JP6204159B2 - 車体後部構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体後部構造に関し、特に剛性を向上するとともに操縦安定性を改善したものに関する。

乗用車等の自動車の車体は、鋼やアルミニウム系合金によってモノコック構造により形成されたキャビンのフロア下部に、閉断面を有し前後方向に延在するサイドフレームを結合した構造が一般的である。
近年では、操縦安定性や、騒音、振動、乗り心地などの各種性能の向上を図るため、サイドフレームの下側に車体とは別部品であるサブフレーム等の構造体を締結し、このサブフレームにサスペンションアームの車体側支点を設ける構造が普及している。

サブフレームを有する乗用車の車体構造に関する従来技術として、例えば特許文献１には、フロントサスペンションの支持剛性や車体剛性を向上しつつ、車体を軽量化しかつ配索部材のレイアウト自由度を向上する目的で、フロントサブフレームの各部位に、高剛性部と、高剛性部に対して細く形成された低剛性部とを適宜配置することが記載されている。
また、特許文献２には、リアサブフレームと車体との間を連結する連結部材を、リアサブフレームの左右にそれぞれ設けて、リアサブフレームの支持剛性を高め、操縦安定性を向上することが記載されている。

特開２０１３−１５９２２３号公報 特開２００２−３４７６５０号公報

特許文献２に記載されたように、補剛部材を設けてサブフレームと車体とを連結することによって、リアサスペンションの支持剛性、車体剛性を向上し、操舵の応答性や直進安定性などを向上することができる。
このような効果は、左右の補剛部材を連結して、サブフレームと車体との左右締結箇所間を相互に連結しかつ中間部において車体フロアに締結する構成とすることによって、さらに向上可能であることがわかっている。

しかし、このような補剛を施した場合、車体後部の剛性が局所的に向上するため、後輪タイヤの接地性が低下したり、操舵操作に対する車体挙動の不連続性が悪化するなどの弊害が発生する場合があった。
そこで、このような補剛部材の剛性設定を最適化することが求められるが、例えば特許文献１に記載された従来技術は、単に強度、剛性に余裕がある箇所を低剛性箇所として軽量化したにすぎず、剛性設定によって積極的に操縦安定性を向上するという課題はなんら記載も示唆もされていない。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、剛性を向上するとともに操縦安定性を改善した車体後部構造を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、車体床面を構成するフロアパネルと、前記フロアパネルに沿って前後に延在するとともに車幅方向に離間して配置された一対のサイドフレームと、後輪ハブを支持するサスペンションアームが揺動可能に取付けられるとともに、左右の前記サイドフレームの間にわたして下側から締結されるサブフレームと、前記サブフレームの前記サイドフレームとの締結箇所に締結され、左右の前記締結箇所を連結するとともに、左右の前記締結箇所の中間部において複数個所で前記フロアパネルに固定される補剛部材とを備え、前記補剛部材は、前記フロアパネルとの複数の固定箇所の間隔において、他の部分よりも剛性を低く設定した低剛性部を有し、前記補剛部材は、前記低剛性部以外の領域では実質的に水平に配置された面部の前後端部にそれぞれフランジを形成した断面形状を有し、前記低剛性部においては、前後端部のいずれか一方にのみフランジを形成するとともに前記面部の中央部に車幅方向に延在する長穴を形成したことを特徴とする車体後部構造である。
これによれば、車体剛性を向上して操舵操作に対する応答性や直進安定性を向上するとともに、車体強度も高まり、耐久性を向上することができる。
さらに、低剛性部を形成したことによって、車体剛性が過度に向上することを防止し、後輪タイヤの接地性や車体挙動の連続性を改善し、操縦安定性を向上することができる。
また、前後一方のフランジを残しかつ長穴の両側に面部を残すことによって、補剛部材の捩じり剛性を低下させつつ曲げ剛性はある程度確保し、部品の製造時、搬送時や、車体への取付時に補剛部材が変形することを防止して生産性を確保することができる。

請求項２に係る発明は、前記サイドフレームの車幅方向外側に車体側面部を構成するサイドストラクチャが設けられ、前記補剛部材の両端部は前記サイドストラクチャに連結されることを特徴とする請求項１に記載の車体後部構造である。
これによれば、車体剛性をより一層高めて上述した効果を促進することができる。

以上説明したように、本発明によれば、剛性を向上するとともに操縦安定性を改善した車体後部構造を提供することができる。

本発明を適用した車体後部構造の実施例を車両下側から見た平面図である。 図１の車体後部構造を車両下側から見た外観斜視図である。 図１の車体後部構造におけるサポートサブフレームの二面図である。 図３のａ−ａ部及びｂ−ｂ部矢視断面図である。

本発明は、剛性を向上するとともに操縦安定性を改善した車体後部構造を提供する課題を、サブフレームのサイドフレームとの左右締結箇所を連結するサポートサブフレームをサブフレーム下側から締結し、中間部二か所をフロアパネルに締結するとともに、フロアパネルへの左右締結箇所の中間部に低剛性部を形成することによって解決した。

以下、本発明を適用した車体後部構造の実施例について説明する。
実施例の車体後部構造は、例えば乗用車等の自動車に適用されるものである。
図１は、実施例の車体後部構造を車両下側から見た平面図である。
図２は、実施例の車体後部構造を車両下側（斜め後方側かつ斜め左側）から見た外観斜視図である。

車体後部構造１は、フロアパネル１０、サイドフレーム２０、サブフレーム３０、リアサスペンション４０、サイドストラクチャ５０、サポートサブフレーム１００等を有して構成されている。

フロアパネル１０は、例えば鋼板モノコック構造の車体の床面部を構成する部分である。
フロアパネル１０は、例えば、鋼板をプレス成型して構成されている。
フロアパネル１０の後端部近傍における車幅方向中央部には、スペアタイヤパン１１が形成されている。
スペアタイヤパン１１は、図示しないスペアタイヤを収容するために荷室部の床面を下方にブリスター状に張り出させて形成した部分である。

サイドフレーム２０は、フロアパネル１０の下面に沿って前後方向に延在して配置された構造部材である。
サイドフレーム２０は、車両前後方向から見た断面形状が例えば矩形の閉断面として構成され、その上面部はフロアパン１０に接合されている。
サイドフレーム２０は、車幅方向に離間して一対が実質的に左右対称に設けられている。
スペアタイヤパン１１は、サブフレーム３０の後方において、左右のサイドフレーム２０の間に配置されている。

左右のサイドフレーム２０は、車室内に設けられる後席の下部に設けられたリアシートクロスメンバ２１によって連結されている。
リアシートクロスメンバ２１は、フロアパネル１０の下面に沿って車幅方向に延在する構造部材である。
リアシートクロスメンバ２１の後方側でありかつサブフレーム３０の前方側の領域には、図示しない燃料タンクが収容される。

サブフレーム３０は、サイドフレーム２０に下方側から取り付けられる構造部材であって、リアサスペンション４０の各アーム（リンク）の車体側支点が設けられるものである。
サブフレーム３０は、フロントメンバ３１、リアメンバ３２、サイドメンバ３３を溶接等によって結合し、井桁状に形成されている。

フロントメンバ３１、リアメンバ３２は、左右のサイドフレーム２０の間にわたして、車幅方向に沿って延在する部材である。
フロントメンバ３１、リアメンバ３２は、車両の前後方向に離間して配置されている。
フロントメンバ３１、リアメンバ３２の両端部は、防振ゴムを介して左右のサイドフレーム２０に締結されている。
防振ゴムは、例えば、鉛直方向にほぼ沿った中心軸を有する円筒ゴムブッシュとして構成されている。
防振ゴムは、内筒の中心部に下方から挿入されるボルトによって、サイドフレーム２０内に設けられた溶接ナットに締結される。
防振ゴムの外筒は、フロントメンバ３１、リアメンバ３２の両端部に設けられた円筒部に圧入され固定されている。
サイドメンバ３３は、フロントメンバ３１の側端部とリアメンバ３２の側端部とにわたして設けられ、前後方向に延在する部材である。
また、サブフレーム３０には、車両前部に設けられたトランスミッションから伝達される駆動力を左右後輪に伝達する図示しないリアディファレンシャルが搭載される。

リアサスペンション４０は、後輪が取り付けられるハウジング４１を、車体に対して所定の軌跡に沿って揺動可能に支持するものである。
ハウジング４１は、後輪が固定されるハブを回転可能に支持するハブベアリングを収容する例えば鋳鉄製の部材である。

リアサスペンション４０は、ロワアーム４２、アッパアーム４３、トーコントロールアーム４４、トレーリングアーム４５、ダンパユニット４６、スタビライザ４７等を有して構成されている。
ロワアーム４２は、ハウジング４１の下端部と、サブフレーム３０のサイドメンバ３３の後端部とにそれぞれ揺動可能に連結され、車幅方向にほぼ沿って延在するリンクである。

アッパアーム４３は、ハウジング４１の上端部と、サブフレーム３０のサイドメンバ３３の上部とにそれぞれ揺動可能に連結され、車幅方向にほぼ沿って延在するリンクである。
アッパアーム４３は、ロワアーム４２と共働して後輪のキャンバ方向の位置決めを行うものである。

トーコントロールアーム４４は、ロワアーム４２の前方側で、ハウジング４１の下端部と、サブフレーム３０のサイドメンバ３３の前端部とにそれぞれ揺動可能に連結され、車幅方向にほぼ沿って延在するリンクである。
トーコントロールアーム４４は、ロワアーム４２と共働して、後輪のトー方向の位置決めを行うものである。

トレーリングアーム４５は、ハウジング４１の下部と、それよりも前方の車体とにそれぞれ揺動可能に連結され、車両前後方向にほぼ沿って延在するリンクである。
トレーリングアーム４５は、前端部が後端部よりも高くなるように傾斜して配置されている。
トレーリングアーム４５は、後輪の前後方向の位置決めを行うものである。

ダンパユニット４６は、ダンパ（ショックアブソーバ）とコイルスプリングをユニット化（サブアセンブリ化）したものである。
ダンパユニット４６は、伸縮方向が上下方向にほぼ沿って配置されるとともに、下端部がロワアーム４２の中間部に連結され、上端部は車体に形成されたブラケットに連結されている。

スタビライザ４７は、バネ鋼で形成されたスタビライザバー（トーションバー）で左右のロワアーム４２を連結して構成され、左右のサスペンションが逆相方向にストロークした際にロール反力を発生して車両のロール剛性を高めるものである。

サイドストラクチャ５０は、車体の側面部を構成するアウタパネル、インナパネル、ピラー類、後輪が収容されるホイルアーチ５１、ホイルエプロン５２などをサブアセンブリ化した構造体である。
なお、図１、２においては、ホイルアーチ５１、ホイルエプロン５２のみを図示し、他は図示を省略する。

サポートサブフレーム１００は、サブフレーム３０におけるリアメンバ３２の両端部のサイドフレーム２０との左右締結箇所の間にわたして設けられた補剛部材である。
サポートサブフレーム１００は、上述したリアメンバ３２とサイドフレーム２０との左右締結箇所の中間部分において、フロアパネル１０のスペアタイヤパン１１にも締結されている。
また、サポートサブフレーム１００の車幅方向における両端部は、リアメンバ３２の両端部に対してさらに延伸され、サイドストラクチャ５０におけるホイルエプロン５２の後方側下端部に締結されている。

以下、サポートサブフレーム１００について、より詳細に説明する。
図３は、サポートサブフレームの二面図である。
図３（ａ）は、車両取付時の下面側から見た平面視図であり、図３（ｂ）は、車両前方側から見た図（図３（ａ）のＢ−Ｂ部矢視断面図である。
図４は、サポートサブフレームの要部断面図である。
図４（ａ）は図３（ａ）のａ−ａ部矢視断面図であり、図４（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ部矢視断面図である。

サポートサブフレーム１００は、例えば鋼板をプレス成型することによって一体に形成されている。
サポートサブフレーム１００は、サブフレーム締結部１１０、フロア締結部１２０、エプロン締結部１３０、補剛ビード１４０、切欠き部１５０、長穴１６０等を有して構成されている。

サブフレーム締結部１１０は、サポートサブフレーム１００をサブフレーム３０のリアメンバ３２の両端部を介して、サイドフレーム２０に締結するボルトが挿入される部分である。
サブフレーム締結部１１０は、サブフレーム３０を車体に締結するボルトによって、サブフレーム３０に共締めされている。
サブフレーム締結部１１０は、サポートサブフレーム１００の他部に対してボルト穴の径方向に肥大化するように幅広に形成されている。
サブフレーム締結部１１０は、左右のサイドフレーム２０に対応して一対が設けられている。
なお、車幅方向における一方のボルト穴は、寸法公差を吸収するため車幅方向に沿った長手方向を有する長穴となっている。

フロア締結部１２０は、左右のサブフレーム締結部１１０を連結する中間部１００Ａのほぼ中央部に設けられている。
中間部１００Ａは、図３（ａ）に示す平面視においては、車幅方向にほぼ沿って実質的にストレートに形成されている。
また、中間部１００Ａは、図３（ｂ）に示す前面視においては、中央部が側端部に対して低くなるように湾曲して形成されている。
フロア締結部１２０は、サポートサブフレーム１１０を、フロアパネル１０のスペアタイヤパン１１の前端部近傍における下面部に締結するボルト穴を有する。
フロア締結部１２０は、実質的に左右対称に、車幅方向に離間して一対が設けられている。

エプロン締結部１３０は、中間部１００Ａの左右端部から車幅方向に水平に突き出して形成された突出部１００Ｂの突端部に設けられている。
突出部１００Ｂは、平面視においては、サブフレーム締結部１１０に対して、突端部がやや後退するように、中間部１００Ａに対して傾斜して形成されている。
エプロン締結部１３０は、サポートサブフレーム１００を、サイドストラクチャ５０のホイルエプロン５２に締結するボルト穴を有する。

補剛ビード１４０は、中間部１００Ａにおける左右のサブフレーム締結部１１０とフロア締結部１２０との間にそれぞれ設けられている。
補剛ビード１４０は、表面部をブリスター状に張り出させて形成され、車幅方向にほぼ沿って延在している。

切欠き部１５０は、左右のフロア締結部１２０の間において、中間部１００Ａの前後にそれぞれ形成される前フランジ１０２、後フランジ１０３のうち、後フランジ１０３を切欠いて形成された部分である。
長穴１６０は、切欠き部１５０が設けられる領域に形成され、車幅方向に沿って延在して形成されている。
切欠き部１５０、長穴１６０は、協働して、中間部１００Ａの捩じり剛性を他の部分に対して局所的に低下させた低剛性部を構成する。

以下、中間部１００Ａにおける断面形状について説明する。
図４（ｂ）に示す、低剛性部以外における中間部１００Ａの基本断面は、水平方向にほぼ沿って延在する上面部１０１の前端部、下端部から、それぞれ下方に突出した前フランジ１０２、後フランジ１０３を有する。
図４（ａ）に示す切欠き部１５０においては、後フランジ１０３の全体、及び、上面部１０１の後縁部の一部が除去された形状となっている。
また、切欠き部１５０が設けられる領域においては、上面部１０１の中央部に、車幅方向に沿った長穴１６０が形成されている。

以上説明したように、本実施例によれば、サイドフレーム２０とサブフレーム３０のリアメンバ３２の左右の締結部の間を、サポートサブフレーム１００の中間部１００Ａによって連結するとともに、中間部１００Ａの中央部をスペアタイヤパン１１に締結することによって、車体剛性を向上し、操舵操作に対する応答性や直進性を向上することができる。
また、これによって車体強度も高まり、耐久性を向上することもできる。
さらに、左右のフロア締結部１２０の中間に、切欠き部１５０及び長穴１６０を有する低剛性部を形成したことによって、車体剛性が過度に向上することを防止し、後輪タイヤの接地性や車体挙動の連続性を改善し、操縦安定性を向上することができる。
また、サポートサブフレーム１００の左右端部に突出部１００Ｂを形成し、その突端部をサイドストラクチャ５０のホイルエプロン５２に締結することによって、車体剛性をより一層向上することができる。
また、低剛性部が後側のみに設けられた切欠き部１５０、及び、長穴１６０を有する構成としたことによって、例えば前後のフランジを除去したり、上面部の幅を狭くするように、他の手法によって剛性を低下させた場合に対して、サポートサブフレーム１００の捩じり剛性を適度に低下させつつ曲げ剛性を確保することが容易となり、部品の製造時、搬送時や、車体への取付時にサポートサブフレーム１００が変形することを防止して生産性を確保することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内であり、車体後部構造を構成する各部材の形状、構造、材質、製法等は、上述した実施例に限定されず、適宜変更することが可能である。
例えば、サスペンション形式や、車体各部の形状等は適宜変更することが可能である。
また、補剛部材（サポートサブフレーム）も、実施例のような板金パネル製のものに限らず、例えばパイプ材などを用いたものであってもよい。また、低剛性部の構成も特に限定されない。

１ 車体後部構造
１０ フロアパネル １１ スペアタイヤパン
２０ サイドフレーム ２１ リアシートクロスメンバ
３０ サブフレーム ３１ フロントメンバ
３２ リアメンバ ３３ サイドメンバ
４０ リアサスペンション ４１ ハウジング
４２ ロワアーム ４３ アッパアーム
４４ トーコントロールアーム ４５ トレーリングアーム
４６ ダンパユニット ４７ スタビライザ
５０ サイドストラクチャ ５１ ホイルアーチ
５２ ホイルエプロン １００ サポートサブフレーム
１００Ａ 中間部 １００Ｂ 突出部
１０１ 上面部 １０２ 前フランジ
１０３ 後フランジ １１０ サブフレーム締結部
１２０ フロア締結部 １３０ エプロン締結部
１４０ 補剛ビード １５０ 切欠き部
１６０ 長穴

Claims (2)

1. 車体床面を構成するフロアパネルと、
   前記フロアパネルに沿って前後に延在するとともに車幅方向に離間して配置された一対のサイドフレームと、
   後輪ハブを支持するサスペンションアームが揺動可能に取付けられるとともに、左右の前記サイドフレームの間にわたして下側から締結されるサブフレームと、
   前記サブフレームの前記サイドフレームとの締結箇所に締結され、左右の前記締結箇所を連結するとともに、左右の前記締結箇所の中間部において複数個所で前記フロアパネルに固定される補剛部材と
   を備え、
   前記補剛部材は、前記フロアパネルとの複数の固定箇所の間隔において、他の部分よりも剛性を低く設定した低剛性部を有し、
   前記補剛部材は、前記低剛性部以外の領域では実質的に水平に配置された面部の前後端部にそれぞれフランジを形成した断面形状を有し、前記低剛性部においては、前後端部のいずれか一方にのみフランジを形成するとともに前記面部の中央部に車幅方向に延在する長穴を形成したこと
   を特徴とする車体後部構造。
2. 前記サイドフレームの車幅方向外側に車体側面部を構成するサイドストラクチャが設けられ、
   前記補剛部材の両端部は前記サイドストラクチャに連結されること
   を特徴とする請求項１に記載の車体後部構造。
   

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