JP2015107777A - 車両下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】重量増加を抑えながら車体前部側からの荷重をトンネル部の前部で安定的に支持することができる車両下部構造を得る。
【解決手段】トンネル部３０は、互いに隣接する前側トンネル構成部３２と後側トンネル構成部３４とを備えている。前側トンネル構成部３２及び後側トンネル構成部３４は、トンネル部３０の延在方向に垂直な断面形状が半多角形状とされている。前側トンネル構成部３２の角数は、後側トンネル構成部３４の角数よりも多く設定されている。前側トンネル構成部３２におけるトンネル部３０の延在方向に垂直な断面形状は、車両後方側へ向かうに従って、後側トンネル構成部３４の車両前方側の端部における断面形状に徐々に近似していく形状に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両下部構造に関する。

車両下部の車両幅方向中央部にトンネル部が設けられた構造が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。このような構造において、トンネル部の車両前方側の端部に補強部材が設けられる場合がある。そのような構成では、車体前部側からの荷重をトンネル部の前部で安定的に支持することができる。

特開２００２−３６２４１９公報 特開２０１３−１８４５６９公報

しかしながら、このような構造では補強部材の追加により重量が増加してしまう。

本発明は、上記事実を考慮して、重量増加を抑えながら車体前部側からの荷重をトンネル部の前部で安定的に支持することができる車両下部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の車両下部構造は、車体前部と車室とを隔成する車室前壁においてその下部を構成する車室前壁下部と、前記車室前壁下部における車両幅方向中央部から車両後方側に延在すると共に、車体フロアの一般部よりも車両上方側に膨出したトンネル部と、を有し、前記トンネル部は、前記トンネル部の車両前方側の端部を含まない構成部で前記トンネル部の延在方向に垂直な断面形状が半多角形状とされた後側トンネル構成部と、前記トンネル部の車両前方側の端部を含む構成部で前記後側トンネル構成部の車両前方側に隣接すると共に、前記トンネル部の延在方向に垂直な断面形状が半多角形状とされかつ角数が前記後側トンネル構成部の角数よりも多く設定された前側トンネル構成部と、を備える。

上記構成によれば、トンネル部は、トンネル部の車両前方側の端部を含む前側トンネル構成部とその車両後方側に隣接する後側トンネル構成部とを備え、これらはいずれもトンネル部の延在方向に垂直な断面形状が半多角形状となっている。ここで、前側トンネル構成部の角数は、後側トンネル構成部の角数よりも多く設定されている。このため、前側トンネル構成部は後側トンネル構成部よりも剛性が高くなり、トンネル部に対して車室前壁下部の側から衝突荷重が入力された場合には、前側トンネル構成部で荷重を安定的に支持することができる。

請求項２に記載する本発明の車両下部構造は、請求項１記載の構成において、前記前側トンネル構成部における前記断面形状は、車両後方側へ向かうに従って、前記後側トンネル構成部の車両前方側の端部における断面形状に徐々に近似していく形状に形成され、前記前側トンネル構成部の稜線部は前記後側トンネル構成部の稜線部に連続している。

上記構成によれば、前側トンネル構成部における断面形状が車両後方側へ向かうに従って後側トンネル構成部の車両前方側の端部における断面形状に徐々に近似していく形状となっており、前側トンネル構成部の稜線部は後側トンネル構成部の稜線部に連続している。このため、車室前壁下部の側から前側トンネル構成部に荷重が入力された場合には、当該荷重が前側トンネル構成部から後側トンネル構成部へ効率的に伝達される。

請求項３に記載する本発明の車両下部構造は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記前側トンネル構成部と前記後側トンネル構成部との境界部は、前記車室内において乗員が着座するシートよりも車両前方側の位置に設定されている。

上記構成によれば、前側トンネル構成部と後側トンネル構成部との境界部は、車室内において乗員が着座するシートよりも車両前方側の位置に設定されている。このため、トンネル部に対して車室前壁下部の側から所定値以上の衝突荷重が入力された場合には、トンネル部における前側トンネル構成部と後側トンネル構成部との境界部に荷重が集中し、その境界部を変形起点として、シートよりも車両前方側の位置で安定的に変形する。

請求項４に記載する本発明の車両下部構造は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の構成において、前記前側トンネル構成部及び前記後側トンネル構成部は、各々における前記断面形状が左右対称の形状とされかつ当該断面形状における半多角形状の内角の数が偶数個に設定されている。

上記構成によれば、前側トンネル構成部及び後側トンネル構成部は、トンネル部の延在方向に垂直な断面形状が左右対称の形状とされているので、車体前部側からの荷重を左右バランス良く車両後方側に伝達することができる。また、前側トンネル構成部及び後側トンネル構成部は、さらにその断面形状における半多角形状の内角の数が偶数個に設定されているので、各上壁部の上面が水平に設定される。このため、トンネル部の上に内装部材を容易に設置することができる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両下部構造によれば、重量増加を抑えながら車体前部側からの荷重をトンネル部の前部で安定的に支持することができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の車両下部構造によれば、車両の前面衝突時に衝突荷重が入力された場合、前側トンネル構成部から後側トンネル構成部へ荷重を効率的に伝達させることができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載の車両下部構造によれば、車両の前面衝突時に所定値以上の衝突荷重が入力された場合、トンネル部をシートよりも車両前方側の位置で安定的に変形させることができるという優れた効果を有する。

請求項４に記載の車両下部構造によれば、トンネル部の上面を有効に利用することができるという優れた効果を有する。

本発明の一実施形態に係る車両下部構造の一部及びその周囲部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両下部構造の一部及びその周囲部を車両側方から見た状態で示す側断面図である。

（実施形態の構成）
本発明の一実施形態に係る車両下部構造について図１及び図２を用いて説明する。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Ｗは車両幅方向を示している。

図１には、本実施形態に係る車両下部構造１０の一部及びその周囲部が斜視図で示されている。また、図２には、本実施形態に係る車両下部構造１０の一部及びその周囲部が車両側方から見た状態の側断面図で示されている。

図１に示されるように、自動車Ａの車体前部１２には、エンジンコンパートメント（「エンジンルーム」ともいう。）１４が配設されている。エンジンコンパートメント１４内にはエンジンユニット１６が配置されている。なお、図中では、エンジンユニット１６を簡略化して示す。エンジンユニット１６は、自動車Ａが走行するための駆動力を発生するようになっている。エンジンユニット１６の出力軸は、車両幅方向に延在するドライブシャフト（図示省略）とされており、このドライブシャフトは、フロントホイール（図示省略）に連結され、前記フロントホイールに駆動力を伝達する部材とされている。

また、エンジンユニット１６の後部は、エンジンマウンティング（マウント部材）１８によって、車体前部１２の車体構成部（図示省略）に防振支持されている。エンジンマウンティング１８は、エンジンコンパートメント１４内に配置されている。なお、エンジンユニット１６の後部以外の所定部位も他のエンジンマウンティング（図示省略）によって、車体前部１２の車体構成部（図示省略）に防振支持されている。

また、エンジンコンパートメント１４内には、エンジンユニット１６の車両後方側にステアリングギアボックス２０が車両幅方向に延在している。ステアリングギアボックス２０は、ステアリングホイール（図示省略）に連結されると共に、フロントホイール（図示省略）に連結されている。これにより、前記ステアリングホイールの操舵による転舵が可能とされている。

車体前部１２（エンジンコンパートメント１４）と車室２２とは、ダッシュパネル２４における車室前壁としてのダッシュパネル本体部２６によって隔成されている。ダッシュパネル本体部２６は、その上端部から概ね垂下されて略垂直板状に形成された垂直板部２６Ａを備えている。また、この垂直板部２６Ａの下端部からは車両後下方側に屈曲されて車両下方側へ向けて車両後方側に傾斜する傾斜板状のトーボード部２６Ｂが形成されており、このトーボード部２６Ｂがダッシュパネル本体部２６の下端部側を構成している。そして、ダッシュパネル本体部２６の下部を構成する車室前壁下部としてのダッシュパネル本体下部２６Ｕは、垂直板部２６Ａの下端部とトーボード部２６Ｂとで構成されている。

ダッシュパネル本体下部２６Ｕの車両幅方向中央部には、車両下方側に開口する切欠部２６Ｋが形成されている。切欠部２６Ｋの上端側の端縁は、垂直板部２６Ａの下端部に形成され、切欠部２６Ｋの下端側の開口は、トーボード部２６Ｂの下端部に形成されている。

ダッシュパネル本体下部２６Ｕには、その端縁部に車体フロアとしてのフロアパネル２８の前端部がスポット溶接等により接合されている。フロアパネル２８は、車室２２の床部を構成し、一般部２８Ａを左右両側に備えると共に、車両幅方向中央部にフロアトンネル部２８Ｂを備えている。

フロアパネル２８の一般部２８Ａにおける車両幅方向外側の端部は、ロッカ３８に接合されている。ロッカ３８は、車体側部の下端部において車両前後方向に延在している。また、フロアトンネル部２８Ｂの前端部は、ダッシュパネル本体下部２６Ｕの切欠部２６Ｋの端縁部側にフランジを介して接合されている。フロアトンネル部２８Ｂは、ダッシュパネル本体下部２６Ｕにおける車両幅方向中央部から車両後方側に延在すると共に、フロアパネル２８の一般部２８Ａよりも車両上方側に膨出しており、単独でトンネル部３０を構成している。

トンネル部３０は、衝突荷重に対して所定の耐力を有するボデー骨格構造部の一部を構成している。本実施形態におけるトンネル部３０には、リインフォース等の補強部材は取り付けられていない。トンネル部３０は、トンネル部３０の車両前方側の端部を含まない構成部である後側トンネル構成部３４を備えると共に、トンネル部３０の車両前方側の端部を含む構成部である前側トンネル構成部３２を備えている。前側トンネル構成部３２は、後側トンネル構成部３４の車両前方側に隣接して（連続して）形成されている。また、後側トンネル構成部３４は、トンネル部３０の車両後方側の端部を含んで構成されている。

後側トンネル構成部３４は、上壁部３４Ａと、上壁部３４Ａの車両幅方向外側の端部からそれぞれ垂下された左右一対の側壁部３４Ｂと、を備えており、トンネル部３０の延在方向に垂直な断面形状が半多角形状とされている。側壁部３４Ｂの下端部はフロアパネル２８の一般部２８Ａにおける車両幅方向内側の端部及びトーボード部２６Ｂにおける車両幅方向内側の端部に接続されている。

後側トンネル構成部３４は、隣り合う上壁部３４Ａと左右一対の側壁部３４Ｂとによって半多角形状の内部に作られる角（換言すれば断面形状における半多角形状の内角）の数が二個（偶数個）に設定されている。なお、左右一対の側壁部３４Ｂの下端側には車両幅方向外側に曲げられた二個の角部が形成されている。また、後側トンネル構成部３４は、トンネル部３０の延在方向に垂直な断面形状が左右対称の形状とされている。上壁部３４Ａと左右一対の側壁部３４Ｂとの境界部を成す直線状の稜線部Ｌ３は、車両前後方向に延在している。

前側トンネル構成部３２は、後側トンネル構成部３４の上壁部３４Ａと同一平面上に設定された上壁部３２Ａと、後側トンネル構成部３４の側壁部３４Ｂと同一平面上に設定された側壁部３２Ｂと、を備えると共に、上壁部３２Ａと側壁部３２Ｂとを連結する連結壁部３２Ｃを備えている。すなわち、前側トンネル構成部３２は、トンネル部３０の延在方向に垂直な断面形状が半多角形状とされかつ角数が後側トンネル構成部３４の角数よりも多く設定されている。側壁部３２Ｂの下端部はトーボード部２６Ｂにおける車両幅方向内側の端部に接続されている。

前側トンネル構成部３２は、上壁部３２Ａ及び連結壁部３２Ｃ、並びに、連結壁部３２Ｃ及び側壁部３２Ｂによってそれぞれ半多角形状の内部に作られる角（換言すれば断面形状における半多角形状の内角）の数が四個（偶数個）に設定されている。なお、左右一対の側壁部３２Ｂの下端側には車両幅方向外側に曲げられた二個の角部が形成されている。また、前側トンネル構成部３２は、トンネル部３０の延在方向に垂直な断面形状が左右対称の形状とされている。

連結壁部３２Ｃは、ダッシュパネル本体部２６の垂直板部２６Ａの側を底辺としかつ後側トンネル構成部３４の稜線部Ｌ３の前端側を頂点とするような三角板状に形成され、底辺の側（ダッシュパネル本体部２６の垂直板部２６Ａの側）が車両幅方向外側へ向けて車両下方側に傾斜している。これにより、前側トンネル構成部３２におけるトンネル部３０の延在方向に垂直な断面形状は、車両後方側へ向かうに従って、後側トンネル構成部３４の車両前方側の端部における（トンネル部３０の延在方向に垂直な）断面形状に徐々に近似していく形状に形成されている。上壁部３２Ａと連結壁部３２Ｃとの境界部を成す直線状の稜線部Ｌ１は、車両後方側へ向けて車両幅方向外側に傾斜し、後側トンネル構成部３４の稜線部Ｌ３の前端部に連続している。また、側壁部３２Ｂと連結壁部３２Ｃとの境界部を成す直線状の稜線部Ｌ２は、車両後方側へ向けて車両上方に傾斜し、後側トンネル構成部３４の稜線部Ｌ３の前端部に連続している。

また、図２に示されるように、前側トンネル構成部３２と後側トンネル構成部３４との境界部（稜線部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が交わる交点Ｘの車両前後方向の位置）は、車室２２内において乗員が着座するシート３６よりも車両前方側の位置に設定されている。

（実施形態の作用・効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態では、前側トンネル構成部３２の角数は、後側トンネル構成部３４の角数よりも多く設定されている。このため、前側トンネル構成部３２は、後側トンネル構成部３４よりも稜線部が多く設定され、剛性が高くなる。よって、例えば、前面衝突時にエンジンコンパートメント１４内のエンジンユニット１６等からダッシュパネル本体下部２６Ｕを介してトンネル部３０に対して衝突荷重Ｆが入力された場合には、前側トンネル構成部３２で衝突荷重Ｆを安定的に支持することができる。また、前側トンネル構成部３２と後側トンネル構成部３４との間に剛性差が設定されるので、トンネル部３０に対してダッシュパネル本体下部２６Ｕの側から所定値以上の衝突荷重Ｆが入力された場合には、前側トンネル構成部３２と後側トンネル構成部３４との境界部（主として稜線部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が交わる交点Ｘ）に荷重が集中し、その境界部を変形起点としてトンネル部３０を安定した変形モードで変形させることができる。これにより、衝撃が効果的に吸収される。

ここで、対比構造を例に挙げて補足説明すると、例えば、延在方向に垂直な断面形状が略逆Ｕ字形状とされた対比構造に係るトンネル部において前面衝突時の変形起点にするための折れビードが当該トンネル部の前端部に形成されているような場合、折れビードが設定されている分だけ当該トンネル部の前端部の剛性が低下してしまう。これに対しては、本実施形態では、変形起点が設定されても、そのような剛性低下は生じず、前述のように、前側トンネル構成部３２の剛性を高く設定することができる。

また、本実施形態では、前側トンネル構成部３２における断面形状が車両後方側へ向かうに従って後側トンネル構成部３４の車両前方側の端部における断面形状に徐々に近似していく形状となっており、前側トンネル構成部３２の稜線部Ｌ１、Ｌ２は後側トンネル構成部３４の稜線部Ｌ３に連続している。このため、ダッシュパネル本体下部２６Ｕの側から前側トンネル構成部３２に衝突荷重Ｆが入力された場合には、当該衝突荷重Ｆが主として稜線部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を荷重伝達経路として前側トンネル構成部３２から後側トンネル構成部３４へ効率的に伝達される（矢印ａ、ｂ、ｃ参照）。

また、図２に示されるように、本実施形態では、前側トンネル構成部３２と後側トンネル構成部３４との境界部（稜線部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が交わる交点Ｘの車両前後方向の位置）、すなわちトンネル部３０における剛性変化部は、車室２２内において乗員が着座するシート３６よりも車両前方側の位置に設定されている。このため、前面衝突時に車体前部１２の側からダッシュパネル本体下部２６Ｕを介してトンネル部３０に対して所定値以上の衝突荷重Ｆが入力された場合には、トンネル部３０における前側トンネル構成部３２と後側トンネル構成部３４との境界部（主として稜線部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が交わる交点Ｘ）に荷重が集中し、その境界部を変形起点として、シート３６よりも車両前方側の位置で安定的に変形する。

なお、図１に示されるように、前側トンネル構成部３２及び後側トンネル構成部３４は、トンネル部３０の延在方向に垂直な断面形状が左右対称の形状とされている。このため、車体前部１２側からの衝突荷重Ｆを左右バランス良く車両後方側に伝達することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両下部構造１０によれば、重量増加を抑えながら車体前部１２側からの荷重をトンネル部３０の前部で安定的に支持することができる。また、本実施形態では、コンパクトなボデー構造にすることができる。

また、本実施形態では、前側トンネル構成部３２及び後側トンネル構成部３４は、トンネル部３０の延在方向に垂直な断面形状が左右対称の形状とされているのに加えて当該断面形状における半多角形状の内角の数が偶数個に設定されている。このため、上壁部３２Ａ、３４Ａの上面が水平に設定されるので、例えば、図示しないコンソールボックス等の内装部材を容易に設置することができ、トンネル部３０の上面を有効に利用することができる。

（実施形態の補足説明）
なお、上記実施形態の変形例として、例えば、ダッシュパネル（２４）の切欠部（２６Ｋ）の開口端縁から車室２２内側に延出されて左右のトーボード部（２６Ｂ）の車両幅方向内側の端部から車両上方側に一体に膨出するダッシュトンネル部が形成されると共に、フロアパネル（２８）の一般部（２８Ａ）の車両幅方向内側の端部から車両上方側に一体に膨出するフロアトンネル部が形成され、前記ダッシュトンネル部の後端部と前記フロアトンネル部の前端部とが接合されることで、トンネル部が構成されてもよい。この場合、例えば、前記フロアトンネル部で構成される部分を上記実施形態の後側トンネル構成部３４と同様の角数を備えた後側トンネル構成部にすると共に、前記ダッシュトンネル部で構成される部分を上記実施形態の前側トンネル構成部３２と同様の角数を備えた前側トンネル構成部としてもよい。また、この場合に、前記前側トンネル構成部の稜線部と前記後側トンネル構成部の稜線部とは、上記実施形態と同様に連続していることが好ましいが、前記前側トンネル構成部の稜線部の全部又は一部が前記後側トンネル構成部の稜線部と非連続になる構成も採り得る。

また、上記実施形態の変形例として、前側トンネル構成部と後側トンネル構成部との境界部は、車室内において乗員が着座するシートの前端よりも車両前方側の位置に設定されない構成も採り得る。

また、上記実施形態の変形例として、前側トンネル構成部は、トンネル部の延在方向に垂直な断面の半多角形状の内角の数が例えば三個、五個、六個等のように四個以外の数でかつ後側トンネル構成部の半多角形状の内角の数よりも多い数に設定されてもよい。また、上記実施形態の変形例として、後側トンネル構成部は、トンネル部の延在方向に垂直な断面における半多角形状の内角の数が例えば三個、四個等のように二個以外の数でかつ前側トンネル構成部の半多角形状の内角の数よりも少ない数に設定されてもよい。

なお、請求項１に記載の「半多角形状」とは、三つ以上の線分で囲まれた多角形状が半分に分割された形状をいい、半多角形状は上記実施形態の例に限定されない。

また、上記実施形態の変形例として、前側トンネル構成部及び後側トンネル構成部は、トンネル部の延在方向に垂直な断面形状が左右非対称の形状に設定される構成も採り得る。

また、上記実施形態では、車体前部１２にエンジンユニット１６を搭載したエンジンコンパートメント１４が配設されているが、車体前部にエンジン及び電動モータ（パワーユニット）を搭載したパワーユニット室が配設されている自動車に上記実施形態の車両下部構造１０が適用されてもよい。

なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０ 車両下部構造
１２ 車体前部
２２ 車室
２６ ダッシュパネル本体部（車室前壁）
２６Ｕ ダッシュパネル本体下部（車室前壁下部）
２８Ａ フロアパネルの一般部（車体フロアの一般部）
３０ トンネル部
３２ 前側トンネル構成部
３４ 後側トンネル構成部
３６ シート
Ｌ１ 前側トンネル構成部の稜線部
Ｌ２ 前側トンネル構成部の稜線部
Ｌ３ 後側トンネル構成部の稜線部

Claims (4)

1. 車体前部と車室とを隔成する車室前壁においてその下部を構成する車室前壁下部と、
   前記車室前壁下部における車両幅方向中央部から車両後方側に延在すると共に、車体フロアの一般部よりも車両上方側に膨出したトンネル部と、
   を有し、
   前記トンネル部は、
   前記トンネル部の車両前方側の端部を含まない構成部で前記トンネル部の延在方向に垂直な断面形状が半多角形状とされた後側トンネル構成部と、
   前記トンネル部の車両前方側の端部を含む構成部で前記後側トンネル構成部の車両前方側に隣接すると共に、前記トンネル部の延在方向に垂直な断面形状が半多角形状とされかつ角数が前記後側トンネル構成部の角数よりも多く設定された前側トンネル構成部と、
   を備える車両下部構造。
2. 前記前側トンネル構成部における前記断面形状は、車両後方側へ向かうに従って、前記後側トンネル構成部の車両前方側の端部における断面形状に徐々に近似していく形状に形成され、
   前記前側トンネル構成部の稜線部は前記後側トンネル構成部の稜線部に連続している、請求項１記載の車両下部構造。
3. 前記前側トンネル構成部と前記後側トンネル構成部との境界部は、前記車室内において乗員が着座するシートよりも車両前方側の位置に設定されている、請求項１又は請求項２に記載の車両下部構造。
4. 前記前側トンネル構成部及び前記後側トンネル構成部は、各々における前記断面形状が左右対称の形状とされかつ当該断面形状における半多角形状の内角の数が偶数個に設定されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両下部構造。

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