JP2017178027A - 車両の車体後部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体後部に側面衝突により衝撃荷重が印加されても二列目シートよりも後方の容積空間の変形を抑制できるようにする。【解決手段】リヤホイールハウス２２とリヤサイドフレーム１４とリヤクォータパネル２３とで囲まれた領域に、略直角三角形の短辺をなす第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂと、斜辺をなす第３骨格部３１ｃとからなる衝撃受け部材３１を配設し、第１骨格部３１ａの端部をリヤサイドフレーム１４に接合し、第３骨格部３１ｃの端部をリヤバンパビーム１８の端部１８ａに接合させる。衝突時、車体１の後部に側方から衝撃荷重Ｆｔが印加されると、第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂが圧潰して衝撃が減衰され、又、減衰された衝撃荷重は第３骨格部３１ｃにガイドされて車体後方へ逃がされる。【選択図】図５

Description

本発明は、リヤホイールハウスとリヤサイドフレームの後端とを、車体幅方向へ突出する衝撃受け部材を介して連結させて、車体後部への側面衝突時における衝撃荷重を吸収させると共に、この衝撃荷重を車体後方へ導くようにした車両の車体後部構造に関する。

従来、ステーションワゴン車やハッチバック車等の２ボックスタイプの車両では、二列目シートの後方に容積空間を確保し、ラゲージルームとして利用している。又、この容積空間に折り畳み自在な三列目シートを配設してラゲージルームと居室との双方を利用できるようにしたものも知られている。

ところで、モノコック構造のボディを採用した自動車等の車両では衝突安全性等を高めるべく、ドア開口部の強度や剛性を十分に確保した構造となっている。又、上述した２ボックスタイプの車両では、二列目シートより後方の容積空間に対する後面衝突、及び側面衝突時における変形を抑制させる構造が要求される。

特に、三列目シートを備える車両では、三列目シートがリヤホイールセンタよりも後方に配設され易く、この三列目シートに着座している乗員を側面衝突から有効に保護する必要がある。例えば、特許文献１（特開平１０−１２９５３３号公報）には、リヤフロアの両側部に設けたリヤサイドメンバのリヤホイールハウスに沿った湾曲部間を連結するリヤクロスメンバと、リヤサイドメンバの湾曲部とそれより後方に延びる直状部との連設部分を補強メンバで筋交いに接合した技術が開示されている。

この文献に開示されている技術によれば、リヤクロスメンバとリヤサイドメンバとを補強メンバで筋交い接合することで、車体後部への側面衝突時の衝撃荷重が分散され、その結果、リヤクロスメンバの居室内方向への変形を抑制することができる。

特開平１０−１２９５３３号公報

しかし、上述した文献に開示されている技術では、単に、リヤクロスメンバとリヤサイドメンバとを補強メンバで筋交いに接合することで、車体後部に側面衝突した際の衝撃荷重を分散させるようにした構造であるため、車体に大きな横Ｇが発生し易く、車体後部が外側へ大きく振られてしまう可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑み、車体後部に側面衝突により衝撃荷重が印加されても、その衝撃を緩和して車体に発生する横Ｇを軽減させることができ、更に、二列目シートよりも後方の容積空間の変形を抑制することのできる車両の車体後部構造を提供することを目的とする。

本発明は、車体の後部に設けた左右一対のリヤホイールハウスと、前記リヤホイールハウスの車室内への膨出形状に沿って湾曲されて前記車体の後方へ延在する左右一対のリヤサイドフレームと、前記リヤサイドフレームの後端間を連結するリヤバンパビームと、前記リヤホイールハウスの外側を覆うリヤクォータパネルとを有する車両の車体後部構造において、前記リヤホイールハウスの後部とリヤサイドフレームと前記リヤクォータパネルとで囲まれた領域に配設されて、前記車体の側方からの衝撃荷重を受ける衝撃受け部材を有し、前記衝撃受け部材は、前記リヤサイドフレームから前記車体の側方へ略垂直に延在されて側面が前記リヤホイールハウスの後面に接合されていると共に突出端部が前記リヤクォータパネルに近接されている垂直骨格部と、前記垂直骨格部の突出端部から前記リヤバンパビームの方向へ延在されて後端部が該リヤバンパビームの車幅方向端部に接合されているガイド骨格部とを備える。

本発明によれば、リヤサイドフレームから車体の側方へ略垂直に延在されて側面がリヤホイールハウスの後面に接合されていると共に突出端部がリヤクォータパネルに近接されている垂直骨格部と、垂直骨格部の突出端部からの方向へ斜めに延在されて後端部が該に接合されているとを備える衝撃受け部材を、リヤホイールハウスの後部とリヤサイドフレームとリヤクォータパネルとで囲まれた領域に配設し、この衝撃受け部材で車体の側方からの衝撃荷重を受けるようにしたので、車体後部に側面衝突により衝撃荷重が印加された場合、垂直骨格部の圧潰により衝撃荷重が減衰され、更に、減衰された衝撃荷重をにガイドさせて車体後方へ逃がすことができ、車体に発生する横Ｇが軽減されるばかりでなく、二列目シートよりも後方の容積空間の変形を抑制することができる。

第１実施形態による三列シートを備える車両の概略側面図 同、シャーシフレームの骨格構造を示す概略平面図 同、図２のIII-III断面図 同、リヤホイールハウスとリヤサイドフレームとリヤバンパビームとに接合されている衝撃受け部材の斜視図 同、（ａ）は車体後部に側面衝突の衝撃荷重が印加される状態を示す車両の要部拡大平面図、（ｂ）は側面衝突時の衝撃荷重の印加方向を示す車両の要部拡大平面図 第２実施形態による図５相当の車体の要部拡大平面図 同、図４相当の斜視図 第３実施形態によるシャーシフレームの骨格構造を示す概略平面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１〜図５に本発明の第１実施形態を示す。図１に示すように、本実施形態に示す車両はモノコックボディのステーションワゴン車であり、車体１に設けた車室２の後部にラゲージルーム２ａが確保されている。この車室２内に三列シートが配設されている。最前部の一列目シート３は運転席と助手席とで構成され、二列目シートは例えば３人掛けに設定されている。又、三列目シート５はラゲージルーム２ａに、例えば２人掛けとして折り畳み自在に設定されている。

この三列目シート５は、リヤホイール６のセンタ（リヤホイールセンタ）６ａよりも後方であって、ラゲージルーム２ａの前部に配置されている。この三列目シート５が設置されているラゲージルーム２ａの前部はリヤホイール６の車軸の上方にあるため一列目シート３と二列目シート４よりも一段高い位置に設定されている。

図２に、車室２のフロアパネル７を支持するシャーシフレーム１１の骨格構造を示す。尚、図中、Ｆｒは車体前方、Ｒｅは車体後方、ＬＨは車幅方向左側、ＲＨは車幅方向右側を示す。又、シャーシフレーム１１は左右対称の骨格構造を有しているため、対称な部品は同一の符号を付して説明を簡略化する。更に、部品同士の接合はスポット溶接、アーク溶接、レーザ溶接等を適宜選択して行うものとする。

シャーシフレーム１１は、車体１の前後方向に亘って配設された左右一対のフロントフレーム１２を有し、このフロントフレーム１２の外側にサイドシル１３がほぼ平行に配設されている。更に、このサイドシル１３の後端部に、車体後方へ延在するリヤサイドフレーム１４が配設されている。尚、サイドシル１３の前端にフロントピラー（図示せず）の下端部が接合されている。

又、両フロントフレーム１２の後端がリヤフロントクロスメンバ１５に各々接合されている。更に、このリヤフロントクロスメンバ１５の左右両端が、左右一対のサイドシル１３の後端部の対向面に接合されている。又、サイドシル１３とリヤフロントクロスメンバ１５との接合部にリヤサイドフレーム１４の前部が接合されており、この両リヤサイドフレーム１４の後端にエクステンション１７が接合されている。更に、両リヤサイドフレーム１４の後端部間が車幅方向左右に延在する第１クロスメンバ１９を介して結合されている。尚、この第１クロスメンバ１９はリヤスカートの骨格部であっても良い。

又、この両エクステンション１７に、車幅方向に延在するリヤバンパビーム１８が接合されて、両リヤサイドフレーム１４の後端間が連結されている。更に、図１に示すように、各リヤサイドフレーム１４はサイドシル１３との接合部から後方へ斜め上方に傾斜されて後輪軸（図示せず）の上方に臨まされてラゲージルーム２ａで後方へ水平に延在されている。

又、フロントフレーム１２の外側面と、これに対向するサイドシル１３の前端部との間にトルクボックス２０の両端が接合されている。このトルクボックス２０は台形状に形成されており、フロントフレーム１２側からサイドシル１３方向へ斜め後方に延在されている。

一方、車体中央部であるフロントフレーム１２の中間部がトンネルクロスメンバ２１の両端に接合されている。尚、トンネルクロスメンバ２１の中央部はフロアトンネル（図示せず）の形状に沿って曲げ形成されており、トランスミッションから車体後方へ延出するプロペラ軸や排気パイプ等が配設されている。更に、フロントフレーム１２の先端側がエンジンルームＥ（図１参照）に臨まされている。

又、各リヤサイドフレーム１４の外側に、リヤホイール６の上方を覆うリヤホイールハウス２２が配設されている。リヤホイールハウス２２は車体１に設けられているリヤクォータパネル２３の内側に接合されているリヤアーチインナ２４と、車室２側に膨出されて設けられたリヤホイールエプロン２５とを有し、この両部材２４，２５が、その対向端縁に形成されたフランジ部２６（便宜的に共通の符号で示す）を介して接合されている。

一方、各リヤサイドフレーム１４はリヤホイールエプロン２５の車体内側への膨出形状に沿って湾曲形成され、その湾曲部分のほぼ中央部分間がリヤクロスメンバ２７を介して連結されている。

図３に示すように、リヤサイドフレーム１４は、上方を開口する断面矩形に形成されており、両リヤサイドフレーム１４の上面にフロアパネル７が載置接合され、このリヤサイドフレーム１４の外側にリヤホイールエプロン２５の下端が接合されている。

更に、図２〜図４に示すように、リヤホイールハウス２２の後方であって、リヤサイドフレーム１４とリヤクォータパネル２３とで区画された領域に衝撃受け部材３１が配設されている。この衝撃受け部材３１は、矩形パイプを加工して形成された第１〜第３骨格部３１ａ〜３１ｃで構成されている。

第１骨格部３１ａは、その一端がリヤサイドフレーム１４の外側面に接合されて、車体１の側方へ略直角に延在され、その他端がリヤホイールエプロン２５に形成されているフランジ部２６に接合されている。更に、この第１骨格部３１ａの側面がリヤホイールエプロン２５の後面に沿って形成されて接合されている。尚、第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂが本発明の垂直骨格部に対応し、第３骨格部３１ｃが本発明のガイド骨格部に対応している。

一方、第２骨格部３１ｂと第３骨格部３１ｃとは、車幅方向外側へ突出する部位が突き合わされ、その突出段部としての突合せ部３１ｄが接合されている。又、第２骨格部３１ｂの車幅方向内側の端部が、フランジ部２６を挟んで第１骨格部３１ａに対向する面に接合され、一方、第３骨格部３１ｃの端部がリヤバンパビーム１８の外側端部に接合されている。又、衝撃受け部材３１の外側頂部である第２骨格部３１ｂと第３骨格部３１ｃとの突出端部としての突合せ部３１ｄがリヤクォータパネル２３の内面に接触されている。

図２〜図４示すように、第１骨格部３１ａと第２骨格部３１ｂとがフランジ部２６を挟んで一体化され、リヤサイドフレーム１４の外側面に平面視において第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂを短辺、第３骨格部３１ｃを斜辺とする略直角三角形の二辺をなす衝撃受け部材３１が形成される。

次に、このような構成による本実施形態の作用について説明する。図４、図５（ａ）に示すように、衝撃受け部材３１の第１骨格部３１ａは、リヤサイドフレーム１４の外側面から車幅方向外方へほぼ直角に延在されてリヤホイールハウス２２に形成されたフランジ部２６に接合されている。又、第２骨格部３１ｂがフランジ部２６を挟んで第１骨格部３１ａと一体化されていると共に、この両骨格部３１ａ，３１ｂがリヤホイールハウス２２に接合されて、略直角三角形の短辺をなしている。

一方、第２骨格部３１ｂに突合せ部３１ｄを介して接合されている第３骨格部３１ｃの端部がリヤバンパビーム１８の車幅方向端部１８ａに接合されて略直角三角形の斜辺をなし、又、突合せ部３１ｄがリヤクォータパネル２３の内面に接触されている。

図１に示すような三列シートを有するステーションワゴン車等では、三列目シート５がラゲージルーム２ａの前部に設置されているため、乗員はリヤホイールセンタ６ａよりも後方の位置に着座することになる。

このような状態で、図５（ａ）に示すように、リヤホイールセンタ６ａよりも後方、すなわち、三列目シート５のほぼ側面に対し、側方（図においては左側方）から他の車両（以下「衝突車両」と称する）が衝突すると、その衝撃荷重Ｆｔが、リヤクォータパネル２３を介して衝撃受け部材３１に伝達される。すると、この衝撃荷重Ｆｔは、衝撃受け部材３１の第２骨格部３１ｂと第３骨格部３１ｃとの突合せ部３１ｄに入力され、第２骨格部３１ｂ側と第３骨格部３１ｃ側とに分散される。

そして、図５（ｂ）に示すように、略直角三角形の短辺をなす第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂに多くの荷重が印加されるため、それらが圧潰される。更に、この両骨格部３１ａ，３１ｂの圧潰により、それらの間に接合されているフランジ部２６に引っ張られてリヤホイールハウス２２が塑性変形する。その結果、これらの変形により、衝撃荷重Ｆｔが減衰される。

従って、衝突車両が車体１の後部側面に衝突した際の衝撃荷重Ｆｔによって、車体１の後部は、図５（ｂ）に示すように矢印Ａの方向へ振られるが、衝撃荷重Ｆｔは第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂの圧潰、及びリヤホイールハウス２２の変形によって、その一部が吸収されるため、衝撃が緩衝されて車体１に発生する横Ｇが軽減される。

一方、車体１の後部が衝撃荷重Ｆｔを受けてやや振られることで、この衝撃荷重Ｆｔの印加方向がずれる。又、第３骨格部３１ｃは、リヤホイールハウス２２の後面からリヤパンパビーム１８の車幅方向端部１８ａまでの比較的広いスパンを有しており、第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂの圧潰により引っ張られて車幅方向外側へ凸湾曲される。

その結果、衝突車両から印加された衝撃荷重は凸湾曲変形された第３骨格部３１ｃにガイドされて後方へ逃がされ、後部側面に印加される衝撃荷重は大幅に低減される。従って、三列目シート５側には最小の衝撃荷重のみが伝達されることとなり、リヤホイールセンタ６ａよりも後方のラゲージルーム２ａの容積空間の変形が抑制され、三列目シート５に着座する乗員を側面衝突から有効に保護することができる。更に、、左右のリヤサイドフレーム１４の後端部間が第１クロスメンバ１９を介して結合されているため、ラゲージルーム２ａの後部も衝突荷重から有効に保護される。

このように、本実施形態では、リヤホイールハウス２２の後部とリヤサイドフレーム１４とリヤクォータパネル２３とで囲まれた空間に衝撃受け部材３１を追加しただけの小型、軽量な構造であるため、低コストで、且つ既存の車体１に対して容易に適用することができ、高い汎用性を得ることができる。その際、左右のリヤサイドフレーム１４の後端部間を第１クロスメンバ１９で接合することで、ラゲージルーム２ａの容積空間の変形をより確実に抑制することができる。

又、側面衝突時の衝撃荷重Ｆｔを第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂの圧潰、及びリヤホイールハウス２２の変形にて減衰させ、更には、衝撃荷重を凸湾曲変形した第３骨格部３１ｃにガイドさせて車体１の後方へ逃がすような構造にしたので、車体１の後部に側面衝突により衝撃荷重Ｆｔが印加されても、三列目シート５が設置されているラゲージルーム２ａの容積空間の変形が抑制され、三列目シート５に着座する乗員を側面衝突から有効に保護することができる。

又、リヤホイールハウス２２のリヤアーチインナ２４とリヤホイールエプロン２５とが接合されているフランジ部２６を挟んで、第１骨格部３１ａと第２骨格部３１ｂとを接合させるようにしたので、衝撃受け部材３１にフランジ部２６を逃げるための溝などを形成する必要がなく、構造の簡素化を実現することができる。更に、第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂに分割されているため、これらをリヤホイールハウス２２に確実に接合させることができる。又、フランジ部２６が第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂ間に接合されているため、側面衝突時に、このリヤホイールハウス２２が三列目シート５側へ突出されてしまうことを防止することができる。

更に、第３骨格部３１ｃの端部をリヤパンパビーム１８の幅方向端部に接合したので、比較的長いスパンを確保することができ、衝突荷重を受けた際に容易に凸湾曲させることが可能となる。

［第２実施形態］
図６、図７に本発明の第２実施形態を示す。上述した第１実施形態では、衝撃受け部材３１の第３骨格部３１ｃの端部をリヤバンパビーム１８の車幅方向端部１８ａに直接接合したが、本実施形態では、第３骨格部３１ｃの端部を、骨格スペーサ部３１ｅを介してリヤパンパビーム１８の車幅方向端部１８ａに接合させるようにしたものである。

第１実施形態で説明したように、衝撃受け部材３１の第３骨格部３１ｃは、衝突車両が車体１の後部側面に衝突した際に車幅方向外側へ凸湾曲変形させて、この衝突車両を車体１の後方へ逃がす機能を有している。この衝撃荷重を車体１の後方へ逃がすための最適な、リヤバンパビーム１８と第３骨格部３１ｃとで挟まれた角度（第３骨格部３ｃの傾斜角度）θは車種毎に相違する。

車種によっては、リヤホイールハウス２２の後端面からリヤバンパビーム１８の車幅方向端部１８ａまでのスパンでは、この傾斜角度θを所望の角度に設定することか困難な場合が考えられる。

このような場合、骨格スペーサ部３１ｅを、第３骨格部３１ｃの端面とリヤバンパビーム１８の車幅方向端部１８ａとの間に介装して接合させることで、所望の傾斜角度θを容易に設定することができる。その結果、既存の車体１の構造を変更することなく、衝撃荷重Ｆｔ、すなわち衝突車両を所望の方向へ導いて、車体１の後方へ逃がすことができる。

［第３実施形態］
図８に本発明の第３実施形態を示す。本実施形態では、左右一対の衝撃受け部材３１に設けた互いに対向する第１骨格部３１ａの端部間上に位置するリヤサイドフレーム１４間をクロスメンバ４２（ハッチングで示す部分）で接合したものである。

又、このリヤサイドフレーム１４内の第１骨格部３１ａとクロスメンバ４２との端部が対向する位置に、セパレータ１４ａが接合された状態で配設されており、このセパレータ１４ａを介して第１骨格部３１ａとクロスメンバ４２とが連結されている。

尚、ラゲージルーム２ａのフロアパネル７にスペアタイヤ収納部や、ハイブリッド車のバッテリ収納部のような凹部が形成されている場合、クロスメンバ４２は、この凹部との干渉を回避する形状に形成されている。

左右の第１骨格部３１ａ間を、クロスメンバ４２及びセパレータ４２を介して連結させることで、衝撃受け部材３１に衝撃荷重Ｆｔが印加された際に、リヤサイドフレーム１４の変形が防止され、第１、第２骨格部３１ａ，３１ｂを確実に圧潰させて衝撃荷重を効率良く吸収させることができる。

その結果、ラゲージルーム２ａの容積空間の変形が確実に防止され、三列目シート５に着座する乗員を側面衝突からより有効に保護することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば、対象となる車両はステーションワゴン車やハッチバック車に限らずセダン車であっても良い。又、第３実施形態は第２実施形態に適用できることは言うまでもない。

１…車体、
２…車室、
２ａ…ラゲージルーム、
５…三列目シート、
６…リヤホイール、
６ａ…リヤホイールセンタ、
１４…リヤサイドフレーム
１４ａ…セパレータ、
２２…リヤホイールハウス、
２３…リヤクォータパネル、
２４…リヤアーチインナ、
２５…リヤホイールエプロン、
２６…フランジ部、
３１…衝撃受け部材、
３１ａ…第１骨格部、
３１ｂ…第２骨格部、
３１ｃ…第３骨格部、
３１ｄ…突合せ部、
３１ｅ…骨格スペーサ部、
４１…衝撃吸収部材、
４１ａ…第１変形部、
４１ｂ…第２変形部、
４１ｃ…蓋体、
４２…クロスメンバ、
Ｆｔ…衝撃荷重、
θ…傾斜角度

Claims (5)

1. 車体の後部に設けた左右一対のリヤホイールハウスと、
   前記リヤホイールハウスの車室内への膨出形状に沿って湾曲されて前記車体の後方へ延在する左右一対のリヤサイドフレームと、
   前記リヤサイドフレームの後端間を連結するリヤバンパビームと、
   前記リヤホイールハウスの外側を覆うリヤクォータパネルと
   を有する車両の車体後部構造において、
   前記リヤホイールハウスの後部とリヤサイドフレームと前記リヤクォータパネルとで囲まれた領域に配設されて、前記車体の側方からの衝撃荷重を受ける衝撃受け部材を有し、
   前記衝撃受け部材は、
   前記リヤサイドフレームから前記車体の側方へ略垂直に延在されて側面が前記リヤホイールハウスの後面に接合されていると共に突出端部が前記リヤクォータパネルに近接されている垂直骨格部と、
   前記垂直骨格部の突出端部から前記リヤバンパビームの方向へ延在されて後端部が該リヤバンパビームの車幅方向端部に接合されているガイド骨格部と
   を備えることを特徴とする車両の車体後部構造。
2. 前記垂直骨格部が第１骨格部と第２骨格部とに分割されており、
   前記第１、第２骨格部が前記リヤホイールハウスのホイールエプロンとリヤアーチインナとを接合するフランジ部を挟んで互いに接合されている
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の車体後部構造。
3. 前記ガイド骨格部は骨格スペーサ部を介して前記リヤバンパビームの車幅方向端部に接合されている
   ことを特徴とする請求項１或いは２に記載の車両の車体後部構造。
4. 左右一対の前記リヤサイドフレームの後端部間が、車両の左右方向に延在する第１クロスメンバを介して結合されている
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両の車体後部構造
5. 互いに対向する左右一対の前記両垂直骨格部の対向端部が、前記リヤサイドフレーム間に両端を接合する第２クロスメンバを介して連結されている
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両の車体後部構造。

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