JP6612684B2 - 自動車の車体側部構造 - Google Patents

Description

本発明は、左右一対のＦＲＰ製のサイドシルが、フロアパネルの車幅方向両側部に沿って前後方向に延びるサイドシル本体部と、前記サイドシル本体部の少なくとも前後方向一端に形成された上方湾曲部と、前記上方湾曲部の上端から上方に起立するピラー部とを備え、前記サイドシルの内部に所定間隔で固定される複数の金属製のバルクヘッドは、前記サイドシルの内部空間を仕切る隔壁部と、前記隔壁部の外周を取り囲むように形成されて前記サイドシルの内面に接着される接着フランジ部とを備えてＩ字状断面に構成される自動車の車体側部構造に関する。

ＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）製の自動車車体が、アウタースキンおよびインナースキン間にコアを挟んで一体に構成したフロアパネル、サイドシルおよびフロントピラーロアを備えるものにおいて、サイドシルの前端からフロントピラーロアが立ち上がる上方湾曲部の内部にＣＦＲＰ製の波板状のコアよりなる筋交い部材あるいはＣＦＲＰ製の前後方向に延びる平板状の補強部材を配置することで、前面衝突の衝突荷重に対する上方湾曲部の倒れ剛性を高めるのが、下記特許文献１、２により公知である。

特開２０１３−２５２８１６号公報 特開２０１４−０９１４２３号公報

しかしながら、上記従来のものは、サイドシルの前端の上方湾曲部を補強する筋交い部材や補強部材がＣＦＲＰ製であり、しかも筋交い部材や補強部材が湾曲部に作用する曲げ荷重を効率的に支持する方向に配置されていないため、前面衝突の衝突荷重の入力時に上方湾曲部の倒れ剛性を充分に高めることが困難であった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＦＲＰ製のサイドシルのサイドシル本体部から上方湾曲部を介して起立するピラー部の倒れ剛性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、左右一対のＦＲＰ製のサイドシルが、フロアパネルの車幅方向両側部に沿って前後方向に延びるサイドシル本体部と、前記サイドシル本体部の少なくとも前後方向一端に形成された上方湾曲部と、前記上方湾曲部の上端から上方に起立するピラー部とを備え、前記サイドシルの内部に所定間隔で固定される複数の金属製のバルクヘッドは、前記サイドシルの内部空間を仕切る隔壁部と、前記隔壁部の外周を取り囲むように形成されて前記サイドシルの内面に接着される接着フランジ部とを備えてＩ字状断面に構成される自動車の車体側部構造であって、前記上方湾曲部に固定される前記バルクヘッドの前記隔壁部は、前記上方湾曲部の湾曲中心を通る半径方向に対して略平行に配置されることを特徴とする自動車の車体側部構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記複数のバルクヘッドのうちの少なくとも一つのバルクヘッドの前記接着フランジ部は、前記サイドシルに形成した貫通孔に嵌合する凸部を備えることを特徴とする自動車の車体側部構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記少なくとも一つのバルクヘッドは前記凸部に開口する雌ねじを備え、前記バルクヘッドの外表面に当接する金属製の当て部材が、前記凸部に当接した状態で前記雌ねじに螺合するボルトで締結されることを特徴とする自動車の車体側部構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記サイドシルのコーナー部には肉厚部が形成され、前記バルクヘッドの外周には前記肉厚部が嵌合する凹部が形成されることを特徴とする自動車の車体側部構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記サイドシル本体部の後端に形成された上方湾曲部の近傍に配置される前記バルクヘッドの隔壁部は、ドアの下縁あるいは後縁が嵌合する凹部を備えることを特徴とする自動車の車体側部構造が提案される。

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、前記サイドシル本体部の後端に形成された前記上方湾曲部および前記ピラー部の下方に位置する前記フロアパネルの内部に前後方向かつ上下方向に延びる金属製のバルクヘッドが配置され、前記バルクヘッドの後端にリヤフレームを締結する雌ねじが形成されることを特徴とする自動車の車体側部構造が提案される。

なお、実施の形態の前側上方湾曲部１４および後側上方湾曲部１６は本発明の上方湾曲部にの対応し、実施の形態の前側ピラー部１５および後側ピラー部１７は本発明のピラー部に対応する。

請求項１の構成によれば、左右一対のＦＲＰ製のサイドシルが、フロアパネルの車幅方向両側部に沿って前後方向に延びるサイドシル本体部と、サイドシル本体部の少なくとも前後方向一端に形成された上方湾曲部と、上方湾曲部の上端から上方に起立するピラー部とを備える。サイドシルの内部に所定間隔で固定される複数の金属製のバルクヘッドは、サイドシルの内部空間を仕切る隔壁部と、隔壁部の外周を取り囲むように形成されてサイドシルの内面に接着される接着フランジ部とを備えてＩ字状断面に構成される。上方湾曲部に固定されるバルクヘッドの隔壁部は、上方湾曲部の湾曲中心を通る半径方向に対して略平行に配置されるので、前後方向の衝突荷重がサイドシルのピラー部に入力したときに、バルクヘッドの隔壁部が突っ張って上方湾曲部の潰れを防止することで、ピラー部の倒れ変形を効果的に防止することができる。

また請求項２の構成によれば、複数のバルクヘッドのうちの少なくとも一つのバルクヘッドの接着フランジ部は、サイドシルに形成した貫通孔に嵌合する凸部を備えるので、サイドシルに対するバルクヘッドの位置決め精度が向上する。

また請求項３の構成によれば、少なくとも一つのバルクヘッドは凸部に開口する雌ねじを備え、バルクヘッドの外表面に当接する金属製の当て部材が、凸部に当接した状態で雌ねじに螺合するボルトで締結されるので、金属製のバルクヘッドおよび当て部材どうしの当接によりボルトによる当て部材の締結強度が向上するだけでなく、ＦＲＰ製のサイドシルに締結荷重が作用しないのでクリープによるボルトの緩みが防止される。

また請求項４の構成によれば、サイドシルのコーナー部には肉厚部が形成され、バルクヘッドの外周には肉厚部が嵌合する凹部が形成されるので、サイドシルのコーナー部の肉厚部がサイドシルの表面に現れずに平坦になるので、サイドシルの美観が向上するだけでなく、フロアパネルの上面やダッシュパネルロアのホイールアーチ部に対するサイドシルの接着が容易になる。

また請求項５の構成によれば、サイドシル本体部の後端に形成された上方湾曲部の近傍に配置されるバルクヘッドの隔壁部は、ドアの下縁あるいは後縁が嵌合する凹部を備えるので、車体後部のドア開口部のデサイン自由度の向上と強度・剛性の向上との両立が可能になる。

また請求項６の構成によれば、サイドシル本体部の後端に形成された上方湾曲部およびピラー部の下方に位置するフロアパネルの内部に前後方向かつ上下方向に延びる金属製のバルクヘッドが配置され、バルクヘッドの後端にリヤフレームを締結する雌ねじが形成されるので、重量の増加を最小限に抑えながら車体後部の剛性を高めるとともにリヤフレームの取付強度を高めることができる。

自動車車体を左後方から見た斜視図。 図１の２方向矢視図。 図２の３−３線断面図。 図２の４−４線断面図。 図２の５方向矢視図。 図５の６−６線断面図。

以下、図１〜図６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および図２に示すように、基本的にＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）で構成される自動車の骨格は、フロアパネル１１と、フロアパネル１１の車幅方向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とを備える。サイドシル１２は、前後方向に直線状に延びるサイドシル本体部１３と、サイドシル本体部１３の前端から上方に湾曲する前側上方湾曲部１４と、前側上方湾曲部１４の上端から上方に起立してフロントピラーロアを構成する前側ピラー部１５と、サイドシル本体部１３の後端から上方に湾曲する後側上方湾曲部１６と、後側上方湾曲部１６の上端から上方に起立してリヤピラーロアを構成する後側ピラー部１７とを備える。左右の前側ピラー部１５，１５の前面およびフロアパネル１１の前端が平板状のダッシュパネルロア１８で連結される。

図４に示すように、フロアパネル１１は、下側のアウタースキン１９と上側のインナースキン２０とを備える中空構造であり、左右のサイドシル１２，１２間に挟まれた平坦部分と、前端から斜め前方に立ち上がる傾斜部分とにおいて、アウタースキン１９およびインナースキン２０間に１層の波板状のコア２１が挟まれる。またサイドシル１２の下方のフロアパネル１１は上下方向の厚さが大きくなっており、そこではアウタースキン１９およびインナースキン２０間に２層の波板状のコア２２，２３が挟まれる。

図５および図６に示すように、後側上方湾曲部１６および後側ピラー部１７の下方において、フロアパネル１１は上下方向の厚さが後方に向かって次第に増加し、その内部に側面視で三角形状の金属製のバルクヘッド２４が配置される。

図４に示すように、サイドシル１２は、車幅方向内側に位置する基本的に平板状のインナー部材２５と、車幅方向外側に位置する基本的にコ字状断面のアウター部材２６とを結合して中空閉断面に構成される。サイドシル本体部１３において、インナー部材２５は車幅方向内壁２５ａを構成し、アウター部材２６は上壁２６ａ、車幅方向外壁２６ｂおよび下壁２６ｃを構成し、車幅方向内壁２５ａの上端を車幅方向外側に折り曲げた接合フランジ２５ｂが上壁２６ａの上面に接着され、車幅方向内壁２５ａの下端を車幅方向内側に折り曲げた接合フランジ２５ｃが下壁２６ｃの上面に接着される。サイドシル本体部１３は、そのアウター部材２６の下壁２６ｃがフロアパネル１１の車幅方向外端部の上面に接着される。このとき、フロアパネル１１のアウタースキン１９およびインナースキン２０の車幅方向外端の接合フランジ１９ａ，２０ａは上方に向けて折り曲げられ、その接合フランジ１９ａ，２０ａの上端とサイドシル本体部１３のアウター部材２６に車幅方向外壁２６ｂとの間に前後方向に延びる蓋部材２７が接着される。

図３に示すように、前側上方湾曲部１４および前側ピラー部１５において、インナー部材２５は車幅方向内壁２５ａを構成し、アウター部材２６は前壁２６ｄ、車幅方向外壁２６ｂおよび後壁２６ｅを構成し、車幅方向内壁２５ａの後端を車幅方向外側に折り曲げた接合フランジ２５ｄが後壁２６ｅの後面に接着され、車幅方向内壁２５ａの前端を車幅方向内側に折り曲げた接合フランジ２５ｅが前壁２６ｄの後面に接着される。ダッシュパネルロア１８の車幅方向外端のホイールアーチ部１８ａがアウター部材２６の前壁２６ｄの前面および車幅方向外壁２６ｂの前部の外面に接着される。

図１および図２に示すように、中空のサイドシル１２の内部には、９個の金属製のバルクヘッド２８Ａ〜２８Ｉが所定間隔で配置される。各バルクヘッド２８Ａ〜２８Ｉはサイドシル１２の内部を仕切る平板状の隔壁部２８ａと、隔壁部２８ａの周囲を３６０゜に亙って取り囲んでサイドシル１２の内面に接着される接着フランジ部２８ｂとを備える。

各バルクヘッド２８Ａ〜２８Ｉの隔壁部２８ａは、基本的にサイドシル１２の上壁２６ａおよび下壁２６ｃに対して、あるいはサイドシル１２の前壁２６ｄおよび後壁２６ｅに対して直交するように配置される。特に、サイドシル１２の前側上方湾曲部１４の中央部に配置されるバルクヘッド２８Ｃの隔壁部２８ａは、その前側上方湾曲部１４の湾曲中心Ｏを通る半径方向に対して略平行に配置される（図２参照）。同様に、サイドシル１２の後側上方湾曲部１６の中央部に配置されるバルクヘッド２８Ｇの隔壁部２８ａは、その後側上方湾曲部１６の湾曲中心Ｏを通る半径方向に対して略平行に配置される（図２参照）。

図３に示すように、前側ピラー部１５に配置されるバルクヘッド２８Ｂは、その接着フランジ部２８ｂから車幅方向外側に突出する２個の凸部２８ｃ，２８ｃと、その凸部２８ｃ，２８ｃの外面に開口する２個の雌ねじ２８ｄ，２８ｄとを備える。凸部２８ｃ，２８ｃが前側ピラー部１５のアウター部材２６の車幅方向外壁２６ｂに形成された２個の貫通孔２６ｆ，２６ｆを貫通し、アウター部材２６の車幅方向外壁２６ｂを覆う金属製の当て部材２９が凸部２８ｃ，２８ｃの先端にメタルタッチした状態で、雌ねじ２８ｄ，２８ｄに螺合する２本のボルト３０，３０でバルクヘッド２８Ｂに締結される。よって、アウター部材２６の車幅方向外壁２６ｂは、バルクヘッド２８Ｂの接着フランジ部２８ｂと当て部材２９との間に挟まれて固定される。

またバルクヘッド２８Ｂの車幅方向外面と、そこに連続する前面および後面の一部とには接着フランジ部２８ｂがＵ字状に凹む凹部２８ｅが形成されており、前側ピラー部１５のアウター部材２６に形成した肉厚部２６ｇが凹部２８ｅに嵌合して接着される。

なお、バルクヘッド２８Ａの構造も上記バルクヘッド２８Ｂの構造と同一であり、その車幅方向外側に当て部材２９が固定される。当て部材２９は、例えば不図示のドアの前縁を枢支するためのヒンジを固定するブラケットとして用いられる。

図１、図２および図５に示すように、サイドシル１２の後部の後側上方湾曲部１６および後側ピラー部１７のアウター部材２６には、不図示のドアの後部が嵌合する側面視でＬ字状の窪み２６ｈが形成される。そのため、窪み２６ｈに対峙する４個のバルクヘッド２８Ｆ〜２８Ｉの隔壁部２８ａには、それぞれ凹部２８ｆが形成される。

図６に示すように、フロアパネル１１の後端部に配置されたバルクヘッド２４には雌ねじ２４ａ，２４ａが形成されており、金属製のリヤフレーム３１の前端がボルト３２，３２で雌ねじ２４ａ，２４ａに締結される。

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。

ＣＦＲＰ製の中空構造のサイドシル１２は、その内部を仕切る複数のバルクヘッド２８Ａ〜２８Ｉにより補強されて潰れ剛性が向上する。特に自動車が前面衝突して前側ピラー部１５に後向きの衝突荷重Ｆ（図２参照）が入力すると、前側上方湾曲部１４に曲げモーメントＭが作用し、前側上方湾曲部１４の前壁２６ｄおよび後壁２６ｅが相互に接近する方向に潰れ変形しようとするが、その前側上方湾曲部１４の内部に接着フランジ部２８ｂを接着されたバルクヘッド２８Ｃの隔壁部２８ａは前側上方湾曲部１４の湾曲中心Ｏを通る半径方向に対して略平行に配置されるので、その隔壁部２８ａが突っ張って前壁２６ｄおよび後壁２６ｅの潰れを防止することで、前側ピラー部１５の後方への倒れ変形を効果的に防止することができる。

同様に、自動車が後面衝突して後側ピラー部１７に前向きの衝突荷重が入力した場合にも、後側上方湾曲部１６に配置したバルクヘッド２８Ｇの作用で後側ピラー部１７の前方への倒れ変形を効果的に防止することができる。

また前側ピラー部１５に配置されたバルクヘッド２８Ａ，２８Ｂの接着フランジ部２８ｂは、サイドシル１２の貫通孔２６ｆ，２６ｆに嵌合する凸部２８ｃ，２８ｃを備えるので、サイドシル１２に対するバルクヘッド２８Ａ，２８Ｂの位置決め精度が向上する。

しかも、バルクヘッド２８Ａ，２８Ｂは凸部２８ｃ，２８ｃに開口する雌ねじ２８ｄ，２８ｄを備え、バルクヘッド２８Ａ，２８Ｂの外表面に当接する金属製の当て部材２９，２９が、凸部２８ｃ，２８ｃに当接した状態で雌ねじ２８ｄ，２８ｄに螺合するボルト３０，３０により締結されるので、金属製のバルクヘッド２８Ａ，２８Ｂおよび金属製の当て部材２９，２９どうしの当接によりボルト３０，３０による当て部材２９，２９の締結強度が向上するだけでなく、ＣＦＲＰ製のサイドシル１２に締結荷重が作用しないのでクリープによるボルト３０，３０の緩みの発生が防止される。

更に、バルクヘッド２８Ａ〜２８Ｉの接着フランジ部２８ｂに対峙するサイドシル１２のコーナー部には肉厚部２６ｇが形成され、バルクヘッド２８Ａ〜２８Ｉの外周には肉厚部２６ｇが嵌合する凹部２８ｅが形成されるので、サイドシル１２のコーナー部の肉厚部２６ｇがサイドシル１２の表面に現れずに平坦になり、サイドシル１２の美観が向上するだけでなく、フロアパネル１１の上面やダッシュパネルロア１８のホイールアーチ部１８ａの後面に対するサイドシル１２の接着が容易になる。

またサイドシル本体部１３の後端に形成された後側上方湾曲部１６の近傍に配置されるバルクヘッド２８Ｆ〜２８Ｉの隔壁部２８ａは、ドアの下縁あるいは後縁が嵌合する凹部２８ｆを備えるので、車体後部のドア開口部のデサイン自由度の向上と強度・剛性の向上との両立が可能になる。

しかも、サイドシル本体部１３の後端に形成された後側上方湾曲部１６および後側ピラー部１７の下方に位置するフロアパネル１１の内部に前後方向かつ上下方向に延びる金属製のバルクヘッド２４が配置され、そのバルクヘッド２４の後端にリヤフレーム３１を締結する雌ねじが２４ａ，２４ａ形成されるので、重量の増加を最小限に抑えながら車体後部の剛性を高めるとともにリヤフレーム３１の取付強度を高めることができる。

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、本発明のＦＲＰは実施の形態のＣＦＲＰに限定されず、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）等の他種のＦＲＰであっても良い。

１１ フロアパネル
１２ サイドシル
１３ サイドシル本体部
１４ 前側上方湾曲部（上方湾曲部）
１５ 前側ピラー部（ピラー部）
１６ 後側上方湾曲部（上方湾曲部）
１７ 後側ピラー部（ピラー部）
２４ バルクヘッド
２４ａ 雌ねじ
２６ｆ 貫通孔
２６ｇ 肉厚部
２８Ａ〜２８Ｉ バルクヘッド
２８ａ 隔壁部
２８ｂ 接着フランジ部
２８ｃ 凸部
２８ｄ 雌ねじ
２８ｅ 凹部
２８ｆ 凹部
２９ 当て部材
３０ ボルト
３１ リヤフレーム

Claims (6)

1. 左右一対のＦＲＰ製のサイドシル（１２）が、フロアパネル（１１）の車幅方向両側部に沿って前後方向に延びるサイドシル本体部（１３）と、前記サイドシル本体部（１３）の少なくとも前後方向一端に形成された上方湾曲部（１４，１６）と、前記上方湾曲部（１４，１６）の上端から上方に起立するピラー部（１５，１７）とを備え、前記サイドシル（１２）の内部に所定間隔で固定される複数の金属製のバルクヘッド（２８Ａ〜２８Ｉ）は、前記サイドシル（１２）の内部空間を仕切る隔壁部（２８ａ）と、前記隔壁部（２８ａ）の外周を取り囲むように形成されて前記サイドシル（１２）の内面に接着される接着フランジ部（２８ｂ）とを備えてＩ字状断面に構成される自動車の車体側部構造であって、
   前記上方湾曲部（１４，１６）に固定される前記バルクヘッド（２８Ｃ）の前記隔壁部（２８ａ）は、前記上方湾曲部（１４，１６）の湾曲中心を通る半径方向に対して略平行に配置されることを特徴とする自動車の車体側部構造。
2. 前記複数のバルクヘッド（２８Ａ〜２８Ｉ）のうちの少なくとも一つのバルクヘッド（２８Ａ，２８Ｂ）の前記接着フランジ部（２８ｂ）は、前記サイドシル（１２）に形成した貫通孔（２６ｆ）に嵌合する凸部（２８ｃ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体側部構造。
3. 前記少なくとも一つのバルクヘッド（２８Ａ，２８Ｂ）は前記凸部（２８ｃ）に開口する雌ねじ（２８ｄ）を備え、前記バルクヘッド（２８Ａ，２８Ｂ）の外表面に当接する金属製の当て部材（２９）が、前記凸部（２８ｃ）に当接した状態で前記雌ねじ（２８ｄ）に螺合するボルト（３０）で締結されることを特徴とする、請求項２に記載の自動車の車体側部構造。
4. 前記サイドシル（１２）のコーナー部には肉厚部（２６ｇ）が形成され、前記バルクヘッド（２８Ａ〜２８Ｉ）の外周には前記肉厚部（２６ｇ）が嵌合する凹部（２８ｅ）が形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体側部構造。
5. 前記サイドシル本体部（１３）の後端に形成された上方湾曲部（１６）の近傍に配置される前記バルクヘッド（２８Ｆ〜２８Ｉ）の隔壁部（２８ａ）は、ドアの下縁あるいは後縁が嵌合する凹部（２８ｆ）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体側部構造。
6. 前記サイドシル本体部（１３）の後端に形成された前記上方湾曲部（１６）および前記ピラー部（１７）の下方に位置する前記フロアパネル（１１）の内部に前後方向かつ上下方向に延びる金属製のバルクヘッド（２４）が配置され、前記バルクヘッド（２４）の後端にリヤフレーム（３１）を締結する雌ねじ（２４ａ）が形成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側部構造。
   

Images