(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロアパネル（１２）の前端から起立するダッシュパネルロア（１５）が、複数の連続繊維層を積層して樹脂で固めたアウタースキン（２１）およびインナースキン（２２）と、前記アウタースキン（２１）および前記インナースキン（２２）間に挟持した板状のインサート部材（３１）とを備え、前記ダッシュパネルロア（１５）の前面に当接するフロントサイドフレーム（１７）を前記インサート部材（３１）にボルト（３２）で締結する自動車の車体構造であって、
前記ダッシュパネルロア（１５）は、上下方向に延びる鉛直壁部（２３）と、前記鉛直壁部（２３）の下端から後下方に延びて前記フロアパネル（１２）の前端に接続する傾斜壁部（２４）とを備え、前記インサート部材（３１）は、前記鉛直壁部（２３）内に位置して前記ボルト（３２）が螺合する雌ねじ（３１ｅ，３３ａ）を有する本体部（３１ａ）と、前記本体部（３１ａ）の下端から前記傾斜壁部（２４）内に延びる下方延長部（３１ｂ）とを備えることを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項２】
前記インサート部材（３１）は、前記鉛直壁部（２３）における板厚よりも前記傾斜壁部（２４）における板厚の方が大きいことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
【請求項３】
前記鉛直壁部（２３）の車幅方向外側にホイールアーチ（１４ａ）が連続しており、前記インサート部材（３１）は前記ホイールアーチ（１４ａ）に隣接する位置に配置されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
【請求項４】
前記インサート部材（３１）は前記本体部（３１ａ）から前記ホイールアーチ（１４ａ）内に延びる側方延長部（３１ｃ）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
【請求項５】
前記鉛直壁部（２３）は前記アウタースキン（２１）および前記インナースキン（２２）間に挟持された第１コア材（２５）を備え、前記第１コア材（２５）は車幅方向に延びてフロアトンネル（１６）の前端に連続する多数のビードを有する波板形状であることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項６】
前記傾斜壁部（２４）は前記アウタースキン（２１）および前記インナースキン（２２）間に挟持された第２コア材（２６）を備え、前記第２コア材（２６）は前後方向に延びる多数のビードを有する波板形状であることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項７】
前記インサート部材（３１）は、前記雌ねじ（３３ａ）を有するナット（３３）を埋設した不連続繊維強化樹脂部材であることを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロアパネルの前端から起立するダッシュパネルロアが、複数の連続繊維層を積層して樹脂で固めたアウタースキンおよびインナースキンと、前記アウタースキンおよび前記インナースキン間に挟持した板状のインサート部材とを備え、前記ダッシュパネルロアの前面に当接するフロントサイドフレームを前記インサート部材にボルトで締結する自動車の車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＦＲＰ製の自動車車体のダッシュパネルロアの前面にフロントサイドフレームを固定すべく、ダッシュパネルロアのダッシュフロントパネルおよびダッシュリヤパネル間に雌ねじを有する金属カラーを埋設し、フロントサイドフレームの後端に設けたフランジ部を前から後に貫通するボルトを金属カラーに螺合して締結するものが、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８５３１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来のものは、フロントサイドフレームに入力した前面衝突の衝突荷重が小型の金属カラーに伝達されるため、金属カラーの周囲のＣＦＲＰ製のダッシュパネルロアに大きな荷重が作用し、そのダッシュフロントパネル（アウタースキン）やダッシュリヤパネル（インナースキン）の連続繊維層が層間剥離してダッシュパネルロアが破壊に至る可能性があった。
【０００５】
これを防止するために、小型の金属カラーに代えて大型の板状のインサート部材をダッシュパネルロアに埋設し、このインサート部材に形成した雌ねじにフロントサイドフレームを締結することで、衝突荷重をインサート部材からダッシュパネルロアの広い範囲に分散して吸収することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、ダッシュパネルロアがインサート部材の近傍にコーナー部を有する場合、コーナー部のアウタースキンやインナースキンに強い曲げ荷重が集中するため、その連続繊維層が層間剥離してダッシュパネルロア１５の強度が低下する可能性がある。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、フロントサイドフレームから衝突荷重が入力するダッシュパネルロアの強度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、フロアパネルの前端から起立するダッシュパネルロアが、複数の連続繊維層を積層して樹脂で固めたアウタースキンおよびインナースキンと、前記アウタースキンおよび前記インナースキン間に挟持した板状のインサート部材とを備え、前記ダッシュパネルロアの前面に当接するフロントサイドフレームを前記インサート部材にボルトで締結する自動車の車体構造であって、前記ダッシュパネルロアは、上下方向に延びる鉛直壁部と、前記鉛直壁部の下端から後下方に延びて前記フロアパネルの前端に接続する傾斜壁部とを備え、前記インサート部材は、前記鉛直壁部内に位置して前記ボルトが螺合する雌ねじを有する本体部と、前記本体部の下端から前記傾斜壁部内に延びる下方延長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。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記インサート部材は、前記鉛直壁部における板厚よりも前記傾斜壁部における板厚の方が大きいことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１０】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記鉛直壁部の車幅方向外側にホイールアーチが連続しており、前記インサート部材は前記ホイールアーチに隣接する位置に配置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。
【００１１】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記インサート部材は前記本体部から前記ホイールアーチ内に延びる側方延長部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。
【００１２】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記鉛直壁部は前記アウタースキンおよび前記インナースキン間に挟持された第１コア材を備え、前記第１コア材は車幅方向に延びてフロアトンネルの前端に連続する多数のビードを有する波板形状であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１３】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記傾斜壁部は前記アウタースキンおよび前記インナースキン間に挟持された第２コア材を備え、前記第２コア材は前後方向に延びる多数のビードを有する波板形状であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１４】
また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記インサート部材は、前記雌ねじを有するナットを埋設した不連続繊維強化樹脂部材であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の構成によれば、フロアパネルの前端から起立するダッシュパネルロアは、複数の連続繊維層を積層して樹脂で固めたアウタースキンおよびインナースキンと、アウタースキンおよびインナースキン間に挟持した板状のインサート部材とを備え、ダッシュパネルロアの前面に当接するフロントサイドフレームがインサート部材にボルトで締結される。
【００１６】
ダッシュパネルロアは、上下方向に延びる鉛直壁部と、鉛直壁部の下端から後下方に延びてフロアパネルの前端に接続する傾斜壁部とを備え、インサート部材は、鉛直壁部内に位置してボルトが螺合する雌ねじを有する本体部と、本体部の下端から傾斜壁部内に延びる下方延長部とを備えるので、フロントサイドフレームからダッシュパネルロアの鉛直壁部内のインサート部材に入力した前面衝突の衝突荷重が傾斜壁部に伝達されたとき、鉛直壁部および傾斜壁部間のコーナー部でアウタースキンおよびインナースキンに大きな曲げ荷重が加わっても、その部分をインサート部材の下方延長部で補強して連続繊維層に層間剥離が発生するのが抑制される。これにより、アウタースキンおよびインナースキンの板厚を増加させることなく、前面衝突の衝突荷重に対するダッシュパネルロアの強度を高めることができる。
【００１７】
また請求項２の構成によれば、インサート部材は、鉛直壁部における板厚よりも傾斜壁部における板厚の方が大きいので、傾斜壁部のアウタースキンおよびインナースキンを一層効果的に補強することができる。
【００１８】
また請求項３の構成によれば、鉛直壁部の車幅方向外側にホイールアーチが連続しており、インサート部材はホイールアーチに隣接する位置に配置されるので、フロントサイドフレームからダッシュパネルロアの鉛直壁部に入力した前面衝突の衝突荷重をホイールアーチに伝達して吸収することができる。
【００１９】
また請求項４の構成によれば、インサート部材は本体部からホイールアーチ内に延びる側方延長部を備えるので、鉛直壁部がホイールアーチに連続するコーナー部におけるアウターパネルおよびインナーパネルの連続繊維層の層間剥離を抑制することで、アウターパネルおよびインナーパネルの板厚を低減して軽量化を図りながらダッシュパネルロアの強度を確保することができる。
【００２０】
また請求項５の構成によれば、鉛直壁部はアウタースキンおよびインナースキン間に挟持された第１コア材を備え、第１コア材は車幅方向に延びてフロアトンネルの前端に連続する多数のビードを有する波板形状であるので、フロントサイドフレームからダッシュパネルロアの鉛直壁部に入力した前面衝突の衝突荷重を、第１コア材を介してフロアトンネルに効率的に伝達して吸収することができる。
【００２１】
また請求項６の構成によれば、傾斜壁部はアウタースキンおよびインナースキン間に挟持された第２コア材を備え、第２コア材は前後方向に延びる多数のビードを有する波板形状であるので、フロントサイドフレームからダッシュパネルロアの鉛直壁部に入力した前面衝突の衝突荷重を、傾斜壁部の第２コア材を介してフロアパネルに効率的に伝達して吸収することができる。
【００２２】
また請求項７の構成によれば、インサート部材は、雌ねじを有するナットを埋設した不連続繊維強化樹脂部材であるので、フロントサイドフレームをダッシュパネルロアにボルトで強固に固定することを可能にしながら、インサート部材全体を金属製とする場合に比べて軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＣＦＲＰ製の自動車車体の前部の斜視図。（第１の実施の形態）
【図２】図１の２方向矢視図。（第１の実施の形態）
【図３】図１の３方向矢視図。（第１の実施の形態）
【図４】図３の４−４線断面図。（第１の実施の形態）
【図５】図４に対応する図。（第２の実施の形態）
【発明を実施するための形態】
【第１の実施の形態】
【００２４】
以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１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。
【００２５】
図１に示すように、ＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）で一体に形成された自動車のキャビン１１は、フロアパネル１２と、フロアパネル１２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１３，１３と、左右のサイドシル１３，１３の前端から起立する左右一対のフロントピラーロア１４，１４と、フロアパネル１２の前端および左右のフロントピラーロア１４，１４の前端を接続するダッシュパネルロア１５と、ダッシュパネルロア１５の後面からフロアパネル１２の車幅方向中央部を後方に延びるフロアトンネル１６とを備える。
【００２６】
ダッシュパネルロア１５の前面には左右一対のアルミニウム鋳物製のフロントサイドフレーム１７，１７が固定されており、フロントサイドフレーム１７，１７にはフロントダンパーハウジング１８，１８が一体に形成される。左右のフロントピラーロア１４，１４の上端から左右一対のＣＦＲＰ製のアッパーメンバ１９，１９が前方に延びており、フロントダンパーハウジング１８，１８の上端はアッパーメンバ１９，１９の車幅方向内面に接続される。
【００２７】
図１〜図４に示すように、キャビン１１は車体外側に位置するアウタースキン２１と車体内側に位置するインナースキン２２とを、その周囲に形成した接合フランジ２１ａ，２２ａで接続したもので、アウタースキン２１およびインナースキン２２は、複数のカーボン連続繊維層を積層して樹脂で固めたＣＦＲＰで構成される。ダッシュパネルロア１５は、鉛直方向に起立する上側の鉛直壁部２３と、鉛直壁部２３の下端から後下方に傾斜して延びる傾斜壁部２４とからなり、傾斜壁部２４の後端は水平なフロアパネル１２の前端に接続する。
【００２８】
ダッシュパネルロア１５およびフロアパネル１２は、アウタースキン２１およびインナースキン２２間に挟まれたＣＦＲＰ製の第１〜第３コア材２５，２６，２７を備える。ダッシュパネルロア１５の鉛直壁部２３の第１コア材２５は、波状のビードを車幅方向に向けて配置され、ダッシュパネルロア１５の傾斜壁部２４およびフロアパネル１２の第２、第３コア材２６，２７は、波状のビードを前後方向に向けて配置される。鉛直壁部２３の第１コア材２５の車幅方向内端は、フロアパネル１２の車幅方向中央部に位置するフロアトンネル１６に接続する。
【００２９】
サイドシル１３の内部は前後方向に水平に延びる隔壁２８で上部空間および下部空間に仕切られており、上部空間に側面視でジグザグに屈曲する上部エネルギー吸収部材２９が配置され、下部空間に側面視でジグザグに屈曲する下部エネルギー吸収部材３０が配置される。
【００３０】
ダッシュパネルロア１５の内部には、金属板よりなる左右一対のインサート部材３１，３１が埋設される。インサート部材３１は基本的にダッシュパネルロア１５のアウタースキン２１およびインナースキン２２間に挟まれるように配置されるもので、平板状の本体部３１ａと、本体部３１ａの下端から後下方に突出する下方延長部３１ｂと、本体部３１ａの車幅方向外端から車幅方向外側かつ後方に突出する側方延長部３１ｃとを備える。インサート部材３１が位置する部分では、第１、第２コア材２５，２６がインサート部材３１と干渉しないように切り欠かれる。
【００３１】
本体部３１ａは３個の肉抜き孔３１ｄ…と６個の雌ねじ３１ｅ…とが形成されており、フロントサイドフレーム１７の後端に設けた取付フランジ１７ａに形成した６個のボルト孔１７ｂ…を前から後に貫通する６本のボルト３２…を６個の雌ねじ３１ｅ…に螺合することで、フロントサイドフレーム１７がダッシュパネルロア１５の鉛直壁部２３の前面に締結される。
【００３２】
インサート部材３１の下方延長部３１ｂは、ダッシュパネルロア１５の傾斜壁部２４の前端のアウタースキン２１およびインナースキン２２間に挟まれる。よって、インサート部材３１は、ダッシュパネルロア１５の本体部３１ａおよび傾斜壁部２４間のコーナー部を跨ぐように配置される。インサート部材３１の下方延長部３１ｂの板厚ｔ１は、本体部３１ａの板厚ｔ２よりも大きく設定される（図４参照）。
【００３３】
フロントピラーロア１４は、ダッシュパネルロア１５の鉛直壁部２３の車幅方向外側に連続するホイールアーチ１４ａを備える。インサート部材３１の側方延長部３１ｃは、ホイールアーチ１４ａのアウタースキン２１およびインナースキン２２間に挟まれる。よって、インサート部材３１は、ダッシュパネルロア１５の本体部３１ａおよびホイールアーチ１４ａ間のコーナー部を跨ぐように配置される。
【００３４】
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。
【００３５】
自動車が前面衝突するとフロントサイドフレーム１７に入力した衝突荷重がインサート部材３１を介してダッシュパネルロア１５に伝達され、そこからフロアパネル１２およびフロントピラーロア１４に分散されて吸収される。このとき、インサート部材３１は面積が大きい板状の部材であるため、衝突荷重をダッシュパネルロア１５の広い範囲に分散することで、ダッシュパネルロア１５に局部的な大荷重が作用するのを防止することができる。
【００３６】
但し、インサート部材３１が埋設されたダッシュパネルロア１５の鉛直壁部２３の直下にはコーナー部を介して傾斜壁部２４が接続しているため、コーナー部のアウタースキン２１およびインナースキン２２に強い曲げ荷重が作用してしまい、その連続繊維層が層間剥離して破断する可能性がある。
【００３７】
しかしながら、本実施の形態によれば、インサート部材３１は鉛直壁部２３に埋設される本体部３１ａから後下方に延びる下方延長部３１ｂを備えており、下方延長部３１ｂが傾斜壁部２４に埋設されるので、ダッシュパネルロア１５の鉛直壁部２３および傾斜壁部２４間のコーナー部をインサート部材３１で補強し、その部分でアウタースキン２１やインナースキン２２の連続繊維層が層間剥離するのを防止し、アウタースキン２１およびインナースキン２２の板厚を増加させることなく、衝突荷重に対するダッシュパネルロア１５の強度を効果的に高めることができる。このとき、インサート部材３１は、鉛直壁部２３における板厚ｔ２よりも傾斜壁部２４における板厚ｔ１の方が大きいので、コーナー部を一層効果的に補強することができる。
【００３８】
またダッシュパネルロア１５に埋設されたインサート部材３１の近傍にはフロントピラーロア１４のホイールアーチ１４ａが連続するため、インサート部材３１に入力した衝突荷重をホイールアーチ１４ａからフロントピラーロア１４に分散して吸収することが可能であるが、ダッシュパネルロア１５の鉛直壁部２３とホイールアーチ１４ａとの境界のコーナー部に大きな曲げ荷重が集中してアウタースキン２１およびインナースキン２２の連続繊維層が層間剥離する可能性がある。
【００３９】
しかしながら、本実施の形態によれば、インサート部材３１は鉛直壁部２３に埋設される本体部３１ａから車幅方向外側に延びる側方延長部３１ｃを備えており、側方延長部３１ｃがホイールアーチ１４ａに埋設されるので、ダッシュパネルロア１５の鉛直壁部２３およびホイールアーチ１４ａ間のコーナー部をインサート部材３１で補強し、その部分でアウタースキン２１やインナースキン２２の連続繊維層が層間剥離するのを防止することができる。
【００４０】
また鉛直壁部２３はアウタースキン２１およびインナースキン２２間に挟持された第１コア材２５を備え、第１コア材２５は車幅方向に延びてフロアトンネル１６の前端に連続する多数のビードを有する波板形状であるので、フロントサイドフレーム１７からダッシュパネルロア１５の鉛直壁部２３に入力した前面衝突の衝突荷重を、第１コア材２５を介してフロアトンネル１６に効率的に伝達して吸収することができる。
【００４１】
しかもダッシュパネルロア１５の傾斜壁部２４はアウタースキン２１およびインナースキン２２間に挟持された第２コア材２６を備え、第２コア材２６は前後方向に延びる多数のビードを有する波板形状であるので、フロントサイドフレーム１７からダッシュパネルロア１５の鉛直壁部２３に入力した前面衝突の衝突荷重を、傾斜壁部２４の第２コア材２６を介してフロアパネル１２に効率的に伝達して吸収することができる。
【第２の実施の形態】
【００４２】
次に、図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００４３】
第１の実施の形態のインサート部材３１は金属製であるが、第２の実施の形態のインサート部材３１はカ−ボン不連続繊維を骨材とする不連続繊維強化樹脂製であり、そこに雌ねじ３３ａ…を有する６個のナット３３…が埋設される。ナット３３の外周には、インサート部材３１との結合強度を高めるべく、環状のフランジ３３ｂが突設される。
【００４４】
本実施の形態によれば、インサート部材３１の重量を削減しながら、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４５】
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。
【００４６】
例えば、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。
【符号の説明】
【００４７】
１２        フロアパネル
１４ａ      ホイールアーチ
１５        ダッシュパネルロア
１６        フロアトンネル
１７        フロントサイドフレーム
２１        アウタースキン
２２        インナースキン
２３        鉛直壁部
２４        傾斜壁部
２５        第１コア材
２６        第２コア材
３１        インサート部材
３１ａ      本体部
３１ｂ      下方延長部
３１ｃ      側方延長部
３１ｅ      雌ねじ
３２        ボルト
３３        ナット
３３ａ      雌ねじ
【図１】
0005988168.tif 000002
【図２】
0005988168.tif 000003
【図３】
0005988168.tif 000004
【図４】
0005988168.tif 000005
【図５】
0005988168.tif 000006