説明

車体下部構造

【課題】ロッカとフロアパネルとの接合剛性を高めると共に、車両の側面衝突時に衝突エネルギーを効率的に吸収し、車室空間の変形を低減する。
【解決手段】CFRPで構成されたフロアパネル14の車幅方向外側端部14Dが、サイメン部10のロッカ12の断面内に挿入されており、ロッカ12の断面内部にはリブ46が設けられている。また、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dにおけるリブ46のフランジ46Dとの接合部よりさらに車幅方向外側の部位が、フロアパネル14の一般部の板厚に比べて板厚が薄い薄肉部14Eとなっている。このため、ロッカ12に挿入されたフロアパネル14の薄肉部14Eによって、衝突側にサイメン部10の潰れが妨げられることがなく、サイメン部10が潰れ、その後、フロアパネル14が潰れるようになっている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、繊維強化プラスチックを用いて構成された車体フロアを有する車体下部構造に関する。
【背景技術】
【0002】
下記特許文献1には、繊維強化プラスチック(以下、FRPという)を使った車体フロアを有する車体下部構造が開示されている。具体的には、フロアパネルが、上下一対の表層と両者の間に挟まれる芯材とからなるサンドイッチ構造とされている。この先行技術では、FRP製のフロアパネルの側縁部を、ロッカ(サイドシルともいう)の一対の支持フランジ間に嵌合して、その側縁部の上下面をそれぞれのフランジに接合したことを特徴としている。
【特許文献1】実開昭63−180480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、ロッカに設けた一対の支持フランジによってロッカとフロアパネルとの接合剛性を高める対策はなされているものの、接合剛性をさらに高める余地があると共に、車両の側面衝突時(特にはポール等との局所的な側面衝突時)のような車体側方からの荷重入力に対しても改良の余地がある。
【0004】
本発明は上記事実を考慮し、ロッカとフロアパネルとの接合剛性を高めることができると共に、車両の側面衝突時に衝突エネルギーを効率的に吸収し、車室空間の変形を低減することができる車体下部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記載の本発明の車体下部構造は、車体の車幅方向両側部を構成すると共に、下部に車体前後方向を長手方向とするロッカを備えたサイメン部と、繊維強化プラスチックを用いて構成され車体のフロアを構成すると共に、車幅方向外側部の板厚が他の一般部の板厚に比べて薄い薄肉部となっており、該薄肉部が前記ロッカの断面内に挿入された状態で、前記ロッカと車体上下方向から接合されたフロアパネルと、を有する。
【0006】
従って、車両側面衝突時に、先ず衝突側のサイメン部のロッカに衝突荷重が作用する。この際、繊維強化プラスチックを用いて構成されたフロアパネルにおける車幅方向外側部の板厚が、フロアパネルの他の一般部の板厚に比べて薄い薄肉部となっており、この薄肉部がサイメン部のロッカの断面内に挿入された状態で、フロアパネルとロッカとが接合されいるため、サイメン部のロッカに挿入されたフロアパネルの車幅方向外側部によって、サイメン部の潰れが妨げられないようになっている。この結果、先ず、衝突側のサイメン部が潰れ、その後、サイメン部のロッカより車幅方向内側となるフロアパネルの一般部が潰れることで、衝突エネルギーを効率的に吸収し、車室空間の変形を低減することができる。また、フロアパネルの薄肉部がサイメン部のロッカに挿入された状態で、フロアパネルとロッカとが車体上下方向から接合されている。このため、他車の後方向からの衝突(後突)等によって、ロッカに作用するフロア面に沿った方向の衝突荷重に対して、フロアパネルとロッカとの接合部が剪断方向となる。この結果、ロッカとフロアパネルとの接合剛性を高めることができるため、他車の後突等によって、フロアパネルとロッカとの接合部が分離するのを防止又は抑制することができる。
【発明の効果】
【0007】
以上説明したように、請求項1記載の本発明の車体下部構造は、ロッカとフロアパネルとの接合剛性を高めることができると共に、車両の側面衝突時に衝突エネルギーを効率的に吸収し、車室空間の変形を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
[実施形態]
【0009】
以下、図1及び図2を用いて、本発明に係る車体下部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UPは車体上方方向を示し、矢印FRは車体前方方向を示し、矢印INは車幅内側方向を示している。
【0010】
先ず、本実施形態に係る車体下部構造が適用された自動車車体の概略全体構成を説明し、次いで、要部について詳細に説明する。
【0011】
(車体の概略全体構成)
【0012】
図2には、本実施形態の車体下部構造が適用された自動車車体の車室床部周りの概略全体構成が車体前方斜め上方から見た斜視図にて示されている。
【0013】
図2に示すように、車体の車幅方向両側部は左右一対のサイメン部10で構成されている。これらのサイメン部10は、車室11の車幅方向両端下部となる部位に車体前後方向を長手方向とするロッカ12を備えている。また、車室11の床部を構成するフロアパネル14は、車体前後方向及び車幅方向に延在しており、フロアパネル14の車幅方向外側端部が左右のロッカ12にそれぞれ接合されている。
【0014】
車室11の床部の車幅方向中央部には、車体前後方向に延在すると共に車体上下方向の下向きに開口するフロアトンネル16が設けられており、左右のフロアパネル14の車幅方向内端はフロアトンネル16の車体上下方向の下向き開口端部に接合されている。また、車室11の前端の車幅方向両端部には、左右一対のフロントピラー18が略車体上下方向に沿って延在しており、左右のロッカ12はそれぞれの前端12Aが、左右のフロントピラー18の下端18Aに連続している。
【0015】
なお、図示は省略するが、左右のフロントピラー18は、図2に示すよりも車体上方に延出されており、左右のフロントピラー18の間にフロントウインドシールドガラスが保持されている。
【0016】
左右のフロントピラー18には、車室11の前壁部を構成するダッシュパネル20の車幅方向両端部20Aがそれぞれ接合されている。また、ダッシュパネル20は、車幅方向及び車体上下方向に延在しており、車室11と車室11よりも前方の空間22(例えばエンジンルーム)とを隔てている。
【0017】
なお、ダッシュパネル20には、図示しない左右一対のフロントサイドメンバの後端部が接続されており、左右のフロントサイドメンバの前端間はフロントバンパを構成するバンパリインフォースメントが架設されている。
【0018】
左右のロッカ12の後端12Bは、それぞれ略車体上下方向に沿って延在するBピラー22の下端22Aに連続している。なお、左右のロッカ12の後端12B、センタピラー22の下端22Aには、図示しない左右一対のリヤサイドメンバが連続している。また、左右のセンタピラー22には、車室11の後壁部を構成するルームパーティションパネル24の車幅方向両端部24Aがそれぞれ接合されている。このルームパーティションパネル24は、車幅方向及び車体上下方向に延在しており、車室11と車室11よりも後方の空間26(例えばラゲージコンパートメント)とを隔てている。
【0019】
なお、フロアトンネル16は、車室フロア部の車体前後方向の全長に亘って延在し、車体前後方向の両端でも開口する構成とされている。
【0020】
また、フロアパネル14の上面側には左右一対のクロスメンバ26が長手方向を車幅方向に沿って接合されており、これらのクロスメンバ26はロッカ12とフロアトンネル16との車体前後方向の前端部間を連結している。
【0021】
以上説明した自動車車体は、その主要構成要素であるロッカ12、フロアパネル14、フロアトンネル16、フロントピラー18、ダッシュパネル20、センタピラー22、ルームパーティションパネル24、クロスメンバ26の主要部がそれぞれ繊維強化プラスチックとしての炭素繊維強化プラスチック(以下、CFRPという)にて構成されている。
【0022】
(車体下部構造の要部;フロアパネルとロッカとの接合部構造)
【0023】
以下、フロアパネル14のとロッカ12との接合部構造について詳細に説明する。図1は、図2の1−1断面線に沿って切断した状態を車体前方側から見て示す断面図である。
【0024】
図1に示すように、フロアパネル14は、車体前後方向に沿って延在するロッカ12とフロアトンネル(図2参照)とを連結している。また、フロアパネル14はフロア上面層14Aとフロア下面層14Bと両者の間に介在されるフロア中間層14Cとによって構成されており、その車幅方向外側端部14Dはロッカ12の下端部12Cに接着により車体上下方向から接合されている。
【0025】
より具体的に説明すると、ロッカ12は、ロッカ12の車幅方向外側部を構成するロッカアウタパネル40と、ロッカ12の車幅方向内側部を構成するロッカインナパネル42とを備えている。また、ロッカアウタパネル40は、ロッカ12の車幅方向外側縦壁部を構成する縦壁部40Aを備えており、この縦壁部40Aの上端には、車幅内側上方に向かって傾斜し上壁部40Bが形成されている。一方、ロッカアウタパネル40の縦壁部40Aの下端には、車幅内側方向に向かって下壁部40Cが形成されている。また、ロッカアウタパネル40の上壁部40Bの車幅方向内側端には、下方に向かってフランジ40Dが形成されている。
【0026】
ロッカインナパネル42は、ロッカ12の車幅方向内側縦壁部を構成する縦壁部42Aを備えており、この縦壁部42Aの上端42Bは、ロッカアウタパネル40のフランジ40Dの車幅方向内側面に接合されている。また、ロッカインナパネル42の縦壁部42Aの下端には、車幅方向内側に向かってフランジ42Cが形成されている。
【0027】
なお、ロッカインナパネル42のフランジ42Cは、ロッカアウタパネル40の下壁部40Cの車幅方向内側端部40Eの上方に隙間W1を開けて対向している。
【0028】
ロッカ12の断面44の内部にはリブ46が配設されており、リブ46はロッカ12の断面44を上下に2分割する略水平に形成された横壁部46Aを備えている。また、リブ46の横壁部46Aの車幅方向外側端には、上方へ向かってフランジ46Bが形成されており、このフランジ46Bは、ロッカアウタパネル40の縦壁部40Aの車幅方向内側面に接合されている。
【0029】
一方、リブ46の横壁部46Aの車幅方向内側端には、下方へ向かって縦壁部46Cが形成されており、この縦壁部46Cの下端には車幅方向外側に向かってフランジ46Dが形成されている。また、リブ46の縦壁部46Cはロッカインナパネル42の縦壁部42Aの車幅方向外側面に接合されている。
【0030】
リブ46のフランジ46Dは、ロッカインナパネル42のフランジ42Cの車幅方向外側に設けられており、リブ46のフランジ46Dは、ロッカアウタパネル40の下壁部40Cの上方に隙間W2を開けて対向している。即ち、隙間W2と隙間W1は等しくなっている(W2=W1)。
【0031】
ロッカインナパネル42のフランジ42Cとロッカアウタパネル40の下壁部40Cの車幅方向内側端部40Eとの間、及びリブ46のフランジ46Dとロッカアウタパネル40の下壁部40Cとの間には、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dが車幅方向内側から挿入されている。また、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dは、ロッカインナパネル42のフランジ42C、ロッカアウタパネル40の下壁部40Cの車幅方向内側端部40E、リブ46のフランジ46D及びロッカアウタパネル40の下壁部40Cにそれぞれ車体上下方向から接着により接合されている。
【0032】
従って、他車の後方向からの衝突(後突)等によって、ロッカ12に作用するフロアパネル14の上面(または下面)に沿った方向の衝突荷重(図2の矢印F2)に対して、フロアパネル14とロッカ12との接合部が剪断方向となると共に接合面積が広くなる。この結果、他車の後突等によって、フロアパネル14とロッカ12との接合部が分離するのを防止又は抑制することができるようになっている。また、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dが、ロッカアウタパネル40の下壁部40Cに接合されており、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dとロッカアウタパネル40の下壁部40Cとの間に隙間がない。このため、側突時の初期荷重の立ち上がりが良く、衝突エネルギーを効率的に吸収することができるようになっている。
【0033】
図1に示すように、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dにおけるリブ46のフランジ46Dとの接合部よりさらに車幅方向外側の部位は、フロアパネル14の一般部の板厚M1に比べて板厚M2が薄い薄肉部14Eとなっている。具体的には、フロアパネル14の薄肉部14Eは一般部(薄肉部14E以外の部位)に対して、フロア上面層14Aの板厚とフロア下面層14Bの板厚は同じで、フロア中間層14Cの板厚が薄くなっている。また、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dにおける薄肉部14Eの車幅方向外側端14Fは、ロッカアウタパネル40の縦壁部40Aに達している。
【0034】
従って、車両側面衝突時に、ロッカ12の断面内に挿入されたフロアパネル14の薄肉部14Eによって、サイメン部10のロッカ12の潰れが妨げられないようになっている。この結果、側突荷重(図2の矢印F1)によって、先ず、衝突側のロッカ12がフロアパネル14の薄肉部14Eとともに潰れ、その後、ロッカ12より車幅方向内側となるフロアパネル14が潰れることで、衝突エネルギーを効率的に吸収し、車室空間の変形を低減することができるようになっている。また、サイメン部10が潰れる際に、サイメン部10とフロアパネル14との接合が剥離し難く、剥離による荷重低下を防止できるようになっている。
【0035】
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【0036】
上記構成の車体下部構造が適用された自動車車体では、例えば、図2に二点鎖線で示されるように、車体上下方向に延在する柱状部材であるポールPが、ロッカ12の側方から衝突した場合(所謂ポール側突が生じた場合)、ドア(図示省略)とロッカ12とがポールPの衝突部位の近傍で変形(破壊)されて衝撃エネルギーを吸収しながら、このポール衝突に伴う荷重(図2の矢印F1)をフロアパネル14に伝達する。
【0037】
この際、本実施形態では、図1に示すように、ロッカ12の下端部12Cに挿入されたフロアパネル14の車幅方向外側端部14Dにおけるリブ46のフランジ46Dとの接合部よりさらに車幅方向外側の部位が、フロアパネル14の一般部の板厚M1に比べて板厚M2が薄い薄肉部14Eとなっている。このため、ロッカ12に挿入されたフロアパネル14の薄肉部14Eによって、ロッカ12の潰れが妨げられない。
【0038】
この結果、側突荷重(図2の矢印F1)によって、先ず、衝突側のサイメン部10のロッカ12がフロアパネル14の薄肉部14Eとともに潰れ、その後、ロッカ12より車幅方向内側となるフロアパネル14が潰れる。従って、衝突エネルギーを効率的に吸収することができるため、ドア(図示省略)とロッカ12との車室内側への変形を少なくすることができ、車室空間の変形を低減することができる。
【0039】
また、本実施形態では、ロッカインナパネル42のフランジ42Cとロッカアウタパネル40の下壁部40Cの車幅方向内側端部40Eとの間、及びリブ46のフランジ46Dとロッカアウタパネル40の下壁部40Cとの間に、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dが車幅方向内側から挿入されている。さらに、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dは、ロッカインナパネル42のフランジ42C、ロッカアウタパネル40の下壁部40Cの車幅方向内側端部40E、リブ46のフランジ46D及びロッカアウタパネル40の下壁部40Cにそれぞれ車体上下方向から接着により接合されている。
【0040】
この結果、他車の後方向からの衝突(後突)等によって、ロッカ12に作用するフロアパネル14の上面(または下面)に沿った方向の衝突荷重(図2の矢印F2)に対して、フロアパネル14とロッカ12との接合部が剪断方向となっていると共に接合面積が広くなっている。
【0041】
このため、他車の後突等によって、フロアパネル14とロッカ12との接合部が分離するのを防止又は抑制することができる。これにより、フロアパネル14とロッカ12との相対変位を抑制できるので、例えば、フロア側に取付けられた燃料タンクと、サイメン(ロッカ12)側に取付けられたサスペンションメンバとの干渉を防止することができる。
【0042】
また、側突によりサイメン部10が潰れる際に、サイメン部10とフロアパネル14との接合が剥離し難く、剥離による荷重低下を防止できる。さらに、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dが、ロッカアウタパネル40の下壁部40Cに接合されており、フロアパネル14の車幅方向外側端部14Dとロッカアウタパネル40の下壁部40Cとの間に隙間がないため、側突時の初期荷重の立ち上がりが良く、衝突エネルギーをさらに効率的に吸収することができる。
【0043】
〔上記実施形態の補足説明〕
【0044】
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】図2の1−1断面線に沿った拡大断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る車体下部構造が適用された自動車車体の車室床部周りを示す車体前方斜め上方から見た斜視図である。
【符号の説明】
【0046】
10 サイメン部
11 車室
12 ロッカ
14 フロアパネル
14D フロアパネルの車幅方向外側端部
14E フロアパネルの薄肉部
40 ロッカアウタパネル
42 ロッカインナパネル
46 リブ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体の車幅方向両側部を構成すると共に、下部に車体前後方向を長手方向とするロッカを備えたサイメン部と、
繊維強化プラスチックを用いて構成され車体のフロアを構成すると共に、車幅方向外側部の板厚が他の一般部の板厚に比べて薄い薄肉部となっており、該薄肉部が前記ロッカの断面内に挿入された状態で、前記ロッカと車体上下方向から接合されたフロアパネルと、
を有する車体下部構造。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−125870(P2010−125870A)
【公開日】平成22年6月10日(2010.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−299247(P2008−299247)
【出願日】平成20年11月25日(2008.11.25)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】