JP2010195352A - 車両の骨格構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量でありながら、衝突時の骨格構造の変形を制御し、好適な態様で変形させることができる車両の骨格構造を提供する。
【解決手段】 センターピラー１では、アウタフレーム１１の内側にリンホース１２が設けられている。リンホース１２は、アウタフレーム１１を補強する部材であり、アウタフレーム１１の厚さ方向に向けて突出する複数の凸部１２Ａと、複数の凸部１２Ａのうちの隣接する凸部１２Ａ同士の間に形成された凹部１２Ｂとを備えている。このうちの複数の凸部１２Ａは、アウタフレーム１１の内側面に沿って配設されている。さらに、凹部１２Ｂにおける開口部の幅は凹部１２Ｂにおける頂部の幅よりも広くされ、凸部１２Ａの側面が傾斜している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の骨格構造に係り、特に、車両の骨格部材の内側に補強部材が配設された車両の骨格構造に関するものである。

車両の骨格構造として、たとえば、センターピラーに用いられる骨格部材では、アウタフレームとインナフレームとの間に補強部材が設けられるものがある。この種の補強部材として、複数枚の略変形長方形状の横リブと、この横リブを所定の間隔で連結する対をなす第１縦リブと第２縦リブとを備える衝撃吸収樹脂リブ構造がある（たとえば、特許文献１参照）。

このリブ構造では、第１および第２の縦リブは複数枚の横リブのセンターピラー側に縁部と同じくガーニッシュ側の縁部に対応して略格子状に連結形成されている。また、第１および第２リの縦リブの少なくとも一方がセンターピラーまたはガーニッシュ側に取り付けられているものである。この衝撃吸収樹脂リブ構造を備えるピラーでは、ピラーに衝突が生じた際の荷重−変位量のグラフの波形を理想波形に近づけることができるというものである。

特開平１０−２０３２７９号公報

しかし、上記特許文献１に開示された衝撃吸収樹脂リブ構造を備える骨格構造では、多数の縦リブおよび横リブを設ける必要がある。これらの多数のリブを設ける必要があることから、衝撃吸収樹脂リブ構造からなる補強部材の重量が嵩んでしまうという問題があった。

そこで、本発明の課題は、軽量でありながら、衝突時の骨格構造の変形を制御し、好適な態様で変形させることができる車両の骨格構造を提供することにある。

上記の課題を解決した本発明に係る車両の骨格構造は、長尺状であり、略多角形状の一部が開放面とされた断面形状を有するアウタ部材を備え、アウタ部材の内側に、アウタ部材を補強する補強部材が取り付けられた上下方向に延在するセンターピラーを備える車両の骨格構造であって、補強部材は、アウタ部材の厚さ方向に向けて突出する複数の凸部と、複数の凸部のうちの隣接する凸部同士の間に形成された凹部とを備え、複数の凸部は、アウタ部材の内側面に沿って配設されており、凹部における開口部の幅は、凹部における頂部の幅よりも広くされ、凸部の側面が傾斜していることを特徴とするものである。

本発明に係る車両の骨格構造においては、アウタ部材の厚さ方向に向けて突出する複数の凸部と、複数の凸部のうちの隣接する凸部同士の間に形成された凹部とを備えている。このうちの複数の凸部は、アウタ部材の内側面に沿って配設されており、凹部における開口部の幅は、凹部における頂部の幅よりも広くされ、凸部の側面が傾斜しているこのため、センターピラーの側方から障害物が衝突した場合には、隣接する凸部の側面同士が当接し、以後の補強部材の変形を抑止する。このため、衝突時の骨格構造の変形を制御し、好適な態様で変形させることができる。また、補強部材は、複数の凸部と凹部とを備えて形成されている。このため、多数のリブなどを設ける必要もないので、軽量なものとすることができる。

ここで、凹部における開口部の幅が、センターピラーにおける車両のドライバの頭部に対応する位置よりも、車両のドライバの腰部に対応する位置の方が広くなっている態様とすることができる。

このように、凹部における開口部の幅が、センターピラーにおける車両のドライバの頭部に対応する位置よりも、車両のドライバの腰部に対応する位置の方が広くなっていることにより、ドライバの腰部に対応する位置の方が変形しやすくなる。このため、ドライバの頭部の対応する高さにおけるセンターピラーの車室内への侵入が阻害されるとともに、ドライバの腰部に対応する高さにおけるセンターピラーの車室内への侵入がある程度許容される。したがって、ドライバの頭部に対応する高さにおけるセンターピラーの変形量を小さく抑えることができる。

また、凹部における頂部の幅が、凹部に隣接する凸部における頂部の幅よりも狭くされている態様とすることができる。

このように、凹部における頂部の幅が、凹部に隣接する凸部における頂部の幅よりも狭くされていることにより、隣接する凸部の側面同士が近接した状態となっている。このため、センターピラーの側方から障害物が衝突した際に、隣接する凸部の側面同士を当接しやすくすることができる。

さらに、補強部材が繊維強化プラスチック製である態様とすることができる。

このように、補強部材が繊維強化プラスチック製であることにより、補強部材の強度を高く保ちながらも、骨格構造のさらなる軽量化を図ることができる。

また、補強部材は、繊維強化プラスチックシートを複数積層されて形成されている態様とすることができる。

このように、補強部材は、繊維強化プラスチックシートを複数積層されて形成されていることにより、センターピラーの側方から障害物が衝突した際に、補強部材に層間剥離が生じる。この補強部材に層間剥離が生じることによって衝突エネルギーを大きく吸収することができる。

さらに、補強部材におけるアウタ部材の開口部側に、鋼板が配置されている態様とすることができる。

このように、補強部材におけるアウタ部材の開口部側に、鋼板が配置されていることにより、層間剥離を起こして補強部材に鋭いエッジが生じた場合に、鋼板によって鋭いエッジの車室内への侵入を防止することができる。

他方、上記の課題を解決した本発明に係る車両の骨格構造は、長尺状であり、略多角形状の一部が開放面とされた断面形状を有するアウタ部材を備え、アウタ部材の内側に、アウタ部材を補強する補強部材が取り付けられた上下方向に延在する骨格部材を備える車両の骨格構造であって、補強部材は、アウタ部材の厚さ方向に向けて突出する複数の凸部と、複数の凸部のうちの隣接する凸部同士の間に形成された凹部とを備え、複数の凸部は、アウタ部材の内側面に沿って配設されており、凹部における開口部の幅は、凹部における頂部の幅よりも広くされ、凸部の側面が傾斜していることを特徴とするものである。

本発明に係る車両の骨格構造によれば、軽量でありながら、衝突時の骨格構造の変形を制御し、好適な態様で変形させることができる。

車両のセンターピラーの斜視図である。 車両の側部の正断面図である。 センターピラーの拡大断面図である。 （ａ）は補強部材の要部分解斜視図、（ｂ）は補強部材の要部側断面図である。 （ａ）は屈曲前のセンターピラーの側断面図、（ｂ）は屈曲後のセンターピラーの側断面図である。 センターピラーの屈曲時の補強部材の屈曲状態を示す側断面図である。 センターピラーの屈曲時の補強部材の剥離状態を示す側断面図である。 センターピラーの屈曲位置を示す正断面図である。 破壊された補強部材の車室内への突出を鋼板によって防止する状態を示す側断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

図１は、本発明の実施形態に係る車両のセンターピラーの斜視図、図２はセンターピラーが設けられた車両の正断面図、図３はセンターピラーの拡大断面図である。図１および図２に示すように、本実施形態に係る車両の骨格構造となるセンターピラー１は、車両の下側方に設けられたロッカ２と、上側方に設けられたルーフサイドレール３との間に掛け渡されて配設されている。

センターピラー１は、図２に示すように、アウタ部材となるアウタフレーム１１および補強部材となるリンホース１２を備えている。アウタフレーム１１は、長尺状であり、略四角形状の一部が開放面とされた断面形状をなしており、アウタフレーム１１の内側には、リンホース１２が配設されている。

リンホース１２は、図３に示すように、アウタフレームの厚さ方向に向けて突出する複数の凸部１２Ａと、複数の凸部１２Ａのうちの隣接する凸部１２Ａ同士の間に形成された凹部１２Ｂとを備えている。これらの複数の凸部１２Ａは、アウタフレーム１１における内側面に沿って配置されている。

また、リンホース１２における凹部１２Ｂの開口部の幅ＬＤ１は、凹部１２Ｂの頂部の幅ＬＤ２よりも広くされている。さらには、凹部１２Ｂの頂部の幅は、凹部１２Ｂに隣接する凸部１２Ａの頂部の幅ＬＰ１よりも狭くされている。このため、凸部１２Ａの側面は傾斜面とされている。また、図２に示すように、リンホース１２における凹部１２Ｂの幅は、ドライバＭの頭部の対応する高さでは、ドライバＭの腰部に対応する高さよりも広くされている。このため、隣接する凸部１２Ａの側面同士がなす角度は、ドライバＭの頭部の対応する高さでは、ドライバＭの腰部に対応する高さよりも大きくされている。

さらに、リンホース１２は繊維強化プラスチックである炭素繊維強化プラスチック（Carbon Fiber Reinforced Plastics、以下「ＣＦＲＰ」という）によって形成されている。リンホース１２を製造する際には、図４（ａ）に示すように、に示すように、複数のＣＦＲＰシート２０を用意し、図４（ｂ）に示すように、これらのＣＦＲＰシート２０を積層する。その後、積層したＣＦＲＰシート２０を加熱し、図１および図３に示すような凹凸を有する形状に成形する。その後、積層したＣＦＲＰ２０を冷却して、凹凸を有するリンホース１２とする。

また、アウタフレーム１１における開口面には、アウタフレーム１１の内側から順にＣＲＲＰ板１３および鋼板１４がこの順で配設されている。ＣＦＲＰ板１３は、リンホース１２と同様に、ＣＦＲＰシート２０を複数積層し、板状に成形されることによって形成されている。また、鋼板１４は鋼製の板によって形成されている。これらのＣＦＲＰ板１３および鋼板１４によって、アウタフレーム１１の開放面を閉鎖している。

次に、本実施形態に係る車両の骨格構造の作用について説明する。本実施形態に係る車両の骨格構造では、センターピラー１におけるリンホース１２は複数の凸部１２Ａと凹部１２Ｂとを備えて形成されている。このため、強度を向上させるためのリブなどセンターピラー１に設ける必要がないので、軽量なものとすることができる。

また、本実施形態に係る車両の骨格構造は、センターピラー１に他車両などの障害物が衝突した際、リンホース１２を好適に変形させることができ、衝撃吸収力に優れるという作用効果を発揮する。以下、本実施形態に係る車両の骨格構造において、センターピラー１に障害物が衝突した際の衝撃吸収のメカニズムについて説明する。

ここで、図５（ａ）に示すように、センターピラー１の側方から障害物Ｈが衝突する場合を想定する。センターピラー１の側方から障害物Ｈが衝突すると、図５（ｂ）に示すように、センターピラー１におけるアウタフレーム１１が折曲変形するとともに、リンホース１２が折曲変形する。これらアウタフレーム１１およびリンホース１２の折曲変形によって、衝突によって生じる衝突エネルギーが吸収される。特に、リンホース１２の折曲変形が衝突エネルギーの吸収に大きく寄与する。

いま、センターピラー１の側方から障害物Ｈが衝突すると、図５（ｂ）に示すように、リンホース１２が変形する。このリンホース１２の変形が生じる際には、まず、図６に示すように、凹部１２Ｂを中心としてリンホース１２が折れ曲がり、隣接する凸部１２Ａの側面同士が向かい合う形となる。このように、隣接する凸部１２Ａの側面同士が向かい合って当接することにより、リンホース１２の折曲方向への変形が抑制される。

このときのリンホース１２の折曲方向への変形は、隣接する凸部１２Ａの側面同士がなす角度によって影響を受け、角度が大きいほど変形量が大きくなり、その分リンホース１２が大きく折曲することとなる。ここで、センターピラー１におけるリンホース１２では、リンホース１２における凹部１２Ｂの幅は、ドライバＭの頭部の対応する高さでは、ドライバＭの腰部に対応する高さよりも広くされており、隣接する凸部１２Ａの側面同士がなす角度は、ドライバＭの頭部の対応する高さでは、ドライバＭの腰部に対応する高さよりも大きくされている。このため、センターピラー１におけるドライバＭの頭部の対応する高さにおけるセンターピラー１の車室内への侵入が阻害されるとともに、ドライバＭの腰部に対応する高さにおけるセンターピラー１の車室内への侵入がある程度許容される。したがって、図７に示すように、ドライバＭの頭部に対応する高さにおけるセンターピラー１の変形量を小さく抑えることができる。

また、リンホース１２では、凹部１２Ｂの頂部の幅ＬＤ２は、隣接する凸部１２Ａの頂部の幅ＬＰ１よりも狭くされている。このため、隣接する凸部１２Ａの側面同士が近接した状態となっており、センターピラー１の側方から障害物Ｈが衝突した際に、隣接する凸部１２Ａの側面同士を当接しやすくすることができる。

さらに、隣接する凸部１２Ａの側面同士が当接した後は、凸部１２Ａの側面が破壊されることによって、衝突エネルギーが吸収される。ここで、リンホース１２は、図４に示すように、複数のＣＦＲＰシート２０が積層されて構成されている。ＣＦＲＰシート２０が積層されたリンホース１２では、センターピラー１の側方からの衝突が生じた場合のような圧縮力や曲げ力を受けた場合には、一体となっていた複数のＣＦＲＰシート２０が剥がれる層間剥離が生じる。

このため、障害物Ｈのセンターピラー１への衝突によって凸部１２Ａが破壊される際には、図８に示すように、リンホース１２の側面において、積層されたＣＦＲＰシート２０に層間剥離が生じることとなる。この層間剥離が生じることにより、単にリンホース１２が変形する場合と比較して、衝突によって生じた衝突エネルギーを大きく吸収することができる。

さらに、リンホース１２における複数のＣＦＲＰシート２０が層間剥離を起こすと、図９に示すように、リンホース１２の剥離部分に鋭いエッジが生じることがある。ここで、アウタフレーム１１の開放面に鋼板１４が設けられている。鋼板１４は、延性を有するため、塑性変形はするものの、破断にまでは至り難い特性を有している。このため、リンホース１２の剥離部分に鋭いエッジが生じた場合でも、鋼板１４が破断まではしないことから、鋼板１４によって、エッジの車室内への侵入を防止することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態ではリンホース１２をＣＦＲＰによって製造しているが、鋼鉄やアルミ、あるいはアルミ合金など金属製のものとすることもできるし、他のＦＲＰ材を用いることもできる。また、上記実施形態では、車両の骨格構造としてセンターピラーを挙げているが、アウタ部材に補強部材が設けられる態様の骨格構造であれば、他の骨格構造、たとえばバンパやロッカなどについても用いることができる。

１…センターピラー、２…ロッカ、３…ルーフサイドレール、１１…アウタフレーム、１２…リンホース、１２Ａ…凸部、１２Ｂ…凹部、１３…ＣＦＲＰ板、１４…鋼板、２０…シート、Ｈ…障害物、Ｍ…ドライバ。

Claims (7)

1. 長尺状であり、略多角形状の一部が開放面とされた断面形状を有するアウタ部材を備え、前記アウタ部材の内側に、前記アウタ部材を補強する補強部材が取り付けられた上下方向に延在するセンターピラーを備える車両の骨格構造であって、
   前記補強部材は、前記アウタ部材の厚さ方向に向けて突出する複数の凸部と、前記複数の凸部のうちの隣接する凸部同士の間に形成された凹部とを備え、
   前記複数の凸部は、前記アウタ部材の内側面に沿って配設されており、
   前記凹部における開口部の幅は、前記凹部における頂部の幅よりも広くされ、前記凸部の側面が傾斜していることを特徴とする車両の骨格構造。
2. 前記凹部における開口部の幅が、前記センターピラーにおける前記車両のドライバの頭部に対応する位置よりも、前記車両のドライバの腰部に対応する位置の方が広くなっている請求項１に記載の車両の骨格構造。
3. 前記凹部における頂部の幅が、前記凹部に隣接する前記凸部における頂部の幅よりも狭くされている請求項１または請求項２に記載の車両の骨格構造。
4. 前記補強部材が繊維強化プラスチック製である請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の車両の骨格構造。
5. 前記補強部材は、繊維強化プラスチックシートを複数積層されて形成されている請求項４に記載の車両の骨格構造。
6. 前記補強部材における前記アウタ部材の開口部側に、鋼板が配置されている請求項４または請求項５に記載の車両の骨格構造。
7. 長尺状であり、略多角形状の一部が開放面とされた断面形状を有するアウタ部材を備え、前記アウタ部材の内側に、前記アウタ部材を補強する補強部材が取り付けられた上下方向に延在する骨格部材を備える車両の骨格構造であって、
   前記補強部材は、前記アウタ部材の厚さ方向に向けて突出する複数の凸部と、前記複数の凸部のうちの隣接する凸部同士の間に形成された凹部とを備え、
   前記複数の凸部は、前記アウタ部材の内側面に沿って配設されており、
   前記凹部における開口部の幅は、前記凹部における頂部の幅よりも広くされ、前記凸部の側面が傾斜していることを特徴とする車両の骨格構造。

Images