(57)【要約】【課題】軽量化を阻害することなく、エネルギー吸収特性に優れた複合構造のセンターピラーを提供する。【解決手段】繊維を強化材として含んだ樹脂製で且つハット型断面形状のアウタパネル３の内側に、これとほぼ相似形の金属製のレインフォース５をインサート成形をもって一体的に配設する。アウタパネル３はリベット６にてインナパネル４と締結し、閉断面構造のセンターピラー２とする。レインフォース５の縦壁部５ａには、曲げ荷重入力時にレインフォース５の曲がり変形を許容しつつ縦壁部５ａの展開延伸を許容する変形容易部として複数のエンボス部８ａ，８ｂを予め曲折形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維質の強化材を含む樹脂材料をもって略ハット型断面形状に形成したパネルのうち少なくとも長手方向の一部にパネル自体の断面形状と相似形をなす金属製のレインフォースを配設し、
レインフォースの縦壁部には、パネルへの曲げ荷重入力時にレインフォースの曲がり変形を許容しつつ縦壁部の展開延伸を許容する変形容易部を形成したことを特徴する樹脂製車体部品の構造。
【請求項２】
変形容易部は、パネルへの曲げ荷重入力時に展開延伸可能なように縦壁部の一部を凸状もしくは凹状に折り曲げたエンボス部であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製車体部品の構造。
【請求項３】
レインフォースは、略ハット型断面形状で且つ曲げ荷重入力時と同等の反りを持たせた形状に予備成形した上で、縦壁部に変形容易部を曲折成形することにより上記反りを復元した形状のものとして形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂製車体部品の構造。
【請求項４】
車体部品はアウタパネルとインナパネルとにより閉断面構造のものとして形成するとともに、そのアウタパネルおよびインナパネルのうち少なくともいずれか一方のパネルを繊維質の強化材を含む樹脂材料をもって略ハット型断面形状に形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂製車体部品の構造。
【請求項５】
レインフォースは、略ハット型断面形状のパネルの内面に配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂製車体部品の構造。
【請求項６】
略ハット型断面形状のパネルを成形する際にレインフォースをインサート部材として一体成形したものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂製車体部品の構造。
【請求項７】
車体部品は自動車の車体のセンターピラーであることを特徴とする請求項４に記載の樹脂製車体部品の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂製の車体部品の構造に関し、特に自動車の車体の強度部材として機能する閉断面構造のセンターピラー等において、軽量化を犠牲にすることなく衝突エネルギー吸収特性を十分に考慮した構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車体部品の補強構造、例えば強度部材として機能することになる閉断面構造のセンターピラーの補強構造として特許文献１に記載のものが提案されている。
【０００３】
この従来の構造では、大幅な重量増加を招くことなく十分な補強効果を得ることを目的として、アウタパネルとインナパネルとからなるセンターピラーの内面にカーボン繊維を含む補強シートを密着するように配設するとともに、その内側に補強シートに密着する合成樹脂製の発泡材を充填し、実質的に金属製のアウタパネルやインナパネル以外に補強シートや樹脂材料を併用することで複合構造のものとしてある。
【０００４】
特許文献１に代表されるような従来の技術では、センターピラーの主要素となるアウタパネルおよびインナパネルが金属製のものであることに変わりはなく、燃費や動力性能の向上のために車体重量のより一層の軽量化を図ろうとする場合にはなおも改善の余地を残している。
【０００５】
このようなことから、より一層の軽量化と耐衝撃性向上等のためにセンターピラーそのものを繊維質の強化材を含む樹脂材料すなわちいわゆる繊維強化樹脂材料で形成することが特許文献２等により提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３８１５７号公報  （図３）
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−６０８８６号公報  （第２頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、センターピラーそのものを繊維強化樹脂にて形成した場合、靜的強度は得られたとしても、例えば側面衝突等の際に衝撃による曲げ荷重が加わると、マトリックス樹脂材料そのものの破断伸びが数パーセントであることから、早い時期に折れ点に亀裂が発生してセンターピラーそのものが負担する荷重が激減してしまい、衝撃エネルギーを十分に吸収することができない。すなわち、折れ点にてセンターピラーそのものが破断してしまうことによって、衝撃荷重をそのセンターピラーの上下両端部を介して車体側に伝達することができなくなることから、側面衝突時の衝撃エネルギーを十分に吸収をすることができなくなる。
【０００９】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけセンターピラーに代表されるような車体部品を繊維強化樹脂材料で形成することを前提としつつも、必要十分な衝撃エネルギー吸収性能を具備させることができるようにした構造を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、繊維質の強化材を含む樹脂材料をもって略ハット型断面形状に形成したパネルのうち少なくとも長手方向の一部にパネル自体の断面形状と相似形をなす金属製のレインフォースを配設し、レインフォースの縦壁部には、パネルへの曲げ荷重入力時にレインフォースの曲がり変形を許容しつつ縦壁部の展開延伸を許容する変形容易部を形成したことを特徴する。
【００１１】
レインフォースとしては伸び特性に優れた例えば鋼板製のものを用いるとともに、変形容易部は、例えば請求項２に記載のように、パネルへの曲げ荷重入力時に展開延伸可能なように縦壁部の一部を凸状もしくは凹状に折り曲げたエンボス部であることが望ましく、曲げによる意図したエネルギー吸収モードでの変形および吸収量となるようにその位置や個数等を適宜設定するものとする。また、レインフォースは、請求項３に記載のように、略ハット型断面形状で且つ曲げ荷重入力時と同等の反りを持たせた形状に予備成形した上で、縦壁部に変形容易部を曲折成形することにより上記反りを復元した形状のものとして形成することが望ましい。
【００１２】
さらに、車体部品は単一パネル状のものでもよいが、センターピラーに代表されるような閉断面構造のもの、すなわち、請求項４に記載のようにアウタパネルとインナパネルとをもって閉断面構造のものとして形成したものであることが望ましい。
【００１３】
したがって、請求項１に記載の発明では、樹脂製のパネルが伸び特性に優れた金属製のレインフォースを備えていることで、例えば曲げによる入力荷重が作用した場合に、パネルそのものが破断したとしても金属製のレインフォースが変形容易部をきっかけとして伸び変形を生じ、それによってパネルの材質に依存することなく必要十分な衝撃エネルギー吸収量を確保できることになる。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、樹脂製の車体部品でありながら曲げによる入力荷重作用時に意図したエネルギー吸収モードでの変形およびエネルギー吸収量を容易に且つ確実に確保できる効果がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１以下の図面は本発明の好ましい実施の形態を示す図であり、図２に示すように自動車車体１の強度部材であるセンターピラー２に適用した場合の例を示している。
【００１６】
車体部品としてのセンターピラー２は、図１の（Ａ），（Ｂ）に示すように略ハット型断面形状をなす樹脂製のアウタパネル３と金属製（例えば鋼板製）のインナパネル４とをもって閉断面構造のものとして形成されていて、アウタパネル３の内側にはアウタパネル３自体とほぼ相似形をなす金属製のレインフォース５が埋設されている。そして、アウタパネル３とインナパネル４はアウタパネル３側のフランジ部３ａに複数のリベット６による締結を施すことによって強固に結合されている。なお、インナパネル４はアウタパネル３の略ハット型断面形状の開きを防止しつつその強度と剛性の向上を図るために設けられている。
【００１７】
アウタパネル３は例えばガラス繊維やカーボン繊維を強化材として含有する例えばナイロン（登録商標）あるいはポリプロピレン等のいわゆる繊維強化樹脂にて形成されていて、その内下面には複数状のリブ７が突設されているとともに、アウタパネル３を例えば射出成形法にて成形する際にレインフォース５をインサート部材として成形することでそのアウタパネル３内にレインフォース５が一体的に埋設されている。そして、レインフォース５の両側の縦壁部５ａには、アウタパネル３の頂部平面３ｂ側からフランジ部３ａ側に向かって漸次幅広となる断面略山形状（凸状）の複数（本実施の形態では３個）のエンボス部８ａ，８ｂを変形容易部として曲折形成してある。これらのエンボス部８ａ，８ｂは、後述するようにセンターピラー２自体がアウタパネル３の頂部平面３ｂ側を圧縮変形側（内側）としインナパネル４側を引張変形側（外側）とするような曲げ変形を起こした場合にレインフォース５の縦壁部５ａでの延伸展開を積極的に許容するために設けられている。なお、一つの縦壁部５ａにつき三箇所に形成されたエンボス部８ａ，８ｂのうち中央部に位置するもの以外のもの８ａ，８ａはいずれもセンターピラー２の長手方向で所定角度だけ傾斜させて形成してある。
【００１８】
ここで、上記アウタパネル３とインナパネル４とのリベット６による締結に代えて、図３に示すようにフランジ部３ａ側に予め形成した突起部３ｃをインナパネル４側の穴４ａに挿入した上でかしめ加工を施すいわゆる熱かしめ方式で締結するようにしてもよい。また、上記の断面山形状（凸状）のエンボス部８ａ，８ｂに代えて断面凹状となるエンボス部としてもよい。
【００１９】
上記のようなセンターピラー２を成形するにあたっては、図４の（Ａ），（Ｂ）に示すように所定の鋼板１０を用いて略ハット型断面形状もしくは断面略コ字状のものとして曲折成形してレインフォース５の予備成形体１１とする。この予備成形体１１を成形する際に、予備成形体１１のうちハット型断面形状の頂部５ｂおよび縦壁部５ａに相当する部分にそれぞれ後述する曲げ荷重入力時と同等の反りを具備させておくものとする。そして、予備成形に続く整形加工として、同図（Ｃ）に示すようにハット型断面形状の縦壁部５ａに相当する部分にあたかも積極的にしわ寄り部を成形するような形態で断面略山形状の複数のエンボス部８ａ，８ｂを成形し、先に頂部５ｂおよび縦壁部５ａに積極的に付与した反りを吸収しつつこれを復元することでハット型断面形状の頂部５ｂに相当する部分を平面状のものとし、これをもってレインフォース５とする。
【００２０】
続いて、上記レインフォース５をインサート部材として用いて射出成形を施し、同図（Ｄ）に示すようにレインフォース５と一体化されたハット型断面形状のアウタパネル３を成形する。この後、同図（Ｅ）および図１に示すように、成形されたアウタパネル３と鋼板製のインナパネル４とをリベット６にて一体的に締結してセンターピラー２とする。
【００２１】
このように構成されたセンターピラー２によれば、図５の（Ａ）に示すようにアウタパネル３の頂部平面３ｂ側を入力側として例えば車両の側面衝突時と同等のエネルギーすなわち曲げ荷重Ｆが入力された場合、その外力である荷重Ｆがセンターピラー２の許容限界以下のものであれば、インナパネル４やレインフォース５にて補強されたセンターピラー２は外力Ｆに対抗して所定の強度が得られることになる。
【００２２】
その一方、曲げ荷重Ｆが許容限界以上のものである場合、同図（Ｂ）に示すようにアウタパネル３はその樹脂層自体の伸び率が小さい故に荷重入力点に亀裂が入り破断してしまうことから、早い時期にエネルギー吸収効果が激減してしまうことになる。これに対して、レインフォース５は先に述べたように曲げ荷重入力時と同等の反りを予め与えた上でこれを復元したものであるから、曲げ荷重入力時にはその荷重入力点から折れ曲がるきっかけとなり、曲げモードでの変形を安定化させる役目をする。そして、同図（Ｂ），（Ｃ）に示すように、レインフォース５はアウタパネル３の樹脂層が破断した以降も予め縦壁部５ａに形成してあるエンボス部８ａ，８ｂを徐々に延伸展開させながら、すなわちエンボス部８ａ，８ｂを消去するような形態で当初付与した反りの方向に変形し、そのエネルギー吸収効果を持続することになる。この後、レインフォース５の曲げに対する許容限界を越えるようになると、同図（Ｄ）示すようにアウタパネル３の樹脂層やインナパネル４とともにレインフォース５もやがては破断することになる。
【００２３】
図６は上記のようなセンターピラー２に対する曲げモードでの荷重入力時の荷重と変位との関係を示す図で、破線で示す従来構造のものでは最大荷重発生後にその荷重が急激に低下して十分なエネルギー吸収効果を発揮しないのに対して、実線で示す本実施の形態のものでは最大荷重発生後もレインフォース５の変形に伴いある程度の荷重が持続され、これをもって必要十分なエネルギー吸収効果が得られることになる。
【００２４】
このように本実施の形態によれば、樹脂製のアウタパネル３の採用に伴いセンターピラー２の軽量化を図りながら必要十分な衝撃エネルギー吸収効果が得られることになる。
【００２５】
ここで、発明の効果の欄に記載した以外の本実施の形態の主要な効果をその発生要因とともに記載すれば下記のとおりである。
【００２６】
（１）レインフォース５に変形容易部として形成されるエンボス部８ａ，８ｂは単に曲折成形したものであるから、プレス成形等にて容易に成形することができる。
【００２７】
（２）レインフォース５は荷重入力時と同方向の反りを予め与えた上でこれを復元させるようにして成形したものであるから、荷重入力時の挙動が安定化し、エネルギー吸収特性の信頼性が一段と高いものとなる。
【００２８】
（３）レインフォース５はそれ自体をインサート部材としてアウタパネル３の射出成形時に一体化したものであるから、アウタパネル３に対するレインフォースの組み込みが容易となる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では車体の強度部材として機能することになるセンターピラーに適用した場合の例を示したが、センターピラー以外の同等機能部材であれば本発明を適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す図で、（Ａ）は図２に示すセンターピラーの要部拡大図、（Ｂ）は同図（Ａ）の拡大断面図。
【図２】（Ａ）は自動車車体の概略構造を示す斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ部拡大図。
【図３】図１の（Ｂ）の変形例を示す要部拡大図。
【図４】図１のセンターピラーの製造手順を概略的に示した工程説明図。
【図５】図１のセンターピラーについて曲げモードでの荷重入力時の挙動を示す説明図。
【図６】図５の荷重入力時の荷重−変位特性を示す特性図。
【符号の説明】
２…センターピラー（車体部品）
３…アウタパネル
４…インナパネル
５…レインフォース（インサート部材）
５ａ…縦壁部
６…リベット
８ａ，８ｂ…エンボス部（変形容易部）
１１…予備成形体
【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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