JP2010076472A - 車体後部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体後部に後方から作用する衝撃荷重に対する前後のリアフロアクロスメンバーと左右のリアフロアクロスメンバーブレースによって囲まれた矩形領域の変形を抑制しつつ衝撃エネルギーを効率よく吸収できる車体後部構造を提供する。
【解決手段】車体後部の左右のリアフロアサイドメンバー（２，２）間に架設された第一および第二リアフロアクロスメンバー（４，５）と、それらの間に架設された左右一対のリアフロアクロスメンバーブレース（６，６）とを備えた車体後部構造において、前記第二リアフロアクロスメンバーは、前記左右のリアフロアサイドメンバーに接続される左右のエクステンション部（５２，５２）とそれらの中間に配置される本体部（５１）との３部材の結合体で構成され、前記各リアフロアクロスメンバーブレースは、前記第二リアフロアクロスメンバーの前記本体部（５１）に接続されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車の車体後部構造に関する。

モノコック構造の乗用車では、車室内空間を確保すべく低床なフロントフロアに対して、後部座席から後方の車体後部では、後部座席下の空間を燃料タンクなどの設置スペースに利用するために、フロントフロアより高位置にリアフロアが設定され、その両側部に沿ってリアフロアサイドメンバーが配設されるとともに、左右のリアフロアサイドメンバー間にリアフロアクロスメンバーが架設されている。

このような車体後部構造において、リアフロアの剛性向上を図るために、リアフロアクロスメンバーが前後に間隔を有して２本架設されるとともに、それらの間に左右一対のリアフロアクロスメンバーブレースが架設される場合がある（特許文献１、２参照）。これら４本の部材で囲まれた矩形領域は剛性が高いため、燃料配管やブレーキ配管の基部など、可及的に破損を避けたい部品を設置するのに好適である。

しかし、リアフロア全体の剛性が高すぎると、後方から衝撃荷重が作用した場合における変形量が少なくなり、衝撃エネルギーの吸収が充分になされない虞がある。この領域での衝撃エネルギーの吸収が不充分である場合、残存する衝撃荷重によりリアフロアクロスメンバーが前方に移動して燃料タンクと接触し、燃料タンクを変形または破損させることが懸念される。

特開２００５-１１２２６９号公報 実開平４−７５７８２号公報

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、車体後部に後方から作用する衝撃荷重に対し、前後のリアフロアクロスメンバーと左右のリアフロアクロスメンバーブレースによって囲まれた矩形領域の変形を抑制し、その領域に設置される部品の損傷を防止するとともに、衝撃エネルギーを効率よく吸収できる車体後部構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、
車体後部の両側に略車両前後方向に延在する左右のリアフロアサイドメンバーと、
前記左右のリアフロアサイドメンバー間に架設された第一リアフロアクロスメンバーと、
前記第一リアフロアクロスメンバーの後方で前記左右のリアフロアサイドメンバー間に架設された第二リアフロアクロスメンバーと、
前記第一および第二リアフロアクロスメンバー間にそれぞれ架設された左右一対のリアフロアクロスメンバーブレースと、
を備えた車体後部構造において、
前記第二リアフロアクロスメンバーは、前記左右のリアフロアサイドメンバーに接続される左右のエクステンション部とそれらの中間に配置される本体部との３部材の結合体で構成され、前記左右一対のリアフロアクロスメンバーブレースは、前記第二リアフロアクロスメンバーの前記本体部に接続されていることを特徴とする。

本発明において、前記第二リアフロアクロスメンバーの本体部には、少なくとも左右のリアフロアクロスメンバーブレースとの接続領域間に亘り延在する第二リンフォースが接合されていることが好適である。

本発明の好適な態様では、前記第一リアフロアクロスメンバーは、前記左右のリアフロアサイドメンバーに接続される左右のエクステンション部とそれらの中間に配置される本体部との３部材の結合体で構成され、前記左右一対のリアフロアクロスメンバーブレースは、前記第一リアフロアクロスメンバーの前記本体部に接続されている。また、この態様において、前記第一リアフロアクロスメンバーは、前記左右のリアフロアクロスメンバーブレースとの接続領域を含む前記第一リアフロアクロスメンバーの本体部の左右各側部分と、前記第一リアフロアクロスメンバーの左右のエクステンション部とに亘り、それぞれ、第一リンフォースが接合されていることが好適である。

また、本発明の好適な態様では、前記第一および第二リアフロアクロスメンバーの各本体部と各エクステンション部との結合、および、前記第一リアフロアクロスメンバーの本体部と前記各第一リンフォースとの接合が、それらの重合部分を貫通する螺合部材の締結によりなされている。

本発明に係る車体後部構造は、上述の通り、第一リアフロアクロスメンバーに対して後方に位置した第二リアフロアクロスメンバーが、左右のエクステンション部とそれらの中間に配置される本体部との３部材の結合体で構成され、前記左右一対のリアフロアクロスメンバーブレースが、第二リアフロアクロスメンバーの本体部に接続された構成により、走行安定性に寄与する車体後部のフロア剛性を確保しながらも、車体後部に後方から作用する衝撃荷重に対しては、前後のリアフロアクロスメンバーと左右のリアフロアクロスメンバーブレースによって囲まれた矩形領域（矩形枠部）に比して変形し易い左右のエクステンション部に変形が誘導され、衝撃エネルギーを効率良く吸収可能であるとともに、前記矩形領域の変形が抑制され、その領域内に設置される部品の損傷を防止できる。

本発明において、前記第二リアフロアクロスメンバーの本体部には、少なくとも左右のリアフロアクロスメンバーブレースとの接続領域間に亘り延在する第二リンフォースが接合されている態様では、第二リアフロアクロスメンバー本体部の剛性向上により、左右のエクステンション部の変形が誘導され、かつ、前記矩形領域の変形が一層抑制されることによって、その領域に設置される部品の損傷をより確実に防止できるとともに、スペアタイヤハウスから第二リアフロアクロスメンバーへの荷重を第一リアフロアクロスメンバーへ確実に伝達できる。また、第二リンフォースにより、本体部に必要な剛性を確保しつつ、本体部の車両前後方向の幅を少なくでき、スペアタイヤハウスの設置空間を容易に確保でき、この部分に車体設計の自由度を向上できる。

本発明において、前記第一リアフロアクロスメンバーは、前記左右のリアフロアサイドメンバーに接続される左右のエクステンション部とそれらの中間に配置される本体部との３部材の結合体で構成され、前記左右一対のリアフロアクロスメンバーブレースは、前記第一リアフロアクロスメンバーの前記本体部に接続されている態様では、車体後部に後方から作用する衝撃荷重に対して、前記第二リアフロアクロスメンバーの左右のエクステンション部に加えて、第一リアフロアクロスメンバーの左右のエクステンション部の変形により、衝撃エネルギーを効率良く吸収可能であるとともに、これら４つのエクステンション部の変形により、前後のリアフロアクロスメンバー本体部と左右のリアフロアクロスメンバーブレースによって囲まれた矩形領域自体の変形が抑制され、その領域内に設置される部品の損傷を防止でき、かつ、前記矩形領域（矩形枠部）は、その形状を維持したまま前方に変位するので、前方に配置された燃料タンクなどの部品に当接する場合でも、車幅方向に延在する第一リアフロアクロスメンバー本体部全体が、燃料タンクの後面に当接することになり、燃料タンクとの局所的な当接とそれに伴う変形を防止できる。

本発明において、前記第一リアフロアクロスメンバーは、前記左右のリアフロアクロスメンバーブレースとの接続領域を含む前記第一リアフロアクロスメンバーの本体部の左右各側部分と、前記第一リアフロアクロスメンバーの左右のエクステンション部とに亘り、それぞれ、第一リンフォースが接合されている態様では、車体後部に後方から衝撃荷重が作用した場合に、前記矩形領域に後方から作用する荷重が、左右の第一リンフォースを介して車幅方向両側のリアフロアサイドメンバーに伝達され、モノコック構造全体に分散されることで、キャビンの変形を最小限にすることができる。また、主な変形が、第二リアフロアクロスメンバーのエクステンション部、第一リアフロアクロスメンバー（エクステンション部）のリアフロアサイドメンバーへの取付け部周辺に誘導され、衝撃エネルギーが過大な場合にも前記矩形領域の変形が抑制され、その領域に設置される部品や、その領域の前方に設置される燃料タンクなどへの荷重を一層確実に低減できる。

本発明において、前記第一および第二リアフロアクロスメンバーの各本体部と各エクステンション部との結合、および、前記第一リアフロアクロスメンバーの本体部と前記各第一リンフォースとの接合が、それらの重合部分を貫通する螺合部材の締結によりなされている態様では、第一および第二リアフロアクロスメンバーの各本体部と、左右のリアフロアクロスメンバーブレースによって構成される矩形枠部分が着脱可能となり、当該部分内に設置される部品の組付やメンテナンスを容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車体後部構造を実施した車両１をリアドア、クォーターパネル、およびリアフロアパネルを除いた状態で側上方から見た斜視図である。図において、車両１の後部座席位置から後方のリアフロア１２は、フロントフロア１１より高位置に設定され、その両側部に沿ってリアフロアサイドメンバー２，２が配設されている。

リアフロアサイドメンバー２，２は、フロントフロア１１から後方に向けて斜めに立ち上がるとともに、図５に示すように、後輪のホイールハウス１４，１４を避けるべく車幅方向中央寄りに湾曲しつつキャビン後部でリアフロア２の高さに達し、以後、車両後端に向けて直線的に延在している。左右のリアフロアサイドメンバー２，２の間には、車両前後方向に離間して３つのリアフロアクロスメンバー３，４，５が架設されている。

図２は、車両１の車体後部のフレーム構造を示す要部斜視図であり、図３はその分解状態を示す斜視図である。各図において、リアフロアサイドメンバー２，２は、それぞれＵチャンネル状のアウターフレーム２１の内側にインナーフレーム２２を接合することにより閉断面構造に構成されている。リアフロアサイドメンバー２，２の後端には、それぞれリヤフレーム２３，２３が延設され、各リヤフレーム２３，２３の後端は、図５に示すように、リアバンパーメンバー７（リアバンパー）に接合されている。なお、リアフロアサイドメンバー２，２の前端部２ａ，２ａは、図示しないフロントフロアサイドメンバーに接続される。

３つのリアフロアクロスメンバー３，４，５のうち、最も前方に位置したリアフロアフロントクロスメンバー３は、フロントフロア１１とリアフロア１２との間の段差部に車幅方向に延在しており、フロントフロア１１の後端から傾斜して立ち上がり、上後端部においてリアフロア１２の前端部に接合されている。リアフロアフロントクロスメンバー３の中央下部には、排気管を収容するフロアトンネル１０に対応したアーチ状の切欠部３０（図５）が設けられている。

リアフロアセンタークロスメンバー４（第一リアフロアクロスメンバー）は、リアフロアフロントクロスメンバー３の後方のリアフロア１２の高位面に車幅方向に延在し、左右のリアフロアサイドメンバー２，２を連結するように配設されている。リアフロアセンタークロスメンバー４は、車幅方向の中央に配置された本体部４１、およびその両側に結合された左右のエクステンション部４２，４２からなる３部材の結合体で構成され、各エクステンション部４２，４２の端部において、左右のリアフロアサイドメンバー２，２にスポット溶接により剛接合されている。

リアフロアセンタークロスメンバー４の本体部４１と各エクステンション部４２，４２との結合部には、それぞれ補強材としてリンフォース４３，４３（第一リンフォース）が接合されている。各リンフォース４３，４３は、Ｕチャンネル状をなす本体部４１および各エクステンション部４２，４２の内側に嵌合された状態で接合されている。

なお、リアフロアセンタークロスメンバー４のエクステンション部４２，４２の左右のリアフロアサイドメンバー２，２との接続部の下面には、後輪用のサスペンションアームを枢支するサブフレーム（図示せず）の取付け座２４，２４（リンフォース）が接合される。このサブフレームは、チャンネル材や管材により井桁状に構成され、図５に示すように、前記取付け座２４，２４と、リアフロアサイドメンバー２，２の後端寄り下面に設けた取付け座２５，２５との４箇所でラバーブシュ等を介して取付けられる。

リアフロアリアクロスメンバー５（第二リアフロアクロスメンバー）は、リアフロアセンタークロスメンバー４の後方のリアフロア１２の高位面に車幅方向に延在し、左右のリアフロアサイドメンバー２，２を連結するように配設されている。リアフロアリアクロスメンバー５も、リアフロアセンタークロスメンバー４と同様に、車幅方向の中央に配置された本体部５１、およびその両側に結合された左右のエクステンション部５２，５２からなる３部材の結合体で構成され、各エクステンション部５２，５２の端部で左右のリアフロアサイドメンバー２，２にスポット溶接により剛接合されている。

リアフロアリアクロスメンバー５の本体部５１には、その長手方向のほぼ全長に亘って延在するリンフォース５３（第二リンフォース）が接合されている。リンフォース５３は、本体部５１の断面内に収まるＵチャンネル状をなし、その両側フランジ部において、本体部５１の前側の縦壁面に溶接接合され、本体部５１に閉断面の補強構造を形成している。車幅方向に直線的に延在する本体部５１およびリンフォース５３に対して、リアフロアリアクロスメンバー５の各エクステンション部５２，５２は、左右のリアフロアサイドメンバー２，２に向かって車両前方側に傾斜して配向されている。

リアフロアリアクロスメンバー５の本体部５１の車両後方側の縁部は、荷室フロア下にスペアタイヤハウス１３を画成するフロアパネルに接合され、スペアタイヤハウス１３の前端形状に適合してアーチ状に湾入している。なお、左右のエクステンション部５２，５２の下面には、サスペンションスプリング（図示せず）の取付け座５４，５４が配設されている。

上記リアフロアセンタークロスメンバー４とリアフロアリアクロスメンバー５とは、それぞれの本体部４１，５１間の左右２箇所に架設された左右一対のリアフロアクロスメンバーブレース６，６によって相互に連結され、前後の本体部４１，５１と左右のリアフロアクロスメンバーブレース６，６とで矩形の枠部（４１，５１，６，６）が形成されている。

先述したように、リンフォース５３が接合されることで、リアフロアリアクロスメンバー５の本体部５１の剛性が高められ、その高剛性領域において左右のリアフロアクロスメンバーブレース６，６を介してリアフロアセンタークロスメンバー４の本体部４１と剛接合されて矩形の枠部（４１，５１，６，６）が構成されることで、この枠部（４１，５１，６，６）は、それ自体で非常に高い剛性を有している。このように枠部（４１，５１，６，６）の剛性が高められたことで、各本体部４１，５１と左右のリアフロアサイドメンバー２，２との間に介在する４つのエクステンション部４２，４２，５２，５２は、相対的に低剛性の部分となる。

以上のように構成された車両１は、リアフロア１２の両側に沿って車両前後方向に延在する左右のリアフロアサイドメンバー２，２間に、前後に間隔を有して架設されたリアフロアセンタークロスメンバー４およびリアフロアリアクロスメンバー５と、それらの本体部４１，５１間に架設された左右一対のリアフロアクロスメンバーブレース６，６とが剛接合されてモノコック構造に組み入れられることで、走行安定性に優れた車体後部のフロア剛性を有すると同時に、後突等による後方からの衝撃荷重に対して、優れた衝撃吸収性を有している。

すなわち、車両１に後方から作用する衝撃荷重は、リアバンパーメンバー７（リアバンパー）からリアフロアサイドメンバー２に入力されるとともに、バックパネルからリアフロアパネル（１３）に入力され、リアフロアサイドメンバー２とリアフロアパネル（１３）が変形することにより基本的な衝撃エネルギーの吸収がなされる。

この時、スペアタイアを含むリアフロアパネル（１３）によって、リアフロアリアクロスメンバー５の本体部５１が前方に押圧され、前後のリアフロアクロスメンバー本体部４１，５１と左右のリアフロアクロスメンバーブレース６，６とで構成された矩形枠部（４１，５１，６，６）が前方に押圧される。すると、左右のリアフロアサイドメンバー２，２と矩形枠部（４１，５１，６，６）との間に介在する相対的に低剛性のエクステンション部４２，５２に変形が誘導され、高剛性の矩形枠部（４１，５１，６，６）が、ほぼその形状を維持した状態で全体的に前方に変位する過程で、４つのエクステンション部４２，５２の変形によって更なる衝撃吸収がなされる。

特に、上記衝撃吸収作用は、車両後方からのオフセット後面衝突等で、左右いずれか一側のリアフロアサイドメンバー２がより大きく変形するような場合に、矩形枠部（４１，５１，６，６）の上記挙動によって、衝撃荷重が４箇所のエクステンション部４２，４２，５２，５２に分散され、効率的な衝撃吸収がなされる点で有意義である。

また、フルラップ後面衝突等で左右のリアフロアサイドメンバー２，２が同様に変形する場合も含めて、車幅方向に傾斜して配向されたリアフロアリアクロスメンバー５のエクステンション部５２，５２は、車両後方から作用する衝撃荷重により車幅方向に引き伸ばされるように（前記傾斜が小さくなるように）変形し、衝撃荷重を車幅方向両側のリアフロアサイドメンバー２，２に分散させることができる。

さらに、矩形枠部（４１，５１，６，６）の上記挙動に伴い、リアフロアセンタークロスメンバー４が、その前方に配置された燃料タンク１５（図５）に当接する場合に、リアフロアセンタークロスメンバー４の本体部４１が、矩形枠部（４１，５１，６，６）とともにその平坦な形状および姿勢を維持した状態で、燃料タンク１５の同様に平坦な後面部に当接するので、燃料タンク１５の局所的変形を回避できる。

また、スペアタイアを収容したリアフロアパネル１２のスペアタイヤハウス１３から、リアフロアリアクロスメンバー５に入力される衝撃荷重の大部分は、リアフロアリアクロスメンバー本体部５１とそのリンフォース５３で構成された剛構造部分で受圧され、リアフロアクロスメンバーブレース６，６を介してリアフロアセンタークロスメンバー本体部４１に入力される。この過程で、先述したように、各エクステンション部４２，５２の変形により衝撃エネルギーの吸収がなされるが、リアフロアセンタークロスメンバー４の前方には、リアフロアクロスメンバーブレース６，６のような構造は存在しない。

しかし、リアフロアセンタークロスメンバー４の本体部４１と左右のエクステンション部４２，４２の結合部のリンフォース４３，４３により、リアフロアリアクロスメンバー５側に比べてエクステンション部４２，４２の変形が抑えられ、かつ変形の中心がリアフロアサイドメンバー２側にシフトされるので、衝撃荷重が過大な場合には、リンフォース４３，４３を介してリアフロアサイドメンバー２に衝撃荷重が分散され、キャビンの変形を最小限に留めることができる。

以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、リアフロアセンタークロスメンバー４およびリアフロアリアクロスメンバー５が、いずれも本体部４１，５１とエクステンション部４２，５２との３部材の結合体で構成される場合について述べたが、後方側のリアフロアリアクロスメンバー５のみを３部材の結合体で構成することもできる。また、リアフロアセンタークロスメンバー４およびリアフロアリアクロスメンバー５の本体部４１，５１とエクステンション部４２，５２との結合は、特に限定されるものではなく、溶接以外の手段、例えば、ボルト／ナット等の螺合部材の締結によりなされていても良い。

上記結合が螺合部材の締結による場合、リアフロアセンタークロスメンバー４およびリアフロアリアクロスメンバー５の各本体部４１，５１と、左右のリアフロアクロスメンバーブレース６，６によって構成される矩形枠部分が着脱可能となり、当該部分内に設置される部品の組付やメンテナンスを容易に行うことができる。その場合、矩形枠部分とリアフロアパネルとを離間し、それらの間に物品設置用の空間が確保されるようにすることもできる。

また、上記実施形態では、リアフロアリアクロスメンバー５の本体部５１にリンフォース５３を接合し、本体部５１の剛性を向上することにより、後方から衝撃荷重が作用した場合の変形が、左右のエクステンション部５２，５２（４２，４２）に誘導されるようにする場合について述べたが、本体部５１（４１）との結合強度を調整することにより左右エクステンション部５２，５２（４２，４２）に変形が誘導されるようにすることもできる。さらに、本体部５１（４１）に対して左右のエクステンション部５２，５２（４２，４２）の板厚を相対的に薄く設定することや、材質的強度を相対的に低く設定すること、あるいは、ビードや切欠など変形を誘導する形状を設定することもでき、これらの手段を適宜選択的に併用することもできる。

本発明に係る車体後部構造を実施した車両をリアドアおよびクォーターパネルを除いた状態で側上方から見た斜視図である。 本発明実施形態に係る車体後部のフレーム構造を示す要部斜視図である。 本発明実施形態に係る車体後部のフレーム構造の分解状態を示す斜視図である。 本発明実施形態に係る車体後部のフレーム構造を示す要部平面図である。 本発明実施形態に係る車体後部構造を示す底面図である。

符号の説明

１ 車両
２ リアフロアサイドメンバー
３ リアフロアフロントクロスメンバー
４ リアフロアセンタークロスメンバー（第一リアフロアクロスメンバー）
５ リアフロアリアクロスメンバー（第二リアフロアクロスメンバー）
６ リアフロアクロスメンバーブレース
７ リアバンパーメンバー（リアバンパー）
１１ フロントフロア
１２ リアフロア（リアフロアパネル）
１３ スペアタイヤハウス（リアフロアパネル）
１５ 燃料タンク
４１，５１ 本体部
４２，５２ エクステンション部
４３ リンフォース（第一リンフォース）
５３ リンフォース（第二リンフォース）

Claims (5)

1. 車体後部の両側に略車両前後方向に延在する左右のリアフロアサイドメンバーと、
   前記左右のリアフロアサイドメンバー間に架設された第一リアフロアクロスメンバーと、
   前記第一リアフロアクロスメンバーの後方で前記左右のリアフロアサイドメンバー間に架設された第二リアフロアクロスメンバーと、
   前記第一および第二リアフロアクロスメンバー間にそれぞれ架設された左右一対のリアフロアクロスメンバーブレースと、
   を備えた車体後部構造において、
   前記第二リアフロアクロスメンバーは、前記左右のリアフロアサイドメンバーに接続される左右のエクステンション部とそれらの中間に配置される本体部との３部材の結合体で構成され、前記左右一対のリアフロアクロスメンバーブレースは、前記第二リアフロアクロスメンバーの前記本体部に接続されていることを特徴とする車体後部構造。
2. 前記第二リアフロアクロスメンバーの本体部には、少なくとも左右のリアフロアクロスメンバーブレースとの接続領域間に亘り延在する第二リンフォースが接合されていることを特徴する請求項１に記載の車体後部構造。
3. 前記第一リアフロアクロスメンバーは、前記左右のリアフロアサイドメンバーに接続される左右のエクステンション部とそれらの中間に配置される本体部との３部材の結合体で構成され、前記左右一対のリアフロアクロスメンバーブレースは、前記第一リアフロアクロスメンバーの前記本体部に接続されていることを特徴する請求項１または２に記載の車体後部構造。
4. 前記第一リアフロアクロスメンバーは、前記左右のリアフロアクロスメンバーブレースとの接続領域を含む前記第一リアフロアクロスメンバーの本体部の左右各側部分と、前記第一リアフロアクロスメンバーの左右のエクステンション部とに亘り、それぞれ、第一リンフォースが接合されていることを特徴する請求項３に記載の車体後部構造。
5. 前記第一および第二リアフロアクロスメンバーの各本体部と各エクステンション部との結合、および、前記第一リアフロアクロスメンバーの本体部と前記各第一リンフォースとの接合が、それらの重合部分を貫通する螺合部材の締結によりなされていることを特徴する請求項４に記載の車体後部構造。

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