JP6120447B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＦＲＰ製の車体フロアの後部に前下方から後上方にキックアップする左右一対のＣＦＲＰ製フレームを一体に形成し、前記左右一対のＣＦＲＰ製フレームの後端に前後方向に延びる左右一対の金属製フレームを接続し、更に前記左右一対の金属製フレームの後端に前後方向に延びる左右一対のＣＦＲＰ製のクラッシュレールを接続した自動車の車体構造に関する。

ＣＦＲＰ製のバスタブ状の車体後部に前後方向に延びる金属製の補強ビームを設け、後面衝突の衝突荷重を金属ビームの塑性変形で吸収するものが、下記特許文献１により公知である。

またＣＦＲＰ製のバスタブ状の車体のフロアに、フロアトンネルおよびロッカ（サイドシル）間に挟まれて前後方向に延びる凹部を形成し、凹部の稜線で後面衝突の衝突荷重を支持するものが、下記特許文献２により公知である。

特表２００５−５０５４７１号公報 ＷＯ２０１３−１２８６１９

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、ＣＦＲＰ製の車体に対する金属製の補強ビームの取り付け構造を工夫しないと、後面衝突の衝突荷重によってＣＦＲＰ製の車体が破壊する可能性がある。

また上記特許文献２に記載されたものは、フロアトンネルおよびロッカ間に挟まれて前後方向に延びる凹部が車幅方向に一定の幅を有しているため、後面衝突の衝突荷重を凹部からフロアトンネルやロッカに効率的に伝達できないという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クラッシュレールから金属製フレームを介して入力した後面衝突の衝突荷重をＣＦＲＰ製フレームに効率的に伝達して吸収することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ＣＦＲＰ製の車体フロアの後部に前下方から後上方にキックアップする左右一対のＣＦＲＰ製フレームを一体に形成し、前記左右一対のＣＦＲＰ製フレームの後端に前後方向に延びる左右一対の金属製フレームを接続し、更に前記金属製フレームの後端に前後方向に延びる左右一対のＣＦＲＰ製のクラッシュレールを接続した自動車の車体構造であって、前記金属製フレームの前面および上面は、前記ＣＦＲＰ製フレームの後部に形成した凹部の前面および下面にそれぞれ接合され、前記金属製フレームの前面および前記ＣＦＲＰ製フレームの前記凹部の前面は前下方から後上方に傾斜することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記金属製フレームは前記ＣＦＲＰ製フレームの稜線を覆う張り出し部を備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記左右一対の金属製フレームを車幅方向に連結するクロスメンバを備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記車体フロアはアンダーフロアパネルおよびアッパーフロアパネルを接合した中空部材であり、前記ＣＦＲＰ製フレームは前記アンダーフロアパネルを下方に膨出させて構成され、前記ＣＦＲＰ製フレームの車幅方向両側の側壁は上下方向視で左右対称形状であり、後方から前方に向けて相互に離反する方向に湾曲しながら拡開することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記車体フロアの後部に一体に連続するＣＦＲＰ製の後部フロアを備え、前記左右一対のＣＦＲＰ製フレームを前記車体フロアおよび前記後部フロアと一体に形成したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項５の構成に加えて、前記ＣＦＲＰ製フレームが前記車体フロアから前記後部フロアに向けてキックアップする部分の上下方向高さは、前記車体フロアに設けたフロアトンネル部の上下方向高さと略同一であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項６の構成に加えて、前記フロアトンネル部の車幅方向両側の側壁の間隔は、上下方向視で前方から後方に向けて末広がりに拡開することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項８に記載された発明によれば、請求項１〜請求項７の何れか１項の構成に加えて、前記車体フロアの車幅方向外端部の上面に前後方向に延びるサイドシルを接続し、前記車体フロアは上方に屈曲して前記サイドシルの後端を覆う屈曲部を備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項９に記載された発明によれば、請求項６の構成に加えて、前記車体フロアの前記フロアトンネル部に沿う中空部内に、前後方向の荷重を伝達するコアを配置したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項１０に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記クロスメンバの車幅方向両端を前記左右一対の金属製フレームにボルトで締結したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項１１に記載された発明によれば、請求項３または請求項１０の構成に加えて、略Ｕ字状のサスペンションアーム支持メンバの車幅方向両端を前記クロスメンバの車幅方向両端に接続し、前記サスペンションアーム支持メンバの角部にサスペンションアームを接続するとともに、前記金属製フレームの下面にダンパースプリングを支持したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項１２に記載された発明によれば、請求項１〜請求項１１の何れか１項の構成に加えて、前記金属製フレームの後端に嵌合部を有する金属ジョイントを設け、前記クラッシュレールの前端を前記金属ジョイントの前記嵌合部に嵌合して固定したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項１３に記載された発明によれば、請求項１〜請求項１２の何れか１項の構成に加えて、前記クラッシュレールは複数のカーボン連続繊維層を積層した多角形断面の中空部材であり、その前端から後端に向けて断面が縮小することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

尚、実施の形態のトンネル部側壁２５ｂは本発明の側壁に対応し、実施の形態のＣＦＲＰ製フレーム側壁７４ｂは本発明の側壁に対応し、実施の形態の第３金属ジョイント８０は本発明の金属ジョイントに対応する。

請求項１の構成によれば、ＣＦＲＰ製の車体フロアの後部に前下方から後上方にキックアップする左右一対のＣＦＲＰ製フレームを一体に形成し、左右一対のＣＦＲＰ製フレームの後端に前後方向に延びる左右一対の金属製フレームを接続したので、ＣＦＲＰ製フレームおよび金属製フレームよりなるリヤサイドフレーム全体を金属製とする場合に比べて軽量化を図りながら、リヤサスペンション装置等を金属製フレームに強固に支持することができる。

また金属製フレームの前面および上面は、ＣＦＲＰ製フレームの後部に形成した凹部の前面および下面にそれぞれ接合され、金属製フレームの前面およびＣＦＲＰ製フレームの凹部の前面は前下方から後上方に傾斜するので、後面衝突の衝突荷重がクラッシュレールを介して金属製フレームに伝達されたとき、金属製フレームの傾斜した前面がＣＦＲＰ製フレームの凹部の傾斜した前面に案内されて前下方に偏倚するため、衝突荷重を金属製フレームから前下方に傾斜するＣＦＲＰ製フレームに確実に伝達してフロアパネルに分散し、衝突エネルギーを効率的に吸収することができる。

しかもリヤサスペンション装置等から金属製フレームに上向きの荷重が入力したとき、その上向きの荷重を金属製フレームの傾斜した前面からＣＦＲＰ製フレームの凹部の傾斜した前面に効率的に伝達して吸収することができる。

また請求項２の構成によれば、金属製フレームはＣＦＲＰ製フレームの稜線を覆う張り出し部を備えるので、ＣＦＲＰ製フレームの稜線に応力が集中するのを阻止して亀裂の発生を防止するとともに、衝突荷重をＣＦＲＰ製フレームの稜線に連なる面部に伝達して分散することができる。

また請求項３の構成によれば、左右一対の金属製フレームを車幅方向に連結するクロスメンバを備えるので、後面衝突の衝突荷重により左右一対の金属製フレームが車幅方向外側に拡開するように変形するのを防止することで、金属製フレームの後端に接続されたクラッシュレールの軸方向の圧壊を促進してエネルギー吸収効果を高めることができる。

また請求項４の構成によれば、車体フロアはアンダーフロアパネルおよびアッパーフロアパネルを接合した中空部材であり、ＣＦＲＰ製フレームはアンダーフロアパネルを下方に膨出させて構成され、ＣＦＲＰ製フレームの車幅方向両側の側壁は上下方向視で左右対称形状であり、後方から前方に向けて相互に離反する方向に湾曲しながら拡開するので、後面衝突の衝突荷重が入力したときにＣＦＲＰ製フレームに応力集中が発生するのを防止しながら、衝突荷重を車体フロアの後部に均一に分散して効率的に吸収することができる。

また請求項５の構成によれば、車体フロアの後部に一体に連続するＣＦＲＰ製の後部フロアを備え、左右一対のＣＦＲＰ製フレームを車体フロアおよび後部フロアと一体に形成したので、部品点数を更に削減するとともに製造を容易化することができる。

また請求項６の構成によれば、ＣＦＲＰ製フレームが車体フロアから後部フロアに向けてキックアップする部分の上下方向高さは、車体フロアに設けたフロアトンネル部の上下方向高さと略同一であるので、ＣＦＲＰ製フレームに入力した後面衝突の衝突荷重をフロアトンネル部に効率的に伝達して車体フロアに分散することができる。

また請求項７の構成によれば、フロアトンネル部の車幅方向両側の側壁の間隔は、上下方向視で前方から後方に向けて末広がりに拡開するので、ＣＦＲＰ製フレームからフロアトンネル部への荷重伝達を一層効率的に行うことができる。

また請求項８の構成によれば、車体フロアの車幅方向外端部の上面に前後方向に延びるサイドシルを接続し、車体フロアは上方に屈曲してサイドシルの後端を覆う屈曲部を備えるので、後面衝突の衝突荷重が車体フロアに入力したときに、その衝突荷重を屈曲部からサイドシルの後端に伝達して効率的に吸収することができる。

また請求項９の構成によれば、車体フロアの前記フロアトンネル部に沿う中空部内に、前後方向の荷重を伝達するコアを配置したので、車体フロアに入力した後面衝突の衝突荷重をコアを介してフロアトンネル部に効率的に伝達することができる。

また請求項１０の構成によれば、クロスメンバの車幅方向両端を左右一対の金属製フレームにボルトで締結したので、金属製フレームに対するクロスメンバの組み付けが容易である。

また請求項１１の構成によれば、略Ｕ字状のサスペンションアーム支持メンバの車幅方向両端をクロスメンバの車幅方向両端に接続し、サスペンションアーム支持メンバの角部にサスペンションアームを接続するとともに、金属製フレームの下面にダンパースプリングを支持したので、高強度の金属製フレームを用いてサスペンションアームおよびダンパースプリングを強固に支持することができる。

また請求項１２の構成によれば、金属製フレームの後端に嵌合部を有する金属ジョイントを設け、クラッシュレールの前端を金属ジョイントの嵌合部に嵌合して固定したので、後面衝突の衝突荷重によりクラッシュレールが倒れるのを防止することで、クラッシュレールの軸方向の圧壊を促進してエネルギー吸収効果を高めることができる。

また請求項１３の構成によれば、クラッシュレールは複数のカーボン連続繊維層を積層した多角形断面の中空部材であり、その前端から後端に向けて断面が縮小するので、後面衝突の衝突荷重が入力したとき、クラッシュレールは後端から前端に向かってカーボン連続繊維から樹脂が剥がれながら順次圧壊してエネルギーを吸収することができる。

自動車の車体フレームの斜め前方から見た斜視図。 自動車の車体フレームの斜め後方から見た斜視図。 図１の３方向矢視図。 図３の４Ａ方向および４Ｂ方向矢視図。 図４の５−５線断面図。 図３の６方向矢視図。 図４の７−７線断面図。 図６の８部拡大図。 自動車の車体フレームの後部斜視図。 図９の１０方向矢視図。 図１０の１１方向矢視図。

以下、図１〜図１１に基づいて本発明の実施の形態を説明する。尚、本明細書において前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。

図１〜図４に示すように、ＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）を主たる材料とする自動車の車体フレームは、車体フロア１１と、車体フロア１１の左右両側部に沿って前後方向に延びる左右一対のサイドシル１２，１２と、左右のサイドシル１２，１２の前端から前上方に起立する左右一対のフロントピラーロア１３，１３と、左右のサイドシル１２，１２の後端から後上方に起立する左右一対のリヤピラー１４，１４と、左右のサイドシル１２，１２の前後方向中間部から上方に起立する左右一対のセンターピラー１５，１５と、左右のフロントピラーロア１３，１３の上端から左右のセンターピラー１５，１５の上端を経由して左右のリヤピラー１４，１４の上端に延びる左右一対の上部部材１６，１６とを備える。そして左右のセンターピラー１５，１５の上端間がルーフアーチ２４で接合される。

車体フロア１１の前端と左右のフロントピラーロア１３，１３の前面とに平板状のダッシュパネルロア１７が接合され、車体フロア１１の後端と左右のリヤピラー１４，１４の後面とに平板状の後部隔壁１８が接合され、 後部隔壁１８の後端からリヤパーシェル１９が後方に水平に延出する。車体フロア１１の前端に左右一対のアルミニウム合金製の取付台座２０，２０が固定され、取付台座２０，２０の前端に左右一対のアルミニウム合金製のフロントサイドフレーム２１，２１の後端が固定される。

車体フロア１１の後端から後方に向かって後部フロア４４が一体に連続しており、車体フロア１１の後部下面および後部フロア４４の下面に配置された左右一対のリヤサイドフレーム２２，２２は、左右一対のリヤホイールハウスインナー２３，２３を介してリヤピラー１４，１４に接続される。そして後部フロア４４の上方に荷室４５が区画される。

図１、図２および図５に示すように、車体フロア１１は、車幅方向中央部を前後方向に延びる逆Ｕ字状のフロアトンネル部１１ａと、フロアトンネル部１１ａの車幅方向両側に連続すると左右一対のフロア部１１ｂ，１１ｂとを備える。アンダーフロアパネル２５は、トンネル部上壁２５ａと、トンネル部上壁２５ａの車幅方向外端から下方に延びる左右一対のトンネル部側壁２５ｂ，２５ｂと、トンネル部側壁２５ｂ，２５ｂの下端から車幅方向外側に延びるフロア部下壁２５ｃ，２５ｃとを備え、左右一対のアッパーフロアパネル２６，２６のフロア部上壁２６ａ，２６ａは、フロア部下壁２５ｃ，２５ｃの上面に沿うように略平坦に形成される。

車体フロア１１の車幅方向外端部では、アンダーフロアパネル２５のフロア部下壁２５ｃの車幅方向外端を上向きに折り曲げた接合フランジ２５ｄと、アッパーフロアパネル２６のフロア部上壁２６ａの車幅方向外端を上向きに折り曲げた接合フランジ２６ｂとが重ね合わされて接合される。車体フロア１１の車幅方向外端部は、車幅方向中央部に比べて上下方向に厚くなっており、その厚くなった部分に上下一対のエネルギー吸収部材３０，３０が配置される。エネルギー吸収部材３０，３０は衝撃吸収性能に優れたＰＡ（ポリアミド）あるいはナイロン製の波板状の部材で構成される。

エネルギー吸収部材３０，３０の車幅方向内側には支持壁３１が接着により固定されており、支持壁３１の車幅方向外面に形成した嵌合溝にエネルギー吸収部材３０，３０が嵌合して接着により接合される。そしてエネルギー吸収部材３０，３０の上面がアッパーフロアパネル２６の下面に接着により接合され、エネルギー吸収部材３０，３０の下面がアンダーフロアパネル２５の上面に接着により接合される。

支持壁３１の車幅方向内側であってフロア部１１ｂの厚さが変化する部分に、前後方向に延びるＣＦＲＰ製（あるいはアルミニウム製）の荷重分散フレーム３２が配置される。荷重分散フレーム３２の上面および下面はそれぞれアッパーフロアパネル２６の下面およびアンダーフロアパネル２５の上面に接着により接合され、かつ車幅方向外面は支持壁３１の車幅方向内面に接着により接合される。

荷重分散フレーム３２の車幅方向内側のフロア部１１ｂの内部に車幅方向の軸線を有する波板状のコア３３が配置され、その上面および下面がそれぞれアッパーフロアパネル２６の下面およびアンダーフロアパネル２５の上面に接着により接合される。但し、フロアトンネル部１１ａの車幅方向両側に沿う部分だけは、前後方向の軸線を有する波板状のコア７９が配置され、その上面および下面がそれぞれアッパーフロアパネル２６の下面およびアンダーフロアパネル２５の上面に接着により接合される。

サイドシル１２は、外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９を備えて四角形状の閉断面に構成されており、その内部に複数の隔壁板３６…が前後方向に所定間隔で配置される。サイドシル１２の下壁４８は、車体フロア１１の車幅方向外端部、つまりエネルギー吸収部材３０，３０の上部において、アッパーフロアパネル２６の上面に載置されて接着により接合されるが、車体フロア１１の車幅方向外端に形成した突出部１１ｃがサイドシル１２の車幅方向外端よりも車幅方向外側に突出する。そしてサイドシル１２の車幅方向外端と車体フロア１１の車幅方向外端とに、ＣＦＲＰ製の板材よりなる断面クランク状の連結部材３７の上下端部がそれぞれ接着により接合される。

図６〜図８に示すように、車体フロア１１の後方に連続する後部フロア４４は、車体フロア１１と同様にアンダーフロアパネル２５およびアッパーフロアパネル２６よりなる中空構造を有する。リヤサイドフレーム２２は、前側のＣＦＲＰ製フレーム７４と後側の金属製フレーム７５とからなり、ＣＦＲＰ製フレーム７４は車体フロア１１の後部が後部フロア４４に向けてキックアップする部分において、アンダーフロアパネル２５の一部を下向きに膨出させるとともに、その上面をアッパーフロアパネル２６で覆うことで中空閉断面に構成される。一方、アルミニウム合金の鋳造材よりなる金属製フレーム７５は、後部フロア４４の後半部の下面を構成するアンダーフロアパネル２５に接合され、ＣＦＲＰ製フレーム７４の後方に直列に接続される。

金属製フレーム７５は、上向きに開放するコ字状断面の上壁７５ａと、帯状の下壁７５ｂと、上壁７５ａおよび下壁７５ｂを接続する垂直壁７５ｃと、上壁７５ａ、下壁７５ｂおよび垂直壁７５ｃを接続する補強リブ７５ｄ…とを備えており、下壁７５ｂの後部にはダンパースプリング７８の上端を支持するダンパースプリング支持部７５ｅが設けられる。そしてダンパースプリング支持部７５ｅの直上に位置する補強リブ７５ｄに車幅方向に延びる脆弱部としての溝７５ｆが形成される。

後部フロア４４の下面においてＣＦＲＰ製フレーム７４はＬ字状の凹部７４ａを有しており、その凹部７４ａに金属製フレーム７５が嵌合して接着により接合される。このとき、上向きに開放するコ字状断面の上壁７５ａがＣＦＲＰ製フレーム７４の凹部７４ａに下方から嵌合することで、ＣＦＲＰ製フレーム７４に金属製フレーム７５が強固に接着される。金属製フレーム７５は、ＣＦＲＰ製フレーム７４の凹部７４ａに嵌合する部分にフランジ状の張り出し部７５ｇを備えており、この張り出し部７５ｇでＣＦＲＰ製フレーム７４の稜線が覆われる（図８参照）。相互に当接して接着される金属製フレーム７５の前面およびＣＦＲＰ製フレーム７４の凹部７４ａの前面は、角度θで前下方から後上方に傾斜している（図７参照）。

図６に示すように、車体フロア１１のアンダーフロアパネル２５およびアッパーフロアパネル２６の接合フランジ２５ｄ，２６ｂは、サイドシル１２の後端で上下方向高さが高くなって車幅方向内側に回り込むことで、上方に屈曲してサイドシル１２の後端を後方から覆う屈曲部１１ｋを構成する。

図４（Ｂ）に示すように、車体フロア１１のフロアトンネル部１１ａの左右のトンネル部側壁２５ｂ，２５ｂの後部における幅Ｗ１は、前側から後側に向かって車幅方向外側に滑らかに湾曲しながら末広がりに拡開している。またフロアトンネル部１１ａの拡開部を車幅方向両側から挟む左右のＣＦＲＰ製フレーム７４の左右のＣＦＲＰ製フレーム側壁７４ｂ，７４ｂの前部における幅Ｗ２は、後側から前側に向かって車幅方向外側に滑らかに湾曲しながら末広がりに拡開している。

また図７に示すように、フロアトンネル部１１ａの上下方向高さＨは、その後方に位置するＣＦＲＰ製フレーム７４の上下方向高さＨと略一致しており、かつフロアトンネル部１１ａおよびＣＦＲＰ製フレーム７４の位置は前後方向に見たときに相互に重なり合っている。

図６に示すように、リヤホイールハウスインナー２３は水平な段部２３ａを備えており、段部２３ａの下面にアルミニウム合金製のヒューズ部材５９がボルト６０…およびナット６１…で固定される。ヒューズ部材５９は、一定断面の押し出し材の一部を切除することで製造される。ヒューズ部材５９にはリヤサスペンション装置のリヤダンパー６２の上端が支持される。

図９〜図１１に示すように、金属製フレーム７５の後端に第３金属ジョイント８０を介してＣＦＲＰ製のクラッシュレール８１の前端が接続される。クラッシュレール８１は八角形状の閉断面を有する筒状の部材であり、前端から後端に向けて断面積が縮小するようにテーパーしている。第３金属ジョイント８０は、金属製フレーム７５の後端にボルト８６…で固定される取付フランジ８０ａと、取付フランジ８０ａから後方に突出する八角筒状の嵌合部８０ｂとを備え、嵌合部８０ｂにクラッシュレール８１の前端が嵌合して接着により固定される。また第１金属ジョイント８７の取付フランジ８７ａの下部からの八角筒状の下部嵌合部８７ｂが前方に突出しており、この下部嵌合部８７ｂにクラッシュレール８１の後端が嵌合して接着により固定される。

リヤピラー１４の上端を後方に延長した延長部１４ａの後端に、第２金属ジョイント８８のコ字状の嵌合部８８ａが後方から嵌合して接着により固定される。また第１金属ジョイント８７の取付フランジ８７ａの上部から２枚の平行な壁部よりなる上部嵌合部８７ｃが前方に突出する。四角形断面の金属管を側面視でＬ字状に屈曲させた姿勢規制部材８９の前端に取付フランジ８９ａが溶接されており、この取付フランジ８９ａが第２金属ジョイント８８の後面にボルト９０…で固定される。また姿勢規制部材８９の下端が第１金属ジョイント８７の上部嵌合部８７ｃにボルト９１，９１で固定される。

左右一対のクラッシュレール８１，８１の後端に設けた第１金属ジョイント８７，８７の取付フランジ８７ａ，８７ａに、ＣＦＲＰ製のバンパービーム９２の車幅方向両端部が接続される。そして左右一対のクラッシュレール８１，８１の前端の車幅方向内面間が、車幅方向に延びる板状の連結部材９６で接続される。連結部材９６がクラッシュレール８１，８１に接続される車幅方向両端には三角形の筋交い部９６ａ，９６ａが設けられており、これらの筋交い部９６ａ，９６ａはクラッシュレール８１，８１の車幅方向への倒れを抑制するように機能する。

左右一対の金属製フレーム７５，７５の車幅方向内面に第４金属ジョイント９７，９７を介してクロスメンバ９８の車幅方向両端部が接続される。第４金属ジョイント９７は、金属製フレーム７５にボルト９９…で固定される取付フランジ９７ａと、取付フランジ９７ａから車幅方向内側に突出する四角筒状の嵌合部９７ｂとを備え、四角断面の直線状中空部材からなるクロスメンバ９８の車幅方向端部が嵌合部９７ｂに嵌合して接着により固定される。更に、略Ｕ字状に屈曲するサスペンションアーム支持メンバ１００の車幅方向両端部が、クロスメンバ９８の車幅方向両端部近傍の下面に溶接される。従って、左右一対の金属製フレーム７５，７５は、クロスメンバ９８およびサスペンションアーム支持メンバ１００によって車幅方向に連結されることになる。

略Ｕ字状に屈曲するサスペンションアーム支持メンバ１００の二つの屈曲部にブラケット７７，７７が溶接されており、これらのブラケット７７，７７に後輪のサスペンションアーム７６，７６の車幅方向内端が枢支される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

リヤサイドフレーム２２を、リヤサスペンションのサスペンションアーム７６やダンパースプリング７８から大きな荷重が入力する金属製フレーム７５と、それ以外のＣＦＲＰ製フレーム７４とに分割したことにより、リヤサイドフレーム２２全体を金属製とする場合に比べて重量を軽減し、強度および軽量化を両立することができる。

後輪の上下動に伴ってダンパースプリング７８から金属製フレーム７５の下壁７５ｂのダンパースプリング支持部７５ｅに所定値以上の荷重が入力すると、そのダンパースプリング支持部７５ｅの上方の補強リブ７５ｄに形成した脆弱部である溝７５ｆから金属製フレーム７５が塑性変形することで（図７右上円内参照）、金属製フレーム７５を支持するＣＦＲＰ製フレーム７４や後部フロア４４の破壊を防止することができる。また金属製フレーム７５の前面とＣＦＲＰ製フレーム７４の凹部７４ａの前面とは前下方から後上方に角度θ傾斜しているため、サスペンションアーム７６やダンパースプリング７８から金属製フレーム７５に入力した荷重を前記傾斜面を介してＣＦＲＰ製フレーム７４に伝達し、効率的に吸収することができる。

また金属製フレーム７５はアルミニウム合金の鋳物製であり、ＣＦＲＰ製フレーム７４の凹部７４ａの下面に下方から嵌合するコ字状断面の上壁７５ａと、帯状の下壁７５ｂと、上壁７５ａおよび下壁７５ｂを接続する垂直壁７５ｃと、上壁７５ａ、下壁７５ｂおよび垂直壁７５ｃを接続する補強リブ７５ｄ…とを備えるので、金属製フレーム７５を軽量化しながら強度を確保することができるだけでなく、ＣＦＲＰ製フレーム７４および金属製フレーム７５を強固に結合することができる。

また金属製フレーム７５の脆弱部を補強リブ７５ｄに形成した車幅方向の溝７５ｆで構成したので、通常時には金属製フレーム７５の強度を確保しながら、ダンパースプリング７８から過剰な荷重が入力したときには補強リブ７５ｄの溝７５ｆから金属製フレーム７５の塑性変形を誘発することができる。

また後輪の上下動に伴ってリヤサスペンションのリヤダンパー６２（図６参照）を介してリヤホイールハウスインナー２３の段部２３ａに荷重が伝達されるが、リヤダンパー６２とリヤホイールハウスインナー２３の段部２３ａとの間にアルミニウム合金製のヒューズ部材５９が配置されており、リヤダンパー６２から所定値以上の荷重が入力するとヒューズ部材５９が上下方向に潰れるように塑性変形することで、リヤホイールハウスインナー２３や、それに接続するリヤピラー１４やリヤパーシェル１９の破壊を防止することができ、しかもヒューズ部材５９だけを金属部材として重量の増加を最小限に抑えることができる。

さて後面衝突の衝突荷重がバンパービーム９２に入力すると、その衝突荷重は左右一対のクラッシュレール８１，８１を介してリヤサイドフレーム２２，２２の金属製フレーム７５，７５に伝達され、そこから車体各部に分散されて吸収される。その際にＣＦＲＰ製のクラッシュレール８１，８１は後端側から前端側に順次圧壊して衝突エネルギーを吸収するが、衝突荷重の入力方向が前後方向に対して傾斜していると、クラッシュレール８１，８１が傾いて軸方向にスムーズに圧壊せず、衝突エネルギーの吸収効果が有効に発揮されない可能性がある。

しかしながら、本実施の形態によれば、リヤピラー１４の延長部１４ａから後方に延びて下側に湾曲する延性を有する金属製の姿勢規制部材８９の下端をクラッシュレール８１の後端に接続したので、姿勢規制部材８９が中間の屈曲部で折れ曲がりながらクラッシュレール８１の上下方向の傾きを抑制することで、クラッシュレール８１の軸方向の圧壊を促進して衝突エネルギーの吸収効果を高めることができる。

またクラッシュレール８１の閉断面は左右対称な多角形状であるので、クラッシュレール８１の稜線の数を増加させて荷重伝達部位を増加するとともに、クラッシュレール８１の左右方向一方あるいは上下方向一方への傾きを防止し、軸方向の圧壊荷重を増加させて衝突エネルギーの吸収効果を高めることができる。また軽量化のためにクラッシュレール８１の肉厚（板厚）を薄くしても、多角形状として辺の数を増加させて必要な板厚比を確保することで座屈を抑制することができ、軸方向の圧壊荷重を増加させて衝突エネルギーの吸収効果を高めることができる。

また左右一対のクラッシュレール８１，８１の前端間を筋交い部９６ａ，９６ａを有する連結部材９６で連結したので、後面衝突の衝突荷重が入力したときに左右一対のクラッシュレール８１，８１が水平面内で傾くのを防止し、クラッシュレール８１，８１の軸方向の圧壊を促進して衝突エネルギーの吸収性能を高めることができる。

またクラッシュレール８１は複数のカーボン連続繊維層を積層した多角形断面の中空部材であり、その前端から後端に向けて断面が縮小するので、後面衝突の衝突荷重が入力したとき、クラッシュレール８１は後端から前端に向かってカーボン連続繊維から樹脂が剥がれながら順次圧壊してエネルギーを吸収する。

またクラッシュレール８１の前端は第３金属ジョイント８０を介して金属製フレーム７５の後端に接続されるが、第３金属ジョイント８０はクラッシュレール８１の前端を取り囲むように嵌合する嵌合部８０ｂを備えるので（図１１参照）、クラッシュレール８１に衝突荷重が入力したとき、第３金属ジョイント８０でクラッシュレール８１の倒れを防止して衝突エネルギーの吸収効果を高めるとともに、衝突荷重をクラッシュレール８１から金属製フレーム７５に効果的に伝達して吸収することができる。

ところで、金属製フレーム７５の前端は、前下方から後上方にキックアップするＣＦＲＰ製フレーム７４の後端に接続されるため、後面衝突の衝突荷重で金属製フレーム７５の前端がＣＦＲＰ製フレーム７４の後端に対して前上方にずれてしまうと、金属製フレーム７５は前下方に傾斜するＣＦＲＰ製フレーム７４に衝突荷重を効果的に伝達できなくなり、衝突エネルギーの吸収効果が大幅に損なわれる懸念がある。

しかしながら、本実施の形態によれば、相互に当接する金属製フレーム７５の前面およびＣＦＲＰ製フレーム７４の凹部７４ａの前面は、角度θで前下方から後上方に傾斜しているため（図７参照）、金属製フレーム７５は衝突荷重により前上方に移動することなく、ＣＦＲＰ製フレーム７４のキックアップ部の傾斜方向と平行な前下方に移動し、金属製フレーム７５からＣＦＲＰ製フレーム７４への荷重伝達が支障なく達成される。

また金属製フレーム７５はＣＦＲＰ製フレーム７４の稜線を覆う張り出し部７５ｇを備えるので、ＣＦＲＰ製フレーム７４の稜線に応力が集中するのを阻止して亀裂の発生を防止するとともに、衝突荷重をＣＦＲＰ製フレーム７４の稜線に連なる面部に伝達して分散することができる。

また左右一対の金属製フレーム７５，７５はクロスメンバ９８により車幅方向に連結されるので、後面衝突の衝突荷重により左右一対の金属製フレーム７５，７５が車幅方向外側に拡開するように変形するのを防止することで、金属製フレーム７５，７５の後端に接続されたクラッシュレール８１，８１の軸方向の圧壊を促進してエネルギー吸収効果を高めることができる。

このとき、クロスメンバ９８の車幅方向両端を前記左右一対の金属製フレーム７５，７５にボルト９９…で締結したので、金属製フレーム７５，７５に対するクロスメンバ９８の組み付けが容易になる。

また略Ｕ字状のサスペンションアーム支持メンバ１００の車幅方向両端をクロスメンバ９８の車幅方向両端に接続し、サスペンションアーム支持メンバ１００の角部にサスペンションアーム７６を接続するとともに、金属製フレーム７５の下面にダンパースプリング７８を支持したので、高強度の金属製フレーム７５を用いてサスペンションアーム７６およびダンパースプリング７８を強固に支持することができる。

またバンパービーム９２に入力した後面衝突の衝突荷重がバンパービーム１２からクラッシュレール８１および金属製フレーム７５を介してＣＦＲＰ製フレーム７４に伝達されるとき、ＣＦＲＰ製フレーム７４は後部フロア４４および車体フロア１１と一体に形成されているため、部品点数を削減して車体の軽量化を図りながら、ＣＦＲＰ製フレーム７４を含む後部フロア４４および車体フロア１１の強度を高めることができる。

しかもＣＦＲＰ製の車体フロア１１の後部に一体に形成されるＣＦＲＰ製フレーム７４の左右のＣＦＲＰ製フレーム側壁７４ｂ，７４ｂの間隔Ｗ２は、上下方向視で後方から前方に向けて滑らかに湾曲しながら左右対称に末広がりに拡開するので（図４（Ｂ）参照）、ＣＦＲＰ製フレーム７４に入力した後面衝突の衝突荷重を車体フロア１１の後部に均一に分散して効率的に吸収することができるだけでなく、フロアトンネル部１１ａ左右のトンネル部側壁２５ｂ，２５ｂの間隔Ｗ１は、上下方向視で前方から後方に向けて滑らかに湾曲しながら左右対称に末広がりに拡開するので（図４（Ｂ）参照）、ＣＦＲＰ製フレーム７４からフロアトンネル部１１ａへの荷重伝達を一層効率的に行うことができる。

更に、前方から後方に向けてキックアップするＣＦＲＰ製フレーム７４の上下方向高Ｈさは、車体フロア１１に設けたフロアトンネル部１１ａの上下方向高さＨと略同一であるので（図７参照）、ＣＦＲＰ製フレーム７４に入力した後面衝突の衝突荷重をフロアトンネル部１１ａに効率的に伝達して車体フロア１１に分散することができる。しかも車体フロア１１の内部には、フロアトンネル部１１ａの車幅方向両側に沿って前後方向の軸線を有する波板よりなるコア７９が配置され（図５参照）、またサイドシル１２の車幅方向内側に沿って前後方向に延びる荷重分散フレーム３２が配置されるので（図５参照）、車体フロアに入力した後面衝突の衝突荷重をコア７９を介してフロアトンネル部１１ａに伝達するとともに、荷重分散フレーム３２を介してサイドシル１２に伝達し、効率的に吸収することができる。

また車体フロア１１の車幅方向外端部の上面に前後方向に延びるサイドシル１２が接続されており、車体フロア１１は上方に屈曲してサイドシル１２の後端を覆う屈曲部１１ｋを備えるので（図６参照）、後面衝突の衝突荷重が車体フロア１１に入力したときに、その衝突荷重を屈曲部１１ｋからサイドシル１２の後端に伝達して効率的に吸収することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では車体フロア１１および後部フロア４４を一部材として構成しているが、それらを別部材で構成して一体に接合しても良い。

１１ 車体フロア
１１ａ フロアトンネル部
１１ｋ 屈曲部
１２ サイドシル
２５ アンダーフロアパネル
２５ｂ トンネル部側壁（側壁）
２６ アッパーフロアパネル
４４ 後部フロア
７４ ＣＦＲＰ製フレーム
７４ａ 凹部
７４ｂ ＣＦＲＰ製フレーム側壁（側壁）
７５ 金属製フレーム
７５ｇ 張り出し部
７６ サスペンションアーム
７８ ダンパースプリング
７９ コア
８０ 第３金属ジョイント（金属ジョイント）
８０ｂ 嵌合部
８１ クラッシュレール
９８ クロスメンバ
９９ ボルト
１００ サスペンションアーム支持メンバ

Claims (13)

1. ＣＦＲＰ製の車体フロア（１１）の後部に前下方から後上方にキックアップする左右一対のＣＦＲＰ製フレーム（７４）を一体に形成し、前記左右一対のＣＦＲＰ製フレーム（７４）の後端に前後方向に延びる左右一対の金属製フレーム（７５）を接続し、更に前記左右一対の金属製フレーム（７５）の後端に前後方向に延びる左右一対のＣＦＲＰ製のクラッシュレール（８１）を接続した自動車の車体構造であって、
   前記金属製フレーム（７５）の前面および上面は、前記ＣＦＲＰ製フレーム（７４）の後部に形成した凹部（７４ａ）の前面および下面にそれぞれ接合され、前記金属製フレーム（７５）の前面および前記ＣＦＲＰ製フレームの前記凹部（７４ａ）の前面は前下方から後上方に傾斜することを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記金属製フレーム（７５）は前記ＣＦＲＰ製フレーム（７４）の稜線を覆う張り出し部（７５ｇ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記左右一対の金属製フレーム（７５）を車幅方向に連結するクロスメンバ（９８）を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記車体フロア（１１）はアンダーフロアパネル（２５）およびアッパーフロアパネル（２６）を接合した中空部材であり、前記ＣＦＲＰ製フレーム（７４）は前記アンダーフロアパネル（２５）を下方に膨出させて構成され、前記ＣＦＲＰ製フレーム（７４）の車幅方向両側の側壁（７４ｂ）は上下方向視で左右対称形状であり、後方から前方に向けて相互に離反する方向に湾曲しながら拡開することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
5. 前記車体フロア（１１）の後部に一体に連続するＣＦＲＰ製の後部フロア（４４）を備え、前記左右一対のＣＦＲＰ製フレーム（７４）を前記車体フロア（１１）および前記後部フロア（４４）と一体に形成したことを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
6. 前記ＣＦＲＰ製フレーム（７４）が前記車体フロア（１１）から前記後部フロア（４４）に向けてキックアップする部分の上下方向高さは、前記車体フロア（１１）に設けたフロアトンネル部（１１ａ）の上下方向高さと略同一であることを特徴とする、請求項５に記載の自動車の車体構造。
7. 前記フロアトンネル部（１１ａ）の車幅方向両側の側壁（２５ｂ）の間隔は、上下方向視で前方から後方に向けて末広がりに拡開することを特徴とする、請求項６に記載の自動車の車体構造。
8. 前記車体フロア（１１）の車幅方向外端部の上面に前後方向に延びるサイドシル（１２）を接続し、前記車体フロア（１１）は上方に屈曲して前記サイドシル（１２）の後端を覆う屈曲部（１１ｋ）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
9. 前記車体フロア（１１）の前記フロアトンネル部（１１ａ）に沿う中空部内に、前後方向の荷重を伝達するコア（７９）を配置したことを特徴とする、請求項６に記載の自動車の車体構造。
10. 前記クロスメンバ（９８）の車幅方向両端を前記左右一対の金属製フレーム（７５）にボルト（９９）で締結したことを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
11. 略Ｕ字状のサスペンションアーム支持メンバ（１００）の車幅方向両端を前記クロスメンバ（９８）の車幅方向両端に接続し、前記サスペンションアーム支持メンバ（１００）の角部にサスペンションアーム（７６）を接続するとともに、前記金属製フレーム（７５）の下面にダンパースプリング（７８）を支持したことを特徴とする、請求項３または請求項１０に記載の自動車の車体構造。
12. 前記金属製フレーム（７５）の後端に嵌合部（８０ｂ）を有する金属ジョイント（８０）を設け、前記クラッシュレール（８１）の前端を前記金属ジョイント（８０）の前記嵌合部（８０ｂ）に嵌合して固定したことを特徴とする、請求項１〜請求項１１の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
13. 前記クラッシュレール（８１）は複数のカーボン連続繊維層を積層した多角形断面の中空部材であり、その前端から後端に向けて断面が縮小することを特徴とする、請求項１〜請求項１２の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
    

Images