JP7123365B2

JP7123365B2 - 車両構造

Info

Publication number: JP7123365B2
Application number: JP2018011899A
Authority: JP
Inventors: 哲也市丸; 朋也駒田
Original assignee: Iida Industry Co Ltd
Current assignee: Iida Industry Co Ltd
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2022-08-23
Anticipated expiration: 2038-01-26
Also published as: CN110077466A; JP2019127236A; US20190233010A1; US10822033B2; CN110077466B

Description

本発明は、車両構造に関する。

特許文献１に開示されるように、車両の骨格を形成する中空構造体を備える車両構造が知られている。

国際公開第２０１５／０３７４４４号

上記のような中空構造体を備える車両構造は、車両の軽量化の観点では有利である。ここで、車両構造は、例えば車両の幅方向や上下方向といった異方向に延在する一対の中空構造部をさらに別の中空構造部で連結した構造を有する等、多様化する傾向にある。こうした車両構造において中空構造体の強度・剛性が不足するおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、好適に補強することを可能にした車両構造を提供することにある。

上記課題を解決する車両構造は、車両の骨格を形成する中空構造体を備える車両構造であって、前記中空構造体の内部に配置されるとともに発泡部材を有する補強部材を備え、前記中空構造体は、第１パネル部から構成され、車両の幅方向又は車両の前後方向である第１の方向に延在する第１中空構造部と、第２パネル部から構成され、車両の上下方向である第２の方向に延在する第２中空構造部と、第３パネル部から構成され、前記第１中空構造部と前記第２中空構造部とを連結する第３中空構造部と、を有し、前記補強部材は、前記第１パネル部と前記第３パネル部とに接続される第１発泡部材を有する第１補強部材、及び前記第２パネル部と前記第３パネル部とに接続される第２発泡部材を有する第２補強部材の少なくとも一方の補強部材を含む。

上記第１補強部材を有する車両構造の場合、第１中空構造部と第３中空構造部との隣接部分の剛性を第１補強部材により高めることができる。上記第２補強部材を有する車両構造の場合、第２中空構造部と第３中空構造部との隣接部分の剛性を第２補強部材により高めることができる。

上記車両構造において、前記補強部材は、前記第１補強部材及び前記第２補強部材と離間して配置される第３補強部材をさらに含み、前記第３補強部材は、前記第３パネル部に接続される第３発泡部材を有することが好ましい。

この構成によれば、第３中空構造部の剛性を第３補強部材により高めることができる。
上記車両構造において、前記第３発泡部材は、前記第３中空構造部が延在する第３の方向に沿うように曲がる曲面に接続されることが好ましい。

この構成によれば、第３補強部材によって第３中空構造部の剛性をより高めることが可能となる。
上記車両構造において、前記補強部材は、前記第１補強部材及び前記第２補強部材のいずれも含むことが好ましい。

上記車両構造において、前記補強部材の少なくとも一つは、前記発泡部材を支持する支持部材を有してもよい。
上記車両構造において、前記第１中空構造部は、車両の幅方向に延在することが好ましい。

本発明によれば、車両構造を好適に補強することが可能となる。

第１実施形態の車両構造を示す断面図である。第２実施形態の車両構造を示す断面図である。車両構造の変更例を示す断面図である。車両構造の変更例を示す断面図である。

（第１実施形態）
以下、車両構造の第１実施形態について図１を参照して説明する。
図１に示すように、車両構造は、車両の骨格を形成する中空構造体１０を備えている。

中空構造体１０は、第１の方向Ｄ１に延在する第１中空構造部１１と、第２の方向Ｄ２に延在する第２中空構造部１２と、第１中空構造部１１と第２中空構造部１２とを連結する第３中空構造部１３とを有している。第１の方向Ｄ１は、車両の幅方向（車幅方向）又は車両の前後方向である。第２の方向Ｄ２は、車両の上下方向である。

第１の方向Ｄ１が車両の幅方向である第１中空構造部１１としては、例えば、クロスメンバー、リアヘッダー等が挙げられる。第１の方向Ｄ１が車両の前後方向である第１中空構造部１１としては、例えば、ルーフレール、ロッカー等が挙げられる。第２中空構造部１２としては、例えば、各種ピラー等が挙げられる。中空構造体１０において、例えば、第１中空構造部１１は、リアヘッダーであり、第２中空構造部１２は、ピラー（例えば、リアピラー）である。

第１中空構造部１１は、第１パネル部Ｐ１から構成されている。第１中空構造部１１は、第１パネル部Ｐ１により筒状に形成され、第１パネル部Ｐ１で囲まれる中空部を有している。第２中空構造部１２は、第２パネル部Ｐ２から構成されている。第２中空構造部１２は、第２パネル部Ｐ２により筒状に形成され、第２パネル部Ｐ２で囲まれる中空部を有している。第３中空構造部１３は、第３パネル部Ｐ３から構成されている。第３中空構造部１３は、第３パネル部Ｐ３により筒状に形成され、第３パネル部Ｐ３で囲まれる中空部を有している。第１中空構造部１１及び第２中空構造部１２は、直線状に延在している。第３中空構造部１３は、屈曲形状を有している。

第１パネル部Ｐ１、第２パネル部Ｐ２、及び第３パネル部Ｐ３は、それぞれ一枚のパネルから形成されてもよいし、複数のパネルを互いに接合することで形成されてもよい。本実施形態の中空構造体１０（第１パネル部Ｐ１、第２パネル部Ｐ２、及び第３パネル部Ｐ３の各パネル部）は、車両の内側に配置されるパネルと車両の外側に配置されるパネルとを備えており、図面では、車両の内側に配置されるパネルの一部を模式的に示している。パネルＰは、鋼板やアルミニウム合金板等の金属板から構成することができる。

第１中空構造部１１と第３中空構造部１３とは、第１接合部Ｊ１で接合されている。第２中空構造部１２と第３中空構造部１３とは、第２接合部Ｊ２で接合されている。第１接合部Ｊ１は、第１中空構造部１１を構成する第１パネル部Ｐ１の端部と、第３中空構造部１３を構成する第３パネル部Ｐ３の端部とを重ね合わせた状態で溶接（スポット溶接）することで形成することができる。第２接合部Ｊ２についても、第２中空構造部１２を構成する第２パネル部Ｐ２の端部と、第３中空構造部１３を構成する第３パネル部Ｐ３の端部とを重ね合わせた状態で溶接（スポット溶接）することで形成することができる。第１接合部Ｊ１は、第１パネル部Ｐ１の端部と第３パネル部Ｐ３の端部とが重なった重なり部分を有している。第２接合部Ｊ２についても、第２パネル部Ｐ２の端部と第３パネル部Ｐ３の端部とが重なった重なり部分を有している。なお、図面では、第１接合部Ｊ１の内面において第１パネル部Ｐ１と第３パネル部Ｐ３との境界部分と、第２接合部Ｊ２の内面において第２パネル部Ｐ２と第３パネル部Ｐ３との境界部分とを破線で示している。

車両構造は、中空構造体１０の内部に配置される補強部材２０をさらに備えている。本実施形態の補強部材２０は、発泡部材Ｆと、発泡部材Ｆを支持する支持部材Ｓとを有している。本実施形態の補強部材２０は、第１補強部材２１と第２補強部材２２とから構成されている。

第１補強部材２１は、第１パネル部Ｐ１と第３パネル部Ｐ３とに接続される第１発泡部材Ｆ１と、第１発泡部材Ｆ１を支持する第１支持部材Ｓ１とを有している。第２補強部材２２は、第２パネル部Ｐ２と第３パネル部Ｐ３とに接続される第２発泡部材Ｆ２と、第２発泡部材Ｆ２を支持する第２支持部材Ｓ２とを有している。

第１補強部材２１は、第１支持部材Ｓ１の一方の面に設けられた一つの第１発泡部材Ｆ１を有している。第２補強部材２２は、第２支持部材Ｓ２を挟み込むように設けられた一対の第２発泡部材Ｆ２を有している。このように一つの補強部材２０の有する発泡部材Ｆの数は、単数であっても複数であってもよい。

なお、発泡部材Ｆは、支持部材Ｓに接着、粘着、溶着又は係止を利用して固定することができる。
第１補強部材２１は、第１支持部材Ｓ１の一部を取付部として第１パネル部Ｐ１及び第３パネル部Ｐ３の少なくとも一方に取り付けることができる。取付部としては、粘着層又は接着層により構成することもできるが、第１パネル部Ｐ１及び第３パネル部Ｐ３の少なくとも一方に形成した貫通孔に係止する係止突部から構成することが好適である。第２補強部材２２についても、第１補強部材２１と同様の取付部により、第２パネル部Ｐ２及び第３パネル部Ｐ３の少なくとも一方に取り付けることができる。

発泡部材Ｆは、発泡体から構成されている。発泡部材Ｆは、加熱により発泡体を形成する発泡性基材から得ることができる。発泡部材Ｆは、発泡性基材を有する補強部材２０を中空構造体１０の内部（中空部）に配置した後、外部からの加熱により形成することができる。外部からの加熱としては、中空構造体１０に施した電着塗装を焼き付ける処理（乾燥工程）における加熱を利用することができる。発泡性基材が加熱されることで発泡及び硬化し、発泡部材Ｆ（発泡体）が得られる。

発泡体は、高分子材料から構成することができる。発泡性基材は、基材、発泡剤、及び架橋剤を含有する。基材としては、合成樹脂、エラストマー、及びゴムが挙げられる。合成樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ＥＶＡ（エチレン／ビニルアセテートコポリマー）等が挙げられる。エラストマーとしては、例えば、ＲＢ（ポリブタジエンエラストマー）、ＳＢＳ（スチレン／ブタジエン／スチレンブロックコポリマー）、ＳＩＳ（スチレン／イソプレン／スチレンブロック共重合体）、ＳＥＢＳ（スチレン／エチレン／ブチレン／スチレンブロック共重合体）等が挙げられる。ゴムとしては、例えば、ＮＲ（天然ゴム）、ＳＢＲ（スチレン／ブタジエンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン三元共重合体）、ＵＲ（ウレタンゴム）、ＥＮＲ（エポキシ化天然ゴム）、ＥＰＭ（エチレン／プロピレンゴム）等が挙げられる。

発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、ジニトロペンタメチレンテトラミン等が挙げられる。架橋剤としては、例えば、ジメチルウレア、ジシアンジアミド等が挙げられる。

発泡性基材には、必要に応じて充填剤、可塑剤等を含有させることもできる。充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、フェライト、シリカ等が挙げられる。
支持部材Ｓは、金属材料又は樹脂材料から構成することができる。支持部材Ｓは、軽量化の観点から、樹脂材料（例えば、ポリアミド等）から構成することが好ましい。

第１実施形態の作用及び効果について説明する。
（１－１）車両構造は、中空構造体１０の内部に配置される補強部材２０を備えている。中空構造体１０は、第１中空構造部１１と第２中空構造部１２と第３中空構造部１３とを有する。補強部材２０は、第１補強部材２１と第２補強部材２２とから構成されている。第１補強部材２１は、第１中空構造部１１の第１パネル部Ｐ１と第３中空構造部１３の第３パネル部Ｐ３とに接続される第１発泡部材Ｆ１を有している。第２補強部材２２は、第２中空構造部１２の第２パネル部Ｐ２と第３中空構造部１３の第３パネル部Ｐ３とに接続される第２発泡部材Ｆ２を有している。

この構成によれば、第１中空構造部１１と第３中空構造部１３との隣接部分の剛性を第１補強部材２１により高めることができる。また、第２中空構造部１２と第３中空構造部１３との隣接部分の剛性を第２補強部材２２により高めることができる。従って、車両構造を好適に補強することが可能となる。これにより、例えば、車両構造の中空構造体１０についての断面変形を抑制することが可能となる。

（１－２）第１補強部材２１は第１支持部材Ｓ１を有している。第２補強部材２２は第２支持部材Ｓ２を有している。このように補強部材２０として、発泡部材Ｆを支持する支持部材Ｓを有する構成を採用することができる。

（第２実施形態）
車両構造の第２実施形態について図２を参照して第１実施形態と異なる点を中心に説明する。第１実施形態と同様の部材には、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態の中空構造体において、第１パネル部Ｐ１、第２パネル部Ｐ２及び第３パネル部Ｐ３は、それぞれ複数のパネルＰ，Ｐから構成されている。第１パネル部Ｐ１は、第１の方向Ｄ１に沿って隣り合う一対のパネルＰ，Ｐが接合される中間接合部ＪＭを有している。第２パネル部Ｐ２は、第２の方向Ｄ２に沿って隣り合う一対のパネルＰ，Ｐが接合される中間接合部ＪＭを有している。第３パネル部Ｐ３は、第３中空構造部１３が延在する第３の方向Ｄ３に沿って隣り合う一対のパネルＰ，Ｐが接合される中間接合部ＪＭを有している。

本実施形態の補強部材２０は、第１補強部材２１、第２補強部材２２、及び第３補強部材２３から構成されている。
第１補強部材２１は、第１支持部材Ｓ１を挟み込むように設けられた一対の第１発泡部材Ｆ１，Ｆ１を有している。第２補強部材２２は、第２支持部材Ｓ２の一方の面に設けられた一つの第２発泡部材Ｆ２を有している。

第３補強部材２３は、第１補強部材２１及び第２補強部材２２とは離間して配置されている。第３補強部材２３は、第３パネル部Ｐ３に接続される第３発泡部材Ｆ３と、第３発泡部材Ｆ３を支持する第３支持部材Ｓ３とを有している。第３補強部材２３は、第３支持部材Ｓ３を挟み込むように設けられた一対の第３発泡部材Ｆ３，Ｆ３を有している。一対の第３発泡部材Ｆ３，Ｆ３は、第３中空構造部１３が延在する第３の方向Ｄ３に沿うように曲がる曲面に接続されている。

第２実施形態では、第１実施形態の（１－１）、（１－２）欄で述べた作用及び効果に加えて以下の作用及び効果が得られる。
（２－１）車両構造は、第１補強部材２１及び第２補強部材２２と離間して配置される第３補強部材２３をさらに有している。第３補強部材２３は、第３パネル部Ｐ３に接続される第３発泡部材Ｆ３を有している。この場合、第３中空構造部１３の剛性を第３補強部材２３により高めることができる。従って、車両構造をより好適に補強することが可能となる。

（２－２）第３中空構造部１３を構成する第３パネル部Ｐ３の内面は、第３中空構造部１３が延在する第３の方向Ｄ３に沿うように曲がる曲面を有している。このような曲面に第３発泡部材Ｆ３が接続されることで、第３補強部材２３によって第３中空構造部１３の剛性をより高めることが可能となる。

（変更例）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図２に示される第２実施形態の車両構造において、第１補強部材２１及び第２補強部材２２のいずれか一方を省略してもよい。
・図３に示すように、車両構造の補強部材２０は、第２補強部材２２のみから構成されてもよい。また、図示を省略するが、車両構造の補強部材２０は、第１補強部材２１のみから構成されてもよい。

・上記第１実施形態の第２補強部材２２等では、各第２発泡部材Ｆ２，Ｆ２がそれぞれ第２パネル部Ｐ２及び第３パネル部Ｐ３のいずれにも接続されている。このような一対の第２発泡部材Ｆ２，Ｆ２の接続対象について、次のように変更してもよい。例えば、図３に示すように一方の第２発泡部材Ｆ２を第２パネル部Ｐ２に接続し、他方の第２発泡部材Ｆ２を第３パネル部Ｐ３に接続するように変更してもよい。第１補強部材２１についても、一対の第１発泡部材Ｆ１，Ｆ１を有する場合、一方の第１発泡部材Ｆ１を第１パネル部Ｐ１に接続し、他方の第１発泡部材Ｆ１を第３パネル部Ｐ３に接続することができる。なお、第１補強部材２１は、第１支持部材Ｓ１に支持された３つ以上の第１発泡部材Ｆ１，Ｆ１，Ｆ１を有していてもよいし、第２補強部材２２についても、第２支持部材Ｓ２に支持された３つ以上の第２発泡部材Ｆ２，Ｆ２，Ｆ２を有していてもよい。

・第１補強部材２１の数は、単数であってもよい、複数であってもよい。第２補強部材２２及び第３補強部材２３の数についても、それぞれ単数であってもよいし、複数であってもよい。

・車両構造は、第１～第３補強部材２１，２２，２３以外の第４補強部材を備えていてもよい。第４補強部材としては、例えば、第１中空構造部１１の第１パネル部Ｐ１のみ、又は第２中空構造部１２の第２パネル部Ｐ２のみに接続される第４発泡部材を有するものが挙げられる。

・図４に示すように、上記中空構造体１０は、第１の方向Ｄ１に沿って配列された一対の第１中空構造部１１を有する中空構造体１０に変更することもできる。この中空構造体１０の第３中空構造部１３は、一対の第１中空構造部１１，１１と一つの第２中空構造部１２とを連結する構成を有している。この車両構造は、一方の第１中空構造部１１の第１パネル部Ｐ１に接続される第１補強部材２１と、他方の第１中空構造部１１の第１パネル部Ｐ１に接続される第１補強部材２１とを有している。なお、一対の第１補強部材２１，２１のうち、いずれか一方の第１補強部材２１を省略してもよい。

・図４に示すように、第３補強部材２３を第３発泡部材Ｆ３のみから構成することもできる。第１補強部材２１及び第２補強部材２２についても、それぞれ第１発泡部材Ｆ１及び第２発泡部材Ｆ２のみから構成してもよい。

・上記第２実施形態の第３補強部材２３は、第３中空構造部１３が延在する第３の方向Ｄ３に沿うように曲がる曲面以外の内面に接続されていてもよい。すなわち、第３補強部材２３を第３中空構造部１３の端部付近であり、第１の方向Ｄ１又は第２の方向Ｄ２に沿って延在する内面に接続されてもよい。

・第１パネル部Ｐ１、第２パネル部Ｐ２、及び第３パネル部Ｐ３から選ばれる少なくとも一種は、径方向に組み付けられる複数のパネルＰ，Ｐから構成されてもよい。なお、第３中空構造部１３（第３パネル部Ｐ３）は、全体として第３中空構造部１３が延在する第３の方向Ｄ３に沿った内面を有していればよく、径方向に組み付けられる複数のパネルＰ，Ｐから第３パネル部Ｐ３を構成する場合、内面として曲面を有するパネルと内面として曲面を有さないパネルとを組み合わせてもよい。

１０…中空構造体、１１…第１中空構造部、１２…第２中空構造部、１３…第３中空構造部、２０…補強部材、２１…第１補強部材、２２…第２補強部材、２３…第３補強部材、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向、Ｄ３…第３の方向、Ｆ…発泡部材、Ｆ１…第１発泡部材、Ｆ２…第２発泡部材、Ｆ３…第３発泡部材、Ｐ…パネル、Ｐ１…第１パネル部、Ｐ２…第２パネル部、Ｐ３…第３パネル部、Ｊ１…第１接合部、Ｊ２…第２接合部、ＪＭ…中間接合部、Ｓ…支持部材、Ｓ１…第１支持部材、Ｓ２…第２支持部材、Ｓ３…第３支持部材。

Claims

車両の骨格を形成する中空構造体を備える車両構造であって、
前記中空構造体の内部に配置されるとともに発泡部材を有する補強部材を備え、
前記中空構造体は、
第１パネル部から構成され、車両の幅方向又は車両の前後方向である第１の方向に延在する第１中空構造部と、
第２パネル部から構成され、車両の上下方向である第２の方向に延在する第２中空構造部と、
第３パネル部から構成され、前記第１中空構造部と前記第２中空構造部とを連結する第３中空構造部と、を有し、
前記第１中空構造部と前記第３中空構造部とは、前記第１パネル部の端部と前記第３パネル部の端部とを重ね合わせた状態で溶接された第１接合部で接合され、
前記第２中空構造部と前記第３中空構造部とは、前記第２パネル部の端部と前記第３パネル部の端部とを重ね合わせた状態で溶接された第２接合部で接合され、
前記補強部材は、
前記第１パネル部の内面と前記第３パネル部の内面とに接続される第１発泡部材を有する第１補強部材、及び前記第２パネル部の内面と前記第３パネル部の内面とに接続される第２発泡部材を有する第２補強部材の少なくとも一方の補強部材を含み、
前記第１発泡部材は、前記第１パネル部の内面と前記第３パネル部の内面との境界部分を跨ぐように配置され、
前記第２発泡部材は、前記第２パネル部の内面と前記第３パネル部の内面との境界部分を跨ぐように配置される、車両構造。
前記補強部材は、前記第１補強部材及び前記第２補強部材と離間して配置される第３補強部材をさらに含み、前記第３補強部材は、前記第３パネル部に接続される第３発泡部材を有する、請求項１に記載の車両構造。
前記第３発泡部材は、前記第３中空構造部が延在する第３の方向に沿うように曲がる曲面に接続される、請求項２に記載の車両構造。
前記補強部材は、前記第１補強部材及び前記第２補強部材のいずれも含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両構造。
前記補強部材の少なくとも一つは、前記発泡部材を支持する支持部材を有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両構造。
前記第１中空構造部は、車両の幅方向に延在する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両構造。