本発明の一実施形態に係る車両後部パーティション構造について図1〜図5を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印FRは車両前方側を示しており、矢印UPは車両上方側を示しており、矢印Wは車両幅方向を示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の左右を示すものとする。
(車両)
まず、本発明の実施形態に係る車両後部パーティション構造が適用される車両10における車両後部12の構成について、図1を用いて説明する。
車両後部12には、荷室としてのラゲージルーム14が設けられ、ラゲージルーム14の車両前方向には客室としての車室16が設けられている。このラゲージルーム14と車室16の床面(下側面)は、フロアパネル18で構成されている。
フロアパネル18は、ラゲージルーム14と車室16との境界部分において高低差を備えるキックアップ状に形成されており、ラゲージルーム14の床面を構成する床部18Aから車室16の床面を構成する床部18Bにかけて下方向に延出された段部18Cに、後述する骨格部材40が固定されている。
フロアパネル18の床部18Bにおける車両幅方向中央部には、車両前後方向に沿ってフロアトンネル18Dが設けられており、フロアトンネル18Dの後端部は段部18Cに接合されている。
フロアパネル18の車両幅方向外側には、図示しない後輪を収容するリアホイールハウス20が配置されている。このリアホイールハウス20の上部にはサスペンションタワー22が設けられており、後輪を支持する図示しないサスペンションの上端部に支持されている。
ラゲージルーム14と車室16との境界部分は、後述するパーティションパネル30によって仕切られており、このパーティションパネル30の一部であるアッパパネル34は、車両10のアッパーバックパネル24に固定されている。アッパーバックパネル24は車両幅方向及び車両前後方向に延在しており、ラゲージルーム14の天井面(上側面)を構成している。
(パーティションパネル)
次に、本発明の実施形態に係るパーティションパネル30、骨格部材40及びブラケット50について、図1、図2(A)、(B)を用いて説明する。
図1に示すように、パーティションパネル30は、ラゲージルーム14と車室16との境界部分に設置された、ラゲージルーム14の前壁を形成するCFRP(炭素繊維強化プラスチック)製の仕切板である。パーティションパネル30は、パーティションパネル30の下端部からみて上端部側(アッパパネル34側)が車両後方側へ傾斜するように配置されている。なお、パーティションパネル30の車両前方には図示しないリアシートが配置されている。
図2(A)に示すように、パーティションパネル30は、略三角形状の板状に形成されたパネル部32と、パネル部32の上側の一辺に沿って形成され、パネル部32と一体的に成形されたアッパパネル34と、パネル部32の下側の二辺に沿ってそれぞれ形成され、パネル部32と一体的に成形されると共にパネル部32の前方へ突出したビード部36と、を備えている。
なお、パネル部32の「上側」及び「下側」とは、図1に示すようにパーティションパネル30を車両10に設置した状態における車両上側及び下側のことであり、同様に、パネル部32の「前方」とは、パーティションパネル30を車両10に設置した状態における車両前方のことである。
パーティションパネル30のパネル部32には、前方へ突出し、略上下方向に沿って延設されたリブ32Aが複数設けられている。これによりパーティションパネル30は、車両上下方向及び前後方向に沿う曲げ力に対する剛性が高められている。
パーティションパネル30のアッパパネル34は、車両幅方向に沿った側面視でL字状に形成されており、パネル部32に沿って車両上方へ延出された前板部34Aと、前板部34Aの上端から車両後方へ延出された上板部34Bと、上板部34Bの後端に形成され、図1に示すようにアッパーバックパネル24に係止され接着された係止部34Cと、を備えている。
アッパパネル34の車両幅方向端部には、ブラケット50が接着接合される。ブラケット50は、図2(A)に示すように、アッパパネル34の前板部34A、上板部34B、及び係止部34Cに沿う形状とされており、ブラケット50の車両幅方向内側部分の裏面(車両後方側及び下方側の面)と、アッパパネル34の表面(車両前方側及び上方側の面)とが接合される。さらにアッパパネル34とブラケット50とは、図示しないリベットを用いて機械的に接合することで、接合強度が高められている。
パーティションパネル30のビード部36は、頂点が下向きになるように配置された略三角形状のパネル部32における下側の二辺のそれぞれに沿って形成された補強ビードであり、パネル部32の前方へ突出した突出部36Aと、突出部36Aの両側に形成されたフランジ部36Bと、を備えている。フランジ部36Bはパネル部32と略面一とされ、パネル部32と一体化されている。
ビード部36は、車両10を正面から見たときにそれぞれ異なる方向(二方向)へ略V字状に延設されている。具体的には、2つのビード部36は、車両上下方向に対して対称に形成されると共に、それぞれ車両上下方向及び車両幅方向の双方に対して0°より大きく90°より小さい角度で交差するように延設され、車両10を正面から見たときに互いの交点から上方向に向かって拡がるように配置されている。
(骨格部材)
略車両上下方向に延設された固定部44と、固定部44から車両上方向及び車両幅方向の両側へ突出し、かつビード部36に沿って延設された補強部42と、を備えた鋼板製の補強部材である。
補強部42は、車両前方向に突出した突出部42Aと、突出部42Aの両側に形成され、固定部44と略面一とされたフランジ部42Bと、を備えている。図2(B)に示すように、パーティションパネル30と骨格部材40とを組付けた状態では、パーティションパネル30(ビード部36)の突出部36Aにおける前面に、骨格部材40(補強部42)の突出部42Aが接着接合され、パーティションパネル30(ビード部36)のフランジ部36Bの前面に、骨格部材40(補強部42)のフランジ部42Bが接着接合されている。さらに、パーティションパネル30のフランジ部36Bと骨格部材40のフランジ部42Bとは、図示しないリベットを用いて機械的に接合することで、接合強度が高められている。
なお、図2(A)に示すように、パーティションパネル30におけるビード部36の長さL1は、骨格部材40における補強部42の長さL2より短い。これにより、パーティションパネル30と骨格部材40とを組付けた状態では、補強部42の先端部42Eが、ビード部36の先端から突出する。
図1に示すように、パーティションパネル30、骨格部材40、ブラケット50を組付けた状態で車両10に配置すると、骨格部材40における固定部44の後面と、フロアパネル18における段部18Cの前面とが接触する。また、骨格部材40における補強部42の先端部42Eの後面と、サスペンションタワー22の前面とが接触する。また、ブラケット50の裏面と、サスペンションタワー22及びアッパーバックパネル24の表面とが接触する。
そして、骨格部材40における固定部44と、フロアパネル18の段部18Cとがボルト及び連続溶接によって接合される。また、骨格部材40における補強部42の先端部42Eと、サスペンションタワー22とが接着及びスポット溶接によって接合される。また、ブラケット50と、サスペンションタワー22及びアッパーバックパネル24とがスポット溶接及び連続溶接によって接合される。これにより、パーティションパネル30が、骨格部材40及びブラケット50を介して、車両10へ固定される。
なお、図3に示すように、アッパーバックパネル24には、ロアパネル26が接合されている。ロアパネル26は、アッパーバックパネル24に接合され車両下方向へ延出された後板部26Aと、後板部26Aの下端から車両前方向へ延出された下板部26Bと、を備えている。下板部26Bは、車両前方向側の端部が車両下方向へ折り返されている。そして、この下板部26Bにおける車両下方向へ折り返された部分とパーティションパネル30のアッパパネル34における前板部34Aとが、接着により接合されている。これによりアッパパネル34とロアパネル26とで閉断面を形成する。そして、アッパパネル34とロアパネル26とは閉断面を形成した状態で、図1に示す車両幅方向両側のサスペンションタワー22間に架け渡されている。
(作用・効果)
本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、パーティションパネル30が樹脂製であるため、鋼製の場合と比較して軽量である。また、樹脂材料としてCFRPを使用しているため、鋼やアルミニウム等の金属材料や、GFRP(ガラス繊維強化プラスチック)と比較して比強度及び比剛性(比弾性率)が高い。
さらに、図2(A)に示すように、パーティションパネル30には車体を正面から見たときに二方向へ略V字状にビード部36が延設されているため、ビード部36が無い場合や、一方向のみに延設されている場合と比較して、パーティションパネルの剛性が向上している。
つまり、例えばビード部が一方向にしか延設されていない場合、当該延設方向に沿う曲げ力に対しては高剛性となるが、当該延設方向に直交する曲げ力に対しては低剛性となる。これに対して、本実施形態に係るパーティションパネル30のビード部36は二方向に延設されているため、様々な方向の曲げ力に対する剛性が高められている。
また、パーティションパネル30には、ビード部36に沿って鋼製の骨格部材40が接合されているため、骨格部材40が接合されていない場合と比較して、曲げ力に対する剛性が高められている。さらに、外力が加わった際の変形追随性能が高く、弾性変形及び塑性変形することで衝突エネルギーを吸収できる。
この変形追随性能について説明する。図3に矢印Pで示すように骨格部材40と一体化したパーティションパネル30に対して車両後方側から静負荷を与えた場合に、骨格部材40及びパーティションパネル30に生じる応力σと歪みεとの関係が図4に実線で示されている。
この応力σは、例えばラゲージルーム14に置かれた積荷がパーティションパネル30に衝突した際に、骨格部材40及びパーティションパネル30が積荷から受ける単位面積当たりの外力と等しく、骨格部材40及びパーティションパネル30が積荷に与える単位面積当たりの反力と等しい。また、歪みεは、ラゲージルーム14に置かれた積荷がパーティションパネル30に衝突した際に、骨格部材40及びパーティションパネル30が変形する変位量と等しく、積荷がパーティションパネル30に衝突してから移動する移動量と等しい。
ラゲージルーム14に置かれた積荷がパーティションパネル30に衝突すると、図4に線分OAで示すように、骨格部材40及びパーティションパネル30が外力を受けて一体的に歪む。そして、歪み量がCFRP製のパーティションパネル30の許容歪み量ε1を越えた時点で、パーティションパネル30が破断する(点A)。このとき、パーティションパネル30には歪みε1に対応する応力が発生しているが、骨格部材40にも歪みε1に対応する応力が発生している。これらの応力の合計値が応力σ1で示されているが、この応力σ1は、上述したように、骨格部材40及びパーティションパネル30が積荷から受ける外力と等しい。
これに対して、パーティションパネル30に骨格部材40が接合されていない場合、パーティションパネル30は、図4に破線で示した線分OBのように、歪み量εがパーティションパネル30の許容歪み量ε1を越えた時点で破断する(点B)。このときの応力σ0は、パーティションパネル30及び骨格部材40の応力の合計値である応力σ1より小さい。
このように、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、パーティションパネル30が骨格部材40で補強されているため、パーティションパネル30が骨格部材40で補強されていない場合と比較して、パーティションパネル30が破断する際に受ける外力を大きくできる。換言すると、同じ大きさの外力を受けても、パーティションパネル30が破断し難い。
パーティションパネル30が破断した後は、鋼板製の骨格部材40が、積荷による外力の増加に伴い変形する。鋼材は、CFRPと比べて変形追随性能が高い。すなわち、外力に対して延性が高く脆性破壊しにくい。このため図4に曲線CEで示すように、骨格部材40は破断するまで(破断点E)十分に変形し、エネルギーを吸収することができる。
また、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、図1に示すように、骨格部材40における固定部44と、フロアパネル18の段部18Cとがスポット溶接され、骨格部材40における補強部42の先端部42Eと、サスペンションタワー22とがスポット溶接されている。
これにより骨格部材40は、フロアパネル18から車両幅方向両側のサスペンションタワー22へ架け渡されたブレース材として機能する。このため、例えば後輪のサスペンション(不図示)からサスペンションタワー22に車両幅方向で非対称な外力が入力された際、車両10が捩れ変形することを抑制できる。
また、本実施形態においては、図3に示すように、パーティションパネル30のアッパパネル34とロアパネル26とが、接着及びリベットにより接合されて閉断面を形成し、図1に示すように車両幅方向両側のサスペンションタワー22間に架け渡されている。このため、車体の捩れ抑制効果がさらに高められている。
なお、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、図2(B)に示すように、骨格部材40はパーティションパネル30の前面に接合するものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。
例えば図5(A)に示す骨格部材60のように、パーティションパネル30の後面に接合してもよい。この場合、パーティションパネル30(ビード部36)の突出部36Aの後面に、骨格部材60(補強部62)の突出部62Aが接合され、パーティションパネル30(ビード部36)のフランジ部36Bの後面に、骨格部材60(補強部62)のフランジ部62Bが接合される。
図7には、パーティションパネル30と骨格部材60とを組付けて車両10に配置した状態が示されている。図7に示すように、骨格部材60における固定部64と、フロアパネル18の段部18Cとがスポット溶接され、骨格部材60における補強部62の先端部62Eと、サスペンションタワー22とがスポット溶接されている。
また、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、図2(B)に示すように、パーティションパネル30(ビード部36)の突出部36A及び骨格部材40(補強部42)の突出部42Aが、何れも車両「前方に突出」するものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。
例えば図5(B)に示すパーティションパネル80及び骨格部材70のように、パーティションパネル80(ビード部86)の突出部86A及び骨格部材70(補強部72)の突出部72Aを、何れも車両「後方に突出」させてもよい。なお、パーティションパネル80(ビード部86)に対して、骨格部材70(補強部72)を後面に接合してもよい。
あるいは、図5(C)に示すパーティションパネル80及び骨格部材40のように、パーティションパネル80(ビード部86)の突出部86Aを車両「後方に突出」させ、骨格部材40(補強部42)の突出部42Aを車両「前方に突出」させてもよい。このように形成することで、パーティションパネル80と骨格部材40との間に閉断面が形成され、パーティションパネル80(ビード部86)の剛性が向上する。なお、パーティションパネルと骨格部材との間に閉断面を形成する実施形態は、突出部36Aが車両前方に突出したパーティションパネル30に適用することもできる。この場合、図5(A)における骨格部材60の突出部62Aを、車両後方へ突出するように形成する。
また、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、パーティションパネル30と骨格部材40の接合方法として、接着及び機械式接合としてのリベットを併用しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば接着のみを用いてもよいし、リベットのみを用いてもよい。さらに、機械式接合としてはリベットに代えて、ねじ接合などを用いることもできる。図2(A)に示すパーティションパネル30とブラケット50、図5(A)に示すパーティションパネル30と骨格部材60、図5(B)に示すパーティションパネル80と骨格部材70、図5(C)に示すパーティションパネル80と骨格部材40の接合方法についても同様である。
さらに、図5(D)に示すパーティションパネル90と骨格部材40のように、骨格部材40の補強部42を、パーティションパネル90におけるビード部96に埋め込んでもよい。この場合、パーティションパネル90の成型時、骨格部材40を組付けてCFRPを硬化させる。
また、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、図2(B)に示すように、骨格部材40の補強部42において、突出部42Aの両側にフランジ部42Bが形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばフランジ部42Bを形成しなくても、パーティションパネル30のビード部36を補強することができる。フランジ部42Bを設けない場合、パーティションパネル30のビード部36におけるフランジ部36Bも省略できる。
なお、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、パーティションパネル30のビード部36は、車体を正面から見たときに二方向へ略V字状に延設して形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。ビード部は、例えばアッパーバックパネル24及びフロアパネル18間の方向(車両10の上下方向)や、車両幅方向両側のサスペンションタワー22間の方向(車両10の幅方向)の一方向のみへ延設するものとしてもよい。ビード部を一方向のみに延設した場合でも、ビード部を設けない構成と比較して、パーティションパネル30の剛性を向上できる。
また、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、パーティションパネル30にビード部36を形成しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図6(A)、(B)に示すように、ビード部36を設ける代わりに、パネル部32を延設して平坦に形成し、この平坦に形成された部分の車両前方側に、骨格部材40の補強部42を接合してもよい。ビード部36を設けなければ、補強部42の形状を自由に選択できる。例えば図6(B)に示す補強部46のように、角パイプで形成することができる。
また、図6(C)に示すように、パネル部32を延設して平坦に形成された部分の車両後方側に、車両後方側へ突出する突出部102Aを備えた骨格部材100(補強部102)のフランジ部102Bを接合してもよい。さらに、図6(D)に示すように、角パイプで形成した補強部46を、パネル部32を延設して平坦に形成された部分の車両後方側に接合してもよい。
また、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、図1に示すように、骨格部材40がフロアパネル18から車両幅方向両側のサスペンションタワー22へ架け渡されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば骨格部材40は、フロアパネル18からサスペンションタワー22の周囲の板金へ架け渡してもよい。この場合、骨格部材40における補強部42の先端部42Eを、この板金へスポット溶接及び接着により接合する。骨格部材60、70(図5(A)、(B)参照)についても同様に、サスペンションタワー22の周囲の板金へ架け渡してもよい。
なお、骨格部材40における補強部42の先端部42Eと、サスペンションタワー22又はサスペンションタワー22の周囲の板金とは、ボルトで接合してもよく、ボルトと溶接を組合わせて接合してもよい。又はリベット等で接合してもよい。つまり、骨格部材40に外力が加わった際に、骨格部材40が塑性変形する前に破断しない機械的強度を備えていれば、接合方法は任意である。同様に、骨格部材40における固定部44とフロアパネル18の段部18Cとの接合方法や、ブラケット50と、サスペンションタワー22及びアッパーバックパネル24との接合方法も任意である。骨格部材60、70についても同様である。
また、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、図1に示すように、骨格部材40における固定部44と、フロアパネル18の段部18Cとがスポット溶接され、骨格部材40における補強部42の先端部42Eと、サスペンションタワー22とがスポット溶接されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。スポット溶接に代えてレーザー溶接で接合してもよいし、ボルトやリベットで接合してもよい。骨格部材60、70についても同様である。
また、本実施形態に係る車両後部パーティション構造では、パーティションパネル30を形成する樹脂材料としてCFRPを使用しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば強化繊維としてガラス繊維を用いたGFRPを使用してもよいし、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、ポリウレタン(PU)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、及びポリプロピレン(PP)樹脂など、各種の熱可塑性樹脂を繊維強化しないで使用することもできる。
さらに、骨格部材40、60、70を構成する鋼板は、これらの樹脂材料と比較して延性が高いものであればよく、引張強度が高い高張力鋼板や、延性が高い低降伏点鋼等を適宜選択できる。このように、本発明は様々な態様で実施することができる。