JP2014125030A - 車両後部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラーの内側と締結部材との間に公差吸収のためのクリアランスが設定されていても、車両に後突が生じた際に、カラーの内側に締結部材が接触した途端にフレーム部材に大きな衝撃Ｇが加わることのない車両後部構造を提供する。
【解決手段】 本発明の代表的な構成は、車両後部の床面に沿って車両前後方向に延びる左右のリアサイドメンバ１１０を備える車両後部構造１００において、リアサイドメンバ１１０の下側に設置される枠状のフレーム部材１０２と、フレーム部材１０２から上方へとのびる筒状のカラー１１８と、カラー１１８の内側との間にクリアランスを保ってカラー１１８の内側に挿入されフレーム部材１０２をリアサイドメンバ１１０に締結する締結部材（ボルト１２０）と、リアサイドメンバ１１０に固定されカラー１１８の車両後側に当接する当接部材（カム１２８）とをさらに備えることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両骨格として車両後側の左右に車両前後方向に延びるリアサイドメンバを備える車両後部構造に関し、詳細には、リアサイドメンバに車両下側から枠状のフレーム部材を連結する車両後部構造に関する。

近年、ハイブリッドカー（プラグインハイブリッドカーを含む）、電気自動車が普及してきている。ハイブリッドカー、電気自動車は、通常、電気モータを動作させるバッテリーユニットを車両後側の車室内または車室外に搭載している。しかし、バッテリーユニットを車両後側の車室内に搭載する場合、荷物の収納スペースが小さくなったり、後方視界の妨げとなったりするおそれがある。一方、バッテリーユニットを車両後側の車室外（車両下側）に搭載する場合、最低地上高を確保しなければならないため、バッテリーユニットの各バッテリーセルを広範囲にわたって平面的に配置しなければならず、サスペンション等の他の部品と干渉するおそれがある。

そこで、フロアパネルに形成した開口部の上下にまたがってバッテリーユニットが設置されるように、バッテリーユニットを包囲して支持する枠状のフレーム部材を車両下側から車両骨格に締結する構造が検討されている。フレーム部材が締結される車両骨格としては、リアサイドメンバが挙げられる。フレーム部材と車両骨格との間には、フレーム部材から車両上側へとのびる筒状のカラー（スペーサ）が介在し、これらの間の間隔等の調整がなされる。このような構造によれば、上述したような問題を生じることなく、バッテリーユニットを車両に搭載することができる。

一方、特許文献１に記載されるように、リアサイドメンバ（特許文献１では「リヤサイドフレーム」と記載）は、車両に後突が生じた場合、その後突荷重を車両前方へと逃がす重要な役割を果たす。上述した構造では、リアサイドメンバにフレーム部材が締結されるため、車両に後突が生じた場合、その後突荷重はフレーム部材にも伝達されることとなる。具体的には、かかる後突荷重は、カラーの内側に挿入され、リアサイドメンバにフレーム部材を締結する締結部材（ボルト等）を介して伝達されることとなる。

特開２０１０−２４７６２２号公報

しかしながら、カラーの内側と締結部材との間には、リアサイドメンバにフレーム部材を取り付ける際の公差吸収のためのクリアランス（隙間）が設定される。この場合、車両に後突が生じても、フレーム部材には即座に後突荷重が入力されない。すなわち、フレーム部材は車両と一体的な動きをせず、概して、カラーの内側に締結部材が接触してから（クリアランスが無くなってから）後突荷重が入力される。

このような場合、フレーム部材には、カラーの内側に締結部材が接触した途端に、カラーの内側に締結部材が接触するまでの間に速度が増大した車両から大きな衝撃Ｇが加わることとなる。大きな衝撃Ｇがフレーム部材を介してバッテリーユニットに加わると、バッテリーユニット内部での断線等の破損を招くおそれがある。

本発明は上述したような課題に鑑み、カラーの内側と締結部材との間に公差吸収のためのクリアランスが設定されていても、車両に後突が生じた際に、カラーの内側に締結部材が接触した途端にフレーム部材に大きな衝撃Ｇが加わることのない車両後部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の代表的な構成は、車両後部の床面に沿って車両前後方向に延びる左右のリアサイドメンバを備える車両後部構造において、リアサイドメンバの下側に設置される枠状のフレーム部材と、フレーム部材から上方へとのびる筒状のカラーと、カラーの内側との間にクリアランスを保ってカラーの内側に挿入されフレーム部材をリアサイドメンバに締結する締結部材と、リアサイドメンバに固定されカラーの車両後側に当接する当接部材とを備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、車両に後突が生じた際に、フレーム部材が車両（リアサイドメンバ）と一体的な動きをする。これは、当初からカラーの車両後側に当接した状態でリアサイドメンバに固定されている当接部材から、後突荷重がカラーひいてはフレーム部材に入力されるためである。したがって、クリアランスが解消してカラーの内側に締結部材が接触した途端にフレーム部材に大きな衝撃Ｇが加わる、という事態にはならず、フレーム部材に支持されるバッテリーユニット等の破損を防止することができる。

上記カラーは車両後側に外面が平らになった平面部を有し、上記当接部材は平面部に当接した状態で固定されるカムであるとよい。

かかる構成によれば、当接部材を容易に組み付けることができる。また、カラーに形成した平面部に当接させることで、後突荷重を確実にカラーに伝達可能となる。

上記左右のリアサイドメンバの後端に接合される車両幅方向に延びるバックパネルと、リアサイドメンバを車両後方に延長した位置にバックパネルを介して設置される金属製の中空のクラッシュボックスとをさらに備え、上記当接部材はリアサイドメンバの後端近傍に固定されているとよい。

かかる構成によれば、後突荷重を円滑にフレーム部材に伝達することができ、後突の初期段階における後突荷重の分散を効率よく実行することができる。

本発明によれば、カラーの内側と締結部材との間に公差吸収のためのクリアランスが設定されていても、車両に後突が生じた際に、カラーの内側に締結部材が接触した途端にフレーム部材に大きな衝撃Ｇが加わることのない車両後部構造を提供することができる。

本実施形態にかかる車両後部構造におけるフレーム部材を連結する様子を示した図である。 図１のフレーム部材の斜視図である。 図１のフレーム部材と車両骨格との間にカラーが介在する様子を示した図である。 図３のＸ範囲の拡大図である。 図４のＸ範囲の断面図である。 比較例にかかる車両後部構造を示す図であって、図４のＸ範囲に対応するＹ範囲を示す図である。 図６のＹ範囲の断面図である。 図４のカムを車両下側から見た図である。 図８のＺ矢視図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

なお図中、「車両前側」を矢印Ｆｗｄ、「車両左側」を矢印Ｌｈ、「車両上側」を矢印Ｕｐで表すものとする。

図１は、本実施形態にかかる車両後部構造１００におけるフレーム部材１０２の連結を示す図である。図１に示すように、本実施形態にかかる車両後部構造１００では、車両床面を形成するフロアパネル１０４に開口部１０６が形成される。そして、開口部１０６の上下にまたがって電気モータを動作させるバッテリーユニット１０８が設置されるように、バッテリーユニット１０８を包囲して支持する枠状のフレーム部材１０２が車両下側から車両骨格に締結される。フレーム部材１０２が締結される車両骨格としては、車両後側の左右に備えられる車両後部の床面に沿って車両前後方向に延びる一対のリアサイドメンバ１１０（代表して車両左側のものに符号を付す）が挙げられる。

本実施形態において車両後部構造１００が適用される車両は、電気モータおよびバッテリーユニット１１０を搭載するハイブリッドカー（プラグインハイブリッドカーを含む）または電気自動車である。バッテリーユニット１０８は、その筐体の内部に複数のバッテリーセルや電気部品を収容した複合体（コンプ体）である。バッテリーセルは例えばリチウムイオン２次電池等であって、電気部品は例えば電池監視ユニットやファン、ジャンクションブロック等である。

図２は、図１のフレーム部材１０２の斜視図である。図２に示すように、フレーム部材１０２には、フレーム部材１０２から上方へとのびる筒状のカラー（スペーサ）が連結される。本実施形態では、筒状のカラーは、左右に３つずつ備えられる。以下、車両前側のものをカラー１１４（代表して車両左側のものに符号を付す）、車両後側のものをカラー１１８（代表して車両左側のものに符号を付す）、これらの間のものをカラー１１６（代表して車両左側のものに符号を付す）とする。

図３は、図１のフレーム部材１０２と車両骨格との間にカラー１１４、１１６、１１８が介在する様子を示した図である。図３に示すように、カラー１１４、１１６、１１８は、フレーム部材１０２とリアサイドメンバ１１０等との間に介在し、これらの間の間隔等を調整する。カラー１１４、１１６、１１８の内側には、締結部材であるボルト１２０が挿入され、ボルト１２０がナット１２２（図５参照）に留められることで、フレーム部材１０２がリアサイドメンバ１１０等に締結される。

本実施形態では、左右のカラー１１４、１１６、１１８を介して６点でフレーム部材１０２を締結する。その一方、かかる６点の間隔（ピッチ）が長いこともあり、集積する公差の影響は無視することはできない（影響を考慮しなければならない）。本実施形態では、フレーム部材１０２を車両骨格に締結する際に、まず車両前側のカラー１１４を位置決めするため、車両前側のカラー１１４から離れるほど（カラー１１６、１１８ほど）集積する公差の影響が増大する。

そこで本実施形態では、車両後側のものほど、カラー１１６、１１８の内側の径がボルト径よりも大きくなるように、言い換えればクリアランス（隙間）が大きくなるように設定される。すなわち、車両前側のカラー１１４の内側の径はボルト径とほぼ同じに設定され、カラー１１６、１１８の内側の径は、公差吸収のために、ボルト径よりも大きめに設定される。これにより、カラー１１４、１１６、１１８とボルト１２０との干渉を防止することができる。

図４は図３のＸ範囲の拡大図であり、図５は図４のＸ範囲の断面図である。図４、図５では、ボルト１２０・ナット１２２により、フレーム部材１０２をリアサイドメンバ１１０に締結した状態を示している。なお、バッテリーユニット１０８等の図示は省略している。

図４、図５に示すように、車両後部構造１００では、車両幅方向に延びるバックパネル１２４が、左右のリアサイドメンバ１１０の後端に接合される。また、金属製の中空のクラッシュボックス１２４（代表して車両左側のものに符号を付す）が、リアサイドメンバ１１０を車両後方に延長した位置にバックパネル１２６を介して設置される。クラッシュボックス１２４は衝突時に衝突エネルギーを吸収するための部品であり、バックパネル１２６を介してリアサイドメンバ１１０の後端に接合される。バックパネル１２６およびクラッシュボックス１２４の車両後側には、リアバンパが取り付けられる。

車両後部構造１００では、リアサイドメンバ１１０に固定され車両後側のカラー１１８に車両後側から当接する当接部材が備えられる。本実施形態では、当接部材はカム１２８であり、カム固定用ボルト１３０・カム固定用ナット１３２によりリアサイドメンバ１１０の後端近傍に固定される。カム１２８は、カム固定用ボルト１３０・カム固定用ナット１３２により当接が解除されないように固定されれば、カム固定用ボルト１３０と一体のものであっても別体のものであってもよい。

図６は比較例にかかる車両後部構造２００を示す図であって、図４のＸ範囲に対応するＹ範囲を示す図である。図６に示すように、比較例にかかる車両後部構造２００は、カム１２８、カム固定用ボルト１３０・カム固定用ナット１３２を備えていない点で、本実施形態にかかる車両後部構造１００と異なる。以下、比較例にかかる構造と対比しつつ、本実施形態が奏する効果について説明する。

図７は、図６のＹ範囲の断面図である。図７（ａ）が後突を生じた瞬間を示す図であり、図７（ｂ）が後突によりカラー１１８の内側にボルト１２０が接触した状態を示す図である。

図７（ａ）に示すように、車両後部構造２００では、後突を生じた瞬間に、クラッシュボックス１２４およびバックパネル１２６を介して、後突荷重Ａ１がリアサイドメンバ１１０に入力される。しかし、フレーム部材１０２には即座に後突荷重Ａ１が入力されない。フレーム部材１０２をリアサイドメンバ１１０に締結するボルト１２０がカラー１１８の内側との間にクリアランスをもって挿入されているため、クリアランスが無くなるまで後突荷重Ａ１はカラー１１８に伝達されず、フレーム部材１０２は静止し続けようと（その場所にとどまろうと）する。

図７（ｂ）に示すように、後突荷重Ａ１の入力によりリアサイドメンバ１１０が車両前側へと動いたり変形したりし、カラー１１８の内側にボルト１２０が接触すると、かかる接触の途端にカラー１１８を介してフレーム部材１０２に大きな衝撃Ｇが加わる。カラー１１８の内側にボルト１２０が接触するまでの間に車両は速度が上がりきっているので、フレーム部材１０２に急に大きな加速度が入力されてしまうのである。大きな衝撃Ｇがフレーム部材１０２を介してバッテリーユニット１０８に加わると、バッテリーユニット１０８内部での断線等の破損を招くおそれがある。

再び図５を参照する。これに対し、本実施形態にかかる車両後部構造１００では、カラー１１８の内側にボルト１２０が接触せずとも、カラー１１８に車両後側から当接した状態でリアサイドメンバ１１０に固定されているカム１２８から後突荷重Ａ１が入力される。カラー１１８は金属製で板金を巻いたのではなく削り出し等で製造され、後突荷重Ａ１がカム１２８から加わっても変形しないようになっている。これにより、車両に後突が生じた際に（後突が生じた瞬間から）、フレーム部材１０２が車両と一体的な動きをする。したがって、カラー１１８の内側にボルト１２０が接触した途端にフレーム部材１０２に大きな衝撃Ｇが加わることはなく（そもそもカラー１１８の内側にボルト１２０が接触しない）、フレーム部材１０２に支持されるバッテリーユニット１０８等の破損を防止することができる。

本実施形態では、カム１２８がリアサイドメンバ１１０の後端近傍に固定されていて、クラッシュボックス１２４およびバックパネル１２６を介して入力された後突荷重Ａ１がリアサイドメンバ１１０およびフレーム部材１０２に円滑に伝達される。したがって、後突の初期段階における後突荷重Ａ１の分散を効率よく実行することができる。しかし、カム１２８はリアサイドメンバ１１０の後端近傍に必ずしも固定されている必要はない。またカム１２８が当接するのは車両後側のカラー１１８だけに限らず、例えばカム１２８が車両後側のカラー１１８とカラー１１６との外面に車両後側から当接してもよく、カラー１１６の外面のみに当接してもよい。

図８は、図４のカム１２８を車両下側から見た図である。図８では、フレーム部材１０２を省略した状態を示している。図８に示すように、当接部材をカム１２８とすれば、カム１２８を回転させてカラー１１８に当接したところで固定すればよく、精密な組付精度が要求されない。したがって、組付を容易に行うことができる。

図９は、図８のＺ矢視図である。図９（ａ）が図８のＺ矢視図であり、図９（ｂ）が図９（ａ）にフレーム部材１０２を示した図である。図９（ａ）（ｂ）に示すように、車両後部構造１００では、カラー１１８は車両後側に外面が平らになった平面部１３４を有する。そして、カム１２８は平面部１３４に当接した状態で固定される。カラー１１８に形成した平面部１３４にカム１２８を当接させることで、後突荷重Ａ１を確実にカラー１１８に伝達可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、車両骨格として車両後側の左右に車両前後方向に延びるリアサイドメンバを備える車両後部構造に利用することができ、詳細には、リアサイドメンバに車両下側から枠状のフレーム部材を連結する車両後部構造に利用することができる。

１００、２００…車両後部構造、１０２…フレーム部材、１０４…フロアパネル、１０６…開口部、１０８…バッテリーユニット、１１０…リアサイドメンバ、１１４、１１６、１１８…カラー、１２０…ボルト、１２２…ナット、１２４…クラッシュボックス、１２６…バックパネル、１２８…カム、１３０…カム固定用ボルト、１３２…カム固定用ナット、１３４…平面部

Claims (3)

1. 車両後部の床面に沿って車両前後方向に延びる左右のリアサイドメンバを備える車両後部構造において、
   前記リアサイドメンバの下側に設置される枠状のフレーム部材と、
   前記フレーム部材から上方へとのびる筒状のカラーと、
   前記カラーの内側との間にクリアランスを保って該カラーの内側に挿入され前記フレーム部材を前記リアサイドメンバに締結する締結部材と、
   前記リアサイドメンバに固定され前記カラーの車両後側に当接する当接部材とをさらに備えることを特徴とする車両後部構造。
2. 前記カラーは車両後側に外面が平らになった平面部を有し、
   前記当接部材は前記平面部に当接した状態で固定されるカムであることを特徴とする請求項１に記載の車両後部構造。
3. 前記左右のリアサイドメンバの後端に接合される車両幅方向に延びるバックパネルと、
   前記リアサイドメンバを車両後方に延長した位置に前記バックパネルを介して設置される金属製の中空のクラッシュボックスとをさらに備え、
   前記当接部材は前記リアサイドメンバの後端近傍に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両後部構造。

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