(57)【要約】【課題】中空の骨格部材に補強材が内装された車体骨格構造において、骨格部材が破断することや降伏することが抑制された車体骨格構造を提供する。【解決手段】車体骨格構造Ｓ１では、骨格部材１２の内部に補強部材１４が設けられている。補強部材１４は、一般部１６及び先端部１８を含んで構成されている。一般部１６は、骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２の両方に接触する形状とされている。他方、先端部１８は、骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２の両方から次第に離れる形状とされている。【選択図】図１
2017035903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状でかつ角筒状に形成された骨格部材と、
前記骨格部材の内部に設けられ、前記骨格部材の対向する一対の内面の両方に接触する形状とされた一般部、及び前記一対の内面の両方から次第に離れる形状とされた先端部、を含んで構成された補強部材と、
を備える車体骨格構造。
【請求項２】
前記骨格部材は、
車両前部の車幅方向両側に車両前後方向に沿って延設された一対の連結部材の前端に取付けられ、車幅方向に沿って延設されたバンパリインフォースメントであり、
前記補強部材は、
前記バンパリインフォースメントの車幅方向両端に一対設けられ、
前記一般部及び前記先端部のうち前記先端部を車幅方向内側に向けると共に、前記一般部が前記バンパリインフォースメントのうち前記連結部材の前端が対向する部分を含むように配置されている、
請求項１に記載の車体骨格構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体骨格構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、中空形状の長尺バンパ材（中空骨格部材）に補強材が内装された構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−  ２４０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の構造をＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）製のバンパ材やアルミニウム合金製のバンパ材に適用した場合、内装された補強材の端部の部分でバンパ材が破断したり、降伏することが想定される。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、中空の骨格部材に補強材が内装された車体骨格構造において、骨格部材が破断することや降伏することが抑制された車体骨格構造を提供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に記載の車体骨格構造は、長尺状でかつ角筒状に形成された骨格部材と、前記骨格部材の内部に設けられ、前記骨格部材の対向する一対の内面の両方に接触する形状とされた一般部、及び前記一対の内面の両方から次第に離れる形状とされた先端部、を含んで構成された補強部材と、を備える。
【０００７】
請求項１記載の車体骨格構造では、長尺状でかつ角筒状に形成された骨格部材の内部に補強部材が設けられている。そして、補強部材は、一般部及び先端部を含んで構成されている。このうちの一般部は、骨格部材の対向する一対の内面の両方に接触する形状とされている。このため、補強部材の一般部が配置された部分で骨格部材が補強され、骨格部材の断面が崩壊することが抑制されている。
【０００８】
他方、先端部は、骨格部材の対向する一対の内面の両方から次第に離れる形状とされている。このため、上述の一対の内面が対向する方向の荷重が骨格部材に入力され、骨格部材が曲げ変形する場合、骨格部材の内面が補強部材の先端部に接触しながら撓む。これにより、応力集中することが抑制されると共に一定以上撓むことが抑制され、その結果、骨格部材が破断することや降伏することが抑制される。
【０００９】
請求項２に記載の車体骨格構造は、前記骨格部材は、車両前部の車幅方向両側に車両前後方向に沿って延設された一対の連結部材の前端に取付けられ、車幅方向に沿って延設されたバンパリインフォースメントであり、前記補強部材は、前記バンパリインフォースメントの車幅方向両端に一対設けられ、前記一般部及び前記先端部のうち前記先端部を車幅方向内側に向けると共に、前記一般部が前記バンパリインフォースメントのうち前記連結部材の前端が対向する部分を含むように配置されている。
【００１０】
請求項２に記載の車体骨格構造では、例えば、車両の微小ラップ衝突（車両の前面衝突のうち、例えばＩＩＨＳにて規定される衝突体との車幅方向のラップ量が２５％以下の衝突）が起きた場合、バンパリインフォースメントが車幅方向の途中で破断することが抑制され、その結果、効率よく衝突エネルギーを吸収すると共に連結部材に効率よく荷重伝達することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、請求項１に記載の車体骨格構造は、中空の骨格部材に補強材が内装された車体骨格構造において、骨格部材が破断することや降伏することが抑制された、という優れた効果を有する。
【００１２】
請求項２に記載の車体骨格構造は、バンパリインフォースメントが車幅方向の途中で破断することが抑制され、その結果、効率よく衝突エネルギーを吸収すると共に連結部材に効率よく荷重伝達することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の車体骨格構造を示し、（Ａ）は全体構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線における拡大断面図であり、（Ｃ）は補強部材のみを拡大して示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の車体骨格構造の横断面図であり、（Ａ）は図１（Ｂ）の２Ａ−２Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図１（Ｂ）の２Ｂ−２Ｂ線断面図である。
【図３】第２実施形態の車体骨格構造を示し、（Ａ）は補強部材のみを拡大して示す斜視図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）に対応する断面図であり、（Ｃ）は図２（Ｂ）に対応する断面図である。
【図４】第３実施形態の車体骨格構造を示す平断面図であり、（Ａ）は微小ラップ衝突が起きる前の状態を示し、（Ｂ）は微小ラップ衝突が起きた直後の状態を示し、（Ｃ）は（Ｂ）よりもわずかに時間を進めた状態を示す。
【図５】比較例の車体骨格構造を示し、（Ａ）は図１（Ｂ）に対応する図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）に対応する横断面図であり、（Ｃ）は図２（Ｂ）に対応する横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１実施形態〕
以下、図１及び図２を用いて、本発明に係るの第１実施形態について説明する。なお、以下の説明では、説明の便宜上、各図に示される矢印ＵＰを上方向、矢印ＦＲを前方向、矢印ＲＨを右方向として説明を進める。
【００１５】
図１（Ａ）には、第１実施形態の車体骨格構造Ｓ１が示されている。この図に示されるように、車体骨格構造Ｓ１は、中空の骨格部材１２と、骨格部材１２の内部に設けられた補強部材１４と、を備えている。骨格部材１２及び補強部材１４の材質は、共に、炭素繊維強化樹脂（以下、「ＣＦＲＰ」という）とされている。
【００１６】
骨格部材１２は、断面形状が矩形とされた長尺状の部材であり、内部に空間を有する。骨格部材１２の内部であって骨格部材１２の一端部（右側の端部）には、補強部材１４が設けられている。
【００１７】
図１（Ｃ）には、補強部材１４が拡大して示されている。補強部材１４は、平面視で（上方から見て）略長方形状の一般部１６と、一般部１６に連続して形成されると共に先細の形状とされた先端部１８と、を備えている。換言すると、図１（Ｂ）に示されるように、補強部材１４は、平面視で、骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２に沿った形状の一般部１６と、骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２から次第に離れる形状の先端部１８と、を備えている。
【００１８】
補強部材１４は、前壁１４Ｆ、上壁１４Ｕ、後壁１４Ｒ及び下壁１４Ｌにより構成され、左右方向（骨格部材１２の長手方向）に直交する断面形状が矩形とされている。そして、補強部材１４の先端部１８における断面形状は、一般部１６から離れるに従って前壁１４Ｆと後壁１４Ｒとの間隔が徐々に狭くなるようになっている。他方、補強部材１４の上壁１４Ｕと下壁１４Ｌとの間隔は略一定とされている。
【００１９】
図２（Ａ）には、一般部１６における断面が示されている。この図に示されるように、一般部１６では、補強部材１４の前壁１４Ｆが骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２のうち一方の内面２０に接触しており、かつ、補強部材１４の後壁１４Ｒが他方の内面２２に接触している。なお、補強部材１４は、一般部１６において骨格部材１２に接合されている。接合方法としては、振動溶着が用いられている。
【００２０】
他方、図２（Ｂ）には、先端部１８のおける断面が示されている。この図に示されるように、先端部１８では、補強部材１４の前壁１４Ｆが骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２のうち一方の内面２０から離れており、かつ、補強部材１４の後壁１４Ｒが他方の内面２２から離れている。
【００２１】
図１（Ｂ）、（Ｃ）に示されるように、補強部材１４の前壁１４Ｆ及び後壁１４Ｒは、一般部１６と先端部１８との境界において滑らかに連続して形成されている。そのため、先端部１８のうち一般部１６に近接した部分では、補強部材１４の前壁１４Ｆ及び後壁１４Ｒは、骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２と近接している。そして、先端部１８において一般部１６から離れる方向に向かうに従って（左側へ向かうに従って）、補強部材１４の前壁１４Ｆ及び後壁１４Ｒは、骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２から次第に離れる形状とされている。
【００２２】
なお、図２（Ａ），（Ｂ）に示されるように、補強部材１４の上壁１４Ｕ及び下壁１４Ｌは、共に、補強部材１４の内面から一定間隔だけ離間して設けられている。これにより、補強部材１４の上壁１４Ｕ及び下壁１４Ｌは、骨格部材１２の内部の空間の上下方向中間部に配置されている。
【００２３】
また、先端部１８において、補強部材１４の前壁１４Ｆは前方向を凸として湾曲している。また、先端部１８において、補強部材１４の後壁１４Ｒは後方向を凸として湾曲している。以上のように、補強部材１４の前壁１４Ｆ及び後壁１４Ｒは共に湾曲されており、補強部材１４の他端側（左側）の端部において滑らかに接続している。換言すると、先端部１８において、補強部材１４の前壁１４Ｆ及び後壁１４Ｒは、右方向を凸として湾曲している。
【００２４】
先端部１８において湾曲した補強部材１４の前壁１４Ｆ及び後壁１４Ｒは、図１（Ｂ）に二点破線により示されるように、骨格部材１２が補強部材１４の前壁１４Ｆに沿って撓んだ場合、骨格部材１２の局所的なひずみが骨格部材１２を構成するＣＦＲＰの破断ひずみを超えないように設計されている。
【００２５】
＜作用・効果＞
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００２６】
本実施形態の車体骨格構造Ｓ１では、中空の骨格部材１２の内部に補強部材１４が設けられている。そして、補強部材１４は、一般部１６と、一般部１６に連続して形成された先端部１８を含んで構成されている。このうちの一般部１６は、骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２の両方に接触する形状とされている。このため、補強部材１４の一般部１６が配置された部分で骨格部材１２が補強され、骨格部材１２の断面が崩壊することが抑制されている。
【００２７】
他方、先端部１８は、骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２の両方から次第に離れる形状とされている。このため、例えば、一対の内面２０、２２が対向する方向（前後方向）の荷重が骨格部材１２に入力され、骨格部材１２が曲げ変形する場合 、図１（Ｂ）に示されるように骨格部材１２の内面２０が補強部材１４の先端部１８の前壁１４Ｆに接触しながら撓む。つまり、骨格部材１２と補強部材１４との接触点が移動しながら、骨格部材１２が変形していく。これにより、骨格部材１２の変形中は常に接点接触となるため、補強部材１４の端点接触とならず応力集中することが抑制されると共に一定以上撓むことが抑制され、その結果、骨格部材１２が破断することが抑制される。
【００２８】
さらに、図５に示される比較例の車体骨格構造Ｓ１０を用いて説明する。この図に示される車体骨格構造Ｓ１０では、補強部材１１４は、骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２の両方に接触する一般部１６のみで形成されており、先端部１８を備えていない。そのため、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示されるように、骨格部材１２及び補強部材１１４で構成された車体骨格構造Ｓ１０は、補強部材１１４の端部付近において断面形状が急変している。このため、骨格部材１２を曲げる荷重が入力された場合、補強部材１１４の端部において応力が集中する。そして、骨格部材１２を構成するＣＦＲＰは比較的破断しやすいため、図５（Ａ）に示されるように、骨格部材１２は補強部材１１４の端部において割れることが想定される。
【００２９】
これに対し、本実施形態の車体骨格構造Ｓ１では、補強部材１４が一般部１６だけでなく先端部１８を備えている。このため、図２（Ａ），（Ｂ）に示されるように、補強部材１４の端部において車体骨格構造Ｓ１の断面形状が急変していない。よって、骨格部材１２を曲げる荷重が入力された場合でも、応力が集中することが抑制され、その結果、骨格部材１２が割れることが抑制される。すなわち、骨格部材１２の変形中は常に接点接触となり、骨格部材１２と補強部材１４との接触点が移動しながら変形していくため、応力が局所的に増大することがない。
【００３０】
〔第２実施形態〕
以下、図３を用いて、本発明に係るの第２実施形態について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については同一番号を付してその説明を省略する。
【００３１】
第２実施形態の車体骨格構造Ｓ２は、第１実施形態と補強部材３４の形状のみが異なるので、補強部材３４について説明する。
【００３２】
第２実施形態の補強部材３４は、所謂ハット型形状とされている。図３（Ｂ）、（Ｃ）には、骨格部材１２の長手方向（左右方向）に直交する断面が示されている。このうち図３（Ｂ）に示される一般部１６では、補強部材３４は、骨格部材１２の対向する一対の内面２０、２２のうち一方の内面２０の上下方向中間部に接触する前壁３４Ｆを備えている。そして、前壁３４Ｆの上下の端部から骨格部材１２の他方の内面２２に向かって、上壁３４Ｕ及び下壁３４Ｌが延設されている。さらに、上壁３４Ｕ及び下壁３４Ｌの後端から、それぞれ上方及び下方に向かって上下一対の後壁３４Ｒが延設されている。そして、上下一対の後壁３４Ｒは、骨格部材１２の他方の内面２２に接触している。
【００３３】
他方、図３（Ｃ）に示される先端部１８では、補強部材３４の前壁３４Ｆ及び後壁３４Ｒは、補強部材１４の対向する一対の内面２０、２２と離間されている。
【００３４】
以上のように、第２実施形態の補強部材３４は、骨格部材１２の長手方向に直交する断面形状で第１実施形態の補強部材１４と大きく異なっている。他方、平面視における形状は第１実施形態の補強部材１４と略同一とされている。
【００３５】
このように構成された第２実施形態においても、第１実施形態で説明した作用及び効果を同様に奏する。しかも、第２実施形態では、補強部材３４がハット型形状とされているため成形しやすく、車体骨格構造Ｓ２の製造コストを抑えることができる。
【００３６】
〔第３実施形態〕
以下、図４を用いて、本発明に係るの第３実施形態について説明する。なお、図４に示される矢印ＦＲは車両前方向を示し、矢印ＲＨを車両右方向を示す。
【００３７】
図４（Ａ）には、第３実施形態の車体骨格構造Ｓ３が示されている。この図に示されるように、第３実施形態では、車両前部に車幅方向に沿って設けられるバンパリインフォースメント４０（以下、バンパＲＦ４０という。）に車体骨格構造Ｓ３が適用されている。
【００３８】
バンパＲＦ４０は、車幅方向に沿って延設される骨格部材であり、車両におけるフロントバンパー（図示省略）の車両後方に配置される。バンパＲＦ４０の車両後方には、左右一対のクラッシュボックス４２が取付けられている。クラッシュボックス４２は、車両略前後方向に軸を向けて配置されており、クラッシュボックス４２の後部は、車両略前後方向に延設された骨格部材であるフロントサイドメンバ（図示省略）に接続されている。そして、フロントサイドメンバは、車体構造のうち車室を構成する部分に連結されている。これらクラッシュボックス４２及びフロントサイドメンバを合わせて、車両前部の車幅方向両側に車両前後方向に沿って延設された連結部材とみることができる。これらクラッシュボックス４２及びフロントサイドメンバが本発明の「連結部材」に相当する。
【００３９】
補強部材１４は左右一対設けられており、バンパＲＦ４０の内部であって車幅方向両端に配置されている。それぞれの補強部材１４は、一般部１６を車幅方向外側に向け、先端部１８を車幅方向内側に向けている。先端部１８は、バンパＲＦ４０の車幅方向中央までは届いておらず、補強部材１４の車幅方向の長さは、バンパＲＦ４０の長さの略三分の一程度とされている。なお、バンパＲＦ４０は、車幅方向両端部において車両後方側に向けて傾斜する形状とされている。そのため、補強部材１４の一般部１６もバンパＲＦ４０の傾斜した形状に合わせて形成されている。また、補強部材１４は、バンパＲＦ４０の両端を含むように配置されている。すなわち、バンパＲＦ４０は、両端において補強部材１４の一般部１６により断面潰れが抑制されている。
【００４０】
また、バンパＲＦ４０のうちクラッシュボックス４２の前端が対向する部分（骨格対向部４０Ａ）には、補強部材１４の一般部１６が配置されている。つまり、補強部材１４の一般部１６は、バンパＲＦ４０の骨格対向部４０Ａを含む位置に配置されている。
【００４１】
＜作用・効果＞
第３実施形態の作用及び効果について説明する。
【００４２】
第３実施形態では、衝突体Ｗに微小ラップ衝突した場合、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示されるようにバンパＲＦ４０が変形をする。これらの図に示されるように、車幅方向のうち衝突が起きた側の補強部材１４においては、補強部材１４の後壁１４Ｒ（車両後方側の壁）に沿うようにバンパＲＦ４０が変形する。他方、車幅方向のうち衝突が起きた側とは反対側の補強部材１４においては、補強部材１４の前壁１４Ｆに沿うようにバンパＲＦ４０が変形する。このように、左右一対に設けられた補強部材１４の先端部１８に沿うようにバンパＲＦ４０が変形することで、バンパＲＦ４０が車幅方向の途中において破断することが抑制される。
【００４３】
また、バンパＲＦ４０の補強部材１４が設けられた部分では、バンパＲＦ４０の断面崩れが抑制される。特に、補強部材１４の一般部１６がバンパＲＦ４０の骨格対向部４０Ａを含むように配置されているので、衝突荷重をクラッシュボックス４２及びフロントサイドメンバへ効率よく伝達することができ、クラッシュボックス４２及びフロントサイドメンバにおいて衝突エネルギーを吸収させることができる。
【００４４】
以上のように、第３実施形態の車体骨格構造Ｓ３では、バンパＲＦ４０が破断することが抑制されると共に、クラッシュボックス４２及びフロントサイドメンバへ衝突荷重を効率よく伝達することができる。
【００４５】
〔上記実施形態の補足説明〕
なお、上述した各実施形態では、骨格部材１２の断面形状が矩形とされていたが、本発明はこれに限定されず、例えば骨格部材の断面形状が略６角形であってもよい。また、骨格部材や補強部材の材質は、ＣＦＲＰに限定されず、例えばガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）やアルミニウム合金であってもよい。また、骨格部材と補強部材とで材料が異なってもよい。また、２枚の板材が溶接されることで中空の骨格部材が形成されていてもよい。
【００４６】
また、上述した各実施形態では、補強部材１４は振動溶着により骨格部材１２に接合されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、接着剤によって接合されていてもよい。また、補強部材が骨格部材に溶接やリベットによって接合されていてもよい。
【００４７】
また、第３実施形態では、本発明が（フロント）バンパＲＦ４０に適用された形態を説明したが、これ以外にも、リアバンパＲＦ、フロントピラー、センターピラー、リアピラー、ロッカ（サイドシル）、ルーフサイドレール等、様々な車体骨格部材に適用することができる。
【００４８】
また、第１実施形態の補強部材１４では、骨格部材１２の長手方向に沿って各横断面を把握した場合、一対の内面２０、２２の両方から同時に離れる形状の先端部１８を備えていたが、本発明はこれに限られない。換言すると、第１実施形態では図１（Ｂ）に示されるように、補強部材１４の前壁１４Ｆが骨格部材１２の一方の内面２０から離れ始めている部分（点Ｐ）と、後壁１４Ｒが他方の内面２２から離れ始めている部分（点Ｑ）との骨格部材１２の軸方向（左右方向）の位置（座標）が一致していた。しかし、本発明はこれに限定されず、点Ｐの骨格部材の軸方向の位置と、点Ｑの骨格部材の軸方向の位置が一致していなくてもよい。この場合、補強部材は、一般部及び先端部との間に、骨格部材の対向する一対の内面のうち一方に接触すると共に、他方から離れる形状とされた接続部を備えることになる。
【００４９】
また、上記実施形態では、断面矩形又は断面ハット型形状の補強部材を説明したが、本発明はこれに限られない。骨格部材１２の対向する一対の内面２０，２２に接触している一般部を含むと共に、一対の内面２０，２２から次第に離れる先端部を有するものであれば、様々な形状を採用することができる。また、上記各実施形態の補強部材１４、３４は、一般部１６の一方側（左側）に先端部１８を備えるものであったが、本発明はこれに限られず、一般部の両側（左右両側）に一対の先端部を備えるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
Ｓ１   車体骨格構造
１２   骨格部材
１４   補強部材
１６   一般部
１８   先端部
２０、２２    対向する一対の内面
Ｓ２   車体骨格構造
３４   補強部材
Ｓ３   車体骨格構造
４０   バンパリインフォースメント
４０Ａ 骨格対向部（連結部材の前端が対向する部分）
４２   クラッシュボックス（連結部材）
【図１】
2017035903.tif 000003
【図２】
2017035903.tif 000004
【図３】
2017035903.tif 000005
【図４】
2017035903.tif 000006
【図５】
2017035903.tif 000007