(57)【要約】【課題】燃料タンクの後方にスペアタイヤを設置する車両において、後突時にスペアタイヤが燃料タンクに衝突することを抑制または防止する簡易な構造を実現する。【解決手段】第２クロス１８は、車両の車幅方向に延びる中空の骨格部材である。リアフロアパン２４は、第２クロス１８に接続されその後方に配置されている。リアフロアパン２４にはスペアタイヤ３０が搭載されている。また、第２クロス１８の前方側には燃料タンク２８が設けられている。スペアタイヤ３０の少なくとも一部は、第２クロス１８及び燃料タンク２８と同じ水平レベルに位置している。第２クロス１８の内部には、前方側が高くなる傾斜面を有した補強部材４４が設けられている。【選択図】図３
2020059365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車幅方向に延びる中空の骨格部材と、
前記骨格部材と接続されて当該骨格部材の後方に配置されたリアフロアパンと、
前記リアフロアパンに搭載されたスペアタイヤと、
前記骨格部材の前方側に設けられた燃料タンクと、
を備え、
前記スペアタイヤの少なくとも一部は、前記骨格部材及び前記燃料タンクと同じ水平レベルに位置しており、
前記骨格部材の内部には、前方側が高くなる傾斜面を有した補強部材が設けられている、ことを特徴とする車両後部下部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料タンク及びスペアタイヤを搭載した車両における車両後部下部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の後部に設けられたリアフロアパンに、スペアタイヤを搭載する場合がある。車両では、後突時に、スペアタイヤがその前方の燃料タンクを損傷させないようにする必要がある。
【０００３】
下記特許文献１には、燃料タンクの後方に設けられたリアフロアパンの内部に、スペアタイヤを搭載した車両について記載されている。この車両では、リアフロアパンは、後方側が高くなるように傾けて形成されている。スペアタイヤは、フロアパンの傾斜に合わせて、車両後方側が高くなるように搭載され、中心軸に通されたボルトでフロアパンに固定されている。フロアパンの下には、上向きに屈曲した形状をもつ第１ブラケットが設けられている。また、リアフロアパンよりも後方にあるロアバックに取り付けられた第２ブラケットが、リアタイヤの後端下部にまで延びている。車両の後突時には、第１ブラケットがリアフロアパン後部を持ち上げるように変形するとともに、第２ブラケットが前進しながらスペアタイヤの後端下部を持ち上げる。この結果、スペアタイヤは、前方に移動するのではなく、後端側が高く持ち上げられるように動くことになる。これにより、スペアタイヤが燃料タンクに衝突することが回避される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２４５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、第１ブラケット及び第２ブラケットを用いた複雑な構造をとっているため、製造コストと車重が増加することになる。また、リアフロアパンを傾斜させて設置させた場合には、車両後部のラゲージスペース（荷室）の容量を十分に確保できない可能性も考えられる。
【０００６】
本発明の目的は、燃料タンクの後方にスペアタイヤを設置する車両において、後突時にスペアタイヤが燃料タンクに衝突することを抑制または防止する簡易な構造を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両後部下部構造は、車両の車幅方向に延びる中空の骨格部材と、前記骨格部材と接続されて当該骨格部材の後方に配置されたリアフロアパンと、前記リアフロアパンに搭載されたスペアタイヤと、前記骨格部材の前方側に設けられた燃料タンクと、を備え、前記スペアタイヤの少なくとも一部は、前記骨格部材及び前記燃料タンクと同じ水平レベルに位置しており、前記骨格部材の内部には、前方側が高くなる傾斜面を有した補強部材が設けられている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両が後突した場合に、補強部材によって、スペアタイヤの前方への動きが抑制され、燃料タンクを保護することが可能となる。本発明の構成は、後突時におけるスペアタイヤの挙動を補強部材によって行うシンプルなものであり、導入コスト及び重量の抑制を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態にかかる車両後部下部構造を示す上面図である。
【図２】図１のＡＡ面におけるスペアタイヤを含む端面図である。
【図３】図１のＢＢ面におけるスペアタイヤを含む端面図である。
【図４】補強部材の斜視図である。
【図５】補強部材の側面図である。
【図６】車両の後突過程を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら、実施形態について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは実施形態を例示するものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。
【００１１】
図１は、実施形態にかかる車両における車両後部下部構造１０を示す上面図である。図中の座標系におけるＦ軸は車両前方向、Ｕ軸は上方向、Ｒ軸は搭乗者の右手方向を示している。
【００１２】
車両の車幅方向の両側には、車両の前後方向に延びる骨格部材である右サイドメンバ１２ａと左サイドメンバ１２ｂ（これらを合わせてサイドメンバ１２という。）が設けられている。ここで、骨格部材とは、車両の強度を確保するために設けられ、車両の荷重伝達を主として担う部材をいうものとする。サイドメンバ１２は、曲げ加工等された金属板を組み合わせて中空に形成されている。サイドメンバ１２は、車両の後方において、後輪設置スペース１４を形成するために、若干内側に曲がった形状に形成されている。
【００１３】
サイドメンバ１２の間には、車幅方向に延びる２つの骨格部材である第１クロス１６と第２クロス１８が溶接等によって取り付けられている。第１クロス１６と第２クロス１８は、ともに、鉄などの金属で形成された中空の部材である。
【００１４】
右サイドメンバ１２ａの後面には右リアクラッシュボックス２０ａが接続され、左サイドメンバ１２ｂの後面には左リアクラッシュボックス２０ｂ（これらを合わせてクラッシュボックス２０という。）が接続されている。クラッシュボックス２０は、後突時に塑性変形して潰れることで、衝突エネルギーを吸収するための部材である。
【００１５】
右リアクラッシュボックス２０ａと左リアクラッシュボックス２０ｂの後面には、車幅方向に延びたリアバンパリインフォースメント２２が取り付けられている。リアバンパリインフォースメント２２は、車両の最後部に位置しており、後突の際に、最初に荷重の入力を受ける部材である。
【００１６】
両サイドメンバ１２の間には、第２クロス１８の後方に、リアフロアパン２４が設置されている。リアフロアパン２４は、車両下部において、車外空間と車内空間を隔てる板状の部材である。リアフロアパン２４には、周辺部２４ａの内側に、周辺部２４ａよりも一段低く設定されたスペアタイヤ搭載スペース２４ｂが設けられている。周辺部２４ａは、両サイドメンバ１２の上面に溶接等により取り付けられるとともに、第２クロス１８にも溶接等により取り付けられている。スペアタイヤ搭載スペース２４ｂの中心には、スペアタイヤを固定するためのブラケット２６が取り付けられている。図１では、スペアタイヤは図示を省略している。
【００１７】
第１クロス１６と第２クロス１８との間には、燃料タンク２８が設置されている。燃料タンク２８は、樹脂で形成されたタンク本体２８ａと、上面の開口部を覆うように取り付けられた圧力センサやポンプ等の制御部材２８ｂとを含んでいる。燃料タンク２８は、第１クロス１６及び第２クロス１８に、ボルトあるいはバンドなどによって固定される。
【００１８】
図２は、図１のＡＡ面における端面図である。右サイドメンバ１２ａと左サイドメンバ１２ｂとの間に設置されたリアフロアパン２４は、周辺部２４ａに対して一段低く形成されたスペアタイヤ搭載スペース２４ｂを備えている。図２では、このスペアタイヤ搭載スペース２４ｂに搭載されたスペアタイヤ３０を図示している。スペアタイヤ搭載スペース２４ｂは、スペアタイヤの半分が隠れる程度の深さに形成されている。
【００１９】
スペアタイヤ３０は、ゴムを用いて形成された円環状のタイヤ３０ａとその中心側にあるホイール３０ｂを備えている。ホイール３０ｂの中心には、固定用シャフト３２が挿入されている。固定用シャフト３２の下端は、リアフロアパン２４に取り付けられたブラケット２６に固定されている。また、固定用シャフト３２の上端部にはキャップ３４が取り付けられている。キャップ３４は、ホイール３０ｂを上側から押さえて固定している。
【００２０】
図３は、図１のＢＢ面における端面図である。ただし、図２と同様に、図３では図１に記載していなかったスペアタイヤ３０をはじめ、いくつかの部材を追加的に図示していることに注意されたい。
【００２１】
第１クロス１６と第２クロス１８の間には、板状の部材であるセンターフロアパン４０が設けられている。センターフロアパン４０は、後部座席の下側付近に位置しており、車外空間と車室空間を隔てている。センターフロアパン４０の前端は、第１クロス１６の上面に取り付けられており、後端は第２クロス１８に挟まれるようにして取り付けられている。図２では、センターフロアパン４０は、孔部４０ａのために二つに分離して図示されているが、実際は連続的に形成されている。孔部４０ａは、保守点検時などに、その下部に設けられた燃料タンク２８の制御部材２８ｂにアクセスするためのものであり、通常は板金製の蓋４２によって覆われている。
【００２２】
燃料タンク２８は、センターフロアパン４０の下側に配置されている。図２では、燃料タンク２８は、第２クロス１８の直下付近から第１クロス１６の手前付近に位置している。鉛直方向に見ると、燃料タンク２８は、上端付近が第２クロスの中心付近にまで達しており、また、スペアタイヤ３０の下端から１／３程度の高さにまで達している。
【００２３】
第２クロス１８は、センターフロアパン４０の上側にハット形断面の上側部材１８ａが溶接等により取り付けられ、センターフロアパン４０の下側にハット型断面の下側部材１８ｂが溶接等により取り付けられることで形成されている。この第２クロス１８の内部には、三角形状の補強部材４４が溶接等により取り付けられている。補強部材４４は、車両の前方側ほど高く形成された斜面をもつ部材である。補強部材４４については、後で詳細に説明する。
【００２４】
第２クロス１８には、リアフロアパン２４が溶接等により取り付けられている。また、第２クロス１８には、ジャッキアップリインフォース４６と、橋渡し部材４８も取り付けられている。ジャッキアップリインフォース４６は、車両の保守点検時に車両を持ち上げる際に、ジャッキを当てる部位である。また、橋渡し部材４８は、ジャッキアップリインフォース４６の根元付近の強度を高めるために設けられた部材である。ジャッキアップリインフォース４６と橋渡し部材４８は、第２クロス１８の下面と、リアフロアパン２４の下面に溶接等によって取り付けられている。
【００２５】
リアフロアパン２４の後方には、板状のロアバックパネル５０が設けられている。ロアバックパネル５０は、リアフロアパン２４の後面側を閉じる部材である。ロアバックパネル５０における上側部分は、金属板が二重化された二重化部５０ａとなっている。二重化部５０ａは、スペアタイヤ３０の上端よりも高い位置にまで達している。
【００２６】
ロアバックパネル５０の後方には、リアバンパリインフォースメント２２が設けられている。リアバンパリインフォースメント２２は、鉛直方向にみた場合に、スペアタイヤ３０の中心から下端程度の高さに位置している。
【００２７】
ここで、図４及び図５を参照して、三角形の補強部材４４の形状について説明する。図４は補強部材４４の斜視図であり、図５は側面図である。補強部材４４の外縁は、上面４４ａ、背面４４ｂ及び底面４４ｃによって、略Ｚ字に形成されている。底面４４ｃの一部には一段低くなった最底面４４ｄが形成されている。そして、背面４４ｂ及び底面４４ｃの中央側には、傾斜面４４ｅ及びそれを支える斜側面４４ｆが設けられている。傾斜面４４ｅの上部には、位置決め孔４４ｇが形成されている。また、傾斜面４４ｅの下部には、内側に滑らかに凹んだ凹部４４ｈが形成されている。凹部４４ｈは、傾斜面４４ｅの強度を高めるためと、溶接面である中底面４４ｉを形成するために設けられている。凹部４４ｈの下方では、底面４４ｃの一部が若干低く形成された中底面４４ｉに形成されている。中底面４４ｉは第２クロス１８との溶接に用いられる。補強部材４４は、例えば、一枚の金属板をプレスすることで形成される。
【００２８】
上面４４ａは、第２クロス１８内において、センターフロアパン４０の下面に溶接される。背面４４ｂは、第２クロス１８内において、下側部材１８ｂの前面（車両前方側の面）に溶接される。また、底面４４ｃ、最底面４４ｄ及び中底面４４ｉは、第２クロス１８内において、下側部材１８ｂの下面に溶接される。これらの溶接の過程では、位置決め孔４４ｇにピンが挿入されて、位置決めが行われる。
【００２９】
補強部材４４は、第２クロス１８内に溶接固定された結果として、第２クロス１８内に傾斜面４４ｅによる斜面を形成する。この斜面は、図３に示すように、車両の前方側ほど上側に向かうように形成される。このため、補強部材４４は、第２クロス１８の強度を高めるだけではなく、車両の後突時におけるスペアタイヤ３０の挙動の制御も行うことが可能となっている。
【００３０】
続いて、車両が後突した場合について説明する。車両の後突は、典型的には、車両の後方から別の車両が侵入する形で発生する。このとき、まず、リアバンパリインフォースメント２２が荷重を受けて、塑性変形しながら、車両の前方に向かって動き出す。リアバンパリインフォースメント２２に入力された荷重の一部は、クラッシュボックス２０に伝達される。クラッシュボックス２０では、塑性変形が起こり、荷重の一部を吸収する。そして、クラッシュボックス２０が吸収しきれなかった荷重は、その前方のサイドメンバ１２に伝達される。
【００３１】
塑性変形したリアバンパリインフォースメント２２は、ロアバックパネル５０に衝突して、ロアバックパネル５０にも荷重を伝達する。あるいは、後突した車両から直接ロアバックパネル５０への荷重伝達が行われることもある。ロアバックパネル５０は、荷重を受けて変形し、リアフロアパン２４及びスペアタイヤ３０に荷重を伝達する。
【００３２】
図６は、図３に対応する図であり、車両が後突するシミュレーションにおける途中過程を示している。ただし、図６では、リアバンパリインフォースメント２２及びロアバックパネル５０の図示を省略しており、変形したスペアタイヤ３０とそれよりも前方の部材についてのみ図示している。
【００３３】
スペアタイヤ３０は、ロアバックパネル５０によって前方に押された結果、パンクを伴う変形をともないながら、前方に移動している。その際に、スペアタイヤ３０の後端を下げ、前端側が上がるような上下方向の動きも示している。これは、リアバンパリインフォースメント２２がスペアタイヤ３０の下側に位置しているために、後突による荷重が主として、スペアタイヤ３０の後端部の下側に作用したためである。すなわち、スペアタイヤ３０には、図６でみて時計回りに回転させる力のモーメントが作用している。また、衝突の過程では、ロアバックパネル５０の二重化部５０ａ付近がスペアタイヤ３０の後端を上側から下側に向かって押し下げるように動くため、スペアタイヤ３０の時計周りの回転が促進されることになる。
【００３４】
リアフロアパン２４も、スペアタイヤ３０と同様の変形を起こす。すなわち、リアフロアパン２４も、塑性変形を起こしながら前方に移動する過程で、後端側が下がり、前端側が持ち上げられるような上限方向の動きを起こしている。これは、リアフロアパン２４には、ロアバックパネル５０からの荷重に加えて、スペアタイヤ３０からの荷重も作用するため、スペアタイヤ３０の動きに追従した変形を示すためである。ただし、リアフロアパン２４とスペアタイヤ３０は、一体化されてはいないため、その動きは完全には一致しない。このため、スペアタイヤ３０を固定していた固定用シャフト３２は折れ曲がってしまっている。なお、固定用シャフト３２によるスペアタイヤ３０の固定は、比較的小さな力で行っており、変形の過程では、スペアタイヤ３０がリアフロアパン２４から外れることを許容している。
【００３５】
スペアタイヤ３０の前端側では、スペアタイヤが、リアフロアパン２４の周辺部２４ａと、橋渡し部材４８を巻き込むようにして、第２クロス１８に向かって動いている。このため、第２クロス１８も若干上側に上がりながら、車両前方に向かって移動している。
【００３６】
この過程で、第２クロス１８の内部に設置された三角形の補強部材４４は、角柱形状の第２クロス１８が押しつぶされて、板のようにフラットな形状に変形してしまうことを防止している。とくに、補強部材４４が、前方に向かって高くなる斜面を備えていることから、第２クロス１８の後面は、この斜面に沿うように前倒れして変形する。すなわち、第２クロス１８は、後方からスペアタイヤ３０、リアフロアパン２４、橋渡し部材４８などが押し寄せてきた場合に、前方に向かって高くなる斜面を形成するように塑性変形することになる。これにより、第２クロス１８は最終的にも立体形状を維持することが可能となり、フラットな形状になってしまう場合に比べて、強度が維持される。
【００３７】
スペアタイヤ３０は、図６において、時計回りの回転が強い場合には、第２クロス１８に挟まれることなく、上側に外れる。この場合には、スペアタイヤ３０を通じて、大きな荷重が第２クロスに作用することを抑制することができる。他方、時計回りの回転が弱い場合には、スペアタイヤ３０は、第２クロス１８に接近する。しかし、この場合にも、スペアタイヤ３０は、補強部材４４によって形成される斜面に沿って動き、上方に抜けるように移動する。したがって、第２クロス１８に入力する荷重が低減されることになる。
【００３８】
後突後の車両の変形が上述のように行われる結果、図６に示すように、燃料タンク２８は損傷を免れている。すなわち、燃料タンク２８には、スペアタイヤ３０が突入しないだけでなく、第２クロス１８の接近も抑制される。このため、第２クロス１８の下部に取り付けられたジャッキアップリインフォース４６も燃料タンク２８に衝突していない。
【００３９】
なお、後突のエネルギーが大きい場合（後突する車両速度が速い場合や、車両重量が重い場合）には、図６に示したものよりも変形の度合いが大きくなる。しかし、この場合にも、補強部材４４を採用することで、第２クロス１８の変形を抑制し、かつ、スペアタイヤ３０の動きを制御することができる。したがって、燃料タンク２８のタンク本体２８ａに、例えばジャッキアップリインフォース４６などが衝突したとしても、タンク本体２８ａの耐強度範囲に収めることが可能となる。
【００４０】
以上の説明においては、具体的な車両の構造を想定して説明を行った。しかし、第２クロス１８における三角形の補強部材４４は、他の様々な形状の車両にも適用可能である。例えば、リアバンパリインフォースメント２２が設けられていないような車両や、スペアタイヤ３０の動きがフラットではなく斜めに搭載された車両などにも適用することができる。また、補強部材４４の形状（斜面の角度、斜面の曲率を含む）、大きさ（幅、高さ、奥行など）、設置数（２個以上設けてもよい）も、搭載する車両の耐荷重性能に合わせて適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  後部下部構造、１２  サイドメンバ、１２ａ  右サイドメンバ、１２ｂ  左サイドメンバ、１４  後輪設置スペース、１６  第１クロス、１８  第２クロス、１８ａ  上側部材、１８ｂ  下側部材、２０  クラッシュボックス、２０ａ  右リアクラッシュボックス、２０ｂ  左リアクラッシュボックス、２２  リアバンパリインフォースメント、２４  リアフロアパン、２４ａ  周辺部、２４ｂ  スペアタイヤ搭載スペース、２６  ブラケット、２８  燃料タンク、２８ａ  タンク本体、２８ｂ  制御部材、３０  スペアタイヤ、３０ａ  タイヤ、３０ｂ  ホイール、３２  固定用シャフト、３４  キャップ、４０  センターフロアパン、４０ａ  孔部、４２  蓋、４４  補強部材、４４ａ  上面、４４ｂ  背面、４４ｃ  底面、４４ｄ  最底面、４４ｅ  傾斜面、４４ｆ  斜側面、４４ｇ  位置決め孔、４４ｈ  凹部、４４ｉ  中底面、４６  ジャッキアップリインフォース、４８  橋渡し部材、５０  ロアバックパネル、５０ａ  二重化部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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