JP6187772B2

JP6187772B2 - 車体の補強構造

Info

Publication number: JP6187772B2
Application number: JP2014199660A
Authority: JP
Inventors: 健二西田; 正徳本田; 真人小池; 陽一郎北原
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: JP2016068739A

Description

本発明は、車体の補強構造に関し、特に、炭素繊維バンドのような補強部材を用いて車体の剛性を向上させた車体の補強構造に関する。

従来から、車体の下部にワイヤや、金属ブレース等を張設して、車体の捩れ剛性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１及び２）。また、特許文献３には、車体の剛性を向上させるために、炭素繊維バンドを用いることが記載されている。

実開昭６４−５０１７１号公報特開２００９−１２０１００号公報

例えば、特許文献３に記載されているような炭素繊維バンドを実際の車両に適用する場合、炭素繊維バンドの力学特性、即ち引っ張り強度が強いのに対して圧縮強度がほぼゼロであるという特性を考慮して、炭素繊維バンド同士を交差させて配置することが一般的に行われている。そして、炭素繊維バンド同士を交差させて配置することにより、例えば自動車の右旋回時には、一方の炭素繊維バンドのみが作用し、左旋回時には、他方の炭素繊維バンドのみが作用するようになっている。

しかしながら、炭素繊維バンドを交差させて配置した場合、補強構造の厚みが、実質的に炭素繊維バンド２つ分の厚みになってしまい、このような補強構造をフロアパネル下部に設けると、車体の地上高確保が困難になってしまう、という問題があった。

また、炭素繊維バンドを交差させて配置すると、補強構造において必要とされる炭素繊維バンドの数が増加し、補強構造の製作コストが増大してしまう、という問題があった。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、車体の地上高確保を容易に行うことができ、かつ制作コストを抑制することができる、車体の補強構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、サイドシルと、フロアトンネルとの間に複数の炭素繊維バンドを張設した車体の補強構造であって、炭素繊維バンドを収容するためのトンネルを備えたフロアアンダーカバーを有し、複数の炭素繊維バンドは、トンネル内に収容され且つ互いに交差しないように配置されている。

このように構成された本発明によれば、炭素繊維バンドを互いに交差しないように配置したため、補強構造の厚みを、実質的に１つの炭素繊維バンドの厚みとすることができる。これにより、炭素繊維バンドを交差させて配置した場合と比べて、補強構造の厚みを薄くすることができる。

また、本発明において好ましくは、前記複数の炭素繊維バンドは、車幅方向外向きに開いたＶ字をなすように配置されている。

また、本発明において好ましくは、前記複数の炭素繊維バンドは、車幅方向内向きに開いたＶ字をなすように配置されている。

また、本発明において好ましくは、前記炭素繊維バンドは、一端が、或るクロスメンバーの車幅方向外側端部付近に固定され、他端が、隣接するクロスメンバーの車幅方向中央付近に固定されている。

以上のように、本発明によれば、車体の地上高確保を容易に行うことができ、かつ制作コストを抑制することができる。

本発明の実施形態による車体の補強構造を適用した車体の底面図である。本発明の実施形態による車体の補強構造のフロアアンダーパネルを示す斜視図である。本発明の実施形態による車体の補強構造の炭素繊維バンドを車体に固定する構造を示す断面図である。本発明の実施形態による車体の補強構造の炭素繊維バンドを車体に固定する構造を示す断面図である。本発明の実施形態による車体の補強構造を適用した車体の低面図であり、補強構造の作用を説明するための図である。本発明の実施形態による車体の補強構造を適用した車体の低面図であり、補強構造の作用を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による車体の補強構造について説明する。図１は、本発明の実施形態による車体の補強構造を適用した車体の底面図である。

図１に示すよう、車体は、主に、車両の前後方向に延びる一対のサイドシル１と、車幅方向に延びる複数のクロスメンバー３とを備えている。また、車体の前輪と後輪との間、即ち車室の下部には、本発明の実施形態による補強構造５が設けられている。

補強構造５は、複数の炭素繊維バンド７を備えている。炭素繊維バンド７とは、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）繊維を、幾重にも巻いて環状にし、これを樹脂で鋳込んで一体化したものであり、輪ゴムのような形状を有している。そして、補強構造５は、複数の炭素繊維バンド７を、互いに交差しないように車室の下部に張り巡らせて構成されている。

本実施形態による補強構造５では、フロアトンネル９を挟んで車幅方向両側に、それぞれ３個の炭素繊維バンド７が張設されている。これら炭素繊維バンド７は、車体の前後方向に延び中心線に対して線対称に配置されている。

最も前方にある第一炭素繊維バンド７ａは、前端が、前輪の真後ろ、又は車室の前端に相当する位置において、フロアトンネル９付近に固定されており、後端が、Ｎｏ．２クロスメンバーとサイドシル１との交差部付近に固定されている。第一炭素繊維バンド７ａに隣接して配置された第二炭素繊維バンド７ｂは、前端が、Ｎｏ．２クロスメンバーとサイドシル１との交差部付近に固定されており、後端が、Ｎｏ．２．５クロスメンバーと、フロアトンネル９の交差部付近に固定されている。そして、最も後方にある第三炭素繊維バンド７ｃは、前端が、Ｎｏ．２．５クロスメンバーと、フロアトンネルの交差部付近に固定されており、後端が、Ｎｏ．３クロスメンバーと、サイドシル１との交差部付近に固定されている。このように配置された第一乃至第三炭素繊維バンド７ａ〜７ｃは、車体を下から見たときに、第一炭素繊維バンド７ａと第二炭素繊維バンド７ｂとが、車幅方向内向きに開いたＶ字形状をなし、第二炭素繊維バンド７ｂと、第三炭素繊維バンド７ｃとが、車幅方向外向きに開いたＶ字形状をなしている。このように配置された第一乃至第三炭素繊維バンド７ａ〜７ｃは、互いに交差することはない。

また、車体にフロアアンダーパネルを取付ける場合には、フロアアンダーパネルにトンネルを設け、そのトンネル内で炭素繊維バンドが延びるようにしてもよい。

図２は、フロアアンダーパネルを示す斜視図である。図２に示すように、フロアアンダーパネル１１は、第一乃至第三炭素繊維バンド７ａ〜７ｃが延びる方向に沿って、３本のトンネル１３を備えている。そして、各トンネル１３内には、それぞれ、一本の炭素繊維バンド７が配置される。また、フロアアンダーパネル１１の成形時に、第一乃至第三炭素繊維バンド７ａ〜７ｂをフロアアンダーパネルに鋳込んでこれと一体成形しても良い。

図３は、第一炭素繊維バンドの前端、又は第三炭素繊維バンドの後端を車体に固定する構造を示す断面図であり、図４は、第一炭素繊維バンドの後端、第二炭素繊維バンドの両端、又は第三炭素繊維バンドの前端を車体に固定する構造を示す断面図である。

図３に示すように、第一炭素繊維バンド７ａの前端、又は第三炭素繊維バンド７ｃの後端は、フロアパネル又はクロスメンバーの下面に固定されたボルト１５に引っかけられており、該ボルト１５は、ウェルドナット１７を用いて車体に締結されている。また、図４に示すように、第一炭素繊維バンド７ａの後端、第二炭素繊維バンド７ｂの両端、又は第三炭素繊維バンド７ｃの前端も、第一炭素繊維バンド７ａの前端、又は第三炭素繊維バンド７ｃの後端と同様に、ボルト１５に引っかけられているが、第一炭素繊維バンド７ａの後端、第二炭素繊維バンド７ｂの両端、及び第三炭素繊維バンド７ｃを、隣接する炭素繊維バンドの端と同一のボルト１５に引っかける場合には、炭素繊維バンド７同士が上下方向にずれるように、ボルト１５に引っかけられている。また、第一炭素繊維バンド７ａの後端、第二炭素繊維バンド７ｂの両端、及び第三炭素繊維バンド７ｃを、隣接するバンドとは異なるボルト１５に引っかけるようにしてもよく、この場合には、近接する位置に二本のボルト１５を配置し、それぞれのボルト１５に炭素繊維バンド７を引っかけるようにする。炭素繊維バンド７を引っかけるボルトは、フロアアンダーパネルを車体に固定するためのボルト１５と共用することが好ましい。

炭素繊維バンド７を取付ける際には、車体を持ち上げ、炭素繊維バンド７を所定のボルト１５に引っかける。そして、炭素繊維バンド７を引っかけた後、車体を地面に降ろすと、車重により車体が幅方向中央に向けて撓むこととなるが、この撓みによって炭素繊維バンド７に引っ張り力が生じるため、このような取付け方法によって、好適に炭素繊維バンド７を張設することができる。

図５及び図６は、車体の低面図であり、補強構造の作用を説明するための図である。より具体的には、図５は、車体を右旋回させるときの補強構造５の作用を説明するための図であり、車体を右旋回させる場合には、車幅方向右側の炭素繊維バンド７のうち、第二炭素繊維バンド７ｂ、並びに車幅方向左側の炭素繊維バンド７のうち、第一及び第三炭素繊維バンド７ａ，７ｃに引っ張り力が作用する。そして、右旋回時には、これら炭素繊維バンドによって引っ張り力に抵抗することにより、車体の捩れを抑制することができる。

一方で、図６に示すように、車体を左旋回させるときには、右旋回時とは反対に車幅方向右側の炭素繊維バンド７のうち、第一及び第三炭素繊維バンド７ａ，７ｃ、並びに車幅方向左側の炭素繊維バンド７のうち、第二炭素繊維バンド７ｂに引っ張り力が作用する。そして、左旋回時には、これら炭素繊維バンドによって引っ張り力に抵抗することにより、車体の捩れを抑制することができる。

以上のように、本実施形態によれば、炭素繊維バンド７を互いに交差しないように配置したため、補強構造５の厚みを、実質的に１つの炭素繊維バンドの厚みとすることができる。そして、発明者等の研究によれば、このような炭素繊維バンドの配置によっても、炭素繊維バンド同士を交差させて配置した場合と同等の捩れ剛性を発揮できる。

５補強構造
７炭素繊維バンド

Claims

サイドシルとフロアトンネルとの間に複数の炭素繊維バンドを張設した車体の補強構造であって、
前記炭素繊維バンドを収容するためのトンネルを備えたフロアアンダーカバーを有し、
前記複数の炭素繊維バンドは、前記トンネル内に収容され且つ互いに交差しないように配置されている、車体の補強構造。
前記複数の炭素繊維バンドは、車幅方向外向きに開いたＶ字をなすように配置されている、請求項１に記載の車体の補強構造。
前記複数の炭素繊維バンドは、車幅方向内向きに開いたＶ字をなすように配置されている、請求項１又は２に記載の車体の補強構造。
前記炭素繊維バンドは、一端が、或るクロスメンバーの車幅方向外側端部付近に固定され、他端が、隣接するクロスメンバーの車幅方向中央付近に固定されている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の車体の補強構造。