JP6312736B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、ＦＲＰ製の車体パネルに金属製の補強部材を強固に接合するための自動車の車体構造に関する。

ＦＲＰ製の第１部材および第２部材を結合して構成した閉断面部材に円錐台状の貫通孔を形成し、ＦＲＰ製の円錐台状の第３部材を前記貫通孔の開口部に接着して補強するものが、下記特許文献１により公知である。

特許第４８５３３１５号公報

しかしながら、上記従来のものは、第１、第２部材に対して第３部材の一部だけしか接着されていないため、第３部材を接着したことによる補強効果が充分に発揮されない問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＦＲＰ製の部材に対して金属製の部材を強固に接合する目的とする。

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、ＦＲＰ製のフロアパネルのフロア傾斜部の車幅方向外端にサスペンションアームのゴムブッシュジョントの外周を支持するブラケットを収納する凹部が形成され、前記凹部にアルミニウム合金でカップ状に形成された補強部材の本体部が嵌合して接着剤で固定されるとともに、前記補強部材の本体部の外周に形成されたフランジが前記フロア傾斜部に複数本のリベットで締結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、ＦＲＰ製の車体パネルの第１壁部の外表面に車載部品を収納する凹部が形成され、前記凹部に金属製の補強部材が嵌合して接着剤で固定されるとともに、前記補強部材の外周部が前記車体パネルに機械的に締結され、前記車体パネルは前記第１壁部と交差する第２壁部を備え、前記補強部材は前記第１壁部の凹部に嵌合する本体部と、前記本体部からコーナー部を介して屈曲して前記第２壁部に沿う延長壁と、前記延長壁から前記コーナー部を超えて突出する第１機械締結部とを備え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、請求項２の構成に加えて、前記第１機械締結部および前記コーナー部がリブで連結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４に記載された発明によれば、請求項２または請求項３の構成に加えて、前記車体パネルの内側に金属製のインサート部材が配置され、前記補強部材と前記インサート部材との間に前記車体パネルが挟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５の何れか１項の構成に加えて、前記車体パネルはフロアパネルの外面を構成するアウタースキンであり、前記フロアパネルは前記アウタースキンとインナースキンとの間にコアを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２または請求項３の構成に加えて、前記車体パネルの前部に接合された金属フレームを備え、前記補強部材は前記車載部品であるサスペンションアームのマウント部を収納し、前記マウント部の車幅方向外側部分は前記第１機械締結部に締結され、前記マウント部の車幅方向内側部分は前記金属フレームに設けた第２機械締結部に締結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。

なお、実施の形態のフロア傾斜部１１ｃは本発明の第１壁部に対応し、実施の形態のフロア側壁部１１ｅは本発明の第２壁部に対応し、実施の形態のフロントサブフレーム２１は本発明の金属フレームに対応し、実施の形態の雌ねじ部２２ａは本発明の第２機械締結部に対応し、実施の形態のアウタースキン２４は実施の形態の車体パネルに対応し、実施の形態の金属カラー２８は本発明のインサート部材に対応し、実施の形態のボス部３２ｅは本発明の第１機械締結部に対応し、実施の形態のサスペンションアーム３７は本発明の車載部品に対応し、実施の形態のブラケット４０は本発明のマウント部に対応する。

請求項１の構成によれば、ＦＲＰ製のフロアパネルのフロア傾斜部の車幅方向外端にサスペンションアームのゴムブッシュジョントの外周を支持するブラケットを収納する凹部が形成され、凹部にアルミニウム合金でカップ状に形成された補強部材の本体部が嵌合して接着剤で固定されるので、凹部によるフロア傾斜部の強度低下を補強部材で補うことができ、しかも補強部材の本体部の外周に形成されたフランジがフロア傾斜部に複数本のリベットで締結されるので、接着剤の剥離の起点となる本体部のフランジをリベットによる締結で補強してフロアパネルのフロア傾斜部および補強部材を強固に一体化することができる。

また請求項２の構成によれば、ＦＲＰ製の車体パネルの第１壁部の外表面に車載部品を収納する凹部が形成され、凹部に金属製の補強部材が嵌合して接着剤で固定されるので、凹部による第１壁部の強度低下を補強部材で補うことができ、しかも補強部材の外周部が車体パネルに機械的に締結されるので、接着剤の剥離の起点となる外周部を機械的な締結により補強して車体パネルおよび補強部材を強固に一体化することができる。また車体パネルは第１壁部と交差する第２壁部を備え、補強部材は第１壁部の凹部に嵌合する本体部と、本体部からコーナー部を介して屈曲して第２壁部に沿う延長壁と、延長壁からコーナー部を超えて突出する第１機械締結部とを備えるので、第１機械締結部に入力する荷重を本体部から第１壁部に伝達するだけでなく、第１機械締結部からコーナー部および延長部を介して第２壁部に伝達して分散することで、補強部材の変形や破壊を防止することができる。

また請求項３の構成によれば、第１機械締結部およびコーナー部がリブで連結されるので、第１機械締結部に入力する荷重の一部をリブを介してコーナー部に一層効果的に分散することができる。

また請求項４の構成によれば、車体パネルの内側に金属製のインサート部材が配置され、補強部材とインサート部材との間に車体パネルが挟持されるので、車体パネルの剛性をインサート部材で高めることで、補強部材を第１壁部の凹部に接着する接着剤の剥がれを防止することができる。

また請求項５の構成によれば、車体パネルはフロアパネルの外面を構成するアウタースキンであり、フロアパネルはアウタースキンとインナースキンとの間にコアを挟んで構成されるので、コアでフロアパネルの剛性を高めるとともに、フロアパネルの内部に凹部を形成する空間を確保することができる。

また請求項６の構成によれば、車体パネルの前部に接合された金属フレームを備え、補強部材は車載部品であるサスペンションアームのマウント部を収納し、マウント部の車幅方向外側部分は第１機械締結部に締結され、マウント部の車幅方向内側部分は金属フレームに設けた第２機械締結部に締結されるので、車体パネルにサスペンションアームを強固に支持することができる。

自動車の車体前部の斜視図。 図１の２方向矢視図。 図１の３−３線断面図。 図２の要部拡大図。 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。尚、本明細書において前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、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車体は、フロアパネル１１と、フロアパネル１１の車幅方向両側縁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の前端から起立する左右一対のフロントピラーロア１３，１３と、フロアパネル１１の前端から起立して左右のフロントピラーロア１３，１３間を連結するダッシュパネルロア１４とを備える。上記各部材は、何れもＣＦＲＰ製である。

フロアパネル１１の前端に取り付けられる金属製のフレーム部材１６は、左右一対のフレーム取付部１７，１７と、左右のフレーム取付部１７，１７の前端から前方に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１８，１８と、左右のフロントサイドフレーム１８，１８の前端間を接続する四角枠状のフロントバルクヘッド１９と、左右のフレーム取付部１７，１７の前端間を車幅方向に連結するクロスメンバ２０とを備える。

図２および図３に示すように、フレーム取付部１７の後端には、上下方向に延びる平坦なフレーム起立部１７ｃが形成されるとともに、フレーム起立部１７ｃの下端から平坦なフレーム傾斜部１７ｄが後下方に延出する。フレーム起立部１７ｃには左右２個の雌ねじ部１７ｅ，１７ｅが形成され、フレーム傾斜部１７ｄには左右２個の雌ねじ部１７ｆ，１７ｆが形成される。

四角枠状のフロントサブフレーム２１は、前後方向に延びる左右一対の縦メンバ２２，２２を備えており、縦メンバ２２の前端および後端を下から上に貫通する２本のボルト２３，２３をフレーム取付部１７の下面の前端および後端に形成した雌ねじ部１７ｈ，１７ｈに螺合することで、左右のフレーム取付部１７，１７の下面にフロントサブフレーム２１が固定される。

図３に示すように、フロアパネル１１は、下側のアウタースキン２４と上側のインナースキン２５とを、それらの外周の接合フランジ２４ａ，２５ａで接着して構成されるもので、車幅方向中央部に前後方向に延びるフロアトンネル１１ａが形成されたフロア平坦部１１ｂと、フロア平坦部１１ｂの前端から前方かつ上方に斜めに立ち上がるフロア傾斜部１１ｃと、フロア傾斜部１１ｃの前端から上方に立ち上がってダッシュパネルロア１４の下端に接続されるフロア起立部１１ｄとを備える。

フロア平坦部１１ｂはアウタースキン２４およびインナースキン２５間に波板状のコア２６を挟んだサンドイッチ構造であり、フロア傾斜部１１ｃもアウタースキン２４およびインナースキン２５間に波板状のコア２７を挟んだサンドイッチ構造である。フロア起立部１１ｄは、接着により接合されたアウタースキン２４およびインナースキン２５の接合フランジ２４ａ，２５ａにより構成され、コアを持たない中実構造である。

図１および図３に示すように、フロアパネル１１のフロア傾斜部１１ｃの内部に金属カラー２８が接着により埋設される。金属カラー２８を上から下に貫通する２本のボルト２９，２９がフレーム取付部１７のフレーム傾斜部１７ｄの雌ねじ部１７ｆ，１７ｆに螺合することで、フレーム傾斜部１７ｄの上面がフロア傾斜部１１ｃの下面に締結される。

フロア起立部１１ｄのインナースキン２５の後面からフロア傾斜部１１ｃのインナースキン２５の後面の上部に跨がるように金属プレート３０が接着により固定される。金属プレート３０を後から前に貫通する２本のボルト３１，３１がフレーム取付部１７のフレーム起立部１７ｃの雌ねじ部１７ｅ，１７ｅに螺合することで、フレーム起立部１７ｃの後面がフロア起立部１１ｄの前面に締結される。

図２および図４〜図６に示すように、フロアパネル１１のフロア傾斜部１１ｃの車幅方向外端に形成された凹部１１ｆ（図６参照）にアルミニウム合金でカップ状に形成された補強部材３２が嵌合して接着により固定される。補強部材３２は、フロア傾斜部１１ｃの凹部１１ｆに嵌合する本体部３２ａと、本体部３２ａの外周に形成されたフランジ３２ｂと、本体部３２ａからコーナー部３２ｃを介して略直角に折り曲げられた延長壁３２ｄとを備え、フランジ３２ｂはフロア傾斜部１１ｃに複数本のリベット３３…で締結され、延長壁３２ｄはフロア傾斜部１１ｃから上方に立ち上がってホイールハウス３４の一部を構成するフロア側壁部１１ｅに複数本のリベット３５…で締結される。また補強部材３２は、延長壁３２ｄからコーナー部３２ｃを超えて下方に突出するボス部３２ｅを備え、ボス部３２ｅの下面からスタッドボルト３６が下向きに突出する。ボス部３２ｅの側壁とコーナー部３２ｃとが、三角形状のリブ３２ｆで接続される。

フロントサブフレーム２１の縦メンバ２２の後端には２個の雌ねじ部２２ａ，２２ａ（図２参照）が形成されるとともに、前端には車幅方向外側に突出する一対のブラケット２２ｂ，２２ｂが形成される。

前輪を上下動自在に支持するサスペンションアーム３７の二股に分岐する基端部にはそれぞれゴムブッシュジョイント３８，３９が設けられており、後側のゴムブッシュジョイント３８の外周を支持するブラケット４０は、その車幅方向外端が補強部材３２のスタッドボルト３６に嵌合してナット４１で締結され、その車幅方向内端を貫通する２本のボルト４２，４２がフロントサブフレーム２１の縦メンバ２２に設けられた雌ねじ部２２ａ，２２ａに螺合する。またサスペンションアーム３７の前側のゴムブッシュジョイント３９は、フロントサブフレーム２１の縦メンバ２２の一対のブラケット２２ｂ，２２ｂ間にボルト４３およびナット４４で支持される。

フロア傾斜部１１ｃのアウタースキン２４の外面に固定された補強部材３２と、内面に固定された金属カラー２８とは一部オーバーラップしており（図４参照）、補強部材３２および金属カラー２８間にアウタースキン２４が挟持される。

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製のフロアパネル１１のアウタースキン２４の外表面に形成した凹部１１ｆ（図６参照）に金属製の補強部材３２が嵌合して接着剤で固定されるので、凹部１１ｆによるアウタースキン２４の強度低下を補強部材３２で補うことができるだけでなく、補強部材３２の外周部であるフランジ３２ｂおよび延長壁３２ｄがアウタースキン２４にリベット３３…，３５…で締結されるので、接着剤の剥離の起点となる補強部材３２の外周部を機械的な締結により補強し、アウタースキン２４および補強部材３２を強固に一体化することができる。

またフロアパネル１１はフロア傾斜部１１ｃと略直角に交差するフロア側壁部１１ｅを備え、補強部材３２はフロア傾斜部１１ｃの凹部１１ｆに嵌合する本体部３２ａと、本体部３２ａからコーナー部３２ｃを介して屈曲してフロア側壁部１１ｅに沿う延長壁３２ｄと、延長壁３２ｄからコーナー部３２ｃを超えて突出するボス部３２ｅとを備えるので、サスペンションアーム３７からボス部３２ｅに入力する荷重を本体部３２ａからフロア傾斜部１１ｃに伝達するだけでなく、ボス部３２ｅからコーナー部３２ｃおよび延長壁３２ｄを介してフロア側壁部１１ｅに伝達して分散することで、補強部材３２の変形や破壊を防止することができる。

また補強部材３２はボス部３２ｅおよびコーナー部３２ｃがリブ３２ｆで連結されるので、ボス部３２ｅに入力する荷重の一部をリブ３２ｆを介してコーナー部３２ｃに一層効果的に分散することができる。

またアウタースキン２４の内側に金属カラー２８が配置され、補強部材３２と金属カラー２８との間にアウタースキン２４が挟持されるので（図４参照）、アウタースキン２４の剛性を金属カラー２８で高めることで、補強部材３２をアウタースキン２４の凹部１１ｆに接着する接着剤の剥がれを防止することができる。

またフロアパネル１１はアウタースキン２４およびインナースキン２５間にコア２６，２７を挟んで構成されるので、コア２６，２７でフロアパネル１１の剛性を高めるとともに、フロアパネル１１の内部に凹部１１ｆを形成する空間を確保することができる。

また補強部材３２はサスペンションアーム３７の後側のゴムブッシュジョイント３８を収納し、ゴムブッシュジョイント３８を支持するブラケット４０の車幅方向外側部分は補強部材３２のボス部３２ｅのスタッドボルト３６に締結され、ブラケット４０の車幅方向内側部分はフロントサブフレーム２１に設けた雌ねじ部２２ａ，２２ａに締結されるので、フロア傾斜部１１ｃにサスペンションアーム３７を強固に支持することができる。

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、実施の形態では補強部材３２がスタッドボルト３６を備えているが、スタッドボルト３６の代わりに雌ねじ部を設けても良い。

また本発明の車載部品は実施の形態のサスペンションアーム３７に限定されるものではない。

また本発明の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
１１ｃ フロア傾斜部（第１壁部）
１１ｅ フロア側壁部（第２壁部）
１１ｆ 凹部
２１ フロントサブフレーム（金属フレーム）
２２ａ 雌ねじ部（第２機械締結部）
２４ アウタースキン（車体パネル）
２５ インナースキン
２６ コア
２７ コア
２８ 金属カラー（インサート部材）
３２ 補強部材
３２ａ 本体部
３２ｂ フランジ
３２ｃ コーナー部
３２ｄ 延長壁
３２ｅ ボス部（第１機械締結部）
３２ｆ リブ
３３ リベット
３７ サスペンションアーム（車載部品）
３８ ゴムブッシュジョント
４０ ブラケット（マウント部）

Claims (6)

1. ＦＲＰ製のフロアパネル（１１）のフロア傾斜部（１１ｃ）の車幅方向外端にサスペンションアーム（３７）のゴムブッシュジョント（３８）の外周を支持するブラケット（４０）を収納する凹部（１１ｆ）が形成され、前記凹部（１１ｆ）にアルミニウム合金でカップ状に形成された補強部材（３２）の本体部（３２ａ）が嵌合して接着剤で固定されるとともに、前記補強部材（３２）の本体部（３２ａ）の外周に形成されたフランジ（３２ｂ）が前記フロア傾斜部（１１ｃ）に複数本のリベット（３３）で締結されることを特徴とする自動車の車体構造。
2. ＦＲＰ製の車体パネル（２４）の第１壁部（１１ｃ）の外表面に車載部品（３７）を収納する凹部（１１ｆ）が形成され、前記凹部（１１ｆ）に金属製の補強部材（３２）が嵌合して接着剤で固定されるとともに、前記補強部材（３２）の外周部が前記車体パネル（１１）に機械的に締結され、
   前記車体パネル（２４）は前記第１壁部（１１ｃ）と交差する第２壁部（１１ｅ）を備え、前記補強部材（３２）は前記第１壁部（１１ｃ）の凹部（１１ｆ）に嵌合する本体部（３２ａ）と、前記本体部（３２ａ）からコーナー部（３２ｃ）を介して屈曲して前記第２壁部（１１ｅ）に沿う延長壁（３２ｄ）と、前記延長壁（３２ｄ）から前記コーナー部（３２ｃ）を超えて突出する第１機械締結部（３２ｅ）とを備えることを特徴とする自動車の車体構造。
3. 前記第１機械締結部（３２ｅ）および前記コーナー部（３２ｃ）がリブ（３２ｆ）で連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構造。
4. 前記車体パネル（２４）の内側に金属製のインサート部材（２８）が配置され、前記補強部材（３２）と前記インサート部材（２８）との間に前記車体パネル（２４）が挟持されることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の自動車の車体構造。
5. 前記車体パネル（２４）はフロアパネル（１１）の外面を構成するアウタースキン（２４）であり、前記フロアパネル（１１）は前記アウタースキン（２４）とインナースキン（２５）との間にコア（２６，２７）を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. 前記車体パネル（２４）の前部に接合された金属フレーム（２１）を備え、前記補強部材（３２）は前記車載部品（３７）であるサスペンションアーム（３７）のマウント部（４０）を収納し、前記マウント部（４０）の車幅方向外側部分は前記第１機械締結部（３２ｅ）に締結され、前記マウント部（４０）の車幅方向内側部分は前記金属フレーム（２１）に設けた第２機械締結部（２２ａ）に締結されることを特徴とする、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の自動車の車体構造。
   

Images