JP5205073B2 - 自動車の後部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の後部車体構造に関し、特に、スペアタイヤを車体後部に収容した自動車における後面衝突対策に関する技術に係る。

一般的に、自動車にはパンク時に備えてスペアタイヤが搭載されている。乗用自動車においては、スペアタイヤが、リアフロアを下方に突出させたスペアタイヤパンの内部に収容されるか、或いはリアフロアの下面に装着されることが多い。ところで、近年では、剛性を確保しながら軽量化を図り易いモノコック構造が自動車の車体構造として多く採用されている。モノコック構造の自動車のボディは、比較的薄い鋼板を素材とするプレス成型品を組み合わせて構成されるため、スペアタイヤを搭載するスペースを確保しながら後面衝突（以下、単に後突と略称する）に対する強度を確保しなければならない。

車体の後突対策として、使用する素材の板厚を厚くして車体強度を高めることも考えられるが、素材の肉厚化は、自動車の重量を増大させ、走行燃費の悪化や運動性能の低下をもたらすことから、できる限り回避することが望ましい。そして、素材を肉厚化させることなく後突に対する強度を確保するために、これまでにも以下に挙げるような種々の提案がなされている。

すなわち、左右のリアサイドフレームの間においてスペアタイヤを略水平に収容すべく、リアフロアパネルを下方に突出させてスペアタイヤパンを設け、スペアタイヤパンの前方にサスペンション取付用クロスメンバを設けるとともに、更にその前方にシートキャッチャ用クロスメンバを設け、サスペンション取付用クロスメンバとシートキャッチャ用クロスメンバとで強度の高い変形阻止部を構成させ、スペアタイヤパンを変形許容部として後突時にその後部が下方へ回転移動可能とすることにより、衝突エネルギの吸収を確実に且つ安定的に行わせるようにした自動車の後部車体構造が提案されている（特許文献１参照）。

また、これとは別に、リアフロアパネルを下方に突出させてスペアタイヤパンを設け、スペアタイヤパンよりも前方のリアフロアパネル下面から後方に向けて傾斜板を垂設するとともに、この傾斜板の下端をスペアタイヤパンの前側縦壁に接合して閉断面を形成することにより、後突時において、傾斜板の下端を中心として上方へ回転するモーメントをスペアタイヤパンに作用させ、スペアタイヤパン前壁の前方への移動を防止した後部車体構造が提案されている（特許文献２参照）。

更に、別の後部車体構造として、スペアタイヤを略水平に収容するスペアタイヤパンをリアフロアパネルで形成し、スペアタイヤパン下面に、スペアタイヤ固定位置から後方に延びる補強部材を設けることにより、後突時にもスペアタイヤの離脱を防止するとともに、後方側の種々の方向からの荷重に対し、スペアタイヤを効果的に傾斜させるようにしたものが提案されている（特許文献３）。
特許第３６２０２８８号公報 特開２００４−３１４６７３号公報 特開２００６−１９３０４６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の後部車体構造では、強度の高い変形阻止部によってスペアタイヤの前方への移動が防止され、スペアタイヤが回転移動することで衝突エネルギの吸収も可能であるが、スペアタイヤがその前端を中心にして下方へ回転移動してしまうため、後方から衝突する車両が自車へ乗り上げることを防止することができない虞がある。

また、特許文献２に記載の後部車体構造では、スペアタイヤは後突時にその前端を中心にして上方に立ち上がるため、衝突車両の自車への乗り上げは防止可能であるが、スペアタイヤの前方に閉断面を形成するために、スペアタイヤパンの前方に空間に設けるか、或いはスペアタイヤパンの前壁上部を後方へ突出させる必要がある。スペアタイヤパンの前方に空間的な余裕がある場合には問題ないが、空間的な余裕がなくスペアタイヤパンの前壁上部を後方へ突出させる場合には、スペアタイヤの上方への回転が前壁上部に制限されてしまうため、衝突エネルギの吸収に必要な車体後部の変形ストロークを確保することができない虞がある。また、左右のリアサイドフレームを連結するクロスメンバがないため、オフセット衝突を起こした場合には、衝突荷重を非衝突側のリアサイドフレームに伝達することもできない虞がある。

更に、特許文献３に記載の後部車体構造では、水平配置されたスペアタイヤを後突時に回転させて立ち上げることは可能であるが、スペアタイヤが補強部材で固定されており、補強部材とスペアタイヤとの間のリアフロアパネルは後突時においても変形が阻止されるため、スペアタイヤが垂直まで立ち上がることはできない。したがって、衝突エネルギの吸収に必要な車体後部の変形ストロークを確保することができない虞がある。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、後方から衝突する車両の乗り上げを防止し、且つ、衝突エネルギの吸収に必要な車体後部の変形ストロークを確保できる後部車体構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、前後方向に延在する左右のリアサイドフレーム（５、４）と、前記両リアサイドフレームの間において下方へ突出し且つ底面後部の少なくとも中央部（１４ｂ）が上方に突出して底面前部（１４ａ）との間に段差部（１４ｅ）を形成してスペアタイヤ（２１）を後上がり傾斜状態で収容するスペアタイヤパン（１４）を形成するリアフロアパネル（１３）と、前記スペアタイヤパンの前方にて車幅方向に延在し、その左右両端が前記両リアサイドフレームに連結されたクロスメンバ（８、１０）と、前記スペアタイヤパンの前記中央部の下面に接合された補強部材としてのジャッキアップスチフナ（１７）とを備えるように構成する。

上記構成を備えた自動車の後部車体構造においては、前記スペアタイヤが前記スペアタイヤパンの前記底面前部に固定され、前記スペアタイヤパンを挟んで前記ジャッキアップスチフナの上方にて前記スペアタイヤパンの前記底面後部に接合され、その前部が前記スペアタイヤのホイール（２１ａ）の後部に沿って前下がりに傾斜したブラケット（１９）を更に備えるように構成すると良い。また、これらの構成を備えた自動車の後部車体構造において、前記補強部材としてジャッキアップロッド（１８）を用いてもよい。

本発明によれば、クロスメンバによってスペアタイヤの前方移動が阻止され、補強部材としてジャッキアップスチフナが接合されたスペアタイヤパン後部が後突初期には変形することなく前方移動することにより、スペアタイヤパンはＺ字状に変形する。そのため、スペアタイヤはその前端を回転中心にして略垂直まで立ち上がる。したがって、立ち上がったスペアタイヤによって衝突車の乗り上げを防止し、クロスメンバを介して衝突荷重を左右のリアサイドフレームに伝達させるとともに、大きな変形ストロークを確保することができる。

また、スペアタイヤパンの底面後部を上方に突出させ、その下面に補強部材を接合することにより、後突時に補強部材がスペアタイヤパン前部に乗り上ってスペアタイヤパンを確実にＺ字状に変形させることができる。また、その前部がスペアタイヤのホイール後部に沿って前下がりに傾斜したブラケットをスペアタイヤパンの底面後部に更に備えることにより、衝突の早期にスペアタイヤを立ち上がらせるとともに、ブラケットがタイヤではなくホイールを押し上げるため、より確実にスペアタイヤを立ち上がらせることができる。

また、ジャッキアップスチフナまたはジャッキアップロッドを補強部材として利用することにより、別部品を接合することによる重量増大および組立工数の増加を回避することができる。

以下、図面を参照して、セダン型乗用車用のボディに本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、説明にあたり、各部材の配置および向きに関する前後左右の方向は、車体の進行方向に対するものとする。

≪実施形態の構成≫
図１は実施形態に係る後部車体構造の底面図であり、図２は実施形態に係る後部車体構造の側面図であり、図３は図１中のIII−III断面の概略図である。図１〜図３に示すように、実施形態のボディ１は、フロアフレームとして、車体前後方向に延在する左右一対のサイドシル２，３や、両サイドシル２，３の後端から後方へ延びる左右一対のリアサイドフレーム４，５、両サイドシル２，３の後部を車幅方向に連結するミドルフロアクロスメンバ６、両リアサイドフレーム４，５の中間部４ｂ，５ｂおよび後部４ｃ、５ｃを車幅方向にそれぞれ連結するリアフロアクロスメンバ７、スペアパンクロスメンバ８等を有している。

左右のリアサイドフレーム４，５は、その前端が左右のサイドシル２，３の後端にラップするようにそれぞれ接続されており、その前部４ａ，５ａは後方へ向けて車幅方向内側且つ上方へ傾斜し、その中間部４ｂ，５ｂは後方へ向けて略水平からやや下方へ傾斜し、その後部４ｃ，５ｃは車軸と略平行且つ略水平に延びている。そして、両リアサイドフレーム４，５の後端には、車幅方向に延在するバンパビーム９が接合されている。

両リアサイドフレーム４，５の中間部４ｂ，５ｂの下方には、リンク式のサスペンションアセンブリを構成するサスペンションメンバ１０（サブフレーム）が配置されている。サスペンションメンバ１０は、どちらもその前端がそれぞれ両リアサイドフレーム４，５の前部４ａ，５ａの後端近傍の下面に連結されるとともに、その後端がそれぞれ両リアサイドフレーム４，５の後部４ｃ，５ｃの前端近傍の下面に連結された左右のフレーム部１０ａ，１０ｂや、どちらもその左右両端がそれぞれ左右のフレーム部１０ａ，１０ｂに接合され、略同じ高さでそれぞれ車幅方向に延在するフロントおよびリアクロス部１０ｃ，１０ｄを備えている。リアクロス部１０ｄは、スペアパンクロスメンバ８の直下に配置されている。

また、ボディ１は、フロアパネルとして、左右のサイドシル２，３の上部に接合され、ミドルフロアクロスメンバ６前方の車室の床面を構成するフロントフロアパネル１１や、左右のリアサイドフレーム４，５の上部に接合され、ミドルフロアクロスメンバ６後方の車室の床面を構成するミドルフロアパネル１２、左右のリアサイドフレーム４，５の上部に接合され、トランクルームの床面を構成するリアフロアパネル１３等を有している。リアフロアパネル１３は、その後部が下方に突出してスペアタイヤを収容するスペアタイヤパン１４を形成している。なお、これら各フレーム部材およびパネル部材は、プレス成型された１枚の鋼板或いは組み合わせた複数の鋼板から形成される。

両リアサイドフレーム４，５の両側部には、後輪Ｗｒを収容し、各リアダンパハウジング３１，３２と一体に形成された左右のホイールハウス３３，３４が配置されている。両リアダンパハウジング３１，３２の頂部には、両リアサイドフレーム４，５の中間部４ｂ，５ｂにそれぞれ連結された左右のリアダンパベース３１ａ，３２ａが配置され、図示しない左右のリアダンパユニットを支持している。後輪Ｗｒに作用する力はリアダンパユニットおよびリアダンパベース３１ａ，３２ａを介してボディ１に伝達される。

図４は図１中のIV−IV断面図である。図１〜図４に示すように、スペアタイヤパン１４では、その底面前部１４ａが略水平とされるとともに、その底面後側両側部１４ｃ，１４ｄが後方へ向けて上方へ傾斜している。また、スペアタイヤパン１４では、その底面後側中央部１４ｂが底面前部１４ａよりも高い位置にて略水平とされ、底面前部１４ａとの間に底面段差部１４ｅを形成している。

スペアタイヤパン１４の底面後側中央部１４ｂの下面には、ジャッキアップスチフナ１７とジャッキアップロッド１８とが接合されている。ジャッキアップスチフナ１７は、上方に開口する２つの溝を有するＷ字状の横断面形状を呈するように所定厚さに成形され、上下方向および前後方向からの荷重に対する剛性が高められている。ジャッキアップロッド１８は、２つの溝の間においてジャッキアップスチフナ１７の下面に接合されている。ジャッキアップスチフナ１７はその後端において屈曲して上方に延出し、リアパネル１５に接合されている。ジャッキアップロッド１８は、その後端において下側後方に突出するように湾曲し、上方に延出した部分がリアパネル１５とジャッキアップスチフナ１７とに接合されている。

スペアタイヤパン１４の底面後側中央部１４ｂの上面には、スペアタイヤ２１の後部を支持するブラケット１９が接合されている。スペアタイヤ２１は鉄製のホイール２１ａと合成ゴム製のタイヤ２１ｂとから構成され、図３に示すように、ブラケット１９の前部は、ホイール２１ａのディスク部に面接触するように、前下がりに傾斜する形状を呈している。スペアタイヤ２１は、タイヤ２１ｂの前部がスペアパンクロスメンバ８のすぐ後方に配置された状態でスペアタイヤパン１４の底面前部１４ａに支持され、ホイール２１ａの後部がブラケット１９に支持され、ホイール２１ａのセンターボアがその下方のスペアタイヤパン１４の底面前部１４ａに接合されたスペアタイヤアンカー２０にボルトで固定されることにより、後上がりに傾斜した状態でスペアタイヤパン１４内に収容されている。

ミドルフロアパネル１２の上方には、図示しないシートキャッチャを介してリアシート２２が設置されている。一方、ミドルフロアパネル１２の下方には、サスペンションメンバ１０のフロントクロス部１０ｃとミドルフロアクロスメンバ６との間に燃料タンク２３が配置されている。また、リアフロアパネル１３の下方であって、サスペンションメンバ１０のフロントおよびリアクロス部１０ｃ，１０ｄ間の上方位置には、燃料タンク２３に接続され、収容する活性炭で蒸発燃料を吸着するキャニスター２４が配置されている。

≪実施形態の作用効果≫
次に、後突時における後部車体構造の作用について説明する。自動車（自車）が走行中あるいは停車中に、ボディ１の後面に車両が衝突する（すなわち、後面衝突が起きる）ことがある。衝突荷重が比較的小さな場合には、ボディ１は、バンパビーム９が荷重を左右のリアサイドフレーム４，５に伝達して荷重を受け止めるが、衝突荷重が大きくなるにつれて、バンパビーム９が変形することにより、更にはボディ１の後部すなわち左右のリアサイドフレーム４，５およびリアフロアパネル１３が変形することにより、衝突荷重を吸収して乗員に作用する衝撃を緩和するようになっている。

ところが、サスペンションメンバ１０の上方にはキャニスター２４が、サスペンションメンバ１０の前方には燃料タンク２３が配置され、燃料タンク２３の上方にはリアシート２２が配置されているため、後突によってこれらが損傷を受けることがないように、サスペンションメンバ１０およびスペアパンクロスメンバ８より前方のボディ１の強度は高く設計される。

以下に、後突時における後部車体構造の変形について、図５を参照しながら説明する。なお、図５中、（ａ）は衝突初期を、（ｂ）は衝突中期を、（ｃ）は衝突後期を示している。（ａ）に示すように、先ず衝突初期には、バンパビーム９が変形してリアパネル１５やジャッキアップスチフナ１７、ジャッキアップロッド１８を前方へ移動させる。この際、スペアパンクロスメンバ８より前方は強度が高いため、後上がりの傾斜状態に設置されたスペアタイヤ２１はスペアパンクロスメンバ８に接した前端を中心にして後部が上方へ回転するようにして立ち上がり、スペアタイヤパン１４が変形することによって衝撃荷重が吸収される。

より詳しくは、スペアタイヤパン１４の底面後側中央部１４ｂは、強度の高いジャッキアップスチフナ１７およびジャッキアップロッド１８（補強部材）が接合されているために変形せず、屈曲した底面段差部１４ｅが折れ曲がって変形する。すると、前方が前下がりに傾斜したブラケット１９も底面後側中央部１４ｂとともに前方移動するため、スペアタイヤ２１の後部が上方へ押し出され、スペアタイヤアンカー２０から離脱する。フリーになったスペアタイヤ２１は前端がスペアパンクロスメンバ８によって移動規制されるため、また、ブラケット１９によって上方へのモーメントを受けているため、スペアパンクロスメンバ８とリアパネル１５とに挟まれることなく立ち上がる。

（ｂ）に示すように、衝突中期には、バンパビーム９およびリアパネル１５が更に前方移動するため、スペアタイヤパン１４の底面前部１４ａと底面後側中央部１４ｂとがＺ字状を形成するように変形する。この際、ジャッキアップスチフナ１７および底面後側中央部１４ｂは、底面前部１４ａに乗り上げるように変形するため、その前部は上方へと移動する。

更に（ｃ）に示すように、衝突後期には、スペアタイヤ２１が略垂直まで立ち上がり、折れ曲がったジャッキアップスチフナ１７等とスペアパンクロスメンバ８との間に挟まれ固定される。したがって、衝突した自動車が自車へ乗り上げてリアシート２２に座った乗員に被害が生じることが防止される。また、ボディ１の後部が確実かつ所望の変形ストロークをもって前後方向に変形するため、所望の衝突エネルギを吸収することができる。更に衝突荷重が大きな場合であっても、荷重を受けたスペアタイヤ２１は、スペアパンクロスメンバ８およびサスペンションメンバ１０の双方に支持され、荷重を左右のリアサイドフレーム４，５に確実に伝達するため、燃料タンク２３および乗員への損傷を最小限に食い止めるとこができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、スペアタイヤパンの前方にスペアパンクロスメンバとサスペンションメンバとを車体が備えているが、いずれか一方のみを備えていてもよく、或いは、スペアタイヤパンの前方に直接リアフロアクロスメンバを設けてもよい。また、補強部材としてジャッキアップスチフナ等を利用せずに、専用のスチフナを設けてもよく、或いは補強部材をリアパネルと一体に形成する形態とすることも可能である。更にこれら変更の他、各部材の具体的形態等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態に係る後部車体構造の底面図 実施形態に係る後部車体構造の側面図 図１中のIII−III断面の概略図 図１中のIV−IV断面図 実施形態に係る後部車体構造の後突時の変形を示す模式図

符号の説明

１ ボディ
４，５ リアサイドフレーム
８ スペアパンクロスメンバ
１０ サスペンションメンバ
１０ａ，１０ｂ 左右のフレーム部
１０ｃ，１０ｄ フロントおよびリアクロス部
１３ リアフロアパネル
１４ スペアタイヤパン
１４ａ 底面前部
１４ｂ 底面後側中央部
１４ｃ，１４ｄ 底面後側両側部
１７ ジャッキアップスチフナ（補強部材）
１８ ジャッキアップロッド（補強部材）
１９ ブラケット
２０ スペアタイヤアンカー
２１ スペアタイヤ
２１ａ ホイール
２１ｂ タイヤ

Claims (1)

1. 前後方向に延在する左右のリアサイドフレームと、
   前記両リアサイドフレームの間において下方へ突出し且つ底面後部の少なくとも中央部が上方に突出して底面前部との間に段差部を形成してスペアタイヤを後上がり傾斜状態で収容するスペアタイヤパンを形成するリアフロアパネルと、
   前記スペアタイヤパンの前方にて車幅方向に延在し、その左右両端が前記両リアサイドフレームに連結されたクロスメンバと、
   前記スペアタイヤパンの前記中央部の下面に接合されたジャッキアップスチフナと
   を備え、
   前記スペアタイヤが前記スペアタイヤパンの前記底面前部に固定され、
   前記スペアタイヤパンを挟んで前記ジャッキアップスチフナの上方にて前記スペアタイヤパンの前記底面後部に接合され、その前部が前記スペアタイヤのホイール後部に沿って前下がりに傾斜したブラケットを更に備えたことを特徴とする自動車の後部車体構造。

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