JP2022012189A - 車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体の軽量化と操縦安定性の向上とともに車体のデザイン自由度の向上が可能な車体構造を提供する。【解決手段】車体構造は、第１材料からなり閉断面１１ａを有する第１フレーム１１と、第２材料からなり閉断面１２ａを有する第２フレーム１２とを備える。第１フレーム１１および第２フレーム１２は、互いに並んで車両前後方向Ｘに延びる。第２フレーム１２は、第１フレーム１１よりも引張強度が高く、かつ軽量である。車両の正面断面視において、第２フレーム１２の図心Ｃ２は、車両中心ＣＬに対して第１フレーム１１の図心Ｃ１よりも車幅方向外側Ｙ１に位置する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の車体構造に関する。

従来より、車体の耐久性向上および軽量化の実現のために、アルミ押出材のピラーフレームを採用するとともに、当該ピラーフレームが複数の閉断面を有する車体構造が知られている。

具体的には、特許文献１記載のピラー構造では、アルミニウム材料を押出成形されたピラーフレームによりフロントピラー部と屋根の側縁部とが形成されている。ピラーフレームは、車体内側に位置する２つの閉断面として大筒状部と外側に臨む小筒状部とが連設し一体化した断面形状を有する。

特開平９－９９８５６号公報

上記の車体構造では、アルミニウム材料によって形成された複数の閉断面を有するピラーフレームを車体に用いているが、アルミニウム材料の特性として、スチールなどの材料と比較して引張やねじりなどに対する引張強度が弱くなるので、車両の操縦安定性を十分に満足できない懸念がある。

そこで、車体の引張強度を向上するために、アルミニウム材料の量を増やしたり、ピラーフレームの断面形状を大きくすることが考えられるが、これらの場合、車体の軽量化を阻害したり、ピラーフレームの外形寸法が大きくなって車体のデザイン自由度の向上が困難になる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、車体の軽量化と操縦安定性の向上とともに車体のデザイン自由度の向上が可能な車体構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の車体構造は、車両の車体構造であって、第１材料からなり閉断面を有する第１フレームと、第２材料からなり閉断面を有する第２フレームとを備え、前記第１フレームおよび前記第２フレームは、互いに並んで車両前後方向に延び、前記第２フレームは、前記第１フレームよりも引張強度が高く、かつ軽量であり、前記車両の正面断面視において、前記第２フレームの図心は、車両中心に対して前記第１フレームの図心よりも車幅方向外側に位置することを特徴とする。

かかる構成によれば、それぞれ閉断面を有する第１フレームおよび第２フレームを備えた車体構造において、第２フレームは第１フレームよりも引張強度が高くて軽量であり、車両の正面断面視において、第２フレームの図心が車両中心に対して第１フレームの図心よりも車幅方向外側に位置する。これにより、車両走行時において車両中心ＣＬに対する慣性モーメントを小さくしながら、車体変形を抑えることが可能になり、車体の軽量化と車両の操縦安定性の向上との両立が可能になる。また、第１フレームと当該第１フレームよりも軽量かつ高い引張強度の第２フレームとで構成された複合フレームを採用することにより、第１フレームを構成する第１材料のみで複数の閉断面を有するフレームを構成するよりも引張強度を確保しながら外形寸法の増大を抑えることが可能になり、車体のデザイン自由度の向上も可能になる。

上記の車体構造において、前記第１フレームは、前記車両の正面断面視で複数の辺を有する多角形形状を有し、前記複数の辺は、前記第１フレームの外周面を構成する面が前記車幅方向外側を向く少なくとも２つの外側辺を有し、前記第２フレームは、少なくとも２つの前記外側辺に固定可能な２つの固定面を備えるのが好ましい。

かかる構成によれば、車両走行時に第１フレームに入力されるねじれ荷重または曲げ荷重を、第１フレームの外周面を構成する面が第１フレームにおける車幅方向外側を向く少なくとも２つの外側辺から当該外側辺のそれぞれに固定可能な第２フレームの少なくとも２つの固定面を介して、すなわち複数の伝達経路によって、引張強度が高い第２フレームに効率的に伝達することが可能である。その結果、車両の操縦安定性をさらに向上することが可能になる。

上記の車体構造において、少なくとも２つの前記固定面が少なくとも２つの前記外側辺に接着されているのが好ましい。

かかる構成によれば、第２フレームの少なくとも２つの固定面が第１フレームの少なくとも２つの外側辺に接着されることにより異なる２つの接着面が形成されている。そのため、第１フレームにねじれ荷重または曲げ荷重が入力された場合には、２つの接着面のうちの少なくとも１つがせん断荷重を受けながら第１フレームから第２フレームへ確実に荷重伝達することが可能になる。その結果、車両の操縦安定性のより一層の向上が可能になる。

上記の車体構造において、前記第１フレームは、前記車両の正面断面視で２つの前記外側辺を含む４つの辺を有するひし形形状を有し、前記第２フレームは、前記第１フレームの２つの前記外側辺と固定可能な２つの前記固定面を備えるのが好ましい。

かかる構成によれば、第１フレームは、４つの辺を有するひし形の断面形状を有しているので、２つの外側辺を有していながら小さい断面寸法であるので、車体のデザイン自由度がさらに向上する。また、車両走行時に第１フレームに入力されるねじれ荷重または曲げ荷重を、第１フレームの２つの外側辺から第２フレームの２つの固定面を介して、２つの伝達経路によって、引張強度が高い第２フレームに効率的に伝達することが可能である。その結果、車体のデザイン自由度のさらなる向上と車両の操縦安定性のさらなる向上とを両方達成することが可能になる。

上記の車体構造において、前記第１フレームは、前記多角形形状の断面における複数の対角線のうち、最も長い対角線が車両上下方向を向くように配置されているのが好ましい。

かかる構成によれば、第１フレームの上下方向における断面二次モーメントが最大になるので、上下方向の曲げ荷重に対する第１フレームを曲げ強度を最大にすることが可能になる。したがって、第１フレームの外形寸法を大きくすることなく上下方向の曲げ強度を向上させることが可能であり、車体のデザイン自由度がさらに向上する。

本発明の車体構造によれば、車体の軽量化と操縦安定性の向上とともに車体のデザイン自由度の向上を実現することができる。

本発明の実施形態に係る車体構造を有する車両の全体構成を示す側面図である。 図１の車両の正面図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 図１のＶ－Ｖ線断面図である。 図３の第１フレームの拡大斜視図である。 図３の第２フレームの拡大斜視図である。 図６の第１フレームがひし形断面の場合を模式的に示す断面説明図である。 図７のひし形断面の第１フレームに対して反時計回り方向のねじり荷重が付与された場合の当該第１フレームの各辺に作用する荷重を模式的に示す断面説明図である。 図７のひし形断面の第１フレームに対して車両における車幅方向内側へ向かう方向の曲げ荷重が付与された場合の当該第１フレームの各辺に作用する荷重を模式的に示す断面説明図である。 本発明の車体構造の他の変形例に係る図３の第２フレームの閉断面部を車幅方向内側へ延ばした構造を示す断面説明図である。 本発明の車体構造の他の変形例に係る３つの外側辺を有する六角形断面の第１フレームと、当該３つの外側辺にそれぞれ接着された３つの固定面を有する第２フレームとを備えた構造に示す断面説明図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

図１～２に示される車体構造は、自動車などの車両１の車体構造であり、車体２の上部を構成する一対のルーフレール３と、フロントウインド４と、ルーフパネル５と、車体２の車幅方向Yの両側に取り付けられた一対のドア６とを備える。

一対のルーフレール３は、それぞれ、車両前後方向Ｘに延びるルーフレール本体部３ｂと、ルーフレール本体部３ｂの前端から車両１の下方かつ車両前方Ｘ１に延びるピラー部３ａとを有する。

フロントウインド４は、一対のルーフレール３におけるピラー部３ａの間を覆うように設けられている。フロントウインド４の両側端は、ピラー部３ａに沿うように上方かつ車両後方Ｘ２に延びている。

ルーフパネル５は、一対のルーフレール３におけるルーフレール本体部３ｂの間を覆い、車体２の天井部を構成している。ルーフパネル５の両側端は、ルーフレール本体部３ｂに沿うように車両後方Ｘ２に延びている。

一対のルーフレール３のそれぞれは、異種材料で構成された複合フレームで構成され、具体的には、図３～７に示されるように、第１フレーム１１および第２フレーム１２によって構成されている。第１フレーム１１および第２フレーム１２は、車幅方向Ｙかつ上下方向Ｚに互いに並び、かつ、車両前後方向Ｘに延びている。

第１フレーム１１は、第１材料からなり閉断面１１ａを有し、車両１の前後方向Ｘに延びる長尺の筒状体である。

第１フレーム１１は、第１材料として例えばアルミニウムやスチールなどの剛性があってかつ安価に製造可能な金属材料などで製造される。

図３～６に示される第１フレーム１１は、車両１の正面断面視で複数の辺１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを有する多角形形状、本実施形態ではひし形形状を有する。言い換えれば、これら複数の辺１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅによって、ひし形形状（多角形形状）の閉断面１１ａが構成される。

複数の辺１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅは、第１フレーム１１の外周面を構成する面が車幅方向外側Ｙ１を向く少なくとも２つの外側辺として、第１外側辺１１ｂおよび第２外側辺１１ｃを有する。第１外側辺１１ｂは、第１フレーム１１の車幅方向外側Ｙ１であって斜め上方を向いている。第２外側辺１１ｃは、第１フレーム１１の車幅方向外側Ｙ１であって斜め下方を向いている。

これに対して、第２フレーム１２は、上記の少なくとも２つの外側辺１１ｂ、１１ｃに固定可能な面として、後述の少なくとも２つの固定面１２ｂ１、１２ｂ２を備える。

したがって、第１フレーム１１は、車幅方向Ｙにおいて外側を向く少なくとも２つの外側辺１１ｂ、１１ｃを有することにより、１つの外側辺しか無い場合（例えば、矩形断面の第１フレーム１１が外側辺１１ｂのみが車幅方向外側Ｙ１を向いている場合）と比較して、第２フレーム１２を接着などで固定するための面積を広く確保することが可能である。

第２フレーム１２は、図３～５および図７に示されるように、第２材料からなり閉断面１２ａを有し、車両１の前後方向Ｘに延びる長尺の筒状体である。

第２フレーム１２は、第２材料として、例えば炭素繊維などで強化されたＣＦＲＰなどの強化繊維樹脂で製造されている。ＣＦＲＰなどの強化繊維樹脂は、上記の第１材料に採用されるアルミニウムやスチールなどの金属材料と比較して軽量（すなわち、単位重量当たりの重量（または比重）が軽い）でかつ引張強度が高い（さらに具体的に言えば、ねじり剛性や曲げ剛性などの剛性が高い）性質を有する。

第２フレーム１２は、車両１の車幅方向Ｙで切断した場合に閉断面１２ａを有する筒状の形状を有する。閉断面１２ａは、第１フレーム固定部１２ｂと、外面構成部１２ｃと、ウェザーストリップ取付部１２ｄとによって形成されている。これら第１フレーム固定部１２ｂと、外面構成部１２ｃと、ウェザーストリップ取付部１２ｄは、それぞれＣＦＲＰなどからなる薄板の繊維強化樹脂材料で製造される。薄板の繊維強化樹脂材料は、それぞれ炭素繊維などの強化繊維が第２フレーム１２の長手方向（主に車両前後方向Ｘ）に延びるように配向されている。カーボンファイバーの焼結時にこれら第１フレーム固定部１２ｂと、外面構成部１２ｃと、ウェザーストリップ取付部１２ｄが結合されることにより、閉断面１２ａを有する第２フレーム１２が製造される。このような繊維強化樹脂材料で形成された閉断面１２ａを有する構造により、第２フレーム１２は、第１フレーム１１よりも引張強度が高く、かつ軽量（すなわち、単位重量当たりの重量（または比重）が軽い）になっている。

第１フレーム固定部１２ｂは、第１フレーム１１の２つの外側辺１１ｂ、１１ｃとそれぞれに固定可能な２つの固定面として、第１固定面１２ｂ１と、第２固定面１２ｂ２とを備える。すなわち、固定面１２ｂ１は外側辺１１ｂに固定可能であり、固定面１２ｂ２は外側辺１１ｃに固定可能である。

第１固定面１２ｂ１および第２固定面１２ｂ２は、異なる方向を向いており、図３～５に示される本実施形態では互いに直交している。

本実施形態では、図３～５に示されるように、第２フレーム１２の少なくとも２つの固定面１２ｂ１、１２ｂ２が第１フレーム１１の少なくとも２つの外側辺１１ｂ、１１ｃにそれぞれに接着されている。

具体的には、第１固定面１２ｂ１は、第１フレーム１１の車幅方向外側Ｙ１であって斜め上方を向く第１外側辺１１ｂに対向し、接着材１３によって第１外側辺１１ｂに接着されている。

第２固定面１２ｂ２は、第１フレーム１１の車幅方向外側Ｙ１であって斜め下方を向く第２外側辺１１ｃに対向し、接着材１４によって第２外側辺１１ｃに接着されている。

なお、本実施形態では、接着材１３、１４は、分離しているが、つながっていてもよい。

外面構成部１２ｃは、車両１の外側から見える部分であり、車両１の意匠面の一部を構成する。

ウェザーストリップ取付部１２ｄは、車両１の車幅方向外側Ｙ１を向いて開口する嵌合凹部１２ｄ１（図７参照）を有する。嵌合凹部１２ｄ１は、車両前後方向Ｘに延びる溝であり、長尺の樹脂材料のウェザーストリップを取付けることが可能である。

本実施形態では、第２フレーム１２はウェザーストリップ取付部１２ｄを一体形成によって含んでいるので、別部材を取り付けた場合の出っ張りや継ぎ目などが無くなり、その結果、車両１のデザイン性が向上する。

なお、接着以外の方法で固定、例えばリベット接合などを用いてもよいし、または接着およびリベット接合を併用してもよい。

図３～５に示されるように、第２フレーム１２は、さらに、閉断面１２ａを構成する第１フレーム固定部１２ｂおよび外面構成部１２ｃが車幅方向Ｙにおける内側Ｙ２に突出することによって形成されたフランジ部１２ｅを有する。フランジ部１２ｅは、第２フレーム１２の車両前方側Ｘ１の部分において第２フレーム１２の長手方向（主に車両前後方向Ｘ）に延びている。このフランジ部１２ｅには、フロントウインド４の両側端部が接着などによって固定される。

また、図５に示されるように、第２フレーム１２におけるルーフパネル５と平行になるように延びている部分では、第２フレーム１２の閉断面１２ａを構成する第１フレーム固定部１２ｂおよび外面構成部１２ｃが第１フレーム１１の上方の第１外側辺１１ｂよりも車幅方向Ｙにおける内側Ｙ２に突出することにより、閉断面１２ａの内側延設部１２ａ１が形成されている。一方、ルーフパネル５の車幅方向Ｙにおける両側には、車幅方向Ｙの外側Ｙ１に突出するフランジ部５ｂが形成されている。フランジ部５ｂが閉断面１２ａの内側延設部１２ａ１の下面に接着されることにより、ルーフパネル５の両側端部を一対のルーフレール３にそれぞれ固定することが可能である。

なお、図５に示されるように、フロントウインド４の上端部は、第２フレーム１２のフランジ部１２ｅの上面に接着されるとともにルーフパネル５の本体部５ａの前方に突出するフランジ部５ｃに接着される。また、ルーフパネル５のフランジ部５ｂの前端部は、第２フレーム１２のフランジ部１２ｅの下面に接着されている。

以上のように構成された第２フレーム１２の配置を見た場合、図３に示されるように、車両１の正面断面視において、第２フレーム１２の図心Ｃ２は、車両中心ＣＬ（すなわち、図２に示される車幅方向Ｙにおける車両１の中心線）に対して第１フレーム１１の図心Ｃ１よりも車幅方向外側Ｙ１に位置する。

なお、「正面断面視」とは、第１フレーム１１および第２フレーム１２の延伸方向に対する断面を車両前方から見た断面視を意味する。また、図心Ｃ１とは、第１フレーム１１の車幅方向断面の中心（重心）を意味する。図心Ｃ２とは、第２フレーム１２の車幅方向断面の中心（重心）を意味する。

また、図２に示されるように、車両中心ＣＬについての車幅方向Ｙの位置は、車両正面視で車両１の中心に位置しており、車両１の重心Ｇと同じである。

また、本実施形態の第２フレーム１２の図心Ｃ２は、第１フレーム１１の図心Ｃ１よりも上下方向Ｚにおいて上側に位置しているが、第１フレーム１１の図心Ｃ１と同じ高さまたはそれ以下の位置でもよい。

（本実施形態の特徴）
（１）
本実施形態の車体構造は、図３～５に示されるように、車両１の車体構造であって、アルミニウムやスチールなどの第１材料からなり閉断面１１ａを有する第１フレーム１１と、 第１材料と異なるＣＦＲＰなどの第２材料からなり閉断面１２ａを有する第２フレーム１２とを備える。第１フレーム１１および第２フレーム１２は、車幅方向Ｙかつ上下方向Ｚに互いに並び、かつ、車両前後方向Ｘに延びている。第２フレーム１２は、第１フレーム１１よりも引張強度が高く、かつ軽量である。図３に示されるように、車両１の正面断面視において、第２フレーム１２の図心Ｃ２は、車両中心ＣＬに対して第１フレーム１１の図心Ｃ１よりも車幅方向外側Ｙ１に位置する。

かかる構成によれば、異種の材料からなりそれぞれ閉断面１１ａを有する第１フレーム１１および第２フレーム１２を備えた車体構造において、第２フレーム１２は第１フレーム１１よりも引張強度が高くて軽量であり、車両の正面断面視において、第２フレーム１２の図心Ｃ２が車両中心ＣＬ（図２における車幅方向Ｙにおける車両１の中心線）に対して第１フレーム１１の図心Ｃ１よりも車幅方向外側Ｙ１に位置する。これにより、車両１の走行時において車両中心ＣＬに対する慣性モーメントを小さくしながら、車体変形を抑えることが可能になり、車体の軽量化と車両１の操縦安定性の向上との両立が可能になる。また、第１フレーム１１と当該第１フレーム１１よりも軽量かつ高い引張強度の第２フレーム１２とで構成された複合フレームを採用することにより、第１フレーム１１を構成する第１材料のみで複数の閉断面を有するフレームを構成するよりも引張強度を確保しながら外形寸法の増大を抑えることが可能になり、車体のデザイン自由度の向上も可能になる。

言い換えれば、本実施形態の車体構造では、車両中心ＣＬから遠方に軽量な部材である第２フレーム１２を配置することにより、車両中心ＣＬに対する車体の慣性モーメントを小さくすることが可能である。また、第２フレーム１２は車両中心ＣＬから遠方にあるため、車両中心ＣＬに対する第２フレーム１２の断面２次モーメントが大きくなり、さらに、第２フレーム１２の引張強度が高いことにより、車体のねじれ変形を抑制でき、操縦安定性を向上することが可能である。

（２）
本実施形態の車体構造では、図３～５に示されるように、第１フレーム１１は、車両１の正面断面視で複数の辺１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを有する多角形形状（本実施形態ではひし形形状）を有する。複数の辺１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅは、第１フレーム１１の外周面を構成する面が車幅方向外側Ｙ１を向く少なくとも２つの外側辺１１ｂ、１１ｃを有する。第２フレーム１２は、少なくとも２つの外側辺１１ｂ、１１ｃに固定可能な少なくとも２つの固定面１２ｂ１、１２ｂ２を備える。すなわち、固定面１２ｂ１は外側辺１１ｂに固定可能であり、固定面１２ｂ２は外側辺１１ｃに固定可能である。

かかる構成によれば、車両１の走行時に第１フレーム１１に入力されるねじれ荷重または曲げ荷重を、第１フレーム１１の外周面を構成する面が第１フレーム１１における車幅方向Ｙ外側を向く少なくとも２つの外側辺１１ｂ、１１ｃから当該外側辺１１ｂ、１１ｃのそれぞれに固定可能な第２フレーム１２の少なくとも２つの固定面１２ｂ１、１２ｂ２を介して、すなわち複数の伝達経路によって、引張強度が高い第２フレーム１２に効率的に伝達することが可能である。その結果、車両１の操縦安定性をさらに向上することが可能になる。

（３）
本実施形態の車体構造では、図３～５に示されるように、少なくとも２つの固定面１２ｂ１、１２ｂ２が少なくとも２つの外側辺１１ｂ、１１ｃに接着されている。

かかる構成によれば、第２フレーム１２の少なくとも２つの固定面１２ｂ１、１２ｂ２が第１フレーム１１の少なくとも２つの外側辺１１ｂ、１１ｃに個別に接着されることにより異なる２つの接着面が形成されている。そのため、第１フレーム１１にねじれ荷重または曲げ荷重が入力された場合には、２つの接着面のうちの少なくとも１つがせん断荷重を受けながら第１フレーム１１から第２フレーム１２へ確実に荷重伝達することが可能になる。その結果、車両１の操縦安定性のより一層の向上が可能になる。

（４）
本実施形態の車体構造では、図３～５に示されるように、第１フレーム１１は、車両１の正面断面視で２つの外側辺１１ｂ、１１ｃを含む４つの辺１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを有するひし形形状を有する。

第２フレーム１２は、第１フレーム１１の２つの外側辺１１ｂ、１１ｃと個別に固定可能な２つの固定面１２ｂ１、１２ｂ２を備える。

かかる構成によれば、第１フレーム１１は、４つの辺１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを有するひし形の断面形状を有しているので、２つの外側辺１１ｂ、１１ｃを有していながら小さい断面寸法であるので、車体のデザイン自由度がさらに向上する。また、車両１の走行時に第１フレーム１１に入力されるねじれ荷重または曲げ荷重を、第１フレーム１１の２つの外側辺１１ｂ、１１ｃから第２フレーム１２の２つの固定面１２ｂ１、１２ｂ２を介して、２つの伝達経路によって、引張強度が高い第２フレーム１２に効率的に伝達することが可能である。その結果、車体のデザイン自由度のさらなる向上と車両１の操縦安定性のさらなる向上とを両方達成することが可能になる。

（５）
本実施形態の車体構造では、第１フレーム１１は、図８に示されるように、多角形形状の断面（すなわち閉断面１１ａ）における複数の対角線のうち、最も長い対角線Ｌが車両上下方向Ｚを向くように配置されているのが好ましい。

かかる構成によれば、第１フレーム１１の上下方向Ｚにおける断面二次モーメントが最大になるので、上下方向Ｚの曲げ荷重に対する第１フレーム１１を曲げ強度を最大にすることが可能になる。したがって、第１フレーム１１の外形寸法を大きくすることなく上下方向Ｚの曲げ強度を向上させることが可能であり、車体のデザイン自由度がさらに向上する。

（６）
ここで、本実施形態の第１フレーム１１にねじり荷重および曲げ荷重が作用したときの第１フレーム１１の閉断面１１ａを構成する４つの辺１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅに作用する応力の大きさについて考察する。

例えば、車両走行時に旋回したときにおける第１フレーム１１に作用するねじり荷重を想定して、図９に示されるようにひし形の閉断面１１ａを有する第１フレーム１１に対して車幅方向Ｙの外側Ｙ１において下方へ向かう方向、すなわち反時計回りの方向にねじり荷重が作用した場合には、上方の外側辺１１ｂに最も大きい引張応力が作用し、下方の外側辺１１ｃにはやや大きい圧縮応力が作用し、上方の内側辺１１ｄには小さい引張応力が作用し、下方の内側辺１１ｅには最も小さい圧縮応力が作用する。

つぎに、図１０に示されるように第１フレーム１１に対して車幅方向Ｙの内側Ｙ２に向かう方向に曲げ荷重が作用した場合には、上方の外側辺１１ｂに最も大きい引張応力が作用し、下方の外側辺１１ｃにはやや大きい引っ張り応力が作用し、上方の内側辺１１ｄには小さい圧縮応力が作用し、下方の内側辺１１ｅには最も小さい圧縮応力が作用する。

上記の図９～１０に示されるようにねじり荷重および曲げ荷重が第１フレーム１１に作用した場合は、いずれも外側辺１１ｂ、１１ｃに大きな引張応力または圧縮応力が作用し、とくに上側の第１外側辺１１ｂに最も大きな引張応力が作用することが分かる。

この実験結果を考慮した場合、第１フレーム１１の２つの外側辺１１ｂ、１１ｃに第２フレーム１２の第１固定面１２ｂ１、第２固定面１２ｂ２をそれぞれ接着して第１フレーム１１を第２フレーム１２によって補強することにより、ねじり荷重および曲げ荷重に対して高い剛性を発揮することが可能である。

（変形例）
（Ａ）
図３に示される第２フレーム１２の第１固定面１２ｂ１の先端部は、第１フレーム１１の上方の第１外側辺１１ｂの左側（車幅方向Ｙの外側Ｙ１）の領域に位置しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の変形例として、図１１に示されるように、第１固定面１２ｂ１の先端部を第１外側辺１１ｂの右側（車幅方向Ｙの内側Ｙ２）の端部まで延長し、第２フレーム１２の閉断面１２ａを第１外側辺１１ｂの領域全体まで拡張してもよい。

この図１１の第２フレーム１２の形態では、閉断面１２ａが第１外側辺１１ｂの領域全体まで拡張しているので、閉断面１２ａがフランジ部１２ｅを補強する効果が増大する。その結果、フロントウインド４の支持剛性を担保しながらフランジ部１２ｅの幅を狭くすることが可能である。これにより、フロントウインド４の車幅方向Ｙの両側におけるルーフレール３による視覚的な妨害（具体的には、妨害角）を小さくすることが可能になる。

（Ｂ）
本発明では、第１フレームの閉断面の断面形状は、多角形状であれば、例えば図１２に示されるように六角形断面形状であってもよい。すなわち、図１２に示される変形例の車体構造は、第１フレーム２１および第２フレーム２２を備えている。

第１フレーム２１は、アルミニウムやスチール等の金属材料などの第１材料からなり、六角形の閉断面２１ａを有する形状である。閉断面２１ａは、車幅方向Ｙの外側Ｙ１を向く３つの外側辺２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを有する。

一方、第２フレーム２２は、第１材料と異なるＣＦＲＰなどの第２材料からなり、閉断面２２ａを有する部材である。第２フレーム２２は、第１フレーム２１よりも引張強度が高く軽量である。第２フレーム２２は、第１フレーム２１に固定される第１フレーム固定部２２ｂを有する。第１フレーム固定部２２ｂは、閉断面２２ａの一部を構成する。第１フレーム固定部２２ｂは、第１フレーム２１の３つの外側辺２１ｂ、２１ｃ、２１ｄにそれぞれ対向する固定面２２ｂ１、２２ｂ２、２２ｂ３を有する。これら３つの固定面２２ｂ１、２２ｂ２、２２ｂ３は、３つの外側辺２１ｂ、２１ｃ、２１ｄにそれぞれ接着材２３、２４、２５によって接着されている。なお、これら接着材２３、２４、１５はつながっていてもよい。

図１２に示される変形例の構成によれば、車両１の走行時に第１フレーム２１に入力されるねじれ荷重または曲げ荷重を、第１フレーム２１における車幅方向Ｙにおける外側Ｙ１を向く３つの外側辺２１ｂ、２１ｃ、２１ｄから当該外側辺２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのそれぞれに固定可能な第２フレーム２２の３つの固定面２２ｂ１、２２ｂ２、２２ｂ３を介して、すなわち３つの伝達経路によって、引張強度が高い第２フレーム２２に効率的に伝達することが可能である。その結果、車両１の操縦安定性をさらに向上することが可能になる。

しかも、第２フレーム２２の３つの固定面２２ｂ１、２２ｂ２、２２ｂ３が第１フレーム２１の３つの外側辺２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに個別に接着されることにより異なる３つの接着面が形成されている。そのため、第１フレーム２１にねじれ荷重または曲げ荷重が入力された場合には、３つの接着面のうちの少なくとも１つがせん断荷重を受けながら第１フレーム２１から第２フレーム２２へ確実に荷重伝達することが可能になる。その結果、車両１の操縦安定性のより一層の向上が可能になる。

（Ｃ）
なお、第１フレームの閉断面の形状は、異なる方向を向く少なくとも２つ以上の外側辺を有していればよく、多角形形状以外にも円形の閉断面の形状であってもよい。ただし、円形の閉断面の形状の場合には、第１フレームと第２フレームとの接合面が円弧面になって円弧面の端部の向きが接合方向と直交するため、接着材の膜厚の制御が難しくなる。そのため、上記実施形態のように、第１フレームの閉断面の形状は、多角形形状であれば円形形状と比較して接着材の膜厚の制御が容易であるので好ましい。

（Ｄ）
本発明では、第１フレームよりも引張強度が高くて軽量な第２フレームは、車両の重心に対して第１フレームよりも遠い側に配置されていればよく、上記実施形態のように図２～５の車幅方向Ｙの断面で見た場合における重心Ｇに対してだけでなく、他の方向の断面で見た場合において第２フレームが重心に対して第１フレームよりも遠い側に配置されていればよい。

（Ｅ）
なお、上記実施形態では、第１フレームおよび第２フレームを備えたルーフレールを例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、車体構成する部材であれば他の部材にも本発明を適用することが可能である。したがって、ピラーだけでなくサイドシルにも本発明を適用することが可能である。

１ 車両
２ 車体
３ ルーフレール
４ フロントウインド
５ ルーフパネル
６ ドア
１１、２１ 第１フレーム
１１ａ、２１ａ 閉断面
１１ｂ 第１外側辺
１１ｃ 第２外側辺
２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 外側辺
１２、２２ 第２フレーム
１２ａ、２２ａ 閉断面
１２ｂ１ 第１固定面
１２ｂ２ 第２固定面
２２ｂ１、２２ｂ２、２２ｂ３ 固定面
１３、１４、２３、２４、２５ 接着材

Claims (5)

1. 車両の車体構造であって、
   第１材料からなり閉断面を有する第１フレームと、
   第２材料からなり閉断面を有する第２フレームとを備え、
   前記第１フレームおよび前記第２フレームは、互いに並んで車両前後方向に延び、
   前記第２フレームは、前記第１フレームよりも引張強度が高く、かつ軽量であり、
   前記車両の正面断面視において、前記第２フレームの図心は、車両中心に対して前記第１フレームの図心よりも車幅方向外側に位置する、
   車体構造。
2. 前記第１フレームは、前記車両の正面断面視で複数の辺を有する多角形形状を有し、
   前記複数の辺は、前記第１フレームの外周面を構成する面が前記車幅方向外側を向く少なくとも２つの外側辺を有し、
   前記第２フレームは、少なくとも２つの前記外側辺に固定可能な固定面を備える、
   請求項１に記載の車体構造。
3. 少なくとも２つの前記固定面が少なくとも２つの前記外側辺に接着されている、
   請求項２に記載の車体構造。
4. 前記第１フレームは、前記車両の正面断面視で２つの前記外側辺を含む４つの辺を有するひし形形状を有し、
   前記第２フレームは、前記第１フレームの２つの前記外側辺と固定可能な２つの前記固定面を備える、
   請求項２または３に記載の車体構造。
5. 前記第１フレームは、前記多角形形状の断面における複数の対角線のうち、最も長い対角線が車両上下方向を向くように配置されている、
   請求項２～４のいずれか１項に記載の車体構造。

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