WO2024201768A1 - 車体フロア構造 - Google Patents

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WO2024201768A1
WO2024201768A1 PCT/JP2023/012778 JP2023012778W WO2024201768A1 WO 2024201768 A1 WO2024201768 A1 WO 2024201768A1 JP 2023012778 W JP2023012778 W JP 2023012778W WO 2024201768 A1 WO2024201768 A1 WO 2024201768A1
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WO
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vehicle body
reinforced resin
band
winding
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PCT/JP2023/012778
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寛泰 伊藤
侑哉 向中野
正晴 野口
翔平 金光
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Subaru Corp
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Subaru Corp
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00—Connections between superstructure or understructure sub-units
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D29/04—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material
    • B62D29/043—Superstructures

Definitions

  • the technology disclosed herein relates to an automobile body floor structure that uses fiber-reinforced plastic composite materials.
  • Patent Document 1 discloses a vehicle panel structure in which part of the floor of the vehicle body is constructed using reinforcing fibers. Specifically, the vehicle panel structure described in Patent Document 1 has a configuration in which a fiber-reinforced resin panel is fixed to a floor tunnel, cross member, and panel support part made of steel plate.
  • the vehicle panel structure described in Patent Document 1 uses fiber-reinforced resin only in the floor panel portion, and there is still room for weight reduction. Meanwhile, the floor of the vehicle body is joined to multiple other structural materials such as the toe board and side sills, and requires strength or rigidity sufficient to withstand input loads in the event of any type of collision, such as a frontal collision, rearward collision, or side collision, or rollover. In particular, there is a need to design a load transfer path that distributes the input load and reduces deformation of the vehicle body.
  • the technology disclosed herein has been developed in consideration of the above problems, and the purpose of this disclosure is to improve the load-bearing capacity and ensure a load transmission path when constructing a vehicle floor structure using fiber-reinforced plastic composite materials.
  • a vehicle body floor structure made of a fiber-reinforced resin composite material, the vehicle body floor structure comprising a panel base material made of a fiber-reinforced resin composite material, and a continuous fiber-reinforced resin strip containing continuous fibers sewn onto the panel base material, the strip having a first connecting portion and a second connecting portion at both ends that are respectively joined to other structural materials in the panel base material.
  • the technology disclosed herein can improve load-bearing capacity and ensure a load transfer path even when constructing a vehicle floor structure using fiber-reinforced plastic composite materials.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic view of a portion of a vehicle body structure including a vehicle body floor structure according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a vehicle body floor structure according to the present embodiment
  • 10 is an explanatory diagram showing an example of a method for fixing a winding portion to a panel base material in a vehicle body floor structure according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 2.
  • 4 is a cross-sectional view of a connection portion between a floor portion and a right center pillar of the vehicle body floor structure according to the present embodiment.
  • Fig. 1 is a perspective view showing a schematic view of a part of a vehicle body structure including a vehicle body floor structure.
  • the vehicle body structure shown in Fig. 1 is shown generally as viewed from the rear left to the front right of the vehicle body.
  • the vehicle width direction may be expressed as the X direction, the vehicle front-rear direction (vehicle length direction) as the Y direction, and the vehicle height direction as the Z direction.
  • the vehicle body structure shown in FIG. 1 includes a floor section 1, a front pillar 2, a center pillar 3, and a side sill 6.
  • the lower end of the front pillar 2 is connected to the front end of the side sill 6, and the upper end is connected to the front end of a roof pillar (not shown).
  • the lower end of the center pillar 3 is connected to the center in the vehicle length direction of the side sill 6, and the upper end is connected to the center in the vehicle length direction of the roof pillar (not shown).
  • the roof pillar (not shown) extends along the vehicle length in the upper part of the vehicle interior space and forms the side portion of the vehicle roof.
  • the side sill 6 extends along the vehicle length at the lower part of the side of the vehicle.
  • the floor section 1 shown in FIG. 1 has a tunnel section 12 formed in the center in the vehicle width direction and extending along the vehicle length direction.
  • the tunnel section 12 forms a space in which a propeller shaft is disposed to transmit torque output from an engine or drive motor mounted in the front of the vehicle body to the rear wheels, for example.
  • the tunnel section 12 does not need to be provided in the floor section 1.
  • the front pillar 2, center pillar 3, roof pillar, and side sill 6 may each be constructed as a component mainly made of fiber-reinforced resin.
  • a component mainly made of fiber-reinforced resin refers to a composite material in which each component is composed of a panel of a fiber-reinforced resin composite material, and may also include components equipped with metallic reinforcing materials and fastening members.
  • a fiber-reinforced resin composite is a component obtained by molding a fiber-reinforced resin that contains reinforcing fibers, mainly carbon fibers or aramid fibers, and a matrix resin, mainly thermoplastic resin or thermosetting resin.
  • reinforcing fibers are not limited to carbon fibers and aramid fibers.
  • multiple types of fibers may be used as reinforcing fibers.
  • thermoplastic resins include polyethylene resin, polypropylene resin, polyvinyl chloride resin, ABS resin (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer synthetic resin), polystyrene resin, AS resin (acrylonitrile-styrene copolymer synthetic resin), polyamide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyester resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, fluororesin, polyetherimide resin, polyetherketone resin, polyimide resin, and the like.
  • the matrix resin may be composed of one of these thermoplastic resins, or a mixture of two or more of them. Alternatively, the matrix resin may be a copolymer of these thermoplastic resins.
  • thermoplastic resin When the thermoplastic resin is a mixture, a compatibilizer may be used in combination. Furthermore, a bromine-based flame retardant, a silicon-based flame retardant, red phosphorus, or the like may be added as a flame retardant to the thermoplastic resin.
  • thermosetting resins examples include epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, phenolic resins, polyurethane resins, and silicone resins.
  • the matrix resin may be composed of one of these thermosetting resins, or a mixture of two or more of them. When these thermosetting resins are used, appropriate curing agents and reaction accelerators may be added to the thermosetting resin.
  • the reinforcing fibers may contain an appropriate ratio of fibers oriented in the axial direction and fibers oriented in a direction intersecting the axial direction. In addition to continuous fibers that extend continuously in a specific direction, the reinforcing fibers may also contain short fibers cut to a few millimeters.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the vehicle body floor structure of this embodiment.
  • the floor portion 1 is configured to include a panel base material 10 and a plurality of continuous fiber reinforced resin strips 20.
  • the plurality of continuous fiber reinforced resin strips 20 are components formed using a TFP (Talored Fiber Placement) method, and are configured to include continuous fibers sewn onto the panel base material 10.
  • FIG. 1 shows the planar shape of the continuous fiber reinforced resin band 20 without taking into account the uneven shape caused by the tunnel section 12.
  • the panel base material 10 is a part that determines the overall shape of the floor section 1. Like the front pillar 2 and center pillar 3 described above, the panel base material 10 is made of a fiber-reinforced resin composite material containing reinforcing fibers and matrix resin, and has a predetermined rigidity or strength. When the panel base material 10 contains continuous fibers, it is configured to contain, for example, continuous fibers oriented in the vehicle width direction and the vehicle body front-rear direction, and continuous fibers oriented in directions that form plus or minus 45 degrees with respect to the vehicle body front-rear direction and the vehicle width direction. This allows the panel base material 10 itself to have strength against impact loads acting in all directions.
  • the thickness of the panel base material 10 is not particularly limited as long as it is a thickness that provides the desired rigidity, but can be, for example, within the range of 0.2 to 10.0 mm.
  • the panel base material 10 has multiple winding sections 40 on the front, rear, left and right sides of the vehicle body.
  • the winding sections 40 are members around which the continuous fibers that make up the multiple continuous fiber reinforced resin bands 20 are wound, and form both ends of each continuous fiber reinforced resin band 20.
  • the panel base material 10 of the floor section 1 shown in Figure 2 has 20 winding sections 40.
  • two winding portions a first winding portion 40a and a second winding portion 40b
  • two winding portions a third winding portion 40c and a fourth winding portion 40d
  • the positions at which the first winding portion 40a and the second winding portion 40b, and the third winding portion 40c and the fourth winding portion 40d are provided are aligned with the positions of the connection portions where the floor portion 1 is joined to a toe board (not shown).
  • the fifth winding portion 40e and the sixth winding portion 40f are provided to the right of the tunnel portion 12 on the side E2 of the panel base material 10 on the vehicle rear side.
  • the seventh winding portion 40g and the eighth winding portion 40h are provided to the left of the tunnel portion 12 on the side E2 of the panel base material 10 on the vehicle rear side.
  • the positions at which the fifth winding portion 40e and the sixth winding portion 40f, and the seventh winding portion 40g and the eighth winding portion 40h are provided are aligned with the positions of the connection portions where the floor portion 1 and the rear panel (not shown) are joined.
  • a ninth winding portion 40i, a tenth winding portion 40j, and an eleventh winding portion 40k are provided forward of the center of the side E3 of the panel substrate 10 on the right side of the vehicle body.
  • the positions where the three winding portions are provided are aligned with the position of the connection portion where the floor portion 1 and the right front pillar 2 are joined.
  • a twelfth winding portion 40l, a thirteenth winding portion 40m, and a fourteenth winding portion 40n are provided rearward of the center of the side E3 of the panel substrate 10 on the right side of the vehicle body.
  • the positions where the three winding portions are provided are aligned with the position of the connection portion where the floor portion 1 and the right center pillar 3 are joined.
  • a 15th winding portion 40o, a 16th winding portion 40p, and a 17th winding portion 40q are provided forward of the center of the side E4 on the left side of the vehicle body of the panel substrate 10.
  • the positions where the three winding portions are provided are aligned with the position of the connection portion where the floor portion 1 and the left front pillar are joined.
  • an 18th winding portion 40r, a 19th winding portion 40s, and a 20th winding portion 40t are provided rearward of the center of the side E4 on the left side of the vehicle body of the panel substrate 10.
  • the positions where the three winding portions are provided are aligned with the position of the connection portion where the floor portion 1 and the left center pillar are joined.
  • winding section 40 when it is not necessary to distinguish between the multiple winding sections, they will be collectively referred to as winding section 40. Also, when it is not necessary to distinguish between the multiple continuous fiber reinforced resin bands, they will be collectively referred to as continuous fiber reinforced resin bands 20.
  • FIG. 3 shows a plan view and a cross-sectional view taken along the line II-II of the panel substrate 10 to which the winding portion 40 is fixed.
  • Each winding portion 40 can be fixed to the panel substrate 10 such that a part of the winding portion 40 is embedded in the continuous fibers contained in the panel substrate 10, as shown in FIG. 3, for example.
  • the winding portion 40 shown in FIG. 3 has a main body 41 around which the continuous fibers are wound, and a base 43 having a larger diameter than the main body 41, and is fixed to the panel substrate 10 by pressing down the base 43 with the fibers (fibers oriented in a direction intersecting at 90 degrees in the figure) that make up the panel substrate 10. With this configuration, the winding portion 40 can be firmly attached to the panel substrate 10 without cutting the continuous fibers that make up the panel substrate 10.
  • the method of attaching the winding portion 40 to the panel substrate 10 is not limited to the above example.
  • the multiple continuous fiber reinforced resin bands 20 are each a component made of a band-shaped fiber reinforced resin containing continuous reinforced fibers sewn onto the panel base material 10.
  • Each continuous fiber reinforced resin band 20 is disposed at two of the multiple winding sections 40 provided on the panel base material 10 as both ends.
  • each continuous fiber reinforced resin band 20 includes continuous fibers wound around any two of the winding sections 40 provided on the panel base material 10 and arranged so as to go back and forth between the two winding sections 40 multiple times.
  • the continuous fibers are arranged so as to go back and forth between the two winding sections 40 multiple times while being sewn to a predesigned position on the panel base material 10, and are hardened together with the matrix resin.
  • the multiple continuous fiber reinforced resin bands 20 may include at least one longitudinal band portion arranged along the longitudinal direction of the vehicle body, at least one widthwise band portion arranged along the widthwise direction of the vehicle body, and at least one oblique band portion arranged partially or entirely in a direction intersecting the longitudinal direction of the vehicle body and the widthwise direction of the vehicle body.
  • the continuous fiber reinforced resin bands 20 of the floor portion 1 shown in Figure 2 include a total of 10 continuous fiber reinforced resin bands 20.
  • the multiple continuous fiber reinforced resin bands 20 include two longitudinal band portions 20a, 20b arranged along the longitudinal direction of the vehicle body, two widthwise band portions 20c, 20d arranged along the width direction of the vehicle, and two oblique band portions 20e, 20f arranged in a direction that intersects with the longitudinal direction of the vehicle body and the width direction of the vehicle.
  • the multiple continuous fiber reinforced resin bands 20 include a first longitudinal band portion 20a arranged along the longitudinal direction of the vehicle body on the right side of the tunnel portion 12, and a second longitudinal band portion 20b arranged along the longitudinal direction of the vehicle body on the left side of the tunnel portion 12.
  • the first longitudinal band portion 20a includes continuous fibers wound around the second winding portion 40b and the sixth winding portion 40f and sewn to the panel base material 10.
  • the second longitudinal band portion 20b includes continuous fibers wound around the third winding portion 40c and the seventh winding portion 40g and sewn to the panel base material 10.
  • the plurality of continuous fiber reinforced resin bands 20 also include a first widthwise band portion 20c arranged along the vehicle width direction forward of the center in the vehicle longitudinal direction, and a second widthwise band portion 20d arranged along the vehicle width direction rearward of the center in the vehicle longitudinal direction.
  • the first widthwise band portion 20c includes continuous fibers wound around the 11th winding portion 40k and the 17th winding portion 40q and sewn to the panel base material 10.
  • the second widthwise band portion 20d includes continuous fibers wound around the 12th winding portion 40l and the 18th winding portion 40r and sewn to the panel base material 10.
  • the plurality of continuous fiber reinforced resin bands 20 include a first oblique band portion 20e arranged along the floor portion 1 from the right front to the left rear, and a second oblique band portion 20f arranged along the floor portion 1 from the left front to the right rear.
  • the first oblique band portion 20e includes continuous fibers wound around the tenth winding portion 40j and the nineteenth winding portion 40s and sewn to the panel base material 10.
  • the first oblique band portion 20e includes two first portions 20ea, 20ec arranged along the vehicle width direction from the tenth winding portion 40j provided in front of the vehicle right side edge and the nineteenth winding portion 40s provided behind the vehicle left side edge, and a second portion 20eb bent from each of the two first portions and arranged in a direction intersecting the vehicle body longitudinal direction and the vehicle width direction.
  • the second oblique belt portion 20f includes continuous fibers wound around the 13th winding portion 40m and the 16th winding portion 40p and sewn to the panel base material 10.
  • the second oblique belt portion 20f includes two first portions 20fa and 20fc arranged along the vehicle width direction from the 16th winding portion 40p provided in front of the left side of the vehicle and the 13th winding portion 40m provided behind the left side of the vehicle, and a second portion 20fb bent from each of the two first portions and arranged in a direction intersecting the vehicle body front-rear direction and the vehicle width direction.
  • the multiple continuous fiber reinforced resin bands 20 shown in FIG. 2 each include four orthogonal bands including a first portion arranged along the vehicle longitudinal direction and a second portion bent from the first portion and arranged along the vehicle width direction.
  • the first orthogonal band 20g includes continuous fibers wound around the first winding portion 40a and the ninth winding portion 40i and sewn to the panel base material 10.
  • This first orthogonal band 20g has a first portion 20ga arranged along the vehicle longitudinal direction from the first winding portion 40a provided on the right side of the vehicle front side edge E1, and a second portion 20gb bent from the first portion and arranged in the vehicle width direction toward the ninth winding portion 40i provided in front of the vehicle right side edge E3.
  • the second orthogonal band 20h includes continuous fibers wound around the fourth winding portion 40d and the fifteenth winding portion 40o and sewn to the panel base material 10.
  • This second orthogonal band portion 20h has a first portion 20ha arranged along the vehicle longitudinal direction from the fourth winding portion 40d provided on the left side of the vehicle front side edge E1, and a second portion 20hb bent from the first portion and arranged along the vehicle width direction toward the 15th winding portion 40o provided in front of the vehicle left side edge E4.
  • the third orthogonal belt portion 20i includes continuous fibers wound around the fifth winding portion 40e and the fourteenth winding portion 40n and sewn to the panel base material 10.
  • the third orthogonal belt portion 20i has a first portion 20ia arranged along the vehicle longitudinal direction from the fifth winding portion 40e provided on the right side of the vehicle rear side edge E2, and a second portion 20ib bent from the first portion and arranged along the vehicle width direction toward the fourteenth winding portion 40n provided on the rear side of the vehicle right side edge E3.
  • the fourth orthogonal belt portion 20j includes continuous fibers wound around the eighth winding portion 40h and the twentieth winding portion 40t and sewn to the panel base material 10.
  • This fourth orthogonal band portion 20j has a first portion 20ja arranged along the vehicle longitudinal direction from the eighth winding portion 40h provided on the left side of the vehicle rear side edge E2, and a second portion 20jb bent from the first portion and arranged along the vehicle width direction toward the 20th winding portion 40t provided on the rear side of the vehicle left side edge E4.
  • FIG. 4 shows an arrow view of the II cross section of FIG. 2.
  • the three bands, the second width direction band 20d, the second inclined direction band 20f, and the third orthogonal band 20i are collectively covered with the coating layer 23.
  • each continuous fiber reinforced resin band 20 is covered individually or collectively with the coating layer 23.
  • the coating layer may be formed using a fiber reinforced resin or a resin that does not contain reinforced fibers. This prevents the continuous fibers of the continuous fiber reinforced resin band 20 from being exposed on the surface, and when a load is input to the floor portion 1, the continuous fiber reinforced resin band 20 is less likely to separate from the panel base material 10 and can prevent the continuous fibers from unraveling.
  • multiple continuous fiber reinforced resin bands 20 are formed by arranging two of the connection parts (first connection part and second connection part) connected to the toe board, the left and right front pillars, the left and right center pillars, and the rear panel at both ends. Therefore, the load input to the vehicle body during a vehicle collision, rollover, etc. can be transmitted to other structural materials via the multiple continuous fiber reinforced resin bands 20, dispersing the collision load.
  • these continuous fiber reinforced resin bands 20 include a first longitudinal band portion 20a and a second longitudinal band portion 20b arranged along the vehicle body longitudinal direction, a first widthwise band portion 20c and a second widthwise band portion 20d arranged along the vehicle width direction, and a first oblique band portion 20e and a second oblique band portion 20f arranged in a direction intersecting the vehicle body longitudinal direction and the vehicle width direction. Therefore, the strength against compressive stress and tensile stress occurring in the vehicle longitudinal direction and the vehicle width direction is increased, and the torsional rigidity of the floor portion 1 is also increased.
  • the vehicle body floor structure of this embodiment has increased rigidity against collision loads in the vehicle fore-and-aft direction (0 degree direction) or offset direction that are input through the toe board during a frontal collision such as a full-overlap collision or an offset collision, and can distribute the load.
  • the vehicle body floor structure has increased rigidity against collision loads and torsional loads in the 0 degree direction, vehicle width direction (90 degree direction), or 45 degree direction that are input through the left and right front pillars during a frontal collision or roof crash due to rollover, and can distribute the load.
  • the vehicle floor structure also has increased rigidity against 90-degree collision loads input through the left and right center pillars during a side collision, and can disperse the load. Furthermore, the vehicle floor structure has increased rigidity against 0-degree or 45-degree collision loads and torsional loads input through the rear panel during a front or rear collision, and can disperse the load.
  • the vehicle floor structure made of fiber-reinforced resin composite improves the load-bearing capacity of the floor section 1 and can efficiently distribute the load input during a collision, rollover, etc., reducing deformation of the vehicle body and mitigating damage.
  • CFRP prepregs are laminated using, for example, a molding die, to form a semi-molten intermediate substrate corresponding to the panel substrate 10.
  • winding sections 40 are attached to the positions of the connections with other structural materials that have been designed in advance.
  • each winding section 40 is provided with its axial direction aligned with the thickness direction of the intermediate substrate.
  • the main body 41 of the winding section 40 is inserted between the continuous fibers contained in the prepregs, and the base 43 of the winding section 40 is pressed by the continuous fibers, so that a part of the winding section 40 is embedded in the intermediate substrate (see FIG. 3).
  • the method of forming the intermediate substrate is not particularly limited.
  • the continuous fiber is wound alternately around any two of the winding sections 40 while sewing the continuous fiber to the intermediate substrate along the predesigned positions, and a strip of continuous fiber is arranged on the intermediate substrate.
  • the process of arranging the strip of continuous fiber at the positions corresponding to each continuous fiber reinforced resin strip 20 is repeated.
  • the strip of continuous fiber sewn to the intermediate substrate is impregnated with matrix resin, and multiple continuous fiber reinforced resin strips 20 are preformed (TFP method).
  • resin or CFRP prepregs are laminated to form the covering layer 23 so as to cover one or more strip-shaped continuous fibers.
  • the preformed continuous fiber reinforced resin strip and covering layer are then cured together with the intermediate substrate to produce a floor section 1 having multiple continuous fiber reinforced resin strips 20 in predetermined positions.
  • the winding portion 40 around which the continuous fibers constituting the continuous fiber reinforced resin band 20 are wound may be used to connect the floor portion 1 to another structural material.
  • the first winding portion 40a and the second winding portion 40b and the third winding portion 40c and the fourth winding portion 40d provided on the side E1 of the floor portion 1 on the vehicle front side may be used as part of a connecting structure that connects the floor portion 1 to the toe board.
  • the fifth winding portion 40e and the sixth winding portion 40f and the seventh winding portion 40g and the eighth winding portion 40h provided on the side E2 of the floor portion 1 on the vehicle rear side may be used as part of a connecting structure that connects the floor portion 1 to the rear panel.
  • the ninth winding portion 40i, the tenth winding portion 40j, and the eleventh winding portion 40k provided on the front side of the side E3 on the vehicle right side of the floor portion 1 may be used as part of a connecting structure that connects the floor portion 1 to the right front pillar.
  • the twelfth winding portion 40l, the thirteenth winding portion 40m, and the fourteenth winding portion 40n provided on the rear side of the side E3 on the vehicle right side of the floor portion 1 may be used as part of a connecting structure that connects the floor portion 1 to the right center pillar.
  • the fifteenth winding portion 40o, the sixteenth winding portion 40p, and the seventeenth winding portion 40q provided on the front side of the side E4 on the vehicle left side of the floor portion 1 may be used as part of a connecting structure that connects the floor portion 1 to the left front pillar.
  • the 18th winding portion 40r, the 19th winding portion 40s, and the 20th winding portion 40t provided on the rear side of the vehicle left side E4 of the floor portion 1 may be used as part of a connecting structure that connects the floor portion 1 to the left center pillar.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the connection portion between the floor portion 1 and the right center pillar 3, taken along the extension direction of the first portion 20fc of the second inclined band portion 20f.
  • the 13th winding portion 40m penetrates the panel base material 10, and both axial ends are exposed on both sides of the floor portion 1.
  • the 13th winding portion 40m has bolt holes 41c formed along the axis and opening at both axial ends of the 13th winding portion 40m.
  • a connecting bolt 61 is inserted into the bolt hole 41c as a connecting member for connecting the floor portion 1 and the right center pillar 3.
  • the 13th winding portion 40m around which the continuous fiber is wound is inserted into a hole 6a provided in the side sill 6 and a hole 3b provided in the right center pillar 3, and the floor portion 1 is fastened to the side sill 6 and the right center pillar 3 using the connecting bolt 61 and a nut 63.
  • each winding section 40 is used to connect the floor section 1 to the toe board, rear panel, front pillar, and center pillar, respectively.
  • each continuous fiber reinforced resin band 20 is firmly connected to the other structural materials, loads are efficiently transmitted from the other structural materials to the continuous fiber reinforced resin band 20 during a vehicle collision or rollover, and the loads can be efficiently distributed via the continuous fiber reinforced resin band 20.
  • a continuous fiber reinforced resin band having two predetermined winding parts at both ends is exemplified, but the continuous fiber reinforced resin band in the technology disclosed herein is not limited to these examples.
  • a continuous fiber reinforced resin band may be arranged with two winding parts at both ends other than the combination of two winding parts exemplified above.
  • the planar pattern of each continuous fiber reinforced resin band is not limited to the example of the above embodiment, and may be designed arbitrarily according to the desired load transfer path.
  • 1 floor portion
  • 2 right front pillar
  • 3 right center pillar
  • 6 side sill
  • 10 panel base material
  • 12 tunnel portion
  • 20 continuous fiber reinforced resin band
  • 20a first longitudinal band portion
  • 20b second longitudinal band portion
  • 20c first widthwise band portion
  • 20d second widthwise band portion
  • 20e first oblique direction band portion
  • 20f second oblique direction band portion
  • 20g first orthogonal band portion
  • 20h second orthogonal band portion
  • 20i third orthogonal band portion
  • 20j fourth orthogonal band portion
  • 23 coating layer
  • 40 winding portion
  • 41 main body portion
  • 43 base portion
  • 61 connecting bolt
  • 63 nut

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Abstract

繊維強化樹脂複合材を用いて車体フロア構造を構成するにあたり、耐荷重を向上するとともに荷重伝達経路を確保する。 繊維強化樹脂複合材製の車体フロア構造は、繊維強化樹脂複合材からなるパネル基材と、パネル基材における他の構造材とそれぞれ接合される第１の接続部及び第２の接続部を両端として配置され、パネル基材上に縫い止めされた連続繊維を含む連続繊維強化樹脂帯と、を備える。

Description

車体フロア構造
　本開示の技術は、繊維強化樹脂複合材を用いた自動車の車体フロア構造に関する。
　近年、乗用車等の自動車の車体の軽量化を目的として、炭素繊維強化樹脂（以下、ＣＦＲＰと表記する）に代表される繊維強化樹脂を用いて車体の構造材を製造することが進められている。繊維強化樹脂製の構造材は、高い剛性を有し、特に繊維の配向方向に作用する圧縮応力あるいは引張応力に対して高い強度を発揮する。例えば特許文献１には、車体のフロアの一部を強化繊維を用いて構成した車両用パネル構造が開示されている。具体的に、特許文献１に記載の車両用パネル構造は、鋼板製のフロアトンネルやクロスメンバ、パネル支持部に対して、繊維強化樹脂製のパネルを固定した構成を有している。
特開２０１７－１６５１７３号公報
　ここで、特許文献１に記載の車両用パネル構造は、フロアのパネル部分のみに繊維強化樹脂を採用しており、未だ軽量化を進める余地がある。一方、車体のフロアは、トーボードやサイドシルなど複数の他の構造材と接合され、前方からの衝突（前方衝突）、後方からの衝突（後方衝突）又は側方からの衝突（側面衝突）などのあらゆる衝突や横転時に、入力される荷重に耐え得る強度あるいは剛性が必要となる。特に、入力される荷重を分散させて車体の変形を軽減するための荷重伝達経路の設計が必要とされる。
　そこで、本開示の技術は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、繊維強化樹脂複合材を用いて車体フロア構造を構成するにあたり、耐荷重を向上するとともに荷重伝達経路を確保することにある。
　上記課題を解決するために、本開示の技術のある観点によれば、繊維強化樹脂複合材製の車体フロア構造であって、繊維強化樹脂複合材からなるパネル基材と、上記パネル基材における他の構造材とそれぞれ接合される第１の接続部及び第２の接続部を両端として配置され、上記パネル基材上に縫い止めされた連続繊維を含む連続繊維強化樹脂帯と、を備える車体フロア構造が提供される。
　以上説明したように本開示の技術によれば、繊維強化樹脂複合材を用いて車体フロア構造を構成する場合であっても耐荷重を向上させるとともに荷重伝達経路を確保することができる。
本実施形態に係る車体フロア構造を含む車体構造の一部を模式的に示す斜視図である。 本実施形態に係る車体フロア構造を示す説明図である。 本実施形態に係る車体フロア構造におけるパネル基材に対する巻回部の固定方法の例を示す説明図である。 図２のＩ－Ｉ断面の矢視図である。 本実施形態に係る車体フロア構造のフロア部と右センターピラーとの接続部分の断面図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の技術の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　＜１．車体構造の概略＞
　まず、本実施形態に係る車体フロア構造を備えた車体構造の概略を説明する。
　図１は、車体フロア構造を含む車体構造の一部を模式的に示す斜視図である。図１に示す車体構造は、車体の左後方から右前方を見た状態を概略的に示している。なお、図１に示すように、本明細書において、車幅方向をＸ方向、車体前後方向（車長方向）をＹ方向、車体高さ方向をＺ方向と表記する場合がある。
　図１に示した車体構造は、フロア部１、フロントピラー２、センターピラー３及びサイドシル６等を備えている。フロントピラー２は、下端がサイドシル６の前端に接続され、上端が図示しないルーフピラーの前端に接続されている。センターピラー３は、下端がサイドシル６の車長方向中央部に接続され、上端が図示しないルーフピラーの車長方向中央部に接続される。図示しないルーフピラーは、車両の車室空間の上部に車長方向に沿って延在し、車両の屋根のサイド部分を形成する。サイドシル６は、車両の側部の下部に車長方向に沿って延在する。
　図１に示したフロア部１は、車幅方向の中央に、車長方向に沿って延びて形成されたトンネル部１２を有する。トンネル部１２は、例えば車体の前方に搭載されたエンジン又は駆動用モータから出力されるトルクを後輪側へ伝達するためのプロペラシャフトが配置される空間を形成する。
　なお、例えば前輪駆動用モータ及び後輪駆動用モータを車体の前方側及び後方側に備えた電気自動車や、各車輪の近くにそれぞれの車輪を駆動する四つの駆動用モータを備えた電気自動車など、プロペラシャフトが搭載されない車両の場合には、フロア部１にトンネル部１２が設けられていなくてもよい。
　フロア部１以外のフロントピラー２、センターピラー３、ルーフピラー及びサイドシル６は、それぞれ繊維強化樹脂を主体とする部材として構成されてもよい。繊維強化樹脂を主体とする部材とは、それぞれの部材が繊維強化樹脂製複合材のパネルにより構成される複合材をいい、金属製の補強材や締結部材を備える部材も含み得る。
　繊維強化樹脂製複合材は、主として炭素繊維やアラミド繊維からなる強化繊維と、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなるマトリックス樹脂とを含む繊維強化樹脂を成形して得られる部材である。ただし、強化繊維の種類は、炭素繊維及びアラミド繊維に限定されるものではない。また、強化繊維として、複数の種類の繊維が用いられてもよい。
　熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合合成樹脂）、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル－スチレン共重合合成樹脂）、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、又はポリイミド樹脂等が例示される。マトリックス樹脂は、これらの熱可塑性樹脂のうちの１種類、あるいは２種類以上の混合物により構成されてよい。あるいは、マトリックス樹脂は、これらの熱可塑性樹脂の共重合体であってもよい。熱可塑性樹脂が混合物である場合には、さらに相溶化剤が併用されてもよい。さらに、熱可塑性樹脂には、難燃剤として臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤、赤燐などが加えられてもよい。
　また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂等が例示される。マトリックス樹脂は、これらの熱硬化性樹脂のうちの１種類、あるいは２種類以上の混合物により構成されてよい。これらの熱硬化性樹脂が用いられる場合、熱硬化性樹脂に、適宜の硬化剤や反応促進剤が加えられてもよい。
　強化繊維は、軸方向に配向する繊維と、軸方向に対して交差する方向に配向する繊維とを適宜の割合で含んでいてよい。また、強化繊維は、所定の方向に連続して延びる連続繊維以外にも、数ミリ程度に切断された短繊維を含んでいてもよい。
　＜２．車体フロア構造の詳細＞
　続いて、本実施形態に係る車体フロア構造を詳細に説明する。
　図２は、本実施形態の車体フロア構造を説明するために示す図である。
　本実施形態の車体フロア構造では、フロア部１は、パネル基材１０と、複数の連続繊維強化樹脂帯２０を含んで構成される。複数の連続繊維強化樹脂帯２０は、ＴＦＰ（Talored　Fiber　Placement）工法を用いて形成される構成部分であり、パネル基材１０上に縫い止めされた連続繊維を含んで構成される。
　なお、パネル基材１０に配置される連続繊維強化樹脂帯２０は、パネル基材１０の立体形状に合わせて歪んで見えるものであるが、図２においては、理解を容易にするために、トンネル部１２による凹凸形状を考慮することなく連続繊維強化樹脂帯２０の平面形状が示されている。
　パネル基材１０は、フロア部１の全体形状を基礎づける部分である。パネル基材１０は、上述したフロントピラー２やセンターピラー３などと同様に、強化繊維及びマトリックス樹脂を含む繊維強化樹脂複合材により構成されて所定の剛性あるいは強度を有する。パネル基材１０が連続繊維を含む場合、例えば車幅方向及び車体前後方向へそれぞれ配向する連続繊維と、車体前後方向及び車幅方向に対してそれぞれプラスマイナス４５度を成す方向へ配向する連続繊維とを含むように構成される。これにより、パネル基材１０自体に、あらゆる方向に沿って作用する衝撃荷重に対する強度を持たせることができる。パネル基材１０の厚さは、所望の剛性が得られる厚さであれば特に限定されるものではないが、例えば０．２～１０．０ｍｍの範囲内の厚さとすることができる。
　パネル基材１０は、車体前側、車体後側、車体左側及び車体右側に複数の巻回部４０を有する。巻回部４０は、複数の連続繊維強化樹脂帯２０を構成する連続繊維が巻回される部材であり、それぞれの連続繊維強化樹脂帯２０の両端部となる。図２に示したフロア部１のパネル基材１０は、２０個の巻回部４０を有する。
　具体的に、パネル基材１０の車体前側の辺Ｅ１のトンネル部１２よりも右側に２つの第１巻回部４０ａ及び第２巻回部４０ｂが設けられている。また、パネル基材１０の車体前側の辺Ｅ１のトンネル部１２よりも左側に２つの第３巻回部４０ｃ及び第４巻回部４０ｄが設けられている。第１巻回部４０ａ及び第２巻回部４０ｂと、第３巻回部４０ｃ及び第４巻回部４０ｄがそれぞれ設けられた位置は、フロア部１と図示しないトーボードとが接合される接続部の位置と合わせられている。
　同様に、パネル基材１０の車体後側の辺Ｅ２のトンネル部１２よりも右側に第５巻回部４０ｅ及び第６巻回部４０ｆが設けられている。また、パネル基材１０の車体後側の辺Ｅ２のトンネル部１２よりも左側に第７巻回部４０ｇ及び第８巻回部４０ｈが設けられている。第５巻回部４０ｅ及び第６巻回部４０ｆと、第７巻回部４０ｇ及び第８巻回部４０ｈがそれぞれ設けられた位置は、フロア部１と図示しないリアパネルとが接合される接続部の位置と合わせられている。
　また、パネル基材１０の車体右側の辺Ｅ３の中央よりも前側に第９巻回部４０ｉ、第１０巻回部４０ｊ及び第１１巻回部４０ｋが設けられている。３つの巻回部が設けられた位置は、フロア部１と右フロントピラー２とが接合される接続部の位置と合わせられている。また、パネル基材１０の車体右側の辺Ｅ３の中央よりも後側に第１２巻回部４０ｌ、第１３巻回部４０ｍ及び第１４巻回部４０ｎが設けられている。３つの巻回部が設けられた位置は、フロア部１と右センターピラー３とが接合される接続部の位置と合わせられている。
　また、パネル基材１０の車体左側の辺Ｅ４の中央よりも前側に第１５巻回部４０ｏ、第１６巻回部４０ｐ及び第１７巻回部４０ｑが設けられている。３つの巻回部が設けられた位置は、フロア部１と左フロントピラーとが接合される接続部の位置と合わせられている。また、パネル基材１０の車体左側の辺Ｅ４の中央よりも後側に第１８巻回部４０ｒ、第１９巻回部４０ｓ及び第２０巻回部４０ｔが設けられている。３つの巻回部が設けられた位置は、フロア部１と左センターピラーとが接合される接続部の位置と合わせられている。
　なお、上記複数の巻回部を区別することを要しない場合には、巻回部４０と総称する。また、複数の連続繊維強化樹脂帯を区別することを要しない場合には、連続繊維強化樹脂帯２０と総称する。
　図３は、巻回部４０が固定されたパネル基材１０を見た平面図及びＩＩ－ＩＩ断面矢視図を示す。それぞれの巻回部４０は、例えば図３に示すように、巻回部４０の一部がパネル基材１０に含まれる連続繊維中に埋設されるようにしてパネル基材１０に固定され得る。図３に示した巻回部４０は、連続繊維が巻回される本体部４１と、本体部４１より大きい直径の基部４３とを有し、パネル基材１０を構成する繊維（図示では９０度に交差する方向に配向する繊維）により基部４３が押さえ込まれてパネル基材１０に固定されている。このような構成により、パネル基材１０を構成する連続繊維を切断することなく巻回部４０をパネル基材１０に強固に取り付けることができる。ただし、パネル基材１０への巻回部４０の取り付け方法は、上記の例に限定されるものではない。
　複数の連続繊維強化樹脂帯２０は、それぞれパネル基材１０上に縫い止められた連続強化繊維を含む帯状の繊維強化樹脂からなる構成部分である。それぞれの連続繊維強化樹脂帯２０は、パネル基材１０に設けられた複数の巻回部４０のいずれか２つを両端として配設されている。具体的に、それぞれの連続繊維強化樹脂帯２０は、パネル基材１０に設けられたいずれか２つの巻回部４０に巻回されて当該２つの巻回部４０の間を複数回往復するようにして配設された連続繊維を含む。当該連続繊維は、パネル基材１０のあらかじめ設計された位置に縫い止められながら、２つの巻回部４０の間を複数回往復して配置され、マトリックス樹脂とともに硬化されている。
　例えば複数の連続繊維強化樹脂帯２０は、車体前後方向に沿って配設された少なくとも一つの前後方向帯状部と、車幅方向に沿って配設された少なくとも一つの幅方向帯状部と、一部又は全部が車体前後方向及び車幅方向に対して交差する方向に配設された少なくとも一つの傾斜方向帯状部とを含み得る。
　図２に示したフロア部１の連続繊維強化樹脂帯２０は、計１０個の連続繊維強化樹脂帯２０を有する。具体的に、複数の連続繊維強化樹脂帯２０は、車体前後方向に沿って配設された２つの前後方向帯状部２０ａ，２０ｂと、車幅方向に沿って配設された２つの幅方向帯状部２０ｃ，２０ｄと、一部が車体前後方向及び車幅方向に対して交差する方向に配設された２つの傾斜方向帯状部２０ｅ，２０ｆとを含む。
　より具体的には、複数の連続繊維強化樹脂帯２０は、トンネル部１２の右側に、車体前後方向に沿って配設された第１前後方向帯状部２０ａと、それぞれトンネル部１２の左側に、車体前後方向に沿って配設された第２前後方向帯状部２０ｂとを含む。第１前後方向帯状部２０ａは、第２巻回部４０ｂと第６巻回部４０ｆとに巻回されてパネル基材１０に縫い止められた連続繊維を含む。第２前後方向帯状部２０ｂは、第３巻回部４０ｃと第７巻回部４０ｇとに巻回されてパネル基材１０に縫い止められた連続繊維を含む。
　また、複数の連続繊維強化樹脂帯２０は、車両前後方向の中央部よりも前側に、車幅方向に沿って配設された第１幅方向帯状部２０ｃと、車両前後方向の中央部よりも後側に、車幅方向に沿って配設された第２幅方向帯状部２０ｄとを含む。第１幅方向帯状部２０ｃは、第１１巻回部４０ｋと第１７巻回部４０ｑとに巻回されてパネル基材１０に縫い止められた連続繊維を含む。第２幅方向帯状部２０ｄは、第１２巻回部４０ｌと第１８巻回部４０ｒとに巻回されてパネル基材１０に縫い止められた連続繊維を含む。
　また、複数の連続繊維強化樹脂帯２０は、フロア部１の右前方から左後方に沿って配設された第１傾斜方向帯状部２０ｅと、フロア部１の左前方から右後方に沿って配設された第２傾斜方向帯状部２０ｆとを含む。第１傾斜方向帯状部２０ｅは、第１０巻回部４０ｊと第１９巻回部４０ｓとに巻回されてパネル基材１０に縫い止められた連続繊維を含む。この第１傾斜方向帯状部２０ｅは、車両右側の辺の前方に設けられた第１０巻回部４０ｊ及び車両左側の辺の後方に設けられた第１９巻回部４０ｓから車幅方向に沿って配設された２つの第１の部分２０ｅａ，２０ｅｃと、２つの第１の部分からそれぞれ屈曲して車体前後方向及び車幅方向に対して交差する方向に配設された第２の部分２０ｅｂとを含んで構成される。また、第２傾斜方向帯状部２０ｆは、第１３巻回部４０ｍと第１６巻回部４０ｐとに巻回されてパネル基材１０に縫い止められた連続繊維を含む。この第２傾斜方向帯状部２０ｆは、車両左側の辺の前方に設けられた第１６巻回部４０ｐ及び車両左側の辺の後方に設けられた第１３巻回部４０ｍから車幅方向に沿って配設された２つの第１の部分２０ｆａ，２０ｆｃと、２つの第１の部分からそれぞれ屈曲して車体前後方向及び車幅方向に対して交差する方向に配設された第２の部分２０ｆｂとを含んで構成される。
　さらに、図２に示した複数の連続繊維強化樹脂帯２０は、それぞれ車両前後方向に沿って配設された第１の部分と、第１の部分から屈曲して車幅方向に沿って配設された第２の分とを含む４つの直交帯状部を含む。具体的に、第１直交帯状部２０ｇは、第１巻回部４０ａと第９巻回部４０ｉとに巻回されてパネル基材１０に縫い止められた連続繊維を含む。この第１直交帯状部２０ｇは、車両前側の辺Ｅ１の右側に設けられた第１巻回部４０ａから車両前後方向に沿って配設された第１の部分２０ｇａと、第１の部分から屈曲して車幅方向に沿って車両右側の辺Ｅ３の前側に設けられた第９巻回部４０ｉの方向へ配設された第２の部分２０ｇｂとを有する。第２直交帯状部２０ｈは、第４巻回部４０ｄと第１５巻回部４０ｏとに巻回されてパネル基材１０に縫い止められた連続繊維を含む。この第２直交帯状部２０ｈは、車両前側の辺Ｅ１の左側に設けられた第４巻回部４０ｄから車両前後方向に沿って配設された第１の部分２０ｈａと、第１の部分から屈曲して車幅方向に沿って車両左側の辺Ｅ４の前側に設けられた第１５巻回部４０ｏの方向へ配設された第２の部分２０ｈｂとを有する。
　また、第３直交帯状部２０ｉは、第５巻回部４０ｅと第１４巻回部４０ｎとに巻回されてパネル基材１０に縫い止められた連続繊維を含む。この第３直交帯状部２０ｉは、車両後側の辺Ｅ２の右側に設けられた第５巻回部４０ｅから車両前後方向に沿って配設された第１の部分２０ｉａと、第１の部分から屈曲して車幅方向に沿って車両右側の辺Ｅ３の後側に設けられた第１４巻回部４０ｎの方向へ配設された第２の部分２０ｉｂとを有する。第４直交帯状部２０ｊは、第８巻回部４０ｈと第２０巻回部４０ｔとに巻回されてパネル基材１０に縫い止められた連続繊維を含む。この第４直交帯状部２０ｊは、車両後側の辺Ｅ２の左側に設けられた第８巻回部４０ｈから車両前後方向に沿って配設された第１の部分２０ｊａと、第１の部分から屈曲して車幅方向に沿って車両左側の辺Ｅ４の後側に設けられた第２０巻回部４０ｔの方向へ配設された第２の部分２０ｊｂとを有する。
　図４は、図２のＩ－Ｉ断面の矢視図を示す。図４に示す位置において、第２幅方向帯状部２０ｄ、第２傾斜方向帯状部２０ｆ及び第３直交帯状部２０ｉの３つの帯状部がまとめて被覆層２３により被覆されている。この他、それぞれの連続繊維強化樹脂帯２０が、一つずつ、あるいは、複数まとめて被覆層２３により被覆されている。被覆層は、繊維強化樹脂を用いて形成されてもよく、強化繊維を含まない樹脂を用いて形成されてもよい。これにより、連続繊維強化樹脂帯２０の連続繊維が表面に露出することがない構成とされ、フロア部１に荷重が入力された際に、連続繊維強化樹脂帯２０がパネル基材１０から分離しづらくなるとともに、連続繊維が解れることを抑制することができる。
　このように構成される本実施形態の車体フロア構造では、複数の連続繊維強化樹脂帯２０が、トーボード、左右のフロントピラー、左右のセンターピラー及びリアパネルに接続される接続部のいずれか２つの接続部（第１の接続部及び第２の接続部）を両端として配設されて形成されている。したがって、車両の衝突時や横転時等に車体に入力される荷重を、複数の連続繊維強化樹脂帯２０を介して他の構造材へと伝達させて、衝突荷重を分散させることができる。
　また、これらの連続繊維強化樹脂帯２０は、車体前後方向に沿って配設された第１前後方向帯状部２０ａ及び第２前後方向帯状部２０ｂと、車幅方向に沿って配設された第１幅方向帯状部２０ｃ及び第２幅方向帯状部２０ｄと、一部が車体前後方向及び車幅方向に対して交差する方向に配設された第１傾斜方向帯状部２０ｅ及び第２傾斜方向帯状部２０ｆとを含む。したがって、車両前後方向及び車幅方向に生じる圧縮応力や引張応力に対する強度が高められるとともに、フロア部１のねじり剛性が高められている。
　これにより、本実施形態の車体フロア構造は、フルラップ衝突やオフセット衝突等の前方衝突時にトーボードを介して入力される車両前後方向（０度方向）あるいはオフセット方向の衝突荷重に対する剛性が高められるとともに荷重を分散させることができる。また、車体フロア構造は、前方衝突時あるいは横転によるルーフクラッシュ時に左右のフロントピラーを介して入力される０度方向、車幅方向（９０度方向）あるいは４５度方向の衝突荷重やねじり荷重に対する剛性が高められるとともに荷重を分散させることができる。
　また、車体フロア構造は、側面衝突時に左右のセンターピラーを入力される９０度方向の衝突荷重遺体する剛性が高められるとともに荷重を分散させることができる。さらに、車体フロア構造は、前方衝突時あるいは後方衝突時にリアパネルを介して入力される０度方向あるいは４５度方向の衝突荷重やねじり荷重に対する剛性が高められるとともに荷重を分散させることができる。
　このようにして、繊維強化樹脂複合材製の車体フロア構造では、フロア部１の耐荷重が向上するとともに、衝突時や横転時等に入力される荷重を効率的に分散させることができ、車体の変形を軽減して被害を軽減することができる。
　＜３．製造方法＞
　続いて、ＴＦＰ工法を利用した車体フロア構造の一例を説明する。ただし、以下に説明する車体フロア構造の製造方法は一例にすぎず、本実施形態に係る車体フロア構造を製造する方法は、以下の例に限定されるものではない。
　まず、例えば成形型等を用いてＣＦＲＰのプリプレグを積層し、パネル基材１０に相当する、半溶融状態の中間基材を形成する。このとき、あらかじめ設計された他の構造材との接続部の位置にそれぞれ巻回部４０が取り付けられる。図２に示したパネル基材１０の場合、それぞれの巻回部４０は、中間基材の厚さ方向に軸方向を合わせて設けられる。例えばプリプレグを積層する途中で、プリプレグに含まれる連続繊維の間に巻回部４０の本体部４１を挿入するとともに、当該連続繊維により巻回部４０の基部４３を押さえて、中間基材中に巻回部４０の一部を埋設させる（図３を参照）。なお、中間基材の形成方法は特に限定されるものではない。
　次いで、あらかじめ設計された位置に沿って中間基材に対して連続繊維を縫い止めながらいずれか２つの巻回部４０に交互に繰り返し連続繊維を巻回させ、中間基材上に帯状の連続繊維を配置する。それぞれの連続繊維強化樹脂帯２０に対応する位置に、帯状の連続繊維を配置する工程を繰り返す。次いで、中間基材に縫い止められた帯状の連続繊維にマトリックス樹脂を含侵させ、複数の連続繊維強化樹脂帯２０をプリフォームする（ＴＦＰ工法）。
　次いで、一つ又は複数の帯状の連続繊維を被覆するようにして、被覆層２３を形成するための樹脂あるいはＣＦＲＰのプリプレグを積層する。次いで、中間基材と併せて、プリフォームされた連続繊維強化樹脂帯及び被覆層を硬化させることで、所定の位置に複数の連続繊維強化樹脂帯２０を有するフロア部１を製造することができる。
　＜４．変形例＞
　本実施形態において、連続繊維強化樹脂帯２０を構成する連続繊維が巻回される巻回部４０が、フロア部１と他の構造材との接続に用いられてもよい。具体的に、フロア部１の車両前側の辺Ｅ１に設けられた第１巻回部４０ａ及び第２巻回部４０ｂと第３巻回部４０ｃ及び第４巻回部４０ｄは、フロア部１をトーボードに連結する連結構造の一部として用いられてもよい。同様に、フロア部１の車両後側の辺Ｅ２に設けられた第５巻回部４０ｅ及び第６巻回部４０ｆと第７巻回部４０ｇ及び第８巻回部４０ｈは、フロア部１をリアパネルに連結する連結構造の一部として用いられてもよい。
　また、フロア部１の車両右側の辺Ｅ３の前側に設けられた第９巻回部４０ｉ、第１０巻回部４０ｊ及び第１１巻回部４０ｋは、フロア部１を右フロントピラーに連結する連結構造の一部として用いられてもよい。また、フロア部１の車両右側の辺Ｅ３の後側に設けられた第１２巻回部４０ｌ、第１３巻回部４０ｍ及び第１４巻回部４０ｎは、フロア部１を右センターピラーに連結する連結構造の一部として用いられてもよい。同様に、フロア部１の車両左側の辺Ｅ４の前側に設けられた第１５巻回部４０ｏ、第１６巻回部４０ｐ及び第１７巻回部４０ｑは、フロア部１を左フロントピラーに連結する連結構造の一部として用いられてもよい。また、フロア部１の車両左側の辺Ｅ４の後側に設けられた第１８巻回部４０ｒ、第１９巻回部４０ｓ及び第２０巻回部４０ｔは、フロア部１を左センターピラーに連結する連結構造の一部として用いられてもよい。
　図５は、フロア部１と右センターピラー３との接続部分の断面図であり、第２傾斜方向帯状部２０ｆの第１の部分２０ｆｃが延びる方向に沿った断面図を示す。
　第１３巻回部４０ｍは、パネル基材１０を貫通し、軸方向の両端部がフロア部１の両面に露出している。第１３巻回部４０ｍは、軸心に沿って形成されて第１３巻回部４０ｍの軸方向両端に開口したボルト孔４１ｃを有する。ボルト孔４１ｃには、フロア部１と右センターピラー３とを連結するための連結部材としての連結ボルト６１が挿入される。連続繊維が巻回された第１３巻回部４０ｍは、サイドシル６に設けられた孔６ａ及び右センターピラー３に設けられた孔３ｂに挿入され、連結ボルト６１及びナット６３を用いてフロア部１とサイドシル６及び右センターピラー３が締結される。
　図示は省略するが、それぞれの巻回部４０は、それぞれフロア部１とトーボード、リアパネル、フロントピラー及びセンターピラーとをそれぞれ接続するために用いられる。
　このように、巻回部４０が、フロア部１と他の構造材とを連結する連結構造の一部として用いられることにより、フロア部１に対する他の構造材の位置決めを行うための構成、及び、フロア部１と他の構造材とを連結するための連結部材を別途設けることが不要となる。また、それぞれの連続繊維強化樹脂帯２０と他の構造材とが強固に連結されるために、車両の衝突時や横転時等に他の構造材から連続繊維強化樹脂帯２０へ効率的に荷重が伝達され、さらに連続繊維強化樹脂帯２０を介して荷重を効率的に分散させることができる。
　特に、従来の鋼板製のフロアの場合にはスポット溶接などにより接合強度が担保されていたが、繊維強化樹脂複合材からなるフロアの場合、スポット溶接という手法は取り得ない。また、例えば接着剤を用いてフロアと他の構造材を接着した場合には、荷重入力時に容易に剥離するおそれがある。これに対して、巻回部を連結構造の一部として用いて、巻回部を他の構造材に設けられた孔に貫通させて締結することで、フロア部と他の構造材との接合強度を確保することができる。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の技術の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術は係る例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、上記の実施形態及び各変形例を互いに組み合わせた態様も、当然に本開示の技術的範囲に属する。
　例えば上記実施形態では、それぞれ所定の２つの巻回部を両端とする連続繊維強化樹脂帯を例示したが、本開示の技術における連続繊維強化樹脂帯は、これらの例に限定されない。上記例示した２つの巻回部の組み合わせ以外の２つの巻回部を両端として連続繊維強化樹脂帯が配設されてもよい。また、それぞれの連続繊維強化樹脂帯の平面パターンについても上記実施形態の例に限定されるものではなく、所望の荷重伝達経路（ロードパス）に応じて任意に設計されてよい。
１：フロア部、２：右フロントピラー、３：右センターピラー、６：サイドシル、１０：パネル基材、１２：トンネル部、２０：連続繊維強化樹脂帯、２０ａ：第１前後方向帯状部、２０ｂ：第２前後方向帯状部、２０ｃ：第１幅方向帯状部、２０ｄ：第２幅方向帯状部、２０ｅ：第１傾斜方向帯状部、２０ｆ：第２傾斜方向帯状部、２０ｇ：第１直交帯状部、２０ｈ：第２直交帯状部、２０ｉ：第３直交帯状部、２０ｊ：第４直交帯状部、２３：被覆層、４０：巻回部、４１：本体部、４３：基部、６１：連結ボルト、６３：ナット
 

Claims (5)

  1. 　繊維強化樹脂複合材製の車体フロア構造であって、
    　繊維強化樹脂複合材からなるパネル基材と、
    　前記パネル基材における他の構造材とそれぞれ接合される第１の接続部及び第２の接続部を両端として配置され、前記パネル基材上に縫い止めされた連続繊維を含む連続繊維強化樹脂帯と、
    　を備える、車体フロア構造。
  2. 　前記接続部に設けられ、前記連続繊維が巻回された巻回部を備え、
    　前記連続繊維は、
    　前記第１の接続部及び前記第２の接続部に設けられた前記巻回部にそれぞれ巻回されるとともに、前記第１の接続部及び前記第２の接続部の間を複数回往復して配置されている、
    　請求項１に記載の車体フロア構造。
  3. 　前記連続繊維強化樹脂帯を複数備え、
    　複数の前記連続繊維強化樹脂帯は、
    　前記車体前後方向に沿って配設された少なくとも一つの前後方向帯状部と、
    　前記車幅方向に沿って配設された少なくとも一つの幅方向帯状部と、
    　一部又は全部が前記車体前後方向及び前記車幅方向に対してそれぞれ交差する方向に配設された少なくとも一つの傾斜方向帯状部と、
    　を含む、請求項１に記載の車体フロア構造。
  4. 　前記傾斜方向帯状部は、
    　前記車体前後方向又は前記車幅方向に沿って配設された第１の部分と、
    　前記第１の部分から屈曲し前記車体前後方向及び前記車幅方向に対してそれぞれ交差する方向に配設された第２の部分と、
    　を含む、請求項３に記載の車体フロア構造。
  5. 　前記巻回部は、前記車体フロア構造と前記他の構造材とを連結する連結構造に用いられる、請求項２に記載の車体フロア構造。
     
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04135720A (ja) * 1990-09-27 1992-05-11 Mazda Motor Corp 繊維強化樹脂成形品の製造方法
JP2017061170A (ja) * 2015-09-24 2017-03-30 マツダ株式会社 車体補強構造
JP2017165173A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 マツダ株式会社 車両用パネル構造

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04135720A (ja) * 1990-09-27 1992-05-11 Mazda Motor Corp 繊維強化樹脂成形品の製造方法
JP2017061170A (ja) * 2015-09-24 2017-03-30 マツダ株式会社 車体補強構造
JP2017165173A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 マツダ株式会社 車両用パネル構造

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