(57)【要約】【課題】車両の前面衝突時における粘りのある荷重変形特性をフロア骨格に確保することを目的とする。【解決手段】フロアアッパーリインフォースメント１０、フロアアンダリインフォースメント１２及び補強部材１４について、夫々差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａを境界として車両前後方向後側を前側よりも薄肉に形成し、各々の差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａから車両前後方向後側の薄肉領域１０Ｃ，１２Ｃ，１４Ｃを夫々第１脆弱部２１、第２脆弱部２２及び第３脆弱部２３としているので、車両が前面衝突した際の各部材の座屈変形は、各部材の差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａから車両前後方向後側の薄肉領域１０Ｃ，１２Ｃ，１４Ｃにおいて順に発生し、一度の座屈で急激に座屈荷重が低下してしまうことがない。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロアパネルの上面に車両前後方向に延設され、乗員の足元領域よりも車両前後方向後側に第１脆弱部が設けられたフロアアッパーリインフォースメントと、
該フロアアッパーリインフォースメントの下側となる前記フロアパネルの下面に車両前後方向に延設され、前記第１脆弱部よりも車両前後方向後側に第２脆弱部が設けられたフロアアンダリインフォースメントと、
前記フロアアンダリインフォースメントの内側に前記フロアパネルから離間して固着されると共に車両前後方向に延設され、前記第２脆弱部よりも車両前後方向後側に第３脆弱部が設けられた補強部材と、
を有することを特徴とする車両のフロア構造。
【請求項２】
前記フロアアッパーリインフォースメント、前記フロアアンダリインフォースメント及び前記補強部材は、夫々差厚位置を境界として車両前後方向後側が前側よりも薄肉に形成され、
前記第１脆弱部、前記第２脆弱部及び前記第３脆弱部は、各々の部材における前記差厚位置から車両前後方向後側の薄肉領域であることを特徴とする請求項１に記載の車両のフロア構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のフロア構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両のフロア構造としては、長手方向に実質的に一定の断面形状を有するフロアアンダリインフォースメントと、該フロアアンダリインフォースメントに対応して車両前後方向に延在する絞り加工部が形成されたフロアパネルよりなるものが開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
該従来例では、フロアアンダリインフォースメントの前端に結合されたフロントサイドメンバがフロア骨格から上方へオフセットされているので、車両の前面衝突時には、車両後方から前方に伝達される慣性力によって、フロア骨格に軸力と曲げの力が作用し、車両側面視において該フロア骨格が下に凸となる方向に曲げを生ずる。
【特許文献１】特開平１１−２０８５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来例では、フロアアンダリインフォースメントの断面形状が長手方向に実質的に一定であったため、軸力と曲げの力に対する粘りのある荷重変形特性をフロア骨格に持たせることが難しかった。
【０００５】
フロア骨格の荷重変形特性の粘りが不十分であると、その分ピラーやロッカ等に衝突荷重を受け持たせて、車体の変形をコントロールする必要が生じ、これによって車体の質量や製造コストが多大となるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮して、前面衝突時における粘りのある荷重変形特性をフロア骨格に確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、フロアパネルの上面に車両前後方向に延設され、乗員の足元領域よりも車両前後方向後側に第１脆弱部が設けられたフロアアッパーリインフォースメントと、該フロアアッパーリインフォースメントの下側となる前記フロアパネルの下面に車両前後方向に延設され、前記第１脆弱部よりも車両前後方向後側に第２脆弱部が設けられたフロアアンダリインフォースメントと、前記フロアアンダリインフォースメントの内側に前記フロアパネルから離間して固着されると共に車両前後方向に延設され、前記第２脆弱部よりも車両前後方向後側に第３脆弱部が設けられた補強部材と、を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の車両のフロア構造では、車両が前面衝突すると、フロア骨格を通じて車両後方から前方に伝達される慣性力によって、該フロア骨格に軸力と曲げの力が作用し、車両側面視において該フロア骨格が下に凸となる方向に曲げを生ずる。このとき最初にフロアアッパーリインフォースメントの上部稜線が曲げによる圧縮荷重を受けることになるが、該フロアアッパーリインフォースメントには、乗員の足元領域よりも車両前後方向後側に第１脆弱部が設けられているので、乗員の足元領域が確保された上で、該第１脆弱部において１番目の座屈が起きる。一旦座屈が起きた後は、該第１脆弱部における座屈荷重が低下するが、この時点ではまだ第２脆弱部及び第３脆弱部に座屈が起きていないので、座屈荷重が急激に低下することはない。
【０００９】
フロア骨格の変形が進んで行くと、次にフロアアンダリインフォースメントの上部稜線が曲げによる圧縮荷重を受け、第２脆弱部において２番目の座屈が起きるが、該第２脆弱部は第１脆弱部よりも後方に設けられているので、第１脆弱部における座屈荷重の低下の影響を受けにくく、急激な座屈荷重の低下が抑制される。
【００１０】
更にフロア骨格の変形が進んで行くと、今度は補強部材の上部稜線が曲げによる圧縮荷重を受け、第３脆弱部において３番目の座屈が起きるが、該第３脆弱部は第２脆弱部よりも更に後方に設けられているので、やはり第１脆弱部及び第２脆弱部における座屈荷重の低下の影響を受けにくく、急激な座屈荷重の低下が抑制される。
【００１１】
このように、互いに前後位置が異なる第１脆弱部、第２脆弱部及び第３脆弱部において順に座屈変形が起きるので、一度の座屈で急激に座屈荷重が低下してしまうことがなく、各脆弱部が座屈する毎に少しずつ座屈荷重が低下して行くという、粘りのある荷重変形特性を確保することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の車両のフロア構造において、前記フロアアッパーリインフォースメント、前記フロアアンダリインフォースメント及び前記補強部材は、夫々差厚位置を境界として車両前後方向後側が前側よりも薄肉に形成され、前記第１脆弱部、前記第２脆弱部及び前記第３脆弱部は、各々の部材における前記差厚位置から車両前後方向後側の薄肉領域であることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の車両のフロア構造では、フロアアッパーリインフォースメント、フロアアンダリインフォースメント及び補強部材について、夫々差厚位置を境界として車両前後方向後側を前側よりも薄肉に形成し、各々の差厚位置から車両前後方向後側の薄肉領域を夫々第１脆弱部、第２脆弱部及び第３脆弱部としているので、車両が前面衝突した際の各部材の座屈変形は、各部材の差厚位置から車両前後方向後側において順に発生する。各部材における差厚位置から前側の領域は、厚肉とされているため剛性が高く、前面衝突時における乗員の足元領域のフロア変形を抑制することができる。
【００１４】
具体的には、車両が前面衝突すると、乗員の足元領域が確保された上で、フロアアッパーリインフォースメントの差厚位置から後側の薄肉領域において１番目の座屈が起きる。一旦座屈が起きた後は、該差厚位置における座屈荷重が低下するが、この時点ではまだフロアアンダリインフォースメント及び補強部材の各々の差厚位置では座屈が起きていないので、座屈荷重が急激に低下することはない。
【００１５】
フロア骨格の変形が進んで行くと、次にフロアアンダリインフォースメントの差厚位置から後側の薄肉領域において２番目の座屈が起きるが、該差厚位置はフロアアッパーリインフォースメントの差厚位置よりも後方に設けられているので、該フロアアッパーリインフォースメントの差厚位置における座屈荷重の低下の影響を受けにくく、急激な座屈荷重の低下が抑制される。
【００１６】
更にフロア骨格の変形が進んで行くと、今度は補強部材の差厚位置から後側の薄肉領域において３番目の座屈が起きるが、該差厚位置はフロアアンダリインフォースメントの差厚位置よりも更に後方に設けられているので、やはりフロアアッパーリインフォースメント及びフロアアンダリインフォースメントにおける座屈荷重の低下の影響を受けにくく、急激な座屈荷重の低下が抑制される。
【００１７】
このように、互いに前後位置が異なる各差厚位置から順に座屈変形が起きるので、一度の座屈で急激に座屈荷重が低下してしまうことがなく、各差厚位置から後側の薄肉領域が順に座屈する毎に少しずつ座屈荷重が低下して行くという、粘りのある荷重変形特性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の車両のフロア構造によれば、前面衝突時における粘りのある荷重変形特性をフロア骨格に確保することができる、という優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１から図３において、本実施の形態に係る車両のフロア構造Ｓは、例えば車両の前側着座シート（図示せず）付近のフロア骨格であり、フロアアッパーリインフォースメント１０と、フロアアンダリインフォースメント１２と、補強部材１４と、を有し、これらが車両幅方向において例えば車両の運転席及び助手席（何れも図示せず）の位置に夫々車両前後方向に延設されている。
【００２０】
フロアアッパーリインフォースメント１０は、フロアパネル１６の上面１６Ａに車両前後方向に延設され、乗員の足元領域（例えば、乗員が着座シートに普通に着座した場合における該乗員の足３０のかかと位置）よりも車両前後方向後側に第１脆弱部２１が設けられた部材である。なお、第１脆弱部２１は、例えば着座シートの前側取付け部（図示せず）を有するフロアクロスメンバ１８よりも前側に設けられている。
【００２１】
図３に示されるように、フロアアッパーリインフォースメント１０は、例えば断面略ハット形の部材であり、フロアパネル１６に例えばスポット溶接されて該フロアパネル１６と共に閉断面部を形成している。以下、この閉断面部を「セルＣ１」と呼ぶことにする。
【００２２】
図２に示されるように、フロアアッパーリインフォースメント１０は、差厚位置１０Ａを境界として車両前後方向後側が前側よりも薄肉に形成され、第１脆弱部２１は、該差厚位置１０Ａから車両前後方向後側の薄肉領域１０Ｃである。厚肉領域１０Ｂと薄肉領域１０Ｃとは、例えばレーザーにより突合せ溶接されている。即ち、フロアアッパーリインフォースメント１０は、テーラードブランク等による素材の差厚結合によって形成され、差厚位置１０Ａとはその素材結合位置を指している（差厚位置１２Ａ，１４Ａについても同様）。なお、フロアアッパーリインフォースメント１０において、差厚位置１０Ａから車両前後方向後側の部分をすべて薄肉領域１０Ｃとする必要はなく、薄肉領域１０Ｃを所定長さ設けた上で、その後側を再び厚肉領域（図示せず）とするようにしてもよい。
【００２３】
フロアアンダリインフォースメント１２は、フロアアッパーリインフォースメント１０の下側となるフロアパネル１６の下面１６Ｂに車両前後方向に延設され、第１脆弱部２１よりも車両前後方向後側に第２脆弱部２２が設けられた部材である。図３に示されるように、フロアアンダリインフォースメント１２は、例えば断面略ハット形の部材であり、フロアパネル１６に例えばスポット溶接されて該フロアパネル１６と共に閉断面部を形成している。
【００２４】
図２に示されるように、フロアアンダリインフォースメント１２は、差厚位置１２Ａを境界として車両前後方向後側が前側よりも薄肉に形成され、第２脆弱部２２は、該差厚位置１２Ａから車両前後方向後側の薄肉領域１２Ｃである。厚肉領域１２Ｂと薄肉領域１２Ｃとは、例えばレーザーにより突合せ溶接されている。即ち、フロアアンダリインフォースメント１２は、テーラードブランク等による素材の差厚結合によって形成されている。なお、フロアアンダリインフォースメント１２において、差厚位置１２Ａから車両前後方向後側の部分をすべて薄肉領域１２Ｃとする必要はなく、薄肉領域１２Ｃを所定長さ設けた上で、その後側を再び厚肉領域（図示せず）とするようにしてもよい。
【００２５】
フロアアンダリインフォースメント１２の前端は、例えば上方に湾曲し、フロントサイドメンバ２０の後端に結合されている。このため、車両の前面衝突時には、車両後方から前方に伝達される慣性力によって、フロア骨格に軸力と曲げの力が作用し、車両側面視において該フロア骨格が下に凸となる方向に曲げを生ずる。この曲げはまずフロア骨格のうち車両上下方向最上部のフロアアッパーリインフォースメント１０から生じ、順次その下側のフロアアンダリインフォースメント１２、補強部材１４に順に波及するため、第１脆弱部２１、第２脆弱部２２及び第３脆弱部２３もその曲げの順に従って、順次車両前後方向後側に所定の間隔を保って配置されている。
【００２６】
補強部材１４は、フロアアンダリインフォースメント１２の内側にフロアパネル１６から離間して固着されると共に車両前後方向に延設され、第２脆弱部２２よりも車両前後方向後側に第３脆弱部２３が設けられた部材である。図３に示されるように、補強部材１４は、例えば断面略コ字状の部材であり、フロアアンダリインフォースメント１２の内壁面１２Ｄに例えばスポット溶接され、フロアパネル１６及びフロアアンダリインフォースメント１２と共に閉断面部を形成している。以下、この閉断面部を「セルＣ２」と呼び、該セルＣ２の下側で補強部材１４とフロアアンダリインフォースメント１２とにより形成された閉断面部を「セルＣ３」呼ぶことにする。
【００２７】
ここで、図３において、フロアパネル１６の上面１６Ａからフロアアッパーリインフォースメント１０の天井面１０Ｄまでの高さをａ１、フロアアンダリインフォースメント１２の底部１２Ｅからフロアパネル１６の下面１６Ｂまでの高さをａ２、補強部材１４の最上部におけるフロアアンダリインフォースメント１２の左右の内壁面１２Ｄ間の距離をｂとすると、図４において、差厚位置１０Ａ，１２Ａ間の距離をＬ１、差厚位置１２Ａ，１４Ａ間の距離をＬ２とすると、例えば（ａ１＋ｂ）×０．９／８＜Ｌ１＜（ａ１＋ｂ）×１．１／８、（ａ２＋ｂ）×０．９／８＜Ｌ２＜（ａ２＋ｂ）×１．１／８である。
【００２８】
これらの範囲は、実験により得られたものであり、車両のフロア構造Ｓに車両前後方向の荷重が加わったときの各部材における軸安定性の許容範囲を示している。具体的には、該荷重により断面が波形となる軸圧縮変形（座屈変形）が生じたときに、その膨出部分が不規則とならないようにすると共に、外側に膨らむ部分及び内側に凹む部分の位置を規制し、その位置を特定させるのに最適な範囲となっている。
【００２９】
なお、図５において、車両が前面衝突した際のフロアアッパーリインフォースメント１０の座屈形状をＷ１、フロアアンダリインフォースメント１２の座屈形状をＷ２、補強部材１４の座屈形状をＷ３とすると、座屈形状Ｗ１の節３２となる位置に座屈形状Ｗ２の腹３４が位置し、座屈形状Ｗ２の節３６となる位置に座屈形状Ｗ３の腹３８が位置するように各差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａを設定すると更に好ましい。
【００３０】
図６に示されるように、補強部材１４の脆弱部２３としては、差厚位置１２Ａから車両前後方向後側に距離Ｌ２の位置に貫通孔４０を設けるようにしてもよい。製造コストの面から有利となる場合があるからである。
【００３１】
また、第１脆弱部２１、第２脆弱部２２、第３脆弱部２３は、上記した差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａから後方の薄肉領域１０Ｃ，１２Ｃ，１４Ｃや、貫通孔４０に限られず、例えば差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａに相当する位置において車両幅方向にわたって小孔や凹み等（図示せず）を配置したり、厚肉領域１０Ｂ，１２Ｂ，１４Ｂに相当する部分にリブ等を設けて、薄肉領域１０Ｃ，１２Ｃ，１４Ｃに相当する部分の剛性を相対的に脆弱化したものであってもよい。
（作用）
フロアアンダリインフォースメント１２の前端に結合されたフロントサイドメンバ２０は、フロア骨格から上方へオフセットされているので、車両の前面衝突時には、車両後方から前方に伝達される慣性力によって、フロア骨格に軸力と曲げの力が作用し、車両側面視において該フロア骨格が下に凸となる方向に曲げを生ずる。
【００３２】
この曲げが大きいとフロア骨格が座屈変形を生ずることとなるが、車両のフロア構造Ｓでは、フロアアッパーリインフォースメント１０、フロアアンダリインフォースメント１２及び補強部材１４について、夫々差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａを境界として車両前後方向後側を前側よりも薄肉に形成し、各々の差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａから車両前後方向後側の薄肉領域１０Ｃ，１２Ｃ，１４Ｃを夫々第１脆弱部２１、第２脆弱部２２及び第３脆弱部としているので、車両が前面衝突した際の各部材の座屈変形は、各部材の差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａから車両前後方向後側の薄肉領域１０Ｃ，１２Ｃ，１４Ｃにおいて順に発生する。各部材における差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａから前側の領域は、厚肉とされているため剛性が高く、前面衝突時における乗員の足元領域のフロア変形を抑制することができる。
【００３３】
具体的には、車両が前面衝突すると、最初にフロアアッパーリインフォースメント１０の上部稜線１０Ｒ（図３）が曲げによる圧縮荷重を受けることになるが、該フロアアッパーリインフォースメント１０には、乗員の足元領域よりも車両前後方向後側かつフロアクロスメンバ１８の前側の範囲内に第１脆弱部２１、即ち差厚位置１０Ａの後側の薄肉領域１０Ｃが設けられているので、乗員の足元領域が確保された上で、該薄肉領域１０Ｃにおいて１番目の座屈が起きる。一旦座屈が起きた後は、セルＣ１の断面変形が生じ、該薄肉領域１０Ｃにおける座屈荷重が低下するが、この時点ではまだ第２脆弱部２２及び第３脆弱部２３（薄肉領域１２Ｃ，１４Ｃ）に座屈が起きていないので、座屈荷重が急激に低下することはない。
【００３４】
フロア骨格の変形が進んで行くと、次にフロアアンダリインフォースメント１２の上部稜線１２Ｒ（図３）が曲げによる圧縮荷重を受け、差厚位置１２Ａから後側の薄肉領域１２Ｃにおいて２番目の座屈が起き、セルＣ２の断面変形が生じるが、該差厚位置１２Ａはフロアアッパーリインフォースメント１０の差厚位置１０Ａよりも後方に設けられているので、該フロアアッパーリインフォースメント１０の差厚位置１０Ａにおける座屈荷重の低下の影響を受けにくく、急激な座屈荷重の低下が抑制される。
【００３５】
更にフロア骨格の変形が進んで行くと、今度は補強部材１４の上部稜線１４Ｒ（図３）が曲げによる圧縮荷重を受け、差厚位置１４Ａから後側の薄肉領域１４Ｃにおいて３番目の座屈が起き、セルＣ３の断面変形が生じるが、該差厚位置１４Ａはフロアアンダリインフォースメント１２の差厚位置１２Ａよりも更に後方に設けられているので、やはりフロアアッパーリインフォースメント１０及びフロアアンダリインフォースメント１２における座屈荷重の低下の影響を受けにくく、急激な座屈荷重の低下が抑制される。
【００３６】
このように、互いに前後位置が異なる各差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａから順に座屈変形が起きるので、一度の座屈で急激に座屈荷重が低下してしまうことがなく、各差厚位置から後側の薄肉領域１０Ｃ，１２Ｃ，１４Ｃが順に座屈する毎に少しずつ座屈荷重が低下して行くという、粘りのある荷重変形特性を確保することができる。
【００３７】
特に、図５に示されるように、座屈形状Ｗ１の節３２となる位置に座屈形状Ｗ２の腹３４が位置し、座屈形状Ｗ２の節３６となる位置に座屈形状Ｗ３の腹３８が位置するように各差厚位置１０Ａ，１２Ａ，１４Ａを設定した場合には、セルＣ１に変形が生じない節３２の位置でセルＣ２が変形し、該セルＣ２が変形しない節３６の位置でセルＣ３が変形する。このため、座屈位置が重ならず、座屈荷重が持続するので、粘りのある荷重変形特性を確保するためにはより効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】車両のフロア構造を示す側面図である。
【図２】車両のフロア構造を示す車両前後方向断面図である。
【図３】車両のフロア構造を示す、図１の３−３矢視断面図である。
【図４】車両のフロア構造を各部材の差厚位置において断面し、車輌斜め後方から見た斜視図である。
【図５】各部材における座屈変形状態と差厚位置設定の一例を示す線図である。各線図において、縦軸は変形量、横軸は車両前後方向位置を夫々示している。
【図６】補強部材の第３脆弱部を貫通孔とした車両のフロア構造を、各部材の差厚位置において断面し、車輌斜め後方から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０    フロアアッパーリインフォースメント
１０Ａ  差厚位置
１０Ｃ  薄肉領域
１２    フロアアンダリインフォースメント
１２Ａ  差厚位置
１２Ｃ  薄肉領域
１４    補強部材
１４Ａ  差厚位置
１４Ｃ  薄肉領域
１６    フロアパネル
１８    フロアクロスメンバ
２１    脆弱部
２２    脆弱部
２３    脆弱部
Ｓ    車両のフロア構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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