JP6612991B2 - 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左右のリヤサイドフレームおよびルーフサイドレールを取り付ける自動車の車体構造に関する。

自動車の車体フロアの後部に閉断面を有して車幅方向に延びるサスペンションメンバ８４を設け、このサスペンションメンバ８４に左右のリヤサスペンションを支持するものが、下記特許文献１により公知である。

日本特許第５５２７１７８号公報

ところで、自動車の車体フロアの後部に前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレームを支持するととともに、リヤサイドフレームの上方に前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレールを支持する場合、上記特許文献１に記載されたサスペンションメンバ８４の後壁を上方に延長し、その上端にルーフサイドレールの前端を支持する構造では、ルーフサイドレールの取付部の強度・剛性が不足する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＣＦＲＰ製の車体フロアの後部にリヤサイドフレームおよびルーフサイドレールを支持する部分の強度・剛性を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ＣＦＲＰ製の車体フロアの後部に金属製のリヤサイドフレームおよび左右のルーフサイドレールを取り付ける自動車の車体構造であって、前記車体フロアは、車幅方向両側部の後部に上方に向かって膨出する膨出部が形成されたフロアパネルと、前記フロアパネルの車幅方向両側部の上面に沿って前後方向に配置されて前記膨出部の上面から上方に立ち上がるリヤピラーが一体に形成された側方部材とを備え、前記膨出部の後部に前記リヤサイドフレームの前端が取り付けられるとともに、前記リヤピラーの上部に前記ルーフサイドレールを支持するルーフサイドレール支持部材が取り付けられ、前記膨出部は前記フロアパネルのアウタースキンおよびインナースキン間に形成された中空部を備え、前記中空部内に配置された側面視で三角形状の第１金属インサート部材に前記リヤサイドフレームがネジ締結され、前記リヤピラーは前記側方部材のアウタースキンおよびインナースキン間に形成された別の中空部を備え、前記別の中空部内に配置された第２金属インサート部材に前記ルーフサイドレール支持部材がネジ締結されることを第１の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、左右の前記リヤピラーの車幅方向内面に上部が後方に向かって傾斜する取付金具が設けられ、前記フロアパネルの後端から起立するバックパネルの車幅方向両側部が前記取付金具に固定され、前記リヤピラーの車幅方向内面における前記取付金具の上部前方位置にシートベルト巻き取り装置の支持ブラケットが設けられることを第２の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第２の特徴に加えて、左右の前記リヤピラーの上端から後方に延びる左右のアッパーフレームと、前記左右のアッパーフレームおよび前記左右のリヤサイドフレームを上下方向に接続する左右のサスペンションストラットとを備え、前記リヤサイドフレームの前端は前記第１金属インサート部材の車幅方向内外の異なる方向を指向する二つの面にネジ締結されるとともに、前記アッパーフレームの前端は前記第２金属インサート部材の車幅方向内外の異なる方向を指向する二つの面にネジ締結されることを第３の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第３の特徴に加えて、前記左右のアッパーフレームは前記左右のサスペンションストラットの上端において車幅方向に延びる上部クロスメンバで連結され、前記左右のリヤサイドフレームは前記左右のサスペンションストラットの下端において車幅方向に延びる下部クロスメンバで連結されることを第４の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第３の特徴に加えて、前記バックパネルの上端の車幅方向中央部と前記左右のサスペンションストラットの上端とが、後方に向けてＶ字状に拡開するブレースで連結されることを第５の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第４の特徴に加えて、前記下部クロスメンバの車幅方向中央部と前記左右のサスペンションストラットの上端とが、上方に向けてＶ字状に拡開するブレースで連結されることを第６の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

なお、実施の形態のロールバー４１は本発明のルーフサイドレール支持部材に対応する。

本発明の第１の特徴によれば、ＣＦＲＰ製の車体フロアは、車幅方向両側部の後部に上方に向かって膨出する膨出部が形成されたフロアパネルと、フロアパネルの車幅方向両側部の上面に沿って前後方向に配置されて膨出部の上面から上方に立ち上がるリヤピラーが一体に形成された側方部材とを備える。膨出部の後部にリヤサイドフレームの前端が取り付けられるとともに、リヤピラーの上部にルーフサイドレールを支持するルーフサイドレール支持部材が取り付けられるので、膨出部およびリヤピラーによりＣＦＲＰ製の車体フロアの後部の強度・剛性を高め、そこにリヤサイドフレームおよびルーフサイドレール支持部材を強固に取り付けることが可能となり、特にスポ−ツカーやオープンカーの車体に適用して軽量化を図ることができる。

また、膨出部はフロアパネルのアウタースキンおよびインナースキン間に形成された中空部を備え、中空部内に配置された側面視で三角形状の第１金属インサート部材にリヤサイドフレームがネジ締結されるので、膨出部にリヤサイドフレームを車外から締結することが可能になって組立性が向上する。

また更に、リヤピラーは側方部材のアウタースキンおよびインナースキン間に形成された中空部を備え、中空部内に配置された第２金属インサート部材にルーフサイドレール支持部材がネジ締結されるので、リヤピラーにルーフサイドレール支持部材を車外から締結することが可能になって組立性が向上する。

また本発明の第２の特徴によれば、左右のリヤピラーの車幅方向内面に上部が後方に向かって傾斜する取付金具が設けられ、フロアパネルの後端から起立するバックパネルの車幅方向両側部が取付金具に固定され、リヤピラーの車幅方向内面における取付金具の上部前方位置にシートベルト巻き取り装置の支持ブラケットが設けられるので、スポーツカーのような小型車両であっても車室後部の空間を広く確保して大きなシートを配置することができる。

また本発明の第３の特徴によれば、左右のリヤピラーの上端から後方に延びる左右のアッパーフレームと、左右のアッパーフレームおよび左右のリヤサイドフレームを上下方向に接続する左右のサスペンションストラットとを備えるので、上下方向の荷重に対するリヤサイドフレームおよびアッパーフレームの強度・剛性が高められるだけでなく、リヤサイドフレームの前端は第１金属インサート部材の車幅方向内外の異なる方向を指向する二つの面にネジ締結されるとともに、アッパーフレームの前端は第２金属インサート部材の車幅方向内外の異なる方向を指向する二つの面にネジ締結されるので、左右方向の荷重に対するリヤサイドフレームおよびアッパーフレームの強度・剛性が高められる。

また本発明の第４の特徴によれば、左右のアッパーフレームは左右のサスペンションストラットの上端において車幅方向に延びる上部クロスメンバで連結され、左右のリヤサイドフレームは左右のサスペンションストラットの下端において車幅方向に延びる下部クロスメンバで連結されるので、左右のリヤサイドフレーム、左右のアッパーフレーム、左右のサスペンションストラット、上部クロスメンバおよび下部クロスメンバで強度・剛性が高い鳥かご状構造物を構成することができる。

また本発明の第５の特徴によれば、バックパネルの上端の車幅方向中央部と左右のサスペンションストラットの上端とが、後方に向けてＶ字状に拡開するブレースで連結されるので、鳥かご状構造物の強度・剛性が更に高められる。

また本発明の第６の特徴によれば、下部クロスメンバの車幅方向中央部と左右のサスペンションストラットの上端とが、上方に向けてＶ字状に拡開するブレースで連結されるので、鳥かご状構造物の強度・剛性が更に高められる。

図１は自動車の車体後部の斜視図である。（第１の実施の形態） 図２は図１の２方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図３は図１の３方向分解矢視図である。（第１の実施の形態） 図４は図２の４方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図５は図２の５方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図６は図４の６−６線断面図である。（第１の実施の形態）

１０ 車体フロア
１１ フロアパネル
１１ａ 膨出部
１３ リヤピラー
１４ バックパネル
１５ リヤサイドフレーム
１６ アウタースキン
１７ インナースキン
１９ 側方部材
２０ アウタースキン
２１ インナースキン
２２ 取付金具
２４ 支持ブラケット
２６ 第１金属インサート部材
２９ 第２金属インサート部材
３１ アッパーフレーム
３５ サスペンションストラット
３７ 上部クロスメンバ
３８ 下部クロスメンバ
３９ ブレース
４０ ブレース
４１ ロールバー（ルーフサイドレール支持部材）
４２ ルーフサイドレール

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書における前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向は運転席に着座した乗員を基準として定義される。

第１の実施の形態

図１〜図３に示すように、二座席のスポーツタイプの自動車の車体フロア１０は基本的にＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）で構成されるもので、フロアパネル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の後端から後上方に起立する左右一対のリヤピラー１３，１３とを備え、フロアパネル１１の後端から起立するバックパネル１４の左右両側縁が、左右のリヤピラー１３，１３の車幅方向内面に接合される。フロアパネル１１の後端の左右両側から左右一対の金属製のリヤサイドフレーム１５，１５が後方に延出する。

フロアパネル１１は、車体外側（下側）のアウタースキン１６と、車体内側（上側）のインナースキン１７との間に波板状のコア１８（図６参照）を挟んだもので、その後部に上方に向かって側面視で三角形状に膨出する膨出部１１ａが形成される。サイドシル１２およびリヤピラー１３は側方部材１９を構成するもので、車幅方向外側のアウタースキン２０と車幅方向内側のインナースキン２１とを接合して閉断面に形成されており、フロアパネル１１の車幅方向両側部の上面に接着により接合される。リヤピラー１３は、フロアパネル１１の三角形状の膨出部１１ａの上面に沿うように、後上方に向かって斜めに起立する。

左右のリヤピラー１３，１３の車幅方向内面にはクランク状に屈曲する取付金具２２，２２が固定されており、これらの取付金具２２，２２の後面に、フロアパネル１１の後端から起立するバックパネル１４の左右両側縁が固定される。このとき、バックパネル１４の後面とリヤピラー１３，１３の車幅方向内面とを板状のカバー２３，２３で連結することで、膨出部１１ａ，１１ａを形成したことにより発生する隙間が塞がれる。前下方から後上方に傾斜するバックパネル１４の上端部の前面に臨むリヤピラー１３，１３の車幅方向内面には、シートベルトの巻き取り装置（不図示）を支持する支持ブラケット２４，２４が設けられる。

図４〜図６に示すように、車体後部に前後方向に配置される左右一対の金属製のリヤサイドフレーム１５，１５は前端に板状の取付フランジ２５，２５を備えており、その取付フランジ２５は、前方を向く本体部２５ａと、本体部２５ａの車幅方向内端から前方かつ車幅方向内方に傾斜する傾斜部２５ｂとを備える。またフロアパネル１１の膨出部１１ａの内部には、側面視で三角形状に形成された金属製の第１金属インサート部材２６が埋設されており、この第１金属インサート部材２６には後方を向く第１面２６ａと、後方かつ車幅方向内側を向く第２面２６ｂとが所定角度を成すように形成される（図５参照）。

そしてリヤサイドフレーム１５の取付フランジ２５は、フロアパネル１１の後端において上方に折り返されたアウタースキン１６を挟んで第１金属インサート部材２６に突き合わされ、取付フランジ２５の本体部２５ａを貫通する２本のボルト２７，２７で第１金属インサート部材２６の第１面２６ａに締結され、かつ取付フランジ２５の傾斜部２５ｂを貫通する２本のボルト２８，２８で第１金属インサート部材２６の第２面２６ｂに締結される。

図１、図２および図５に示すように、リヤピラー１３の上端にはボックス形状に形成された金属製の第２金属インサート部材２９が埋設されており、左右の第２金属インサート部材２９，２９の上面にアーチ状のロールバー４１の車幅方向両端部が、それぞれ２本のボルト３０，３０で締結される。また左右のリヤサイドフレーム１５，１５の上方に左右一対のアッパーフレーム３１，３１が前後方向に配置されており、各アッパーフレーム３１の前端に設けたＬ字状断面の取付フランジ３２が、リヤピラー１３のアウタースキン２０を挟んで第２金属インサート部材２９に突き合わされ、取付フランジ３２を後から前に貫通する２本のボルト３３，３３が第２金属インサート部材２９の後方を向く第３面２９ａに締結され、かつ取付フランジ３２を車幅方向外側から内側に貫通する２本のボルト３４，３４が第２金属インサート部材２９の車幅方向外方を向く第４面２９ｂに締結される（図２参照）。

図１に示すように、左右のリヤサイドフレーム１５，１５の前後方向中間部と左右のアッパーフレーム３１，３１の後端とが、上下方向に延びるサスペンションストラット３５，３５で連結される。サスペンションストラット３５，３５の上部下面には、リヤサスペンションのダンパー（図示せず）の上端が支持される。バックパネル１４の上端に沿って車幅方向に延びる前部クロスメンバ３６が左右のリヤピラー１３，１３の上端間を連結し、左右のサスペンションストラット３５，３５間が車幅方向に延びる上部クロスメンバ３７で連結され、左右のサスペンションストラット３５，３５の下端近傍間が車幅方向に延びる下部クロスメンバ３８で連結される。そして前部クロスメンバ３６の車幅方向中間部と左右のサスペンションストラット３５，３５とが後方に向かってＶ字状に拡開するブレース３９，３９で連結されるとともに、下部クロスメンバ３８の車幅方向中間部と左右のサスペンションストラット３５，３５とが上方に向かってＶ字状に拡開するブレース４０，４０で連結される。

ロールバー４１の車幅方向外端部寄りの位置が、左右一対のルーフサイドレール４２，４２で左右のサスペンションストラット３５，３５に連結されるとともに、左右一対のステー４３，４３で前部クロスメンバ３６に連結される。

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。

ＣＦＲＰ製の車体フロア１０は、車幅方向両側部の後部に上方に向かって膨出する左右の膨出部１１ａ，１１ａが形成されたフロアパネル１１と、フロアパネル１１の車幅方向両側部の上面に沿って前後方向に配置されて膨出部１１ａ，１１ａの上面から上方に立ち上がる左右のリヤピラー１３，１３が一体に形成された左右の側方部材１９，１９とを備えており、左右の膨出部１１ａ，１１ａの後部に左右のリヤサイドフレーム１５，１５の前端が取り付けられるとともに、リヤピラー１３，１３の上部に左右のルーフサイドレール４２，４２を支持するロールバー４１が取り付けられるので、膨出部１１ａ，１１ａおよびリヤピラー１３，１３によりＣＦＲＰ製の車体フロア１０の後部の強度・剛性が高められることで、そこにリヤサイドフレーム１５，１５、ロールバー４１およびルーフサイドレール４２，４２を強固に支持することが可能となり、特にスポ−ツカーやオープンカーの車体に適用して軽量化を図ることができる。

また膨出部１１ａはフロアパネル１１のアウタースキン１６およびインナースキン１７間に形成された中空部を備え、中空部内に配置された側面視で三角形状の第１金属インサート部材２６にリヤサイドフレーム１５がボルト２７，２７；２８，２８で締結されるので、膨出部１１ａにリヤサイドフレーム１５を車外から締結することが可能になって組立性が向上する。

またリヤピラー１３は側方部材１９のアウタースキン２０およびインナースキン２１間に形成された中空部を備え、中空部内に配置されたボックス状の第２金属インサート部材２９にロールバー４１がボルト３３，３３；３４，３４で締結されるので、リヤピラー１３にロールバー４１を車外から締結することが可能になって組立性が向上する。

また左右のリヤピラー１３，１３の車幅方向内面に上部が後方に向かって傾斜する取付金具２２，２２が設けられ、フロアパネル１１の後端から起立するバックパネル１４の車幅方向両側部が取付金具２２，２２に固定され、リヤピラー１３，１３の車幅方向内面における取付金具２２，２２の上部前方位置にシートベルト巻き取り装置の支持ブラケット２４，２４が設けられるので、シートベルト巻き取り装置の支持ブラケット２４，２４を可及的に後方に位置させ、スポーツカーのような小型車両であっても車室後部の空間を広く確保して大きなシートを配置することができる。

また左右のリヤピラー１３，１３の上端から後方に延びる左右のアッパーフレーム３１，３１と、左右のアッパーフレーム３１，３１および左右のリヤサイドフレーム１５，１５を上下方向に接続する左右のサスペンションストラット３５，３５とを備えるので、上下方向の荷重に対するリヤサイドフレーム１５，１５およびアッパーフレーム３１，３１の強度・剛性が高められる。しかもリヤサイドフレーム１５の前端は第１金属インサート部材２６の車幅方向内外の異なる方向を指向する第１面２６ａおよび第２面２６ｂにそれぞれボルト２７，２７；２８，２８で締結されるとともに（図５参照）、アッパーフレーム３１，３１の前端は第２金属インサート部材２９の車幅方向内外の異なる方向を指向する第３面２９ａおよび第４面２９ｂにそれぞれボルト３３，３３；３４，３４で締結されるので（図２参照）、左右方向の荷重に対するリヤサイドフレーム１５およびアッパーフレーム３１の強度・剛性が高められる。

また左右のアッパーフレーム３１，３１は左右のサスペンションストラット３５，３５の上端において車幅方向に延びる上部クロスメンバ３７で連結され、左右のリヤサイドフレーム１５，１５は左右のサスペンションストラット３５，３５の下端において車幅方向に延びる下部クロスメンバ３８で連結されるので、左右のリヤサイドフレーム１５，１５、左右のアッパーフレーム３１，３１、左右のサスペンションストラット３５，３５、上部クロスメンバ３７および下部クロスメンバ３８で強度・剛性が高い鳥かご状構造物を構成することができる。

しかもバックパネル１４の上端の車幅方向中央部と左右のサスペンションストラット３５，３５の上端とが、後方に向けてＶ字状に拡開するブレース３９，３９で連結され、かつ下部クロスメンバ３８の車幅方向中央部と左右のサスペンションストラット３５，３５の上端とが、上方に向けてＶ字状に拡開するブレース４０，４０で連結されるので、鳥かご状構造物の強度・剛性が更に高められる。

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、実施の形態ではロールバー４１に左右のルーフサイドレール４２，４２の前端を支持しているが、ルーフサイドレール支持部材はロールバー４１に限定されるものではない。

Claims (6)

1. ＣＦＲＰ製の車体フロア（１０）の後部に左右のリヤサイドフレーム（１５）および左右のルーフサイドレール（４２）を取り付ける自動車の車体構造であって、
   前記車体フロア（１０）は、車幅方向両側部の後部に上方に向かって膨出する膨出部（１１ａ）が形成されたフロアパネル（１１）と、前記フロアパネル（１１）の車幅方向両側部の上面に沿って前後方向に配置されて前記膨出部（１１ａ）の上面から上方に立ち上がるリヤピラー（１３）が一体に形成された側方部材（１９）とを備え、前記膨出部（１１ａ）の後部に前記リヤサイドフレーム（１５）の前端が取り付けられるとともに、前記リヤピラー（１３）の上部に前記ルーフサイドレール（４２）を支持するルーフサイドレール支持部材（４１）が取り付けられ、
   前記膨出部（１１ａ）は前記フロアパネル（１１）のアウタースキン（１６）およびインナースキン（１７）間に形成された中空部を備え、前記中空部内に配置された側面視で三角形状の第１金属インサート部材（２６）に前記リヤサイドフレーム（１５）がネジ締結され、
   前記リヤピラー（１３）は前記側方部材（１９）のアウタースキン（２０）およびインナースキン（２１）間に形成された別の中空部を備え、前記別の中空部内に配置された第２金属インサート部材（２９）に前記ルーフサイドレール支持部材（４１）がネジ締結されることを特徴とする自動車の車体構造。
2. 左右の前記リヤピラー（１３）の車幅方向内面に上部が後方に向かって傾斜する取付金具（２２）が設けられ、前記フロアパネル（１１）の後端から起立するバックパネル（１４）の車幅方向両側部が前記取付金具（２２）に固定され、前記リヤピラー（１３）の車幅方向内面における前記取付金具（２２）の上部前方位置にシートベルト巻き取り装置の支持ブラケット（２４）が設けられ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. 左右の前記リヤピラー（１３）の上端から後方に延びる左右のアッパーフレーム（３１）と、前記左右のアッパーフレーム（３１）および前記左右のリヤサイドフレーム（１５）を上下方向に接続する左右のサスペンションストラット（３５）とを備え、前記リヤサイドフレーム（１５）の前端は前記第１金属インサート部材（２６）の車幅方向内外の異なる方向を指向する二つの面にネジ締結されるとともに、前記アッパーフレーム（３１）の前端は前記第２金属インサート部材（２９）の車幅方向内外の異なる方向を指向する二つの面にネジ締結されることを特徴とする、請求項２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記左右のアッパーフレーム（３１）は前記左右のサスペンションストラット（３５）の上端において車幅方向に延びる上部クロスメンバ（３７）で連結され、前記左右のリヤサイドフレーム（１５）は前記左右のサスペンションストラット（３５）の下端において車幅方向に延びる下部クロスメンバ（３８）で連結されることを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
5. 前記バックパネル（１４）の上端の車幅方向中央部と前記左右のサスペンションストラット（３５）の上端とが、後方に向けてＶ字状に拡開するブレース（３９）で連結されることを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
6. 前記下部クロスメンバ（３８）の車幅方向中央部と前記左右のサスペンションストラット（３５）の上端とが、上方に向けてＶ字状に拡開するブレース（４０）で連結されることを特徴とする、請求項４に記載の自動車の車体構造。

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