WO2011067825A1 - 車両のリヤボディー構造 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rear body structure of a vehicle, and more particularly to a structure around a vehicle body fastening portion of a rear suspension member.
- Patent Document 1 As a countermeasure against a collision from behind the automobile, various rear body structures for absorbing energy at the time of the collision are known.
- the technology described in Patent Document 1 is an example of such a rear vehicle body structure, and a spare tire pan is formed on a rear floor panel connected to the left and right rear side frames so that a spare tire is laid down and accommodated in an upwardly tilted state.
- a rear end cross beam that extends in the vehicle width direction at the bottom of the bottom of the pan in the vehicle width direction and connects both ends to the left and right rear side frames and a spare that is connected to the front of the spare tire pan and faces the rear suspension beam
- a pan beam is provided.
- an object of the present invention is to provide a vehicle rear body structure that can further increase the crash stroke.
- the rear body structure of a vehicle according to the present invention is a rear body structure of a vehicle including a rear suspension member, and has a configuration in which the rear suspension member is dropped from the vehicle at the time of rear-end collision. Or it has the structure which moves a rear suspension member from the fastening part with the vehicle body at the time of normal to the vehicle front at the time of the rear-end collision.
- the vehicle rear body structure according to the present invention is a vehicle rear body structure including a rear floor, a rear cross member extending in the vehicle width direction and joined to the rear floor, and a rear suspension member fastened to the rear cross member.
- a weak portion may be provided at the fastening portion between the rear floor and the rear cross member.
- the rear cross member may be made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics) and may be fastened to the rear suspension member by a filling material filled in the rear cross member.
- CFRP Carbon Fiber Reinforced Plastics
- the rear body structure of a vehicle according to the present invention is a rear body structure of a vehicle including a rear suspension member, and controls the breakage of the joint portion of the rear suspension member with the vehicle body at the time of rearward collision from the rear to separate the rear body structure. It may have a configuration for adjusting
- the fracture progress suppressing part is preferably configured by laminating carbon fiber reinforced plastics.
- an adhesive is filled in the fracture progress suppressing portion.
- the present invention it is possible to increase the length of the vehicle body portion that is crushed by a collision by dropping the rear suspension member from the vehicle at the time of a rear collision or by moving the rear suspension member forward of the vehicle with respect to the vehicle body. As a result, the crash stroke can be increased.
- the fragile part is damaged at the time of rear-end collision, and the rear suspension member fastened to the rear cross member is dropped from the vehicle or moved to the front of the vehicle. It becomes easy to obtain the above-mentioned effect.
- the rear cross member is made of CFRP, and is fastened to the rear suspension member with an internal filler, so that the rear suspension member can be easily removed due to the damage of the rear cross member at the time of rear collision.
- the breakage of the connecting portion at the time of rear-end collision can be adjusted and a crash stroke can be suitably secured.
- the fracture progress suppressing portion is made of laminated CFRP and further has a structure filled with an adhesive, the breakage of the joint portion can be reliably adjusted.
- FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3.
- FIG. 4 is a partially enlarged view of another part of FIG. 3.
- FIG. 6 is a crash stroke-load diagram comparing the rear body structure according to the present invention and a conventional structure.
- FIG. 1 is an external view of a rear body structure according to the present invention
- FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of the first embodiment
- FIG. 1 is a perspective view of the rear body structure as viewed from the lower side (ground side) of the vehicle body
- FIG. 2 is a cross-sectional view corresponding to the line II-II.
- a rear cross member 2 having a rectangular cross section is attached to the rear floor 1, and a suspension member 3 is fastened to the lower surface of the rear floor 1 by bolts 4.
- a suspension arm 5 is attached to the end of the suspension member 3, and a rear wheel (not shown) is disposed at the end of the suspension arm 5.
- the suspension member 3 and the suspension arm 5 are made of, for example, an aluminum alloy, and the rear floor 1 and the rear cross member 2 are made of CFRP.
- the rear cross member 2 in the first embodiment has a configuration in which two members 25 and 26 are combined as shown in FIG.
- the member 25 is a member having a substantially U-shaped cross section, and a member 26 having a shape in which L shapes are combined in the reverse direction is attached to the outer wall on the vehicle rear side by an adhesive layer 71.
- the filler 6 is accommodated in the space inside the member 25 and is fixed by an adhesive film (not shown).
- a material such as CFRP, GFRP (glass fiber reinforced plastic, Glass Fiber Reinforced Plastics) can be used in addition to an aluminum alloy.
- the rear cross member 2 thus formed is attached to the lower surface of the rear floor 1 by adhesive layers 72 and 73 by adhesive layers 71 and 72.
- the members 25 and 26 are partially overlapped to form a two-layer structure.
- the bolt 4 for fastening the suspension member 3 to the rear cross member 2 is fastened to the filler 6 instead of the member 25.
- the suspension member 3 may be fastened to the vehicle rear side by pulling the suspension member 3 biased in the vehicle front direction by elastic means (not shown) toward the vehicle rear side.
- the rear body structure of this configuration at the time of a rear collision, a member disposed on the rear side of the suspension member 3 pushes the suspension member 3 in the forward direction of the vehicle (the arrow direction in FIG. 2) by the collision force. As a result, a load is transmitted from the suspension member 3 to the rear cross member 2 through the bolt 4.
- the member 26 on the vehicle rear side of the rear cross member 2 is not directly fastened to the suspension member 3, but is merely bonded to the member 25 by the adhesive layer 71.
- the adhesive layer 71 cannot withstand, and the member 25 and the member 26 are separated. That is, this portion forms a fragile portion referred to in the present invention.
- the member 25 undergoes bending deformation and eventually breaks. As a result, the suspension member 3 can move to the front of the vehicle rather than at the time of fastening, and the crash stroke of the vehicle can be increased accordingly.
- the load transmitted from the suspension member 3 is transmitted through the members 25 and 26 to the rear cross member. 2 can be transmitted efficiently.
- the members 25 and 26 can be quickly separated. Further, since the side of the filler 6 is only bonded to the member 25 and is not connected to the rear floor 1, the separation of the suspension member 3 from the rear floor 1 after the members 25 and 26 are separated, Or the movement to the vehicle front direction can be urged.
- FIGS. 3 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of the first embodiment, and FIGS. 4 and 5 are partially enlarged views thereof.
- the rear cross member 20 of this embodiment is different from the rear cross member 2 of the first embodiment in that the outer shell portion 201 has a three-layer structure of CFRP, and L-shaped cylindrical members 202 and 203 are placed inside each other. The bends are butted together.
- the filler 6 is accommodated in a space with a wide width in the vehicle front-rear direction below the member 202 arranged on the vehicle front side, and the upper portion is a cavity 202a.
- the inside of the member 203 arranged on the vehicle rear side is a hollow 203a (see FIGS. 3 and 4).
- the outer shell 201 has a single outer layer 201a that wraps around the members 202 and 203, but the inner layers 201c and 201e and the intermediate layers 201b and 201d are the portions sandwiched between the members 202 and 203. It is cut right below and a gap 201f is provided (see FIG. 5).
- the gap 201f does not need to extend in the entire vehicle width direction, and may be formed in a part thereof.
- the fiber directions of the inner layers 201c and 201e and the intermediate layers 201b and 201d are set to be perpendicular to the paper surface, and the fiber direction of the outer layer 201a is set to be inclined by 45 degrees with respect to the paper surface. That is, the fiber direction of the outer layer 201a is set to be inclined by 45 degrees in the vehicle width direction and the vehicle front-rear direction, but the fiber directions of the other layers 201b to 201e are set in the vehicle width direction.
- the members 202 and 203 are bonded to the outer shell 201 and the rear floor 1 by an adhesive layer 74. It is preferable that an adhesive for the adhesive layer 74 is filled in the gap 201f.
- each member constituting the rear cross member 2 that is, the outer shell 201 and the members 202 and 203 accommodated in the outer shell 201 are different in deformation caused by the collision force.
- the respective members are completely separated or partly separated into a semi-separated state.
- the rear cross member 2 transmits the load input from the suspension member 3 to the rear floor 1 mainly by the outer shell 201.
- the fiber directions of the layers 201b to 201e other than the outer layer 201a are set in the vehicle width direction. Therefore, the strength against the load in the vehicle front-rear direction perpendicular to the fiber direction of these layers is the same as that in the fiber direction. It becomes lower than the strength against the load in the width direction.
- the outer layer 201a has substantially the same strength because it has an angle of about 45 degrees with the fiber direction with respect to any load in the vehicle longitudinal direction and the vehicle width direction. As a result, the inner layer first breaks, and finally the outer layer 201a also breaks.
- rupture between inner side layers is acquired by having the clearance gap 201f.
- the suspension member 3 can move to the front of the vehicle rather than at the time of fastening, and the crash stroke of the vehicle can be increased accordingly.
- the load transmitted from the suspension member 3 can be efficiently transmitted to the rear cross member 2 by the members 202 and 203 provided in the rear cross member 2.
- the separation of these members can facilitate the dropping of the suspension member 3 from the rear floor 1 or the movement of the suspension member 3 in the forward direction of the vehicle.
- FIG. 6 shows the relationship between the collision load F and the crash stroke S in comparison with the conventional structure and the structure according to the present invention.
- the crash stroke can be extended as shown in the diagram f 2, and the improvement effect for the region A can be obtained.
- the members 25 and 26 may be joined by rivets or the like in a portion where the filler 6 is not provided.
- the rear floor 1 and the rear cross member 2 are made of CFRP.
- FRP such as GFRP
- other members aluminum alloys, stainless steel, etc.
- the joining may be performed by fastening with bolts, rivets or the like, or welding in the case of metal, as long as a necessary weak portion is provided.
Landscapes
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Abstract
リヤフロア1と、車幅方向に伸びてこのリヤフロア1と接合されているリヤクロスメンバ2と、このリヤクロスメンバ2にボルト4等により締結されているリヤサスペンションメンバ3を備える車両のリヤボディー構造であって、リヤクロスメンバ2は、例えば、前方部材25と後方部材26からなり、両者は互いに接着されるとともに、リヤフロア1に接着されている。一方、リヤサスペンションメンバは、前方部材25に収容された充填部材に締結されている。これら前方部材25と後方部材26の接合部は、後突時の荷重(矢印方向)に対して脆弱部を形成する。
Description
本発明は、車両のリヤボディー構造に関し、特に、リヤサスペンションメンバの車体締結部周辺の構造に関する。
自動車の後方からの衝突対策として、衝突時のエネルギーを吸収するための各種のリヤボディー構造が知られている。特許文献1記載の技術は、そうした後部車体構造の一例であって、左右のリヤサイドフレームに接続されるリヤフロアパネルに、スペアタイヤを横倒し後上がり傾斜状態で収容するスペアタイヤパンを形成し、スペアタイヤパンの下底部の車体後方側を車幅方向に延在して両端を左右のリヤサイドフレームに接続するリヤエンドクロスビームを設けるとともに、スペアタイヤパンの前部に接続されてリヤサスペンションビームに対向するスペアパンビームを設けたものである。そして、この構成によれば、後方衝突(後突)時には、リヤエンドクロスメンバによってスペアタイヤパンが前方に押される際、傾斜状態で収容されているスペアタイヤが確実に立ち上がるので、衝突によって潰れる車体の距離が増大し、クラッシュストロークを確保することができる、と記載されている。
後突時の車両客室への入力荷重を低減するには、このようにクラッシュストロークを確保することが重要である。そこで、本発明は、クラッシュストロークのさらなる増加を可能とする車両のリヤボディー構造を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る車両のリヤボディー構造は、リヤサスペンションメンバを含む車両のリヤボディー構造であって、後方からの追突時にリヤサスペンションメンバを車両から脱落させる構成を有する。あるいは、後方からの追突時にリヤサスペンションメンバを正常時の車体との締結部より車両前方へと移動させる構成を有する。
本発明に係る車両のリヤボディー構造は、リヤフロアと、車幅方向に伸びてリヤフロアと接合されているリヤクロスメンバと、リヤクロスメンバに締結されているリヤサスペンションメンバを備える車両のリヤボディー構造であって、リヤフロアとリヤクロスメンバとの締結部に脆弱部を設けたものでもよい。
この場合、リヤクロスメンバは炭素繊維強化プラスティック製(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)であって、当該リヤクロスメンバ内に充填された充填物により、リヤサスペンションメンバと締結されているとよい。
あるいは、本発明に係る車両のリヤボディー構造は、リヤサスペンションメンバを含む車両のリヤボディー構造であって、後方からの追突時にリヤサスペンションメンバの車体との結合部の破壊進行を制御してその離脱を調整する構成を有するものでもよい。
この結合部に破壊進行を抑制する破壊進行抑制部を備えるとよく、さらに、破壊進行抑制部は、炭素繊維強化プラスティックを積層して構成されているとよい。特に、破壊進行抑制部に接着剤を充填していると好ましい。
本発明によれば、後突時にリヤサスペンションメンバを車両から脱落させたり、車体に対して車両前方へと移動させたりすることにより、衝突によって潰れる車体部分の長さを大きくすることができ、その結果、クラッシュストロークを増大させることができる。
リヤフロアとリヤクロスメンバとの締結部に脆弱部を設けることで、後突時には、当該脆弱部が破損し、リヤクロスメンバに締結されたリヤサスペンションメンバを車両から脱落、若しくは、車両前方へと移動させて、上述の効果を得ることが容易になる。
リヤクロスメンバをCFRP製として、内部の充填物によりリヤサスペンションメンバと締結することで、後突時のリヤクロスメンバの破損によるリヤサスペンションメンバの脱落が容易になる。
リヤサスペンションメンバの車体との結合部に破壊進行抑制部を設けると、後突時の結合部の破損を調整して、クラッシュストロークを好適に確保することができる。この破壊進行抑制部を積層CFRP製とし、さらに、接着剤を充填した構造とすると、結合部の破損の調整を確実に行うことができる。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
本発明に係るリヤボディー構造の外観図を図1に、第1の実施形態の断面構成図を図2にそれぞれ示す。図1は、当該リヤボディー構造を車体の下側(地面側)から見た斜視図であり、図2は、そのII-II線断面相当図である。
リヤフロア1には、断面矩形のリヤクロスメンバ2が取り付けられており、その下面にボルト4により、サスペンションメンバ3が締結されている。サスペンションメンバ3の端には、サスペンションアーム5が取り付けられ、その先に図示していない後輪が配置される。ここで、サスペンションメンバ3、サスペンションアーム5は、例えば、アルミ合金製であり、リヤフロア1、リヤクロスメンバ2は、CFRP製である。
第1の実施形態におけるリヤクロスメンバ2は、図2に示されるように、2つの部材25、26を組み合わせた構成を有する。部材25は、断面略U字形状の部材であり、その車両後方側外壁にL字を逆向きに組み合わせた形状の部材26が接着層71により取り付けられている。部材25内部の空間には、充填材6が収容され、図示していない接着膜により固定されている。この充填材6としては、アルミ合金のほか、CFRP、GFRP(ガラス繊維強化プラスティック、Glass Fiber Reinforced Plastics)等の材料を用いることができる。
こうして形成されたリヤクロスメンバ2は接着層71、72によりリヤフロア1の下面に接着層72、73により取り付けられている。リヤクロスメンバ2の下端の車両後方側では、部材25、26が一部重なり合って2層構造となっていると好ましい。
一方、サスペンションメンバ3をリヤクロスメンバ2へと締結するボルト4は、部材25ではなく、充填材6に締結されている。ボルト4の締結時には、サスペンションメンバ3を車両後方側へと図示していない弾性手段により、車両前方方向へと付勢されているサスペンションメンバ3を車両後方側へと引き寄せて締結を行うとよい。
この構成のリヤボディー構造によれば、後突時には、サスペンションメンバ3の車両後方に配置された部材が衝突力によってサスペンションメンバ3を車両前方方向(図2中の矢印方向)に押す。この結果、サスペンションメンバ3からボルト4を通じてリヤクロスメンバ2へと荷重が伝達される。ここで、リヤクロスメンバ2の車両後方側の部材26は、直接には、サスペンションメンバ3へは締結されておらず、部材25に接着層71により接着されているだけである。サスペンションメンバ3への入力荷重が大きくなると、まず、この接着層71が耐えきれず、部材25と部材26は剥離する。つまり、この部分が本発明にいう脆弱部を形成していることになる。さらに、荷重が加わると、部材25は、曲げ変形を起こし、やがて破断する。この結果、サスペンションメンバ3は、締結時よりも車両前方へと移動することが可能となり、その分だけ車両のクラッシュストロークを増大させることができる。
本実施形態によれば、通常時は、リヤクロスメンバ2の下側の少なくとも一部が2層構造を有しているので、サスペンションメンバ3から伝達される荷重を部材25、26を通じてリヤクロスメンバ2へと効率よく伝達することができる。一方、後突時には、部材25と26とを速やかに分離することができる。さらに、充填材6はその側方が部材25と接着されているだけで、リヤフロア1には接続されていないため、部材25と26が分離した後は、サスペンションメンバ3のリヤフロア1からの脱落、ないし、その車両前方方向への移動を促すことができる。
次に、本発明に係るリヤボディー構造の第2の実施形態を図3~図5を参照して説明する。図3は、第1の実施形態の図2に対応する断面図であり、図4、図5は、その一部拡大図である。
本実施形態のリヤクロスメンバ20は、第1の実施形態のリヤクロスメンバ2と異なり、外殻部分201はCFRPの3層構造であり、その内部にL字筒状の部材202、203を互いの屈曲部を突き合わせて収容されている。車両前方側へ配置される部材202の下方側の車両前後方向の幅が広い空間内に充填材6が収容されており、上部は空洞202aとなっている。車両後方側へ配置される部材203の内部は全て空洞203aである(図3、図4参照)。また、外殻201は、外層201aは部材202、203を包む部分全体が一枚構成となっているが、内層201c、201eと中間層201b、201dは、部材202、203に挟まれた部分の真下で切れており、隙間201fが設けられている(図5参照)。この隙間201fは車幅方向全体に延在している必要はなく、その一部に形成されていてもよい。ここで、内層201c、201eと中間層201b、201dの繊維方向は、紙面に対して垂直方向に設定されており、外層201aの繊維方向は、紙面に対して45度傾くよう設定されている。つまり、外層201aの繊維方向は、車幅方向、車両前後方向にそれぞれ45度傾くよう設定されているが、それ以外の各層201b~201eの繊維方向は、車幅方向に設定される。
部材202、203と外殻201、リヤフロア1とは、接着層74により接着されている。上述の隙間201f内には接着層74の接着剤が充填されていると好ましい。
この構成のリヤボディー構造においても、後突時には、サスペンションメンバ3の車両後方に配置された部材が衝突力によってサスペンションメンバ3を車両前方方向(図3中の矢印方向)に押す。この結果、サスペンションメンバ3からボルト4を通じてリヤクロスメンバ2へと荷重が伝達される。ここで、リヤクロスメンバ2を構成する各部材、すなわち、外殻201と、外殻201内に収容されている部材202、部材203はこの衝突力によって生ずる変形が相違するため、それらの接着部に応力差が生じ、剥離することにより、各部材は完全に分離するか一部が分離した半分離状態に移行する。
この状態に移行すると、リヤクロスメンバ2はサスペンションメンバ3からの荷重入力を主として外殻201によりリヤフロア1へと伝達することになる。上述したように外層201a以外の各層201b~201eの繊維方向は、車幅方向に設定されているため、これらの層の繊維方向と直交する車両前後方向の荷重に対する強度は、繊維方向と同じ車幅方向の荷重に対する強度よりも低くなる。外層201aについては、車両前後方向、車幅方向いずれの荷重に対しても繊維方向と約45度の角度になるため、ほぼ同様の強度を有することになる。その結果、先に内側の層が破断し、最終的に外層201aも破断に至る。また、隙間201fを有することで、内側層間の破断を促進する効果も得られる。この結果、サスペンションメンバ3は、締結時よりも車両前方へと移動することが可能となり、その分だけ車両のクラッシュストロークを増大させることができる。
本実施形態によれば、通常時は、リヤクロスメンバ2内に設けられた部材202、203により、サスペンションメンバ3から伝達される荷重をリヤクロスメンバ2へと効率よく伝達することができる。一方、後突時には、これらの部材の剥離によりサスペンションメンバ3のリヤフロア1からの脱落、ないし、その車両前方方向への移動を促すことができる。
ここでは、隙間201fの設定と、外殻201内の繊維方向の設定の両方を設定する例を説明したが、いずれか一方を設定してもよい。隙間201fの大きさや外殻201内の各層の車両前後方向の強度を適宜設定することにより、外殻201部分の後突時の破壊進行を適宜コントロールすることが可能である。
図6は、衝突荷重FとクラッシュストロークSの関係を従来の構造と、本発明に係る構造とで比較して示したものである。従来の構造の線図f1に比較して、本発明に係る構造によれば線図f2に示されるようにクラッシュストロークを伸ばすことができ、領域A分の向上効果が得られる。
ここで充填材6は、リヤクロスメンバ2の車幅方向全体に設ける必要はなく、サスペンションメンバ3との締結部に設ければ足りる。なお、その場合には、充填材6を設けていない部分では、部材25、26をリベット等により接合するとよい。
以上の説明では、リヤフロア1、リヤクロスメンバ2をCFRPで構成した例を説明してきたが、GFRP等の他のFRPを採用してもよく、また、それ以外の部材、アルミ合金、ステンレス等を用いることも可能である。また、接合は、必要な脆弱部を設ければ、接着以外にもボルト、リベット等による締結、金属製の場合は溶接等により行ってもよい。
1…リヤフロア、2…リヤクロスメンバ、3…サスペンションメンバ、4…ボルト、5…サスペンションアーム、6…充填材、20…リヤクロスメンバ、25、26…部材、71、72、74…接着層、201…外殻、201a…外層、201b、201d…中間層、201c、201e…内層、201f…隙間、202…部材、203…部材、202a、203a…空洞。
Claims (8)
- リヤサスペンションメンバを含む車両のリヤボディー構造であって、
後方からの追突時に前記リヤサスペンションメンバを車両から脱落させる構成を有する車両のリヤボディー構造。 - リヤサスペンションメンバを含む車両のリヤボディー構造であって、
後方からの追突時に前記リヤサスペンションメンバを正常時の車体との締結部より車両前方へと移動させる構成を有する車両のリヤボディー構造。 - リヤフロアと、車幅方向に伸びて前記リヤフロアと接合されているリヤクロスメンバと、前記リヤクロスメンバに締結されているリヤサスペンションメンバを備える車両のリヤボディー構造であって、
前記リヤフロアと前記リヤクロスメンバとの締結部に脆弱部を設けた車両のリヤボディー構造。 - 前記リヤクロスメンバは炭素繊維強化プラスティック製であって、当該リヤクロスメンバ内に充填された充填物により、前記リヤサスペンションメンバと締結されている請求項1~3のいずれか1項に記載の車両のリヤボディー構造。
- リヤサスペンションメンバを含む車両のリヤボディー構造であって、
後方からの追突時にリヤサスペンションメンバの車体との結合部の破壊進行を制御してその離脱を調整する構成を有する車両のリヤボディー構造。 - 前記結合部に破壊進行を抑制する破壊進行抑制部を備える請求項5記載の車両のリヤボディー構造。
- 前記破壊進行抑制部は、炭素繊維強化プラスティックを積層して構成されている請求項6記載の車両のリヤボディー構造。
- 前記破壊進行抑制部に接着剤を充填していることを特徴とする請求項6または7に記載の車両のリヤボディー構造。
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