JP6593789B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両下部の車体構造に関する。

一般に、車両の下部構造としてフロアパネルを有し、フロアパネルは、フロントフロアパネルと、このフロントフロアパネルの後方に段差を介して高床のリヤフロアパネルが連続し、リヤフロアパネルの下方に燃料タンクが搭載される。近年、燃料タンクの容量を確保しつつ、リヤフロアパネルを低くして、車両の室内空間を広くする車体構造が増えている。例えば、特許文献１には、燃料タンクの下面をフロントフロアパネルの最下面よりも低くした車体構造が記載されており、燃料タンクよりも前方のフロントフロアパネルには、保護部材が取り付けられている。

保護部材は、下端縁が燃料タンクの下面よりも下方に位置するようにフロアパネルから下方へ突出しており、保護部材によって燃料タンクを障害物との接触から保護することができる。

特開２００６−２１６３５号公報

しかし、車両の室内空間を広くするために、燃料タンクの下面をフロアパネルに対して大きく下方へ突出させた状態では、保護部材がフロアパネルから下方へ突出する領域が大きくなって、走行中の空気抵抗が増大してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、燃料タンクを保護できるとともに、走行中の空気抵抗を抑制することができる車体構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の車体構造は、フロアパネルの下方に位置して車体の前後方向へ延在する左右一対のサイドフレームと、該一対のサイドフレームの間に配置された燃料タンクよりも車体前方に配置されるとともに、下端縁が前記燃料タンクの下面よりも下方に位置する保護部材と、を備えた車体構造において、前記フロアパネルは、幅方向の中央部において車体の内方へ突出したトンネル構造部を有し、前記保護部材は、前記トンネル構造部の両側に設けられて下方へ突出するとともに前記前後方向へ延在する、一対のトンネル脇フレームに固定されるとともに、両端が前記一対のサイドフレームに固定されており、前記フロアパネルと離間して該フロアパネルとの間に通気スペースを有することを特徴とする。

これによると、保護部材の下端縁が燃料タンクの下面よりも下方に位置することにより、燃料タンクを障害物との接触から保護することができる。また、保護部材とフロアパネルとの間に通気スペースを有するので、保護部材による空気抵抗を抑制することができる。更に、左右のサイドフレームに保護部材が固定されて車体剛性が向上する。

これによると、保護部材によってサイドフレームとトンネル脇フレームとの相対移動を抑制し、車体構造の剛性を向上することができる。

また、請求項２に記載の車体構造は、上記の発明において、前記保護部材は、前記トンネル構造部の後端部の両側に位置する、前記一対のサイドフレームと前記一対のトンネル脇フレームとに固定されることを特徴とする。

これによると、トンネル構造部の後端部は、フロアパネルの曲げの影響を受けやすく、幅方向へ開きやすいが、該後端部の両側のサイドフレームとトンネル脇フレームとに保護部材を固定することにより、トンネル構造部の後端部の幅方向への開きを防止することができる。

また、請求項３に記載の車体構造は、上記の発明において、前記保護部材は、両側部分が前記トンネル脇フレームから前記サイドフレームへ向かって後方側へ延在し、平面視でハの字状であることを特徴とする。

これによると、ハの字状の保護部材によって走行風を車体の両側へ誘導し、空気抵抗を低減することができる。

また、請求項４に記載の車体構造は、上記の発明において、前記保護部材は、一端が前記サイドフレームに固定されるとともに他端が前記トンネル脇フレームに固定された一対の部材から構成されることを特徴とする。

これによると、トンネル構造部の下方における保護部材の空気抵抗をなくして、空力性能をより向上することができる。

また、請求項５に記載の車体構造は、上記の発明において、前記保護部材は、走行風の空気抵抗を抑制する断面形状であることを特徴とする。

これによると、保護部材による空気抵抗をより抑制することができる。

本発明に係る車体構造によれば、燃料タンクを保護することができるとともに、空気抵抗が増大するのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る車体構造を下面側から視た斜視図。 図１のII−II線に沿った断面図。 図１のIII−III線に沿った断面図。 図１に示す保護部材の斜視図。 図３の要部拡大図。 図３と同様の断面図であって、走行中の空気の流れを説明する図。 図２の要部拡大図。 図２の要部拡大図。 本発明の第２実施形態に係る車体構造を下面側から視た斜視図。

図１は、本発明の第１実施形態に係る車体構造を下面側から視た斜視図であり、図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。車両下方部における車体構造は、車体下部両側に沿って前後方向へ延在する左右一対のサイドシル６２と、サイドシル６２間に架設されるフロアパネル１０と、フロアパネル１０の下方に位置して車体の前後方向へ延在する左右一対のサイドフレーム２０と、車幅方向へ延在し、両端が一対のサイドフレーム２０間に固定された保護部材３０とを備える。燃料タンク４０は、フロアパネル１０の下面側であって、一対のサイドフレーム２０の間に配置されており、保護部材３０は、燃料タンク４０よりも前方に配置される。

フロアパネル１０は、車体の床面を構成する板状の部材であり、車体の前方に位置するフロントフロアパネル１１と、車体の後方に位置するリヤフロアパネル１２とを有する。図１〜図３に示すように、フロントフロアパネル１１は、幅方向の中央部において車体の内方（室内側）へ突出するトンネル構造部１３を有する。リヤフロアパネル１２では、下面１２aの高さ位置がフロントフロアパネル１１の下面１１aの位置よりも高くなっている。

トンネル構造部１３は、車体の前後方向へ延びており、トンネル構造部１３の両側には、車体の下方へ突出する一対のトンネル脇フレーム５０が設けられる。

トンネル脇フレーム５０は、トンネル構造部１３と近接して設けられ、トンネル構造部１３の壁面となだらかに連なるように下方へ突出しており、トンネル構造部１３に沿って前後方向へ延在する。図７に示すように、トンネル脇フレーム５０は、互いに対向する側壁部５１と、側壁部５１を繋ぐ底部５２とを有する、上方が開口した断面略コの字状（Ｕ字状）の部材であり、側壁部５１の開口側に、フロントフロアパネル１１に対する取付け部位となるフランジ部５３を有する。

図３に示すように、車体の前後方向においてフロントフロアパネル１１とリヤフロアパネル１２との境界部分には、段差が形成されており、該段差部には、剛性部材として第１クロスメンバ６０が配置される。第１クロスメンバ６０は、一対のサイドフレーム２０の間を車幅方向へ延在する。更に、第１クロスメンバ６０よりも後方側には、剛性部材として、一対のサイドフレーム２０間に架設され、車幅方向へ延在する第２クロスメンバ６１が配置される。なお、フロントフロアパネル１１とリヤフロアパネル１２とは別体であってもよく、一体的に形成されてもよい。

一対のサイドフレーム２０は、フロアパネル１０の幅方向の両側部に位置しており、フロントフロアパネル１１からリヤフロアパネル１２に亘って延在する。図７に示すように、サイドフレーム２０は、互いに対向する側壁部２１と、側壁部２１を繋ぐ底部２２とを有する、上方が開口した断面略コの字状（Ｕ字状）の部材であり、側壁部２１の開口側に、フロアパネル１０に対する取付け部位となるフランジ部２５を有する。サイドフレーム２０は、フロントフロアパネル１１側に位置する左右一対のフロントサイドフレーム２３と、リヤフロアパネル１２側に位置する左右一対のリアサイドフレーム２４とを有する。フロントサイドフレーム２３の後端とリアサイドフレーム２４の前端とは、フロントフロアパネル１１とリヤフロアパネル１２との境界部分において、互いに連結される。

本実施形態において、サイドフレーム２０とトンネル脇フレーム５０とは、それぞれ、フロアパネル１０と別体であって、フロアパネル１０の下面にスポット溶接等の固定手段を用いて取付けられている。

燃料タンク４０は、リヤフロアパネル１２の下面側であって、一対のリアサイドフレーム２４の間、かつ第１クロスメンバ６０と第２クロスメンバ６１との間に配置される。燃料タンク４０は、燃料タンク４０の下面に沿って前後方向へ延びる複数のベルト４２によって、支持されており、ベルト４２の一端は、ボルト等と用いて第１クロスメンバ６０に結合され、他端は、ボルト等と用いて第２クロスメンバ６１に結合される。

図３に示すように、燃料タンク４０の下面４１は、フロアパネル１０の最下面を形成する、フロントフロアパネル１１の下面１１ａよりも下方に位置している。なお、図３においてベルト４２は省略されている。本実施形態において、燃料タンク４０は、車幅方向の中央部の下面４１ａが凹状となり、その両側の下面４１ｂが凸状となる鞍型であり、凸状の下面４１ｂがフロントフロアパネル１１の最下面１１ａよりも下方に位置する。凹状の下面４１aは、図１及び図２に示すように、トンネル構造部１３の後方に位置する。

保護部材３０は、走行中において、石などの障害物との接触から燃料タンク４０を保護するものであり、燃料タンク４０よりも前方に配置される。保護部材３０は、車幅方向へ延在しており、本実施形態では、ほぼ左右対称な形状であって、左右のサイドフレーム２０間に架設されており、図４に示すように、両端に位置する一対の第１取付け部３２と、この第１取付け部３２の間に位置する一対の第２取付け部３３と、第１取付け部３２と第２取付け部３３との間に位置する一対の保護部３１と、一対の第２取付け部３２の間に位置する連結部３４とを有する。

第１取付け部３２は、サイドフレーム２０の底部２２に固定される部位であり、平板状であって、一以上の取付け孔が形成される。第２取付け部３３は、トンネル脇フレーム５０の底部５２に固定される部位であり、平板状であって、一以上の取付け孔が形成される。連結部３４は、トンネル構造部１３の下方に位置する部位であり、平板状であって、平面視において車幅方向へ延びる略直線状をなす。

一対の保護部３１は、保護部材３０がサイドフレーム２０とトンネル脇フレーム５０とに取付けられた状態で、平面視において車幅方向の外方に移行するに従って車体後方となるように、連結部３４に対して傾斜して延在する。本実施形態において保護部３１の幅寸法は、連結部３４の幅寸法よりも大きくなっているが、保護部３１の幅寸法を連結部３４の幅寸法以下にしてもよい。ここで、幅寸法とは、保護部材３０の幅方向（保護部材３０の長さ方向（すなわち、車幅方向）と直交する方向）における寸法をいう。

保護部材３０は、トンネル構造部１３の後端部の両側に位置する、一対のサイドフレーム２０の底部２２と一対のトンネル脇フレーム５０の底部５２とに固定される。具体的には、一対の第１取付け部３２は、一対のフロントサイドフレーム２３の後端及び／又は一対のリアサイドフレーム２４の前端に、一対の第２取付け部３３は、一対のトンネル脇フレーム５０の後端に、それぞれ、取付け孔に対応するボルト５５、ナット等の固定手段を用いて固定される。第２取付け部３３は第１取付け部３２よりも車体前方に位置しており、一対の保護部３１は、フロントフロアパネル１１と離間するとともに、平面視において車体後方へ向かって両端が車幅方向へ広がる略ハの字状をなす。

図２及び図３に示すように、保護部３１と保護部材３０とフロントフロアパネル１１の下面１１ａとの間、及び、連結部３４とフロントフロアパネル１１の下面１１ａ（すなわち、トンネル構造部１３の下面）との間には、通気スペースＳが形成される。保護部３１の上端縁３１ａは燃料タンク４０の下面４１よりも上方に位置し、下端縁３１ｂは下面４１よりも下方に位置する。

図５に示すように、車体の前後方向における保護部３１の断面（縦断面）は、走行風の空気抵抗を抑制する形状となっている。本実施形態において、保護部３１は、中空の縦断面形状であって、その上面を形成する上部３５と、その下面を形成する下部３６とを有し、上部３５と下部３６とは、前端と後端とにおいて互いに接合される。保護部３１の下面は、後方へ向かって斜め下方へ延在する傾斜面３６ａと、傾斜面３６ａの下端縁からほぼ垂直に上方へ延びる直立面３６ｂとを有し、上面は、走行方向（車体の前後方向）において突出の少ない平面状に形成されることが好ましい。縦断面において保護部３１の周囲長さは、上部３５の長さよりも下部３６の長さの方が長くなっている。

また、既述のとおり、第１取付け部３２、第２取付け部３３及び連結部３４は平板状であり、縦断面は空気抵抗が少ない直線状の断面形状となっている（図２参照）。なお、第１取付け部３２、第２取付け部３３、連結部３４並びに保護部３１を構成する上部３５及び下部３６の板厚は、適宜設定することができる。本実施形態では、サイドフレーム２０及びトンネル脇フレーム５０を含む車両下部の車体剛性等の観点から、第１取付け部３２、第２取付け部３３及び連結部３４の板厚が、保護部３１を構成する上部３５及び下部３６の板厚よりも大きくなっているが、例えば、上部３５及び下部３６の板厚を第１取付け部３２、第２取付け部３３及び連結部３４の板厚よりも大きくして、保護部３１の剛性を高めてもよい。

なお、保護部材３０の断面形状はこれに限られず、走行風の空気抵抗を抑制できる断面形状であればよい。ここで、走行風の空気抵抗を抑制できる断面形状とは、走行風による保護部材３０自体の空気抵抗を抑制できる断面形状、及び／又は、通気スペースＳを通る走行風の乱れや保護部材３０の下方を通る走行風の乱れを抑制できる断面形状をいう。

図３に示すように、取付け状態において、燃料タンク４０の下面４１は、フロアパネルの最下面（すなわち、フロントフロアパネル１１の下面１１ａ）よりも距離Ｌ１だけ下方に位置しており、保護部３１の下端縁（すなわち、保護部材３０の下端縁）３１ｂは、燃料タンク４０の下面４１よりも距離Ｌ２だけ下方に位置している。このように、燃料タンク４０の下面４１がフロアパネル１０の下面よりも下方に突出した車体構造では、走行中に、岩などの障害物が、燃料タンク４０の下面４１（特に、燃料タンク４０の凸状の下面４１ｂ）に当りやすくなるが、燃料タンク４０の前方に保護部材３０を設けて、その下端縁３１ｂを燃料タンク４０の下面４１よりも低くすることで、下面４１に障害物が当たるのを防止したり、保護部材３０によって衝撃を吸収したりすることができる。

図６は、図３と同様の断面図であって、走行風Ｘの流れを説明する図である。従来の保護部材では、仮想線で示すように、フロントフロアパネル１１の下面１１ａから連続して下方へ延在する。このような保護部材では、フロアパネル１０に対する燃料タンク４０の突出距離Ｌ１が大きい場合、これに合わせて保護部材がフロアパネル１０から下方へ大きく突出した状態となり、保護部材自体の空気抵抗が増大してしまう。更に、保護部材と燃料タンク４０との隙間Ｒに走行風が入り込みやすくなり、隙間Ｒに渦流が発生して空力性能が低下してしまう。

これに対し、本実施形態の保護部材３０は、サイドフレーム２０とトンネル脇フレーム５０とに固定され、フロントフロアパネル１１の下面１１ａと離隔しており、その間に通気スペースＳを有する。このような通気スペースＳを設けることにより、フロアパネル１０に対する燃料タンク４０の突出距離Ｌ１が大きくなっても、空気抵抗を低減し、空力性能を向上させることができる。また、通気スペースＳを通過した走行風Ｘは、保護部材３０の下面を通過する走行風Ｘに吸い寄せられて燃料タンク４０の下方側へ流れるため、保護部材３０の後方（すなわち、隙間Ｒ）における渦流の発生が抑制され、空力性能が向上する。

更に、保護部材３０、特に、通気スペースＳの下方に位置する保護部３１が、走行風Ｘの空気抵抗を抑制する断面形状を有することにより、空力性能をより向上させることができる。また、ハの字状の一対の保護部３１によって走行風Ｘを車体の両側へ誘導し、トンネル構造部１３内への流入が抑制され、燃料タンク４０に当接する走行風Ｘが減少して空気抵抗を低減することができる。

図７は、図２の要部拡大図であって、サイドフレーム２０及びトンネル脇フレーム５０と、保護部材３０との固定状態を示す。保護部材３０をサイドフレーム２０の底部２２と一対のトンネル脇フレーム５０の底部５２との両方に固定することにより、サイドフレーム２０とトンネル脇フレーム５０との相対移動が抑制することができる。また、保護部材３０によって、サイドフレーム２０及びトンネル脇フレーム５０の捩じれを抑制することができ、車体全体の剛性が向上する。その結果、サイドフレーム２０やトンネル脇フレーム５０の振動に起因する車両のフロア振動を低減することができる。

図８は、図２の要部拡大図であって、一対のトンネル脇フレーム５０と、保護部材３０との固定状態を示す。保護部材３０は、トンネル構造部１３の両側に位置する一対のトンネル脇フレーム５０に固定されるため、トンネル構造部１３の幅方向への開き（図８の矢印方向への移動）を防止することができる。特に、トンネル構造部１３の後端部は、フロアパネル１０の曲げの影響を受けやすく、その側壁が幅方向へ開きやすいが、保護部材３０が、該後端部の両側のトンネル脇フレーム５０とサイドフレーム２０とに固定されることにより、幅方向への開きを効果的に防止することができる。

図９は、本発明の第２実施形態に係る車体構造２を下面側から視た斜視図である。第２実施形態において第１実施形態と同一の符号は同一の構成を示し、ここではその詳細を省略する。

本実施形態において、保護部材７０は、連結部３４を有しておらず、一対の保護部３１が互いに分離した左右一対の部材７１，７２からなる。一対の部材７１，７２は、それぞれ、一方の端部（部材７１，７２の一端であって、保護部材７０の両端）に位置し、サイドフレーム２０に固定される第１取付け部３２と、他方の端部（他端）に位置し、トンネル脇フレーム５０に固定される第２取付け部３３と、第１取付け部３２と第２取付け部３３との間に位置する保護部３１とを有する。かかる保護部材７０では、トンネル構造部１３の下方において保護部材７０の空気抵抗をなくし、空力性能をより向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では、鞍型の燃料タンク４０を保護するために、保護部材３０，７０が一対の保護部３１を有しているが、燃料タンクが略直方体型の場合には、保護部材は、該燃料タンクの下面を保護可能であって、フロアパネルと離間する少なくとも一つの保護部を備える構成であればよい。

１０ フロアパネル
１３ トンネル構造部
２０ サイドフレーム
３０，７０ 保護部材
３１ 保護部
３１ｂ 保護部の下端縁
４０ 燃料タンク
４１ 燃料タンクの下面
５０ トンネル脇フレーム

Claims (5)

1. フロアパネルの下方に位置して車体の前後方向へ延在する左右一対のサイドフレームと、
   該一対のサイドフレームの間に配置された燃料タンクよりも車体前方に配置されるとともに、下端縁が前記燃料タンクの下面よりも下方に位置する保護部材と、を備えた車体構造において、
   前記フロアパネルは、幅方向の中央部において車体の内方へ突出したトンネル構造部を有し、
   前記保護部材は、前記トンネル構造部の両側に設けられて下方へ突出するとともに前記前後方向へ延在する、一対のトンネル脇フレームに固定されるとともに、両端が前記一対のサイドフレームに固定されており、前記フロアパネルと離間して該フロアパネルとの間に通気スペースを有することを特徴とする前記車体構造。
2. 前記保護部材は、前記トンネル構造部の後端部の両側に位置する、前記一対のサイドフレームと前記一対のトンネル脇フレームとに固定されることを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
3. 前記保護部材は、両側部分が前記トンネル脇フレームから前記サイドフレームへ向かって後方側へ延在し、平面視でハの字状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体構造。
4. 前記保護部材は、一端が前記サイドフレームに固定されるとともに他端が前記トンネル脇フレームに固定された一対の部材から構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造。
5. 前記保護部材は、走行風の空気抵抗を抑制する断面形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車体構造。

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