JP2019093863A - 車体後部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】サスタワーガセットやルーフサイドアウタの板厚を変更すること無しに、各部材同士の間の着力点剛性を十分に確保し、疲労強度の低下を抑制できる車体後部構造を提供する。【解決手段】ホイールハウス２の車幅方向外側に接合され且つ該ホイールハウス２よりも上方に延在するルーフサイドアウタ３と、ホイールハウス２の車幅方向内側に配設され且つ下端部がホイールハウス２に接合されるサスタワーガセット４とを備えた車体後部構造において、サスタワーガセット４の上側フランジ部４６に対向する位置に開口６１を形成し、この開口６１を通じて、ルーフサイドアウタ３とサスタワーガセット４とをバルク部材７によって連結する。これにより、各部材同士の接合部分における口開き変形を抑制することができ、この接合部分に発生する応力を抑制できて、疲労強度の低下を抑制することができる。【選択図】図２

Description

本発明は車体後部構造に係る。特に、本発明は、車体剛性の向上を図るための対策に関する。

従来、一般的な車両におけるホイールハウス（リヤ側のホイールハウス）周りの車体後部構造としては、例えば特許文献１にも開示されているように、ホイールハウスアウタとホイールハウスインナとによって前記ホイールハウスが構成されていると共に、このホイールハウスにルーフサイドアウタおよびサスタワーガセットがそれぞれスポット溶接によって接合されている。

図９は、車体後部（車体右側後部）におけるホイールハウスａ周りを車体外側から見た斜視図（ルーフサイドアウタｂ周辺の車体構造を示す斜視図）である。また、図１０は、車体後部におけるホイールハウスａ周りを車体内側から見た斜視図（サスタワーガセットｃ周辺の車体構造を示す斜視図）である。各図における矢印ＦＲは車体前方向、矢印ＵＰは上方向、矢印ＬＨは車体左方向、矢印ＲＨは車体右方向をそれぞれ示している。また、各図における丸印はスポット溶接箇所を示している。

これらの図に示すように、ルーフサイドアウタｂは、下端部がホイールハウスアウタａ１に、上端部がルーフサイドレールｄに、上下方向の中間部がリヤクォータインナｅ（リヤフェンダインナとも呼ばれる）にそれぞれスポット溶接によって接合されている。また、サスタワーガセットｃは、下端部がホイールハウスインナａ２に、上端部がリヤクォータインナｅにそれぞれスポット溶接によって接合されている。

そして、この種の車体においては、各部材（パネル材）同士の間の着力点剛性を十分に確保し、高い車体剛性を実現することが望まれる。この着力点剛性は、車両の操縦安定性に与える影響が大きく、この着力点剛性が低い場合には操縦安定性の低下に繋がってしまう。

特開２０１３−３５５００号公報

ところで、車両が凹凸路面を走行する際、左右のリヤサスペンションタワー（以下、リヤサスタワーという）が上下逆位相の入力を受けた場合には、車体（ボデー骨格）に捩れが生じ、ホイールハウスａに対するルーフサイドアウタｂおよびサスタワーガセットｃの接合部分に大きな変形（所謂口開き変形）を招いてしまう虞がある。

つまり、前記入力を受けた場合、ルーフサイドアウタｂは車幅方向の外側に変形しようとするが、一般的にサスタワーガセットｃは、相対的に板厚の大きい部材を用いているため変形し難くなっており、ルーフサイドアウタｂの変形を妨げるように作用する。

図１１は、ホイールハウスａに対するルーフサイドアウタｂおよびサスタワーガセットｃの接合部分を車体前後方向から見た図であって、図１１（ａ）は前記入力を受ける前の状態を、図１１（ｂ）は前記入力を受けた状態をそれぞれ示している。この図１１に示すように、ルーフサイドアウタｂはサスタワーガセットｃの上端位置よりも上方に延在していることから、サスタワーガセットｃはルーフサイドアウタｂの下側部分の変形を妨げるように作用する。このため、これら部材ｂ，ｃ間の結合強度が低下し、この接合部分にあっては、ルーフサイドアウタｂがサスタワーガセットｃに対して外側に変形する所謂口開き変形の変形量が大きくなってしまうことになる。その結果、この接合部分に大きな応力が発生し、疲労強度の低下を招いてしまう虞がある。

特に、荷室とキャビンとの間にアッパバックを備えない車体構造となっている車両（例えばハッチバック型車両）にあっては、上述した状況が生じやすく各部材同士の溶接箇所における着力点剛性を十分に確保することが難しかった。

前記疲労強度を高める対策として、サスタワーガセットｃの板厚を小さくしてルーフサイドアウタｂの下側部分の変形を許容して応力を緩和することが考えられるが、これでは、リヤサスタワーの着力点剛性が低くなってしまい操縦安定性の低下に繋がってしまう。

また、ルーフサイドアウタｂの板厚を大きくすることで疲労強度を高めることも考えられるが、これでは、車体重量の大幅な増加に繋がってしまい、衝突性能や燃費性能に悪影響を与えてしまうことになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サスタワーガセットやルーフサイドアウタの板厚変更を行わずに、各部材同士の接合部分における疲労強度の低下を抑制できる車体後部構造を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、ホイールハウスの車幅方向外側に接合され且つ該ホイールハウスよりも上方に延在するルーフサイドアウタと、前記ホイールハウスの車幅方向内側に配設され、上端部が前記ルーフサイドアウタの上端部よりも下方に位置するサスタワーガセットとを備えた車体後部構造を前提とする。そして、この車体後部構造は、前記ルーフサイドアウタと前記サスタワーガセットの前記上端部とが連結部材を介して互いに連結されていることを特徴とする。

この特定事項により、ホイールハウス、ルーフサイドアウタおよびサスタワーガセットに対して口開き変形方向の荷重が入力された場合、ルーフサイドアウタとサスタワーガセットの上端部とが連結部材を介して互いに連結されていることにより、これら部材同士の接合部分における口開き変形を抑制することができる。このため、この接合部分に発生する応力を抑制でき、疲労強度の低下を抑制することができる。

本発明では、ホイールハウスの車幅方向外側にルーフサイドアウタが、ホイールハウスの車幅方向内側にサスタワーガセットがそれぞれ接合された車体後部構造において、ルーフサイドアウタとサスタワーガセットの上端部とを連結部材を介して互いに連結している。これにより、各部材同士の接合部分における口開き変形を抑制することができ、この接合部分に発生する応力を抑制できて、疲労強度の低下を抑制することができる。

車体フレームの後部を示す側面図である。 車体後部におけるホイールハウス周りを車体右前側から見た分解斜視図である。 車体後部におけるホイールハウス周りを車体右後側から見た斜視図である。 バルク部材の斜視図である。 図３におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 実施形態におけるリヤクォータインナ、ルーフサイドアウタおよびサスタワーガセットそれぞれの変形状態を説明するための各部材の断面形状の模式図である。 従来技術におけるリヤクォータインナ、ルーフサイドアウタおよびサスタワーガセットそれぞれの変形状態を説明するための各部材の断面形状の模式図である。 変形例における図５相当図である。 従来技術におけるホイールハウス周りを車体外側から見た斜視図である。 従来技術におけるホイールハウス周りを車体内側から見た斜視図である。 ホイールハウスに対するルーフサイドアウタおよびサスタワーガセットの接合部分を車体前後方向から見た図であって、図１１（ａ）は口開き方向の入力を受ける前の状態を、図１１（ｂ）は口開き方向の入力を受けた状態をそれぞれ示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、ハッチバック型車両に本発明を適用した場合について説明する。

−車体後部の概略構造−
図１は、車体フレーム（モノコックボデー）１の後部を示す側面図である。また、図２は、車体後部におけるホイールハウス２周りを車体右前側から見た分解斜視図である。また、図３は、車体後部におけるホイールハウス２周りを車体右後側から見た斜視図である。図２および図３における矢印ＦＲは車体前方向、矢印ＵＰは上方向、矢印ＬＨは車体左方向、矢印ＲＨは車体右方向をそれぞれ示している。また、図２および図３における丸印はスポット溶接箇所を示している。また、これら図２および図３では、ホイールハウス２および後述するリヤクォータインナ６を仮想線で示している。

これらの図に示すように、本実施形態に係る車体フレーム１の車体後部構造としては、ホイールハウスアウタ２１とホイールハウスインナ２２とによって前記ホイールハウス２が構成されていると共に、このホイールハウス２にルーフサイドアウタ３およびサスタワーガセット４がそれぞれスポット溶接によって接合されている。

具体的には、各図に示すように、ルーフサイドアウタ３は、下端部がホイールハウスアウタ２１に、上端部がルーフサイドレール５に、上下方向の中間部がリヤクォータインナ６にそれぞれスポット溶接によって接合されている。また、サスタワーガセット４は、下端部がホイールハウスインナ２２に、上端部がリヤクォータインナ６にそれぞれスポット溶接によって接合されている。

前記ホイールハウスアウタ２１およびホイールハウスインナ２２は、それぞれ外周囲に外側に向けて延在するフランジ部２１ａ，２２ａを備えている。また、前記リヤクォータインナ６の下端縁は、これらフランジ部２１ａ，２２ａの形状に沿った略円弧形状となっている。そして、ホイールハウスアウタ２１のフランジ部２１ａとホイールハウスインナ２２のフランジ部２２ａとの間にリヤクォータインナ６の下端縁が挟まれた状態で、これら３枚のパネル材がスポット溶接によって一体的に接合されている。これにより、ホイールハウスアウタ２１とホイールハウスインナ２２とによってホイールハウス２が構成され、このホイールハウス２の内側がリヤタイヤを収容するための空間として形成されている。

前記ルーフサイドアウタ３は、車体前後方向に沿って延びる第１板部３１と、該第１板部３１における車体前後方向の両端から車幅方向の内側に向かってそれぞれ延びる前側（車体前後方向の前側）の第２板部３２および後側（車体前後方向の後側）の第３板部３３と、第２板部３２の端縁（車幅方向の内側の端縁）から車体前後方向の前側に向かって延びる前側フランジ部３４と、第３板部３３の端縁（車幅方向の内側の端縁）から車体前後方向の後側に向かって延びる後側フランジ部３５とを備えている。また、このルーフサイドアウタ３は、第１板部３１の上端部に上側フランジ部３６が、第１板部３１の下端部には下側フランジ部３７がそれぞれ備えられている。

そして、このルーフサイドアウタ３では、前側フランジ部３４および後側フランジ部３５それぞれの下端部がホイールハウスアウタ２１に、上端部がルーフサイドレール５に、上下方向の中間部がリヤクォータインナ６にそれぞれスポット溶接によって接合されている。また、このルーフサイドアウタ３は、上側フランジ部３６がルーフサイドレール５に、下側フランジ部３７がホイールハウスアウタ２１にそれぞれスポット溶接によって接合されている。

一方、前記サスタワーガセット４は、車体前後方向に沿って延びる第１板部４１と、該第１板部４１における車体前後方向の両端から車幅方向の外側に向かってそれぞれ延びる前側（車体前後方向の前側）の第２板部４２および後側（車体前後方向の後側）の第３板部４３と、第２板部４２の端縁（車幅方向の外側の端縁）から車体前後方向の前側に向かって延びる前側フランジ部４４と、第３板部４３の端縁（車幅方向の外側の端縁）から車体前後方向の後側に向かって延びる後側フランジ部４５とを備えている。また、このサスタワーガセット４は、第１板部４１の上端部に上側フランジ部（本発明でいうサスタワーガセットの上端部）４６が、第１板部４１の下端部には下側フランジ部４７がそれぞれ備えられている。

そして、このサスタワーガセット４では、前側フランジ部４４および後側フランジ部４５それぞれの下側部分がホイールハウスインナ２２に、上側部分がリヤクォータインナ６にそれぞれスポット溶接によって接合されている。また、このサスタワーガセット４は、上側フランジ部４６がリヤクォータインナ６に、下側フランジ部４７がホイールハウスインナ２２にそれぞれスポット溶接によって接合されている。また、このサスタワーガセット４はルーフサイドアウタ３に比べて板厚が大きいものとなっている。このため、このサスタワーガセット４はルーフサイドアウタ３の変形を妨げるように作用するものである。

また、前記ルーフサイドレール５の下端縁とリヤクォータインナ６の上端とはスポット溶接によって接合されている。

このような構成により、ホイールハウス２とルーフサイドレール５との間にリヤクォータインナ６が架け渡されており、これら部材の外側（車幅方向の外側）にルーフサイドアウタ３が、内側（車幅方向の内側）にサスタワーガセット４がそれぞれ一体的に接合された構成となっている。

−ルーフサイドアウタとサスタワーガセットとの連結構造−
そして、本実施形態の特徴として、前記リヤクォータインナ６において、前記サスタワーガセット４の上側フランジ部４６に対向する位置には開口６１が形成されており、この開口６１を通じて、前記ルーフサイドアウタ３とサスタワーガセット４とがバルク部材（本発明でいう連結部材）７によって連結されている。以下、具体的に説明する。

図４はバルク部材７の斜視図である。また、図５は図３におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

バルク部材７は、前記ルーフサイドアウタ３の内側に接合されると共に、その一部が前記開口６１に臨み、この開口６１に臨んだ部分がサスタワーガセット４に接合されるものである。

図４に示すように、バルク部材７は、ルーフサイドアウタ３の内部に接合された状態において、車体前後方向に沿って延びる第１板部７１と、該第１板部７１における車体前後方向の両端から車幅方向の外側に向かってそれぞれ延びる前側（車体前後方向の前側）の第２板部７２および後側（車体前後方向の後側）の第３板部７３と、前記第１板部７１の下端縁から車幅方向の外側に向かって延びる底板部７４とを備えている。この底板部７４の両端（車体前後方向の両端）は第２板部７２の下端および第３板部７３の下端にそれぞれ溶接によって接合されている。また、第２板部７２の上部は、前記第１板部７１の上端位置および第３板部７３の上端位置よりも上方に延びている。また、前記第１板部７１の形状は、前記開口６１の形状よりも僅かに小さく設定されている。

そして、図５に示すように、バルク部材７は、その第２板部７２がルーフサイドアウタ３の第２板部３２の内側面に重ねられ、第３板部７３がルーフサイドアウタ３の第３板部３３の内側面に重ねられ、これら重ね合わせ部分がスポット溶接によって接合されている。これにより、ルーフサイドアウタ３とバルク部材７との間で断面が略矩形状の閉断面構造が構成されている。

そして、このルーフサイドアウタ３に対するバルク部材７の接合位置は、前記リヤクォータインナ６に形成されている開口６１の位置に一致しており、これにより、バルク部材７の第１板部７１の背面（車幅方向の内側を向いている面）は開口６１を通して車幅方向の内側に臨んでいる。

前述したように、開口６１は、リヤクォータインナ６においてサスタワーガセット４の上側フランジ部４６に対向する位置に形成されているため、この開口６１を通して車幅方向の内側に臨んでいるバルク部材７の第１板部７１の背面は、サスタワーガセット４の上側フランジ部４６に重ね合わされる。そして、これら重ね合わせ部分がスポット溶接によって接合され、バルク部材７の第１板部７１がサスタワーガセット４に接合されている。

このようにして、リヤクォータインナ６に形成されている開口６１を通じて、ルーフサイドアウタ３とサスタワーガセット４とがバルク部材７によって連結されている。

次に、ルーフサイドアウタ３およびサスタワーガセット４の接合部分における変形について説明する。車両が凹凸路面を走行する際、左右のリヤサスタワー（図示省略）が上下逆位相の入力を受けた場合、ルーフサイドアウタ３は車幅方向の外側に変形しようとするが、前述したようにサスタワーガセット４は、相対的に板厚の大きいものであるため変形し難くなっており、ルーフサイドアウタ３の変形を妨げるように作用する。

この場合に、従来技術にあっては、図１１を用いて上述したように、ルーフサイドアウタｂはサスタワーガセットｃの上端位置よりも上方に延在していることから、サスタワーガセットｃはルーフサイドアウタｂの下側部分の変形を妨げるように作用する。このため、これら部材ｂ，ｃ間の結合強度が低下し、この接合部分にあっては、ルーフサイドアウタｂがサスタワーガセットｃに対して外側に変形する所謂口開き変形の変形量が大きくなってしまうことになる。その結果、この接合部分に大きな応力が発生し、疲労強度の低下を招いてしまう虞があった。

これに対し、本実施形態では、ホイールハウス２、ルーフサイドアウタ３およびサスタワーガセット４に対して口開き変形方向の荷重が入力された場合、ルーフサイドアウタ３とサスタワーガセット４の上端部（上側フランジ部４６）とがバルク部材７を介して互いに連結されていることにより、これら部材同士の接合部分における口開き変形を抑制することができる。このため、この接合部分に発生する応力を抑制でき、疲労強度の低下を抑制することができる。そして、ホイールハウス２、ルーフサイドアウタ３およびサスタワーガセット４等の各部材同士の間の着力点剛性を十分に確保することができ、車両の操縦安定性を高く維持することができる。特に、荷室とキャビンとの間にアッパバックを備えない車体構造となっている本実施形態に係るハッチバック型車両には有効である。

−実験例−
次に、前述の効果を確認するために行った実験例について説明する。この実験例は、ホイールハウス２、ルーフサイドアウタ３およびサスタワーガセット４に対して口開き変形方向の荷重を入力させ、その際の各部材の変形状態を確認したものである。

図６は、本実施形態におけるリヤクォータインナ６、ルーフサイドアウタ３およびサスタワーガセット４それぞれの変形状態を説明するための各部材の断面形状の模式図である。また、図７は、従来技術におけるリヤクォータインナｅ、ルーフサイドアウタｂおよびサスタワーガセットｃそれぞれの変形状態を説明するための各部材の断面形状の模式図である。これらの図では、前記入力を受ける前の状態を仮想線で示し、前記入力を受けた状態を実線で示している。

これらの図に示すように、従来技術（図７）のものに比べて、本実施形態（図６）の構造では、リヤクォータインナ６、ルーフサイドアウタ３およびサスタワーガセット４それぞれの変形量が小さくなっており（特に、ルーフサイドアウタ３とサスタワーガセット４との図中左側の接合部における口開き変形量が小さくなっており）、これら部材６，３，４同士の接合部分における口開き変形を抑制することができている。このため、この接合部分に発生する応力を抑制でき、疲労強度の低下を抑制することができる。その結果、車両の操縦安定性を高く維持することができることになる。

（変形例）
次に、変形例について説明する。本変形例は、バルク部材７によるルーフサイドアウタ３とサスタワーガセット４との連結構造の変形例である。その他の構造は前記実施形態のものと同様である。従って、ここでは、バルク部材７によるルーフサイドアウタ３とサスタワーガセット４との連結構造についてのみ説明する。

図８は、変形例における図５相当図である。この図８に示すように、本変形例にあっては、リヤクォータインナ６には開口が形成されていない。このため、バルク部材７の第１板部７１の背面（車幅方向の内側を向いている面）はリヤクォータインナ６に直接的にスポット溶接によって接合されている。つまり、リヤクォータインナ６における車幅方向の外側を向いている面にバルク部材７の第１板部７１が接合されている。また、サスタワーガセット４の上側フランジ部４６の外面（車幅方向の外側を向いている面）もリヤクォータインナ６に直接的にスポット溶接によって接合されている。つまり、リヤクォータインナ６における車幅方向の内側を向いている面にサスタワーガセット４の上側フランジ部４６が接合されている。このように、バルク部材７の第１板部７１とサスタワーガセット４の上側フランジ部４６とが、間にリヤクォータインナ６を挟んだ状態で間接的に接合されている。

本変形例にあっても、ホイールハウス２、ルーフサイドアウタ３およびサスタワーガセット４に対して口開き変形方向の荷重が入力された場合には、ルーフサイドアウタ３とサスタワーガセット４の上端部（上側フランジ部４６）とがバルク部材７およびリヤクォータインナ６を介して互いに連結されていることにより、これら部材同士の接合部分における口開き変形を抑制することができる。このため、この接合部分に発生する応力を抑制でき、疲労強度の低下を抑制することができる。そして、ホイールハウス２、ルーフサイドアウタ３およびサスタワーガセット４等の各部材同士の間の着力点剛性を十分に確保することができ、車両の操縦安定性を高く維持することができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、前記実施形態および前記変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

例えば、前記実施形態および前記変形例では、ハッチバック型車両に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、特に車両の形式には限定されず、セダン型車両等にも適用が可能である。

また、前記実施形態および前記変形例では、バルク部材７として、第１板部７１、第２板部７２、第３板部７３、底板部７４を備えた構造であった。本発明はこれに限らず、ルーフサイドアウタ３とサスタワーガセット４の上側フランジ部４６を連結可能な構造であれば特に形状は限定されるものではない。

また、前記実施形態および前記変形例では、バルク部材７を介したルーフサイドアウタ３とサスタワーガセット４との連結はスポット溶接によって行っていたが、本発明はこれに限らず、ボルト締結、アーク溶接、ＬＳＷ（Laser Screw Welding）、ＦＳＷ（Friction Stir Welding）等によって連結するようにしてもよい。

本発明は、ホイールハウス、ルーフサイドアウタ、サスタワーガセットを備える車体後部構造に適用可能である。

１ 車体フレーム
２ ホイールハウス
３ ルーフサイドアウタ
４ サスタワーガセット
４６ 上側フランジ部（上端部）
７ バルク部材（連結部材）

Claims (1)

1. ホイールハウスの車幅方向外側に接合され且つ該ホイールハウスよりも上方に延在するルーフサイドアウタと、前記ホイールハウスの車幅方向内側に配設され、上端部が前記ルーフサイドアウタの上端部よりも下方に位置するサスタワーガセットとを備えた車体後部構造において、
   前記ルーフサイドアウタと前記サスタワーガセットの前記上端部とが連結部材を介して互いに連結されていることを特徴とする車体後部構造。

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