JP2009120157A

JP2009120157A - 車体フレーム構造

Info

Publication number: JP2009120157A
Application number: JP2007299376A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Tomosawa; 幸作友澤; Shohei Matsuyama; 昇平松山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】車体フレーム構造を改良することで、発泡充填材が充填された車体フレームのアウタパネルの変形を抑える。
【解決手段】断面がハット形状のアウタパネル２１と、このアウタパネル２１の内側に配置されたセンタピラースチフナ２３との間に、断面コ字形状の閉断面空間２４が形成され、この閉断面空間２４に発泡充填材２６が配置された車体フレーム構造において、センタピラースチフナ２３では、閉断面空間２４に面する底壁２３ａ及び側壁２３ｂ，２３ｃに、これらの底壁２３ａと側壁２３ｂ，２３ｃとの間の角部２３ｇ，２３ｈを除いて微細な複数の貫通穴２３ｊが開けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車体フレーム構造の改良に関するものである。

従来、車両の車体フレーム内に閉断面空間を形成し、この閉断面空間内に発泡樹脂を充填して硬化させることにより、車体フレームの剛性を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３５２５８９０号公報

特許文献１の図２を以下の図７で説明する。なお、符号は振り直した。
図７は従来の車体フレーム構造を示す断面図である。
フレーム１００は、底壁部１０１、側壁部１０２，１０３及びフランジ部１０４，１０４からなるハット形状の第１部材１０６と、この第１部材１０６の車体内方に配置されるとともに底壁部１１１及びフランジ部１１２，１１２を備えた第２部材１１４と、これらの第１部材１０６及び第２部材１１４のそれぞれの間に配置されるとともに底壁部１１６、側壁部１１７，１１８及びフランジ部１２１，１２１からなるハット形状の中間部材１２３と、第１部材１０６及び中間部材１２３で形成される閉断面の空間部１２５内の一部を除いて充填された発泡充填材１２６とからなり、第１部材１０６、第２部材１１４及び中間部材１２３は、それぞれのフランジ部１０４，１１２，１２１で重ねられ、接合されている。

上記特許文献１のフレーム１００において、例えば、最も車体外方に位置する第１部材１０６の板厚が小さい場合の作用について次図で説明する。
図８は従来の車体フレーム構造の作用を示す作用図である。説明の都合上、第１部材１０６の底壁部１０１の形状を変更している。

フレーム１００の第１部材１０６の板厚が小さい場合には剛性が低くなるため、空間部１２５内の発泡充填材１２６が発泡するときに発生するガスの圧力が第１部材１０６の内面に作用し、第１部材１０６、特に側壁部１０１が外側に湾曲するように変形する。図中のｄは変形量である。
このように、第１部材１０６が変形すると、第１部材１０６は車体外方から見える外観部品である場合には、外観性に影響を与えることになる。

本発明の目的は、車体フレーム構造を改良することで、発泡充填材が充填された車体フレームのアウタパネルの変形を抑えることにある。

請求項１に係る発明は、断面がハット形状のアウタパネルと、このアウタパネルの内側に配置された補強部材との間に、断面コ字形状の閉断面空間が形成され、この閉断面空間に発泡充填材が配置された車体フレーム構造において、補強部材では、閉断面空間に面する頂壁及び側壁に、これらの頂壁と側壁との間の角部を除いて微細な穴が開けられていることを特徴とする。

作用として、アウタパネルと補強部材とで形成された閉断面空間に未発泡の発泡充填材を配置し、この発泡充填材を加熱して発泡させると、発泡により発生したガスは、補強部材に開けられた微細な穴を通って閉断面空間の外に排出される。この結果、閉断面空間内の圧力上昇が抑えられ、アウタパネルの変形が抑えられる。
補強部材の微細な穴は、補強部材の角部を除いた位置に開けられているため、補強部材の角部の剛性が低下することがなく、補強部材の剛性低下が抑えられる。

請求項１に係る発明では、補強部材では、閉断面空間に面する頂面及び側面に、これらの上面と側面との角部を除いて微細な穴が開けられているので、補強部材の角部を除いて多数の穴を設け、穴面積を大きくしても、角部には穴が開けられていないため、補強部材の剛性低下を抑えることができ、このように、補強部材の剛性を確保しながら、アウタパネルの外観変形を無くすように、発泡する際のガス圧力を早期に微細な穴から外部に逃がすことで、アウタパネルの変形を抑えることができる。従って、自動車の外観性低下を防止することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る自動車のサイドボディを示す側面図であり、自動車用のサイドボディ１０は、ルーフに連結されるルーフサイドレール１１と、このルーフサイドレール１１の前端に連結されるフロントピラーアッパ１２と、このフロントピラーアッパ１２の下端に連結されるフロントピラーロア１３と、ルーフサイドレール１１の中間部から下方に延びるセンタピラー１４と、ルーフサイドレール１１の後端に連結されるリヤピラー１６を含むリヤフェンダ１７と、フロントピラーロア１３の下端、センタピラー１４の下端及びリヤフェンダ１７の下端にそれぞれ連結されるサイドシル１８とからなり、各部が複数のプレス鋼板を接合することで形成されている。

図２は図１の２−２線断面図である。図中の矢印（ＦＲＯＮＴ）は車両前方を表している（以下同じ）。
車体フレームとしてのセンタピラー１４は、最も車体外方に配置されて外部に露出する外観部品である断面ハット形状のアウタパネル２１と、このアウタパネル２１の車体内方に配置される断面ハット形状のインナパネル２２と、これらのアウタパネル２１及びインナパネル２２のそれぞれの間に配置された補強のための断面ハット形状のセンタピラースチフナ２３と、アウタパネル２１及びセンタピラースチフナ２３で囲まれた断面コ字状の閉断面空間２４のほぼ全体に充填された発泡充填材２６とからなる。なお、符号２７はインナパネル２２とセンタピラースチフナ２３とで囲まれた閉断面空間である。

アウタパネル２１は、車体外方に突出する底壁２１ａと、この底壁２１ａの両端から車体内方へ斜めに広がるように延びる側壁２１ｂ，２１ｃと、これらの側壁２１ｂ，２１ｃの内端部から前後方向に延びるフランジ部２１ｅ，２１ｆとからなり、板厚が、例えば０．６〜０．８ｍｍとされた薄い鋼板である。

インナパネル２２は、車体内方に突出する底壁２２ａと、この底壁２２ａの両端から車体外方に斜めに広がるように延びる側壁２２ｂ，２２ｃと、これらの側壁２２ｂ，２２ｃの外端部から前後方向に延びるフランジ部２２ｅ，２２ｆとからなり、板厚が、例えば０．９〜１．１ｍｍとされた鋼板である。

センタピラースチフナ２３は、アウタパネル２１の底壁２１ａに沿って近接するように配置された底壁２３ａと、この底壁２３ａの両端から車体内方に斜めに広がるように延びる側壁２３ｂ，２３ｃと、これらの側壁２３ｂ，２３ｃの内端部から前後方向に延びるフランジ部２３ｅ，２３ｆとからなる鋼板であり、底壁２３ａと側壁２３ｂ，２３ｃとの間の角部２３ｇ，２３ｈを除いて、底壁２３ａ及び側壁２３ｂ，２３ｃに、閉断面空間２４内と閉断面空間２７とを連通させる複数の微細な貫通穴２３ｊが開けられている。センタピラースチフナ２３の板厚は、例えば１．５〜１．８ｍｍである。
また、貫通穴２３ｊは、側壁２３ｂとフランジ部２３ｅとの間の角部２３ｍ、及び側壁２３ｃとフランジ部２３ｆとの間の角部２３ｎにも開けられていない。

貫通穴２３ｊは、その内径が２〜４ｍｍであり、閉断面空間２４内の発泡充填材２６が発泡するときに発生するガスを閉断面空間２４から閉断面空間２７へ逃がし、薄板にされたアウタパネル２１、特に底壁部２１ａが閉断面空間２４内の圧力によって車体外方に湾曲するように変形するのを抑える。

角部２３ｇ，２３ｈとは、ここでは、底壁２３ａと側壁２３ｂ，２３ｃとの間を繋ぐ円弧部であり、この円弧部に掛からないように貫通穴２３ｊが開けられている。
上記のフランジ部２３ｅ，２３ｆの両面は、アウタパネル２１のフランジ部２１ｅ，２１とインナパネル２２のフランジ部２２ｅ，２２ｆに溶接にて接合されている。

図３は本発明に係る車体フレームを構成するセンタピラースチフナを示す斜視図であり、センタピラースチフナ２３の底壁２３ａ及び側壁２３ｂ，２３ｃに、角部２３ｇ，２３ｈを除いて複数の貫通穴２３ｊが開けられていることを示している。

センタピラースチフナ２３に複数の貫通穴２３ｊが開けられていても、貫通穴２３ｊの径が小さく、且つ剛性に大きく影響を及ぼす角部２３ｇ，２３ｈに貫通穴２３ｊが開けられていないため、貫通穴２３ｊによるセンタピラースチフナ２３の剛性の低下を抑えることができ、センタピラー１４（図１参照）の補強の役割を十分に果たすことができる。

図４は本発明に係るセンタピラースチフナを平面状に展開した展開図であり、センタピラースチフナ２３の底壁２３ａ及び側壁２３ｂ，２３ｃに、複数の貫通穴２３ｊが、水平方向のピッチＰＨ、鉛直方向のピッチＰＶ（ＰＶ＜ＰＨ）となるように、隣り合う左右の列で上下にずらされて千鳥配置されたことを示している。
図中に示された二点鎖線の内側の範囲は、複数の貫通穴２３ｊが開けられる領域３１，３２，３３を示し、角部２３ｇ，２３ｈを除いた部分である。

以上に述べたセンタピラー１４の組立要領を次に説明する。
図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るセンタピラーの組立要領を示す作用図である。
（ａ）において、インナパネル２２のフランジ部２２ｅ，２２ｆ、センタピラースチフナ２３のフランジ部２３ｅ，２３ｆ及びアウタパネル２１のフランジ部２１ｅ，２１ｆを接合する。

このとき、予め、センタピラースチフナ２３における底壁２３ａ、側壁２３ｂ，２３ｃのそれぞれの外面（アウタパネル２１側の面）に亘って未発泡の発泡充填材２６Ａが塗布、接着などされて位置決めされている。

（ｂ）はアウタパネル２１、センタピラースチフナ２３及びインナパネル２２を接合してセンタピラー１４を組み立てた状態を示している。
センタピラー１４を組み立てた後に、アウタパネル２１の外側から白抜き矢印で示すように熱を加え、発泡充填材２６Ａを加熱して発泡させる。
このとき、発泡充填材２６Ａからは発泡に伴ってガスが発生して閉断面空間２４内のガス圧が上昇するとともに、発泡充填材２６Ａが膨らもうとする発泡圧力が発生する。

上記の閉断面空間２４内のガス圧上昇と、発泡充填材２６Ａに発生する発泡圧力とがアウタパネル２１を変形させる要因になるが、これらの要因のうち、閉断面空間２４内のガス圧上昇は、ガスが閉断面空間２４からセンタピラースチフナ２３の複数の貫通穴２３ｊを通じて矢印で示すように閉断面空間２７へ逃げるため、抑えられるので、アウタパネル２１の変形を抑えることができる。

貫通穴２３ｊは、発泡充填材２６Ａが位置する底壁２３ａ、側壁２３ｂ，２３ｃに広い範囲に亘って複数開けられているから、発泡充填材２６Ａのどの部分でも、発生したガスが直ぐに貫通穴２３ｊから逃げるため、発泡充填材２６Ａの内部にガスが残ったままで膨張し、アウタパネル２１を押し出して変形させることがない。

（ｃ）は、完全に発泡した後の発泡充填材２６を示している。発泡充填材２６は、閉断面空間２４内の隅部を除いてほぼ全体に充填され、しかも、アウタパネル２１の変形量は抑えられ、発泡充填材２６によってセンタピラー１４の剛性がより高められている。

以上の図２に示されるように、断面がハット形状のアウタパネル２１と、このアウタパネル２１の内側に配置された補強部材としてのセンタピラースチフナ２３との間に、断面コ字形状の閉断面空間２４が形成され、この閉断面空間２４に発泡充填材２６が配置された車体フレーム構造において、センタピラースチフナ２３では、閉断面空間２４に面する頂壁としての底壁２３ａ及び側壁２３ｂ，２３ｃに、これらの底壁２３ａと側壁２３ｂ，２３ｃとの間の角部２３ｇ，２３ｈを除いて微細な複数の貫通穴２３ｊが開けられているので、センタピラースチフナ２３の角部２３ｇ，２３ｈを除いて多数の貫通穴２３ｊを設け、貫通穴２３ｊの断面積を大きくしても、角部２３ｇ，２３ｈには貫通穴２３ｊが開けられていないため、センタピラースチフナ２３の剛性低下を抑えることができ、このように、センタピラースチフナ２３の剛性を確保しながら、アウタパネル２１の外観変形を無くすように、発泡する際のガス圧力を早期に微細な貫通穴２３ｊから外部に逃がすことで、アウタパネル２１の変形を抑えることができる。従って、自動車の外観性低下を防止することができる。

図６は本発明に係る車体フレーム構造の別実施形態を示す断面図であり、図２に示した実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
車体フレームとしてのセンタピラー４０は、アウタパネル２１と、このアウタパネル２１の車体内方に配置される断面ハット形状のインナパネル４２と、これらのアウタパネル２１及びインナパネル４２のそれぞれの間に配置された補強のための断面矩形状の補強部材としてのバルクヘッド４３と、アウタパネル２１及びバルクヘッド４３で囲まれた断面コ字状の閉断面空間４４の一部に充填された発泡充填材２６とからなる。なお、符号４７はバルクヘッド４３内の閉断面空間である。

インナパネル４２は、車体内方に突出する底壁４２ａと、この底壁４２ａの両端から車体外方に斜めに広がるように延びる側壁４２ｂ，４２ｃと、これらの側壁４２ｂ，４２ｃの外端部から前後方向に延びるフランジ部４２ｅ，４２ｆとからなり、板厚が、例えば０．９〜１．１ｍｍとされた鋼板である。

バルクヘッド４３は、アウタパネル２１の底壁２１ａに沿って近接するように配置された底壁４３ａと、この底壁２３ａの両端から車体内方に延びる側壁４３ｂ，４３ｃと、これらの側壁４３ｂ，４３ｃの内端部を繋ぐとともにインナパネル４２に溶接にて接合された内壁４３ｅと、これらの底壁４３ａ、側壁４３ｂ，４３ｃ及び内壁４３ｅのそれぞれの一方の縁を繋ぐように張られた隔壁４３ｋと、からなる鋼板製のものであり、底壁４３ａと側壁４３ｂ，４３ｃとの間の角部４３ｇ，４３ｈを除いて、底壁４３ａ及び側壁４３ｂ，４３ｃに、閉断面空間４４内と閉断面空間４７とを連通させる複数の微細な貫通穴４３ｊが開けられている。バルクヘッド４３の板厚は、例えば１．５〜１．８ｍｍである。
このように、センタピラー４０にバルクヘッド４３を設けることで、閉断面空間４４，４７のくずれを防止して、軽量化できる。

貫通穴４３ｊは、その内径が２〜４ｍｍであり、閉断面空間４４内の発泡充填材２６が発泡するときに発生するガスを閉断面空間４４から閉断面空間４７へ逃がし、薄板にされたアウタパネル２１、特に底壁部２１ａが閉断面空間４４内の圧力によって車体外方に湾曲するように変形するのを抑える。

角部４３ｇ，４３ｈとは、ここでは、底壁４３ａと側壁４３ｂ，４３ｃとの間を繋ぐ円弧部であり、この円弧部に掛からないように貫通穴４３ｊが開けられている。
上記のアウタパネル２１のフランジ部２１ｅ，２１ｆとインナパネル４２のフランジ部４２ｅ，４２ｆとは、溶接にて接合されている。

尚、本実施形態では、図２に示したように、センタピラー１４にセンタピラースチフナ２３を備えているが、センタピラーが、センタピラースチフナを備えず、アウタパネルとインナパネルとからなり、アウタパネルとインナパネルとを重ねて接合することで断面コ字状の閉断面空間が形成され、この閉断面空間に発泡充填材が充填されるものでは、インナパネルに貫通穴を開けるようにしてもよい。

また、図４に示したように、複数の貫通穴２３ｊを千鳥配置にしたが、これに限らず、碁盤の目のように配置される碁盤目配置にしてもよい。

本発明の車体フレーム構造は、自動車に好適である。

本発明に係る自動車のサイドボディを示す側面図である。図１の２−２線断面図である。本発明に係る車体フレームを構成するセンタピラースチフナを示す斜視図である。本発明に係るセンタピラースチフナを平面状に展開した展開図である。本発明に係るセンタピラーの組立要領を示す作用図である。本発明に係る車体フレーム構造の別実施形態を示す断面図である。従来の車体フレーム構造を示す断面図である。従来の車体フレーム構造の作用を示す作用図である。

符号の説明

１０…サイドボディ、１４，４０…車体フレーム（センタピラー）、２１…アウタパネル、２１ｅ，２１ｆ，２３ｅ，２３ｆ…フランジ部、２３…補強部材（センタピラースチフナ）、２３ａ，４３ａ…頂壁（底壁）、２３ｂ，２３ｃ，４３ｂ，４３ｃ…側壁、２３ｇ，２３ｈ，４３ｇ，４３ｈ…角部、２３ｊ，４３ｊ…穴（貫通穴）、２４，４４…閉断面空間、２６…発泡充填材、４３…補強部材。

Claims

断面がハット形状のアウタパネルと、このアウタパネルの内側に配置された補強部材との間に、断面コ字形状の閉断面空間が形成され、この閉断面空間に発泡充填材が配置された車体フレーム構造において、
前記補強部材は、前記閉断面空間に面する頂壁及び側壁に、これらの頂壁と側壁との間の角部を除いて微細な穴が開けられていることを特徴とする車体フレーム構造。