JP5929440B2 - 自動車の車体下部構造 - Google Patents

Description

この発明は、車幅方向に延びて左右一対のトレーリングアーム同士を連結するトーションビームと、該トーションビームの車両前方で車幅方向に延びるように配置され、周縁に接合フランジを有する燃料タンクとを備えた自動車の車体下部構造自動車に関する。

従来、自動車の車体下部に配設される燃料タンクとして、樹脂製のものが知られているが、この樹脂製の燃料タンクは、強度が必ずしも十分ではなく、しかも、燃料の透過による燃料漏れが問題となっていた。そこで、近年では、鉄板製の燃料タンクを用いることが提案されている。

この鉄板製の燃料タンクは、一般的にその周縁に接合フランジを有しており、上下の鉄板の周縁に予め形成した接合フランジ同士をシーム溶接等で接合することによって、燃料タンクの貯蔵空間を形成している。

ここで、接合フランジを有する燃料タンクは、以下に述べるような問題があった。具体的には、サスペンション装置として、車幅方向に延びるトーションビームを備えたいわゆるトーションビーム式サスペンションが採用された場合、車両後突時にトーションビームが接合フランジと干渉する虞があり、このトーションビームとの干渉によって接合フランジ（燃料タンク）を破損させる懸念があった。

そこで、下記特許文献１では、燃料タンクとトーションビームとの間に規制部材としてのスタビライザを配設することで、車両後突時にトーションビームが燃料タンクに干渉することを防止するようにしたものが開示されている。

しかしながら、下記特許文献１は、あくまでも、スタビライザを装着したトーションビーム式サスペンションを備える車両が前提となる技術である。また、スタビライザは、燃料タンクとトーションビームとの間で車体に取付けられると共に、車幅方向の中央部を下方に湾曲させた湾曲部を形成したレイアウトであるため、特別なスタビライザが必要となり、製造コストが増加するという問題があった。

また、下記特許文献２では、車両後突時の衝撃を緩衝するプロテクタ部材をトーションビームの先端に取付けて、燃料タンクの損傷を防止するようにしたものが開示されている。

しかしながら、下記特許文献２では、特別なプロテクタを必要とするため、部品点数が増加し、結果として製造コストの増加を招いてしまう。

特開２０１１−１１１０２４号公報 実開昭６１−２００７１０号公報

この発明は、製造コストの増加を抑制しつつ、燃料タンクの破損を抑制し、さらには、燃料タンクの容量拡大を図ることができる自動車の車体下部構造を提供することを目的とする。

この発明の自動車の車体下部構造は、前端部が車体に枢支されると共に、後端部で車輪を保持する左右一対のトレーリングアームと、車幅方向に延びて該左右一対のトレーリングアーム同士を連結し、断面形状が略コ字状に形成されて前側に開口部を有するトーションビームと、該トーションビームの車両前方で車幅方向に延びるように配置され、周縁に接合フランジを有する燃料タンクとを備えた自動車の車体下部構造であって、上記燃料タンクの後側の接合フランジは、車両前後方向において上記トーションビームの開口部に対向するように、該開口部に近接して配置され、車両後突時には、車両前方に変位したトーションビームの開口部内に接合フランジが入り、かつトーションビームと燃料タンクとが上下２点で干渉するものである。

なお、断面形状が略コ字状とは、上下方向の中間部が車両後方に向かって凹形状に形成された形状全般を意味するものであり、例えば、断面Ｖ字状や、Ｕ字状、Ｃ字状等を含む。

この構成によれば、燃料タンクの後側の接合フランジを、車両前後方向においてトーションビームの開口部に対向するように、該開口部に近接して配置することで、燃料タンクの容量を車両後方に拡大することができる。

そして、車両後突時には、衝撃によって車両前方に変位したトーションビームの開口部内に接合フランジが入ることによって、接合フランジが保護される。しかも、この時、トーションビームと燃料タンクとが上下２点で干渉することになるので、後突時の衝撃を上下に分散することができる。このため、車両後突時における燃料タンクの破損を抑制することができる。

要するに、燃料タンクの後側の接合フランジを、車両前後方向においてトーションビームの開口部に対向するように、該開口部に近接して配置するという簡単な構成により、製造コストを抑制しつつ、燃料タンクの破損を抑制し、さらには、燃料タンクの容量拡大を図ることができる。

この発明の一実施態様においては、上記トーションビームの車幅方向の中央部に、車両前方に向かって凸形状に形成された湾曲部を備え、上記燃料タンクの後側の接合フランジは、上記湾曲部に位置する開口部に最も近接して配置されるものである。

この構成によれば、接合フランジを保護して燃料タンクの破損を確実に抑制することができると共に、レイアウトの自由度を確保することができる。

具体的には、車両旋回等によりトーションビームに捩れが発生しても、トーションビームの車幅方向の中央部と接合フランジとの相対移動は最小限となるため、燃料タンクの後側の接合フランジを、湾曲部に位置する開口部に最も近接して配置したとしても、接合フランジを保護して燃料タンクの破損を確実に抑制することができる。さらに、湾曲部以外では、トーションビームの車幅方向の両端部と接合フランジとが離間して配置されることにより、両者の干渉を確実に回避できるので、レイアウトの自由度を確保することができる。

この発明の一実施態様においては、上記トーションビームの湾曲部の車両後方に、リヤフロアに形成されたスペアタイヤ収納用のタイヤパンが配置されているものである。

この構成によれば、湾曲部を他よりも車両前方に配置したことによって、湾曲部の車両後方にはスペースが形成されることから、湾曲部の車両後方にタイヤパンを配設することで、これを上記スペースを利用して車両前後方向にコンパクトに配置することができる。これにより、リヤオーバハングの短縮を図ることができる。

この発明の一実施態様においては、上記トーションビームの湾曲部の車両後方に、車輪を駆動する差動装置が配置されているものである。

この構成によれば、湾曲部を他よりも車両前方に配置したことによって、湾曲部の車両後方にはスペースが形成されることから、湾曲部の車両後方に差動装置を配設することで、これを上記スペースを利用して車両前後方向にコンパクトに配置することができる。これにより、リヤオーバハングの短縮を図ることができる。

この発明によれば、燃料タンクの後側の接合フランジを、車両前後方向においてトーションビームの開口部に対向するように、該開口部に近接して配置するという簡単な構成により、製造コストを抑制しつつ、燃料タンクの破損を抑制し、さらには、燃料タンクの容量拡大を図ることができる。

本発明の実施形態に係る自動車の車体下部構造を示す底面図。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図。 燃料タンクを車両後方から見た正面図。 図１のＢ−Ｂ線矢視断面図。 図１のＣ−Ｃ線矢視断面図。 車両後突時における燃料タンク及びトーションビームの状態を示す断面図。 本発明の他の実施形態に係る自動車の車体下部構造を示す底面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る自動車の車体下部構造を示す底面図。 図８のＤ−Ｄ線矢視断面図。 図８のＥ−Ｅ線矢視断面図。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本発明の実施形態に係る自動車の車体下部構造を示す底面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。なお、図中、矢印Ｆは車両の前方、矢印Ｒは車両の後方を示す。

図１、図２に示すように、本実施形態に係る自動車の車体下部には、車体フロアを構成するフロアパネル１が配設され、このフロアパネル１の後部には、後方に延びるリヤフロア２が一体または一体的に連設形成されている。そして、図２に示すように、フロアパネル１とリヤフロア２との間には、車両後方に向かって段上げ形成されたキックアップ部３が一体または一体的に連設形成されている。

また、リヤフロア２の後端部には、車幅方向に延びるリヤエンドパネル４とリヤクロスメンバ５とが配設されており、このリヤエンドパネル４とリヤクロスメンバ５との接合により、車幅方向に延びる閉断面６が形成されている。

また、上述のフロアパネル１の左右両サイドには、車両前後方向に延びるサイドシルインナ７、７を接続している。このサイドシルインナ７は、図示しないサイドシルアウタとの接合によって車両前後方向に延びるサイドシル閉断面を形成している。

また、図１、図２に示すように、リヤフロア２には、車幅方向に延びるリヤクロスメンバ８を接合固定し、このリヤクロスメンバ８とリヤフロア２との間には、図２に示すように、同方向に延びる閉断面９を形成して、後部車体剛性の向上を図るように構成している。

さらに、キックアップ部３の下部には、リヤクロスメンバ１０を接合固定し、図２に示すように、このリヤクロスメンバ１０とキックアップ部３との間には、車幅方向に延びる閉断面１１を形成している。

また、フロアパネル１及びリヤフロア２の下面左右両サイドには、車両前後方向に延びる閉断面構造のリヤサイドフレーム１２、１２を接合固定し、このリヤサイドフレーム１２とフロアパネル１及びリヤフロア２との間には、車両前後方向に延びる閉断面を形成している。

また、本実施形態に係る自動車は、四輪駆動車またはＦＲ車であり、フロアパネル１及びリヤフロア２の下方には、後輪Ｗを駆動させる差動装置としてのディファレンシャル１３が配設されると共に、車幅方向の略中央部には、車両前部に配設されたパワートレイン（トランスミッション）の出力を、ディファレンシャル１３を介して後輪Ｗに伝達するプロペラシャフト１４が車両前後方向に延びるように配設されている。そして、ディファレンシャル１３には、該ディファレンシャル１３から後輪Ｗに出力を伝達するアクスルシャフト１５が連結されている。

図３は、燃料タンクを車両後方から見た正面図であり、図４、図５は、それぞれ図１のＢ−Ｂ線矢視断面図、Ｃ−Ｃ線矢視断面図である。図１〜図５に示すように、リヤフロア２の下方には、鉄板製の燃料タンク２０が車幅方向に延びるように配設されている。

燃料タンク２０は、鉄板製の上部２１及び下部２２により構成され、周縁には接合フランジ２１ａ、２２ａを有している。燃料タンク２０では、上部２１及び下部２２に予め形成した接合フランジ２１ａ、２２ａ同士をシーム接合等することによって、燃料の貯蔵空間が形成されている。

また、燃料タンク２０の下部２２には、プロペラシャフト１４との干渉を回避すべく、上方に凹んだ凹部２２ｂが、の車幅方向の中央部に形成されており、燃料タンク２０は、この凹部２２ｂによって全体的に略鞍型をなしている。

さらに、燃料タンク２０は、図１、図３〜図５に示す左右一対の固定ベルト３０、３０によって車体に固定されている。具体的には、この固定ベルト３０、３０の前端部が、図１、図４に示すように、ボルト、ナット等からなる取付部材３１により前側のリヤクロスメンバ１０に取付けられる一方、後端部が、図１に示すように、ボルト、ナット等からなる取付部材３２により、後側のリヤクロスメンバ８から下方に延びるブラケット３３、３３を介してリヤクロスメンバ８に取付けられている。そして、リヤクロスメンバ８、１０に取付けられた固定ベルト３０、３０の前後端部の間で燃料タンク２０の底面（下部２２の下面）を支持することにより、燃料タンク２０が車体（リヤクロスメンバ８、１０）に固定されている。

また、本実施形態では、後輪Ｗを支持するサスペンション装置として、図１〜図３、図５に示すように、トーションビーム式サスペンション装置４０（以下、サスペンション装置４０と略記する。）を備えている。

サスペンション装置４０は、主に、前端部が車体（リヤサイドフレーム１２）に枢支されると共に、後端部で後輪Ｗを保持する左右一対のトレーリングアーム４１、４１と、該トレーリングアーム４１、４１の前部を車体に枢着する左右一対のアームブッシュ４２、４２と、車幅方向に延びてトレーリングアーム４１、４１同士を連結するトーションビーム４３と、図示しないコイルスプリングの下部を支持するスプリングシート４４とを有している。

このうち、トーションビーム４３は、丸パイプ材に曲げ加工を施すことによって生成されたものであり、図２、図５に示すように、断面形状が略コ字状（具体的には、略Ｖ字状）をなしている。そして、トーションビーム４３の上下端部は、断面形状が略円弧状をなす折り返し部によって構成されている。

さらに、トーションビーム４３は、その上下方向の中央部が車体後方に凹むことによって、前部に開口部４３ａを有している。本実施形態では、図２、図３、図５に示すように、燃料タンク２０が、トーションビーム４３の車両前方に配設されると共に、後側の接合フランジ２１ａ、２２ａが、車両前後方向においてトーションビーム４３の開口部４３ａに対向するように、該開口部４３ａに近接して配置されている。

また、トーションビーム４３は、図１に示すように、その車幅方向の中央部に、車両前方に向かって凸形状に形成された湾曲部４３ｂを有しており、燃料タンク２０の後側の接合フランジ２１ａ、２２ａは、湾曲部４３ｂに位置する開口部４３ａに最も近接して配置されている。

そして、湾曲部４３ｂの車両後方には、ディファレンシャル１３が配設されると共に、トーションビーム４３の車幅方向の両端部と、燃料タンク２０の車幅方向の両端部との間には、固定ベルト３０の後端部を固定する取付部材３２が配設されている。

サスペンション装置４０では、後輪Ｗ、Ｗが路面から上下方向の衝撃を受けると、トレーリングアーム４１、４１がアームブッシュ４２、４２を揺動支点として上下に揺動し、後輪Ｗ、Ｗを図２中二点鎖線で示すように上下方向にストローク（バンプ、リバウンド）させる。この後輪Ｗ、Ｗのストローク方向が車両旋回等により左右逆になった場合には、車幅方向に延びるトーションビーム４３が捩れ、この捩れによりトレーリングアーム４１、４１も捩れて、後輪Ｗ、Ｗにジオメトリ変化を生じさせる。

本実施形態では、燃料タンク２０の後側の接合フランジ２１ａ、２２ａを、車両前後方向においてトーションビーム４３の開口部４３ａに対向するように、該開口部４３ａに近接して配置することで、燃料タンク２０の容量を車両後方に拡大することができる。

そして、車両後突時には、図６に示すように、衝撃によって車両前方に変位したトーションビーム４３の開口部４３ａ内に接合フランジ２１ａ，２２ａが入ることによって、接合フランジ２１ａ、２２ａが保護される。しかも、この時、トーションビーム４３と燃料タンク２０とが上下２点Ｐ１、Ｐ２で干渉することになるので、後突時の衝撃を上下に分散することができる。このため、車両後突時における燃料タンク２０の破損を抑制することができる。

要するに、本実施形態によれば、燃料タンク２０の後側の接合フランジ２１ａ、２２ａを、車両前後方向においてトーションビーム４３の開口部４３ａに対向するように、該開口部４３ａに近接して配置するという簡単な構成により、製造コストを抑制しつつ、燃料タンク２０の破損を抑制し、さらには、燃料タンク２０の容量拡大を図ることができる。

ところで、サスペンション装置４０では、板材の曲げ加工によって生成されたトーションビームを用いることが考えられるが、この場合、車両後突時には、尖った角部が燃料タンク２０と干渉することになるため、燃料タンク２０の変形、破損を助長する懸念がある。そこで、本実施形態では、丸パイプ材の曲げ加工によって生成されたトーションビーム４３を用いている。この場合、車両後突時には、尖った角部の少ない（または無い）略円弧状の折り返し部が燃料タンク２０と干渉することになるため、板材の曲げ加工によって生成されたトーションビームを用いる場合に比べて、燃料タンク２０の変形、破損を抑制することができる。

また、車両旋回等によりトーションビーム４３に捩れが発生しても、トーションビーム４３の車幅方向の中央部と接合フランジ２１ａ、２２ａとの相対移動は最小限となる。このため、本実施形態のように、燃料タンク２０の後側の接合フランジ２１ａ、２２ａを、湾曲部４３ｂに位置する開口部４３ａに最も近接して配置したとしても、接合フランジ２１ａ、２２ａを保護して燃料タンク２０の破損を確実に抑制することができる。さらに、湾曲部４３ｂ以外では、トーションビーム４３の車幅方向の両端部と接合フランジ２１ａ、２２ａとが離間して配置されることにより、両者の干渉を確実に回避できるので、レイアウトの自由度を確保することができる。

また、トーションビーム４３の車幅方向の両端部と燃料タンク２０の車幅方向の両端部との間に固定ベルト３０の取付部材３２、３２を配設したことで、トーションビーム４３の車幅方向の両端部と燃料タンク２０の車幅方向の両端部との間のスペースを利用して、この取付部材３２を有効にレイアウトすることができる。

また、湾曲部４３ｂを他よりも車両前方に配置したことにより、湾曲部４３ｂの車両後方にはスペースが形成されることになる。本実施形態では、上述したように、湾曲部４３ｂの車両後方にディファレンシャル１３を配設したことで、これを上記スペースを利用して車両前後方向にコンパクトに配置することができ、これによって、リヤオーバハングの短縮を図ることができる。

図７は、本発明に係る自動車の車体下部構造の他の実施形態を示し、図７は、その底面図である。なお、図７において、図１〜図６に示す先の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図７に示す自動車は、ＦＦ車であり、それ故、フロアパネル１及びリヤフロア２の下方には、図７に示すように、ディファレンシャル１３やプロペラシャフト１４等が配設されておらず、燃料タンク２０においても、その下部２２には、プロペラシャフト１４に対応する凹部２２ｂが形成されていない。

また、本実施形態では、リヤフロア２の後部中央に、スペアタイヤ収納用のタイヤパン５０が段下げ形成されており、このタイヤパン５０が、トーションビーム４３の車両後方に配設されている。

このように、トーションビーム４３の湾曲部４３ｂの車両後方にタイヤパン５０を配設したことで、これを湾曲部４３ｂの車両後方に形成した上記スペースを利用して車両前後方向にコンパクトに配置することができる。このため、先の実施形態と同様、リヤオーバハングの短縮を図ることができる。

図８〜図１０は、本発明に係る自動車の車体下部構造のさらに他の実施形態を示し、図８は、その底面図、図９、図１０は、それぞれ図８のＤ−Ｄ線矢視断面図、Ｅ−Ｅ線矢視断面図である。なお、図８〜図１０において、図１〜図６に示す先の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１〜図７に示す各実施形態では、固定ベルト３０を用いて燃料タンク２０を固定しているが、本発明は、必ずしもこれに限定されるものではなく、図８〜図１０に示すように、燃料タンク２０を直接車体に固定してもよい。

図８〜図１０に示す実施形態では、燃料タンク２０の接合フランジ２１ａ、２２ａの一部に、他よりも外方に突出する取付片２３、２４を一体形成し、この取付片２３、２４をボルト、ナット等からなる取付部材６０、６１によりリヤクロスメンバ８、１０に取付けている。

図８〜図１０では、前側の取付片２３が、図８、図９に示すように、ボルト、ナット等からなる取付部材６０により前側のリヤクロスメンバ１０に取付けられる一方、後側の取付片２４が、図８、図１０に示すように、ボルト、ナット等からなる取付部材６１により、後側のリヤクロスメンバ８から下方に延びるブラケット６２、６２を介してリヤクロスメンバ８に取付けられている。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の、固定ベルトの取付部は、取付部材３１、３２、６０、６１に対応し、
以下同様に、
差動装置は、ディファレンシャル１３に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

１３…ディファレンシャル
２０…燃料タンク
２１ａ、２２ａ…接合フランジ
３１、３２、６０、６１…取付部材
４１…トレーリングアーム
４３…トーションビーム
４３ａ…開口部
４３ｂ…湾曲部
５０…タイヤパン

Claims (4)

1. 前端部が車体に枢支されると共に、後端部で車輪を保持する左右一対のトレーリングアームと、
   車幅方向に延びて該左右一対のトレーリングアーム同士を連結し、断面形状が略コ字状に形成されて前側に開口部を有するトーションビームと、
   該トーションビームの車両前方で車幅方向に延びるように配置され、周縁に接合フランジを有する燃料タンクとを備えた自動車の車体下部構造であって、
   上記燃料タンクの後側の接合フランジは、車両前後方向において上記トーションビームの開口部に対向するように、該開口部に近接して配置され、
   車両後突時には、車両前方に変位したトーションビームの開口部内に接合フランジが入り、かつトーションビームと燃料タンクとが上下２点で干渉することを特徴とする
   自動車の車体下部構造。
2. 上記トーションビームの車幅方向の中央部に、車両前方に向かって凸形状に形成された湾曲部を備え、
   上記燃料タンクの後側の接合フランジは、上記湾曲部に位置する開口部に最も近接して配置される
   請求項１記載の自動車の車体下部構造。
3. 上記トーションビームの湾曲部の車両後方に、リヤフロアに形成されたスペアタイヤ収納用のタイヤパンが配置されている
   請求項２記載の自動車の車体下部構造。
4. 上記トーションビームの湾曲部の車両後方に、車輪を駆動する差動装置が配置されている
   請求項２記載の自動車の車体下部構造。

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