JP2018118655A - テールゲートスポイラの補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】板金製のスポイラ形状部の強度を高めることができるテールゲートスポイラの補強構造を提供する。【解決手段】テールゲート１２のアウタパネル２０の上部にスポイラ形状部３０が形成されている。スポイラ形状部３０の下端側は接合部３４においてインナパネル２１に固定されている。スポイラ形状部３０の内部においてインナパネル２１に補強材取付部５１が形成されている。補強材取付部５１とスポイラ形状部３０の下端側との間に補強部材４０が設けられている。補強部材４０の上部４０ａは補強材取付部５１に固定されている。補強部材４０の下部４０ｂは、スポイラ形状部３０の下端側に設けられた延出部２０ｄに固定されている。補強部材４０の中間部４０ｃの曲げ剛性は、補強部材４０の下部４０ｂの曲げ剛性よりも小さい。作業用開口５０を覆うカバー部材４１によって補強材取付部５１とボルト７０が覆われている。【選択図】図５

Description

本発明はテールゲートを有する車両のテールゲート上部に装備されるテールゲートスポイラの補強構造に関する。

車体後部にテールゲート（バックドアあるいはリヤゲートと称されることもある）を有する車両のテールゲート上部に装備されるテールゲートスポイラは、いわゆるエアロパーツとして、車体とは別体の樹脂等からなる後付け部品をテールゲートの上部に装着するものが公知である。また、テールゲートを構成するアウタパネルの一部を後方に突出させてなる板金製のテールゲートスポイラも提案されている。この種のテールゲートスポイラ（板金製スポイラ）の一例が国際公開ＷＯ２０１５／０３７１３２Ａ１（特許文献１）として公知である。

特許文献１に記載されている車両のドア構造（テールゲートスポイラ）は、テールゲートを構成する板金の一部をなすアウタパネルの上部に、後方に突き出る形状のスポイラ形状部（凸形状部）を形成している。スポイラ形状部の両端付近のヒンジ部に、補強材を設けることも提案されている。例えば特許文献１のヒンジ補強材は、アウタパネルとインナパネルとの間の隙間を閉塞するための閉塞部を有している。

国際公開ＷＯ２０１５／０３７１３２ Ａ１号

テールゲートを開閉する際に、スポイラ形状部に瞬間的に下向きの力あるいは上向きの衝撃荷重（バウンス・リバウンスの力）が加わるため、スポイラ形状部が撓むことが避けられない。しかもスポイラ形状部の下端側には、車体の側方から見て、板金が角度をなして曲がった形状の断面急変部が存在する。このためテールゲートが開閉される際にスポイラ形状部に加わる衝撃荷重によって、スポイラ形状部が変形する。このような衝撃荷重によってスポイラ形状部が繰返し変形すると、断面急変部付近が耐久強度の弱点となることがある。特にスポイラ形状部にハイマウントストップランプが配置された車両では、スポイラ形状部の重量にハイマウントストップランプの重量が加わるため、テールゲートを閉じた瞬間に生じるスポイラ形状部の変形がさらに大きくなる可能性がある。

特許文献１の板金製スポイラはスポイラ形状部の両端付近がヒンジ補強材によって補強されているが、一対のヒンジ部間の中間部（車体の幅方向中間部）はヒンジ補強材が存在しないため、スポイラ形状部の大部分を補強することができない。仮に補強材を一対のヒンジ部間に配置してしまうと、スポイラ形状部にハイマウントストップランプを配置する車両では、ハイマウントストップランプのハーネスを配索する上で補強材が邪魔になる。

単に剛性が大きいだけの補強材を板金製のスポイラ形状部に取付けると、テールゲートの開閉によってスポイラ形状部に繰返し発生する上下方向の衝撃荷重（バウンスとリバウンスによって生じる力）によって、補強材とスポイラ形状部との接合部（例えばスポット溶接部）に過剰な応力が発生し、車両の耐用年数中に接合部が剥がれるなどの問題が生じる可能性が考えられる。

従って本発明の目的は、板金製のスポイラ形状部を備えた車両において、スポイラ形状部の強度（テールゲートの開閉耐久強度）を高めることができるテールゲートスポイラの補強構造を提供することにある。

本発明の１つの実施形態に係るテールゲートスポイラの補強構造は、アウタパネルとインナパネルとを有し車体に対し上下方向に開閉可能なテールゲートと、前記アウタパネルの上部に形成され上壁と後壁とを有するスポイラ形状部と、前記スポイラ形状部の内側において前記インナパネルに設けられた補強材取付部と、前記スポイラ形状部の下端側と前記補強材取付部との間に設ける補強部材とを有し、前記補強部材は、前記補強材取付部に固定される上部と、前記スポイラ形状部の下端側に固定される下部と、前記上部と前記下部との間に形成された中間部とを具備している。

前記スポイラ形状部の下端側に断面急変部を有し、前記断面急変部の下方に、前記アウタパネルと前記インナパネルとを互いに固定する接合部を有してもよい。また前記スポイラ形状部の前記後壁にハイマウントストップランプを取付けるストップランプ用開口が形成され、前記インナパネルには、前記ストップランプ用開口と対応した位置に作業用開口を有し、この作業用開口に前記補強材取付部が配置されてもよい。

前記補強部材の前記下部が下端に向かって幅が広がる形状であり、前記中間部は前記下部よりも幅が狭くかつ前記インナパネルに向かって凹む形状であり、前記中間部の曲げ剛性が前記下部の曲げ剛性よりも小さくてもよい。さらに前記アウタパネルに、前記スポイラ形状部の内部において前記補強材取付部に向かって突出する延出部が設けられ、前記延出部と前記補強部材の前記下部とが互いに溶接部によって固定されてもよい。前記補強部材の前記上部を前記補強材取付部に固定するボルトをさらに有していてもよい。前記作業用開口と前記補強材取付部とを車室側から覆うカバー部材をさらに備えているとよい。

本発明によれば、アウタパネルの一部からなる板金製のスポイラ形状部を備えた車両において、スポイラ形状部の耐久強度を高めることができる。

１つの実施形態に係るテールゲートスポイラを備えた車両の斜視図。 図１に示された車両のテールゲートのアウタパネル等を車両後方から見た背面図。 同テールゲートのアウタパネルの一部を示す斜視図。 同テールゲートのインナパネルと補強部材等を示す斜視図。 同テールゲートの上部の車両前後方向に沿う断面図。 図４に示されたインナパネルの補強材取付部の斜視図。 補強部材を拡大して示す斜視図。 図７に示されたテールゲートにハイマウントストップランプやカバー部材を取付ける前の状態を示す断面図。 同テールゲートのスポイラ形状部に生じる力を模式的に示す図。

以下に１つの実施形態に係るテールゲートスポイラの補強構造について、図１から図９を参照して説明する。
図１は車両１０の一例である。この車両１０は、車体１１の後部にテールゲート１２を有している。テールゲート１２はバックドアと称されることもあり、車体１１の後端の上部に配置された一対のヒンジ部１５，１６によって、上下方向（図１に矢印Ａ１で示す方向）に開閉可能に車体１１に支持されている。矢印Ａ２は車両１０の前方を示している。

図２は、テールゲート１２を構成するアウタパネル２０等の一部を車両後方から見た背面図である。図２中の矢印Ａ３が車両１０の幅方向である。図３はアウタパネル２０の一部を示す斜視図である。テールゲート１２は、図３に示すアウタパネル２０と、図４に示すインナパネル２１と、ヒンジ部１５，１６付近を補強するヒンジリンフォース２２，２３などを含んでいる。

図２および図３に示されるようにアウタパネル２０は、リヤガラス２４（図１に示す）が配置される窓開口２５を有する下側パネル２０ａと、スポイラ形状部３０を有する上側パネル２０ｂとを含んでいる。下側パネル２０ａの上端と上側パネル２０ｂの下端（スポイラ形状部３０の下端側）とが互いにスポット溶接等の固定手段によって固定されることにより、テールゲート１２のための板金製のアウタパネル２０が構成されている。

アウタパネル２０の上部にスポイラ形状部３０が形成されている。スポイラ形状部３０は、走行中の空力特性や意匠性を考慮した形状の上壁３１および後壁３２と、後壁３２の下側に形成された枠部３３と、接合部３４（図５，図８に示す）などを有している。接合部３４は、スポット溶接等の固定手段によって、インナパネル２１の一部（窓枠部２１ａ）に固定される。スポイラ形状部３０の後壁３２の車体幅方向の中央に、ハイマウントストップランプ３５を取付けるためのストップランプ用開口３６が形成されている。

図４は、インナパネル２１の一部と、ヒンジリンフォース２２，２３と、スポイラ形状部３０の両端を塞ぐ端部材３８，３９と、補強部材４０と、カバー部材４１などを示している。補強部材４０とカバー部材４１については後に詳しく説明する。インナパネル２１はテールゲート１２の車内側に配置され、トリム等の内装用装飾材によって覆われる。

図４に示されるようにインナパネル２１には、アウタパネル２０の窓開口２５（図２と図３に示す）と対応した位置に窓用開口部４５が形成されている。インナパネル２１の上部の車体幅方向の中央に、作業用開口５０と補強材取付部５１とが形成されている。作業用開口５０は車体１１の幅方向に延びている。補強材取付部５１は、作業用開口５０の中央を上下方向（縦方向）に横切るように形成されている。補強材取付部５１に貫通孔５２が形成されている。

作業用開口５０と補強材取付部５１とは、窓枠部２１ａの上側近傍に形成されている。しかも作業用開口５０と補強材取付部５１とは、それぞれ、ストップランプ用開口３６に対し車体前方に対向している。作業用開口５０は、ハイマウントストップランプ３５を取付ける際、あるいはハイマウントストップランプ３５のハーネスを扱う際などに利用される。インナパネル２１には、窓枠部２１ａに沿って車体の幅方向に延びる凹部２１ｂが形成され、窓枠部２１ａや補強材取付部５１の剛性を高めている。

図５は、テールゲート１２の上部の車両前後方向に沿う縦断面図である。図５中に矢印Ａ４で示す方向が車体１１の後方である。アウタパネル２０の上部にスポイラ形状部３０が形成されている。スポイラ形状部３０の後壁３２とその下側の枠部３３との境に、車体１１の側方から見て、板金が角度をなして大きく折曲がる形状の断面急変部５５が形成されている。断面急変部５５は、後壁３２と枠部３３との間が例えば９０°に近い角度をなして曲がる形状となっている。しかもこの断面急変部５５は、スポイラ形状部３０の下側の枠部３３に沿って車体１１の幅方向に延びている。

スポイラ形状部３０の前端すなわちアウタパネル２０の上端２０ｃは、ヘミング部５８等の結合部を介してインナパネル２１の上端２１ｃに固定されている。スポイラ形状部３０の下端側の枠部３３は、スポット溶接等の接合部３４を介して、インナパネル２１の窓枠部２１ａに固定されている。このようにしてテールゲート１２の上部に、車体後方に比較的大きく突き出る形状の板金製のテールゲートスポイラ６０が構成されている。テールゲートスポイラ６０の内側には閉断面の内部空間Ｓ１が形成されている。

スポイラ形状部３０の下端側には、スポイラ形状部３０の内側に突出する延出部２０ｄが枠部３３に沿って設けられている。この延出部２０ｄは、スポイラ形状部３０の内部空間Ｓ１において、補強材取付部５１の取付座５１ａに向けて突出している。枠部３３は断面急変部５５の下側に位置している。アウタパネル２０の一部である枠部３３とインナパネル２１の一部である窓枠部２１ａとが、延出部２０ｄを間に挟んだ状態で、接合部３４によって互いに固定されている。

図６は補強材取付部５１を拡大して示す斜視図である。補強材取付部５１は、スポイラ形状部３０の内部空間Ｓ１において車体１１の後方に向って突き出ている。補強材取付部５１の上部には、車体後側が低くなる形状の傾斜した取付座５１ａが形成されている。取付座５１ａに形成された貫通孔５２には、補強部材４０の上部を固定するためのボルト７０が挿入される。

図７は補強部材４０の斜視図である。補強部材４０は板金のプレス成形品であり、スポイラ形状部３０の内部空間Ｓ１において、補強材取付部５１とスポイラ形状部３０の下端側との間に設けられている。補強部材４０は、補強材取付部５１に固定される上部４０ａと、スポイラ形状部３０の断面急変部５５の下側付近に固定される下部４０ｂと、上部４０ａと下部４０ｂとの間に形成された上下方向の中間部４０ｃとを有している。補強部材４０の周囲には、ほぼ全周にわたって実質的に連続するフランジ部４０ｄと、フランジ部４０ｄの内側に形成された浅く凹む形状の底部４０ｅとを有している。

補強部材４０の上部４０ａには、ボルト７０がねじ込まれる溶接ナット等のナット部７１が設けられている。補強部材４０の上部４０ａは、ボルト７０とナット部７１とによって、補強材取付部５１の取付座５１ａに固定される。ボルト７０は、補強材取付部５１の貫通孔５２に挿入され、ナット部７１にねじ込まれる。補強部材４０の上部４０ａと下部４０ｂ付近には、補強部材４０とアウタパネル２０とを溶接部Ｗ１によって固定する際に補強部材４０の位置決めに使用する孔７５，７６が形成されている。

補強部材４０の下部４０ｂは、下端４０ｆに向かって幅が広がる末広がり形状である。補強部材４０の下部４０ｂはアウタパネル２０の延出部２０ｄにスポット溶接等の溶接部Ｗ１によって固定されている。なお補強部材４０の下部４０ｂを延出部２０ｄに固定する代わりに、アウタパネル２０の断面急変部５５の下側付近に直接固定してもよい。

補強部材４０の中間部４０ｃは下部４０ｂよりも幅が小さい。この中間部４０ｃは、上部４０ａおよび下部４０ｂと比較して曲げ剛性が小さい断面形状としている。しかもこの中間部４０ｃは、図５等に示されるように車体の側方から見て、インナパネル２１の窓枠部２１ａの近傍に形成された凹部２１ｂに向かって凹む形状であり、さらに中間部４０ｃ付近のフランジ部４０ｄの高さを小さくすることにより、曲げ剛性が比較的小さい中間部４０ｃ（低剛性部）としている。

補強部材４０の中間部（低剛性部）４０ｃは、上部４０ａと下部４０ｂとの間に働く引張りの荷重（図５に矢印Ｆ１で示す方向の力）に耐えることができるとともに、曲げ方向に加わる荷重（矢印Ｆ２で示す方向の力）に対しては、ある程度撓む（弾性変形する）ことが可能である。この中間部（低剛性部）４０ｃは、図５に示すようにテールゲート１２が閉位置まで回動降下した状態において、断面急変部５５のほぼ前方に対向するように配置されている。

インナパネル２１の上部の作業用開口５０を覆うようにカバー部材４１が装着される。カバー部材４１は作業用開口５０を覆うに足る大きさを有し、図５に示されるように作業用開口５０だけでなく補強材取付部５１とボルト７０もカバー部材４１によって覆われるようになっている。カバー部材４１は、車室側から爪部４１ａあるいはファスナ部品によってインナパネル２１に固定される。

図８は、テールゲートスポイラ６０にハイマウントストップランプ３５やカバー部材４１を取付ける前の状態を示している。スポイラ形状部３０の後壁３２に形成されたストップランプ用開口３６にハイマウントストップランプ３５が挿入され、ねじ部材あるいはファスナ部品によってハイマウントストップランプ３５が後壁３２に固定される。補強部材４０の上部４０ａは、ボルト７０によって予め補強材取付部５１の取付座５１ａに固定されている。

ハイマウントストップランプ３５のハーネス等を車室側から扱う場合に、必要に応じて作業用開口５０に手指を入れるなどして配索作業等が行われる。ハイマウントストップランプ３５をストップランプ用開口３６に固定し、配索作業が終了したのち、カバー部材４１をインナパネル２１に取付けることにより、作業用開口５０と補強材取付部５１とボルト７０とがカバー部材４１によって覆われる。このため車室側から作業用開口５０や補強材取付部５１およびボルト７０等が見えてしまうことを回避できる。

図９は、テールゲート１２を閉じた瞬間にスポイラ形状部３０に加わる力を模式的に表した図である。テールゲート１２はヒンジ部１５，１６の回動中心Ｃ１を中心として上下方向に回動する。図９中のＧ１は、スポイラ形状部３０の重心を示している。スポイラ形状部３０の車体後方への突出量が大きいため、スポイラ形状部３０の重心Ｇ１から回動中心Ｃ１までの距離Ｌ１はかなり大きいものとなっている。このためテールゲート１２を閉じた瞬間に慣性力によって重心Ｇ１に生じる下向きのモーメント力Ｆ１も比較的大きい。

図９中のＧ２は、スポイラ形状部を有しないテールゲートのアウタパネル上部の重心を示している。スポイラ形状部を有しないテールゲートの場合、重心Ｇ２から回動中心Ｃ１までの距離Ｌ２は、スポイラ形状部３０の重心Ｇ１から回動中心Ｃ１までの距離Ｌ１よりもかなり小さい。このためテールゲートを閉じた瞬間に生じる下向きのモーメント力Ｆ２は問題になるほど大きくはない。しかもスポイラ形状部を有しないアウタパネルには断面急変部５５が存在しないため、テールゲートが繰返し開閉されても、アウタパネルの下縁の接合部に作用する剪断荷重は、それほど大きくない。

これに対しスポイラ形状部３０を有するテールゲート１２では、単にスポイラ形状部３０の重量が大きいだけでなく、重心Ｇ１から回動中心Ｃ１までの距離Ｌ１が大きく、しかもスポイラ形状部３０の下端側の接合部３４の近傍に断面急変部５５を有しているため、テールゲート１２を閉じた瞬間に、スポイラ形状部３０が慣性力によって下方に移動しようとする。

このため図９中に誇張して破線Ｚ１で表したように、スポイラ形状部３０が下方に移動することにより、重心Ｇ１に下方に向かうモーメント力Ｆ１が生じる。さらに閉じた直後の反動により、図９に誇張して２点鎖線Ｚ２で表したように、スポイラ形状部３０が跳ね上がる。つまりテールゲート１２を閉じた瞬間に生じる下向きのモーメント力Ｆ１の分力Ｍ１と、反動によって反対方向に加わる力とが、接合部３４を剪断する方向の剪断荷重として作用する。よってテールゲート１２の開閉が繰返されると、接合部３４の耐久強度が問題となる。

しかるに本実施形態では、テールゲート１２を閉じた瞬間に接合部３４に加わる剪断荷重が補強部材４０にも入力し、接合部３４に入力しようとする剪断方向の荷重を補強部材４０が分担するとともに、補強部材４０の中間部（低剛性部）４０Ｃがある程度撓むことができることによって剪断荷重を曲げのモードに変換するため、接合部３４に過剰な応力が生じることが抑制され、接合部３４が剥離するなどの問題を回避できる。

もしも補強部材４０の剛性が大きすぎると、補強部材４０の両端付近に過剰な応力が作用し、接合部３４の耐久強度に悪影響を与えてしまう可能性がある。これに対し本実施形態の補強部材４０は、スポイラ形状部３０の断面急変部５５と対応した位置に低剛性の中間部４０ｃが形成されているため、テールゲート１２を閉じた瞬間に補強部材４０の厚さ方向に加わる分力Ｍ２（図９に示す）と反動による反対方向の力に対し、中間部（低剛性部）４０ｃがある程度撓む（弾性変形する）ことにより、補強部材４０の両端に過剰な応力が生じることが回避される。このため補強部材４０の下部４０ｂの溶接部Ｗ１や接合部３４に生じる過剰な応力を低減でき、溶接部Ｗ１や接合部３４が剥がれるなどの問題を回避することができるものである。

なお本発明を実施するにあたって、テールゲート、スポイラ形状部、アウタパネルとインナパネル、補強部材など、テールゲートスポイラを構成する各部材の形状や配置等の具体的な態様を必要に応じて種々に変更して実施できることは言うまでもない。例えばハイマウントストップランプをテールゲートの車室側のリヤガラス上部に配置する車両では、インナパネルに作業用の開口を形成する必要がないためカバー部材は不要であるが、そのような場合には、補強部材を固定するためのボルトの頭部を化粧用飾り部材やトリムによって覆うようにしてもよい。また補強部材は車体幅方向の複数個所に配置してもよい。

１０…車両、１１…車体、１２…テールゲート、１５，１６…ヒンジ部、２０…アウタパネル、２０ａ…下側パネル、２０ｂ…上側パネル、２０ｃ…上端、２０ｄ…延出部、２１…インナパネル、３０…スポイラ形状部、３１…上壁、３２…後壁、３３…枠部、３４…接合部、３５…ハイマウントストップランプ、３６…ストップランプ用開口、４０…補強部材、４０ａ…上部、４０ｂ…下部、４０ｃ…中間部（低剛性部）、４０ｄ…フランジ部、４０ｅ…底部、４１…カバー部材、５０…作業用開口、５１…補強材取付部、５５…断面急変部、６０…テールゲートスポイラ、７０…ボルト、Ｗ１…溶接部。

Claims (7)

1. アウタパネルとインナパネルとを有し、車体に対し上下方向に開閉可能なテールゲートと、
   前記アウタパネルの上部に形成され、上壁と後壁とを有するスポイラ形状部と、
   前記スポイラ形状部の内側において前記インナパネルに設けられた補強材取付部と、
   前記スポイラ形状部の下端側と前記補強材取付部との間に設ける補強部材とを有し、
   前記補強部材は、
   前記補強材取付部に固定される上部と、
   前記スポイラ形状部の下端側に固定される下部と、
   前記上部と前記下部との間に形成された中間部と、
   を具備したことを特徴とするテールゲートスポイラの補強構造。
2. 前記スポイラ形状部の下端側に断面急変部を有し、前記断面急変部の下方に、前記アウタパネルと前記インナパネルとを互いに固定する接合部を有したことを特徴とする請求項１に記載のテールゲートスポイラの補強構造。
3. 前記スポイラ形状部の前記後壁にハイマウントストップランプを取付けるストップランプ用開口が形成され、前記インナパネルには、前記ストップランプ用開口と対応した位置に作業用開口を有し、この作業用開口に前記補強材取付部が配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載のテールゲートスポイラの補強構造。
4. 前記補強部材の前記下部が下端に向かって幅が広がる形状であり、前記中間部は前記下部よりも幅が狭くかつ前記インナパネルに向かって凹む形状であり、前記中間部の曲げ剛性が前記下部の曲げ剛性よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のテールゲートスポイラの補強構造。
5. 前記アウタパネルに、前記スポイラ形状部の内部において前記補強材取付部に向かって突出する延出部が設けられ、
   前記延出部と前記補強部材の前記下部とが互いに溶接部によって固定されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のテールゲートスポイラの補強構造。
6. 前記補強部材の前記上部を前記補強材取付部に固定するボルトをさらに有したことを特徴とする請求項５に記載のテールゲートスポイラの補強構造。
7. 前記作業用開口と前記補強材取付部とを車室側から覆うカバー部材をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のテールゲートスポイラの補強構造。

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