JP4559259B2 - 車体後部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の懸架装置や燃料タンクを取付ける矩形形状のサポートフレームを車体の後部の一部として用いた車体後部構造に関するものである。

車体後部は、前後に延びる左右のサイドフレームの後部であるリヤフレームを備え、リヤフレームには、例えば、後の懸架装置やバンパービームを取付ける。
また、リヤフレームに矩形形状のサポートフレームを下方より取付け、このサポートフレームに後の懸架装置や水素タンクを取付けた構造がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２９１８５７公報（第５−６頁、図３−４）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１（ａ），（ｂ）は、従来の技術の基本構成を説明する図であり、従来の車体構造３０１は、前後に延びる左右のサイドフレーム（サイドシル）３０２，３０３と、サイドフレーム３０２，３０３に内側に配置したフロアフレーム３０４，３０５と、サイドフレーム３０２，３０３の後側を占めるリアフレーム３０６，３０７と、矩形形状のサポートフレーム（サブフレーム）３０８と、を備え、サポートフレーム３０８は、後の懸架装置（サスペンションユニット）３０９，３０９を連結し、水素タンク３１１，３１２を載せたもので、フレームの一部を兼ねる。

リアフレーム３０６，３０７は、下部にリヤブラケット３１３，３１４を備え、リヤブラケット３１３，３１４にバンパービーム３１５を取付けた。
その結果、バンパービーム３１５に入力された後方からの衝撃荷重をリアフレーム３０６，３０７を介してサイドフレーム（サイドシル）３０２，３０３に矢印ａ１，ａ２のように伝え、フロアフレーム３０４，３０５に矢印ａ３，ａ４のように伝えることで、分散させて、後方からの衝撃荷重に対する剛性を高めることができるというものである。

しかし、特許文献１の車体構造３０１では、バンパービーム３１５に加わる衝撃を、バンパービーム３１５を取付けたリヤブラケット３１３，３１４と上部のリアフレーム３０６，３０７とで吸収しつつ前方に伝えるので、懸架装置（サスペンションユニット）３０９，３０９が位置するリアフレーム３０６，３０７の中央は場合によっては大きく変形するおそれがあり、より剛性の高い構造が望まれていた。

そこで、仮に、サポートフレーム３０８を上げて、リヤブラケット３１３，３１４の前端３１６に一部を嵌め込む構造も考えられるが、リヤブラケット３１３，３１４の前端３１６は階段状の段付き部となり、衝撃を受けたときには、段付き部に応力が集中してしまい、結果的に、リアフレーム３０６，３０７の中央は場合によっては大きく変形するおそれがある。

本発明は、後突時に対する剛性を向上させ、組付け作業が容易な車体後部構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車両の前後に延びる左右のサイドフレームを配置し、サイドフレームのリヤフレームに矩形形状のサポートフレームを下方より取付けた車体後部構造において、リヤフレームは、サイドフレームのサイドシルに連なるリヤフレーム前部に連ねて中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部を形成し、該湾曲部とリヤフレーム前部との境界近傍の下壁にフレーム中間締結部を形成し、湾曲部に連ねてリヤフレーム後部を形成し、湾曲部とリヤフレーム後部との境界近傍の下壁に後締結部を形成し、サポートフレームは、矩形の形状を左右のビーム部材と前後のビーム部材とコーナー部材とで形成し、フレーム中間締結部の下壁に中間締結部が取付けられ、後締結部の下壁にコーナー部材が取付けられ、左右のリヤフレームのリヤフレーム後部の下壁に前後方向に延びる左右のリヤフレームロアを一体的に取付けるとともに、リヤフレームロアの前端を前方向へ向けて後方向へ向くサポートフレームの後端及びコーナー部材に対向し、かつ、近接して、サポートフレームのコーナー部材は、リヤフレームロアの前端に沿って車幅方向で離間する一対の突起部を有し、リヤフレームロアの前端にサポートフレームのコーナー部材を接続するブラケットを有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、左右のリヤフレームの後端に車幅方向に延びるバンパービームを取付け、バンパービームの下壁にバンパービームロアを、リヤフレームロアに対応するように取付けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、リヤフレームロアの前端にサポートフレームの後端をブラケットで接続し、ブラケットは、リヤフレームロアに設けたＵ形の下壁部に密着するようにＵ形に形成した第１係合部を有しているたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、サポートフレームの後端にリヤフレームロアの車幅方向への移動を規制する規制部を設け、規制部は、リヤフレームロアの前端のうち車幅方向へ向いている壁部に左右から挟むように上から下まで沿って後端から突出している突起部であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、車両の前後に延びる左右のサイドフレームを配置し、サイドフレームのリヤフレームに矩形形状のサポートフレームを下方より取付けた車体後部構造において、、リヤフレームは、サイドフレームのサイドシルに連なるリヤフレーム前部に連ねて中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部を形成し、該湾曲部とリヤフレーム前部との境界近傍の下壁にフレーム中間締結部を形成し、湾曲部に連ねてリヤフレーム後部を形成し、湾曲部とリヤフレーム後部との境界近傍の下壁に後締結部を形成し、サポートフレームは、矩形の形状を左右のビーム部材と前後のビーム部材とコーナー部材とで形成し、フレーム中間締結部の下壁に中間締結部が取付けられ、後締結部の下壁にコーナー部材が取付けられ、左右のリヤフレームのリヤフレーム後部の下壁に前後方向に延びる左右のリヤフレームロアを一体的に取付けるとともに、リヤフレームロアの前端を前方向へ向けて後方向へ向くサポートフレームの後端及びコーナー部材に対向し、かつ、近接して、サポートフレームのコーナー部材は、リヤフレームロアの前端に沿って車幅方向で離間する一対の突起部を有し、リヤフレームロアの前端にサポートフレームのコーナー部材を接続するブラケットを有するので、上に位置するリヤフレームのリヤフレーム後部と下に位置するリヤフレームロアとの２本でフレームを２段構造とし、車体後部に加わる衝撃をリヤフレームとサポートフレームに伝えて分散させることができる。従って、後突時の車体剛性を向上させることができるという利点がある。
また、衝撃はリヤフレームロアからさらに一直線にサポートフレームに伝わる。その結果、荷重は、サポートフレームに分散されて、リヤフレームに加わる力（応力）は小さくなる。

請求項２に係る発明では、左右のリヤフレームの後端に車幅方向に延びるバンパービームを取付け、バンパービームの下壁にバンパービームロアを、リヤフレームロアに対応するように取付けたので、バンパービームに加わる衝撃をバンパービームロアを介してリヤフレームロアに伝え、リヤフレームロアからサポートフレームに伝えることができる。従って、後突時の車体剛性をより向上させることができるという利点がある。

また、左右のリヤフレームの後端に車幅方向に延びるバンパービームを取付け、バンパービームの下壁にバンパービームロアを、リヤフレームロアに対応するように取付けたので、バンパービームの中央には左右に取付けたバンパービームロアがなく、バンパービームの軽量化を図ることができるという利点がある。

請求項３に係る発明では、リヤフレームロアの前端にサポートフレームの後端をブラケットで接続し、ブラケットは、リヤフレームロアに設けたＵ形の下壁部に密着するようにＵ形に形成した第１係合部を有しているので、ブラケットによって、車体後部に加わる衝撃をより確実にサポートフレームに伝えることができる。

また、リヤフレームロアの前端にサポートフレームの後端をブラケットで接続したので、ブラケットによって、リヤフレームロアの前端とサポートフレームの後端とを所望の距離だけ離しても接続することができ、ブラケット及び離した距離で、例えば、リヤフレームロアの寸法のばらつきを吸収することができ、組付け作業は容易になるという利点がある。

請求項４に係る発明では、サポートフレームの後端にリヤフレームロアの車幅方向への移動を規制する規制部を設け、規制部は、リヤフレームロアの前端のうち車幅方向へ向いている壁部に左右から挟むように上から下まで沿って後端から突出している突起部なので、車体後部に衝撃が加わった場合に、突起部と前端のうち車幅方向へ向いている壁部によって車幅方向への前端の移動を規制する。その結果、リヤフレームロアの前端を常にサポートフレームの後端に当接させて、車体後部に加わる衝撃をより確実にサポートフレームに伝えることができるという利点がある。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は前方を向いた運転者から見た方向を示す。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１は、本発明の車体後部構造を採用した車両の側面図であり、透視した状態を示す。 車両１１は、車体１２を備え、車体１２はアンダボデー１３と、サイドボデー１４，１４と、ルーフ１５と、リヤボデー１６と、を備える。２１は水素タンク、２２は水素タンク２１の前方に配置したキャパシタ（蓄電器）、２３は後のサスペンション装置、２４はリヤシート、２５は車体後部構造、２６はバンパービーム、２７は車室、２８は車輪を示す。

図２は、本発明の車体後部構造を採用した車両の背面図であり、透視した状態を示す。 図３は、本発明の車体後部構造を採用した車両の平面図であり、透視した状態を示す。図１を併用して説明する。
アンダボデー１３は、車両１１の前後に延びる、車両１１の左右に配置したサイドフレーム３１，３２と、サイドフレーム３１，３２の内側に配置したフロアフレーム３３，３４と、フロアフレーム３３，３４の上に載せたミドルフロアクロスメンバ３５と、これらのフロアフレーム３３，３４並びにミドルフロアクロスメンバ３５に載せたフロントフロア３６と、サイドフレーム３１，３２の後に載せたリヤフロア３７と、を備える。

図１の４１はリヤシート２４のシートフレーム、４２はシートフレーム４１とリヤフロア３７間に取付けた隔壁、４３はリヤバンパービーム、ＣＬは対称中心線を示す。

サイドフレーム３１は、前にサイドシル４５を形成し、サイドシル４５に連ねて後にリヤフレーム４６を形成したものである。
サイドフレーム３２は、対称中心線ＣＬを基準にサイドフレーム３１と対称であり、サイドシル４７と、サイドシル４７に連ねてリヤフレーム４８を形成した。

リヤフレーム４６，４８は、下に取付けたサポートフレーム５１を有する。
サポートフレーム５１は、矩形の形状を左右のビーム部材５２，５３と前後のビーム部材５４，５５とコーナー部材５６〜５９とで形成し、中央に中央ビーム６１を取付けたものである。

リヤフレーム４６には、ボックス部材６３を取付け、リヤフェンダ６４を取付けた。
リヤフレーム４８には、ボックス部材６５を取付け、リヤフェンダ６６を取付けた。
リヤボデー１６は、ボックス部材６３，６５の上に取付けたパーセルフレーム７１と、リヤエンドパネル７２を有する。

サスペンション装置２３は、サポートフレーム５１にロッド７４・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）で連結し、ショックアブソーバ７５の上端７６をリヤフレーム４６に直接取付けた。右のリヤフレーム４８にも同様にストラット７５の上部７６を取付けた。７７はコイルスプリングを示す。

図４は、本発明の車体後部構造の分解図である。図１を併用して説明する。
リヤフレーム４６は、具体的には、サイドシル４５に連なる前部８１を形成し、前部８１に連ねて中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部８２を形成し、湾曲部８２と前部８１との境界近傍にフレーム中間締結部８３を形成し、湾曲部８２の下壁８４にショックアブソーバ７５の上端７６を取付ける接続部８５を形成し、湾曲部８２に連ねて後部８６を形成し、湾曲部８２と後部８６との境界近傍に後締結部８７を形成した。８９は左右のリヤフレーム４６，４８の後端を示す。

また、リヤフレーム４６は、後部８６の下壁８８に前後方向に延びるリヤフレームロア９１を一体的に取付けるとともに、リヤフレームロア９１の前端９２をサポートフレーム５１の後端９３に対向し、かつ、近接して配置し、ブラケット９４で接続し、リヤフレーム４６の後端８９並びにリヤフレームロア９１に一体的に後端ブラケット９５を取付け、後端ブラケット９５に車幅方向に延びるバンパービーム２６を取付けたものである。
リヤフレーム４８は、対称中心線ＣＬを基準にリヤフレーム４６と対称であり、リヤフレーム４８の説明を省略する。

バンパービーム２６は、本体９６の下壁９７にバンパービームロア９８，９８を、リヤフレームロア９１，９１に対応するように取付けた。１０１，１０１はバンパービームロア９８にねじ込むボルト、１０２，１０２はバンパービーム２６の本体９６にねじ込むボルトを示す。

サポートフレーム５１は、具体的には、前のビーム部材５４にコーナー部材５６，５７を溶接で取付け、後のビーム部材５５にコーナー部材５８，５９を溶接で取付け、左のビーム部材５２にコーナー部材５６，５８を溶接で取付け、右のビーム部材５３にコーナー部材５７，５９を溶接で取付け、左右のビーム部材５２，５３の中央に中央ビーム６１を溶接で取付け、左のビーム部材５２の中央に中間締結部１０４を湾曲部８２近傍の左のフレーム中間締結部８３に取付けるように形成し、右のビーム部材５３の中央に中間締結部１０５を湾曲部８２近傍の右のフレーム中間締結部８３に取付けるように形成し、左右のビーム部材５３，５４側にサスペンション装置２３のロッド７４・・・を連結する連結ブラケット１０６・・・を取付け、コーナー部材５８，５９にそれぞれ規制部１０７，１０７を成形したフレームである。

図５は、図３の５−５線断面図であり、車体後部構造２５を具体的に示す。
図６は、図１の６−６線断面図である。
図７は、図５の７部詳細図である。図３、図４を併用して説明する。

車体後部構造２５は、左右のリヤフレーム４６，４８の後締結部８７，８７にコーナー部材５８，５９をボルト１４１，１４１で取付け、リヤフレームロア９１，９１からコーナー部材５８，５９を距離Ｓだけ離して、リヤフレームロア９１，９１にコーナー部材５８，５９をブラケット９４，９４及びボルト１４２・・・で取付けた。

リヤフレームロア９１は、角管形状で、上壁部１４３と、下壁部１４４と、両端に一体的に嵌めた嵌め部材１４５，１４６とを有し、上壁部１４３をリヤフレーム４６の後部８６の下壁８８に溶接で一体的に固定した部材である。
下壁部１４４は、Ｕ形に成形した部位で、傾斜壁部１４７，１４７を有し、傾斜壁部１４７，１４７にそれぞれナット１５１，１５１を溶接で固定した。
なお、リヤフレームロア９１は、角管形状としたが、角管形状は一例であり、リヤフレームロア９１を上壁部１４３のない溝形に形成することも可能である。

後締結部８７は、図５に示す後部８６の下壁８８に脚部材１５２を取付け、脚部材１５２の上面にナット１５３を溶接で固定し、脚部材１５２の下面にカラー１５４を溶接で固定したものである。

規制部１０７は、図６に示すサポートフレーム５１の後端９３に、リヤフレームロア９１の前端９２に沿って突起部１５５，１５５を形成した部位で、車幅方向（矢印ｂ１，ｂ１の方向）への前端９２，９２の移動を規制する。

図６並びに図７を併用して説明する。
コーナー部材５８は、めねじ部材１５６を備える。
コーナー部材５８の長さをＬｃとした。
規制部１０７の突起部１５５の長さをＬｂ（Ｌｂ＝Ｌｃ）とした。
突起部１５５の高さをＨｂ（Ｈｂ＞Ｓ）とし、高さｇだけ高くした。
コーナー部材５９は、対称中心線ＣＬを基準にコーナー部材５８と対称である。

図８は、図３の８矢視図であり、バンパービーム２６を水平にし、理解しやすいように示した。図５を併用して説明する。
バンパービーム２６は、既に説明したが、本体９６の下壁９７にバンパービームロア９８，９８を、リヤフレームロア９１，９１に対応するように取付け、リヤフレームロア９１，９１に対応しない中央の距離Ｗｂ（Ｗｂ＝２×ｂ）の範囲を本体９６のみで形成し、後端ブラケット９５，９５にバンパービームロア９８，９８をボルト１０１，１０１で取付け、本体９６をボルト１０２，１０２で取付けた。
つまり、リヤフレームロア９１，９１に力をほぼ一直線（図１０の矢印ｂ３のように）に伝えることができるようにバンパービームロア９８，９８を取付けている。

図９は、本発明の車体後部構造に用いたブラケットの斜視図である。図４〜図６を併用して説明する。
ブラケット９４は、リヤフレームロア９１の前端９２にサポートフレーム５１の後端９３を接続するもので、リヤフレームロア９１の下壁部１４４（傾斜壁部１４７，１４７）に密着するようにＵ形に第１係合部１５７を形成し、第１係合部１５７に連ねて後端９３（コーナー部材５８）のめねじ部材１５６に当接するように第２係合部１５８を形成した部材である。

次に、本発明の車体後部構造の作用を説明する。
図１０は、本発明の車体後部構造の作用図である。図４を併用して説明する。
車体後部構造２５では、バンパービーム２６に後方から荷重Ｆが加わると、荷重Ｆはリヤフレーム４６，４８に矢印ｂ２のように伝わるとともに、リヤフレームロア９１，９１に一直線に矢印ｂ３のように伝わるので、リヤフレームロア９１，９１からさらに一直線にサポートフレーム５１に矢印ｂ４のように伝わる。その結果、荷重Ｆは、リヤフレーム４６，４８とサポートフレーム５１に分散されて、リヤフレーム４６，４８に加わる力（応力）は小さくなり、車体後部構造２５の剛性を向上させることができる。

また、バンパービーム２６に後方からの荷重Ｆが加わると、荷重Ｆはバンパービームロア９８，９８によって直接リヤフレームロア９１，９１に矢印ｂ３のように伝わる。その結果、より確実にリヤフレーム４６，４８に加わる力（応力）を小さくすることができ、より確実に車体後部構造２５の剛性を向上させることができる。

さらに、車体後部構造２５では、荷重Ｆがリヤフレームロア９１，９１に矢印ｂ３のように伝わると、リヤフレームロア９１，９１の前端９２，９２の全面がサポートフレーム５１に当接するので、リヤフレームロア９１，９１に加わる力をリヤフレーム４６，４８に逃がすことなく、サポートフレーム５１に伝えることができる。

図５並びに図６に示すように、車体後部構造２５では、リヤフレームロア９１の前端９２をサポートフレーム５１の後端９３に対向し、かつ、近接（距離Ｓだけ離す。）して配置し、リヤフレームロア９１の前端９２にサポートフレーム５１の後端９３をブラケット９４で接続したので、ブラケット９４及び距離Ｓによって、例えば、リヤフレームロア９１の寸法のばらつきを吸収することができ、サポートフレーム５１を組付ける組付け作業は容易になる。

尚、本発明の車体後部構造は、実施の形態では四輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。
車体後部構造は、実施の形態では水素燃料自動車に適用したが、ガソリンを燃料とする車両にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明の車体後部構造は、車両の懸架装置や水素タンクなどの燃料タンクなど、所望の部品（装置を含む。）をサポートフレーム（サブフレーム）に搭載した燃料電池自動車などの自動車に好適である。

本発明の車体後部構造を採用した車両の側面図 本発明の車体後部構造を採用した車両の背面図 本発明の車体後部構造を採用した車両の平面図 本発明の車体後部構造の分解図 図３の５−５線断面図 図１の６−６線断面図 図５の７部詳細図 図３の８矢視図 本発明の車体後部構造に用いたブラケットの斜視図 本発明の車体後部構造の作用図 従来の技術の基本構成を説明する図

符号の説明

１１…車両、１２…車体、２５…車体後部構造、２６…バンパービーム、３１…左のサイドフレーム、３２…右のサイドフレーム、４６…左のリヤフレーム、４８…右のリヤフレーム、５１…サポートフレーム、８６…左右のリヤフレームの後部、８８…左右のリヤフレームの後部の下壁、８９…左右のリヤフレームの後端、９１…左右のリヤフレームロア、９２…リヤフレームロアの前端、９３…サポートフレームの後端、９４…ブラケット、９７…バンパービームの下壁、９８…バンパービームロア、１０７…規制部。

Claims (4)

1. 車両の前後に延びる左右のサイドフレームを配置し、サイドフレームのリヤフレームに矩形形状のサポートフレームを下方より取付けた車体後部構造において、
   前記リヤフレームは、前記サイドフレームのサイドシルに連なるリヤフレーム前部に連ねて中央を上方に膨出させたアーチ状の湾曲部を形成し、該湾曲部と前記リヤフレーム前部との境界近傍の下壁にフレーム中間締結部を形成し、前記湾曲部に連ねてリヤフレーム後部を形成し、前記湾曲部と前記リヤフレーム後部との境界近傍の下壁に後締結部を形成し、
   前記サポートフレームは、矩形の形状を左右のビーム部材と前後のビーム部材とコーナー部材とで形成し、前記フレーム中間締結部の下壁に中間締結部が取付けられ、前記後締結部の下壁にコーナー部材が取付けられ、
   前記左右のリヤフレームの前記リヤフレーム後部の下壁に前後方向に延びる左右のリヤフレームロアを一体的に取付けるとともに、該リヤフレームロアの前端を前方向へ向けて後方向へ向く前記サポートフレームの後端及び前記コーナー部材に対向し、かつ、近接して、
   前記サポートフレームの前記コーナー部材は、前記リヤフレームロアの前記前端に沿って車幅方向で離間する一対の突起部を有し、前記リヤフレームロアの前記前端に前記サポートフレームの前記コーナー部材を接続するブラケットを有することを特徴とする車体後部構造。
2. 前記左右のリヤフレームの後端に車幅方向に延びるバンパービームを取付け、該バンパービームの下壁にバンパービームロアを、前記リヤフレームロアに対応するように取付けたことを特徴とする請求項１記載の車体後部構造。
3. 前記リヤフレームロアの前端に前記サポートフレームの後端を前記ブラケットで接続し、
   前記ブラケットは、前記リヤフレームロアに設けたＵ形の下壁部に密着するようにＵ形に形成した第１係合部を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車体後部構造。
4. 前記サポートフレームの後端に前記リヤフレームロアの車幅方向への移動を規制する規制部を設け、
   前記規制部は、前記リヤフレームロアの前記前端のうち車幅方向へ向いている壁部に左右から挟むように上から下まで沿って前記後端から突出している突起部であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の車体後部構造。

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