JP6256359B2

JP6256359B2 - 車両用構造部材

Info

Publication number: JP6256359B2
Application number: JP2015011397A
Authority: JP
Inventors: 北方　慎太郎; 慎太郎北方; 真寺田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: JP2016135643A

Description

本発明は、車両用構造部材に関する。

積層要素の湾曲領域を圧縮するための圧縮装置が開示されている（特許文献１参照）。

特許第５１４９２７６号公報

車両に用いられ、軸力を受けて軸圧縮変形する構造部材は、例えば、本体部と、接合対象への取付け部となるフランジとを有する。フランジは、本体部の軸方向端部に結合され、該軸方向に例えば略直交する方向に延びている。構造部材を板金のプレス加工により成形する場合、本体部とフランジとの結合部にコーナＲ部が形成される。コーナＲ部とは、結合部の外角側に位置する面、具体的にはフランジの接合面に連なる面が、断面円弧形状となっている角部を意味する。

しかしながら、同様のコーナＲ部を有する構造部材を樹脂製とした場合には、軸力に対するコーナＲ部の強度が、軸力に対する本体部の強度と比較して低くなり易いため、改善が必要となる。

本発明は、上記事実を考慮して、樹脂製の車両用構造部材が軸力を受けた際に、本体部を軸圧縮変形させることができるようにすることを目的とする。

請求項１に係る車両用構造部材は、樹脂製の本体部と、前記本体部の軸方向の端部に一体成形され、前記本体部の厚さ方向の一方に張り出し、前記軸方向における前記本体部側と反対側の面が、取付け対象に対する接合面とされた樹脂製のフランジと、前記本体部の軸方向の前記端部に一体成形され、前記本体部の厚さ方向の他方に張り出し、前記軸方向における前記本体部側と反対側の面が、前記取付け対象に対する当接面とされ、前記当接面が前記接合面に連続する樹脂製の張出し部と、を有する。

この車両用構造部材では、本体部の軸方向の端部に設けられたフランジが、本体部の厚さ方向の一方に張り出しており、該フランジの本体部側と反対側の面が接合面とされている。また、本体部の軸方向の端部に設けられた張出し部が、本体部の厚さ方向の他方に張り出しており、張出し部の本体部側と反対側の面が、取付け対象に対する当接面とされている。当接面は接合面に連続している。従って、本体部とフランジとの結合部にコーナＲ部が形成されないので、車両用構造部材が軸力を受けた際に、該結合部が本体部よりも先に破壊することが抑制される。

本発明によれば、樹脂製の車両用構造部材が軸力を受けた際に、本体部を軸圧縮変形させることができる、という優れた効果が得られる。

本実施形態に係る車両用構造部材を示す斜視図である。本実施形態に係る車両用構造部材を示す、図１における２−２矢視に相当する断面図である。（Ａ）は、加熱された材料シートを下型に配置した状態を示す断面図である。（Ｂ）は、上型と下型により車両用構造部材を成形する工程を示す断面図である。車両前部構造を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図１において、本実施形態に係る車両用構造部材１０は、例えば、車両の衝撃吸収部材であるクラッシュボックス１２に用いられる樹脂部材である。車両用構造部材１０は、樹脂製の本体部１４と、樹脂製のフランジ１６とを有している。この樹脂は、例えば複合樹脂であり、例えば熱可塑性炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）が用いられる。

本体部１４は、例えば断面ハット形に形成され、横壁部１４Ａと、縦壁部１４Ｂと、一対の横フランジ１４Ｃとを有している。横壁部１４Ａと、縦壁部１４Ｂと、一対の横フランジ１４Ｃとは、車両用構造部材１０の軸方向（車両前後方向）に延びている。

縦壁部１４Ｂは、車両用構造部材１０同士を接合する場合の接合部位であり、横壁部１４Ａの幅方向（車幅方向）の両端に折り曲げ形成されている。一対の横フランジ１４Ｃは、縦壁部１４Ｂの幅方向（車両上下方向）における横壁部１４Ａと反対側の端部に折り曲げ形成されている。この横フランジ１４Ｃは、互いに遠のく方向（車幅方向外側）へ夫々張り出している。

図２に示されるように、フランジ１６は、本体部１４の軸方向の端部、具体的には、横壁部１４Ａ及び縦壁部１４Ｂの車両後方側（矢印ＲＲ方向）の端部に一体成形され、本体部１４の厚さ方向の一方に張り出している。フランジ１６のうち、軸方向における本体部１４側と反対側の面が、取付け対象の一例たるサイドメンバ１８の前端２０に対する接合面１６Ａとされている。

フランジ１６は、本体部１４の外面よりも外側に張り出している。フランジ１６は、横フランジ１４Ｃの車両後方側の端部に結合されている（図１）。

フランジ１６には、ボルト２２を通すための貫通孔１６Ｂが複数形成されている。フランジ１６は、ボルト２２及びナット２４により、サイドメンバ１８の前端２０のフランジ２０Ａに締結されるようになっている。

張出し部１７は、本体部１４の軸方向の端部に一体成形され、本体部１４の厚さ方向の他方に張り出し、軸方向における本体部１４側と反対側の面が、取付け対象の一例たるサイドメンバ１８の前端２０に対する当接面１７Ａとされている。フランジ１６の接合面１６Ａから張出し部１７の当接面１７Ａは、連続して形成されている。フランジ１６と張出し部１７を本体部１４の端部から互いに逆方向に張り出すように形成することにより、本体部１４、フランジ１６及び張出し部１７は、断面Ｔ字形に形成されている。従って、本体部１４とフランジ１６との結合部１５に、断面Ｌ字形のコーナＲ部（図示せず）は形成されていない。

車両用構造部材１０は、図３に示されるように、例えば、熱可塑性繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）のシート材料２６をスタンピング成形することにより製造することができる。まず、図３（Ａ）に示されるように、シート材料２６を加熱して軟化させた状態で下型３０上に配置する。次に、図３（Ｂ）に示されるように、上型３２を下型３０に型合せして加圧することより、車両用構造部材１０を得ることができる。このように、シート材料２６をスタンピング成形することにより、板金のプレス加工では不可能な断面Ｔ字形の結合部１５を成形することができる。なお、上型３２と下型３０には抜き勾配が設定される。

図１に示されるように、クラッシュボックス１２は、例えば一対の車両用構造部材１０を対向配置して、横フランジ１４Ｃ同士を接合することにより構成され、閉断面構造とされている。図４において、このクラッシュボックス１２は、例えば車両前部構造Ｓに用いられる。車両前部構造Ｓにおいて、クラッシュボックス１２は、サイドメンバ１８の前端に取り付けられている。サイドメンバ１８は、車幅方向両側において車両前後方向に延びる骨格部材である。クラッシュボックス１２の前端には、車幅方向に延びるバンパリインフォースメント２８が取り付けられている。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。車両の前面衝突時の入力がクラッシュボックス１２に軸力Ｆとして加わるとき、エネルギー吸収部である本体部１４の破壊強度より結合部１５の強度が低いと、結合部１５が本体部１４よりも先に破壊し易くなる。

しかしながら、図２において、本実施形態に係る車両用構造部材１０では、本体部１４の軸方向の端部に設けられたフランジ１６が、本体部１４の厚さ方向の一方に張り出しており、該フランジ１６の本体部１４側と反対側の面がサイドメンバ１８の前端２０に対する接合面１６Ａとされている。また、本体部１４の軸方向の端部に設けられた張出し部１７が、本体部１４の厚さ方向の他方に張り出しており、張出し部１７の本体部１４側と反対側の面が、サイドメンバ１８の前端２０に対する当接面１７Ａとされている。接合面１６Ａと当接面１７Ａは連続しているので、本体部１４の車両後方側の端部は、該本体部１４の外面側及び内面側の双方において、サイドメンバ１８の前端２０に隙間なく当接する。換言すれば、本体部１４とフランジ１６との結合部１５に、板金のプレス加工の場合に形成される断面Ｌ字形のコーナＲ部（図示せず）が形成されないので、本体部１４の内面に沿った方向において、サイドメンバ１８の前端２０と、車両用構造部材１０との間に隙間が形成されない。

従って、軸力Ｆとサイドメンバ１８からの反力Ｆｒとが、略一直線上で相対することとなり、軸力Ｆの位置と反力Ｆｒの位置とが、本体部１４の厚さ方向にオフセットすることがないので、結合部１５にモーメントが作用しない。従って、車両用構造部材１０の材料にＣＦＲＰを用いた場合、炭素繊維と樹脂の界面での剥離が生じ難くなる。これにより、車両用構造部材１０が軸力Ｆを受けた際に、結合部１５が本体部１４よりも先に破壊することが抑制されるので、本体部１４を適切に軸圧縮変形させることができる。このため、クラッシュボックス１２がエネルギー吸収の役割を果たすことができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

車両用構造部材１０の成形方法は、シート材料２６のスタンピング成形に限られず、他のＣＦＲＰの成形方法を用いることができる。車両用構造部材１０の用途は衝撃吸収材に限られず、モーメントによる結合部１５の破壊を防ぎたい骨格部材に適用することができる。車両用構造部材１０の材料である樹脂については、強化繊維の有無や材質を問わない。

１０車両用構造部材
１４本体部
１６フランジ
１６Ａ接合面
１７張出し部
１７Ａ当接面
１８サイドメンバ（取付け対象）

Claims

樹脂製の本体部と、
前記本体部の軸方向の端部に一体成形され、前記本体部の厚さ方向の一方に張り出し、前記軸方向における前記本体部側と反対側の面が、取付け対象に対する接合面とされた樹脂製のフランジと、
前記本体部の軸方向の前記端部に一体成形され、前記本体部の厚さ方向の他方に張り出し、前記軸方向における前記本体部側と反対側の面が、前記取付け対象に対する当接面とされ、前記当接面が前記接合面に連続する樹脂製の張出し部と、
を有する車両用構造部材。