(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平なフランジ部を有する縦壁を備え、車体幅方向へ伸びるクロスメンバと、このクロスメンバの前記縦壁に結合されるフロアパネルとを備える自動車のフロア構造であって、
前記フロアパネルは、下方へ向けて全体に凸状に湾曲された曲面部と、被連結部と、該被連結部以外の縁部とを備える曲面パネルからなり、
前記被連結部は前記曲面部から該曲面部の曲率より大きい曲率で立ち上がる隆起部と、該隆起部に連なる、前記クロスメンバのフランジ部に重ね合わされかつ溶接される水平の平坦部とを有し、
前記縁部は前記曲面部から該曲面部の曲率と同じ曲率で前記クロスメンバの前記縦壁の下端まで伸びている、自動車のフロア構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のフロア構造に関し、特に、車体幅方向へ伸びるクロスメンバと、このクロスメンバに結合されるフロアパネルとを備える自動車のフロア構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
断面状態の図７に示すように、２つの縦壁１１，１２を有するクロスメンバ１３と、フロアパネル１４とを備える自動車、特に乗用車のフロア構造では、フロアパネル、例えばセンタフロアパネル１４は前方及び後方の被連結部で前後に配置されたクロスメンバ１３に結合される（例えば、特開平6-107234号公報）。
【０００３】
フロアパネルは走行中に振動することがある。この振動を抑えるためにはフロアパネルに大きな剛性を持たせる必要があるところ、フロアパネルに大きな剛性を持たせる最も簡単な手立ては、フロアパネルを平面パネルとしてではなく、曲面パネルとして作ることである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フロアパネルとして曲面パネルを使った自動車では、フロアパネル１４は、前方の被連結部１５で前方のクロスメンバ１３の縦壁１２のフランジ部１６に、また後方の被連結部１７で後方のクロスメンバ１３の縦壁１１のフランジ部１８にスポット溶接により結合されている。この場合、フロアパネルの被連結部１５，１７と、この被連結部にそれぞれ対応するクロスメンバのフランジ部１６，１８とは共に平面である。
【０００５】
フロアパネルの被連結部１５，１７と、クロスメンバのフランジ部１６，１８とが共に平面であり、ここで結合されているため、自動車の走行中、平面の結合部がばねとなって振動するモードの振動が発生する。そうすると、例えば図７の（ｂ）に示すように、剛性の大きなフロアパネル１４の曲面部２０が剛体的に変位し、曲面部２０と後方の被連結部１７との境界１９に折れが生ずる。同様に、曲面部２０と前方の被連結部１５との境界に折れが生ずる。そのため、曲面パネルを用いて大きな剛性としたフロアパネルの利点が生かされない結果となっている。
【０００６】
本発明は、フロアパネルに折れが生ずるのを防ぐことができる、自動車のフロア構造を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水平なフランジ部を有する縦壁を備え、車体幅方向へ伸びるクロスメンバと、このクロスメンバの前記縦壁に結合されるフロアパネルとを備える自動車のフロア構造である。前記フロアパネルは、下方へ向けて全体に凸状に湾曲された曲面部と、被連結部と、該被連結部以外の縁部とを備える曲面パネルからなり、前記被連結部は前記曲面部から該曲面部の曲率より大きい曲率で立ち上がる隆起部と、該隆起部に連なる、前記クロスメンバのフランジ部に重ね合わされかつ溶接される水平の平坦部とを有し、前記縁部は前記曲面部から該曲面部の曲率と同じ曲率で前記クロスメンバの前記縦壁の下端まで伸びている。
動車のフロア構造である。
【０００８】
【作用及び効果】
フロアパネルの曲面部に連なる縁部がクロスメンバの縦壁の下端まで湾曲状に伸びているため、フロアパネルの縁部以外の被連結部を縦壁に結合することによって、フロアパネル内の面内力をクロスメンバの縦壁に伝えることができる。
【０００９】
フロアパネルが下方へ向けて全体に凸状に湾曲された曲面パネルであることから、平面パネルである場合と比べてフロアパネルの剛性を高めることができる。加えて、曲面パネルの曲面部と同じ曲率の縁部がクロスメンバの縦壁の下端まで湾曲状に伸びていることから、フロアパネルに折れが発生するのを防ぐことができ、自動車の走行中にフロアパネルに加わる力をクロスメンバの縦壁に伝えてフロアパネルとクロスメンバとによって受け持つことができる。これにより、イナータンス（（加速度／力）の次元）を低減することができる。さらに、被連結部の平坦部と縦壁の平坦なフランジ部とを重ね合わせてスポット溶接できるため、フランジ部の加工を煩雑にすることがない。
【００１０】
自動車の走行中にフロアパネルが剛体的に変位することなく、全体に弾性変形するため、フロアパネルにアスファルトシートを敷いた場合、アスファルトシートの減衰効果を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
自動車のフロア構造は、断面状態の図１と、斜視状態の図２とを参照すると、車体幅方向Ｗへ伸びるクロスメンバ３２と、クロスメンバ３２の縦壁に結合されるフロアパネル３６とを備える。
【００１２】
２つのクロスメンバ３２がフロアパネル３６の前後に配置されており、車体幅方向Ｗへ伸びている。各クロスメンバ３２は、２つの縦壁３３，３４と、縦壁３３，３４の上端を連結する頂壁３５とからなり、車体の前後方向へ伸びる車体の中心軸を含む仮想鉛直面Ｐで切断した断面が下方を開口とした溝状ないしほぼ逆Ｕ字状を呈している。
【００１３】
フロアパネル３６は、下方へ向けて全体に凸状に湾曲され、かつ、クロスメンバ３２の縦壁の下端まで湾曲状に伸ばされた曲面パネルである。図示のように２つのクロスメンバ３２が前後に間隔をおいて配置される場合、フロアパネル３６は、後方のクロスメンバ３２の前に位置する縦壁３３の下端まで、そして前方のクロスメンバ３２の後に位置する縦壁３４の下端まで湾曲状に伸ばされる。すなわち、フロアパネル３６は、当該フロアパネル３６に車体前後方向で隣接する縦壁の下端まで湾曲状に伸ばされる。
【００１４】
前方のクロスメンバ３２の前に位置する縦壁３３には別のフロアパネル３６Ａが、また後方のクロスメンバ３２の後に位置する縦壁３４には別のフロアパネル３６Ｂが結合されることがある。この場合、一枚の大きなパネルに３つの曲面を加工してフロアパネル３６，３６Ａ，３６Ｂとし、フロアパネル３６Ａ，３６間及びフロアパネル３６，３６Ｂ間を平面パネル３７で連結するのが便宜である。このような場合、フロアパネル３６，３６Ａ，３６Ｂが下方へ向けて全体に凸状に湾曲される範囲は、クロスメンバ３２の下方に位置する平面パネル３７を除く部分である。
【００１５】
クロスメンバ３２とフロアパネル３６とは、次のようにして結合する。すなわち、後方のクロスメンバ３２の前に位置する縦壁３３からフランジ部３８を前方へ向けて突出し、前方のクロスメンバ３２の後に位置する縦壁３４からフランジ部３９を後方へ向けて突出し、これらフランジ部３８，３９をフロアパネル３６の湾曲された被連結部４０，４１の湾曲形状に適合させる。そして、フランジ部３８と被連結部４０とを重ね合わせてスポット溶接し、さらにフランジ部３９と被連結部４１とを重ね合わせてスポット溶接し、クロスメンバ３２とフロアパネル３６とを結合する。前方のクロスメンバ３２とフロアパネル３６Ａとの結合や、後方のクロスメンバ３２とフロアパネル３６Ｂとの結合も同様にする。
【００１６】
フロアパネル３６と車体前後方向へ伸びるサイドシルないしロッカ４４との結合は、従来と同様に行う。また、フロアパネル３６の下面にフロアアンダ補強パネル４６を結合する。
【００１７】
クロスメンバ３２のフランジ部３８，３９をフロアパネル３６の湾曲された被連結部４０，４１の湾曲形状に適合させ、フランジ部３８と被連結部４０とを重ね合わせてスポット溶接し、さらにフランジ部３９と被連結部４１とを重ね合わせてスポット溶接することにより、フランジ部と被連結部との間の平面状の結合部分α（図７）をなくすことができる。このように、平面状の結合部分αをなくすことにより、フロアパネル３６に折れが生ずるのを完全に防ぐことができる。面、クロスメンバのフランジ部３８，３９に湾曲面を形成することは、クロス
メンバ３２の製作ないし加工精度を高めることが必要となり、加工が煩雑になる。そこで、次に示した本発明の実施例のように形成することができる。
【００１８】
断面状態の図３及び図５と、斜視状態の図４とに示した実施例では、フロアパネル５６は、下方へ向けて全体に凸状に湾曲され、かつ、クロスメンバ５８の縦壁５９の下端まで湾曲状に伸ばされた曲面パネルであり、この点では前述の実施例と同じであるが、フロアパネル５６の被連結部と縦壁のフランジ部とが異なっている。
【００１９】
フロアパネル５６の被連結部６２は、前後方向の仮想鉛直面Ｐで切断した図５の（ａ）と、仮想鉛直面Ｐに直交する仮想鉛直面Ｒで切断した図５の（ｂ）とを参照すると、仮想鉛直面Ｐにおいて一定の曲率の曲面部６１からこの曲面部６１の曲率より大きな曲率で立ち上がった隆起部６３と、隆起部６３に連なる水平の平坦部６４とを有する。そして、フロアパネル５６の被連結部６２以外の縁部６５は、仮想鉛直面Ｐにおいて曲面部６１と同じ曲率でクロスメンバの縦壁５９の下端まで伸びている。一方、クロスメンバ５８の縦壁５９のフランジ部６０は水平の平坦面となっている。フロアパネル５６とクロスメンバ５８とは、被連結部６２の平坦部６４と縦壁５９の平坦なフランジ部６０とを重ね合わせてスポット溶接して結合されている。
【００２０】
図５に詳細に示したフロア構造によれば、フロアパネル５６の被連結部６２以外の縁部６５は、仮想鉛直面Ｐにおいて曲面部６１と同じ曲率でクロスメンバの縦壁５９の下端まで伸びており、フロアパネル５６に加わる面内力が縦壁５９に伝えられるため、図１及び図２に示した実施例と同様に、フロアパネル５６に折れが生ずるのを防ぐことができる。加えて、被連結部６２の平坦部６４と縦壁５９の平坦なフランジ部６０とを重ね合わせてスポット溶接できるため、フランジ部６０の加工を煩雑にすることがない。
【００２１】
前記実施例において、フロアパネル５６は曲面パネルであるが、その曲面は石鹸膜状曲面とすることが好ましい。石鹸膜では、仮想鉛直面Ｐにおける曲率半径をＲ1、仮想鉛直面Ｒにおける曲率半径をＲ2とすると、
１／Ｒ1＋１／Ｒ2＝ｆ（u,v）
の関係がある。ここで、（u,v）は空間上の曲面の曲線座標である。前記式は非線形微分方程式であるが、ラグランジェ２次パッチの曲率をニュートンラプソン法で一定値に収束させることにより、石鹸膜の解を求めることができるとされている。
【００２２】
本発明に係るフロア構造と、図７に示した従来のフロア構造とのフロアパネル中央における加振点応答を周波数を変えて測定した結果、図６の特性が得られた。本発明に係るフロア構造Ａでは、全ての周波数域において従来のフロア構造Ｂと比べて、イナータンスが小さくなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  自動車のフロア構造を示す断面図で、図２の仮想鉛直面Ｐで切断したものである。
【図２】  自動車のフロア構造を示す斜視図である。
【図３】  本発明に係る自動車のフロア構造の実施例を示す断面図で、図４の仮想鉛直面Ｐで切断し、一部を示してある。
【図４】  本発明に係る自動車のフロア構造の実施例を示す斜視図である。
【図５】  図４に示したフロア構造の被連結部を詳細に示したもので、（ａ）は仮想鉛直面Ｐで切断した断面図、（ｂ）は仮想鉛直面Ｒで切断した断面図で、それぞれ一部を示してある。
【図６】  周波数対イナータンスの特性図である。
【図７】  従来のフロア構造の図１と同様な断面図で、（ａ）は全体を示しており、（ｂ）は一部を模式的に示している。
【符号の説明】
３２，５８  クロスメンバ
３３，３４，５９  縦壁
３６，３６Ａ，３６Ｂ，５６  フロアパネル
３８，３９，６０  フランジ部
４０，４１，６２  被連結部
【図１】
0003654029.tif 000002
【図２】
0003654029.tif 000003
【図３】
0003654029.tif 000004
【図４】
0003654029.tif 000005
【図５】
0003654029.tif 000006
【図６】
0003654029.tif 000007
【図７】
0003654029.tif 000008