JP6478011B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両後部の車体構造に関する。

車両の後部の車体構造は、左右にサイドメンバが車体前後方向に延びて配され、サイドメンバにはクロスメンバが掛け渡されてはしご状に形成されている。車体フロアの後側には、段差状に高さが高くなったキックアップフロア部が形成されている。そして、サイドメンバもキックアップフロア部に合わせて段差状に高さが高くなるよう形成されている。

ところで、車両後部のキックアップフロア部には、リヤシートが配されることが多く乗員のスペースとなっている車両がある。また、キックアップフロア部の下方には燃料タンクが配されることが多いのが現状である。このため、後方衝突時には、乗員のスペースを確保し、燃料タンクを保護するためキックアップフロア部の変形を抑制する必要がある。キックアップフロア部の変形を抑制するためには、サイドメンバを補強することが考えられる。

サイドメンバの補強は、材料の剛性を高めたり、補強部材を追加したりすることが考えられるが、重量が増加することになってしまう。また、キックアップフロア部では、サイドメンバの高さが高くなっているので、後部からの荷重は、サイドメンバの段差部分で曲げモーメントとなるため、段差部分での補強量を増加させる必要があり、更なる重量増加を招いてしまうという課題があった。

そこで、後方衝突時における荷重を軽減するため、車両の前方に延びる骨材を車両の中央部に配し、サイドメンバと骨材とをフレームでつなぎ、フレームを介してサイドメンバに加わる後方からの荷重を骨材に分散させる構造が従来から提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された構造では、後方からの衝撃荷重を車体全体に分散させることができる。

しかしながら、特許文献１で開示された技術は、フレーム、及び、骨材の剛性によりサイドメンバに加わる後方からの荷重の一部を負担しているので、荷重の負担を軽減する効果には限度があり、フレーム、及び、骨材を追加したことによる重量の増加に対して、荷重の負担軽減の効果が見合わない状況にあるのが実情であった。

特許第４５７１３４０号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、サイドメンバの材料の剛性を高めたり、補強部材を追加したりすることなく、構造体の重量の増加を最小限に抑制して、後方からの荷重を的確に分散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の請求項１に係る本発明の車体構造は、車体の側部に前後方向に延びて配される一対のサイドメンバと、前記車体の幅方向に延設されて前記一対のサイドメンバ間を連結する第一クロスメンバと、前記第一クロスメンバの前記車体の幅方向中央部から前記車体の前方に延びて配されるセンタメンバと、前記第一クロスメンバの前記車体の後側で前記車体の前後方向に延設され、前端が前記センタメンバに連結されるとともに、後端が前記各サイドメンバに向かって車幅方向外側に延びて前記サイドメンバに連結される一対の接続メンバと、前記第一クロスメンバの後方で前記車体の幅方向に延び、前記一対の接続メンバ間を連結する第二クロスメンバとを備え、前記サイドメンバは、前記車体の後方斜め上方に向かって傾斜する段差部を有し、当該段差部より車体の後方側の部位が当該段差部より前方側の部位より高くなるよう構成されており、前記第一クロスメンバは、前記一対のサイドメンバの前記段差部間に設けられ、前記接続メンバの後端は、前記段差部より車体の後方側で前記サイドメンバに連結されることを特徴とする。
また、請求項２に係る本発明の車体構造は、請求項１に記載の車体構造において、前記第一クロスメンバは、前記段差部の前記車体の前方側の箇所に設けられることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、サイドメンバに加わる後方からの荷重は、２つの接続メンバに伝わり、２つの接続メンバの前端からセンタメンバに伝わって分散される。そして、２つの接続メンバの後端には、それぞれ車両の外側に向かう荷重が働き、第ニクロスメンバには引っ張り力が働き、サイドメンバに加わる後方からの荷重が第二クロスメンバの引っ張り方向の力として分散される。
そして、後方からサイドメンバに入力される荷重を段差部より後方側の位置で接続メンバに分割することができるので、段差部に入力される荷重を減少させて、応力が集中しやすい段差部での曲げモーメントを確実に抑制することができる。

この結果、サイドメンバの材料の剛性を高めたり、補強部材を追加したりすることなく、構造体の重量の増加を最小限に抑制して、後方からの荷重を的確に分散することが可能になる。

そして、請求項３に係る本発明の車体構造は、請求項１もしくは請求項２に記載の車体構造において、前記第二クロスメンバの両端部は、前記サイドメンバにそれぞれ連結されていることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、第二クロスメンバの両端部がサイドメンバにそれぞれ接合されているので、第二クロスメンバに働く引っ張り応力をサイドメンバで受けることができる。

第二クロスメンバが２つの接続メンバの途中に接合され、端部がサイドメンバにそれぞれ接合される場合、接続メンバの外側の第二クロスメンバの部位と、接続メンバの後端までの部位との間でスペースが形成されることになるが、補強板等でスペースを埋めて、接続メンバの外側の連結クロスメンバの部位と接続メンバの後端までの部位とを一体的にすることが好ましい。

また、請求項４に係る本発明の車体構造は、請求項３に記載の車体構造において、前記第二クロスメンバが前記一対の接続メンバの後端間を連結しており、前記一対の接続メンバの後端は、前記第二クロスメンバの両端部と共に前記サイドメンバにそれぞれ連結されていることを特徴とする。

また、請求項５に係る本発明の車体構造は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車体構造において、前記センタメンバは、断面が上方に突出するトンネル状に形成され、車体の幅方向中央部で車体の前後方向に延びるバックボーンであり、前記バックボーンは、前記段差部の高さと同じ高さとされ、前記接続メンバは、前記サイドメンバの段差部と同じ高さで車体の前方に延設され、前記一対の接続メンバの前端が前記バックボーンの後端と車体の前後方向で対向するよう連結されていることを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、接続メンバに分散された荷重を軸荷重のまま前方のバックボーンに伝達することができるので、段差部での曲げモーメントをより一層抑制することができる。

本発明の車体構造は、サイドメンバの材料の剛性を高めたり、補強部材を追加したりすることなく、構造体の重量の増加を最小限に抑制して、後方からの荷重を的確に分散することが可能になる。

本発明の一実施例に係る車体構造を説明する分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る車体構造の要部外観図である。 図２中の平面図である。 図２中の側面図である。 本発明の一実施例に係る車体構造における荷重入力を説明する概念図である。 本発明の他の実施例に係る車体構造の概略構成図である。 本発明の他の実施例に係る車体構造の概略構成図である。

図１から図４に基づいて本発明の一実施例に係る車体構造を説明する。

図１には本発明の一実施例に係る車体構造が採用された車両の後部の構造を説明するために部材を分解した状態の斜視状況、図２には本発明の一実施例に係る車体構造の要部の構造を表す斜視状況、図３には図２中の平面視、図４には図２中の側面視を示してある。

図１から図４に示すように、車体の幅方向両側部には、車体の前後方向に延びるサイドメンバ１が左右一対で配されている。サイドメンバ１の後部は、段差状に高くされて車体の後方に延びている。つまり、サイドメンバ１には段差状に高くされた段差部１ａが形成されており、段差部１ａより後方の部位が段差部１ａより前方側の部位より高くなるよう構成されている。

そして、サイドメンバ１の段差部１ａ以後の部位が車体のフロア後部に形成されるキックアップフロア部を構成している。キックアップフロア部の前部、即ち、一対のサイドメンバ１の段差部１ａの間には、車体の幅方向に延びて一対のサイドメンバ１間を連結する第一クロスメンバとしてのリヤクロスメンバ２が配され、リヤクロスメンバ２の両端部は、一対のサイドメンバ１にそれぞれ接合されている。

リヤクロスメンバ２の長手方向（車体の幅方向）中央部の車体の前方側には、車体の前後方向に延びるセンタメンバとしてのバックボーン３が配され、バックボーン３の後端部がリヤクロスメンバ２に接合されている。

図２、図４に示すように、サイドメンバ１の段差部１ａは、車体の後方斜め上方に向かって傾斜するよう延びており、リヤクロスメンバ２は、その両端部が段差部１ａの前方側（下方側）、即ち、サイドメンバ１が段差部１ａで上方に屈曲される部位（屈曲部）の近傍に接合されて連結されている。

リヤクロスメンバ２には、キックアップフロア部、即ち、段差部１ａの上端（後端）の高さと略同じ高さまで延びる縦壁部２ａと、縦壁部２ａの下部から前方に延びる下壁部２ｂとが備えられている。下壁部２ｂの長手方向（車体の幅方向）の中間部分には、上方側に凸状となるハット部２ｃが形成され、バックボーン３の後端がハット部２ｃの下面側に挿入されて接合されている。

バックボーン３は、断面が上方に突出したトンネル状の部材であり、車体の幅方向中央部を車体の前後方向に延びてフロアトンネルを形成している。バックボーン３は、キックアップフロア部の上面、すなわちサイドメンバ１の段差部１ａの後端と同じ高さまで突出されている。

図１から図４に示すように、リヤクロスメンバ２の後方には、車体の幅方向に延びる第２クロスメンバとしてのリヤフロアクロスメンバ６が配され、リヤフロアクロスメンバ６の端部は、一対のサイドメンバ１にそれぞれ接合されている。

リヤクロスメンバ２の後側には、車体の前後方向に延びる接続メンバ５が左右一対で配される。一対の接続メンバ５は、その前端がリヤクロスメンバ２の長手方向の中間部近傍にそれぞれ連結されている。具体的には、リヤクロスメンバ２のバックボーン３との接続部であるハット部２ｃに対応する位置で縦壁部２ａの上部に接続されている。そして、一対の接続メンバ５の前端がバックボーン３の後端と車体の前後方向で対向するように連結されている。

一方、一対の接続メンバ５の後端側は、それぞれ車体の幅方向の外側に向かって延ばされ、段差部１ａより後方でリヤフロアクロスメンバ６の両端部とともにサイドメンバ１にそれぞれ連結されている。具体的には、サイドメンバ１に接合されたリヤフロアクロスメンバ６の両端部の接合部分に接続メンバ５の後端が接合されている。

即ち、一対の接続メンバ５が、サイドメンバ１からバックボーン３に向かって車体の幅方向内側に傾斜するよう配置されるとともに、一対の接続メンバ５の後端の間にリヤフロアクロスメンバ６が配置されて一対の接続メンバ５の後端同士を連結している。

これにより、リヤクロスメンバ２の後方側に一対の接続メンバ５とリヤフロアクロスメンバ６とで三角形状が構成されている。

尚、一対の接続メンバ５の前端をリヤクロスメンバ２の縦壁部２ａの後側に直接接続した例を挙げて説明したが、一対の接続メンバ５の前端、もしくは、バックボーン３の後端をリヤクロスメンバ２の縦壁部２ａに貫通させ、一対の接続メンバ５の前端とバックボーン３の後端を直接接合することも可能である。

また、リヤクロスメンバ２の縦壁部２ａの後側に接続部材を取り付け、接続部材に一対の接続メンバ５の前端を接合することも可能である。

図１に示すように、一対のサイドメンバ１、リヤクロスメンバ２、リヤフロアクロスメンバ６、一対の接続メンバ５の上面にリヤフロアパン８を設けることで、キックアップフロア部が構成される。なお、キックアップフロア部には、リヤシート等が設置され、乗員の居住空間が形成される。

上記構成の車体構造では、例えば、後方衝突時に後方からサイドメンバ１に荷重が入力されると、荷重はサイドメンバ１との接続部から接続メンバ５に伝わり、接続メンバ５の前端からバックボーン３に伝わって分散される。

そして、このとき、接続メンバ５の後端には、それぞれ車両の外側に向かう荷重が働くが、一対の接続メンバ５間を連結しているリヤフロアクロスメンバ６で、この荷重を受けることができる。

つまり、サイドメンバ１に働く荷重を接続メンバ５を介してバックボーン３に伝達するだけでなく、その一部をリヤフロアクロスメンバ６で引っ張り荷重として受けることができる。

このため、サイドメンバ１に働く前方への荷重を、サイドメンバ１の、接続メンバ５、リヤフロアクロスメンバ６との接続部で、異なる方向に分散して受けるとともに、確実にバックボーン３に伝達することができ、サイドメンバ１に働く前方への荷重を軽減することができる。

従って、サイドメンバ１の材料の剛性を高めたり、補強部材を追加したりすることなく、構造体の重量の増加を最小限に抑制して、後方からの荷重を車体の前方側に的確に分散することが可能になる。

また、サイドメンバ１に働く後部からの荷重が、キックアップフロア部の前側の段差部１ａで曲げモーメントとして働くが、後部からの荷重が接続メンバ５を介してバックボーン３に分散されて伝わると共に、リヤフロアクロスメンバ６にも分散され、サイドメンバ１に働く後部からの荷重を軽減することができるため、曲げモーメントを減少させることができる。

更に、リヤクロスメンバ２の縦壁部２ａの高さ、およびバックボーン３の高さをキックアップフロア部、つまり段差部１ａより後方のサイドメンバ１の部位とほぼ同じ高さに設定し、接続メンバ５を略水平に延ばして前方のバックボーン３に接続しているので、接続メンバ５を介して分散される荷重を軸荷重のままバックボーン３に伝達することができ、段差部１ａでの曲げモーメントをより一層減少させることができる。

このため、後部衝突時におけるサイドメンバ１の段差部１ａでの変形を抑制することが可能となり、キックアップフロア部の持ち上がり（後部座席の持ち上がり）を抑制することができる。

図５（図２、図４）に基づいて上記構成の車体構造における後方からの荷重入力時の荷重の分散の状況を具体的に説明する。

図５には上述した車体構造における荷重の入力状況を説明する概念を示してある。

後方から荷重の入力があると（矢印［１］）、荷重はサイドメンバ１との接続部から接続メンバ５に伝わり（矢印［２］）、接続メンバ５の前端からバックボーン３に伝わる（矢印［３］）。同時に、分散後の減少した荷重がサイドメンバ１の前方側に伝わる（矢印［４］）。

つまり、後方から荷重（矢印［１］）がバックボーン３に伝わる矢印［３］方向の荷重と、サイドメンバ１の前方側に伝わる矢印［４］方向の荷重に分散される。

更に、接続メンバ５の後端に車体の幅方向外側に向かう荷重が働き、リヤフロアクロスメンバ６には、引っ張り荷重（矢印［５］）が作用する。そして、サイドメンバ１と接続メンバ５との接続部の位置で、車体の幅方向外側に働く引っ張り荷重をリヤフロアクロスメンバ６が受けることで接続メンバ５の後端の変位が抑えられる。

つまり、接続メンバ５の後端をリヤフロアクロスメンバ６で連結することで、サイドメンバ１に作用する荷重（矢印［１］）の一部をリヤフロアクロスメンバ６の軸方向での引っ張り荷重（矢印［５］）に変えて吸収することができる。

このように、接続メンバ５とリヤフロアクロスメンバ６とで三角形を形成することで安定した構造物が形成される。

更に、図４に示すように、バックボーン３をキックアップフロア部とほぼ同じ高さとし、接続メンバ５を略水平に延ばした状態でバックボーン３に接続しているので、接続メンバ５からバックボーン３に分散される荷重（矢印［３］）は軸荷重のままバックボーン３に伝達することができ、段差部１ａでの曲げモーメントはサイドメンバ１の前方側に伝わる荷重（矢印［４］）の分になり、曲げモーメントの荷重（矢印［６］）は僅かとなる。

上述したように本発明の車体構造では、後方からサイドメンバ１に入力される荷重を、サイドメンバ１の前方およびバックボーン３に分散することができる。そして、後方からサイドメンバ１に入力される荷重を、リヤフロアクロスメンバ６に対する引っ張り荷重に変化させて吸収することができる。

従って、サイドメンバ１の材料の剛性を高めたり、補強部材を追加して構造体の重量を増加させたりすることなく、サイドメンバ１の後方からの荷重を的確に分散することが可能になり、サイドメンバ１、特に段差部１ａでの変形を抑制することができる。したがって、キックアップフロア部の変形を抑制して乗員スペースの確保やキックアップフロア部下方に設置される燃料タンク等の部品の保護を行うことができる。

図６、図７に基づいて他の実施例を説明する。

図６、図７には、本発明の他の実施例に係る車体構造の平面視の構成の概略をそれぞれ示してある。図１から図５に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。

図６に示した車体構造は、サイドメンバ１とリヤフロアクロスメンバ６の接合部が、サイドメンバ１と接続メンバ５の後端の接合部よりも前側に位置している状態になっている。つまり、リヤフロアクロスメンバ６が一対の接続メンバ５の途中に接合され、リヤフロアクロスメンバ６の両端がサイドメンバ１にそれぞれ接合された構成となっている。

そして、接続メンバ５の外側のリヤフロアクロスメンバ６の部位と、接続メンバ５の後端までの部位との間のスペースには、補強板１１が設けられている。これにより、一対の接続メンバ５とリヤフロアクロスメンバ６とにより三角形の構造物が強固に維持され、サイドメンバ１の後方からの荷重を的確に分散することが可能になる。

尚、補強板１１を省略することも可能である。

図７に示した車体構造は、バックボーン３の接続部に対応するリヤクロスメンバ２の縦壁部２ａの後側には接続部材１５が取り付けられ、接続部材１５に一対の接続メンバ５が接合されている。そして、接続メンバ５の途中部に連結クロスメンバ１６の両端が接合されている。

サイドメンバ１に働く後方からの荷重は、接続メンバ５から接続部材１５を介してバックボーン３に分散されると共に、連結クロスメンバ１６に引っ張り力が働いて吸収される。

本発明は、車両後部の車体構造の産業分野で利用することができる。

１ サイドメンバ
２ リヤクロスメンバ（第一クロスメンバ）
３ バックボーン（センタメンバ）
５ 接続メンバ
６ リヤフロアクロスメンバ（第二クロスメンバ）
１１ 補強板
１５ 接続部材
１６ 連結クロスメンバ（第二クロスメンバ）

Claims (5)

1. 車体の側部に前後方向に延びて配される一対のサイドメンバと、
   前記車体の幅方向に延設されて前記一対のサイドメンバ間を連結する第一クロスメンバと、
   前記第一クロスメンバの前記車体の幅方向中央部から前記車体の前方に延びて配されるセンタメンバと、
   前記第一クロスメンバの前記車体の後側で前記車体の前後方向に延設され、前端が前記センタメンバに連結されるとともに、後端が前記各サイドメンバに向かって車幅方向外側に延びて前記サイドメンバに連結される一対の接続メンバと、
   前記第一クロスメンバの後方で前記車体の幅方向に延び、前記一対の接続メンバ間を連結する第二クロスメンバとを備え、
   前記サイドメンバは、前記車体の後方斜め上方に向かって傾斜する段差部を有し、
   当該段差部より車体の後方側の部位が当該段差部より前方側の部位より高くなるよう構成されており、
   前記第一クロスメンバは、前記一対のサイドメンバの前記段差部間に設けられ、
   前記接続メンバの後端は、前記段差部より車体の後方側で前記サイドメンバに連結される
   ことを特徴とする車体構造。
2. 請求項１に記載の車体構造において、
   前記第一クロスメンバは、前記段差部の前記車体の前方側の箇所に設けられる
   ことを特徴とする車体構造。
3. 請求項１もしくは請求項２に記載の車体構造において、
   前記第二クロスメンバの両端部は、前記サイドメンバにそれぞれ連結されている
   ことを特徴とする車体構造。
4. 請求項３に記載の車体構造において、
   前記第二クロスメンバが前記一対の接続メンバの後端間を連結しており、
   前記一対の接続メンバの後端は、前記第二クロスメンバの両端部と共に前記サイドメンバにそれぞれ連結されている
   ことを特徴とする車体構造。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車体構造において、
   前記センタメンバは、断面が上方に突出するトンネル状に形成され、車体の幅方向中央
   部で車体の前後方向に延びるバックボーンであり、
   前記バックボーンは、前記段差部の高さと同じ高さとされ、
   前記接続メンバは、前記サイドメンバの段差部と同じ高さで車体の前方に延設され、
   前記一対の接続メンバの前端が前記バックボーンの後端と車体の前後方向で対向するよ
   う連結されている
   ことを特徴とする車体構造。

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