JP2013212730A

JP2013212730A - 車両

Info

Publication number: JP2013212730A
Application number: JP2012083017A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsuda; 博松田; Atsushi Watanabe; 淳渡辺; Tsukasa Hoshino; 司星野
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-17

Abstract

【課題】操縦安定性と衝突安全性の観点から車両の骨格の強度と剛性を両立させ、更なる衝撃に対する強度向上が可能な車両を提供することである。
【解決手段】本発明の車両は、アウター部材とインナー部材が接合した構造により主要な骨格が構成される車両であって、アウター部材とインナー部材の間に強化樹脂からなる補強部材（リンフォースピラーセンターアウター２３，２４）を設けている。
【選択図】図２

Description

本発明は、アウター部材とインナー部材が接合した構造により主要な骨格が構成される車両において、車両の骨格を形成するパネルの一部に強化樹脂を用いた車両に関する。

従来からアウター部材とインナー部材が接合した構造により主要な骨格が構成される車両において、車両の骨格を形成するインナーパネルとアウターパネルとして、鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどが使用されている。このようなアウター部材とインナー部材が接合した構造により主要な骨格が構成される車両では、正面や側面からの瞬間的な衝撃やオフセット衝突などからの車室空間の安全性確保のため、十分な強度が求められている。

また、一方で、強度を向上させると、カーブ時など車体の入力に対する荷重伝達の連続性が損なわれるため、操縦安定性に影響が生じる。このため、衝突安全性と操縦安定性との両立が求められる。

例えば、特許文献１では、車体の側方および前方からの衝突荷重を確実に他の部材に分散伝達し、衝突による変形を抑える車体側面の下部構造が開示されている。

特許文献２では側面衝突時の車体変形モードを調整するために、車体側部のサイドルーフにレール補強部とサイドシルにシル強度調整部を備えた構造が開示されている。

一方、特許文献３には、ワイヤハーネスの車体固定構造において、インナーパネルとアウターパネルのうち少なくとも一方を繊維強化樹脂で成形している技術が開示されている。

特開２０００―１０８９３０号公報特開２００１―７１９４８号公報特開２００４―１２３０３６号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載の技術では、車両の骨格の強度と剛性を、操縦安定性と衝突安全性の観点から十分に満たすことができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、操縦安定性と衝突安全性の観点から車両の骨格の強度と剛性を両立させ、更なる衝撃に対する強度向上が可能な車両を提供することである。

このような課題を解決するために、本発明に係る車両は、アウター部材とインナー部材が接合した構造により主要な骨格が構成される車両であって、アウター部材とインナー部材の間に強化樹脂からなる補強部材を設けている。

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、補強部材が強化樹脂からなる衝撃吸収部材を備える。

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、衝撃吸収部材が、補強部材からアウター部材側へ突設されて設けられる。

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、衝撃吸収部材が、板状となっており、同一の厚みで、同一の長さである。

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、衝撃吸収部材が、板状となっており、同一の厚みで、異なる長さである。

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、衝撃吸収部材が、板状となっており、インナー部材側からアウター部材側へ延びるに従い、厚さが薄くなっている。

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、衝撃吸収部材が、板状、かつ格子状である。

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、強化樹脂が繊維強化樹脂または炭素繊維強化樹脂である。

本発明の車両によれば、強化樹脂の特性、形状により、車両の骨格の強度を確保しつつ荷重伝達の連続性を両立でき、衝突安全性と操縦安定性を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車両である。本発明の実施形態に係る車両のＬ−Ｌ断面図である。本発明の第１の実施形態における車両の一部拡大断面図である。本発明の第２の実施形態における車両の一部拡大断面図である。本発明の第３の実施形態における車両の一部拡大断面図である。本発明の第４の実施形態における車両の一部拡大断面図である。本発明の第５の実施形態における車両の一部拡大断面図である。本発明の第６の実施形態における車両の一部拡大断面図である。本発明の第７の実施形態における車両の一部拡大断面図である。本発明の第８の実施形態における車両の一部拡大断面図である。本発明の第９の実施形態における車両の一部拡大断面図である。本発明の第１０の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図１，２は、本発明の実施形態を示している。図１，２に基いて本発明の基本的な実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両１である。車両１は複数の部材、骨格から構成されており、フロントピラー部１０、ルーフピラー部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３などから構成されている。

フロントピラー部１０は車両１の車室空間を構成する前部を形成しており、フロントガラスのサイドを保持するように配置される。また、フロントピラー部１０は、車両の下部に向かって形成され、サイドシル部１３と結合する。

ルーフピラー部１１は、車両１の車室空間を構成する上部の前後方向に延設されており、車両１の屋根のサイド部分を形成している。

センターピラー部１２は、車両１の前側ドアと後側ドアの間に設けられた柱状のピラーであり、車両１のサイド部分にルーフピラー部１１とサイドシル部１３の間を上下方向に配置されている。

サイドシル部１３は、車両１のサイド下部を、車両１の前後方向に配置されている。

各部材はさらに複数の部材から構成されており、例えば、インナー部材とアウター部材を結合したものや、インナー部材とアウター部材の間にリンフォース（補強部材）を挿入し結合したものがある。本実施形態では、このリンフォースが炭素繊維強化樹脂で形成されている。

図２は、本発明の実施形態に係る車両のＬ−Ｌ断面図である。図1の車両１におけるＬ−Ｌ断面図である。ピラーセンターインナー２１とパネルサイドアウター２２が結合されている。ピラーセンターインナー２１とパネルサイドアウター２２の間に補強部材として、リンフォースピラーセンターアウター２３とリンフォースピラーセンターアウター２４が形成される。

リンフォースピラーセンターアウター２３とリンフォースピラーセンターアウター２４は、炭素繊維強化樹脂で形成されている。

ピラーセンターインナー２１とパネルサイドアウター２２は、端部において、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

上記のように構成したので、炭素繊維強化樹脂で形成された各部のインナー部材とアウター部材の間に挿入されるリンフォース（補強部材）により、衝突に対する強度を好適に保つことが可能となる。また、炭素繊維強化樹脂特有の剛性により、荷重に対する伝達を好適に行うことができる。

このため、衝突安全性と操縦安定性を両立することが可能となる。また、従来、鋼板、鉄板、アルミなどを使用していたリンフォースを、軽量な炭素繊維強化樹脂で形成したため、全体として車両１の軽量化を図ることが可能となる。

また、例えば、フロントピラー部１０に対して、前方から瞬間的な力があった場合、フロントピラー部１０の折曲に対する強度および伝達を行う剛性が両立していないと、フロントピラー部１０へかかる力がうまく伝達されず、また不十分な強度であることから、折れ曲がる可能性がある。しかし、本実施形態によれば、強度と剛性を両立するように強化樹脂を設計することで、フロントピラーへかかる力をうまく伝達し、折れ曲がらないようにすることができる。

さらに、前方からの力に対して、バンパー、左右前輪の内側に1本ずつ配置されるフロントサイドメンバーを伝達した力は、フロントピラー部１０とフロントサイドメンバーが結合するスティフナーを伝達し、フロントピラー部１０、サイドシル部１３、センタートンネルなどへ分散される。これにより、前方からの力を、その全てを車両前部で受けるのではなく、後方へ逃がすことができる。

上述したような外部からの力の伝達や、外部からの力に対抗するための強度が必要な部材、例えば、図１で説明したフロントピラー部１０、ルーフピラー部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３だけでなく、フロントサイドメンバー、スティフナー、センタートンネルに対しても、本発明を適用することが可能である。

また、これらの部材の接合部分や接合部分において間隙がある場合には、その間隙に補強的に炭素繊維強化樹脂を挿入することで、要求される強度と剛性にするように調節することが可能になる。

なお、通常、車両の骨格は、複数の強度・剛性を持った鋼板で構成される。これは、引っ張り強度に応じた複数種類の高張力鋼や超高張力鋼を使用し、衝突安全基準を満たすためである。

一方、製造工場の事情や環境により複数種類の高張力鋼や超高張力鋼の入手が難しいときに、本発明を用いることができる。つまり、少数種類の高張力鋼や超高張力鋼に対して、本実施形態のリンフォースを使用することで、車両の骨格の各部位に要求される強度および剛性を満たすように設計することが可能となる。

強度および剛性の調整は、本実施形態の炭素繊維強化樹脂から成るリンフォースの厚さや樹脂を製造・加工する際の繊維の方向、合成する材料などを変更することで行うことができる。

本発明をこのように実施することで、少数種類の鋼板しか入手できない状況、すなわち要求される強度などを満たす複数種類の鋼板が入手できない条件下であっても、炭素繊維強化樹脂から成るリンフォースにより、要求される強度および剛性を満たすことができる。

ここで、本発明の基本的な実施形態では炭素繊維強化樹脂（CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics）を用いたが、繊維強化樹脂（FRP:Fiber Reinforced Plastics）、炭素繊維強化熱硬化性樹脂（CFRTS:Carbon Fiber Reinforced Thermosets）、炭素繊維強化熱可塑性樹脂（CFRTP:Carbon Fiber Reinforced Thermoplastics）であってもよい。これらは、部位に要求される特性やその他の条件に応じて使用することが可能である。

続いて、本発明の第１〜第１０の具体的な実施形態を、図３〜図１２に基いて説明する。図３は、本発明の第１の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図３は、車両１のフロントピラー部１０、ルーフピラー部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３などの部材の断面図である。凹型に形成された鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどから成るアウターパネル１００Aおよびインナーパネル１００Iと、凹型に、アウターパネル１００Aに沿って形成された炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１００Lで構成されている。

アウターパネル１００A、インナーパネル１００I、リンフォース１００Lは、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

このように構成することで、力が炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１００Lを通してリニアに伝達する。また、強度が高く、軽くなる。

次に、図４に基いて本発明の第２の実施形態を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図４は、車両１のフロントピラー部１０、ルーフピラー部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３などの部材の断面図である。凹型に形成された鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどから成るアウターパネル１００Aと、凸型に形成されたインナーパネル１０１Iおよび凸型でインナーパネル１００Iに沿って形成される、炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１０１Lで構成されている。

アウターパネル１００A、インナーパネル１００I、リンフォース１０１Lは、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

このように構成することで、力が炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１０１Lを通してリニアに伝達する。また、強度が高く、軽くなる。

次に、図５に基いて本発明の第３の実施形態を説明する。図５は、本発明の第３の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図５は、車両１のフロントピラー部１０、ルーフピラー部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３などの部材の断面図である。凹型に形成された鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどから成るアウターパネル１００Aと、凸型のインナーパネル１００I、これらの間に形成された凹型でアウターパネル１００Aに沿って形成される、炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１０２Lおよび型でインナーパネル１００Iに沿って形成される、炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１０２L’で構成されている。

アウターパネル１００A、インナーパネル１００I、リンフォース１０２L、リンフォース１０２L’は、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

このように構成することで、力が炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１０２L、リンフォース１０２L’を通してリニアに伝達する。

次に、図６に基いて本発明の第４の実施形態を説明する。図６は、本発明の第４の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図６は、車両１のセンターピラー部１２などの部材の断面図である。凹型に形成された鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどから成るアウターパネル１００Aと、シートベルトリトラク２００を保持するように設けられたインナーパネル１０１Iと、インナーパネル１０１Iの端部からアウターパネル１００A側へ凹型に形成されたリンフォース１０３Lで構成されている。

アウターパネル１００Aおよびインナーパネル１０１Iと、インナーパネル１０１Iおよびリンフォース１０３Lは、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

このように構成することで、力が炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１０３Lを通してリニアに伝達する。また、強度が高く、軽くなる。

次に、図７に基いて本発明の第５の実施形態を説明する。図７は、本発明の第５の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図７は、車両１のセンターピラー部１２などの部材の断面図である。凹型に形成された鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどから成るアウターパネル１００Aと、インナーパネル１０２I、１０３Iと、インナーパネル１０２Iの端部から口型に形成されたリンフォース１０４Lで構成されている。

アウターパネル１００Aおよびインナーパネル１０２I，１０３Iと、インナーパネル１０２Iおよびリンフォース１０４Lは、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

このように構成することで、力が炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１０４Lを通してリニアに伝達する。また、強度が高く、軽くなる。

次に、図８に基いて本発明の第６の実施形態を説明する。図８は、本発明の第６の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図８は、車両１のセンターピラー部１２などの部材の断面図である。凹型に形成された鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどから成るアウターパネル１００Aと、インナーパネル１０４I，１０５Iと、インナーパネル１０４Iの端部と結合したリンフォース１０５Lで構成されている。

アウターパネル１００Aおよびインナーパネル１０４Iと、インナーパネル１０４Iおよびリンフォース１０５Lは、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

このように構成することで、力が炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１０５Lを通してリニアに伝達する。また、強度が高く、軽くなる。

次に、図９に基いて本発明の第７の実施形態を説明する。図９は、本発明の第７の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図９は、車両１のフロントピラー部１０、ルーフピラー部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３などの部材の断面図である。凹型に形成された鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどから成るアウターパネル１００Aと、凸状であり、板状でインナー側からアウター側へ同一の厚みで、同一の長さで突設して設けられたリブ１１０Rを備えたリンフォース１１０Lで構成されている。

アウターパネル１００A、インナーパネル１００I、リンフォース１１０Lは、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

このように構成することで、力が炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１１０Lを通してリニアに伝達する。また、リブ１１０Rが衝撃吸収部材として機能するので、強度が非常に高くなる。

リブ１１０Rは、その板状の部材それぞれの長さを異ならしめてもよく、また、板厚をインナー側からアウター側へ延びるに従い、厚さが薄くなっているようにしてもよい。このようにすることで、リブ１１０Rがリンフォース１１０Lに対して突設して延びる方向からの力に対する衝突強度を調整することができる。

次に、図１０に基いて本発明の第８の実施形態を説明する。図１０は、本発明の第８の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図１０は、車両１のフロントピラー部１０、ルーフピラー部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３などの部材の断面図である。凹型に形成された鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどから成るアウターパネル１００Aと、凸型のインナーパネル１００Iと、凸型であり、板状でインナー側からアウター側へ同一の厚みで、同一の長さで突設して設けられたリブ１１１Rとこれに直交するように設けられたリブ１１１Cからなる格子状のリブを備えたリンフォース１１１Lで構成されている。

アウターパネル１００A、インナーパネル１００I、リンフォース１１１Lは、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

このように構成することで、力が炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１１１Lを通してリニアに伝達する。また、リブ１１１R，１１１Cが衝撃吸収部材として機能するので、強度が非常に高くなる。

リブ１１１R，１１１Cは、その板状の部材それぞれの長さを異ならしめてもよく、また、リブ１１１Rの板厚をインナー側からアウター側へ延びるに従い、厚さが薄くなっているようにしてもよい。このようにすることで、リブ１１１Rが延びる方向からの力に対する衝突強度を調整することができる。

次に、図１１に基いて本発明の第９の実施形態を説明する。図１１は、本発明の第９の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図１１は、車両１のフロントピラー部１０、ルーフピラー部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３などの部材の断面図である。凹型に形成された鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどから成るアウターパネル１００Aと、凸型のインナーパネル１００Iと、凹状であって、板状でインナー側からアウター側へ同一の厚み同一の長さで突設して設けられたリブ１１２Rを備えたリンフォース１１２Lで構成されている。

アウターパネル１００A、インナーパネル１００I、リンフォース１１２Lは、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

このように構成することで、力が炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１１２Lを通してリニアに伝達する。また、リブ１１２Rが衝撃吸収部材として機能するので、強度が非常に高くなる。

リブ１１２Rは、その板状の部材それぞれの長さを異ならしめてもよく、また、板厚をインナー側からアウター側へ延びるに従い、厚さが薄くなっているようにしてもよい。このようにすることで、リブ１１２Rが延びる方向からの力に対する衝突強度を調整することができる。

次に、図１２に基いて本発明の第１０の実施形態を説明する。図１２は、本発明の第１０の実施形態における車両の一部拡大断面図である。

図１２は、車両１のフロントピラー部１０、ルーフピラー部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３などの部材の断面図である。凹型に形成された鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどから成るアウターパネル１００Aと、凸型のインナーパネル１００Iと、凹状であって、板状でインナー側からアウター側へ同一の厚み同一の長さで突設して設けられたリブ１１３Rとこれに直交するように設けられたリブ１１３Cからなる格子状のリブを備えたリンフォース１１３Lで構成されている。

アウターパネル１００A、インナーパネル１００I、リンフォース１１３Lは、接着剤、ねじ、リベット、または樹脂で固めて接合されている。

このように構成することで、力が炭素繊維強化樹脂から成るリンフォース１１３Lを通してリニアに伝達する。また、リブ１１３R，１１３Cが衝撃吸収部材として機能するので、強度が非常に高くなる。

リブ１１３R，１１３Cは、その板状の部材それぞれの長さを異ならしめてもよく、また、リブ１１３Rの板厚をインナー側からアウター側へ延びるに従い、厚さが薄くなっているようにしてもよい。このようにすることで、リブ１１３Rが延びる方向からの力に対する衝突強度を調整することができる。

なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、様々な変化した構造、構成であっても良い。例えば、フランジがない炭素繊維強化樹脂から成るリンフォースを利用してもよい。また、本発明は、車両のみならず、飛行機の翼や船などにも適用可能である。

＜実施形態の構成及び効果＞
本実施形態における車両は、アウター部材とインナー部材が接合した構造により主要な骨格が構成される車両であって、アウター部材とインナー部材の間に強化樹脂からなる補強部材（リンフォースピラーセンターアウター２３，２４）を設けている。

上記のように構成したことで、強度と剛性を適度に設計し、衝突安全性と操作安定性の両立が可能となり、更なる強度が得られる。

本実施形態における車両は、補強部材が強化樹脂からなる衝撃吸収部材（リブ１１０R，１１１C，１１１R，１１２R，１１３C，１１３R）を備える。

上記のように構成したことで、衝突に対する強度を向上できる。

本実施形態における車両は、衝撃吸収部材が補強部材（リンフォース１００L，１０１L，１０２L，１０３L，１０４L，１０５L，１１０L，１１１L，１１２L，１１３L）からアウター部材側へ突設されて設けられる。

上記のように構成したことで、強度と剛性を適度に設計し、衝突安全性と操作安定性の両立と、強度の更なる向上が可能となる。

さらに、本実施形態における車両は、衝撃吸収部材（リブ１１０R，１１１R，１１２R，１１３R）が、板状となっており、同一の厚みで、同一の長さである。

上記のように構成したことで、強度と剛性を適度に設計し、衝突安全性と操作安定性の両立が可能と、強度の更なる向上が可能となる。

さらに、本実施形態における車両は、衝撃吸収部材が、板状となっており、同一の厚みで、異なる長さである。

さらに、本実施形態における車両は、衝撃吸収部材が、板状となっており、インナー部材側からアウター部材側へ延びるに従い、厚さが薄くなっている。

さらに、本実施形態における車両は、衝撃吸収部材が、板状、かつ格子状である（リブ，１１１C，１１１R，１１３C，１１３R）。

上記のように構成したことで、強度と剛性を適度に設計し、衝突安全性と操作安定性の両立が可能となる。

さらに、本実施形態における車両は、強化樹脂が繊維強化樹脂または炭素繊維強化樹脂であるように形成した。

＜定義等＞
本発明の強化樹脂とは、繊維強化樹脂、炭素繊維強化樹脂、炭素繊維強化熱硬化性樹脂、炭素繊維強化熱可塑性樹脂などをいう。

１車両
１０フロントピラー部
１１ルーフピラー部
１２センターピラー部
１３サイドシル部
２１ピラーセンターインナー
２２パネルサイドアウター
２３，２４リンフォースピラーセンターアウター
１００A アウターパネル
１００I，１０１I，１０２I，１０３I，１０４I，１０５I，インナーパネル
１００L，１０１L，１０２L，１０３L，１０４L，１０５L，１１０L，１１１L，１１２L，１１３L リンフォース
１１０R，１１１C，１１１R，１１２R，１１３C，１１３R リブ
２００シートベルトリトラクタ

Claims

アウター部材とインナー部材が接合した構造により主要な骨格が構成される車両において、
前記アウター部材と前記インナー部材の間に強化樹脂からなる補強部材を設ける車両。
前記補強部材が強化樹脂からなる衝撃吸収部材を備える請求項１に記載の車両。
前記衝撃吸収部材が、前記補強部材から前記アウター部材側へ突設される請求項２記載の車両。
前記衝撃吸収部材が、板状となっており、同一の厚みで、同一の長さである請求項３に記載の車両。
前記衝撃吸収部材が、板状となっており、同一の厚みで、異なる長さである請求項３に記載の車両。
前記衝撃吸収部材が、板状となっており、前記インナー部材側から前記アウター部材側へ延びるに従い、厚さが薄くなっている請求項３〜５のいずれか１項に記載の車両。
前記衝撃吸収部材が、板状、かつ格子状である請求項３〜６のいずれか１項に記載の車両。
前記強化樹脂が繊維強化樹脂または炭素繊維強化樹脂である請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両。