(57)【要約】【課題】応力緩和に必要なビード範囲の面積を減少させることができ、しかも効率的に応力を緩和することができる車両フロア構造を得る。【解決手段】車両前後方向に沿ってロッカ１２が配設されており、ロッカインナパネル１６の中間部１６Ａには、フロアパネル１８の取付部１８Ａが面接触状態で配置されて複数のスポット溶接部２０により接合されている。フロアパネル１８には、複数のスポット溶接部２０におけるそれぞれの溶接点２０Ａ（スポット溶接部２０の中心部）を中心として円弧状に形成された１本のビード２２が配設されている。ビード２２は、ビード深さｈが車両前方側に向かうほど徐々に深くなるように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に沿って延在するロッカにスポット溶接により接合されたフロアパネルと、
前記フロアパネルに設けられ、前記スポット溶接におけるそれぞれの溶接点に対応して前記溶接点と間隔をおいて配置された曲線状又は直線状のビードと、
を有することを特徴とする車両フロア構造。
【請求項２】
前記ビードは、前記溶接点を中心として、前記溶接点の車両幅方向内側に沿った線から車両後方側の角度をθとしたときに、θが０°から９０°の範囲となる領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両フロア構造。
【請求項３】
前記ビードは、車両上下方向に沿った寸法が車両前方側に向かうほど大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両フロア構造。
【請求項４】
前記ビードは、前記溶接点を中心として略円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両フロア構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両前後方向に沿って延在するロッカにスポット溶接によりフロアパネルが接合された車両フロア構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、フロアパネルに複数の同心円弧状のビードが形成された車体のフロア構造が開示されている。このフロア構造では、複数の同心円弧状のビードを形成することで、外力に対する剛性を向上している。
【特許文献１】特開２００６−２９８０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記先行技術による場合、フロアパネルのほぼ全体の領域に複数の同心円弧状のビードが形成されており、応力緩和に必要なビード範囲の面積が大きい。
【０００４】
本発明は上記事実を考慮し、応力緩和に必要なビード範囲の面積を減少させることができ、しかも効率的に応力を緩和することができる車両フロア構造を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明に係る車両フロア構造は、車両前後方向に沿って延在するロッカにスポット溶接により接合されたフロアパネルと、前記フロアパネルに設けられ、前記スポット溶接におけるそれぞれの溶接点に対応して前記溶接点と間隔をおいて配置された曲線状又は直線状のビードと、を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１記載の車両フロア構造において、前記ビードは、前記溶接点を中心として、前記溶接点の車両幅方向内側に沿った線から車両後方側の角度をθとしたときに、θが０°から９０°の範囲となる領域に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両フロア構造において、前記ビードは、車両上下方向に沿った寸法が車両前方側に向かうほど大きくなるように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両フロア構造において、前記ビードは、前記溶接点を中心として略円弧状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の本発明によれば、車両前後方向に沿って延在するロッカにスポット溶接によりフロアパネルが接合されており、フロアパネルには、スポット溶接におけるそれぞれの溶接点に対応して当該溶接点と間隔をおいて配置された曲線状又は直線状のビードが設けられている。すなわち、それぞれの溶接点に対応する曲線状又は直線状のビードを個別に設けたことにより、車両の前突時にそれぞれの溶接点にかかる応力が緩和され、溶接点の破断を抑制することができる。また、応力緩和を行うのに必要となる曲線状又は直線状のビードのフロアパネルに対する面積を縮小することができる。
【００１０】
請求項２記載の本発明によれば、ビードは、溶接点を中心として、溶接点の車両幅方向内側に沿った線から車両後方側の角度をθとしたときに、θが０°から９０°の範囲となる領域に形成されており、車両の前突時には溶接点と対応する当該領域に引っ張り方向の力が作用しやすい。このため、当該領域にビードを形成することで、溶接点にかかる応力をより効率的に緩和することができる。
【００１１】
請求項３記載の本発明によれば、ビードは、車両上下方向に沿った寸法が車両前方側に向かうほど大きくなるように形成されているので、溶接点における角度とひずみとの関係を示したひずみ曲線と横軸で囲まれた部分の面積が小さくなり、車両の前突時に溶接点にかかる応力を更に効率的に緩和することができる。
【００１２】
請求項４記載の本発明によれば、ビードは、溶接点を中心として略円弧状に形成されているので、応力緩和に必要なビード範囲の面積をより一層減少させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る車両フロア構造は、応力緩和に必要なビードのフロアパネルに対する面積を減少させることができ、しかも効率的に応力を緩和することができるという優れた効果を有する。
【００１４】
請求項２記載の本発明に係る車両フロア構造は、車両の前突時に溶接点にかかる応力をより効率的に緩和することができるという優れた効果を有する。
【００１５】
請求項３記載の本発明に係る車両フロア構造は、車両の前突時に溶接点にかかる応力を更に効率的に緩和することができるという優れた効果を有する。
【００１６】
請求項４記載の本発明に係る車両フロア構造は、応力緩和に必要なビード範囲の面積をより一層減少させ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】
【００１７】
〔第１実施形態〕
以下、図１〜図１４を用いて、本発明に係る車両フロア構造の一実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。
【００１８】
図１には、本発明の車両フロア構造の斜視図が示されており、図２には、車両フロア構造の平面図が示されている。これらの図に示されるように、車両１０には、車両前後方向に沿って延在するロッカ１２が配設されている。ロッカ１２は、車両幅方向外側に配置されるロッカアウタパネル１４と、ロッカアウタパネル１４よりも車両幅方向内側に配置されるロッカインナパネル１６と、を備えている。ロッカアウタパネル１４は、断面がハット状に形成されており、中間部１４Ａが車両幅方向外側に突出するように配置されると共に、中間部１４Ａの車両上下方向の両端部に一対のフランジ部１４Ｂを備えている。また、ロッカインナパネル１６は、断面がハット状に形成されており、中間部１６Ａが車両幅方向内側に突出するように配置されると共に、中間部１６Ａの車両上下方向の両端部に一対のフランジ部１６Ｂを備えている。そして、ロッカアウタパネル１４とロッカインナパネル１６の上下一対のフランジ部１４Ｂ、１６Ｂ同士がスポット溶接されることにより閉断面構造に形成されている。
【００１９】
ロッカインナパネル１６の中間部１６Ａの車両幅方向内側には、ほぼ水平にフロアパネル１８が接合されている。フロアパネル１８は、車両幅方向外側の端部が上方に折り曲げられて形成された取付部１８Ａを備えており、ロッカインナパネル１６の中間部１６Ａと取付部１８Ａとが面接触状態で配置されて複数のスポット溶接部２０により接合されている。複数のスポット溶接部２０は、車両前後方向にほぼ等間隔で設けられている。フロアパネル１８のロッカ１２と反対側には、フロアパネル１８の下方側に車両前後方向に沿って延在するアンダーリインフォース２４が配設されている。
【００２０】
フロアパネル１８には、それぞれのスポット溶接部２０の溶接点２０Ａ（各スポット溶接部２０の中心部）を中心として円弧状に配置された１本のビード２２が設けられている。ビード２２は、車両前後方向の前端部２２Ａが溶接点２０Ａの車両幅方向内側の略延長線上に配置されると共に、車両前後方向の後端部２２Ｂが溶接点２０Ａよりも車両後方側に配置されている。また、図２に示されるように、ビード２２は、溶接点２０Ａを中心として内側縁部と外側縁部が同心円上に配置されると共に、溶接点２０Ａの周囲の略１/５の範囲に形成されている。
【００２１】
上記構成を言い換えると、ビード２２は、溶接点２０Ａを中心として、溶接点２０Ａの車両幅方向内側に沿った線から車両後方側の角度をθとしたときに、角度θが０°から９０°の範囲となる領域に形成されている。車両１０の前突時には溶接点２０Ａに対応する上記領域に引っ張り方向の力が作用しやすいため、当該領域にビード２２を形成することで、溶接点２０Ａにかかる応力を効率的に緩和することができる。また、車両平面視にて、ビード２２の前端部２２Ａと後端部２２Ｂは略半円形状に形成されている。さらに、図３に示されるように、ビード２２は、車両上下方向のビード深さｈ（車両上下方向に沿った寸法）が車両前方側に向かうほど徐々に深くなるように形成されている。
【００２２】
次に、それぞれのスポット溶接部２０に発生する応力のメカニズムと応力緩和に最適なビード２２の形状について説明する。
【００２３】
スポット溶接部２０の剥がれが発生するようなフロアパネル１８が塑性変形するような応力状態においては、スポット溶接部２０に発生する応力は、図４に示されるような帯板モデルで説明することができる。帯板モデルは、スポット溶接部２０の溶接点であるＡ点からアンダーリインフォース２４側に細い線状の帯板（鉄線）が無数に張り巡らされたモデルである。ここで、図４に示されるように、スポット溶接部２０のＡ点における車両幅方向に沿った線から角度θの方向の線長（Ａ点とＢ点の長さ）をｒとする。車両１０の前突時には、車両後方側からの慣性力２８によりロッカ１２に力Ｆ１とアンダーリインフォース２４に力Ｆ２が作用し、ロッカ１２が止まらずに車両前方側に移動してロッカ１２とアンダーリインフォース２４との間に相対変位が生じる。車両１０の前突時にアンダーリインフォース２４とロッカ１２に相対変位ｄが生じた場合、線長ｒは伸びてｒ´となる。ｒ、ｒ´は図４より以下の式（１）、式（２）で計算される。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
角度θの帯板一本に発生する応力は、（ｒ´−ｒ）／ｒで与えられるひずみに比例する。フロアパネル１８が塑性変形するような応力状態では、フロアパネル１８は座屈し、圧縮方向の荷重は伝わりづらくなるため、引っ張り方向の荷重のみを考慮する（大変形時）。すなわち、引っ張り方向の荷重として、０＜θ＜９０°の帯板（鉄線）に発生する応力を積分すればよい。
【００２６】
図５に示されるように、帯板モデルを用いてそれぞれのスポット溶接部２０の荷重分布を計算したところ、引っ張り方向だけを考慮した場合には、それぞれのスポット溶接部２０のＡ点の荷重Ｆは車両前方（図５中の左側）ほど大きくなる。図５では、帯板の幅を０．９ｍｍ、強制変位を０．５ｍｍとして計算した。図５で示される荷重Ｆは、車両前後方向の荷重ＦＸと車両幅方向の荷重ＦＹの合力である。なお、大変形時では、圧縮方向の荷重はたるむとして無視した。この方法で計算したスポット溶接部２０の荷重分布は、下記のＣＡＥ計算によるグラフ（図６参照）とほぼ一致する。
【００２７】
図６には、それぞれのスポット溶接部２０の荷重分布をＣＡＥ計算で求めたグラフが示されている。ＣＡＥ計算によると、車両１０の前突時（フルラップ衝突時）にフロアパネル１８にしわが発生し、各スポット溶接部２０のＡ点にかかる荷重が不均一になっていく。そのときのスポット溶接部２０のＡ点の荷重Ｆは、フロアパネル１８に発生するしわの位置に関係なく、変位する方向の角部（車両前方側の角部）の荷重が最大値をもつ。そのため、変位する方向の角部（車両前方側の角部）の部分からスポット溶接部２０の破断が発生すると考えられる。
【００２８】
図７には、図４の帯板モデルのＡ点とＢ点におけるフロアパネル１８の断面が示されている。この図に示されるように、ビードがないフロアパネル（フラットパネル）の場合、Ａ点からＢ点までの長さはｒである。ここで、フロアパネル１８にビード４０を追加し、Ａ点からＢ点までの長さがｒ０増加してｒ＋ｒ０となったときの応力の緩和と考える。このとき、フラットパネルのひずみは、式（３）で表されるため、ビード付きフロアパネル１８のひずみは、式（４）で表される。
【００２９】
【数２】
2009262825.tif 000004
【００３０】
【数３】
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【００３１】
一例として、図８に示されるように、フロアパネル１８の車両幅方向の長さＷを３００ｍｍとし、アンダーリインフォース２４とロッカ１２の相対変位ｄを９ｍｍとしたときのスポット溶接部２０のＡ点の角度θの回転方向において発生するひずみを計算し、ビード４０の最適形状を導く。図９には、０＜θ＜９０°におけるひずみ（ｒ´／ｒ−１）が示されている（グラフ３０Ａ）。図９のグラフ３０Ａのひずみ曲線と横軸で囲まれた部分の面積にヤング率を乗じたものが、スポット溶接部２０のＡ点に発生する応力になるため、フロアパネル１８にビード４０を追加することで、この面積を減らすことを考える。
【００３２】
次に、一例として、すべての角度θで一律にひずみを緩和することを考える。Ａ点からＢ点までの長さｒは角度θの関数であり、角度θが大きくなるほど、ｒ（θ）も大きくなる。従って、図１０に示されるように、一律にひずみを緩和するために必要なビード４２による線長増加代ｒ０（θ）については、角度θが大きくなるほど、線長増加代ｒ０（θ）も大きくなる。
【００３３】
線長増加代ｒ０（θ）をビード深さｈ（θ）に換算すると、図１１中のグラフ３２Ｂのようになる。このとき、図１２に示されるように、ビード４２の形状は、角度θが大きくなるほどビード深さｈ（θ）が徐々に深くなる形状となる。言い換えると、ビード４２は車両後方側に向かうに従ってビード深さｈ（θ）が徐々に深くなる形状である。図１３に示されるグラフには、ビードなしのフラットパネルの角度とひずみとの関係（グラフ３０Ａ）と、角度θが大きくなるほどビード深さｈ（θ）が徐々に深くなるビード４２を設けたフロアパネルの角度とひずみとの関係（グラフ３０Ｂ）が示されている。図１３に示されるように、ビード４２を設けたフロアパネルでは、すべての角度θで一様の比率でひずみが緩和されていることがわかる。
【００３４】
次に、応力を緩和するために最適なビード深さｈ（θ）を考える。前述の考察より、角度θが大きくなるほど、長さｒ（θ）も大きくなり、ひずみの緩和に必要な線長増加代ｒ０（θ）も大きくなる。従って、効率よくひずみを緩和するには、図１１中のグラフ３２Ｃに示されるようなビード深さｈ（θ）をビード４４に与えればよいことがわかる。このとき、図１４にされるように、ビード４４の形状は、角度θが大きくなるほどビード深さｈ（θ）が徐々に浅くなる（小さくなる）形状となる。言い換えると、ビード４４は車両後方側に向かうに従ってビード深さｈ（θ）が徐々に浅くなる形状である（ビード４４は車両前方側に向かうに従ってビード深さｈ（θ）が徐々に深くなる形状である）。
【００３５】
図１３には、角度θが大きくなるほどビード深さｈ（θ）が徐々に浅くなるビード４４を設けたフロアパネルの角度とひずみとの関係（グラフ３０Ｃ）が示されている。図１３中のグラフ３０Ｂとグラフ３０Ｃを比べると、明らかにグラフ３０Ｃのひずみ曲線と横軸で囲まれた部分の面積が小さくなる。図１３中のグラフ３０Ｃのひずみ曲線と横軸で囲まれた部分の面積にヤング率をかけたものがスポット溶接部２０のＡ点にかかる応力であるため、ビード４４を設けたフロアパネル１８ではスポット溶接部２０のＡ点にかかる荷重が小さくなる。従って、ビード４４を設けることで、効率よくスポット溶接部２０のＡ点にかかる応力を緩和することができることがわかる。
【００３６】
図１に示される車両フロア構造では、スポット溶接部２０における溶接点２０Ａを中心として、図１４中のビード４４とほぼ同じ形状の円弧状のビード２２をフロアパネル１８に形成したものである。
【００３７】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００３８】
車両１０の前突時には、ロッカ１２とアンダーリインフォース２４との間に車両前後方向に相対変位が生じるため、フロアパネル１８にしわが形成されると共に、ロッカ１２とフロアパネル１８とを接合している複数のスポット溶接部２０に応力が発生する。図１に示されるように、フロアパネル１８には、複数のスポット溶接部２０におけるそれぞれの溶接点２０Ａを中心として、それぞれの溶接点２０Ａに対応して円弧状のビード２２が設けられている。ビード２２は、溶接点２０Ａを中心として角度θが０°から９０°の範囲となる領域に形成されており、車両１０の前突時に溶接点２０Ａに対応する当該領域に引っ張り方向の力が作用するため、溶接点２０Ａにかかる応力を効率的に緩和することができる。すなわち、図１３中の角度とひずみとの関係のグラフ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ等に示されるように、ビード２２によって、車両１０の前突時にそれぞれの溶接点２０Ａにかかる応力を緩和することができ、溶接点２０Ａの破断を抑制することができる。また、従来のように溶接点に対して複数の同心円弧状のビードを形成する構造に比べて、応力緩和を行うのに必要となるビード２２のフロアパネル１８に対する面積を縮小することができる。
【００３９】
さらに、ビード２２は、ビード深さｈが車両前方側に向かうほど深くなるように形成されているので、図１３中の角度とひずみとの関係のグラフ３０Ｂ、３０Ｃ等に示されるように、ビード深さｈが車両前方側に向かうほど浅くなるように形成されたビード形状（図１２参照）と比較して、車両１０の前突時に溶接点２０Ａにかかる応力を効率的に緩和することができる。
【００４０】
〔実施形態の補足説明〕
上述した実施形態では、図１に示されるように、フロアパネル１８に複数のスポット溶接部２０におけるそれぞれの溶接点２０Ａを中心として円弧状のビード２２を設けたが、ビード２２の形状はこれに限定されず、他の形状でもよい。例えば、それぞれの溶接点２０Ａに対応して間隔をおいて配置された略円弧状、曲線状、又は直線状のビードでもよい。すなわち、略円弧状、曲線状、又は直線状のビードにより線長増加代ｒ０（θ）が深さ方向に調整されていれば、溶接点２０Ａにかかる応力を緩和することができる。また、上述した実施形態では、車両平面視にて、ビード２２の前端部と後端部が略半円形状に形成されているが、例えば、ビード２２の前端部と後端部を直線状に形成してもよい。
【００４１】
上述した実施形態では、それぞれの溶接点２０Ａに対応して設けられたビード２２は、ビード深さｈが車両前方側に向かうほど深くなるように形成されているが、これに限定されず、他のビード深さに設定してもよい。例えば、ビード深さｈが車両前方側に向かうほど浅くなるように形成されたビードや、ビード深さｈが車両前後方向で同じ深さとなるように形成されたビードでもよい。すなわち、請求項１は、このようなビード深さｈに設定されたビードを含んでいる。このようなビードにより、従来の複数の同心円弧状のビードに比べて、それぞれの溶接点２０Ａにかかる応力を効率的に緩和することができる。
【００４２】
上述した実施形態では、フロアパネル１８に対して車両下方側に窪んだ形状のビード２２を設けたが、これに限定されず、例えば、フロアパネルに対して車両上方側に突出した形状のビードを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】一実施形態に係る車両フロア構造の全体構成を示す斜視図である。
【図２】一実施形態に係る車両フロア構造の全体構成を示す平面図である。
【図３】ロッカとフロアパネルとのスポット溶接部に対応するようにフロアパネルに設けられたビードを示す部分斜視図である。
【図４】ロッカとフロアパネルとのスポット溶接部分に発生する応力のメカニズムを説明するための帯板モデルである。
【図５】帯板モデルを用いて計算した前突時のそれぞれのスポット溶接に作用する荷重分布を示すグラフである。
【図６】ＣＡＥ計算で求めた前突時のそれぞれのスポット溶接に作用する荷重分布を示すグラフである。
【図７】フロアパネルにビードを形成した場合の応力の緩和を説明する図である。
【図８】帯板モデルの一例を用いてスポット溶接部分に発生するひずみを説明する図である。
【図９】フロアパネルにビードを設けない場合の角度とひずみとの関係を示すグラフである。
【図１０】フロアパネルにビードを設けたときの角度と線長増加代ｒ０との関係を示すグラフである。
【図１１】フロアパネルに所定の形状のビードを設けたときの角度とビード深さｈとの関係を示すグラフである。
【図１２】フロアパネルに角度が大きくなるに従ってビード深さが徐々に深くなる形状のビードを設けた状態を示す模式的な斜視図である。
【図１３】フロアパネルに所定の形状のビードを設けたときの角度とひずみとの関係を示すグラフである。
【図１４】フロアパネルに角度が大きくなるに従ってビード深さが徐々に浅くなる形状のビードを設けた状態を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０   車両
１２   ロッカ
１６   ロッカインナパネル（ロッカ）
１８   フロアパネル
２０   スポット溶接部
２０Ａ 溶接点
２２   ビード
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2009262825.tif 000016
【図１２】
2009262825.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
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