JP5975820B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、モノコック構造からなる車体構造において、車体構造の骨格を形成するパネルの一部に強化樹脂を用いた車体構造に関する。

従来からモノコック構造からなる車体構造において、車体構造の骨格を形成するインナーパネルとアウターパネルとして、鋼板（高張力鋼や超高張力鋼）、鉄板、アルミなどが使用されている。このようなモノコック構造からなる車両では、正面や側面からの瞬間的な衝撃やオフセット衝突などからの車室空間の安全性確保のため、十分な強度と剛性（力の伝達）が求められている。

例えば、特許文献１では、車体の側方および前方からの衝突荷重を確実に他の部材に分散伝達し、衝突による変形を抑える車体側面の下部構造が開示されている。

特許文献２では側面衝突時の車体変形モードを調整するために、車体側部のサイドルーフにレール補強部とサイドシルにシル強度調整部を備えた構造が開示されている。

一方、特許文献３には、ワイヤハーネスの車体固定構造において、インナーパネルとアウターパネルのうち少なくとも一方を繊維強化樹脂で成形している技術が開示されている。

特開２０００―１０８９３０号公報 特開２００１―７１９４８号公報 特開２００４―１２３０３６号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載の技術では、車体構造において、強化樹脂を適用しようとすると、他の部材、例えば、鋼板などのパネルと結合するには、鋼板と樹脂を結合させる必要がある。

他の部材と結合する端部が強化樹脂だけの場合、強化樹脂は鉄やアルミニウムに比べて強度よりも剛性が勝ることがあり、鉄やアルミニウム、鋼板などの部材と結合する際に結合が不十分であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、車体構造の骨格を形成するパネルの一部に強化樹脂を適用した車体構造において、他の鋼板などの部材との結合が強い車体構造を提供することである。

このような課題を解決するために、本発明に係る車体構造は、金属材を用いて構成され車体の骨格を形成する、インナー部材及びアウター部材と、前記インナー部材及び前記アウター部材の間に配置され前記骨格を補強するリンフォース部材と、を備え、前記リンフォース部材は、金属板を強化樹脂材で挟んで構成され、前記金属板を露出させる露出部が前記リンフォース部材の端部に形成されており、前記露出部が前記インナー部材及び前記アウター部材と結合されている。

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車体構造は、前記露出部が、前記インナー部材及び前記アウター部材と溶接によって結合される溶接部、または、前記インナー部材及び前記アウター部材とねじ締めによって結合されるねじ締め部を構成する。

好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車体構造は、前記強化樹脂材が、繊維強化樹脂または炭素繊維強化樹脂で形成されている。
好適には、上記解決手段に加えて、本発明に係る車体構造は、前記露出部が、半円状に形成されている。

本発明の車体構造によれば、車両の骨格を形成するパネルの一部に強化樹脂を適用した車体構造において、他の鋼板などの部材と結合しやすい。

本発明の実施形態に係る車体構造である。 本発明の実施形態に係る車体構造のＬ−Ｌ断面図である。 本発明の第１の実施形態における車体構造の一部拡大図である。 本発明の第２の実施形態における車体構造の一部拡大図である。

図１，２は、本発明の実施形態を示している。図１，２に基いて本発明の基本的な実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車体構造１である。車体構造１は複数の部材、骨格から構成されており、フロントピラー部１０、サイドルーフレール部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３などから構成されている。

フロントピラー部１０は車体構造１の車室空間を構成する前部を形成しており、フロントガラスのサイドを保持するように配置される。また、フロントピラー部１０は、車両の下部に向かって形成され、サイドシル部１３と結合する。

サイドルーフレール部１１は、車体構造１の車室空間を構成する上部の前後方向に延設されており、車体構造１の屋根のサイド部分を形成している。

センターピラー部１２は、車体構造１の前側ドアと後側ドアの間に設けられた柱状のピラーであり、車体構造１のサイド部分にサイドルーフレール部１１とサイドシル部１３の間を上下方向に配置されている。

サイドシル部１３は、車体構造１のサイド下部を、車体構造１の前後方向に配置されている。

各部材はさらに複数の部材から構成されており、例えば、インナー部材とアウター部材を結合したものや、インナー部材とアウター部材の間にリンフォース（補強部材）を挿入し結合したものがある。本実施形態では、このリンフォースが炭素繊維強化樹脂と鋼板で形成されている。

図２は、本発明の実施形態に係る車体構造のＬ−Ｌ断面図である。図１の車体構造１におけるＬ−Ｌ断面図である。ピラーセンターインナー２１とパネルサイドアウター２２が結合されている。ピラーセンターインナー２１とパネルサイドアウター２２の間に補強部材として、リンフォースピラーセンターアウター２３が配置される。

リンフォースピラーセンターアウター２３は、鋼板を炭素繊維強化樹脂で挟んだシート状となっている。

ピラーセンターインナー２１とパネルサイドアウター２２は、リンフォースピラーセンターアウター２３の端部において露出している鋼板と、ねじ、リベット、溶接などで結合されている。

上記のように構成したので、炭素繊維強化樹脂で形成されたリンフォース（補強部材）により、衝突に対する強度を好適に保つことが可能となる。また、炭素繊維強化樹脂特有の剛性により、荷重に対する伝達を好適に行うことができる。さらに端部において鋼板を露出させたので、強い結合が得られ、より力を伝達できる。

また、従来、鋼板、鉄板、アルミなどを使用していたリンフォースを、軽量な炭素繊維強化樹脂で形成したため、全体として車体構造１の軽量化を図ることが可能となる。

また、例えば、フロントピラー部１０に対して、前方から瞬間的な力があった場合、フロントピラー部１０の折曲に対する強度および伝達を行う剛性が両立していないと、フロントピラー部１０へかかる力がうまく伝達されず、また不十分な強度であることから、折れ曲がる可能性がある。しかし、本実施形態によれば、フロントピラーへかかる力をうまく伝達し、折れ曲がらないようにすることができる。

さらに、前方からの力に対して、バンパー、左右前輪の内側に１本ずつ配置されるフロントサイドメンバーを伝達した力は、フロントピラー部１０とフロントサイドメンバーが結合するスティフナーを伝達し、フロントピラー部１０、サイドシル部１３、センタートンネルなどへ分散される。これにより、前方からの力を、その全てを車両前部で受けるのではなく、後方へ逃がすことができる。

上述したような外部からの力の伝達や、外部からの力に対抗するための強度が必要な部材、例えば、図１で説明したフロントピラー部１０、サイドルーフレール部１１、センターピラー部１２、サイドシル部１３だけでなく、フロントサイドメンバー、スティフナー、センタートンネルに対しても、本発明を適用することが可能である。

ここで、本発明の実施形態では炭素繊維強化樹脂（CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics）を用いたが、繊維強化樹脂（FRP:Fiber Reinforced Plastics）、炭素繊維強化熱硬化性樹脂（CFRTS:Carbon Fiber Reinforced Thermosets）、炭素繊維強化熱可塑性樹脂（CFRTP:Carbon Fiber Reinforced Thermoplastics）であってもよい。これらは、部位に要求される特性やその他の条件に応じて使用することが可能である。

続いて、本発明の第１および第２の具体的な実施形態を、図３および図４に基いて説明する。図３は、本発明の第１の実施形態における車体構造の一部拡大図である。

図３は、例えば、図２におけるリンフォースピラーセンターアウター２３がピラーセンターインナー２１とパネルサイドアウター２２と結合する端部の一部拡大図である。

部材２４は、鋼板４１に対して炭素繊維強化樹脂３１と炭素繊維強化樹脂３２で挟んだ部材となっている。部材２４の端部は、半円状に鋼板４２を露出するように炭素繊維強化樹脂３１と炭素繊維強化樹脂３２が切断されている。このように鋼板４２を露出することで、端部において、他の鋼板などの部材とねじ締め、溶接などが容易にできるようになる。

図４は、本発明の第２の実施形態における車体構造の一部拡大図である。

図４は、例えば、図２におけるリンフォースピラーセンターアウター２３がピラーセンターインナー２１とパネルサイドアウター２２と結合する端部の一部拡大図である。

部材２５は、鋼板４３に対して炭素繊維強化樹脂３３と炭素繊維強化樹脂３４で挟んだ部材となっている。部材２５の端部は、鋼板４４を露出するように炭素繊維強化樹脂３３と炭素繊維強化樹脂３４が切断されている。このように鋼板４４を露出することで、端部において、他の鋼板などの部材とねじ締め、溶接などが容易にできるようになる。

＜実施形態の構成及び効果＞
本実施形態における車体構造は、複数の部材からなる車体構造であって、部材が鋼板または、アルミニウム板を強化樹脂で挟んだ状態となっている。

上記のように構成したことで、強化樹脂の剛性と軽さという効果を得つつ、結合部における強さが得られる。

本実施形態における車体構造は、部材の端部において、溶接部または、ねじ締め部のみで鋼板が露出している。

上記のように構成したことで、強化樹脂を適用したパネルと他の部材との強い結合が得られる。

さらに、本実施形態における車体構造は、強化樹脂が繊維強化樹脂または炭素繊維強化樹脂であるように形成した。

上記のように構成したことで、軽さと剛性を得られる。

＜定義等＞
本発明の強化樹脂とは、繊維強化樹脂、炭素繊維強化樹脂、炭素繊維強化熱硬化性樹脂、炭素繊維強化熱可塑性樹脂などをいう。

１ 車体構造
１０ フロントピラー部
１１ サイドルーフレール部
１２ センターピラー部
１３ サイドシル部
２１ ピラーセンターインナー
２２ パネルサイドアウター
２３ リンフォースピラーセンターアウター
２４，２５ 部材
３１，３２，３３，３４ 炭素繊維強化樹脂
４１，４３ 鋼板

Claims (4)

1. 金属材を用いて構成され車体の骨格を形成する、インナー部材及びアウター部材と、
   前記インナー部材及び前記アウター部材の間に配置され前記骨格を補強するリンフォース部材と、
   を備え、
   前記リンフォース部材は、
   金属板を強化樹脂材で挟んで構成され、
   前記金属板を露出させる露出部が前記リンフォース部材の端部に形成されており、
   前記露出部が前記インナー部材及び前記アウター部材と結合されている
   車体構造。
2. 前記露出部が、前記インナー部材及び前記アウター部材と溶接によって結合される溶接部、または、前記インナー部材及び前記アウター部材とねじ締めによって結合されるねじ締め部を構成する
   請求項１に記載の車体構造。
3. 前記強化樹脂材が、繊維強化樹脂または炭素繊維強化樹脂で形成されている
   請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の車体構造。
4. 前記露出部が、半円状に形成されている
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車体構造。