JP5734465B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、フロアパネル部と、前記フロアパネル部の前端から起立するフロント壁部と、前記フロアパネル部の後端から起立するリヤ壁部と、前記フロアパネル部の車幅方向両端から起立する左右のサイドシル部とを有するバスタブ状のキャビンを繊維強化樹脂製のシートから成形した自動車の車体構造に関する。

自動車のダッシュロアパネルを、左右のフロントサイドメンバ（フロントサイドフレーム）の後端が接続されるダッシュフロントパネルと、左右のフロントピラーおよびフロアトンネルの前端が接続されるダッシュリヤパネルとで構成するとともに、ダッシュフロントパネルおよびダッシュリヤパネル間に車幅方向に延びる四角断面の内部骨格部材を配置することで、左右のフロントサイドメンバから入力した衝突荷重を左右のフロントピラーおよびフロアトンネルに伝達するものが、下記特許文献１により公知である。

日本特開２００８−４９８９４号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、ダッシュロアパネルを、内部骨格部材を挟んで接合されるダッシュフロントパネルおよびダッシュリヤパネルで構成したので、ダッシュロアパネルの重量が大幅に増加するだけでなく、ダッシュロアパネルの車体前後方向の厚さが必然的に増加するために、ダッシュロアパネルの厚さの増加分だけ前輪の位置が前方に移動して車体の全長が増加してしまう問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、繊維強化樹脂製の自動車の車体の軽量化および小型化を図りながら耐衝突性能を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、フロアパネル部と、前記フロアパネル部の前端から起立するフロント壁部と、前記フロアパネル部の後端から起立するリヤ壁部と、前記フロアパネル部の車幅方向両端から起立する左右のサイドシル部とを有するバスタブ状のキャビンを繊維強化樹脂製のシートから成形した自動車の車体構造であって、左右のフロントサイドフレームの後端を支持する左右の前方膨出部を前記フロント壁部から前方に膨出させるとともに、前記前方膨出部の後端から前記サイドシル部の前端へと連続するホイールハウス部を、アルミニウム製のコア材をＣＦＲＰ製の２枚のシート間にサンドイッチしたハニカムパネルで構成し、前記前方膨出部が前記フロント壁部に開口する開口部をインナーフロアパネルで閉塞して閉断面に構成したことを第１の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記ホイールハウス部の前端の車幅方向外面は、前記フロントサイドフレームの後端の車幅方向外面に連続することを第２の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１または第２の特徴に加えて、前記サイドシル部の車幅方向内側の開口部をインナーサイドパネルで閉塞して閉断面に構成したことを第３の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記フロアパネル部の前部の車幅方向両側部から下方に膨出する三角形状の下方膨出部を備え、前記下方膨出部の車幅方向内側の稜線は前記フロントサイドフレームの車幅方向内面と前記サイドシル部の車幅方向内面とを接続することを第４の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また本発明によれば、前記第４の特徴に加えて、前記フロアパネル部の前記下方膨出部を前記インナーフロアパネルで閉塞して閉断面に構成したことを第５の特徴とする自動車の車体構造が提案される。

本発明の第１の特徴によれば、フロアパネル部、フロント壁部、リヤ壁部および左右のサイドシル部を有するバスタブ状のキャビンを繊維強化樹脂製のシートから成形したので、その重量を軽減することができる。左右のフロントサイドフレームの後端を支持する左右の前方膨出部をフロント壁部から前方に膨出させるとともに、前方膨出部の後端からサイドシル部の前端へと連続するホイールハウス部を、アルミニウム製のコア材をＣＦＲＰ製の２枚のシート間にサンドイッチした高剛性のハニカムパネルで構成したので、車両の前面衝突時に、前輪からホイールハウス部に入力された前突荷重をホイールハウス部からサイドシルに伝達し、かつフロントサイドフレームからホイールハウス部に入力された前突荷重をホイールハウス部からサイドシルに伝達することで、前突荷重を強度の高いサイドシル部に伝達して効率的に吸収することができる。また前輪の衝撃吸収ストロークを増加させて前突荷重を吸収する必要がないため、前輪をホイールハウス部に接近させて車体の全長を短縮することができる。

また、前方膨出部がフロント壁部に開口する開口部をインナーフロアパネルで閉塞して閉断面に構成したので、前方膨出部の口開きを防止して前突荷重に対する強度を更に高めることができる。

また本発明の第２の特徴によれば、ホイールハウス部の前端の車幅方向外面がフロントサイドフレームの後端の車幅方向外面に連続するので、フロントサイドフレームの車幅方向外面からホイールハウス部に入力した前突荷重を効率的にサイドシル部に伝達することができる。

また本発明の第３の特徴によれば、サイドシル部の車幅方向内側の開口部をインナーサイドパネルで閉塞して閉断面に構成したので、サイドシル部の開口部の口開きを防止して前突荷重に対する強度を更に高めることができる。

また本発明の第４の特徴によれば、フロアパネル部の前部の車幅方向両側部から下方に膨出する三角形状の下方膨出部を備え、下方膨出部の車幅方向内側の稜線はフロントサイドフレームの車幅方向内面とサイドシル部の車幅方向内面とを接続するので、フロントサイドフレームに入力した前突荷重を下方膨出部の強度の高い稜線を介してサイドシル部に効率的に伝達することができる。

また本発明の第５の特徴によれば、フロアパネル部の下方膨出部をインナーフロアパネルで閉塞して閉断面に構成したので、下方膨出部の口開きを防止してフロントサイドフレームからサイドシル部への荷重伝達を一層確実に行わせることができる。

図１は繊維強化樹脂製の自動車のキャビンの斜視図である。（第１の実施の形態） 図２は図１の２方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図３は図２の３方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図４は図２の４方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図５は図１の５−５線断面図である。（第１の実施の形態） 図６は図１の６−６線断面図である。（第１の実施の形態）

１１ キャビン
１２ フロアパネル部
１２ｃ 稜線
１３ サイドシル部
１４ フロント壁部
１５ リヤ壁部
１６ インナーサイドパネル
１７ インナーフロアパネル
２１ ホイールハウス部
２２ 下方膨出部
２４ 前方膨出部
２６ フロントサイドフレーム

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態

図１に示すように、カーボン繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）で構成した自動車のキャビン１１は、フロアパネル部１２と、フロアパネル部１２の左右両側縁に沿って前後方向に延びる一対のサイドシル部１３，１３と、左右のサイドシル部１３，１３の前端間を接続するようにフロアパネル部１２の前端から起立するフロント壁部１４と、左右のサイドシル部１３，１３の後端間を接続するようにフロアパネ部１２の後端から起立するリヤ壁部１５とを有し、全体としてバスタブ状に形成される。フロアパネル部１２は車幅方向に延びるキックアップ部１２ａを挟んで前部に対して後部が一段高くなっており、前部の車幅方向中央部には前後方向に延びてフロント壁部１４およびキックアップ部１２ａを接続するフロアトンネル部１２ｂが形成される。

キャビン１１の本体部は、カーボンの連続繊維の織布よりなるシートを成形型の成形面に沿うように樹脂で固めて成形する、いわゆる「ハンドレイアップ」の手法で成形される。「ハンドレイアップ」の手法では閉断面の部材を成形できないため、繊維強化樹脂部製の左右一対のインナーサイドパネル１６，１６と、繊維強化樹脂部製の左右一対のインナーフロアパネル１７，１７とを別部材で構成して結合することで、強度の高い閉断面部分を構成する。

即ち、キャビン１１の左右のサイドシル部１３，１３と、サイドシル部１３，１３の前端から上方に延びてフロント壁部１４の車幅方向両端に連なる左右一対のフロントピラーロア部１８，１８とは、車幅方向内向きに開口するコ字状断面を有しているが、その開口部に左右一対の前記インナーサイドパネル１６，１６を接着あるいは溶着とリベット１９…との併用によって結合することで閉断面に構成される（図５および図６参照）。

フロントピラーロア部１８，１８とフロント壁部１４との間には、前輪２０，２０の後部外周を覆う左右一対のホイールハウス部２１，２１が設けられる（図１、図２および図６参照）。ホイールハウス部２１，２１は、アルミニウム製のコア材をＣＦＲＰ製の２枚のシート間にサンドイッチした強度の高いハニカムパネルで構成される。

フロアパネル部１２の前部の車幅方向両端部には、サイドシル部１３，１３の車幅方向内縁と、フロント壁部１４の下縁と、車幅方向および前後方向に対して傾斜した稜線１２ｃとに囲まれた直角三角形状の下方膨出部２２，２２が下向きに膨出する（図３〜図５参照）。下方膨出部２２，２２は上向きに開口するが、その開口部を前記インナーフロアパネル１７，１７でフロアパネル部１２に接着あるいは溶着とリベット２３…との併用によって結合することで閉断面に構成される。下方膨出部２２，２２の内部空間はサイドシル部１３，１３の内部空間に連通しており、サイドシル部１３，１３および下方膨出部２２，２２は相互に連通して閉断面を構成する（図５参照）。インナーフロアパネル１７，１７の前部はフロアパネル部１２から前方に延び、ホイールハウス部２１およびフロント壁部１４に結合される。

フロント壁部１４の前面から左右一対の前方膨出部２４，２４が前方に突出しており、その先端にそれぞれ金属製のジョイント２５，２５がインサートされる（図２〜図４および図６参照）。前方膨出部２４の後端はフロント壁部１４に開口するが、その開口部が前記インナーフロアパネル１７によって閉塞される（図６参照）。金属製のジョイント２５，２５には、左右一対の金属製のフロントサイドフレーム２６，２６の後端がボルト２７…で結合される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図４に示すように、自動車の前面衝突により後退する前輪２０からホイールハウス部２１に衝突荷重Ｆ１が入力されると、ホイールハウス部２１は、アルミニウム製のコア材をＣＦＲＰ製の２枚のシート間にサンドイッチした強度の高いハニカム板で構成されているので、前記衝突荷重Ｆ１はホイールハウス部２１からサイドシル部１３の前端に効率的に伝達され、閉断面構造を備えた強度の高いサイドシル部１３において吸収される。

また自動車の前面衝突によりフロントサイドフレーム２６に入力した衝突荷重の一部Ｆ２は、フロントサイドフレーム２６の車幅方向外面側からホイールハウス部２１の前端に入力され、そこからアルミニウム製のコア材をＣＦＲＰ製の２枚のシート間にサンドイッチした強度の高いハニカム板で構成されたホイールハウス部２１に沿ってサイドシル部１３の前端に伝達されて吸収される。このとき、フロントサイドフレーム２６の後端の車幅方向外面はホイールハウス部２１の前端の車幅方向外面に連続するので、フロントサイドフレーム２６の車幅方向外面からホイールハウス部２１に入力した前突荷重を効率的にサイドシル部１３に伝達することができる。また前記衝突荷重の他の一部Ｆ３は、フロントサイドフレーム２６の車幅方向内面側からフロアパネル部１２の下方膨出部２２の強度の高い稜線１２ｃに沿って斜め後方に伝達され、サイドシル部１３の車幅方向内側面に伝達されて吸収される。

以上のように、自動車の前面衝突の衝突荷重Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、アルミニウム製のコア材をＣＦＲＰ製の２枚のシート間にサンドイッチした強度の高いハニカム板で構成されたホイールハウス部２１，２１と、強度の高い下方膨出部２２，２２の稜線１２ｃ，１２ｃとによってサイドシル部１３，１３に伝達されて吸収される。その結果、前輪２０，２０の衝撃吸収ストロークを増加させて前突荷重を吸収する必要がなくなり、前輪２０，２０をホイールハウス部２１，２１に接近させて車体の全長を短縮することができる。

また衝突荷重の伝達経路に存在する前方膨出部２４，２４の後端はフロント壁部１４の後面に開口しているが、その開口部をインナーフロアパネル１７，１７で閉塞して閉断面に構成したので、前方膨出部２４，２４の口開きを防止して前突荷重に対する強度を更に高めることができる。更に、衝突荷重の伝達経路に存在する下方膨出部２２，２２は上面が開口しているが、その開口部をインナーフロアパネル１７，１７で閉塞して閉断面に構成したので、下方膨出部２２，２２の口開きを防止して前突荷重に対する強度を更に高めることができる。更にまた、サイドシル部１３，１３の車幅方向内側の開口部をインナーサイドパネル１６，１６で閉塞して閉断面に構成したので、サイドシル部１３，１３の開口部の口開きを防止して前突荷重に対する強度を更に高めることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、繊維強化樹脂はカーボン繊維強化樹脂に限定されるものではない。

また実施の形態ではキャビン１１をハンドレイアップで成形しているが、樹脂の射出成形やプリプレグのプレス成形等の他の任意の手法で成形することができる。

Claims (5)

1. フロアパネル部（１２）と、前記フロアパネル部（１２）の前端から起立するフロント壁部（１４）と、前記フロアパネル部（１２）の後端から起立するリヤ壁部（１５）と、前記フロアパネル部（１２）の車幅方向両端から起立する左右のサイドシル部（１３）とを有するバスタブ状のキャビン（１１）を繊維強化樹脂製のシートから成形した自動車の車体構造であって、
   左右のフロントサイドフレーム（２６）の後端を支持する左右の前方膨出部（２４）を前記フロント壁部（１４）から前方に膨出させるとともに、前記前方膨出部（２４）の後端から前記サイドシル部（１３）の前端へと連続するホイールハウス部（２１）を、アルミニウム製のコア材をＣＦＲＰ製の２枚のシート間にサンドイッチしたハニカムパネルで構成し、前記前方膨出部（２４）が前記フロント壁部（１４）に開口する開口部をインナーフロアパネル（１７）で閉塞して閉断面に構成したことを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記ホイールハウス部（２１）の前端の車幅方向外面は、前記フロントサイドフレーム（２６）の後端の車幅方向外面に連続することを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記サイドシル部（１３）の車幅方向内側の開口部をインナーサイドパネル（１６）で閉塞して閉断面に構成したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記フロアパネル部（１２）の前部の車幅方向両側部から下方に膨出する三角形状の下方膨出部（２２）を備え、前記下方膨出部（２２）の車幅方向内側の稜線（１２ｃ）は前記フロントサイドフレーム（２６）の車幅方向内面と前記サイドシル部（１３）の車幅方向内面とを接続することを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
5. 前記フロアパネル部（１２）の前記下方膨出部（２２）を前記インナーフロアパネル（１７）で閉塞して閉断面に構成したことを特徴とする、請求項４に記載の自動車の車体構造。

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