JP3812333B2 - 車体構造部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量で剛性の高い車体構造部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車体構造部材については、部品点数の削減や軽量化の目的で、その一部もしくは全部を樹脂材料で製造する例が増えてきている。特にドア、バックドア、トランクリッド等の開閉体は、表層材料と骨格材料を樹脂材料で製造する場合が多数見られる。このような例では、表層材料としては、変性ＰＰＯアロイ、ＰＣ／ＰＢＴ等が使用され、代表的な骨格材料としては、ウレタンＲＩＭ(Reaction Injection Molding)やＰＰスタンパブルシート等が使用されている。
【０００３】
特に、骨格材料については、ドアに加わる強度を負担するため、特開平５−１７８０９２号に示されているように、ガラス繊維強化樹脂を使用しているものが知られている。
【０００４】
更に、サッシュ部においては、部品形状の制約により、断面が細くなるため、補強を目的として、一般的に構造部材の板厚を厚くしたり、リブを設置したりする等の補強対策がとられている。
【０００５】
また、更なる剛性確保の目的で、特開平５−８５１７１号に示されているように、樹脂製のアウタパネルと樹脂製のインナパネルの間に金属製の補強板を内装する構造等も知られている。
【０００６】
そして、断面が長手方向に沿ってコ字状の部材（コ字状断面部材）の対向する側面間に、補強用のリブをジグザグ状（概略トラス状）に設置した場合において、更なる補強のために、そのコ字状断面部材の開口側をクロージングプレートにより塞いで閉断面構造にすることができる。このように、クロージングプレートでコ字状断面部材の開口を塞ぐ構造にする場合は、コ字状断面部材の側面とリブとの結合部（Ｖ形で隣り合う２つのリブの交点と側面との結合部）に取付部を設定し、その取付部に対して、クロージングプレートを取付けるのが一般的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、ある程度の剛性向上は見込めるものの、それ以上の剛性向上は期待できず、車体構造中において採用できる部位に制約がある。
【０００８】
例えば、自動車のバックドアにおいては、部品形状による制約から、支点とガスステー入力点の位置関係によっては、構造部材にかかる入力により変形を起こすおそれがあり、またドアサッシュ部においては、断面形状が細いため、応力集中により変形を起こすおそれがある。
【０００９】
そのため、このような部位には、従来構造をそのまま採用することができず、剛性向上のために、部材やリブの厚肉化を実施しなければならず、その結果、部品の軽量化という本来のメリットが犠牲になっていた。
【００１０】
この発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、従来構造の簡単な改良により、剛性を更に高めることができ、軽量化を確実に図ることができる車体構造部材を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、コ字状断面部材と、該コ字状断面部材の開口側に取付けられるクロージングプレートとから成り、コ字状断面部材は、対向する側面同士をつなぐ連続したリブで補強され、隣り合うリブが側面との結合部を共有し、一方の側面の結合部が他方の側面に存在する隣り合う結合部の間に位置している車体構造部材において、前記コ字状断面部材の隣り合う結合部の間に、クロージングプレートの取付部が存在している。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、コ字状断面部材におけるクロージングプレートの取付部の位置を、コ字状断面部材の隣り合う結合部の間に変更するだけで、従来構造に比べて剛性を高めることができる。従って、部材やリブを厚肉化する必要がなくなり、軽量化という本来のメリットを確実に得ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、コ字状断面部材の一般面とリブとの板厚の比（リブ／一般面）が、０．８〜２．０の間にある。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、コ字状断面部材の一般面とリブとの板厚の比（リブ／一般面）を、０．８〜２．０の間にしたことにより、車体構造部材の剛性を効果的に高めることができる。すなわち、（リブ／一般面）の比が、０．８未満の場合、リブによる補強効果が不十分であり、２．０を超える場合、重量増加に対する補強向上代が小さくなり、不経済である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、コ字状断面部材が熱可塑性強化複合樹脂で形成されている。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、コ字状断面部材が熱可塑性強化複合樹脂で形成されているため、軽量で十分な剛性向上を図ることができる。熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアミド−ポリフェニレンエーテルアロイ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体が好適で、強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、有機繊維、タルク等の無機充填材、ウィスカー、金属系充填材などが好適で、これらの樹脂と、1つ以上の強化材を組み合わせて用いることが可能である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、コ字状断面部材の側面に接するように設けられたボス部の頂部に取付部が存在している。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、ボス部の頂部に設定された取付部に、クロージングプレートを取付けるため、クロージングプレートのコ字状断面部材に対する取付強度が増増し、車体構造部材の全体剛性が向上する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、コ字状断面部材の側面の端部に形成されたフランジに取付部が存在している。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、コ字状断面部材の側面の端部に形成されたフランジにクロージングプレートを取付けるため、クロージングプレートの取付作業が容易である。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、コ字状断面部材の隣り合う結合部の間の全てに、クロージングプレートの取付部が存在する。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、コ字状断面部材の隣り合う結合部の間の全てに、クロージングプレートの取付部を設定したため、クロージングプレートとコ字状断面部材との取付強度が増し、車体構造部材の全体剛性が向上する。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、リブの高さがコ字状断面部材の側面の高さに等しい。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、リブが側面と同じ高さのため、クロージングプレートでコ字状断面部材を塞いだ場合に、リブの端部がクロージングプレートに当接し、クロージングプレートを設けた場合における最大の剛性向上効果が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を、詳細な実施例と比較例を用いて説明する
。
【００２６】
車体構造部材の構造としては、第１図（比較例のＡタイプ）、第２図（比較例のＢタイプ）、第３図（実施例のＣタイプ）、第４図（実施例のＤタイプ）、第５図（実施例のＥタイプ）、第６図（実施例のＦタイプ）の６種類がある。
【００２７】
これらＡ〜Ｆの６つのタイプについて、図１１の表に示す実施例１〜１４と、比較例１〜７の仕様に基づいて、図９に示す片持ち剛性試験と、図１０に示すねじり剛性試験を行った。実施例の評価は、比較例の剛性値を基準とした相対値で示した。
【００２８】
図１は、比較例のＡタイプの車体構造部材を示す構造で、コ字状断面部材１は、一般面の板厚が３ｍｍのガラス繊維４０％強化ポリプロピレン製である。ガラス繊維４０％強化ポリプロピレンは、図１１の表中では、「ＰＰ−ＧＦ４０」と表示されている。ガラス繊維が３３％の場合は、「ＰＰ−ＧＦ３３」と表示されている。「ＰＰ」のみの表示は、強化材が含まれていないことを意味している。
【００２９】
このコ字状断面部材１の対向する側面２同士が、斜めにジグザグ状（概略トラス状）に連続する補強用のリブ３により結合されている。このリブ３は、板厚が３ｍｍで且つ高さが側面２と同じで、コ字状断面部材１の底面にも結合されている。リブ３が側面２と同じ高さのため、クロージングプレート４でコ字状断面部材１を塞いだ場合に、リブ３の端部がクロージングプレート４に当接し、クロージングプレート４を設けた場合における最大の剛性向上効果が得られる。
【００３０】
そして、隣り合うリブ３が側面２との結合部５を共有している。この結合部５が円柱状のボス形状をしており、その頂部に取付部６が設定されている。この取付部６に対して、図７に示すタッピングボルト（締結部品）７によりクロージングプレート４が取付けられ、コ字状断面部材１の開口を塞いで閉断面構造にしている。クロージングプレート４は、金属製で、板厚は、２．５ｍｍである。
【００３１】
図２は、比較例のＢタイプを示す構造で、２つのリブ８が互いに向かい合う状態で形成されており、リブ８同士は、Ｘ状に交差している。その他の構造は、比較例のＡタイプと同様である。
【００３２】
図３は、実施例のＣタイプを示す構造で、取付部６を頂部に有するボス部９が、リブ３と側面２との結合部５でなく、隣り合う結合部５の中間位置に形成されている。その他の構造は、比較例のＡタイプと同様である。
【００３３】
図４は、実施例のＤタイプを示す構造で、取付部６を頂部に有するボス部９が、リブ８と側面２との結合部５でなく、隣り合う結合部５の中間位置に形成されている。その他の構造は、比較例のＢタイプと同様である。
【００３４】
図５は、実施例のＥタイプを示す構造で、コ字状断面部材１の側面２の端部にフランジ１０が形成されており、そのフランジ１０における隣り合う結合部５の中間位置にクロージングプレート４を取付ける取付部６が設定されている。フランジ１０にクロージングプレート４を取付けるため、クロージングプレート４の取付作業が容易である。その他の構造は、実施例のＣタイプと同様である。
【００３５】
図６は、実施例のＦタイプを示す構造で、コ字状断面部材１の側面２の端部にフランジ１０が形成されており、そのフランジ１０における隣り合う結合部５の中間位置にクロージングプレート４を取付ける取付部６が設定されている。その他の構造は、実施例のＤタイプと同様である。
【００３６】
このような構造をした比較例及び実施例におけるＡ〜Ｆのタイプの車体構造部材の仕様を、図１１の表に示すように変更して、片持ち剛性試験とねじり剛性試験を行った。尚、図１１の表中において、締結方法で「リベット」とは、ボルトの代わりにリッドを用いてクロージングプレート４を取付けた構造で、「カラー」とは、フランジ１０にカラーを埋め込み、ボルトを介して取付けた構造である。また、取付位置の「結合部の間」とは、取付部６の位置が、隣り合う結合部５の間の厳密な中間位置でなく、若干中間位置よりもずれた状態を示している。尚、比較例１及び２は、本発明とは（リブ／一般面）の比で外れており、比較例３は材料で外れており、比較例４〜６は、取付部の位置でも外れている。
【００３７】
結果は、図１１に表に示す如く、ねじり剛性に関しては、実施例と比較例とは、略同等であるが、片持ち剛性に関しては、実施例の方がいずれも比較例よりも優れていた。
【００３８】
尚、以上の説明においては、コ字状断面部材１の隣り合う結合部５の間の全てに取付部６を設定したが、必要とされる剛性に応じて、途中の取付部６をいくつか省略しても良い。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によれば、コ字状断面部材におけるクロージングプレートの取付部の位置を、コ字状断面部材の隣り合う結合部の間に変更するだけで、従来構造に比べて剛性を高めることができる。従って、部材やリブを厚肉化する必要がなくなり、軽量化という本来のメリットを確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】比較例に係るタイプＡのコ字状断面部材を示す斜視図。
【図２】比較例に係るタイプＢのコ字状断面部材を示す斜視図。
【図３】実施例に係るタイプＣのコ字状断面部材を示す斜視図。
【図４】実施例に係るタイプＤのコ字状断面部材を示す斜視図。
【図５】実施例に係るタイプＥのコ字状断面部材を示す斜視図。
【図６】実施例に係るタイプＦのコ字状断面部材を示す斜視図。
【図７】図１中矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿う断面図。
【図８】図５中矢示ＳＢ−ＳＢ線に沿う断面図。
【図９】片持ち剛性試験を示す図。
【図１０】ねじり剛性試験を示す図。
【図１１】比較例及び実施例の仕様及び試験結果を示す表。
【符号の説明】
１ コ字状断面部材
２ 側面
３、８ リブ
４ クロージングプレート
５ 結合部
６ 取付部
７ ボルト
９ ボス部
１０ フランジ

Claims (7)

1. コ字状断面部材と、該コ字状断面部材の開口側に取付けられるクロージングプレートとから成り、
   コ字状断面部材は、対向する側面同士をつなぐ連続したリブで補強され、隣り合うリブが側面との結合部を共有し、一方の側面の結合部が他方の側面に存在する隣り合う結合部の間に位置している車体構造部材において、
   前記コ字状断面部材の隣り合う結合部の間に、クロージングプレートの取付部が存在していることを特徴とした車体構造部材。
2. 請求項１記載の車体構造部材であって、
   コ字状断面部材の一般面とリブとの板厚の比（リブ／一般面）が、０．８〜２．０の間にあることを特徴とする車体構造部材。
3. 請求項１又は請求項２記載の車体構造部材であって、
   コ字状断面部材が熱可塑性強化複合樹脂で形成されていることを特徴とする車体構造部材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造部材であって、
   コ字状断面部材の側面に接するように設けられたボス部の頂部に取付部が存在していることを特徴とする車体構造部材。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造部材であって、
   コ字状断面部材の側面の端部に形成されたフランジに取付部が存在していることを特徴とする車体構造部材。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車体構造部材であって、
   コ字状断面部材の隣り合う結合部の間の全てに、クロージングプレートの取付部が存在することを特徴とする車体構造部材。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の車体構造部材であって、
   リブの高さがコ字状断面部材の側面の高さに等しいことを特徴とする車体構造部材。

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