JP2015193362A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性が高く軽量な構造でＣＦＲＰ製の車体の側方骨格の強度および剛性を高める。【解決手段】 ＣＦＲＰ製のサイドシル１２は、外側壁４６および上壁４７が接合するコーナー部５０が厚肉となるように相互にオーバーラップし、外側壁４６および下壁４８が接合するコーナー部５１が厚肉となるように相互にオーバーラップするので、Ｕ字状断面を有しているために強度が高い外側壁４６は、その上下のコーナー部５０，５１が厚肉となって更に強度が増加することで、サイドシル１２にフロントピラーロア１３あるいはリヤピラー１４が連続する屈曲部の曲げ剛性を高めることができるだけでなく、オーバーラップしない部分を薄肉にして軽量化を図ることができる。しかもサイドシル１２の外郭を外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９に分割したので、それら四つの部材の全てを基本的に平坦な部材で構成してＣＦＲＰ積層板の賦形性を高めることができるだけでなく、応力が集中する屈曲部を減らして強度を高めることができる。【選択図】 図６

Description

本発明は、車体フロアの車幅方向外端部の上面に接合されるサイドシルと、前記サイドシルの前端から起立するフロントピラーロアと、前記サイドシルの後端から起立するリヤピラーとをＣＦＲＰ積層板で一体に構成する自動車の車体構造に関する。

Ａピラー、サイドシル（ロッカー）、Ｂピラーおよびリヤサイドメンバを一体に備えるロアボディ構造体を、ＦＲＰ製の外壁部材と、その内部に配置される中空のＦＲＰ製の内リブ構造体と、外壁部材および内リブ構造体に挟まれた空間に充填されるフォームコアとで構成することで、ロアボディ構造体の強度および剛性を高めるものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００８−３０６０９号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、ロアボディ構造体が外壁部材および内リブ構造体の二重構造を有するために構造が複雑化して重量が増加するだけでなく、外壁部材および内リブ構造体に挟まれた空間にフォームコアを充填する必要があるために生産性が低下する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、生産性が高く軽量な構造でＣＦＲＰ製の車体の側方骨格の強度および剛性を高め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、車体フロアの車幅方向外端部の上面に接合されるサイドシルと、前記サイドシルの前端から起立するフロントピラーロアと、前記サイドシルの後端から起立するリヤピラーとをＣＦＲＰ積層板で一体に構成する自動車の車体構造であって、前記サイドシルの横断面は、車幅方向内側に開放するＵ字状の外側壁と、前記外側壁の上端から車幅方向内側に延びる上壁と、前記外側壁の下端から車幅方向内側に延びる下壁と、前記上壁の車幅方向内端から下方に延びて前記下壁の車幅方向内端に接合する内側壁とを備え、前記外側壁および前記上壁が接合するコーナー部は厚肉となるように相互にオーバーラップし、前記外側壁および前記下壁が接合するコーナー部は厚肉となるように相互にオーバーラップすることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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ＣＦＲＰ積層板は、疑似等方性となるようにカーボン連続繊維の配向方向が異なる複数枚のＵＤプリプレグを積層して構成され、前記コーナー部において前記ＣＦＲＰ積層板は３０ｍｍ以上オーバーラップすることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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、前記車体フロアは前記サイドシルよりも車幅方向外側に突出する突出部を備え、少なくとも前記突出部内に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車体構造が提案される。

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、前記車体フロアは、ＣＦＲＰ積層板よりなるアンダーフロアパネルおよびＣＦＲＰ積層板よりなるアッパーフロアパネル間に挟持したコアを備え、前記エネルギー吸収部材を収納する部分の厚さが前記コアを収納する部分の厚さよりも大きく、前記エネルギー吸収部材と前記コアとの間に荷重分散フレームを備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記フロントピラーロアの上端および前記リヤピラーの上端を、フロントピラーアッパーおよびルーフサイドレールを一体化した上部部材で接続したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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、左右の前記リヤピラー間に架設した後部隔壁に前記車体フロアの後端を接合し、前記後部隔壁の後方に前記車体フロアよりも高い後部フロアを有する荷室を形成したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記突出部を切り欠いた凹部に嵌合する金属製のセンターピラー支持ブラケットで前記車体フロアおよび前記サイドシルを上下から挟持し、前記センターピラー支持ブラケットにセンターピラーの下端を支持したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項８に記載された発明によれば、サイドシルを構成する側方骨格中央部と、前記サイドシルの前端から屈曲部を介して起立してフロントピラーロアを構成する側方骨格前部と、前記サイドシルの後端から屈曲部を介して起立してリヤピラーを構成する側方骨格後部とをＣＦＲＰ積層板で一体に形成し、前記側方骨格前部および前記側方骨格後部の横断面は、車幅方向内側に開放するＵ字状の外側壁と、前記外側壁の上端から車幅方向内側に延びる上壁と、前記外側壁の下端から車幅方向内側に延びる下壁と、前記上壁の車幅方向内端から下方に延びて前記下壁の車幅方向内端に接合する内側壁とを備え、前記外側壁および前記上壁が接合するコーナー部は厚肉となるように相互にオーバーラップし、前記外側壁および前記下壁が接合するコーナー部は厚肉となるように相互にオーバーラップすることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項９に記載された発明によれば、請求項８の構成に加えて、前記側方骨格中央部は、外側壁、上壁および下壁が１枚のＣＦＲＰ積層板で一体に構成され、前記側方骨格前部および前記側方骨格後部に対して外面が平坦になるように重ね合わせて接合されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項１０に記載された発明によれば、請求項８または請求項９の構成に加えて、前記側方骨格前部の内面に隔壁板を接合し、前記隔壁板の近傍の前記側方骨格前部にドアヒンジ取付部を設けたことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

請求項１の構成によれば、車体フロアの車幅方向外端部の上面に接合されるサイドシルと、サイドシルの前端から起立するフロントピラーロアと、サイドシルの後端から起立するリヤピラーとがＣＦＲＰ積層板で一体に構成される。サイドシルの横断面は、車幅方向内側に開放するＵ字状の外側壁と、外側壁の上端から車幅方向内側に延びる上壁と、外側壁の下端から車幅方向内側に延びる下壁と、上壁の車幅方向内端から下方に延びて下壁の車幅方向内端に接合する内側壁とを備える。

外側壁および上壁が接合するコーナー部は厚肉となるように相互にオーバーラップし、外側壁および下壁が接合するコーナー部は厚肉となるように相互にオーバーラップするので、Ｕ字状断面を有するために強度が高い外側壁は、その上下のコーナー部が厚肉となって更に強度が増加することで、サイドシルにフロントピラーロアあるいはリヤピラーが連続する屈曲部の曲げ剛性を高めることができるだけでなく、外側壁、上壁、下壁および内側壁のオーバーラップしない部分を薄肉にして軽量化を図ることができる。しかもサイドシルの外郭を外側壁、上壁、下壁および内側壁に分割したので、それら四つの部材の全てを基本的に平坦な部材で構成してＣＦＲＰ積層板の賦形性を高めることができるだけでなく、応力が集中する屈曲部を減らして強度を高めることができる。

また請求項２の構成によれば、ＣＦＲＰ積層板は、疑似等方性となるようにカーボン連続繊維の配向方向が異なる複数枚のＵＤプリプレグを積層して構成され、コーナー部においてＣＦＲＰ積層板は３０ｍｍ以上オーバーラップするので、ＣＦＲＰ積層板自体の強度と、それをオーバーラップさせたコーナー部の強度とを高め、側面衝突の衝突荷重に対するサイドシルの強度を確保することができる。

また請求項３の構成によれば、車体フロアはサイドシルよりも車幅方向外側に突出する突出部を備え、少なくとも突出部内にエネルギー吸収部材を配置したので、側面衝突の衝突荷重をサイドシルよりも先に車体フロアの突出部に入力させ、車体フロアの突出部内に配置したエネルギー吸収部材の圧壊により衝突エネルギーの一部を吸収することで、サイドシルの車幅方向内側への倒れを防止することができる。

また請求項４の構成によれば、車体フロアは、ＣＦＲＰ積層板よりなるアンダーフロアパネルおよびＣＦＲＰ積層板よりなるアッパーフロアパネル間に挟持したコアを備え、エネルギー吸収部材を収納する部分の厚さがコアを収納する部分の厚さよりも大きく、エネルギー吸収部材とコアとの間に荷重分散フレームを備えるので、サイドシルに入力する側面衝突の衝突荷重に対し、エネルギー吸収部材の厚さを増加させてエネルギー吸収性能を高めるとともに、車体フロアの厚さを減少させて軽量化を図ることができる。

また請求項５の構成によれば、フロントピラーロアの上端およびリヤピラーの上端を、フロントピラーアッパーおよびルーフサイドレールを一体化した上部部材で接続したので、車体のドア開口部まわりの強度を高めることができる。

また請求項６の構成によれば、左右のリヤピラー間に架設した後部隔壁に車体フロアの後端を接合し、後部隔壁の後方に車体フロアよりも高い後部フロアを有する荷室を形成したので、車体フロアおよび後部フロアを一つの部材で構成する場合に比べて、ＣＦＲＰ積層板の屈曲部を減少させて生産性を高めることができる。

また請求項７の構成によれば、突出部を切り欠いた凹部に嵌合する金属製のセンターピラー支持ブラケットで車体フロアおよびサイドシルを上下から挟持し、センターピラー支持ブラケットにセンターピラーの下端を支持したので、センターピラー支持ブラケットが車体フロアおよびサイドシルから車幅方向外側に突出するのを防止して車体のデザイン性を維持しながら、サイドシルにセンターピラーを強固に支持することができる。

また請求項８の構造によれば、サイドシルを構成する側方骨格中央部と、サイドシルの前端から屈曲部を介して起立してフロントピラーロアを構成する側方骨格前部と、サイドシルの後端から屈曲部を介して起立してリヤピラーを構成する側方骨格後部とがＣＦＲＰ積層板で一体に形成される。側方骨格前部および側方骨格後部の横断面は、車幅方向内側に開放するＵ字状の外側壁と、外側壁の上端から車幅方向内側に延びる上壁と、外側壁の下端から車幅方向内側に延びる下壁と、上壁の車幅方向内端から下方に延びて下壁の車幅方向内端に接合する内側壁とを備える。

外側壁および上壁が接合するコーナー部は厚肉となるように相互にオーバーラップし、外側壁および下壁が接合するコーナー部は厚肉となるように相互にオーバーラップするので、Ｕ字状断面を有するために強度が高い外側壁は、その上下のコーナー部が厚肉となって更に強度が増加することで、側方骨格中央部に側方骨格前部および側方骨格後部が連続する屈曲部の曲げ剛性を高めることができるだけでなく、外側壁、上壁、下壁および内側壁のオーバーラップしない部分を薄肉にして軽量化を図ることができる。しかも側方骨格前部および側方骨格後部の外郭を外側壁、上壁、下壁および内側壁に分割したので、それら四つの部材の全てを基本的に平坦な部材で構成してＣＦＲＰ積層板の賦形性を高めることができるだけでなく、応力が集中する屈曲部を減らして強度を高めることができる。

また請求項９の構成によれば、側方骨格中央部は、外側壁、上壁および下壁が１枚のＣＦＲＰ積層板で一体に構成されるので重量の軽減および生産性の向上が可能となり、しかも側方骨格中央部は、側方骨格前部および側方骨格後部に対して外面が平坦になるように重ね合わせて接合されるので、外面の段差をなくして外観を高めることができる。

また請求項１０の構成によれば、側方骨格前部の内面に隔壁板を接合し、隔壁板の近傍の側方骨格前部にドアヒンジ取付部を設けたので、隔壁板により側方骨格前部が補強されてドアヒンジ取付部の強度が高められる。

自動車の車体フレームの斜め前方から見た斜視図。（第１の実施の形態） 自動車の車体フレームの斜め後方から見た斜視図。（第１の実施の形態） 図１の３方向矢視図。（第１の実施の形態） 図３の４Ａ方向および４Ｂ方向矢視図。（第１の実施の形態） 図４の５−５線断面図。（第１の実施の形態） 図５の６部拡大図。（第１の実施の形態） 図４の７−７線断面図。（第１の実施の形態） 側方骨格の斜視図および分解斜視図。（第２の実施の形態） 図８の９Ａ−９Ａ線〜９Ｅ−９Ｅ線断面図。（第２の実施の形態） 図８の１０Ａ部および１０Ｂ部拡大図。（第２の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図７に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。尚、本明細書において前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。

図１〜図４に示すように、ＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）を主たる材料とする自動車の車体フレームは、車体フロア１１と、車体フロア１１の左右両側部に沿って前後方向に延びる左右一対のサイドシル１２，１２と、左右のサイドシル１２，１２の前端から前上方に起立する左右一対のフロントピラーロア１３，１３と、左右のサイドシル１２，１２の後端から後上方に起立する左右一対のリヤピラー１４，１４と、左右のサイドシル１２，１２の前後方向中間部から上方に起立する左右一対のセンターピラー１５，１５と、左右のフロントピラーロア１３，１３の上端から左右のセンターピラー１５，１５の上端を経由して左右のリヤピラー１４，１４の上端に延びる左右一対の上部部材１６，１６とを備える。上部部材１６は、前半部がフロントピラーアッパー１６ａを構成し、後半部がルーフサイドレール１６ｂを構成する。そして左右のセンターピラー１５，１５の上端間がルーフアーチ２４で接合される。

車体フロア１１の前端と左右のフロントピラーロア１３，１３の前面とに平板状のダッシュパネルロア１７が接合され、車体フロア１１の後端と左右のリヤピラー１４，１４の後面とに平板状の後部隔壁１８が接合され、 後部隔壁１８の後端からリヤパーシェル１９が後方に水平に延出する。車体フロア１１の前端に左右一対のアルミニウム合金製の取付台座２０，２０が固定され、取付台座２０，２０の前端に左右一対のアルミニウム合金製のフロントサイドフレーム２１，２１の後端が固定される。

車体フロア１１の下壁の後端から左右一対のリヤサイドフレーム２２，２２が後方に延びており、リヤピラー１４，１４およびリヤサイドフレーム２２，２２が左右一対のリヤホイールハウスインナー２３，２３で接合される。車体フロア１１の上壁の後端は後部隔壁１８の位置で終わっており、後部隔壁１８の後方には車体フロア１１の上壁とは別部材の後部フロア４４が配置され、後部隔壁１８よりも後方に延びる車体フロア１１の下壁と後部フロア４４とにより閉断面を有するリヤサイドフレーム２２，２２が構成される。そして後部フロア４４の上方に荷室４５が区画される。

図５および図６に示すように、車体フロア１１は、車幅方向中央部を前後方向に延びる逆Ｕ字状のフロアトンネル部１１ａと、フロアトンネル部１１ａの車幅方向両側に連続すると左右一対のフロア部１１ｂ，１１ｂとを備える。アンダーフロアパネル２５は、トンネル部上壁２５ａと、トンネル部上壁２５ａの車幅方向外端から下方に延びる左右一対のトンネル部側壁２５ｂ，２５ｂと、トンネル部側壁２５ｂ，２５ｂの下端から車幅方向外側に延びるフロア部下壁２５ｃ，２５ｃとを備え、左右一対のアッパーフロアパネル２６，２６のフロア部上壁２６ａ，２６ａは、フロア部下壁２５ｃ，２５ｃの上面に沿うように略平坦に形成される。

車体フロア１１の車幅方向外端部では、アンダーフロアパネル２５のフロア部下壁２５ｃの車幅方向外端を上向きに折り曲げた接合フランジ２５ｄと、アッパーフロアパネル２６のフロア部上壁２６ａの車幅方向外端を上向きに折り曲げた接合フランジ２６ｂとが重ね合わされて接合される。車体フロア１１の車幅方向外端部は、車幅方向中央部に比べて上下方向に厚くなっており、その厚くなった部分に上下一対のエネルギー吸収部材３０，３０が配置される。エネルギー吸収部材３０，３０は衝撃吸収性能に優れたＰＡ（ポリアミド）あるいはナイロン製の波板状の部材で構成される。

エネルギー吸収部材３０，３０の車幅方向内側には支持壁３１が接着により固定されており、支持壁３１の車幅方向外面に形成した嵌合溝３１ａにエネルギー吸収部材３０，３０が嵌合して接着により接合される。そしてエネルギー吸収部材３０，３０の上面がアッパーフロアパネル２６の下面に接着により接合され、エネルギー吸収部材３０，３０の下面がアンダーフロアパネル２５の上面に接着により接合される。

支持壁３１の車幅方向内側であってフロア部１１ｂの厚さが変化する部分に、前後方向に延びるＣＦＲＰ製（あるいはアルミニウム製）の荷重分散フレーム３２が配置される。荷重分散フレーム３２の上面および下面はそれぞれアッパーフロアパネル２６の下面およびアンダーフロアパネル２５の上面に接着により接合され、かつ車幅方向外面は支持壁３１の車幅方向内面に接着により接合される。荷重分散フレーム３２の車幅方向内側のフロア部１１ｂの内部に波板状のコア３３が配置され、その上面および下面がそれぞれアッパーフロアパネル２６の下面およびアンダーフロアパネル２５の上面に接着により接合される。

サイドシル１２は、車幅方向内側に向けてＵ字状に開放する外側壁４６と、外側壁４６の上端から車幅方向内側に延びる上壁４７と、外側壁４６の下端から車幅方向内側に延びる下壁４８と、上壁４７の車幅方向内端から下方に延びて下壁４８の車幅方向内端に接合される内側壁４９とを備えて四角形状の閉断面に構成されており、その内部に複数の隔壁板３６…が前後方向に所定間隔で配置される。

外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９は、カーボン繊維のＵＤプリプレグを１２層に積層して所定形状に賦形した状態で硬化させたもので、１２層のＵＤプリプレグのカーボン連続繊維の配向方向は、前後方向を０°としたときに、＋６０゜、−６０゜、０゜、０゜、−６０゜、＋６０゜の２回の繰り返しである。このように、カーボン連続繊維を相互に１２０°で交差する三つの方向に均等に配向することで、ＣＦＲＰ積層板の強度を各方向に略均一にする擬似的な等方性を与えることができる。

外側壁４６の上端および上壁４７の車幅方向外端が接合するコーナー部５０と、外側壁４６の下端および下壁４８の車幅方向外端が接合するコーナー部５１と、上壁４７の車幅方向内端および内側壁４９の上端が接合するコーナー部５２とにおいて、１２層のＣＦＲＰ積層板どうしが長さ３０ｍｍ以上に亙ってオーバーラップしており、そのオーバーラップ部分で肉厚が２倍になっている。更に、下壁４８の車幅方向内を延長した接合フランジ４８ａと、内側壁４９の下端を折り曲げた接合フランジ４９ａとが相互にオーバーラップして接合されており、これによりサイドシル１２は閉断面に構成される。

サイドシル１２の下壁４８は、車体フロア１１の車幅方向外端部、つまりエネルギー吸収部材３０，３０の上部において、アッパーフロアパネル２６の上面に載置されて接着により接合されるが、車体フロア１１の車幅方向外端に形成した突出部１１ｃがサイドシル１２の車幅方向外端よりも距離α（図６参照）だけ車幅方向外側に突出しており、従って突出部１１ｃ内に延びるエネルギー吸収部材３０，３０の車幅方向外端部はサイドシル１２の車幅方向外端よりも距離αだけ車幅方向外側に突出する。そしてサイドシル１２の車幅方向外端と、アッパーフロアパネル２６およびアンダーフロアパネル２５の接合フランジ２６ｂ，２５ｄに、ＣＦＲＰ製の板材よりなる断面クランク状の連結部材３７の上下端部がそれぞれ接着により接合される。

図１、図２および図７に示すように、車体フロア１１の突出部１１ｃの前後方向中間部には、そこを部分的に切り欠いた凹部１１ｊが形成されており、その凹部１１ｊにアルミニウム合金製の押し出し材で構成されたセンターピラー支持ブラケット５３が嵌合する。センターピラー支持ブラケット５３は側壁５３ａ、上壁５３ｂおよび下壁５３ｃを有して車幅方向内側に開放する断面コ字状の部材であり、側壁５３ａがサイドシル１２の外側壁４６および車体フロア１１の凹部１１ｊに当接し、上壁５３ｂがサイドシル１２の上壁４７に当接し、下壁５３ｃが車体フロア１１の下面に当接することで、サイドシル１２および車体フロア１１を上下から挟むように固定される。この状態で、側壁５３ａから車幅方向外側に突出する突出部５３ｄが、車体フロア１１の突出部１１ｃに前後方向に揃うように整列する。そして上壁５３ｂの上面にセンターピラー１５の下端が接合される。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

ＣＦＲＰ製の車体フロア１１の車幅方向外端に設けられるサイドシル１２は、ＣＦＲＰ積層板よりなる外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９よりなる中空閉断面を備え、外側壁４６および上壁４７が接合するコーナー部５０は厚肉となるように相互にオーバーラップし、外側壁４６および下壁４８が接合するコーナー部５１は厚肉となるように相互にオーバーラップしている（図６参照）。車幅方向内向きに開放するＵ字状断面を有しているために強度が高い外側壁４６は、上下のコーナー部５０，５１がそれぞれ上壁４７および下壁４８にオーバーラップすることで厚肉となって更に強度が増加するため、サイドシル１２の前後端にフロントピラーロア１３およびリヤピラー１４が連続する屈曲部の曲げ剛性を高めながら、外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９のオーバーラップしない部分を薄肉にして軽量化を図ることができる。

またサイドシル１２の外郭を外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９に分割したので、それら四つの部材の全てを基本的に平坦な部材で構成してＣＦＲＰ積層板の賦形性を高めることができるだけでなく、応力が集中する屈曲部を減らして強度を高めることができる。しかもサイドシル１２を構成するＣＦＲＰ積層板は、疑似等方性となるようにカーボン連続繊維の配向方向が均等に異なる複数枚のＵＤプリプレグを積層して構成され、コーナー部５０，５１，５２においてＣＦＲＰ積層板は３０ｍｍ以上オーバーラップするので、ＣＦＲＰ積層板自体の強度と、それをオーバーラップさせたコーナー部５０，５１，５２の強度とを高め、側面衝突の衝突荷重に対するサイドシル１２の強度を確保することができる。

また車体フロア１１はサイドシル１２よりも車幅方向外側に突出する突出部１１ｃを備え、少なくとも突出部１１ｃ内にエネルギー吸収部材３０，３０を配置したので、側面衝突の衝突荷重をサイドシル１２よりも先に車体フロア１１の突出部１１ｃに入力させ、車体フロア１１の突出部１１ｃ内に配置したエネルギー吸収部材３０，３０の圧壊により衝突エネルギーの一部を吸収することで、サイドシル１２の車幅方向内側への倒れを防止することができる。

このとき、サイドシル１２よりも車幅方向内側の車体フロア１１はＣＦＲＰ積層板よりなるアンダーフロアパネル２５およびＣＦＲＰ積層板よりなるアッパーフロアパネル２６間にコア３３を挟持して構成され、かつ車体フロア１１はエネルギー吸収部材３０，３０を収納する部分の厚さがコア３３を収納する部分の厚さよりも大きく、エネルギー吸収部材３０，３０とコア３３との間に荷重分散フレーム３２を備えるので（図６参照）、サイドシル１２に入力する側面衝突の衝突荷重に対し、エネルギー吸収部材３０，３０の厚さを増加させてエネルギー吸収性能を高めながら、その車幅方向内側の車体フロア１１の厚さを減少させて軽量化を図ることができる。

また車体フロア１１の突出部１１ｃの一部を切り欠いた凹部１１ｊに嵌合する金属製のセンターピラー支持ブラケット５３の上壁５３ｂおよび下壁５３ｃで車体フロア１１およびサイドシル１２を上下から挟持し、センターピラー支持ブラケット５３の上面にセンターピラー１５の下端を支持したので、センターピラー支持ブラケット５３が車体フロア１１およびサイドシル１２から車幅方向外側に突出するのを防止して車体のデザイン性を維持しながら、サイドシル１２にセンターピラー１５を強固に支持することができる。

またフロントピラーロア１３の上端およびリヤピラー１４の上端を、フロントピラーアッパー１６ａおよびルーフサイドレール１６ｂを一体化した上部部材１６で接続したので、車体のドア開口部まわりの強度を高めることができる。

また左右のリヤピラー１４，１４間に架設した後部隔壁１８に車体フロア１１のアッパーフロアパネル２６，２６の後端を接合し、後部隔壁１８の後方に後部フロア４４を有する荷室４５を形成したので（図２参照）、アッパーフロアパネル２６，２６および後部フロア４４を一つの部材で構成する場合に比べて、ＣＦＲＰ積層板の屈曲部を減少させて生産性を高めることができる。

第２の実施の形態

次に、図８〜図１０に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態は、サイドシル１２よりなる側方骨格中央部と、フロントピラーロア１３よりなる側方骨格前部と、リヤピラー１４よりなる側方骨格後部とをＣＦＲＰ積層板で一体に構成した側方骨格の構造に関するものである。

側方骨格中央部（サイドシル１２）は、外側壁４６、上壁４７および下壁４８を一体に構成する略Ｕ字状断面の第１ＣＦＲＰ積層板Ｓ１と、内側壁４９を構成する略平板状断面の第２ＣＦＲＰ積層板Ｓ１とを接合して閉断面に構成される（図９（Ｃ）参照）。

側方骨格中央部の前端に屈曲部を介して接続される側方骨格前部（フロントピラーロア１３）は、何れも略平板状断面の外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９をそれぞれ構成する第３〜第６ＣＦＲＰ積層板Ｓ３〜Ｓ６を接合して閉断面に構成される（図９（Ａ）参照）。同様に、側方骨格中央部の後端に屈曲部を介して接続される側方骨格後部（リヤピラー１４）は、何れも略平板状断面の外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９をそれぞれ構成する第７〜第１０ＣＦＲＰ積層板Ｓ７〜Ｓ１０を接合して閉断面に構成される（図９（Ｅ）参照）。

側方骨格中央部の前端が側方骨格前部の後端に接続する部分では、側方骨格中央部が側方骨格前部の外側にオーバーラップして接着されるが、オーバーラップする部分に段差が発生しないように、側方骨格前部の後端がクランク状断面に折り曲げられる。これにより、側方骨格中央部および側方骨格前部の接続部の外面が平坦になって美観が確保される（図１０（Ａ）参照）。側方骨格中央部および側方骨格後部の接続部も、同様にして平坦に構成される（図１０（Ｂ）参照）。

側方骨格前部の上部および下部には、フロントドアのドアヒンジ（図示せず）を取り付けるための金属製のドアヒンジ取付部５４，５４が固定される。ドアヒンジ取付部５４，５４の近傍の側方骨格前部の内部には、外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９の内面に全周を接続された隔壁板５５，５５が配置されており、隔壁板５５，５５によりドアヒンジ取付部５４，５４の取付強度が高められる。

以上のように、本実施の形態によれば、側方骨格前部および側方骨格後部では、外側壁４６および上壁４７が接合するコーナー部５０は厚肉となるように相互にオーバーラップし、外側壁４６および下壁４８が接合するコーナー部５１は厚肉となるように相互にオーバーラップするので、Ｕ字状断面を有するために強度が高い外側壁４６は、その上下のコーナー部５０，５１が厚肉となって更に強度が増加することで、側方骨格中央部に側方骨格前部および側方骨格後部が連続する屈曲部の曲げ剛性を高めることができるだけでなく、外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９のオーバーラップしない部分を薄肉にして軽量化を図ることができる。

しかも側方骨格前部および側方骨格後部の外郭を外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９に分割したので、それら四つの部材の全てを基本的に平坦な部材で構成してＣＦＲＰ積層板の賦形性を高めることができるだけでなく、応力が集中する屈曲部を減らして強度を高めることができる。

一方、側方骨格中央部は、外側壁４６、上壁４７、下壁４８および内側壁４９が１枚のＣＦＲＰ積層板で一体に構成されるので重量の軽減および生産性の向上が可能となる。

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、サイドシル１２を構成するＣＦＲＰ積層板のＵＤプリプレグの積層数や、そのカーボン連続繊維の配向方向は実施の形態に限定されるものではない。

１１ 車体フロア
１１ｃ 突出部
１１ｊ 凹部
１２ サイドシル
１３ フロントピラーロア
１４ リヤピラー
１５ センターピラー
１６ 上部部材
１６ａ フロントピラーアッパー
１６ｂ ルーフサイドレール
１８ 後部隔壁
２５ アンダーフロアパネル
２６ アンダーフロアパネル
３０ エネルギー吸収部材
３２ 荷重分散フレーム
３３ コア
４４ 後部フロア
４５ 荷室
４６ 外側壁
４７ 上壁
４８ 下壁
４９ 内側壁
５０ コーナー部
５１ コーナー部
５３ センターピラー支持ブラケット
５４ ドアヒンジ取付部
５５ 隔壁板

Claims (10)

1. 車体フロア（１１）の車幅方向外端部の上面に接合されるサイドシル（１２）と、前記サイドシル（１２）の前端から起立するフロントピラーロア（１３）と、前記サイドシル（１２）の後端から起立するリヤピラー（１４）とをＣＦＲＰ積層板で一体に構成する自動車の車体構造であって、
   前記サイドシル（１２）の横断面は、車幅方向内側に開放するＵ字状の外側壁（４６）と、前記外側壁（４６）の上端から車幅方向内側に延びる上壁（４７）と、前記外側壁（４６）の下端から車幅方向内側に延びる下壁（４８）と、前記上壁（４７）の車幅方向内端から下方に延びて前記下壁（４８）の車幅方向内端に接合する内側壁（４９）とを備え、前記外側壁（４６）および前記上壁（４７）が接合するコーナー部（５０）は厚肉となるように相互にオーバーラップし、前記外側壁（４６）および前記下壁（４８）が接合するコーナー部（５１）は厚肉となるように相互にオーバーラップすることを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記ＣＦＲＰ積層板は、疑似等方性となるようにカーボン連続繊維の配向方向が異なる複数枚のＵＤプリプレグを積層して構成され、前記コーナー部（５０，５１）において前記ＣＦＲＰ積層板は３０ｍｍ以上オーバーラップすることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記車体フロア（１１）は前記サイドシル（１２）よりも車幅方向外側に突出する突出部（１１ｃ）を備え、少なくとも前記突出部（１１ｃ）内にエネルギー吸収部材（３０）を配置したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記車体フロア（１１）は、ＣＦＲＰ積層板よりなるアンダーフロアパネル（２５）およびＣＦＲＰ積層板よりなるアッパーフロアパネル（２６）間に挟持したコア（３３）を備え、前記エネルギー吸収部材（３０）を収納する部分の厚さが前記コア（３３）を収納する部分の厚さよりも大きく、前記エネルギー吸収部材（３０）と前記コア（３３）との間に荷重分散フレーム（３２）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
5. 前記フロントピラーロア（１３）の上端および前記リヤピラー（１４）の上端を、フロントピラーアッパー（１６ａ）およびルーフサイドレール（１６ｂ）を一体化した上部部材（１６）で接続したことを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
6. 左右の前記リヤピラー（１４）間に架設した後部隔壁（１８）に前記車体フロア（１１）の後端を接合し、前記後部隔壁（１８）の後方に前記車体フロア（１１）よりも一段高い後部フロア（４４）を有する荷室（４５）を形成したことを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
7. 前記突出部（１１ｃ）を切り欠いた凹部（１１ｊ）に嵌合する金属製のセンターピラー支持ブラケット（５３）で前記車体フロア（１１）および前記サイドシル（１２）を上下から挟持し、前記センターピラー支持ブラケット（５３）にセンターピラー（１５）の下端を支持したことを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
8. サイドシル（１２）を構成する側方骨格中央部と、前記サイドシル（１２）の前端から屈曲部を介して起立してフロントピラーロア（１３）を構成する側方骨格前部と、前記サイドシル（１２）の後端から屈曲部を介して起立してリヤピラー（１４）を構成する側方骨格後部とをＣＦＲＰ積層板で一体に形成し、
   前記側方骨格前部および前記側方骨格後部の横断面は、車幅方向内側に開放するＵ字状の外側壁（４６）と、前記外側壁（４６）の上端から車幅方向内側に延びる上壁（４７）と、前記外側壁（４６）の下端から車幅方向内側に延びる下壁（４８）と、前記上壁（４７）の車幅方向内端から下方に延びて前記下壁（４８）の車幅方向内端に接合する内側壁（４９）とを備え、前記外側壁（４６）および前記上壁（４７）が接合するコーナー部（５０）は厚肉となるように相互にオーバーラップし、前記外側壁（４６）および前記下壁（４８）が接合するコーナー部（５１）は厚肉となるように相互にオーバーラップすることを特徴とする自動車の車体構造。
9. 前記側方骨格中央部は、外側壁（４６）、上壁（４７）および下壁（４８）が１枚のＣＦＲＰ積層板で一体に構成され、前記側方骨格前部および前記側方骨格後部に対して外面が平坦になるように重ね合わせて接合されることを特徴とする、請求項８に記載の自動車の車体構造。
10. 前記側方骨格前部の内面に隔壁板（５５）を接合し、前記隔壁板（５５）の近傍の前記側方骨格前部にドアヒンジ取付部（５４）を設けたことを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の自動車の車体構造。

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