(57)【要約】【課題】形状に影響を与えることなく、２つの部材の熱膨張差を吸収することができる車両構造を得る。【解決手段】車両構造１０は、２つの部材として、異なる材料からなる一方の部材１４と他方の部材１６とを備えており、一方の部材１４と他方の部材１６とが互いに接合されている。一方の部材１４には、一方の部材１４を構成する材料の一部を熱膨張率の異なる材料で形成し、２つの部材の間の熱膨張差を吸収する熱膨張差吸収部１８が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる材料からなり、互いに接合され、又は連結部材を介して接合される２つの部材と、
前記２つの部材のうちの一方の部材に設けられ、前記一方の部材を構成する材料の一部を熱膨張率の異なる材料で形成し、前記２つの部材の間の熱膨張差を吸収する熱膨張差吸収部と、
を有する車両構造。
【請求項２】
前記一方の部材が、前記２つの部材のうちの他方の部材よりも線膨張係数が小さい材料で形成されており、
前記熱膨張差吸収部は、前記一方の部材を構成する材料の線膨張係数よりも線膨張係数の大きな材料で形成されている請求項１に記載の車両構造。
【請求項３】
前記２つの部材が、車両外側に配置されるアウタパネルと、前記アウタパネルの車両内側に配置され縁部が前記アウタパネルと接合されるインナパネルと、で構成されている請求項１又は請求項２に記載の車両構造。
【請求項４】
前記インナパネルは、前記アウタパネルよりも線膨張係数の小さい材料で形成されており、
前記熱膨張差吸収部は、前記インナパネルに設けられている請求項３に記載の車両構造。
【請求項５】
前記アウタパネルは金属材料で形成され、前記インナパネルは炭素繊維強化プラスチックで形成されている請求項３又は請求項４に記載の車両構造。
【請求項６】
前記熱膨張差吸収部の大きさは、前記２つの部材の線膨張係数に基づいて決定されている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車両構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、アルミニウム製のアウタパネルと鉄製のインナパネルとからなる自動車のリッドが開示されている。このリッドでは、インナパネルの端縁の平坦部に凸状のビードを設けることにより、アウタパネルとインナパネルとの熱膨張差をビードの変形によって吸収緩和している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−０６７５６６号公報
【特許文献２】特開２０１３−００１３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の自動車のリッドでは、インナパネルの端縁の平坦部にビードを凸状に成形する必要があるため、インナパネルの形状に影響を与えたり、他の部品とビードとが干渉する可能性がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、形状に影響を与えることなく、２つの部材の熱膨張差を吸収することができる車両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】
【０００６】
請求項１の発明に係る車両構造は、異なる材料からなり、互いに接合され、又は連結部材を介して接合される２つの部材と、前記２つの部材のうちの一方の部材に設けられ、前記一方の部材を構成する材料の一部を熱膨張率の異なる材料で形成し、前記２つの部材の間の熱膨張差を吸収する熱膨張差吸収部と、を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の車両構造において、前記一方の部材が、前記２つの部材のうちの他方の部材よりも線膨張係数が小さい材料で形成されており、前記熱膨張差吸収部は、前記一方の部材を構成する材料の線膨張係数よりも線膨張係数の大きな材料で形成されている。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両構造において、前記２つの部材が、車両外側に配置されるアウタパネルと、前記アウタパネルの車両内側に配置され縁部が前記アウタパネルと接合されるインナパネルと、で構成されている。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の車両構造において、前記インナパネルは、前記アウタパネルよりも線膨張係数の小さい材料で形成されており、前記熱膨張差吸収部は、前記インナパネルに設けられている。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載の車両構造において、前記アウタパネルは金属材料で形成され、前記インナパネルは炭素繊維強化プラスチックで形成されている。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車両構造において、前記熱膨張差吸収部の大きさは、前記２つの部材の線膨張係数に基づいて決定されている。
【００１２】
請求項１記載の本発明によれば、異なる材料からなる２つの部材が、互いに接合され、又は連結部材を介して接合されている。高温環境下で、熱膨張により２つの部材の間に熱膨張差が発生した場合、一方の部材を構成する材料の一部を熱膨張率の異なる材料で形成した熱膨張差吸収部が設けられていることで、２つの部材の間の熱膨張差を熱膨張差吸収部により吸収することができる。また、一方の部材を構成する材料の一部を熱膨張率の異なる材料で形成した熱膨張差吸収部が設けられているため、凸状のビードなどを設ける場合に比べて、一方の部材の形状に影響を与えることも低減できる。
【００１３】
請求項２記載の本発明によれば、２つの部材のうちの一方の部材が、他方の部材よりも線膨張係数が小さい材料で形成されており、高温環境下では、一方の部材が他の部材よりも熱伸びしにくい。その際、一方の部材に設けられた熱膨張差吸収部が、一方の部材を構成する材料の線膨張係数よりも線膨張係数の大きな材料で形成されている。このため、２つの部材の間に熱膨張差が発生した場合に、熱膨張差吸収部が伸びることで、２つの部材の間の熱膨張差をより効果的に吸収することができる。
【００１４】
請求項３記載の本発明によれば、車両外側に配置されたアウタパネルに、車両内側に配置されたインナパネルの縁部が接合されている。高温環境下で、熱膨張によりアウタパネルとインナパネルに熱膨張差が発生した場合、インナパネル又はアウタパネルの一部に熱膨張差吸収部が設けられていることで、アウタパネルとインナパネルとの熱膨張差を吸収することができる。
【００１５】
請求項４記載の本発明によれば、インナパネルは、アウタパネルよりも線膨張係数の小さい材料で形成されており、インナパネルに熱膨張差吸収部が設けられている。これにより、高温環境下で、アウタパネルがインナパネルよりも熱膨張しても、インナパネルに設けられた熱膨張差吸収部により、アウタパネルとインナパネルとの熱膨張差を吸収することができる。
【００１６】
請求項５記載の本発明によれば、アウタパネルは金属材料で形成され、インナパネルは炭素繊維強化プラスチックで形成されている。高温環境下では、アウタパネルがインナパネルよりも熱膨張しやすいが、熱膨張差吸収部により、アウタパネルとインナパネルとの熱膨張差をより効果的に吸収することができる。
【００１７】
請求項６記載の本発明によれば、熱膨張差吸収部の大きさは、２つの部材の線膨張係数に基づいて決定されており、熱膨張差吸収部により２つの部材の間の熱膨張差をより確実に吸収することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の車両構造によれば、形状に影響を与えることなく、２つの部材の熱膨張差を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（Ａ）は、第１実施形態に係る車両構造の通常の状態を示す断面図であり、図１（Ｂ）は、第１実施形態に係る車両構造の熱膨張した状態を示す断面図である。
【図２】図２は、第２実施形態に係る車両構造が適用されたフロントサイドドアを示す側面図である。
【図３】図２中の３−３線に沿ったフロントサイドドアを示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）は、第１比較例のフロントサイドドアの通常の状態を示す断面図であり、図４（Ｂ）は、第１比較例のフロントサイドドアの熱膨張した状態を示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、第２比較例のフロントサイドドアの通常の状態を示す断面図であり、図５（Ｂ）は、第２比較例のフロントサイドドアの熱膨張した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１を用いて、本発明に係る車両構造の第１実施形態について説明する。
【００２１】
図１には、本実施形態の車両構造１０が適用された車両構成部材１２が示されている。なお、この車両構成部材１２は、車両上下方向、車両前後方向は限定されておらず、配置方向は適宜に設定可能である。
【００２２】
図１（Ａ）には、車両構造１０が適用された車両構成部材１２の通常の状態（熱膨張する前の状態）が断面図にて示されている。図１（Ａ）に示されるように、車両構成部材１２は、板状体からなる一方の部材１４と、板状体からなる他方の部材１６と、を備えている。すなわち、一方の部材１４と他方の部材１６とで本実施形態の２つの部材が構成されている。
【００２３】
一方の部材１４は、断面視にて少なくとも端部側付近が略クランク状に屈曲されており、端縁に平坦部１４Ａを備えている。他方の部材１６は、断面視にて少なくとも端部側付近が略平面状に形成されている。一方の部材１４の平坦部１４Ａの端縁には、他方の部材１６の端部（端縁）１６Ａが折り返されてヘミング加工されることによって接合されている（ヘム接合）。
【００２４】
一方の部材１４と他方の部材１６とは、異なる種類の材料、すなわち線膨張係数の異なる材料で形成されている。本実施形態では、一方の部材１４は、他方の部材１６の線膨張係数よりも線膨張係数が小さい材料で形成されている。ここで、線膨張係数とは、温度の上昇に対応して物体の長さが変化する割合（伸び率）を、１Ｋ（℃）あたりで示したものをいう。例えば、一方の部材１４は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：carbon-fiber-reinforced plastic）などの樹脂により形成されており、他方の部材１６は、アルミニウム合金などの金属で形成されている。
【００２５】
なお、一方の部材１４と他方の部材１６の材料は、上記材料に限定されるものでない。例えば、一方の部材１４と他方の部材１６を、線膨張係数の異なる２種類の金属材料により形成してもよい。また、一方の部材１４と他方の部材１６を、線膨張係数の異なる２種類の樹脂材料により形成してもよい。
【００２６】
一方の部材１４は、平坦部１４Ａから略クランク状に屈曲された中間部に略平面状の壁部１４Ｂを備えている。壁部１４Ｂには、一方の部材１４を構成する材料の一部を熱膨張率の異なる材料で形成した熱膨張差吸収部１８が設けられている。言い替えると、他方の部材１６よりも線膨張係数が小さい材料で形成された一方の部材１４は、壁部１４Ｂの一部にその面方向に沿って熱膨張差吸収部１８を組み込んだ構成とされている。熱膨張差吸収部１８は、一方の部材１４を構成する材料の線膨張係数よりも、線膨張係数の大きな材料で形成されている。
【００２７】
本実施形態では、樹脂製の一方の部材１４の壁部１４Ｂに、熱膨張差吸収部１８をインサート成形（熱膨張差吸収部１８が樹脂の場合は、二色成形）することにより接合している。
【００２８】
例えば、一方の部材１４が炭素繊維強化プラスチックで形成されている場合、熱膨張差吸収部１８は炭素繊維を抜いた同一のバインダー樹脂で形成することができる。
【００２９】
また、平面視にて熱膨張差吸収部１８の大きさは、一方の部材１４と他方の部材１６の線膨張係数から、他方の部材１６の伸び量を吸収できる寸法を算出して決定することができる。その際、熱膨張差吸収部１８の線膨張係数から、予め想定した高温環境下での熱膨張差吸収部１８の伸び量を考慮して決定することが好ましい。例えば、断面視にて熱膨張差吸収部１８の面方向の長さＬ１は、予め想定した高温環境下で他方の部材１６の伸び量を吸収できる寸法に設定されている。
【００３０】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００３１】
線膨張係数の異なる材料で形成された一方の部材１４と他方の部材１６とが接合されている場合、高温環境下で、熱膨張により一方の部材１４と他方の部材１６との間に熱膨張差が発生しやすい。高温環境下としては、例えば、車両製造時の塗装工程では約１７０℃前後まで温度が上昇し、また、車両使用時のエンジンルームなどでは、約１００℃近くまで温度が上昇する場合があり、一方の部材１４と他方の部材１６との間に熱膨張差が発生する。本実施形態では、一方の部材１４は、他方の部材１６の線膨張係数よりも線膨張係数が小さい材料で形成されており、高温環境下では、一方の部材１４が他方の部材１６よりも熱伸びしにくい。その際、一方の部材１４の壁部１４Ｂには、断面視にて長さＬ１の熱膨張差吸収部１８が設けられている。熱膨張差吸収部１８は、一方の部材１４を構成する材料の線膨張係数よりも、線膨張係数の大きな材料で形成されている。
【００３２】
これによって、図１（Ｂ）に示されるように、断面視にて熱膨張により他方の部材１６が矢印Ａ方向に伸びた場合でも、熱膨張差吸収部１８が矢印Ｂ方向に伸びることで、一方の部材１４と他方の部材１６との間の熱膨張差を吸収することができる。
【００３３】
また、熱膨張差吸収部１８の大きさは、一方の部材１４と他方の部材１６の線膨張係数から、他方の部材１６の伸び量を吸収できる寸法を算出して決定されており、これによって、一方の部材１４と他方の部材１６との間の熱膨張差をより確実に吸収することができる。
【００３４】
また、一方の部材１４の壁部１４Ｂに面方向に沿って熱膨張差吸収部１８を設けているため、従来のように凸状のビードを設ける構成に比べて、一方の部材１４の形状に影響を与えることが少なく、意匠的な制約も発生しにくい。また、本実施形態の一方の部材１４では、従来のような凸状のビードを形成しないため、他部品との干渉を回避することができる。また、従来のような凸状のビードでは、ビードの伸び方向がビードと略直交する方向に限定されるのに対し、本実施形態の熱膨張差吸収部１８は、面方向のどの方向に対しても伸びるため、より確実に一方の部材１４と他方の部材１６との間の熱膨張差を吸収することができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、一方の部材１４と他方の部材１６とが互いに接合されているが、これに限定されず、一方の部材１４と他方の部材１６とが連結部材を介して接合されている構成でもよい。
【００３６】
また、熱膨張差吸収部１８の位置や大きさは、本実施形態に限定するものではなく、変更が可能である。
【００３７】
また、本実施形態では、一方の部材１４が、他方の部材１６を構成する材料よりも線膨張係数が小さい材料で形成されているが、これに限定するものではない。例えば、他方の部材１６が、一方の部材１４を構成する材料よりも線膨張係数が小さい材料で形成されていてもよい。この場合には、他方の部材１６に熱膨張差吸収部１８を設けると共に、熱膨張差吸収部１８を他方の部材１６を構成する材料の線膨張係数よりも線膨張係数の大きな材料で形成することが好ましい。
【００３８】
また、本実施形態では、樹脂製の一方の部材１４に樹脂製の熱膨張差吸収部１８が二色成形により接合されているが、これに限定されるものではない。例えば、一方の部材１４と熱膨張差吸収部１８がともに金属の場合は、溶接、ボルト、リベットなどにより接合してもよい。また、一方の部材１４及び熱膨張差吸収部１８の一方が金属で、一方の部材１４及び熱膨張差吸収部１８の他方が樹脂の場合は、インサート成形、溶着、接着などにより接合してもよい。
【００３９】
次に、図２及び図３を用いて、本発明の車両構造の第２実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。
【００４０】
図２には、本実施形態の車両構造が適用されたフロントサイドドア３０が側面図にて示されている。図３には、図２中の３−３線に沿ったフロントサイドドア３０が断面図にて示されている。図２及び図３に示されるように、フロントサイドドア３０は、車両内側（車両幅方向内側）に配置される一方の部材としてのインナパネル３２と、このインナパネル３２の車両外側（車両幅方向外側）に配置される他方の部材としてのアウタパネル３４と、を備えている（図３参照）。インナパネル３２及びアウタパネル３４は、略車両上下方向及び略車両前後方向に延在される板状のプレス成型部品である。
【００４１】
図３に示されるように、インナパネル３２の外周には、略車両上下方向及び略車両前後方向に配置された縦壁部３２Ａから略クランク状に屈曲されて略車両上下方向及び略車両前後方向に延びたフランジ状の端部３２Ｂが形成されている。インナパネル３２の端部３２Ｂには、アウタパネル３４の端部（端縁）３４Ａが折り返されてヘミング加工されることによって接合されている。インナパネル３２とアウタパネル３４における車両上下方向の中間部から下部側は、上部が開口された袋状とされており、開口から挿入されたドアガラス３６がスライド可能とされている（図２参照）。フロントサイドドア３０の上部側には、ドアガラス３６を支持する門型の窓枠３８が形成されている（図２参照）。
【００４２】
インナパネル３２とアウタパネル３４は、異なる種類の材料、すなわち線膨張係数の異なる材料で形成されている。本実施形態では、インナパネル３２は、アウタパネル３４の線膨張係数よりも線膨張係数が小さい材料で形成されている。例えば、インナパネル３２は、樹脂（例えば、炭素繊維強化プラスチックなど）により形成されており、アウタパネル３４は、金属（例えば、アルミニウム合金など）で形成されている。
【００４３】
インナパネル３２の縦壁部３２Ａには、インナパネル３２を構成する材料の一部を熱膨張率の異なる材料で形成した熱膨張差吸収部４０を備えている。本実施形態では、熱膨張差吸収部４０は、インナパネル３２を構成する材料の線膨張係数よりも、線膨張係数の大きな材料で形成されている。図示を省略するが、熱膨張差吸収部４０は、例えば、車両側面視にてインナパネル３２の端部３２Ｂとアウタパネル３４の端部３４Ａとの接合部に沿って略帯状に形成されている。なお、車両側面視での熱膨張差吸収部４０の位置は、変更可能である。
【００４４】
本実施形態では、樹脂製のインナパネル３２の縦壁部３２Ａに、熱膨張差吸収部４０をインサート成形（熱膨張差吸収部４０が樹脂の場合は、二色成形）することにより接合している。例えば、インナパネル３２が炭素繊維強化プラスチックで形成されている場合、熱膨張差吸収部４０は炭素繊維を抜いた同一のバインダー樹脂で形成することができる。
【００４５】
また、車両側面視にて熱膨張差吸収部４０の大きさは、インナパネル３２とアウタパネル３４の線膨張係数から、アウタパネル３４の伸び量を吸収できる寸法を算出して決定している。
【００４６】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００４７】
インナパネル３２とアウタパネル３４とは、線膨張係数の異なる材料で形成されているため、塗装工程などの高温環境下では、熱膨張によりインナパネル３２とアウタパネル３４との間に熱膨張差が発生する。その際、アウタパネル３４よりも熱伸びしにくいインナパネル３２の縦壁部３２Ａに熱膨張差吸収部４０が設けられている。熱膨張差吸収部４０は、インナパネル３２を構成する材料の線膨張係数よりも、線膨張係数の大きな材料で形成されている。
【００４８】
これによって、熱膨張によりアウタパネル３４がインナパネル３２よりも面方向に伸びた場合でも、熱膨張差吸収部１８が面方向に伸びることで、インナパネル３２とアウタパネル３４との間の熱膨張差を吸収することができる。
【００４９】
また、車両側面視にて熱膨張差吸収部４０の大きさが、インナパネル３２とアウタパネル３４の線膨張係数から、アウタパネル３４の伸び量を吸収できる寸法を算出して決定されていることで、インナパネル３２とアウタパネル３４との間の熱膨張差をより確実に吸収することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、インナパネル３２の縦壁部３２Ａに面方向に沿って熱膨張差吸収部４０を設けているため、従来のように凸状のビードを設ける構成に比べて、インナパネル３２の形状に影響を与えることが少なく、意匠的な制約も発生しにくい。また、本実施形態のインナパネル３２では、従来のような凸状のビードを形成しないため、他部品との干渉を回避することができる。
【００５１】
図４には、第１比較例の車両構造が適用されたフロントサイドドア１００が示されている。図４（Ａ）に示されるように、フロントサイドドア１００は、車両内側（車両幅方向内側）に配置されるインナパネル１０２と、このインナパネル１０２の車両外側（車両幅方向外側）に配置されるアウタパネル１０４と、を備えている。インナパネル１０２のフランジ状の端部１０２Ａには、アウタパネル１０４の端部１０４Ａが折り返されてヘミング加工されることによって接合されている。
【００５２】
アウタパネル１０４は、アルミニウム合金で形成されている。インナパネル１０２は、アルミニウム合金よりも線膨張係数が小さい材料である炭素繊維強化プラスチックで形成されている。なお、インナパネル１０２には、熱膨張差吸収部は設けられていない。
【００５３】
このフロントサイドドア１００では、塗装工程などの高温環境下では、炭素繊維強化プラスチックで形成されたインナパネル１０２よりも、アルミニウム合金で形成されたアウタパネル１０４が伸びやすい。このため、インナパネル１０２とアウタパネル１０４との間に熱膨張差が発生する。すなわち、図４（Ｂ）に示されるように、アウタパネル１０４が矢印Ｃ方向に伸びることで、アウタパネル１０４の端部１０４Ａのヘミング加工された折り返し部分が、インナパネル１０２の端部１０２Ａに対してずれる可能性がある。なお、図４（Ｂ）では、インナパネル１０２の端部１０２Ａに対するアウタパネル１０４の端部１０４Ａのずれを誇張して図示している。
【００５４】
また、図５（Ａ）に示す第２比較例のフロントサイドドア１１０では、アウタパネル１０４の端部１０４Ａの折り返し部分をインナパネル１０２の端部１０２Ａに接着や溶着等の拘束部１１２により拘束している。このフロントサイドドア１１０では、図５（Ｂ）に示されるように、塗装工程などの高温環境下で、インナパネル１０２とアウタパネル１０４との熱膨張差により、アウタパネル１０４の端部１０４Ａとインナパネル１０２の端部１０２Ａが拘束部１１２により拘束された状態で、インナパネル１０２とアウタパネル１０４が互いに離れる方向に変形する。このため、インナパネル１０２とアウタパネル１０４に面ひずみが発生する可能性がある。
【００５５】
これに対して、本実施形態のフロントサイドドア３０では、熱膨張によりアウタパネル３４がインナパネル３２よりも面方向に伸びた場合でも、熱膨張差吸収部１８が面方向に伸びることで、インナパネル３２とアウタパネル３４との間の熱膨張差を吸収することができる。
【００５６】
なお、第２実施形態では、インナパネル３２が、アウタパネル３４を構成する材料よりも線膨張係数が小さい材料で形成されているが、これに限定するものではない。例えば、アウタパネルが、インナパネルを構成する材料よりも線膨張係数が小さい材料で形成されていてもよい。この場合には、アウタパネルに、当該アウタパネルを構成する材料の線膨張係数よりも線膨張係数の大きな材料で形成した熱膨張差吸収部を設けることが好ましい。
【００５７】
また、第２実施形態では、車両構造の例として、フロントサイドドアが示されているが、これに限定するものではない。例えば、一方の部材と他方の部材により構成される車両構造としては、フロントサイドドア以外の車両用ドア（リアサイドドア、バックドアなど）、車両用フード、車両用ルーフ、フロアパネルとロッカとを接合するアンダーボデー構造、ボデー骨格部材などが適用可能である。
【００５８】
また、第１及び第２実施形態では、一方の部材と他方の部材は、ともに板状体により構成されているが、２つの部材の少なくとも一方、あるいは２つの部材の両方を板状体以外の部材（ブロックなど）に変更した場合でも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０   車両構造
１２   車両構成部材
１４   一方の部材
１６   他方の部材
１８   熱膨張差吸収部
３０   フロントサイドドア（車両構造）
３２   インナパネル（一方の部材）
３２Ｂ 端部（縁部）
３４   アウタパネル（他方の部材）
４０   熱膨張差吸収部
【図１】
2015009799.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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