JP2008037316A - 車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー - Google Patents

Abstract

【課題】 荷重をメンバーの一部に集中させることがないように分散できる車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーの提供。
【解決手段】（１）長手方向に延びる骨部２０を有し、骨部２０が長手方向一端２１から分岐部２２まで延びる単一骨部２３と、分岐部２２から長手方向他端に向かって延びる複数の分岐骨部２４、２５、２６とを有する車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー１０。この構造によって、荷重の集中を防止できる。（２）少なくとも２つの分岐骨部２４、２５の間の部分は、一対の側壁２８の重ね合わせ部３０から構成されている。分岐骨部２４、２５を容易に分割できる。（３）２つの分岐骨部２５、２６の部位に内リブ３６が設けられている。分岐骨部２５、２６を容易に分割できる。（４）重ね合わせ部３０に貫通孔３７が設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車体用で、一体化された、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製メンバーに関する。本発明のＦＲＰ製メンバーは、たとえば、車体の一体化ロアボデー（アンダーデーといってもよい）のリアサイドメンバーに適用できる。

特許文献１はエネルギー吸収部材としてＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）材を利用することを開示している。ＣＦＲＰ材１は、図９に示すように、横断面内に分岐する構造をもたず、円筒形（図９（イ））、柱形（図９（ロ））、円錐形（図９（ハ））のものからなる。また、円筒形ＣＦＲＰ材１は、壁に図１０に示すような貫通孔２をもたない。
また、特許文献２は、トラックの床板にＣＦＲＰ材を利用することを開示している。
特願２００４−１１６５６４号公報 特開平１０−１２９５３７号公報

従来の繊維強化樹脂材の技術を車体用の一体化繊維強化樹脂製ロアボデーに、たとえばＢピラーから車両後方に延びるリアサイドメンバー部分に、適用すると、つぎの課題が生じる。
（イ）リアサイドメンバーにかかる荷重、すなわち後突時の軸方向圧縮荷重や懸架スプリングからの曲げ方向荷重がリアサイドメンバーの支持部とＢピラーとの結合部に集中して、支持部、結合部に強度、剛性が不足するという問題が生じ、支持部、結合部に十分な強度、剛性を確保しようとすると、支持部、結合部の大型化、重量増加の問題が生じる。
（ロ）孔（たとえば、給油のためのインレットパイプが挿通する孔）をリアサイドメンバーの支持部、結合部に設けると、支持部、結合部の強度、剛性が低下するので、孔を設けることができなくなり、孔を挿通する部材の、配置、搭載、ロアボデーとのパッケージングが困難になる。

本発明の目的は、荷重をメンバーの一部に集中させることがないように分散できる車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーを提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、荷重をメンバーの一部に集中させることがないように分散でき、かつ、メンバーの強度、剛性の低下が問題とならないように、メンバーに孔を設けることができる車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーを提供することにある。

上記課題を解決する、または上記目的を達成する本発明はつぎのとおりである。
（１） 車体のロアボデーの一部を構成する、車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーであって、繊維強化樹脂製の外壁から形成された長手方向に延びる骨部を有し、前記骨部は前記骨部の長手方向一端から前記骨部の長手方向の途中にある分岐部まで延びる単一骨部と、前記分岐部で分岐されて前記分岐部から前記骨部の長手方向他端に向かって延びる複数の分岐骨部とを有し、前記複数の分岐骨部は、骨部長手方向と直行する方向に互いに隔てられ、少なくとも一部に互いにほぼ平行な平行部を有している、車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。
（２） 前記繊維強化樹脂製の外壁は一対の側壁を有し、前記複数の分岐骨部のうち少なくとも２つの分岐骨部の間の部分は、前記一対の側壁を互いに接近させて重ね合わせた重ね合わせ部から構成されている（１）記載の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。
（３） 前記繊維強化樹脂製の外壁は一対の側壁を有し、前記複数の分岐骨部のうち少なくとも２つの分岐骨部の部位に前記一対の外壁間にわたって延びる内リブが設けられている（１）または（２）記載の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。
（４） 前記重ね合わせ部に貫通孔が設けられている（２）記載の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。

上記（１）の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーによれば、車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーが繊維強化樹脂製の外壁から形成された長手方向に延びる骨部を有し、骨部は骨部の長手方向一端から骨部の長手方向の途中にある分岐部まで延びる単一骨部と、分岐部で分岐されて分岐部から骨部の長手方向他端に向かって延びる複数の分岐骨部とを有し、複数の分岐骨部は、骨部長手方向と直行する方向に互いに隔てられ、少なくとも一部に互いにほぼ平行な平行部を有しているので、単一骨部から入力された荷重（軸方向荷重、および／または、軸方向と直交する方向の荷重である曲げ荷重）は分岐骨部に分散され、分岐骨部と、該分岐骨部に接続するメンバー部分（たとえば、Ｂピラー）と分岐骨部との結合部分に、荷重が集中することがなくなる。これによって、メンバーの一部に荷重が集中した場合の（たとえば、サイドメンバーと、サイドメンバーとＢピラーとの結合部に荷重が集中した場合の）、荷重が集中するメンバーの一部の強度、剛性の不足の問題が解消される。

上記（２）の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーによれば、繊維強化樹脂製の外壁は一対の側壁を有し、複数の分岐骨部のうち少なくとも２つの分岐骨部の間の部分は、一対の側壁を互いに接近させて重ね合わせた重ね合わせ部から構成されているので、該重ね合わせ部は、メンバーの断面を２つの部分に分割し、容易に２つの分岐骨部を形成することができる。

上記（３）の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーによれば、繊維強化樹脂製の外壁は一対の側壁を有し、複数の分岐骨部のうち少なくとも２つの分岐骨部の部位に、一対の外壁間にわたって延びる内リブが設けられているので、２つの分岐骨部のうち互いに近接する２つの内リブは、メンバーの断面を２つの部分に分割し、容易に２つの分岐骨部を形成することができる。

上記（４）の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーによれば、重ね合わせ部に貫通孔が設けられているので、そして重ね合わせ部は１枚の外壁部に比べて強度、剛性が高いので、メンバーの強度、剛性の低下をほとんど招くことなく、メンバーに孔を設けることができる。

以下に、本発明の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーを、図１〜図８を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー１０は、たとえば、車体の幅方向端部にそれぞれ設けられた、車体の一体化ロアボデー１１の一部、たとえばリアサイドメンバー１５、を構成する。ただし、車体の一体化ロアボデー１１の一部は、ロアボデー１１のうちの、リアサイドメンバー１５以外の部分であってもよい。

車体の一体化ロアボデー１１の一部は、繊維強化樹脂から形成される外壁２７を有している。車体の一体化ロアボデー１１は、車両前方から後方に向かって、上下方向に延びるＡピラー１２、Ａピラー１２から車両後方に延びるロッカー１３、ロッカー１３の後端部から斜め上方後方に延びるＢピラー１４、Ｂピラー１４から後方に延びるリアサイドメンバー１５を含む。Ａピラー１２、ロッカー１３、Ｂピラー１４、リアサイドメンバー１５は、互いに一体に形成されている。Ａピラー１２、ロッカー１３、Ｂピラー１４、リアサイドメンバー１５は、繊維強化樹脂から形成される外壁を有している。

図１、図２に示すように、リアサイドメンバー１５は、ほぼ水平に車両前後方向に延びる荷重入り部１６と、荷重入り部１６とＢピラー１４の間に位置して荷重入り部１６を支持する支持部１７を有する。支持部１７は、荷重入り部１６からの荷重をＢピラー１４に伝達する。荷重入り部１６には、車両後突時に軸方向圧縮荷重１８が入り、かつ、懸架スプリングの荷重１９が荷重入り部１６とほぼ直交する方向に入る。懸架スプリングの荷重１９は荷重入り部１６と支持部１７に対して曲げ荷重１９として働く。

図２〜図８に示すように、車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー１０は、繊維強化樹脂製の外壁から形成された長手方向に延びる骨部（互いに離れた一対の側壁２８と側壁間にわたって延びる横壁（図５のように屈曲した横壁でもよい）２９または内リブ３６とからなる断面が四辺形または多辺形の骨格部）２０を有する。骨部２０は、骨部の長手方向一端２１から骨部２０の長手方向Ｌの途中にある分岐部２２まで延びる単一骨部２３と、分岐部２２で分岐されて分岐部２２から骨部の長手方向他端（Ｂピラー１４との結合端）に向かって延びる複数の分岐骨部２４、２５、２６（図示例では、分岐骨部が３本の場合を示したが、２本以上であれば何本でもよい）とを有する。分岐骨部２４、２５、２６が１点で分岐している場合は分岐部２２は１点であるが、分岐骨部２４、２５、２６が１点で分岐しない場合は分岐部２２は単一骨部２３の長手方向と平行方向にある長さを有する。たとえば、分岐骨部２４と分岐骨部２５との分岐点２２ａと、分岐骨部２５と分岐骨部２６との分岐点２２ｂとが、単一骨部２３の長手方向と平行方向にオフセットしている場合は、分岐部２２は、単一骨部２３の長手方向と平行方向に、分岐骨部２４と分岐骨部２５との分岐点２２ａと分岐骨部２５と分岐骨部２６との分岐点２２ｂとの距離分の長さを有する。単一骨部２３は荷重入り部１６に位置し、複数の分岐骨部２４、２５、２６は支持部１７に位置する。図示例では、複数の分岐骨部２４、２５、２６のうちの１本の分岐骨部（たとえば、上下方向中央の分岐骨部２５、ただし、中央の分岐骨部２５に限るものではない）は、単一骨部２３の前方にある。また、複数の分岐骨部２４、２５、２６のうちの１本の分岐骨部（たとえば、上下方向中央の分岐骨部２５、ただし、中央の分岐骨部２５に限るものではない）の後端部の横断面は、車両前後方向に、単一骨部２３の前端部の横断面と、横断面の少なくとも一部（横断面の全部でもよい）において、車両前後方向に重なる。

複数の分岐骨部２４、２５、２６は、骨部長手方向Ｌと直行する方向Ｔに互いに隔てられ、少なくとも一部に、互いにほぼ平行に延びる平行部２４ａ、２５ａ、２６ａを有している。単一骨部２３と車両前後方向に重なる分岐骨部２５以外の分岐骨部２４、２６では、平行部２４ａ、２６ａが、水平方向から傾斜する傾斜骨部２４ｂ、２６ｂを介して分岐部２２とつながる。複数の分岐骨部２４、２５、２６は、それぞれの平行部２４ａ、２５ａ、２６ａの前端にて、Ｂピラー１４と一体に結合する。

車体の一体化ロアボデー１１の一部の、繊維強化樹脂から形成される外壁２７は、ほぼ上下方向に延びる一対の側壁２８と、一対の側壁２８間にわたって延びる横壁２９を有する。横壁２９は外壁２７の天井壁、底壁を含む。一対の側壁２８は、分岐骨部２４、２５、２６と、単一骨部２３との部位では、水平方向に互いに離れている。

図４、図５に示すように、繊維強化樹脂から形成される外壁２７のうち、複数の分岐骨部２４、２５、２６のうち少なくとも２つの分岐骨部２４、２５の間の部分は、一対の側壁２８を互いに接近するように屈曲させて重ね合わせた重ね合わせ部３０から構成されている。重ね合わせ部３０はほぼ上下方向に延びる。重ね合わせ部３０では一対の側壁２８は互いに密着している。この密着部では一対の側壁２８は互いに融着していてもよいし、あるいは接触するだけで融着していなくてもよい。２つの分岐骨部２４、２５の間の部分に重ね合わせ部３０が存在することによって、２つの分岐骨部２４、２５の水平に延びる平行部２４ａ、２５ａは、上下方向に互いに分割され、隔たっている。２つの分岐骨部２４、２５は、傾斜骨部２４ｂ、２６ｂでは、上下方向に互いに分割されているとはかぎらない。図示例では、２つの分岐骨部２４、２５の内部にはフォームコアが入っていて、外壁２７形成時のコア（中子）となり、重ね合わせ部３０では一対の側壁２８が互いに熱融着されている場合を示す。ただし、２つの分岐骨部２４、２５の内部は空洞であってもよいし、重ね合わせ部３０では一対の側壁２８が互いに熱融着されないで接触しているだけでもよい。

図６、図７に示すように、繊維強化樹脂から形成される外壁２７のうち、複数の分岐骨部２４、２５、２６のうち少なくとも２つの分岐骨部２５、２６の部位に、繊維強化樹脂から形成された、断面が矩形状の中空部材３２が、外壁２７の一対の外壁２８間に設けられている。少なくとも２つの分岐骨部２５、２６の部位の中空部材３２は分岐部２２で互いにつながっている。矩形状の中空部材３２は上壁３３、下壁３４、一対の側壁３５を有しており、一対の側壁３５部位で外壁の一対の側壁２８と融着されて一体化されている。中空部材３２の上壁３３、下壁３４は、一対の側壁３５間にわたって、かつ、外壁２７の一対の外壁２８間にわたって、ほぼ水平方向に延び、内リブ３６を形成している。

上下方向に隣接する分岐骨部２５、２６のうちの上位の分岐骨部２５に設けられた中空部材３２の下壁３４と、上下方向に隣接する分岐骨部２５、２６のうちの下位の分岐骨部２６に設けられた中空部材３２の上壁３３とは、上下方向に隔たっており、両者の間のスペースは中空であってもよいし、あるいはフォームコアが入れられていてもよい。この構造によって上下方向に隣接する分岐骨部２５、２６は、平行部２５ａ、２６ａにおいて、上下方向に互いに隔たっており、上下方向に分割されている。

複数の分岐骨部２４、２５、２６の平行部２４ａ、２５ａ、２６ａは、図４、図５の構造（重ね合わせ部３０を有する構造）によって上下方向に分割されてもよいし、あるいは図６、図７の構造（内リブ３６を有する構造）によって上下方向に分割されてもよいし、あるいは図２に示すように、一部の平行部２４ａ、２５ａを重ね合わせ部３０を有する構造によって上下方向に分割され、残りの平行部２５ａ、２６ａを内リブ３６を有する構造によって上下方向に分割されてもよい。

図８に示すように、重ね合わせ部３０を有する構造では、重ね合わせ部３０に貫通孔３７が設けられてもよい。ただし、貫通孔３７は必ずしも設けなくもよい。貫通孔３７は給油タンクへのインレットパイプや、または電気、電子系のワイヤハーネス等が挿通する。重ね合わせ部３０の貫通孔３７部位では、繊維強化樹脂の強化繊維（炭素繊維またはガラス繊維）をなるべくつなげて、強化繊維を切断しないようにすることが望ましい。
図６、図７の構造（内リブ３６を有する構造）に貫通孔を設けてもよいが、その場合は、隣接する分岐骨部２５、２６の間の部位に設けて、分岐骨部２５、２６の壁には貫通孔を設けないようにすることが望ましい。

つぎに、本発明の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーの作用、効果を説明する。
本発明の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー１０が、繊維強化樹脂製の外壁２７から形成された長手方向に延びる骨部２０を有し、骨部２０は骨部２０の長手方向一端２１から骨部２０の長手方向の途中にある分岐部２２まで延びる単一骨部２３と、分岐部２２で分岐されて分岐部２２から骨部の長手方向他端に向かって延びる複数の分岐骨部２４、２５、２６とを有し、複数の分岐骨部２４、２５、２６は、骨部長手方向Ｌと直行する方向Ｔに互いに隔てられ、少なくとも一部に互いにほぼ平行な平行部２４ａ、２５ａ、２６ａを有している。

この構造によって、、単一骨部２３から入力された荷重（軸方向荷重１８、および／または、軸方向と直交する方向の荷重である曲げ荷重１９）は分岐骨部２４、２５、２６に分散され、分岐骨部２４、２５、２６と、該分岐骨部２４、２５、２６に接続するメンバー部分（たとえば、Ｂピラー１４）と分岐骨部２４、２５、２６との結合部分に、荷重が集中することがなくなる。これによって、メンバーの一部に荷重が集中した場合の（たとえばリアサイドメンバー１５と、Ｂピラー１４との結合部に、荷重が集中した場合の）、荷重が集中するメンバーの一部の強度、剛性の不足の問題が解消される。

また、繊維強化樹脂製の外壁２７が一対の側壁２８を有し、複数の分岐骨部２４、２５、２６のうち少なくとも２つの分岐骨部２４、２５の間の部分が、一対の側壁２８を互いに接近させて重ね合わせた重ね合わせ部３０から構成されている場合は、該重ね合わせ部３０が、メンバーの断面を２つの部分に分割するので、２つの分岐骨部２４、２５を形成するすることができる。

また、繊維強化樹脂製の外壁２７が一対の側壁２８を有し、複数の分岐骨部２４、２５、２６のうち少なくとも２つの分岐骨部２５、２６の部位に、一対の外壁２８間にわたって延びる内リブ３６が設けられている場合は、２つの分岐骨部２５、２６のうち互いに近接する２つの内リブ３６（上位の中空部材３２の下壁３４と下位の中空部材３２の上壁３３）は、メンバーの断面を２つの部分に分割するので、２つの分岐骨部２５、２６を容易に形成することができる。

また、重ね合わせ部３０に貫通孔３７が設けられている場合は、重ね合わせ部３０が１枚の外壁部に比べて強度、剛性の高いので、メンバーの強度、剛性の低下をほとんど招くことなく、メンバー１０に孔３７を設けることができる。孔３７で設ける場合、繊維強化樹脂の強化繊維が切断されることがないように繊維を配向することにより、メンバーの強度、剛性を、孔を設けない場合と同程度に維持することができる。また、孔３７を設ける自由度が高まるので、燃料タンクにつながるインレットパイプや、ワイヤハーネスの取りまわしが容易になる。

本発明の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーを含む一体化ロアボデーを取り付けた車体の斜視図である。 図１の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーの側面図である。 図１の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーの、単一骨部と複数の分岐骨部を含む部分の、側面図である。 図１の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーの、単一骨部と、重ね合わせ部で上下方向に分割された複数の分岐骨部を含む部分の斜視図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図１の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーの、単一骨部と、内リブで上下方向に分割された複数の分岐骨部を含む部分の斜視図である。 図６のＢ−Ｂ線断面図である。 図１の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーの、重ね合わせ部に貫通孔を設けた場合の、貫通孔部位での拡大断面図である。 従来の、横断面内に分岐する構造をもたないＣＦＲＰ材の斜視図で、（イ）は円筒形ＣＦＲＰ材を示し、（ロ）は柱形ＣＦＲＰ材を示し、（ハ）は円錐形ＣＦＲＰ材を示す。 従来の、横断面内に分岐する構造をもたない円筒形ＣＦＲＰ材の、壁に貫通孔を設けた場合の、斜視図である。

符号の説明

１０ 車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー
１１ 一体化ロアボデー
１２ Ａピラー
１３ ロッカー
１４ Ｂピラー
１５ リアサイドメンバー
１６ 荷重入り部
１７ 支持部
１８ 軸方向圧縮荷重
１９ 懸架スプリングからの荷重（曲げ荷重）
２０ 骨部
２１ 骨部の長手方向一端
２２ 分岐部
２２ａ 分岐骨部２４と分岐骨部２５との分岐点
２２ｂ 分岐骨部２５と分岐骨部２６との分岐点
２３ 単一骨部
２４、２５、２６ 複数の分岐骨部
２４ａ、２５ａ、２６ａ 平行部
２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ 傾斜骨部
２７ 外壁
２８ 一対の側壁
２９ 横壁
３０ 重ね合わせ部
３２ 中空部材
３３ 上壁
３４ 下壁
３５ 一対の側壁
３６ 内リブ
３７ 貫通孔
Ｌ 骨部の長手方向
Ｔ 骨部の長手方向と直交する方向

Claims (4)

1. 車体のロアボデーの一部を構成する、車体用一体化繊維強化樹脂製メンバーであって、繊維強化樹脂製の外壁から形成された長手方向に延びる骨部を有し、前記骨部は前記骨部の長手方向一端から前記骨部の長手方向の途中にある分岐部まで延びる単一骨部と、前記分岐部で分岐されて前記分岐部から前記骨部の長手方向他端に向かって延びる複数の分岐骨部とを有し、前記複数の分岐骨部は、骨部長手方向と直交する方向に互いに隔てられ、少なくとも一部に互いにほぼ平行な平行部を有している、車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。
2. 前記繊維強化樹脂製の外壁は一対の側壁を有し、前記複数の分岐骨部のうち少なくとも２つの分岐骨部の間の部分は、前記一対の側壁を互いに接近させて重ね合わせた重ね合わせ部から構成されている請求項１記載の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。
3. 前記繊維強化樹脂製の外壁は一対の側壁を有し、前記複数の分岐骨部のうち少なくとも２つの分岐骨部の部位に前記一対の外壁間にわたって延びる内リブが設けられている請求項１または請求項２記載の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。
4. 前記重ね合わせ部に貫通孔が設けられている請求項２記載の車体用一体化繊維強化樹脂製メンバー。

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