JP2013252816A - 自動車のｆｒｐ製キャビン - Google Patents

Abstract

【課題】 側面衝突時にＦＲＰ製キャビンのサイドシルが車幅方向内向きに倒れるのを防止する。
【解決手段】 ＦＲＰ製の自動車のキャビンのインナースキン１９におけるフロアパネル２５およびサイドシル２２の境界に前後方向に延びる傾斜面１９ｂを形成したので、側面衝突の衝突荷重によってサイドシル２２を車幅方向内向きに倒す曲げモーメントＭが作用したときに、クロスメンバ４０の数を増加させたりクロスメンバ４０の高さを増加させたりせずとも、サイドシル２２の倒れを防止することができる。またインナースキン１９の傾斜面１９ｂとアウタースキン２０とを前後方向に延びるフレーム部材５９に結合したので、前記傾斜面１９ｂの変形を抑制することができるだけでなく、前記曲げモーメントＭをフレーム部材５９を介してアウタースキン２０に伝達することで、サイドシル２２の倒れを一層確実に防止することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、車室内側に位置するインナースキンと車室外側に位置するアウタースキンとを結合して構成したＦＲＰ製のキャビンが、少なくともフロアパネルと、前記フロアパネルの車幅方向両側に接続されたサイドシルとを備える自動車のＦＲＰ製キャビンに関する。

ＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）でバスタブ状に成形した自動車のキャビンのフロアパネルの左右両側縁から上向きに起立するサイドシルの下部に、側面視で波板状に屈曲するエネルギー吸収部材を配置し、側面衝突時にサイドシルに入力する荷重でエネルギー吸収部材を圧壊させてエネルギーを吸収するものが、下記特許文献１により公知である。

特許第４８４００７２号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、自動車のキャビンのサイドシルがフロアパネルの左右両側縁から上向きに起立するため、自車よりも車高の高いＳＵＶやトラックのバンパーがサイドシルの上部に側面衝突すると、衝突荷重によってサイドシルの上部が押されて車幅方向内向きに倒れてしまい、エネルギー吸収部材が充分なエネルギー吸収性能を発揮できない可能性がある。

側面衝突によるサイドシルの倒れを防止するために、フロアパネルに多数のクロスメンバを設けたり、クロスメンバの高さを増加させたりしてサイドシルとの結合部を補強することが考えられるが、このようにすると、車体重量が増加したり車室の容積が減少したりする問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、側面衝突時にＦＲＰ製キャビンのサイドシルが車幅方向内向きに倒れるのを防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車室内側に位置するインナースキンと車室外側に位置するアウタースキンとを結合して構成したＦＲＰ製のキャビンが、少なくともフロアパネルと、前記フロアパネルの車幅方向両側に接続されたサイドシルとを備える自動車のＦＲＰ製キャビンであって、前記インナースキンにおける前記フロアパネルおよび前記サイドシルの境界に前後方向に延びる傾斜面を形成し、前記傾斜面と前記アウタースキンとを前後方向に延びるフレーム部材で結合したことを特徴とする自動車のＦＲＰ製キャビンが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記フレーム部材は筒状の中空部材であることを特徴とする自動車のＦＲＰ製キャビンが提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記サイドシルを仕切り部材で上部空間および下部空間に仕切り、前記仕切り部材の前端および後端をそれぞれ前記キャビンの前壁および後壁に接続し、前記上部空間内に上側エネルギー吸収部材を配置し、前記下部空間内に下側エネルギー吸収部材を配置したことを特徴とする自動車のＦＲＰ製キャビンが提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記フロアパネルは前記下部空間に接続され、前記上側エネルギー吸収部材の強度を前記下側エネルギー吸収部材の強度よりも低く設定したことを特徴とする自動車のＦＲＰ製キャビンが提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項３または請求項４の構成に加えて、車体側面視で、前記上側エネルギー吸収部材および前記下側エネルギー吸収部材は山部および谷部が連続するジグザグ形状であり、前記上側エネルギー吸収部材の谷部と前記下側エネルギー吸収部材の山部とは前記仕切り部材を挟んで対峙することを特徴とする自動車のＦＲＰ製キャビンが提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記フロアパネルは前記インナースキンおよび前記アウタースキン間に挟持されたコア材を備え、車体中心線を挟む左右の前記コア材の前半部は、それに連なる前記サイドシルの前部側を中心として波紋状に形成した凹凸部を備えるとともに、車体中心線を挟む左右の前記コア材の後半部は、それに連なる前記サイドシルの後部側を中心として波紋状に形成した凹凸部を備えることを特徴とする自動車のＦＲＰ製キャビンが提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記サイドシルの前方に連なるフロントピラーロア前部の車幅方向内壁は、前記サイドシルの車幅方向内壁に対して車幅方向内側に拡開することを特徴とする自動車のＦＲＰ製キャビンが提案される。

尚、実施の形態のダッシュパネル２１は本発明の前壁に対応し、実施の形態のフロントフロアパネル２５は本発明のフロアパネルに対応し、実施の形態のキックアップ部２６は本発明の後壁に対応し、実施の形態の前部仕切り部材４７は本発明の仕切り部材に対応する。

請求項１の構成によれば、少なくともフロアパネルおよび左右のサイドシルを備えるＦＲＰ製のキャビンは、車室内側に位置するインナースキンと車室外側に位置するアウタースキンとを結合して構成される。インナースキンにおけるフロアパネルおよびサイドシルの境界に前後方向に延びる傾斜面を形成したので、側面衝突の衝突荷重によってサイドシルを車幅方向内向きに倒す曲げモーメントが作用したときに、インナースキンの傾斜面が前記曲げモーメントをフロアパネルに伝達して支持することで、クロスメンバの数を増加させたりクロスメンバの高さを増加させたりせずとも、サイドシルの倒れを防止することができる。またインナースキンの傾斜面とアウタースキンとを前後方向に延びるフレーム部材に結合したので、前記傾斜面の変形を抑制することができるだけでなく、前記曲げモーメントをフレーム部材を介してアウタースキンに伝達することで、サイドシルの倒れを一層確実に防止することができる。

また請求項２の構成によれば、フレーム部材は筒状の中空部材であるので、フレーム部材を押し出し成形や引き抜き成形により容易に製造することができる。

また請求項３の構成によれば、サイドシルを仕切り部材で上部空間および下部空間に仕切り、仕切り部材の前端および後端をそれぞれキャビンの前壁および後壁に接続したので、仕切り部材でサイドシルを補強するとともに、サイドシルに入力した側面衝突の衝突荷重をキャビンの前壁および後壁に分散して吸収することができる。しかも上部空間内に上側エネルギー吸収部材を配置し、下部空間内に下側エネルギー吸収部材を配置したことで、前記衝突荷重により上側エネルギー吸収部材および下側エネルギー吸収部材を圧壊して衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。

また請求項４の構成によれば、フロアパネルは下部空間に接続されるので、側面衝突の衝突荷重によってサイドシルは車幅方向内向きに倒れ易くなるが、上側エネルギー吸収部材の強度を下側エネルギー吸収部材の強度よりも低く設定したことにより、通常は圧壊し難い上側エネルギー吸収部材と通常は圧壊し易い下側エネルギー吸収部材とを均等に圧壊し、サイドシルの車幅方向内側への倒れを最小限に抑えながらエネルギー吸収効果を最大限に発揮させることができる。

また請求項５の構成によれば、車体側面視で、上側エネルギー吸収部材および下側エネルギー吸収部材は山部および谷部が連続するジグザグ形状であり、上側エネルギー吸収部材の谷部と下側エネルギー吸収部材の山部とは仕切り部材を挟んで対峙するので、前記谷部と前記山部とが仕切り部材を介して一体化されることで、上側エネルギー吸収部材、下側エネルギー吸収部材および仕切り部材によって多数の強固な三角形が構成される。これにより、ポール等との衝突によりサイドシルに集中的な衝突荷重が入力したときに、上側エネルギー吸収部材、下側エネルギー吸収部材および仕切り部材を確実に圧壊してエネルギー吸収効果を高めることができる。

また請求項６の構成によれば、フロアパネルはインナースキンおよびアウタースキン間に挟持されたコア材を備えるので、コア材によってフロアパネルの強度を高めることができるだけでなく、車体中心線を挟む左右のコア材の前半部は、それに連なるサイドシルの前部側を中心として波紋状に形成した凹凸部を備えるとともに、車体中心線を挟む左右のコア材の後半部は、それに連なるサイドシルの後部側を中心として波紋状に形成した凹凸部を備えるので、サイドシルの前後方向中間部に入力した側面衝突の荷重を、コア材の前半部および後半部の凹凸部を介してそれぞれキャビンの前部および後部に分散し、効率的に吸収することができる。

また請求項７の構成によれば、サイドシルの前方に連なるフロントピラーロア前部の車幅方向内壁は、サイドシルの車幅方向内壁に対して車幅方向内側に拡開するので、サイドシルに入力した側面衝突の荷重がフロントピラーロア前部に伝達されたときに、強度を増したフロントピラーロア前部によってサイドシルの倒れを一層効果的に防止することができる。

自動車のＣＦＲＰ製のキャビンの斜視図。 インナースキンを取り外したキャビンの斜視図。 図２の３方向矢視図。 図３の４−４線断面図。 図４の５−５線断面図。 図４の６−６線断面図。 図３の７方向矢視図。 図３の８方向矢視図。

以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施の形態を説明する。尚、本明細書における前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向は、運転席に着座した運転者を基準としている。

図１に示すように、自動車の車体フレームはカーボン繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）でバスタブ状に形成したキャビン１１と、キャビン１１の前端に接続されたアルミニウム合金の鋳造部品である左右一対のサスペンション支持モジュール１２，１２と、サスペンション支持モジュール１２，１２の前端から前方に延びるアルミニウム合金の押出し材よりなる左右一対のフロントサイドフレーム前部１３，１３と、フロントサイドフレーム前部１３，１３の前端に支持されたＣＦＲＰ製のフロントエンドモジュール１４と、フロントエンドモジュール１４の左右両端から後上方に延びるＣＦＲＰ製の左右一対のロアメンバ１５，１５と、ロアメンバ１５，１５の後端から後上方に延びてキャビン１１の前端に接続されたＣＦＲＰ製の左右一対のアッパーメンバ１６，１６と、キャビン１１の後部上面に立設されたＣＦＲＰ製のロールバー１７と、ロールバー１７を後方から支えて補強するＣＦＲＰ製の左右一対のステー１８，１８とを備える。

キャビン１１はインナースキン１９およびアウタースキン２０を上下に接合した中空構造であり、前端のダッシュパネル２１と、ダッシュパネル２１の車幅方向両端から後方に延びる左右一対のサイドシル２２，２２と、サイドシル２２，２２の後端から後上方に延びる左右一対のリヤサイドフレーム２３，２３と、リヤサイドフレーム２３，２３の後端間を車幅方向に接続するリヤエンドクロスメンバ２４と、ダッシュパネル２１および左右のサイドシル２２，２２を接続するフロントフロアパネル２５と、フロントフロアパネル２５の後端から立ち上がるキックアップ部２６と、キックアップ部２６の上端から後方に延びてリヤサイドフレーム２３，２３およびリヤエンドクロスメンバ２４に接続するリヤフロアパネル２７とを備える。

フロントエンドモジュール１４は、車幅方向に延びるバンパービーム２８と、バンパービーム２８の車幅方向両端部から後方に延びてフロントサイドフレーム前部１３，１３の前端に接続される左右一対のバンパービームエクステンション２９，２９と、バンパービームエクステンション２９，２９間に支持された枠状のフロントバルクヘッド３０とを備える。各々のサスペンション支持モジュール１２は、フロントサイドフレーム前部１３の後端とダッシュパネル２１の前面とに接続されたフロントサイドフレーム後部３１と、フロントサイドフレーム後部３１から車幅方向外側かつ上方に延びてダッシュパネル２１の前面に接続されたダンパーハウジング３２とを一体に備える。ダッシュパネル２１の左右両端部は、サイドシル２２，２２の前端から上方に立ち上がる左右一対のフロントピラーロア前部３３，３３を構成する。フロントピラーロア前部３３，３３の後面に左右一対の金属製のフロントピラーロア後部３４，３４および左右一対の金属製のフロントピラーアッパー３５，３５が接続され、左右のフロントピラーアッパー３５，３５の上端間が車幅方向に延びる金属製のフロントルーフアーチ３６で接続される。

ダッシュパネル２１はフロントフロアパネル２５の前端から斜め上方に延びる傾斜壁３７と、傾斜壁３７の前端から上方に延びる鉛直壁３８とを備える。ダッシュパネル２１の傾斜壁３７およびフロントフロアパネル２５の上下面を構成するインナースキン１９およびアウタースキン２０の車幅方向中央部から、前後方向に延びるフロアトンネル３９が上方に隆起する。またフロントフロアパネル２５の上面を構成するインナースキン１９から、フロアトンネル３９に交差して車幅方向に延びるフロントクロスメンバ４０およびリヤクロスメンバ４１が上方に隆起する。一方、リヤフロアパネル２７は、インナースキン１９およびアウタースキン２０が共に平坦に形成される。

次に、図２〜図８に基づいてキャビン１１の構造を詳細に説明する。

キャビン１１を構成するインナースキン１９およびアウタースキン２０は、ダッシュパネル２１、左右のサイドシル２２，２２、左右のリヤサイドフレーム２３，２３およびリヤエンドクロスメンバ２４の外周を取り囲むように延びる接合フランジ１９ａ，２０ａを備えており、両接合フランジ１９ａ，２０ａは接着、溶着、リベット等で接合される。

フロントフロアパネル２５は、インナースキン１９およびアウタースキン２０間に挟持された波板よりなる左右のコア材４２，４２を備える。サイドシル２２およびフロアトンネル３９間に挟まれたコア材４２一体成形された部材であるが、フロントクロスメンバ４０の前方の第１部分Ａと、第１部分Ａの前方の第２部分Ｂと、フロントクロスメンバ４０の後方の第３部分Ｃと、第３部分Ｃの後方の第４部分Ｄとに区画される（図３および図６参照）。

第１部分Ａはサイドシル２２の前側部分を中心Ｏ１として同心円の波紋状に延びる複数の凹凸部４２ａ…を備えており、凹凸部４２ａ…の車幅方向外端はサイドシル２２に接続され、凹凸部４２ａ…の後端はフロントクロスメンバ４０に接続される。第１部分Ａおよび第２部分Ｂの境界線は中心Ｏ１を通り、第２部分Ｂのコア材４２は第１部分Ａのコア材４２の凹凸部４２ａ…に接線状に接続して前後方向に延びる凹凸部４２ｂ…を備える（図１および図５参照）。

また第３部分Ｃはサイドシル２２の後側部分を中心Ｏ２として同心円の波紋状に延びる複数の凹凸部４２ｃ…を備えており、凹凸部４２ｃ…の車幅方向外端はサイドシル２２に接続され、凹凸部４２ｃ…の前端はフロントクロスメンバ４０に接続される。第３部分Ｃおよび第４部分Ｄの境界線は中心Ｏ２を通り、第４部分Ｂのコア材４２は第３部分Ｃのコア材４２の凹凸部４２ｃ…に接線状に接続して前後方向に延びる凹凸部４２ｄ…を備える。

ダッシュパネル２１の傾斜壁３７は、インナースキン１９およびアウタースキン２０間に挟持された波板状のコア材４３を備えるとともに、ダッシュパネル２１の鉛直壁３８は、インナースキン１９およびアウタースキン２０間に挟持された波板状のコア材４４を備える。傾斜壁３７のコア材４３は前後方向に延びる凹凸部４３ａ…を備えており、その凹凸部４３ａ…はフロントフロアパネル２５のコア材４２の第２部分Ｂの凹凸部４２ｂ…に連続している（図３参照）。一方、鉛直壁３８のコア材４４は車幅方向に延びる凹凸部４４ａ…を備えており、従って、傾斜壁３７のコア材４３の凹凸部４３ａ…と、鉛直壁３８のコア材４４の凹凸部４４ａ…とは直交する（図２参照）。

キックアップ部２６およびリヤフロアパネル２７は、それぞれインナースキン１９およびアウタースキン２０間に挟持された波板状のコア材４５，４６を備えており、それらのコア材４５，４６の凹凸部４５ａ…，４６ａ…は何れも車幅方向に延びている。従って、フロントフロアパネル２５のコア材４２の第４部分Ｄの凹凸部４２ｄ…とキックアップ部２６のコア材４５の凹凸部４５ａ…とは直交する（図２および図３参照）。

サイドシル２２は内壁２２ｃ、外壁２２ｄ，上壁２２ｅおよび下壁２２ｆを有して閉断面に構成されており、その下壁２２ｆにフロントフロアパネル２５が接続される（図５参照）。サイドシル２２の内部は水平方向に配置されて前後方向に延びる前部仕切り部材４７によって上部空間２２ａおよび下部空間２２ｂに仕切られる（図５参照）。前部仕切り部材４７の車幅方向外端はインナースキン１９およびアウタースキン２０のフランジ部１９ａ，２０ａ間に挟持され、車幅方向内端はサイドシル２２の内壁２２ｃを構成するインナースキン１９に接続され、前端はフロントピラーロア前部３３の前壁を構成するホイールハウス後壁３３ａの後面に接続される（図２参照）。

またキックアップ部２６のコア材４５の車幅方向両端から突出する隔壁部４５ｂ，４５ｂは、それぞれサイドシル２２の内部に嵌合した状態で、サイドシル２２の外壁２２ｄ，上壁２２ｅおよび下壁２２ｆに接続されており、前部仕切り部材４７の後端に設けた車幅方向に延びるフランジ４７ａが、サイドシル２２の内部でコア材４５の隔壁部４５ｂの前面に接続される（図７参照）。

サイドシル２２の前部における上部空間２２ａに水平方向に延びる前部連結板４８が配置される（図２、図４および図６参照）。前部連結板４８の左右両側縁はサイドシル２２の内壁２２ｃおよび外壁２２ｄに接続され、後端はサイドシル２２の上壁２２ｅの下面に接続され、前端はフロントピラーロア前部３３の前壁を構成するホイールハウス後壁３３ａの後面に接続される。前部連結板４８の車幅方向の幅は、その後端から前端に向かって車幅方向内側に広がっており、それに伴いフロントピラーロア前部３３の車幅方向内壁３３ｂも前方に向かって車幅方向内側に広がっている（図６参照）。

サイドシル２２の後部における上部空間２２ａに水平方向に延びる後部第１連結板４９が配置される（図２、図４および図７参照）。後部第１連結板４９の左右両側縁はサイドシル２２の内壁２２ｃおよび外壁２２ｄに接続され、前端はサイドシル２２の上壁２２ｅの下面に接続され、後端はキックアップ部２６のコア材４５の隔壁部４５ｂがサイドシル２２内に嵌合する部分の前面に接続される。また後部第１連結板４９の上方に水平方向に延びる後部第２連結板５０が配置される。後部第２連結板５０は後部第１連結板４９よりも前後方向長さが短く形成され、左右両側縁はサイドシル２２の内壁２２ｃおよび外壁２２ｄに接続され、前端はサイドシル２２の上壁２２ｅの下面に接続され、後端はキックアップ部２６のコア材４５の隔壁部４５ｂの上端から上方に突出する平坦部４５ｃの前面に接続される。

後部第２連結板５０の後端が接続されるコア材４５の平坦部４５ｃは、波板状ではなく平坦な板状に形成されており、平坦部４５ｃを構成するカーボンシートの配向方向は、図７の円内に拡大して示すように、カーボン繊維が車幅方向外側から内側に向かって下向きに４５°傾斜するカーボンシートａ…と、カーボン繊維が車幅方向外側から内側に向かって上向きに４５°傾斜するカーボンシートｂ…とが交互に積層されている。

サイドシル２２の後端から後上方に延びるリヤサイドフレーム２３の内部は、前後方向に延びる後部仕切り部材５１によって上部空間２３ａおよび下部空間２３ｂに仕切られる（図３、図４および図７参照）。後部仕切り部材５１の前端は、キックアップ部２６のコア材４５を挟んでサイドシル２２の後部第１連結板４９の後端に接続される。

サイドシル２２の上部空間２２ａに上部エネルギー吸収部材５２が配置され、サイドシル２２の下部空間２２ｂに下部エネルギー吸収部材５３が配置される（図２、図４および図７参照）。上部エネルギー吸収部材５２はジクザグに屈曲する板材からなり、上端の山部５２ａ…および下端の谷部５２ｂ…が交互に連続する。同様に、下部エネルギー吸収部材５３はジクザグに屈曲する板材からなり、上端の山部５３ａ…および下端の谷部５３ｂ…が交互に連続する。

上部エネルギー吸収部材５２および下部エネルギー吸収部材５３の左右両側縁はサイドシル２２の内壁２２ｃおよび外壁２２ｄに接続され、上部エネルギー吸収部材５２の山部５２ａ…はサイドシル２２の上壁２２ｄの下面および後部第１連結板４９の下面に接続され、下部エネルギー吸収部材５３の谷部５３ｂ…はサイドシル２２の下壁２２ｆに接続される。上部エネルギー吸収部材５２の板厚は下部エネルギー吸収部材５３の板厚よりも薄く設定される。そして上部エネルギー吸収部材５２の谷部５２ｂ…および下部エネルギー吸収部材５３の山部５３ａ…は前部仕切り部材４７の上面および下面にそれぞれ接続されるが、その際に前記谷部５３ｂ…および前記山部５３ａ…は前部仕切り部材４７を挟んで対峙するように接続される。

ダッシュパネル２１の鉛直壁３８の車幅方向端部には何れもアルミニウムの押出し材よりなる第１、第２補強部材５４，５５が予めインサートされる（図８参照）。第１補強部材５４は矩形状の平坦な部材であり、その角部に２個のボルト孔５４ａ，５４ｃと２個の雌ねじ孔５４ｂ，５４ｄとが形成される。第２補強部材５５は三角形状の平坦な部材であり、その角部に３個のボルト孔５５ａ〜５５ｃが形成される。一方、サスペンション支持モジュール１２のフロントサイドフレーム後部３１の後端には、２個の雌ねじ孔３１ａ，３１ｃと２個のボルト孔３１ｂ，３１ｄとが形成され、サスペンション支持モジュール１２のダンパーハウジング３２の後端には３個の雌ねじ孔３２ａ〜３２ｃが形成される。

そして第１補強部材５４の２個のボルト孔５４ａ，５４ｃを後から前に貫通する２本のボルト５６，５６をフロントサイドフレーム後部３１の２個の雌ねじ孔３１ａ，３１ｃに螺合し、フロントサイドフレーム後部３１の２個のボルト孔３１ｂ，３１ｄを前から後に貫通する２本のボルト５７，５７を第１補強部材５４の２個の雌ねじ孔５４ｂ，５４ｄに螺合し、第２補強部材５５の３個のボルト孔５５ａ〜５５ｃを後から前に貫通する３本のボルト５８…をダンパーハウジング３２の３個の雌ねじ孔３２ａ〜３２ｃに螺合することで、サスペンション支持モジュール１２がダッシュパネル２１の前面に締結される。

このとき、第１補強部材５４の２個のボルト孔５４ａ，５４ｃおよび２個の雌ねじ孔５４ｂ，５４ｄのうち、上側のボルト孔５４ａおよび雌ねじ孔５４ｂの高さはサイドシル２２の前部連結板４８の高さに略一致し、下側のボルト孔５４ｃおよび雌ねじ孔５４ｄの高さはサイドシル２２の前部仕切り部材４７の高さに略一致する（図４参照）。

フロントフロアパネル２５の上面を構成するインナースキン１９が上方に立ち上がってサイドシル２２の内壁２２ｃに連なる部分に傾斜面１９ｂが形成される（図１および図５参照）。傾斜面１９ｂは車幅方向内側から外側に向かって次第に高くなるように傾斜しており、その下面とアウタースキン２０の上面との間に、ＣＦＲＰの引き抜き材あるいはアルミニウム合金の押し出し材よりなる一定断面のフレーム部材５９が配置される（図５〜図７参照）。フレーム部材５９は上側の三角形断面部分５９ａと下側の矩形断面部分５９ｂとを一体に備えており、三角形断面部分５９ａの斜辺がインナースキン１９の傾斜面１９ｂの下面に接着され、矩形断面部分５９ｂの底辺がアウタースキン２０の上面に接着される。この傾斜面１９ｂおよびフレーム部材５９により、フロントフロアパネル２５およびサイドシル２２の接続部分が補強される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

キャビン１１のサイドシル２２はフロントフロアパネル２５から上方に起立しているた、他車両がサイドシル２２に側面衝突したとき、衝突荷重によってサイドシル２２を車幅方向内向きに倒そうとする曲げモーメントＭ（図５参照）が発生する。特に、ＳＵＶのようなバンパー位置が高い車両が側面衝突した場合には、衝突荷重がサイドシル２２の高い位置に入力するために前記曲げモーメントＭも大きなものとなる。しかしながら、本実施の形態によれば、サイドシル２２の内壁２２ｃとフロントフロアパネル２５の上壁との境界に位置するインナースキン１９が、車幅方向外側が高くなるように傾斜した傾斜面１９ｂを備えるため、サイドシル２２を車幅方向内向きに倒そうとする曲げモーメントＭを傾斜面１９ｂを介してフロントフロアパネル２５に伝達して支持することで、フロントフロアパネル２５のクロスメンバの数を増加させたりクロスメンバの高さを増加させたりせずとも、サイドシル２２の倒れを防止することができる。

このとき、インナースキン１９の傾斜面１９ｂとアウタースキン２０とを前後方向に延びるフレーム部材５９を介して接続したので、前記傾斜面１９ｂの変形を抑制するとともに、前記曲げモーメントＭをフレーム部材５９を介してアウタースキン２０に伝達することで、サイドシル２２の倒れを一層確実に防止することができる。しかもフレーム部材５９は筒状の中空部材であるので、そのフレーム部材５９を押し出し成形や引き抜き成形により容易に製造することができる。

またサイドシル２２に側面衝突の衝突荷重が入力したときに、その衝突荷重が前後方向に分散されずにフロントフロアパネル２５を介してフロアトンネル３９に伝達されてしまうと、比較的に脆弱なフロアトンネル３９が圧壊してサイドシル２２が車室内に入り込み、車室空間を狭めてしまう可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、フロントフロアパネル２５のインナースキン１９およびアウタースキン２０間に挟持されたコア材４２が、フロントクロスメンバ４０よりも前方の第１部分Ａに車幅方向内方かつ前方に波紋状に延びる凹凸部４２ａ…を備えるとともに、フロントクロスメンバ４０よりも後方の第３部分Ｃに車幅方向内方かつ後方に波紋状に延びる凹凸部４２ｃ…を備えるので（図３参照）、サイドシル２２の前後方向中間部に入力した側面衝突の衝突荷重は、サイドシル２２およびフロントクロスメンバ４０から第１部分Ａのコア材４２の滑らかに湾曲する凹凸部４２ａ…を介して前方に分散され、かつサイドシル２２およびフロントクロスメンバ４０から第３部分Ｃのコア材４２の滑らかに湾曲する凹凸部４２ｃ…を介して後方に分散されて効率的に吸収され、これによりフロアトンネル３９の圧壊を防止してサイドシル２２の車幅方向内側への移動を防止することができる。

またコア材４２はＦＲＰ製であるために、それを金属板のプレス成形により製造する場合に比べて、凹凸部４２ａ…，４２ｃ…を深く形成することができ、しかもコア材４２はインナースキン１９およびアウタースキン２０間に挟持されてフロントフロアパネル２５の強度を高めるので、衝突荷重の伝達を効率良く行うことができる。特に、凹凸部４２ａ…，４２ｃ…はサイドシル２２から延びるだけでなく、フロントクロスメンバ４０からも延びるので、サイドシル２２からフロントクロスメンバ４０に伝達された衝突荷重を凹凸部４２ａ…，４２ｃ…に確実に伝達することができる。

また第１部分Ａの前方の第２部分Ｂのコア材４２は、第１部分Ａの波紋状の凹凸部４２ａ…の端部から前方に延びる直線状の凹凸部４２ｂ…を備えるので、フロントクロスメンバ４０の前方のコア材４２の前後方向寸法が大きくても、前方に分散された衝突荷重を第２部分Ｂの凹凸部４２ｂ…を介してダッシュパネル２１へと伝達することができ、同様に第３部分Ｃの後方の第４部分Ｄのコア材４２は、第３部分Ｃの波紋状の凹凸部４２ｃ…の端部から後方に延びる直線状の凹凸部４２ｄ…を備えるので、フロントクロスメンバ４０の後方のコア材４２の前後方向寸法が大きくても、後方に分散された衝突荷重を第４部分Ｄの凹凸部４２ｄ…を介してキックアップ部２６へと伝達することができる。

しかもダッシュパネル２１はフロントフロアパネル２５の前端から斜め上方に傾斜して延びる傾斜壁３７と、傾斜壁３７の前端から上方に延びる鉛直壁３８とを備えており、傾斜壁３７のインナースキン１９とアウタースキン２０との間に挟持されたコア材４３の前後方向に直線状に延びる凹凸部４３ａ…は、フロントフロアパネル２５の第２部分Ｂのコア材４２の前後方向に直線状に延びる凹凸部４２ｂ…に接続するので（図３参照）、前方に分散された側面衝突の衝突荷重を第２部分Ｂのコア材４２からダッシュパネル２１の傾斜壁３７のコア材４３に確実に伝達して分散し、ダッシュパネル２１の鉛直壁３８を薄く形成しても、前方に分散された衝突荷重をダッシュパネル２１の傾斜壁３７で確実に支持することができる。

またサイドシル２２を前部仕切り部材４７で上部空間２２ａおよび下部空間２２ｂに仕切り、前部仕切り部材４７の前端および後端をそれぞれダッシュパネル２１およびキックアップ部２６に接続したので、前部仕切り部材４７でサイドシル２２を補強するとともに、サイドシル２２に入力した側面衝突の衝突荷重をダッシュパネル２１およびキックアップ部２６に分散して吸収することができる。特に、通常の車両が側面衝突した場合には、サイドシル２２の前部仕切り部材４７の高さに衝突荷重が入力するため、前部仕切り部材４７による補強効果でサイドシル２２の断面の崩壊を阻止することができる。

またサイドシル２２の前方に連なるフロントピラーロア前部３３の車幅方向内壁３３ｂは、サイドシル２２の車幅方向内壁２２ｃに対して車幅方向内側に拡開するので（図６参照）、サイドシル２２に入力した側面衝突の荷重がフロントピラーロア前部３３に伝達されたときに、強度を増したフロントピラーロア前部３３によってサイドシル２２の倒れを一層効果的に防止することができる。

車両がポール等に側面衝突した場合には、他車のバンパービームが側面衝突した場合に比べて、サイドシル２２に局所的な大荷重が入力する可能性がある。このような場合、サイドシル２２の上部空間２２ａ内に上側エネルギー吸収部材５２を配置し、サイドシル２２の下部空間２２ｂ内に下側エネルギー吸収部材５３を配置したので、前部仕切り部材４７に加えて上部エネルギー吸収部材５２および下部エネルギー吸収部材５３が圧壊して衝突エネルギーを吸収することで、車室の保護を図ることができる。

ポール等に側面衝突してサイドシル２２の下端から上端までの広い範囲に衝突荷重が入力した場合、フロントフロアパネル２５から上方に遠く離れたサイドシル２２の上端に大きな衝突荷重が加わるとサイドシル２２を倒そうとする曲げモーメントＭが大きくなるが、上部エネルギー吸収部材５２の強度を下部エネルギー吸収部材５３の強度よりも低く設定したことで、通常は圧壊し難い上側エネルギー吸収部材５２と通常は圧壊し易い下側エネルギー吸収部材５３とを均等に圧壊して前記モーメントＭを減少させることで、サイドシル２２の車幅方向内側への倒れを最小限に抑えながらエネルギー吸収効果を最大限に発揮させることができる。

また車体側面視で、上側エネルギー吸収部材５２および下側エネルギー吸収部材５３は山部５２ａ…，５３ａ…および谷部５２ｂ…，５３ｂ…が連続するジグザグ形状であり、上側エネルギー吸収部材５２の谷部５２ｂ…と下側エネルギー吸収部材５３の山部５３ａ…とは前部仕切り部材４７を挟んで対峙するので（図４参照）、前記谷部５２ｂ…と前記山部５３ａ…とが前部仕切り部材４７を介して強固に一体化されることで、上側エネルギー吸収部材５２、下側エネルギー吸収部材５３および前部仕切り部材４７によって多数の強固な三角形が構成される。これにより、ポール等との衝突によりサイドシル２２に集中的な衝突荷重が入力したときに、上側エネルギー吸収部材５２、下側エネルギー吸収部材５３および前部仕切り部材４７を確実に圧壊してエネルギー吸収効果を高めることができる。

またダッシュパネル２１は、サスペンション支持モジュール１２の下部を締結する第１補強部材５４の近傍からサイドシル２２の前端へと後方に湾曲しながら連なるホイールハウス後壁３３ａを備えており（図４参照）、サイドシル２２の上壁２２ｅとホイールハウス後壁３３ｅとを略水平方向に延びる前部連結板４８で接続したので、特にナローオフセット前面衝突時にタイヤからホイールハウス後壁３３ａに入力した衝突荷重を前部連結板４８を介してサイドシル２２の上壁２２ｅへと効率的に伝達して支持することで、ダッシュパネル２１が後方に倒れるのを防止して車室空間を確保することができる。しかもサイドシル２２の内部を略水平方向に延びる前部仕切り部材４７で上部空間２２ａおよび下部空間２２ｂに仕切り、前部仕切り部材４７の前端をホイールハウス後壁３３ａに接続したので、ホイールハウス後壁３３ａに入力した前面衝突の衝突荷重を、ホイールハウス後壁３３ａから前部仕切り部材４７を介してサイドシル２２に効率的に伝達して支持することができる。

また前部連結板４８の左右方向幅は、第１補強部材５４に接近するようにサイドシル２２側からホイールハウス後壁３３ａ側に向かって車幅方向内向きに拡幅するので（図６参照）、ダッシュパネル２１に入力した前面衝突の衝突荷重をホイールハウス後壁３３ａからサイドシル２２に一層効率的に伝達することができる。しかも上部エネルギー吸収部材５２および下部エネルギー吸収部材５３でサイドシル２２の内面および前部仕切り部材４７を一体に結合して曲げ剛性を高めることで．前面衝突の衝突荷重を一層確実に支持することができる。

特に、前部連結板４８の高さを第１補強部材５４の上部締結部であるボルト孔５４ａおよび雌ねじ孔５４ｂの高さに略一致させ、前部仕切り部材４７の高さを第１補強部材５４の下部締結部であるボルト孔５４ｃおよび雌ねじ孔５４ｄの高さに略一致させたので（図４参照）、サスペンション支持モジュール１２のフロントサイドフレーム後部３１から第１補強部材５４に入力した前面衝突の衝突荷重を、ホイールハウス後壁３３ａから前部連結板４８および前部仕切り部材４７を介してサイドシル２２に一層効率的に伝達することができる。

またリヤフロアパネル２７の前端と、サイドシル２２の上壁２２ｅとを、サイドシル２２の後部内に配置されて略水平方向に延びる後部第１連結板４９で連結したので（図７参照）、後上方に立ち上がるサイドシル２２の後部の強度を後部第１連結板４９で高めることで、ＳＵＶ等の車高の高い車両がサイドシル２２の後部に側面衝突した場合であっても、衝突荷重によるサイドシル２２の後部の圧壊を防止することができるだけでなく、衝突荷重をリヤサイドフレーム２３およびリヤフロアパネル２７に効率的に伝達することで、サイドシル２２の車幅方向内方への倒れを防止することができる。

またリヤサイドフレーム２３の内部を後部仕切り部材５１で上部空間２３ａおよび下部空間２３ｂに仕切り、後部仕切り部材５１の前端を後部第１連結板４９の後端に連結したので、側面衝突の衝突荷重によるリヤサイドフレーム２３の圧壊を後部仕切り部材５１で防止することができるだけでなく、サイドシル２２に入力した側面衝突の衝突荷重をリヤサイドフレーム２３からリヤフロアパネル２７に一層効率的に分散することができる。

またサイドシル２２の後部内に、後部第１連結板４９の上方において略水平方向に延びる後部第２連結板５０を配置したので、サイドシル２２の後部に衝突荷重が入力したときに、後部第１連結板４９および後部第２連結板５０が協働してサイドシル２２の後部の圧壊を一層確実に防止することができる。

またフロントフロアパネル２５の後端からリヤフロアパネル２７の前端に向かって起立するキックアップ部２６の内部に車幅方向に延びる凹凸部４５ａ…を有するコア材４５を配置し、キックアップ部２６のコア材４５の車幅方向両端を延長した隔壁部４５ｂの平坦部４５ｃをサイドシル２２の内部に挿入し、後部第１連結板４９の後端を平坦部４５ｃに接続したので（図７参照）、サイドシル２２の後部に側面衝突の衝突荷重が入力したときに、コア材４５を延長した隔壁部４５ｂでサイドシル２２およびリヤサイドフレーム２３の圧壊を防止するとともに、側面衝突の衝突荷重をキックアップ部２６に効率的に伝達して支持することができる。

またキックアップ部２６のコア材４５の隔壁部４５ｂから上方に延出するＦＲＰ製の平坦部４５ｃをサイドシル２２の上壁２２ｅに接続し、平坦部４５ｃは少なくとも車幅方向外側から内側に向かって下向きに傾斜する繊維配向方向を有するので（図７参照）、側面衝突の衝突荷重がサイドシル２２の上部に入力したとき、衝突荷重を平坦部４５ｃに傾斜して配向された繊維を介してキックアップ部２６のコア材４５に効率的に伝達することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではキャビン１１等をＣＦＲＰで構成しているが、カーボン繊維以外の繊維を用いたＦＲＰ（繊維強化樹脂）で構成しても良い。

１１ キャビン
１９ インナースキン
１９ｂ 傾斜面
２０ アウタースキン
２１ ダッシュパネル（前壁）
２２ サイドシル
２２ａ 上部空間
２２ｂ 下部空間
２２ｃ 内壁
２５ フロントフロアパネル（フロアパネル）
２６ キックアップ部（後壁）
３３ フロントピラーロア前部
３３ｂ 内壁
４２ コア材
４２ａ 凹凸部
４２ｃ 凹凸部
４７ 前部仕切り部材（仕切り部材）
５２ 上側エネルギー吸収部材
５２ａ 山部
５２ｂ 谷部
５３ 下側エネルギー吸収部材
５３ａ 山部
５３ｂ 谷部
５９ フレーム部材
Ｏ１ サイドシルの前部側の中心
Ｏ２ サイドシルの後部側の中心

Claims (7)

1. 車室内側に位置するインナースキン（１９）と車室外側に位置するアウタースキン（２０）とを結合して構成したＦＲＰ製のキャビン（１１）が、少なくともフロアパネル（２５）と、前記フロアパネル（２５）の車幅方向両側に接続されたサイドシル（２２）とを備える自動車のＦＲＰ製キャビンであって、
   前記インナースキン（１９）における前記フロアパネル（２５）および前記サイドシル（２２）の境界に前後方向に延びる傾斜面（１９ｂ）を形成し、前記傾斜面（１９ｂ）と前記アウタースキン（２０）とを前後方向に延びるフレーム部材（５９）で結合したことを特徴とする自動車のＦＲＰ製キャビン。
2. 前記フレーム部材（５９）は筒状の中空部材であることを特徴とする、請求項１に記載の自動車のＦＲＰ製キャビン。
3. 前記サイドシル（２２）を仕切り部材（４７）で上部空間（２２ａ）および下部空間（２２ｂ）に仕切り、前記仕切り部材（４７）の前端および後端をそれぞれ前記キャビン（１１）の前壁（２１）および後壁（２６）に接続し、前記上部空間（２２ａ）内に上側エネルギー吸収部材（５２）を配置し、前記下部空間（２２ｂ）内に下側エネルギー吸収部材（５３）を配置したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車のＦＲＰ製キャビン。
4. 前記フロアパネル（２５）は前記下部空間（２２ｂ）に接続され、前記上側エネルギー吸収部材（５２）の強度を前記下側エネルギー吸収部材（５３）の強度よりも低く設定したことを特徴とする、請求項３に記載の自動車のＦＲＰ製キャビン。
5. 車体側面視で、前記上側エネルギー吸収部材（５２）および前記下側エネルギー吸収部材（５３）は山部（５２ａ，５３ａ）および谷部（５２ｂ，５３ｂ）が連続するジグザグ形状であり、前記上側エネルギー吸収部材（５２）の谷部（５２ｂ）と前記下側エネルギー吸収部材（５３）の山部（５３ａ）とは前記仕切り部材（４７）を挟んで対峙することを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の自動車のＦＲＰ製キャビン。
6. 前記フロアパネル（２５）は前記インナースキン（１９）および前記アウタースキン（２０）間に挟持されたコア材（４２）を備え、車体中心線を挟む左右の前記コア材（４２）の前半部は、それに連なる前記サイドシル（２２）の前部側を中心（Ｏ１）として波紋状に形成した凹凸部（４２ａ）を備えるとともに、車体中心線を挟む左右の前記コア材（４２）の後半部は、それに連なる前記サイドシル（２２）の後部側を中心（Ｏ２）として波紋状に形成した凹凸部（４２ｃ）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車のＦＲＰ製キャビン。
7. 前記サイドシル（２２）の前方に連なるフロントピラーロア前部（３３）の車幅方向内壁（３３ｂ）は、前記サイドシル（２２）の車幅方向内壁（２２ｃ）に対して車幅方向内側に拡開することを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自動車のＦＲＰ製キャビン。

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