(57)【要約】【課題】車両骨格部材の湾曲部に発生する曲げ変形を抑制することを目的とする。【解決手段】ＦＲＰ製で閉じ断面構造のリアフロアサイドメンバ１６の湾曲部２０の閉じ断面内に、湾曲部２０に沿って湾曲したＦＲＰ製で閉じ断面構造の内部骨格部材２６を配設し、内部骨格部材２６と湾曲部２０との互いに対向する湾曲した壁部同士を接着する。これにより、ショックアブソーバ２４から湾曲部２０に入力される荷重や、車両の後突時に車両後側からリアフロアサイドメンバ１６に入力される荷重を、内部骨格部材２６の壁部の面内力で受けることができ、湾曲部２０に発生する曲げ変形を抑制できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の中間部で湾曲されたＦＲＰ製で閉じ断面構造の車両骨格部材と、
前記車両骨格部材の湾曲部の閉じ断面内において前記湾曲部に沿って湾曲し、前記湾曲部と互いに対向する湾曲した壁部同士を接着されたＦＲＰ製で閉じ断面構造の内部骨格部材と、
を有することを特徴とする車両骨格部材構造。
【請求項２】
長手方向の中間部で湾曲された閉じ断面構造の車両骨格部材の製造方法であって、
前記車両骨格部材の湾曲部に沿った湾曲形状の第１の閉じ断面構造体を軟材の状態のＦＲＰで形成する第１の閉じ断面構造体形成工程と、
前記第１の閉じ断面構造体を熱硬化させる第１の熱硬化工程と、
前記車両骨格部材の一対の湾曲した壁部を含む開断面構造体を軟材の状態のＦＲＰで形成する開断面構造体形成工程と、
前記開断面構造体の開断面内に前記第１の閉じ断面構造体と中子とを格納すると共に、前記第１の閉じ断面構造体と前記開断面構造体との互いに対向する湾曲した壁部を接着する格納接着工程と、
前記開断面構造体の開口部に軟材の状態のＦＲＰを被せて第２の閉じ断面構造体を形成する第２の閉じ断面構造体形成工程と、
前記第２の閉じ断面構造体を熱硬化させる第２の熱硬化工程と、
を有することを特徴とする車両骨格部材の製造方法。
【請求項３】
長手方向の中間部で湾曲された閉じ断面構造の車両骨格部材の製造方法であって、
前記車両骨格部材の一対の湾曲した壁部を含む開断面構造体を軟材の状態のＦＲＰで形成する開断面構造体形成工程と、
前記車両骨格部材の湾曲部に沿った湾曲形状の第１の閉じ断面構造体を軟材の状態のＦＲＰで形成し、前記開断面構造体の開断面内に前記第１の閉じ断面構造体と中子とを格納すると共に、前記第１の閉じ断面構造体と前記開断面構造体との互いに対向する湾曲した壁部を接着する格納接着工程と、
前記開断面構造体の開口部に軟材の状態のＦＲＰを被せて第２の閉じ断面構造体を形成する第２の閉じ断面構造体形成工程と、
前記第１の閉じ断面構造体と前記第２の閉じ断面構造体とを熱硬化させる熱硬化工程と、
を有することを特徴とする車両骨格部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両骨格部材の構造及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製で閉じ断面構造のサイドメンバの直線部の断面内に、ＣＦＲＰ製で閉じ断面構造の内部骨格部材をサイドメンバの長手方向に沿って配設し、この内部骨格部材とサイドメンバとを接着した構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この構造は、サイドメンバが金属製の場合、内部骨格部材とサイドメンバとの接着面の面精度の問題で、サイドメンバの直線部には適用できるが、湾曲部に適用することは難しい。
【特許文献１】特開平７−１６５１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、サイドメンバ等の車両骨格部材の長手方向の中間部に湾曲部が設けられている場合、車両骨格部材に入力される荷重によっては車両骨格部材の湾曲部に曲げ変形が発生することがあるので、対策が必要である。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、車両骨格部材の湾曲部に発生する曲げ変形を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の車両骨格部材構造は、長手方向の中間部で湾曲されたＦＲＰ製で閉じ断面構造の車両骨格部材と、前記車両骨格部材の湾曲部の閉じ断面内において前記湾曲部に沿って湾曲し、前記湾曲部と互いに対向する湾曲した壁部同士を接着されたＦＲＰ製で閉じ断面構造の内部骨格部材と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の車両骨格部材構造では、閉じ断面構造の車両骨格部材の長手方向の中間部に設けられた湾曲部の閉じ断面内において、閉じ断面構造の内部骨格部材が湾曲部に沿って湾曲しており、この内部骨格部材と湾曲部との互いに対向する湾曲した壁部同士が接着されている。
【０００８】
ここで、車両骨格部材と内部骨格部材とをＦＲＰで形成することで、車両骨格部材の湾曲部と内部骨格部材との互いに対向する湾曲した壁部同士を面で接触させるための、該壁部の面精度を確保することを可能としている。
【０００９】
これによって、車両骨格部材の湾曲部の長手方向一端側から湾曲部に荷重が入力された際や、車両骨格部材の湾曲部の湾曲した壁部側から湾曲部に荷重が入力された際に、内部骨格部材が、湾曲部に入力された荷重を、幅方向の両側を湾曲部に接着された壁部の面内力で受けるので、車両骨格部材の湾曲部に発生する曲げ変形が抑制される。
【００１０】
請求項２に記載の車両骨格部材の製造方法は、長手方向の中間部で湾曲された閉じ断面構造の車両骨格部材の製造方法であって、前記車両骨格部材の湾曲部に沿った湾曲形状の第１の閉じ断面構造体を軟材の状態のＦＲＰで形成する第１の閉じ断面構造体形成工程と、前記第１の閉じ断面構造体を熱硬化させる第１の熱硬化工程と、前記車両骨格部材の一対の湾曲した壁部を含む開断面構造体を軟材の状態のＦＲＰで形成する開断面構造体形成工程と、前記開断面構造体の開断面内に前記第１の閉じ断面構造体と中子とを格納すると共に、前記第１の閉じ断面構造体と前記開断面構造体との互いに対向する湾曲した壁部を接着する格納接着工程と、前記開断面構造体の開口部に軟材の状態のＦＲＰを被せて第２の閉じ断面構造体を形成する第２の閉じ断面構造体形成工程と、前記第２の閉じ断面構造体を熱硬化させる第２の熱硬化工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の車両骨格部材の製造方法では、第１の閉じ断面構造体形成工程において、車両骨格部材の湾曲部に沿った湾曲形状の第１の閉じ断面構造体を、軟材の状態のＦＲＰで形成し、第１の熱硬化工程において、第１の閉じ断面構造体を熱硬化させる。
【００１２】
そして、開断面構造体形成工程において、車両骨格部材の一対の湾曲した壁部を含む開断面構造体を、軟材の状態のＦＲＰで形成し、格納接着工程において、熱硬化後の第１の閉じ断面構造体と中子とを開断面構造体の開断面内に格納すると共に、第１の閉じ断面構造体と開断面構造体との互いに対向する湾曲した壁部を接着する。
【００１３】
そして、第２の閉じ断面構造体形成工程において、開断面構造体の開口部に軟材の状態のＦＲＰを被せて第２の閉じ断面構造体を形成し、第２の熱硬化工程において、第２の閉じ断面構造体を熱硬化させる。
【００１４】
これによって、閉じ断面構造の車両骨格部材の湾曲部の閉じ断面内に、該湾曲部に沿って湾曲し、該湾曲部と互いに対向する湾曲した壁部同士を面で接着された閉じ断面構造の部材を配設することができる。
【００１５】
従って、湾曲部に発生する曲げ変形を抑制可能な車両骨格部材を提供できる。
【００１６】
請求項３に記載の車両骨格部材の製造方法は、長手方向の中間部で湾曲された閉じ断面構造の車両骨格部材の製造方法であって、前記車両骨格部材の一対の湾曲した壁部を含む開断面構造体を軟材の状態のＦＲＰで形成する開断面構造体形成工程と、前記車両骨格部材の湾曲部に沿った湾曲形状の第１の閉じ断面構造体を軟材の状態のＦＲＰで形成し、前記開断面構造体の開断面内に前記第１の閉じ断面構造体と中子とを格納すると共に、前記第１の閉じ断面構造体と前記開断面構造体との互いに対向する湾曲した壁部を接着する格納接着工程と、前記開断面構造体の開口部に軟材の状態のＦＲＰを被せて第２の閉じ断面構造体を形成する第２の閉じ断面構造体形成工程と、前記第１の閉じ断面構造体と前記第２の閉じ断面構造体とを熱硬化させる熱硬化工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の車両骨格部材の製造方法では、開断面構造体形成工程において、車両骨格部材の一対の湾曲した壁部を含む開断面構造体を、軟材の状態のＦＲＰで形成する。そして、格納接着工程において、車両骨格部材の湾曲部に沿った湾曲形状の第１の閉じ断面構造体を軟材の状態のＦＲＰで形成し、第１の閉じ断面構造体と中子とを開断面構造体の開断面内に格納すると共に、第１の閉じ断面構造体と開断面構造体との互いに対向する湾曲した壁部を接着する。
【００１８】
そして、第２の閉じ断面構造体形成工程において、開断面構造体の開口部に軟材の状態のＦＲＰを被せて第２の閉じ断面構造体を形成し、熱硬化工程において、第１の閉じ断面構造体と第２の閉じ断面構造体とを熱硬化させる。
【００１９】
これによって、閉じ断面構造の車両骨格部材の湾曲部の閉じ断面内に、該湾曲部に沿って湾曲し、該湾曲部と互いに対向する湾曲した壁部同士を面で接着された閉じ断面の部材を配設することができる。
【００２０】
従って、湾曲部に発生する曲げ変形を抑制可能な車両骨格部材を提供できる。
【００２１】
また、第１の閉じ断面構造体と第２の閉じ断面構造体とを同時に熱硬化させるようにしたことにより、工程数の増加を抑制できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、車両骨格部材の湾曲部に発生する曲げ変形を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の車両骨格部材構造、及び、車両骨格部材の製造方法の一実施形態を図１乃至図９に従って説明する。
【００２４】
なお、図中矢印ＦＲは車両前方方向を、矢印ＵＰは車両上方方向を、矢印ＩＮは車幅内側方向を示す。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の車体１０の車室下部の車幅方向両端部には、左右一対のサイドメンバ１２が車両前後方向に延在している。このサイドメンバ１２は、サイドドア開口部１１の車両下側で車両前後方向に延在するロッカ１３と、ロッカ１３の車両後側、且つリアホイールハウスインナ１４の車幅内側において車両前後方向に延在する、車両骨格部材としてのリアフロアサイドメンバ１６とを備えている。ロッカ１３とリアフロアサイドメンバ１６とは、共に矩形状の閉じ断面構造の長尺部材であり、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）やＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）等のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）により一体で成形され、または、ＦＲＰにより別々に成形されて結合されている。
【００２６】
リアフロアサイドメンバ１６の車両前側部は、車両前側から後側へかけて車両上側へ傾斜して直線状に延びる直線部１８、リアフロアサイドメンバ１６の車両前後方向中央部は、Ｒ状に湾曲しながら車両後側及び車両上側へ延びる湾曲部２０、リアフロアサイドメンバ１６の車両後側部は、略水平に直線状に延びる直線部２２となっている。
【００２７】
また、湾曲部２０の車両下側には、ショックアブソーバ２４が配設されている。このショックアブソーバ２４は、ブラケット２５を介して湾曲部２０の車両下側の壁部に結合されており、ショックアブソーバ２４から湾曲部２０へ車両上側向きの荷重が入力されるようになっている。
【００２８】
ここで、図２、図３に示すように、リアフロアサイドメンバ１６の閉じ断面内には、内部骨格部材２６と、中子２８、３０とが配設されている。内部骨格部材２６は、ＣＦＲＰやＧＦＲＰ等のＦＲＰにより成形された矩形状の閉じ断面構造の長尺部材であり、湾曲部２０の閉じ断面内で湾曲部２０に沿って湾曲しながら車両前後方向に延びている。また、内部骨格部材２６は、厚み方向に湾曲した湾曲部２０の車両上側の壁部２０Ａと、厚み方向に湾曲した湾曲部２０の車両下側の壁部２０Ｂとの間に嵌め込まれており、厚み方向に湾曲した内部骨格部材２６の車両上側の壁部２６Ａと壁部２０Ａとが接着剤により面で接着され、厚み方向に湾曲した内部骨格部材２６の車両下側の壁部２６Ｂと壁部２０Ｂとが接着剤により面で接着されている。
【００２９】
また、壁部２６Ａ、２６Ｂの幅は、壁部２０Ａ、２０Ｂの幅よりも狭くなっており、内部骨格部材２６の車幅外側の壁部２６Ｃと湾曲部２０の車幅外側の壁部２０Ｃとは、隙間を空けて車幅方向に対向し、内部骨格部材２６の車幅内側の壁部２６Ｄと湾曲部２０の車幅内側の壁部２０Ｄとは、隙間を空けて車幅方向に対向している。
【００３０】
また、中子２８、３０は、発砲ウレタンや発砲スチロール等の発泡材であり、中子２８は、直線部１６の閉じ断面内及び直線部１８の閉じ断面内にそれぞれ詰め込まれ、中子３０は、湾曲部２０の閉じ断面内の壁部２６Ｃと壁部２０Ｃとの間及び湾曲部２０の閉じ断面内の壁部２６Ｄと壁部２０Ｄとの間に詰め込まれている。
【００３１】
次に、本実施形態における作用について説明する。
【００３２】
図４に示すように、ショックアブソーバ２４から湾曲部２０へ車両上側向きに荷重Ｐが入力されると、湾曲部２０の閉じ断面内に配設され、車両上下方向の壁部２６Ａ、２６Ｂをそれぞれ湾曲部２０の車両上下方向の壁部２６Ｃ、２６Ｄに接着された内部骨格部材２６が、車幅方向の壁部２６Ｃ、２６Ｄの面内力で荷重Ｐを受ける。これによって、湾曲部２０に発生する車両上側への曲げ変形が抑制される。
【００３３】
また、図５に示すように、車両後面衝突時にリアフロアサイドメンバ１６に車両後側から入力された荷重Ｐが、直線部１８を介して湾曲部２０へ伝達された場合にも、内部骨格部材２６が、壁部２６Ｃ、２６Ｄの面内力で荷重Ｐを受ける。これによって、湾曲部２０に発生する車両前側への曲げ変形が抑制される。
【００３４】
次に、リアフロアサイドメンバ１６の製造方法の第１実施例について説明する。
【００３５】
まず、図６（Ａ）に示すように、リアフロアサイドメンバ１６をＦＲＰで成形するための型５０を用意する。この型５０には、湾曲部２０の車両上側の壁部２０Ａ、車両下側の壁部２０Ｂ及び車幅外側の壁部２０Ｃの外面形状を型取った凹部５０Ａが形成されている。
【００３６】
次に、図６（Ｂ）に示すように、軟材の状態のＦＲＰ繊維を型５０の凹部５０Ａに嵌め込み、壁部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを含むコ字状の開断面構造体５２を形成する工程（開断面構造体形成工程）を実施する。
【００３７】
次に、図７（Ａ）に示すように、内部骨格部材２６を成形するための型５４と中子５６とを用意する。型５４には、内部骨格部材２６の車幅上側の壁部２６Ａ、車両下側の壁部２６Ｂ及び車幅外側の壁部２６Ｃの外面形状を型取った凹部５４Ａが形成されている。また、中子５６は、発砲ウレタンや発砲スチロール等の発泡材で形成されており、内部骨格部材２６の内面形状を型取った形状となっている。
【００３８】
次に、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、軟材の状態のＦＲＰ繊維を中子５６の外周全体に巻付けた状態で型５４の凹部５４Ａに嵌め込むことで、湾曲部２０に沿った湾曲形状の閉じ断面構造体５８を形成する工程（第１の閉じ断面構造体形成工程）を実施し、閉じ断面構造体５８を熱硬化させるキュア工程（第１の熱硬化工程）を実施する。その後、閉じ断面構造体５８を中子５６と共に型５４から取り外し、図７（Ｄ）に示すように、中子５６を閉じ断面構造体５８から抜き取る。これによって、ＦＲＰ製で矩形状の閉じ断面構造の内部骨格部材２６が得られる。
【００３９】
次に、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、周囲に接着剤を塗布し、また、ペースト状接着剤フィルムシートを貼り付けた内部骨格部材２６とそれぞれ一対の中子２８、３０とを、閉じ断面構造体５２が嵌め込まれた型５０の凹部５０Ａに嵌め込む工程（格納接着工程）を実施する。この際、一対の中子２８を、内部骨格部材２６の長手方向両側に嵌め込み、一方の中子３０を、一対の中子２８の間に嵌め込む。そして、この中子２８と一対の中子３０とによって形成される凹部に内部骨格部材２６を嵌め込み、残りの中子３０を内部骨格部材２６の上側に嵌め込む。
【００４０】
そして、図８（Ｃ）に示すように、中子２８、３０の上に軟材の状態のＦＲＰ繊維を被せて、中子２８、３０と内部骨格部材２６とを包み込む閉じ断面構造体６０を形成する工程（第２の閉じ断面構造体形成工程）を実施し、その後、閉じ断面構造体６０を熱硬化させるキュア工程（第２の熱硬化工程）を実施する。そして、閉じ断面構造体６０を型５０から取り外す。
【００４１】
これによって、従来のＦＲＰ製車両骨格部材の製造工程に一部の工程を追加するのみで、閉じ断面構造のリアフロアサイドメンバ１６の湾曲部２０の閉じ断面内に、閉じ断面構造の内部骨格部材２６を配設すると共に、湾曲部２０と内部骨格部材２６との湾曲面同士を面で接着することが可能となる。
【００４２】
なお、本製造方法では、内部骨格部材２６をＦＲＰで成形した後、中子５６を内部骨格部材２６から抜き取ったが、中子５６は内部骨格部材２６の閉じ断面内に残しておいても良い。
【００４３】
次に、リアフロアサイドメンバ１６の製造方法の第２実施例について説明する。なお、第１実施例と同様の工程については説明を省略する。
【００４４】
図６（Ｂ）に示すように、軟材の状態のＦＲＰ繊維が型５０の凹部５０Ａに嵌め込まれて開断面構造体５２が形成された後、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、格納接着工程を実施する。
【００４５】
この工程では、まず、一対の中子２８、１個の中子３０を凹部５０Ａに嵌め込む。この際、一対の中子２８を、内部骨格部材２６の長手方向両側に嵌め込み、１個の中子３０を、一対の中子２８の間に嵌め込む。そして、図９（Ｃ）に示すように、外周側に接着剤を塗布し、または、ペースト状接着剤フィルムシートを貼り付けた軟材の状態のＦＲＰ繊維を、中子２８、３０により形成される凹部に嵌め込み、そのＦＲＰ繊維の上に中子５６を嵌め込む。そして、ＦＲＰ繊維により中子５６を包み込むことで、湾曲部２０に沿った湾曲形状の閉じ断面構造体５８を形成する。そして、図９（Ｄ）に示すように、１個の中子３０を閉じ断面構造体５８の上に被せる。
【００４６】
そして、図８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、中子２８、３０の上に軟材の状態のＦＲＰ繊維を被せて、中子２８、３０と内部骨格部材２６とを包み込む閉じ断面構造体６０を形成する工程（第２の閉じ断面構造体形成工程）を実施し、その後、閉じ断面構造体５２、６０を熱硬化させるキュア工程（熱硬化工程）を実施する。そして、閉じ断面構造体６０を型５０から取り外す。
【００４７】
これによって、第１実施例と同様、従来のＦＲＰ製車両骨格部材の製造工程に一部の工程を追加するのみで、閉じ断面構造のリアフロアサイドメンバ１６の湾曲部２０の閉じ断面内に、閉じ断面構造の内部骨格部材２６を配設すると共に、湾曲部２０と内部骨格部材２６との湾曲面同士を面で接着することが可能となる。
【００４８】
また、閉じ断面構造体５８、６０を同時に熱硬化させるように工程を設計したことにより、工程数の増加を抑制できる。
【００４９】
以上、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、本実施形態では、本発明の車両骨格部材構造及び車両骨格部材の製造方法を、リアフロアサイドメンバの構造及び製造方法に適用したが、湾曲部を介して連結されたピラーとルーフヘッドとを備えるアッパー部やフロントサイドメンバ等の他の車両骨格部材の構造及び製造方法にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係るリアフロアサイドメンバの構造を備える車体の後部を示す車幅内側から示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るリアフロアサイドメンバの構造を示す斜視図である。
【図３】図１の３−３断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るリアフロアサイドメンバの構造を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るリアフロアサイドメンバの構造を示す側面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るリアフロアサイドメンバの製造工程を示す斜視図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施形態に係るリアフロアサイドメンバの製造工程を示す斜視図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るリアフロアサイドメンバの製造工程を示す斜視図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施形態に係るリアフロアサイドメンバの製造工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１６    リアフロアサイドメンバ（車両骨格部材）
２０    湾曲部
２０Ａ  壁部（湾曲した壁部）
２０Ｂ  壁部（湾曲した壁部）
２６    内部骨格部材
２６Ａ  壁部（湾曲した壁部）
２６Ｂ  壁部（湾曲した壁部）
５２    開断面構造体
５８    閉じ断面構造体（第１の閉じ断面構造体）
６０    閉じ断面構造体（第２の閉じ断面構造体）
【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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