JP2018052280A - 車両用構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】車体外方側又は内方側の他方側に位置する他方側構造体の大部分にアルミニウム合金を採用しながら、従来の車体組立ラインで他方側構造体と車体外方側又は内方側の一方側に位置する一方側構造体とを接合することができる、車両用構造体を提供する。【解決手段】車体外方側又は内方側の一方側に位置する鋼製の一方側構造体２と、車体外方側又は内方側の他方側に位置し、一方側構造体２に接合される他方側構造体１と、を備える車両用構造体１０であって、他方側構造体１は、前記他方側に突出するアルミニウム合金製の頂部１１と、頂部１１の両端部からそれぞれ前記一方側に延びるアルミニウム合金製の壁部１２、１３と、壁部１２、１３の端部に取り付けられ、他方側構造体１の外方に延びており、一方側構造体２に接合される鋼製のタブ部３１、３２と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、車両、特に自動車に用いられる構造体の内、車体外方側又は内方側の一方側に位置する一方側構造体と、車体外方側又は内方側の他方側に位置し、一方側構造体に接合される他方側構造体と、を備える車両用構造体に関するものである。

周知のとおり、自動車に用いられる構造体の多くに、基本的な特性である剛性や強度と共に、近年、車体の衝突に対する衝突エネルギー吸収性を有していることが求められるようになってきている。

そして、特許文献１では、衝突エネルギー吸収性に優れた構造体として、鋼製のアウタ構造体と鋼製のインナ構造体との間に補強用のアルミニウム合金中空形材を配置した自動車用構造体が開示されている。

特開２００６−２４８４６１号公報

ここで、構造体のさらなる軽量化を達成し、加えて構造体の衝突エネルギー吸収性をより向上させるために、アウタ構造体にアルミニウム合金を採用することが考えられる。この場合、アルミニウム合金のアウタ構造体と鋼製のインナ構造体とを異材接合する必要が生じるが、従来の車体組立ラインは、鋼製のアウタ構造体と鋼製のインナ構造体とを溶接によって接合するように構成されている。したがって、このような異材接合を従来の車体組立ラインで行おうとすると、大幅なライン改造及び設備投資が必要となってしまう。

そこで本発明では、車体外方側又は内方側の他方側に位置する他方側構造体の大部分にアルミニウム合金を採用しながら、従来の車体組立ラインで他方側構造体と車体外方側又は内方側の一方側に位置する一方側構造体とを接合することができる、車両用構造体を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、車体外方側又は内方側の一方側に位置する鋼製の一方側構造体と、
車体外方側又は内方側の他方側に位置し、前記一方側構造体に接合される他方側構造体と、を備える車両用構造体であって、
前記他方側構造体は、前記他方側に突出するアルミニウム合金製の頂部と、
前記頂部の両端部からそれぞれ前記一方側に延びるアルミニウム合金製の壁部と、
前記壁部の端部に取り付けられ、前記他方側構造体の外方に延びており、前記一方側構造体に接合される鋼製のタブ部と、を備えていることを特徴とする。

前記構成によれば、他方側構造体と一方側構造体との接合を、鋼製のタブ部と鋼製の一方側構造体との接合によって達成できるので、他方側構造体の大部分にアルミニウム合金を採用しながら、従来の車体組立ラインで他方側構造体と一方側構造体とを接合することができる、車両用構造体を提供できる。

前記態様は、さらに、次のような構成を備えるのが好ましい。

（１）前記タブ部は、一端部が前記壁部の端部に取り付けられ、前記一端部から屈曲部まで前記一方側に延び、前記屈曲部において前記他方側構造体の外方に向けて屈曲し、他端部に至るようになっている。

前記構成（１）は、タブ部の具体的な構造であって、本構成によれば、一方側構造体と容易に接合可能なタブ部を提供できる。

（２）前記他方側構造体の長手方向に垂直な断面において、
前記他方側構造体は、前記他方側の少なくとも一部において、１以上の閉空間が形成されている。

前記構成（２）によれば、他方側構造体の他方側に閉空間を形成することによって、他方側構造体の衝撃吸収性を向上させることができる。

（３）前記構成（２）において、前記閉空間の少なくとも１つの閉空間は、前記一方側に延びており、その前記一方側端面は、前記一方側構造体に隣接するようになっている。

前記構成（３）によれば、他方側構造体において、他方側端面から一方側構造体に隣接する一方側端面まで延びる閉空間を形成することができ、他方側構造体の衝撃吸収性を向上させることができる。また、他方側構造体と一方側構造体との間に設けられるバルクヘッドを省略することができ、構造体の構造の簡素化及び軽量化を図ることができる。

（４）前記タブ部は、高強度鋼板でできており、
前記高強度鋼板の引張強度は、590MPa以上である。

前記構成（４）によれば、従来、衝突時の補強のため補強材を配置することが必要となる場合であっても、タブ部の強度を所定以上に向上させることによって、補強材を廃止することができる。その結果、他方側構造体の構造の簡素化及び軽量化を図ることができる。

（５）前記頂部及び前記壁部は、アルミニウム合金の押出材でできており、
前記頂部又は前記壁部の少なくとも一部の肉厚が、他の部分の肉厚に比べて厚くなっている。

前記構成（５）によれば、頂部及び壁部はアルミニウム合金の押出材でできているので、衝突時の補強が必要な部位について、補強材を追加することなく、肉厚を厚くすることによって対応できる。

本発明によると、他方側構造体の大部分にアルミニウム合金を採用しながら、従来の車体組立ラインで他方側構造体と一方側構造体とを接合することができる、車両用構造体を提供できる。

本発明の実施形態に係る車両用構造体の斜視図。 図１のII-II断面図。 第１壁部の端部及び第２壁部の端部が閉空間を形成する場合の垂直断面図。 閉空間の車体内方側端面がインナ構造体に隣接する場合の垂直断面図。 アウタ構造体が板材によって形成される場合の垂直断面図。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用構造体１０の斜視図であり、図２は、図１の長手方向Ｘに垂直な面におけるII-II断面図である。本実施形態では、車両用構造体１０は、ロッカー（サイドシル）であり、長手方向Ｘは車体の前後方向、Ｙ方向は車幅方向、Ｚ方向は上下方向に対応する。

図１及び図２に示されるように、車両用構造体１０は、車体他方側（以下、車体外方側という）に位置する他方側構造体１（以下、アウタ構造体１という）と、車体一方側（以下、車体内方側という）に位置する一方側構造体２（以下、インナ構造体２という）と、を備えている。アウタ構造体１は、断面視において、中空形状を有している。

アウタ構造体１は、車体外方側に突出し、略上下方向に延びる頂部１１と、頂部１１の上下方向両端部からそれぞれ車体内方側に延びる第１壁部１２、第２壁部１３と、を備えている。さらに、アウタ構造体１は、第１壁部１２と第２壁部１３とを接続し、略上下方向に延びる第１リブ部１４と、頂部１１と第１リブ部１４を接続し、車幅方向に延びる第２リブ部１５と、を備えている。頂部１１、第１壁部１２、第２壁部１３、第１リブ部１４及び第２リブ部１５は、一体として形成されており、アルミニウム合金の押出材でできている。アルミニウム合金の引張強度は、300MPa以上である。

第１壁部１２は、車体内方側に向かってアウタ構造体１の外方（上方）に傾斜するよう延びており、第２壁部１３は、車体内方側に向かってアウタ構造体１の外方（下方）に傾斜するよう延びている。第２リブ部１５は、車体内方側に向かって略水平方向に延びている。

頂部１１、第１壁部１２、第２壁部１３、第１リブ部１４及び第２リブ部１５は、車体外方側に、閉空間９１及び閉空間９２を形成する中空形状を形成している。具体的には、閉空間９１は、頂部１１、第１壁部１２、第１リブ部１４及び第２リブ部１５によって囲まれている。閉空間９２は、頂部１１、第２壁部１３、第１リブ部１４及び第２リブ部１５によって囲まれている。

アウタ構造体１は、さらに、第１壁部１２の端部１２ａの内面（下面）に取り付けられ、アウタ構造体１の外方（上方）に延びており、インナ構造体２に接合される第１タブ部３１を備えている。端部１２ａは、閉空間９１を形成しない、第１壁部１２の車体内方側端部に位置している。なお、第１タブ部３１は、第１壁部１２の端部１２ａの外面（上面）に取り付けられてもよい。

頂部１１、第１壁部１２、第２壁部１３の少なくとも一部の肉厚は、他の部分の肉厚に比べて厚くなっている。例えば、本実施形態では、頂部１１と第１壁部１２との接続部１１１及び頂部１１と第２壁部１３との接続部１１２の肉厚が他の部分の肉厚に比べて厚くなっている。

アウタ構造体１は、さらに、第２壁部１３の端部１３ａの内面（上面）に取り付けられ、アウタ構造体１の外方（下方）に延びており、インナ構造体２に接合される第２タブ部３２を備えている。端部１３ａは、閉空間９２を形成しない、第２壁部１３の車体内方側端部に位置している。なお、第２タブ部３２は、第２壁部１３の端部１３ａの外面（下面）に取り付けられてもよい。

第１タブ部３１及び第２タブ部３２は、高強度鋼板でできており、高強度鋼板の引張強度は590MPa以上である。なお、第１タブ部３１及び第２タブ部３２は、引張強度が980MPa以上である超高張力鋼の薄板を用いて形成されるのが好ましい。

第１タブ部３１は、一端部３１ａが第１壁部１２の端部１２ａに取り付けられ、一端部３１ａから車体内方側に屈曲部３１ｂまで延び、屈曲部３１ｂにおいてアウタ構造体１の外方（上方）に向けて屈曲し、屈曲部３１ｂから他端部３１ｃに至るようになっている。第１タブ部３１は、略Ｌ字形状を有している。

第２タブ部３２は、一端部３２ａが第２壁部１３の端部１３ａに取り付けられ、一端部３２ａから車体内方側に屈曲部３２ｂまで延び、屈曲部３２ｂにおいてアウタ構造体１の外方（下方）に向けて屈曲し、屈曲部３２ｂから他端部３２ｃに至るようになっている。第２タブ部３２は、略Ｌ字形状を有している。

第１壁部１２と第１タブ部３１との接合、及び、第２壁部１３と第２タブ部３２との接合は、アルミニウム合金と鋼との異材接合となり、周知のリベット等による接合によって達成される。この異種接合は、車体組立ラインではなく、アウタ構造体１の製造ラインで行われる。

インナ構造体２は、車体内方側に突出し、略上下方向に延びる頂部２１と、頂部２１の上下方向両端部からそれぞれ車体外方側に延びる第１壁部２２、第２壁部２３と、を備えている。さらに、インナ構造体２は、第１壁部２２の端部からインナ構造体２の外方（上方）に向けて延びる第１フランジ部２４と、第２壁部２３の端部からインナ構造体２の外方（下方）に向けて延びる第２フランジ部２５と、を備えている。頂部２１、第１壁部２２、第２壁部２３、第１フランジ部２４及び第２フランジ部２５は、一体として板材より形成されており、高強度鋼板でできている。高強度鋼板の引張強度は、590MPa以上である。

頂部２１は、車体内方側への突出量が異なる複数の部分を有してもよい。例えば、本実施形態では、頂部２１は、車体内方側への突出量が小さい第１頂部２１ａと、車体内方側への突出量が第１頂部２１ａより大きい第２頂部２１ｂと、を備えている。第２頂部２１ｂは、第１頂部２１ａの下方に形成されている。

第１壁部２２は、車体外方側に向かってインナ構造体２の外方（上方）に傾斜しており、第２壁部２３は、車体外方側に向かってアウタ構造体１の外方（下方）に傾斜している。そして、第１フランジ部２４及び第２フランジ部２５は、略上下方向に延びているので、第１壁部２２と第１フランジ部２４とのなす角度、及び、第２壁部２３と第２フランジ部２５とのなす角度は、それぞれ９０度を超える角度となっている。

車体組立ラインにおいて、アウタ構造体１の鋼製の第１タブ部３１とインナ構造体２の鋼製の第１フランジ部２４とがスポット溶接され、また、アウタ構造体１の鋼製の第２タブ部３２とインナ構造体２の鋼製の第２フランジ部２５とがスポット溶接される。その結果、アウタ構造体１とインナ構造体２とが接合され、車両用構造体１０が形成される。

前記構成のアウタ構造体１によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）アウタ構造体１とインナ構造体２との接合を、鋼製の第１タブ部３１、第２タブ部３２と鋼製のインナ構造体２との接合によって達成できるので、アウタ構造体１の大部分にアルミニウム合金を採用しながら、従来の車体組立ラインでアウタ構造体１とインナ構造体２とを接合することができる、アウタ構造体１を提供できる。

（２）第１タブ部３１は、一端部３１ａが第１壁部１２の端部１２ａに取り付けられ、一端部３１ａから屈曲部３１ｂまで車体内方側に延び、屈曲部３１ｂにおいてアウタ構造体１の外方に向けて屈曲し、他端部３１ｃに至るようになっている。同様に、第２タブ部３２は、一端部３２ａが第２壁部１３の端部に取り付けられ、一端部３２ａから屈曲部３２ｂまで車体内方側に延び、屈曲部３２ｂにおいてアウタ構造体１の外方に向けて屈曲し、他端部３２ｃに至るようになっている。このような第１タブ部３１及び第２タブ部３２の構造によって、インナ構造体２と容易に接合可能な第１タブ部３１及び第２タブ部３２を提供できる。

（３）アウタ構造体１の長手方向Ｘに垂直な断面において、アウタ構造体１には、車体外方側において、閉空間９１、９２が形成されている。ここで、アウタ構造体１に閉空間９１、９２を形成することによって、アウタ構造体１の衝撃吸収性を向上させることができる。特に、車体外方側に閉空間９１、９２を形成することによって、車体内方側に閉空間を形成する場合と比べて、アウタ構造体１の衝撃吸収性をさらに向上させることができる。

（４）頂部１１と第１壁部１２との接続部１１１及び頂部１１と第２壁部１３との接続部１１２の肉厚が他の部分の肉厚に比べて厚くなっている。本構成は、頂部１１、第１壁部１２、第２壁部１３がアルミニウム合金の押出材でできていることによって、容易に達成できる。その結果、アウタ構造体１において、衝突時の補強が必要な部位について、補強材を追加することなく、肉厚を厚くすることによって容易に対応できる。なお、頂部１１、第１壁部１２、第２壁部１３、第１リブ部１４及び第２リブ部１５は、一体として形成されており、アルミニウム合金の押出材でできている。したがって、頂部１１と第１壁部１２との接続部及び頂部１１と第２壁部１３との接続部に限定されず、任意の所望の部分の肉厚を他の部分に比べて厚くすることができる。

（５）第１タブ部３１及び第２タブ部３２は、高強度鋼板でできており、この高強度鋼板の引張強度は、590MPa以上である。第１タブ部３１が取り付けられる第１壁部１２の端部、及び、第２タブ部３２が取り付けられる第２壁部１３の端部は、例えば、アウタ構造体１がサイドシル（ロッカー）の場合、従来、長手方向Ｘの衝撃（前面衝突時の衝撃）に対する補強のため補強材を配置することが必要となっていた。ここで、第１タブ部３１及び第２タブ部３２の強度を向上させることによって、補強材を廃止することができる。その結果、アウタ構造体１の構造の簡素化及び軽量化を図ることができる。

（変形例１）
上記実施形態では、第１壁部の端部及び第２壁部の端部は閉空間を形成していないが、第１壁部の端部及び第２壁部の端部が閉空間を形成してもよい。図３は、第１壁部の端部及び第２壁部の端部が閉空間を形成する場合の垂直断面図である。

図３に示されるように、第１リブ部１４は、第１壁部１２の端部１２ａと第２壁部１３の端部１３ａとを接続し、略上下方向に延びている。その結果、第１壁部１２の端部１２ａは閉空間９１を形成し、第２壁部１３の端部１３ａは閉空間９２を形成している。したがって、第１タブ部３１は、第１壁部１２の端部１２ａの外面（上面）に取り付けられ、第２タブ部３２は、第２壁部１３の端部１３ａの外面（下面）に取り付けられる。

上記構成によれば、上記実施形態に比べて、閉空間９１及び閉空間９２の断面積を大きくすることができ、アウタ構造体１の衝撃吸収性を向上させることができる。

（変形例２）
上記実施形態では、閉空間９１及び閉空間９２は、車体外方側に設けられているが、閉空間は、車体内方側に延びており、その車体内方側端面が、インナ構造体２に隣接するようになっていてもよい。図４は、閉空間９３の車体内方側端面がインナ構造体２に隣接する場合の垂直断面図である。

図４に示されるように、上下方向に延びる第１リブ部１４は、第３リブ部１４１と第４リブ部１４２との２つに分割されており、２つに分割された第１リブ部１４の間であって、閉空間９１と閉空間９２との間に、閉空間９３が形成されている。閉空間９３は、頂部１１、車幅方向に延びる、第５リブ部１６と第６リブ部１７、上下方向に延びる第７リブ部１８によって形成されている。第５リブ部１６は、車体外方端が頂部１１に接続されており、車体内方端が第７リブ部１８に接続されている。第５リブ部１６は、車幅方向中間部の屈曲部１６ａにおいて第３リブ部１４１と接続されており、車体外方端から屈曲部１６ａに向かって上方に傾斜し、屈曲部１６ａから車体内方端に向かって下方に傾斜している。

第６リブ部１７は、第５リブ部１６の下方に位置し、車体外方端が頂部１１に接続されており、車体内方端が第７リブ部１８に接続されている。第６リブ部１７は、車幅方向中間部の屈曲部１７ａにおいて第４リブ部１４２と接続されており、車体外方端から屈曲部１７ａに向かって下方に傾斜し、屈曲部１７ａから車体内方端に向かって上方に傾斜している。

第５リブ部１６及び第６リブ部１７は、上記のように構成されているので、閉空間９３は、車幅方向中間部において上下方向に拡大するように形成されている。そして、第７リブ部１８は、インナ構造体２に隣接している。したがって、閉空間９３は、車幅方向において、アウタ構造体１の車体外方端面から車体内方端面まで延びており、その車体内方端面は、インナ構造体２に隣接している。

上記構成によれば、アウタ構造体１において、車体外方端面からインナ構造体２に隣接する車体内方端面まで延びる閉空間９３を形成することができ、アウタ構造体１の衝撃吸収性を向上させることができる。また、アウタ構造体１とインナ構造体２との間に設けられるバルクヘッドを省略することができ、構造体の構造の簡素化及び軽量化を図ることができる。

上記実施形態及び変形例１、２では、アウタ構造体１には、２以上の閉空間が形成されているが、１以上の閉空間が形成されることによって、アウタ構造体１の衝撃吸収性を向上させることができる。なお、車体外方側に２以上の閉空間が形成されることによって、閉空間同士の間に隔壁が形成されることになり、アウタ構造体１の衝撃吸収性をより向上させることができる。

（変形例３）
上記実施形態及び変形例１、２では、アウタ構造体１は、中空形状の押出材によって形成されているが、板材によって形成されてもよい。図５は、アウタ構造体１が板材によって形成される場合の垂直断面図である。

図５に示されるように、アウタ構造体１は、車体外方側に突出し、略上下方向に延びる頂部１１と、頂部１１の両端部からそれぞれ車体内方側に延びる第１壁部１２、第２壁部１３と、を備えている。頂部１１、第１壁部１２及び第２壁部１３は、板材によって一体として形成されている。

上記構成によれば、アウタ構造体１の製作を容易に行うことができ、また、アウタ構造体１の構造を簡素化することができる。

上記実施形態では、車両用構造体１０は、自動車のロッカー（サイドシル）に適用されているが、車両用構造体１０は、ロッカーに限定されず、フロア構造体、ピラー等、衝撃吸収性が要求される構造体に広く適用される。

上記実施形態では、車両用構造体１０は自動車用構造体を例として説明されているが、本発明は、自動車用構造体に限定されず、任意の車両用構造体に適用されることができる。

上記実施形態では、一方側を車体内方側とし、他方側を車体外方側としているが、一方側を車体外方側とし、他方側を車体内方側としてもよい。また、一方側構造体をインナ構造体とし、他方側構造体をアウタ構造体としているが、一方側構造体をアウタ構造体とし、他方側構造体をインナ構造体としてもよい。

本発明は、上記実施形態で説明した構成には限定されず、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱することなく、当業者が考え得る各種変形例を含むことができる。

１ アウタ構造体
１０ 車両用構造体
１１ 頂部
１２ 第１壁部
１３ 第２壁部
１４ 第１リブ部
１５ 第２リブ部
１４１ 第３リブ部
１４２ 第４リブ部
１６ 第５リブ部
１７ 第６リブ部
１８ 第７リブ部
２ インナ構造体
２１ 頂部
２１ａ 第１頂部
２１ｂ 第２頂部
２２ 第１壁部
２３ 第２壁部
２４ 第１フランジ部
２５ 第２フランジ部
３１ 第１タブ部
３１ａ 一端部
３１ｂ 屈曲部
３１ｃ 他端部
３２ 第２タブ部
３２ａ 一端部
３２ｂ 屈曲部
３２ｃ 他端部
９１ 閉空間
９２ 閉空間
９３ 閉空間

Claims (6)

1. 車体外方側又は内方側の一方側に位置する鋼製の一方側構造体と、
   車体外方側又は内方側の他方側に位置し、前記一方側構造体に接合される他方側構造体と、を備える車両用構造体であって、
   前記他方側構造体は、前記他方側に突出するアルミニウム合金製の頂部と、
   前記頂部の両端部からそれぞれ前記一方側に延びるアルミニウム合金製の壁部と、
   前記壁部の端部に取り付けられ、前記他方側構造体の外方に延びており、前記一方側構造体に接合される鋼製のタブ部と、を備えていることを特徴とする、車両用構造体。
   
2. 前記タブ部は、一端部が前記壁部の端部に取り付けられ、前記一端部から屈曲部まで前記一方側に延び、前記屈曲部において前記他方側構造体の外方に向けて屈曲し、他端部に至るようになっている、請求項１記載の車両用構造体。
   
3. 前記他方側構造体の長手方向に垂直な断面において、
   前記他方側構造体は、前記他方側の少なくとも一部において、１以上の閉空間が形成されている、請求項１又は２に記載の車両用構造体。
   
4. 前記閉空間の少なくとも１つの閉空間は、前記一方側に延びており、その前記一方側端面は、前記一方側構造体に隣接するようになっている、請求項３記載の車両用構造体。
   
5. 前記タブ部は、高強度鋼板でできており、
   前記高強度鋼板の引張強度は、590MPa以上である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用構造体。
   
6. 前記頂部及び前記壁部は、アルミニウム合金の押出材でできており、
   前記頂部又は前記壁部の少なくとも一部の肉厚が、他の部分の肉厚に比べて厚くなっている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用構造体。

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