JP5195598B2 - 車両用構造体 - Google Patents

Description

本発明は、繊維と樹脂との複合材より成る骨格部材を含む車両用構造体に関する。

車両用構造体においては、繊維と樹脂との複合材（例えばＣＦＲＰ）より成る骨格部材を備える構造体が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構造体で部品を締結する部位には、骨格部材の内部に金属インサートを配設する場合がある。

ところで、このような構造体において、金属インサートと骨格部材との線膨張差による剥離荷重を抑えるために、金属インサートと骨格部材との間の全域に樹脂製のシート材を介在させる構造（例えば、特許文献２参照）が適用されることが考えられる。

特開２００８−２１５４８９公報 特開２００６−２９７９２７公報

しかしながら、この構造では、骨格部材とシート材との粘度が違うので成形過程においてシート材が金属インサートと骨格部材との間から流出してしまう。

本発明は、上記事実を考慮して、成形過程において金属インサートと骨格部材との間から樹脂製のシート材が流出するのを防止又は抑制することができる車両用構造体を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の車両用構造体は、繊維と樹脂との複合材より成り、閉断面構造を形成すると共に貫通部が貫通形成された骨格部材と、前記骨格部材の内部に配置され、一部が前記貫通部から露出する金属インサートと、前記金属インサートと前記骨格部材との間に層を形成する樹脂製のシート材と、前記金属インサートの一部を構成し、前記シート材の端部に隣接すると共に当該シート材の端部の厚さ方向に突出して前記骨格部材に突き当てられた突出部と、を有する。

請求項１に記載する本発明の車両用構造体によれば、骨格部材は、繊維と樹脂との複合材より成って閉断面構造を形成すると共にその内部には金属インサートが配置されており、金属インサートの一部は骨格部材の貫通部から露出している。この金属インサートと骨格部材との間には樹脂製のシート材によって層が形成されている。

ここで、金属インサートの一部を構成する突出部が、シート材の端部に隣接すると共に当該シート材の端部の厚さ方向に突出して骨格部材に突き当てられるので、成形過程においては、金属インサートと骨格部材との間から流出しようとする樹脂製のシート材がこの突出部によって堰き止められる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両用構造体によれば、成形過程において金属インサートと骨格部材との間から樹脂製のシート材が流出するのを防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。

本発明の一実施形態に係る車両用構造体の全体構成を部分的に破断した状態で示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両用構造体を示す縦断面図（図１の２−２線に沿った断面に相当する断面図）である。 本発明の一実施形態に係る車両用構造体を示す水平断面図（図１の３−３線に沿った断面に相当する断面図）である。 本発明の一実施形態に係る車両用構造体が適用されたダッシュパネルの内部構造を示す斜視図である。

（実施形態の構成）
本発明の一実施形態に係る車両用構造体について図１〜図４を用いて説明する。図１には、車両用構造体２０の全体構成が部分的に破断された状態の斜視図で示されている。また、図２には、図１の２−２線に沿った断面に相当する縦断面図が示され、図３には、図１の３−３線に沿った断面に相当する水平断面図が示されている。さらに、図４には、車両用構造体２０が適用された炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製のダッシュパネル１０の内部構造がダッシュフロントパネル（図示省略）を取り除いて見た斜視図で示されている。

なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両用構造体２０の組付状態における車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両用構造体２０の組付状態における車両上方側を示している。

図４に示されるように、車両用構造体２０は、車両（自動車）のダッシュパネル１０の内部において車体上下方向の略中央部に左右一対で配設されており、略車両幅方向を長手方向としてダッシュパネル１０のピラー部１０Ａからフロアトンネル１４にかけて延在している。車両用構造体２０は、金属製のフロントサイドメンバブラケット（図示省略、（広義には「被締結部材」として把握される要素である。）を締結によって固定するための部位が、長手方向の一端側及び他端側にそれぞれ設けられた構造体とされている。なお、前記フロントサイドメンバブラケットは、フロントサイドメンバ（図示省略）の後端側に配設される部材である。

図１〜図３に示されるように、車両用構造体２０は、骨格部材２２を備えている。骨格部材２２は、繊維（例えば、炭素繊維）を樹脂で固めて構成された複合材、すなわち、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ））より成るＦＲＰ骨格（例えば、ＣＦＲＰ骨格）とされている。換言すれば、車両用構造体２０は、ＦＲＰ構造体部品（例えば、ＣＦＲＰ構造体部品）となっている。

また、骨格部材２２は、車両用構造体２０の外郭を構成しており、図１及び図２に示されるように、組付状態において車体上下方向に対向配置される上壁２２Ａ及び下壁２２Ｂの前後端が、組付状態において略車体前後方向に対向配置される前壁２２Ｃ（図２参照）、後壁２２Ｄにてそれぞれ連結されている。また、図１及び図３に示されるように、上壁２２Ａ、下壁２２Ｂ、前壁２２Ｃ（図３参照）、及び後壁２２Ｄの側端が側壁２２Ｅ（図３参照）、側壁２２Ｆ（図１参照）にて連結されている。これらにより、骨格部材２２は、略矩形枠状の閉断面構造を形成している。

なお、図２及び図３に示される骨格部材２２の前壁２２Ｃは、ダッシュパネル１０（図４参照）におけるダッシュフロントパネル（図示省略）に重ね合わせられて配置されており、骨格部材２２の後壁２２Ｄは、ダッシュパネル１０（図４参照）におけるダッシュリヤパネル１２（図４参照）に重ね合わせられて配置されている。

図２及び図３に示されるように、この骨格部材２２の所定部位には、貫通部としての貫通孔２４が貫通形成されている。骨格部材２２における貫通孔２４の形成部位は、被締結部材であるフロントサイドメンバブラケット（図示省略）を締結する部位に対応して設定されている。

骨格部材２２の内部２６には、発泡ウレタンコアＵ（「発泡ウレタンフォーム」ともいう。）が充填されると共に、この発泡ウレタンコアＵに埋設されるように、金属製（例えば、アルミニウム合金製等）の金属インサート３０が配置されている。金属インサート３０は、骨格部材２２において貫通孔２４が形成された部位に対応した部分、換言すれば、骨格部材２２の長手方向におけるフロントサイドメンバブラケット（図示省略）を締結する部分に設けられており、骨格部材２２の前壁２２Ｃと後壁２２Ｄとを繋ぐように配設されている。

また、金属インサート３０の一部は、骨格部材２２の貫通孔２４から露出しており、本実施形態では、貫通孔２４から膨出している。この金属インサート３０には、ボルト（図示省略、広義には「締結具」として把握される要素である。）の挿通用としてボルト挿通孔３２が貫通形成されている。ボルト挿通孔３２は、骨格部材２２の貫通孔２４と同軸に配置されて車両用構造体２０を厚さ方向に貫通するように形成されており、ボルト挿通孔３２の軸線方向一端側は骨格部材２２の前壁２２Ｃの貫通孔２４内に位置しており、ボルト挿通孔３２の軸線方向他端側は骨格部材２２の後壁２２Ｄの貫通孔２４内に位置している。また、ボルト挿通孔３２の内面には、タップにより雌ねじ部（図示省略）が形成されている。

なお、このボルト挿通孔３２の雌ねじ部にボルト（図示省略）が螺合されることによって、フロントサイドメンバブラケット（図示省略）が前記ボルトの頭部とダッシュフロントパネル（図示省略、骨格部材２２の前壁２２Ｃの車体前方側に配設される部材）との間に挟まれて締結されるようになっている。すなわち、前記ボルトは、前記フロントサイドメンバブラケットを締結するための締結手段を構成する。

図１及び図３に示されるように、金属インサート３０において骨格部材２２の前壁２２Ｃ（図３参照）と後壁２２Ｄの間における厚さ方向の中間部には、括れ形状の括れ部３４が形成されている。括れ部３４は、前壁２２Ｃ側や後壁２２Ｄ側に配設される部位に比べて相対的に低剛性とされており、金属インサート３０において前壁２２Ｃ側や後壁２２Ｄ側に配設される部位に発生する応力を緩和するようになっている。

図２及び図３に示されるように、金属インサート３０と骨格部材２２との間には樹脂製のシート材２８が介在されており、このシート材２８によって樹脂層が形成されている。このようにシート材２８を配設するのは、金属インサート３０と骨格部材２２との線膨張差により発生する剥離応力を抑えるためである。なお、図１における破断部分は、このシート材２８（図２及び図３参照）が取り除かれた状態で図示されると共に、骨格部材２２が二点鎖線で示されている。

図２及び図３に示されるように、シート材２８の端部２８Ａの所定部位には、金属インサート３０の一部を構成する突出部３６が隣接している。これらの突出部３６は、シート材２８の端部２８Ａの隣接位置において当該シート材２８の端部２８Ａの厚さ方向に突出して骨格部材２２に突き当てられている。換言すれば、金属インサート３０の所定部位は、突出部３６を含んで段差構造を形成しており、この段差構造は、金属インサート３０と骨格部材２２との間から加熱成形時に流出しようとするシート材２８を堰き止めるためのダム構造（シート材２８の流れ出し防止構造）となっている。

（車両用構造体の成形及び本実施形態の作用・効果）
次に、車両用構造体２０の成形について簡単に説明しながら、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

車両用構造体２０を成形する際には、まず、金属インサート３０の外側の所定位置に樹脂製のシート材２８を貼り付ける。このとき、金属インサート３０の一部を構成する突出部３６にシート材２８の端部２８Ａを隣接させて配置する。次に、シート材２８が貼り付けられた金属インサート３０と、発泡ウレタンコアＵとを組み合わせて車両用構造体２０の芯材を形成する。次に、この芯材の外側に、繊維と樹脂との複合材より成る骨格部材２２の素材を配置する。このとき、金属インサート３０の突出部３６を骨格部材２２の素材に突き当てる。この状態でこれらの外形を車両用構造体２０の形状に加熱成形してから硬化させる。

ここで、金属インサート３０の突出部３６は、シート材２８の端部２８Ａに隣接すると共に当該シート材２８の端部２８Ａの厚さ方向に突出して骨格部材２２に突き当てられた状態で維持されるので、上記の成形過程においては、骨格部材２２とシート材２８との粘度が違っても、金属インサート３０と骨格部材２２との間から流出しようとするシート材２８が突出部３６によって堰き止められる。

このため、骨格部材２２の内部に金属インサート３０が配置され、金属インサート３０の一部が締結用の部位として骨格部材２２の貫通孔２４から露出した状態となる構造であって、金属インサート３０と骨格部材２２との間にシート材２８の樹脂層が形成される構造であっても、成形時にシート材２８が骨格部材２２内へ流れ出したり骨格部材２２の貫通孔２４から外へ流れ出したりするのを防止又は抑制することができる。

ここで、対比構造と比較しながら補足説明すると、例えば、本実施形態における突出部３６がないような対比構造では、骨格部材とシート材との粘度の違いに起因して、成形過程でシート材が金属インサートと骨格部材との間から流出してしまう。すなわち、このような対比構造では、骨格部材及びシート材の積層部の端部と当該端部に当てられた金属インサートとの間の隙間や、前記積層部における骨格部材とシート材とを継ぐ部分の隙間（積層継ぎの隙間）や、金属インサートと前記積層部との間の隙間において、断面視で構造体の外側や内側へ繋がる所定の一方向に延びる隙間を含むため、成形時にシート材が当該一方向に流れると、シート材は金属インサートと骨格部材との間から流出してしまう。これに対して、本実施形態に係る車両用構造体２０では、シート材２８が流れ出そうとしても金属インサート３０の突出部３６によって堰き止められる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用構造体２０によれば、成形過程において金属インサート３０と骨格部材２２との間から樹脂製のシート材２８が流出するのを防止又は抑制することができる。

なお、詳細な説明を省略するが、図４に示されるダッシュパネル１０の内部に配置された部材締結用（フロントサイドメンバブラケット締結用）の車両用構造体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃについても、前述した車両用構造体２０と同様の構造を備えている。すなわち、車両用構造体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、繊維と樹脂との複合材より成って閉断面構造を形成すると共に貫通部が貫通形成された骨格部材と、前記骨格部材の内部に配置されて一部が前記貫通部から露出する金属インサートと、前記金属インサートと前記骨格部材との間に層を形成する樹脂製のシート材と、を含んで構成されており、かつ、前記金属インサートの一部を構成する突出部が、前記シート材の端部に隣接すると共に当該シート材の端部の厚さ方向に突出して前記骨格部材に突き当てられた構造となっている。

２０ 車両用構造体
２２ 骨格部材
２４ 貫通孔（貫通部）
２８ シート材
２８Ａ シート材の端部
３０ 金属インサート
３６ 突出部
４０Ａ 車両用構造体
４０Ｂ 車両用構造体
４０Ｃ 車両用構造体

Claims (1)

1. 繊維と樹脂との複合材より成り、閉断面構造を形成すると共に貫通部が貫通形成された骨格部材と、
   前記骨格部材の内部に配置され、一部が前記貫通部から露出する金属インサートと、
   前記金属インサートと前記骨格部材との間に層を形成する樹脂製のシート材と、
   前記金属インサートの一部を構成し、前記シート材の端部に隣接すると共に当該シート材の端部の厚さ方向に突出して前記骨格部材に突き当てられた突出部と、
   を有する車両用構造体。

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