(57)【要約】【課題】  補強部材に対する制約が少なく、かつ骨格部材を効果的に補強することができる車体骨格の補強構造を得る。【解決手段】  ロッカ補強構造１０では、斜体前後方向に長手とされた平断面構造のロッカ１２が、該ロッカ１２内に配設された板ばねであるロッカリインフォースメント２０によって補強されている。ロッカリインフォースメント２０は、弾性変形状態で、長手方向中央部である荷重入力部２２がロッカ２０の外壁１８に接触すると共に、荷重入力部２２に対し長手方向両側に位置する荷重分散部２４、２６がロッカ２０の内壁１６に摺動可能に接触している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体外向きに凸となる湾曲形状に形状され長手方向中間部が荷重入力部とされた弾性補強部材を、前記荷重入力部の長手方向両側に位置する荷重分散部の少なくとも一方が車体の骨格部材に車体外側から相対変位可能に接触するように、該骨格部材に設けた車体骨格の補強構造。
【請求項２】
長手方向に直交する断面が閉断面である筒状に形成された骨格部材と、
長手方向中間部に形成された荷重入力部が前記骨格部材の外壁に接触すると共に、前記荷重入力部の長手方向両側に位置する荷重分散部が前記骨格部材の内壁にぞれぞれ摺動可能に接触した弾性補強部材と、
を備えた車体骨格の補強構造。
【請求項３】
前記骨格部材は、車体下部における車幅方向の最も外側で車体前後方向に沿って配設されるロッカであり、
前記弾性補強部材の荷重入力部の前後位置を、乗員着座部の前後位置に一致するように配置した請求項１又は請求項２記載の車体骨格の補強構造。
【請求項４】
前記荷重入力部に車体内向きに作用する荷重によって変形した前記弾性補強部材の両端部の移動軌跡上に、該両端部に押圧されて抵抗力を生じる緩衝部を設けた請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の車体骨格の補強構造。
【請求項５】
前記荷重分散部は、前記弾性補強部材の長手方向の両端に配置されている請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の車体骨格の補強構造。
【請求項６】
前記弾性補強部材は、該弾性補強部材の長手方向に沿って配列された強化繊維を含む繊維強化プラスチックにて構成されている請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の車体骨格の補強構造。
【請求項７】
前記弾性補強部材は、前記強化繊維が長手方向に沿って一方向に配列された一方向強化の繊維強化プラスチックにて構成されている請求項６記載の車体骨格の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車体を構成する骨格部材を補強するための車体骨格の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車体下部の両側部には、前後方向に沿って長手とされた閉断面構造の骨格部材であるロッカがそれぞれ配設されている。これらのロッカを補強するために、ロッカ内にはロッカリインフォースメントが配設される。ロッカリインフォースメントとして、車体外側に凸にとなるアーチ状に形成すると共に頂部をロッカの前後方向中央部に配置し、かつ前後の端部をそれぞれフロントサイドメンバ、リヤフロアサイドメンバに連結したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１６６３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の如き従来のロッカ補強構造では、ロッカリインフォースメントの前後端をそれぞれフロントサイドメンバ、リヤフロアサイドメンバに連結するため、ロッカリインフォースメントの材質や寸法形状に制約が生じる。このような制約のために、材質変更による軽量化や形状等の変更による適用車種の拡大が阻害される場合があり得る。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、補強部材に対する制約が少なく、かつ骨格部材を効果的に補強することができる車体骨格の補強構造を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る車体骨格の補強構造は、車体外向きに凸となる湾曲形状に形状され長手方向中間部が荷重入力部とされた弾性補強部材を、前記荷重入力部の長手方向両側に位置する荷重分散部の少なくとも一方が車体の骨格部材に車体外側から相対変位可能に接触するように、該骨格部材に設けた。
【０００６】
請求項１記載の車体骨格の補強構造では、弾性補強部材の荷重入力部に荷重が入力すると、荷重分散部を介して骨格部材に荷重が伝達される。このとき、湾曲形状の弾性補強部材は、その荷重入力部が車体内方に移動するように弾性的に変形することで全体として長手方向に伸長し、荷重分散部の位置すなわち骨格部材への荷重伝達部位を長手方向に変化させる。このため、車体の骨格部材では、単に荷重入力部に対応する前後位置から離れた荷重分散部との接触部位に荷重が分散されるだけでなく、この荷重分散位置が弾性補強部材の変形量に応じて変化することで、より広い範囲に荷重が分散される。これにより、骨格部材は、局部的に大きな荷重が作用して大きく変形することが防止又は抑制される。すなわち、骨格部材の曲げ剛性が向上する。
【０００７】
また、弾性補強部材は、骨格部材に対し荷重分散部の接触位置を変化可能に支持されるため、弾性補強部材を骨格部材に固着する必要がなく、この固着に伴う弾性補強部材の材質や寸法形状に制約が生じることはない。すなわち、弾性補強部材は、その機能によって材質や寸法形状が決められれば良い。
【０００８】
このように、請求項１記載の車体骨格の補強構造では、補強部材に対する制約が少なく、かつ骨格部材を効果的に補強することができる。なお、弾性補強部材としては、例えば、板ばね状又は線ばね状に形成されたものを用いることができる。
【０００９】
上記目的を達成するために請求項２記載の発明に係る車体骨格の補強構造は、長手方向に直交する断面が閉断面である筒状に形成された骨格部材と、長手方向中間部に形成された荷重入力部が前記骨格部材の外壁に接触すると共に、前記荷重入力部の長手方向両側に位置する荷重分散部が前記骨格部材の内壁にぞれぞれ摺動可能に接触した弾性補強部材と、を備えている。
【００１０】
請求項２記載の車体骨格の補強構造では、骨格部材の外壁を介して荷重入力部に内向きの荷重が入力した弾性補強部材は、弾性的に変形しつつ荷重分散部から骨格部材の内壁に荷重を伝達する。このため、骨格部材は、弾性補強部材の荷重入力部が位置する部分の変形が抑制される。また、弾性補強部材の変形量に応じて骨格部材の内壁における荷重分散部が接触する位置が変化し、すなわち骨格部材のより広い範囲に荷重が分散され、骨格部材は、特定部位に局所的な荷重が入力して大きく変形することが防止される。
【００１１】
また、弾性補強部材は、骨格部材内に各荷重分散部が内壁との摺動可能に配設されるため、弾性補強部材を骨格部材に固着する必要がなく、この固着に伴う弾性補強部材の材質や寸法形状に制約が生じることはない。すなわち、弾性補強部材は、その機能によって材質や寸法形状が決められれば良い。
【００１２】
このように、請求項２記載の車体骨格の補強構造では、補強部材に対する制約が少なく、かつ骨格部材を効果的に補強することができる。なお、弾性補強部材としては、例えば、板ばね状又は線ばね状に形成されたものを用いることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明に係る車体骨格の補強構造は、請求項１又は請求項２記載の車体骨格の補強構造において、前記骨格部材は、車体下部における車幅方向の最も外側で車体前後方向に沿って配設されるロッカであり、前記弾性補強部材の荷重入力部の前後位置を、乗員着座部の前後位置に一致するように配置した。
【００１４】
請求項３記載の車体骨格の補強構造では、ロッカ内における乗員の側方で車体外向きに凸となる荷重入力部が配置されており、この荷重入力部に車体外側から荷重が入力すると、乗員に対し前後両側に位置する荷重分散部から内壁に荷重が伝達される。これにより、ロッカにおける乗員側方部分の変形が抑制され、側突時に乗員を効果的に保護することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明に係る車体骨格の補強構造は、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の車体骨格の補強構造において、前記荷重入力部に車体内向きに作用する荷重によって変形した前記弾性補強部材の両端部の移動軌跡上に、該両端部に押圧されて抵抗力を生じる緩衝部を設けた。
【００１６】
請求項４記載の車体骨格の補強構造では、荷重入力部に入力した荷重によって弾性補強部材が変形すると、該弾性補強部材の両端は、それぞれの移動（変形）軌跡上に位置する緩衝部を押圧する。この緩衝部は、押圧されて抵抗力（広義の減衰力等）を生じ、該押圧源となるエネルギを消費（吸収）する。このため、例えば車体への側突時に、衝撃エネルギが吸収されて骨格部材（ロッカ）の内壁側に伝わる衝撃力が緩和される。
【００１７】
請求項５記載の発明に係る車体骨格の補強構造は、請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の車体骨格の補強構造において、前記荷重分散部は、前記弾性補強部材の長手方向の両端に配置されている。
【００１８】
請求項５記載の車体骨格の補強構造では、弾性補強部材の長手方向両端がそれぞれ荷重分散部とされているため、弾性補強部材を小型、軽量に構成することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明に係る車体骨格の補強構造は、請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の車体骨格の補強構造において、前記弾性補強部材は、該弾性補強部材の長手方向に沿って配列された強化繊維を含む繊維強化プラスチックにて構成されている。
【００２０】
請求項６記載の車体骨格の補強構造では、弾性補強部材が繊維強化プラスチックで構成されているため、金属材にて弾性補強部材を構成する場合と比較して軽量化を図ることができる。また、この繊維強化プラスチックには、弾性補強部材の長手方向に配列された強化繊維が含まれているため、この弾性補強部材は曲げ荷重によって折れ難い。このため、弾性補強部材は、荷重入力部に入力した荷重を、荷重分散部を介して骨格部材の内壁に確実に分散することができる。さらに、弾性補強部材が変形する際には、弾性補強部材の長手方向に配列された強化繊維が切れることによる衝撃吸収作用を得ることも可能である。
【００２１】
請求項７記載の発明に係る車体骨格の補強構造は、請求項６記載の車体骨格の補強構造において、前記弾性補強部材は、前記強化繊維が長手方向に沿って一方向に配列された一方向強化の繊維強化プラスチックにて構成されている。
【００２２】
請求項７記載の車体骨格の補強構造では、弾性補強部材を構成する繊維強化プラスチックの全ての強化繊維が弾性補強部材の長手方向に沿って配列されているため、この弾性補強部材の曲げ変形に伴って繊維配列方向にクラックが生じ易い。このため、この構成では、上記クラックの発生に伴う衝撃吸収作用を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明に係る車体骨格の補強構造は、補強部材に対する制約が少なく、かつ骨格部材を効果的に補強することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態に係る車体骨格の補強構造が適用されたロッカ補強構造１０について、図１乃至図３に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、及び矢印ＩＮは、それぞれロッカ補強構造１０が適用された自動車車体Ｂの前方向（進行方向）、上方向、下方向、及び車幅方向内側を示している。
【００２５】
図３には、ロッカ補強構造１０が適用された車体Ｂの概略全体構成が模式的な側面図にて示されている。この図に示される如く、車体Ｂは、骨格部材としてのロッカ１２を備えている。ロッカ１２は、車体Ｂの下部における車幅方向最外側に、前後方向に長手となるように左右一対配置されて、それぞれの前後端が前輪Ｗｆと後輪Ｗｒの近傍に至っている。また、左右のロッカ１２は、長手方向の複数箇所で、図示しないクロスメンバによって架け渡され（互いに連結され）ており、車体Ｂの骨格構造を構成している。
【００２６】
また、車体Ｂにおけるロッカ１２の内側方には、フロントシート（運転席又は助手席）Ｓが配設されている。フロントシートＳは、ロッカ１２の長手方向の略中央部の内側方に位置している。以下、ロッカ１２を補強するためのロッカ補強構造１０について説明するが、左右のロッカ１２は基本的に左右対称に構成されるため、一方のロッカ１２に適用されるロッカ補強構造１０について説明することとする。
【００２７】
図１に示される如く、ロッカ１２は、底壁１４と、この底壁１４と対向する図示しない天壁と、底壁１４及び天壁の車幅方向内端を連結する内壁１６と、底壁１４及び天壁の車幅方向外端を連結する外壁１８とを有し、長手方向との直交面に沿う断面が略矩形枠状となる閉断面構造（矩形筒状）に形成されている。このロッカ１２は、例えば車幅方向外向きに開口するコ字状断面の半体と、車幅方向内向きに開口するコ字状断面の半体とが、それぞれ開口縁から上下に張り出したフランジにて互いに接合されることで、上記の如く閉断面構造として形成される。
【００２８】
そして、ロッカ補強構造１０は、ロッカ１２内に配設された弾性補強部材としてのロッカリインフォースメント２０を備えている。ロッカリインフォースメント２０は、車幅方向外向きに凸形状とされた平面視アーチ形状に形成されており、全体として車体Ｂの前後方向に長手とされている。この実施形態では、ロッカリインフォースメント２０は、厚み方向を車幅方向に略一致させると共に、幅方向を上下方向に一致させた板ばねとして構成されている。
【００２９】
ロッカリインフォースメント２０は、弾性変形状態でロッカ１２内に収納されている。具体的には、ロッカリインフォースメント２０は、その長手方向中央部である荷重入力部２２をロッカ１２の外壁１８に当接させると共に、その長手方向両端部である前後の荷重分散部２４、２６をそれぞれ内壁１６に当接させている。ロッカリインフォースメント２０は、自らの弾性力で荷重入力部２２、前後の荷重分散部２４、２６をロッカ１２の内側から押し付けることで、該ロッカ１２内で保持されている（がたつき、位置ずれが防止されている）。このため、ロッカリインフォースメント２０は、ロッカに対し固着等によって拘束される部分がなく、荷重入力部２２が外壁１８に摺動可能に接すると共に、各荷重分散部２４、２６が内壁１６に摺動可能に接している。
【００３０】
以上説明したロッカリインフォースメント２０は、図１に示される如く、その荷重入力部２２がフロントシートＳの側方に位置すると共に、各荷重分散部２４、２６がフロントシートＳの前後端よりも前後方向外側に位置するように、その寸法形状及び配置が決められている。
【００３１】
さらに、ロッカリインフォースメント２０は、繊維強化プラスチックにて構成されている。この実施形態では、ロッカリインフォースメント２０を構成する繊維強化プラスチックは、強化繊維が一方向に沿って配列された一方向強化型の繊維強化プラスチックとされており、強化繊維の配列方向がロッカリインフォースメント２０の長手方向に一致されている。なお、強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などを用いることができる。
【００３２】
また、ロッカ補強構造１０は、ロッカ１２内におけるロッカリインフォースメント２０の前後に配設された緩衝部としての邪魔板２８、３０を備えている。邪魔板２８は、ロッカリインフォースメント２０の荷重分散部２４の前方で、内壁１６から立設されている。邪魔板３０は、荷重分散部２６の後方で、内壁１６から立設されている。すなわち、邪魔板２８、３０は、ロッカリインフォースメント２０の荷重入力部２２への車幅方向内向き荷重による変形に伴う荷重分散部２４、２６の移動軌跡上に配置されている。そして、各邪魔板２８、３０は、上記の如きロッカリインフォースメント２０の変形量が大きくなると、該ロッカリインフォースメント２０の荷重分散部２４、２６によって前または後に押圧され、この押圧荷重が所定値を超えると破壊（破断）されるようになっている。
【００３３】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３４】
上記構成のロッカ補強構造１０が適用された車体Ｂでは、ポールＰが車体ＢにおけるフロントシートＳの側方に外側から衝突すると、図１に矢印Ｆｉにて示される如くポールＰからロッカ１２の外壁１８を介して、ロッカリインフォースメント２０の荷重入力部２２に衝突荷重が入力される。この衝突荷重によって、図２に示される如く、ロッカ１２の外壁１８が内側に潰れると共に、ロッカリインフォースメント２０は荷重入力部２２を内壁１６に近接する方向に変形する。
【００３５】
ロッカリインフォースメント２０に荷重入力部２２から入力された荷重は、主にロッカリインフォースメント２０の長手方向に沿って荷重分散部２４、２６に伝わり、さらに図２に矢印Ｆｏにて示す如く、荷重分散部２４、２６からロッカ１２の内壁１６に分散して伝達される。この荷重は、左右のロッカ１２を連結するクロスメンバ等（を含む骨格構造）によって支持される。
【００３６】
このとき、ロッカリインフォースメント２０は、ポールＰからの衝突荷重によって変形が増大するにしたがって前後に伸びるので、前後の荷重分散部２４、２６を前後方向外側に移動する。このため、ロッカリインフォースメント２０の変形（に要する時間）に応じて内壁１６における荷重支持（入力）部位が変化し、内壁１６の広い範囲にロッカリインフォースメント２０からの荷重が分散される。また、荷重分散部２４、２６と内壁１６との摺動（摩擦）によって、ポールＰからの衝撃エネルギの一部が消費される。
【００３７】
さらにロッカリインフォースメント２０の変形（前後寸法の伸び）が増大すると、前後の荷重分散部２４、２６の自由端が対応する邪魔板２８、３０に当接し、これらを前後方向に押圧する。各邪魔板２８、３０は、ロッカリインフォースメント２０からの荷重が所定値を超えると破壊され、この破壊に伴ってポールＰからの衝突エネルギを吸収する。これにより、ロッカリインフォースメント２０の荷重分散部２４、２６から内壁１６に伝達される荷重が緩和される。
【００３８】
また、一方向強化の繊維強化プラスチックにて構成されたロッカリインフォースメント２０は、変形に伴って長手方向に沿って配列された強化繊維の一部が切れ、さらに強化繊維の配列方向に沿って樹脂部にクラックが生じる。これらの強化繊維の切れや樹脂部のクラックがポールＰの衝突エネルギを消費（吸収）する。すなわち、ロッカリインフォースメント２０から内壁１６に伝達される荷重が緩和される。
【００３９】
以上説明したように、ロッカ補強構造１０では、板ばね状のロッカリインフォースメント２０を、荷重入力部２２がフロントシートＳの側方に位置するようにロッカ１２内に配置したため、このフロントシートＳの側方にポールＰ等が衝突した場合に、該衝突荷重がロッカリインフォースメント２０によってフロントシートＳの前後に分散される。このため、ロッカ１２におけるフロントシートＳの側方部分での変形が著しく抑制され、該フロントシートＳに着座している乗員Ｃが保護される。
【００４０】
また、ロッカリインフォースメント２０は、変形して荷重分散部２４、２６から内壁１６への荷重伝達（分散）部位を変化させながら内壁１６の特定部位への荷重集中を抑制するため、ポールＰからの衝突荷重はロッカ１２の広い範囲に分散される。このため、ロッカ１２の各部に作用する応力が緩和され、ロッカ１２の補強構造を簡素化する（ロッカ１２自体の肉厚を薄くすることなどを含む）することが可能になる。これにより、ロッカ補強構造１０が適用された車体Ｂの軽量化を図ることができる。特に、荷重分散部２４、２６がロッカリインフォースメント２０の長手方向両端に位置するため、ロッカリインフォースメント２０は、全体として小型軽量であり、車体Ｂの一層の軽量化に寄与する。さらに、ロッカリインフォースメント２０の前後に邪魔板２８、３０を配設したため、ポールＰの衝突による衝撃エネルギを消費して、ロッカ１２の内壁１６に分散させる荷重（応力）を一層緩和することができる。
【００４１】
さらにまた、ロッカ補強構造１０では、ロッカリインフォースメント２０が繊維強化プラスチックにて構成されているため、金属製の板ばねをロッカリインフォースメントとして用いる場合と比較して、ロッカリインフォースメント２０が曲げ荷重に対し折れにくく、荷重入力部２２に入力した荷重を荷重分散部２４、２６から確実に分散させることができる。しかも、この繊維強化プラスチックの強化繊維の配列方向がロッカリインフォースメント２０の長手方向に一致するため、強化繊維の切れや強化繊維に沿うクラックの発生によって、ポールＰの衝突による衝撃エネルギを一層消費して、ロッカ１２の内壁１６に分散させる荷重（応力）をより一層緩和することができる。また、繊維強化プラスチック製のロッカリインフォースメント２０は、金属製の板ばねと比較して軽量であり、車体Ｂのより一層の軽量化に寄与する。
【００４２】
このように、本実施形態に係るロッカ補強構造１０では、ロッカリインフォースメント２０が補強対象であるロッカ１２、その他の骨格部材に連結されることがないため、ロッカリインフォースメントに対する制約が少なくなり、荷重分散部２４、２６をロッカ１２に対し変位可能に支持して荷重分散範囲を広くし、またロッカリインフォースメント２０の材質として軽量な繊維強化プラスチックを用いて、ロッカ１２を効果的に補強することが実現された。
【００４３】
なお、上記実施形態では、ロッカリインフォースメント２０が自らの弾性力だけでロッカ１２に対し保持される例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば図４に示される如く、内壁１６から突設した係合片３２、３４を荷重分散部２４、２６の自由端に係合させることで、ロッカリインフォースメント２０の前後方向の位置ずれを確実に防止するようにしても良い。また、図示は省略するが、上記した位置ずれ防止のためにロッカリインフォースメント２０の荷重入力部２２を外壁１８の固着しても良い。なお、係合片３２、３４は、ロッカリインフォースメント２０からの入力に対し邪魔板２８、３０よりも脆弱であることが好ましい。また、邪魔板２８、３０に代えて、係合片３２、３４に干渉部としての機能を果たさせるようにしても良い。
【００４４】
また、上記実施形態では、板ばね状のロッカリインフォースメント２０がロッカ１２内に１つ配設された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、車種（シートの配列）等に応じてロッカ１２内に複数のロッカリインフォースメントを配設しても良い。
【００４５】
さらに、上記実施形態では、ロッカリインフォースメント２０に押圧されて破断する邪魔板２８、３０を緩衝部とした例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、緩衝部材の塑性変形やしごき、相対変位による粘性減衰や摩擦減衰等によって緩衝作用を果たすようにしても良い。
【００４６】
さらにまた、上記実施形態では、本発明に係る車体骨格の補強構造がロッカ補強構造に適用された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、前後のバンパのバンパビーム（の補強構造）やセンタピラーのピラーリインフォースメントとして、ロッカリインフォースメント２０の如き板ばね（線ばね）を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係るロッカ補強構造を示す平面断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロッカ補強構造による荷重分散状態を示す平面断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るロッカ補強構造が適用された車体を模式的に示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るロッカ補強構造の変形例を示す平面断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    ロッカ補強構造（車体骨格の補強構造）
１２    ロッカ（骨格部材）
１６    内壁
２０    ロッカリインフォースメント（弾性補強部材）
２２    荷重入力部
２４・２６  荷重分散部
２８・３０  邪魔板（緩衝部）
Ｂ    車体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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