に接合される膨出部が設けられている請求項１又は２に記載の４輪車の車体フロア構造。

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