JP2009179295A - 自動車の後部フロア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】リアサスペンションからの前後力に対するリアサイドフレームの変形を小さくし、且つ車体重量の増大を抑えつつフロアパネルの変形を防止する。
【解決手段】左右一対のサイドシル２，３と、両サイドシルの後端から後方に延びる左右一対のリアサイドフレーム４，５と、両サイドシルの後部にその左右両端が接合されたミドルフロアクロスメンバ６と、リアサイドフレームにその左右両端が接合されたリアフロアクロスメンバ７と、両サイドシル、両リアサイドフレーム、ミドルフロアクロスメンバおよびリアフロアクロスメンバの上面を覆うリアフロアパネル９とを備えた後部車体構造において、どちらもその一端がリアフロアクロスメンバ７の中央側に接合され、その他端が左右のサイドシル２，３にそれぞれ接続された左右一対の補強ロッド１１，１２をリアフロアパネル９の下面に接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車の後部フロア構造に関する。

一般的な自動車の後部フロア構造として、図５に示すように、左右のサイドシル２２，２３と、両サイドシル２２，２３の後端から車幅方向内側へ向かってその前部が斜めに延びる左右のリアサイドフレーム２４，２５と、両サイドシル２２，２３の後部を連結するミドルフロアクロスメンバ２６と、両リアサイドフレーム２４，２５を連結するリアフロアクロスメンバ２７と、両サイドシル２２，２３、両リアサイドフレーム２４，２５、ミドルフロアクロスメンバ２６およびリアフロアクロスメンバ２７によって画成された空間Ｓ４を覆うかたちで設置されたリアフロアパネル２９とをボディ２１の構成要素として備えているものがある。

このようなフロア構造を持つ自動車では、走行中に後輪が段差などへ乗り上げると、車輪に前後方向の力が作用し、この前後力（圧縮力および引張力）がリアサスペンションを介してリアダンパベース３５，３６からボディ２１へ伝達される。リアダンパベース３５，３６から作用した力は、リアサイドフレーム２４，２５を通ってサイドシル２２，２３に伝達され、ボディ２１全体で受け止められる。この際、前後力が左右の車輪に対して対称に作用すれば、左右のリアサイドフレーム２４，２５は、斜め方向に分解された力をその前部からサイドシル２２，２３を伝達するとともに、車幅方向に分解された力（以下、横力と称する）によってリアフロアクロスメンバ２７を介して互いに圧縮し合いまたは引張り合うため、大きく変形することはない。

ところが、左右の後輪の一方のみが段差へ乗り上げたような場合には、両リアサイドフレーム２４，２５が左右非対象の横力を受け、また、左右の車輪に逆相の前後力が作用した場合には、両リアサイドフレーム２４，２５が同相の横力を受ける。図５は、従来の後部車体構造において、左右の後輪に逆相の前後力が作用した場合に発生する力とこれによる車体の変形状態を模式的に示している。図示するように、右側後輪に前方への力が作用すると、右側リアサイドフレーム２５には右側リアダンパベース３６を介して前方への圧縮力が作用するが、右側リアサイドフレーム２５の右側サイドシル２３との接合位置と作用点である右側リアダンパベース３６とを結ぶ直線の向きが車軸方向と一致しないため、この前方への圧縮力は、右側リアサイドフレーム２５における右斜め前方への圧縮力とリアフロアクロスメンバ２７における左方向への圧縮力とに分解される。すると、右側リアホイールハウス３４は車幅方向に拡開し、右側リアサイドフレーム２５は右側サイドシル２３との接合点を中心にして反時計回りに回転するような変形を生じる。

反対に、左側の後輪に作用した後方への力は、左側リアサイドフレーム２４における左斜め後方への引張力とリアフロアクロスメンバ２７における左方向への引張力とに分解され、左側リアホイールハウス３３を車幅方向に狭窄させるとともに、左側リアサイドフレーム２４は左側サイドシル２２との接合点を中心にして反時計回りに回転するような変形を生じる。

このように、左右の後輪に対して後方への力と前方への力とが作用すると、両リアサイドフレーム２４，２５からリアフロアクロスメンバ２７に対して伴に左方向への横力が作用するため、リアフロアパネル２９は、ミドルフロアクロスメンバ２６とリアフロアクロスメンバ２７との変位差によるせん断荷重を受け、面外方向（上下方向）の変形を起こしてしまう。したがって、上記フロア構造を有する車体ではリアフレームのみで左右非対称の前後力に対する剛性を確保することは困難であった。

このような問題を解決し得る技術として、左右のサイドシルの前部および後部からそれぞれ屈曲移行部を介してフロントサイドフレームおよびリアサイドフレームへ接続する一体形の車体において、車軸に対して略４５°の傾斜角をもってそれぞれ前方および後方へ向かって少なくとも車両中央範囲まで延びる付加的な支材を備え、これら各支材が、フロアパネルの下側に取り付けられるとともに、左右のサイドシルからフロントサイドフレームおよびリアサイドフレームへの屈曲移行部を略跨いで延びるように構成されたものが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００６−１６８６０７号公報

しかしながら、引用文献１に記載の車体においては、各支材は付加的なフレームの補強とされており、例えば左右のサイドシル後部およびリアサイドフレームは支材以外の部材によっては連結されておらず、左右後輪に逆相の前後力が作用した場合には、リアサイドフレームの前端（屈曲移行部の後端）からの前後力によって支材が容易に撓んでしまうため、リアサイドフレームが変形してしまう。また、フロアパネルにはこの変形によってせん断力が生じてしまう。そのため、車体の剛性を一層向上させるためには、各支材の断面積、肉厚、材質強度などを大きくする必要があり、車体の重量増大を招く結果となっていた。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、リアサスペンションからの前後力が作用してもリアサイドフレームの変形が小さく、且つ車体重量の増大を抑えつつフロアパネルの変形を防止し得る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、左右一対のサイドシルと、前記両サイドシルの後端にその前端がそれぞれ接合され、後方に延びる左右一対のリアサイドフレームと、前記両サイドシルの後部にその左右両端がそれぞれ接合されたミドルフロアクロスメンバと、前記ミドルフロアクロスメンバの後方に配置され、前記リアサイドフレームにその左右両端がそれぞれ接合されたリアフロアクロスメンバと、前記両サイドシル、両リアサイドフレーム、ミドルフロアクロスメンバおよびリアフロアクロスメンバによって画成された空間を覆うかたちで設置されたリアフロアパネルとを備えた後部車体構造において、どちらもその一端が前記リアフロアクロスメンバの中央側に接合され、その他端が前記左右のサイドシルにそれぞれ接続された左右一対の補強部材を更に備えるように構成する。

上記構成を備えた自動車の車体構造においては、前記両補強部材を、ともに前記リアフロアパネルの上面または下面に接合すると良い。

本発明によれば、左右のリアサイドフレームからリアフロアクロスメンバに左右方向の力が作用しても、左右のサイドシルとリアフロアサイドフレームの中央近傍に接合された一対の補強部材が筋交いとして機能するため、すなわち、補強部材が、曲げに対して変形量の著しく小さい圧縮力および引張力として左右方向の力を受け止めるため、比較的小さな断面積、肉厚、材質強度などの補強部材でリアサイドフレームの変形およびリアフロアクロスメンバの変位を大幅に縮減することができる。

また、両補強部材がリアフロアパネルに接合されることにより、上記効果によるせん断力の低減に加え、リアフロアパネルの面外方向への変形を防止することができる。

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車体構造の実施形態を詳細に説明する。

≪実施形態の構成≫
図１は実施形態に係る後部車体構造を底面側から見た斜視図である。図１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の中間部を車幅方向に連結するリアフロアクロスメンバ７等を有し、フロアパネルとして、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８や、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リアフロアパネル９、トランクルームの床面を構成するとともにスペアタイヤ収容部が形成されたスペアタイヤパン１０等を有している。なお、これら各メンバは、プレス成型された複数の鋼板の組み合わせにより構成されている。

図２は実施形態に係る自動車の後部構造の底面図である。図１、図２に併せて示すように、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、その前部は後方へ向けて車幅方向内側且つ上方へ延び、その後部は車軸と略平行且つ略水平に延びている。ミドルフロアクロスメンバ６は、その両端が両サイドシル２，３における両リアサイドフレーム４，５の前端に接する位置に接合されている。

フロントフロアパネル８は、両サイドシル２，３とミドルフロアクロスメンバ６と図示しないフロントフロアクロスメンバとによって画成された空間Ｓ１を覆うかたちでこれら各部材の上面に接合されている。リアフロアパネル９は、両サイドシル２，３と両リアサイドフレーム４，５とミドルフロアクロスメンバ６とリアフロアクロスメンバ７とによって画成された空間Ｓ２を覆うかたちでこれら各部材の上面に接合されている。そしてリアフロアパネル９の下面には、どちらもその一端がリアフロアクロスメンバ７の中央近傍に接合され、その他端が両リアサイドフレームと両サイドシルとの接合部にそれぞれ接続された左右一対の補強ロッド１１，１２が設置されている。両補強ロッド１１，１２は高張力鋼からなり、それぞれリアフロアクロスメンバ７と左右のサイドシル２，３とを直線的に連結している。

スペアタイヤパン１０は、両リアサイドフレーム４，５とミドルフロアクロスメンバ６と図示しないリアパネルによって画成された空間Ｓ３を覆うように設置されている。両リアサイドフレーム４，５の両側部には、後輪およびリアダンパが収容される左右のリアホイールハウス１３，１４が形成されており、その頂部には、両リアサイドフレーム４，５の頂部に連結されたリアダンパベース１５，１６が配置されている。リアダンパベース１５，１６は、ダンパとスプリングとが同軸に配置されたリアダンパユニットを支持しており、後輪に作用する力がリアダンパユニットおよびリアダンパベース１５，１６を介してボディ１に伝達される。

図３は図２中のIII−III断面図である。図示するように、補強ロッド１１は円形閉断面を有する中空管である。リアフロアパネル９には、補強ロッド１１の径に合わせて上方に突出する突条９ａがプレス成型によって形成されており、突条９ａの下面の窪みに点溶接されたロウ材１７によって補強ロッド１１が固着されている。

≪実施形態の作用効果≫
次に、図４を参照して、本実施形態のボディ１における作用効果について説明する。図５は実施形態に係る後部車体構造において、左右後輪に逆相の前後力が作用した場合に発生する力とこれによる車体の変形状態を模式的に示している。上記した構成を有するボディ１では、例えば、走行中のブレーキによって両後輪に後方への力が作用している状態において、右側後輪が段差へ乗り上げた衝撃により、右側後輪には前方への力が作用している。これら左右後輪の前方および後方への力はリアサスペンションを介して左右のリアダンパベース１５，１６から左右のリアサイドフレーム４，５へ伝達される。

右側リアサイドフレーム５には右側リアダンパベース１６を介して前方への圧縮力が作用しているが、右側リアサイドフレーム５の右側サイドシル３との接合位置と作用点である右側リアダンパベース１６とを結ぶ直線の向きが車軸方向と一致しないため、この前方への圧縮力は、右側リアサイドフレーム５における右斜め前方への圧縮力とリアフロアクロスメンバ７における左方向への圧縮力とに分解される。一方、左側リアサイドフレーム４には左側リアダンパベース１５を介して後方への引張力が作用しており、この後方への引張力は、左側リアサイドフレーム４における左斜め後方への引張力とリアフロアクロスメンバ２７における左方向への引張力とに分解される。

しかしながら、右側リアサイドフレーム５における圧縮力およびリアフロアクロスメンバ７における圧縮力は、右側補強ロッド１２によって引張力として受け止められ、或いは、左側補強ロッド１１によって圧縮力として受け止められている。また、左側リアサイドフレーム４における引張力およびリアフロアクロスメンバ２７における引張力は、左側補強ロッド１１によって圧縮力として受け止められ、或いは、右側補強ロッド１２によって引張力として受け止められている。したがって、右側リアホイールハウス１４が車幅方向に拡開して右側リアサイドフレーム５が右側サイドシル３との接合点を中心にして反時計回りに回転することも、左側リアホイールハウス１３が車幅方向に狭窄して左側リアサイドフレーム４が左側サイドシル２との接合点を中心にして反時計回りに回転することも抑制される。

このように、左右の補強ロッド１１，１２が筋交いとして機能するため、比較的小さな断面積、肉厚、材質強度の補強ロッドであっても、リアサイドフレーム４，５の変形およびリアフロアクロスメンバ７の変位が大幅に抑制されている。すなわち、ボディ１の重量増大を最小限に抑えつつ、効率的な剛性の向上が実現可能である。また、リアフロアクロスメンバ７の変位が大幅に抑制されることにより、リアフロアパネル９に作用するせん断力が小さくなり、面外方向への変形が抑制されている。更に、両補強ロッド１１，１２がリアフロアパネル９に固着されていることにより、リアフロアパネル９の面外方向への変形がより一層防止される。

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、上記実施形態では両補強部材をリアフロアクロスメンバの中央近傍に互いに当接しないように配置しているが、両補強部材とリアフロアクロスメンバとが相互に接合するような形態としてもよい。また、補強部材はサイドシルに直接接合されていなくても、上記実施形態のようにリアサイドフレームとサイドシルとの接合部に接合されている等、実質的にサイドシルに力を伝達可能に接合されていればよい。更に、補強部材は円形閉断面の中空管に限定されるものではなく、矩形閉断面やコ字形状、Ｖ字形状など、如何なる断面形状でもよい。なお、補強部材は中空断面の直線形状であることが望ましいが、レイアウトの関係などにより、中実で或いは多少円弧形状や屈曲部を有する形状とすることも可能である。これら変更に加え、各構成部材の具体的形態等、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を底面側から見た斜視図 実施形態に係る後部車体構造の底面図 図２中のIII−III断面図 実施形態に係る後部車体構造において前後力による車体の変形状態を示す模式図 従来の後部車体構造において前後力による車体の変形状態を示す車体後部の模式図

符号の説明

１ ボディ
２，３ サイドシル
４，５ リアサイドフレーム
６ ミドルフロアクロスメンバ
７ リアフロアクロスメンバ
８ フロントフロアパネル
９ リアフロアパネル
１０ スペアタイヤパン
１１，１２ 補強ロッド
１３，１４ ホイールハウス
１５，１６ ダンパベース

Claims (2)

1. 左右一対のサイドシルと、
   前記両サイドシルの後端にその前端がそれぞれ接合され、後方に延びる左右一対のリアサイドフレームと、
   前記両サイドシルの後部にその左右両端がそれぞれ接合されたミドルフロアクロスメンバと、
   前記ミドルフロアクロスメンバの後方に配置され、前記リアサイドフレームにその左右両端がそれぞれ接合されたリアフロアクロスメンバと、
   前記両サイドシル、両リアサイドフレーム、ミドルフロアクロスメンバおよびリアフロアクロスメンバによって画成された空間を覆うかたちで設置されたリアフロアパネルと、
   どちらもその一端が前記リアフロアクロスメンバの中央側に接合され、その他端が前記左右のサイドシルにそれぞれ接続された左右一対の補強部材と
   を備えたことを特徴とする後部車体構造。
2. 前記両補強部材が、ともに前記リアフロアパネルの上面または下面に接合されたことを特徴とする請求項１に記載の後部車体構造。

Images