WO2015068556A1

WO2015068556A1 - 車両の後部車体構造

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Publication number: WO2015068556A1
Application number: PCT/JP2014/077744
Authority: WO
Inventors: 正徳本田; 悠貴外山; 元貴江角; 浩二嘉村; 栄寺田
Original assignee: マツダ株式会社
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2015-05-14
Also published as: JP6060873B2; US9381942B2; CN105658506B; CN105658506A; JP2015089759A; US20150344074A1; DE112014000547T5

Abstract

　車両の後部車体構造は、リヤフロアパネルと、リヤフロアパネルの下面に接合された前後方向に延びるリヤサイドフレームとを有する。リヤサイドフレームの底壁部は、上方または下方に突出するように形成された底面補強部を有し、リヤサイドフレームの車幅方向内側の縦壁部は、車幅方向内側に突出するように形成された側面補強部を有する。底壁部は、頂部と、頂部から車幅方向外側に向けて傾斜しつつ延びる外側傾斜面部と、頂部から車幅方向内側に向けて傾斜しつつ延びる内側傾斜面部とを有し、前記外側傾斜面部の傾斜角度よりも前記内側傾斜面部の傾斜角度の方が小さくなるように設定されている。

Description

車両の後部車体構造

　本発明は、車両の後部車体構造に関するものである。

　車両、特にモノコック式ボディの自動車にあっては、車体後部の強度向上等のために、リヤフロアパネルの下面に、前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレームを接合するのが一般的である。このリヤサイドフレームは、上方に開口された断面コ字状に形成されて、リヤフロアパネルと協働して閉断面を構成している。

　車両の後突時（後方から衝突されたとき）における衝突エネルギの吸収は、主としてリヤサイドフレームによって受け持たれることになる。この後突時における衝突エネルギの吸収を効果的に行なうために、特許文献１には、リヤサイドフレームの車幅方向外側の軸圧縮剛性を、車幅方向内側の軸圧縮剛性に比して小さく設定して、後突時にリヤサイドフレームを内折れさせる（車幅方向内方側へ突出するように変形させる）ことが提案されている。

　しかしながら、特許文献１に記載のように、後突時にリヤサイドフレームを内折れさせることは、リヤサイドフレームの前後方向の変形を十分に利用したエネルギ吸収という点では望ましくなく、さらに改善の余地がある。

　後突時において、リヤサイドフレームの前後方向の変形を利用して衝突エネルギを効果的に吸収するために、リヤサイドフレームの底壁部に、前後方向に延びる底面補強部を形成することが考えられている。この底面補強部を形成することにより、リヤサイドフレームの前後方向の強度が向上するので、後突時の荷重の大きさに応じたリヤサイドフレームの前後方向の変形量を示す荷重・変形特性において、最大曲げ荷重（最大反力）を大きくすることができる。

　底面補強部としては、リヤサイドフレームの底壁部の一部をＶ字状に突出させたものが考えられる。この底面補強部は、典型的には、突出量が最も大きい頂部を境にして左右対称の形状とされる。すなわち、底面補強部は、その頂部を境にした左右両側に外側傾斜面部と内側傾斜面部とを有し、両傾斜面部は互いに等しい角度で傾斜するように形成される。

　ここで、リヤサイドフレームによる衝突エネルギ吸収性能をさらに高めるために、リヤサイドフレームの車幅方向内側の縦壁部に、リヤサイドフレームの断面内に向けて（車幅方向外側に）突出した側面補強部をさらに形成することが考えられている。このような側面補強部を形成することにより、リヤサイドフレームの最大曲げ荷重をさらに向上させることができる。

　しかしながら、上記のように底面補強部と側面補強部とを共に形成した場合、リヤサイドフレームの最大曲げ荷重は極めて大きくなるものの、最大曲げ荷重となった後の曲げ荷重は期待するほどには大きくならないということが判明した。その原因を追及したところ、車幅方向内側の縦壁部に側面補強部が形成されていることにより、最大曲げ荷重は向上するものの、最大曲げ荷重となった後は、側面補強部の座屈が原因で曲げ荷重が十分に確保されなくなることが判明した。つまり、最大曲げ荷重となった後の曲げ荷重（反力）は、車幅方向外側の縦壁部に比して車幅方向内側の縦壁部の方が低くなっていることが判明した。そのため、後突時に最大曲げ荷重となった後は、上述した底面補強部の内側傾斜面部に入力される座屈力のうち車幅方向内側に向かう分力によって、車幅方向内側の縦壁部が座屈しやすくなる。これにより、リヤサイドフレームが車幅方向内側へと変形（内折れ）してしまい、その結果、最大曲げ荷重となった後の曲げ荷重が十分に確保されなくなる。

特開２００５－２３１４７７号公報

　本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、リヤサイドフレームの最大曲げ荷重を大きくしつつ、最大曲げ荷重以降の曲げ荷重も十分に確保できるようにした車両の後部車体構造を提供することにある。

　前記目的を達成するためのものとして、本発明は、リヤフロアパネルと、該リヤフロアパネルの下面に前後方向に延びるように設けられた左右一対のリヤサイドフレームとを備えた車両の後部車体構造であって、前記リヤサイドフレームは、底壁部と、底壁部の左右両端部から上方に延びる一対の縦壁部と、両縦壁部の間に形成された上方に開口する開口部とを有し、前記両縦壁部の上端部が前記リヤフロアパネルに接合されることにより、前記リヤサイドフレームとリヤフロアパネルとの間に前後方向に延びる閉断面が形成され、前記リヤサイドフレームの底壁部は、前後方向の少なくとも一部の領域に、上方または下方に突出するように形成された底面補強部を有し、前記リヤサイドフレームの車幅方向内側の縦壁部は、前後方向の少なくとも一部の領域に、車幅方向外側に突出するように形成された側面補強部を有し、前記底面補強部は、断面視において、上方または下方への突出量が最も大きい頂部と、頂部から車幅方向外側に向けて傾斜しつつ延びる外側傾斜面部と、頂部から車幅方向内側に向けて傾斜しつつ延びる内側傾斜面部とを有し、前記外側傾斜面部の傾斜角度よりも前記内側傾斜面部の傾斜角度の方が小さくなるように設定されている、ことを特徴とするものである。

　本発明によれば、リヤサイドフレームの最大曲げ荷重を大きくしつつ、最大曲げ荷重となった以降の曲げ荷重をも十分に確保することができる。

本発明が適用された車体後部を、リアバンパを取外した状態で示す側面図。図１に示す車体後部を下方から見た図。本発明が適用されたリヤサイドフレームの側面図。図２のＡ方向矢視図。本発明が適用されたリヤサイドフレームの一例を示す断面図。比較例を示すもので、図５に対応した断面図。本発明と比較例との荷重・変形特性を示す特性図。

　図１、図２に示すように、車体後部には、前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレーム１が設けられている。各リヤサイドフレーム１は、図５に示すように、上方に開口する開口部１４を有する断面コ字状の部材である。そして、リヤサイドフレーム１の開口縁部（後述する縦壁部１２，１３の上端部）がリヤフロアパネル２の下面に接合されることにより、リヤサイドフレーム１とリヤフロアパネル２との間に前後方向に延びる閉断面が形成されている。この閉断面構造により車体後部の剛性向上が図れている。

　図１、図３に示すように、リヤサイドフレーム１は、側面視において、前側部分１Ａと後側部分１Ｂとを一体に有している。前側部分１Ａは、後方かつ上方に向けて傾斜しつつ延びており、その高さが後方に向かうほど徐々に高くなるように形成されている。後側部分１Ｂは、前側部分１Ａの後側に連続して設けられ、ほぼ水平に直線状に延びている。リヤサイドフレーム１の後端部には、クラッシュカン３を介してリアバンパレイン４が取付けられている。

　リヤサイドフレーム１の下面には、図２に示すように、前側取付部５および後側取付部６が設けられている。前側取付部５は前側部分１Ａに設けられ、後側取付部６は後側部分１Ｂのうち前側部分１Ａの近くに設けられている。これら各取付部５、６には、図示を略すサスペンション構成部材が取付けられるようになっている。

　リヤサイドフレーム１の詳細について、図５を参照しつつ説明する。リヤサイドフレームは、底壁部１１と、底壁部１１の車幅方向外端部から上方に延びる縦壁部１２と、底壁部１１の車幅方向内端部から上方に延びる縦壁部１３とを有し、各縦壁部１２，１３の上端部の間に開口部１４が形成されている。以下では、車幅方向外側の縦壁部１２を外側縦壁部、車幅方向内側の縦壁部１３を内側縦壁部と称する。

　底壁部１１は、後側取付部６を挟む前後方向の２箇所に、リヤサイドフレーム１の断面内に向けて（上方に）突出するように形成された底面補強部２１を有している。この底面補強部２１は、図２、図４に示すように、前側部分１Ａと後側部分１Ｂとの境界部を含む位置に形成されている。

　底面補強部２１は、図５に示す断面視において、上方への突出量が最も大きい頂部２１ａと、頂部２１ａの車幅方向の両側に設けられた外側傾斜面部２１ｂおよび内側傾斜面部２１ｃとを有している。外側傾斜面部２１ｂは、頂部２１ａと底壁部１１の車幅方向外端部とを結んでおり、頂部２１ａに近づくほど徐々に高さが高くなるように傾斜している。内側傾斜面部２１ｃは、頂部２１ａと底壁部１１の車幅方向内端部とを結んでおり、頂部２１ａに近づくほど徐々に高さが高くなるように傾斜している。

　底面補強部２１の頂部２１ａは、リヤサイドフレーム１の底壁部１１の車幅方向中心に対して車幅方向外側にオフセットされた位置に設定されている。このため、底面補強部２１では、外側傾斜面部２１ｂの車幅方向長さよりも内側傾斜面部２１ｃの車幅方向長さの方が長く設定されている。換言すれば、外側傾斜面部２１ｂの傾斜角度よりも内側傾斜面部２１ｃの傾斜角度の方が小さく設定されている。

　リヤサイドフレーム１の内側縦壁部１３は、リヤサイドフレーム１の断面内に向けて（車幅方向外側に）突出するように形成された側面補強部２２を有している。具体的に、側面補強部２２は、断面視において、底壁部１１の車幅方向内端部から上方へほぼ真っ直ぐ延びる立ち上がり部２２ａと、立ち上がり部２２ａの上端から上方かつ車幅方向内側に向けて傾斜しつつ延びる傾斜部２２ｂと、立ち上がり部２２ａと傾斜部２２ｂとの境界部に形成された前後方向に延びる稜線部２２ｄとを有している。この側面補強部２２よりも上側には、傾斜部２２ｂの上端からほぼ真っ直ぐ上方に延びる上側立ち上がり部２３が形成されている。

　側面補強部２２は、図４に示すように、前側取付部５の後端付近から、前側の底面補強部２１に対応する部分を通って、後側の底面補強部２１の後端部付近まで到達するように、前後方向の所定範囲に渡って連続して延びている。

　リヤサイドフレーム１の外側縦壁部１２は、ブレーキ関係の部品を配設するのに都合がよいように、断面視で上下方向に延びるほぼ平坦面状に形成されている。

　以上のような実施形態によれば、底面補強部２１と側面補強部２２との形成によってリヤサイドフレーム１の強度（特に曲げ強度）が十分に高められるので、早い時期に座屈が生じるのが回避され、車両の後突時におけるエネルギ吸収効果が向上するという利点が得られる。以下、この点について詳述する。

　後突時においては、リヤサイドフレーム１を座屈させようとする力として、図５に示す力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３がリヤサイドフレーム１の各部に作用する。すなわち、外側傾斜面部２１ｂには上方かつ車幅方向外側に向かう力Ｆ１が作用し、内側傾斜面部２１ｃには上方かつ車幅方向内側へ向かう力Ｆ２が作用し、立ち上がり部２２ａには車幅方向外側に向かうほぼ水平向きの力Ｆ３が作用する。なお、図５中の破線は、後突時に変形された状態のリヤサイドフレームを示す。

　内側傾斜面部２１ｃに作用する力Ｆ２は、その車幅方向内側に向かう分力によって、リヤサイドフレーム１を車幅方向内側に向けて内折れさせるような力として作用する。しかしながら、内側傾斜面部２１ｃの傾斜角度が小さいために、上記内折れさせようとする分力は小さいものとなる。このことと、立ち上がり部２２ａに車幅方向外側に向かう力Ｆ３が作用していることとの相互作用により、内側縦壁部１３は、車幅方向外側へ向けて若干変形しようとする。これにより、リヤサイドフレーム１は、その前後方向に延びる中心線がほぼ直線状態を維持したままとなり、内折れが防止あるいは抑制される。

　図５のような底面補強部２１と側面補強部２２とを有する上記実施形態のリヤサイドフレーム１について、後突時における荷重と変形量との関係（荷重・変形特性）を調べた結果を図７に示す。図７に実線で示すように、上記実施形態では、最大曲げ荷重（最大反力）が極めて大きくされるとともに、この最大曲げ荷重以降の曲げ荷重（反力）についても十分に確保されている。

　一方、図６は比較例を示しており、この図６では、図５に示す要素と同一要素には同一符号を付してある。図６に示す比較例では、底面補強部２１の頂部２１ａが、リヤサイドフレーム１の底壁部１１の車幅方向中心にほぼ一致するような位置に設定されている。つまり、内側傾斜面部２１ｃの車幅方向長さが図５の場合に比して短くされ、またその傾斜角度が図５の場合に比して大きくされる。このことは、内側傾斜面部２１ｃに作用する力Ｆ２のうち車幅方向内側に向かう分力が、図５の場合に比して大きくなることを意味する。このため、図６に破線で示すように、後突時には、内側縦壁部１３が全体的に大きく車幅方向内側へ向けて変形してしまう。

　図６に示す比較例における荷重・変形特性が、図７中に破線で示される。比較例の場合は、図５に示す実施形態の場合に比して、最大曲げ荷重が小さくなり、また最大曲げ荷重以降の曲げ荷重も小さくなる。ただし、比較例であっても、底面補強部２１だけを有して側面補強部２２を有しないものに比べれば、最大曲げ荷重およびそれ以降の曲げ荷重を大きくすることができる。

　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。例えば、内側縦壁部１３にのみ側面補強部２２を設けた上記実施形態に代えて、内側縦壁部１３および外側縦壁部１２の双方に側面補強部を設けてもよい。また、上方に凸の底面補強部２１を設けた上記実施形態に代えて、下方に凸の底面補強部を設けてもよい。また、上記実施形態では、後側取付部６を挟む前後方向の２箇所にそれぞれ底面補強部２１を設けたが、リヤサイドフレーム１の前側部分１Ａと後側部分１Ｂとに渡って連続する単一の底面補強部を設けてもよいし、前後方向に互いに分離した３つ以上の底面補強部を設けてもよい。また、上記実施形態では、底面補強部２１が形成されている部分を全て含む前後方向の所定範囲に渡って連続して延びる単一の側面補強部２２を設けたが、底面補強部２１と同様に、前後方向に互いに分離した複数の側面補強部を設けてもよい。ただし、少なくとも一部の底面補強部に対応した位置に側面補強部が配置されるように両者の位置関係を設定することが好ましい。

　また、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

　最後に、上記実施形態の中で開示された特徴的な構成およびそれに基づく作用効果についてまとめて説明する。

　上記実施形態の車両の後部車体構造は、リヤフロアパネルと、該リヤフロアパネルの下面に前後方向に延びるように設けられた左右一対のリヤサイドフレームとを備える。前記リヤサイドフレームは、底壁部と、底壁部の左右両端部から上方に延びる一対の縦壁部と、両縦壁部の間に形成された上方に開口する開口部とを有し、前記両縦壁部の上端部が前記リヤフロアパネルに接合されることにより、前記リヤサイドフレームとリヤフロアパネルとの間に前後方向に延びる閉断面が形成されている。前記リヤサイドフレームの底壁部は、前後方向の少なくとも一部の領域に、上方または下方に突出するように形成された底面補強部を有し、前記リヤサイドフレームの車幅方向内側の縦壁部は、前後方向の少なくとも一部の領域に、車幅方向外側に突出するように形成された側面補強部を有する。前記底面補強部は、断面視において、上方または下方への突出量が最も大きい頂部と、頂部から車幅方向外側に向けて傾斜しつつ延びる外側傾斜面部と、頂部から車幅方向内側に向けて傾斜しつつ延びる内側傾斜面部とを有し、前記外側傾斜面部の傾斜角度よりも前記内側傾斜面部の傾斜角度の方が小さくなるように設定されている。

　この構成によれば、底面補強部と側面補強部との形成によって、リヤサイドフレームの最大曲げ荷重を極めて大きくすることができる。また、内側傾斜面部の傾斜角度が小さいために、後突時に内側傾斜面部に作用する上方かつ車幅方向内側に向かう力のうち、車幅方向内側に向かう分力が小さいものとなる。当該分力が小さくなると、車幅方向内側の縦壁部が座屈し難くなるので、リヤサイドフレームが車幅方向内側へ向けて曲げ変形される事態（内折れ）が防止あるいは抑制される。このため、リヤサイドフレームの断面中心が略直線状を維持できることとなり、最大曲げ荷重以降の曲げ荷重を十分に大きく確保することができる。

　前記後部車体構造において、好ましくは、前記底面補強部は上方に突出する形状を有し、前記底面補強部の頂部が前記リヤサイドフレームの底壁部の車幅方向中心に対して車幅方向外側へオフセットされて、前記外側傾斜面部の車幅方向長さよりも前記内側傾斜面部の車幅方向長さの方が長く設定されている。

　この構成によれば、底面補強部の形成に伴ってリヤサイドフレームの下面がいたずらに低くなってしまう事態を回避することができる。また、底面補強部の頂部を車外側へオフセットさせるという簡単な手法により、外側傾斜面部と内側傾斜面部との傾斜角度を所望通りに相違させることができる。

　前記後部車体構造において、好ましくは、前記側面補強部は、断面視において、前記底壁部の車幅方向内端部から上方へほぼ真っ直ぐ延びる立ち上がり部と、該立ち上がり部の上端から上方かつ車幅方向内側に向けて傾斜しつつ延びる傾斜部とを有する。

　この構成によれば、リヤサイドフレームの断面構造を極力複雑化することなく側面補強部を形成できるので、リヤサイドフレームの生産性の向上等の面で好ましいものとなる。

　前記リヤサイドフレームが、後方かつ上方に向けて傾斜しつつ延びる前側部分と、該前側部分の後側において略水平に延びる後側部分とを有する場合、前記底面補強部および側面補強部は、前記前側部分と前記後側部分との境界部を含む位置に形成されることが好ましい。

　この構成によれば、リヤサイドフレームのうち応力が集中しやすく曲がりやすい部分の強度を向上させて、後突時のエネルギ吸収性能を効果的に向上させることができる。

Claims

　リヤフロアパネルと、該リヤフロアパネルの下面に前後方向に延びるように設けられた左右一対のリヤサイドフレームとを備えた車両の後部車体構造であって、
　前記リヤサイドフレームは、底壁部と、底壁部の左右両端部から上方に延びる一対の縦壁部と、両縦壁部の間に形成された上方に開口する開口部とを有し、前記両縦壁部の上端部が前記リヤフロアパネルに接合されることにより、前記リヤサイドフレームとリヤフロアパネルとの間に前後方向に延びる閉断面が形成され、
　前記リヤサイドフレームの底壁部は、前後方向の少なくとも一部の領域に、上方または下方に突出するように形成された底面補強部を有し、
　前記リヤサイドフレームの車幅方向内側の縦壁部は、前後方向の少なくとも一部の領域に、車幅方向外側に突出するように形成された側面補強部を有し、
　前記底面補強部は、断面視において、上方または下方への突出量が最も大きい頂部と、頂部から車幅方向外側に向けて傾斜しつつ延びる外側傾斜面部と、頂部から車幅方向内側に向けて傾斜しつつ延びる内側傾斜面部とを有し、
　前記外側傾斜面部の傾斜角度よりも前記内側傾斜面部の傾斜角度の方が小さくなるように設定されている、
ことを特徴とする車両の後部車体構造。
　請求項１において、
　前記底面補強部は上方に突出する形状を有し、
　前記底面補強部の頂部が前記リヤサイドフレームの底壁部の車幅方向中心に対して車幅方向外側へオフセットされて、前記外側傾斜面部の車幅方向長さよりも前記内側傾斜面部の車幅方向長さの方が長く設定されている、
ことを特徴とする車両の後部車体構造。
　請求項１または請求項２において、
　前記側面補強部は、断面視において、前記底壁部の車幅方向内端部から上方へほぼ真っ直ぐ延びる立ち上がり部と、該立ち上がり部の上端から上方かつ車幅方向内側に向けて傾斜しつつ延びる傾斜部とを有する、
ことを特徴とする車両の後部車体構造。
　請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
　前記リヤサイドフレームは、後方かつ上方に向けて傾斜しつつ延びる前側部分と、該前側部分の後側において略水平に延びる後側部分とを有し、
　前記底面補強部および側面補強部は、前記前側部分と前記後側部分との境界部を含む位置に形成されている、
ことを特徴とする車両の後部車体構造。