JP2009173109A - 車両骨格構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車重の増加を抑制しつつ、車両骨格部材のねじり剛性を向上させて、該車両骨格部材に対してねじりが加わった際の断面変形を抑制することを目的とする。
【解決手段】多角形の閉断面を有するロッカ１０（車両骨格部材）と、該ロッカ１０の閉断面１４内において、少なくとも２組の互いに対向する角部１０Ａ，１０Ｂ及び角部１０Ｃ，１０Ｄ方向に向かって延び、その端部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄに設けられた発泡部材３２（結合手段）により角部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに夫々結合される補強部材１２と、を有している。ロッカ１０の多角形の閉断面１４内において、少なくとも２組の互いに対向する角部１０Ａ，角部１０Ｂ、及び角部１０Ｃ，１０Ｄを、補強部材１２により夫々結合することで、ロッカ１０のねじり剛性を向上させている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両骨格構造及びその製造方法に関する。

サイドシル（ロッカ）内に、補強部材としてバルクヘッドを設けた構造が開示されている（特許文献１及び特許文献２参照）。また矩形断面のセンターピラーや角形閉断面形のサイドシル内において、その対角方向に補強部材を設けた構造が開示されている（特許文献３及び特許文献４参照）。
特開２００６−２０５７９７号公報 特開２００１−７１９４９号公報 特開２００７−１１２２０３号公報 特開２００７−６２４０９号公報

近年車両の軽量化が進められる中、車両骨格部材の材料として高張力鋼板等の高強度材が活用され、該車両骨格部材の軽量化が進められている。これに加えて、衝突等により車両に大荷重が入力された際における車両骨格部材の断面変形を抑制するために、該車両骨格部材に対して、上記した従来例のような各種補強が行われている。

しかしながら、車両骨格部材のねじり変形を考慮すると、該車両骨格部材の補強について未だ改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して、車重の増加を抑制しつつ、車両骨格部材のねじり剛性を向上させて、該車両骨格部材に対してねじりが加わった際の断面変形を抑制することを目的とする。

請求項１の発明は、多角形の閉断面を有する車両骨格部材と、該車両骨格部材の前記閉断面内において、少なくとも２組の互いに対向する角部方向に向かって延び、その端部に設けられた結合手段により前記角部に夫々結合される樹脂製の補強部材と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の車両骨格構造では、車両骨格部材の多角形の閉断面内において、少なくとも２組の互いに対向する角部を樹脂製の補強部材により結合しているので、車両骨格部材のねじり剛性が向上している。このため、車重の増加を抑制しつつ、車両骨格部材にねじりが加わった際の断面変形を抑制することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両骨格構造において、前記補強部材は、放射状に形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の車両骨格構造では、補強部材が放射状に形成されているので、該補強部材により結合される角部以外の部分では隙間が確保される。このため、車両骨格部材の塗装工程において、塗料の付き回りが良好となる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両骨格構造において、前記結合手段は、加熱されることで発泡した後固化する発泡部材であることを特徴としている。

請求項３に記載の車両骨格構造では、結合手段が、加熱されることで発泡した後固化する発泡部材であるので、車両骨格部材の閉断面内の所定位置に補強部材を仮止めすると共に、該補強部材の端部に発泡部材を配置しておけば、塗装工程等のように該車両骨格部材が加熱される工程で発泡部材が発泡し、車両骨格部材と補強部材とが結合される。このため、結合のための工程を別途設けなくても、補強部材を車両骨格部材に結合することができる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の車両骨格構造において、前記補強部材の前記端部に、該端部に対応する前記角部方向に前記発泡部材が発泡するように、該発泡部材の発泡方向を規制する発泡規制手段が設けられていることを特徴としている。

請求項４に記載の車両骨格構造では、発泡部材が発泡する際に、発泡規制手段により、補強部材の端部から該端部に対応する車両骨格部材の角部方向に、その発泡方向が規制されるので、互いに対応する補強部材の端部と車両骨格部材の角部とを効率的に結合することができる。このため、発泡部材による車両骨格部材と補強部材との結合性を高めることができる。

請求項５の発明は、多角形の閉断面が構成されるように車両骨格部材を製造する際に、前記閉断面の少なくとも２組の互いに対向する方向に向かって延びる補強部材を、その端部に発泡部材を配置した状態で前記閉断面内に仮止めしておき、前記車両骨格部材への加熱を伴う工程において、その熱を利用して前記発泡部材を発泡させて、前記補強部材の前記端部と前記閉断面の前記角部とを結合することを特徴としている。

請求項５に記載の車両骨格構造の製造方法では、車両骨格部材への加熱を伴う工程において、その熱を利用して発泡部材を発泡させて、補強部材の端部と車両骨格部材における閉断面の角部とを結合するので、補強部材を車両骨格部材に結合するための工程を別途設ける必要がない。このため、車両骨格構造の製造に要する工数を削減することができる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両骨格構造によれば、車重の増加を抑制しつつ、車両骨格部材のねじり剛性を向上させて、該車両骨格部材に対してねじりが加わった際の断面変形を抑制することができる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載の車両骨格構造によれば、車両骨格部材の塗装工程において、塗料の付き回りが良好となる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載の車両骨格構造によれば、結合のための工程を別途設けなくても、補強部材を車両骨格部材に結合することができる、という優れた効果が得られる。

請求項４に記載の車両骨格構造によれば、発泡部材による車両骨格部材と補強部材との結合性を高めることができる、という優れた効果が得られる。

請求項５に記載の車両骨格構造の製造方法によれば、車両骨格構造の製造に要する工数を削減することができる、という優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１において、本実施の形態に係る車両骨格構造Ｓは、車両骨格部材の一例たるロッカ１０と、補強部材１２とを有している。

図２，図３において、ロッカ１０は、多角形の一例たる略矩形の閉断面１４を有し、ロッカインナパネル１６とロッカアウタパネル１８とを接合して構成されている。図１に示されるように、このロッカ１０は、車両下部における左右の側部において車両前後方向に延設されている。

図３に示されるように、ロッカインナパネル１６は、車幅方向内側へ凸となる略断面ハット形に形成されている。一方、ロッカアウタパネル１８は、車幅方向外側へ凸となる略断面ハット形に形成されている。ロッカインナパネル１６とロッカアウタパネル１８とは、上下のフランジ１０Ｆにおいて例えばスポット溶接により接合されている。これにより、ロッカ１０が略矩形の閉断面１４を有する構造とされている。

ロッカ１０の車幅方向外側には、サイドメンバアウタパネル２０が設けられている。このサイドメンバアウタパネル２０は、ロッカアウタパネル１８と同様に、車幅方向外側へ凸となる略断面ハット形に形成されており、ロッカ１０における上下のフランジ１０Ｆと重ねて接合されている。

図１に示されるように、ロッカ１０の前端にはＡピラー２２の下部が接合され、ロッカ１０の車両前後方向中央部にはＢピラー２４の下部が接合されている。また左右のロッカ１０間（車両右側のロッカについて図示せず）には、フロアパネル２６が設けられ、該フロアパネル２６の車幅方向中央部には、車両前後方向に延びるトンネル部２６Ａが車両上方に凸に形成されている。

Ｂピラー２４の下部位置におけるロッカ１０とトンネル部２６Ａとの間には、フロアクロスメンバ２８が車幅方向に配設されている。またＡピラー２２とＢピラー２４との間におけるロッカ１０とトンネル部２６Ａとの間にも、フロアクロスメンバ３０が車幅方向に配設されている。このフロアクロスメンバ３０は、例えば車両用シート（図示せず）の固定部となる部位である。なお、フロアクロスメンバ２８，３０の配設位置は、これらの位置には限られない。

図２において、補強部材１２は、ロッカ１０の閉断面１４内において、少なくとも２組の互いに対向する角部、例えば角部１０Ａ，１０Ｂ及び角部１０Ｃ，１０Ｄの方向に向かって夫々延びる、例えば硬質樹脂製の成形品である。この補強部材１２は、車両正面視で放射状の一例たる略Ｘ字形に形成されており、４箇所の端部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを有している。該端部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、ロッカ１０における閉断面１４の４箇所の角部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに夫々対応している。図４に示されるように、補強部材１２の一般部は、例えば、互いに平行な一対の側壁部１２Ｓと、該側壁部１２Ｓの例えば高さ方向（車両前後方向）の中央部同士を連結する連結部１２Ｈとにより、断面Ｈ形に形成されている。

補強部材１２の端部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄには、結合手段の一例たる発泡部材３２が設けられている。図３に示されるように、この発泡部材３２は、加熱されることで発泡した後、冷却により比較的高剛性な状態に固化する例えば発泡ウレタンであり、該発泡部材３２により、補強部材１２の１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄが、ロッカ１０における閉断面１４の４箇所の角部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに夫々結合されている。

角部１０Ａは、ロッカインナパネル１６の車両下側の稜線の内側に相当し、角部１０Ｂは角部１０Ａの対角方向に位置するロッカアウタパネル１８の車両上側の稜線の内側に相当する。また角部１０Ｃは、ロッカインナパネル１６の車両上側の稜線の内側に相当し、角部１０Ｄは角部１０Ｃの対角方向に位置するロッカアウタパネル１８の車両下側の稜線の内側に相当する。

ここで、補強部材１２の端部の構成について、端部１２Ａを例に挙げて説明する。図２に示されるように、端部１２Ａの端面１２Ｅは、ロッカ１０における閉断面１４の角部１０Ａに沿うように、車両正面視で例えば略山形に形成されている。図５に示されるように、端部１２Ａには、一般部における連結部１２Ｈよりも側壁部１２Ｓの高さ方向（車両前後方向）の一方に落ち込んで形成された段差部１２Ｇが設けられている。この段差部１２Ｇには、側壁部１２Ｓの高さ方向（車両前後方向）において該段差部１２Ｇと例えば線対称となる形状のカバー１２Ｊが、別部品として固着されている。なお、このカバー１２Ｊに相当する部位を、補強部材１２に一体成形するようにしてもよい。

端部１２Ａには、該端部１２Ａに対応する角部１０Ａの方向に発泡部材３２が発泡するように、該発泡部材３２の発泡方向を規制する発泡規制手段３６が設けられている。具体的には、未発泡（加熱前）の発泡部材３２は、端部１２Ａにおいて、段差部１２Ｇ、カバー１２Ｊ及び一対の側壁部１２Ｓにより構成される保持部３４に設けられている。この保持部３４は、ロッカ１０における閉断面１４の角部１０Ａ（図２）の方向のみに開口しており、発泡部材３２が発泡する際、その発泡方向が該角部１０Ａの方向に規制されるようになっている。即ち、端部１２Ａにおける段差部１２Ｇ、カバー１２Ｊ及び一対の側壁部１２Ｓが、発泡規制手段３６となっている。補足すると、このうち段差部１２Ｇ及びカバー１２Ｊにより、角部１０Ａ（図２）と逆方向及び車両前後方向への発泡部材３２の発泡が規制されるようになっている。また、一対の側壁部１２Ｓにより、該側壁部１２Ｓの面方向と直交する外側方向への発泡部材３２の発泡が規制されるようになっている。

なお、図５において、未発泡（加熱前）の発泡部材３２における角部１０Ａ（図２）側の端面３３が、補強部材１２の端部１２Ａにおける端面形状に対応した形状となっているが、補強部材１２をロッカ１０の閉断面１４内に仮止めする際の妨げとならない形状であれば、他の形状であってもよい。例えば、発泡部材３２を、端部１２Ａの保持部３４内に収まる大きさの直方体形状に形成するようにしてもよい。

補強部材１２における他の端部１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄについても、端部１２Ａと同様である。なお、図２において、補強部材１２をロッカ１０の閉断面１４内に仮止めする際には、端部１２Ａ，１２Ｄが車両下側を向いた状態となるため、発泡部材３２は、補強部材１２における各端部の保持部３４内に安定的に保持されていることが望ましい。そのため、発泡部材３２は、各保持部３４に例えば圧入される。

補強部材１２の一般部の断面形状は、Ｈ形には限られず、例えば図６に示される各種の断面形状とすることが可能である。図６（Ａ）に示される例では、一対の側壁部１２Ｓの間に、該側壁部１２Ｓと同様の中壁部１２Ｍが追加形成されている。

図６（Ｂ）に示される例では、補強部材１２の一般部が、平板状の第１部材４１と、断面略逆Ｕ字形の第２部材４２とが接合されることで、矩形の閉断面とされている。この第１部材４１は、連結部１２Ｈをも兼ねている。

図６（Ｃ）に示される例では、図６（Ｂ）の例における矩形の閉断面の中央部に、側壁部１２Ｓと平行な中壁部１２Ｍが追加形成されている。この例では、平板状の第１部材４１と、断面略逆Ｗ字形の第２部材４２とが接合されている。この第１部材４１は、連結部１２Ｈをも兼ねている。

図６（Ｄ）に示される例では、補強部材１２の一般部が、断面略Ｕ字形の第１部材４１と、断面略逆Ｕ字形の第２部材４２とが突合せ接合されて、図６（Ｂ）と同様の矩形の閉断面とされている。第１部材４１及び第２部材４２は、側壁部１２Ｓに相当する部位と、連結部１２Ｈに相当する部位とを夫々有している。

そして図６（Ｅ）に示される例では、補強部材１２の一般部が、断面略Ｗ字形の第１部材４１と、断面略逆Ｗ字形の第２部材４２とが突合せ接合され、図６（Ｃ）と同様の閉断面形状とされている。第１部材４１及び第２部材４２は、側壁部１２Ｓに相当する部位と、連結部１２Ｈに相当する部位と、中壁部１２Ｍに相当する部位とを夫々有している。なお、図６（Ｂ）〜（Ｅ）においては、第１部材４１と第２部材４２とを接合する構成としたが、これに限られず、初めから一体成形するようにしてもよい。

図２，図３において、本実施形態に係る車両骨格構造Ｓの製造方法では、多角形の閉断面１４が構成されるようにロッカ１０を製造する際に、閉断面１４の少なくとも２組の互いに対向する角部１０Ａ，１０Ｂ及び角部１０Ｃ，１０Ｄ方向に向かって夫々延びる補強部材１２を、その端部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄに発泡部材３２を夫々配置した状態で閉断面１４内に仮止めしておき、ロッカ１０への加熱を伴う工程において、その熱を利用して発泡部材３２を発泡させて、補強部材１２の端部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄと、閉断面１４の角部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとを夫々結合する。

補強部材１２を閉断面１４内に仮止めできるようにするために、該閉断面１４内における角部１０Ｂの車両下方側には、台座３８が取り付けられている。この台座３８は、補強部材１２の端部１２Ｂを支持できるように、例えば車両前後方向に延びる三角柱形状に形成されており、例えばクリップ４０を用いてロッカアウタパネル１８に取り付けられている。

図１に示されるように、補強部材１２は、車幅方向において、例えばフロアクロスメンバ２８，３０や、Ｂピラー２４の下部と重なる位置に夫々配設されている。補強部材１２の配設位置はこれに限られるものではなく、車両前後方向における閉断面１４内の任意の位置に補強部材１２を配設することが可能である。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図１，図３において、本実施形態に係る車両骨格構造Ｓでは、ロッカ１０の多角形の閉断面１４内において、例えば２組の互いに対向する角部１０Ａ，１０Ｂ、及び角部１０Ｃ，１０Ｄを、夫々補強部材１２により結合しているので、ロッカ１０のねじり剛性が向上している。このため、例えばＢピラー２４に対する側面衝突によりロッカ１０にねじりが加わった際に、該ロッカ１０の断面変形を抑制することができる。補強部材１２は、硬質樹脂製であるので、車重の増加を抑制することができる。

次に、車両骨格構造Ｓの製造について説明する。図２に示されるように、ロッカ１０の製造に先立って、ロッカインナパネル１６には、補強部材１２の配設位置に対応して、補強部材１２を仮止めするための台座３８をクリップ４０により取り付けておく。また補強部材１２の端部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄにおける保持部３４には、発泡部材３２を夫々保持しておく。

ロッカ１０の製造時には、ロッカインナパネル１６とロッカアウタパネル１８とを接合して、例えば略矩形の閉断面１４が構成されるようにする。この際、補強部材１２を該閉断面１４内に仮止めしておく。具体的には、補強部材１２の端部１２Ｂを台座３８で支持するようにして、補強部材１２を閉断面１４内に仮止めする。このとき発泡部材３２は未発泡の状態であるが、補強部材１２の端部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、ロッカ１０の角部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに夫々近接対向又は当接した状態となる。

そして、図３に示されるように、塗装工程等のようにロッカ１０が加熱される工程において、発泡部材３２が加熱されて発泡し、冷却により比較的高剛性な状態に固化することで、ロッカ１０と補強部材１２とが結合される。具体的には、発泡部材３２は、発泡することでその体積が増加して、補強部材１２の端部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄにおける各々の保持部３４から膨出し、各端部とロッカ１０の角部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとの間に充填されて行く。これにより、ロッカ１０と補強部材１２とが結合される。

このとき、補強部材１２の端部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄに夫々設けられた発泡規制手段３６により、発泡部材３２の発泡方向が、各端部から該端部に対応するロッカ１０の角部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの方向に夫々規制されるので、互いに対応する端部１２Ａと角部１０Ａ、端部１２Ｂと角部１０Ｂ、端部１２Ｃと１０Ｃ、及び端部１２Ｄと角部１０Ｄとを、夫々効率的に結合することができる。このため、発泡部材３２によるロッカ１０と補強部材１２との結合性を高めることができる。他の端部１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄについても、同様にして角部１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと夫々結合される。

ここで、図５において、例えば端部１２Ａに設けられた発泡規制手段３６とは、段差部１２Ｇ、カバー１２Ｊ及び一対の側壁部１２Ｓである。このうち段差部１２Ｇ及びカバー１２Ｊにより、角部１０Ａ（図２）と逆方向及び車両前後方向への発泡部材３２の発泡が規制される。また、一対の側壁部１２Ｓにより、該側壁部１２Ｓの面方向と直交する外側方向への発泡部材３２の発泡が規制される。

従来の車両骨格構造では、車両骨格部材の製造の際に、バルクヘッド等の各種補強部材を車両骨格部材に対して溶接等により接合する工程が必要になると考えられるが、本実施形態に係る車両骨格構造Ｓでは、ロッカ１０と補強部材１２との結合のために工程を別途設けなくても、ロッカ１０が加熱される塗装工程等の工程において、その熱を利用して補強部材１２をロッカ１０に結合することができる。このため、車両骨格構造Ｓの製造に要する工数を削減することが可能となる。

また車両骨格構造Ｓでは、補強部材１２が放射状に形成されているので、該補強部材１２により結合される角部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ以外の部分では隙間が確保される。このため、ロッカ１０の塗装工程において、塗料の付き回りが良好となる。

なお、本実施形態では、車両骨格部材の一例としてロッカ１０を挙げて説明したが、車両骨格部材はロッカ１０に限られるものではなく、Ｂピラー２４等の他の骨格部位も含まれる。従って、Ｂピラー２４等を補強部材１２により補強することも可能である。

またロッカ１０における多角形の閉断面の一例として略矩形の閉断面１４を挙げて説明したが、他の多角形、例えば６角形や８角形の閉断面であってもよい。この場合、補強部材１２は、３組や４組の互いに対向する角部方向に向かって延びるように構成され、各端部において発泡部材３２等の結合手段により各角部と結合される。

更に、本実施形態では、結合手段として、発泡部材３２を挙げて説明したが、結合手段はこれに限られない。

車両骨格構造を示す部分破断斜視図である。 補強部材がロッカの閉断面内において仮止めされた状態を示す拡大断面図である。 車両骨格構造において、発泡した発泡部材によりロッカと補強部材とが結合された状態を示す、図１における３−３矢視拡大断面図である。 補強部材における一般部を示す、図３における４−４矢視拡大断面図である。 補強部材の端部及び該端部に保持される発泡部材の拡大分解斜視図である。 補強部材における一般部の各種変形例を示す拡大断面図である。

符号の説明

１０ ロッカ（車両骨格部材）
１０Ａ 角部
１０Ｂ 角部
１０Ｃ 角部
１０Ｄ 角部
１２ 補強部材
１２Ａ 端部
１２Ｂ 端部
１２Ｃ 端部
１２Ｄ 端部
１４ 閉断面
３２ 発泡部材（結合手段）
３６ 発泡規制手段
Ｓ 車両骨格構造

Claims (5)

1. 多角形の閉断面を有する車両骨格部材と、
   該車両骨格部材の前記閉断面内において、少なくとも２組の互いに対向する角部方向に向かって延び、その端部に設けられた結合手段により前記角部に夫々結合される樹脂製の補強部材と、
   を有することを特徴とする車両骨格構造。
2. 前記補強部材は、放射状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両骨格構造。
3. 前記結合手段は、加熱されることで発泡した後固化する発泡部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両骨格構造。
4. 前記補強部材の前記端部に、該端部に対応する前記角部方向に前記発泡部材が発泡するように、該発泡部材の発泡方向を規制する発泡規制手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両骨格構造。
5. 多角形の閉断面が構成されるように車両骨格部材を製造する際に、前記閉断面の少なくとも２組の互いに対向する方向に向かって延びる補強部材を、その端部に発泡部材を配置した状態で前記閉断面内に仮止めしておき、
   前記車両骨格部材への加熱を伴う工程において、その熱を利用して前記発泡部材を発泡させて、前記補強部材の前記端部と前記閉断面の前記角部とを結合することを特徴とする車両骨格構造の製造方法。

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