JPWO2016031337A1 - 自動車車体および自動車車体の製造方法 - Google Patents

Abstract

自動車車体および自動車車体の製造方法において、金属ジョイント（５０）は、上部ジョイント（５１，５２）と、下部ジョイント（５３）とに分割される。上部ジョイント（５１，５２）は、側部部材（２７）に嵌合する上壁、車幅方向内壁および車幅方向外壁を備え、下部ジョイント（５３）は、車体フロア（１１）の下面および外側面に接合される下壁および車幅方向外壁を備えるので、上部ジョイント（５１）の車幅方向外壁と下部ジョイント（５３）の車幅方向外壁とを第１ボルト（５４）で締結し、上部ジョイント（５１，５２）の車幅方向内壁を側部部材（２７）の内側面に第２ボルト（５６）で締結する。これにより、側部部材（２７）にロールバー（３４）を強固に結合することができるだけでなく、側部部材（２７）に対してロールバー（３４）を容易に着脱することができる。

Description

本発明は、ＣＦＲＰでバスタブ状に形成された下部骨格は、車体フロアと、前記車体フロアの前端から起立する前壁と、前記車体フロアの後端から起立する後壁と、前記車体フロアの車幅方向両側部の上面に接続された一対の側部部材とを備え、前記下部骨格に接続される上部骨格は、ＣＦＲＰで逆Ｕ字状に形成されて下端が前記側部部材の上面に金属ジョイントを介して結合されるロールバーを備える自動車車体と、その自動車車体の製造方法とに関する。

アルミニウム等の金属材料でＬ字状に形成した連結部材の一辺をＦＲＰ製のフロアの車幅方向外端のロッカ（サイドシル）の上面にボルトで固定するとともに、他辺をＦＲＰ製のセンターピラーの内部に嵌合してボルトで固定し、更に連結部材の他辺とロッカの下面とをゴム等の弾性部材よりなるテンション部材で接続し、テンション部材とロッカの車幅方向外端との間にエネルギー吸収部材を挟んだ自動車車体が、下記特許文献１により公知である。

国際出願公開ＷＯ２０１３／０８０３４０

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、弾性部材よりなるテンション部材はロッカおよびセンターピラーの結合強度に殆ど寄与せず、ロッカおよびセンターピラーは実質的にＬ字状の連結部材だけで連結されるため、連結部の強度が不足する問題がある。しかもロッカに対してセンターピラーを着脱するとき、連結部材およびテンション部材の両方を着脱する必要があるために作業性が低下する問題がある。更に、ロッカおよびフロアを一体形成するので、フロアよりもロッカを大断面にして車体強度を高めようとしても、ＦＲＰの連続繊維がフロアとロッカとの間で折れ曲がって破損し易くなり、そのために大型の金型が必要になって設備費が増加したり生産性が低下したりする問題がある。 本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＣＦＲＰ製の下部骨格のうち、フロアおよび側部部材（ロッカ）を別部材で構成し、連続繊維の折れ曲がりを防止しながら生産性を高めるとともに、上部骨格および下部骨格の分離を可能にして各々に対する艤装部品等の組み付け性を高め、かつ側部部材の上面にＣＦＲＰ製のロールバーの下端を金属ジョイントを介して強固かつ着脱容易に接合することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ＣＦＲＰでバスタブ状に形成された下部骨格は、車体フロアと、前記車体フロアの前端から起立する前壁と、前記車体フロアの後端から起立する後壁と、前記車体フロアの車幅方向両側部の上面に接続された一対の側部部材とを備え、前記下部骨格に接続される上部骨格は、ＣＦＲＰで逆Ｕ字状に形成されて下端が前記側部部材の上面に金属ジョイントを介して結合されるロールバーを備える自動車車体であって、前記金属ジョイントは、前記側部部材に固定されて前記ロールバーの下端を支持する上部ジョイントと、前記車体フロアに固定される下部ジョイントとに分割され、前記上部ジョイントは、前記側部部材の上面、内側面および外側面にそれぞれ嵌合する上壁、車幅方向内壁および車幅方向外壁を備え、前記下部ジョイントは、前記車体フロアの下面および外側面にそれぞれ接合される下壁および車幅方向外壁を備え、前記上部ジョイントの前記車幅方向外壁と前記下部ジョイントの前記車幅方向外壁とを第１ボルトで締結するとともに、前記上部ジョイントの前記車幅方向内壁を前記側部部材の内側面に第２ボルトで締結することを第１の特徴とする自動車車体が提案される。

また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記上部ジョイントは更に車幅方向内外に分割され、前記ロールバーの下端を車幅方向内外から挟むように支持することを第２の特徴とする自動車車体が提案される。

また本発明によれば、前記第１または第２の特徴に加えて、前記金属ジョイントは鋳物製であって上下方向に延びる補強リブを備えることを第３の特徴とする自動車車体が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜第３の何れか１つの特徴に加えて、前記ロールバーは、車幅方向内面および下面を構成する内側ＣＦＲＰ積層板と、車幅方向外面および上面を構成する外側ＣＦＲＰ積層板とを複数の金属板で接続して中空閉断面に構成されることを第４の特徴とする自動車車体が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜第４の何れか１つの特徴に加えて、前記ロールバーの車幅方向外面における前記金属ジョイントの上方位置にエネルギー吸収部材を備えることを第５の特徴とする自動車車体が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜前記第５の何れか１つの特徴に加えて、前記車体フロア、前記前壁および前記後壁は、アウタースキンおよびインナースキン間にコアを挟んだサンドイッチ構造であり、前記車体フロア、前記前壁および前記後壁に接続される前記側部部材は、サイドシル、フロントピラーロアおよびリヤピラーを一体に備えて側面視でＵ字状に形成されることを第６の特徴とする自動車車体が提案される。

また本発明によれば、前記第６の特徴に加えて、逆Ｕ字状に屈曲する前記ロールバーの左右一対の屈曲部に、アルミニウム合金の中空部材よりなる左右一対のルーフサイドレールの前後方向中間部をそれぞれ接続し、前記ルーフサイドレールの前端を前記フロントピラーロアの上端にボルト結合し、前記ルーフサイドレールの後端を前記リヤピラーの上端にボルト結合することで前記上部骨格を構成したことを第７の特徴とする自動車車体が提案される。

また本発明によれば、前記第７の特徴に加えて、前記ルーフサイドレールに形成した凹部に前記ロールバーを嵌合し、前記ルーフサイドレールに固定される固定部材と前記凹部との間に前記ロールバーを挟持したことを第８の特徴とする自動車車体が提案される。

また本発明によれば、前記第７または第８の特徴に加えて、前記ルーフサイドレールの前端に設けた前部金属ジョイントは前記フロントピラーロアの上端に前部ボルトおよび後部ボルトで締結され、前記前部ボルトおよび前記後部ボルト間の距離は前記フロントピラーロアの上端の前後方向幅よりも大きいことを第９の特徴とする自動車車体が提案される。

また本発明によれば、前記第７または第８の特徴に加えて、前記ルーフサイドレールの後端に設けた後部金属ジョイントは前記リヤピラーの上端に前部ボルトおよび後部ボルトで締結され、前記前部ボルトおよび前記後部ボルト間の距離は前記リヤピラーの上端の前後方向幅よりも大きいことを第１０の特徴とする自動車車体が提案される。

また本発明によれば、前記第１〜第１０の何れか１つに記載の自動車車体の製造方法であって、前記上部骨格および前記側部部材をボルト結合してサブコンポーネントを構成する工程と、前記側部部材を前記車体フロア、前記前壁および前記後壁に接着する工程と、前記ボルト結合を外して前記上部骨格および前記下部骨格を分離する工程と、分離した前記上部骨格および前記下部骨格にそれぞれ部品を組み付ける工程と、部品を組み付け終えた前記上部骨格および前記下部骨格を前記ボルト結合により再結合する工程とを含むことを第１１の特徴とする自動車車体の製造方法が提案される。

尚、実施の形態のダッシュパネルロア１７は本発明の前壁に対応し、実施の形態の後部隔壁１８は本発明の後壁に対応し、実施の形態の上部外側ジョイント５１は本発明の上部ジョイントに対応し、実施の形態の下部車幅方向外壁５１ｃは本発明の車幅方向外壁に対応し、実施の形態の上部内側ジョイント５２は本発明の上部ジョイントに対応し、実施の形態の下部車幅方向内壁５２ｃは本発明の車幅方向内壁に対応する。

本発明の第１の特徴によれば、ＣＦＲＰで逆Ｕ字状に形成された上部骨格のロールバーの下端を、ＣＦＲＰ製の下部骨格の側部部材の上面に結合する金属ジョイントは、側部部材に固定されてロールバーの下端を支持する上部ジョイントと、車体フロアに固定される下部ジョイントとに分割される。上部ジョイントは、側部部材の上面、内側面および外側面にそれぞれ嵌合する上壁、車幅方向内壁および車幅方向外壁を備え、下部ジョイントは、車体フロアの下面および外側面にそれぞれ接合される下壁および車幅方向外壁を備えるので、上部ジョイントの車幅方向外壁と下部ジョイントの車幅方向外壁とを第１ボルトで締結するとともに、上部ジョイントの車幅方向内壁を側部部材の内側面に第２ボルトで締結することで、車体フロアおよび側部部材にロールバーを強固に結合することができるだけでなく、側部部材に対してロールバーを容易に着脱することができる。

しかも車体フロアと側部部材とを別体に形成し、側部部材を大断面化した強度の高いＣＦＲＰ製の車体構造を得ることができるだけでなく、上部ジョイントと下部ジョイントとの締結により側部部材と車体フロアとの位置決めが容易になり、かつ上部ジョイントと下部ジョイントとの締結解除により上部骨格および下部骨格に艤装部品を取り付けるための作業空間を確保して生産性を高めることができる。

また本発明の第２の特徴によれば、上部ジョイントは更に車幅方向内外に分割され、ロールバーの下端を車幅方向内外から挟むように支持するので、ロールバーの下端の車幅方向の厚さにばらつきが存在しても、分割された上部ジョイントの間隔を調整することで前記ばらつきを吸収することができる。

また本発明の第３の特徴によれば、金属ジョイントは鋳物製であって上下方向に延びる補強リブを備えるので、金属ジョイントの強度を高めることができる。

また本発明の第４の特徴によれば、ロールバーは、車幅方向内面および下面を構成する内側ＣＦＲＰ積層板と、車幅方向外面および上面を構成する外側ＣＦＲＰ積層板とを複数の金属板で接続して中空閉断面に構成されるので、側面衝突の衝突荷重が入力したときに内側ＣＦＲＰ積層板および外側ＣＦＲＰ積層板のカーボン繊維がそれぞれ引張荷重および圧縮荷重を支持してロールバーの曲げ剛性を高めるとともに、金属板が延性で塑性変形して衝突エネルギーを吸収することができる。

また本発明の第５の特徴によれば、ロールバーの車幅方向外面における金属ジョイントの上方位置にエネルギー吸収部材を備えるので、側面衝突の衝突荷重が入力したときにエネルギー吸収部材が圧壊して衝突エネルギーを早期に吸収することができる。

また本発明の第６の特徴によれば、車体フロア、前壁および後壁は、アウタースキンおよびインナースキン間にコアを挟んだサンドイッチ構造であり、車体フロア、前壁および後壁に接続される側部部材は、サイドシル、フロントピラーロアおよびリヤピラーを一体に備えて側面視でＵ字状に形成されるので、ＣＦＲＰのカーボン連続繊維の長さを最大限に確保して軽量で高強度の下部骨格を得ることができる。

また本発明の第７の特徴によれば、逆Ｕ字状に屈曲するロールバーの左右一対の屈曲部に、アルミニウム合金の中空部材よりなる左右一対のルーフサイドレールの前後方向中間部をそれぞれ接続し、ルーフサイドレールの前端をフロントピラーロアの上端にボルト結合し、ルーフサイドレールの後端をリヤピラーの上端にボルト結合することで上部骨格を構成したので、ロールバーおよびルーフサイドレールよりなる上部骨格を下部骨格に対して簡単に着脱可能になって生産性が向上する。

また本発明の第８の特徴によれば、ルーフサイドレールに形成した凹部にロールバーを嵌合し、ルーフサイドレールに固定される固定部材と凹部との間にロールバーを挟持したので、ロールバーの軸心とルーフサイドレールの軸心とを接近させて上部骨格の剛性を高めることができる。

また本発明の第９の特徴によれば、ルーフサイドレールの前端に設けた前部金属ジョイントはフロントピラーロアの上端に前部ボルトおよび後部ボルトで締結され、前部ボルトおよび後部ボルト間の距離はフロントピラーロアの上端の前後方向幅よりも大きいので、ルーフサイドレールに加わる曲げモーメントを前部金属ジョイントで強固に支持し、ルーフサイドレールの曲げ剛性を高めることができる。

また本発明の第１０の特徴によれば、ルーフサイドレールの後端に設けた後部金属ジョイントはリヤピラーの上端に前部ボルトおよび後部ボルトで締結され、前部ボルトおよび後部ボルト間の距離はリヤピラーの上端の前後方向幅よりも大きいので、ルーフサイドレールに加わる曲げモーメントを後部金属ジョイントで強固に支持し、ルーフサイドレールの曲げ剛性を高めることができる。

また本発明の第１１の特徴によれば、上部骨格および側部部材をボルト結合してサブコンポーネントを構成し、側部部材を車体フロア、前壁および後壁に接着し、ボルト結合を外して上部骨格および下部骨格を分離し、分離した上部骨格および下部骨格にそれぞれ部品を組み付け、部品を組み付け終えた上部骨格および下部骨格をボルト結合により再結合するので、上部骨格に部品を組み付けるときに下部骨格が邪魔にならず、かつ下部骨格に部品を取り付けるときに上部骨格が邪魔にならないので生産性が向上するだけでなく、上部骨格および下部骨格の結合および分離をボルト結合により容易に行うことができる。

図１は自動車車体を斜め前方から見た斜視図である。 図２は図１の２方向矢視図である。 図３は図１の３部拡大図である。 図４は図３の４−４線断面図である。 図５は図２の５方向矢視図である。 図６は図１の６部拡大図である。 図７は図６の７Ａ−７Ａ線および７Ｂ−７Ｂ線断面図である。 図８は図１の８部拡大図である。 図９は図８の９Ａ−９Ａ線および９Ｂ−９Ｂ線断面図である。 図１０は自動車車体の組み立て工程の説明図である。

１１ 車体フロア
１２ サイドシル
１３ フロントピラーロア
１４ リヤピラー
１６ ルーフサイドレール
１６ｃ 凹部
１７ ダッシュパネルロア（前壁）
１８ 後部隔壁（後壁）
２５ アウタースキン
２６ インナースキン
２７ 側部部材
３３ コア
３４ ロールバー
３７ 固定部材
４６ 外側面
４７ 上面
４９ 内側面
５０ 金属ジョイント
５１ 上部外側ジョイント（上部ジョイント）
５１ｂ 上壁
５１ｃ 下部車幅方向外壁（車幅方向外壁）
５１ｅ 補強リブ
５２ 上部内側ジョイント（上部ジョイント）
５２ｂ 上壁
５２ｃ 下部車幅方向内壁（車幅方向内壁）
５３ 下部ジョイント
５３ａ 下壁
５３ｂ 車幅方向外壁
５３ｄ 補強リブ
５４ 第１ボルト
５６ 第２ボルト
５８ 内側ＣＦＲＰ積層板
５９ 外側ＣＦＲＰ積層板
６０ 金属板
６１ エネルギー吸収部材
６２ 前部金属ジョイント
６５ 前部ボルト
６７ 後部ボルト
６８ 後部金属ジョイント
６９ 前部ボルト
７０ 後部ボルト
７３ 上部骨格
７４ 下部骨格
７５ サブコンポーネント

以下、図１〜図１０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。

第１の実施の形態

先ず、図１および図２に示すように、ＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）を主たる材料とする自動車の車体フレームは、車体フロア１１と、車体フロア１１の左右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、左右のサイドシル１２，１２の前端から前上方に起立する左右一対のフロントピラーロア１３，１３と、左右のサイドシル１２，１２の後端から後上方に起立する左右一対のリヤピラー１４，１４と、左右のサイドシル１２，１２の前後方向中間部から上方に起立する左右一対のセンターピラー１５，１５と、左右のフロントピラーロア１３，１３の上端から左右のセンターピラー１５，１５の上端を経由して左右のリヤピラー１４，１４の上端に延びるアルミニウム合金のパイプ材よりなる左右一対のルーフサイドレール１６，１６とを備える。サイドシル１２、フロントピラーロア１３およびリヤピラー１４は一体に形成され、側部部材２７を構成する。

左右のルーフサイドレール１６，１６がフロントルーフアーチ２８とミドルルーフアーチ２９とで接続される。左右のセンターピラー１５，１５の上端とミドルルーフアーチ２９の車幅方向両端とが一体に連続し、正面視で逆Ｕ字状のロールバー３４を構成する。ルーフサイドレール１６はロールバー３４を境に前部部材１６ａおよび後部部材１６ｂに分割されており、前部部材１６ａの前半部はフロントピラーアッパーを構成する。そして一体化された左右のルーフサイドレール１６，１６、ロールバー３４およびフロントルーフアーチ２８は上部骨格７３を構成する。

車体フロア１１の前端と左右のフロントピラーロア１３，１３の前面とに平板状のダッシュパネルロア１７が接合され、車体フロア１１の後端と左右のリヤピラー１４，１４の後面とに平板状の後部隔壁１８が接合され、 後部隔壁１８の後端からリヤパーシェル１９が後方に水平に延出する。一体化された車体フロア１１、ダッシュパネルロア１７、後部隔壁１８および左右の側部部材２７，２７は下部骨格７４を構成する。車体フロア１１の前端に左右一対のアルミニウム合金の鋳物製の取付台座２０，２０が固定され、取付台座２０，２０の前端に左右一対のアルミニウム合金の鋳物製のフロントサイドフレーム２１，２１の後端が固定される。

車体フロア１１の下壁の後端から左右一対のリヤサイドフレーム２２，２２が後方に延びており、リヤピラー１４，１４およびリヤサイドフレーム２２，２２が左右一対のリヤホイールハウスインナー２３，２３で接合される。

図１および図４に示すように、車体フロア１１は、車幅方向中央部を前後方向に延びる逆Ｕ字状のフロアトンネル部１１ａと、フロアトンネル部１１ａの車幅方向両側に連続する左右一対のフロア部１１ｂ，１１ｂとを備える。アウタースキン２５のフロア部下壁２５ａと、インナースキン２６のフロア部上壁２６ａとを備えるフロア部１１ｂは、車幅方向両端部が車幅方向中央部に比べて上下方向に厚くなっており、その厚くなった部分に上下一対のエネルギー吸収部材３０，３０が配置される。エネルギー吸収部材３０，３０は衝撃吸収性能に優れたＰＡ（ポリアミド）あるいはナイロン製の波板状の部材で構成される。

エネルギー吸収部材３０，３０の車幅方向内側には支持壁３１が接着により固定されており、支持壁３１の車幅方向外面に形成した嵌合溝３１ａにエネルギー吸収部材３０，３０が嵌合して接着により接合される。そしてエネルギー吸収部材３０，３０の上面がインナースキン２６の下面に接着により接合され、エネルギー吸収部材３０，３０の下面がアウタースキン２５の上面に接着により接合される。

支持壁３１の車幅方向内側であってフロア部１１ｂの厚さが変化する部分に、前後方向に延びるＣＦＲＰ製（あるいはアルミニウム合金製）の荷重分散フレーム３２が配置される。荷重分散フレーム３２の上面および下面はそれぞれインナースキン２６の下面およびアウタースキン２５の上面に接着により接合され、かつ車幅方向外面は支持壁３１の車幅方向内面に接着により接合される。荷重分散フレーム３２の車幅方向内側のフロア部１１ｂの内部に波板状のコア３３が配置され、その上面および下面がそれぞれインナースキン２６の下面およびアウタースキン２５の上面に接着により接合される。

サイドシル１２、フロントピラーロア１３およびリヤピラー１４よりなる側部部材２７は、外側面４６、上面４７、下面４８および内側面４９を備えて四角形状の閉断面に構成されており、サイドシル１２の内部に複数の隔壁板３６…が前後方向に所定間隔で配置される。サイドシル１２の下面４８は、車体フロア１１の車幅方向外端部、つまりエネルギー吸収部材３０，３０の上部において、インナースキン２６の上面に載置されて接着により接合される。

図２〜図４に示すように、側部部材２７のサイドシル１２の前後方向中間部に、アルミニウム合金の鋳物製の金属ジョイント５０を介してロールバー３４の下端部（センターピラー１５の下端部）が支持される。金属ジョイント５０は、上部外側ジョイント５１、上部内側ジョイント５２および下部ジョイント５３からなる。

上部外側ジョイント５１は、センターピラー１５の車幅方向外面に当接する上部車幅方向外壁５１ａと、上部車幅方向外壁５１ａの下端に接続されてサイドシル１２の上面４７に当接する上壁５１ｂと、上壁５１ｂの車幅方向外端に接続されてサイドシル１２の外側面４６に当接する下部車幅方向外壁５１ｃと、下部車幅方向外壁５１ｃの下端から車幅方向外側に延びるフランジ部５１ｄと、上部車幅方向外壁５１ａ、上壁５１ｂおよび下部車幅方向外壁５１ｃを接続する複数の補強リブ５１ｅ…とを備える。

上部内側ジョイント５２は、センターピラー１５の車幅方向内面に当接する上部車幅方向内壁５２ａと、上部車幅方向内壁５２ａの下端に接続されて上部外側ジョイント５１の上壁５１ｂの上面に当接する上壁５２ｂと、上部車幅方向内壁５２ａの下端に接続されてサイドシル１２の内側面４９に当接する下部車幅方向内壁５２ｃとを備える。

下部ジョイント５３は、フロア部１１ｂの下面に当接する下壁５３ａと、下壁５３ａの車幅方向外端から上方に延びる車幅方向外壁５３ｂと、車幅方向外壁５３ｂの上端から車幅方向外側に延びるフランジ部５３ｃと、車幅方向外壁５３ｂおよびフランジ部５３ｃを接続する複数の補強リブ５３ｄ…とを備える。

上部外側ジョイント５１および上部内側ジョイント５２は、それらの上壁５１ｂ，５２ｂどうしを接着し、かつ上部外側ジョイント５１の上部車幅方向外壁５１ａをセンターピラー１５の車幅方向外面に接着し、上部内側ジョイント５２の上部車幅方向内壁５２ａをセンターピラー１５の車幅方向内面に接着することで、センターピラー１５に一体に固定される。また下部ジョイント５３は、下壁５３ａおよび車幅方向外壁５３ｂをそれぞれフロア部１１ｂの下面および車幅方向外面に接着することで、フロア部１１ｂに一体に固定される。

従って、上部外側ジョイント５１のフランジ部５１ｄおよび下部ジョイント５３のフランジ部５３ｃを第１ボルト５４…およびナット５５…で相互に締結し、かつ上部内側ジョイント５２の下部車幅方向内壁５２ｃを第２ボルト５６…およびナット５７…でサイドシル１２の内側面４９に締結することで、センターピラー１５の下端がサイドシル１２に着脱自在に結合される。このとき、上部外側ジョイント５１および上部内側ジョイント５２の車幅方向間隔を調整することで、センターピラー１５の車幅方向厚さのばらつきを吸収することができる。

ロールバー３４は、その車幅方向内面および下面を構成する内側ＣＦＲＰ積層板５８と、その車幅方向外面および上面を構成する外側ＣＦＲＰ積層板５９と、内側および外側ＣＦＲＰ積層板５８，５９を接続する４枚のアルミニウム合金製の金属板６０…とで構成される。金属板６０は、内側および外側ＣＦＲＰ積層板５８，５９と直交する本体部６０ａの車幅方向両端部を折り曲げた接合フランジ６０ｂ，６０ｂを備えており、４枚の金属板６０…の接合フランジ６０ｂ…を内側および外側ＣＦＲＰ積層板５８，５９の相互に対向する面に接着することで、車幅方向に短く前後方向に長い長方形の閉断面に構成される。金属板６０の本体部６０ａには、上下方向に延びるビード６０ｃが形成される。

ロールバー３４のセンターピラー１５の下部における車幅方向外面には、アルミニウム合金でハニカム状に形成したエネルギー吸収部材６１が接着される。エネルギー吸収部材６１のハニカムの軸線は車幅方向を向いており、側面衝突の衝突荷重でエネルギー吸収部材６１が圧壊して衝突エネルギーを吸収する。

図５に示すように、ルーフサイドレール１６の前部部材１６ａの後端部の車幅方向内面に矩形状の凹部１６ｃが形成されており、この凹部１６ｃに嵌合するロールバー３４が、前部部材１６ａにボルト３５…で締結される固定部材３７との間に挟まれて固定される。この構造により、ロールバー３４の軸線とルーフサイドレール１６の軸線とを接近させて、それらの結合強度を高めることができる。

図６および図７に示すように、ルーフサイドレール１６の前部部材１６ａの前端にアルムニウム合金の鋳物製の前部金属ジョイント６２が溶接されており、この前部金属ジョイント６２は、ダッシュパネルロア１７の前面から前方に延びるアッパーメンバ６３の上面に設けたアルムニウム合金の鋳物製の金属ジョイント６４に前部ボルト６５で締結されるとともに、フロントピラーロア１３の上面４７に固定したアルムニウム合金の鋳物製の金属ジョイント６６に後部ボルト６７，６７で締結される。

フロントピラーロア１３の上端の前後方向の幅Ｌ１に対して前部金属ジョイント６２を締結する前後のボルト６５，６７の前後方向の間隔Ｌ２は大きく設定されており、それらのボルト６５，６７はフロントピラーロア１３の上端を前後方向に挟むように配置される。

図８および図９に示すように、ルーフサイドレール１６の後部部材１６ｂの後端にアルムニウム合金の鋳物製の後部金属ジョイント６８が溶接されており、この後部金属ジョイント６８は、リヤピラー１４の上端の後方への延長部１４ａの上壁に前部ボルト６９、後部ボルト７０およびナット７１，７２で締結される。リヤピラー１４の上端の前後方向の幅Ｌ３に対して後部金属ジョイント６８を締結する前後のボルト６９，７０の前後方向の間隔Ｌ４は大きく設定されている。

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。

図４において、車体フロア１１およびサイドシル１２の車幅方向外端部に側面衝突の衝突荷重が入力すると、車体フロア１１の内部に配置したエネルギー吸収部材３０，３０とサイドシル１２の内部に配置した隔壁板３６…とが圧壊して衝突エネルギーの一部を吸収し、そこで吸収しきれなかった衝突エネルギーは荷重分散フレーム３２を介して車体フロア１１のフロア部１１ｂに伝達されて吸収される。

図２、図３および図４において、ＣＦＲＰで逆Ｕ字状に形成されたロールバー３４の下端（センターピラー１５の下端）を側部部材２７の上面（サイドシル１２の上面）に結合する金属ジョイント５０は、サイドシル１２に固定されてロールバー３４の下端を支持する上部外側ジョイント５１および上部内側ジョイント５２と、車体フロア１１に固定される下部ジョイント５３とに分割される。上部外側ジョイント５１および上部内側ジョイント５２がサイドシル１２の外側面４６、上面４７および内側面４９に上方から当接し、下部ジョイント５３が車体フロア１１の下面および車幅方向外面に当接した状態で上部外側ジョイント５１の下部車幅方向外壁５１ｃのフランジ部５１ｄと下部ジョイント５３の車幅方向外壁５３ｂのフランジ部５３ｃとを第１ボルト５４…で締結するとともに、上部内側ジョイント５２の下部車幅方向内壁５２ｃをサイドシル１２の内側面４９に第２ボルト５６…で締結するので、サイドシル１２にロールバー３４を強固に結合することができるだけでなく、サイドシル１２に対してロールバー３４を容易に着脱することができる。

また上部外側ジョイント５１および上部内側ジョイント５２は車幅方向内外に分割され、ロールバー３４の下端を車幅方向内外から挟むように支持するので、ロールバー３４の下端の車幅方向の厚さにばらつきが存在しても、分割された上部外側ジョイント５１および上部内側ジョイント５２の車幅方向の間隔を調整することで前記ばらつきを吸収することができる。しかも、上部外側ジョイント５１、上部内側ジョイント５２および下部ジョイント５３はアルミニウム合金の鋳物製であり、かつ上部外側ジョイント５１および下部ジョイント５３は上下方向に延びる補強リブ５１ｅ…，５３ｄ…を備えるので、金属ジョイント５０の強度を高めることができる。

また側面衝突の衝突荷重によりセンターピラー１５は車幅方向内側に向かって湾曲するように変形するため、外側ＣＦＲＰ積層板５９には圧縮荷重が作用し、内側ＣＦＲＰ積層板５８には引張荷重が作用するが、両ＣＦＲＰ積層板５８，５９は上下方向に配向したカーボン連続繊維が圧縮荷重および引張荷重を効果的に支持することで、その曲げ強度が確保される。

また衝突荷重によりセンターピラー１５の断面が車幅方向に潰れるように変形すると、センターピラー１５の前壁および後壁は前後方向に膨らむように面外変形するため、仮に前壁および後壁をＣＦＲＰ積層板で構成した場合には容易に破壊する可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、センターピラー１５の両ＣＦＲＰ積層板５８，５９を面外変形に対して強い金属板６０…で接合したことにより、センターピラー１５の曲げ強度を更に高めることができ、軽量化および強度を両立させることができる。

またセンターピラー１５の横断面は前後方向に長い矩形状であり、４枚の金属板６０…が前後方向に並置されるので、側面衝突の衝突荷重により面外変形しようとする金属板６０…の寸法を小さくして変形を阻止し、かつ金属板６０…の数を増加させてセンターピラー１５の強度を更に高めることができる。

特に、金属板６０は車幅方向内外端に両ＣＦＲＰ積層板５８，５９に接合する一対の接合フランジ６０ｂ，６０ｂを備えるコ字状断面であるので、金属板６０の強度が接合フランジ６０ｂ，６０ｂにより高められるだけでなく、両ＣＦＲＰ積層板５８，５９と金属板６０とを強固に接合することができる。しかも金属板６０は、上下方向に延びるビード６０ｃを備えるので、側面衝突の衝突荷重による金属板６０の面外変形を一層効果的に抑制することができる。

またロールバー３４の車幅方向外面における金属ジョイント５０の上方位置にエネルギー吸収部材６１を備えるので、側面衝突の衝突荷重が入力したときにエネルギー吸収部材６１が圧壊して衝突エネルギーを早期に吸収することができる。

また車体フロア１１、ダッシュパネルロア１７および後部隔壁１８は、アウタースキン２５およびインナースキン２６間にコア３３を挟んだサンドイッチ構造であり（図４参照）、車体フロア１１、ダッシュパネルロア１７および後部隔壁１８に接続される側部部材２７は、サイドシル１２、フロントピラーロア１３およびリヤピラー１４を一体に備えて側面視でＵ字状に形成されるので（図１および図２参照）、ＣＦＲＰのカーボン連続繊維の長さを最大限に確保して軽量で高強度の下部骨格７４を得ることができる。

またロールバー３４および左右一対のルーフサイドレール１６，１６を一体化した上部骨格７３は、ロールバー３４の下端が第１ボルト５４…および第２ボルト５６…でサイドシル１２に着脱自在に締結され（図４参照）、ルーフサイドレール１６の前端がフロントピラーロア１３の上端に前部ボルト６５および後部ボルト６７で着脱自在に締結され（図６参照）、ルーフサイドレール１６の後端がリヤピラー１４の上端に前部ボルト６９および後部ボルト７０で着脱自在に締結されるので（図８参照）、上部骨格７３が下部骨格７４に対して簡単に着脱可能になって生産性が向上する（図１０（Ｄ）参照）。

またルーフサイドレール１６の前端に設けた前部金属ジョイント６２をフロントピラーロア１３の上端に前部ボルト６５および後部ボルト６７で締結するとき、前部ボルト６５および後部ボルト６７間の距離Ｌ２はフロントピラーロア１３の上端の前後方向幅Ｌ１よりも大きいので（図６参照）、ルーフサイドレール１６に加わる曲げモーメントを前部金属ジョイント６２で強固に支持し、ルーフサイドレール１６の曲げ剛性を高めることができる。

同様に、ルーフサイドレール１６の後端に設けた後部金属ジョイント６８をリヤピラー１４の上端に前部ボルト６９および後部ボルト７０で締結するとき、前部ボルト６９および後部ボルト７０間の距離Ｌ４はリヤピラー１４の上端の前後方向幅Ｌ３よりも大きいので（図８参照）、ルーフサイドレール１６に加わる曲げモーメントを後部金属ジョイント６８で強固に支持し、ルーフサイドレール１６の曲げ剛性を高めることができる。

次に、図１０に基づいて上記自動車車体の組み立て工程を説明する。

左右一対のルーフサイドレール１６，１６、ロールバー３４およびフロントルーフアーチ２８を一体に結合して上部骨格７３を組み立て、この上部骨格７３に左右一対の側部部材２７，２７を結合してサブコンポーネント７５を組み立てる（図１０（Ａ）参照）。上部骨格７３は、ルーフサイドレール１６，１６の前端の前部金属ジョイント６２，６２、ロールバー３４の左右下端の金属ジョイント５０，５０およびルーフサイドレール１６，１６の後端の後部金属ジョイント６８，６８において側部部材２７，２７にボルト結合される。

続いて、車体フロア１１、ダッシュパネルロア１７および後部隔壁１８を組み立てたものに、サブコンポーネント７５の側部部材２７，２７を接着することで（図１０（Ｂ）参照）、上部骨格７３および下部骨格７４を一体化する（図１０（Ｃ）参照）。下部骨格７４は、車体フロア１１、ダッシュパネルロア１７、後部隔壁１８および側部部材２７，２７で構成される。

次に、前記ボルト結合を外して下部骨格７４から上部骨格７３を分離した後（図１０（Ｄ）参照）、上部骨格７３にルーフパネル７６等の部品を組み付けるとともに、下部骨格７４にダンパーハウジング７７，７７、フロントサイドフレーム２１，２１、フロントバルクヘッド７８等の部品を組み付ける（図１０（Ｅ）参照）。そして部品を組み付けた上部骨格７３および下部骨格７４を再びボルト結合することで（図１０（Ｆ）参照）、自動車車体を完成する（図１０（Ｇ）参照）。

以上のように、車体フロア１１と側部部材２７，２７とを別体に形成することで、側部部材２７，２７を大断面化した強度の高いＣＦＲＰ製の車体構造を得ることができるだけでなく、上部外側ジョイント５１および上部内側ジョイント５２と下部ジョイント５３との締結により、側部部材２７，２７と車体フロア１１との位置決めが容易になる。しかも上部外側ジョイント５１および上部内側ジョイント５２と下部ジョイント５３との締結解除により、上部骨格７３に部品を組み付けるときに下部骨格７４が邪魔にならず、かつ下部骨格７４に部品を取り付けるときに上部骨格７３が邪魔にならないので生産性が向上するだけでなく、上部骨格７３および下部骨格７４の結合および分離をボルト結合により容易に行うことができる。

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、実施の形態では上部ジョイントを上部外側ジョイント５１および上部内側ジョイント５２に分割しているが、それらを一体化することができる。

Claims (11)

1. ＣＦＲＰでバスタブ状に形成された下部骨格（７４）は、車体フロア（１１）と、前記車体フロア（１１）の前端から起立する前壁（１７）と、前記車体フロア（１１）の後端から起立する後壁（１８）と、前記車体フロア（１１）の車幅方向両側部の上面に接続された一対の側部部材（２７）とを備え、前記下部骨格（７４）に接続される上部骨格（７３）は、ＣＦＲＰで逆Ｕ字状に形成されて下端が前記側部部材（２７）の上面に金属ジョイント（５０）を介して結合されるロールバー（３４）を備える自動車車体であって、
   前記金属ジョイント（５０）は、前記側部部材（２７）に固定されて前記ロールバー（３４）の下端を支持する上部ジョイント（５１，５２）と、前記車体フロア（１１）に固定される下部ジョイント（５３）とに分割され、
   前記上部ジョイント（５１，５２）は、前記側部部材（２７）の上面（４７）、内側面（４９）および外側面（４６）にそれぞれ嵌合する上壁（５１ｂ，５２ｂ）、車幅方向内壁（５２ｃ）および車幅方向外壁（５１ｃ）を備え、前記下部ジョイント（５３）は、前記車体フロア（１１）の下面および車幅方向外面にそれぞれ接合される下壁（５３ａ）および車幅方向外壁（５３ｂ）を備え、前記上部ジョイント（５１，５２）の前記車幅方向外壁（５１ｃ）と前記下部ジョイント（５３）の前記車幅方向外壁（５３ｂ）とを第１ボルト（５４）で締結するとともに、前記上部ジョイント（５１，５２）の前記車幅方向内壁（５２ｃ）を前記側部部材（２７）の前記内側面（４９）に第２ボルト（５６）で締結することを特徴とする自動車車体。
2. 前記上部ジョイント（５１，５２）は更に車幅方向内外に分割され、前記ロールバー（３４）の下端を車幅方向内外から挟むように支持することを特徴とする、請求項１に記載の自動車車体。
3. 前記金属ジョイント（５０）は鋳物製であって上下方向に延びる補強リブ（５１ｅ，５３ｄ）を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車車体。
4. 前記ロールバー（３４）は、車幅方向内面および下面を構成する内側ＣＦＲＰ積層板（５８）と、車幅方向外面および上面を構成する外側ＣＦＲＰ積層板（５９）とを複数の金属板（６０）で接続して中空閉断面に構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項に記載の自動車車体。
5. 前記ロールバー（３４）の車幅方向外面における前記金属ジョイント（５０）の上方位置にエネルギー吸収部材（６１）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項に記載の自動車車体。
6. 前記車体フロア（１１）、前記前壁（１７）および前記後壁（１８）は、アウタースキン（２５）およびインナースキン（２６）間にコア（３３）を挟んだサンドイッチ構造であり、前記車体フロア（１１）、前記前壁（１７）および前記後壁（１８）に接続される前記側部部材（２７）は、サイドシル（１２）、フロントピラーロア（１３）およびリヤピラー（１４）を一体に備えて側面視でＵ字状に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項に記載の自動車車体。
7. 逆Ｕ字状に屈曲する前記ロールバー（３４）の左右一対の屈曲部に、アルミニウム合金の中空部材よりなる左右一対のルーフサイドレール（１６）の前後方向中間部をそれぞれ接続し、前記ルーフサイドレール（１６）の前端を前記フロントピラーロア（１３）の上端にボルト結合し、前記ルーフサイドレール（１６）の後端を前記リヤピラー（１４）の上端にボルト結合することで前記上部骨格（７３）を構成したことを特徴とする、請求項６に記載の自動車車体。
8. 前記ルーフサイドレール（１６）に形成した凹部（１６ｃ）に前記ロールバー（３４）を嵌合し、前記ルーフサイドレール（１６）に固定される固定部材（３７）と前記凹部（１６ｃ）との間に前記ロールバー（３４）を挟持したことを特徴とする、請求項７に記載の自動車車体。
9. 前記ルーフサイドレール（１６）の前端に設けた前部金属ジョイント（６２）は前記フロントピラーロア（１３）の上端に前部ボルト（６５）および後部ボルト（６７）で締結され、前記前部ボルト（６５）および前記後部ボルト（６７）間の距離は前記フロントピラーロア（１３）の上端の前後方向幅よりも大きいことを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の自動車車体。
10. 前記ルーフサイドレール（１６）の後端に設けた後部金属ジョイント（６８）は前記リヤピラー（１４）の上端に前部ボルト（６９）および後部ボルト（７０）で締結され、前記前部ボルト（６９）および前記後部ボルト（７０）間の距離は前記リヤピラー（１４）の上端の前後方向幅よりも大きいことを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の自動車車体。
11. 請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の自動車車体の製造方法であって、
    前記上部骨格（７３）および前記側部部材（２７）をボルト結合してサブコンポーネント（７５）を構成する工程と、前記サブコンポーネント（７５）の前記側部部材（２７）を前記車体フロア（１１）に接着する工程と、前記ボルト結合を外して前記上部骨格（７３）を分離する工程と、分離した前記上部骨格（７３）と前記側部部材（２７）を含む前記下部骨格（７４）とにそれぞれ部品を組み付ける工程と、部品を組み付け終えた前記上部骨格（７３）と前記側部部材（２７）を含む前記下部骨格（７４）とを再度ボルト結合する工程とを含むことを特徴とする自動車車体の製造方法。

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