WO2019224973A1 - ボディサイドパネル - Google Patents
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- WO2019224973A1 WO2019224973A1 PCT/JP2018/019993 JP2018019993W WO2019224973A1 WO 2019224973 A1 WO2019224973 A1 WO 2019224973A1 JP 2018019993 W JP2018019993 W JP 2018019993W WO 2019224973 A1 WO2019224973 A1 WO 2019224973A1
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- B62D25/2036—Floors or bottom sub-units in connection with other superstructure subunits the subunits being side panels, sills or pillars
Definitions
- the present invention relates to a body side panel in which a metal panel is reinforced with a resin.
- Patent Document 1 A lightweight member having a hybrid design in which a thermoplastic synthetic plastic made of carbon fiber as a reinforcing material, for example, is integrally formed on an aluminum base is known (Patent Document 1).
- the rib structure by a plastic is formed in the sill structure of the pillar and body side lower part in a motor vehicle, for example.
- an object of the present invention is to achieve weight reduction of a body side panel in which resin is integrally formed on a metal panel while ensuring rigidity.
- the resin integrally formed on the metal panel is formed of a plurality of linear ribs formed radially from an edge on the outer peripheral side of the metal panel, and a plurality of linear shapes. Connecting ribs connected to the ribs.
- the weight reduction of the body side panel in which the resin is integrally formed on the metal panel can be achieved while ensuring the rigidity.
- FIG. 1 is a perspective view of a body side panel of an automobile according to the first embodiment.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of the body side panel of FIG.
- FIG. 3 is a side view as seen from the passenger compartment side, showing a state in which a resin portion is integrally formed with the outer panel of FIG. 2.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in a state where a floor panel is added to the sill portion of FIG.
- FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which the linear rib and the connecting rib in FIG. 3 intersect at a right angle.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing a build-up shape at the intersection of the linear rib and the horizontal connecting rib in FIG. 3.
- FIG. 3 is a side view as seen from the passenger compartment side, showing a state in which a resin portion is integrally formed with the outer panel of FIG. 2.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in
- FIG. 7A is a cross-sectional view showing an example of a state in which carbon reinforcing fibers are oriented in a direction orthogonal to the height direction of the ribs.
- FIG. 7B is a perspective view showing another example of a state in which the carbon reinforcing fibers are oriented in a direction orthogonal to the height direction of the ribs.
- FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 according to the second embodiment.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification of FIG.
- FIG. 10 is an exploded perspective view showing the body side panel of the automobile according to the third embodiment.
- 11 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 of the body side panel of FIG.
- a vehicle body side panel 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
- the body side panel 1 shown in FIG. 1 is a left side body side panel, and the right side body side panel has a left-right symmetric shape with respect to the left side body side panel.
- the direction indicated by the arrow FR is the front of the vehicle
- the direction indicated by the arrow UP is the vehicle upward
- the direction indicated by the arrow RH is the right side of the vehicle.
- a body side panel 1 shown in FIG. 1 includes a sill portion 1a that is positioned at a lower portion and extends in the vehicle front-rear direction, a roof portion 1b that is positioned at an upper portion and extends in the vehicle front-rear direction, a sill portion 1a, and a roof portion.
- the front, center, and rear pillar portions 1c, 1d, and 1e for connecting to 1b are provided.
- Each pillar portion 1c, 1d, 1e extends in the vertical direction.
- the front pillar 1c is located at the front of the vehicle
- the rear pillar 1e is located at the rear of the vehicle
- the center pillar 1d is located between the front pillar 1c and the rear pillar 1e.
- a front door opening 1f is formed between the front pillar 1c and the center pillar 1d
- a rear door opening 1g is formed between the center pillar 1d and the rear pillar 1e.
- the body side panel 1 is located on the outer side in the vehicle width direction and on the inner side in the vehicle width direction (vehicle compartment side), as shown in FIG. 2 and FIG.
- An inner panel 5 and a resin portion 7 positioned between the outer panel 3 and the inner panel 5 are provided.
- the outer panel 3 and the inner panel 5 are metal panels made of, for example, an aluminum plate or a steel plate, and have a plate thickness of about 0.3 mm to 3 mm.
- FIG. 4 includes a floor panel 9 not shown in FIG.
- the outer panel 3 includes a side wall 3 a located on the opposite side of the inner panel 5, and an inner wall 3 b extending from one end portion (upper end in FIG. 4) toward the inner panel 5. And an outer wall 3c extending toward the inner panel 5 from the other end (lower end in FIG. 4) of the side wall 3a.
- the inner flange 3d protrudes from the end of the inner wall 3b on the inner panel 5 side toward the front door opening 1f (upward in FIG. 4), and the outer flange 3e extends from the end of the outer wall 3c on the inner panel 5 side. Projecting toward the outside of the front door opening 1f (downward in FIG. 4).
- the inner panel 5 has a substantially flat plate shape as a whole.
- the outer panel 3 and the inner panel 5 are integrated by joining the inner and outer flanges 3d and 3e of the outer panel 3 to the inner panel 5 by welding.
- the floor panel 9 is joined and fixed to the inner panel 5 on the side opposite to the outer panel 3 by welding.
- the outer panel 3 includes the roof portion 1b and the front, center, and rear pillar portions 1c, 1d, and 1e basically in the same manner as the cross-sectional shape of the sill portion 1a, such as side walls, inner walls, outer walls, and inner flanges. And an outer flange.
- the “inner wall” refers to the wall portion of the outer panel 3 positioned on the front door opening 1f or the rear door opening 1g side in the sill portion 1a, roof portion 1b, and front and rear pillar portions 1c and 1e.
- the “outer wall” is a wall portion on the outer peripheral side of the outer panel 3.
- the “inner wall” is the wall portion of the outer panel 3 on the front door opening 1f side
- the “outer wall” is the wall portion of the outer panel 3 on the rear door opening 1g side.
- the inner flange and the outer flange are omitted in FIGS.
- the resin portion 7 is integrally formed at a portion of the outer panel 3 that faces the inner panel 5.
- the resin portion 7 is a composite material in which a reinforcing fiber such as carbon fiber is mixed in a thermoplastic resin such as polyamide, and is integrally formed on the outer panel 3 by injection molding or injection press molding.
- the resin part 7 includes a resin layer 11 and ribs 13. The resin part 7 does not need to be mixed with reinforcing fibers.
- the resin layer 11 is formed over almost the entire surface of the side wall 3a, the inner wall 3b, and the outer wall 3c of the outer panel 3 on the inner panel 5 side. That is, the resin layer 11 includes a side wall resin layer 11a corresponding to the side wall 3a, an inner wall resin layer 11b corresponding to the inner wall 3b, and an outer wall resin layer 11c corresponding to the outer wall 3c.
- the roof portion 1b and the front, center, and rear pillar portions 1c, 1d, and 1e are basically the same as the cross-sectional shape of the sill portion 1a, and the side wall resin layer corresponding to the side wall and the inner wall resin corresponding to the inner wall.
- the outer wall resin layer corresponding to the outer wall is provided.
- the rib 13 is formed on the surface of the resin layer 11 opposite to the outer panel 3.
- the ribs 13 provided on the resin layer 11 are shown in a simplified manner.
- the thickness of the resin layer 11 is about 0.3 mm to 3 mm like the outer panel 3 and the inner panel 5.
- the rib 13 includes at least rib structures 15A, 15B, 15C, 15D, and 15E.
- the rib structure 15A is an intersection of the center pillar portion 1d and the sill portion 1a, and is located below the center pillar portion 1d.
- the rib structure 15B is an intersection of the center pillar portion 1d and the roof portion 1b, and is located above the center pillar portion 1d.
- the rib structure 15C is located in the vicinity of the sill portion 1a of the front pillar portion 1c.
- the rib structure 15D is located in the vicinity of the sill portion 1a of the rear pillar portion 1e.
- the rib structure 15E is located near the front pillar portion 1c of the roof portion 1b.
- the rib structure 15 ⁇ / b> A includes radial ribs 17 and connecting ribs 19.
- the radial rib 17 includes a plurality of (here, two) linear ribs 17a and 17b, and starts radially from the lower end edge of the sill portion 1a below the center pillar portion 1d toward the center pillar portion 1d. ing.
- the linear rib 17a extends toward the front edge 1d1 of the center pillar portion 1d so as to be substantially the same straight line as the front edge 1d1.
- the straight rib 17b extends toward the rear edge 1d2 of the center pillar portion 1d so as to be substantially the same straight line as the rear edge 1d2.
- the lower end edge of the sill portion 1 a serving as the starting point corresponds to the end edge portion on the outer peripheral side of the outer panel 3.
- the front rib 17a connects the outer wall resin layer 11c in the sill portion 1a and the inner wall resin layer 11b on the front edge 1d1 in the center pillar portion 1d.
- the rear rib 17b connects the outer wall resin layer 11c in the sill portion 1a and the outer wall resin layer 11c at the rear edge 1d2 in the center pillar portion 1d.
- the plurality of linear ribs 17a and 17b are tapered so that the cross-sectional area becomes smaller toward the center pillar portion 1d as they are separated from the sill portion 1a.
- the connecting rib 19 has a curved shape that is concave toward the outer peripheral side (lower side in FIG. 3) of the outer panel 3, and connects the plurality of linear ribs 17a and 17b to each other.
- the curved shape may be, for example, an arc shape or a shape showing a part of an ellipse, and the inside of the arc shape or the like corresponds to the outer peripheral side of the outer panel 3.
- End portions 19a and 19b on both front and rear sides of the connecting rib 19 are connected to the outer wall resin layer 11c of the sill portion 1a.
- the connecting rib 19 is connected to the inner wall resin layer 11b of the sill portion 1a on both the front and rear sides.
- connection rib 19 the site
- the structure in which the connecting rib 19 and the linear ribs 17a and 17b are orthogonal to each other is that the central curve of the connecting rib 19 is P, the central straight line of the linear ribs 17a and 17b is Q, and the central straight line Q of the central curve P is This is a case where the central straight line Q and the tangent line R are orthogonal to each other, where R is the tangent line at the intersection of the two. Further, the connecting rib 19 and the linear ribs 17a and 17b intersect in a cross shape or a narrow shape.
- a horizontal connecting rib 21 extending in the vehicle front-rear direction is formed.
- the horizontal connecting rib 21 is connected so as to intersect the linear ribs 17 a and 17 b, and both front and rear ends are connected to the connecting rib 19.
- the horizontal connecting rib 21 is located on substantially the same straight line as the inner wall resin layer 11b in the sill portion 1a.
- the portion where the ribs intersect forms the build-up portion 27 with the inner surfaces of the four corners being R-shaped as shown in FIG. ing.
- the rib structure 15 ⁇ / b> B includes radial ribs 23 and connecting ribs 25.
- the radial rib 23 includes a plurality (three in this case) of linear ribs 23a, 23b, and 23c, and starts radially from the upper edge of the roof portion 1b above the center pillar portion 1d toward the center pillar portion 1d. It has become.
- the linear rib 23a extends from the upper end edge of the roof portion 1b toward the lower edge of the corner portion between the center pillar portion 1d and the roof portion 1b on the roof portion 1b side.
- the straight ribs 23b and 23c extend from the upper end edge of the roof portion 1b toward the front and rear edges 1d1 and 1d2 of the center pillar portion 1d, respectively.
- the upper end edge of the roof portion 1b serving as the starting point corresponds to the end edge portion on the outer peripheral side of the outer panel 3.
- the front rib 23a is in the vicinity of the outer wall resin layer 11c in the roof portion 1b and the corner portion between the center pillar portion 1d and the roof portion 1b.
- the inner wall resin layer 11b is connected.
- the linear rib 23b located at the center connects the outer wall resin layer 11c in the roof portion 1b and the inner wall resin layer 11b at the front edge 1d1 in the center pillar portion 1d.
- the linear rib 23c located on the rear side connects the outer wall resin layer 11c in the roof portion 1b and the outer wall resin layer 11c at the rear edge 1d2 in the center pillar portion 1d.
- the connecting rib 25 has a curved shape such that the outer peripheral side (upper side in FIG. 3) of the outer panel 3 is inside, and connects the plurality of linear ribs 23a, 23b, and 23c to each other.
- the curved shape may be, for example, an arc shape or a shape showing a part of an ellipse, and the inside of the arc shape or the like corresponds to the outer peripheral side of the outer panel 3.
- the portions intersecting the linear ribs 23a, 23b, and 23c are orthogonal to the portions intersecting the connecting rib 19 of the rib structure 15A and the linear ribs 17a and 17b. Further, the connecting rib 25 and the linear ribs 23b and 23c intersect with each other in a cross shape or a narrow shape.
- the end portions 25a and 25b on both the front and rear sides of the connecting rib 25 are connected to the outer wall resin layer 11c of the roof portion 1b.
- the connecting rib 25 is connected to the inner wall resin layer 11b of the roof portion 1b and the inner wall resin layer 11b of the center pillar portion 1d on the front side.
- the connecting rib 25 is connected to the inner wall resin layer 11b of the roof portion 1b and the outer wall resin layer 11c of the center pillar portion 1d on the rear side.
- the rib structure 15 ⁇ / b> C includes radial ribs 29 and connecting ribs 31.
- the radial rib 29 includes a plurality of (here, three) linear ribs 29a, 29b, and 29c, and is radial toward the rear starting from the vicinity of the front edge of the front pillar portion 1c.
- the plurality of linear ribs 29a, 29b, and 29c connect the outer wall resin layer 11c of the front pillar portion 1c and the inner wall resin layer 11b of the front pillar portion 1c.
- the rib 29a is directed obliquely upward and rearward so that the extension line intersects the roof portion 1b in the front door opening 1f.
- the rib 29b is directed slightly rearward and upward so that the extended line intersects the center pillar portion 1d.
- the rib 29c is directed obliquely downward and rearward so that the extension line intersects the sill portion 1a in the front door opening 1f.
- the vicinity of the front edge of the front pillar portion 1c serving as the starting point corresponds to the outer edge of the outer panel 3.
- the connecting rib 31 has a curved shape such that the outer peripheral side (the right side in FIG. 3) of the outer panel 3 is inside, and connects the plurality of linear ribs 29a, 29b, and 29c to each other.
- the curved shape may be, for example, an arc shape or a shape showing a part of an ellipse, and the inside of the arc shape or the like corresponds to the outer peripheral side of the outer panel 3.
- intersects the linear rib 29a, 29b, 29c is orthogonally crossed similarly to the site
- the upper and lower ends 31a and 31b of the connecting rib 31 are connected to the outer wall resin layer 11c of the front pillar 1c.
- the ribs 29 b and 29 c are connected to the inner wall resin layer 11 b of the front pillar portion 1 c.
- the rib structure 15 ⁇ / b> D is composed of radial ribs 33 and connecting ribs 35.
- the radial rib 33 includes a plurality (three in this case) of linear ribs 33a, 33b, and 33c, and is radially upward or rearward from the vicinity of the rear edge of the rear pillar portion 1e.
- the rear end edge of the rear pillar portion 1e corresponds to a portion constituting the wheel house.
- the vicinity of the rear edge of the rear pillar portion 1e serving as the starting point corresponds to the outer edge of the outer panel 3.
- the rib 33a extends toward the upper roof portion 1b, and connects the outer wall resin layer 11c of the rear pillar portion 1e and the outer wall resin layer 11c of the roof portion 1b. ing.
- the rib 33b extends toward the vicinity of the roof portion 1b of the center pillar portion 1d, and connects the outer wall resin layer 11c of the rear pillar portion 1e and the inner wall resin layer 11b of the rear pillar portion 1e.
- the rib 33c extends toward the sill portion 1a in the rear door opening 1g, and connects the outer wall resin layer 11c of the rear pillar portion 1e and the inner wall resin layer 11b of the sill portion 1a. At this time, the rib 33c and the inner wall resin layer 11b of the sill portion 1a are formed so as to be substantially collinear.
- the connecting rib 35 has a curved shape such that the outer peripheral side (the left side in FIG. 3) of the outer panel 3 is on the inside, and connects the plurality of linear ribs 33a, 33b, 33c to each other.
- the curved shape may be, for example, an arc shape or a shape showing a part of an ellipse, and the inside of the arc shape or the like corresponds to the outer peripheral side of the outer panel 3.
- the portion of the radial rib 33 that intersects the ribs 33b and 33c is orthogonal to the portion of the rib structure 15A where the connecting rib 19 and the linear ribs 17a and 17b intersect.
- the part where the connecting rib 35 and the rib 33a intersect also has an angle close to orthogonal.
- the connecting rib 35 and the linear ribs 33a and 33c intersect in a cross shape or a narrow shape.
- the upper and lower ends 35a and 35b of the connecting rib 35 are connected to the outer wall resin layer 11c of the rear pillar 1e.
- the connecting rib 35 is connected to the inner wall resin layer 11b of the rear pillar portion 1e at a position near the rib 33b between the ribs 33b and 33c.
- the rib structure 15E is composed of radial ribs 37 and connecting ribs 39.
- the radial rib 37 includes a plurality (three in this case) of linear ribs 37a, 37b, and 37c, and is radially downward starting from the vicinity of the upper edge of the roof portion 1b.
- the vicinity of the upper end edge of the roof portion 1b serving as the starting point corresponds to the end edge portion on the outer peripheral side of the outer panel 3.
- the plurality of linear ribs 37a, 37b, and 37c extend downward, and connect the outer wall resin layer 11c of the roof portion 1b and the inner wall resin layer 11b of the roof portion 1b.
- the rib 37a is inclined so that the lower end is in front of the upper end and is connected to the inner wall resin layer 11b of the roof portion 1b from the rear to the front.
- the rib 37b is inclined so that the lower end is located behind the upper end, and is connected to the inner wall resin layer 11b of the roof portion 1b so as to be substantially perpendicular.
- the rib 37c is inclined so that the lower end is in front of the upper end, and is connected to the inner wall resin layer 11b of the roof portion 1b from the front to the rear.
- the connecting rib 39 has a curved shape such that the outer peripheral side (upper side in FIG. 3) of the outer panel 3 is inside, and connects the plurality of linear ribs 37a, 37b, and 37c to each other.
- the curved shape may be, for example, an arc shape or a shape showing a part of an ellipse, and the inside of the arc shape or the like corresponds to the outer peripheral side of the outer panel 3.
- intersects the linear rib 37a, 37b, 37c is orthogonally crossed similarly to the site
- the end portions 39a and 39b on both the front and rear sides of the connecting rib 39 are connected to the outer wall resin layer 11c of the roof portion 1b.
- a portion corresponding to the rib 37b between the ribs 37a and 37c is connected to the inner wall resin layer 11b of the roof portion 1b.
- the lower part on the front pillar part 1c side and the upper part and the lower part on the center pillar 1d side are concave curved surface parts 41, 43, 45.
- the inner wall resin layer 11b in the vicinity of the upper end of the curved surface portion 41 and the outer wall resin layer 11c in the upper portion of the front pillar portion 1c are connected by the connecting rib 31 on the end portion 31a side of the rib structure 15C.
- the inner wall resin layer 11b near the lower end of the curved surface portion 41 and the outer wall resin layer 11c of the sill portion 1a are connected by a rib 47 provided in the sill portion 1a.
- the rib 47 extends rearward and obliquely downward from the vicinity of the lower end of the curved surface portion 41.
- a rib structure in which the upper portion of the connecting rib 31 and the rib 47 are continuous along the surface of the outer panel 3 with the inner wall resin layer 11b in the curved surface portion 41 therebetween.
- the inner wall resin layer 11b near the end on the center pillar portion 1d side of the curved surface portion 43 and the outer wall resin layer 11c of the roof portion 1b are connected by the linear rib 23b of the rib structure 15B.
- the inner wall resin layer 11b near the end on the center pillar portion 1d side of the curved surface portion 45 and the outer wall resin layer 11c of the sill portion 1a are connected by the linear rib 17a of the rib structure 15A.
- the inner surface of the upper corner portion of the front door opening 1f on the front pillar portion 1c side is also formed as a concave curved surface portion along the surface of the outer panel 3 from the end portion of the curved surface portion.
- a rib made of resin may be formed toward the portion.
- the rear door opening 1g has concave curved surface portions 48, 49, 51 at the upper and lower portions on the center pillar 1d side and the lower portion on the rear pillar portion 1e side.
- the outer wall resin layer 11c near the end on the center pillar portion 1d side of the curved surface portion 48 and the outer wall resin layer 11c of the roof portion 1b are connected by the linear rib 23c of the rib structure 15B.
- a rib structure in which the linear rib 23c and the outer wall resin layer 11c of the center pillar portion 1d are continuous along the surface of the outer panel 3 with the outer wall resin layer 11c in the curved surface portion 48 therebetween.
- the resin layer in the curved surface portion 48 is the outer wall resin layer 11c as in the center pillar portion 1d.
- the outer wall resin layer 11c near the end on the center pillar portion 1d side of the curved surface portion 49 and the outer wall resin layer 11c of the sill portion 1a are connected by the linear rib 17b of the rib structure 15A.
- the resin layer in the curved surface portion 49 is the outer wall resin layer 11c in the same manner as the center pillar portion 1d.
- the inner wall resin layer 11b near the upper end of the curved surface portion 51 and the outer wall resin layer 11c of the rear pillar portion 1e are connected by a connecting rib 35 on the end portion 35a side of the rib structure 15D.
- the vicinity of the lower end of the curved surface portion 51 and the outer wall resin layer 11c of the sill portion 1a are connected by a rib 53 provided in the sill portion 1a.
- the rib 53 extends obliquely downward and forward from the vicinity of the lower end of the curved surface portion 51, and is connected to the vicinity of the end portion 19b of the connecting rib 19 of the rib structure 15A.
- a rib structure in which the upper portion of the connecting rib 35 and the rib 53 are continuous along the surface of the outer panel 3 with the inner wall resin layer 11b in the curved surface portion 51 interposed therebetween.
- a rib made of resin is also applied to the inner surface of the upper corner portion of the rear door opening 1g on the rear pillar portion 1e side from the end portion of the curved portion toward the outer edge portion of the outer panel 3 along the surface of the outer panel 3. It may be formed.
- the body side panel 1 may be provided with ribs as appropriate in order to further increase the torsional rigidity and the bending rigidity.
- the rib structures 15A to 15E occupy 50% or more of the entire ribs. The formation position of each rib can be reduced by setting the topology by topology optimization.
- the linear ribs 17a and 17b of the radial rib 17 receive a tensile load so that they are pulled in the longitudinal direction.
- the tensile load received by the radial ribs 17 is transmitted to the outer wall resin layer 11c of the sill portion 1a at the lower part, and is transmitted to the inner wall resin layer 11b and the outer wall resin layer 11c of the center pillar part 1d at the upper part.
- the load from the side is transmitted to the outer wall 3c including the outer wall resin layer 11c of the sill portion 1a, the inner wall 3b including the inner wall resin layer 11b of the center pillar portion 1d, and the outer wall 3c including the outer wall resin layer 11c.
- the connecting rib 19 suppresses deformation in a direction different from the tensile direction with respect to the radial rib 17. For this reason, the radial rib 17 exhibits a load transmission function efficiently.
- the connecting rib 25 suppresses deformation in a direction different from the tensile direction with respect to the radial rib 23.
- the radial ribs 29 transmit and distribute a load to the inner wall 3b including the inner wall resin layer 11b of the front pillar portion 1c and the outer wall 3c including the outer wall resin layer 11c. At this time, the connecting rib 31 restrains the radial rib 29 from being deformed in a direction different from the tensile direction.
- the radial rib 33 transmits and distributes a load to the inner wall 3b including the inner wall resin layer 11b of the rear pillar portion 1e, the outer wall 3c including the outer wall resin layer 11c, and the outer wall 3c including the outer wall resin layer 11c of the roof portion 1b.
- the connecting rib 35 suppresses deformation in a direction different from the tensile direction with respect to the radial rib 33.
- the radial ribs 37 transmit and distribute a load to the inner wall 3b including the inner wall resin layer 11b of the roof portion 1b and the outer wall 3c including the outer wall resin layer 11c of the roof portion 1b.
- the connecting rib 39 suppresses deformation in a direction different from the tensile direction with respect to the radial rib 37.
- the spider web is basically composed of a radial thread extending radially from the central portion and a substantially concentric circular thread connecting the radial threads.
- the spider web is basically composed of a radial thread extending radially from the central portion and a substantially concentric circular thread connecting the radial threads.
- the rib structure 15C disperses the impact load in the body side panel 1.
- the impact load from the front is received by compressing the linear ribs 29a, 29b, 29c of the radial rib 29 along the longitudinal direction thereof.
- the compressive load received by the radial ribs 29 is transmitted to the inner wall 3b including the inner wall resin layer 11b of the front pillar portion 1c.
- the load received by the upper linear rib 29a is transmitted to the roof portion 1b, and the load received by the lower linear rib 29c is transmitted to the sill portion 1a.
- the connecting rib 31 receives load transmission and suppresses deformation of the radial rib 29 in a direction different from the compression direction.
- the impact load received from the front is transmitted and dispersed throughout the roof portion 1b and the sill portion 1a of the body side panel 1.
- transformation of the body side panel 1 is suppressed and rigidity increases.
- the rib structure 15D disperses the impact load in the body side panel 1.
- the impact load from the rear receives the compression load such that the linear ribs 33b and 33c of the radial rib 33 are compressed along the longitudinal direction thereof.
- the rib 33a may receive a tensile load.
- the load received by the upper rib 33a is transmitted to the outer wall 3c including the outer wall resin layer 11c of the roof portion 1b.
- the load received by the central rib 33b is transmitted to the inner wall 3b including the inner wall resin layer 11b of the rear pillar portion 1e.
- the load received by the lower rib 33c is transmitted to the sill portion 1a.
- the connecting rib 35 receives load transmission and suppresses deformation of the radial rib 29 in a direction different from the compression direction and the tensile direction.
- the impact load received from the rear is transmitted and dispersed throughout the roof portion 1b and the sill portion 1a of the body side panel 1.
- transformation of the body side panel 1 is suppressed and rigidity increases.
- the rib structures 15B and 15E disperse the impact load in the body side panel 1.
- the linear ribs 23a, 23b, and 23c of the radial rib 23 are subjected to a compressive load so as to be compressed along the longitudinal direction thereof.
- the load received by the front rib 23a is transmitted to the inner wall 3b including the inner wall resin layer 11b of the roof portion 1b.
- the load received by the central rib 23b is transmitted to the inner wall 3b including the inner wall resin layer 11b of the center pillar portion 1d.
- the load received by the rear rib 23c is transmitted to the outer wall 3c including the outer wall resin layer 11c of the center pillar portion 1d.
- the connecting rib 25 receives load transmission and suppresses deformation of the radial rib 23 in a direction different from the compression direction.
- the crushing load received by the roof portion 1b in the rib structure 15B is transmitted and distributed to the entire body side panel 1 through the roof portion 1b and the center pillar portion 1d in front of the rib structure 15B.
- the linear ribs 37a, 37b, and 37c of the radial rib 37 are compressed along the longitudinal direction thereof to receive the compressive load.
- the load received by the radial ribs 37 is transmitted to the inner wall 3b including the inner wall resin layer 11b of the roof portion 1b.
- the load received by the front rib 37a is transmitted to the front pillar 1c from the front roof portion 1b from the portion directly receiving the crushing load, and the load received by the central and rear ribs 37b, 37c is crushing. It is transmitted from the roof portion 1b behind the portion directly receiving the load to the center pillar portion 1d.
- the connecting rib 39 receives load transmission and suppresses deformation of the radial rib 37 in a direction different from the compression direction.
- a rib structure similar to the rib structure 15E may be provided on the roof portion 1b between the center pillar portion 1d and the rear pillar portion 1e. In this case, the load received by the rib structure is distributed to the center pillar portion 1d and the rear pillar portion 1e.
- the present embodiment includes an outer panel 3 and a resin portion 7 that is integrally formed with the outer panel 3 and reinforces the outer panel 3.
- the resin portion 7 includes a plurality of linear ribs 17a and 17b that are radially formed from the outer peripheral edge of the outer panel 3 along the surface of the outer panel 3, and a plurality of linear ribs 17a. , 17b, and a connecting rib 19 connected so as to intersect.
- the rib structures 15B to 15E are similar to the rib structure 15A.
- the radial rib 17 composed of the plurality of linear ribs 17 a and 17 b receives an impact load
- the load is dispersed in the body side panel 1
- the connecting rib 19 transmits the load of the radial rib 17.
- the deformation in the direction different from the direction is efficiently suppressed.
- the sill portion 1a and the center pillar portion 1d are not provided with grid-like ribs over the entire surface.
- the body side panel 1 can achieve light weight by reducing the amount of resin used as much as possible while ensuring rigidity. Since the rigidity can be secured, the outer panel 3 and the inner panel 5 can be thinned.
- the linear ribs 17a and 17b of the radial rib 17 are most effective when a load is input along the longitudinal direction and the lateral deformation intersecting the longitudinal direction is suppressed.
- the linear ribs 17a and 17b receive a force in the direction of lateral deformation when a load is input in a direction shifted from the longitudinal direction.
- the connecting rib 19 suppresses the lateral deformation of the linear ribs 17a and 17b.
- the same effects as those of the rib structure 15A can be obtained for the rib structures 15B to 15E.
- the connecting ribs 19, 25, 31, 35, 39 of the present embodiment have a curved shape such that the outer peripheral side of the outer panel 3 is concave.
- the plurality of linear ribs 17a, 17b and the like constituting the radial ribs 17, 23, 29, 33, 37 can be orthogonal to the connecting ribs 19, 25, 31, 35, 39. Since the connecting ribs 19, 25, 31, 35, and 39 are orthogonal to the respective linear ribs, the rigidity between the ribs is further increased.
- the linear ribs and the connecting ribs 19, 25, 31, 35, 39 do not necessarily have to be orthogonal.
- the connecting ribs 19, 25, 31, 35, 39 of the present embodiment intersect with at least one of a plurality of linear ribs in a cross shape or a line shape.
- the rigidity as a rib structure consisting of the connecting ribs 19, 25, 31, 35, 39 and the radial ribs 17, 23, 29, 33, 37, that is, the rigidity between the connecting ribs and the linear ribs is further increased. .
- the radial ribs 17 and the connecting ribs 19 in the rib structure 15A of the present embodiment are provided below the center pillar portion 1d.
- the impact load (side impact load) from the side acting on the lower portion of the center pillar portion 1d can be dispersed throughout the body side panel 1 by the rib structure 15A.
- the rigidity of the body side panel 1 necessary for the side impact load on the lower portion of the center pillar portion 1d can be ensured by a minimum amount of resin.
- the radial ribs 23 and the connecting ribs 25 in the rib structure 15B of the present embodiment are provided at the upper part of the center pillar portion 1d.
- the impact load (side impact load) from the side acting on the upper portion of the center pillar portion 1d can be dispersed throughout the body side panel 1 by the rib structure 15B.
- the rib structure 15B the rigidity of the body side panel 1 necessary for a side impact load on the upper portion of the center pillar portion 1d can be ensured by a minimum amount of resin.
- the radial ribs 29 and the connecting ribs 31 in the rib structure 15C of the present embodiment are provided at the front portion of the body side panel 1.
- the impact load (front collision load) received from the front can be dispersed throughout the body side panel 1 by the rib structure 15C.
- the rigidity of the body side panel 1 necessary for the front impact load on the vehicle front end can be secured by a minimum amount of resin.
- the radial ribs 29 in the rib structure 15C of the present embodiment are formed so as to extend from the vehicle front end portion toward the sill portion 1a located at the lower portion and the roof portion 1b located at the upper portion, respectively.
- the impact load received from the front is released to the sill portion 1a and the roof portion 1b by the rib structure 15C, so that the load action on the passenger compartment can be suppressed, and occupant protection is achieved while reducing the rigidity required by the passenger compartment as much as possible. Therefore, the rigidity of the body side panel 1 can be ensured.
- the radial ribs 33 and the connecting ribs 35 in the rib structure 15D of the present embodiment are provided at the rear part of the body side panel.
- the impact load (rear impact load) received from the rear can be dispersed throughout the body side panel 1 by the rib structure 15D.
- the rib structure 15D the rigidity of the body side panel 1 necessary for the rear-end collision load on the rear end portion of the vehicle can be ensured by a minimum amount of resin.
- the radial ribs 33 in the rib structure 15D of the present embodiment are formed so as to extend from the vehicle rear end portion toward the sill portion 1a located at the lower portion and the roof portion 1b located at the upper portion, respectively.
- the impact load received from the rear is released to the sill portion 1a and the roof portion 1b by the rib structure 15D, so that the load action on the passenger compartment can be suppressed, and occupant protection is achieved while reducing the rigidity required by the passenger compartment as much as possible. Therefore, the rigidity of the body side panel 1 can be ensured.
- the radial ribs 37 and the connecting ribs 39 in the rib structure 15E of the present embodiment are provided on the roof portion 1b at the top of the front door opening 1f, and the radial ribs 37 are arranged on the front pillar 1c on the front side of the front door opening 1f and It is formed to extend toward the center pillar portion 1d on the rear side.
- the crushing load received by the rollover of the vehicle can be dispersed throughout the body side panel 1 by the rib structure 15E.
- the rigidity of the body side panel 1 necessary for the roof crushing load can be ensured by a minimum amount of resin.
- the corners of the front door opening 1f and the rear door opening 1g are formed into concave curved surface portions 41, 43, 45 and 48, 49, 51.
- the connection by the resin portion 7 is performed from the end portion of the curved surface portion 41 toward the outer peripheral side edge portions of the front pillar portion 1c and the sill portion 1a along the surface of the outer panel 3.
- Ribs 31 and 47 are formed.
- the rib 23b and the edge portion on the outer peripheral side of the roof portion 1b along the surface of the outer panel 3 and the end edge portion on the front door opening 1f side of the center pillar portion 1d An inner wall resin layer 11b of the center pillar portion 1d is formed.
- the edge portion on the outer peripheral side of the roof portion 1b and the edge portion on the rear door opening portion 1g side of the center pillar portion 1d is formed toward the surface.
- the rib 17b and the center pillar are directed from the end portion of the curved surface portion 49 toward the end edge portion on the outer peripheral side of the sill portion 1a and the end edge portion on the rear door opening 1g side of the center pillar portion 1d along the surface of the outer panel 3.
- An outer wall resin layer 11c of the portion 1d is formed.
- a connecting rib 35 and a rib 53 are formed by the resin portion 7 from the end portion of the curved surface portion 51 toward the outer peripheral edge of the rear pillar portion 1e and the sill portion 1a along the surface of the outer panel 3.
- the radial ribs 17 and 23, the connecting ribs 31 and 35, and the ribs 47 and 53 are formed.
- the load acting on the front door and the rear door is transmitted to the entire periphery of the front door opening 1f and the rear door opening 1g.
- the connecting ribs 31, 35, the straight ribs 17a, 17b, 23b, 23c and the ribs 47, 53 are used.
- the load can be distributed to the outer peripheral edge, and the rigidity can be secured even when the load is input to the door.
- the linear ribs 17 and 17b of the radial ribs 17 in the rib structure 15A are formed so that the cross-sectional area decreases as the distance from the edge on the outer peripheral side of the sill portion 1a increases.
- the load applied to the vicinity of the end portion on the side where the cross-sectional area of the linear ribs 17, 17 b is large decreases as it goes inward of the body side panel 1. For this reason, the amount of resin can be reduced as much as possible by reducing the cross-sectional area toward the inner side (the front end side of the linear ribs 17 and 17b) according to the required rigidity.
- the linear ribs of the radial ribs 23, 29, 33, and 37 of the rib structures 15B to 15E are also formed so that the cross-sectional area decreases as the distance from the outer edge of the body side panel 1 increases. May be.
- the intersection of the rib 17b and the horizontal connecting rib 21 in the radial rib 17 is overlaid with resin to form the overlaid portion 27.
- ribs can be firmly joined.
- a build-up portion made of resin may also be formed at the intersection of other ribs.
- the resin layer 11 is formed on the surface of the outer panel 3, and the radial ribs 17, 23, 29, 33, 37 and the connecting ribs 19, 25, 31, 35, 39 are integrally formed on the surface of the resin layer 11. ing. Since the radial ribs 17, 23, 29, 33, 37 and the connecting ribs 19, 25, 31, 35, 39 are connected to each other through the resin layer 11, the radial ribs 17, 23, 29, 33, 37 are firmly joined to the outer panel 3. It can be demonstrated more reliably than the function of.
- the resin portion 7 of the present embodiment is a thermoplastic resin and contains carbon reinforcing fibers.
- a thermoplastic resin By using a thermoplastic resin, the resin and the fiber can be mixed, put into a mold in a semi-solid state, and press-molded. In this case, since the resin and the fiber do not pass through the nozzle as in the case of injection molding, the fiber can be a relatively long discontinuous long fiber (about 1 mm to 10 mm). When the resin and fibers pass through the nozzle, the fibers are cut and become discontinuous short fibers (about 0.1 mm to 1 mm). By using discontinuous long fibers, the rigidity of the resin portion 7 can be increased and the rigidity of the body side panel 1 can be increased as compared with the case of using discontinuous short fibers.
- the resin portion 7 is not limited to a thermoplastic resin, and a thermosetting resin may be used.
- the outer panel 3 set in the mold can be injection press molded with resin.
- the resin portion 7 can be integrally formed in the outer panel 3 in a shorter time, and the degree of freedom of the rib shape is also improved.
- CFRP pellets in which carbon fiber and resin are mixed in advance may be put into an injection press molding machine and melted by heating. The resin pellets and continuous carbon fiber are each directly injected into the injection press molding machine.
- a method may be used in which fibers are cut to form discontinuous fibers while being charged and heated and mixed with a screw.
- the carbon fiber may be either regular tow or large tow.
- the carbon fiber may be a recycled material or a non-woven fabric.
- Glass fiber may be used instead of carbon fiber as long as the rigidity of the body side panel 1 can be ensured.
- the carbon reinforcing fiber of the present embodiment is such that the radial ribs 17, 23, 29, 33, 37 and the ribs 13 such as the connecting ribs 19, 25, 31, 35, 39 are in a height direction from the surface of the outer panel 3.
- the direction orthogonal to the intersecting direction is arranged as the longitudinal direction.
- the horizontal direction in the drawing is the height direction of the rib 13, and the carbon reinforcing fibers 55 are oriented in the vertical direction in the drawing.
- the ribs 13 shown in FIG. 7A are in close contact with the inner surfaces of the side wall 3a, the inner wall 3b, and the outer wall 3c of the outer panel 3, and have a plate shape having a certain thickness in a direction orthogonal to the paper surface in the drawing.
- the outer panel 3 receives an impact load (side collision load) from the right side (vehicle width direction outer side) in FIG. 7A
- the rib 13 is oriented in a direction orthogonal to the height direction of the rib 13.
- the certain carbon reinforcing fiber 55 ensures rigidity.
- the carbon reinforcing fibers 55 are oriented in the direction orthogonal to the cross section in the same manner as the rib 13.
- the carbon reinforcing fiber 55 has a longitudinal direction in a direction orthogonal to the height direction of the rib 13.
- an inner panel 5 is fixed as a second metal panel to an outer panel 3 in which a resin portion 7 is integrally formed.
- the amount of resin can be reduced as compared with the case where the inner panel 5 is not provided.
- the metal panel in which the resin part 7 is integrally formed is the outer panel 3
- the second metal panel is the inner panel 5
- the resin part 7 is provided at a portion facing the inner panel 5 of the outer panel 3. ing.
- rigidity can be secured by receiving a load from the side of the vehicle by the outer panel 3 and the resin portion 7.
- FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 according to the second embodiment.
- the outer panel 3A has a substantially flat plate shape similar to the inner panel 5 in FIG. 4, and the inner panel 5A has a shape substantially similar to the outer panel 3 in FIG. That is, the inner panel 5A includes, in the sill portion 1a, a side wall 5Aa located on the opposite side of the outer panel 3A, and an inner wall 5Ab extending from one end portion (upper end in FIG. 8) of the side wall 5Aa toward the outer panel 3A. And an outer wall 5Ac extending from the other end (the lower end in FIG. 8) of the side wall 5Aa toward the outer panel 3A.
- the inner flange 5Ad protrudes from the end of the inner wall 5Ab on the outer panel 3A side toward the front door opening 1f (upward in FIG. 8), and the outer flange 5Ae extends from the end of the outer wall 5Ac on the outer panel 3A side to the front door. It protrudes toward the outside of the opening 1f (downward in FIG. 8).
- the outer panel 3A and the inner panel 5A are integrated by joining the inner and outer flanges 5Ad and 5Ae of the inner panel 5A to the outer panel 3A by welding.
- the floor panel 9 is joined and fixed by welding.
- the inner panel 5A has a roof portion 1b and front, center, and rear pillar portions 1c, 1d, and 1e basically in the same manner as the cross-sectional shape of the sill portion 1a.
- a flange and an outer flange are provided.
- the resin portion 7 is integrally formed at a portion of the inner panel 5A facing the outer panel 3A, and includes a resin layer 11 and ribs 13 like the resin portion 7 in FIG.
- the metal panel in which the resin part 7 is integrally formed is the inner panel 5A
- the second metal panel is the outer panel 3A
- the resin part 7 is provided at a portion facing the outer panel 3A of the inner panel 5A. ing.
- sink marks at the time of molding of the resin portion 7 are generated on the inner panel 5A side, so that it is possible to suppress deterioration in the appearance quality of the outer painted surface of the outer panel 3A.
- the present embodiment includes an outer panel 3 and a resin portion 7 that is integrally formed with the outer panel 3 and reinforces the outer panel 3.
- the resin portion 7 receives the radial ribs 17, 23, 29, 33, and 37 as first ribs that radially distribute the input load in the rib structures 15A to 15E, and the load input to the radial rib.
- the radial ribs 17, 23, 29, 33, and 37 receive an impact load
- the load is dispersed in the body side panel 1, and the connecting ribs 19, 25, 31, 35, and 39 are deformed by the radial ribs. Is effectively suppressed.
- the sill portion 1a and the center pillar portion 1d are not provided with grid-like ribs over the entire surface.
- the body side panel 1 can achieve light weight by reducing the amount of resin used as much as possible while ensuring rigidity. Since the rigidity can be secured, the outer panel 3 and the inner panel 5 can be thinned.
- FIG. 9 is a modification of FIG. 4, and the inner panel 5B is changed from a flat plate shape of FIG. 4 to a cross-sectional hat shape.
- the rigidity of the body side panel 1 is further increased, and the amount of resin can be reduced as compared with the example of FIG.
- FIG. 10 shows a body side panel 10 of an automobile according to the third embodiment.
- the body side panel 10 does not use the inner panel 5 in contrast to the body side panel 1 according to the first embodiment shown in FIG. That is, the resin portion 7 is integrally formed on the outer panel 3 on the vehicle compartment side.
- the floor panel 90 is joined to the outer flange 3e of the outer panel 3 by welding.
- the resin portion 7 includes the rib structures 15A to 15E, it is possible to achieve a reduction in weight by minimizing the amount of resin used while ensuring rigidity. .
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Abstract
ボディサイドパネル(1)は、金属パネル(3)と、金属パネル(3)に一体成形されて金属パネル(3)を補強する樹脂(7)と、を備える。樹脂(7)は、金属パネル(3)の表面に形成される樹脂層(11)と、樹脂層(11)から立ち上がるリブ(13)と、を備える。リブ(13)は、外周側の端縁部から金属パネル(3)の表面に沿って放射状に形成される複数の直線状のリブ(17a,17b)と、複数の直線状のリブ(17a,17b)に対し、交差するようにして連結する連結リブ(19)と、を有する。
Description
本発明は、金属パネルを樹脂によって強化したボディサイドパネルに関する。
アルミニウムの基体に対し、例えば炭素繊維を補強用材料とする熱可塑性成プラスチックを一体成形したハイブリッド設計の軽量部材が知られている(特許文献1)。特許文献1の軽量部材は、例えば自動車におけるピラーやボディサイド下部の敷居構造物において、プラスチックによるリブ構造が形成されている。
特許文献1の軽量部材は、衝撃荷重に対して剛性を向上させるために、プラスチックによる格子状のリブを、ボディサイド下部やピラーのほぼ全面に形成している。このため、樹脂の使用量が多くなり、軽量化に限界がある。
そこで、本発明は、樹脂を金属パネルに一体成形したボディサイドパネルの軽量化を、剛性を確保しながら達成することを目的としている。
本発明の一態様に係わるボディサイドパネルは、金属パネルに一体成形された樹脂が、金属パネルの外周側の端縁部から放射状に形成される複数の直線状のリブと、複数の直線状のリブに連結する連結リブと、を有する。
本発明によれば、樹脂を金属パネルに一体成形したボディサイドパネルの軽量化を、剛性を確保しながら達成することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
[第1の実施形態]
図1~図3を参照して、第1実施形態に係わる自動車のボディサイドパネル1を説明する。なお、図1に示すボディサイドパネル1は、左側のボディサイドパネルであり、右側のボディサイドパネルは、左側のボディサイドパネルに対して左右対称形状であるため説明は省略する。図中の矢印FRで示す方向が車両前方、矢印UPで示す方向が車両上方、矢印RHで示す方向が車両右方である。
図1~図3を参照して、第1実施形態に係わる自動車のボディサイドパネル1を説明する。なお、図1に示すボディサイドパネル1は、左側のボディサイドパネルであり、右側のボディサイドパネルは、左側のボディサイドパネルに対して左右対称形状であるため説明は省略する。図中の矢印FRで示す方向が車両前方、矢印UPで示す方向が車両上方、矢印RHで示す方向が車両右方である。
図1に示すボディサイドパネル1は、下部に位置して車両前後方向に延在するシル部1aと、上部に位置して車両前後方向に延在するルーフ部1bと、シル部1aとルーフ部1bとを接続するフロント、センター及びリアの各ピラー部1c,1d,1eと、を備えている。各ピラー部1c,1d,1eは上下方向に向けて延在している。フロントピラー部1cは車両前部に位置し、リアピラー部1eは車両後部に位置し、センターピラー部1dは、フロントピラー部1cとリアピラー部1eとの間に位置している。フロントピラー部1cとセンターピラー部1dとの間にはフロントドア開口部1fが形成され、センターピラー部1dとリアピラー部1eとの間には、リアドア開口部1gが形成されている。
ボディサイドパネル1は、図2及び、図1のA-A断面図である図4に示すように、車幅方向外側に位置するアウタパネル3と、車幅方向内側(車室側)に位置するインナパネル5と、アウタパネル3とインナパネル5との間に位置する樹脂部7と、を備えている。アウタパネル3及びインナパネル5は、例えばアルミニウム板または鋼鈑で構成した金属パネルであり、板厚は、0.3mm~3mm程度である。なお、図4は、図1では図示していないフロアパネル9を含んでいる。
図4に示すように、アウタパネル3は、インナパネル5と反対側に位置する側壁3aと、側壁3aの一方の端部(図4中では上端)からインナパネル5に向けて延在する内壁3bと、側壁3aの他方の端部(図4中では下端)からインナパネル5に向けて延在する外壁3cとを備えている。内壁3bのインナパネル5側の端部から、内フランジ3dが、フロントドア開口部1f(図4中では上方)に向けて突出し、外壁3cのインナパネル5側の端部から、外フランジ3eがフロントドア開口部1fの外側(図4中では下方)に向けて突出している。インナパネル5は、全体としてほぼ平板形状となっている。
アウタパネル3の内外のフランジ3d,3eをインナパネル5に溶接により接合することで、アウタパネル3とインナパネル5とを一体化する。図4に示すように、シル部1aにおいて、インナパネル5のアウタパネル3と反対側に、フロアパネル9を溶接によって接合固定している。なお、アウタパネル3は、ルーフ部1b及び、フロント、センター及びリアの各ピラー部1c,1d,1eについても、基本的にはシル部1aの断面形状と同様に、側壁、内壁、外壁、内フランジ及び外フランジを備えている。
なお、ここでの「内壁」とは、シル部1a、ルーフ部1b、フロント及びリアの各ピラー部1c,1eにおいて、フロントドア開口部1fまたはリアドア開口部1g側に位置するアウタパネル3の壁部であり、「外壁」とは、アウタパネル3の外周側の壁部である。但し、センターピラー部1dにおいては、「内壁」がフロントドア開口部1f側のアウタパネル3の壁部であり、「外壁」がリアドア開口部1g側のアウタパネル3の壁部である。内フランジ及び外フランジは、図1~図3では省略している。
樹脂部7は、図3、図4に示すように、アウタパネル3のインナパネル5に対向する部位に一体成形して設けてある。樹脂部7は、例えばポリアミド等の熱可塑性樹脂に炭素繊維等の強化繊維を混入させた複合材料であり、射出成形や射出プレス成形によってアウタパネル3に一体成形する。樹脂部7は、樹脂層11とリブ13とを備えている。樹脂部7は、強化繊維が混入されていなくてもよい。
樹脂層11は、アウタパネル3のインナパネル5側の側壁3a、内壁3b、外壁3cの表面のほぼ全域にわたり形成してある。すなわち、樹脂層11は、側壁3aに対応する側壁樹脂層11a、内壁3bに対応する内壁樹脂層11b、外壁3cに対応する外壁樹脂層11cを備えている。ルーフ部1b及び、フロント、センター及びリアの各ピラー部1c,1d,1eについても、基本的にはシル部1aの断面形状と同様に、側壁に対応する側壁樹脂層、内壁に対応する内壁樹脂層、外壁に対応する外壁樹脂層を備えている。
リブ13は、樹脂層11のアウタパネル3と反対側の表面に形成している。図4では、樹脂層11に設けたリブ13を簡略化して示している。樹脂層11の厚さは、アウタパネル3及びインナパネル5と同様に0.3mm~3mm程度である。
図3に示すように、リブ13は、少なくともリブ構造15A,15B,15C,15D,15Eを含んでいる。リブ構造15Aは、センターピラー部1dとシル部1aとの交差部であって、センターピラー部1dの下部に位置している。リブ構造15Bは、センターピラー部1dとルーフ部1bとの交差部であって、センターピラー部1dの上部に位置している。リブ構造15Cは、フロントピラー部1cのシル部1a近傍に位置している。リブ構造15Dは、リアピラー部1eのシル部1a近傍に位置している。リブ構造15Eは、ルーフ部1bのフロントピラー部1c近傍に位置している。
リブ構造15Aは、放射状リブ17と連結リブ19とで構成している。放射状リブ17は、複数(ここでは2本)の直線状のリブ17a,17bを備え、センターピラー部1dの下方のシル部1aの下端縁を起点として、センターピラー部1dに向けて放射状となっている。直線状のリブ17aは、センターピラー部1dの前縁1d1に向けて、前縁1d1とほぼ同一直線状となるように延在している。直線状のリブ17bは、センターピラー部1dの後縁1d2に向けて、後縁1d2とほぼ同一直線状となるように延在している。上記起点となるシル部1aの下端縁は、アウタパネル3の外周側の端縁部に相当する。
複数の直線状のリブ17a,17bのうち前側のリブ17aは、シル部1aにおける外壁樹脂層11cと、センターピラー部1dにおける前縁1d1の内壁樹脂層11bとを接続している。後側のリブ17bは、シル部1aにおける外壁樹脂層11cと、センターピラー部1dにおける後縁1d2の外壁樹脂層11cとを接続している。複数の直線状のリブ17a,17bは、シル部1aから離れるに従って、センターピラー部1d側ほど断面積が小さくなるように、先細形状となっている。
連結リブ19は、アウタパネル3の外周側(図3中で下側)に向かって凹となるような曲線形状であり、複数の直線状のリブ17a,17bを互いに連結している。曲線形状としては、例えば円弧形状や楕円の一部を示す形状でよく、これら円弧形状等の内側がアウタパネル3の外周側に対応する。連結リブ19の前後両側の端部19a,19bは、シル部1aの外壁樹脂層11cに接続している。連結リブ19は、前後両側においてシル部1aの内壁樹脂層11bに接続している。
連結リブ19は、直線状のリブ17a,17bに対して交差する部位が、図5に示すように直交している。連結リブ19と直線状のリブ17a,17bとが直交する構造とは、連結リブ19の中心曲線をP、直線状のリブ17a,17bの中心直線をQとし、中心曲線Pの中心直線Qとの交差部における接線をRとしたときに、中心直線Qと接線Rとが直交する場合である。また、連結リブ19と、直線状のリブ17a,17bは、十文字状またはすじかい状に交差している。
シル部1aとセンターピラー部1dとの境界部分には、車両前後方向に延在する水平連結リブ21を形成している。水平連結リブ21は、直線状のリブ17a,17bに対し交差するようにして連結し、かつ前後両端を連結リブ19に接続している。水平連結リブ21は、シル部1aにおける内壁樹脂層11bとほぼ同一直線上に位置している。
リブ同士が交差する部位、例えば図3における直線状のリブ17bと水平連結リブ21とが交差する部位は、図6に示すように四つの角部内面をR形状として肉盛り部27を形成している。
リブ構造15Bは、放射状リブ23と連結リブ25とで構成している。放射状リブ23は、複数(ここでは3本)の直線状のリブ23a,23b,23cを備え、センターピラー部1dの上方のルーフ部1bの上端縁を起点として、センターピラー部1dに向けて放射状となっている。直線状のリブ23aは、ルーフ部1bの上端縁を起点として、センターピラー部1dとルーフ部1bとの間の角部のルーフ部1b側の下縁に向けて延在している。直線状のリブ23b,23cは、ルーフ部1bの上端縁を起点として、センターピラー部1dの前後両縁1d1,1d2に向けてそれぞれ延在している。上記起点となるルーフ部1bの上端縁は、アウタパネル3の外周側の端縁部に相当する。
複数の直線状のリブ23a,23b,23cのうち、前側のリブ23aは、ルーフ部1bにおける外壁樹脂層11cと、センターピラー部1dとルーフ部1bとの間の角部のルーフ部1b近傍における内壁樹脂層11bとを接続している。中央に位置する直線状のリブ23bは、ルーフ部1bにおける外壁樹脂層11cと、センターピラー部1dにおける前縁1d1の内壁樹脂層11bとを接続している。後側に位置する直線状のリブ23cは、ルーフ部1bにおける外壁樹脂層11cと、センターピラー部1dにおける後縁1d2の外壁樹脂層11cとを接続している。
連結リブ25は、アウタパネル3の外周側(図3中で上側)が内側となるような曲線形状であり、複数の直線状のリブ23a,23b,23cを互いに連結している。曲線形状としては、例えば円弧形状や楕円の一部を示す形状でよく、これら円弧形状等の内側がアウタパネル3の外周側に対応する。連結リブ25は、直線状のリブ23a,23b,23cに対して交差する部位が、リブ構造15Aの連結リブ19と直線状のリブ17a,17bとが交差する部位と同様に直交している。また、連結リブ25と、直線状のリブ23b、23cは、十文字状またはすじかい状に交差している。
連結リブ25の前後両側の端部25a,25bは、ルーフ部1bの外壁樹脂層11cに接続している。連結リブ25は、前側においてルーフ部1bの内壁樹脂層11b及びセンターピラー部1dの内壁樹脂層11bに接続している。連結リブ25は、後側においてルーフ部1bの内壁樹脂層11b及びセンターピラー部1dの外壁樹脂層11cに接続している。
リブ構造15Cは、放射状リブ29と連結リブ31とで構成している。放射状リブ29は、複数(ここでは3本)の直線状のリブ29a,29b,29cを備え、フロントピラー部1cの前端縁付近を起点として、後方に向けて放射状となっている。複数の直線状のリブ29a,29b,29cは、フロントピラー部1cの外壁樹脂層11cとフロントピラー部1cの内壁樹脂層11bとを接続している。
リブ29aは、その延長線がフロントドア開口部1fにおけるルーフ部1bと交差するように、後方斜め上方に指向している。リブ29bは、その延長線がセンターピラー部1dと交差するように、後方やや斜め上方に指向している。リブ29cは、その延長線がフロントドア開口部1fにおけるシル部1aと交差するように、後方斜め下方に指向している。上記起点となるフロントピラー部1cの前端縁付近は、アウタパネル3の外周側の端縁部に相当する。
連結リブ31は、アウタパネル3の外周側(図3中で右側)が内側となるような曲線形状であり、複数の直線状のリブ29a,29b,29cを互いに連結している。曲線形状としては、例えば円弧形状や楕円の一部を示す形状でよく、これら円弧形状等の内側がアウタパネル3の外周側に対応する。連結リブ31は、直線状のリブ29a,29b,29cに対して交差する部位が、リブ構造15Aの連結リブ19と直線状のリブ17a,17bとが交差する部位と同様に直交している。また、連結リブ31と、直線状のリブ29a、29bは、十文字状またはすじかい状に交差している。
連結リブ31の上下両側の端部31a,31bは、フロントピラー部1cの外壁樹脂層11cに接続している。連結リブ31は、前側において、リブ29b,29c相互間がフロントピラー部1cの内壁樹脂層11bに接続している。
リブ構造15Dは、放射状リブ33と連結リブ35とで構成している。放射状リブ33は、複数(ここでは3本)の直線状のリブ33a,33b,33cを備え、リアピラー部1eの後端縁付近を起点として、上方または後方に向けて放射状となっている。リアピラー部1eの後端縁は、ホイールハウスを構成する部分に対応している。上記起点となるリアピラー部1eの後端縁付近は、アウタパネル3の外周側の端縁部に相当する。
複数の直線状のリブ33a,33b,33cうち、リブ33aは、上方のルーフ部1bに向けて延在し、リアピラー部1eの外壁樹脂層11cとルーフ部1bの外壁樹脂層11cとを接続している。リブ33bは、センターピラー部1dのルーフ部1b近傍に向けて延在し、リアピラー部1eの外壁樹脂層11cとリアピラー部1eの内壁樹脂層11bとを接続している。リブ33cは、リアドア開口部1gにおけるシル部1aに向けて延在し、リアピラー部1eの外壁樹脂層11cとシル部1aの内壁樹脂層11bとを接続している。このとき、リブ33cと、シル部1aの内壁樹脂層11bとでほぼ同一直線状となるよう形成される。
連結リブ35は、アウタパネル3の外周側(図3中で左側)が内側となるような曲線形状であり、複数の直線状のリブ33a,33b,33cを互いに連結している。曲線形状としては、例えば円弧形状や楕円の一部を示す形状でよく、これら円弧形状等の内側がアウタパネル3の外周側に対応する。連結リブ35は、放射状リブ33のうちリブ33b,33cに対して交差する部位が、リブ構造15Aの連結リブ19と直線状のリブ17a,17bとが交差する部位と同様に直交している。連結リブ35とリブ33aとが交差する部位についても直交に近い角度となっている。また、連結リブ35と、直線状のリブ33a、33cは、十文字状またはすじかい状に交差している。
連結リブ35の上下両側の端部35a,35bは、リアピラー部1eの外壁樹脂層11cに接続している。連結リブ35は、リブ33b,33c相互間のリブ33b近傍位置において、リアピラー部1eの内壁樹脂層11bに接続している。
リブ構造15Eは、放射状リブ37と連結リブ39とで構成している。放射状リブ37は、複数(ここでは3本)の直線状のリブ37a,37b,37cを備え、ルーフ部1bの上端縁付近を起点として、下方に向けて放射状となっている。上記起点となるルーフ部1bの上端縁付近は、アウタパネル3の外周側の端縁部に相当する。
複数の直線状のリブ37a,37b,37cは、下方に向けて延在し、ルーフ部1bの外壁樹脂層11cとルーフ部1bの内壁樹脂層11bとを接続している。リブ37aは、下端が、上端よりも前方となるよう傾斜し、ルーフ部1bの内壁樹脂層11bに対し、後方から前方に向かうように接続している。リブ37bは、下端が、上端よりも後方となるよう傾斜し、ルーフ部1bの内壁樹脂層11bに対し、ほぼ直角となるよう接続している。リブ37cは、下端が、上端よりも前方となるよう傾斜し、ルーフ部1bの内壁樹脂層11bに対し、前方から後方に向かうように接続している。
連結リブ39は、アウタパネル3の外周側(図3中で上側)が内側となるような曲線形状であり、複数の直線状のリブ37a,37b,37cを互いに連結している。曲線形状としては、例えば円弧形状や楕円の一部を示す形状でよく、これら円弧形状等の内側がアウタパネル3の外周側に対応する。連結リブ39は、直線状のリブ37a,37b,37cに対して交差する部位が、リブ構造15Aの連結リブ19と直線状のリブ17a,17bとが交差する部位と同様に直交している。また、連結リブ39と、直線状のリブ37a、37cは、十文字状またはすじかい状に交差している。
連結リブ39の前後両側の端部39a,39bは、ルーフ部1bの外壁樹脂層11cに接続している。連結リブ39は、リブ37a,37c相互間のリブ37bに対応する部位が、ルーフ部1bの内壁樹脂層11bに接続している。
フロントドア開口部1fは、フロントピラー部1c側の下部、センターピラー1d側の上部及び下部が、凹状の曲面部41,43,45となっている。曲面部41の上端付近の内壁樹脂層11bとフロントピラー部1cの上部の外壁樹脂層11cとを、リブ構造15Cの端部31a側の連結リブ31により接続している。曲面部41の下端付近の内壁樹脂層11bとシル部1aの外壁樹脂層11cとを、シル部1a内に設けてあるリブ47により接続している。リブ47は、曲面部41の下端付近から、後方斜め下方に延在している。この場合,曲面部41における内壁樹脂層11bを間にして、連結リブ31の上部とリブ47とが、アウタパネル3の表面に沿って連続するリブ構造となる。
曲面部43におけるセンターピラー部1d側の端部付近の内壁樹脂層11bとルーフ部1bの外壁樹脂層11cとを、リブ構造15Bの直線状のリブ23bにより接続している。この場合、曲面部43における内壁樹脂層11bを間にして、直線状のリブ23bとセンターピラー部1dの内壁樹脂層11bとが、アウタパネル3の表面に沿って連続するリブ構造となる。
曲面部45におけるセンターピラー部1d側の端部付近の内壁樹脂層11bとシル部1aの外壁樹脂層11cとを、リブ構造15Aの直線状のリブ17aにより接続している。この場合、曲面部45における内壁樹脂層11bを間にして、直線状のリブ17aとセンターピラー部1dの内壁樹脂層11bとが、アウタパネル3の表面に沿って連続するリブ構造となる。なお、フロントドア開口部1fのフロントピラー部1c側の上部の角部内面についても、凹状の曲面部として、当該曲面部の端部からアウタパネル3の表面に沿ってアウタパネル3の外周側の端縁部に向けて、樹脂によるリブを形成してもよい。
リアドア開口部1gは、センターピラー1d側の上部、下部及びリアピラー部1e側の下部が、凹状の曲面部48,49,51となっている。曲面部48におけるセンターピラー部1d側の端部付近の外壁樹脂層11cとルーフ部1bの外壁樹脂層11cとを、リブ構造15Bの直線状のリブ23cにより接続している。この場合、曲面部48における外壁樹脂層11cを間にして、直線状のリブ23cとセンターピラー部1dの外壁樹脂層11cとが、アウタパネル3の表面に沿って連続するリブ構造となる。なお、ここでは、曲面部48における樹脂層を、センターピラー部1dと同様に外壁樹脂層11cとしている。
曲面部49におけるセンターピラー部1d側の端部付近の外壁樹脂層11cとシル部1aの外壁樹脂層11cとを、リブ構造15Aの直線状のリブ17bにより接続している。この場合、曲面部49における外壁樹脂層11cを間にして、直線状のリブ17bとセンターピラー部1dの外壁樹脂層11cとが、アウタパネル3の表面に沿って連続するリブ構造となる。なお、ここでは、曲面部49における樹脂層を、センターピラー部1dと同様に外壁樹脂層11cとしている。
曲面部51の上端付近の内壁樹脂層11bとリアピラー部1eの外壁樹脂層11cとを、リブ構造15Dの端部35a側の連結リブ35により接続している。曲面部51の下端付近とシル部1aの外壁樹脂層11cとを、シル部1a内に設けてあるリブ53により接続している。リブ53は、曲面部51の下端付近から、前方斜め下方に延在し、リブ構造15Aの連結リブ19の端部19b付近に接続している。この場合、曲面部51における内壁樹脂層11bを間にして、連結リブ35の上部とリブ53とが、アウタパネル3の表面に沿って連続するリブ構造となる。なお、リアドア開口部1gのリアピラー部1e側の上部の角部内面についても、曲面部の端部からアウタパネル3の表面に沿ってアウタパネル3の外周側の端縁部に向けて、樹脂によるリブを形成してもよい。
ボディサイドパネル1は、上記したリブ構造15A~15Eやリブ47,53の他、ねじり剛性や曲げ剛性をより高めるために、適宜リブを追加して設けてもよい。但し、リブ構造15A~15Eは、全体のリブのうちの50%以上を占めるものとする。各リブの形成位置は、トポロジー最適化により設定することで、より軽量化を達成できる。
次に、上記したボディサイドパネル1を備える自動車が衝突等により衝撃荷重を受けたときの、ボディサイドパネル1における荷重伝達形態について説明する。
車両が側方から衝撃荷重を受ける場合、例えばリブ構造15A付近が側方から荷重受けたときには、放射状リブ17の直線状のリブ17a,17bがその長手方向に引っ張られるようにして引張荷重を受ける。放射状リブ17が受けた引張荷重は、下部ではシル部1aの外壁樹脂層11cに伝達され、上部ではセンターピラー部1dの内壁樹脂層11b及び外壁樹脂層11cに伝達される。
これにより、側方からの荷重がシル部1aの外壁樹脂層11cを含む外壁3c及び、センターピラー部1dの内壁樹脂層11bを含む内壁3b、外壁樹脂層11cを含む外壁3cに伝達してボディサイドパネル1の全体に分散され、ボディサイドパネル1の変形が抑制されて剛性が高まる。このとき、連結リブ19が、放射状リブ17に対して引張方向と異なる方向への変形を抑える。このため、放射状リブ17は、荷重伝達機能を効率よく発揮する。
リブ構造15B~15Dにおいても同様に、車両が側方から衝撃荷重を受ける場合には、放射状リブ23,29,33,37のそれぞれの直線状のリブが受ける引張荷重を他の部位に伝達してボディサイドパネル1の全体に分散する。放射状リブ23は、ルーフ部1bの外壁樹脂層11cを含む外壁3c及び、センターピラー部1dの内壁樹脂層11bを含む内壁3b及び、外壁樹脂層11cを含む外壁3cに、荷重を伝達して分散する。このとき、連結リブ25が、放射状リブ23に対して引張方向と異なる方向への変形を抑える。放射状リブ29は、フロントピラー部1cの内壁樹脂層11bを含む内壁3b及び、外壁樹脂層11cを含む外壁3cに、荷重を伝達して分散する。このとき、連結リブ31が、放射状リブ29に対して引張方向と異なる方向への変形を抑える。
放射状リブ33は、リアピラー部1eの内壁樹脂層11bを含む内壁3b、外壁樹脂層11cを含む外壁3c及び、ルーフ部1bの外壁樹脂層11cを含む外壁3cに、荷重を伝達して分散する。このとき、連結リブ35が、放射状リブ33に対して引張方向と異なる方向への変形を抑える。放射状リブ37は、ルーフ部1bの内壁樹脂層11bを含む内壁3b及び、ルーフ部1bの外壁樹脂層11cを含む外壁3cに、荷重を伝達して分散する。このとき、連結リブ39が、放射状リブ37に対して引張方向と異なる方向への変形を抑える。
このような、放射状リブ17,23,29,33,37による張力発生と、連結リブ19,25,31,35,39の放射状リブ17,23,29,33,37に対する変形の抑制作用は、蜘蛛の巣に例えることができる。蜘蛛の巣は、基本的には中心部から放射状に延びる放射状の糸と、放射状の糸を連結するほぼ同心円状の円形の糸とで構成される。この場合、蜘蛛の巣の中心部に力が作用すると、放射状の糸がその長手方向に張力を受けながら引っ張られるようにして変形し、その際円形の糸が放射状の糸の引張発生方向と異なる方向への変形を抑制する。
車両が前方から衝撃荷重を受ける場合には、ボディサイドパネル1においてリブ構造15Cが衝撃荷重を分散させる。前方からの衝撃荷重は、放射状リブ29の直線状のリブ29a,29b,29cがその長手方向に沿って圧縮されるようにして圧縮荷重を受ける。放射状リブ29が受けた圧縮荷重は、フロントピラー部1cの内壁樹脂層11bを含む内壁3bに伝達される。このうち、上部の直線状のリブ29aが受けた荷重は、ルーフ部1bに伝達され、下部の直線状のリブ29cが受けた荷重は、シル部1aに伝達される。このとき、連結リブ31が、荷重伝達を受けるとともに、放射状リブ29に対して圧縮方向と異なる方向への変形を抑える。
このように、前方から受けた衝撃荷重は、ボディサイドパネル1のルーフ部1b及びシル部1aを介して全体に伝達されて分散される。これにより、ボディサイドパネル1の変形が抑制されて剛性が高まる。
車両が後方から衝撃荷重を受ける場合には、ボディサイドパネル1においてリブ構造15Dが衝撃荷重を分散させる。後方からの衝撃荷重は、放射状リブ33の直線状のリブ33b,33cがその長手方向に沿って圧縮されるようにして圧縮荷重を受ける。リブ33aについては引張荷重を受ける場合がある。上部のリブ33aが受けた荷重は、ルーフ部1bの外壁樹脂層11cを含む外壁3cに伝達される。中央のリブ33bが受けた荷重は、リアピラー部1eの内壁樹脂層11bを含む内壁3bに伝達される。下部のリブ33cが受けた荷重は、シル部1aに伝達される。このとき、連結リブ35が、荷重伝達を受けるとともに、放射状リブ29に対して圧縮方向や引張方向と異なる方向への変形を抑える。
このように、後方から受けた衝撃荷重は、ボディサイドパネル1のルーフ部1b及びシル部1aを介して全体に伝達されて分散される。これにより、ボディサイドパネル1の変形が抑制されて剛性が高まる。
車両が例えば横転時にルーフ部1bが圧壊荷重を受ける場合は、ボディサイドパネル1においてリブ構造15B,15Eが衝撃荷重を分散させる。リブ構造15Bでは、放射状リブ23の直線状のリブ23a,23b,23cがその長手方向に沿って圧縮されるようにして圧縮荷重を受ける。このうち、前方のリブ23aが受けた荷重は、ルーフ部1bの内壁樹脂層11bを含む内壁3bに伝達される。中央のリブ23bが受けた荷重は、センターピラー部1dの内壁樹脂層11bを含む内壁3bに伝達される。後方のリブ23cが受けた荷重は、センターピラー部1dの外壁樹脂層11cを含む外壁3cに伝達される。このとき、連結リブ25が、荷重伝達を受けるとともに、放射状リブ23に対して圧縮方向と異なる方向への変形を抑える。
このように、リブ構造15Bにてルーフ部1bが受ける圧壊荷重は、リブ構造15Bより前方のルーフ部1b及び、センターピラー部1dを介してボディサイドパネル1の全体に伝達されて分散される。
リブ構造15Eでは、ルーフ部1bが圧壊荷重を受けるときに、放射状リブ37の直線状のリブ37a,37b,37cがその長手方向に沿って圧縮されて圧縮荷重を受ける。放射状リブ37が受けた荷重は、ルーフ部1bの内壁樹脂層11bを含む内壁3bに伝達される。このうち、前方のリブ37aが受けた荷重は、圧壊荷重を直接受けた部分より前方のルーフ部1bからフロントピラー部1cに伝達され、中央及び後方のリブ37b,37cが受けた荷重は、圧壊荷重を直接受けた部分より後方のルーフ部1bから、センターピラー部1dに伝達される。このとき、連結リブ39が、荷重伝達を受けるとともに、放射状リブ37に対して圧縮方向と異なる方向への変形を抑える。
このように、リブ構造15Eにてルーフ部1bが受ける圧壊荷重は、フロントピラー部1c及びセンターピラー部1dを介してボディサイドパネル1の全体に伝達されて分散される。これにより、ボディサイドパネル1の変形が抑制されて剛性が高まる。なお、センターピラー部1dとリアピラー部1eとの間のルーフ部1bに、リブ構造15Eと同様のリブ構造を設けてもよい。この場合は、リブ構造が受ける荷重がセンターピラー部1d及びリアピラー部1eに分散される。
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態は、アウタパネル3と、アウタパネル3に一体成形されてアウタパネル3を補強する樹脂部7と、を備える。樹脂部7は、リブ構造15Aにおいて、アウタパネル3の外周側の端縁部からアウタパネル3の表面に沿って放射状に形成される複数の直線状のリブ17a,17bと、複数の直線状のリブ17a,17bに対し、交差するようにして連結する連結リブ19と、を有する。リブ構造15B~15Eについても、リブ構造15Aと同様な構造である。
この場合、複数の直線状のリブ17a,17bで構成される放射状リブ17が衝撃荷重を受けたときに、ボディサイドパネル1内で荷重を分散し、連結リブ19が、放射状リブ17の荷重伝達方向と異なる方向への変形を効率よく抑制する。このとき、例えばシル部1aやセンターピラー部1dには、その全面にわたり格子状のリブを設けていない。このため、ボディサイドパネル1は、剛性を確保しながら、樹脂の使用量を極力少なくして、軽量化を達成できる。剛性を確保できることから、アウタパネル3やインナパネル5の薄型化も達成できる。
放射状リブ17の直線状のリブ17a,17bは、その長手方向に沿って荷重が入力されたときに、長手方向に対して交差する横方向の変形が抑えられて最も効力を発揮する。しかし、直線状のリブ17a,17bは、長手方向に対してずれた方向に荷重が入力されたときには、横方向に変形する方向に力を受ける。このとき、連結リブ19が、直線状のリブ17a,17bの横方向への変形を抑制する。リブ構造15B~15Eについても、リブ構造15Aと同様な作用効果が得られる。
本実施形態の連結リブ19,25,31,35,39は、アウタパネル3の外周側が凹となるような曲線形状である。これにより、放射状リブ17,23,29,33,37を構成する複数の直線状のリブ17a,17b等を、連結リブ19,25,31,35,39に対して直交させることができる。連結リブ19,25,31,35,39がそれぞれの直線状のリブに対して直交していることで、リブ同士の剛性がより高まる。なお、直線状のリブと連結リブ19,25,31,35,39とは、必ずしも直交していなくてもよい。
本実施形態の連結リブ19,25,31,35,39は、複数の直線状のリブの少なくとも1つと、十文字状またはすじかい状に交差している。これにより、連結リブ19,25,31,35,39と放射状リブ17,23,29,33,37と、からなるリブ構造体としての剛性、つまり連結リブと直線状リブ同士の剛性がより高まる。
本実施形態のリブ構造15Aにおける放射状リブ17及び連結リブ19は、センターピラー部1dの下部に設けられている。この場合、センターピラー部1dの下部に作用する側方からの衝撃荷重(側突荷重)を、リブ構造15Aによりボディサイドパネル1の全体に分散させることができる。リブ構造15Aによって、センターピラー部1dの下部への側突荷重に必要なボディサイドパネル1の剛性を、必要最小量の樹脂により確保することができる。
本実施形態のリブ構造15Bにおける放射状リブ23及び連結リブ25は、センターピラー部1dの上部に設けられている。この場合、センターピラー部1dの上部に作用する側方からの衝撃荷重(側突荷重)を、リブ構造15Bによりボディサイドパネル1の全体に分散させることができる。リブ構造15Bによって、センターピラー部1dの上部への側突荷重に必要なボディサイドパネル1の剛性を、必要最小量の樹脂により確保することができる。
本実施形態のリブ構造15Cにおける放射状リブ29及び連結リブ31は、ボディサイドパネル1の前部に設けられている。この場合、前方から受ける衝撃荷重(前突荷重)を、リブ構造15Cによりボディサイドパネル1の全体に分散させることができる。リブ構造15Cによって、車両前端部への前突荷重に必要なボディサイドパネル1の剛性を、必要最小量の樹脂により確保することができる。
本実施形態のリブ構造15Cにおける放射状リブ29は、車両前端部から下部に位置するシル部1a及び上部に位置するルーフ部1bに向けてそれぞれ延びるように形成されている。この場合、前方から受ける衝撃荷重を、リブ構造15Cによりシル部1a及びルーフ部1bに逃がすことで、車室への荷重作用を抑制でき、車室が必要とする剛性を極力減らしながら、乗員保護のためのボディサイドパネル1の剛性を確保することができる。
本実施形態のリブ構造15Dにおける放射状リブ33及び連結リブ35は、ボディサイドパネルの後部に設けられている。この場合、後方から受ける衝撃荷重(後突荷重)を、リブ構造15Dによりボディサイドパネル1の全体に分散させることができる。リブ構造15Dによって、車両後端部への後突荷重に必要なボディサイドパネル1の剛性を、必要最小量の樹脂により確保することができる。
本実施形態のリブ構造15Dにおける放射状リブ33は、車両後端部から下部に位置するシル部1a及び上部に位置するルーフ部1bに向けてそれぞれ延びるように形成されている。この場合、後方から受ける衝撃荷重を、リブ構造15Dによりシル部1a及びルーフ部1bに逃がすことで、車室への荷重作用を抑制でき、車室が必要とする剛性を極力減らしながら、乗員保護のためのボディサイドパネル1の剛性を確保することができる。
本実施形態のリブ構造15Eにおける放射状リブ37及び連結リブ39は、フロントドア開口部1fの上部のルーフ部1bに設けられ、放射状リブ37は、フロントドア開口部1fの前側のフロントピラー部1c及び後側のセンターピラー部1dに向けて延びるように形成されている。この場合、車両の横転(ロールオーバー)により受ける圧壊荷重を、リブ構造15Eによりボディサイドパネル1の全体に分散させることができる。リブ構造15Eによって、ルーフ圧壊荷重に必要なボディサイドパネル1の剛性を、必要最小量の樹脂により確保することができる。
本実施形態は、フロントドア開口部1f及びリアドア開口部1gの角部が、凹状の曲面部41,43,45及び48,49,51に形成されている。ここで、フロントドア開口部1fにおいては、曲面部41の端部から、アウタパネル3の表面に沿ってフロントピラー部1c及びシル部1aの外周側の端縁部に向けて、樹脂部7による連結リブ31及びリブ47が形成される。曲面部43の端部からは、アウタパネル3の表面に沿ってルーフ部1bの外周側の端縁部及び、センターピラー部1dのフロントドア開口部1f側の端縁部に向けて、リブ23b及びセンターピラー部1dの内壁樹脂層11bが形成される。曲面部45の端部からは、アウタパネル3の表面に沿ってシル部1aの外周側の端縁部及び、センターピラー部1dのフロントドア開口部1f側の端縁部に向けて、リブ17a及びセンターピラー部1dの内壁樹脂層11bが形成される。
一方、リアドア開口部1gにおいては、曲面部48の端部から、アウタパネル3の表面に沿ってルーフ部1bの外周側の端縁部及び、センターピラー部1dのリアドア開口部1g側の端縁部に向けて、リブ23c及びセンターピラー部1dの外壁樹脂層11cが形成される。曲面部49の端部から、アウタパネル3の表面に沿ってシル部1aの外周側の端縁部及び、センターピラー部1dのリアドア開口部1g側の端縁部に向けて、リブ17b及びセンターピラー部1dの外壁樹脂層11cが形成される。曲面部51の端部から、アウタパネル3の表面に沿ってリアピラー部1e及びシル部1aの外周側の端縁部に向けて、樹脂部7による連結リブ35及びリブ53が形成される。
このように、本実施形態では、フロントドア開口部1f及びリアドア開口部1gの角部の曲面部41,43,45及び48,49,51の端部からボディサイドパネル1の外周側の端部にわたり、放射状リブ17,23及び連結リブ31,35やリブ47,53を形成している。ここで、フロントドア及びリアドアに対して作用する荷重は、フロントドア開口部1f及びリアドア開口部1gの周縁全体に伝達される。このとき、上記した各曲面部41,43,45,48,49,51において、連結リブ31,35、直線状のリブ17a,17b,23b,23c及びリブ47,53により、ボディサイドパネル1の外周縁部に荷重を分散することができ、ドアへの荷重入力に対しても剛性を確保できる。
本実施形態は、リブ構造15Aにおける放射状リブ17の直線状のリブ17,17bは、シル部1aの外周側の端縁部から離れるに従って断面積が小さくなるように形成されている。直線状のリブ17,17bの断面積が大きい側の端部付近に作用した荷重は、ボディサイドパネル1の内方へ行くに従って減少する。このため、必要剛性に応じて内方(直線状のリブ17,17bの先端側)ほど断面積を小さくすることで樹脂量を極力少なくし、軽量化を図ることができる。なお、リブ構造15B~15Eの放射状リブ23,29,33,37におけるそれぞれの直線状のリブについても、ボディサイドパネル1の外周側の端縁部から離れるに従って断面積が小さくなるように形成してもよい。
本実施形態は、放射状リブ17におけるリブ17bと水平連結リブ21との交差部は、樹脂により肉盛りがなされて肉盛り部27を形成している。これにより、リブ同士を強固に結合することができる。なお、他のリブ同士の交差部においても、樹脂による肉盛り部を形成してもよい。
本実施形態は、アウタパネル3の表面に樹脂層11が形成され、樹脂層11の表面に放射状リブ17,23,29,33,37及び連結リブ19,25,31,35,39が一体成形されている。放射状リブ17,23,29,33,37及び連結リブ19,25,31,35,39は、樹脂層11を介して互いにつながるので、アウタパネル3に対して強固に接合された状態となり、リブとしての機能より確実に発揮できる。
本実施形態の樹脂部7は、熱可塑性樹脂であり、炭素強化繊維を含有している。熱可塑性樹脂を用いることで、樹脂と繊維とをかき混ぜて半固体の状態で型に入れてプレス成形することができる。この場合、射出成形するときのようにノズルを樹脂及び繊維が通過することがないので、繊維は、比較的長い不連続長繊維(1mm~10mm程度)とすることができる。ノズルを樹脂及び繊維が通過すると、繊維が切れて不連続短繊維(0.1mm~1mm程度)となってしまう。不連続長繊維とすることで、不連続短繊維を使用する場合に比較して、樹脂部7の剛性を高めることができ、ボディサイドパネル1の剛性も高まる。なお、樹脂部7には、熱可塑性樹脂に限ることはなく、熱硬化性樹脂を使用してもよい。
型にセットした状態のアウタパネル3に対し、樹脂により射出プレス成形することもできる。射出プレス成形によって、より短時間にアウタパネル3に樹脂部7を一体成形でき、リブ形状の自由度も向上する。射出プレス成形では、予め炭素繊維と樹脂を混ぜたCFRPのペレットを、射出プレス成形機に投入して加熱により溶融させる方法でもよく、樹脂のペレットと連続炭素繊維とをそれぞれ直接射出プレス成形機に投入し、加熱してスクリューで混ぜている間に繊維が切れて不連続繊維とする方法でもよい。
なお、炭素繊維は、レギュラートウ、ラージトウの何れでも構わない。炭素繊維は、リサイクル材や不織布でも構わない。ボディサイドパネル1の剛性を確保できる範囲で、炭素繊維に代えてガラス繊維を使用してもよい。
本実施形態の炭素強化繊維は、放射状リブ17,23,29,33,37及び連結リブ19,25,31,35,39等のリブ13の、アウタパネル3の表面からの高さ方向に対し、交差する方向として直交する方向を長手方向として配置されている。
例えば、図7Aに示すリブ13は、図中で左右方向がリブ13の高さ方向であり、炭素強化繊維55は図中で上下方向に沿って配向してある。図7Aに示すリブ13は、アウタパネル3の側壁3a、内壁3b、外壁3cの内面にそれぞれ密着しており、図中で紙面に直交する方向に一定の厚さを備えた板状である。この場合、例えば図7A中で右側(車幅方向外側)からアウタパネル3が衝撃荷重(側突荷重)を受けると、リブ13は、リブ13の高さ方向に対して直交する方向に配向してある炭素強化繊維55によって剛性が確保される。なお、リブ13が図7Bのように断面に直交する方向に延在する場合には、炭素強化繊維55をリブ13と同様に断面に直交する方向に配向する。図7Bに示す例でも、炭素強化繊維55は、リブ13の高さ方向に対して直交する方向を長手方向としている。
本実施形態のボディサイドパネル1は、樹脂部7が一体成形されたアウタパネル3に、第2の金属パネルとしてインナパネル5が固定されている。この場合、インナパネル5によってボディサイドパネル1全体の剛性が高まるので、インナパネル5がない場合に比較して樹脂量をより少なくすることができる。
本実施形態は、樹脂部7が一体成形された金属パネルがアウタパネル3であり、第2の金属パネルがインナパネル5であり、アウタパネル3のインナパネル5に対向する部位に樹脂部7が設けられている。この場合、車両側方からの荷重をアウタパネル3及び樹脂部7によって受けることで、剛性を確保できる。
[第2の実施形態]
図8は、第2の実施形態に係わる、図4に対応する断面図である。第2の実施形態は、アウタパネル3Aを図4のインナパネル5と同様のほぼ平板形状とし、インナパネル5Aを図4のアウタパネル3とほぼ同様の形状としている。すなわち、インナパネル5Aは、シル部1aにおいて、アウタパネル3Aと反対側に位置する側壁5Aaと、側壁5Aaの一方の端部(図8中では上端)からアウタパネル3Aに向けて延在する内壁5Abと、側壁5Aaの他方の端部(図8中では下端)からアウタパネル3Aに向けて延在する外壁5Acとを備えている。
図8は、第2の実施形態に係わる、図4に対応する断面図である。第2の実施形態は、アウタパネル3Aを図4のインナパネル5と同様のほぼ平板形状とし、インナパネル5Aを図4のアウタパネル3とほぼ同様の形状としている。すなわち、インナパネル5Aは、シル部1aにおいて、アウタパネル3Aと反対側に位置する側壁5Aaと、側壁5Aaの一方の端部(図8中では上端)からアウタパネル3Aに向けて延在する内壁5Abと、側壁5Aaの他方の端部(図8中では下端)からアウタパネル3Aに向けて延在する外壁5Acとを備えている。
内壁5Abのアウタパネル3A側の端部から、内フランジ5Adが、フロントドア開口部1f(図8中では上方)に向けて突出し、外壁5Acのアウタパネル3A側の端部から、外フランジ5Aeがフロントドア開口部1fの外側(図8中では下方)に向けて突出している。
インナパネル5Aの内外のフランジ5Ad,5Aeをアウタパネル3Aに溶接により接合することで、アウタパネル3Aとインナパネル5Aとを一体化する。インナパネル5Aのアウタパネル3Aと反対側には、フロアパネル9を溶接によって接合固定している。なお、インナパネル5Aは、ルーフ部1b及び、フロント、センター及びリアの各ピラー部1c,1d,1eについても、基本的にはシル部1aの断面形状と同様に、側壁、内壁、外壁、内フランジ及び外フランジを備えている。
樹脂部7は、インナパネル5Aのアウタパネル3Aに対向する部位に一体成形して設けてあり、図4における樹脂部7と同様に、樹脂層11とリブ13とを備えている。
本実施形態は、樹脂部7が一体成形された金属パネルがインナパネル5Aであり、第2の金属パネルがアウタパネル3Aであり、インナパネル5Aのアウタパネル3Aに対向する部位に樹脂部7が設けられている。この場合、樹脂部7の成形時のヒケはインナパネル5A側に発生するため、アウタパネル3Aの外側の塗装面の外観品質低下を抑制できる。
本実施形態は、アウタパネル3と、アウタパネル3に一体成形されてアウタパネル3を補強する樹脂部7と、を備える。樹脂部7は、リブ構造15A~15Eにおいて、入力された荷重を放射状に分散させる第1のリブとしての放射状リブ17,23,29,33,37と、放射状リブに入力された荷重が伝達されて放射状リブの変形を抑える第2のリブとしての連結リブ19,25,31,35,39、とを有する。
この場合、放射状リブ17,23,29,33,37が衝撃荷重を受けたときに、ボディサイドパネル1内で荷重を分散し、連結リブ19,25,31,35,39が放射状リブの変形を効率よく抑制する。このとき、例えばシル部1aやセンターピラー部1dには、その全面にわたり格子状のリブを設けていない。このため、ボディサイドパネル1は、剛性を確保しながら、樹脂の使用量を極力少なくして、軽量化を達成できる。剛性を確保できることから、アウタパネル3やインナパネル5の薄型化も達成できる。
図9は、図4に対する変形例で、インナパネル5Bを図4の平板形状から断面ハット形状としている。インナパネル5Bを断面ハット形状とすることで、ボディサイドパネル1の剛性がさらに高まり、樹脂量を図4の例に比較して減らすことができる。
[第3の実施形態]
図10は、第3の実施形態に係わる自動車のボディサイドパネル10を示す。ボディサイドパネル10は、図2に示した第1の実施形態によるボディサイドパネル1に対し、インナパネル5を使用していない。すなわち、アウタパネル3の車室側に樹脂部7を一体形成したものである。この場合、図11に示すように、フロアパネル90は、アウタパネル3の外フランジ3eに溶接により接合する。
図10は、第3の実施形態に係わる自動車のボディサイドパネル10を示す。ボディサイドパネル10は、図2に示した第1の実施形態によるボディサイドパネル1に対し、インナパネル5を使用していない。すなわち、アウタパネル3の車室側に樹脂部7を一体形成したものである。この場合、図11に示すように、フロアパネル90は、アウタパネル3の外フランジ3eに溶接により接合する。
第3の実施形態によるボディサイドパネル10においても、樹脂部7が、リブ構造15A~15Eを備えているため、剛性を確保しながら、樹脂の使用量を極力少なくして、軽量化を達成できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含む。
1 ボディサイドパネル
1b ルーフ部
1c フロントピラー部
1d センターピラー部
1e リアピラー部
1f フロントドア開口部
1g リアドア開口部
3 アウタパネル(金属パネル)
3A アウタパネル(第2の金属パネル)
5,5B インナパネル(第2の金属パネル)
5A インナパネル(金属パネル)
7 樹脂部
11 樹脂層(樹脂部)
13 リブ(樹脂部)
17,23,29,33,37 放射状リブ(第1のリブ)
17a,17b,23a,23b,23c,29a,29b,29c,33a,33b,33c,37a,37b,37c 直線状のリブ
19,25,31,35,39 連結リブ(第2のリブ)
41,43,45 フロントドア開口部の曲面部
47,53 リブ
48,49,51 リアドア開口部の曲面部
55 炭素強化繊維
1b ルーフ部
1c フロントピラー部
1d センターピラー部
1e リアピラー部
1f フロントドア開口部
1g リアドア開口部
3 アウタパネル(金属パネル)
3A アウタパネル(第2の金属パネル)
5,5B インナパネル(第2の金属パネル)
5A インナパネル(金属パネル)
7 樹脂部
11 樹脂層(樹脂部)
13 リブ(樹脂部)
17,23,29,33,37 放射状リブ(第1のリブ)
17a,17b,23a,23b,23c,29a,29b,29c,33a,33b,33c,37a,37b,37c 直線状のリブ
19,25,31,35,39 連結リブ(第2のリブ)
41,43,45 フロントドア開口部の曲面部
47,53 リブ
48,49,51 リアドア開口部の曲面部
55 炭素強化繊維
Claims (21)
- 金属パネルと、前記金属パネルに一体成形される樹脂と、を備え、
前記樹脂は、前記金属パネルの外周側の端縁部から該金属パネルの表面に沿って放射状に形成される複数の直線状のリブと、前記複数の直線状のリブに対し、交差するようにして連結する連結リブと、を有することを特徴とするボディサイドパネル。 - 前記連結リブは、前記金属パネルの端縁部側が凹となるような曲線形状であることを特徴とする請求項1に記載のボディサイドパネル。
- 前記連結リブは、前記複数の直線状のリブに対して直交していることを特徴とする請求項2に記載のボディサイドパネル。
- 前記複数の直線状のリブ及び前記連結リブは、センターピラーの下部に設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- 前記複数の直線状のリブ及び前記連結リブは、センターピラーの上部に設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- 前記複数の直線状のリブ及び前記連結リブは、ボディサイドパネルの前部に設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- 前記複数の直線状のリブは、ボディサイドパネルの前部から、下部に位置するシル部及び上部に位置するルーフ部に向けてそれぞれ延びるように形成されていることを特徴とする請求項6に記載のボディサイドパネル。
- 前記複数の直線状のリブ及び前記連結リブは、ボディサイドパネルの後部に設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- 前記複数の直線状のリブは、ボディサイドパネルの後部から、下部に位置するシル部及び上部に位置するルーフ部に向けてそれぞれ延びるように形成されていることを特徴とする請求項8に記載のボディサイドパネル。
- 前記複数の直線状のリブ及び前記連結リブは、ドア開口部の上部のルーフ部に設けられ、前記複数の直線状のリブは、前記ルーフ部の上部から、前記ドア開口部の前側及び後側のそれぞれのピラーに向けて延びるように形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- ドア開口部の角部が凹状の曲面部に形成され、前記凹面部の端部から前記金属パネルの表面に沿って該金属パネルの外周側の端縁部に向けて、前記直線状のリブと前記連結リブとの少なくもいずれか一方が形成されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- ドア開口部の角部が凹状の曲面部に形成され、前記凹面部の端部から前記金属パネルの表面に沿って該金属パネルの外周側の端縁部に向けて、前記樹脂によるリブが形成されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- 前記直線状のリブは、前記金属パネルの外周側の端縁部から離れるに従って断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- 前記直線状のリブと前記連結リブとの交差部は、前記樹脂により肉盛りがなされていることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- 前記金属パネルの表面に前記樹脂による樹脂層が形成され、前記樹脂層の表面に前記直線状のリブ及び前記連結リブが一体成形されていることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- 前記樹脂は、熱可塑性であり、強化繊維を含有していることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- 前記強化繊維は、前記直線状のリブと前記連結リブとの少なくともいずれか一方の、前記金属パネルの表面からの高さ方向に対して交差する方向を長手方向として配置されていることを特徴とする請求項16に記載のボディサイドパネル。
- 前記樹脂が一体成形された前記金属パネルに、第2の金属パネルが固定されていることを特徴とする請求項1ないし17のいずれか1項に記載のボディサイドパネル。
- 前記樹脂が一体成形された前記金属パネルがアウタパネルであり、前記第2の金属パネルがインナパネルであり、前記アウタパネルの前記インナパネルに対向する部位に前記樹脂が設けられていることを特徴とする請求項18に記載のボディサイドパネル。
- 前記樹脂が一体成形された前記金属パネルがインナパネルであり、前記第2の金属パネルがアウタパネルであり、前記インナパネルの前記アウタパネルに対向する部位に前記樹脂が設けられていることを特徴とする請求項18に記載のボディサイドパネル。
- 金属パネルと、前記金属パネルに一体成形される樹脂と、を備え、
前記樹脂は、入力された荷重を放射状に分散させる第1のリブと、前記第1のリブに入力された荷重が伝達されて前記第1のリブの変形を抑える第2のリブと、を有することを特徴とするボディサイドパネル。
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2018
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