JP2018184063A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術による自動車の車体側壁構造に極僅かの補強部材を追加することにより強度および剛性を大きく増大させる。【解決手段】フロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレール、フロアサイドレールを含む自動車の車体構造において、フロントピラーおよびセンターピラーのルーフサイドレールまたはフロアサイドレールとの接合部に近い部分、ルーフサイドレールのフロントピラーまたはセンターピラーとの接合部に近い部分であって、横方向力が作用したとき該ピラーまたはレールにおける曲げ応力が最大となる部分の少なくとも一つにＦＲＰ等の軽量高剛性材料で造形された補強部材を貼着する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車体構造に係り、特に自動車の車体の強度を確保する上で重要なその側壁部の構造を強化することに係る。

自動車の車体を軽量にして強固な構造とすべく、車体の主要な骨格をＦＲＰ製チューブにより構成し、特に、少なくともフロントピラーロア、フロントピラーアッパーおよびルーフサイドレールを構成するＦＲＰ製チューブを１本のチューブとすることが、下記の特許文献１において提案されている。

特開２０１５-１９３３４１号公報

上記の如く自動車の車体の主要な骨格をＦＲＰ製チューブにより構成し、特に、少なくともフロントピラーロア、フロントピラーアッパーおよびルーフサイドレールを構成するＦＲＰ製チューブを１本のチューブとすれば、確かに軽量にして強固な自動車の車体構造が得られると思われるが、製造コストの大幅な上昇が懸念される。

本発明は、従来技術による自動車の車体構造に極僅かの補強部材を追加することにより自動車の車体の強度および剛性を確保する上で重要な側壁部の強度および剛性を大きく増大させる車体構造を提供することを課題としている。

上記の課題を解決すべく、本発明は、フロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレールおよびフロアサイドレールが互に剛固に接合された自動車の車体構造において、フロントピラーのルーフサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときフロントピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、フロントピラーのフロアサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときフロントピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、センターピラーのルーフサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときセンターピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、センターピラーのフロアサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときセンターピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、ルーフサイドレールのフロントピラーとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときルーフサイドレールにおける曲げ応力が最大となる部分、ルーフサイドレールのセンターピラーとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときルーフサイドレールにおける曲げ応力が最大となる部分の少なくとも一つにＦＲＰ等の軽量高剛性材料で造形された補強部材が貼着されていることを特徴とする車体構造を提案するものである。

自動車の車体の側壁部においては、車両の意匠を呈する外装部材であるアウトサイドパネルのドア開口周辺部が内側から補強されてフロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレールおよびフロアサイドレールと称される部分を構成している。これらのピラーやレールと称される部分の補強は、アウトサイドパネルのドア開口周辺部に折り返し部分を形成したり、アウトサイドパネルのドア開口周辺部に内側から細長い補強用の別部材を一体に固定することにより行われている。そしてフロントピラーおよびセンターピラーの補強部は、それぞれ上端部にてルーフサイドレールの補強部と剛固に接合され、下端部にてフロアサイドレールの補強部と剛固に接合され、これらの補強部はアウトサイドパネルのドア開口周辺部と一体となって剛固な枠体を構成している。

かかる構造の車体に衝突等により異常な外力が加わるとき、車体に加わる外力自体は多くの場合にそうであるように押圧力であっても、それがフロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレール或いはフロアサイドレールに横方向の力成分をもって加わると、フロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレール或いはフロアサイドレールには曲げ力が作用する。一端部にて固定された細長い物体がそれに加わる横方向力によって受ける曲げモーメントの大きさは、固定された該一端部にて最大であり、該一端部より離れるにつれて減少するが、フロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレール、フロアサイドレールは互いに他の部分と接合される部分にてより太く且つより強固な構造とされているので、その各部横断面における曲げ応力の大きさは、他の部分との接合端で最大とはならず、他の部分との接合部に近いがそれより幾分隔たった部分において最大となり、この部分が衝突等による外力に対して最も弱い部分である。

従って、上記の如く、フロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレールおよびフロアサイドレールが互に剛固に接合された自動車の車体構造において、フロントピラーのルーフサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときフロントピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、フロントピラーのフロアサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときフロントピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、センターピラーのルーフサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときセンターピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、センターピラーのフロアサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときセンターピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、ルーフサイドレールのフロントピラーとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときルーフサイドレールにおける曲げ応力が最大となる部分、ルーフサイドレールのセンターピラーとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときルーフサイドレールにおける曲げ応力が最大となる部分の少なくとも一つ（できればより多く）にＦＲＰ等の軽量高剛性材料で造形された補強部材が貼着されていれば、車体構造の強度および剛性を最小限の軽量高剛性材料の貼着によって最大限に達成することができる。尚、フロアサイドレールは車台に近く、フロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレールに比して強固であり、上記の如きＦＲＰ等による軽量高剛性材料に対する要求の度合はフロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレールに比して低いと思われる。

フロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレール、フロアサイドレールを含む自動車の車体の側壁構造の要部の一例を示す斜視図である。 図Ａ〜Ｈは図１に示す車体構造の図１に示す断面Ａ−Ａ〜Ｈ−Ｈにおける車体の従来構造における内側輪郭線とそこに貼着されたＦＲＰ等による軽量高剛性材料による補強部材とを示す幾分解図的断面図である。

図１には、アウトサイドパネル１０のドア開口周辺部が内側から補強されてなるフロントピラー１２、センターピラー１４、ルーフサイドレール１６、フロアサイドレール１８を含む自動車の車体の側壁構造の要部の一例が内側から見た斜視図にて示されている。フロントピラー１２、センターピラー１４、ルーフサイドレール１６、フロアサイドレール１８を構成するアウトサイドパネル１０のドア開口周辺部は元々一体の部材であるが、フロントピラー１２の補強部材はその上端部におけるルーフサイドレール１６の補強部材との接合部２０にてルーフサイドレール１６の補強部材と剛固に接合されており、またその下端部におけるフロアサイドレール１８の補強部材との接合部２２にてフロアサイドレール１８の補強部材と剛固に接合されている。同様に、センターピラー１４の補強部材はその上端部におけるルーフサイドレール１６の補強部材との接合部２４にてルーフサイドレール１６の補強部材と剛固に接合されており、またその下端部におけるフロアサイドレール１８との接合部２６にてフロアサイドレール１８の補強部材と剛固に接合されている。

上記の如き側壁構造を含む自動車の車体に衝突等により異常な外力が加わるとき、車体に加わる外力自体は多くの場合にそうであるように押圧力であっても、それがフロントピラー１２、センターピラー１４、ルーフサイドレール１６或いはフロアサイドレール１８に横方向の力成分をもって加わると、それらに曲げ力が作用する。この場合、一端部にて固定された細長い物体がそれに加わる横方向力によって受ける曲げモーメントの大きさは、固定された該一端部にて最大であり、該一端部より離れるにつれて減少するが、フロントピラー１２、センターピラー１４、ルーフサイドレール１６は、接合部２０，２２，２４，２６等の他の部分と接合される端部にて太く且つより強固な構造とされているので、フロントピラー１２、センターピラー１４、ルーフサイドレール１６の横断面における曲げ応力の大きさは、他の部分との接合部で最大とはならず、他の部分との接合部に近いがそれより幾分隔たった部分において最大となる。

即ち、フロントピラー１２について見れば、衝突等により車体に加わる外力によってフロントピラー１２には種々の態様にて曲げ力が作用するであろうが、その横断面における曲げ応力が最大となるのは、概して断面Ａ−ＡまたはＢ−Ｂの部分である。同様に、衝突等により車体に加わる外力によってセンターピラー１４やルーフサイドレール１６には種々の態様にて曲げ力が作用するであろうが、それらの横断面における曲げ応力が最大となるのは、センターピラー１４においては、概して断面Ｃ−ＣまたはＤ−Ｄの部分であり、ルーフサイドレール１６においては、概して断面Ｅ−Ｅ，Ｆ−ＦまたはＧ−Ｇの部分である。尚、フロアサイドレール１８は車台に近く、フロントピラー１２、センターピラー１４、ルーフサイドレール１６に比して強固であり、上記の最大曲げ応力はフロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレールに比して低いと思われる。

これらの曲げ応力が最大値となる断面部は、接合部２０，２２，２４，２６等が強化されれば、それに応じて当該接合部より遠ざかり、曲げ応力の最大値は引き下げられる。

そこで、これらの曲げ応力が最大値となる部分にＦＲＰ等の軽量高剛性材料で造形された補強部材が貼着されれば、自動車の車体構造の強度および剛性を最小限の補強部材の貼着によって最大限に達成することができる。図２には、図１に示す断面Ａ−Ａ〜Ｈ−Ｈにおける車体の内側輪郭線とそこに貼着されたＦＲＰ等の軽量高剛性材料による補強部材が図Ａ〜Ｈとして幾分解図的な断面図にて示されている。図２の図Ａ〜Ｈは、図１の断面Ａ−Ａ〜Ｈ−Ｈに対応しており、図中の斜線を施された部分がＦＲＰ等の軽量高剛性材料による補強部材である。これらの補強部材は、車体の内側輪郭に合わせてＦＲＰ等の軽量高剛性材料により造形された板状の部材であってよい。尚、断面Ｈはフロントピラー１２とルーフサイドレール１６の接合部に当り、ここでの補強は、該接合部そのものを強化することにより断面Ａ−Ａや断面Ｅ−Ｅにおける応力を下げるものであり、本発明の要旨に関連する参考例である。

以上に於いては本発明を実施例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

１０…アウトサイドパネル、１２…フロントピラー、１４…センターピラー、１６…ルーフサイドレール、１８…フロアサイドレール、２０，２２，２４，２６…接合部

Claims (1)

1. フロントピラー、センターピラー、ルーフサイドレールおよびフロアサイドレールが互に剛固に接合された自動車の車体構造において、フロントピラーのルーフサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときフロントピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、フロントピラーのフロアサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときフロントピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、センターピラーのルーフサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときセンターピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、センターピラーのフロアサイドレールとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときセンターピラーにおける曲げ応力が最大となる部分、ルーフサイドレールのフロントピラーとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときルーフサイドレールにおける曲げ応力が最大となる部分、ルーフサイドレールのセンターピラーとの接合部に近い部分であって車体に捩じれや曲げが作用したときルーフサイドレールにおける曲げ応力が最大となる部分の少なくとも一つにＦＲＰ等の軽量高剛性材料で造形された補強部材が貼着されていることを特徴とする車体構造。

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