JP6510479B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＦＲＰ製の車体フロアが、フロアパネルの後部から起立する左右一対のリヤピラーと、車幅方向に配置されて前記左右一対のリヤピラー間を連結するバックパネルとを備える自動車の車体構造に関する。

自動車のセンターピラーをＣＦＲＰ製のセンターピラーアッパーとアルミニウム鋳物製のセンターピラーロアとで構成し、センターピラーアッパーおよびセンターピラーロアの車幅方向外面にＣＦＲＰ製のハニカム材よりなる衝撃吸収部材を配置したものが、下記特許文献１により公知である。

またＣＦＲＰでバスタブ状に形成した自動車キャビンのホイールハウス部を、アルミニウム製のコア材をＣＦＲＰ製の２枚のシート間にサンドイッチしたハニカム材で構成したものが、下記特許文献２により公知である。

特開２０１５−４７８９５号公報 特許第５７３４４６５号公報

上記特許文献１、２に記載されたものは、衝突荷重が入力したときにハニカム材が圧壊して衝突エネルギーを吸収するようになっているが、ハニカム材の背面に衝突荷重を支持する強度部材が存在しないため、ハニカム材を効率的に圧壊させることが困難であり、充分なエネルギー吸収効果が得られない懸念があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＣＦＲＰ製のリヤピラーに衝突荷重が入力したときのエネルギー吸収効果を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ＣＦＲＰ製の車体フロアが、フロアパネルの後部から起立する左右一対のリヤピラーと、車幅方向に配置されて前記左右一対のリヤピラー間を連結するバックパネルとを備える自動車の車体構造であって、前記リヤピラーの内部に車幅方向に延びる軸線を有する金属製のハニカム材が配置され、前記バックパネルの車幅方向外端部が前記ハニカム材に対峙し、前記バックパネルは、車幅方向に延びる軸線を有するコア材をアウタースキンおよびインナースキン間に挟んで構成されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、ＣＦＲＰ製の車体フロアが、フロアパネルの後部から起立する左右一対のリヤピラーと、車幅方向に配置されて前記左右一対のリヤピラー間を連結するバックパネルとを備える自動車の車体構造であって、前記リヤピラーの内部に車幅方向に延びる軸線を有する金属製のハニカム材が配置され、前記バックパネルの車幅方向外端部が前記ハニカム材に対峙し、前記バックパネルは、車幅方向に延びる上部折れ線および下部折れ線を介して断面クランク状に屈曲する上部パネル、中央パネルおよび下部パネルを備え、前記中央パネルは前下方から後上方に傾斜して配置され、前記上部パネルは前記中央パネルの上端から略上方に延びるとともに、前記下部パネルは前記中央パネルの下端から略下方に延びることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、ＣＦＲＰ製の車体フロアが、フロアパネルの後部から起立する左右一対のリヤピラーと、車幅方向に配置されて前記左右一対のリヤピラー間を連結するバックパネルとを備える自動車の車体構造であって、前記リヤピラーの内部に車幅方向に延びる軸線を有する金属製のハニカム材が配置され、前記バックパネルの車幅方向外端部が前記ハニカム材に対峙し、前記リヤピラーは、閉じたドアの後縁部に重なる車幅方向厚さが小さいドア開口縁部と、閉じたドアよりも後方の車幅方向厚さが大きい骨格部とからなり、前記ハニカム材は前記ドア開口縁部および前記骨格部に跨がって配置され、前記ドアに設けられたドアビームは前記ドア開口縁部および前記骨格部のうちのドア開口縁部だけに対峙することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記ドア開口縁部および前記骨格部は車幅方向内壁が略平坦であって車幅方向外壁が段差を有しており、前記ハニカム材は前記車幅方向内壁に設けたサポート部材により前記リヤピラーの内部に支持されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項２〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記バックパネルは、車幅方向に延びる軸線を有するコア材をアウタースキンおよびインナースキン間に挟んで構成されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記バックパネルの車幅方向端部は前記リヤピラーの前後方向中央部に接合されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記リヤピラーはサイドシルの後端部から上方に起立しており、前記ハニカム材は前記リヤピラーから前記サイドシルに跨がって配置されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項８に記載された発明によれば、請求項１〜請求項７の何れか１項の構成に加えて、前記リヤピラーは車幅方向外側に位置するアウタースキンおよび車幅方向内側に位置するインナースキンを結合して閉断面に構成され、前記アウタースキンは前記インナースキンよりも強度が低いことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

請求項１〜３の構成によれば、ＣＦＲＰ製の車体フロアは、フロアパネルの後部から起立する左右一対のリヤピラーと、車幅方向に配置されて左右一対のリヤピラー間を連結するバックパネルとを備える。リヤピラーの内部に車幅方向に延びる軸線を有する金属製のハニカム材が配置され、バックパネルの車幅方向外端部がハニカム材に対峙するので、リヤピラーに側面衝突の衝突荷重が入力したときに、金属製のハニカム材をバックパネルに押し付けて効果的に延性破壊させることで、高いエネルギー吸収性能を得ることができる。

また請求項１，５の構成によれば、バックパネルは、車幅方向に延びる軸線を有するコア材をアウタースキンおよびインナースキン間に挟んで構成されるので、バックパネルの強度を高めてリヤピラーを車幅方向内側から強固に支持することで、ハニカム材を効率的に圧壊してエネルギー吸収性能を高めることができる。

また請求項２の構成によれば、バックパネルは、車幅方向に延びる上部折れ線および下部折れ線を介して断面クランク状に屈曲する上部パネル、中央パネルおよび下部パネルを備え、中央パネルは前下方から後上方に傾斜して配置され、上部パネルは中央パネルの上端から略上方に延びるとともに、下部パネルは中央パネルの下端から略下方に延びるので、２本の折れ線で強度を高められたバックパネルで衝突荷重を確実に支持してハニカム材のエネルギー吸収性能を高めることができ、しかもリヤピラーの車幅方向内面におけるバックパネルの上部前方にシートベルトの巻き取り装置の設置スペースを確保することができる。

また請求項３の構成によれば、リヤピラーは、閉じたドアの後縁部に重なる車幅方向厚さが小さいドア開口縁部と、閉じたドアよりも後方の車幅方向厚さが大きい骨格部とからなり、ハニカム材はドア開口縁部および骨格部に跨がって配置され、ドアに設けられたドアビームはドア開口縁部および骨格部のうちのドア開口縁部だけに対峙するので、ドアに入力した衝突荷重がドアビームを介して薄いドア開口縁部に伝達され、かつ直接厚い骨格部に伝達されることで、リヤピラーの全体で衝突エネルギーを吸収することができる。

また請求項４の構成によれば、ドア開口縁部および骨格部は車幅方向内壁が略平坦であって車幅方向外壁が段差を有しており、ハニカム材は車幅方向内壁に設けたサポート部材によりリヤピラーの内部に支持されるので、前部および後部で厚さが変化するハニカム材をリヤピラーの内部に精度良くかつ強固に固定することができる。

また請求項６の構成によれば、バックパネルの車幅方向端部はリヤピラーの前後方向中央部に接合されるので、リヤピラーに入力した衝突荷重をバックパネルに効率的に伝達してエネルギー吸収性能を高めることができる。

また請求項７の構成によれば、リヤピラーはサイドシルの後端部から上方に起立しており、ハニカム材はリヤピラーからサイドシルに跨がって配置されるので、側面衝突の衝突荷重をリヤピラーだけでなくサイドシルにも分担させてエネルギー吸収性能を高めることができる。

また請求項８の構成によれば、リヤピラーは車幅方向外側に位置するアウタースキンおよび車幅方向内側に位置するインナースキンを結合して閉断面に構成され、アウタースキンはインナースキンよりも強度が低いので、側面衝突の衝突荷重がリヤピラーに入力したときに、アウタースキンを容易に変形させてハニカム材を効率的に圧壊することでエネルギー吸収性能を高めることができる。

ＣＦＲＰ製の車体フロアの斜視図。 図１の２−２線断面図。 図１の３−３線断面図。 ハニカム材の斜視図。 図４の５方向矢視図。 ハニカム材の製造方法の説明図。 図１の７−７線断面図。

以下、図１〜図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書における前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向は運転席に着座した乗員を基準として定義される。

図１〜図３に示すように、二座席のスポーツタイプの自動車の車体フロア１０は基本的にＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）で構成されるもので、フロアパネル１１の左右両側部に沿って前後方向に延びる左右一対のサイドシル１２，１２と、左右のサイドシル１２，１２の後端から後上方に起立する左右一対のリヤピラー１３，１３とを備え、フロアパネル１１の後端から起立するバックパネル１４の左右両側縁が、左右のリヤピラー１３，１３の車幅方向内面に接合される。

フロアパネル１１は、車体外側（下側）のアウタースキン１６と、車体内側（上側）のインナースキン１７との間に波板状のコア材１８（図１参照）を挟んだもので、その後部に上方に向かって側面視で三角形状に膨出する膨出部１１ａが形成される。サイドシル１２およびリヤピラー１３は側方部材１９を構成するもので、車幅方向外側のアウタースキン２０と車幅方向内側のインナースキン２１とを接合して閉断面に形成されており、フロアパネル１１の車幅方向両側部の上面に接着により接合される。リヤピラー１３は、フロアパネル１１の三角形状の膨出部１１ａの上面に沿うように、後上方に向かって斜めに起立する。

左右のリヤピラー１３，１３の車幅方向内面にはクランク状に屈曲する取付金具２２，２２が固定されており、これらの取付金具２２，２２の後面に、フロアパネル１１の後端から起立するバックパネル１４の左右両側縁が固定される。このとき、バックパネル１４の後面とリヤピラー１３，１３の車幅方向内面とを板状のカバー２３，２３で連結することで、膨出部１１ａ，１１ａを形成したことにより発生する隙間が塞がれる（図３参照）。前下方から後上方に傾斜するバックパネル１４の上端部の前面に臨むリヤピラー１３，１３の車幅方向内面には、シートベルトの巻き取り装置（不図示）を支持する支持ブラケット２４，２４が設けられる。

図７（Ａ）に示すように、リヤピラー１３の車幅方向内側のインナースキン２１は略平坦であるが、リヤピラー１３の車幅方向外側のアウタースキン２０の断面はクランク状に屈曲しているため、リヤピラー１３の車幅方向外面にドア２５の後縁部が嵌合するドア開口縁部１３ａが形成され、ドア開口縁部１３ａの後方にドア２５の車幅方向外面と面一に整列する骨格部１３ｂが形成される、ドア開口縁部１３ａにおけるリヤピラー１３の車幅方向厚さは、そこに嵌合するドア２５の後縁部の厚さ分だけ薄くなっており、骨格部１３ｂの車幅方向厚さは必要な強度を得るために厚くなっている。そしてリヤピラー１３の内部には、車幅方向に延びる軸線を有するアルミニウム合金製のハニカム材２６が配置されており、そのハニカム材２６の前部はサイドシル１２の後端部に跨がるように延びている（図１参照）。

図６に示すように、ハニカム材２６は、第１縦片２７ａ、第１傾斜片２７ｂ、第２縦片２７ｃおよび第２傾斜片２７ｄが繰り返し連続する多数の波板２７…を、第１縦片２７ａ…および第２縦片２７ｃ…どうしが相互に当接するように次々と接着したもので、多数の六角形断面部が縦横に連続する形状を備える。

図３〜図５に示すように、リヤピラー１３のインナースキン２１の車幅方向外面には多数の六角形が縦横に連続するアルミニウム合金の鋳造製あるいは合成樹脂製のサポート部材２８が接着されており、六角形断面部の軸線を車幅方向に配置したハニカム材２６の車幅方向内端がサポート部材２８の溝２８ａに嵌合して接着により固定される（図５参照）。この状態で、ハニカム材２６の車幅方向外端はリヤピラー１３のアウタースキン２０の車幅方向内面に突き当てられて接着により固定される（図３参照）。アウタースキン２０の板厚はインナースキン２１の板厚よりも小さくなっており、よってアウタースキン２０の強度はインナースキン２１の強度よりも低くなっている。

図２に示すように、バックパネル１４は後側のアウタースキン２９および前側のインナースキン３０間に車幅方向の軸線を有する波板状のコア材３１を挟んで接着したものであり、車幅方向に延びる上部折れ線１４ａおよび下部折れ線１４ｂにより断面クランク状に屈曲している。上部折れ線１４ａおよび下部折れ線１４ｂに挟まれた中央パネル１４ｄは前下方から後上方に傾斜しており、上部パネル１４ｃは中央パネル１４ｄの上端から略上方に延び、下部パネル１４ｅは中央パネル１４ｄの下端から略下方に延びている。そしてバックパネル１４の車幅方向両端部は、リヤピラー１３のインナースキン２１を挟んで左右のハニカム材２６の車幅方向内面に対峙する（図３参照）。バックパネル１４はリヤピラー１３，１３の前後方向幅の略中央部に位置しており、従ってリヤピラー１３，１３の後部はバックパネル１４よりも後方に突出している（図２参照）。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

自動車の車体フロア１０のサイドシル１２の後部から起立するリヤピラー１３に側面衝突の衝突荷重が入力すると、リヤピラー１３の内部に配置された金属製のハニカム材２６が軸線方向に延性破壊して衝突エネルギーを吸収する。このとき、左右のリヤピラー１３，１３の車幅方向内面間が車幅方向に延びるバックパネル１４で連結されるので、衝突荷重をバックパネル１４で支持してハニカム材２６に大きな軸方向荷重を作用させることで、ハニカム材２６を効率的に圧壊して大きなエネルギー吸収効果を発揮させることができる。

また仮にリヤピラー１３のドア開口縁部１３ａの強度が高すぎると、衝突荷重によってドアビーム２５ａが弧状に湾曲してドア開口から車室内に侵入してしまう虞があるが、本実施の形態によれば、ハニカム材２６が圧壊してドアビーム２５ａの湾曲を防止することで、ドアビーム２５ａの車室内への侵入を回避することができる。

しかもリヤピラー１３はサイドシル１２の後端部から上方に起立しており、ハニカム材２６はリヤピラー１３からサイドシル１２に跨がって配置されるので、側面衝突の衝突荷重をリヤピラー１３だけでなくサイドシル１２にも分担させてエネルギー吸収性能を高めることができる。更に、リヤピラー１３は車幅方向外側に位置するアウタースキン２０および車幅方向内側に位置するインナースキン２１を結合して閉断面に構成され、アウタースキン２０はインナースキン２１よりも強度が低いので、側面衝突の衝突荷重がリヤピラー１３に入力したときに、アウタースキン２０を容易に変形させてハニカム材２６を効率的に圧壊することでエネルギー吸収性能を高めることができる。

またバックパネル１４は、車幅方向に延びる軸線を有するコア材３１をアウタースキン２０およびインナースキン２１間に挟んだハニカム構造を有するので、バックパネル１４の強度を高めてリヤピラー１３を車幅方向内側から強固に支持することで、衝突荷重でハニカム材２６を効率的に圧壊してエネルギー吸収性能を高めることができる。

またバックパネル１４の車幅方向端部はリヤピラー１３の前後方向中央部に接合されるだけでなく、バックパネル１４は、車幅方向に延びる上部折れ線１４ａおよび下部折れ線１４ｂを介して断面クランク状に屈曲する上部パネル１４ｃ、中央パネル１４ｄおよび下部パネル１４ｅを備え、中央パネル１４ｄは前下方から後上方に傾斜して配置され、上部パネル１４ｃは中央パネル１４ｄの上端から略上方に延びるとともに、下部パネル１４ｅは中央パネル１４ｄの下端から略下方に延びるので（図２参照）、衝突荷重によるバックパネル１４の倒れを抑制してエネルギー吸収性能を高めることができる。

しかもバックパネル１４は前下方から後上方に傾斜して配置されるので、リヤピラー４３の車幅方向内面におけるバックパネル１４の上部前方にシートベルトの巻き取り装置の支持ブラケット２４を設けることで、シートベルトの巻き取り装置の設置スペースを確保することができる（図２参照）。

またリヤピラー１３は、閉じたドア２５の後縁部に重なる車幅方向厚さが小さいドア開口縁部１３ａと、閉じたドア２５よりも後方の車幅方向厚さが大きい骨格部１３ｂからなり、ハニカム材２６はドア開口縁部１３ａおよび骨格部１３ｂに跨がって配置され、ドア２５のドアビーム２５ａはドア開口縁部１３ａおよび骨格部１３ｂのうちのドア開口縁部１３ａだけに対峙するので、ドア２５に入力した側面衝突の衝突荷重がドアビーム２５ａを介して薄いドア開口縁部１３ａに伝達され、かつ直接厚い骨格部１３ｂに伝達されることで、リヤピラー１３の全体で衝突エネルギーを吸収することができる（図７（Ｂ）参照）。

しかもドア開口縁部１３ａおよび骨格部１３ｂは車幅方向内壁を構成するインナースキン２１は略平坦であって車幅方向外壁を構成するアウタースキン２０が段差を有しており、ハニカム材は２６インナースキン２１に設けたサポート部材２８によりリヤピラー１３の内部に支持されるので、前部および後部で厚さが変化するハニカム材２６をリヤピラー１３の内部に精度良くかつ強固に固定することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では多数の波板２７…を接着により接合してハニカム材２６を構成しているが、接着に代えてカシメ等の機械的な結合を採用することができる。

また実施の形態ではリヤピラー１４のアウタースキン２０の板厚をインナースキン２１の板厚よりも薄くして強度を低下させているが、ＣＦＲＰ製のアウタースキン２０の繊維長や繊維密度をインナースキン２１の繊維長や繊維密度よりも小さくして強度を低下させても良い。

１０ 車体フロア
１１ フロアパネル
１２ サイドシル
１３ リヤピラー
１３ａ ドア開口縁部
１３ｂ 骨格部
１４ バックパネル
１４ａ 上部折れ線
１４ｂ 下部折れ線
１４ｃ 上部パネル
１４ｄ 中央パネル
１４ｅ 下部パネル
２０ アウタースキン
２１ インナースキン
２５ ドア
２５ａ ドアビーム
２６ ハニカム材
２８ サポート部材
２９ アウタースキン
３０ インナースキン
３１ コア材

Claims (8)

1. ＣＦＲＰ製の車体フロア（１０）が、フロアパネル（１１）の後部から起立する左右一対のリヤピラー（１３）と、車幅方向に配置されて前記左右一対のリヤピラー（１３）間を連結するバックパネル（１４）とを備える自動車の車体構造であって、
   前記リヤピラー（１３）の内部に車幅方向に延びる軸線を有する金属製のハニカム材（２６）が配置され、前記バックパネル（１４）の車幅方向外端部が前記ハニカム材（２６）に対峙し、前記バックパネル（１４）は、車幅方向に延びる軸線を有するコア材（３１）をアウタースキン（２９）およびインナースキン（３０）間に挟んで構成されることを特徴とする自動車の車体構造。
2. ＣＦＲＰ製の車体フロア（１０）が、フロアパネル（１１）の後部から起立する左右一対のリヤピラー（１３）と、車幅方向に配置されて前記左右一対のリヤピラー（１３）間を連結するバックパネル（１４）とを備える自動車の車体構造であって、
   前記リヤピラー（１３）の内部に車幅方向に延びる軸線を有する金属製のハニカム材（２６）が配置され、前記バックパネル（１４）の車幅方向外端部が前記ハニカム材（２６）に対峙し、前記バックパネル（１４）は、車幅方向に延びる上部折れ線（１４ａ）および下部折れ線（１４ｂ）を介して断面クランク状に屈曲する上部パネル（１４ｃ）、中央パネル（１４ｄ）および下部パネル（１４ｅ）を備え、前記中央パネル（１４ｄ）は前下方から後上方に傾斜して配置され、前記上部パネル（１４ｃ）は前記中央パネル（１４ｄ）の上端から略上方に延びるとともに、前記下部パネル（１４ｅ）は前記中央パネル（１４ｄ）の下端から略下方に延びることを特徴とする自動車の車体構造。
3. ＣＦＲＰ製の車体フロア（１０）が、フロアパネル（１１）の後部から起立する左右一対のリヤピラー（１３）と、車幅方向に配置されて前記左右一対のリヤピラー（１３）間を連結するバックパネル（１４）とを備える自動車の車体構造であって、
   前記リヤピラー（１３）の内部に車幅方向に延びる軸線を有する金属製のハニカム材（２６）が配置され、前記バックパネル（１４）の車幅方向外端部が前記ハニカム材（２６）に対峙し、前記リヤピラー（１３）は、閉じたドア（２５）の後縁部に重なる車幅方向厚さが小さいドア開口縁部（１３ａ）と、閉じたドアよりも後方の車幅方向厚さが大きい骨格部（１３ｂ）とからなり、前記ハニカム材（２６）は前記ドア開口縁部（１３ａ）および前記骨格部（１３ｂ）に跨がって配置され、前記ドア（２５）に設けられたドアビーム（２５ａ）は前記ドア開口縁部（１３ａ）および前記骨格部（１３ｂ）のうちのドア開口縁部（１３ａ）だけに対峙することを特徴とする自動車の車体構造。
4. 前記ドア開口縁部（１３ａ）および前記骨格部（１３ｂ）は車幅方向内壁が略平坦であって車幅方向外壁が段差を有しており、前記ハニカム材（２６）は前記車幅方向内壁に設けたサポート部材（２８）により前記リヤピラー（１３）の内部に支持されることを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
5. 前記バックパネル（１４）は、車幅方向に延びる軸線を有するコア材（３１）をアウタースキン（２９）およびインナースキン（３０）間に挟んで構成されることを特徴とする、請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
6. 前記バックパネル（１４）の車幅方向端部は前記リヤピラー（１３）の前後方向中央部に接合されることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
7. 前記リヤピラー（１３）はサイドシル（１２）の後端部から上方に起立しており、前記ハニカム材（２６）は前記リヤピラー（１３）から前記サイドシル（１２）に跨がって配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
8. 前記リヤピラー（１３）は車幅方向外側に位置するアウタースキン（２０）および車幅方向内側に位置するインナースキン（２１）を結合して閉断面に構成され、前記アウタースキン（２０）は前記インナースキン（２１）よりも強度が低いことを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の自動車の車体構造。

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