JP2021146810A - 車体 - Google Patents

Abstract

【課題】オフセット後方衝突時でもできる限り均等に左右のリアサイドメンバーに衝突荷重を振り分けることができる車体を提供する。【解決手段】車体１１は、車体前後方向に延びる左右１対のリアサイドメンバー１２と、車体左右方向に延びて両端で個々のリアサイドメンバー１２に結合され、左右中央に向かうにつれて後方に膨らむリアバンパービーム１４とを備える。リアバンパービーム１４は、左右中央で左右方向に延びる中間体１５と、中間体１５の両端からそれぞれ対応するリアサイドメンバー１２に向かって左右に広がるほど前方に変位する傾斜体１６とを有する。中間体１５の後向き面は、垂直面３２ａと、垂直面３２ａの少なくとも上下いずれかから連続し、垂直面３２ａから離れるにつれて前方に変位する傾斜面３３ａとを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、車体前後方向に延びる左右１対のリアサイドメンバーと、車体左右方向に延びて両端で個々のリアサイドメンバーに結合され、左右中央に向かうにつれて後方に膨らむリアバンパービームとを備える車体に関する。

特許文献１は、前後方向に延びるリアサイドメンバーに左右両端で結合されるリアバンパービームを開示する。リアバンパービームは、左右方向の全域にわたって、左右中央に向かうにつれて後方に膨らむ湾曲形状を有する。

特開平１０−７６８８９号公報

こうした湾曲形状では、曲率中心に向かう荷重に対しては高い剛性を有するものの、オフセットで後方から車体が衝突されると、オフセットに広い範囲で衝突の物体（例えば米国後面衝突法規ＦＭＶＳＳ３０１Ｒではバリア）が湾曲形状に接触することから、オフセット側のリアサイドメンバーに衝突荷重が集中し、車体が大きく変形してしまうおそれがある。

本発明は、オフセット後方衝突時でもできる限り均等に左右のリアサイドメンバーに衝突荷重を振り分けることができる車体を提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、車体前後方向に延びる左右１対のリアサイドメンバーと、車体左右方向に延びて両端で個々の前記リアサイドメンバーに結合され、左右中央に向かうにつれて後方に膨らむリアバンパービームとを備える車体において、前記リアバンパービームは、前記左右中央で左右方向に延びる中間体と、前記中間体の両端からそれぞれ対応する前記リアサイドメンバーに向かって左右に広がるほど前方に変位する傾斜体とを有し、前記中間体の後向き面は、垂直面と、前記垂直面の少なくとも上下いずれかから連続し、前記垂直面から離れるにつれて前方に変位する傾斜面とを含む。

第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、前記リアバンパービームは、車体左右方向に押し出し方向を合わせる押し出し成型体で形成されるビーム本体と、前記ビーム本体に後方から結合されて、前記垂直面および前記傾斜面を形成する補強部材とを含む。

第３側面によれば、第２側面の構成に加えて、前記ビーム本体の後面には、前記傾斜面の上下端から前方に窪んで車体左右方向に延び前記補強部材で塞がれる凹部が配置される。

第４側面によれば、第３側面の構成に加えて、前記凹部には、上端と下端との間に車体左右方向に延びる稜線が規定される。

第５側面によれば、第２〜第４側面のいずれか１の構成に加えて、前記ビーム本体の左右両端には、車体前後方向に前記押し出し成型体を押し潰し車体左右方向に母線を有する波形形状に形成され前記リアサイドメンバーに後方から結合される潰し域が成形される。

第６側面によれば、第１〜第５側面のいずれか１の構成に加えて、前記リアバンパービームは、前記リアサイドメンバーおよび米国後面衝突法規に規定される硬いバリアよりも高い強度を有する。

第７側面によれば、第１〜第６側面のいずれか１の構成に加えて、前記リアバンパービームは、上下方向に比べて前後方向に長い矩形閉断面を有する。ここでは、閉断面は、リアバンパービームの断面形状内で仕切られていない１つの空間ごとに形成される。

第１側面によれば、オフセットで後方から車体が衝突されると、後続車のフロントバンパービーム（例えば米国後面衝突法規ＦＭＶＳＳ３０１Ｒでは「硬いバリア」に相当）は中間体の傾斜面に接触する。フロントバンパービームは傾斜面に滑って上下方向にリアバンパービームの中間体からずれる。フロントバンパービームの後方であって内燃機関の前方に配置されるラジエーターといった衝撃吸収の部品（例えば米国後面衝突法規ＦＭＶＳＳ３０１Ｒでは「柔らかいバリア」に相当）は中間体の垂直面にぶつかる。後続車の衝撃吸収の部品が潰れることで衝突エネルギーは吸収される。このとき、衝撃吸収の部品はリアバンパービームの中間体に受け止められる。衝突の物体とリアバンパービームの傾斜体との間にはクリアランスが確保される。したがって、衝突の物体から入力される荷重（衝突荷重）は左右のリアサイドメンバーに均等に振り分けられることができる。

衝撃吸収の部品が十分に潰れると、衝撃吸収の部品はリアバンパービームの傾斜体に接触する。一時的に左右対称の荷重の振り分けは崩れ、オフセット側のリアサイドメンバーに荷重は集中する。その後、衝撃吸収の部品が潰れきると、衝撃吸収の部品よりも高剛性の内燃機関（例えば米国後面衝突法規ＦＭＶＳＳ３０１Ｒでは「フラット盤面部」に相当）はリアバンパービームの中間体に接触する。したがって、左右対称の荷重の振り分けは回復する。こうして分散する荷重が左右のリアサイドメンバーに支持されることから、一方のリアサイドメンバーに集中的に衝突の荷重が作用する場合に比べて車体は軽量化されることができる。

第２側面によれば、リアバンパービームのビーム本体は押し出し成型および曲げ加工で製造されることができる。垂直面および傾斜面の確立にあたって押し出し成型のビーム本体に補強部材が結合されるだけなので、リアバンパービームは比較的に容易に製造されることができる。しかも、補強部材は中間体の範囲に結合されるだけでよく、補強部材に基づく重量増はできるだけ回避されることができる。

第３側面によれば、凹部を形成するビーム本体の壁体と補強部材とは閉断面の長尺材を形成することから、傾斜面の強度は高められることができる。傾斜面に沿って後続車のフロントバンパービームとリアバンパービームとのすれ違いは促進されることができる。

第４側面によれば、凹部では上端および下端に加えて中央域で稜線が付加されるので、中間体の強度および剛性は高められることができる。リアサイドメンバーに対して衝突荷重の分散および伝達は向上することができる。

第５側面によれば、リアバンパービームは左右の潰し域でリアサイドメンバーの後端に後方から結合されるので、中間体に衝突する物体と傾斜体との間にクリアランスを確保しながら、リアバンパービームの左右両端では前後方向長さは縮小されることができる。リアサイドメンバーから後方に向かってリアバンパービームの出っ張りは抑制されることができる。レイアウトの自由度は広がることができる。しかも、リアバンパービームに後方から入力される荷重は効率的にリアバンパービームから２つのリアサイドメンバーに分散することができる。荷重の伝達は良好に確保されることができる。潰し域の働きで傾斜体とリアサイドメンバーの後端との接触面積も確保されることができる。

第６側面によれば、衝突時にリアサイドメンバーおよび硬いバリアの変形は促進されることができる。こうして衝突エネルギーの吸収量は増大することができる。

第７側面によれば、リアバンパービームの中間体では垂直面および傾斜面に対して前後方向の強度は高められることができる。リアバンパービームの厚みは縮小されることができる。その結果、リアバンパービームの軽量化は実現されることができる。

本発明の一実施形態に係る車体の後部構造の平面図である。 図１の２−２線に沿った断面図である。 図１の３矢視図である。 オフセットで後方から衝突される後部構造を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）左右対称面で切断された断面図、および（Ｃ）傾斜面に接触する硬いバリアの断面図である。 垂直面に接触する軟らかいバリアの（Ａ）平面図および（Ｂ）断面図である。 リアバンパービームの傾斜体に接触する軟らかいバリアの平面図である。 他の具体例に係るビーム本体の断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。ここで、車体の上下前後左右は自動四輪車に乗車した乗員の目線に基づき規定されるものとする。

図１は本発明の一実施形態に係る車体の後部構造を概略的に示す。車体１１は、後輪ＷＲの後方で車体前後方向に延びる左右１対のリアサイドメンバー１２と、左右のリアサイドメンバー１２の間で水平面に沿って広がって左右のリアサイドメンバー１２を連結するフロアパネル１３とを備える。個々のリアサイドメンバー１２は、前後方向の座屈荷重に対して高い剛性を示す筒形状に形成される。個々のリアサイドメンバー１２は前後方向に後方からの衝突荷重を支持する。リアサイドメンバー１２およびフロアパネル１３は例えば鉄製の板材から構成され、後方からの衝突荷重で潰れて衝撃吸収材として機能する。

車体１１は、車体左右方向に延びて両端で個々のリアサイドメンバー１２に結合され、左右中央に向かうにつれて後方に膨らむリアバンパービーム１４をさらに備える。リアバンパービーム１４は、左右中央で左右方向に延びる中間体１５と、中間体１５の両端からそれぞれ対応するリアサイドメンバー１２に向かって左右に広がるほど前方に変位する傾斜体１６とを有する。リアバンパービーム１４は車体の左右対称面ＬＲに対して左右対称形状に形成される。傾斜体１６は、中間位置で前方に膨らむように湾曲する湾曲形状に形成される。中間体１５に後方から接する仮想垂直平面Ｖｐに対して傾斜体１６の後面の開き角αは３０度以上６０度以下に設定される。ここでは、開き角αは、仮想垂直平面Ｖｐに対して傾斜体１６の後面が形成するクリアランスの角度をいう。開き角αは傾斜体１６の線形域で特定されることができる。

リアバンパービーム１４は、車体左右方向に押し出し方向を合わせる押し出し成型体で形成されるビーム本体１７と、中間体１５でビーム本体１７に後方から結合される補強部材１８とを含む。押し出し成型体は例えば鋼材やアルミニウム合金材から押し出し成型に基づき成型される。ビーム本体１７は、押し出し成型時の断面形状を維持する原形域１７ａと、ビーム本体１７の左右両端で車体前後方向に押し潰された押し出し成型体で形成される潰し域１７ｂとを有する。ビーム本体１７は潰し域１７ｂで個々のリアサイドメンバー１２の後端に結合される。結合にあたって例えばボルトが用いられることができる。その他、リアバンパービーム１４はプレス成型に基づき成型されてもよい。

図２に示されるように、押し出し成型体の原形域１７ａは、垂直面に沿って広がる前壁２１と、前壁２１の上端から後方に向かって水平面に沿って広がる上壁２２と、上壁２２の後端から垂直面に沿って下向きに広がる後壁２３と、前壁２１の下端から後方に向かって水平面に沿って広がる下壁２４と、下壁２４の後端から上向きに立ち上がって、上方に広がるにつれて後方に湾曲しながら後端で後壁２３の下端に接続される湾曲壁２５と、上壁２２の下方で水平面に沿って広がり、前壁２１に後壁２３を接続する突っ張り壁２６とを備える。湾曲壁２５は、後壁２３の下端から前方に窪んで、車体左右方向に延びる凹部２７を形成する。湾曲壁２５は、後壁２３との間に車体左右方向に水平面に沿って延びる稜線２８ａを形成し、下壁２４との間に車体左右方向に水平面に沿って延びる稜線２８ｂを形成する。湾曲壁２５は、後壁２３に接続される後端と、下壁２４に接続される前端との間に車体左右方向に延びる稜線２８ｃを有する。

補強部材１８は、上壁２２の後端で上壁２２に重ねられる第１規制板３１と、第１規制板３１の後端から連続し、後方から後壁２３に重ねられて後向きの垂直面３２ａを形成する垂直板３２と、垂直板３２の下端から連続して凹部２７を塞ぎ、後向きの傾斜面３３ａを形成する傾斜板３３と、傾斜板３３の下端から連続して下壁２４の後端で下壁２４に重ねられる第２規制板３４とを有する。補強部材１８は例えば溶接でビーム本体１７に結合される。補強部材１８は例えば鋼材やアルミニウム合金材の板材から折り曲げ成形で成形されることができる。凹部２７は補強部材１８の傾斜板３３で塞がれる。その結果、凹部２７には、凹部２７の上端と下端との間に車体左右方向に延びる稜線２８ｃが設定される。

図３に示されるように、押し出し成型体の潰し域１７ｂは、車体左右方向に原形域１７ａの前壁２１から連続する前壁３６と、前壁３６の上端から後方に向かって広がり、車体左右方向に延びる下向きの窪み３７ａで波形形状を形成する上波形壁３７と、上波形壁３７の後端から垂直面に沿って下向きに広がる後壁３８と、前壁３６の下端から後方に向かって水平面に沿って広がって、車体左右方向に原形域１７ａの下壁２４から連続する下壁３９と、下壁３９の後端と後壁３８の下端との間で前方に向かって窪んで車体左右方向に延びる窪み４１ａで波形形状を形成する縦波形壁４１と、前壁３６の中間域から後方に向かって広がり後壁３８の下端に接続され、車体左右方向に延びる上向きの窪み４２ａで波形形状を形成する下波形壁４２とを有する。

上波形壁３７は車体左右方向に原形域１７ａの上壁２２から連続する。上波形壁３７では前後方向に潰される押し出し成型体の上壁２２で窪み３７ａは形成される。縦波形壁４１は車体左右方向に原形域１７ａの湾曲壁２５から連続する。縦波形壁４１では押し出し成型体の後壁２３が前方に変位することで凹部２７が変形し窪み４１ａが形成される。下波形壁４２は車体左右方向に原形域１７ａの突っ張り壁２６から連続する。下波形壁４２では前後方向に潰される押し出し成型体の突っ張り壁２６で窪み４２ａは形成される。

次に本実施形態の動作を説明する。ここでは、米国後面衝突法規ＦＭＶＳＳ３０１Ｒに基づき衝突は特定される。すなわち、図４（Ａ）に示されるように、車体１１には後方から車体左右方向に左右対称面ＬＲからオフセットした位置で直進方向にバリア（衝突の物体）５１が衝突する。バリア５１は直進方向に直交する垂直面を有するフラット盤面部５１ａを有する。フラット盤面部５１ａには特定の厚み（直進方向に）で柔らかいバリア５１ｂが重ねられる。図４（Ｂ）に示されるように、柔らかいバリア５１ｂの高さ方向の位置および高さ方向の広がりは予め決められた値に設定される。柔らかいバリア５１ｂの表面には水平方向に延びるバー形状の硬いバリア５１ｃが設置される。硬いバリア５１ｃの高さ方向の位置および高さ方向の広がりは予め決められた値に設定される。

オフセットで後方から車体１１が衝突されると、図４（Ｃ）に示されるように、硬いバリア５１ｃは中間体１５の傾斜面３３ａに接触する。硬いバリア５１ｃは傾斜面３３ａに滑って下向きにリアバンパービーム１４の中間体１５からずれる。図５（Ｂ）に示されるように、柔らかいバリア５１ｂは中間体１５の垂直面３２ａにぶつかる。柔らかいバリア５１ｂが潰れることで衝突エネルギーは吸収される。このとき、図５（Ａ）に示されるように、柔らかいバリア５１ｂはリアバンパービーム１４の中間体１５に受け止められる。柔らかいバリア５１ｂとリアバンパービーム１４の傾斜体１６との間にはクリアランスＣＬが確保される。したがって、柔らかいバリア５１ｂから入力される荷重（衝突荷重）は左右のリアサイドメンバー１２に均等に振り分けられることができる。柔らかいバリア５１ｂが潰れると、図６に示されるように、柔らかいバリア５１ｂはリアバンパービーム１４の傾斜体１６に接触する。一時的に左右対称の荷重の振り分けは崩れ、オフセット側のリアサイドメンバー１２に荷重は集中する。その後、柔らかいバリア５１ｂが潰れきると、柔らかいバリア５１ｂよりも高剛性のフラット盤面部５１ａはリアバンパービーム１４の中間体１５に接触する。したがって、左右対称の荷重の振り分けは回復する。こうして分散する荷重が左右のリアサイドメンバー１２に支持されることから、一方のリアサイドメンバー１２に集中的に衝突の荷重が作用する場合に比べて車体１１は軽量化されることができる。

本実施形態に係るリアバンパービーム１４は、車体左右方向に押し出し方向を合わせる押し出し成型体で形成されるビーム本体１７と、ビーム本体１７に後方から結合されて、垂直面３２ａおよび傾斜面３３ａを形成する補強部材１８とを含む。リアバンパービーム１４のビーム本体１７は押し出し成型および曲げ加工で製造されることができる。垂直面３２ａおよび傾斜面３３ａの確立にあたって押し出し成型のビーム本体１７に補強部材１８が結合されるだけなので、リアバンパービーム１４は比較的に容易に製造されることができる。しかも、補強部材１８は中間体１５の範囲に結合されるだけでよく、補強部材１８に基づく重量増はできるだけ回避されることができる。

本実施形態では、ビーム本体１７の後面には、傾斜面３３ａの上下端から前方に窪んで車体左右方向に延び補強部材１８で塞がれる凹部２７が配置される。凹部２７を形成するビーム本体１７の湾曲壁（壁体）２５と補強部材１８とは閉断面の長尺材を形成することから、傾斜面３３ａの強度は高められることができる。傾斜面３３ａに沿って硬いバリアとリアバンパービーム１４とのすれ違いは促進されることができる。

ビーム本体１７の凹部２７には、上端と下端との間に車体左右方向に延びる稜線２８ｃが規定される。凹部２７では上端の稜線２８ａおよび下端の稜線２８ｂに加えて中央域で稜線２８ｃが付加されるので、中間体１５の強度および剛性は高められることができる。リアサイドメンバー１２に対して衝突荷重の分散および伝達は向上することができる。

ビーム本体１７の左右両端には、車体前後方向にビーム本体１７の押し出し成型体を押し潰し車体左右方向に母線を有する波形形状に形成されリアサイドメンバー１２に後方から結合される潰し域１７ｂが成形される。リアバンパービーム１４は左右の潰し域１７ｂでリアサイドメンバー１２の後端に後方から結合されるので、仮想垂直平面Ｖｐとの間にクリアランスＣＬを確保しながら、リアバンパービーム１４の左右両端では前後方向長さは縮小されることができる。リアサイドメンバー１２から後方に向かってリアバンパービーム１４の出っ張りは抑制されることができる。レイアウトの自由度は広がることができる。しかも、潰し域１７ｂで強度は高められることができ、リアバンパービーム１４に後方から入力される荷重は効率的にリアバンパービーム１４から２つのリアサイドメンバー１２に分散することができる。荷重の伝達は良好に確保されることができる。

リアバンパービーム１４は、リアサイドメンバー１２および硬いバリアよりも高い強度を有する。衝突時にリアサイドメンバー１２および硬いバリアの変形は促進されることができる。こうして衝突エネルギーの吸収量は増大することができる。

その他、リアバンパービーム１４は、上下方向に比べて前後方向に長い矩形閉断面を有してもよい。ここでは、閉断面は、リアバンパービーム１４の断面形状内で仕切られていない１つの空間ごとに形成される。こうした矩形閉断面の形成にあたって、例えば図７（Ａ）に示されるように、ビーム本体１７には、突っ張り壁２６および下壁２４の間で水平面に沿って広がって前壁２１に湾曲壁２５の稜線２８ｃを接続する補強壁５２が形成されてもよい。図７（Ｂ）に示されるように、ビーム本体１７には、補強壁の後端から垂直面に沿って立ち上がり突っ張り壁２６に湾曲壁２５の稜線２８ｃを接続する縦補強壁５３がさらに形成されてもよい。図７（Ｃ）に示されるように、ビーム本体１７には、補強壁５２や縦補強壁５３に代えて、上壁２２および突っ張り壁２６の間で水平面に沿って広がって前壁２１に後壁２３を接続する補強壁５４が形成されてもよい。いずれの場合でも、リアバンパービーム１４の中間体１５では垂直面３２ａおよび傾斜面３３ａに対して前後方向の強度は高められることができる。リアバンパービーム１４の厚みは縮小されることができる。その結果、リアバンパービーム１４の軽量化は実現されることができる。

１１…車体、１２…リアサイドメンバー、１４…リアバンパービーム、１５…中間体、１６…傾斜体、１７…ビーム本体、１７ｂ…潰し域、１８…補強部材、２７…凹部、２８ｃ…（中間の）稜線、３２ａ…垂直面、３３ａ…傾斜面、５１ｃ…硬いバリア、Ｖｐ…仮想垂直平面。

Claims (7)

1. 車体前後方向に延びる左右１対のリアサイドメンバー（１２）と、
   車体左右方向に延びて両端で個々の前記リアサイドメンバー（１２）に結合され、左右中央に向かうにつれて後方に膨らむリアバンパービーム（１４）と
   を備える車体（１１）において、前記リアバンパービーム（１４）は、
   前記左右中央で左右方向に延びる中間体（１５）と、
   前記中間体（１５）の両端からそれぞれ対応する前記リアサイドメンバー（１２）に向かって左右に広がるほど前方に変位する傾斜体（１６）とを有し、
   前記中間体（１５）の後向き面は、垂直面（３２ａ）と、前記垂直面（３２ａ）の少なくとも上下いずれかから連続し、前記垂直面（３２ａ）から離れるにつれて前方に変位する傾斜面（３３ａ）とを含むことを特徴とする車体。
2. 請求項１に記載の車体において、前記リアバンパービーム（１４）は、車体左右方向に押し出し方向を合わせる押し出し成型体で形成されるビーム本体（１７）と、前記ビーム本体（１７）に後方から結合されて、前記垂直面（３２ａ）および前記傾斜面（３３ａ）を形成する補強部材（１８）とを含むことを特徴とする車体。
3. 請求項２に記載の車体において、前記ビーム本体（１７）の後面には、前記傾斜面（３３ａ）の上下端から前方に窪んで車体左右方向に延び前記補強部材（１８）で塞がれる凹部（２７）が配置されることを特徴とする車体。
4. 請求項３に記載の車体において、前記凹部（２７）には、上端と下端との間に車体左右方向に延びる稜線（２８ｃ）が規定されることを特徴とする車体。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の車体において、前記ビーム本体（１７）の左右両端には、車体前後方向に前記押し出し成型体を押し潰し車体左右方向に母線を有する波形形状に形成され前記リアサイドメンバー（１２）に後方から結合される潰し域（１７ｂ）が成形されることを特徴とする車体。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車体において、前記リアバンパービーム（１４）は、前記リアサイドメンバー（１２）および米国後面衝突法規に規定される硬いバリア（５１ｃ）よりも高い強度を有することを特徴とする車体。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の車体において、前記リアバンパービーム（１４）は、上下方向に比べて前後方向に長い矩形閉断面を有することを特徴とする車体。

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