(57)【要約】【課題】車体構造体の前面側における機構の重量の増加を抑えて軽量性を確保しつつ、円滑な荷重の伝達と効率の良いエネルギー吸収が可能な車体構造を提供する。【解決手段】少なくとも車両幅方向に延び車両前方に向かう前面を有する車体構造体の前面側に、好ましくは、車体構造体の前面とバンパーとの間に、開口方向を上下方向とする四角筒状の繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体を設けたことを特徴とする車体構造。【選択図】図１
2015030285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも車両幅方向に延び車両前方に向かう前面を有する車体構造体の前面側に、開口方向を上下方向とする四角筒状の繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体を設けたことを特徴とする車体構造。
【請求項２】
前記エネルギー吸収体が、前記車体構造体の前面とバンパーとの間に配置されている、請求項１に記載の車体構造。
【請求項３】
前記エネルギー吸収体の車両幅方向両側に位置するサイド立壁部が、車両前方からの衝撃に対する主エネルギー吸収部に構成されている、請求項１または２に記載の車体構造。
【請求項４】
前記サイド立壁部が、他の立壁部よりも薄く形成されている、請求項３に記載の車体構造。
【請求項５】
前記サイド立壁部が、平面形状にて波形に形成されている、請求項３または４に記載の車体構造。
【請求項６】
前記エネルギー吸収体の車両前後方向後面が、前記車体構造体の前面側に面接続されている、請求項１〜５のいずれかに記載の車体構造。
【請求項７】
前記車体構造体が、フロア構造体を含む構造体からなる、請求項１〜６のいずれかに記載の車体構造。
【請求項８】
前記エネルギー吸収体を構成する繊維強化プラスチックが強化繊維として炭素繊維を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の車体構造。
【請求項９】
前記エネルギー吸収体を構成する繊維強化プラスチックがマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の前部構造に関し、とくに、軽量性を確保しつつ円滑な荷重の伝達と効率の良いエネルギー吸収が可能な車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の前面衝突への対策として、一般的に例えば図３に示すような構造が知られている。図３に示す構造においては、車体構造体１０１(例えば、フロア構造体)の前面側に、一対の金属製フロントサイドメンバー１０２を介してクラッシュボックス１０３(金属製またはＦＲＰ(繊維強化プラスチック)製)が設けられ、クラッシュボックス１０３の前面側にバンパー１０４あるいはバンパーカバーが接続されている。図３における１０５は前輪を示している。
【０００３】
このような構造においては、前面からの衝突時にクラッシュボックス１０３が十分なエネルギー吸収をするためには、フロントサイドメンバー１０２が大きくなり、この部分の重量が大きくなる。また、車体構造体１０１との結合も剛なものにする必要があるため、車体構造体１０１側に大きな金属部品を配置する必要があり、さらに重量増につながる。
【０００４】
また、上記のような車両幅方向両側にエネルギー吸収機構を設けた構造において、車両の前面中央部からオフセットした部位で衝突した場合には、荷重の伝達が不安定になり、十分にまた効率よくエネルギー吸収できない可能性がある。
【０００５】
上記のような従来構造における問題に関連して、特許文献１には、車体構造体とバンパーカバーとの間に、車両幅方向に広がるＦＲＰ製エネルギー吸収体を設けた車体前部構造が開示されている。しかしこの構造では、エネルギー吸収体が車両幅方向に連続的に延在し、且つ内部にも材料が充填される構造に構成されているので、大型でかつ重量の大きいものとなり、車両への搭載性が悪いとともに、軽量化の要求に応えるのが困難である。
【０００６】
また、特許文献２には、車体の前部に、ＦＲＰ製衝突エネルギー吸収体を設けた構造が開示されているが、エネルギー吸収体が車両幅方向に連続的に延在する底壁部を有する構造であるため、全体として重量が大きくなる。また、底壁部と対抗する面がなく、断面がコの字形状となっているため、破壊が不安定となり、ＦＲＰの逐次破壊特性を発現しにくく、エネルギー吸収も効率よく行うことが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−８２３６３号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明の課題は、重量の増加を抑えつつ（つまり、望ましい軽量性を確保しつつ）、円滑な荷重の伝達と効率の良いエネルギー吸収が可能な車体構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る車体構造は、少なくとも車両幅方向に延び車両前方に向かう前面を有する車体構造体の前面側に、開口方向を上下方向とする四角筒状の繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体を設けたことを特徴とするものからなる。
【００１０】
このような車体構造においては、エネルギー吸収体が、開口方向を上下方向とする四角筒状の形状を有するので、とくに、その車両前後方向後面、つまり、車体構造体の前面側へと接続される面側の、車体構造体側との接続面積を大きくすることができ、車体構造体側にとくに剛性の高い重い部材や機構を設けることなく、エネルギー吸収体を通して車体構造体側への安定した円滑な荷重伝達が可能になる。また、開口方向を上下方向とする四角筒状のエネルギー吸収体とすることにより、その筒状内部は実質的に中空構造に構成できるので、エネルギー吸収体自体を軽量に構成でき、しかもその素材が繊維強化プラスチックであることから、金属製部材を用いたエネルギー吸収体に比べ大幅な軽量化が可能である。また、開口方向を上下方向とする四角筒状のエネルギー吸収体とすることにより、その前壁側全体を前方からの衝撃荷重の受け部として機能させ、車両幅方向両側に位置するサイド立壁部を、前壁側からの荷重の伝達部として機能させ、後壁部全体を、車体構造体側への接続部および車体構造体側へ荷重伝達部として機能させることができ、中空軽量構造でありながら、エネルギー吸収体の全体を無駄なく荷重伝達上有効に機能させることができる。そして、このような荷重伝達形態において、エネルギー吸収体が開口方向を上下方向とする四角筒状の繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体に構成されていることにより、とくに車両前後方向に延びるサイド立壁部を、前方からの衝撃荷重に対し、繊維強化プラスチックの特性を活かした逐次破壊を伴うエネルギー吸収部として効果的に機能させることが可能になり、この機能を介して十分に大きなエネルギーを効率よく吸収することが可能になる。さらに、上述の如く前壁側全体を前方からの衝撃荷重の受け部として機能させることができるので、オフセット衝突荷重等が加わる場合にあっても、受けた荷重は全て両側のサイド立壁部を通して後壁部側、さらには車体構造体側へと伝達されることになり、荷重伝達が安定した経路を通して極めて安定して行われることになり、この安定した荷重伝達を介して安定して優れたエネルギー吸収を行うことが可能になる。
【００１１】
上記本発明に係る車体構造においては、とくに、上記エネルギー吸収体が、車体構造体の前面とバンパーとの間に配置されている形態を採用できる。このような形態においては、バンパーが受けた衝撃荷重がエネルギー吸収体を介して安定して車体構造体側に伝達されるとともに、エネルギー吸収体により効率よくエネルギー吸収される。
【００１２】
また、前述したように、エネルギー吸収体の車両幅方向両側に位置するサイド立壁部を、繊維強化プラスチックの特性を活かした逐次破壊を伴うエネルギー吸収部として効果的に機能させることが可能であることから、設計的にも、このサイド立壁部が、車両前方からの衝撃に対する主エネルギー吸収部に構成されていることが好ましい。
【００１３】
この場合、上記サイド立壁部が、他の立壁部よりも薄く形成されている形態や、サイド立壁部が、平面形状にて波形に形成されている形態を採ることも可能である。このようにすれば、より意図的にかつより適切に、このサイド立壁部を、車両前方からの衝撃に対する主エネルギー吸収部として機能させることが可能になる。このサイド立壁部の形状に関しては、例えば、サイド立壁部の後壁部への接続部における高さが前壁部への接続部における高さよりも高くなる形状にすることも可能である。このようにすれば、後壁部の高さを容易に高く設定でき、後壁部の車体構造体側への接合面積を大きく確保できる一方、前壁部の高さを低く抑え、バンパー等との接続に必要なだけの最適な寸法に設定でき、エネルギー吸収体全体の高さ方向寸法を適切に小さく抑えて車両搭載性の向上をはかることも可能になる。
【００１４】
また、本発明に係る車体構造においては、上記エネルギー吸収体の車両前後方向後面が、上記車体構造体の前面側に面接続されていることが好ましい。このような構造においては、より確実にエネルギー吸収体側から車体構造体側への円滑な荷重伝達が行われ、その円滑な荷重伝達を介して、エネルギー吸収体によるエネルギー吸収もより安定して行われる。なお、車体構造体側への接続は、接着、機械的な結合のいずれによってもよい。
【００１５】
また、上記エネルギー吸収体は、開口方向を上下方向とする四角筒状の繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体に構成されており、筒状内部は基本的には中空のままでよいので、繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体の成形に際しては、全体を極めて容易に一体成形することができる。ただし、例えば、エネルギー吸収体自体により高い剛性(例えば、捩り剛性)が要求される場合等にあっては、中空部内にステー等を配置した構造を採ることも可能である。例えば、エネルギー吸収体の前壁部と後壁部との間に斜めに延びるステーを設けた構造を採ることも可能である。
【００１６】
本発明に係る車体構造における上記車体構造体としては、前面側に本発明における繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体を設けることが好ましいものであればとくに限定されないが、前方からの衝撃エネルギー等を吸収する機能上、とくに、フロア構造体を含む構造体からなることが好ましい。このフロア構造体を含む構造体は、金属製、ＦＲＰ製のいずれも可能である。
【００１７】
また、本発明に係る車体構造において、上記エネルギー吸収体を構成する繊維強化プラスチックの強化繊維としてはとくに限定されず、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維、これらの組み合わせ等のいずれも使用可能であるが、望ましい機械特性やエネルギー吸収特性の設計のし易さ等の面からは、炭素繊維を含むことが好ましい。
【００１８】
さらに、上記エネルギー吸収体を構成する繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂としてもとくに限定されず、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも使用可能であるが、例えばＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法やフィラメントワインディング法によりエネルギー吸収体を成形する場合には、マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明に係る車体構造によれば、繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体と車体構造体を大面積で接合できるため、荷重の伝達がスムーズになり、効率よくエネルギー吸収できる。また、大きな重量の部品を介在させることなく、確実に車体構造体と接合できるので、この部分全体の軽量性を確保できる。また、エネルギー吸収体の主エネルギー吸収部、とくにサイド立壁部を、繊維強化プラスチックの逐次破壊特性を活かして安定してエネルギー吸収可能な部位として構成できるので、優れたエネルギー吸収性能を発揮できる。さらに、オフセット衝突しても、荷重の伝達ロスを少なくし、効率よくエネルギー吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施態様に係る車体構造の概略平面図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係る車体構造の概略平面図である。
【図３】従来の車体構造の一例を示す概略平面図である
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る車体構造を示している。図１において、１は、例えばフロア構造体からなる車体構造体を示しており、２は前輪、３はバンパーをそれぞれ示している。図１においては、左側が車両の前部側(Front側)、右側が車両の後部側(Rear側)である。本実施態様においては、上記車体構造体１の前面とバンパー３との間に、本発明における、開口方向を上下方向とする四角筒状の繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体４が設けられている。本実施態様では、エネルギー吸収体４を構成する繊維強化プラスチックの強化繊維には炭素繊維が使用され、マトリックス樹脂には熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂が使用されており、エネルギー吸収体４はフィラメントワインディング法により成形されている。この成形は、例えば、樹脂を含浸させた強化繊維としての炭素繊維をフィラメントワインディング法によりエネルギー吸収体４の外周方向に巻き付けて含浸、硬化させることにより行うことができる。
【００２２】
上記エネルギー吸収体４は、立壁部として、前部側の前部立壁部４ａと、後部側の後部立壁部４ｂと、車両幅方向両側の位置にて前部立壁部４ａと後部立壁部４ｂの間に延びるサイド立壁部４ｃとを有している。前部立壁部４ａがバンパー３に接続され、後部立壁部４ｂが車体構造体１の前面側に接着により面接続されている。両側のサイド立壁部４ｃは、本実施態様では、前部立壁部４ａ、後部立壁部４ｂよりも薄く成形されており、車両前方からの衝撃に対する主エネルギー吸収部として機能できるように構成されている。
【００２３】
このように構成された車体構造においては、エネルギー吸収体４が、開口方向を上下方向とする四角筒状の形状を有しているので、とくに、その後部立壁部４ｂが車体構造体１の前面側に接続される際の接合面積を大きくとることができ、車体構造体１側にとくに剛性の高い重い部材や機構を設けることなく、エネルギー吸収体４を通して車体構造体１側への安定した円滑な荷重伝達が可能になる。この安定した円滑な荷重伝達を介して安定して優れたエネルギー吸収を効率よく行うことが可能になる。エネルギー吸収においては、とくに車両前後方向に延びるサイド立壁部４ｃを、前方からの衝撃荷重に対し、繊維強化プラスチックの特性を活かした逐次破壊を伴うエネルギー吸収部として効果的に機能させることが可能になり、このサイド立壁部４ｃの機能を介して十分に大きなエネルギーを効率よく吸収することが可能になる。
【００２４】
また、開口方向を上下方向とする四角筒状のエネルギー吸収体４とすることで、その筒状内部は実質的に中空構造に構成できるので、エネルギー吸収体４自体を軽量に構成でき、しかもその素材が繊維強化プラスチックであることから、金属製部材を用いたエネルギー吸収体に比べ大幅な軽量化が可能である。
【００２５】
さらに、前部立壁部４ａ全体を前方からの衝撃荷重の受け部として機能させることができるので、オフセット衝突荷重等が加わる場合にあっても、受けた荷重は全て両側のサイド立壁部４ｃを通して後部立壁部４ｂ側、さらには車体構造体１側へと伝達されることになり、荷重伝達が安定した経路を通して極めて安定して行われることになり、この安定した荷重伝達を介して安定して優れたエネルギー吸収を行うことが可能になる。
【００２６】
図２は、本発明の別の実施態様に係る車体構造を示しており、四角筒状の繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体１１以外は図１に示した構造と同じであるので、図１と同じ符号を付してある。本実施態様においては、四角筒状の繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体１１の前部立壁部１１ａと後部立壁部１１ｂは実質的に図１に示した構造と同じであるが、サイド立壁部１１ｃが平面形状にて波形に形成されている。この波形のサイド立壁部１１ｃの厚みは、前部立壁部１１ａや後部立壁部１１ｂと同じ厚みであってもよく、異なっていても(例えば、薄くても)よい。
【００２７】
このようにサイド立壁部１１ｃを波形に形成することにより、より意図的に、かつ、より適切に、このサイド立壁部１１ｃを、車両前方からの衝撃に対する主エネルギー吸収部としてより確実に機能させることが可能になる。
【００２８】
図１、図２に２つの実施形態を示したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、車体構造体の前面側に、開口方向を上下方向とする四角筒状の繊維強化プラスチック製エネルギー吸収体を設けるあらゆる形態として実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、実質的にあらゆる車種の車体構造に適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  車体構造体
２  前輪
３  バンパー
４、１１  エネルギー吸収体
４ａ、１１ａ  前部立壁部
４ｂ、１１ｂ  後部立壁部
４ｃ、１１ｃ  サイド立壁部
【図１】
2015030285.tif 000003
【図２】
2015030285.tif 000004
【図３】
2015030285.tif 000005