(57)【要約】【課題】２枚のパネルを、両者間に空間を挟んで重ね合わせて固定し、その空間を車体の強度確保のための閉断面内空間とする閉断面構造を備えたセンタピラーにおいて、閉断面内にガスを封じ込めることにより、車体重量の増加を抑制しながらセンタピラーの強度を高める。【解決手段】センタピラー２０の閉断面内空間に内部にガスを封じ込めた気密性の袋体２５を挿入して成る。製造方法としては、２枚のパネルのうちの第１のパネル２３に対し、空間に対応させて内部にガスを封じ込めた袋体２５を配置する。そして、第１のパネル２３に対して、２枚のパネルのうちの第２のパネル２４を重ね合わせて固定し、２枚のパネル２３、２４間に袋体２５を挟んで固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の強度確保のため閉断面構造を備えた車体構造部材において、
前記閉断面構造の閉断面内空間に内部にガスを封じ込めた気密性の袋体を挿入して成る車体構造部材。
【請求項２】
請求項１において、
前記袋体内のガス圧は、大気圧より高くされている車体構造部材。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記閉断面内空間に挿入される前記袋体は、複数に分割されている車体構造部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記袋体は、前記閉断面内空間に挿入される際の圧力を受けて、該閉断面内空間の形状に馴染んで変形可能な変形強度を備える車体構造部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記袋体は、該袋体内にガスを封入するための孔から封入されたガスが流出しないように逆止弁を備える車体構造部材。
【請求項６】
２枚のパネルを、両者間に空間を挟んで重ね合わせて固定し、前記空間を車体の強度確保のための閉断面内空間とする閉断面構造を備えた車体構造部材の製造方法であって、
前記２枚のパネルのうちの第１のパネルに対し、前記空間に対応させて内部にガスを封じ込めた袋体を配置し、
前記第１のパネルに対して、前記２枚のパネルのうちの第２のパネルを重ね合わせて固定し、前記２枚のパネル間に前記袋体を挟んで固定する車体構造部材の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
ガスを発生するガス発生剤が前記袋体内にガスを封じ込める際に封入される車体構造部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体構造部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、センタピラーのアウタパネルとその内側の補強部材とにより構成される閉断面内空間に充填剤を充填して車両の側面衝突荷重に対するセンタピラーの強度を高めた発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５９６３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の場合、充填剤を追加部材として用いているため、車体重量が重くなる問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、車体の強度確保のため閉断面構造を備えた車体構造部材において、閉断面内空間にガスを封じ込めることにより、車体重量の増加を抑制しながら車体構造部材の強度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明は、車体の強度確保のため閉断面構造を備えた車体構造部材において、前記閉断面構造の閉断面内空間に内部にガスを封じ込めた気密性の袋体を挿入して成る。
【０００７】
第１発明において、車体構造部材としては、フロントピラー、センタピラー等のピラー部材、車体前後のバンパにおけるリインフォースメント、並びにその他の車体の骨格部材等が該当する。閉断面構造の閉断面内空間は、一つだけでもよいが、二つ以上に分割されていてもよい。また、袋体は、炭素繊維、金属板、樹脂等により構成することができる。袋体は、一つの閉断面内空間に一つとされてもよいし、二つ以上に分割して挿入されてもよい。更に、袋体に封入されるガスは、空気、炭酸ガス、チッソガス等とすることができる。
【０００８】
第１発明によれば、車体構造部材が衝突荷重のような荷重を受けたとき、閉断面内空間の袋体は袋体を変形させる荷重を受けるが、袋体内にはガスが封入されているため、袋体の変形はガス圧により抑制される。そのため、閉断面構造の断面崩れが抑制され、加えられる荷重に対して必要な強度を確保することができる。一方、閉断面構造の閉断面内空間には袋体が挿入されているが、袋体内はガスが封入されており、ガスは固体に比べて密度が低いため、車体構造部材が必要な強度を確保するための車体の重量増加を従来技術に比べて抑制することができる。
【０００９】
第２発明は、上記第１発明において、前記袋体内のガス圧は、大気圧より高くされている。
【００１０】
第２発明によれば、袋体内のガス圧が高くされているため、袋体は荷重に対して変形され難くなる。そのため、閉断面構造の断面崩れの抑制効果が高められ、加えられる荷重に対する強度を高めることができる。
【００１１】
第３発明は、上記第１又は第２発明において、前記閉断面内空間に挿入される前記袋体は、複数に分割されている。
【００１２】
第３発明によれば、一つの閉断面内空間に複数の袋体が挿入されるため、閉断面内空間が複雑な形状であっても各袋体は単純な形状とすることができる。
【００１３】
第４発明は、上記第１〜第３発明のいずれかにおいて、前記袋体は、前記閉断面内空間に挿入される際の圧力を受けて、該閉断面内空間の形状に馴染んで変形可能な変形強度を備える。
【００１４】
第４発明によれば、袋体は、閉断面内空間に挿入されることにより閉断面内空間形状に馴染むように変形される。そのため、袋体の形状を予め閉断面内空間形状に合わせ込むことなく、閉断面内空間で隙間を抑制しながら袋体を挿入することができる。
【００１５】
第５発明は、上記第１〜第４発明のいずれかにおいて、前記袋体は、該袋体内にガスを封入するための孔から封入されたガスが流出しないように逆止弁を備える。
【００１６】
第５発明によれば、袋体内に封入されたガスが逆止弁により流出しないようにされている。そのため、逆止弁を介して袋体内へのガスの封入を行うことができる。
【００１７】
第６発明は、２枚のパネルを、両者間に空間を挟んで重ね合わせて固定し、前記空間を車体の強度確保のための閉断面内空間とする閉断面構造を備えた車体構造部材の製造方法であって、前記２枚のパネルのうちの第１のパネルに対し、前記空間に対応させて内部にガスを封じ込めた袋体を配置し、前記第１のパネルに対して、前記２枚のパネルのうちの第２のパネルを重ね合わせて固定し、前記２枚のパネル間に前記袋体を挟んで固定する。
【００１８】
第６発明によれば、第１のパネルに第２のパネルを重ね合わせて固定することにより、両パネル内に袋体を挟んで固定することができる。そのため、両パネル間への袋体の挿入を作業性良く行うことができる。
【００１９】
第７発明は、上記第６発明において、ガスを発生するガス発生剤が前記袋体内にガスを封じ込める際に封入される。
【００２０】
第７発明によれば、袋体内のガス圧をガス発生剤から発生するガスにより容易に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態であるセンタピラーの側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面矢視拡大図である。
【図３】第１実施形態における袋体の部分断面拡大図である。
【図４】第１実施形態の製造方法を説明する説明図であり、第１工程を示す。
【図５】図４と同様の説明図であり、第２工程を示す。
【図６】本発明の第２実施形態であるクラッシュボックスを備えた車両の平面図である。
【図７】図６のクラッシュボックスの拡大平面図である。
【図８】図６のクラッシュボックスの拡大正面図である。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線断面矢視拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１、２は、本発明の第１実施形態を示す。第１実施形態は、車両のセンタピラー２０に本発明を適用した例である。各図中、矢印により車両の進行方向を前として各部の方向を示している。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。
【００２３】
図１は、内装材が組み付けられていない状態における車体１０を車室内側から見た図である。センタピラー２０は、車体１０の上部で前後方向に延びて設けられたルーフサイドレール１１と、車体１０の下部で前後方向に延びて設けられたロッカ１２との間を上下方向につなぐ柱として設けられている。車体１０には、前後方向に左右両側で３本ずつの柱が設けられており、センタピラー２０は３本中の真中に位置している。
【００２４】
図２のように、センタピラー２０は、車体１０の外側（右側）に位置するアウタパネル２１と車体１０の内側（左側）に位置するインナパネル２２との間に補強パネルアウタ２３をサンドイッチ状に挟んで重ね合わせて固定されている。このとき、各パネル２１、２２、２３間には２つの閉断面内空間が形成されている。各パネル２１、２２、２３の固定は、スポット溶接により行われている。
【００２５】
補強パネルアウタ２３の左側には、補強パネルインナ２４が更に設けられている。ここで、補強パネルインナ２４は、補強パネルアウタ２３に対して、両者間に閉断面内空間を形成するようにスポット溶接にて固定されている。補強パネルアウタ２３は、本発明における第１のパネルに相当し、補強パネルインナ２４は、本発明における第２のパネルに相当する。
【００２６】
補強パネルアウタ２３と補強パネルインナ２４との間の閉断面内空間には、複数個（この実施形態では１０個）の袋体２５が挿入されている。各袋体２５は、炭素繊維、金属板、樹脂等により気密性を有するように構成されており、内部には、空気、炭酸ガス、チッソガス等のガスが封入されている。
【００２７】
袋体２５を炭素繊維で造る場合は、水溶性の中子に炭素繊維を巻いて固め、中子を溶かすことにより製造することができる。また、袋体２５を金属板で造る場合は、ハイドロフォーミング、若しくは熱間バルジ成形によりパイプ体を造り、そのパイプ体の両端開口部を金属板により蓋をして溶接することにより製造することができる。また、袋体２５を樹脂により造る場合は、組み合わせることにより袋体となる２つの容器体を射出成形にて造り、その２つの容器体を組み合わせて接合することにより製造することができる。その他、袋体２５を樹脂により造る場合は、ブロー成型、若しくはＲＦＭ（登録商標）成形によりパイプ体を造り、そのパイプ体の両端開口部を樹脂板により蓋をして接合することにより製造することができる。
【００２８】
いずれの製造方法で製造する場合も、製造をガスの雰囲気中で行うことにより自然に袋体２５内にはガスが封入される。
【００２９】
以上のように、第１実施形態では、センタピラー２０の補強パネルアウタ２３と補強パネルインナ２４との間の閉断面内空間にガスを封入した気密性の袋体２５を挿入しているため、センタピラー２０が衝突荷重のような荷重を受けたとき、閉断面内空間の袋体２５は、それを変形させる荷重を受けるが、袋体２５内にはガスが封入されているため、袋体２５の変形はガス圧により抑制される。そのため、閉断面構造の断面崩れが抑制され、加えられる荷重に対して必要な強度を確保することができる。一方、閉断面内空間には袋体２５が挿入されているが、袋体２５内はガスが封入されており、ガスは固体に比べて密度が低いため、センタピラー２０が必要な強度を確保するための車体１０の重量増加を従来技術に比べて抑制することができる。
【００３０】
また、一つの閉断面内空間に複数の袋体２５が挿入されるため、閉断面内空間が複雑な形状であっても各袋体２５は単純な形状とすることができる。
【００３１】
なお、袋体２５内のガス圧は、大気圧より高くすることが望ましい。図３は、袋体２５に逆止弁２５ｃを備える例を示す。この場合、袋体２５の端部に筒状のガス封入部２５ａを突出して設け、袋体２５の内部にガス封入部２５ａを介して大気圧より高いガスを封入可能とされている。ガス封入部２５ａ内には移動自在に逆止弁２５ｃが挿入され、逆止弁２５ｃは、ガス封入部２５ａの先端に設けられた弁座２５ｅに常時当接するようにされている。そのため、ガス封入部２５ａの基端に設けられたガス封入孔２５ｂと逆止弁２５ｃとの間には圧縮ばね２５ｄが挿入配置されている。
【００３２】
このように袋体２５に逆止弁２５ｃを備えるため、袋体２５内に大気圧より高いガスを封入する際は逆止弁２５ｃが圧縮ばね２５ｄのばね力に抗して弁座２５ｅから離れてガスの封入を可能とする。ガスの封入が完了すると、逆止弁２５ｃが圧縮ばね２５ｄのばね力により弁座２５ｅに当接して袋体２５内にガスを封入した状態を維持する。
【００３３】
袋体２５内のガス圧を大気圧より高くするための別の例として、図示を省略したが、袋体２５を密封する前にガス発生剤を袋体２５内に封入することにより行うこともできる。ガス発生剤としては、袋体２５内に封入されてガスを発生した後に固形物がなくなるものが望ましい。例えば、ドライアイスを用いることができる。この場合は、袋体２５に逆止弁２５ｃを設ける必要はない。
【００３４】
袋体２５内のガス圧が大気圧より高くされることにより、袋体２５は荷重に対して変形され難くなる。そのため、閉断面構造の断面崩れの抑制効果が高められ、加えられる荷重に対する強度を高めることができる。
【００３５】
図４、５は、第１実施形態の製造方法を示す。図４は、第１工程を示し、補強パネルアウタ２３の内側の閉断面内空間が形成される予定の部分に複数の袋体２５を並べて仮配置する。図５は、第２工程を示し、補強パネルアウタ２３との間に袋体２５を挟んだ状態で、補強パネルインナ２４を補強パネルアウタ２３の内側に固定する。この固定は、スポット溶接にて行う。補強パネルアウタ２３と補強パネルインナ２４との間に形成される閉断面内空間は、センタピラー２０の上下部で前後方向幅が狭くされているため、袋体２５が上下方向にずれ動くことは抑制されている。
【００３６】
このように閉断面内空間に袋体２５を挿入する作業を、補強パネルアウタ２３の内側に並べた袋体２５を挟んで補強パネルインナ２４を固定することにより行う。そのため、両パネル２３、２４間への袋体２５の挿入を作業性良く行うことができる。
【００３７】
なお、袋体２５は、補強パネルアウタ２３及び補強パネルインナ２４により挟まれる際の圧力を受けて、該閉断面内空間の形状に馴染んで変形可能な変形強度を備えることが望ましい。それにより、袋体２５の形状を予め閉断面内空間形状に合わせ込むことなく、閉断面内空間で隙間ができることを抑制しながら袋体２５を挿入することができる。
【００３８】
図６〜９は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態は、バンパのクラッシュボックス３０に本発明を適用した例である。各図中、矢印により車両の進行方向を前として各部の方向を示している。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。
【００３９】
図６のように、車両前後のバンパ本体４２の内側には、強度部材としてのバンパリインフォースメント４１がそれぞれ設けられている。そして、各バンパリインフォースメント４１は、それぞれ左右方向に一対のクラッシュボックス３０を介して車体１０に固定されている。各クラッシュボックス３０は、公知のとおり、各バンパリインフォースメント４１から受ける衝突荷重を受けて変形することにより衝撃吸収するものである。
【００４０】
図７〜９のように、各クラッシュボックス３０は、全体として概ね四角筒形状を成し、四角筒の側壁アウタ３３の両端がバンパ取付プレート３１及び車体取付プレート３２により被われて成る。バンパ取付プレート３１は、バンパリインフォースメント４１の後端に固定され、車体取付プレート３２は、車体１０のフロントサイドメンバ(図示略)の前端に固定される。
【００４１】
側壁アウタ３３の内側には、側壁インナ３４が固定され、四角筒の４隅にそれぞれ閉断面内空間が形成されている。各閉断面内空間には袋体３５が挿入されている。袋体３５は、第１実施形態における袋体２５と同様のものであり、内部にガスが封入されている。袋体３５は、前後方向では、バンパ取付プレート３１と車体取付プレート３２とに挟まれる領域に挿入されている。側壁アウタ３３は、本発明における第１のパネルに相当し、側壁インナ３４は、本発明における第２のパネルに相当する。
【００４２】
第２実施形態においても、第１実施形態の場合と同様、クラッシュボックス３０の側壁アウタ３３と側壁インナ３４との間の閉断面内空間にガスを封入した気密性の袋体３５を挿入しているため、クラッシュボックス３０が衝突荷重のような荷重を受けたとき、閉断面内空間の袋体３５は、それを変形させる荷重を受けるが、袋体３５内にはガスが封入されているため、袋体３５の変形はガス圧により抑制される。そのため、閉断面構造の断面崩れが抑制され、加えられる荷重に対して必要な強度を確保することができる。一方、閉断面内空間には袋体３５が挿入されているが、袋体３５内はガスが封入されており、ガスは固体に比べて密度が低いため、クラッシュボックス３０が必要な強度を確保するための車体１０の重量増加を従来技術に比べて抑制することができる。
【００４３】
以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。第１実施形態では、補強パネルアウタ２３と補強パネルインナ２４との間に一つの閉断面内空間を形成し、その閉断面内空間に複数の袋体２５を挿入した。これに対し、補強パネルアウタ２３のアウタパネル２１側に突出した２つの角部の内側に、補強パネルインナ２４を固定してそれぞれ閉断面内空間を形成し、その閉断面内空間に一つずつの袋体を挿入する構成としてもよい。この場合、各袋体により補強パネルアウタ２３の２つの角部が補強されるため、車両外側からの衝突荷重に対し補強パネルアウタ２３の断面崩れが抑制され、小さな閉断面内空間及び袋体により効果的にセンタピラー２０の強度を高めることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０    車体
１１    ルーフサイドレール
１２    ロッカ
２０    センタピラー（車体構造部材）
２１    アウタパネル
２２    インナパネル
２３    補強パネルアウタ（第１のパネル）
２４    補強パネルインナ（第２のパネル）
２５    袋体
２５ａ  ガス封入部
２５ｂ  ガス封入孔（孔）
２５ｃ  逆止弁
２５ｄ  圧縮ばね
２５ｅ  弁座
３０    クラッシュボックス（車体構造部材）
３１    バンパ取付プレート
３２    車体取付プレート
３３    側壁アウタ（第１のパネル）
３４    側壁インナ（第２のパネル）
３５    袋体
４１    バンパリインフォースメント
４２    バンパ本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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