(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体のフロアパネルの上面に、下方に開いた略ハット断面形状のクロスメンバを前記車体の横幅方向に延びるように固定し、前記フロアパネルの下面に、上方に開いた略ハット断面形状の第１のフレーム部材を前記車体の前後方向に延びるように固定し、前記第１のフレーム部材の車体後側端に沿って、上方に開いた略ハット断面形状を備えるとともに前端を閉じる壁部材を備えた第２のフレーム部材を固定し、
前記クロスメンバは、乗員の着座するシート部材の下前方に配置されるとともに、前記フロアパネルと前記第１のフレーム部材のフランジ部と前記第２のフレーム部材のフランジ部とを前記クロスメンバの車体前方となる位置で重ね合わせた板組み状態で結合するとともに、前記クロスメンバの車体前方側のフランジ部と前記フロアパネルと前記第１のフレーム部材のフランジ部とを重ね合わせた板組み状態で結合したことを特徴とする車体フロア構造。
【請求項２】
前記第１のフレーム部材のハット状の頂部と前記第２のフレーム部材のハット状の頂部とは、前記クロスメンバの車体後方側にて互いに重ね合わされた板組み状態で結合されることを特徴とする請求項１に記載の車体フロア構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の車体構造に関し、特に、フロアフレームとフロアパネルとの結合構造に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示されるように、フロアフレーム１は、車体のフロアパネル２の下面に沿って車体後方に向かって延びるように配置された左右一対の補剛部材であって、フロントフロア３下面の前端からリヤフロア４のリヤシート取付位置手前の下面にかけて閉じ断面を形成する状態で結合されている。
【０００３】
従来、このフロアフレーム１は、図７に示されるように、車体のフロアパネル２の上面の横方向に延びる前側のクロスメンバフロント５の下方において、集成上の制約から車体の前後方向に３分割されており、前方に位置するフレームフロア１Ａのハット型形状の上面がフロアパネル２で閉ざされることによって形成されたボックス構造の内側に、後方に位置するフレームフロアリヤ１Ｂのハット型形状の先端に結合された斜め上向きのクロージングプレート１Ｃが内嵌挿入された状態で、各部材が互いに結合されている。フレームフロアリヤ１Ｂの後端部は、半割の袋形状とされており、フレームフロアリヤ１Ｂの上面がリヤフロア４で閉ざされた状態で結合されることによって閉じ断面が形成されることとなる。
なお、図中の符号２ａは、フロアパネル２に穿設されたスポット作業孔を示しており、フレームフロアリヤ１Ｂの端部にクロージングプレート１Ｃを結合する際に使用するものである。
【０００４】
しかしながら、この従来の車体のフロア構造だと、スポット溶接上の制約があることから、フロアフレーム１は、フレームフロア１Ａとクロージングプレート１Ｃとの溶接点およびクロージングプレート１Ｃとフレームフロアリヤ１Ｂとの溶接点で２段階にわたって連接されているために、結合剛性が制限されるとともに、前方衝突時における剪断荷重の伝達がオフセットされてしまい、フロアフレーム１やフロアパネル２の曲げ成分が大となってしまう問題が発生してしまう。
また、フレームフロア１Ａおよびクロージングプレート１Ｃとフロアパネル２との結合部位を配慮しなければ、フロアフレーム１から伝達される前突時の荷重が、フロアパネル２を介してクロスメンバフロント５に有効に入力されないばかりか、荷重伝達ラインがずれてしまうためにフロアパネル２の変形量が大となってしまう虞がある。
さらに、このフロアパネル２の変形量が大となってしまうことによって、前突時における乗員Ｇによる下向きの荷重がフロアパネル２の座席取付部に発生した場合に、フロアパネル２が充分に抗力を発揮させることができずに結合部位から折損して、着座している乗員の姿勢が崩れてしまうという問題がある。
そして、フロアフレーム１およびフロアパネル２の曲げ応力に対する剛性が小さいことによって、自動車の操縦性および安全性が低下するという問題が発生してしまう。
【０００５】
この発明は、上記のような従来の車体フロア構造が有している問題点を解決するためになされたものであって、フロアフレームとフロアパネルとの構成に大きな変更を加えることなく、衝突時の荷重伝達の合理化を図るとともに、衝突時の衝撃力を有効に吸収することによって乗員の安全性を向上させることができる車体フロア構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、車体のフロアパネルの上面に、下方に開いた略ハット断面形状のクロスメンバを前記車体の横幅方向に延びるように固定し、前記フロアパネルの下面に、上方に開いた略ハット断面形状の第１のフレーム部材を前記車体の前後方向に延びるように固定し、前記第１のフレーム部材の車体後側端に沿って、上方に開いた略ハット断面形状を備えるとともに前端を閉じる壁部材を備えた第２のフレーム部材を固定し、
前記クロスメンバは、乗員の着座するシート部材の下前方に配置されるとともに、前記フロアパネルと前記第１のフレーム部材のフランジ部と前記第２のフレーム部材のフランジ部とを前記クロスメンバの車体前方となる位置で重ね合わせた板組み状態で結合されるとともに、前記クロスメンバの車体前方側のフランジ部と前記フロアパネルと前記第１のフレーム部材のフランジ部とを重ね合わせた板組み状態で結合されることを特徴とする。
【０００７】
前記第１のフレーム部材のハット状の頂部と前記第２のフレーム部材のハット状の頂部とは、前記クロスメンバの車体後方側にて互いに重ね合わされた板組み状態で結合されることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した車体フロア構造の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明の車体フロア構造に使用されるフロアフレームを説明するための分解斜視図、図２は、図１のフロアフレームをフロアパネルの下面に結合した際の結合状態を説明する平面図、図３は、図２中のＡ−Ａ矢視断面図、図４は、図２中のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、フロアフレームは、車体の左右側に等しく設けられるものであるから、ここでは、車体左側のフロアフレームとフロアパネルとの結合におけるフロア構造について説明する。なお、従来と同一の部材については、同一の符号を付すものとする。
【０００９】
図１に示すように、フロアフレーム６は、車体の前後方向に沿って２分割形成されており、フロアパネル２の下面前側に配置されるフレームフロア６Ａと後側に配置されるフレームフロアリヤ６Ｂとから構成される。
フレームフロア６Ａは、車体前後方向に延びる断面ハット型形状を有し、略水平な底面部６ａの両側端に側壁部６ｂが立設されるとともに、側壁部６ｂの側端を外側方に向けて折り曲げてフランジ６ｃを一体的に形成することによって、上方に向かってハット型断面が開口するように形成されている。
【００１０】
フレームフロアリヤ６Ｂも、車体前後方向に延びる断面ハット型形状を有し、略水平な底面部６ｄの両側端に側壁部６ｅが立設されるとともに、側壁部６ｅの側端を外側方に向けて折り曲げてフランジ６ｆを一体的に形成することによって、上方に向かってハット型断面が開口するように形成されている。
さらに、フレームフロアリヤ６Ｂの前端には、底面部６ｄの前端から斜め上方に向かって所定距離だけ延びた板状のクロージングプレート６ｇが一体的に形成され、切り欠き６ｈが設けられている。また、フレームフロアリヤ６Ｂの後端は、従来例と同様に、半割の袋形状とされている（図７参照）。
このようなフレームフロア６Ａの後端側の断面の内側に、フレームフロアリヤ６Ｂの先端側が所定距離だけラップするように内嵌挿入された状態で、互いに結合されることとなる。
【００１１】
次に、フロアフレーム６とフロアパネル２との結合構造について図２〜図４を用いて説明する。
フロアパネル２の上面の所定位置には、車体横方向（図２において上下方向）に延びる断面ハット型形状を有したクロスメンバフロント５の開口がフロアパネル２に向かうような状態で配置され、クロスメンバフロント５の車体前，後端側（図２において左，右側）に形成されたフランジ５ａ，５ｂの下面とフロアパネル２の上面とが接合された状態で、所定のスポット打点位置、たとえば、図２中のＡ−Ａ矢視断面線上では、クロスメンバフロント５のフランジ５ｂの下面とフロアパネル２の上面とが重なり合っている接合位置Ｓ１（接合位置Ｓ１〜Ｓ５は、図３に図示）、が溶接により結合されている。
【００１２】
フロアパネル２の下面の所定位置には、車体前後方向に延びているフレームフロアリヤ６Ｂ（図２中、破線で示す）の開口がフロアパネル２に向かうような状態で配置されるとともに、フレームフロアリヤ６Ｂの先端が、車体前方側（図２において左側）のフランジ５ａよりも車体前方位置となるようにオフセットされた状態で、フランジ６ｆの上面とフロアパネル２の下面とが接合され、所定のスポット打点位置、たとえば、図２中のＡ−Ａ矢視断面線上では、クロスメンバフロント５のフランジ５ａの下面，フロアパネル２およびフレームフロアリヤ６Ｂのフランジ６ｆの上面が重なり合っている接合位置Ｓ２が、スポット３枚打ちによって結合されている。さらに、クロスメンバフロント５のフランジ５ｂより車体後方側（図２において右側）でスポット作業孔２ａの車体外側（図２において下側）とされるフロアパネル２の下面とフレームフロアリヤ６Ｂのフランジ６ｆの上面とが重なり合っている接合位置Ｓ３が、スポット２枚打ちによって結合されている。
【００１３】
このように、フロアパネル２の車体横方向に溶接されたクロスメンバフロント５と直交する方向で、しかも、クロスメンバフロント５の下方を挿通するように延ばされたフレームフロアリヤ６Ｂのフランジ６ｆをフロアパネル２の下面に結合したことによって、クロスメンバフロント５とフロアパネル２との結合部位における車体前後方向の剛性を向上させることができる。
【００１４】
また、そのような状態のフロアパネル２の下面の所定位置には、車体前後方向に延ばされたフレームフロア６Ａ（図２中、一点鎖線で示す）の開口がフロアパネル２に向かうような状態で配置されるとともに、フレームフロア６Ａの後端が、フレームフロアリヤ６Ｂの先端側を所定距離だけ内嵌挿入しつつ、スポット作業孔２ａの後端にあたる位置まで延びるような状態とされている。
【００１５】
この状態においては、フレームフロア６Ａのフランジ６ｃの上面とフロアパネルの下面、或いはフレームフロアリヤ６Ｂのフランジ６ｆの下面とが接合されるとともに、フレームフロア６Ａの底面部６ａの上面とフレームフロアリヤ６Ｂの底面部６ｄの下面とが接合されていて、所定のスポット打点位置、たとえば、図２中のＡ−Ａ矢視断面線上では、フロアパネル２の下面とフレームフロア６Ａのフランジ６ｃの上面とが重なり合っている接合位置Ｓ４が、スポット２枚打ちによって結合されている。さらに、フロアパネル２の下面、フレームフロアリヤ６Ｂのフランジ６ｆの先端側およびフレームフロア６Ａの上面が重なり合っている接合位置Ｓ５が、スポット３枚打ちによって結合されている。
また、図２中のＢ−Ｂ矢視断面線上では、フロアパネル２に穿設されたスポット作業孔２ａの下方にあたるフレームフロア６Ａの底面部６ａの上面とフレームフロアリヤ６Ｂの底面部６ｄの下面とが重なり合っている接合位置Ｓ６（図４に図示）が、スポット２枚打ちによって結合されている。
【００１６】
このように、フロアパネル２の前後方向に結合されたフレームフロアリヤ６Ｂの前端にフレームフロア６Ａを所定距離だけラップさせて、クロスメンバフロント５の結合部位よりも車体前方側で、フレームフロア６Ａのフランジ６ｃとフロアパネル２、および、フレームフロア６Ａのフランジ６ｃとフレームフロアリヤ６Ｂのフランジ６ｆとを結合させるとともに、クロスメンバフロント５とフロアパネル２との結合部位よりも車体後方側で、フレームフロア６Ａの底面部６ａとフレームロアリヤ６Ｂの底面部６ｄとを結合させたことによって、クロスメンバフロント５とフロアパネル２との結合部位における車体前後方向の剛性を増大させることができる。しかも、フレームフロア６Ａとフレームフロアリヤ６Ｂとが１段階の結合で連接されているために、前方衝突時における剪断荷重の伝達がオフセットされなくなり、フロアフレーム６に入力される大荷重の流れを有効に伝達させることとなるので、曲げ成分を低減化することができる。
【００１７】
このように、本実施形態によれば、フロアフレーム６をフレームフロア６Ａとフレームフロアリヤ６Ｂとからなる２分割構造とし、フロアパネル２の下面の後方に配置されるフレームフロアリヤ６Ｂをクロスメンバフロント５の下方位置まで挿通させた状態でフロアパネル２と結合させ、このフレームフロアリヤ６Ｂの前端にフレームフロア６Ａを所定距離だけラップさせた状態で、フレームフロア６Ａとフロアパネル２およびフレームフロア６Ａ、フレームフロア６Ａとフレームフロアリヤ６Ｂとを結合させたことによって、クロスメンバフロント５とフロアパネル２との結合部位における車体前後方向の剛性や曲げ剛性を増大させるとともに、１段階の結合で連接されて曲げ成分が低減化されたフロアフレーム６が、前方衝突時における剪断荷重をフロアパネル２やクロスメンバフロント５に有効に伝達することによって、前方衝突時に発生する虞のある乗員Ｇによるフロアパネル２とクロスメンバフロント５との結合部の折れ変形を抑制することができるとともに、フロアパネル２の曲げ変形を防止することができる。さらに、フロアフレーム６およびフロアパネル２の曲げ応力に対する剛性が増大するので、自動車の操縦性および安全性が向上する。
【００１８】
これらの結果、車体の前方からの衝撃力をフロアフレームを介してフロアパネル、クロスメンバフロントに有効に伝達することによって、車体を効果的に変形させ、乗員の安全性を向上させることができる。
【００１９】
なお、フレームフロアリヤ６Ｂを、図５に示すように、フレームフロアリヤ６Ｂの先端側を２分割構造として、先端部６Ｂａを所定距離だけラップさせた状態で後端側の本体部６Ｂｂと接合するように構成してもよい。本体部６Ｂｂの先端側の略ハット状断面の内側に先端部６Ｂａの後端の略ハット状断面が内嵌挿入された状態で溶接により結合させるようにした構成によれば、先端部６Ｂａと本体部６Ｂｂとの板厚を変化させたり、溶接結合点を増大するなどにより、前方衝突時における衝撃力のさらに細かいエネルギー吸収チューニングを行うことができる。また、先端部６Ｂａの板厚を本体部６Ｂｂの板厚よりも薄くすることにより、一体成形されたフレームフロアリヤ６Ｂよりも軽量化が図れる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の車体フロア構造によれば、フロアフレームとフロアパネルとの構成に大きな変更を加えることなく、衝突時の荷重伝達の合理化を図るとともに、衝突時の衝撃力を有効に吸収することによって乗員の安全性を向上させることができる車体フロア構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車体フロア構造に使用されるフロアフレームを説明するための分解斜視図である。
【図２】図１中のフロアフレームをフロアパネルの下面に結合した際の結合状態を説明する平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図２中のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】フロアフレームリヤの第２の実施形態を示した説明図である。
【図６】車体のフロアパネルの下面に沿って車体後方に向かって延びるように配置された左右一対のフロアフレームを説明する斜視図である。
【図７】図６中のフロアフレームの構成を説明する側断面図である。
【符号の説明】
２        フロアパネル
２ａ      スポット作業孔
５        クロスメンバフロント
６        フロアフレーム
６Ａ      フレームフロア
６ａ      底面部
６ｂ      側壁部
６ｃ      フランジ
６Ｂ      フレームフロアリヤ
６ｄ      底面部
６ｅ      側壁部
６ｆ      フランジ
６ｇ      クロージングプレート
S1〜S6    接合位置
【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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【図７】
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