JP4648047B2 - 自動車パネル構造体 - Google Patents
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更に、中空形材の外周を構成するアウターおよびインナーパネルとして、アルミ材料に比べて成形性が良く、弾性率の高い鋼板を用いることで、デザイン自由度を高くすることが可能であり、かつ、部品の曲げ剛性を低下させることもない。
図2 、6 と図3 、4 のパネル構造体は、前提として、前記図10と同様に、共通して、基本的に、車室外側に配置された鋼板製アウタパネル1 と、車室内側に配置された鋼板製インナパネル2 から構成される。そして、選択的には、これらの間に鋼板製パネルからなる中リブ3 を中空構造を仕切るように介在させ、これによって形成される、車体幅方向の外側と内側との中空構造4 、5 からなる二重の中空構造を有している。
図1 、2 では、車体外側の中空構造4 の内部で、かつこの中空構造4 の長手方向に渡って、アウタパネル1 の特に外部壁1c側に近接して、補強用アルミニウム合金中空形材10を延在させている。
なお、本発明において、本発明が目的とする効率的な衝撃吸収効果を損なわない範囲で、中空形材10を、溶融溶接あるいは機械的接合や接着剤などにより、アウターパネルなどの中リブ以外の部材と更に接合する場合を許容する。このような例は、パネル構造体のデザインや設計上の都合、あるいはパネル構造体の組み立てや接合等の製作工程の都合などで生じる場合がある。ただ、例えば、アウターパネルなどの外観面に接合点を配置した場合、外観品質に劣るという問題がある。また、マスチックなどの接着剤を介して、アウターパネルと接合しても、それによる衝撃吸収性能向上効果は小さい。したがって、中空形材10を敢えて中リブ以外の部材と接合する必要は本発明では無い。
図7(a)、(b) 、(c) に、側突時における中空形材10を含めた、本発明ハイブリッドパネル構造体の作用を示す。図7(a)、(b) 、(c) は、側突時における図2 の本発明パネル構造体の変形状態を示す。図7(a)は中空形材10と中リブ3 のみを部分的に示す平面図、図7(b)は図7(a)の正面図、図7(c)はパネル構造体の断面図を各々示す。
図3 、4 の態様は、前記図2 の各変形例を示す。図3 の態様で、前記図2 と異なる点は、図3 の中リブ3 の補強用アルミニウム合金中空形材10を接合している部分が、図2 のように垂直に対して若干斜めに配置されているのではなく、垂直に配置されていることである。このように、中空形材10を接合している部分が垂直に配置されていることで、図2 のように垂直に対して若干斜めに配置された場合に比して、中空形材10は側突荷重と、より正面から (直角に) 向き合う形で配置されることとなり、中空形材10のエネルギー吸収量増加に有利となる。
図5 、6 に示す補強用アルミニウム合金中空形材20および自動車パネル構造体は、前記本発明自動車パネル構造体の別の実施態様を示す。
図8 は、鋼製アウタパネル1 の実施態様を示し、アウタパネル1 の断面形状以外は、前記した図2 の態様と同じ構成である。ここで、図8(a)、(b) 、(c) は、鋼製アウタパネル1 側から側突荷重が負荷された(側突の)際の変形状態を順に示している。
このようなハイブリット構造の効果を発揮するためには、軽量化のためにも、自動車パネル構造体の前提となるアウタパネルやインナパネル、あるいは中リブウパネルの板厚が2mm 以下の薄板であることが好ましい。これらの板厚が厚いと、本発明のような補強用アルミニウム合金中空形材を新たに付加することの意味が失われ、軽量化の点からも著しく不利となる。
本発明で用いるアルミニウム合金中空形材は、圧延板にしても、押出形材にしても、厚みは、軽量化 (重量増加の抑制) のためには、5mm 以下であることが好ましい。また、このような薄肉化を前提とすると、調質処理後に、250MPa以上の0.2%耐力を有することが好ましく、この点、AA乃至JIS 規格に規定された、あるいは規定に類似の 3000 系、5000系、6000系等のアルミニウム合金が好適に用いられる。
前記図2 、4 の各実施態様と、比較として図10の従来タイプの各自動車パネル構造体の形状をモデル化して、下記表1 の材質、板厚(mm)などの条件にてFEM 解析し、各々の荷重(kN)−変位(mm)関係よりエネルギー吸収量(J) と、また固有振動数(Hz)を求めた。エネルギー吸収量(J) と固有振動数(Hz)を表1 に示す。また、各々の荷重(kN)−変位(mm)関係を図9 に示す。但し、表1 の発明例3、4は本発明範囲外の参考例である。
6 、26: 接合手段、10、20: 補強用アルミニウム合金中空形材、
11、21: 前面フランジ、12、22: 後面フランジ、
13、14、24、25: 上下各ウエブ、
Claims (5)
- 互いに接合されたアウタパネルとインナパネルおよびこれらの間に介在する中リブパネルによって形成される、車体幅方向の外側と内側との二重の中空構造を有して、車体側面側に設置される鋼製自動車パネル構造体であって、前記車体外側の中空構造内部で、かつこの中空構造の長手方向に渡って、前記アウタパネル側に近接して、補強用アルミニウム合金中空形材を延在させることを含み、この中空形材は略矩形の断面形状を有するように、車体幅方向外側に略縦向きに配置された前面フランジと、車体幅方向内側に略縦向きに配置された後面フランジと、この両フランジに略直交するように略横向きに配置された二つの上下ウエブとからなり、前記後面フランジが前記中リブのみに接合されて、前記中空形材の中空部が、自動車パネル構造体への側突荷重に対し、中空部の幅方向に、この側突荷重と向き合う形で配置されている一方、前記アウタパネルの車体側面側の上下2 箇所に車体幅方向内側に凹となる屈曲部が予め設けられており、この屈曲部の間隔が前記補強用アルミニウム合金中空形材の前面フランジの上下方向の幅よりも大きく設けられているとともに、この屈曲部が前記側突荷重に対して前記補強用アルミニウム合金中空形材の前記二つの上下ウエブを外側から拘束する形で前記車体幅方向内側に屈曲変形するように設けられていることを特徴とする自動車パネル構造体。
- 前記補強用アルミニウム合金中空形材がアルミニウム合金板をHAT型に成形したパネルからなる請求項1に記載の自動車パネル構造体。
- 前記補強用アルミニウム合金中空形材がアルミニウム合金押出材からなる請求項1に記載の自動車パネル構造体。
- 前記中リブパネルが略垂直方向に延在する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の自動車パネル構造体。
- 前記自動車パネル構造体が、サイドシル、ピラー、ドアから選択されるものである請求項1乃至4のいずれか1項に記載の自動車パネル構造体。
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