(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイドシルの後端から上り勾配で後方へ延出するサイドシルエクステンションの下方に設けられたブラケットにより、左右のトレーリングアームの前端が軸支されたトーションビーム式リアサスペンションを備え、後部フロントフロアパネルの後部上方に設けられ、前後の縦壁と上下の横壁とからなる矩形の閉断面を有するミドルフロアクロスメンバを、前記サイドシルエクステンションに接合してなる自動車の車体構造であって、
前記ブラケットの車幅方向内側には、前記トレーリングアームの支持軸の一端を支持するトレーリングアームインナホルダが接合され、
前記ミドルフロアクロスメンバの下側横壁は、その側部が前記サイドシルエクステンションに向けて下り勾配の傾斜をなし、
前記ミドルフロアクロスメンバの前側縦壁は、前記ミドルフロアクロスメンバの下側横壁との接合部位よりも下方へ延設されてその下端に前記後部フロントフロアパネルの後部中央部が接合されるとともに、その下端が側部において前記サイドシルエクステンションに向けて上り勾配の傾斜をなし、
前記後部フロントフロアパネルの後部両側部には切欠が形成されており、
凹陥する保持部を有し且つ突設された立体的な形状を呈するように成形したガセットプレートを、前記切欠を覆うように前記ミドルフロアクロスメンバの前側縦壁の下端側部、前記後部フロントフロアパネルの後部側部および前記サイドシルエクステンションに接合し、前記保持部で前記トレーリングアームインナホルダの下半を保持した状態で前記ミドルフロアクロスメンバの下側横壁と前記サイドシルエクステンションとを連結したことを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項２】
前記保持部が前記後部フロントフロアパネルとの接合部位と異なる高さに配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トーションビーム式リアサスペンションを備えた自動車の車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
前輪駆動車用の後輪懸架装置として、左右のトレーリングアームをトーションビームで剛体結合してなるトーションビーム式サスペンションが知られている。トーションビーム式サスペンションには、比較的簡易かつコンパクトな構成でありながら、スムーズな乗り心地と安定感のある旋回走行とが得られるという特長がある。トーションビーム式サスペンションを備えた車両では、通常、左右トレーリングアームの前端がフロアフレームに揺動自在に支持されている。
【０００３】
一方、自動車には、剛性を確保しながら軽量化を図り易いモノコック構造が多く採用されている。この種のモノコック自動車のフロアフレームは、一般に比較的薄い鋼板を素材とするプレス成型品を組み合わせて構成される。したがって、局部的に過大な応力を受けるとその部分が変形し易い。そのため、一般的にトレーリングアームの支持部はフロアフレームに一体に形成されず、支持ブラケットやサブフレームがモノコックのフレームにスポット溶接あるいはボルト締めされる。
【０００４】
このような構造として、例えば、フロアフレームを構成する２枚の縦壁の間にトレーリングアームのジョイント部を配置し、ジョイント部を軸支するピボットボルトの一端を、フロアフレームの車幅方向内側に固定されたカラーナットに支持させ、ミドルフロアクロスメンバに架設した支持ブラケットにピボットボルトを支持させることにより、サスペンションアームの支持剛性を高めるとともに、サスペンションから入力する荷重をミドルクロスメンバへ分散可能としたサスペンションアームの支持構造が本出願人によって提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１６８６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のボディ構造では、カラーナットがミドルフロアクロスメンバの壁材から離れた位置に固定され、この荷重を支持ブラケットがミドルクロスメンバの縦壁および横壁に伝達している。しかしながら、車両旋回時にはサスペンション取付軸方向、即ち車幅方向に大きな荷重が働き、支持ブラケットの支持方向と荷重方向とが直交関係にあるため、特許文献１記載のボディ構造において、支持ブラケットに集中する荷重を確実にミドルフロアクロスメンバへ分散するためには、支持ブラケットとして板厚や横断面積の大きい大重量のものを使用し、ミドルフロアクロスメンバとの接合強度を高めなければならない。そのため、自動車の車体重量が増大することが避けられなかった。車体重量の増大は、走行燃費の悪化や運動性能の低下をもたらすことから、できる限り抑制することが望まれていた。また、このボディ構造では、サスペンション取付軸がミドルフロアクロスメンバの閉断面内になければ支持ブラケットを用いることができないため、設計上の大きな制限となっていた。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、軽量化を図りながら、サスペンションから入力する荷重を、応力集中を生じさせることなくフロアフレームに伝達できる自動車の車体構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、サイドシルの後端から上り勾配で後方へ延出するサイドシルエクステンションの下方に設けられたブラケットにより、左右のトレーリングアームの前端が軸支されたトーションビーム式リアサスペンションを備え、後部フロントフロアパネルの後部上方に設けられ、前後の縦壁と上下の横壁とからなる矩形の閉断面を有するミドルフロアクロスメンバを、前記サイドシルエクステンションに接合してなる自動車の車体構造であって、前記ブラケットの車幅方向内側には、前記トレーリングアームの支持軸の一端を支持するトレーリングアームインナホルダが接合され、前記ミドルフロアクロスメンバの下側横壁は、その側部が前記サイドシルエクステンションに向けて下り勾配の傾斜をなし、前記ミドルフロアクロスメンバの前側縦壁は、前記ミドルフロアクロスメンバの下側横壁との接合部位よりも下方へ延設されてその下端に前記後部フロントフロアパネルの後部中央部が接合されるとともに、その下端が側部において前記サイドシルエクステンションに向けて上り勾配の傾斜をなし、前記後部フロントフロアパネルの後部両側部には切欠が形成されており、凹陥する保持部を有し且つ突設された立体的な形状を呈するように成形したガセットプレートを、前記切欠を覆うように前記ミドルフロアクロスメンバの前側縦壁の下端側部、前記後部フロントフロアパネルの後部側部および前記サイドシルエクステンションに接合し、前記保持部で前記トレーリングアームインナホルダの下半を保持した状態で前記ミドルフロアクロスメンバの下側横壁と前記サイドシルエクステンションとを連結するように構成する。
【０００８】
上記構成を備えた自動車の車体構造においては、前記保持部を前記後部フロントフロアパネルとの接合部位と異なる高さに配置するとよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両旋回時のサスペンション取付軸方向への大きな荷重は、応力集中することなくミドルフロアクロスメンバの縦壁へ流れるので、サスペンション取付部の補強構造において、重量に対して構造効率が向上し、自動車の軽量化が可能となる。また、フロントフロアパネルが閉断面から下方へ延設された前側縦壁に接合されることにより、サスペンション取付軸をミドルフロアクロスメンバの閉断面内に配置しなくても、サスペンション取付剛性を向上することができ、設計自由度が高まる。
【００１０】
また、ガセットプレートをクロスメンバの下側横壁にも接合することにより、車両旋回時のサスペンション取付軸方向への大きな荷重をミドルフロアクロスメンバの閉断面へも分散できるので、サスペンション取付部の補強構造効率が一層向上し、自動車の軽量化を更に図ることができる。更に、ガセットプレートの支持部を、フロントフロアパネルとの接合部と異なる高さに配置することにより、フロントフロアパネル後部の形状が単純化され、フロントフロアパネルの成形性が向上する。また、フロアフレームを、サイドシルの後端から上り勾配で後方へ延出するサイドシルエクステンションとし、その車幅方向内側に前記ミドルフロアクロスメンバの左右両端を接合することにより、トレーリングアームがサイドシルに対して傾斜しても、ミドルフロアクロスメンバが閉断面でサスペンションから入力する荷重を車幅方向において支持するので、サスペンション取付剛性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、ハッチバック乗用車用のボディに本発明を適用した車体構造の実施形態を詳細に説明する。
≪実施形態の構成≫
図１は実施形態に係る車体骨格構造を一部破断して示す斜視図である。図１に示すように、実施形態のボディ１は、フロアフレームとして、車体前後方向に延在する左右一対のサイドシル２，３や、両サイドシル２，３の中間部を車幅方向に連結する第１ミドルフロアクロスメンバ４、両サイドシル２，３の後端部を車幅方向に連結する第２ミドルフロアクロスメンバ５、両サイドシル２，３の後端から後方へ延びる左右一対のリアフレーム６，７等を有し、フロアパネルとして、車室の前端とエンジンルームの後端とを画成するダッシュボードロアパネル８や、車室の床面を構成する前後のフロントフロアパネル９ａ，９ｂ、スペアタイヤパン１０をなすとともに荷物室の床面を構成するリアフロアパネル１１等を有している。
【００１２】
図２は実施形態に係る自動車の後部骨格構造を底面側から見た斜視図である。図２に示すように、左右の後輪Ｗｌ，Ｗｒがトーションビーム式リアサスペンション１２によってボディ１に懸架されている。トーションビーム式リアサスペンション１２は、左右一対のトレーリングアーム１３，１４と、両トレーリングアーム１３，１４の中間部にその両端が剛体結合されたトーションビーム１５とを主要構成要素とする。両トレーリングアーム１３，１４は、その前端１３ａ，１４ａが、サイドシル２，３の後端から後方に上り勾配で延設されたサイドシルエクステンション２ａ，３ａに遥動自在に軸支され、その後端１３ｂ，１４ｂが左右の後輪Ｗｌ，Ｗｒを回転自在に軸支している。両トレーリングアーム１３，１４のトーションビーム１５との結合部後方にはスプリングシート１３ｃ，１４ｃがそれぞれ接合され、図示しないスプリングを介してボディ１の荷重がトーションビーム式リアサスペンション１２に伝達される。
【００１３】
次に、図３〜図７を参照して、トレーリングアーム１３，１４を軸支する車体構造について説明する。図３は図１中のIII矢視図であって、フロントフロアパネル後部を前方側から見た斜視図であり、図４はクロスメンバスチフナを一部破断して図１中のIII矢視を示す斜視図であり、図５はクロスメンバスチフナを一部破断して示す車体骨格構造の要部平面図であり、図６は図５中のVI−VI断面図であり、図７は図６中のVII−VII断面図である。図３〜図７は車体構造左側における各部位を示している。自動車の車体構造は概ね左右対称になっているため、左右にそれぞれ備わる構成要素の説明に当たっては図示する車体構造左側に関して説明する。
【００１４】
図３〜図５に示すように、サイドシルエクステンション２ａの車幅方向内側には、第２ミドルフロアクロスメンバ５が接続されており、その下端が後部フロントフロアパネル９ｂの後端にスポット溶接によって接合されている。第２ミドルフロアクロスメンバ５は、それぞれＬ形断面を有するクロスメンバ２１とクロスメンバスチフナ２２とから構成され、これらが互いに接合されることによって矩形の閉断面をなしている。クロスメンバ２１は矩形断面のうち、後側縦壁２１ａと下側横壁２１ｂとを構成し、クロスメンバスチフナ２２は同じく前側縦壁２２ａと上側横壁２２ｂとを構成している。後部フロントフロアパネル９ｂの後部両側部は切欠きが形成されており、当該切欠き部を覆うようにガセットプレート３０が、第２ミドルフロアクロスメンバ５、サイドシルエクステンション２ａおよび後部フロントフロアパネル９ｂに接合されている。
【００１５】
図６に示すように、第２ミドルフロアクロスメンバ５とサイドシルエクステンション２ａとの接合部位において、サイドシルエクステンション２ａの車幅方向外側および内側には、ピボットボルト３１（支持軸）を介してトレーリングアーム１３の前端１３ａを軸支するアウタブラケット３２およびインナブラケット３３がそれぞれ接合されている。サイドシルエクステンション２ａ、アウタブラケット３２およびインナブラケット３３には、ボルト挿通孔が直線上にそれぞれ穿設され、インナブラケット３３の挿通孔穿設部位における車幅方向内側には、ナット３４が溶接により固定されている。そして、ピボットボルト３１は、車幅方向外側からこれら挿通孔に挿入され、ナット３４に嵌着し、リアサスペンションブッシュ１６を介してトレーリングアーム１３の前端１３ａを遥動可能に支持する。即ち、ナット３４は、第２ミドルフロアクロスメンバ５の閉断面内５ｉに配置され、ピボットボルト３１の先端側を支持している。
【００１６】
第２ミドルフロアクロスメンバ５の上側横壁２２ｂは、サイドシルエクステンション２ａまで延在し接合しているが、下側横壁２１ｂは、ガセットプレート３０を介してインナブラケット３３に接合している。そして下側横壁２１ｂの側部およびガセットプレート３０は、サイドシルエクステンション２ａへ向けて下り勾配の傾斜をなし、ガセットプレート３０はナット３４の下半を保持する態様でインナブラケット３３に接合している。具体的には、図４に示すように、ガセットプレート３０は、凹陥してナット３４の下半を囲繞する保持部３０ａを有し、保持部３０ａに嵌合したナット３４は、その前後方向両側においてガセットプレート３０に溶加材ａにより固定されている。
【００１７】
ガセットプレート３０は、第２ミドルフロアクロスメンバ５の閉断面内において、スポット溶接によってインナブラケット３３に接合され、溶接点ｂにおけるスポット溶接によって後側縦壁２１ａに接合され、そして、溶接点ｃ，ｄにおけるスポット溶接によって下側横壁２１ｂに接合されている。ガセットプレート３０は、更に閉断面外において、溶接点ｅ〜ｌにおけるスポット溶接によって前側縦壁２２ａに接合され、後部フロントフロアパネル９ｂおよびインナブラケット３３に接合されている。ガセットプレート３０には、前側縦壁２２ａおよび後部フロントフロアパネル９ｂとの接合部位において傾斜部３０ｂ，３０ｃがそれぞれ形成され、保持部３０ａは後部フロントフロアパネル９ｂよりも高い位置に配置されている。
【００１８】
図４において透視された前側縦壁２２ａは、溶接点ｅ，ｍ〜ｐにおけるスポット溶接によって下側横壁２１ｂの前端に形成されたフランジ２１ｃと接合されている。そして、前側縦壁２２ａは、当該接合部位よりも更に下方に延設されており、その下端が後部フロントフロアパネル９ｂと接合している。前側縦壁２２ａの下方に延出する部位の高さは、下側横壁２１ｂの下り傾斜とガセットプレート３０の上り傾斜とが相まって車幅方向側端付近において小さくなり、車幅方向側端部では、前側縦壁２２ａの下端はガセットプレート３０とに直接接合し、前側縦壁２２ａの側端はインナブラケット３３に接合している。
【００１９】
≪実施形態の作用効果≫
次に、本実施形態のボディ１における作用効果について説明する。一般的に、リアサスペンションを軸支するピボットボルト３１には、自動車の停止時および直進走行時において、トレーリングアーム１３，１４から上下方向の荷重が働き、加速時および制動時において、車体前後方向の荷重が働く。一方、車両旋回時にはピボットボルト３１の軸方向、即ち車幅方向に荷重が働く。ブラケット３２，３３は概ね車体前後方向に沿って鉛直に設けられており、特にコーナリングフォースの高い外輪側のインナブラケット３３には、ブラケット支持方向と直交する荷重が集中的に作用する。そのため、インナブラケット３３に働く荷重を確実にミドルフロアクロスメンバへ分散する必要があるとともに、当該荷重は支持ブラケットからミドルフロアクロスメンバへ応力集中を引き起こすことなく伝達されなければならない。
【００２０】
本実施形態では、ガセットプレート３０の保持部３０ａがインナブラケット３３の車幅方向内側に接合されたナット３４の下半を囲繞するように保持し、ナット３４の軸線上の車幅方向内側において、ガセットプレート３０が溶接点ｅ，ｆ，ｇにおいて前側縦壁２２ａにスポット溶接されているため、車両旋回時のサスペンション取付軸方向への荷重は、応力集中することなく第２ミドルフロアクロスメンバ５の前側縦壁２２ａへ流れる。そのため、ガセットプレート３０の素材として比較的軽量な薄鋼板を用いることにより、サスペンション取付部の構造効率を高めて自動車の軽量化を実現できた。
【００２１】
また、ガセットプレート３０の保持部３０ａは、溶接点ｂにおいて後側縦壁２１ａにも接合されているため、車幅方向の荷重が後側縦壁２１ａにも流れるようにして応力の集中が回避されている。また、ナット３４が第２ミドルフロアクロスメンバ５の閉断面内５ｉに配置され、ガセットプレート３０の保持部３０ａは、溶接点ｃ，ｄにおいて下側横壁２１ｂにもスポット溶接されているため、車幅方向の荷重が確実に第２ミドルフロアクロスメンバ５に分散される。したがって、サスペンション取付部の補強構造効率が一層向上し、更なる自動車の軽量化が図られている。
【００２２】
更に、前側縦壁２２ａが下側横壁２１ｂとの接合部（溶接点ｍ〜ｐ）から更に下方へ延設され、その下端に後部フロントフロアパネル９ｂの前端が接合されているため、ナット３４は第２ミドルフロアクロスメンバ５の閉断面内５ｉに配置されなくてもよい。これにより、サスペンション取付構造の設計自由度が高められている。他方、本実施形態では、ナット３４が閉断面内５ｉに配置されることにより、荷重伝達効率が一層高められている。このように、ナット３４を後部フロントフロアパネル９ｂと比較して高い位置に設ける場合、従来では、後部フロントフロアパネル９ｂはその後端部周辺が突設された立体的な形状にプレス成形される必要があり、これが後部フロントフロアパネル９ｂの成形を困難なものにしていた。しかし、上記実施形態のように、ナット３４の保持部材として比較的大きなガセットプレート３０を用いることにより、当該立体的形状をガセットプレート３０に実現させ、後部フロントフロアパネル９ｂの形状を単純化することにより、その成形性を向上することができた。
【００２３】
また、トレーリングアーム１３が、サイドシル２の後端から上り勾配で後方へ延出するサイドシルエクステンション２ａに軸支され、その車幅方向内側に第２ミドルフロアクロスメンバ５の端面が接合されているため、トレーリングアーム１３がサイドシル２に対して傾斜していても、トーションビーム式リアサスペンション１２から入力する車幅方向の荷重が閉断面によって支持され、サスペンション取付剛性が向上している。
【００２４】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は本発明をハッチバック乗用車に適用したものであるが、２／４ドアセダン自動車や、ＳＵＶ等、他の形態の自動車に適用してもよい。また、上記実施形態では、トレーリングアームはサイドシルエクステンションに設けられたブラケットによって軸支されているが、剛性を高めたサイドシルエクステンションにトレーリングアームを直接軸支させることや、その他のフロアフレームに軸支させることも可能である。更に、ガセットプレートやフロアミドルクロスメンバ等の具体的形状や接合形態、トレーリングアームインナホルダやこれを保持する保持部等の具体的形態等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態に係る車体骨格構造を一部破断して示す斜視図
【図２】実施形態に係る後部車体骨格構造の底面を示す斜視図
【図３】図１中のIII矢視図
【図４】クロスメンバスチフナを一部破断して示す図２中のIII矢視図
【図５】クロスメンバスチフナを一部破断して示す車体骨格構造の要部平面図
【図６】図５中のVI−VI断面図
【図７】図６中のVII−VII断面図
【符号の説明】
【００２６】
１      ボディ
２，３  サイドシル
２ａ，３ａ  サイドシルエクステンション
４      第１ミドルフロアクロスメンバ
５      第２ミドルフロアクロスメンバ
９      フロントフロアパネル
９ｂ    後部フロントフロアパネル
１１    リアフロアパネル
１２    トーションビーム式リアサスペンション
１３，１４  トレーリングアーム
２１    クロスメンバ
２１ａ  後側縦壁
２１ｂ  下側横壁
２２    クロスメンバスチフナ
２２ａ  前側縦壁
２２ｂ  上側横壁
３０    ガセットプレート
３０ａ  保持部
３１    ピボットボルト（支持軸）
３２    アウタブラケット
３３    インナブラケット
３４    ナット（トレーリングアームインナホルダ）
ａ      溶加材
ｂ〜ｐ  溶接点
Ｗｒ，Ｗｌ  後輪
【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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【図７】
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