JP2013212731A - 車両 - Google Patents

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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ること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、複数の部材から構成される車両において、互いに結合される少なくとも2つの部材(例えば、ピラーセンターインナー21とパネルサイドアウター22)の内、一方の部材(ピラーセンターインナー21)を強化樹脂で構成する。
【選択図】図3

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ること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、複数の部材から構成される車両において、互いに結合される少なくとも2つの部材の内、一方の部材を強化樹脂で構成する。
好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、少なくとも2つの部材を接合する接合部材を強化樹脂で構成する。
好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、部材がインナー部材とアウター部材であり、インナー部材とアウター部材から構成される車体構造を有する車両であって、インナー部材を強化樹脂で構成する。
好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、アウター部材の車両内側に強化樹脂パネルを設けた。
好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車両は、強化樹脂で構成された部材および/または接合部材に衝撃吸収部材を設けた。
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、インナー部材からアウター部材側へ突設される。
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、強化樹脂の特性や形状により、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。 本発明の実施形態に係る車両の一部拡大分解図である。 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。
図1〜図3は、本発明の実施形態を示している。図1〜図3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を挿入し結合したものがある。本実施形態では、このインナー部材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。
図3は、本発明の実施形態に係る車両の一部拡大分解図である。フロントピラー部10は、フロントピラーアウター部10Aと、フロントピラーインナー部10Iと、フロントピラーインナーフロント部10IFから構成されている。このうちフロントピラーインナー部10Iとフロントピラーインナーフロント部10IFは、炭素繊維強化樹脂で形成されている。
ルーフピラー部11は、ルーフピラーアウター部11Aの一部と、センターピラーアウター部12Aの一部と、ルーフピラーインナー部11Iから構成されている。このうちルーフピラーインナー部11Iは、炭素繊維強化樹脂で形成されている。
センターピラー部12は、センターピラーアウター部12Aと、センターピラーインナー部12Iから構成されている。このうちセンターピラーインナー部12Iは、炭素繊維強化樹脂で形成されている。
サイドシル部13は、サイドシルアウター部13Aと、サイドシルインナー部13Iから構成されている。このうちサイドシルインナー部13Iは、炭素繊維強化樹脂で形成されている。
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インナー部材を、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、本実施形態のインナー部材を使用することで、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インナー部材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インナー部材により、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8の具体的な実施形態を、図4〜図11に基いて説明する。図4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、凸型に形成された炭素繊維強化樹脂から成るインナーパネル100Iで構成されている。
アウターパネル100Aと、インナーパネル100I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インナーパネル100I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2の実施形態を説明する。図5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、凸型に形成された炭素繊維強化樹脂から成るインナーパネル101Iおよび凹型でアウターパネル100Aに沿って形成されるインナーパネル101I’で構成されている。
アウターパネル100Aと、インナーパネル101I,101I’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インナーパネル101I,101I’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6に基いて本発明の第3の実施形態を説明する。図6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6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、凹型でアウターパネル100Aに沿って形成されるインナーパネル102Iで構成されている。
アウターパネル100Aと、インナーパネル102I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インナーパネル102Iを通してリニアに伝達する。また、リンフォースなどが不要になるため、軽くなる。
次に、図7に基いて本発明の第4の実施形態を説明する。図7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7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、アウターパネル100Aの端部よりも少し外側に凹型に形成されるインナーパネル103Iで構成されている。
アウターパネル100Aと、インナーパネル103I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インナーパネル103I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5の実施形態を説明する。図8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8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104ILを備えたインナーパネル104Iで構成されている。
アウターパネル100Aと、インナーパネル104I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インナーパネル104Iを通してリニアに伝達する。また、リブ104IL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104IL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104ILがインナーパネル104I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9に基いて本発明の第6の実施形態を説明する。図9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105ILとこれに直交するように設けられたリブ105ICからなる格子状のリブを備えたインナーパネル105Iで構成されている。
アウターパネル100Aと、インナーパネル105I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インナーパネル105Iを通してリニアに伝達する。また、リブ105IL,105IC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105IL,105IC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105IL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105IL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10に基いて本発明の第7の実施形態を説明する。図10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、凹状で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106ILを備えたインナーパネル106Iで構成されている。
アウターパネル100Aと、インナーパネル106I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インナーパネル106Iを通してリニアに伝達する。また、リブ106IL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106IL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106IL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8の実施形態を説明する。図11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、凹状であり、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107ILとこれに直交するように設けられたリブ107ICからなる格子状のリブを備えたインナーパネル107Iで構成されている。
アウターパネル100Aと、インナーパネル107I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インナーパネル107Iを通してリニアに伝達する。また、リブ107IL,107IC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107IL,107IC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107IL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107IL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、構成であっても良く、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、複数の部材から構成される車両において、互いに結合される少なくとも2つの部材(例えば、ピラーセンターインナー21とパネルサイドアウター22)の内、一方の部材(ピラーセンターインナー21)を強化樹脂で構成する。
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る。
本実施形態における車両は、少なくとも2つの部材を接合する接合部材(センターピラーインナー部12I、サイドシルインナー部13I)を強化樹脂で構成する。
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る。
本実施形態における車両は、部材がインナー部材と(ピラーセンターインナー21)とアウター部材(パネルサイドアウター22)であり、インナー部材とアウター部材から構成される車体構造を有する車両であって、インナー部材(ピラーセンターインナー21)を強化樹脂で構成する
本実施形態における車両は、アウター部材(アウターパネル100A)の車両内側に強化樹脂パネルを設けた
上記のように構成したことで、強度を向上するためのリンフォースなどが不要になるため、軽くなる。
さらに、本実施形態における車両は、強化樹脂で構成された部材および/または接合部材に衝撃吸収部材(リブ104IL,105IC,105IL,106IL,107IC,107IL)を設けた。
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、衝撃吸収部材(リブ104IL,105IL,106IL,107IL)が、インナー部材からアウター部材側へ突設して設けた。
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、衝撃吸収部材(リブ104IL,105IL,106IL,107IL)が、板状となっており、同一の厚みで、同一の長さとなるように形成した。
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、衝撃吸収部材が、板状となっており、同一の厚みで、異なる長さとなるように形成した。
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、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、厚さが薄くなるように形成した。
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、衝撃吸収部材(リブ105IC,105IL,107IC,107IL)が、板状、かつ格子状であるように形成した。
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。
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。
<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
10A フロントピラーアウター部
10I フロントピラーインナー部
10IF フロントピラーインナーフロント部
11 ルーフピラー部
11A ルーフピラーアウター部
11I ルーフピラーインナー部
12 センターピラー部
12A センターピラーアウター部
12I センターピラーインナー部
13 サイドシル部
13A サイドシルアウター部
13I サイドシルインナー部
21 ピラーセンターインナー
22 パネルサイドアウター
100A アウターパネル
100I,101I,102I,103I,104I,105I,106I,107I インナーパネル
104IL,105IC,105IL,106IL,107IC,107IL リブ

Claims (11)

  1. 複数の部材から構成される車両において、
    互いに結合される少なくとも2つの前記部材の内、一方の前記部材を強化樹脂で構成する車両。
  2. 少なくとも2つの前記部材を接合する接合部材を強化樹脂で構成する請求項1記載の車両。
  3. 前記部材がインナー部材とアウター部材であり、前記インナー部材と前記アウター部材から構成される車体構造を有する車両であって、
    前記インナー部材を強化樹脂で構成する請求項1記載の車両。
  4. 前記アウター部材の車両内側に強化樹脂パネルを設けた請求項3記載の車両。
  5. 強化樹脂で構成された前記部材および/または前記接合部材に衝撃吸収部材を設けた請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両。
  6. 前記衝撃吸収部材が、前記インナー部材から前記アウター部材側へ突設される請求項5記載の車両。
  7. 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5または6のいずれか1項に記載の車両。
  8. 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5〜7のいずれか1項に記載の車両。
  9. 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5〜8のいずれか1項に記載の車両。
  10. 前記衝撃吸収部材が、板状、かつ格子状である請求項5〜9のいずれか1項に記載の車両。
  11. 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1〜10のいずれか1項に記載の車両。
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