WO2014203782A1 - 熱可塑性樹脂部材で形成されたモノコック構造の車体 - Google Patents

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WO2014203782A1
WO2014203782A1 PCT/JP2014/065477 JP2014065477W WO2014203782A1 WO 2014203782 A1 WO2014203782 A1 WO 2014203782A1 JP 2014065477 W JP2014065477 W JP 2014065477W WO 2014203782 A1 WO2014203782 A1 WO 2014203782A1
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WO
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vehicle body
vehicle
resin composition
lower body
upper body
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PCT/JP2014/065477
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西田　慎太郎
由香 齊藤
邦男 岩▲崎▼
青木　滋
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帝人株式会社
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    • B60Y2306/01—Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection

Definitions

  • the present invention relates to a monocoque vehicle body formed by fastening a transparent resin part, which is an integrally molded product obtained by molding a transparent thermoplastic resin composition, and is lightweight and in operation. It is a vehicle body that can ensure the entire field of view, is easy to manufacture, and has the rigidity required for the vehicle body.
  • the vehicle body structure of the present invention is particularly suitable for the body of a micro electric vehicle for one or two passengers.
  • ultra-small mobility such as micro-electric vehicles
  • energy saving and CO 2 reduction are required, and in a situation where aging, depopulation, and abolition of local public transportation are advancing, it can be driven with small power and is easy for the elderly to drive.
  • ultra-compact mobility that can be offered at a price is expected as a new means of transportation.
  • “COMS” a single-seater ultra-compact electric vehicle, is sold by Toyota Auto Body Co., Ltd.
  • the present invention provides a vehicle body that is particularly suitable for ultra-compact mobility such as a micro-electric vehicle, is lightweight, has good visibility during driving, is easy to manufacture, and has the rigidity required for the vehicle body. To do.
  • Patent Document 1 discloses that in the body of a small vehicle for one or two passengers, the lower body half is integrally formed by press-molding a metal plate such as a steel plate or a fiber-reinforced synthetic resin material such as FRP. ing.
  • Patent Document 2 discloses a vehicle assembly in which a thin-walled high surface gloss plastic upper member and a fiber-reinforced plastic lower member are joined for small vehicles such as lawns and garden tractors. In order to improve the hardness or rigidity of the assembly, it is disclosed that at least three multi-sided sealed compartments are formed by an upper member and a lower member.
  • the outer body of an underbody is formed in a body made of synthetic resin with all major parts such as underbody, side member, upper body inner, upper body outer, hood, front bumper, rear bumper, and roof. It is disclosed that the rigidity of the vehicle body is kept high by forming a substantially box-shaped reinforcing portion that opens downward so as to surround the whole and forming a raised portion that passes in the front-rear direction at the center of the underbody. .
  • Synthetic resin has lower rigidity than steel plates, so when using synthetic resin for structural members such as the lower body of the car body, the rigidity of the car body tends to decrease, and the steering characteristics change due to deformation of the car body during travel. As a result, there arises a problem that steering stability deteriorates.
  • the lower body (lower car body half, lower member) is formed of fiber reinforced plastic such as FRP, and it takes time to mold the lower body.
  • the lower body (underbody) is made of a synthetic resin similar to many main parts such as side members, upper body inner, upper body outer, etc., but the number of parts constituting the vehicle body
  • it takes time and effort to mold and assemble the components and there is no disclosure about securing a space in which the battery can be mounted and fixing means for the battery mounted in this space.
  • a main object of the present invention is to provide a vehicle body structure that is lightweight, can provide a full view during driving, can be easily manufactured, and has a rigidity required as a vehicle body. Furthermore, since the vehicle body of the present invention is particularly suitable for the body of a micro electric vehicle for one or two passengers, it provides a vehicle body structure that facilitates mounting, fixing, maintenance and inspection of automobile parts such as batteries. It is also a subject of the present invention.
  • the gist of the present invention is shown below.
  • a monocoque vehicle body formed by The lower body has a bottom surface and a flange portion provided so as to rise upward from the entire circumference of the bottom surface, In the center of the bottom surface of the lower body, a ridge that is continuous from the vehicle front part to the vehicle rear part is provided, In the vehicle central portion of the lower body, there are formed at least two spaces surrounded by the flange portion, the convex strip portion, and the bottom surface, in which automobile parts such as a battery can be mounted.
  • Automotive parts such as batteries mounted in this space can be fixed by fastening the lower body and the floor, A vehicle body formed by placing the upper body and the floor on the lower body and fastening the upper body and the floor to the flange portion and the ridge portion of the lower body.
  • a vehicle body formed by placing the upper body and the floor on the lower body and fastening the upper body and the floor to the flange portion and the ridge portion of the lower body.
  • the transparent thermoplastic resin composition constituting the upper body is a polycarbonate resin composition
  • the thermoplastic resin composition constituting the lower body and the floor is a polycarbonate resin composition or a polyamide resin composition.
  • a plurality of independent protrusions are provided on the bottom surface of the lower body, and fastening between the lower body, the upper body, and the floor is added to the flange portion and the protrusions of the lower body.
  • a seat belt, a fall prevention member, a rain door, or the like is attached to the frame member.
  • a part of the flange portion located at the lower part of the entrance / exit is extended to the outside so that a cross-sectional shape of the extension portion is led downward and then substantially U-shaped.
  • the at least upper surface of the upper body is provided with two ridge lines that are bilaterally symmetrical with respect to the center line in the front-rear direction of the vehicle body and substantially parallel to the center line. The car body.
  • the vehicle body of the present invention is formed from resin parts, it can be made lighter than a metal or fiber reinforced synthetic resin material such as FRP. In particular, it is suitable as a vehicle body for ultra-small mobility such as a micro-electric vehicle driven with small power.
  • the upper body of the vehicle body of the present invention is molded using a transparent thermoplastic resin composition, the entire field of view during operation can be secured.
  • the upper bodies such as the front upper body and the rear upper body are transparent, improving the visibility of objects existing in the immediate vicinity, such as infants and small animals, and the position and cutting angle of the tire can be confirmed. Wheels and ride-ups can be prevented, and rear visibility is improved to improve safety, so even elderly people can drive safely.
  • the vehicle body of the present invention has an upper body (the upper body can be divided into a plurality of parts such as a front upper body, a rear upper body, and a roof), a floor, and a lower body integrated with a thermoplastic composition. Since it is formed by fastening after molding, it can be easily manufactured, and as a result, a vehicle using this vehicle body can be provided at a low price. In particular, in order to promote the use of ultra-compact mobility such as ultra-compact electric vehicles, it is necessary to provide this at a low price, so that it is a great advantage that the vehicle body can be easily manufactured.
  • the vehicle body of the present invention has increased rigidity due to the flange portion and the ridge portion provided on the lower body, and the flange portion and the ridge portion provide an upper body (the upper body has a front upper body, a rear upper body, and a When divided into roofs, the front upper body and rear upper body) and the floor are fastened to the lower body, ensuring the rigidity required for ultra-small mobility such as the body, especially ultra-small electric vehicles. can do.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • (A) is a perspective view showing another example of the ridge portion of the present invention
  • (b) is a CC cross-sectional view of (a)
  • (c) is a DD cross-sectional view of (a).
  • Sectional drawing which shows the truncated cone-shaped convex part of a lower body.
  • Sectional drawing which shows the coupling
  • (A) is a diagram in which dimension positions are entered in FIG. 6 to show the numerical values used in the simulation
  • (b) is a sectional view taken along the line FF in FIG. 27 (a) to show the numerical values used in the simulation.
  • the present invention relates to an upper body that is an integrally molded product obtained by molding a transparent thermoplastic resin composition, and a lower body and floor resin part that are an integrally molded product obtained by molding a thermoplastic resin composition.
  • a monocoque vehicle body formed by fastening The lower body has a bottom surface and a flange portion provided so as to rise upward from the entire circumference of the bottom surface, In the center of the bottom surface of the lower body, a ridge that is continuous from the vehicle front part to the vehicle rear part is provided, In the vehicle central portion of the lower body, there are formed at least two spaces surrounded by the flange portion, the convex strip portion, and the bottom surface, in which automobile parts such as a battery can be mounted.
  • Automotive parts such as batteries mounted in this space can be fixed by fastening the lower body and the floor
  • the present invention relates to a vehicle body formed by placing the upper body and the floor on the lower body, and fastening the upper body and the floor to the flange portion and the ridge portion of the lower body.
  • FIG. 1 to 4 show a micro-car equipped with a vehicle body of the present invention.
  • 1 is a side view
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 (cross-section at the center of the front axle)
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 1 to 4 show the vehicle body structure centering on the lower body 1, the upper body 2, and the floor 3, and the illustration of the axle, the suspension subframe, and the like are omitted.
  • a broken-line square portion in FIG. 1 shows a cross section of an automobile part 11 such as a battery mounted in the vehicle central portion of the lower body.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the vehicle body of the present invention.
  • the vehicle body of the monocoque structure of the present invention basically includes a lower body 1 that is an integrally molded product obtained by molding a thermoplastic resin composition, and an integrally molded product obtained by molding a transparent thermoplastic resin composition.
  • the upper body 2 (the front upper body 2-1, the rear upper body 2-2, the roof 2-3) and the floor 3 which is an integrally molded product obtained by molding the thermoplastic resin composition, bolts, etc. It is formed by fastening using.
  • the upper body 2 may be molded as an integral molded product in consideration of ease of molding of parts, ease of fastening of parts, etc., or may be formed as a front upper body 2-1, a rear upper body 2-2. Alternatively, a plurality of parts such as the roof 2-3 may be formed as an integrally molded product and then fastened.
  • the “transparent thermoplastic resin composition” means that the upper body 2 (the front upper body 2-1, the rear upper body 2-2, the roof 2-3) has good visibility during operation. Therefore, a thermoplastic resin composition satisfying that a haze with a thickness of 2 mm measured by JIS K7105 is 0.3 to 20%, preferably 0.1 to 1% is used.
  • integrally molded product means an article molded by a single molding process such as hot press molding or injection molding using a thermoplastic resin composition as a molding material. It does not include a molded product obtained by laminating a woven fabric made of a fiber reinforcing material such as carbon fiber or impregnating and shaping such a woven fabric with a resin.
  • thermoplastic resin composition constituting the upper body 2 a polycarbonate resin composition, an acrylic resin composition, a cyclic polyolefin resin composition, a polyphenylene ether resin composition, and the like can be used. Is preferable because it is excellent in transparency, has high shock absorption and improves safety during a collision, and has excellent impact resistance and is not easily damaged in a light collision.
  • thermoplastic resin composition an acrylic resin composition, a cyclic polyolefin resin composition, a polyphenylene ether resin composition, etc. used as a transparent thermoplastic resin composition, as long as the target characteristics are not impaired.
  • Other thermoplastic resins can be blended.
  • known additives ultraviolet absorbers, dyes and pigments, compounds having heat absorption ability, various stabilizers, antioxidants, mold release agents, bluing agents, hydrolysis improvers, flame retardants, dripping, if necessary.
  • An inhibitor, an antistatic agent, etc. various fillers, and the like.
  • thermoplastic resin composition constituting the lower body 1 and the floor 3 a polycarbonate resin composition, a polyester resin composition, a polyamide resin composition, a polyphenylene ether resin composition, and the like can be used. It is preferable to use a polycarbonate resin composition from this viewpoint because the resin parts can be molded more efficiently and economically when the same resin composition is used as 3 and the lower body 1.
  • the polycarbonate resin composition, the polyester resin composition, the polyamide resin composition, the polyphenylene ether resin composition, etc. used as the thermoplastic resin composition have a heat other than the main component resin as long as the target properties are not impaired.
  • a plastic resin can be blended.
  • known additives ultraviolet absorbers, dyes and pigments, compounds having heat absorption ability, various stabilizers, antioxidants, mold release agents, bluing agents, hydrolysis improvers, flame retardants, dripping, if necessary.
  • An inhibitor, an antistatic agent, etc. various fillers, and the like.
  • thermoplastic resin composition in order to improve the rigidity of the lower body 1, it is preferable to blend short fibers such as carbon fibers and glass fibers into the thermoplastic resin composition as a filler.
  • the polycarbonate resin of the polycarbonate resin composition used for molding the resin parts such as the upper body 2, the floor 3, and the lower body 1 it is preferable to use a bisphenol A type polycarbonate because of excellent toughness.
  • polycarbonate resin in addition to bisphenol A type polycarbonate, various polycarbonate resins polymerized with other dihydric phenols can be used. Examples include 2,2-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) propane (bisphenol C), 1,1-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) cyclohexane, and the like.
  • divalent phenol a polycarbonate or a copolymerized polycarbonate obtained by polymerizing or copolymerizing a divalent aliphatic or alicyclic alcohol may be used.
  • alicyclic alcohol isosorbide (derived from a plant) is preferably used.
  • the viscosity average molecular weight of the polycarbonate resin is preferably 10,000 to 40,000.
  • a viscosity average molecular weight of 10,000 or more is preferable in terms of excellent strength, and a viscosity average molecular weight of 40,000 or less is preferable in terms of excellent moldability.
  • the viscosity average molecular weight (M) of the above polycarbonate resin is obtained by substituting the specific viscosity ( ⁇ SP ) obtained at 20 ° C. from a solution of 0.7 g of polycarbonate resin in 100 ml of methylene chloride into the following equation. .
  • the polycarbonate resin copolymerized with isosorbide is a polycarbonate resin containing a carbonate constituent unit represented by the following formula (1).
  • the hardness of the resin part may be increased. It is preferable because it is possible.
  • bisphenol A and isosorbide are used in combination, the hardness can be increased while maintaining the impact resistance of the resin part, which is preferable.
  • biodegradable resin composition containing an aromatic polycarbonate resin or polylactic acid as the polycarbonate resin composition because the hardness of the resin part can be increased.
  • the following means are employed in order to increase the bending rigidity and torsional rigidity of the body and ensure the rigidity required for the vehicle body.
  • the lower body 1 is divided into the upper body 2 (the upper body 2 is divided into a front upper body 2-1, a rear upper body 2-2 and a roof 2-3. In this case, means for placing the front upper body 2-1 and the rear upper body 2-2) and the floor 3 and fastening them to the flange portion 1-2 and the ridge portion 1-3 of the lower body 1.
  • the shape of the ridge 1-3 as viewed from above the lower body 1 is such that both ends of the ridge 1-3 are separated from the flange 1-2, as indicated by 1-3-1 in FIG. Alternatively, as indicated by 1-3-2 in FIG. 7, both end portions of the protruding strip portion 1-3 and the flange portion 1-2 may be connected.
  • FIG. 8 (a) and FIG. 8 (c) as a shape of the ridge 1-3, a thin plate-like body is formed as a whole, and an upper body 2 (upper body 2) is formed. However, if it is divided into a front upper body 2-1, a rear upper body 2-2 and a roof 2-3, the front upper body 2-1, the rear upper body 2-2) and the floor 3 have bolts etc. As shown in FIG. 8A and FIG. 8B, the portion fastened with the use of a boss portion having a substantially truncated cone shape may be employed.
  • the back surface of the protrusions 1-3 is formed along with the formation of the protrusions 1-3 on the bottom surface 1-1 of the lower body 1.
  • a groove extending in the front-rear direction of the vehicle body is formed.
  • Upper body 2 (when the upper body 2 is divided into a front upper body 2-1, a rear upper body 2-2 and a roof 2-3, the front upper body 2-1 and the rear upper body 2-2) Further, by fastening the floor 3 to the lower body 1 at the flange portion 1-2 and the protruding strip portion 1-3 of the lower body 1, the parts constituting the vehicle body can be firmly coupled, so the bending rigidity and torsion of the body The rigidity can be improved, whereby the bending rigidity and torsional rigidity of the entire vehicle body can be improved.
  • the protruding portion 1-3 is formed integrally with the lower body 1, and the top surface thereof rises up to the surface connecting the flange portion 1-2.
  • Automotive parts such as a battery, a controller, and a charger (hereinafter referred to as “battery”, “controller”, “charger”) are formed in at least two spaces surrounded by the flange portion 1-2, the protruding strip portion 1-3, and the bottom surface 1-1.
  • the battery is protected by a surrounding resin partition. Further, since the mounting position of the battery or the like is at a low position of the vehicle, the vehicle can have a low center of gravity, and since it is in the middle of the front and rear of the vehicle, the occurrence of a turning moment can be reduced. For this reason, the steering stability of the vehicle can be improved.
  • a plurality of independent protrusions 1-4 are provided on the bottom surface 1-1 of the lower body 1, and the lower body 1 and the upper body 2 (the front upper body 2-1, the rear upper) are provided.
  • the body 2-2) and the floor 3 are fastened to the convex portion 1-4 in addition to the flange portion 1-2 and the convex strip portion 1-3 of the lower body 1 to thereby obtain the bending rigidity and torsion of the body.
  • the rigidity can be further improved, whereby the bending rigidity and torsional rigidity of the entire vehicle body can be further improved.
  • the shape of the convex portion 1-4 is preferably a substantially truncated cone shape as shown in FIG.
  • the respective parts are overlapped, and at the same time, the top of the convex portion 1-4 is fastened. That is, the three parts of the top of the convex portion 1-4, which is a part of the lower body 1, the front upper body 2-1, and the floor 3 are fastened simultaneously.
  • 4 is a tightening screw and 5 is a nut.
  • the fastening structure between the rear upper body 2-2 and the floor 3 has the same structure.
  • the convex portion 1-4 is formed integrally with the lower body 1, and its top surface rises to a surface connecting the flange portion 1-2.
  • the convex portion 1-4 is provided for firmly fastening the three parts of the lower body 1, the front upper body 2-1, the rear upper body 2-2, and the floor 3, and the convex portion 1-4 is As shown in FIG.
  • the convex portion 1-4 may be a component having a height corresponding to the convex portion 1-4, separate from the lower body 1, the front upper body 2-1, the rear upper body 2-2, and the floor 3. good.
  • the protrusions 1-4 are arranged in two rows in the lateral direction with respect to the traveling direction, and the battery or the like is mounted therebetween, thereby fixing the battery or the like more stably. Can do.
  • the upper body 2 (the front upper body 2-1 and the rear upper body 2-2) is provided with openings for forming entrances and exits, and FIGS.
  • the frame member 6 By providing the frame member 6 as shown in FIG. 16, the rigidity of the vehicle body is further improved.
  • the frame member 6 is provided with a seat belt 6-7, a fall prevention member 6-8, It can be used as a member for attaching the rain door 6-9.
  • the frame member 6 is preferably made of aluminum and has a circular shape, and can also serve as a rain gutter at the entrance / exit by making the cross-sectional shape of the outer peripheral surface outwardly concave.
  • the frame member 6 is preferably one in which two aluminum frame members 6-1 and 6-2 are fastened with fastening screws 6-3.
  • FIG. 13 shows that a part of the flange portion 1-2 located at the lower part of the entrance / exit is extended to the outside, and a cross-sectional shape of the extension portion is guided downward and then substantially U-shaped.
  • the tip is connected to the frame member 6.
  • the general portion of the flange portion 1-2 of the lower body 1 has a point P as a terminal, but at the lower part of the entrance / exit, the flange portion 1-2 is extended to the outside, as shown in FIG. Then, the cross-sectional shape of the extension portion is guided to a lower side and is then led to a substantially U-shaped portion (side sill shape portion) 1-5, and the end portion 1-6 of the side sill shape portion 1-5 is made of two pieces of aluminum. Are sandwiched between the outer frame member 6-1 and the inner frame member 6-2 and fastened with a tightening screw 6-3.
  • reinforcing ribs 1-7 and 1-8 are provided for reinforcement at the portion surrounded by the side sill-shaped portion 1-5, the flange portion 1-2, and the side surface of the lower body 1, and the lower body 1 body and the frame member 6 are provided. The bond is made strong.
  • the lower body 1 when the vehicle is viewed from the side, the lower body 1 is hidden by the side sill-shaped portion 1-5, so that the merchantability of the vehicle can be improved. Further, by connecting the front end portion 1-6 of the extension portion of the flange portion 1-2 to the frame member 6, the load transmitted from the undercarriage to the lower body 1 is transmitted through the frame member 6 to the front upper body 2- 1. It is transmitted to the rear upper body 2-2 and the roof 2-3, and an ideal stress distribution can be obtained as a monocoque body that shares the load with the entire monocoque structure. In addition, this structure can protect the occupant and the battery against a load (for example, a side collision) from the side surface of the vehicle.
  • a load for example, a side collision
  • FIG. 14 is a perspective view showing a three-part fastening structure of the front suspension subframe 7, the lower body 1, and the front upper body 2-1.
  • the front suspension subframe 7 is a member for attaching a suspension device, a brake device, a steering device, and the like, and these devices are fastened to the resin monocoque body via the front suspension subframe 7.
  • the front suspension subframe 7 has a structure coupled to the brackets 7-1 and 7-2 by welding, and the front suspension subframe 7 is fastened to the bottom surface of the lower body 1 at the same time. -1 and 7-2 to be fastened to the flange portion 1-2 and the front upper body 2-1.
  • the fastening of the rear suspension subframe 8, the lower body 1, and the rear upper body 2-2 has the same structure.
  • the front suspension subframe 7 has a wide area and is in contact with the bottom surface of the lower body 1 and is fixed.
  • tires, wheels, suspensions, steering devices, braking devices, and the like that constitute the vehicle's legs can be mounted on the vehicle in a state of being incorporated in the front suspension subframe 7. Further, since the front suspension subframe 7 is coupled to the flange portion 1-2 existing on the entire circumference of the lower body 1 together with the front upper body 2-1, the load around the foot is applied to the entire circumference of the lower body 1. It is possible to obtain an ideal load distribution as a monocoque body that is transmitted to the entire vehicle through the flange portion 1-2 existing in the vehicle and shares the load with the entire monocoque structure.
  • the front suspension subframe 7 is in contact with the bottom surface of the lower body 1 so that there is no local contact. Since the resin monocoque body does not have sufficient rigidity against local loads, it is possible to make a local contact with the bottom surface of the resin monocoque body so that local contact does not occur. A large load can be avoided and local deformation of the resin body can be suppressed.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the frame member 6 installed at the entrance / exit of the vehicle.
  • 6-1 is an outer frame member
  • 6-2 is an inner frame member
  • 6-3 is a tightening screw
  • 6-4 is an insert nut
  • 6-5 is a front upper body 2-1, a rear upper body 2-2 or a roof 2 -3.
  • 6-6 is a part that functions as a gutter.
  • FIG. 16 shows an example in which the frame member 6 is used as an attachment member for the seat belt 6-7.
  • FIG. 17 shows an example in which the frame member 6 is used as an attachment member for the fall-preventing member 6-8.
  • FIG. 18 shows an example in which the frame member 6 is used as a mounting member for the rain door 6-9.
  • an egg shape as shown in FIGS. 5 to 6 and FIGS. 16 to 18 is generally adopted. This is because the resin material has a smaller allowable stress than that of a metal, so that it is generally preferable to use an egg shape that does not have a corner portion where stress is easily concentrated and can secure a passenger space.
  • FIG. 19 there is usually an opening 10 that forms the entrance / exit on the side surface of the upper body 2 (front upper body 2-1, rear upper body 2-2, roof 2-3) of the vehicle body. Since it is provided, the cross-sectional area of the upper body 2 in the vehicle lateral direction is reduced. Therefore, in order to improve the rigidity of this portion, at least the upper surface of the upper body 2 is symmetric with respect to the center line in the front-rear direction of the vehicle body, and the two ridge lines 9, 9 'are substantially parallel to the center line. Is preferably provided.
  • the ridges 9 and 9 ' may be provided over the front and rear surfaces of the upper body 2, but it is necessary to be provided at least on the upper surface of the upper body 2 in order to improve the rigidity around the opening 10. .
  • the curvature R of the ridges 9, 9 ′ is smaller than the curvature of any part of the upper body 2 (front curvature R1, lateral curvature R2), and the curvature radius is 5 mm or more. It is preferable that If the radius of curvature of the ridge lines 9 and 9 'is less than 5 mm, the corner formed by the ridge lines 9 and 9' is an acute angle, which is preferable because safety in the case of collision with a pedestrian is reduced. Absent. (All cross sections of the bent shape from the front surface of the vehicle to the upper surface and the rear surface also conform to the cross section EE in FIG. 20.)
  • the monocoque vehicle body has high rigidity with respect to an egg-shaped vehicle having no ridge lines as shown in FIGS. 5 to 6 and FIGS. I can do it.
  • FIG. 21 As the shape of the vehicle of the present invention, a rectangular shape as shown in FIG. 21, a track shape as shown in FIG. 22, and an open car shape as shown in FIG. 23 can be adopted.
  • Panlite L-1250Z polycarbonate resin manufactured by Teijin Limited, molecular weight: about 25,000, MFR: about 5.5
  • Thickness dimension setting The plate thickness of the upper body 2 (front upper body 2-1, rear upper body 2-2, roof 2-3), floor 3 and lower body was set to 3 mm.
  • the vehicle height (H) is set to 1,554 mm
  • the total length (L) is set to 2485 mm
  • the distance between axles (W / B) is set to 1,815 mm
  • the tread in the AA section and the BB section in FIG. 24 was set to (T): 890 mm.
  • the length (Q) in the front-rear direction inside the flange portion 1-2 of the lower body 1 is 2,294 mm, and the length in the lateral direction inside the flange portion of the lower body is shown. (S) was set to 780 mm.
  • the length (V) in the front-rear direction of the ridges 1-3 is 1,845 mm
  • the height from the bottom of the ridges 1-3 ( U) was set to 154 mm
  • the lateral length (T) of the top surface of the ridges 1-3 was set to 100 mm.
  • the top 100 mm has a draft angle of 5 degrees toward the bottom. That is, the cross section is substantially trapezoidal.
  • the rib 1 The plate thickness of -3-5 is set to 3 mm similarly to the plate thickness of the lower body 1, and as shown in FIG. 9, ribs 1-3-5 that are orthogonal to the grooves and block all the cross sections of the grooves are It was set to provide 14 at equal intervals in the front-rear direction.
  • Shape of convex portion The top surface has a radius of 30 mm and coincides with the surface connecting the flange portions 1-2. It forms a substantially frustoconical shape with a draft of 5 degrees toward the bottom surface 1-1.
  • Arrangement of protrusions Two straight lines parallel to this axle, 552mm and 1,192mm away from the front axle, and 140mm and 280mm away from the center line of the vehicle body to the left and right, respectively. Eight convex portions 1-4 are arranged at the intersections with four straight lines.
  • the bending rigidity and torsional rigidity of the vehicle body were obtained as follows.
  • Flexural rigidity A rigid body that crosses the vehicle body in parallel with the axle at two locations 552 mm and 1,192 mm away from the front axle, with the vehicle body supported at two locations of the front axle portion and the rear axle portion from below.
  • a rod is placed, and a load of 100 kg is applied downward to each rod, and the amount of deformation (mm) by which the lower body 1 is bent is obtained by calculation.
  • Torsional rigidity The torque (mN ⁇ mm) required to twist the rear axle portion at an angle of 1 ° with the front axle portion supported is obtained by calculation.
  • Vehicle body adopting a lower body without ridges 2) Vehicle body adopting a lower body without ridges and without ribs 3) Vehicle body adopting a lower body with ridges and ribs 4)
  • the bending rigidity and torsional rigidity of the vehicle body that employs the lower body with ridges, ribs and protrusions were determined. These numerical values are shown in Table 1.
  • the protruding portion 1-3 is provided on the bottom surface 1-1 of the lower body 1, and a groove extending in the front-rear direction of the vehicle body is formed on the back surface of the protruding portion 1-3.
  • a plurality of independent protrusions 1-4 are provided on the bottom surface of the lower body 1, and the lower body 1, the upper body 2 and the floor 3 are fastened with the flange 1-2 and the protrusions of the lower body 1.
  • the vehicle body having a monocoque body according to the present invention is particularly suitable for a miniature electric vehicle.

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Abstract

　本発明の車体は、透明な熱可塑性樹脂組成物の一体成形物である上部ボデー並びに熱可塑性樹脂組成物の一体成形物である下部ボデー及びフロアを締結して形成されるモノコック構造の車体であって、前記下部ボデーには、底面の全周から立ち上がるフランジ部及び底面の中央に、車両前方から後方に連続する凸条部が設けられること、前記下部ボデーの車両中央部には、前記フランジ部、前記凸条部及び前記底面で囲まれた少なくとも２つの空間が形成され、この空間に搭載されるバッテリー等を前記下部ボデーと前記フロアとの締結により固定できること、及び前記上部ボデー及び前記フロアを前記下部ボデーの前記フランジ部及び前記凸条部と締結することを特徴とする。　これにより、軽量で、運転時の視界が良好で、製造が簡単であり、必要な剛性を有する車体を提供できる。

Description

熱可塑性樹脂部材で形成されたモノコック構造の車体
　本発明は、透明な熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる一体成形物である透明樹脂製部品を締結することにより形成されるモノコック構造の車体に関するものであって、軽量で、運転時の視界が全面的に確保でき、製造が簡単であるとともに、車体として必要とされる剛性を確保した車体である。本発明の車体構造は、特に、１～２人乗用の超小型電気自動車の車体に適するものである。
　近年、超小型電気自動車などのいわゆる超小型モビリティの開発、普及が図られている。
　これは、省エネ・ＣＯ2削減が求められるとともに、高齢化、過疎化、地方の公共交通機関の廃止などが進行している状況において、小さな動力で駆動でき、年配者にも運転しやすく、低価格で提供できる超小型モビリティが新たな交通手段として期待されているためである。例えば、このような超小型モビリティとして、1人乗り超小型電気自動車である「コムス」がトヨタ車体株式会社から販売されている。
　本発明は、特に、超小型電気自動車などの超小型モビリティに適した、軽量で、運転時の視界が良好で、製造が簡単であるとともに、車体として必要とされる剛性を確保した車体を提供するものである。
　車体を軽量化するために合成樹脂を使用することは、特許文献１～３に示されるように、従来より行われている。
　特許文献１には、１～２人乗用の小型車両の車体において、下部車体半部を、鋼板等の金属板のプレス成形あるいはＦＲＰ等の繊維強化合成樹脂材により一体に成形することが開示されている。
　特許文献２には、芝生および庭のトラクターのような小さい乗り物用の、薄壁高い表面光沢を与えるプラスチック製の上部部材と繊維補強プラスチック製の下部部材を接合して成る車両組立体において、該組立体の硬さまたは剛性を改良するために、少なくとも３個の多面密閉仕切り室を上部部材、下部部材によって形成することが開示されている。
　特許文献３には、アンダボデー、サイドメンバ、アツパボデー・インナ、アツパボデー・アウタ、フ―ド、前バンパ、後バンパ、ルーフ等の多数の主要部品の全てを合成樹脂で作成した車体において、アンダボデーの外周全体を囲むように下方へ開く断面略箱型の補強部を形成し、アンダボデーの中央部に、前後方向に通る隆起物部を形成することにより、車体の剛性を高く保つことが開示されている。
　合成樹脂は、鉄板に比べて剛性が低いため、合成樹脂を車体の下部ボデーなどの構造部材に使用する場合は、車体の剛性が低下しやすく、走行中の車体の変形により操縦特性が変化し、操縦安定性が悪化するという問題が生じる。
　このため、特許文献１～２では、下部ボデー（下部車体半部、下部部材）がＦＲＰ等の繊維強化プラスチックで形成されており、下部ボデーを成形するために手間を要することとなる。また、特許文献３では、下部ボデー（アンダボデー）を、サイドメンバ、アツパボデー・インナ、アツパボデー・アウタ等の多数の主要部品と同様の合成樹脂で作成するとされているが、車体を構成する部品の数が多く部品の成形、組立てに手間を要し、また、バッテリーが搭載可能な空間の確保及びこの空間に搭載されるバッテリーの固定手段については何ら開示されていない。
特開昭６１－１６６７７６号公報 特開平５－１８５９５３号公報 特開昭５９－４０９８０号公報
　本発明の主要な課題は、軽量で、運転時の視界が全面的に確保でき、簡単に製造できるとともに、車体として必要とされる剛性を確保した車体構造を提供することにある。
　さらに、本発明の車体は、特に、１～２人乗用の超小型電気自動車の車体に適するものであるので、バッテリー等の自動車部品の搭載、固定、保守点検等が容易に行える車体構造を提供することも本発明の課題である。
　前記課題を解決するため、発明者らは鋭意検討の結果、本発明に到達した。本発明の要旨を以下に示す。
（１）透明な熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる一体成形物である上部ボデー並びに熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる一体成形物である下部ボデー及びフロアの樹脂製部品を締結することにより形成されるモノコック構造の車体であって、
　前記下部ボデーは、底面及び該底面の全周から上方に立ち上がるように設けられたフランジ部を有しており、
　前記下部ボデーの底面の中央には、車両前方部から車両後方部にわたって連続する凸条部が設けられており、
　前記下部ボデーの車両中央部には、バッテリー等の自動車部品が搭載可能な、前記フランジ部、前記凸条部及び前記底面で囲まれた少なくとも２つの空間が形成されており、
　この空間に搭載されるバッテリー等の自動車部品を、前記下部ボデーと前記フロアとの締結により固定することができ、
　前記下部ボデーに前記上部ボデー及び前記フロアを載置し、前記上部ボデー及び前記フロアを前記下部ボデーの前記フランジ部及び前記凸条部と締結することにより形成される車体。
（２）前記凸条部の裏面に溝が設けられるとともに、該溝を横断する複数のリブが設けられることを特徴とする（１）に記載の車体。
（３）前記上部ボデーが、前アッパーボデー、後アッパーボデー及びルーフの樹脂製部品に分割されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の車体。
（４）前記上部ボデーを構成する前記透明な熱可塑性樹脂組成物がポリカーボネート樹脂組成物であり、前記下部ボデー及び前記フロアを構成する前記熱可塑性樹脂組成物がポリカーボネート樹脂組成物またはポリアミド樹脂組成物であることを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載の車体。
（５）前記樹脂製部品が、前記熱可塑性樹脂組成物から得られる樹脂板を熱プレス成形することにより成形されることを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載の車体。
（６）前記樹脂製部品が、前記熱可塑性樹脂組成物を射出成形することにより成形されることを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載の車体。
（７）前記下部ボデーの底面に複数個の独立した凸部を設け、前記下部ボデーと、前記上部ボデー及び前記フロアとの締結を、前記下部ボデーの前記フランジ部及び前記凸条部に加えて、該凸部においても行うことを特徴とする（１）～（６）のいずれかに記載の車体。
（８）前記上部ボデーに乗降口を形成する開口部を設け、形成された乗降口の全周に枠部材を設けることを特徴とする（１）～（７）のいずれかに記載の車体。
（９）前記枠部材にシートベルト、転落防止用部材、雨よけドア等を取り付けることを特徴とする（８）に記載の車体。
（１０）前記乗降口下部に位置する前記フランジ部の一部を外部に延長して、該延長部の断面形状を下方に導いた後に上方に導く略Ｕ字形状とし、該延長部の先端を前記枠部材に結合することを特徴とする（８）又は（９）に記載の車体。
（１１）前記モノコック構造の車体の形状が卵形状であることを特徴とする前記（１）～（１０）のいずれかに記載の車体。
（１２）前記上部ボデーの少なくとも上面に、車体の前後方向の中心線に対して左右対称で、該中心線に略平行する２本の稜線部を設けることを特徴とする（１１）に記載の車体。
（１３）前記稜線部の曲率は、前記上部ボデーのいずれの部分の曲率より小さく、かつ曲率半径が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項（１２）に記載の車体。
（１４）前記車体が、超小型電気自動車の車体であることを特徴とする請求項（１）～（１３）のいずれかに記載の車体。
　本発明の車体は樹脂製部品から形成されるので、金属あるいはＦＲＰ等の繊維強化合成樹脂材を用いたものに比べ、軽量とすることができる。特に、小さな動力で駆動される超小型電気自動車などの超小型モビリティの車体として好適である。
　さらに、本発明の車体の上部ボデーは透明な熱可塑性樹脂組成物を用いて成形されるので、運転時の視界が全面的に確保できる。特に、前アッパーボデー、後アッパーボデーなどの上部ボデーが透明であり、ごく近くの下方に存在する物、例えば幼児や小型動物などの視認性が向上し、タイヤの位置や切れ角が確認でき脱輪や乗り上げなどが防止でき、後方の視認性も向上して安全性が向上するため、年配者でも安全に運転することができる。
　さらに、本発明の車体は、上部ボデー（上部ボデーを、前アッパーボデー、後アッパーボデー、ルーフなどの複数の部品に分割することもできる。）、フロア、下部ボデーを熱可塑性組成物でそれぞれ一体成形した後、締結して形成するので、簡単に製造することができ、ひいては、この車体を用いた車を低価格で提供できることとなる。特に、超小型電気自動車などの超小型モビリティの普及を図るためには、これを低価格で提供する必要があるため、車体の製造を簡単に行えることは大きなメリットである。
　さらに、本発明の車体は、前記下部ボデーに設けたフランジ部及び凸条部によって剛性を高めるとともに、このフランジ部及び凸条部で、上部ボデー（上部ボデーが、前アッパーボデー、後アッパーボデー及びルーフに分割されている場合には、前アッパーボデー及び後アッパーボデー）及びフロアを、下部ボデーに締結するので、車体、特に、超小型電気自動車などの超小型モビリティに必要とされる剛性を確保することができる。
　さらに、本発明の車体は、下部ボデーの車両中央部に、バッテリー等の自動車部品が搭載可能な、前記フランジ部、前記凸条部及び前記底面で囲まれた少なくとも２つの空間が形成されており、この空間に搭載されるバッテリー等の自動車部品を、下部ボデーとフロアとの締結によりを固定するものであるので、バッテリー等の自動車部品の搭載、固定、保守点検等を容易に行うことができる。
本発明の一例である車両の側面図。 図１におけるＡ－Ａ断面図。（前方の車軸中心での断面図） 図１におけるＢ－Ｂ断面図。（後方の車軸中心での断面図） 図１におけるＸ－Ｘ断面図。（車体中央部での断面図） 図１に示した車体を、ルーフ、前アッパーホデー、後アッパーボデー、下部ボデー、フロア、前サブフレーム、後サブフレーム、枠部材に分離して示す斜視図。 本発明の凸条部の一例を示す斜視図。 本発明の凸条部の他の例を示す斜視図。 （ａ）は、本発明の凸条部の他の例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ－Ｄ断面図。 図６及び図７の凸条部を裏面より見た斜視図。 下部ボデーの円錐台状の凸部を示す断面図。 下部ボデーの円錐台状の凸部を示す斜視図。 下部ボデーのフランジ延長部を示す斜視図。 下部ボデーのフランジ延長部と枠部材との結合状況を示す断面図。 サスペンションサブフレームと下部ボデー及び前アッパーボデーの結合状況を示す斜視図。 開口部に設けられる枠部材の断面図。 枠部材をシートベルトの取付部材として使用した例を示す斜視図。 枠部材を転落防止部材の取付部材として使用した例を示す斜視図。 枠部材を雨よけドアの取付部材として使用した例を示す斜視図。 本発明の車両の一例を示す斜視図。 図１９のＥ－Ｅ断面図。 本発明の車両の形状の一例（角型形状）を示す側面図。 本発明の車両の形状の他の例（トラック型形状）を示す側面図。 本発明の車両の形状の他の例（オープンカー型形状）を示す側面図。 シミュレーションで用いた数値を示すために、図１に寸法位置を記入した図。 シミュレーションで用いた数値を示すために、図２に寸法位置を記入した図。 シミュレーションで用いた数値を示すために、図３に寸法位置を記入した図。 （ａ）はシミュレーションで用いた数値を示すために、図６に寸法位置を記入した図、（ｂ）はシミュレーションで用いた数値を示すために、図２７（ａ）のＦ－Ｆ断面図に寸法位置を記入した図。
　本発明は、透明な熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる一体成形物である上部ボデー並びに熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる一体成形物である下部ボデー及びフロアの樹脂製部品を締結することにより形成されるモノコック構造の車体であって、
　前記下部ボデーは、底面及び該底面の全周から上方に立ち上がるように設けられたフランジ部を有しており、
　前記下部ボデーの底面の中央には、車両前方部から車両後方部にわたって連続する凸条部が設けられており、
　前記下部ボデーの車両中央部には、バッテリー等の自動車部品が搭載可能な、前記フランジ部、前記凸条部及び前記底面で囲まれた少なくとも２つの空間が形成されており、
　この空間に搭載されるバッテリー等の自動車部品を、前記下部ボデーと前記フロアとの締結により固定することができ、
　前記下部ボデーに前記上部ボデー及び前記フロアを載置し、前記上部ボデー及び前記フロアを前記下部ボデーの前記フランジ部及び前記凸条部と締結することにより形成される車体に関するものである。
　以下に、本発明の実施の形態について、図面にて具体例も示した上、順次説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
　図１～４は本発明の車体が取り付けられた超小型自動車を示す。図１は側面図、図２は図１のＡ－Ａ断面（前方の車軸中心での断面）、図３は図１のＢ－Ｂ断面（後方の車軸中心での断面）、図４は図１のＸ－Ｘ断面図（車体中央部での断面図）である。なお、図１～４は、下部ボデー１、上部ボデー２、フロア３を中心に車体構造を示すものであり、車軸、サスペンションサブフレームなどの図示は省略している。
　図１における破線の四角部は、下部ボデーの車両中央部に搭載されたバッテリー等の自動車部品１１の断面を示している。
　図５は本発明の車体の実施例を示すものである。
　本発明のモノコック構造の車体は、基本的には、熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる一体成形物である下部ボデー１と、透明な熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる一体成形物である上部ボデー２（前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２、ルーフ２－３）及び熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる一体成形物であるフロア３とを、ボルトなどを用いて締結することにより形成される。上部ボデー２は、部品の成形のしやすさ、部品の締結のしやすさ等を考慮して、一体成形物として成形しても良いし、前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２、ルーフ２－３などの複数の部品をそれぞれ一体成形物として成形した後に締結して形成しても良い。
　ここでいう「透明な熱可塑性樹脂組成物」とは、上部ボデー２（前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２、ルーフ２－３）を、運転時の視界が良好なものとするために用いられるものであって、ＪＩＳ Ｋ７１０５で測定された２ｍｍ厚みのヘーズが０．３～２０％、好ましくは０．１～１％であることを満足する熱可塑性樹脂組成物が用いられる。
　これら樹脂製部品は、熱可塑性樹脂組成物を成形して一体成形物として得られる。ここでいう「一体成形物」とは、熱可塑性樹脂組成物を成形材料として用いて、熱プレス成形、射出成形等の１回の成形により成形される物品であることを意味し、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維補強材製の織布を積層したり、このような織布に樹脂を含浸・賦形して得られる成形品は含まないものである。
　上部ボデー２を構成する透明な熱可塑性樹脂組成物としては、ポリカーボネート樹脂組成物、アクリル樹脂組成物、環状ポリオレフィン樹脂組成物、ポリフェニレンエーテル樹脂組成物などを用いることができるが、この中でもポリカーボネート組成物は透明性に優れるとともに、衝撃吸収性が高く衝突時の安全性が向上し、さらに、耐衝撃性に優れ軽衝突においては破損しにくいので好ましい。
　透明な熱可塑性樹脂組成物として用いられる、ポリカーボネート樹脂組成物、アクリル樹脂組成物、環状ポリオレフィン樹脂組成物、ポリフェニレンエーテル樹脂組成物などには、目的の特性が損なわれない範囲で、主成分の樹脂以外の熱可塑性樹脂を配合することができる。さらに、必要に応じて公知の添加剤（紫外線吸収剤、染顔料、熱線吸収能を有する化合物、各種安定剤、酸化防止剤、離型剤、ブルーイング剤、加水分解改良剤、難燃剤、滴下防止剤、帯電防止剤など）、各種充填材などを配合してもよい。
　上部ボデー２の透明性を確保するためには、透明性を阻害する添加剤、充填材などはできるだけ配合しないことが好ましい。
　下部ボデー１及びフロア３を構成する熱可塑性樹脂組成物としては、ポリカーボネート樹脂組成物、ポリエステル樹脂組成物、ポリアミド樹脂組成物、ポリフェニレンエーテル樹脂組成物などを用いることができるが、上部ボデー２、フロア３及び下部ボデー１として同じ樹脂組成物を用いるほうが、樹脂製部品が効率的かつ経済的に成形できるので、この観点からは、ポリカーボネート樹脂組成物を用いることが好ましい。
　熱可塑性樹脂組成物として用いられる、ポリカーボネート樹脂組成物、ポリエステル樹脂組成物、ポリアミド樹脂組成物、ポリフェニレンエーテル樹脂組成物などには、目的の特性が損なわれない範囲で、主成分の樹脂以外の熱可塑性樹脂を配合することができる。さらに、必要に応じて公知の添加剤（紫外線吸収剤、染顔料、熱線吸収能を有する化合物、各種安定剤、酸化防止剤、離型剤、ブルーイング剤、加水分解改良剤、難燃剤、滴下防止剤、帯電防止剤など）、各種充填材などを配合してもよい。
　特に、下部ボデー１の剛性を向上させるためには、熱可塑性樹脂組成物に炭素繊維、ガラス繊維などの短繊維を充填材として配合することが好ましい。
　上部ボデー２、フロア３、下部ボデー１などの樹脂製部品の成形に用いられるポリカーボネート樹脂組成物のポリカーボネート樹脂としては、靭性に優れることから、ビスフェノールＡ型ポリカーボネートを用いることが好ましい。
　ポリカーボネート樹脂としては、ビスフェノールＡ型ポリカーボネート以外にも、他の二価フェノールで重合された、各種のポリカーボネート樹脂を用いることができる。例えば、２，２－ビス（４－ヒドロキシ－３－メチルフェニル）プロパン（ビスフェノールＣ）、１，１－ビス（３－メチル－４－ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン等が例示される。二価のフェノール以外にも、二価の脂肪族または、脂環式アルコールを重合、または共重合させた、ポリカーボネートまたは共重合ポリカーボネートであってもよい。脂環式アルコールとしては、イソソルビド（植物由来）が好適に利用される。
　ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量としては、１０，０００～４０，０００であることが好ましい。粘度平均分子量が１０，０００以上であると強度に優れる点で好ましく、また、粘度平均分子量が４０，０００以下であると成形性に優れる点で好ましい。
　上記のポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量（Ｍ）は、塩化メチレン１００ｍｌにポリカーボネート樹脂０．７ｇを溶解した溶液から２０℃で求めた比粘度（ηSP）を次式に代入して求めたものである。
　式：ηSP／ｃ＝［η］＋０．４５×［η］2ｃ
　上記の式において、［η］は極限粘度を表し、［η］＝１．２３×１０-4Ｍ0.83
　であり、また、ｃ＝０．７である。
　このようなポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量を求める手法は、例えば、特開２００２－１２９００３号公報の段落［００３３］～［００３４］に説明されている。
　イソソルビドを共重合させたポリカーボネート樹脂は、下記式（１）で表されるカーボネート構成単位を含有するポリカーボネート樹脂であって、特に、イソソルビドを用いる場合には、樹脂製部品の硬度を高くすることができるので好ましい。さらに、ビスフェノールＡとイソソルビドを併用する場合には、樹脂製部品の耐衝撃性を保持したまま、硬度を高くすることができるので好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　また、このポリカーボネート樹脂組成物として、芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリ乳酸を含有する生分解性樹脂組成物を用いると、樹脂製部品の硬度を高くすることができるので好ましい。
　熱可塑性樹脂組成物から、上部ボデー２、フロア３、下部ボデー１などの樹脂製部品を成形する方法としては、この樹脂組成物から得られる樹脂板を熱プレス成形する方法、この樹脂組成物を射出成形して成形する方法などを用いることができる。樹脂製部品の透明性を重視する場合には前者の熱プレス成形を用いることが好ましく、成形効率を重視する場合には、射出成形を用いることが好ましい。
　本発明では、ボデーの曲げ剛性とねじり剛性を高め、車体として必要とされる剛性を確保するために、次のような手段を採用している。
１）下部ボデー１に、底面１－１の全周から上方に立ち上がるようにフランジ部１－２を設ける手段
２）下部ボデー１の底面１－１の中央に、車体前方部から車体後方部にわたって連続する凸条部１－３を設ける手段
３）下部ボデー１に、上部ボデー２（上部ボデー２が、前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２及びルーフ２－３に分割されている場合には、前アッパーボデー２－１及び後アッパーボデー２－２）及びフロア３を載置し、これらを下部ボデー１のフランジ部１－２及び凸条部１－３と締結する手段
　下部ボデー１の上方から見た凸条部１－３の形状としては、図６に１－３－１で示すように、凸条部１－３の両端部とフランジ部１－２とが離れていても良いし、また、図７に１－３－２で示すように、凸条部１－３の両端部とフランジ部１－２とが接続されていても良い。
　凸条部１－３の形状として、図８（ａ）及び（ｃ）に１－３－３で示すように、全体としては薄い板状体を立てた形状とし、上部ボデー２（上部ボデー２が、前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２及びルーフ２－３に分割されている場合には、前アッパーボデー２－１及び後アッパーボデー２－２）及びフロア３に、ボルトなどを用いて締結される部分を、図８（ａ）及び（ｂ）に１－３－４で示すように、略円錐台形状のボス部としたものを採用することもできる。
　さらに、図９に示すように、凸条部１－３の裏面に、車体の前後方向に延びる溝を設けるとともに、この溝を横断する複数のリブ１－３－５を設けることが好ましい。なお、下部ボデー１の板厚を一定の厚さとする場合には、下部ボデー１の底面１－１に凸条部１－３を形成することに伴い、凸条部１－３の裏面には、車体の前後方向に延びる溝が形成されることとなる。
　このように溝にリブ１－３－５を設けることにより、軽量化を図りつつ、下部ボデー１の曲げ剛性及びねじり剛性を向上させることができ、これにより、車体全体の曲げ剛性及びねじり剛性を向上させることができる。また、剛性を考慮して、リブ１－３－５の形状、個数、間隔などを適宜設定することができ、また、リブ１－３－５を斜めに設置したり、クロス状に設置することも可能である。
　上部ボデー２（上部ボデー２が、前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２及びルーフ２－３に分割されている場合には、前アッパーボデー２－１及び後アッパーボデー２－２）及びフロア３を、下部ボデー１のフランジ部１－２及び凸条部１－３において、下部ボデー１と締結することにより、車体を構成する部品を強固に結合できるので、ボデーの曲げ剛性及びねじり剛性を向上させることができ、これにより、車体全体の曲げ剛性及びねじり剛性を向上させることができる。車体を構成する部品を強固に結合するためには、凸条部１－３は下部ボデー１と一体に成形され、その頂面がフランジ部１－２を結ぶ面まで立ち上がっていることが好ましい。
　下部ボデー１の車両中央部に形成された、フランジ部１－２、凸条部１－３及び底面１－１で囲まれた少なくとも２つの空間に、バッテリー、コントローラ、チャージャー等の自動車部品（以下、「バッテリー等」という）を搭載することにより、バッテリー等は周囲の樹脂隔壁により保護される。また、このバッテリー等の搭載位置は、車両の低位置にあるため、車両を低重心とすることができ、また、車両の前後中間にあるため、旋回モーメントの発生を少なくできる。このため、車両の操縦安定性を向上させることができる。
　さらに、この空間に搭載されたバッテリー等は、下部ボデー１にフロア３を締結して固定するものであるので、バッテリー等の搭載、固定、保守点検等を容易に行うことができる。
　図１０及び図１１に示すように、下部ボデー１の底面１－１に複数個の独立した凸部１－４を設け、下部ボデー１と、上部ボデー２（前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２）及びフロア３との締結を、下部ボデー１のフランジ部１－２及び凸条部１－３に加えて、凸部１－４においても行うことにより、ボデーの曲げ剛性及びねじり剛性を一層向上させることができ、これにより、車体全体の曲げ剛性及びねじり剛性を一層向上させることができる。
　凸部１－４の形状としては、図１０に示すように略円錐台形が好ましい。前アッパーボデー２－１とフロア３の締結はそれぞれの部品を重ね合わせると同時に凸部１－４の頂部も同時に締結する。すなわち下部ボデー１の一部である凸部１－４の頂部、前アッパーボデー２－１、フロア３の３つの部品が同時に締結されることとなる。４は締め付けビス、５はナットである。後アッパーボデー２－２とフロア３の締結部分についても同様の構造である。このように、凸部１－４の頂面において、前アッパーボデー２－１または後アッパーボデー２－２と、フロア３とを締結することにより、車体全体の曲げ剛性及びねじり剛性をより一層向上させることができる。車体を構成する部品を強固に締結するためには、凸部１－４は下部ボデー１と一体に成形され、その頂面がフランジ部１－２を結ぶ面まで立ち上がっていることが好ましい。凸部１－４は下部ボデー１、前アッパーボデー２－１または後アッパーボデー２－２及びフロア３の３つの部品を強固に締結するために設けられるものであり、この凸部１－４は、図１０に示すように下部ボデー１と一体に成形されても良いし、また、前アッパーボデー２－１もしくは後アッパーボデー２－２、又はフロア３と一体に成形されても良い。さらに、凸部１－４を、下部ボデー１、前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２、フロア３とは別体の、凸部１－４に相当する高さを有する部品としても良い。
　また、図１１に示すように、凸部１－４を走行方向に対して横方向に２列に配して、この間にバッテリー等を搭載することにより、バッテリー等を一層安定して固定することができる。
　図５に示すように、上部ボデー２（前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２）に乗降口を形成する開口部を設け、形成された乗降口の全周に図５及び図１２に示すような枠部材６を設けることにより、車体の剛性をさらに向上させるとともに、この枠部材６を、図１６～１８に示すように、シートベルト６－７、転落防止用部材６－８、雨よけドア６－９を取り付ける部材などに利用することができる。この枠部材６としては、アルミ製で、円形状のものが好ましく、また、外周面の断面形状を外向き凹状とすることにより、乗降口の雨樋の役割を果たすこともできる。
　図１３に示すように、枠部材６としては、アルミ製の外側枠部材６－１と内側枠部材６－２の２枚を締め付けビス６－３で締結したものが好ましい。
　図１３は、乗降口下部に位置するフランジ部１－２の一部を外部に延長して、該延長部の断面形状を下方に導いた後に上方に導く略Ｕ字形状とし、該延長部の先端を枠部材６に結合することを示している。
　具体的には、下部ボデー１のフランジ部１－２の一般部はポイントＰが端末となるが、乗降口下部においては、フランジ部１－２を外部に延長して、図１３に示すように、該延長部の断面形状を下方に導いた後に上方に導く略Ｕ字形状部（サイドシル形状部）１－５とし、該サイドシル形状部１－５の先端部１－６を２枚のアルミ製の外側枠部材６－１と内側枠部材６－２間で挟み込み、締め付けビス６－３で締結される。また、サイドシル形状部１－５とフランジ部１－２、下部ボデー１側面で囲まれる部分には、補強のため補強リブ１－７、１－８を設け、下部ボデー１本体と枠部材６との結合を強固なものにしている。
　このような構造とすることにより、車両を横から見た場合に、下部ボデー１がサイドシル形状部１－５により隠されるので車両の商品性を向上することができる。また、フランジ部１－２の延長部の先端部１－６を枠部材６と結合することにより、足回りから下部ボデー１に伝達される荷重が、枠部材６を介して前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２、ルーフ２－３に伝達され、モノコック構造全体で荷重を分担するモノコックボデーとして理想的な応力分布にすることができる。また該構造により、車両の側面からの荷重（例えば側面衝突）に対して乗員やバッテリーを保護することができる。
　図１４は、前サスペンションサブフレーム７、下部ボデー１、前アッパーボデー２－１の三者の締結構造を示す斜視図である。
　前サスペンションサブフレーム７は懸架装置、ブレーキ装置、舵取り装置などを取り付ける部材で、これらの装置は前サスペンションサブフレーム７を介して樹脂モノコックボデーに締結される。具体的には、前サスペンションサブフレーム７はブラケット７－１，７－２と溶接で結合された構造となっており、前サスペンションサブフレーム７は下部ボデー１の底面で締結されると同時にブラケット７－１，７－２を介してフランジ部１－２および前アッパーボデー２－１と締結される。後サスペンションサブフレーム８と、下部ボデー１、後アッパーボデー２－２との締結も同様の構造である。
　このように、前サスペンションサブフレーム７は広い面積で下部ボデー１の底面と接触し固定される構造になっている。
　このような構造とすることにより、車両の足周りを構成するタイヤ、ホイール、サスペンション、舵取り装置、制動装置などは、前サスペンションサブフレーム７に組込まれた状態で車両に搭載することができる。また、前サスペンションサブフレーム７は、下部ボデー１の全周に存在するフランジ部１－２に前アッパーボデー２－１と共に三者で結合されるため、足周りの荷重は下部ボデー１の全周に存在するフランジ部１－２を介して車両全体に伝達され、モノコック構造全体で荷重を分担するモノコックボデーとして理想的な荷重分布とすることができる。
　また、前サスペンションサブフレーム７が下部ボデー１の底面に局部的な当たりが無いように接するようにすることが好ましい。樹脂製モノコックボデーは局部的な荷重に対して十分な剛性を有さないので、樹脂モノコックボデーの底面に対して局部的な当りが生じない様に均一に接触する構造とすることにより、局部的な荷重の付加を回避し樹脂ボデーの局部変形を抑えることができる。
　図１５は、車両の乗降口部に設置した枠部材６の断面図である。６－１は外側枠部材、６－２は内側枠部材、６－３は締め付けビス、６－４はインサートナット、６－５は前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２またはルーフ２－３である。６－６は雨樋として機能する部分である。
　図１６は、枠部材６をシートベルト６－７の取付部材として使用した例を示すものである。図１７は、枠部材６を転落防止用部材６－８の取付部材として使用した例を示すものである。図１８は、枠部材６を雨よけドア６－９の取付部材として使用した例を示すものである。
　本発明のモノコック構造の車体の形状としては、図５～６、図１６～１８に示すような卵型が一般的に採用される。この理由としては、樹脂材料は金属に比較して許容応力が小さいことから、応力集中し易いコーナー部が無く、また、乗員スペースも確保できる卵型が一般的には好ましいといえるからである。
　しかしながら、図１９に示すように、車体の上部ボデー２（前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２、ルーフ２－３）の側面には、通常、乗降口を形成する開口部１０が設けられるため、上部ボデー２の車両横方向の断面積が小さくなる。したがって、この部分の剛性を向上させるために、上部ボデー２の少なくとも上面に、車体の前後方向の中心線に対して左右対称で、該中心線に略平行する２本の稜線部９、９’を設けることが好ましい。
　この稜線部９、９’は、上部ボデー２の前面、後面にわたって設けられても良いが、開口部１０周辺の剛性を向上させるために、少なくとも上部ボデー２の上面に設けられることが必要である。
　また、図２０に示すように、稜線部９、９’の曲率Ｒは、上部ボデー２のいずれの部分の曲率（前方の曲率Ｒ１、側方の曲率Ｒ２）より小さく、かつ曲率半径が５ｍｍ以上であることが好ましい。稜線部９、９’の曲率半径が５ｍｍに満たない場合には、稜線部９、９’によって形成される角部が鋭角となり、歩行者と衝突したような場合の安全性が低下するので好ましくない。（車両の前面から上面そして後面に至る折り曲げ形状のすべての断面についても、図２０の断面Ｅ－Ｅに準ずる。）
　このような稜線部９、９’を設けることにより、モノコック構造の車体は、図５～６、図１６～１８に示すような、卵型で稜線部が無いものに対して、高い剛性を有するものとできる。
　本発明の車両の形状としては、図２１に示すような角型形状、図２２に示すようなトラック型形状、図２３に示すようなオープンカー型形状のものを採用することができる。
＜車体の曲げ剛性及びねじり剛性の計算（シミュレーション）＞
　以下の条件で、プリプロセッサーとして「Ｉ-ＤＥＡＳ １２ＮＸ」（ＵＧＳ社製）、ソルバーとして「ＡＤＩＮＡ　８．５」（ＡＤＩＮＡ　Ｒ&Ｄ　社製）を用いて、車体の曲げ剛性及びねじり剛性を求めた。
　樹脂：
　パンライトＬ－１２５０Ｚ（帝人社製ポリカーボネート樹脂、分子量：２５，０００程度、ＭＦＲ：５．５程度）
　板厚の寸法設定：
　上部ボデー２（前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２、ルーフ２－３）、フロア３及び下部ボデーの板厚を３ｍｍと設定した。
　車体の寸法設定：
　図２４に示すように、車高（Ｈ）を１，５５４ｍｍ、全長（Ｌ）を２４８５ｍｍ、車軸間距離（Ｗ／Ｂ）を１，８１５ｍｍと設定し、図２５及び図２６に示すように、図２４のＡ－Ａ断面及びＢ－Ｂ断面におけるトレッドを（Ｔ）：８９０ｍｍと設定した。
　下部ボデーの寸法の設定：
　図２７（ａ）及び（ｂ）に示すように、下部ボデー１のフランジ部１－２内部の前後方向の長さ（Ｑ）を２，２９４ｍｍ、下部ボデーのフランジ部内部の横方向の長さ（Ｓ）を７８０ｍｍと設定した。
　凸条部の寸法の設定：
　凸条部１－３を設けた車体について計算する場合には、凸条部１－３の前後方向の長さ（Ｖ）を１，８４５ｍｍ、凸条部１－３の底面からの高さ（Ｕ）を１５４ｍｍ、凸条部１－３の頂面の横の長さ（Ｔ）を１００ｍｍと設定した。頂部１００ｍｍは抜き勾配５度で底面に向かう形状とする。すなわちその断面は略台形をなす。（なお、上記のように、下部ボデー１の板厚を３ｍｍと一定の厚さに設定しているため、凸条部１－３を形成することに伴い、凸条部１－３の裏面には、車体の前後方向に延びる溝が形成されることとなる。）
　また、凸条部１－３の裏面に形成された前後方向の溝に、この溝を横断する複数の凸条部のリブ１－３－５を設けた車体について計算する場合には、リブ１－３－５の板厚は下部ボデー１の板厚と同様に３ｍｍと設定し、図９に示すように、溝と直交して溝の断面全てを塞ぐリブ１－３－５を、溝の前後方向に等間隔に、１４個設けると設定した。
　凸部の寸法の設定：
　下部ボデー１の底面１－１に複数個の独立した凸部１－４を設けた車体について計算する場合には、凸部の形状及び配置を次のようにする。
　凸部の形状：頂面は半径３０ｍｍでフランジ部１－２を結ぶ面に一致している。底面１－１に向かって抜き勾配５度をもって略円錐台形をなす。
　凸部の配置：前方の車軸から後方に５５２ｍｍ及び１，１９２ｍｍ離れた、この車軸と平行な２本の直線と、車体の中心線から左右それぞれに１４０ｍｍ及び２８０ｍｍ離れた、この中心線と平行な４本の直線との交点に、８個の凸部１－４を配置する。
　また、車体の曲げ剛性及びねじり剛性は、次のようにして求めた。
　曲げ剛性：
　車体を前方の車軸部及び後方の車軸部の２箇所を下から支持した状態で、前方の車軸から後方に５５２ｍｍ及び１，１９２ｍｍ離れた位置２箇所に、車軸と平行に車体を横断する剛体の棒体を置き、この棒体にそれぞれ１００ｋｇの荷重を下向きに負荷して、下部ボデー１が撓む変形量（ｍｍ）を計算により求める。
　ねじり剛性：
　前方の車軸部を支持した状態で、後方の車軸部を１度の角度にねじるのに必要なトルク（ｍＮ・ｍｍ）を計算により求める。
　上記の条件で、
１）凸条部を設けない下部ボデーを採用した車体
２）凸条部を設け、リブを設けない下部ボデーを採用した車体
３）凸条部及びリブを設けた下部ボデーを採用した車体
４）凸条部、リブ及び凸部を設けた下部ボデーを採用した車体
　について、曲げ剛性及びねじり剛性を求めた。これらの数値を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記の計算結果から明らかなように、下部ボデー１の底面１－１に凸条部１－３を設け、該凸条部１－３の裏面に車体の前後方向に延びる溝を形成するとともに、この溝を横断する複数のリブ１－３－５を設けること及び下部ボデー１と、上部ボデー３及びフロア３との締結を、下部ボデー１のフランジ部１－２及び凸条部１－３において行うことにより、軽量化を図りつつ、下部ボデー１の曲げ剛性及びねじり剛性を向上することができ、これにより、車体全体の曲げ剛性及びねじり剛性を向上することができる。
　さらに、下部ボデー１の底面に複数個の独立した凸部１－４を設け、下部ボデー１と、上部ボデー２及びフロア３との締結を、下部ボデー１のフランジ部１－２及び凸条部１－３に加えて、凸部１－４においても行うことにより、下部ボデー１の曲げ剛性及びねじり剛性を一層向上することができ、これにより、車体全体の曲げ剛性及びねじり剛性を一層に向上することができる。
　本発明に係るモノコックボデーを持つ車体は、超小型電気自動車に特に好適なものである。
　１：下部ボデー
　　１－１：底面
　　１－２：フランジ部
　　１－３：凸条部
　　　１－３－１：フランジ部と接続しない凸条部
　　　１－３－２：フランジ部と接続する凸条部
　　　１－３－３：板状体の凸条部
　　　１－３－４：ボス部
　　　１－３－５：（凸条部の）リブ
　　１－４：凸部
　　１－５：サイドシル形状部
　　１－６：先端部
　　１－７：補強リブ
　　１－８：補強リブ
　２：上部ボデー
　　２－１：前アッパーボデー
　　２－２：後アッパーボデー
　　２－３：ルーフ
　３：フロア
　４：締め付けビス
　５：ナット
　６：枠部材
　　６－１：外側枠部材
　　６－２：内側枠部材
　　６－３：締め付けビス
　　６－４：インサートナット
　　６－５：前アッパーボデー２－１、後アッパーボデー２－２またはルーフ２－３
　　６－６：雨樋として機能する部分
　　６－７：シートベルト
　　６－８：転落防止用部材
　　６－９：雨よけドア
　７：前サスペンションサブフレーム
　　７－１：ブラケット
　　７－２：ブラケット
　８：後サスペンションサブフレーム
　９，９’：稜線部
１０：（乗降口を形成する）開口部
１１：バッテリー等の自動車部品

Claims (14)

  1. 　透明な熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる一体成形物である上部ボデー並びに熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる一体成形物である下部ボデー及びフロアの樹脂製部品を締結することにより形成されるモノコック構造の車体であって、
    　前記下部ボデーは、底面及び該底面の全周から上方に立ち上がるように設けられたフランジ部を有しており、
    　前記下部ボデーの底面の中央には、車両前方部から車両後方部にわたって連続する凸条部が設けられており、
    　前記下部ボデーの車両中央部には、バッテリー等の自動車部品が搭載可能な、前記フランジ部、前記凸条部及び前記底面で囲まれた少なくとも２つの空間が形成されており、
    　この空間に搭載されるバッテリー等の自動車部品を、前記下部ボデーと前記フロアとの締結により固定することができ、
    　前記下部ボデーに前記上部ボデー及び前記フロアを載置し、前記上部ボデー及び前記フロアを前記下部ボデーの前記フランジ部及び前記凸条部と締結することにより形成される車体。
  2. 　前記凸条部の裏面に溝が設けられるとともに、該溝を横断する複数のリブが設けられることを特徴とする請求項１に記載の車体。
  3. 　前記上部ボデーが、前アッパーボデー、後アッパーボデー及びルーフの樹脂製部品に分割されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体。
  4. 　前記上部ボデーを構成する前記透明な熱可塑性樹脂組成物がポリカーボネート樹脂組成物、アクリル樹脂組成物、環状ポリオレフィン樹脂組成物、又はポリフェニレンエーテル樹脂組成物であり、前記下部ボデー及び前記フロアを構成する前記熱可塑性樹脂組成物がポリカーボネート樹脂組成物、ポリエステル樹脂組成物、ポリアミド樹脂組成物、又はポリフェニレンエーテル樹脂組成物であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の車体。
  5. 　前記樹脂製部品が、前記熱可塑性樹脂組成物から得られる樹脂板を熱プレス成形することにより成形されることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の車体。
  6. 　前記樹脂製部品が、前記熱可塑性樹脂組成物を射出成形することにより成形されることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の車体。
  7. 　前記下部ボデーの底面に複数個の独立した凸部を設け、前記下部ボデーと、前記上部ボデー及び前記フロアとの締結を、前記下部ボデーの前記フランジ部及び前記凸条部に加えて、該凸部においても行うことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の車体。
  8. 　前記上部ボデーに乗降口を形成する開口部を設け、形成された乗降口の全周に枠部材を設けることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の車体。
  9. 　前記枠部材にシートベルト、転落防止用部材、雨よけドア等を取り付けることを特徴とする請求項８に記載の車体。
  10. 　前記乗降口下部に位置する前記フランジ部の一部を外部に延長して、該延長部の断面形状を下方に導いた後に上方に導く略Ｕ字形状とし、該延長部の先端を前記枠部材に結合することを特徴とする請求項８又は９に記載の車体。
  11. 　前記モノコック構造の車体の形状が卵形状であることを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の車体。
  12. 　前記上部ボデーの少なくとも上面に、車体の前後方向の中心線に対して左右対称で、該中心線に略平行する２本の稜線部を設けることを特徴とする請求項１１に記載の車体。
  13. 　前記稜線部の曲率は、前記上部ボデーのいずれの部分の曲率より小さく、かつ曲率半径が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１２に記載の車体。
  14. 　前記車体が、超小型電気自動車の車体であることを特徴とする請求項１～１３のいずれかに記載の車体。
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