JP2019162920A - 車両骨格構造 - Google Patents
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Abstract
Description
車両骨格構造の一例として、第1実施形態の車両骨格構造40について説明する。なお、各図に適宜示す矢印FRは車両前方(進行方向)を示しており、矢印UPは車両上方を示しており、矢印OUTは車幅方向外側を示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の車幅方向の左右を示すものとする。
アウタパネル22は、車両用骨格部材の一例であり、車幅方向を厚さ方向とする板状で且つA方向(図2参照)に延在されている。アウタパネル22をA方向から見た場合の断面形状は、車幅方向内側に開口したハット状とされている。具体的には、アウタパネル22は、普通鋼板で構成されている。また、アウタパネル22は、側壁23、前壁24、前フランジ25、後壁26及び後フランジ27を有する。
インナパネル32は、車幅方向を厚さ方向として車両前後方向に延びる板状に形成されている。また、インナパネル32には、車両前後方向の前部及び後部において車幅方向内側へ突出された2箇所の凸部34が形成されている。インナパネル32の前端部には、車両前後方向に沿った前フランジ36が形成されている。インナパネル32の後端部には、車両前後方向に沿った後フランジ37が形成されている。ここで、前フランジ36と前フランジ25とが車幅方向にスポット溶接され、後フランジ37と後フランジ27とが車幅方向にスポット溶接されることで、センタピラー18の閉断面空間部38が形成されている。
次に、車両骨格構造40について説明する。
接着シート42は、一例として、シート状に形成された熱硬化性樹脂からなる。また、接着シート42は、側壁23、前壁24及び後壁26(図3参照)の形状及び大きさに合わせて形成されている。さらに、接着シート42は、第1繊維強化樹脂材44を軟化させる際の加熱温度において、溶融される特性を有する。
第1繊維強化樹脂材44は、一例として、不連続繊維とされた複数の炭素繊維48が、不飽和ポリエステル樹脂からなる母材に埋設され且つランダムに配向されたCFRPで構成されている。換言すると、第1繊維強化樹脂材44は、複数の炭素繊維48を有する。炭素繊維48は、第1繊維体の一例である。本明細書における不連続繊維とは、繊維の配向方向の長さが100mmよりも短い繊維を意味する。ランダムに配向とは、複数の不連続繊維の配向方向が異なる(一方向に揃っていない)配向状態を意味する。
第2繊維強化樹脂材46は、一例として、連続繊維とされた複数の炭素繊維49が、不飽和ポリエステル樹脂からなる母材に埋設され且つ一方向に配向されたCFRPで構成されている。換言すると、第2繊維強化樹脂材46は、複数の炭素繊維49を有する。炭素繊維49は、第2繊維体の一例である。本明細書における連続繊維とは、配向方向の長さが100mm以上の繊維を意味する。
次に、第1実施形態の車両骨格構造40の作用並びに効果について説明する。
図7(A)に示すように、接着シート42に対して第2繊維強化樹脂材46が重ねられ、さらに、第2繊維強化樹脂材46に対して第1繊維強化樹脂材44が重ねられる。なお、図7(A)では、複数の炭素繊維48(図4参照)の図示を省略している。また、第1繊維強化樹脂材44は、予め、SMC(Sheet molding compound)成形法により、シート状に形成されている。
図1に示す車両10では、図示しないバリアとの側面衝突時において、センタピラー18に車幅方向内側へ向かう衝突荷重が作用する。図3に示すセンタピラー18において、衝突荷重が作用した場合には、アウタパネル22の車幅方向外側が圧縮状態となり、内側が引張状態となる。ここで、アウタパネル22が車両骨格構造40によって車幅方向内側から支持されているので、車両10では、車両骨格構造40が無い構成に比べて、アウタパネル22の座屈が抑制される。
次に、第2実施形態に係る車両骨格構造60について説明する。
第1繊維強化樹脂材62は、一例として、不連続繊維とされた複数の炭素繊維48(図3参照)が、不飽和ポリエステル樹脂からなる母材に埋設され且つランダムに配向されたCFRPで構成されている。つまり、第1繊維強化樹脂材62は、第1繊維強化樹脂材44(図3参照)と同様の材料で構成されている。ただし、第1繊維強化樹脂材62は、第1繊維強化樹脂材44とは形状が異なっている。具体的には、第1繊維強化樹脂材62には、第2繊維強化樹脂材46に密着された基部64からB方向に(車幅方向内側に)突出された突出部66が形成されている。突出部66は、厚肉部の一例である。
基部64は、一例として、硬化後の状態において、第2繊維強化樹脂材46よりも厚いシート状に形成されている。また、基部64は、車幅方向内側から見た場合に、第2繊維強化樹脂材46を覆う大きさとされている。さらに、基部64は、アウタパネル22の側壁23と、前壁24及び後壁26(図3参照)とに設けられている。
突出部66は、側壁23とB方向に並ぶ範囲のみに形成されており、前壁24及び後壁26(図3参照)には設けられていない。また、突出部66は、一例として、複数の縦リブ67と、複数の縦リブ67と交差され且つ複数の縦リブ67と共に平行四辺形状の格子を形成する複数の横リブ68とを有する。複数の縦リブ67及び複数の横リブ68は、複数のリブの一例である。横リブ68の車幅方向の高さは、一例として、横リブ68の車幅方向の高さよりも高い。複数の縦リブ67の間及び複数の横リブ68の間は、凹部69とされている。凹部69は、厚肉部の一例としての突出部66の一部が欠損された欠損部の一例とみなせる。
次に、第2実施形態の車両骨格構造60の作用並びに効果について説明する。
次に、第3実施形態に係る車両骨格構造70について説明する。
第1繊維強化樹脂材72は、一例として、不連続繊維とされた複数の炭素繊維48(図3参照)が、不飽和ポリエステル樹脂からなる母材に埋設され且つランダムに配向されたCFRPで構成されている。つまり、第1繊維強化樹脂材72は、第1繊維強化樹脂材44(図3参照)と同様の材料で構成されている。ただし、第1繊維強化樹脂材72は、後述するように、第1繊維強化樹脂材44とは形状が異なっている。第1繊維強化樹脂材72は、第2繊維強化樹脂材46に密着されている。
周辺部77は、B方向から見た場合に、厚肉部76の周辺に位置する部位を指している。また、周辺部77は、第1繊維強化樹脂材72のベースとなる部位であり、第1繊維強化樹脂材72の平均的な厚さである厚さt4〔mm〕を有している。厚さt4は、第2繊維強化樹脂材46の厚さt3よりも厚い。さらに、周辺部77は、範囲S(図11参照)内に位置している。
厚肉部76は、B方向における厚さt5〔mm〕が、周辺部77の厚さt4に比べて厚い部位である。また、厚肉部76は、範囲S内で且つ範囲Sの中央部を含むように位置されている。さらに、厚肉部76は、前壁24から後壁26(図3参照)まで形成されている。
薄肉部78は、B方向における厚さt6〔mm〕が、少なくとも周辺部77の厚さt4に比べて薄い部位である。また、薄肉部78は、範囲Sの外側に位置している。さらに、薄肉部78は、前壁24から後壁26(図3参照)まで形成されている。厚肉部76と周辺部77との間、及び周辺部77と薄肉部78との間は、傾斜面82、傾斜面83を介して繋がっている(連続している)。
次に、第3実施形態の車両骨格構造70の作用並びに効果について説明する。
本発明は、上記の実施形態に限定されない。以下に、各変形例について説明する。なお、各変形例の説明において、既述の第1、第2、第3実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。同様の構成とは、同じ構成に限らず、一部形状が異なるが全体として同様の作用が得られる構成も含んでいる。また、以下の説明における「RF」は、「リインフォースメント」の略称である。
図14には、センタピラー80が示されている。センタピラー80は、アウタパネル22と、インナパネル32と、車両用骨格部材の一例としてのピラーRF82とを含んで構成されている。ピラーRF82は、車両上下方向から見た場合に、アウタパネル22とインナパネル32との間に配置され且つアウタパネル22及びインナパネル32に接合されることで、センタピラー80を補強している。
図15(A)には、ルーフサイドレール90が示されている。ルーフサイドレール90は、ルーフパネル92に接合されている。また、ルーフサイドレール90は、アウタパネル94と、インナパネル96と、車両用骨格部材の一例としてのルーフサイドレールRF98とを含んで構成されている。ルーフサイドレールRF98は、車両前後方向から見た場合に、アウタパネル94とインナパネル96との間に配置され且つアウタパネル94及びインナパネル96に接合されることで、ルーフサイドレール90を補強している。
図15(B)には、ルーフパネル102にアッパーパネル104及びルーフRF106が接合された状態が示されている。アッパーパネル104は、ルーフパネル102の下面にマスチック接着剤107で接合されている。ルーフRF106は、車両用骨格部材の一例であり、アッパーパネル104に対して下側から重ねられ、スポット溶接により接合されることで、ルーフパネル102を補強している。
図16(A)には、ロッカ110が示されている。ロッカ110は、車両用骨格部材の一例としてのロッカインナパネル112と、ロッカアウタパネル114と、車両用骨格部材の一例としてのロッカRF116とを含んで構成されている。
図16(B)には、フロアパネル122の一部が示されている。フロアパネル122には、車両用骨格部材の一例としてのフロアクロスメンバ124が、上側から重ねられ、スポット溶接により接合されている。
車両骨格構造40において、複数の炭素繊維49は、A方向(0°方向)とは異なる方向に配向されていてもよい。車両用骨格部材は、第2変形例から第5変形例まで説明したように、ピラーに限らず、車両10のピラー以外の部位に設けられていてもよい。
12A 車両下部
12B 車両上部
14 ロッカ
16 ルーフサイドレール
18 センタピラー(ピラーの一例)
22 アウタパネル(車両用骨格部材の一例)
40 車両骨格構造
42 接着シート(接着材の一例)
44 第1繊維強化樹脂材
46 第2繊維強化樹脂材
48 炭素繊維(第1繊維体の一例)
49 炭素繊維(第2繊維体の一例)
60 車両骨格構造
62 第1繊維強化樹脂材
64 基部
66 突出部(厚肉部の一例)
67 縦リブ(複数のリブの一例)
68 横リブ(複数のリブの一例)
70 車両骨格構造
72 第1繊維強化樹脂材
76 厚肉部
77 周辺部
78 薄肉部
82 ピラーRF(車両用骨格部材の一例)
98 ルーフサイドレールRF(車両用骨格部材の一例)
106 ルーフRF(車両用骨格部材の一例)
112 ロッカインナパネル(車両用骨格部材の一例)
116 ロッカRF(車両用骨格部材の一例)
124 フロアクロスメンバ(車両用骨格部材の一例)
Claims (6)
- 板状で且つ一方向に延在された車両用骨格部材に対して、該車両用骨格部材の厚さ方向に重ねられて接着された接着材と、
配向方向が異なる複数の第1繊維体を有し、前記車両用骨格部材に対して前記厚さ方向に間隔をあけて配置される第1繊維強化樹脂材と、
前記厚さ方向と交差する交差方向を配向方向として配向された複数の第2繊維体を有し、前記厚さ方向における厚さが前記第1繊維強化樹脂材の厚さよりも薄くされ、前記厚さ方向において前記接着材と前記第1繊維強化樹脂材とで挟まれた第2繊維強化樹脂材と、
を有する車両骨格構造。 - 前記第2繊維体は、前記交差方向が前記車両用骨格部材の前記一方向に揃うように配向されている請求項1に記載の車両骨格構造。
- 前記第1繊維強化樹脂材には、前記厚さ方向における厚さが周辺部の厚さに比べて厚い厚肉部が形成されている請求項1又は請求項2に記載の車両骨格構造。
- 前記厚肉部は、前記第2繊維強化樹脂材に密着された基部から前記厚さ方向に突出された複数のリブである請求項3に記載の車両骨格構造。
- 前記第1繊維強化樹脂材には、前記厚さ方向における厚さが少なくとも前記周辺部の厚さに比べて薄い薄肉部が形成されている請求項3又は請求項4に記載の車両骨格構造。
- 前記車両用骨格部材は、車両下部に設けられたロッカと車両上部に設けられたルーフサイドレールとを繋ぎ、前記交差方向に延在されたピラーである請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の車両骨格構造。
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