JP5493838B2

JP5493838B2 - 車体後部構造

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Publication number: JP5493838B2
Application number: JP2009294244A
Authority: JP
Inventors: 清広岸野
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: US8469439B2; DE102010063841A1; US20110156437A1; DE102010063841B4; JP2011131784A

Description

本発明は、車体後部開口を開閉するためのバックドア、特に、ハッチバック形式のバックドアを備えた車両の車体後部構造に関する。

ハッチバック形式のバックドアは、車体後部を広く開放できかつ開放したバックドアを跳ね上げておくことができ、車室兼荷室空間へのアクセスが容易であるため、バンやワゴン車は勿論、小型乗用車に広く採用されている（特許文献１参照）。このようなバックドアを備えた車両では、低速走行時にこもり音が発生することが知られている。すなわち、バックドアの共振周波数に近い低回転のエンジン振動が車体後部に伝達されると、バックドアが前後方向に振動し、車室内に周期的な容積変化を生じてこもり音が発生する。

上記のようなバックドアの振動は、ウェザーストリップやストッパの弾性変形によるバックドアのヒンジを中心とした振動の他に、バックドア自体の撓み振動が想定され、こもり音の低減にはバックドアの取付け剛性の向上とともにバックドア自体の剛性向上が有効である。しかし、これらは車体の軽量化とは相反する要請であり、燃費や製造コストに重点が置かれる小型車では、総合的な性能評価における許容範囲内で、こもり音の低減に顕著な効果を得ることは困難である。

特開２００５−１９３８２７号公報

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃費や製造コストを同程度に維持しつつ低速走行時のこもり音を低減できる車体後部構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するため、本発明は、車体後部開口を開閉するためのバックドアを備え、前記バックドアは、車幅方向に離間して配設された２つのヒンジを介して車体後部開口上部に枢結されるとともに、前記バックドアの下端部に、車体後部開口下部に固定されたストライカに係脱可能なラッチを備えた車体後部構造において、前記バックドアは、アウターパネルとインナーパネルとが周縁部で接合されることによって構成され、前記インナーパネルは、前記周縁部に沿いかつ前記周縁部に対して前記アウターパネルから離れる方向に膨出した基本骨格部と、該基本骨格部で囲まれた中間部に複数の軽減孔開口部を画成する補助骨格部とを含む立体形状に成形されており、前記ラッチが、前記基本骨格部の前記補助骨格部との会合部に配設され、かつ、前記ラッチおよび前記ストライカが、車幅方向の中心から側方にオフセットされていることを特徴とする。

本発明に係る車体後部構造は、上記のように、ラッチ／ストライカが、車幅方向の中心から側方にオフセットされているので、ラッチ／ストライカを中心としたバックドアの各側の慣性重量や固有振動数が非対称になり、バックドアには、ラッチ／ストライカを中心とした左右非対称な捻れ振動が誘発され、特定周波数での共振が抑制されるとともに、バックドアに伝達される振動エネルギーが構造的に拡散され減衰されるので、こもり音を効果的に低減できる。しかも、上記構成は、既存の構成に対して僅かな設計変更のみで導入できるので、車体重量の増加や製造コストの増加を伴うこともない。

また、上述したようにラッチ／ストライカがオフセットされると、ラッチ周辺には前後あるいは上下方向だけでなく捻れ方向の力が作用することになるが、オフセットされたラッチが、軽量化されたインナーパネルにおいて比較的剛性の高い骨格構造の会合部に配設されたことで、ラッチの閉止力をバックドアの広範囲に作用させることができ、有利である。

上記のような効果を得るために、前記ラッチおよび前記ストライカのオフセット量が、前記２つのヒンジ間の距離の５％以上かつ４０％以下であることが好ましい。オフセット量が５％に満たない場合は、捻れ振動が誘発され難くなり、充分なこもり音低減効果が得られない。一方、オフセット量が大き過ぎると、バックドアのオフセット方向と反対側の部分で発生する最大振幅が大きくなり、振動の減衰効果が失われ、こもり音低減効果が小さくなるうえ、バックドア開閉操作の衝撃荷重によるヒンジへの構造的負担が大きくなる問題が生じる。

本発明の好適な態様では、前記バックドアは、前記ラッチのオフセット方向と反対側に位置した周縁部に隣接して、前記アウターパネルと前記インナーパネルとの間に介在する弾性材料からなる制振構造をさらに備えている。上述したラッチ／ストライカのオフセットに伴い、オフセット方向と反対側の部分における最大振幅の増加が見込まれるが、この態様では、当該部分に制振構造を備えたことで、最大振幅や捻れ振動を抑制または減衰させる上で有利である。

本発明のさらに好適な態様では、前記バックドアは、前記２つのヒンジの取付け部からバックウインドウ開口部の側部にかけてのインナーパネル上隅部をそれぞれ補強する補強部材をさらに備え、前記各補強部材のうち、前記ラッチのオフセット方向と反対側に位置した一方の補強部材が、他方の補強部材よりも車幅方向中央側に拡張されている。上述したラッチ／ストライカのオフセットに伴い、オフセット方向と反対側のヒンジ付近の構造的負担が増加するが、この態様では、当該部分の必要最小限の補強によって左右の強度バランスを均衡させるとともに、オフセットに伴う最大振幅や捻れ振動を抑制する上で有利である。

本発明に係る車体後部構造が実施される車両を示す側面図である。本発明に係る車体後部構造を実施した車両のバックドアを開いた状態を示す斜視図である。本発明に係る車体後部構造を実施した車両のバックドアを閉じた状態を示す背面図である。本発明実施形態のバックドアを示すアウターパネルおよびバックウインドウを除去した正面図である。本発明実施例および比較例におけるバックドアの振動モードを強調倍率２０００倍で可視化した図３のＡ−Ａ断面図である。ラッチ／ストライカのオフセット量と低周波振動レベルとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜図３において、車両１は、ハッチバック形式のバックドア２を備え、荷室と乗員室が一連となったいわゆる２ボックスタイプの自動車であり、車体後部には、バックドア開口部１０が設けられている。バックドア２の説明に先立ち、バックドア開口部１０周辺の車体構造について述べる。なお、以下の説明において、各部材の「接合」は基本的にスポット溶接などの溶接接合によるが、他の接合を排除するものではない。

図２において、バックドア開口部１０の下方にはリアパネル１８とその上部後側に接合されたテールエンドパネル１９が配設され、それらの間に、バックドア開口部１０の下部に沿って車幅方向に延在する閉断面が画成されている。図示例では、バックドア開口部１０の下辺は、車体フロア１８の後端部よりも高位置にあるが、バンなどの車両として実施される場合には車体フロア１８まで開口される。

リアパネル１８およびテールエンドパネル１９の車幅方向両側には、リアコンビネーションランプ７の取付け部となるリアランプハウスアウターエクステンション１７が接合され、その上端にはサイドボディーアウターエクステンション１４が接合されており、これらリアランプハウスアウターエクステンション１７およびサイドボディーアウターエクステンション１４の車幅方向外側の縁部は、サイドボディーアウターパネル１１に接合されている。

一方、リアランプハウスアウターエクステンション１７の車両室内側の面には、バックドア開口部１０の両側下部を画成するインナーエクステンション１６が接合され、その上端はサイドボディーアウターエクステンション１４の車両室内側の面と、サイドボディーアウターパネル１１の車両室内側に配設されたクォーターインナーアッパーパネル１５とに接合されており、これらにより、バックドア開口部１０の側部に沿って上下に延在する閉断面が画成されている。クォーターインナーアッパーパネル１５の下側にはクォーターインナーロアパネル１５ｂが接合され、それらは、リアドア１２の開口部に沿ってサイドボディーアウターパネル１１に接合されている。

さらに、サイドボディーアウターエクステンション１４，１４の上端部は、ルーフパネル１３の後端部１３ａと、その下面側に配設される補強部材（リインフォースメント）とに接合されている。この補強部材は、後述するバックドア２のヒンジ３，３の車体側取付け部を補強するものであり、左右両側に部分的に配設されており、それらは、ルーフパネル後端部１３ａの下面側に、バックドア開口部１０の上部に沿って車幅方向に延在する閉断面を画成するルーフバックインナーメンバー（不図示）の両端部に接合されている。

以上述べた構成により、バックドア開口部１０の上部（１３ａ）、両側部（１１，１４，１５，１６，１７）、および下部（１８，１９）の各閉断面は相互に連通され、バックドア開口部１０の周囲に環状に連続する閉断面構造が形成されており、バックドア開口部１０の周囲に所期の剛性が確保されている。また、バックドア開口部１０に沿って配設された前記各内外パネルの接合部（オープニングフランジ）には、バックドア２との間にシールを形成するウェザーストリップと一体のオープニングトリム（１０）が嵌着されている。

次に、バックドア２について図面と共に説明する。
バックドア２は、図１〜図４に示すように、車幅方向に離間して配設された２つのヒンジ３，３を介して、バックドア開口部１０の上部に位置したルーフパネル後端部１３ａ（補強部材）に回動可能に連結され、これらヒンジ３，３の軸を中心として、図１および図２に示すように上下方向に揺動開閉可能である。

バックドア２の下端部には、バックドア開口部１０の下部（リアパネル１８の上面）に固定されたストライカ５に係脱可能なラッチ４が取付けられており、このラッチ４がストライカ５に係合することで、バックドア２は閉止状態にロックされる。さらに、このロック状態から、バックドア２の外面に設けたドアハンドル６を操作して、ラッチ４／ストライカ５のロックを解除することにより、バックドア２は開放可能となる。図２に示されるように、バックドア２の両側部には、バックドア２を開位置に保持しかつその開操作をアシストするバランサー９，９が設置されている。

図４は、バックドア２のアウターパネル２１およびバックウインドウ２０を除去した状態で外面側となる車両後方から見た図である。バックドア２は、アウターパネル２１とインナーパネル２２とが周縁部２ａで接合されることによって構成され、上部中央にはウインドウ開口部２２０が画成されている。なお、図３に示されるように、バックウインドウ２０によって、アウターパネル２１の窓枠部に相当する表面部分も覆われる。

インナーパネル２２には、アウターパネル２１に接合される周縁部およびウインドウ開口部２２０に隣接して断面ハット状または段差形状の補強構造をなす基本骨格部２２１，２２２，２２３が形成され、さらに、インナーパネル２２の下部における段差形状の基本骨格部２２２の内側に沿って、アウターパネル２１から離れる方向に膨出した断面ハット状の基本骨格部２２４が形成されている。これらの基本骨格部２２１〜２２４のうち、外側の周縁部に沿った基本骨格部２２１および２２２は、先述したバックドア開口部１０に沿ったウェザーストリップ（オープニングトリム）の受け面となる。

さらに、インナーパネル２２の下部における基本骨格部２２４で囲まれた中間部には、複数の軽減孔開口部２２６を画成すべく基本骨格部２２３との間に斜格子状に渡設された断面ハット状の補助骨格部２２５が形成されている。また、各軽減孔開口部２２６の縁部からアウターパネル２１の裏面に向けて立ち上がるように複数の支持部２２７が折曲形成されており、各支持部２２７の頂部は、接着性を有する弾性シール部材を介してアウターパネル２１の裏面に接合される。

インナーパネル２２の左右の上隅部には、各ヒンジ３，３の取付け部からバックウインドウ開口部２２０の側部にかけての部分を補強する補強部材２３ａ，２３ｂ（リインフォースメント）が接合されている。また、リアコンビネーションランプ７に対応した切欠部により幅狭になっているバックウインドウ開口部２２０の左右の下隅部にも補強部材２５ａ，２５ｂ（リインフォースメント）が接合されている。さらに、上記切欠部に隣接した補強部材２５ａ，２５ｂの側部と、バックドア２の最下部の角部の車両室内側の面には、バックドア２を閉操作した際の衝撃を緩和するストッパーゴム２２８が取付けられる。

上記のように構成されたバックドア２の下端部には、車幅方向の中心から図中左側にオフセットしてラッチ４が取付けられている。ラッチ４は、インナーパネル２２の断面ハット状の基本骨格部２２４の段差面をなす下面部に取付けられ、該取付け部におけるインナーパネル２２の裏面には補強部材２４（リインフォースメント）が接合されている。

また、図示例におけるラッチ４の取付け位置は、基本骨格部２２４と２つの補助骨格部２２５とが会合する会合部に隣接している。このような会合部は、構造上、剛性が高い部位である。上記ラッチ４の配置に対応してストライカ５も同様にオフセットして配設されているが、図４に取付け孔６０のみ概略的に示されているように、ドアハンドル６は、車幅方向中央に配設されている。ラッチ４の機構部は、図示しないボーデンケーブルまたはロッドを介してドアハンドル６の機構部に連結される。

次に、上記実施形態に基づく作用について説明する。
バックドア２は、閉止状態において、車幅方向の中心（ｃ）から両側に等しい距離Ｌ／２で離間して配置された２つのヒンジ３，３と、車幅方向の中心（ｃ）から側方に距離Ｓオフセットして配置されたラッチ４／ストライカ５の３点で支持される。したがって、バックドア２自体が実質的に左右対称形状に形成され、かつ、２つのヒンジ３，３が左右対称に配置されていても、ラッチ４／ストライカ５を中心としたバックドア２の左右各側の慣性重量は非対称になる。そのため、低速走行時などにおいて、バックドア２に車両前後あるいは上下方向の振動が伝達されると、バックドア２には、ラッチ４／ストライカ５を中心とした左右非対称な捻れ振動が誘発されることになる。

上記振動に伴うバックドア２の振幅（撓み変形）は上下の支持点（３，４）間の中間部で最大になるが、実際には極めて小さい。そこで、このようなバックドア２の捻れ振動を検証するために、３Ｄ−ＣＧモデルを用いてバックドア２の振動モードの解析を行なった。なお、解析に用いた車両は、全長３３９５ｍｍ、全幅１４７５ｍｍの軽乗用車であり、バックドアは、ヒンジ間距離Ｌ＝６５０ｍｍ、オフセット量Ｓ＝１００ｍｍとし、加振源の振動方向は車両前後方向に設定した。

図５は、解析結果を示す平断面図であり、図中、バックドア２の最大振幅を強調倍率２０００倍に拡大して可視化している。図５において、符号２Ａは、本発明実施形態によるバックドア２の最大振幅を示し、符号２Ｂは、比較例として、ラッチ／ストライカを車幅方向の中央に配置した同形状のバックドアの最大振幅を示している。

図５に示されるように、本発明実施形態のバックドア（２Ａ）は、ラッチ４／ストライカ５が図中左側にオフセットされたことに伴い、図中右側部分の最大振幅は、比較例（２Ｂ）より大きくなっているが、全体としての振動量は減少している。それは、２つの軌跡２Ａ，２Ｂの交点の左右各側における２つの軌跡２Ａ，２Ｂで挟まれたくさび状部分の面積は、交点の右側部分より左側部分が大きいことからも明らかである。変形前後の面積で比較すると約５％減少している。これは、バックドア２の振動によってもたらされる車両室内の容積変化に対応しており、こもり音の音圧レベルの減少を示している。

次に、図６は、上記振動モード解析において、ラッチ４／ストライカ５のオフセット量Ｓを変化させた場合のこもり音の音圧レベル（Ｎ）との関係を示している。図６によれば、オフセット量Ｓが比較的小さい領域では、オフセット量Ｓの増加に伴いこもり音の音圧レベル（Ｎ）は減少するが、その後、増加に転じる傾向が示されている。

これは、オフセット量Ｓが大き過ぎると、バックドアのオフセット方向と反対側の部分で発生する最大振幅が大きくなり、振動の減衰効果が失われることを示している。このような傾向から、ラッチ４／ストライカ５のオフセット量Ｓは、図中Ｓｅで示される範囲（３３ｍｍ〜２６０ｍｍ）に相当するヒンジ間距離Ｌの５（％）〜４０（％）が好ましい。因みに、上記実施形態（ヒンジ間距離Ｌ＝６５０ｍｍ、オフセット量Ｓ＝１００ｍｍ）では、オフセット量Ｓは、ヒンジ間距離Ｌの１５．４（％）である。

なお、ラッチ４／ストライカ５がオフセットされたことに伴い、バックドア開閉時における左右のヒンジ３，３への構造的負担が増加することは否めない。上述した実施形態では、バックドア２における各ヒンジ３，３の取付け部に補強部材２３ａ，２３ｂが配設されており、強度的な問題が生じることはないが、図４に示すように、ラッチ４のオフセットと反対側に位置した補強部材２３ｂに、車幅方向中央側に拡張した拡張部２３１を設け、ヒンジ取付け部（２３ｂ）の負担増加分を剛性の向上によって補填しても良い。

また、図４に示すように、ラッチ４のオフセット方向と反対側（捻れ振動モードにおける最大振幅が大きくなる側）に位置したバックドア２の基本骨格部２２１〜２２２に、アウターパネル２１とインナーパネル２２との間に介在する弾性材料２６を設け、制振構造を構成しても良い。弾性材料２６としては、ゴムやエラストマーなどの各種弾性材料を使用可能であるが、中空のゴム材の内部に、発泡ウレタンもしくは発泡ゴムなどの発泡材料を充填して弾性率を向上させた複合弾性材料が特に好適である。

以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１車両
２バックドア
３ヒンジ
４ラッチ
５ストライカ
６ドアハンドル
１０バックドア開口部（オープニングトリム）
１３ルーフパネル
１４サイドボディーアウターエクステンション
１５クォーターインナーアッパーパネル
１６インナーエクステンション
１７リアランプハウスアウターエクステンション
１８リアパネル
１９テールエンドパネル
２０バックウインドウ
２１アウターパネル
２２インナーパネル
２３ａ，２３ｂ，２４，２５ａ，２５ｂ補強部材
２６弾性材料
２２０バックウインドウ開口部
２２１，２２２，２２３，２２４基本骨格部
２２５補助骨格部
２２６軽減孔開口部
２２８ストッパーゴム
２３１拡張部

Claims

車体後部開口を開閉するためのバックドアを備え、前記バックドアは、車幅方向に離間して配設された２つのヒンジを介して車体後部開口上部に枢結されるとともに、前記バックドアの下端部に、車体後部開口下部に固定されたストライカに係脱可能なラッチを備えた車体後部構造において、
前記バックドアは、アウターパネルとインナーパネルとが周縁部で接合されることによって構成され、前記インナーパネルは、前記周縁部に沿いかつ前記周縁部に対して前記アウターパネルから離れる方向に膨出した基本骨格部と、該基本骨格部で囲まれた中間部に複数の軽減孔開口部を画成する補助骨格部とを含む立体形状に成形されており、前記ラッチが、前記基本骨格部の前記補助骨格部との会合部に配設され、かつ、前記ラッチおよび前記ストライカが、車幅方向の中心から側方にオフセットされていることを特徴とする車体後部構造。
前記ラッチおよび前記ストライカのオフセット量が、前記２つのヒンジ間の距離の５％以上かつ４０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の車体後部構造。
前記バックドアは、前記ラッチのオフセット方向と反対側に位置した周縁部に隣接して、前記アウターパネルと前記インナーパネルとの間に介在する弾性材料からなる制振構造をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の車体後部構造。
前記バックドアは、前記２つのヒンジの取付け部からバックウインドウ開口部の側部にかけてのインナーパネル上隅部をそれぞれ補強する補強部材をさらに備え、前記各補強部材のうち、前記ラッチのオフセット方向と反対側に位置した一方の補強部材が、他方の補強部材よりも車幅方向中央側に拡張されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車体後部構造。