JP6194928B2 - 車両構成部材及び車両構成部材成形用の織物 - Google Patents
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Description
本発明は、車両構成部材及び車両構成部材成形用の織物に関する。
下記特許文献１には、繊維強化プラスチック等の複合材に用いられる立体成形用織物が開示されている。この立体成形用織物は、よこ糸及びたて糸等が織り上げられることによって形成された上分離部及び下分離部を含んで構成されている。また、上分離部の一部と下分離部の一部とは締めたて糸を介して接合された接合部とされている。そして、上記上分離部、下分離部及び接合部を有する立体成形用織物が所定の立体形状に展開されて樹脂材料に覆われることで、所定の形状の複合材が形成されるようになっている。
しかしながら、上記接合部から分岐される部分（上分離部及び下分離部）を有する立体成形用織物を含んで構成された複合材では、当該複合材に外力が加わった際に、立体成形用織物の接合部における上分離部及び下分離部側の端部が破壊起点となることが考えられる。
本発明は上記事実を考慮し、接合部において当該接合部から分岐する部分である分岐部側の端部が破壊起点となることを抑制することができる車両構成部材及び車両構成部材成形用の織物を得ることが目的である。
請求項１記載の車両構成部材は、樹脂材料を用いて形成された基材と、複数のたて糸と複数のよこ糸とが織り上げられることにより形成され、前記基材に覆われることで該基材を補強し、接合部と該接合部から分岐する一対の分岐部と有し、前記接合部における前記分岐部側の端部において一対の前記たて糸に拘束される前記よこ糸の数が、前記接合部における前記分岐部と離間する側の部位において一対の前記たて糸に拘束される前記よこ糸の数よりも少なく設定された織物と、を備えている。
請求項１記載の本発明では、複数のたて糸と複数のよこ糸とが織り上げられることにより形成された織物が基材に覆われることで、車両構成部材が構成されている。また、本発明の車両構成部材の一部を構成する織物は、接合部と、当該接合部から分岐する分岐部と、を備えている。ここで、接合部の構成について説明すると、当該接合部においては、所定の本数のよこ糸が一対のたて糸によって拘束されている。そして、接合部における分岐部側の端部において一対のたて糸によって拘束されるよこ糸の数が、当該接合部における分岐部とは離間する側の部位において一対のたて糸によって拘束されるよこ糸の数よりも少なく設定されている。すなわち、接合部における分岐部側の端部の強度が、当該接合部における分岐部とは離間する側の部位の強度に比して高くなっている。これにより、本発明の織物を含んで構成された車両構成部材に外力が加わった際に、接合部における分岐部側の端部が破壊起点となることを抑制することができる。
請求項２記載の車両構成部材は、請求項１記載の車両構成部材において、前記織物は、断面視で閉断面とされた閉断面部を備えており、前記閉断面部が、前記分岐部を含んで構成されている。
請求項２記載の本発明によれば、車両構成部材の一部を構成する織物の接合部における分岐部側の端部のみの強度が当該接合部の他の部位に比して高められた構成とされている。そのため、車両構成部材の全体の強度及び剛性に影響を与え難くしつつ接合部における分岐部側の端部が破壊起点となることを抑制することができる。
請求項３記載の車両構成部材成形用の織物は、複数のたて糸と複数のよこ糸とが織り上げられることにより形成され、接合部と該接合部から分岐する一対の分岐部と有し、前記接合部における前記分岐部側の端部において一対の前記たて糸に拘束される前記よこ糸の数が、前記接合部における前記分岐部と離間する側の部位において一対の前記たて糸に拘束される前記よこ糸の数よりも少なく設定されている。
請求項３記載の本発明では、車両構成部材成形用に用いられる織物の接合部における分岐部側の端部の強度が当該接合部の他の部位に比して高められている。そのため、当該織物を所定の形状に展開する際に、接合部における分岐部側の端部が解れることを抑制することができる。また、本発明では、当該織物を含んで構成された車両構成部材に外力が加わった際に、接合部における分岐部側の端部が破壊起点となることを抑制することができる。
本発明に係る車両構成部材及び車両構成部材成形用の織物は、接合部において当該接合部から分岐する部分である分岐部側の端部が破壊起点となることを抑制することができる、という優れた効果を有する。
図１〜図３を用いて本発明の実施形態に係る車両構成部材について説明する。なお、図２に示す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＯＵＴは、車両の前方向（進行方向）、上方向、車幅方向の外側方向をそれぞれ示している。また以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。
図１に示されるように、本実施形態の車両構成部材としてのルーフサイドレール本体１０は、図２に示されるように、車体１２の側部１４のルーフサイドレール１６の一部を構成している。以下、先ず車体１２の側部１４の概略の構成について説明し、次いで本実施形態の要部であるルーフサイドレール本体１０について説明する。
本実施形態の車体１２は、所謂ハッチバックタイプの車両を構成するものであり、この車体１２の側部１４には、フロントサイドドア１８及びリヤサイドドア２０によって開閉されるフロントサイドドア開口部２２及びリヤサイドドア開口部２４が形成されている。
フロントサイドドア開口部２２は、車体１２のルーフ２６の車幅方向外側の端部において車両前後方向に延びるルーフサイドレール１６、車体１２のフロアの車幅方向外側の端部において車両前後方向に延びるロッカ２８、ルーフサイドレール１６の前端部とロッカ２８の前端部とを上下方向に繋ぐフロントピラー３０、及びルーフサイドレール１６の前後方向の中間部とロッカ２８の前後方向の中間部とを上下方向に繋ぐセンタピラー３２等により形成されている。また、リヤサイドドア開口部２４は、ルーフサイドレール１６、ロッカ２８、センタピラー３２、及びルーフサイドレール１６の後端部とロッカ２８の後端部とを上下方向に繋ぐリヤピラー３４等により形成されている。そして、フロントサイドドア開口部２２及びリヤサイドドア開口部２４が、フロントサイドドア１８及びリヤサイドドア２０によって開閉されることで、乗員が車両へ乗車することが可能となっていると共に、乗員が車両から降車することが可能となっている。
また、ルーフサイドレール１６は、ルーフサイドレール本体１０（図１参照）に車両の外観意匠の一部を構成するアウタパネル３６等が接合されること等により構成されている。なお、ロッカ２８、フロントピラー３０、センタピラー３２及びリヤピラー３４は、ルーフサイドレール１６と同様にルーフサイドレール本体１０に対応する骨格部材を含んで構成されている。
図１に示されるように、ルーフサイドレール本体１０は、織物としての炭素繊維織物３８が樹脂材料を用いて形成された基材としてのプラスチック材４０に覆われる（プラスチック材４０内に内包される）ことによって形成された複合材（ＣＦＲＰ：炭素繊維強化樹脂）である。このルーフサイドレール本体１０は、車両前後方向に延びると共に車体１２のルーフ２６（図２参照）の形状に対応して緩やかに湾曲された長尺状に形成されている。
また、ルーフサイドレール本体１０は、長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で（図１に示された断面視で）、略菱形の閉断面を構成する閉断面部４２と、閉断面部４２から延出する一対のフランジ部４４と、を備えている。閉断面部４２は、一方側へ向けて凸状に屈曲された第１閉断面部構成部４６と、第１閉断面部構成部４６とは反対方向へ向けて凸状に形成された第２閉断面部構成部４８と、を備えている。また、一方のフランジ部４４は、第１閉断面部構成部４６の一方側の端部と第２閉断面部構成部４８の一方側の端部との合流部から閉断面部４２とは離間する方向へ向けて延出している。さらに、他方のフランジ部４４は、第１閉断面部構成部４６の他方側の端部と第２閉断面部構成部４８の他方側の端部との合流部から閉断面部４２とは離間する方向へ向けて、かつ一方のフランジ部４４とは反対方向へ向けて延出している。
炭素繊維織物３８は、ルーフサイドレール本体１０の形状に対応する断面形状に形成されており、この炭素繊維織物３８がプラスチック材４０内に内包されることで、当該プラスチック材４０が補強されている。具体的には、炭素繊維織物３８は、ルーフサイドレール本体１０の一対のフランジ部４４内にそれぞれ配置される一対の接合部５０と、当該接合部５０から分岐してルーフサイドレール本体１０の第１閉断面部構成部４６及び第２閉断面部構成部４８内にそれぞれ配置される分岐部としての第１分岐部５２及び第２分岐部５４と、を備えている。また、一方側の接合部５０から延びる第１分岐部５２と他方側の接合部５０から延びる第１分岐部５２とは繋がれていると共に、一方側の接合部５０から延びる第２分岐部５４と他方側の接合部５０から延びる第２分岐部５４とは繋がれている。これにより、一方側の接合部５０から延びる第１分岐部５２、他方側の接合部５０から延びる第１分岐部５２、一方側の接合部５０から延びる第２分岐部５４、及び他方側の接合部５０から延びる第２分岐部５４によって略菱形の閉断面部５６が形成されている。
また、本実施形態では、接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４側の端部５０Ａの織密度が、当該接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４と離間する側の部位５０Ｂの織密度よりも高い密度で織り上げられている。これにより、接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４側の端部５０Ａの強度が、当該接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４と離間する側の部位５０Ｂの強度よりも高い強度となっている。なお、織密度とは、たて糸によるよこ糸の拘束の度合いを示すものであり、後述する一対のたて糸の間に配置されるよこ糸の数が少なくなるほど織密度が高くなるものとする。
次に、炭素繊維織物３８のより詳細な構成について説明する。
図３に示されるように、炭素繊維織物３８は、ルーフサイドレール本体１０（図１参照）の長手方向に沿って延びる複数のよこ糸５８と、よこ糸５８が延びる方向と直交する方向に延びるたて糸としての複数の第１たて糸６０、第２たて糸６２、第３たて糸６４及び第４たて糸６６と、が織り上げられることによって形成されている。なお、図３においては４本のたて糸（第１たて糸６０、第２たて糸６２、第３たて糸６４及び第４たて糸６６）が記載されているが、現物の炭素繊維織物３８では、第１たて糸６０、第２たて糸６２、第３たて糸６４及び第４たて糸６６に対応する複数のたて糸がルーフサイドレール本体１０の長手方向に沿って配列されている。
また、本実施形態の炭素繊維織物３８は、接合部５０（図１参照）を構成する部位６８と閉断面部５６（図１参照）を構成する部位７０とが異なる態様で織り上げられた一体の織物である（単一の織物である）。そして、織り上げられた炭素繊維織物３８を展開させることにより、当該炭素繊維織物３８の断面形状をルーフサイドレール本体１０の断面形状に対応する形状にすることが可能となっている。
炭素繊維織物３８において、閉断面部５６を構成する部位７０は、１２本のよこ糸５８と第１たて糸６０及び第２たて糸６２とが織り上げられることによって第１分岐部５２（図１参照）に対応する部分を形成する第１分岐部構成部７２を備えている。この第１分岐部構成部７２では、６本のよこ糸５８が第１たて糸６０と第２たて糸６２との間に配置されることにより、当該６本のよこ糸５８が第１たて糸６０と第２たて糸６２とによって拘束されるようになっている。
また、閉断面部５６を構成する部位７０は、１２本のよこ糸５８と第３たて糸６４及び第４たて糸６６とが織り上げられることによって第２分岐部５４（図１参照）に対応する部分を形成する第２分岐部構成部７４を備えている。この第２分岐部構成部７４では、上記第１分岐部構成部７２と同様に、６本のよこ糸５８が第３たて糸６４と第４たて糸６６との間に配置されることにより、当該６本のよこ糸５８が第３たて糸６４と第４たて糸６６とによって拘束されるようになっている。
さらに、本実施形態では、よこ糸５８が、第１たて糸６０及び第２たて糸６２のいずれかと第３たて糸６４及び第４たて糸６６のいずれかとの間に配置されていないことにより、第１分岐部構成部７２と第２分岐部構成部７４とが離間するようになっている。これにより、炭素繊維織物３８が展開された際に、第１分岐部構成部７２及び第２分岐部構成部７４によって略菱形の閉断面部５６（図１参照）を形成することが可能となっている。
炭素繊維織物３８において、接合部５０を構成する部位６８は、３２本のよこ糸５８と第１たて糸６０及び第２たて糸６２とが織り上げられることで形成されていると共に第１分岐部構成部７２と繋がる第１層構成部７６を備えている。この第１層構成部７６における第１分岐部構成部７２とは反対側の部位７６Ｂでは、８本のよこ糸５８が第１たて糸６０と第２たて糸６２との間に配置されることにより、当該８本のよこ糸５８が第１たて糸６０と第２たて糸６２とによって拘束されるようになっている。また、第１層構成部７６における第１分岐部構成部７２側の部位７６Ａでは、４本のよこ糸５８が第１たて糸６０と第２たて糸６２との間に配置されることにより、当該４本のよこ糸５８が第１たて糸６０と第２たて糸６２とによって拘束されるようになっている。
また、炭素繊維織物３８において、接合部５０を構成する部位６８は、３２本のよこ糸５８と第３たて糸６４及び第４たて糸６６とが織り上げられることで形成されていると共に第２分岐部構成部７４と繋がる第２層構成部７８を備えている。この第２層構成部７８における第２分岐部構成部７４とは反対側の部位７８Ｂでは、８本のよこ糸５８が第３たて糸６４と第４たて糸６６との間に配置されることにより、当該８本のよこ糸５８が第３たて糸６４と第４たて糸６６とによって拘束されるようになっている。また、第２層構成部７８における第２分岐部構成部７４側の部位７８Ａでは、４本のよこ糸５８が第３たて糸６４と第４たて糸６６との間に配置されることにより、当該４本のよこ糸５８が第３たて糸６４と第４たて糸６６とによって拘束されるようになっている。
さらに、本実施形態では、よこ糸５８が、第１たて糸６０と第３たて糸６４との間及び第２たて糸６２と第４たて糸６６との間に配置されていることにより、第１層構成部７６と第２層構成部とが一体に織り上げられるようになっている。また、本実施形態では、第１層構成部７６及び第２層構成部７８における第１分岐部構成部７２及び第２分岐部構成部７４側の部位７６Ａ，７８Ａにおいて第１たて糸６０と第３たて糸６４との間及び第２たて糸６２と第４たて糸６６との間に配置されるよこ糸５８の数が、第１層構成部７６及び第２層構成部７８における第１分岐部構成部７２及び第２分岐部構成部７４とは反対側の部位７６Ｂ，７８Ｂにおいて第１たて糸６０と第３たて糸６４との間及び第２たて糸６２と第４たて糸６６との間に配置されるよこ糸５８の数よりも少なく設定されている。なお、本実施形態では、第１層構成部７６及び第２層構成部７８における第１分岐部構成部７２及び第２分岐部構成部７４側の部位７６Ａ，７８Ａにおいて第１たて糸６０と第３たて糸６４との間及び第２たて糸６２と第４たて糸６６との間に配置されるよこ糸５８の数が１本とされている。また、第１層構成部７６及び第２層構成部７８における第１分岐部構成部７２及び第２分岐部構成部７４とは反対側の部位７６Ｂ，７８Ｂにおいて第１たて糸６０と第３たて糸６４との間及び第２たて糸６２と第４たて糸６６との間に配置されるよこ糸５８の数が２本とされている。
以上説明した炭素繊維織物３８が展開された状態で、当該炭素繊維織物３８は所定の金型の内部に配置される。そして、真空引きされた金型内にプラスチック材４０が導入された後に加熱されて冷却されることで、プラスチック材４０の内部に炭素繊維織物３８が配置される。これにより、図１に示されたルーフサイドレール本体１０が形成される。
（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
図２に示された車体１２に衝突等による外力が加わり、当該外力が車体１２の一部を構成するルーフサイドレール本体１０に伝達されると、当該ルーフサイドレール本体１０の閉断面部４２の形状が変形する。これに伴い、炭素繊維織物３８の閉断面部５６も変形する。特に、ルーフサイドレール本体１０をその長手方向に沿って圧縮させる方向への力が入力されると、ルーフサイドレール本体１０の閉断面部４２及び炭素繊維織物３８の閉断面部５６は広がるように変形する。この場合、炭素繊維織物３８の接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４側の端部５０Ａが破壊起点となって、ルーフサイドレール本体１０が破壊されることが考えられる。
しかしながら、本実施形態では、接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４側の端部５０Ａの織密度が、当該接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４と離間する側の部位５０Ｂの織密度よりも高い密度で織り上げられている。これにより、接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４側の端部５０Ａの強度が、当該接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４と離間する側の部位５０Ｂの強度よりも高い強度となっている。その結果、車体１２に加わった外力がルーフサイドレール本体１０に伝達された際に、ルーフサイドレール本体１０が、炭素繊維織物３８の接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４側の端部５０Ａを破壊起点として破壊されることを抑制することができる。
また、本実施形態では、接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４側の端部５０Ａのみの強度が、当該接合部５０における他の部位に比して高められた構成とされている。すなわち、接合部５０の全体の強度が高められた構成とはされていない。これにより、ルーフサイドレール本体１０の全体の強度及び剛性に影響を与え難くしつつ、ルーフサイドレール本体１０が、炭素繊維織物３８の接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４側の端部５０Ａを破壊起点として破壊されることを抑制することができる。
また、本実施形態では、炭素繊維織物３８を展開する際に、炭素繊維織物３８の接合部５０における第１分岐部５２及び第２分岐部５４側の端部５０Ａが解れることを抑制することができる。これにより、当該炭素繊維織物３８を含んで構成されたルーフサイドレール本体１０の品質を安定させることができる。
なお、本実施形態では、閉断面部４２を有するルーフサイドレール本体１０に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、Ｈ断面やＹ断面の車両構成部材に本発明を適用することもできる。また、図４に示されるように、格子状に形成された閉断面部８４を有する車両構成部材８６に本発明を適用することもできる。なお、車両構成部材８６及び当該車両構成部材８６の一部を構成する織物としての炭素繊維織物８８において図１に示されたルーフサイドレール本体１０に対応する部分（同様の構成とされた部分）には、当該ルーフサイドレール本体１０と同一の符号を付している。
また、本実施形態では、上記よこ糸５８、第１たて糸６０、第２たて糸６２、第３たて糸６４及び第４たて糸６６を用いて炭素繊維織物３８を形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。よこ糸及びたて糸の数、よこ糸とたて糸とのなす角度、よこ糸及びたて糸の線径、よこ糸及びたて糸の材質等は、車両構成部材に要求される強度及び剛性等を考慮して適宜設定すればよい。
また、本実施形態では、本発明をルーフサイドレール１６の骨格部材であるルーフサイドレール本体１０に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図２に示されたロッカ２８、フロントピラー３０、センタピラー３２及びリヤピラー３４の骨格部材に本発明を適用することもできる。また、フロントバンパカバー８０及びリヤバンパカバー８２内に配置された図示しないバンパリインフォースメントに本発明を適用してもよい。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
１０ ルーフサイドレール本体（車両構成部材）
３８ 炭素繊維織物（織物）
４０ プラスチック材（基材）
５０ 接合部
５２ 第１分岐部（分岐部）
５４ 第２分岐部（分岐部）
５８ よこ糸
６０ 第１たて糸（たて糸）
６２ 第２たて糸（たて糸）
６４ 第３たて糸（たて糸）
６６ 第４たて糸（たて糸）
８６ 車両構成部材
８８ 炭素繊維織物（織物）
３８ 炭素繊維織物（織物）
４０ プラスチック材（基材）
５０ 接合部
５２ 第１分岐部（分岐部）
５４ 第２分岐部（分岐部）
５８ よこ糸
６０ 第１たて糸（たて糸）
６２ 第２たて糸（たて糸）
６４ 第３たて糸（たて糸）
６６ 第４たて糸（たて糸）
８６ 車両構成部材
８８ 炭素繊維織物（織物）
Claims (3)
- 樹脂材料を用いて形成された基材と、
複数のたて糸と複数のよこ糸とが織り上げられることにより形成され、前記基材に覆われることで該基材を補強し、接合部と該接合部から分岐する一対の分岐部と有し、前記接合部における前記分岐部側の端部において一対の前記たて糸に拘束される前記よこ糸の数が、前記接合部における前記分岐部と離間する側の部位において一対の前記たて糸に拘束される前記よこ糸の数よりも少なく設定された織物と、
を備えた車両構成部材。 - 前記織物は、断面視で閉断面とされた閉断面部を備えており、
前記閉断面部が、前記分岐部を含んで構成されている請求項１記載の車両構成部材。 - 複数のたて糸と複数のよこ糸とが織り上げられることにより形成され、接合部と該接合部から分岐する一対の分岐部と有し、前記接合部における前記分岐部側の端部において一対の前記たて糸に拘束される前記よこ糸の数が、前記接合部における前記分岐部と離間する側の部位において一対の前記たて糸に拘束される前記よこ糸の数よりも少なく設定された車両構成部材成形用の織物。
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