JP4917958B2 - 車体後部構造 - Google Patents

Description

この発明は、車体後部のフレームの重量を低減可能な車体後部構造に関するものである。

車両の後部には、車体略前後方向に延出する一対のリヤフレームが設けられ、この各リヤフレームの後端部が、車体後部壁を成すリヤパネルに接合されるとともに、各リヤフレームの前端部が車体側部のサイドシルに接合されている。車体左右の各リヤフレームは、後面衝突時に、衝突荷重を左右のサイドシルに伝達するとともに、長手方向に略沿って圧壊して衝突エネルギーを吸収する。また、左右のリヤフレームは、前端位置と略中間位置においてクロスメンバによって相互に結合され、さらに、両リヤフレームにはスペアタイヤ収納部であるスペアタイヤパンが接合されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３３８４１９号公報

しかし、この従来の車体後部構造においては、左右のリヤフレームが車体のほぼ前後方向に沿って直線的に延出しているため、荷重入力点が車幅方向の中心領域からずれた後面オフセット衝突があると、衝突側のリヤフレームと非衝突側のリヤフレームで荷重分担が大きく異なる状況（例えば、衝突側のリヤフレーム７０％、非衝突側のリヤフレーム３０％。）が起こり得る。

よって、このような従来の車体後部構造においては、後面オフセット衝突時に、衝突側のリヤフレームに大きな荷重が偏って作用するものと考えられるため、その大荷重を支持し得るようにリヤフレームを補強する必要が生じ、その結果、車体後部のフレーム重量が増加することが懸念される。

そこで、この発明は、後面オフセット衝突時の衝突荷重を車体後部で効率良く分散支持できるようにして、車体後部のフレームの重量を低減可能な車体後部構造を提供しようとするものである。

上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、車体の前後方向に延出する左右一対のリヤフレーム（例えば、後述の実施形態におけるリヤフレーム２，２）と、前記リヤフレーム間に支持されたスペアタイヤパン（例えば、後述の実施形態におけるスペアタイヤパン８）と、前記車体の後壁をなし、前記各リヤフレームの後端部が接合されたリヤパネル（例えば、後述の実施形態におけるリヤパネル６）と、を備えた車体後部構造であって、平面視した場合に前記車体の前方に向かって開放された円弧状をなす弧状フレーム（例えば、後述の実施形態における弧状フレーム２０）と、前記車体の側部に設けられた一対のサイドシル（例えば、後述の実施形態におけるサイドシル３）と、を備え、前記弧状フレームは、その延在方向の中央部が車幅方向中央部において、前記スペアタイヤパンの後縁部と前記リヤパネルとに重合状態で接合されて、閉断面を形成するとともに、延在方向両端部において、前記車体の前後方向に延在して、かつ、対応する前記リヤフレームに向かって開放された断面形状の第１補強部（例えば、後述の実施形態における第１補強部２０ａ）を有し、前記各リヤフレームが、前記リヤパネルに後端部が接合される第１フレーム例えば、後述の実施形態における第１フレーム１４）と、前端部が前記サイドシルに接合されるとともに、後端部に前記第１フレームの前端部が接合される第２フレーム（例えば、後述の実施形態における第２フレーム１５）と、を備えた構成とされ、前記第１フレームは、前記車体の前後方向に延在するとともに、対応する前記第１補強部に向かって開放された断面形状の第２補強部（例えば、後述の実施形態における異形断面部１６）を有し、前記第１補強部と、これらに対応する前記第２補強部とが、前記スペアタイヤパンの縁部を挟んで相互に接合されて、閉断面を形成することを特徴とする。
これにより、後面オフセット衝突時に、バンパ等を通してリヤパネルに衝突荷重が入力されると、その衝突荷重は、主に、衝突側リヤフレームの第１フレームの後端と弧状フレームの頂部とに入力される。そして、弧状フレームの頂部に入力された荷重は弧状フレームの両端部を通して左右のリヤフレームにほぼ均等に入力される。また、弧状フレームと各リヤフレームの第１フレームがスペアタイヤパンの縁部を挟んで接合されているため、衝突荷重がスペアタイヤパンにも効率良く伝達される。
請求項２に記載の発明は、前記スペアタイヤパンに、上面側に膨出して同心の円弧形状を描く複数条の弧状ビード（例えば、後述の実施形態における弧状ビード１２ａ〜１２ｅ）が設けられていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記スペアタイヤパンに、前記弧状ビードにおける円弧の両端から前記車体の前後方向に沿って延びるとともに、上面側に膨出する直線ビード（例えば、後述の実施形態における直線ビード１３ａ〜１３ｅ）が設けられ、前記弧状ビードと前記直線ビードとによって、前記車体の前方へ向けて開放するＵ字状のビードが形成されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、後面オフセット衝突時に、リヤフレームの第１フレーム後端から第２フレーム、サイドシルへと伝わる荷重伝達経路の他に、弧状フレームの頂部から両側の自由端を通り、両側のリヤフレームの第２フレームとサイドシルに伝わる荷重伝達経路を備えるため、リヤフレーム全体の厚肉化を招くことなく衝突荷重を車体後部で効率良く分散支持することができ、その結果、車体フレームの軽量化を図ることが可能になる。
さらに、この発明においては、弧状フレームの端縁と各リヤフレームの第１フレームがスペアタイヤパンの縁部を挟んで接合されて閉断面構造とされているため、衝突荷重をスペアタイヤパンにせん断方向の応力として伝達して、スペアタイヤパンを衝突荷重の吸収に有効に利用することができる。また、弧状フレームの端縁（第１補強部）と第１フレームが間にスペアタイヤパンを挟みこんだ状態で接合されているため、弧状フレームとリヤフレームとの間の荷重伝達経路の剛性を確実に高めることができる。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、特別に断らない限り、「前」「後」」や「上」「下」は車両についての前後と上下を意味するものとする。また、図中矢印Ｆは、車両の前方を示し、矢印Ｕは車両の上方を示すものとする。
図１は、この発明にかかる車体後部構造を採用した車両１を前方斜め上方から見た斜視図であり、図２，図３は、同車両１の図１のＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面に夫々対応する断面図、図４は、同車両１を後方斜め下方から見た斜視図である。

車両１は、車体後部の下面に左右一対のリヤフレーム２，２が車体前後方向に略沿って配置され、両リヤフレーム２，２の前端部が、車体左右のサイドシル３，３と、そのサイドシル３，３の後端部同士を連結するミドルクロスメンバ４とに結合されている。また、両リヤフレーム２，２の略中間部にはリヤクロスメンバ５が架設され、両リヤフレーム２，２の後端部には、車体の後部壁を成すリヤパネル６が結合されている。リヤパネル６の車外側には、リヤバンパーのバンパービーム（図示せず）が配置されている。また、左右両側のリヤフレーム２，２とリヤクロスメンバ５の上面には、トランクルームの下方でスペアタイヤ７（図２，図３参照）を脱着可能に支持するスペアタイヤパン８が接合されている。

スペアタイヤパン８は、その略中央部に下方に略円形状に窪むタイヤ収納部９が設けられ、そのタイヤ収納部９内にスペアタイヤ７（図２，図３参照）が収容されるようになっている。そして、タイヤ収納部９の底壁は、その中心部の近傍に、スペアタイヤ７をボルト固定するためのスペアタイヤアンカーナット１０が設置されるとともに、そのスペアタイヤアンカーナット１０の設置部の近傍領域を頂部として中央が上方に隆起する略円錐部１１が設けられている。

スペアタイヤパン８の略円錐部１１には、上面側に膨出する複数条、具体的には、５条の弧状ビード１２ａ〜１２ｅがほぼ等ピッチで形成されている。この各弧状ビード１２ａ〜１２ｅは、スペアタイヤアンカーナット１０の設置部の近傍を中心とする円弧形状を描くように連続し、かつ、円弧の頂部が車体後方側に向くように形成されている。したがって、略円錐部１１のうちの車体後部寄りの領域には、図２に示すように、複数の弧状ビード１２ａ〜１２ｅによる連続した波形断面が車体前後方向に略沿って形成されている。

また、スペアタイヤパン８には、各弧状ビード１２ａ〜１２ｅの円弧の両端部とリヤクロスメンバ５の近傍を連結する直線ビード１３ａ〜１３ｅが車体前後方向に沿って形成されている。各直線ビード１３ａ〜１３ｅは弧状ビード１２ａ〜１２ｅと同様にスペアタイヤパン８の上面側に膨出し、対応する弧状ビード１２ａ〜１２ｅと断面が連続するように形成されている。

ところで、スペアタイヤパン８を支持する左右の各リヤフレーム２は、図１，図４に示すように、後端部がリヤパネル６に接合される第１フレーム１４と、前端部がサイドシル３に接合され、後端部に第１フレーム１４の前端部が接合される第２フレーム１５とから成り、両者の基本断面（車幅方向で切った断面）が上方に開口するハット形断面、つまり、上方に開口するコ字断面の両縁にフランジ部が設けられた形状とされている。ただし、第１フレーム１４の前端寄りの一部は、図３に示すように、スペアタイヤパン８のタイヤ収納部９側に臨む側壁が車幅方向内側に徐々に倒されて断面略Ｌ状の異形断面部（第２補強部）１６となっている。

また、リヤパネル６の車幅方向の中央部と、左右のリヤフレーム２，２のうちの第１フレーム１４の前端寄りの領域とは、平面視が略円弧状の弧状フレーム２０によって結合されている。弧状フレーム２０は、図２，図３に示すように、長手方向と直交する断面が略Ｌ字状に形成され、円弧の頂部に相当する部分がスペアタイヤパン８の後縁部とリヤパネル６とに重合状態で接合されるとともに、円弧の両側の自由端に相当する部分（第１補強部２０ａ）が夫々左右のリヤフレーム２の第２フレーム１５の後端部に達する位置まで延出している。弧状フレーム２０の円弧の頂部に相当する部分は、図２に示すように、スペアタイヤパン８の後縁部とともに箱形の閉断面を形成している。

また、左右のリヤフレーム２，２の上面には前述のようにスペアタイヤパン８が接合されるが、スペアタイヤパン８の側縁部のうちの、両リヤフレーム２，２の第１フレーム１４の前縁部に対応する部位は、図３に示すように、異形断面部１６の上面形状に沿うように車体側方に向かって斜めに上方に傾斜している。そして、このスペアタイヤパン８の側縁部は、断面略Ｌ字状の弧状フレーム２０の端縁（第１補強部２０ａ）と第１フレーム１４の異形断面部１６によって挟み込まれ、その状態において弧状フレーム２０と第１フレーム１４とが相互に結合されている。これにより、弧状フレーム２０と第１フレーム１４によって形成される箱形の閉断面の対角同士がスペアタイヤパン８の側縁部で補強されるとともに、スペアタイヤパン８の側縁部が弧状フレーム２０と第１フレーム１４によって強固に支持されるようになる。

図５〜図７は、車両の後面衝突時におけるスペアタイヤパン８の変形の様子を順次示すものである。なお、これらの図中１８は、スペアタイヤパン８の前部側下方でリヤクロスメンバ５とミドルクロスメンバ４の間に配置された燃料タンクである。

図５は、スペアタイヤパン８が変形を開始する前の状態を示しており、この状態からリヤパネル６に後面衝突荷重Ｆが入力されると、その後面衝突荷重Ｆは、左右のリヤフレーム２の後端部に直接的に入力されてサイドシル３に伝達されるとともに、弧状フレーム２０の頂部から両端に向かう荷重伝達経路を通してもサイドシル３に伝達されるようになる。これにより、左右のリヤフレーム２，２が長手方向に圧壊を開始するとともに、図６に示すようにスペアタイヤパン８上の弧状ビード１２ａ〜１２ｅが円弧の頂部部分を中心として潰れ変形するようになる。

このとき、各弧状ビード１２ａ〜１２ｅは、両端部が直線ビード１３ａ〜１３ｅを介してリヤクロスメンバ５に剛的に支持されているため、衝突荷重Ｆがスペアタイヤパン８上の広い領域に分散されることなく、弧状ビード１２ａ〜１２ｅの円弧の頂部付近に集中するようになる。したがって、スペアタイヤパン８は、これにより弧状ビード１２ａ〜１２ｅの円弧の頂部付近が蛇腹状に変形するとともに、弧状ビード１２ａ〜１２ｅの全体が次第に圧壊するようになり、この変形の行程の間に衝突エネルギーを効率良く吸収するようになる。

また、上記の状態からさらに後面衝突荷重Ｆが加わると、最終的には、図７に示すようにスペアタイヤパン８が略円錐部１１の頂部付近をさらに上方に押し上げるようにして中折れ変形し、その中折れ変形の間にも衝突エネルギーを効率良く吸収する。そして、このスペアタイヤパン８の中折れ変形は、略円錐部１１の頂部付近をさらに上方に押し上げる中折れ変形であるため、スペアタイヤパン８の潰れかすがタイヤパン８の変形代部分に溜まらず、その分、スペアタイヤパン８の潰れ代を大きく確保することができる。すなわち、図７中に鎖線で示すようにスペアタイヤパン８が下方側に中折れ変形した場合には、変形部の間に潰れかすａが入り込んでスペアタイヤパン８のさらなる変形を阻み、その結果、衝突荷重による車体変形がリヤクロスメンバ５よりも前方側に進行するようになるが、この車体後部構造においては、スペアタイヤパン８を上方側に確実に中折れさせることで、潰れかすａによるスペアタイヤパン８の変形阻害を抑制することができる。

ここで、衝突位置が車幅方向の左右の一方に偏る後面オフセット衝突の場合には、通常、衝突側のリヤフレーム２に衝突荷重が偏って入力されるようになるが、この車体後部構造を採用した車両１においては、衝突荷重が、衝突側のリヤフレーム２と、車幅方向中央の弧状フレーム２０の頂部とに入力され、弧状フレーム２０の頂部に入力された荷重は両側の端部を通して左右両側のリヤフレーム２，２の中間位置へと伝達される。したがって、後面オフセット衝突の場合にも、左右のリヤフレーム２，２に荷重支持を可及的に均等に分担させることができるとともに、スペアタイヤパン８に入力される荷重を弧状ビード１２ａ〜１２ｅの頂部付近に確実に作用させることができる。

また、この車体後部構造を採用した車両１においては、断面略Ｌ字状の弧状フレーム２０の端縁が、リヤフレーム２の第１フレーム１４のうちの、断面略Ｌ字状の異形断面部１６にスペアタイヤパン８の縁部を挟み込んだ状態で接合され、弧状フレーム２０の端縁（第１補強部２０ａ）と異形断面部１６とので閉断面構造が形成されているため、リヤフレーム２と弧状フレーム２０に入力される衝突加重をスペアタイヤパン８にせん断方向の応力として伝達することができる。したがって、左右のリヤフレーム２，２の偏った圧壊をスペアタイヤパン８に作用するせん断応力によって規制することができることから、後面オフセット衝突時にも、スペアタイヤパン８上の複数の弧状ビード１２ａ〜１２ｅを、頂部付近を中心として確実に圧壊させることができる。

また、この車体後部構造の場合、弧状フレーム２０の端縁（第１補強部２０ａ）とリヤフレーム２（第１フレーム１４）が閉断面を成すようにして相互に結合されているため、２つの荷重伝達経路の合流部の剛性を確実に高めることができる。特に、弧状フレーム２０とリヤフレーム２の結合部の方形断面は、対角部同士を結ぶようにスペアタイヤパン８が介在されているため、断面の潰れを有効に規制することができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

この発明の一実施形態を示すものであり、車体後部側の骨格部を前方斜め上方から見た斜視図。 同実施形態を示す図１のＡ−Ａ断面に対応する断面図。 同実施形態を示す図１のＢ−Ｂ断面に対応する断面図。 同実施形態を示すものであり、車体後部側の骨格部を後方斜め下方から見た斜視図。 同実施形態を示すものであり、後面衝突初期における図１のＢ−Ｂ断面に対応する断面図。 同実施形態を示すものであり、後面衝突中期における図１のＢ−Ｂ断面に対応する断面図。 同実施形態を示すものであり、後面衝突後期における図１のＢ−Ｂ断面に対応する断面図。

符号の説明

２…リヤフレーム
３…サイドシル
６…リヤパネル
８…スペアタイヤパン
１２ａ〜１２ｅ…弧状ビード
１３ａ〜１３ｅ…直線ビード
１４…第１フレーム
１５…第２フレーム
１６…異形断面部（第２補強部）
２０…弧状フレーム
２０ａ…第１補強部

Claims (3)

1. 車体の前後方向に延出する左右一対のリヤフレームと、
   前記リヤフレーム間に支持されたスペアタイヤパンと、
   前記車体の後壁をなし、前記各リヤフレームの後端部が接合されたリヤパネルと、を備えた車体後部構造であって、
   平面視した場合に前記車体の前方に向かって開放された円弧状をなす弧状フレームと、
   前記車体の側部に設けられた一対のサイドシルと、を備え、
   前記弧状フレームは、その延在方向の中央部が車幅方向中央部において、前記スペアタイヤパンの後縁部と前記リヤパネルとに重合状態で接合されて、閉断面を形成するとともに、延在方向両端部において、前記車体の前後方向に延在して、かつ、対応する前記リヤフレームに向かって開放された断面形状の第１補強部を有し、
   前記各リヤフレームが、
   前記リヤパネルに後端部が接合される第１フレームと、
   前端部が前記サイドシルに接合されるとともに、後端部に前記第１フレームの前端部が接合される第２フレームと、を備えた構成とされ、
   前記第１フレームは、前記車体の前後方向に延在するとともに、対応する前記第１補強部に向かって開放された断面形状の第２補強部を有し、
   前記第１補強部と、これらに対応する前記第２補強部とが、前記スペアタイヤパンの縁部を挟んで相互に接合されて、閉断面を形成することを特徴とする車体後部構造。
2. 前記スペアタイヤパンに、上面側に膨出して同心の円弧形状を描く複数条の弧状ビードが設けられていることを特徴とする請求項１記載の車体後部構造。
3. 前記スペアタイヤパンに、前記弧状ビードにおける円弧の両端から前記車体の前後方向に沿って延びるとともに、上面側に膨出する直線ビードが設けられ、
   前記弧状ビードと前記直線ビードとによって、前記車体の前方へ向けて開放するＵ字状のビードが形成されることを特徴とする請求項２記載の車体後部構造。

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