特開 2023-183127 車体後部構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183127

(43)【公開日】2023-12-27

(54)【発明の名称】車体後部構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/08 20060101AFI20231220BHJP

   B62D 25/20 20060101ALI20231220BHJP

【ＦＩ】

B62D25/08 M

B62D25/20 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022096579

(22)【出願日】2022-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村井 庸佑

【テーマコード（参考）】

3D203

【Ｆターム（参考）】

3D203AA02

3D203BB04

3D203BB07

3D203BB20

3D203BB24

3D203BB76

3D203CA58

3D203CB03

3D203CB24

3D203DA22

(57)【要約】

【課題】本明細書は、ロアバックパネルとリアサイドメンバの接合部の疲労を抑えることと、広い後部車内空間の確保を両立する技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する車体後部構造は、車体後部にて車体前後方向に延びている一対のリアサイドメンバと、リアサイドメンバの上に配置されているリアフロアパネルと、リアサイドメンバの後端に接合されているとともにリアフロアパネルの後縁に接合されているロアバックパネルを備える。ロアバックパネルとリアフロアパネルとの接合境界は、上からみたときに、車幅方向の中央が両端よりも車体後方に位置するように凸形状となっており、車体前方に折れ曲がっている２個の内側屈曲部と、車体後方に折れ曲がっている２個の外側屈曲部を有している。２個の内側屈曲部はロアバックパネルと一対のリアサイドメンバのそれぞれとの接合部の間に位置しており、２個の接合部は２個の外側屈曲部の間に位置している。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体後部にて車体前後方向に延びている一対のリアサイドメンバと、
リアサイドメンバの上に配置されているリアフロアパネルと、
それぞれの前記リアサイドメンバの後端に接合されているとともに前記リアフロアパネルの後縁に接合されているロアバックパネルと、
を備えており、
それぞれの前記リアサイドメンバは、中空の梁であって内側板と外側板を備えており、前記ロアバックパネルは前記内側板の後端に接合されており、
前記ロアバックパネルと前記リアフロアパネルとの接合境界は、上からみたときに、車幅方向の中央が両端よりも車体後方に位置するように凸形状となっており、車体前方に折れ曲がっている２個の内側屈曲部と、車体後方に折れ曲がっている２個の外側屈曲部を有しており、
２個の前記内側屈曲部は、車幅方向にて、前記ロアバックパネルと一対の前記リアサイドメンバのそれぞれとの接合部の間に位置しており、
２個の前記接合部は、前記車幅方向にて、２個の前記外側屈曲部の間に位置している、
車体後部構造。

【請求項2】

それぞれの前記内側板は、その後端から車幅方向外側に折れ曲がっているフランジを有しており、
前記ロアバックパネルは前記内側板の前記フランジに溶接されており、
前記フランジと前記ロアバックパネルの前記接合部は、前記車幅方向にて、２個の前記外側屈曲部の間に位置している、
請求項１に記載の車体後部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、車体後部構造に関する。特に、リアサイドメンバとリアフロアパネルに接合しているロアバックパネルの疲労強度を高めることと、広い後部車内空間の確保を両立する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、車体後部構造の一例が開示されている。車体後部には、リアサイドメンバと、リアフロアパン（リアフロアパネル）と、ロアバックパネルが含まれる。リアフロアパネルはリアサイドメンバの上部に接合されており、ロアバックパネルはリアサイドメンバの後端とリアフロアパネルの後縁に接合されている。

【0003】

ロアバックパネルは走行中、車体前後方向に振動する。ロアバックパネルが車体前後方向に振動すると、ロアバックパネルとリアフロアパネルの接合部が疲労する。接合部が疲労するとは、接合部が劣化する（強度が低下する）ことを意味する。特許文献１の構造では、ロアバックパネルとリアフロアパネルの接合部に補強部材（ロアバックエクステンション）を配置し、リアフロアパネルとロアバックパネルの接合部の疲労を抑える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－１１３９２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ロアバックパネルはリアサイドメンバの後端にも接合している。ロアバックパネルが車体前後方向に振動すると、ロアバックパネルとリアサイドメンバの接合部も疲労する。本明細書は、ロアバックパネルとリアサイドメンバの接合部の疲労を抑えることと、広い後部車内空間の確保を両立する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示する車体後部構造の一実施形態は、車体後部にて車体前後方向に延びている一対のリアサイドメンバと、リアサイドメンバの上に配置されているリアフロアパネルと、それぞれのリアサイドメンバの後端に接合されているとともにリアフロアパネルの後縁に接合されているロアバックパネルと、を備えている。それぞれのリアサイドメンバは、中空の梁であって内側板と外側板を備えている。ロアバックパネルはリアサイドメンバの内側板の後端に接合されている。ロアバックパネルとリアフロアパネルとの接合境界は、上からみたときに、車幅方向の中央が両端よりも車体後方に位置するように凸形状になっており、車体前方に折れ曲がっている２個の内側屈曲部と、車体後方に折れ曲がっている２個の外側屈曲部を有している。ここで、「車体前方に折れ曲がっている屈曲部」とは、屈曲部の両側の接合境界線がなす角度が車体前方側で１８０度よりも小さく、車体後方側で１８０度よりも大きい角度をいう。「車体後方に折れ曲がっている屈曲部」とは、屈曲部の両側の接合境界線がなす角度が車体後方側で１８０度よりも小さく、車体前方側で１８０度よりも大きい角度をいう。

【0007】

本明細書が開示する車体後部構造では、２個の内側屈曲部は、車幅方向にて、ロアバックパネルと一対のリアサイドメンバのそれぞれとの接合部（この接合部を以下ではサイドメンバ接合部と称する）の間に位置している。２個のサイドメンバ接合部は、車幅方向にて、２個の外側屈曲部の間に位置している。

【0008】

リアフロアパネルとロアバックパネルの接合境界を車体後方に向かって凸形状にすることで、広い後部車内空間を確保することができる。一方、接合境界を車体後方に向かって凸形状にした場合、接合境界は、上からみて、２個の内側屈曲部と２個の外側屈曲部を有することになる。２個の内側屈曲部は２個の外側屈曲部の間に位置する。

【0009】

ロアバックパネルが車体前後方向に振動するとき、屈曲部が車体前後方向に大きく振動する。一対のサイドメンバ接合部の間に存在する屈曲部が、サイドメンバ接合部に近いほど、屈曲部の前後方向の振動に起因してサイドメンバ接合部に高い応力が生じ、疲労が進行する。２個の内側屈曲部と２個の外側屈曲部がともに一対のサイドメンバ接合部の間に位置する場合（ケース１）、外側屈曲部がサイドメンバ接合部に近くなり、振動に起因してサイドメンバ接合部に高い応力が生じ得る。外側屈曲部が車幅方向にて一対のサイドメンバ接合部の外側に位置する場合、別言すれば、２個の外側屈曲部の間に一対のサイドメンバ接合部が位置する場合（ケース２）、一対のサイドメンバ接合部の間には２個の内側屈曲部のみが位置することになる。ケース２の場合は、ケース１の場合と比較して、サイドメンバ接合部の間に位置する屈曲部（内側屈曲部）がサイドメンバ接合部から遠くに位置する。それゆえ、ロアバックパネルが車体前後方向に振動するときにサイドメンバ接合部に生じる応力を抑えることができる。その結果、サイドメンバ接合部の疲労を抑え得る。

【0010】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。サイドメンバ接合部の疲労を抑え得るメカニズムも「発明を実施するための形態」の欄にて、図面を参照しつつ再度説明する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例の車体後部構造を適用した車体の側面図である。

【図2】図１のII－II線に沿った断面図である。

【図3】図２のIII－III線に沿った断面図である。

【図4】サイドメンバ接合部の疲労が抑制されるメカニズムを説明する模式図である。図４（Ａ）が実施例の場合を示し、図４（Ｂ）は比較例の場合を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図面を参照して実施例の車体後部構造を説明する。実施例の車体後部構造は、図１に示した車体２に適用されている。図１のII－II線に沿った断面を図２に示す。図２は、車体後部を水平面でカットした断面を示している。

【0013】

車体後部には、一対のリアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒが配置されている。一対のリアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒはリアフロアパネル３の下に位置しているため、図２では破線（隠れ線）で描いてある。一対のリアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒは、車体前後方向に延びている。車体後部にはロアバックパネル４も配置されている。ロアバックパネル４は車体２の後方下部にて、後部車内空間９と車外を隔てるパネルである。リアフロアパネル３は、後部車内空間９と、その下の車外を隔てるパネルである。

【0014】

ロアバックパネル４は、一対のリアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒのそれぞれの後端に接合されているとともに、リアフロアパネル３の後縁に接合されている。ロアバックパネル４とリアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒとはスポット溶接にて接合されている。ロアバックパネル４とリアフロアパネル３もスポット溶接にて接合されている。

【0015】

図２は、上からみた図であり、リアフロアパネル３の後縁とロアバックパネル４の境界線を接合境界２０と称する。別言すれば、リアフロアパネル３とロアバックパネル４は、接合境界２０で接合されている。接合境界２０は、車幅方向の中央が両端よりも車体後方に位置するように凸形状になっている。凸形状であるため、接合境界２０は、２個の内側屈曲部２１Ｌ、２１Ｒと、２個の外側屈曲部２２Ｌ、２２Ｒを有することになる。なお、車幅方向とは、図２の座標系の右／左方向に相当する。図２の一点鎖線ＣＬが、車幅方向における車体２の中心線である。

【0016】

内側屈曲部２１Ｌ、２１Ｒは、屈曲部を頂点として接合境界２０が車体前方に折れ曲がっている箇所である。別言すれば、内側屈曲部２１Ｌ、２１Ｒは、その両側の直線（接合境界２０）のなす角度が車体前方側で１８０度よりも小さく、車体後方側で１８０度よりも大きい箇所である。

【0017】

外側屈曲部２２Ｌ、２２Ｒは、屈曲部を頂点として接合境界２０が車体後方に折れ曲がっている箇所である。別言すれば、外側屈曲部２２Ｌ、２２Ｒは、その両側の直線（接合境界２０）のなす角度が車体後方側で１８０度よりも小さく、車体前方側で１８０度よりも大きい箇所である。

【0018】

２個の内側屈曲部２１Ｌ、２１Ｒは、車幅方向にて、２個の外側屈曲部２２Ｌ、２２Ｒの間に位置する。以下では、２個の内側屈曲部２１Ｌ、２１Ｒと２個の外側屈曲部２２Ｌ、２２Ｒを合わせて屈曲部と総称する場合がある。

【0019】

接合境界２０を車体後方に向かって凸形状とすることで、接合境界２０の中央部が両端よりも後方に位置することになり、広い後部車内空間９を確保することができる。

【0020】

リアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒのそれぞれは、中空の梁であり、内側板１１と外側板１２を有している。内側板１１は、外側板１２よりも車幅方向で車体中心寄りに位置する。また、内側板１１の後端にはフランジ１３が設けられている。フランジ１３は、内側板１１の後端から車幅方向の外側へ折れ曲がっている。ロアバックパネル４は、リアフロアパネル３に接合されているとともに、一対のリアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒのそれぞれに接合されている。より具体的には、ロアバックパネル４は、リアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒのそれぞれの内側板１１のフランジ１３に溶接されている。説明の都合上、ロアバックパネル４とリアサイドメンバ１０Ｌ（１０Ｒ）との接合部をサイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）と称する。車体後部構造は、一対のサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒを有する。

【0021】

２個の内側屈曲部２１Ｌ、２１Ｒは、車幅方向にて、一対のサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒの間に位置する。２個の外側屈曲部２２Ｌ、２２Ｒは、車幅方向にて、一対のサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒで挟まれた範囲の外側に位置する。別言すれば、一対のサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒは、車幅方向にて、２個の外側屈曲部２２Ｌ、２２Ｒの間に位置する。

【0022】

図２のIII－III線に沿った断面を図３に示す。図３は、左側のサイドメンバ接合部１６Ｌを通り、車幅方向に直交する平面で車体２をカットした断面を示している。

【0023】

図３に示すように、左側のリアサイドメンバ１０Ｌは、上板１４と下板１５を備えている。リアサイドメンバ１０Ｌは、内側板１１、外側板１２、上板１４、下板１５で囲まれた閉空間を有する梁である。リアサイドメンバ１０Ｌは、リアフロアパネル３の直下に位置している。リアサイドメンバ１０Ｌはリアフロアパネル３の下面に接合されている。リアサイドメンバ１０Ｌは上板１４を備えず、リアフロアパネル３がリアサイドメンバ１０Ｌの上板を兼ねていてもよい。

【0024】

先に述べたように、リアサイドメンバ１０Ｌ（内側板１１のフランジ１３）とロアバックパネル４は、スポット溶接で接合されている。それゆえ、左側のサイドメンバ接合部１６Ｌは、上下方向に並んだ複数の溶接スポット１７を含んでいる。ただし、上から見ると、左側のサイドメンバ接合部１６Ｌは一カ所として見える（図２参照）。右側のリアサイドメンバ１０Ｒは左側のリアサイドメンバ１０Ｌと同じ構造であるため、図示と説明は省略する。

【0025】

図２、３に示すように、ロアバックパネル４の後方には一対のクラッシュボックス５Ｌ、５Ｒと、リアバンパ６が位置している。一対のリアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒと一対のクラッシュボックス５Ｌ、５Ｒとの間にはロアバックパネル４が挟まれているが、左側のクラッシュボックス５Ｌは左側のリアサイドメンバ１０Ｌの後端に固定されており、右側のクラッシュボックス５Ｒは右側のリアサイドメンバ１０Ｒの後端に固定されている。リアバンパ６は、一対のクラッシュボックス５Ｌ、５Ｒのそれぞれの後端に固定されている。

【0026】

実施例の車体後部構造では、２個の内側屈曲部２１Ｌ、２１Ｌが、車幅方向にて、ロアバックパネル４と一対のリアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒのそれぞれとの接合部（サイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒ）の間に位置している。２個のサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒは、車幅方向にて、２個の外側屈曲部２２Ｌ、２２Ｒの内側に位置している。この構造により、ロアバックパネル４の車体前後方向の振動に起因するサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒの疲労を抑えることができる。

【0027】

図４を参照して、サイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒの疲労が抑えられるメカニズムを説明する。図４（Ａ）は、接合境界２０、２個の内側屈曲部２１Ｌ、２１Ｒ、２個の外側屈曲部２２Ｌ、２２Ｒ、２個のサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒを模式化した図である。図４において接合境界２０より上側がリアフロアパネルに相当し、接合境界２０より下側がロアバックパネルに相当する。

【0028】

先に述べたように、サイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）は、ロアバックパネル４とリアサイドメンバ１０Ｌ（１０Ｒ）との接合部である。より詳しくは、サイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）は、ロアバックパネル４と、リアサイドメンバ１０Ｌ（１０Ｒ）の内側板１１との接合部である。さらに詳しくは、サイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）は、ロアバックパネル４と、リアサイドメンバ１０Ｌ（１０Ｒ）の内側板１１のフランジ１３との接合部である。

【0029】

図４（Ｂ）は図４（Ａ）に対する比較例である。リアフロアパネルとロアバックパネルの接合境界１２０は、上から見たときに車体後方に向けて凸形状になっており、２個の内側屈曲部１２１Ｌ、１２１Ｒと２個の外側屈曲部１２２Ｌ、１２２Ｒを有している。しかし、全ての屈曲部（２個の内側屈曲部１２１Ｌ、１２１Ｒと２個の外側屈曲部１２２Ｌ、１２２Ｒ）は、一対のサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒの間に位置している。

【0030】

説明の便宜上、接合境界２０（１２０）において、２個のサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒの間の範囲を内側範囲ＩＳＲ（In Side Range）と称する（図４参照）。

【0031】

走行中の車体振動により、ロアバックパネルは振動する。ロアバックパネルは、特に車体前後方向に面外振動する。ロアバックパネルの典型的な振動モードは次の通りである。走行中に路面から受ける振動荷重により、一対のリアサイドメンバは車幅方向に振動する。一対のリアサイドメンバは、両者の間隔が狭くなったり広くなったりする。一対のリアサイドメンバが車幅方向に振動すると、サイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒが車幅方向に振動する（図４の太線矢印線Ａ、Ｃ参照）。サイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒの車幅方向の振動に起因して、接合境界２０（１２０）の内側範囲ＩＳＲが車体前後方向に振動する。接合境界２０（１２０）の内側範囲ＩＳＲは、左右端（すなわち、サイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒ）が拘束された状態で車幅方向に圧縮されたり引き延ばされたりする。この振動により、接合境界２０（１２０）は車体前後方向に面外変形する。接合境界２０（１２０）の面外変形は、特に、内側範囲ＩＳＲに位置する屈曲部で大きくなる（図４の太線矢印線Ｂ、Ｄ、Ｅ）。従って、内側範囲ＩＳＲに存在する屈曲部がサイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）に近いほど、サイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）が車体前後方向に強く引っ張られる。このとき、サイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）に大きな応力が発生する。振動に起因してサイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）に生じる応力が大きいほど、疲労が進行する。

【0032】

図４（Ｂ）に示されるように、比較例では、接合境界１２０の内側範囲ＩＳＲに４個の屈曲部（２個の内側屈曲部１２１Ｌ、１２１Ｒと２個の外側屈曲部１２２Ｌ、１２２Ｒ）が存在し、振動に起因してそれぞれの屈曲部が車体前後方向に大きく変位する（太線矢印線Ｄ、Ｅ）。サイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）と、内側範囲ＩＳＲにてサイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）に最も近い屈曲部（外側屈曲部１２２Ｌ（１２２Ｒ））は短距離Ｌ２しか離れていない。それゆえ、比較例の場合、走行中の振動に起因してサイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）に大きな応力が繰り返し発生する。そのため、サイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒの疲労が早く進行する。

【0033】

なお、車幅方向にて内側範囲ＩＳＲの外側では、接合境界２０の最外側端は自由端となる。それゆえ、内側範囲ＩＳＲの外側では接合境界２０は自由に振動することができる。それゆえ、外側屈曲部１２２Ｌ、１２２Ｒにおけるリアフロアパネルの面外振動は、サイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）に大きな影響を与えない。

【0034】

実施例の場合は、図４（Ａ）に示されるように、接合境界２０の内側範囲ＩＳＲには２個の屈曲部（内側屈曲部２１Ｌ、２１Ｒ）しか存在しない。従って、サイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）と、内側範囲ＩＳＲにてサイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）に最も近い屈曲部（内側屈曲部２１Ｌ（２１Ｒ））は長距離Ｌ１だけ離れることができる（Ｌ１＞Ｌ２）。それゆえ、実施例の場合、走行中の振動に起因してサイドメンバ接合部１６Ｌ（１６Ｒ）には、小さな応力が繰り返し発生する。そのため、実施例の車体後部構造では、比較例よりもサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒの疲労の進行が抑えられる。

【0035】

以上のとおり、実施例の車体後部構造は、広い後部車内空間９を確保しつつ、ロアバックパネル４とリアサイドメンバ１０Ｌ、１０Ｒの接合部（サイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒ）の疲労の進行を抑えることができる。

【0036】

なお、それぞれの内側板１１は、その後端から車幅方向外側に折れ曲がっているフランジ１３を有している。実施例の車体後部構造では、ロアバックパネル４は内側板１１のフランジ１３に溶接されている。このとき、フランジ１３とロアバックパネル４の接合部（サイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒ）は、車幅方向にて、２個の外側屈曲部２２Ｌ、２２Ｒの内側に位置していればよい。なお、２個の内側屈曲部２１Ｌ、２１Ｒは、車幅方向にて、一対のサイドメンバ接合部１６Ｌ、１６Ｒの間に位置する。

【0037】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0038】

２：車体 ３：リアフロアパネル ４：ロアバックパネル ５Ｌ、５Ｒ：クラッシュボックス ６：リアバンパ ９：後部車内空間 １０Ｌ、１０Ｒ：リアサイドメンバ １１：内側板 １２：外側板 １３：フランジ １４：上板 １５：下板 １６Ｌ、１６Ｒ：サイドメンバ接合部 １７：溶接スポット ２０、１２０：接合境界 ２１Ｌ、２１Ｒ、１２１Ｌ、１２１Ｒ：内側屈曲部 ２２Ｌ、２２Ｒ、１２２Ｌ、１２２Ｒ：外側屈曲部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】