JP2008037316A - Integrated type fiber-reinforced resin member for vehicle body - Google Patents
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Description
本発明は、車体用で、一体化された、繊維強化樹脂(FRP)製メンバーに関する。本発明のFRP製メンバーは、たとえば、車体の一体化ロアボデー(アンダーデーといってもよい)のリアサイドメンバーに適用できる。 The present invention relates to an integrated member made of fiber reinforced resin (FRP) for a vehicle body. The FRP member of the present invention can be applied to, for example, a rear side member of an integrated lower body (also referred to as underday) of a vehicle body.
特許文献1はエネルギー吸収部材としてCFRP(炭素繊維強化樹脂)材を利用することを開示している。CFRP材1は、図9に示すように、横断面内に分岐する構造をもたず、円筒形(図9(イ))、柱形(図9(ロ))、円錐形(図9(ハ))のものからなる。また、円筒形CFRP材1は、壁に図10に示すような貫通孔2をもたない。
また、特許文献2は、トラックの床板にCFRP材を利用することを開示している。
従来の繊維強化樹脂材の技術を車体用の一体化繊維強化樹脂製ロアボデーに、たとえばBピラーから車両後方に延びるリアサイドメンバー部分に、適用すると、つぎの課題が生じる。
(イ)リアサイドメンバーにかかる荷重、すなわち後突時の軸方向圧縮荷重や懸架スプリングからの曲げ方向荷重がリアサイドメンバーの支持部とBピラーとの結合部に集中して、支持部、結合部に強度、剛性が不足するという問題が生じ、支持部、結合部に十分な強度、剛性を確保しようとすると、支持部、結合部の大型化、重量増加の問題が生じる。
(ロ)孔(たとえば、給油のためのインレットパイプが挿通する孔)をリアサイドメンバーの支持部、結合部に設けると、支持部、結合部の強度、剛性が低下するので、孔を設けることができなくなり、孔を挿通する部材の、配置、搭載、ロアボデーとのパッケージングが困難になる。
When the conventional fiber reinforced resin material technology is applied to an integrated fiber reinforced resin lower body for a vehicle body, for example, to a rear side member portion extending from the B pillar to the rear of the vehicle, the following problems arise.
(A) The load applied to the rear side member, that is, the axial compressive load at the time of rear collision or the bending direction load from the suspension spring concentrates on the joint part of the support part of the rear side member and the B pillar, and is applied to the support part and the joint part. There arises a problem that the strength and rigidity are insufficient, and if sufficient strength and rigidity are secured in the support part and the joint part, problems arise in that the support part and the joint part are enlarged and weight is increased.
(B) If a hole (for example, a hole through which an inlet pipe for refueling is inserted) is provided in the support part and the joint part of the rear side member, the strength and rigidity of the support part and the joint part are lowered. It becomes impossible to arrange, mount, and package the lower body with a member inserted through the hole.
本発明の目的は、荷重をメンバーの一部に集中させることがないように分散できる車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーを提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、荷重をメンバーの一部に集中させることがないように分散でき、かつ、メンバーの強度、剛性の低下が問題とならないように、メンバーに孔を設けることができる車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an integrated fiber reinforced resin member for a vehicle body that can be dispersed so that a load is not concentrated on a part of the member.
Another object of the present invention is that the member can be provided with holes so that the load can be distributed so as not to be concentrated on a part of the member and the strength and rigidity of the member are not lowered. The object is to provide an integrated fiber reinforced resin member for a vehicle body.
上記課題を解決する、または上記目的を達成する本発明はつぎのとおりである。
(1) 車体のロアボデーの一部を構成する、車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーであって、繊維強化樹脂製の外壁から形成された長手方向に延びる骨部を有し、前記骨部は前記骨部の長手方向一端から前記骨部の長手方向の途中にある分岐部まで延びる単一骨部と、前記分岐部で分岐されて前記分岐部から前記骨部の長手方向他端に向かって延びる複数の分岐骨部とを有し、前記複数の分岐骨部は、骨部長手方向と直行する方向に互いに隔てられ、少なくとも一部に互いにほぼ平行な平行部を有している、車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。
(2) 前記繊維強化樹脂製の外壁は一対の側壁を有し、前記複数の分岐骨部のうち少なくとも2つの分岐骨部の間の部分は、前記一対の側壁を互いに接近させて重ね合わせた重ね合わせ部から構成されている(1)記載の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。
(3) 前記繊維強化樹脂製の外壁は一対の側壁を有し、前記複数の分岐骨部のうち少なくとも2つの分岐骨部の部位に前記一対の外壁間にわたって延びる内リブが設けられている(1)または(2)記載の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。
(4) 前記重ね合わせ部に貫通孔が設けられている(2)記載の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。
The present invention for solving the above problems or achieving the above object is as follows.
(1) An integrated fiber reinforced resin member for a vehicle body that constitutes a part of a lower body of a vehicle body, and has a bone portion extending in a longitudinal direction formed from an outer wall made of fiber reinforced resin, A single bone part extending from one longitudinal end of the bone part to a branch part in the longitudinal direction of the bone part, and branched from the branch part toward the other longitudinal end of the bone part A plurality of branch bone portions extending, and the plurality of branch bone portions are separated from each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the bone portion, and at least partially have parallel portions that are substantially parallel to each other. Integrated fiber reinforced resin member.
(2) The outer wall made of fiber reinforced resin has a pair of side walls, and a portion between at least two branch bone portions of the plurality of branch bone portions is overlapped with the pair of side walls approaching each other. The integrated fiber reinforced resin member for a vehicle body according to (1), comprising an overlapping portion.
(3) The outer wall made of fiber reinforced resin has a pair of side walls, and an inner rib extending between the pair of outer walls is provided at a position of at least two branch bone portions of the plurality of branch bone portions ( An integrated fiber reinforced resin member for a vehicle body according to 1) or (2).
(4) The integrated fiber reinforced resin member for a vehicle body according to (2), wherein a through hole is provided in the overlapping portion.
上記(1)の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーによれば、車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーが繊維強化樹脂製の外壁から形成された長手方向に延びる骨部を有し、骨部は骨部の長手方向一端から骨部の長手方向の途中にある分岐部まで延びる単一骨部と、分岐部で分岐されて分岐部から骨部の長手方向他端に向かって延びる複数の分岐骨部とを有し、複数の分岐骨部は、骨部長手方向と直行する方向に互いに隔てられ、少なくとも一部に互いにほぼ平行な平行部を有しているので、単一骨部から入力された荷重(軸方向荷重、および/または、軸方向と直交する方向の荷重である曲げ荷重)は分岐骨部に分散され、分岐骨部と、該分岐骨部に接続するメンバー部分(たとえば、Bピラー)と分岐骨部との結合部分に、荷重が集中することがなくなる。これによって、メンバーの一部に荷重が集中した場合の(たとえば、サイドメンバーと、サイドメンバーとBピラーとの結合部に荷重が集中した場合の)、荷重が集中するメンバーの一部の強度、剛性の不足の問題が解消される。 According to the integrated fiber reinforced resin member for vehicle body of (1) above, the integrated fiber reinforced resin member for vehicle body has a bone portion extending in the longitudinal direction formed from the outer wall made of fiber reinforced resin, and the bone portion Is a single bone portion that extends from one end in the longitudinal direction of the bone portion to a branch portion in the middle of the longitudinal direction of the bone portion, and a plurality of branches that branch off at the branch portion and extend from the branch portion toward the other longitudinal end of the bone portion Since the plurality of branch bone parts are separated from each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the bone part and have parallel parts at least partially parallel to each other, input from a single bone part Load (an axial load and / or a bending load that is a load in a direction perpendicular to the axial direction) is distributed to the bifurcated bone portion, and a member portion (for example, The load concentrates at the joint between the B-pillar) and the bifurcated bone Door is eliminated. As a result, when the load is concentrated on a part of the member (for example, when the load is concentrated on the side member and the joint between the side member and the B pillar), the strength of the part of the member on which the load is concentrated, The problem of lack of rigidity is solved.
上記(2)の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーによれば、繊維強化樹脂製の外壁は一対の側壁を有し、複数の分岐骨部のうち少なくとも2つの分岐骨部の間の部分は、一対の側壁を互いに接近させて重ね合わせた重ね合わせ部から構成されているので、該重ね合わせ部は、メンバーの断面を2つの部分に分割し、容易に2つの分岐骨部を形成することができる。 According to the (2) vehicle body integrated fiber reinforced resin member, the outer wall made of fiber reinforced resin has a pair of side walls, and a portion between at least two branch bone portions of the plurality of branch bone portions is Since it is composed of a superposed portion in which a pair of side walls are brought close to each other, the superposed portion divides the cross section of the member into two parts and easily forms two bifurcated bone parts. Can do.
上記(3)の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーによれば、繊維強化樹脂製の外壁は一対の側壁を有し、複数の分岐骨部のうち少なくとも2つの分岐骨部の部位に、一対の外壁間にわたって延びる内リブが設けられているので、2つの分岐骨部のうち互いに近接する2つの内リブは、メンバーの断面を2つの部分に分割し、容易に2つの分岐骨部を形成することができる。 According to the above-mentioned integrated fiber reinforced resin member for a vehicle body of (3), the outer wall made of fiber reinforced resin has a pair of side walls, and a pair of at least two branch bone portions among the plurality of branch bone portions is provided. Since the inner ribs extending between the outer walls of the two branch ribs are provided, the two inner ribs adjacent to each other out of the two branch bones divide the cross section of the member into two parts and easily form two branch bones can do.
上記(4)の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーによれば、重ね合わせ部に貫通孔が設けられているので、そして重ね合わせ部は1枚の外壁部に比べて強度、剛性が高いので、メンバーの強度、剛性の低下をほとんど招くことなく、メンバーに孔を設けることができる。 According to the (4) vehicle body integrated fiber reinforced resin member, since the overlap portion is provided with a through hole, the overlap portion has higher strength and rigidity than a single outer wall portion. The member can be provided with a hole with almost no decrease in strength and rigidity of the member.
以下に、本発明の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーを、図1〜図8を参照して説明する。 Below, the integrated fiber reinforced resin member for vehicle bodies of this invention is demonstrated with reference to FIGS.
図1に示すように、本発明の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー10は、たとえば、車体の幅方向端部にそれぞれ設けられた、車体の一体化ロアボデー11の一部、たとえばリアサイドメンバー15、を構成する。ただし、車体の一体化ロアボデー11の一部は、ロアボデー11のうちの、リアサイドメンバー15以外の部分であってもよい。
As shown in FIG. 1, the integrated fiber reinforced
車体の一体化ロアボデー11の一部は、繊維強化樹脂から形成される外壁27を有している。車体の一体化ロアボデー11は、車両前方から後方に向かって、上下方向に延びるAピラー12、Aピラー12から車両後方に延びるロッカー13、ロッカー13の後端部から斜め上方後方に延びるBピラー14、Bピラー14から後方に延びるリアサイドメンバー15を含む。Aピラー12、ロッカー13、Bピラー14、リアサイドメンバー15は、互いに一体に形成されている。Aピラー12、ロッカー13、Bピラー14、リアサイドメンバー15は、繊維強化樹脂から形成される外壁を有している。
A part of the integrated
図1、図2に示すように、リアサイドメンバー15は、ほぼ水平に車両前後方向に延びる荷重入り部16と、荷重入り部16とBピラー14の間に位置して荷重入り部16を支持する支持部17を有する。支持部17は、荷重入り部16からの荷重をBピラー14に伝達する。荷重入り部16には、車両後突時に軸方向圧縮荷重18が入り、かつ、懸架スプリングの荷重19が荷重入り部16とほぼ直交する方向に入る。懸架スプリングの荷重19は荷重入り部16と支持部17に対して曲げ荷重19として働く。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2〜図8に示すように、車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー10は、繊維強化樹脂製の外壁から形成された長手方向に延びる骨部(互いに離れた一対の側壁28と側壁間にわたって延びる横壁(図5のように屈曲した横壁でもよい)29または内リブ36とからなる断面が四辺形または多辺形の骨格部)20を有する。骨部20は、骨部の長手方向一端21から骨部20の長手方向Lの途中にある分岐部22まで延びる単一骨部23と、分岐部22で分岐されて分岐部22から骨部の長手方向他端(Bピラー14との結合端)に向かって延びる複数の分岐骨部24、25、26(図示例では、分岐骨部が3本の場合を示したが、2本以上であれば何本でもよい)とを有する。分岐骨部24、25、26が1点で分岐している場合は分岐部22は1点であるが、分岐骨部24、25、26が1点で分岐しない場合は分岐部22は単一骨部23の長手方向と平行方向にある長さを有する。たとえば、分岐骨部24と分岐骨部25との分岐点22aと、分岐骨部25と分岐骨部26との分岐点22bとが、単一骨部23の長手方向と平行方向にオフセットしている場合は、分岐部22は、単一骨部23の長手方向と平行方向に、分岐骨部24と分岐骨部25との分岐点22aと分岐骨部25と分岐骨部26との分岐点22bとの距離分の長さを有する。単一骨部23は荷重入り部16に位置し、複数の分岐骨部24、25、26は支持部17に位置する。図示例では、複数の分岐骨部24、25、26のうちの1本の分岐骨部(たとえば、上下方向中央の分岐骨部25、ただし、中央の分岐骨部25に限るものではない)は、単一骨部23の前方にある。また、複数の分岐骨部24、25、26のうちの1本の分岐骨部(たとえば、上下方向中央の分岐骨部25、ただし、中央の分岐骨部25に限るものではない)の後端部の横断面は、車両前後方向に、単一骨部23の前端部の横断面と、横断面の少なくとも一部(横断面の全部でもよい)において、車両前後方向に重なる。
As shown in FIG. 2 to FIG. 8, the integrated fiber reinforced
複数の分岐骨部24、25、26は、骨部長手方向Lと直行する方向Tに互いに隔てられ、少なくとも一部に、互いにほぼ平行に延びる平行部24a、25a、26aを有している。単一骨部23と車両前後方向に重なる分岐骨部25以外の分岐骨部24、26では、平行部24a、26aが、水平方向から傾斜する傾斜骨部24b、26bを介して分岐部22とつながる。複数の分岐骨部24、25、26は、それぞれの平行部24a、25a、26aの前端にて、Bピラー14と一体に結合する。
The plurality of
車体の一体化ロアボデー11の一部の、繊維強化樹脂から形成される外壁27は、ほぼ上下方向に延びる一対の側壁28と、一対の側壁28間にわたって延びる横壁29を有する。横壁29は外壁27の天井壁、底壁を含む。一対の側壁28は、分岐骨部24、25、26と、単一骨部23との部位では、水平方向に互いに離れている。
An
図4、図5に示すように、繊維強化樹脂から形成される外壁27のうち、複数の分岐骨部24、25、26のうち少なくとも2つの分岐骨部24、25の間の部分は、一対の側壁28を互いに接近するように屈曲させて重ね合わせた重ね合わせ部30から構成されている。重ね合わせ部30はほぼ上下方向に延びる。重ね合わせ部30では一対の側壁28は互いに密着している。この密着部では一対の側壁28は互いに融着していてもよいし、あるいは接触するだけで融着していなくてもよい。2つの分岐骨部24、25の間の部分に重ね合わせ部30が存在することによって、2つの分岐骨部24、25の水平に延びる平行部24a、25aは、上下方向に互いに分割され、隔たっている。2つの分岐骨部24、25は、傾斜骨部24b、26bでは、上下方向に互いに分割されているとはかぎらない。図示例では、2つの分岐骨部24、25の内部にはフォームコアが入っていて、外壁27形成時のコア(中子)となり、重ね合わせ部30では一対の側壁28が互いに熱融着されている場合を示す。ただし、2つの分岐骨部24、25の内部は空洞であってもよいし、重ね合わせ部30では一対の側壁28が互いに熱融着されないで接触しているだけでもよい。
As shown in FIGS. 4 and 5, of the
図6、図7に示すように、繊維強化樹脂から形成される外壁27のうち、複数の分岐骨部24、25、26のうち少なくとも2つの分岐骨部25、26の部位に、繊維強化樹脂から形成された、断面が矩形状の中空部材32が、外壁27の一対の外壁28間に設けられている。少なくとも2つの分岐骨部25、26の部位の中空部材32は分岐部22で互いにつながっている。矩形状の中空部材32は上壁33、下壁34、一対の側壁35を有しており、一対の側壁35部位で外壁の一対の側壁28と融着されて一体化されている。中空部材32の上壁33、下壁34は、一対の側壁35間にわたって、かつ、外壁27の一対の外壁28間にわたって、ほぼ水平方向に延び、内リブ36を形成している。
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the fiber reinforced resin is provided at the site of at least two
上下方向に隣接する分岐骨部25、26のうちの上位の分岐骨部25に設けられた中空部材32の下壁34と、上下方向に隣接する分岐骨部25、26のうちの下位の分岐骨部26に設けられた中空部材32の上壁33とは、上下方向に隔たっており、両者の間のスペースは中空であってもよいし、あるいはフォームコアが入れられていてもよい。この構造によって上下方向に隣接する分岐骨部25、26は、平行部25a、26aにおいて、上下方向に互いに隔たっており、上下方向に分割されている。
The
複数の分岐骨部24、25、26の平行部24a、25a、26aは、図4、図5の構造(重ね合わせ部30を有する構造)によって上下方向に分割されてもよいし、あるいは図6、図7の構造(内リブ36を有する構造)によって上下方向に分割されてもよいし、あるいは図2に示すように、一部の平行部24a、25aを重ね合わせ部30を有する構造によって上下方向に分割され、残りの平行部25a、26aを内リブ36を有する構造によって上下方向に分割されてもよい。
The
図8に示すように、重ね合わせ部30を有する構造では、重ね合わせ部30に貫通孔37が設けられてもよい。ただし、貫通孔37は必ずしも設けなくもよい。貫通孔37は給油タンクへのインレットパイプや、または電気、電子系のワイヤハーネス等が挿通する。重ね合わせ部30の貫通孔37部位では、繊維強化樹脂の強化繊維(炭素繊維またはガラス繊維)をなるべくつなげて、強化繊維を切断しないようにすることが望ましい。
図6、図7の構造(内リブ36を有する構造)に貫通孔を設けてもよいが、その場合は、隣接する分岐骨部25、26の間の部位に設けて、分岐骨部25、26の壁には貫通孔を設けないようにすることが望ましい。
As shown in FIG. 8, in the structure having the overlapping
A through hole may be provided in the structure of FIG. 6 and FIG. 7 (structure having the inner rib 36), but in that case, it is provided at a site between the adjacent
つぎに、本発明の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーの作用、効果を説明する。
本発明の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー10が、繊維強化樹脂製の外壁27から形成された長手方向に延びる骨部20を有し、骨部20は骨部20の長手方向一端21から骨部20の長手方向の途中にある分岐部22まで延びる単一骨部23と、分岐部22で分岐されて分岐部22から骨部の長手方向他端に向かって延びる複数の分岐骨部24、25、26とを有し、複数の分岐骨部24、25、26は、骨部長手方向Lと直行する方向Tに互いに隔てられ、少なくとも一部に互いにほぼ平行な平行部24a、25a、26aを有している。
Next, the operation and effect of the integrated fiber reinforced resin member for vehicle body of the present invention will be described.
The integrated fiber reinforced
この構造によって、、単一骨部23から入力された荷重(軸方向荷重18、および/または、軸方向と直交する方向の荷重である曲げ荷重19)は分岐骨部24、25、26に分散され、分岐骨部24、25、26と、該分岐骨部24、25、26に接続するメンバー部分(たとえば、Bピラー14)と分岐骨部24、25、26との結合部分に、荷重が集中することがなくなる。これによって、メンバーの一部に荷重が集中した場合の(たとえばリアサイドメンバー15と、Bピラー14との結合部に、荷重が集中した場合の)、荷重が集中するメンバーの一部の強度、剛性の不足の問題が解消される。
With this structure, the load (the
また、繊維強化樹脂製の外壁27が一対の側壁28を有し、複数の分岐骨部24、25、26のうち少なくとも2つの分岐骨部24、25の間の部分が、一対の側壁28を互いに接近させて重ね合わせた重ね合わせ部30から構成されている場合は、該重ね合わせ部30が、メンバーの断面を2つの部分に分割するので、2つの分岐骨部24、25を形成するすることができる。
The
また、繊維強化樹脂製の外壁27が一対の側壁28を有し、複数の分岐骨部24、25、26のうち少なくとも2つの分岐骨部25、26の部位に、一対の外壁28間にわたって延びる内リブ36が設けられている場合は、2つの分岐骨部25、26のうち互いに近接する2つの内リブ36(上位の中空部材32の下壁34と下位の中空部材32の上壁33)は、メンバーの断面を2つの部分に分割するので、2つの分岐骨部25、26を容易に形成することができる。
Further, the
また、重ね合わせ部30に貫通孔37が設けられている場合は、重ね合わせ部30が1枚の外壁部に比べて強度、剛性の高いので、メンバーの強度、剛性の低下をほとんど招くことなく、メンバー10に孔37を設けることができる。孔37で設ける場合、繊維強化樹脂の強化繊維が切断されることがないように繊維を配向することにより、メンバーの強度、剛性を、孔を設けない場合と同程度に維持することができる。また、孔37を設ける自由度が高まるので、燃料タンクにつながるインレットパイプや、ワイヤハーネスの取りまわしが容易になる。
Further, when the through
10 車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー
11 一体化ロアボデー
12 Aピラー
13 ロッカー
14 Bピラー
15 リアサイドメンバー
16 荷重入り部
17 支持部
18 軸方向圧縮荷重
19 懸架スプリングからの荷重(曲げ荷重)
20 骨部
21 骨部の長手方向一端
22 分岐部
22a 分岐骨部24と分岐骨部25との分岐点
22b 分岐骨部25と分岐骨部26との分岐点
23 単一骨部
24、25、26 複数の分岐骨部
24a、25a、26a 平行部
24b、25b、26b 傾斜骨部
27 外壁
28 一対の側壁
29 横壁
30 重ね合わせ部
32 中空部材
33 上壁
34 下壁
35 一対の側壁
36 内リブ
37 貫通孔
L 骨部の長手方向
T 骨部の長手方向と直交する方向
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