(57)【要約】【課題】車体後部の空力特性を安定化させ、走行安定性を向上できる車体後部構造の実現。【解決手段】ルーフまで及ぶ高さで車体後面部に開閉可能に設けられたバックドア１と車体側面部３とを仕切るパーティングラインＰＬが少なくとも、車体側面部３の後方に設けられたクォータガラス４の下端部で画定されるベルトラインＢＬより上方の領域において上下方向に延在し、当該ベルトラインの上方領域において車体後部が平面視で後方に向けて縮小する形状を有する車体後部構造であって、ベルトラインＢＬの上方領域において、パーティングラインＰＬより前方の車外面を構成する車体側面部３とパーティングラインＰＬより後方の車外面を構成するクォータガラス４の両側部とを、クォータガラス４の両側部が車体側面部３から外方に突き出る方向をプラスとして、パーティングラインＰＬに垂直な方向に−２．０ｍｍ以上−１．５ｍｍ以下の段差を有するように配置した。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルーフまで及ぶ高さで車体後面部に開閉可能に設けられたバックドアと車体側面部とを仕切るパーティングラインが少なくとも、車体側面部の後方に設けられたクォータガラスの下端部で画定されるベルトラインより上方の領域において上下方向に延在し、当該ベルトラインの上方領域において車体後部が平面視で後方に向けて縮小する形状を有する車体後部構造であって、
前記ベルトラインの上方領域において、前記パーティングラインより前方の車外面を構成する車体側面部と前記パーティングラインより後方の車外面を構成するバックドア両側部とを、前記バックドア両側部が前記車体側面部から外方に突き出る方向をプラスとして、前記パーティングラインに垂直な方向に−２．０ｍｍ以上−１．５ｍｍ以下の段差を有するように配置したことを特徴とする車体後部構造。
【請求項２】
前記パーティングラインより前方の車外面を構成する車体側面部がクォータガラスの後端部で構成され、前記パーティングラインより後方の車外面を構成するバックドア両側部が前記バックドアのウィンドウガラスで構成され、各ガラスが互いに対面する側縁部で前記パーティングラインを構成し、前記ベルトラインの上方領域において、各ガラス面が車体側面部から車体後面部にかけて連続した曲面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の車体後部構造。
【請求項３】
前記段差は、前記車体同士の公差及び各ガラスの形状公差を集積した公差で管理されることを特徴とする請求項２に記載の車体後部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミニバン等に代表される車体後部がバックドアにより開閉可能な車両の後部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車体後部構造として、特許文献１には、車体後方に渦が発生し難くし、空力性能を向上するために、車体後部が車幅方向に縮小し、車体後方のルーフを車体下方向に傾斜させ、車体後方のリヤフロア後部を車体上方向に傾斜させた構造が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１２０７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の車体構造のように、ベルトライン上部領域の車体後部が縮小した車両では、車体側面部の気流が剥離するポイント（以下、剥離ポイント）より後方の車外面に負圧が作用して車体を後方に引っ張るように空力抵抗が増大したり、車体を上方にリフトする揚力が発生する。ここで、気流の剥離ポイントが車速や走行風の向きの変化によって、車体前方や後方に移動すると、上記空力抵抗や揚力も変化するため、車体の上部に作用する力が変化して特に後輪接地荷重の変化を来たし、走行安定性にとって好ましくない状態を招く。
【０００４】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、車体後部の空力特性を安定化させ、走行安定性を向上できる車体後部構造を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第１の形態は、ルーフまで及ぶ高さで車体後面部に開閉可能に設けられたバックドアと車体側面部とを仕切るパーティングラインが少なくとも、車体側面部の後方に設けられたクォータガラスの下端部で画定されるベルトラインより上方の領域において上下方向に延在し、当該ベルトラインの上方領域において車体後部が平面視で後方に向けて縮小する形状を有する車体後部構造であって、前記ベルトラインの上方領域において、前記パーティングラインより前方の車外面を構成する車体側面部と前記パーティングラインより後方の車外面を構成するバックドア両側部とを、前記バックドア両側部が前記車体側面部から外方に突き出る方向をプラスとして、前記パーティングラインに垂直な方向に−２．０ｍｍ以上−１．５ｍｍ以下の段差を有するように配置した。この形態によれば、車体側面部の気流の剥離ポイントを、車速や風等の走行状態に関わらず段差によって強制的に形成できるので、車体後部の空力抵抗を安定させ、走行安定性を向上することができる。
【０００６】
また、第２の形態は、前記パーティングラインより前方の車外面を構成する車体側面部がクォータガラスの後端部で構成され、前記パーティングラインより後方の車外面を構成するバックドア両側部が前記バックドアのウィンドウガラスで構成され、各ガラスが互いに対面する側縁部で前記パーティングラインを構成し、前記ベルトラインの上方領域において、各ガラス面が車体側面部から車体後面部にかけて連続した曲面形状を有している。この形態よれば、ボディ外板より表面が平滑で且つパーティングラインを鋭く構成できるガラス同士で段差を形成したので、剥離ポイントを狙い通りに形成することができる。
【０００７】
また、第３の形態は、前記段差は、前記車体同士の公差及び各ガラスの形状公差を集積した公差で管理される。この形態によれば、見栄えを損なわないよう考慮しつつ剥離ポイントを安定化させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車体後部の空力抵抗を安定化させ、走行安定性を向上できる車体後部構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００１１】
［本発明の概要］
図１は、車両後部の空気の流れの数値シミュレーション結果を例示する図であって、車体ウエストラインより上方のある高さの水平面において、その瞬間の流れの向きと大きさが小さい矢印で表現されている。
【００１２】
図２は、本発明の車体後部構造（ａ）と従来の車体後部構造（ｂ）との、車体ウエストラインより上方のある高さの水平面における、パーティングライン近傍の空気の流れを模式的に説明する図であり、（ｂ）は実線と破線で示すように剥離ポイントが前後に時間と共に移動して安定しないことを示している。
【００１３】
図３は、本発明の車体後部構造と同一の外表面形状を有するクレイ（粘土）モデルでの風洞実験の様子を示す図であり、外表面に所定間隔毎に一端が取り付けられたタフトの動きを観察することによって、外表面近傍の流れの様子（乱れ、向き）を把握できることを示している。
【００１４】
図４は、本発明を適用していない所謂パーティングライン段差無しの車両と、本発明を適用した段差有りの車両のそれぞれのクレイモデルに対して、ある一定の高い車速を再現した風洞実験により得られた車体のリフト（ＬＦ）、前輪分及び後輪分の各揚力係数（ＣＬｆ，ＣＬｒ）の一例を示す図であり、縦方向の一行の数値は、連続する実験において所定時間（１０秒間）の平均をとったものである。
【００１５】
図１に示すように、車体後部の空力特性は車体左右側面部から後方に向けて流れる気流に大きく左右される。その理由は、車体側面部の気流が車体側面部から剥離する剥離ポイントより後方の車体後面部に負圧が発生して車体を後方に引っ張ることで空力抵抗が増大することにある。また、車体後面部に発生する負圧によって車体を上方にリフトする揚力が作用する。そして、この剥離ポイントの位置が時間毎に前後したり等の変化することによって車体後面部に発生する負圧が変化するため、車体後面部に作用する空力抵抗や車体に作用する揚力が変化し、走行安定性が悪化する。
【００１６】
従来は、この車体後部の空力特性を向上させるために、車体側面部の形状変更を行っている。しかしながら、車体の形状変更はデザイン性に大きく影響するため、空力特性とデザイン性とが両立する形状を見い出すことが困難な場合がある。
【００１７】
そこで、本発明では、図２（ａ）に示すように、バックドア両側部（バックドアガラス）と車体側面部（クォータガラス）とで形成されるパーティングラインＰＬにバックドア両側部（バックドアガラス）側が低い段差を設け、この段差によって車体側面部の気流を強制的に剥離させるように剥離ポイントを固定させるものである。
【００１８】
これにより、図２（ｂ）に示す段差がない形状に対して、デザインを変えずに、ＬＦ（フロント及びリアの揚力の合計）、ＣＤ（空力抵抗）、ＣＬｆ（フロント揚力）及びＣＬｒ（リア揚力）を大幅に改善することができる。例えば、図４に示すように、段差無しの場合には気流が不安定なため（剥離ポイントが変化するため）、ＬＦの値が５．２から２０．２の範囲で変動し、フロント揚力（ＣＬｆ）よりリア揚力（ＣＬｒ）の変動が大きいのに対して、段差無しの場合には気流が不安定なため（剥離ポイントが変化するため）、ＬＦの値が５．２から２０．２の範囲で変動し、フロント揚力（ＣＬｆ）よりリア揚力（ＣＬｒ）の変動が大きいのに対して、段差有りの場合には剥離ポイントが安定するため、ＬＦの変動範囲が４．６から１０．７と小さくなり、リア揚力（ＣＬｒ）も小さくなる。尚、この図２（ａ）に相当する流れの様子は、図３に示す風洞実験で観察されており、パーティングライン近傍のタフトの自由端部が斜め下方向を指向して振れているときにリフトが大きいという知見が得られる。
【００１９】
尚、従来のボディとボディにより構成されるパーティングラインでは、風騒音（ヒュー音）を低減する目的から、車体後面部側が車体側面部から突き出ないようにレイアウトしているものもあるが、所定の公差（例えば±１．５ｍｍ）で管理していれば、風騒音の問題が顕著化することもないため、あえて車体後面部側を低くした段差を設けることはしていない。
【００２０】
これに対して、本発明は、パーティングラインで安定的に気流を剥離するという新たな着想に基づいており、図３に示すようにクレイモデルに実際に段差をつけてある一定の高い車速相当の風速で風洞実験を繰り返し行った結果、−２．０ｍｍ程度の段差（バックドア側が低い場合がマイナス）を設けることにより安定的に気流を剥がし、リア揚力の安定化（風洞実験でパーティングラインのタフトが下向きになる）を達成できることが判明したものである。
【００２１】
［車体後部構造］
以下に、本発明を適用した実施形態の車体後部構造について説明する。
【００２２】
図５は本発明を適用した実施形態の車両後部構造を示す側面図（ａ）及び平面図（ｂ）、図６は図５のＩ−Ｉ断面図、図７及び図８はパーティングラインを水平面で切った断面を簡略化して示す図である。
【００２３】
図５乃至図８において、本実施形態の車体後部構造は、車体後面部を開閉可能にルーフに軸支されたバックドア１が設けられ、このバックドア１のバックドアガラス２と車体側面部３に設けられたクォータガラス４とで車体後面部と車体側面部とのパーティングラインＰＬを構成している。パーティングラインＰＬは車体側面部３のクォータガラス４下端部に沿って車体前後方向に連続するベルトラインＢＬより上方の領域において車体側面部３に対して上下方向に延在している。そして、ベルトラインＢＬの上方領域において車体側面部３が平面視で後方にいくほど車幅内方に縮小する形状となっている（図５（ｂ））。
【００２４】
パーティングラインＰＬより前方の車外面を構成する車体側面部３はクォータガラス４の後端部で構成され、パーティングラインＰＬより後方の車外面を構成する車体後面部はバックドア１の両側部から車体側面部３に回り込むような曲面形状のバックドアガラス２で構成され、各ガラス２，４が互いに対面する側縁部でパーティングラインＰＬを形成している。
【００２５】
パーティングラインＰＬ近傍の車体側面部３には上下方向にＤピラー６が延在し、クォータガラス４は不図示のスペーサによってＤピラー６の外表面に対して所定の公差に管理されて、厚さが管理された接着剤により固定されている。これにより、クォータガラス４の車幅方向の取付公差が管理される。また、パーティングラインＰＬに沿ったＤピラー６とクォータガラス４との間には風の侵入を防止し見栄えを良くするためのラバーシール７が設けられている。また、ラバーシール７より車体前方側におけるＤピラー６とクォータガラス４との間には外部との遮断を行うシール部材９が接着されている。
【００２６】
また、バックドアガラス２も不図示のスペーサによって所定の公差に管理されて接着剤によりバックドア枠部８に固定されている。また、Ｄピラー６とバックドア枠部８との間には外部との遮断を行うシール部材１０が設けられている。
【００２７】
クォータガラス４とバックドアガラス２は共に所定の曲率を持った曲面を有しており、車体後部を後側方から見たときにベルトラインＢＬの上方領域が車体側面部３から車体後面部にかけて面一で滑らかに連続する曲面形状にデザインされている。尚、バックドアガラス２の曲率は、クォータガラス４より大きく、ガラス成型後の反り戻りを防止するために、クォータガラス４より厚いものが使用されている。
【００２８】
そして、ベルトラインＢＬの上方領域において、パーティングラインＰＬ前方のクォータガラス４に対して、パーティングラインＰＬ後方のバックドアガラス２は、各ガラスの車外面がパーティングラインＰＬに垂直な方向に−２．０ｍｍ以上−１．５ｍｍ以下の段差を有して配置されている。尚、段差量Ｄは、パーティングラインＰＬにおいてクォータガラス４の外表面に対してバックドアガラス２の外表面が外方に突き出る方向をプラスとしている（つまり、バックドアガラス２が低い）。
【００２９】
ここで、上記段差量Ｄ（−２．０≦Ｄ≦−１．５）において、−１．５ｍｍとした理由はガラス公差（反り等のバラツキ）を除いたときのボディとボディの公差を、例えば±１．５とすると、公差が＋１．５に振れた時に、バックドアガラス２の前端部（側縁部）がクォータガラス４の後端部より外方に突き出ない（つまり、バックドアガラス側が低い）ようにするためである。また、−２．０ｍｍとした理由は図３に示す風洞実験での空力特性に基づいている。
【００３０】
本実施形態では、ボディのヒンジ（ピラーやルーフ）部分に起因する公差と、ボディ・ガラスの公差の両方を含んだ値をパーティングラインＰＬの段差量Ｄとして管理している。即ち、どちらの要因が大きくても、完成車検査時にバックドア閉状態でボディとボディのスキが所定の範囲に収まっていれば良い。つまり、このスキが、ボディ・ガラスの公差に起因するのか、ヒンジ部分に対するバックドアの取付公差に起因するのかは問題にしない。これは、バックドア閉状態でヒンジ部分の取付公差がパーティングラインの公差に与える影響は小さいと考えられるからである。
【００３１】
一方、車体外板（ボディ側とバックドア側）の寸法・曲り等のバラツキや、ヒンジ部分への取付公差に起因して、パーティングラインＰＬの段差Ｄを全車一定の値とすることは不可能である。そこで、本実施形態では、例えば完成車検査で、パーティングラインＰＬに垂直な方向の段差（面垂直方向段差）が、所定の公差、例えば±１．５ｍｍに収まるように管理する。
【００３２】
このとき、実際のパーティングラインＰＬの段差Ｄは、−１．５ｍｍと−２．０ｍｍに所定の公差（例えば±１．５ｍｍ）を加えた値となり、段差の最大値は、−３．５ｍｍ、最小値は−０．５ｍｍとなる。しかしながら、これは公差が最大及び最小時の例外的な場合であり、段差量のバラツキの大きさは、一般に公差内で正規分布をしていることから、−２．０ｍｍ前後の段差となっている場合が多いと推定され、完成車の多くは剥離ポイントの安定化という効果を奏すると考えられる。
【００３３】
ここで、従来のパーティングラインはボディ（鉄製のプレス成型外板）とボディで構成される場合が多いが、本実施形態は、パーティングラインを車体側面部のクォータガラスとバックドアガラスとで構成し、ベルトライン上領域のガラス面が車体側面部から車体後面部にかけて連続した外観（ガラスｔｏガラス）を有する自動車を前提としており、ボディとボディの公差に加えて、ガラス自体（反り等）の公差が加わるために、段差量Ｄのバラツキは、従来のボディとボディの公差に比べて大きくなる。
【００３４】
このガラスとガラスの面垂直方向段差の公差±ｄは、例えば以下のように設定する。
【００３５】
ボディとボディの公差を±ａ、クォータガラス(の曲りに起因する)公差を±ｂ、バックドアガラス(の曲りに起因する)公差を±ｃとすると、±ｄ＝±√（ａの二乗＋ｂの二乗＋ｃの二乗）である。このような公差を集積公差又は累積公差と呼び、このような公差の求め方をＳｑａｕｒｅ  Ｒｏｏｔ  Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｓ（ＳＲＳＳ）法と呼ぶ。尚、公差はＳＲＳＳ法に限らず、例えば３σ（シグマ）を用いて管理してもよい。ここで、公差最大時であってもパーティングラインＰＬにおいてバックドアガラスがクォータガラスから突き出ないようにするには、段差量ＤをＤ＜ｄにする必要があるが、段差量Ｄを過剰に大きくすると、公差ｄがマイナス側に振れた場合にクォータガラスの後端部（例：ガラス厚さ３ｍｍ）が車体後方から丸見えになって見栄えが悪化する。このため、段差量Ｄは適度な値にとどめる必要がある。
【００３６】
このように、段差量Ｄを、ボディとボディの公差及び各ガラスの曲りに起因する公差を集積した公差で管理することで、見栄えを損なわないよう考慮しつつ気流を安定的に剥離する効果を得ることができる。
【００３７】
図７，８はパーティングラインＰＬを水平面で切った断面を簡略化して示しており、パーティングラインＰＬの段差は、パーティングラインＰＬに垂直な（パーティングノーマル）断面を基準として管理されるが、パーティングラインが車体側面視で上部が１５°程度で前方に傾斜し、車両後面視で車幅方向内向きに７〜８°は傾斜しているため、三角関数の関係で、パーティングノーマルの数値は、水平面で切ったときには引き伸ばされる。つまり、パーティングラインの段差をパーティングノーマルで−１．５ｍｍとしているため、水平面で切ると段差量Ｄ１，Ｄ２が夫々−１．８３ｍｍ、＋１．０４ｍｍとなる（公差ゼロ時）。
【００３８】
尚、流れの剥離は、先ず車体外表面に極めて近い部分に発生する微小な乱れに起因して、その後方で大規模に発生することが知られている。ここで、このパーティングラインに極めて近い部分の流れを、図３の風洞実験におけるタフトの挙動や境界層に関する一般的知見に基づいて考察したとき、水平方向（走行風方向）よりも、このパーティングラインに直交する向き（水平方向よりやや斜め上方向）に流れようとする傾向が推定できる。つまりパーティングラインの側面視での前方傾斜が５〜２０°程度の場合は、パーティングノーマルな断面でこの段差を設定しておけば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】車体後部の空気の流れのシミュレーション結果を例示する図である。
【図２】本発明の車体後部構造（ａ）と従来の車体後部構造（ｂ）のパーティングライン近傍の空気の流れを模式的に説明する図である。
【図３】本発明の車体後部構造と同一の外表面形状を有するクレイモデルでの風洞実験の様子を示す図である。
【図４】本発明を適用していないパーティングライン段差無しの車両と、本発明を適用した段差有りの車両のそれぞれのクレイモデルに対する風洞実験結果としての車体のリフト（ＬＦ）、前輪分及び後輪分の各揚力係数（ＣＬｆ，ＣＬｒ）を例示する図である。
【図５】本発明を適用した実施形態の車両後部構造を示す側面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図６】図５のＩ−Ｉ断面図である。
【図７】パーティングラインを水平面で切った断面を簡略化して示す図である。
【図８】パーティングラインを水平面で切った断面を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  バックドア
２  バックドアガラス
３  車体側面部
４  クォータガラス
６  Ｄピラー
７  ラバーシール
８  バックドア枠部
９，１０  シール部材
ＰＬ  パーティングライン
ＢＬ  ベルトライン
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図３】
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