JP6411149B2 - 車両のアッパーボディフレームシステム - Google Patents

Description

本発明は、炭素繊維複合材を用いて剛性を高め且つ重量を低減することが可能な車両のアッパーボディフレームシステムに関する。

従来のＳｔｅｅｌ ＢＩＷアッパーボディフレームは、図１に示すように、ルーフ／サイド／ウインドシールド／リッド部の開口部が個別断面を構成しており、開口部のメンバーが部分的に開断面を構成している。すなわち、Ａ部分およびＢ部分から明らかように、メンバーの端部が切れたように断絶しており、断絶した端部が他のメンバーと連結される構造を取っている。

このようなアッパーボディ部品の開口部および開断面によって、車体剛性、天井強度および耐久性能の確保が難しく、閉断面構造を構成するには組立および連結などのための部品数の増加および組立性の問題が発生したのである。

よって、従来の断絶したメンバー連結構造による場合、衝突または転覆の際に乗客の空間を最大限維持することができるようにする強度の確保が難しいという問題があった。

前述の背景技術として説明された事項は、本発明の背景に対する理解増進のためのものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者に既に知られている従来の技術に該当することを認めるものと受け入れられてはならない。

特表平１０−５０７９８３号公報

本発明の目的は、炭素繊維複合材を用いて剛性を高め且つ重量を低減することが可能な車両のアッパーボディフレームシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両のアッパーボディフレームシステムは、炭素繊維複合材から閉ループの枠状に成形され、車両のルーフ周縁の枠部をなすルーフフレームと、炭素繊維複合材から成形され、車体側のドア開口部周縁の枠部をなし、上端部がルーフフレームの側端部に密着して連結されたドアフレームと、炭素繊維複合材から成形され、車両のウインドシールド開口部周縁の枠部をなし、上端部がルーフフレームの前端部に密着して連結され、側端部がドアフレームの前端部に密着して連結されたウインドシールドフレームとを含んでなる。

ドアフレームは、車体側のドア開口部周縁の枠部であって、閉ループの枠状に成形できる。

ウインドシールドフレームは、ウインドシールド開口部の上端をなす上端部と、ウインドシールド開口部の両側端をなす側端部とから構成できる。

炭素繊維複合材から成形され、車体側のドア開口部下端のドアシルを構成するドアシルフレームをさらに含み、ドアシルフレームは、ドアフレームの下端部に密着し、両端部が、ドアフレームの前端部と後端部に沿って密着するように延設された後、それぞれ車両前後方向に折り曲げられて延設できる。

ドアフレームの前端部は、上半部がウインドシールドフレームに密着し、下半部がドアシルフレームに密着し、ドアフレームとウインドシールドフレームとドアシルフレームとが互いに出会う地点には、三角形の閉ループが形成できる。

炭素繊維複合材から成形され、ルーフフレームの後端部に密着し、トランクの開口部周縁の枠部をなすトランクフレームをさらに含み、ドアシルフレームの延設された後端部はトランクフレームの側端部に密着し、ルーフフレームとドアシルフレームとトランクフレームとが互いに出会う地点には閉ループが形成できる。

ウインドシールドフレームの両端部は前方に延設され、延設されたウインドシールドフレームの両端部の間にはカウルクロスフレームが連結できる。

ドアフレームの後端部は、下半部がドアシルフレームに密着できる。

上述したような構造を持つ車両のアッパーボディフレームシステムによれば、炭素繊維複合材を用いて剛性を高め且つ重量を低減することができる。
特に、連結部での剛性の不連続を防止することができ、一体成形によって連続的な剛性と製造上の利点を得ることができる。
しかも、自由な連結性によって衝突時の荷重を効果的に分散することができる。

従来の車両のアッパーボディフレームシステムを示す図である。 本発明の実施形態に係る車両のアッパーボディフレームシステムを示す図である。 図２に示した車両のアッパーボディフレームシステムのＤ部分の拡大図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

図２は本発明の実施形態に係る車両のアッパーボディフレームシステムを示し、図３は図２に示した車両のアッパーボディフレームシステムのＤ部分の拡大図である。

本発明に係る車両のアッパーボディフレームシステムは、 炭素繊維複合材から閉ループの枠状に成形され、車両のルーフ周縁の枠部をなすルーフフレーム１００と、炭素繊維複合材から成形され、車体側のドア開口部周縁の枠部をなし、上端部がルーフフレーム１００の側端部１２０に密着して連結されたドアフレーム２００と、炭素繊維複合材から成形され、車両のウインドシールド開口部周縁の枠部をなし、上端部３２０がルーフフレーム１００の前端部１４０に密着して連結され、側端部３４０がドアフレーム２００の前端部２４０に密着して連結されたウインドシールドフレーム３００とを含んでなる。

図２に示すように、本発明のアッパーボディフレームシステムは、ルーフフレーム１００、ドアフレーム２００、ウインドシールドフレーム３００、ドアシルフレーム(door sill frame)４００、トランクフレーム６００、およびカウルクロスフレーム(cowl cross frame)８００から構成される。これらのメンバーは、基本的に炭素繊維複合材から成形され、互いに構造用接着剤で連結できる。

ルーフフレーム１００は、炭素繊維複合材から閉ループの四角枠状に成形され、車両のルーフ周縁の枠部をなす。図示した実施形態の場合、リアガラス側もルーフフレーム１００からなるクーペ型デザインの例示に該当する。

一方、ドアフレーム２００は、炭素繊維複合材から成形され、車体側に設けられたドア開口部周縁の枠部をなし、上端部がルーフフレーム１００の側端部１２０に密着して連結される。図示した実施形態の場合、２−ドアのクーペ型車両を示す。よって、車両の両側にそれぞれドアフレーム２００が一つずつ設けられる。このようなドアフレーム２００は、上端部がルーフフレーム１００の側端部１２０に面接合して密着する。

一方、ウインドシールドフレーム３００は、炭素繊維複合材から成形され、車両のウインドシールド開口部周縁の枠部をなす。ウインドシールドフレーム３００の上端部はルーフフレーム１００の前端部１４０と密着して連結される。また、ウインドシールドフレーム３００の側端部３４０はドアフレーム２００の前端部２４０と密着して連結される。各メンバーの密着は、面と面の接合構造であって、メンバーの断絶なしに連結される部位で最大限の連結剛性を保つようにする。

また、ドアフレーム２００は、車体側のドア開口部周縁の枠部であって、ルーフフレーム１００と同様に閉ループの枠状に成形できる。すなわち、ルーフ側とドア側の両方とも閉ループ状に形成され、ねじれに対する剛性を最大限確保するようにする。

車体の下端には、ドア側の下端を構成するドアシルフレーム４００が結合される。ドアシルフレーム４００は、炭素繊維複合材から成形され、車体側のドア開口部下端のドアシルを構成する。ドアシルフレーム４００は、ドアフレーム２００の下端部に密着し、その両端部が、ドアフレーム２００の前端部２４０と後端部２６０に沿って密着して延設された後、それぞれ車両前後方向に折り曲げられて延設できる。

一方、ウインドシールドフレーム３００は、ウインドシールド開口部の上端をなす上端部３２０と、ウインドシールド開口部の両側端をなす側端部３４０とから構成できる。ドアフレーム２００の前端部２４０は、上半部２４２がウインドシールドフレーム３００に密着し、下半部２４４がドアシルフレーム４００に密着する。

よって、ドアフレーム２００とウインドシールドフレーム３００とドアシルフレーム４００とが互いに出会う地点には、三角形の閉ループＣが空きスペースの形で形成できる。このような閉ループＣを介してメンバーの断絶なしに連結部位での剛性を確保することができ、荷重の完全な伝達経路を形成するようにするのである。これと同様に、ルーフフレーム１００とドアフレーム２００とウインドシールドフレーム３００とが出会うコーナー地点にも閉ループＤが形成できる。

また、トランクフレーム６００は、炭素繊維複合材から成形され、ルーフフレーム１００の後端部１６０に密着し、トランクの開口部周縁の枠部をなす。

ドアシルフレーム４００の延設された後端部４４０は、トランクフレーム６００の側端部に密着し、ルーフフレーム１００とドアシルフレーム４００とトランクフレーム６００とが互いに出会う地点には閉ループＥが形成できる。

また、ウインドシールドフレーム３００の両端部３４０は、前方に延設され、延設されたウインドシールドフレーム３００の両端部３４０の間にはカウルクロスフレーム８００が連結できる。ドアフレーム２００の後端部２６０は、下半部２６４がドアシルフレーム４００に密着できる。

本発明は、このように炭素繊維複合材の自由な成形性を用いて個別開口部メンバーの一体化成形によるルーフ／サイド／ウインドシールド／リッド部の開口部を二重閉断面構造に設計することができる。

また、３以上のメンバーの連結地点に閉ループを形成し、メンバー間の連結性確保およびメンバー間のさらなる閉ループ形成によって車体剛性、ルーフ強度および耐久性能を向上させることができ、構造単純化によってメンバーの個数を著しく減らすことができる。

上述したような構造を持つ車両のアッパーボディフレームシステムによれば、炭素繊維複合材を用いて剛性を高めかつ重量を低減することができる。

特に、連結部でのメンバーの断絶を原因とする剛性の不連続を防止することができ、衝突荷重伝達経路を途切れることなく保持することができ、一体成形によって連続的な剛性および製造上の利点を得ることができる。

しかも、自由な連結性によって衝突時の荷重を効果的に分散させることができる。

本発明は特定の実施形態について図示および説明したが、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術思想から逸脱することなく、本発明に様々な改良および変化を加え得るのは、当該分野における通常の知識を有する者にとって自明なことである。

１００ ルーフフレーム
２００ ドアフレーム
３００ ウインドシールドフレーム
４００ ドアシルフレーム
６００ トランクフレーム
８００ カウルクロスフレーム

Claims (7)

1. 炭素繊維複合材から閉ループの枠状に成形され、車両のルーフ周縁の枠部をなすルーフフレームと、
   炭素繊維複合材から成形され、車体側のドア開口部周縁の枠部をなし、上端部がルーフフレームの側端部に密着して連結されたドアフレームと、
   炭素繊維複合材から成形され、車両のウインドシールド開口部周縁の枠部をなし、上端部がルーフフレームの前端部に密着して連結され、側端部がドアフレームの前端部に密着して連結されたウインドシールドフレームと、
   炭素繊維複合材から成形され、車体側のドア開口部下端のドアシルを構成するドアシルフレームと、を含み、
   前記ドアシルフレームは、前記ドアフレームの下端部に密着し、両端部が、ドアフレームの前端部と後端部に沿って密着して延設された後、それぞれ車両前後方向に折り曲げられて延設されたことを特徴とする、 車両のアッパーボディフレームシステム。
2. 前記ドアフレームの前端部は、上半部が前記ウインドシールドフレームに密着し、下半部が前記ドアシルフレームに密着し、前記ドアフレームと前記ウインドシールドフレームと前記ドアシルフレームとが互いに出会う地点には三角形の閉ループが形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の車両のアッパーボディフレームシステム。
3. 炭素繊維複合材から成形され、前記ルーフフレームの後端部に密着し、トランクの開口部周縁の枠部をなすトランクフレームをさらに含み、
   前記ドアシルフレームの延設された後端部は前記トランクフレームの側端部に密着し、前記ルーフフレームと前記ドアシルフレームと前記トランクフレームが互いに出会う地点には閉ループが形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の車両のアッパーボディフレームシステム。
4. 前記ドアフレームの後端部は、下半部が前記ドアシルフレームに密着することを特徴とする、請求項１に記載の車両のアッパーボディフレームシステム。
5. 前記ドアフレームは、車体側のドア開口部周縁の枠部であって、閉ループの枠状に成形されたことを特徴とする、請求項１に記載の車両のアッパーボディフレームシステム。
6. 前記ウインドシールドフレームは、前記ウインドシールド開口部の上端をなす上端部と、前記ウインドシールド開口部の両側端をなす側端部とから構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の車両のアッパーボディフレームシステム。
7. 前記ウインドシールドフレームの両端部は前方に延設され、延設されたウインドシールドフレーム両端部の間にはカウルクロスフレームが連結されたことを特徴とする、請求項１に記載の車両のアッパーボディフレームシステム。

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