JP2016132312A - 車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミダイキャスト製のサスペンションタワーと鋼板製のアウタ側部材とを接合する構成において、車両走行時の繰返し入力に対してサスペンションタワーの耐久性を向上させ、かつ車種ごとの車両の外観意匠の自由度を高めることができる車体構造を提供する。
【解決手段】リアサスペンションタワー１６はアルミダイキャスト製とされており、本体壁部１６Ｘの車両幅方向外側の端部１６Ｘ１は鋼板製のガセット２２を介して鋼板製のホイールハウスアウタ２０の中央部分２０Ａと接合されている。ガセット２２は車両前後方向及び車両上下方向に沿って延在されホイールハウスアウタ２０とスポット溶接で接合される第１壁部２２Ａと、当該第１壁部２２Ａから車両幅方向内側へ延設されてリアサスペンションタワー１６に重なってセルフピアスリベットで接合される第２壁部２２Ｂと、を含んで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体構造に関する。

下記特許文献１には、車両の後部車体構造が開示されている。簡単に説明すると、車室内壁面を形成するサイドパネルインナと、車体外壁面を形成するサイドパネルアウタとで車体後部の車体側壁が構成されている。また、サイドパネルインナの下部は、車両幅方向外側へ屈曲されてホイールアーチ部とされている。さらに、車両側面視で、ホイールアーチ部の中央部には車両上下方向に延びるリインフォースメントが配設されており、このリインフォースメントとサイドパネルインナの縦壁部及びホイールアーチ部とで閉断面が構成されている。また、リインフォースメントの高さ方向中間部には、車両背面視で車両幅方向外側が開放されたハット形状に形成された補強部材が、リインフォースメントのバルクヘッドとして設けられている。

一方、リアホイールハウスの車室外側面とサイドパネルインナの車室内側の面との間には、車両背面視で縦断面形状が逆Ｌ字状とされたサスダンパ支持メンバが架け渡されている。さらに、サスダンパ支持メンバの上面部とサイドアウタインナの縦壁部との間には、サスペンションハウジングガセットが斜めに架け渡されている。そして、リインフォースメントの非開放側の頂部が、サイドパネルインナの縦壁部を間に介して、サスペンションハウジングガセットの上端部に形成された接合フランジ部に三枚重ねでの状態でスポット溶接されている。

特開２０１０−１８０８７号公報

ところで、上記先行技術における三部材はいずれも鋼板であるが、近年、車両の軽量化の観点等から、アルミダイキャスト製のリアサスペンションタワーを用いることが検討されている。

しかしながら、アルミダイキャスト製のリアサスペンションタワーと鋼板製のホイールハウスアウタとを溶接で接合することは困難である。また、仮にリアサスペンションタワーとホイールハウスアウタとを溶接以外の方法で直接接合したとしても、構造的にはリアサスペンションタワーはホイールハウスアウタとの結合部を支持点とした片持ち梁のようになる。このため、悪路走行時等にリアサスペンションタワーに上下入力が作用すると、リアサスペンションタワーは片持ち梁の上下曲げのような変形モードで繰返し変形する。その結果、リアサスペンションタワーの支持点側、特にコーナー部に高い応力が発生し、リアサスペンションタワーの耐久性が低下することが考えられる。

また、リアサスペンションタワーをアルミダイキャスト製とした場合、複数の車種に対して共通のリアサスペンションタワーを使用することが生産性上好ましいが、リアサスペンションタワーを共通化すると、その周辺に配置されるホイールハウスアウタやルーフサイドインナパネルの車両幅方向の位置をリアサスペンションタワーに合わせなければならなくなり、各車種に外観意匠の制約が生じることが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、アルミダイキャスト製のサスペンションタワーと鋼板製のアウタ側部材とを接合する構成において、車両走行時の繰返し入力に対してサスペンションタワーの耐久性を向上させることができると共に、車種ごとの車両の外観意匠の自由度を高めることができる車体構造を得ることが目的である。

請求項１記載の本発明に係る車体構造は、車体側部に配置された鋼板製のアウタ側部材と、前記アウタ側部材から車両幅方向内側に張出すように配置され、アブソーバからの上下入力が作用するアルミダイキャスト製のサスペンションタワーと、前記アウタ側部材と前記サスペンションタワーとの間に配置され、車両前後方向及び車両上下方向に沿って延在し前記アウタ側部材に接合される第１壁部と、当該第１壁部から車両幅方向内側へ延設されて前記サスペンションタワーに重なり当該サスペンションタワーに接合される第２璧部と、を含んで構成された鋼板製の連結部材と、を有している。

請求項１記載の本発明の作用は、以下の通りである。車両走行時にアブソーバからサスペンションタワーに車両上下方向への比較的大きな入力が加わると、サスペンションタワーには高い応力が発生する。本発明では、上記の通り、サスペンションタワーはアルミダイキャスト製とされているため、局所的に高い応力が発生すると、本来であれば早期に疲労強度に達し、耐久性が低下することになる。

しかし、本発明では、鋼板製のアウタ側部材とアルミダイキャスト製のサスペンションタワーとの間に鋼板製の連結部材を介在させ、車両前後方向及び車両上下方向に沿って延在する第１壁部にてアウタ側部材と接合し、第１壁部から車両幅方向内側へ延設された第２壁部をサスペンションタワーに重ねて第２壁部でサスペンションタワーと接合させるようにしている。このため、接合対象となる壁面同士が交差し路面入力に対して高い応力が発生し易いサスペンションタワーとアウタ側部材との接合部分には、鋼板同士の接合となる第１壁部及び第２壁部が置き換わるので、高い疲労強度を有効に利用することができる。

一方、車種が異なり車種ごとに外観意匠が異なったとしても、アルミダイキャスト製のサスペンションタワーを共用することができる。というのも、サスペンションタワーを共用化した場合、サスペンションタワーの車両幅方向外側の位置が同一になるため、通常の設計手法であれば、アウタ側部材の車両幅方向内側の位置を変えなければならなくなり、意匠上の制約が発生することになる。しかし、本発明では、連結部材の第２壁部がアウタ側部材とサスペンションタワーとの間に介在するため、第２壁部のサスペンションタワーに対する重なり代を変更することで、意匠変更に伴うサスペンションタワーとアウタ側部材との車両幅方向の位置のずれを吸収することができる。従って、アウタ側部材の設計変更をする必要がなくなり、車両の外観意匠の制約を解消することが可能となる。

以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る車体構造は、アルミダイキャスト製のサスペンションタワーと鋼板製のアウタ側部材とを接合する構成において、車両走行時の繰返し入力に対してサスペンションタワーの耐久性を向上させることができると共に、車種ごとの車両の外観意匠の自由度を高めることができるという優れた効果を有する。

本発明に係る車体構造が適用された車両後部構造を車両幅方向内側から見て示す斜視図である。 図１に示される車両後部構造を２−２線に沿って切断した状態を示す図１の２−２線断面図（縦断面図）である。 図１に示される車両後部構造のうち主要部を構成するリアサスペンションタワーとガセットとを抽出して示す斜視図である。

以下、図１〜図３を用いて、本発明に係る車体構造が適用された車両後部構造について説明する。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ＩＮは車両幅方向内側を示している。

＜全体構成＞
図１に示されるように、車両１０の後部１０Ａで車体側部１０Ｂ側には、上端部が略Ｕ字状に開口されてリアホイールハウス１２の内板を構成するホイールハウスインナ１４と、当該ホイールハウスインナ１４の上端部に被嵌された状態で接合されるリアサスペンションタワー１６と、ホイールハウスインナ１４の車両幅方向外側に配置されてリアホイールハウス１２の外板を構成する車両外側部材としてのホイールハウスアウタ２０と、リアサスペンションタワー１６とホイールハウスアウタ２０との間に介在された連結部材としてのガセット２２と、が設けられている。以下、これらの部材を中心に説明する。

なお、リアサスペンションタワー１６を第１の車体パネルとして把握し、ホイールハウスアウタ２０を第２の車体パネルとして把握し、ガセット２２を第３の車体パネルとして把握してもよい。また、ガセット２２は、ホイールハウスアウタ２０から延設されたエクステンションパネルとして把握することも可能である。

＜ホイールハウスインナ１４＞
ホイールハウスインナ１４は、鋼板製とされている。また、ホイールハウスインナ１４は、車両前方側から見て上下逆向きのＬ字形に形成されたホイールハウスインナ本体１４Ａと、当該ホイールハウスインナ本体１４Ａの上部側に一体に形成された平面視でＵ字状の支持部１４Ｂと、支持部１４Ｂの上端外周並びにホイールハウスインナ本体１４Ａの上端縁に一体に形成された上端フランジ部１４Ｃと、を含んで構成されている。支持部１４Ｂは、車両幅方向内側に向けて膨らんだ略半円筒状に形成されている。なお、図１では、支持部１４Ｂは、ストレーナ２１及びパーテションパネル２３によって覆われているため、破線で図示されている。

＜リアサスペンションタワー１６＞
図１及び図３に示されるように、リアサスペンションタワー１６は、アルミダイキャスト製とされている。また、リアサスペンションタワー１６は、車両幅方向外側から見た側面視で車両下方側が開放された逆Ｕ字状に形成された本体壁部１６Ｘを備えている。詳細には、本体壁部１６Ｘは、平面視で車両幅方向外側が開放されたＵ字状に配置されかつ車両上下方向に沿って延在された縦壁部１６Ａと、この縦壁部１６Ａの上部を塞ぐ上面部１６Ｂと、によって構成されている。上面部１６Ｂの車両幅方向内側の領域は略円形状に車両上方側へ突出しており、その中心部には車両上下方向に貫通する開口部１８が形成されている。上面部１６Ｂにおける開口部１８の下方側には、リアサスペンションタワー１６の内側に配置される図示しないリアサスペンションのアブソーバの上端部が取り付けられている。

＜ホイールハウスアウタ２０＞
図１及び図２に示されるように、ホイールハウスインナ１４及びリアサスペンションタワー１６の車両幅方向外側には、側面視で略半円形状に形成されたホイールハウスアウタ２０が配設されている。ホイールハウスアウタ２０も、ホイールハウスインナ１４と同様に鋼板製とされている。また、ホイールハウスアウタ２０は、リアサスペンションタワー１６の車両幅方向外側に配置される中央部分２０Ａと、この中央部分２０Ａから車両前後方向の前側及び後側へそれぞれ円弧状に延設された図示しない前側部分及び後側部分と、によって構成されている。つまり、ホイールハウスアウタ２０は、車両幅方向内側から見ると概ね略半円形のアーチ状に形成されている。ホイールハウスアウタ２０の車両上方側には、略車両前後方向及び略車両上下方向に沿って延在されたルーフサイドインナパネル２４が配設されている。

また、ホイールハウスアウタ２０の中央部分２０Ａ及びルーフサイドインナパネル２４の車両幅方向外側には、平断面形状が略ハット形とされた図示しないルーフサイドアウタが配設されている。ルーフサイドアウタは、ルーフサイドアウタリインフォースメントとも呼ばれ、ルーフサイドインナパネル２４とで閉断面構造を構成し、車体側部の骨格部材として機能している。

＜ガセット２２＞
図１〜図３に示されるように、リアサスペンションタワー１６の本体壁部１６Ｘの車両幅方向外側の端部１６Ｘ１とホイールハウスアウタ２０の中央部分２０Ａとの間には、ガセット２２が介在されている。ガセット２２は、鋼板をプレス成形することにより形成されている。ガセット２２は、ホイールハウスアウタ２０の板厚よりも厚い板材で構成されている。本実施形態では、一例として、ガセット２２は、ホイールハウスアウタ２０の厚さよりも０．３〜０．５ｍｍ程度厚い板材で形成されているが、この厚さに限定されるものではなく、任意に変更することができる。

ガセット２２は、全体として、車両幅方向外側から見た側面視で上下逆向きの略Ｕ字状に形成されている。具体的には、ガセット２２は、車両前後方向及び車両上下方向に沿って延設された第１壁部２２Ａと、この第１壁部２２Ａの内周側の周縁部から車両幅方向内側へ立設された第２壁部２２Ｂと、によって構成されている。第２壁部２２Ｂは第１壁部２２Ａと一体に形成されており、リアサスペンションタワー１６の本体壁部１６Ｘの車両幅方向外側の端部１６Ｘ１の外周面に重ね合されている。さらに、ガセット２２の第１壁部２２Ａから第２壁部２２Ｂに移行する部位（曲げＲ部）の前後二箇所には、車両上下方向及び車両幅方向に延びるリブ５０が一体に形成されている

＜ガセット２２を用いたリアサスペンションタワー１６とホイールハウスアウタ２０との接合構造について＞
次に、図１〜図３を用いて、ガセット２２を用いたリアサスペンションタワー１６とホイールハウスアウタ２０との接合構造について詳細に説明する。

上述したアルミダイキャスト製のホイールハウスアウタ１６は、鋼板製のホイールハウスアウタ２０に鋼板製のガセット２２を用いて接合されている。従って、ホイールハウスアウタ２０及びガセット２２の疲労強度は、リアサスペンションタワー１６の疲労強度よりも高い。

リアサスペンションタワー１６の本体壁部１６Ｘの車両幅方向外側の端部１６Ｘ１はガセット２２の第２壁部２２Ｂに第１接合部４０で接合されている。第１接合部４０は機械的接合構造とされており、より具体的にはセルフピアスリベット（ＳＰＲ）４４（図２参照）が使用されている。図１及び図３に斜線で図示した帯状のエリアがＳＰＲ接合部４５である。

一方、ガセット２２の第１壁部２２Ａは、ホイールハウスアウタ２０の中央部分２０Ａに第２接合部４２で接合されている。第２接合部４２は冶金的接合構造とされており、より具体的にはスポット溶接４６（図２参照）が使用されている。なお、ホイールハウスアウタ２０の中央部分２０Ａは、前述したホイールハウスインナ１４ともスポット溶接４７されている。さらに補足すると、車種によっては、第１壁部２２Ａをルーフサイドインナパネル２４とスポット溶接する構成を採ってもよい。この場合、ルーフサイドインナパネル２４がアウタ側部材となる。また、スポット溶接４６、４７で接合するパネルの枚数は、上記に限らず、車種の仕様に応じて適宜三枚等に変更される。

次に、本実施形態に係る車両後部構造の作用並びに効果について説明する。

車両走行時に図示しないリアアブソーバからリアサスペンションタワー１６に車両上下方向への比較的大きな入力が加わると（図２にリアアブソーバからの上下入力を矢印Ｆで示す）、リアサスペンションタワー１６には高い応力が発生する。補足すると、仮に図３に図示されたガセット２２も含めてリアサスペンションタワーがアルミダイキャストで一体に形成されていたとすると、当該リアサスペンションタワーのフランジ部分（即ち、ガセット２２の第１壁部２２Ａに相当する部分）と当該フランジ部分から車両幅方向内側へ張出すリアサスペンションタワーの本体壁部との接続コーナー部（図３のＰ線矢視部）に高い応力が発生する。というのも、この構造の場合、リアサスペンションタワーの本体壁部はフランジ部分を介してホイールハウスアウタ２０に片持ち支持された梁と等価になるため、ホイールハウスアウタ２０に固定されたフランジ部分に対してと本体壁部が車両上下方向に変位する変形モードとなり、本体壁部の根元部分に高い応力が発生することが考えられる。このようにアルミダイキャスト製のリアサスペンションタワーに局所的に高い応力が発生すると、そのリアサスペンションタワーは本来であれば早期に疲労強度に達し、耐久性が低下することになる。

しかし、本実施形態では、鋼板製のホイールハウスアウタ２０とアルミダイキャスト製のリアサスペンションタワー１６との間に鋼板製のガセット２２を介在させ、車両前後方向及び車両上下方向に沿って延在する第１壁部２２Ａにてホイールハウスアウタ２０の中央部分２０Ａと接合し、第１壁部２２Ａから車両幅方向内側へ延設された第２壁部２２Ｂをリアサスペンションタワー１６の本体壁部１６Ｘに車両上方側から重ねて第２壁部２２Ｂでリアサスペンションタワー１６と接合させるようにしている。このため、上述した接合対象となる壁面同士が交差して路面入力（上下入力Ｆ）に対して高い応力が発生し易いリアサスペンションタワーとホイールハウスアウタ２０との接合部分には、鋼板同士の接合となる第１壁部２２Ａ及び第２壁部２２Ｂが置き換わることになり、高い疲労強度を有効に利用することができる。

一方、車種が異なり車種ごとに外観意匠が異なったとしても、アルミダイキャスト製のリアサスペンションタワー１６を共用することができる。というのも、リアサスペンションタワー１６を共用化した場合、リアサスペンションタワー１６の本体壁部１６Ｘの車両幅方向外側の位置（図２の一点鎖線Ｑで示す位置）が同一になるため、通常の設計手法であれば、ホイールハウスアウタ２０更にはルーフサイドインナパネル２４の車両幅方向内側の位置（図２の一点鎖線Ｒ位置）を変えなければならなくなる（即ち、当該Ｒ位置をＱ位置までずらす必要が生じる）。ここで、ルーフサイドインナパネル２４の車両幅方向外側にはルーフサイドアウタリインフォースが配設されており、ルーフサイドインナパネル２４とルーフサイドアウタリインフォースとで閉断面構造を採るようになっている。この閉断面構造の断面高さは車両剛性に影響するので、容易には断面高さを変更することはできない。その結果、車両の外観意匠が制約を受けることになる。しかし、本実施形態では、ガセット２２の第２壁部２２Ｂがホイールハウスアウタ２０とリアサスペンションタワー１６との間に介在するため、第２壁部２２Ｂのリアサスペンションタワー１６に対する重なり代を変更することで、意匠変更に伴うリアサスペンションタワー１６とホイールハウスアウタ２０更にはルーフサイドインナパネル２４との車両幅方向の位置のずれを吸収することができる。従って、ルーフサイドインナパネル２４やルーフサイドアウタリインフォースの設計変更をする必要がなくなり、車両の外観意匠の制約を解消することが可能となる。なお、リアサスペンションタワー１６の本体壁部１６Ｘの車両幅方向外側の位置（図２の一点鎖線Ｑで示す位置）は、ホイールハウスアウタ２０又はルーフサイドインナパネル２４が最も車両幅方向内側に位置する車両に合わせて決定される。また、アルミダイキャスト製のリアサスペンションタワーを共用せずに車種ごとに外観意匠に合わせて製作した場合、各々のリアサスペンションタワーごとに製造要件出しをしなければならず、検討期間を要し、工数も増えるが、アルミダイキャスト製のリアサスペンションタワー１６を共用することができると、このような不利も解消される。

以上より、本実施形態に係る車両後部構造は、アルミダイキャスト製のリアサスペンションタワー１６と鋼板製のホイールハウスアウタ２０とを接合する構成において、車両走行時の繰返し入力に対してリアサスペンションタワー１６の耐久性を向上させることができると共に、車種ごとの車両の外観意匠の自由度を高めることができる。

また、本実施形態のアルミダイキャスト製のリアサスペンションタワー１６では、鋳造工程で材料が流れ難くなるフランジ部（ガセット２２の第１壁部２２Ａに相当する部分）がないので、鋳造し易くなる。

さらに、本実施形態では、ガセット２２の第１壁部２２Ａから第２壁部２２Ｂに移行する部位（曲げＲ部）の前後二箇所に車両上下方向及び車両幅方向に延びるリブ５０が一体に形成されているため、ガセット２２が一体化されたリアサスペンションタワー１６の剛性を高めることができる。補足すると、仮にフランジ部を備えたリアサスペンションタワーをアルミダイキャスト製で製造し、かつ曲げＲ部にリブを設定した場合、当該リブの端部で応力集中が発生する可能性があるため、剛性アップのために設けたはずのリブがリアサスペンションタワーの耐久性を低下させる結果を招くことにもなりかねない。しかし、本実施形態のように鋼板製のガセット２２側であればリブ５０を設定してもこのような背反事項は生じない。

〔上述した実施形態の補足説明〕
上述した実施形態では、リアサスペンションタワー１６を例にして説明したが、これに限らず、本発明におけるサスペンションタワーには、リアサスペンションタワーの上面部に補強用に設置されたガセット等のリインフォースメントも含まれる。

また、上述した本実施形態では、リアサスペンションタワー１６とガセット２２の第２壁部２２Ｂとをセルフピアスリベット４４によって接合したが、これに限らず、他の機械的接合構造を適用してもよい。

１０Ｂ 車体側部
１６ リアサスペンションタワー（サスペンションタワー）
２０ ホイールハウスアウタ（アウタ側部材）
２２ ガセット（連結部材）
２２Ａ 第１壁部
２２Ｂ 第２壁部
２４ ルーフサイドインナパネル（アウタ側部材）

Claims (1)

1. 車体側部に配置された鋼板製のアウタ側部材と、
   前記アウタ側部材から車両幅方向内側に張出すように配置され、アブソーバからの上下入力が作用するアルミダイキャスト製のサスペンションタワーと、
   前記アウタ側部材と前記サスペンションタワーとの間に配置され、車両前後方向及び車両上下方向に沿って延在し前記アウタ側部材に接合される第１壁部と、当該第１壁部から車両幅方向内側へ延設されて前記サスペンションタワーに重なり当該サスペンションタワーに接合される第２璧部と、を含んで構成された鋼板製の連結部材と、
   を有する車体構造。

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