JP2019026168A

JP2019026168A - ボディ骨格構造

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Publication number: JP2019026168A
Application number: JP2017149833A
Authority: JP
Inventors: 義光横井; Yoshimitsu Yokoi; 慎一郎室伏; Shinichiro Murofushi; 鈴木　啓介; Keisuke Suzuki; 鈴木　　啓介; 山田　泰稔; Yasutoshi Yamada; 泰稔山田; 哲也篠原; Tetsuya Shinohara; 高田　健司; Kenji Takada; 健司高田; 繁明北村; Shigeaki Kitamura; 宏直伊藤; Hironao Ito
Original assignee: Iida Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Iida Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2037-08-02
Also published as: EP3444170B1; US20190039658A1; EP3444170A1; JP6898169B2; US10703417B2

Abstract

【課題】金属製Ｒ／Ｆの使用量を減らしつつも、ボディ骨格の強度を高く保てる自動車の骨格構造を提供する。【解決手段】ボディ骨格構造は、自動車の側部を構成するボディ骨格構造であって、アウタパネル１２と、前記アウタパネル１２との間に第一方向に長尺な閉空間を形成するべく、前記アウタパネル１２と対向して配されたインナパネル１４と、前記閉空間内に配された金属製のアウタＲ／Ｆ１６と、前記閉空間内に配された樹脂製の樹脂Ｒ／Ｆ２２と、前記閉空間内に配された発泡材２０と、を備え、前記閉空間のうち前記第一方向の少なくとも一部範囲には、前記アウタＲ／Ｆ１６と前記樹脂Ｒ／Ｆ２２との間に前記発泡材２０を充填してなる三層構造体２６が配されている。【選択図】図３

Description

本明細書は、自動車の側部を構成するボディ骨格構造、特に、ボディ骨格の一部であるピラーまたはレールの構造に関する。

自動車の側部には、当該自動車の高さ方向に延びるピラー、および、当該自動車の前後方向等に延びるレール等の骨格が存在する。こうしたピラーおよびレールは、通常、インナパネルと、当該インナパネルとの間に閉空間を形成するべく、当該インナパネルと対向して配されたアウタパネルと、を有しており、全体としては、中空構造となっている。

このピラーおよびレールの内部空間（閉空間）には、ピラーおよびレールを補強するために金属製の部材が配される。例えば、特許文献１には、閉空間内に金属製の補強部材を配したピラー構造が開示されている。

図９は、特許文献１に開示のピラー構造を示す図である。図９に示す通り、特許文献１に開示のピラー構造は、アウタパネル１２とインナパネル１４とで閉断面を成し、この閉断面内にアウタパネル１２沿いにアウタリーンフォースメント（以下「アウタＲ／Ｆ」と略す。他部材においても同じ）１６が設置され、インナパネル１４沿いにインナＲ／Ｆ１８が設置されている。さらに、このピラー構造は、アウタＲ／Ｆ１６沿いに設置された補助Ｒ／Ｆ４０も有している。通常、こうした補助Ｒ／Ｆ４０は、アウタＲ／Ｆ１６およびインナＲ／Ｆ１８と同じ金属製となっている。

特開２００７−３２６３７６号公報

ここで、アウタＲ／Ｆ１６またはインナＲ／Ｆ１８を補強するために、さらに、金属製の補助Ｒ／Ｆ４０を設けた場合、ピラーやレールの強度を向上できる一方で、コストや重量の増加という別の問題を招く。

また、特許文献１のピラー構造では、側面衝突荷重に対するアウタパネル１２の剛性を強化するために、アウタＲ／Ｆ１６、補助Ｒ／Ｆ４０、インナＲ／Ｆ１８をいずれも、幅方向中間位置において、厚み方向中央に突出するように屈曲させており、幅方向中間位置において補助Ｒ／Ｆ４０とインナＲ／Ｆ１８とを近接させている。しかし、金属からなる補助Ｒ／Ｆ４０は、その組み付け性等を考慮すると、インナＲ／Ｆ１８に密着させることは難しく、補助Ｒ／Ｆ４０とインナＲ／Ｆ１８との間には、必ず、多少の間隙４２が存在していた。かかる間隙４２が存在すると、側面衝突荷重Ｆを受けた場合に、アウタＲ／Ｆ１６や補助Ｒ／Ｆ４０が変形しやすくなり、これらアウタＲ／Ｆ１６および補助Ｒ／Ｆ４０の断面座屈を招きやすかった。

さらに、別の問題として、インナＲ／Ｆ１８またはアウタＲ／Ｆ１６を補強するために金属製の補助Ｒ／Ｆ４０を用いた場合、当該補助Ｒ／Ｆ４０と、インナＲ／Ｆ１８またはアウタＲ／Ｆ１６と、をスポット溶接する必要がある。しかし、これらＲ／Ｆの形状によっては、溶接ガンが内部に入れない場合があり、二つのＲ／Ｆを溶接することが困難な場合もあった。

以上の通り、インナＲ／ＦまたはアウタＲ／Ｆを補強するために金属製の補助Ｒ／Ｆを用いた場合、上述した種々の問題を招くおそれがある。そこで、本明細書では、金属製Ｒ／Ｆの使用量を減らしつつも、ボディ骨格の強度を高く保てる自動車の骨格構造を開示する。

本明細書で開示するボディ骨格構造は、自動車の側部を構成するボディ骨格構造であって、アウタパネルと、前記アウタパネルとの間に第一方向に長尺な閉空間を形成するべく、前記アウタパネルと対向して配されたインナパネルと、前記閉空間内に配された金属製の第一Ｒ／Ｆと、前記閉空間内に配された樹脂製の第二Ｒ／Ｆと、前記閉空間内に配された発泡材と、を備え、前記閉空間のうち前記第一方向の少なくとも一部範囲には、前記第一Ｒ／Ｆと前記第二Ｒ／Ｆとの間に前記発泡材を充填してなる三層構造体が配されている、ことを特徴とする。

かかる構成とすれば、金属製の第一Ｒ／Ｆが、発泡材および樹脂製の第二Ｒ／Ｆで補強される。ここで、第二Ｒ／Ｆは、樹脂であるため、発泡材の発泡変形に追従して変形し、発泡材の発泡後も当該発泡材に密着した状態を維持できる。その結果、金属製Ｒ／Ｆの使用量を減らしつつも、ボディ骨格の強度を高く保てる。

また、前記閉空間のうち前記第一方向の少なくとも一部範囲は、前記三層構造体によって２以上の区画に区分けされたハニカム構造を有してもよい。

ハニカム構造を構成することで、ボディ骨格構造の強度をより向上できる。

また、前記インナパネルと前記アウタパネルは、前記自動車の高さ方向に延びるピラーを構成し、さらに、前記閉空間内に配された金属製の第三Ｒ／Ｆを備え、前記閉空間のうち前記第一方向の少なくとも一部範囲において、前記第三Ｒ／Ｆは、前記発泡材を挟んで、前記第一Ｒ／Ｆの反対側に配されてもよい。

金属製の第三Ｒ／Ｆを用いることで、ボディ骨格構造の強度をより向上できる。また、第一、第三Ｒ／Ｆの間に発泡材を配することで、第三Ｒ／Ｆが受けた衝突荷重が、発泡材を介して、第一Ｒ／Ｆで早期に支持される。その結果、第三Ｒ／Ｆの変形、座屈が効果的に抑制される。

この場合、前記閉空間のうち前記高さ方向の少なくとも一部範囲において、前記第一Ｒ／Ｆは、ピラー幅方向中央が、前記第三Ｒ／Ｆに向かって突出した断面略ハット形であり、前記発泡材は、前記第一Ｒ／Ｆの前記ハット形の天面部と、前記第三Ｒ／Ｆとの間隙を埋めていてもよい。

第一Ｒ／Ｆと第三Ｒ／Ｆとの間隙を、発泡材で埋めることで、第三Ｒ／Ｆの変形、座屈がより効果的に抑制される。

また、この場合、前記閉空間のうち前記高さ方向の少なくとも一部範囲において、前記発泡材は、前記第一Ｒ／Ｆに沿った断面略ハット形を有しており、前記第二Ｒ／Ｆは、前記発泡材の外面のうち、前記ハットの立ち上がり部を覆っていてもよい。

第一Ｒ／Ｆのハットの立ち上がり部が発泡材で、発泡材のハットの立ち上がり部が第二Ｒ／Ｆで、それぞれ覆われ補強されることで、第一Ｒ／Ｆの立ち上がり部の変形、座屈が効果的に抑制され、ひいては、ピラーの変形をより確実に抑制できる。さらに、第一Ｒ／Ｆの片面が発泡材で覆われ、補強されることで、第一Ｒ／Ｆの面剛性を向上でき、ルーフ衝突荷重に対する耐力も向上できる。

また、前記インナパネルと前記アウタパネルは、前記自動車の前記第一方向に延びるレールを構成し、前記閉空間のうち前記高さ方向の少なくとも一部範囲において、前記第一Ｒ／Ｆは、そのレール幅方向中央が前記アウタパネルに向かって突出した断面略コップ形であり、前記発泡材および前記第二Ｒ／Ｆは、前記第一Ｒ／Ｆのコップ形の凹部内に配されてもよい。

かかる構成とすることで、第一Ｒ／Ｆのコップ形の凹部内のように、溶接ガンの進入が困難な箇所（コップ形の凹部内）でも、確実に補強することができ、レールの強度を向上できる。

本明細書で開示するボディ骨格構造によれば、金属製の第一Ｒ／Ｆが、発泡材および樹脂製の第二Ｒ／Ｆで補強される。ここで、第二Ｒ／Ｆは、樹脂であるため、発泡材の発泡変形に追従して変形し、発泡材の発泡後も当該発泡材に密着した状態を維持できる。その結果、金属製Ｒ／Ｆの使用量を減らしつつも、ボディ骨格の強度を高く保てる。

自動車の斜視図である。ピラーの概略分解斜視図である。図２の高さ位置Ｚ３におけるピラーの断面図である。他の高さ位置におけるピラーの概略断面図である。側面衝突荷重に対する強度確認実験の結果を示す図である。ルーフ衝突荷重に対する強度確認実験の結果を示す図である。図１の位置Ｘ３におけるレールの断面図である。他の位置におけるレールの断面図である。特許文献１に開示されているピラーの断面図である。従来のレールの一例を示す断面図である。

以下、自動車の側部を構成するボディ骨格構造について図面を参照して説明する。図１は、自動車の斜視図である。自動車の側部には、ボディ骨格構造として、車両高さ方向に長尺なピラー１０および車両前後方向に長尺なレール５０が設けられている。

はじめに、ピラー１０の構成について説明する。図２は、ピラー１０の概略分解斜視図である。また、図３は、最も代表的な高さ位置Ｚ３におけるピラー１０の断面図であり、図４は、その他の高さ位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ４，Ｚ５におけるピラー１０の概略断面図である。なお、以下の説明において、ピラー１０の長尺方向（車両高さ方向）および厚み方向（車両幅方向）に直交する方向（車両の前後方向、図３における紙面左右方向）のことを「ピラー幅方向」と呼ぶ。

ピラー１０は、アウタパネル１２とインナパネル１４と、を有している。アウタパネル１２は、車両幅方向内側に向かって開口した略ハット形の水平断面形状を有している。インナパネル１４は、アウタパネル１２との間に、高さ方向に長尺な閉空間（以下「ピラー空間」と呼ぶ）を形成するべく、アウタパネル１２に対向して配された部材である。このアウタパネル１２とインナパネル１４のピラー幅方向両端は、互いに対向した状態で溶接される。

このピラー空間内には、ピラー１０の強度を向上するために、複数の補強部材が配されている。具体的には、ピラー空間内には、アウタＲ／Ｆ１６（第一Ｒ／Ｆ）、インナＲ／Ｆ１８（第三Ｒ／Ｆ）、発泡材２０、および、樹脂Ｒ／Ｆ２２（第二Ｒ／Ｆ）が配されている。このうち、アウタＲ／Ｆ１６およびインナＲ／Ｆ１８は、金属からなる補強部材である。また、樹脂Ｒ／Ｆ２２（第二Ｒ／Ｆ）は、比較的、強度が高く、かつ、発泡材２０の発泡変形に追従して変形可能な樹脂、例えば、強化ナイロン等からなる。さらに、発泡材２０は、熱硬化性の高剛性発泡材、例えば、エポキシ樹脂系発泡材や発泡ウレタンフォーム等から成る。この発泡材２０は、発泡前の状態で、ピラー１０に組み付けられ、ピラー１０の組み立て途中、または、組み立て完了後に加熱され、発泡変形する。

図２、図４から明らかな通り、これら複数の補強部材１６，１８，２０，２２の配置関係や水平断面形状は、高さ位置によって変化する。以下では、最も代表的な高さ位置Ｚ３におけるピラー１０の構成について図３を参照して説明する。

高さ位置Ｚ３において、アウタパネル１２は、車両幅方向内側に向かって開口した略ハット形の水平断面形状を有している。インナパネル１４は、車両幅方向外側に向かって開口した略ハット形の水平断面形状を有している。アウタパネル１２およびインナパネル１４は、それぞれのピラー幅方向両端（ハット形の鍔部に相当）において互いに溶接されている。

アウタＲ／Ｆ１６は、アウタパネル１２に沿った形状、すなわち、車両幅方向内側に向かって開口した略ハット形の水平断面形状を有している。アウタＲ／Ｆ１６のピラー幅方向両端（ハット形の鍔部に相当）は、アウタパネル１２およびインナパネル１４に挟み込まれ、溶接される。

インナＲ／Ｆ１８は、アウタＲ／Ｆ１６よりも車両幅方向内側に配されており、車両幅方向内側に向かって開口した略ハット形の水平断面形状を有している。インナＲ／Ｆ１８のピラー幅方向長さは、インナパネル１４の幅方向長さより短く、インナＲ／Ｆ１８のピラー幅方向両端（ハット形の鍔部に相当）は、インナパネル１４の内面（ハット形の天面に相当）に溶接されている。したがって、インナＲ／Ｆ１８とインナパネル１４との間には、断面略台形の区画Ｅ１が形成されている。

発泡材２０は、インナＲ／Ｆ１８の車両幅方向外側の面を覆うように配されている。したがって、発泡材２０も、インナＲ／Ｆ１８と同様に、車両幅方向内側に向かって開口した略ハット形の水平断面形状を有している。この発泡材２０は、発泡前の略シート状の状態で、インナＲ／Ｆ１８に貼着される。そして、ピラー１０の組み立て途中、または組み立て完了後に、ピラー１０が、加熱されることで、発泡材２０が発泡する。

この発泡材２０の厚みは、発泡後の状態において、インナＲ／Ｆ１８のハット形の天面と、アウタＲ／Ｆ１６のハット形の天面との間隙を完全に埋められるような厚みに設定されている。すなわち、インナＲ／Ｆ１８のハット形の天面と、アウタＲ／Ｆ１６のハット形の天面との間隙の距離をＴとした場合、発泡材２０の厚みは、発泡前でＴ未満、かつ、発泡後Ｔ以上となるように設定されている。

樹脂Ｒ／Ｆ２２は、発泡材２０のハットの立ち上がり部を覆うように配されている。この樹脂Ｒ／Ｆ２２は、図２に示すように、発泡前の発泡材２０に貼着され、両者２０，２２は、一体の部品として構成されている。樹脂Ｒ／Ｆ２２は、発泡材２０の発泡変形に追従して変形できるため、発泡材２０の発泡後も、当該発泡材２０に密着した状態を維持できる。換言すれば、ピラー１０が完成した状態において、インナＲ／Ｆ１８と樹脂Ｒ／Ｆ２２との間には、発泡材２０が充填されていると言える。そして、ピラー空間内には、インナＲ／Ｆ１８、発泡材２０、樹脂Ｒ／Ｆ２２が厚み方向に重なった三層構造体２６が存在すると言える。

この三層構造体２６に着目してみると、三層構造体２６は、車両幅方向内側に向かって開口した略ハット形の水平断面形状を有している。そして、三層構造体２６のハットの鍔に対応する箇所は、インナパネル１４に溶接されており、三層構造体２６のハットの天面に対応する箇所は、アウタＲ／Ｆ１６に密着している。その結果、高さ位置Ｚ３付近において、三層構造体２６は、ピラー空間を三つの区画Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に区分けしており、ピラー空間内にいわゆるハニカム構造が形成される。

このように、ピラー空間のうち長尺方向の一部範囲（高さ位置Ｚ３周辺の範囲）において、図３に示すような構成とする理由について従来技術と比較して説明する。図９は、特許文献１に開示されているピラー１０の水平断面図である。図９に示すピラー１０は、互いに対向して配されたアウタパネル１２とインナパネル１４を有しており、両パネル１２，１４との間には、略矩形のピラー空間が形成されている。さらに、ピラー空間内には、金属製のアウタＲ／Ｆ１６と、金属製のインナＲ／Ｆ１８と、が設けられている。ここで、組み付け等の関係上、アウタＲ／Ｆ１６とインナＲ／Ｆ１８との間には、必ず、ある程度の間隙４２が必要となる。かかる間隙４２を設けることで、アウタＲ／Ｆ１６とインナＲ／Ｆ１８との干渉を気にすることなく、両Ｒ／Ｆ１６，１８を容易に組み付けることができる。

しかし、こうした間隙４２が存在すると、側面衝突荷重Ｆを受けた場合に、アウタＲ／Ｆが変形し、座屈しやすくなる。そこで、一部では、ピラー空間内に、さらに、インナＲ／Ｆ１８に沿う金属製の補助Ｒ／Ｆ４０を設けることも提案されている。かかる金属製の補助Ｒ／Ｆ４０を設けることで、インナＲ／Ｆ１８の座屈が効果的に防止され、ひいては、ピラー１０の強度が向上される。

しかし、金属製のＲ／Ｆ４０を設けた場合、コストや重量の増加という別の問題を招く。そこで、本明細書で開示するピラー１０では、補助Ｒ／Ｆ４０を設けず、替わりに、インナＲ／Ｆ１８、発泡材２０、樹脂Ｒ／Ｆ２２が並んだ三層構造体２６を設けている。これにより、重量やコストの増加を防止しつつ、ピラー１０の強度を向上できる。

具体的に説明すると、発泡材２０を設けた場合、当該発泡材２０は、発泡変形することで、他部材（アウタＲ／Ｆ１６）に容易に密着できるため、ピラー空間内を複数の区画Ｅ１〜Ｅ３に区分けしたハニカム構造を容易に形成することができる。ハニカム構造を構成することで、ピラー１０の強度をより向上できる。

具体的には、アウタＲ／Ｆ１６とインナＲ／Ｆ１８との間隙を埋める発泡材２０を設けることで、側面衝突荷重Ｆを受けた場合、アウタＲ／Ｆ１６が、早期に、発泡材２０に接触できる。そして、アウタＲ／Ｆ１６が受けた側面衝突荷重Ｆが、発泡材２０を介してインナＲ／Ｆ１８で支持されるため、アウタＲ／Ｆ１６の変形、座屈が効果的に抑制される。

ただし、側面衝突荷重Ｆを受けて、アウタＲ／Ｆ１６のハット形の立ち上がり部１８ａが座屈すると、インナＲ／Ｆ１８も変形する。そこで、アウタＲ／Ｆ１６のハット形の立ち上がり部１８ａを補強するために、当該ハット形の立ち上がり部１８ａを発泡材２０で覆って補強している。ただし、発泡材２０のみでは、強度が不足することが予想されるため、本明細書で開示するピラー１０では、この発泡材２０に密着する樹脂Ｒ／Ｆ２２を設け、発泡材２０およびインナＲ／Ｆ１８を補強している。ここで、発泡材２０は、加熱により発泡変形するが、樹脂Ｒ／Ｆ２２は、この発泡変形に追従して変形できるため、発泡材２０の発泡後も、樹脂Ｒ／Ｆ２２と発泡材２０とが密着した状態を維持でき、発泡材２０を確実に補強できる。そして、これにより、アウタＲ／Ｆ１６のハット形の立ち上がり部１８ａの座屈、ひいては、ピラー１０の変形をより確実に抑制できる。

さらに、ピラー１０は、ルーフ衝突荷重（図３における紙面垂直方向の力）を受けることもある。本明細書で開示するピラー１０は、インナＲ／Ｆ１８の片面が、発泡材２０および樹脂Ｒ／Ｆ２２により覆われ、補強されている。その結果、インナＲ／Ｆ１８の面剛性が向上し、ルーフ衝突荷重に対する耐性も向上できる。結果として、ピラー１０の変形をより抑制できる。

さらに、発泡材２０および樹脂Ｒ／Ｆ２２は、いずれも、金属製の補助Ｒ／Ｆ４０に比べて軽量であるため、ピラー１０の重量を軽減できる。例えば、車両によって多少異なるが、発泡材２０および樹脂Ｒ／Ｆ２２の合計重量は、金属製の補助Ｒ／Ｆ４０の重量の約１／２以下にできる。

次に、強度の確認実験の結果について図５、図６を参照して説明する。図５は、側面衝突荷重に対する強度確認実験の結果を、図６は、ルーフ衝突荷重に対する強度確認実験の結果を示している。図５において、横軸は、側面からピラー１０を押圧する負荷子の変位位置を、縦軸は、そのとき負荷子が受ける反力を、示している。また、図６において、横軸は、上面（ルーフ側）からピラー１０を押圧する負荷子の変位位置を、縦軸は、そのとき負荷子が受ける反力を、示している。

さらに、図５、図６において、条件１（実線）は、図３に示すピラー構造、すなわち、金属製の補助Ｒ／Ｆ４０を有さない一方で、発泡材２０および樹脂Ｒ／Ｆ２２を有する構造での実験結果を示している。条件２（一点鎖線）は、図９に示す従来のピラー構造、すなわち、金属製の補助Ｒ／Ｆ４０を有するピラー構造での実験結果を示している。条件３（二点鎖線）は、補助Ｒ／Ｆ４０、発泡材２０、樹脂Ｒ／Ｆ２２のいずれも有さない構造での実験結果を示している。

図５から明らかな通り、補助Ｒ／Ｆ４０や発泡材２０等を有さない条件３は、反力が全体的に小さく、条件３における最大反力は、条件１，２における最大反力よりも１割程度低くなっていることが分かる。一方、条件１と条件２の反力は、大きな差はなく、特に、条件１の最大反力と条件２の最大反力は、ほぼ同じであることが分かる。これは、側面衝突荷重に対して、発泡材２０および樹脂Ｒ／Ｆ２２を有する条件１は、金属製の補助Ｒ／Ｆ４０を有する条件２とほぼ同程度の強度を有していると言える。

同様に、図６から明らかな通り、補助Ｒ／Ｆ４０や発泡材２０等を有さない条件３は、反力が全体的に小さく、条件３における最大反力は、条件１，２における最大反力よりも２割程度低くなっていることが分かる。一方、条件１と条件２の反力は、大きな差はなく、特に、条件１の最大反力は、条件２の最大反力よりも僅かに大きい。これは、ルーフ衝突荷重に対して、発泡材２０および樹脂Ｒ／Ｆ２２を有する条件１は、金属製の補助Ｒ／Ｆ４０を有する条件２とほぼ同程度、あるいは、条件２以上の強度を有していると言える。つまり、図３に示す構造を有することで、重量増加を避けつつも、金属製の補助Ｒ／Ｆ４０を有する場合と同様の強度を確保できる。

なお、図３に示す構成は、ピラー１０の長尺方向（車両高さ方向）全体に亘って有する必要はなく、ピラー１０の長尺方向の一部範囲（高さ位置Ｚ３付近）のみで有するのでよい。したがって、図４に示す通り、インナＲ／Ｆ１８がない範囲（高さ位置Ｚ１，Ｚ５付近）や、発泡材２０がインナＲ／Ｆ１８の立ち上がり部を覆っていない範囲（高さ位置Ｚ２，Ｚ４付近）等があってもよい。

次に、レール５０の構成について説明する。レール５０は、ピラー１０とともに、自動車の側部を構成するボディ骨格構造である。レール５０は、車両前後方向に長尺となっている。図７は、図１における位置Ｘ３における断面図である。なお、以下の説明において、レール５０のアウタパネル５２とインナパネル５４との対向する方向を「レール厚み方向」と呼び、このレール厚み方向およびレール長尺方向に直交する方向を、「レール幅方向」と呼ぶ。

レール５０も、ピラー１０と同様に、アウタパネル５２とインナパネル５４と、を有している。アウタパネル５２は、車両幅方向内側に向かって開口した略コップ形の水平断面形状を有している。インナパネル５４は、アウタパネル５２との間に、車両前後方向に長尺な閉空間（以下「レール空間」と呼ぶ）を形成するべく、アウタパネル５２に対向して配された部材である。このアウタパネル５２とインナパネル５４のレール幅方向両端は、互いに対向した状態で溶接される。

このレール空間内には、レール５０の強度を向上するために、補強部材が配されている。具体的には、レール空間内には、金属製のレールＲ／Ｆ５６（第一Ｒ／Ｆ）、発泡材５８、および、樹脂Ｒ／Ｆ６０（第二Ｒ／Ｆ）が配されている。樹脂Ｒ／Ｆ６０は、比較的、強度が高く、かつ、発泡材５８の発泡に伴う変形に追従して変形可能な樹脂、例えば、強化ナイロン等からなる。さらに、発泡材５８は、熱硬化性の高剛性発泡材、例えば、発泡ウレタンフォームから成る。この発泡材５８は、発泡前の状態で、レール５０に組み付けられ、レール５０の組み立て途中、または、組み立て完了後に加熱され、発泡する。

これらレールＲ／Ｆ５６、発泡材５８、樹脂Ｒ／Ｆ６０の配置関係や断面形状は、レール長尺方向位置によって変化する。以下では、最も代表的な位置におけるレール構造について図７を参照して説明する。

代表的な位置において、アウタパネル５２は、車両幅方向内側に向かって開口した略コップ形の断面形状を有している。インナパネル５４は、車両幅方向外側に向かって開口した略コップ形の断面形状を有している。アウタパネル５２およびインナパネル５４は、それぞれのレール幅方向両端において互いに溶接されている。

レールＲ／Ｆ５６は、車両幅方向内側に向かって開口した略コップ形の断面形状を有している。レールＲ／Ｆ５６のレール幅方向両端は、アウタパネル５２およびインナパネル５４に挟み込まれ、溶接される。

このレールＲ／Ｆ５６の車両幅方向内側の面には、発泡材５８が密着しており、さらに、発泡材５８の車両幅方向内側の面には、樹脂Ｒ／Ｆ６０が密着している。換言すれば、レール空間内には、レールＲ／Ｆ５６と樹脂Ｒ／Ｆ６０との間に発泡材５８を充填してなる三層構造体６２が設けられていると言える。レール空間は、この三層構造体６２により、二つの区画Ｅ４，Ｅ５に区分けされている。樹脂Ｒ／Ｆ６０は、発泡前の発泡材５８に貼着され、樹脂Ｒ／Ｆ６０が貼着された発泡材５８は、発泡前の段階で、レールＲ／Ｆ５６に貼着される。そして、レール５０の組み立ての過程、または、組み立て完了後に、レール５０を加熱することで、発泡材５８が発泡変形する。樹脂Ｒ／Ｆ６０は、この発泡材５８の発泡変形に追従できる程度の柔軟性を有しているため、樹脂Ｒ／Ｆ６０は、発泡材５８が発泡した後も、当該発泡材５８に密着した状態を維持できる。

このようにレール空間のうちレール長尺方向の一部範囲において、図７に示すような構成とする理由について従来技術と比較して説明する。図１０は、従来のレール５０の一例を示す図である。従来のレール５０は、互いに対向して配されたアウタパネル５２とインナパネル５４を有しており、両パネル５２，５４との間には、略矩形のレール空間が形成されている。さらに、レール空間内には、金属製のレールＲ／Ｆ５６が設けられている。このレールＲ／Ｆ５６のみで十分な強度を発揮することは難しいため、従来は、この金属製のレールＲ／Ｆ５６を補強するために、金属製の補助Ｒ／Ｆ７０を配することが提案されていた。補助Ｒ／Ｆ７０は、レールＲ／Ｆ５６に沿った略コップ形の断面形状を有しており、レールＲ／Ｆ５６が成す略コップ形の凹部内に配されている。この補助Ｒ／Ｆ７０のレール幅方向両端は、レールＲ／Ｆ５６に溶接されることが望ましい。

しかし、補助Ｒ／Ｆ７０は、既述した通り、レールＲ／Ｆ５６が形成する凹部内に配される。車種等によっては、このレールＲ／Ｆ５６の凹部の幅が、溶接ガン１００の先端部よりも小さいことがある。この場合、溶接ガン１００の先端部を、レールＲ／Ｆ５６の凹部内に挿し込むことができず、ひいては、補助Ｒ／Ｆ７０を溶接できない。

本明細書で開示するレール５０では、レールＲ／Ｆ５６の形状に関わらず、当該レールＲ／Ｆ５６を確実に補強するために、金属製の補助Ｒ／Ｆ７０に変えて、発泡材５８および樹脂Ｒ／Ｆ６０を設けている。発泡材５８および樹脂Ｒ／Ｆ６０は、溶接ガンを用いることなく、レールＲ／Ｆ５６に取り付けることができる。そのため、発泡材５８および樹脂Ｒ／Ｆ６０は、レールＲ／Ｆ５６の形状に関わらず、当該レールＲ／Ｆ５６の凹部の内側に容易に配することができ、レールＲ／Ｆ５６を容易に補強できる。

また、金属製の補助Ｒ／Ｆ７０に替えて、発泡材５８および樹脂Ｒ／Ｆ６０でレールＲ／Ｆ５６を補強することで、重量およびコストを大幅に低減できる。例えば、車種にもよるが、発泡材５８および樹脂Ｒ／Ｆ６０の合計重量は、補助Ｒ／Ｆ７０の重量の６５％程度に抑えることができる。

以上の通り、レール５０においても、金属製のレールＲ／Ｆ５６、発泡材５８、樹脂Ｒ／Ｆ６０を積層した三層構造体６２を設けることで、金属製の補助Ｒ／Ｆ７０を用いることなく、レール５０の強度を十分に確保することができる。

なお、図７に示す構成は、レール５０の長尺方向（車両前後方向）全体に亘って有する必要はなく、レール５０の長尺方向の一部範囲（位置Ｘ３付近）のみで有するのでよい。したがって、図８に示す通り、インナパネル５４と発泡材５８と樹脂Ｒ／Ｆ６０とが積層された範囲（位置Ｘ２付近）や、レールＲ／Ｆ５６とインナパネル５４との角部近傍にも発泡材５８が配された範囲（位置Ｘ１付近）等があってもよい。

いずれにしても、自動車の側部を構成するボディ骨格構造において、ボディ骨格の内部空間内に、金属製の第一Ｒ／Ｆと樹脂製の第二Ｒ／Ｆとの間に発泡材を充填してなる三層構造体を配することで、重量やコストの増加を抑えつつ、当該ボディ骨格の強度を高く保つことができる。

１０ピラー、１２，５２アウタパネル、１４，５４インナパネル、１６アウタＲ／Ｆ、１８インナＲ／Ｆ、２０，５８発泡材、２２，６０樹脂Ｒ／Ｆ、２６，６２三層構造体、４０，７０補助Ｒ／Ｆ、４２間隙、５０レール、５６レールＲ／Ｆ、１００溶接ガン。

Claims

自動車の側部を構成するボディ骨格構造であって、
アウタパネルと、
前記アウタパネルとの間に第一方向に長尺な閉空間を形成するべく、前記アウタパネルと対向して配されたインナパネルと、
前記閉空間内に配された金属製の第一リーンフォースメントと、
前記閉空間内に配された樹脂製の第二リーンフォースメントと、
前記閉空間内に配された発泡材と、
を備え、
前記閉空間のうち前記第一方向の少なくとも一部範囲には、前記第一リーンフォースメントと前記第二リーンフォースメントとの間に前記発泡材を充填してなる三層構造体が配されている、
ことを特徴とするボディ骨格構造。
請求項１に記載のボディ骨格構造であって、
前記閉空間のうち前記第一方向の少なくとも一部範囲は、前記三層構造体によって２以上の区画に区分けされたハニカム構造を有する、ことを特徴とするボディ骨格構造。
請求項１または２に記載のボディ骨格構造であって、
前記インナパネルと前記アウタパネルは、前記自動車の高さ方向に延びるピラーを構成し、
さらに、前記閉空間内に配された金属製の第三リーンフォースメントを備え、
前記閉空間のうち前記第一方向の少なくとも一部範囲において、前記第三リーンフォースメントは、前記発泡材を挟んで、前記第一リーンフォースメントの反対側に配される、
ことを特徴とするボディ骨格構造。
請求項３に記載のボディ骨格構造であって、
前記閉空間のうち前記高さ方向の少なくとも一部範囲において、
前記第一リーンフォースメントは、ピラー幅方向中央が、前記第三リーンフォースメントに向かって突出した断面略ハット形であり、
前記発泡材は、前記第一リーンフォースメントの前記ハット形の天面部と、前記第三リーンフォースメントとの間隙を埋めている、
ことを特徴とするボディ骨格構造。
請求項４に記載のボディ骨格構造であって、
前記閉空間のうち前記高さ方向の少なくとも一部範囲において、
前記発泡材は、前記第一リーンフォースメントに沿った断面略ハット形を有しており、
前記第二リーンフォースメントは、前記発泡材の外面のうち、前記ハットの立ち上がり部を覆っている
ことを特徴とするボディ骨格構造。
請求項１または２に記載のボディ骨格構造であって、
前記インナパネルと前記アウタパネルは、前記自動車の前後方向に延びるレールを構成し、
前記閉空間のうち前記第一方向の少なくとも一部範囲において、前記第一リーンフォースメントは、そのレール幅方向中央が前記アウタパネルに向かって突出した断面略コップ形であり、前記発泡材および前記第二リーンフォースメントは、前記第一リーンフォースメントのコップ形の凹部内に配されている、
ことを特徴とするボディ骨格構造。