JP2015217752A - 車両の後部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ボックス形状の取付部材の変形を制御することによって取付部材自体のＥＡ量を増加させることで、車体の重量を増加させることなく、車両の後部全体として十分なＥＡ量を確保することができる車両の後部車体構造を提供する。
【解決手段】取付部材（１０）の各側面部（１１ａ）は、前面部（１１ｂ）の上端位置よりも下方に、後突による取付部材（１０）への後方からの荷重の入力時に取付部材（１０）が塑性変形する起点となる塑性変形促進部（１３）を備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の後部車体構造に関し、特に、他車を牽引する際や自車を緊締する際などに、当該車両に牽引用フックや緊締用フック等の連結部材を取り付けるための取付部材を備える車両の後部車体構造に関する。

従来、自動車の衝突時の安全性向上のために、車両の客室部の後部または前部には、客室部よりも柔構造につくられ、衝突時につぶれて衝撃を吸収するためのクラッシャブルゾーンが設けられている。具体的には、車両の後部については、車体を構成する車両前後方向に延びる左右のリヤサイドフレームの後端部が後突時にクラッシャブルゾーンとして谷折り形状に曲げ変形する。このクラッシャブルゾーンで吸収される衝突エネルギの量は、一般にＥＡ（Energy Absorption）量と呼ばれる。

一方、他車を自車で牽引する際、牽引用フックを螺合締結するための牽引用ナットや、船舶等での車両の運搬の際、自車を緊締するために緊締用フック（タイダウンフック）を係合するための係合穴部等、連結部材を車両に取り付けるための取付部材が車両の後部に設けられている。

例えば特許文献１には、リヤサイドフレームの後端部に上端部が接合され、下端部がフック係合部とされた牽引フック（取付部材に相当）を備えたものにおいて、リヤサイドフレームと牽引フックの間に補強部材を架設したものが開示されており、この補強部材の中間部にビードを設けた構成が記載されている。この構成に依れば、後突時に補強部材をその中間部で変形させることにより、リヤサイドフレームの圧潰を抑制せずに、このリヤサイドフレームで十分なＥＡ量を確保する技術が開示されている。

ここで、上述の取付部材は、それ自体が剛性を要求されることがある。剛性を高めた取付部材として、例えば、図７に示すように、ボックス形状を備えたものが考えられている。この取付部材１０１は、具体的には、リヤサイドフレーム１０２の後端部の両側面１０２ａに各上部が結合される側面部１０１ａ、１０１ａと、リヤサイドフレーム１０２の下方で両側の側面部１０１ａ、１０１ａの前端を連結する前面部１０１ｂと、前面部１０１ｂの下端と接続する底面部１０１ｃと、を有し、これら側面部１０１ａ、１０１ａ、前面部１０１ｂおよび底面部１０１ｃによって内部空間を囲むことでボックス形状を構成している。この前面部１０１ｂは、上端がリヤサイドフレーム１０２の下面１０２ｂに沿うように設けられており、この底面部１０１ｃには、牽引フック等を係合するための係合穴部１０１ｄが設けられている。

特開２０００−３１８６５５号公報

ところが、図７に示す車両では、後突時に上述の取付部材１０１の側面部１０１ａ、１０１ａが結合されたリヤサイドフレーム１０２の後端部が潰れ残ってしまい、車両後部全体として十分なＥＡ量が確保できないおそれがある。このとき、リヤサイドフレーム１０２の変形に伴って、このボックス形状の取付部材１０１も変形するが、該取付部材１０１の最も強度が弱い前面部１０１ｂの上端位置の両側部（図７のＡ部）で両側面部１０１ａ、１０１ａが座屈してしまう。そのため、この取付部材１０１の変形では、リヤサイドフレーム１０２の潰れ残りによるＥＡ量の不足分を補填するほどのＥＡ量を得ることができないおそれがある。この場合、ＥＡ量の不足分を補填するために、例えばリヤサイドフレーム１０２や取付部材１０１の板厚を厚くする等の対策が必要となるが、該対策では車体の重量が増加するので、車両の軽量化の観点からは不利となる。

そこで、本発明は、ボックス形状の取付部材の変形を制御することによって取付部材自体のＥＡ量を増加させることで、車体の重量を増加させることなく、車両の後部全体として十分なＥＡ量を確保できるようにすることを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車両の後部車体構造は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
車両前後方向に延びるリヤサイドフレームと、該リヤサイドフレームの下方に設けられ、連結部材を車両に取り付けるための取付部材と、を備えた車両の後部車体構造であって、
前記取付部材は、
上部が前記リヤサイドフレームの車幅方向の両側面にそれぞれ固定され、下方に延びる左右の側面部と、
車両前方に設けられ、前記リヤサイドフレームの下方で両側の前記側面部を連結し、上端が前記リヤサイドフレームの下面に沿うように設けられた前面部と、
前記側面部または前記前面部の少なくとも一方の下端と接続され、連結部材を取り付け可能な取付部が設けられた底面部と、を備え、
前記両側面部はそれぞれ、前記前面部の上端位置よりも下方に、後突による当該取付部材への後方からの荷重の入力時に前記取付部材が塑性変形する起点となる塑性変形促進部を備える
ことを特徴とする。

また、本願の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の車両の後部車体構造であって、
前記各塑性変形促進部は、略水平方向に延在し、互いに対向する向きに突出するビードによって構成されている
ことを特徴とする。

また、本願の請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２のいずれか１項に記載の車両の後部車体構造であって、
前記取付部材の側面部には、前記前面部の上端位置を上下に跨がるように塑性変形を抑制する塑性変形抑制部が設けられている
ことを特徴とする。

また、本願の請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の車両の後部車体構造であって、
前記塑性変形抑制部は、前記取付部材の前面部の上端位置を上下に跨るように、略上下方向に延びる互いに反対方向に突出するビードによって構成されている
ことを特徴とする。

以上の構成により、本願各請求項に係る発明によれば、次の効果が得られる。

請求項１に係る発明によれば、取付部材の各側面部が、前面部の上端位置よりも下方に、後突時に取付部材が塑性変形する起点となる塑性変形促進部を備えるので、後突時に、リヤサイドフレームが取付部材の車両前方で谷折れするのに伴い、取付部材は、塑性変形促進部を起点としてその全体が車両前方側に曲げ変形する。このとき、ボックス状の取付部材において、両側面部および前面部で構成された断面ハット形状部で安定して座屈させることができる。この断面ハット形状部での座屈は、従来の対向する側面部でのみ座屈させる場合に比べてＥＡ量が大きい。したがって、塑性変形促進部によってボックス形状の取付部材の変形を制御することにより、取付部材自体のＥＡ量を増加させ、よって、車体の重量を増加させることなく、車両の後部全体として十分なＥＡ量を確保することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、各塑性変形促進部には、略水平方向に延在し、互いに対向する向きに突出するビードが設けられているので、簡易な構造で、請求項１に係る発明の効果を得ることができる。

また、請求項３に係る発明によれば、取付部材の側面部には、前面部の上端位置を上下に跨がるように塑性変形を抑制する塑性変形抑制部が設けられているので、前面部の上端位置の強度が向上し、よって、ＥＡ量が小さい前面部の上端位置で取付部材が座屈するのを確実に防止することができる。

また、請求項４に係る発明によれば、塑性変形抑制部には、取付部材の前面部の上端位置を上下に跨るように、略上下方向に延びる互いに反対方向に突出するビードが設けられているので、簡易な構造で、請求項３に係る発明の効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車両の後部車体構造を示す底面図である。 同後部車体構造の側面図である。 図２に示す取付部材周辺を車両右前方斜め下方から見た斜視図である。 取付部材の構造を示す分解斜視図である。 ビードの有無による取付部材の変形を説明する側面図および正面図である。 ビードの有無による取付部材のＥＡ量を説明するグラフである。 ビード無の取付部材を車両右方斜め前方斜め下方から見た斜視図である。

まず、本発明の実施形態に係る車両１について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、車両１の後部車体構造を示す底面図であり、図２は、同後部車体構造の側面図である。

図１、図２に示すように、車両１の後部車体構造には、フロアパネル２と、該フロアパネル２の車両後方に連接するリヤエンドパネル３と、フロアパネル２から下方に凹んだスペアタイヤパン４と、車両前後方向に延びる一対のリヤサイドフレーム５と、該リヤサイドフレーム５間を車幅方向に延びるクロスメンバ６と、各リヤサイドフレーム５の後端にフランジ状に設けられた一対のセットプレート７と、各セットプレート７の車両後側に設けられた一対のクラッシュカン８と、該クラッシュカン８の後端に設けられたバンパレイン９などが設けられている。

図２に示すように、リヤサイドフレーム５の後端部の下方には、他車を牽引する際や自車を緊締する際などに、牽引用または緊締用フック等の連結部材（図示しない）を車両１に取り付けるための取付部材１０が設けられている。

次に、取付部材１０について、図３、図４を参照しながら説明する。図３は、取付部材１０の周辺を車両右前方斜め下方から見た斜視図であり、図４は、取付部材１０の構造を示す分解斜視図である。

図３に示すように、本実施形態の場合、取付部材１０は、上部がリヤサイドフレーム５の車幅方向の両側面５ａにそれぞれ固定され、下方に延びる左右の側面部１１ａ、１１ａと、車両前方に設けられ、リヤサイドフレーム５の下方で両側の側面部１１ａ、１１ａを連結し、上端がリヤサイドフレーム５の下面５ｂに沿うように設けられた前面部１１ｂと、前面部１１ｂの下端と接続され、例えば緊締用フックを係合可能な係合穴部１１ｄが設けられた底面部１１ｃと、各セットプレート７に固定される一対のフランジ部１１ｅと、を備える。

なお、底面部１１ｃは、側面部１１ａ、１１ａまたは前面部１１ｂのうちの少なくとも一方と接続されていればよい。

取付部材１０の各側面部１１ａ、１１ａには、塑性変形促進部としての横ビード部１３、１３と、塑性変形抑制部としての縦ビード部１４、１４がそれぞれ設けられている。

図４に示すように、上述の取付部材１０は、ボックス形状の本体部１１と皿状の補強部１２を接合して形成されている。

本体部１１は、上述の側面部１１ａ、１１ａと前面部１１ｂと底面部１１ｃとフランジ部１１ｅを備える板状部材から形成されており、これら側面部１１ａ、１１ａと前面部１１ｂと底面部１１ｃによって内部空間を囲むボックス形状を構成している。各フランジ部１１ｅは、各側面部１１ａの後端から側方外側に広がるように接続されている。

補強部１２は、板状部材から形成されており、その底面部１２ａの中央に係合穴部１２ｂが設けられている。補強部１２は、その底面部１２ａの下面が本体部１１の底面部１１ｃの上面にスポット溶接等により接合される。この接合の際、本体部１１の係合穴部１１ｄと補強部１２の係合穴部１２ｂが同心状に配置されるように構成されている。

取付部材１０の各側面部１１ａ、１１ａには、前面部１１ｂの上端位置よりも下方に、後突による当該取付部材１０への後方からの荷重の入力時に取付部材１０が塑性変形する起点となる塑性変形促進部として一対の横ビード部１３、１３が設けられている。各横ビード部１３、１３は、略水平方向に延在し、互いに対向する向き、すなわち、取付部材１０の内側に、断面が略半円形状または略Ｕ字状に突出する紐状の突起である。

さらに、本実施形態の場合、取付部材１０の各側面部１１ａ、１１ａには、前面部１１ｂの上端位置を上下に跨がって略上下方向に延びるように、塑性変形を抑制する塑性変形抑制部として一対の縦ビード部１４、１４が設けられている。各縦ビード部１４、１４は、互いに反対方向、すなわち、取付部材１０の外側に、断面が略半円形状または略Ｕ字状に突出する紐状の突起である。

本体部１１および補強部１２は、例えば一枚のブランク材からプレス成形により製造することができる。係合穴部１１ｄ、１２ｂは、例えばプレス成形、バーリング加工等によって形成することができる。ビード部１３、１４は、例えばプレス成形等の公知のビード成形法を用いて形成することができる。なお、ビード部１３、１４のビード幅および深さは、本体部１１の板厚や成形性等を考慮して適宜決定される。

なお、取付部材１０は、緊締用フックを係合して車両１を緊締した際に取付部材１０の係合穴部１１ｄに作用する荷重に対して、本体部１１のみで十分な強度を有するのであれば、特に補強部１２を設けなくてもよい。

次に、本実施形態の作用効果について、図５、図６を参照しながら説明する。図５（ａ）は、本発明の実施形態であるビード部１３、１４が設けられた取付部材１０の変形を示す図であり、図５（ｂ）は、比較例としてビードが設けられていない取付部材１０１の変形を示す図である。

本発明の実施形態の場合、後突時に、リヤサイドフレーム５が取付部材１０の車両前方で谷折れするのに伴い、取付部材１０は、図５（ａ）に示すように、横ビード部１３、１３を起点としてその全体が車両前方側に曲げ変形する。このとき、ボックス状の取付部材１０において、両側面部１１ａ、１１ａおよび前面部１１ｂで構成された断面ハット形状部で安定して座屈させることができる。

また、この座屈の際、側面部１１ａ、１１ａと前面部１１ｂは共に内側に凹むと、これら側面部１１ａ、１１ａと前面部１１ｂの接する角部ではその内側で突出した側面部１１ａ、１１ａと前面部１１ｂが互いに干渉する。

また、本実施形態の場合、縦ビード部１４、１４が設けられているので、両側面部１１ａ、１１ａにおける前面部１１ｂの上端位置１１ｂ１の側部の強度が向上する。よって、前面部１１ｂの上端位置１１ｂ１の側部を起点として両側面部１１ａ、１１ａのみが座屈するのを確実に防止することができる。

これに対して、比較例の場合、図５（ｂ）に示すように、取付部材１０１には何らビードが設けられていないので、最も強度が弱い前面部１０１ｂの上端位置の両側部で両側面部１０１ａ、１０１ａが座屈してしまう。

図６は、本発明の取付部材１０と比較例の取付部材１０１の変位に対する荷重の変化を測定した結果を示すグラフである。ＥＡ量は、荷重の積分値、すなわち、当該グラフの面積に相当するので、この面積が大きいほどＥＡ量が大きいことを表す。

図６に示すように、本発明の場合、最初に変位を加えると荷重が急激に増加してピークに達し、その後荷重が増しても荷重のピークが比較的長く続くのに対して、比較例の場合、荷重のピークが直ぐに減少してしまう。

本発明の取付部材１０の場合、荷重が増しても荷重のピークが比較的長く続くのは、横ビード部１３を起点とする座屈により、断面ハット形状を構成する側面部１１ａ、１１ａと前面部１１ｂが互いに干渉しながら座屈するためであると予測される。

よって、本発明のＥＡ量は、比較例のＥＡ量よりも格段に増加しているので、リヤサイドフレーム５の潰れ残りによるＥＡ量の不足分を十分に補填することができる。

以上により、本実施形態によれば、ボックス形状の取付部材の変形を制御することによって、取付部材自体のＥＡ量を増加させることで、車体の重量を増加させることなく、車両の後部全体として十分なＥＡ量を確保できる。

また、本実施形態によれば、塑性変形促進部および塑性変形抑制部をビードによって構成しているので、比較的簡易な構造で上述の発明の効果を得ることができる。

なお、本発明は例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良および設計上の変更が可能であることは言うまでもない。

例えば、ビード部１３、１４は、本実施形態のように、断面が略半円形状または略Ｕ字状のものに限らない。例えば、略三角形状に突出していてもよい。また、複数のビード部が一直線上に直列に所定の間隔をあけて並設されていてもよい。このように複数のビード部で構成する場合、その個数も任意である。

また、本実施形態の場合、塑性変形促進部を内側に突出する横ビード部１３、１３で構成したが、これに限るものではない。例えば、溝部、スリット、切り欠き、孔、異材料、薄肉化、熱処理、機械的加工処理（摩擦攪拌処理等）などにより部分的に低強度化してもよい。

また、本実施形態の場合、塑性変形抑制部を外側に突出する縦ビード部１４、１４で構成したが、これに限るものではない。例えば、凸部、別部材付加、異材料、厚肉化、熱処理などにより、部分的に高強度化を行ってもよい。

さらに、本実施形態の場合、連結部材を取り付ける取付部として係合穴部１２ｄを設けたが、これに限るものではない。例えば、牽引用フックを螺合締結するための牽引用ナットを代替的にまたは追加的に設けてもよい。牽引用ナットを追加的に設ける場合、一方の取付部材のみに設けてもよい。

以上のように、本発明によれば、ボックス形状の取付部材の変形を制御することによって取付部材自体のＥＡ量を増加させることで、車体の重量を増加させることなく、車両の後部全体として十分なＥＡ量を確保できるので、自動車の車体の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ 車両
５ リヤサイドフレーム
１０ 取付部材
１１ａ 側面部
１１ｂ 前面部
１１ｃ 底面部
１１ｄ 係合穴部（取付部）
１３ 横ビード部（塑性変形促進部）
１４ 縦ビード部（塑性変形抑制部）

Claims (4)

1. 車両前後方向に延びるリヤサイドフレームと、該リヤサイドフレームの下方に設けられ、連結部材を車両に取り付けるための取付部材と、を備えた車両の後部車体構造であって、
   前記取付部材は、
   上部が前記リヤサイドフレームの車幅方向の両側面にそれぞれ固定され、下方に延びる左右の側面部と、
   車両前方に設けられ、前記リヤサイドフレームの下方で両側の前記側面部を連結し、上端が前記リヤサイドフレームの下面に沿うように設けられた前面部と、
   前記側面部または前記前面部の少なくとも一方の下端と接続され、連結部材を取り付け可能な取付部が設けられた底面部と、を備え、
   前記両側面部はそれぞれ、前記前面部の上端位置よりも下方に、後突による当該取付部材への後方からの荷重の入力時に前記取付部材が塑性変形する起点となる塑性変形促進部を備える
   ことを特徴とする車両の後部車体構造。
2. 前記各塑性変形促進部は、略水平方向に延在し、互いに対向する向きに突出するビードによって構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の後部車体構造。
3. 前記取付部材の側面部には、前記前面部の上端位置を上下に跨がるように塑性変形を抑制する塑性変形抑制部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の車両の後部車体構造。
4. 前記塑性変形抑制部は、前記取付部材の前面部の上端位置を上下に跨るように、略上下方向に延びる互いに反対方向に突出するビードによって構成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両の後部車体構造。

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