乘用车车室用结构体及其制造方法.pdf

本发明提供一种乘用车车室用结构体、及其制造方法。所述结构体用于构成乘用车的车室，其构成为硬壳式结构，所述硬壳式结构是从车室的前部侧至后部侧的结构体整体由纤维增强树脂一体构成的，在结构体的前部侧及后部侧中的至少前部侧具有朝向后部侧开口的碗状结构部，在结构体的两侧部具有侧壁部，所述侧壁部由与碗状结构部相连、且在结构体的前后方向延伸的垂直壁构成。本发明能够提供一种车室用结构体，所述车室用结构体的设计的自由度高，能够实现用于乘客安全性的优异的刚性结构，并且能够实现成型的容易化、优异的批量生产率，能够降低制造成本。

权利要求书一种乘用车车室用结构体，是用于构成乘用车的车室的结构体，其特征在于，所述结构体构成为硬壳式结构，所述硬壳式结构是从车室的前部侧至后部侧的结构体整体由纤维增强树脂一体构成的，在结构体的前部侧及后部侧中的至少前部侧具有朝向后部侧开口的碗状结构部，在结构体的两侧部具有侧壁部，所述侧壁部由与上述碗状结构部相连、且在结构体的前后方向延伸的垂直壁构成。
如权利要求1所述的乘用车车室用结构体，其中，在所述结构体的后部侧也设置有朝向前部侧开口的碗状结构部。
如权利要求1或2所述的乘用车车室用结构体，其中，在所述结构体的至少包括所述碗状结构部在内的部位设置有在所述结构体的前后方向至少部分延伸的、由垂直壁构成的龙骨。
如权利要求3所述的乘用车车室用结构体，其中，所述龙骨构成为在所述碗状结构部内、由所述碗状结构部的底面至顶面延伸的垂直壁。
如权利要求1～4中任一项所述的乘用车车室用结构体，其中，在所述结构体上设置有在其宽度方向延伸的肋筋。
如权利要求1～5中任一项所述的乘用车车室用结构体，其中，在由所述碗状结构部的开口边缘部及与其相连的所述侧壁部的上边缘部形成的、朝向上方开口的结构体开口部的开口边缘部中的至少所述侧壁部的上边缘部，设置有沿着开口边缘部延伸的舷缘。
如权利要求6所述的乘用车车室用结构体，其中，所述结构体开口部的开口边缘部形成为结构体的成型中使用的锥模能够出入的形状。
如权利要求1～7中任一项所述的乘用车车室用结构体，其中，所述碗状结构部构成为负荷的支承部，所述负荷是从在结构体的前后方向上被邻接配置在所述碗状结构部的外侧的车辆结构部传递过来。
如权利要求1～8中任一项所述的乘用车车室用结构体，其中，所述乘用车车室用结构体还具有与所述车室用结构体接合、补充和增强车室的结构的辅助结构体，所述辅助结构体至少具有在朝向车辆前后方向的方向开口、且在车室的整个横截面展开的主开口部，在所述主开口部周围具有呈环状连续地延伸的环状壁，并且所述辅助结构体具有与所述环状壁连接、从所述环状壁开始在车辆前后方向延伸的与所述车室用结构体接合的接合壁，这些结构体构成部分的整体由纤维增强树脂一体构成。
如权利要求9所述的乘用车车室用结构体，其中，所述辅助结构体包括与所述车室用结构体的后部侧接合的后部侧辅助结构体。
如权利要求10所述的乘用车车室用结构体，其中，所述后部侧辅助结构体具有从所述环状壁朝向后部侧、沿着所述车室用结构体的形状弯曲延伸的弯曲壁。
如权利要求11所述的乘用车车室用结构体，其中，在所述弯曲壁的车辆宽度方向两侧形成有开口部。
如权利要求11或12所述的乘用车车室用结构体，其中，在所述车室用结构体上设置有在车辆前后方向延伸的作为增强垂直壁的龙骨，所述弯曲壁与所述龙骨接合为一体。
如权利要求9所述的乘用车车室用结构体，其中，所述辅助结构体包括与所述车室用结构体的前部侧接合的前部侧辅助结构体。
如权利要求14所述的乘用车车室用结构体，其中，所述前部侧辅助结构体具有在宽度方向横跨所述车室用结构体地延伸的横跨壁。
如权利要求9所述的乘用车车室用结构体，其中，所述辅助结构体包括与所述车室用结构体的后部侧接合的后部侧辅助结构体和与前部侧接合的前部侧辅助结构体。
如权利要求16所述的乘用车车室用结构体，其中，所述后部侧辅助结构体和所述前部侧辅助结构体的环状壁之间通过在车辆前后方向延伸的连接壁被连接为一体。
如权利要求17所述的乘用车车室用结构体，其中，所述连接壁构成翼型门的铰链安装部。
如权利要求9～17中任一项所述的乘用车车室用结构体，其中，所述环状壁构成门的铰链安装部。
如权利要求1～19中任一项所述的乘用车车室用结构体，其中，至少一部分使用面板结构体构成，所述面板结构体包括连接有多个FRP结构要素而成的集合体，所述FRP结构要素由平面形状形成为五边形或六边形的多边形的纤维增强树脂成型体构成，加强件在所述多边形的所有边部形成闭环形状、构成闭环棱结构，所述闭环形状的内侧构成为面结构。
如权利要求20所述的乘用车车室用结构体，其中，所述面板结构体具有弯曲部，所述弯曲部使用沿所述多边形的至少一个对角线折弯的FRP结构要素构成。
如权利要求20或21所述的乘用车车室用结构体，其中，在所述面板结构体中，构成相互邻接的FRP结构要素的闭环棱结构的加强件彼此被一体成型、或一体接合。
如权利要求20～22中任一项所述的乘用车车室用结构体，其中，在所述面板结构体中，构成所述FRP结构要素的闭环棱结构的加强件的配设密度被赋予相对高的密度和相对低的密度。
一种乘用车车室用结构体的制造方法，其特征在于，将权利要求1～8中任一项所述的乘用车车室用结构体的所有部位一体成型。
如权利要求24所述的乘用车车室用结构体的制造方法，其中，将乘用车车室用结构体的所有部位在同一成型工序中、实质上同时地一次成型。
一种乘用车车室用结构体的制造方法，其特征在于，在制造权利要求5～8中任一项所述的乘用车车室用结构体时，将结构体成型为在包含龙骨、肋筋中的至少一个的部位被分割的分割结构体，在成型后，将分割结构体彼此接合。
一种乘用车车室用结构体的制造方法，其特征在于，在制造权利要求6～8中任一项所述的乘用车车室用结构体之后，接合龙骨、肋筋、舷缘中的至少一个。
一种乘用车车室用结构体的制造方法，其特征在于，使用锥模和芯盒将权利要求1～8中任一项所述的乘用车车室用结构体成型。

说明书乘用车车室用结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及乘用车(不包括赛车)的车室用结构体和其制造方法，特别涉及适于电动车或混合动力汽车的、实质上能够将整体形成为一体的乘用车车室用结构体、及其制造方法。
背景技术
对于电动车、燃料电池车、混合动力汽车等，车辆行驶用的动力源可使用电动马达，由于电动马达的车辆搭载位置上的自由度高，所以车身设计的自由度显著提高。因此，用于构成车室的车室骨架结构体的形状或结构的自由度也大大增加。另外，对于上述车辆行驶用的动力源可使用电动马达的汽车，综合观察，二氧化碳的排出量少，作为地球环境适应型的车辆受到关注。特别是近年来，也采用LCA(Life Cycle Assessment，生命周期评估)的观点，对从也包含材料在内的车辆制造阶段直至车辆使用时、车辆报废为止的整个生命周期的二氧化碳排出量的减少进行评价。
另一方面，汽车中，作为基本的要求规范，要求以下方面：用于确保碰撞时等乘客的安全性的构成、用于降低燃料消耗率等的车身的轻质化、和优异的批量生产率和制造成本降低等。作为用于提高乘客安全性的结构，以下设计思想受到关注：例如优选是对于乘客的所处空间即车室，制成能够尽量抑制变形的刚性结构；对于与车室结构部相连的车辆前部部分、后部部分，为了有效地吸收碰撞时(正面碰撞及后面碰撞时等)等的来自外部的冲击、使对车室内的影响为最小限度，制成柔性结构(也称作可挤压结构)。另外，为了确保乘客的安全性，也要求用于将翻车时等的来自外部的冲击负荷对车室内的影响控制在最小限度的设计。
作为包括车身的轻质化在内的、用于确保碰撞时等乘客的安全性的构成，例如提出了用纤维增强树脂构成车身骨架部的结构(例如专利文献1)。该专利文献1中公开的结构如下所述：独立地形成构成车身的下部的车身骨架部和车室部，由纤维增强复合材料形成车身骨架部，使该部分具有冲击能量吸收性能。
但是，该专利文献1中公开的结构为独立形成车身骨架部和车室部的构成，因此生产率、特别是批量生产率的改善有限。因此，不能形成对于减少制造成本特别有利的构成。另外，对于位于车室部的下部的车身骨架部，在用于吸收冲击能量等的结构上加以改进，但对于车室部，没有特殊考虑在用于提高乘客的安全性的、尽可能抑制变形的刚性结构构成等的改进。即，对于车室内的乘客，虽然考虑到通过利用车身骨架部的冲击能量吸收来确保安全性，但是从通过抑制车室的变形、或抑制从外部向车室内的负荷传递来确保乘客的安全性的方面考虑，不能说是经过充分考虑的结构。另外，在通常的金属制的车身中，如果要想增强车室构成部，则增强部件的装配或利用焊接等的接合需要花费很大的工夫，并且不能期待由纤维增强树脂那样的成型带来的连续性，故轻质化困难。
专利文献1：日本特开2010‑23706号公报
发明内容
如上所述，已知在位于车室部的下部的车身骨架部(下部底部)使用纤维增强树脂以发挥其特征的结构，但特别是从提高车室内的乘客的安全性的方面考虑，来综合考虑包括车室构成部分和下部底部的部位的整体而成的结构，这种考虑下的结构并不公知。
因此，本发明的课题在于：综合考虑包括汽车的车室构成部分和其下部车辆底部的部位，并且也考虑在动力源能够使用电动马达的汽车中的车身设计的自由度的增大，基于以上述考虑为前提的新概念，达成用于确保乘客安全性、车室形成用的优异的刚性结构，并且提供实现一体成型性的容易化、具有优异的批量生产率、能够降低制造成本的乘用车车室用结构体及其制造方法。
为了解决上述课题，本发明的乘用车车室用结构体是用于构成乘用车的车室的结构体，其特征在于，所述结构体构成为硬壳式结构(monocoque structure)，所述硬壳式结构是从车室的前部侧至后部侧的结构体整体由纤维增强树脂一体构成的，在结构体的前部侧及后部侧中的至少前部侧具有朝向后部侧开口的碗状结构部，在结构体的两侧部具有侧壁部，所述侧壁部由与上述碗状结构部相连、且在结构体的前后方向延伸的垂直壁构成。需要说明的是，本发明中，以所谓的乘用车作为对象，乘客乘降用的开口部非常小的赛车的硬壳式结构的应用困难，因此，不在本发明的对象之内。另外，上述碗状结构部是包括半开圆顶形状或方形碗状形状等的、朝向结构体的前后方向(汽车的前后方向)开口的所有形状的碗状结构部的概念。
在上述本发明的乘用车车室用结构体中，通过在车室用结构体上设置碗状结构部和侧壁部，能够使用于构成车室的主要结构部的整体为硬壳式结构，由纤维增强树脂一体构成。即，与如上所述的现有结构相比时，形成包括汽车的车室构成部分和位于其下部的车辆底部在内的部位一体形成的乘用车车室用结构体的形态，在这些部分全部被一体形成的方面，为与现有技术基本上不同的新概念的结构体形态。对于通常的轿车型汽车，作为上述碗状结构部，可以设置朝向后部侧开口的前部碗状结构部和朝向前部侧开口的后部碗状结构部两者，但对于掀背式轿车型等一部分车型，也能够为仅制成前部碗状结构部的结构。对于上述碗状结构部，只要确保成型时的模的起模结构，就能将车室用结构体整体一体成型。通过使由纤维增强树脂形成的乘用车车室用结构体的整体为硬壳式结构，能够实现轻质化，并且能够容易确保车室构成部整体所需的刚性，达成车室所需的刚性结构，提高对乘客的安全性。另外，该硬壳式结构的至少一部分为以纤维增强树脂为外层的夹心结构时，能够获得更加轻质化和刚性结构。而且，该乘用车车室用结构体构成为包括位于车室的下部的车辆底部在内的硬壳式结构，因此，能够将整体一体成型，部件件数变得非常少，制造变得容易，能够得到优异的生产率、特别优异的批量生产率，并且能够降低制造成本。进而，如上所述，在动力源能够使用电动马达的汽车中，车身设计的自由度大大增加，这一优点也能反映在硬壳式结构的自由度中，由此硬壳式结构的简化、单纯形状化、成型时的脱模容易化等也变得可能，也能够谋求生产率等的进一步提高。
在上述本发明的乘用车车室用结构体中，如上所述，也可以为在上述结构体的后部侧也设置有朝向前部侧开口的碗状结构部的构成。
另外，在上述本发明的乘用车车室用结构体中，特别优选下述结构：在上述结构体的至少包括上述碗状结构部(前部碗状结构部、或前部碗状结构部及后部碗状结构部)的部位设置有在该结构体的前后方向至少部分延伸的、由垂直壁构成的龙骨(keel)。龙骨可以为1根，根据需要也可以同时设置2根以上。如果设置上述龙骨，则结构体的至少包括碗状结构部在内的部位被增强，该部位的强度·刚性显著提高。因此，能够确保作为乘用车车室用结构体整体的、特别是用于达成车室所需的刚性结构的刚性。
特别优选上述龙骨构成为在碗状结构部内、从该碗状结构部的底面至顶面延伸的垂直壁。如果为这样的龙骨结构，则更可靠地增强碗状结构部，更可靠地提高碗状结构部的强度·刚性、进而结构体整体的强度·刚性。
另外，在上述本发明的乘用车车室用结构体中，优选在该结构体上设置有在其宽度方向(即车宽度方向)延伸的肋筋。肋筋可以在结构体宽度方向上部分延伸，但优选实质上在整个宽度(即在两侧壁部间、或者在碗状结构部的结构体宽度方向两壁间)延伸。另外，所述肋筋也可以为1根，根据需要也可以同时设置2根以上。进而，肋筋的延伸设置方向只要实质上为结构体的宽度方向即可，与前后方向垂直的方向当然可以，也可以为相对于其垂直方向倾斜延伸的方向。如果设置上述肋筋，则在与上述龙骨交叉的方向上，结构体的强度·刚性提高，特别是结构体整体的扭转刚性提高，更可靠地达成车室所需的刚性结构。该肋筋特别优选设置在侧壁部的结构体前后方向中央部上，进而优选以沿着开口边缘的至少一部分延伸的方式设置在碗状结构部的开口部上。
另外，在上述本发明的乘用车车室用结构体中，优选在由上述碗状结构部的开口边缘部及与其相连的上述侧壁部的上边缘部形成的、朝向上方开口的结构体开口部的开口边缘部中的至少上述侧壁部的上边缘部，设置有沿着开口边缘部延伸的舷缘。该舷缘发挥开口边缘部的增强·提高刚性的作用，通过该作用，起到更可靠地提高结构体整体的强度·刚性的作用。而且，在该结构中，上述结构体开口部的开口边缘部优选形成为结构体的成型中使用的锥模能够出入的形状。通过如上所述构成，在结构体的成型时，能够容易地进行锥模的装卸，结构体的成型变得容易。需要说明的是，对于上述龙骨、肋筋、舷缘本身的横截面形状，没有特别限定，可以采用各种截面形状。例如，不仅可以采用平板状的垂直壁和水平壁形状，还可以采用I形、T形、L形、倒L形、Z形、C形、心形等各种截面形状。上述龙骨、肋筋、舷缘可以以使金属、树脂(也包括纤维增强树脂)、纤维增强树脂为外层的夹心结构等形成。
另外，在上述本发明的乘用车车室用结构体中，优选上述碗状结构部能够形成构成为负荷的支承部的结构，所述负荷是从结构体的前后方向上被邻接配置在上述碗状结构部的外侧的车辆结构部传递过来。本发明的乘用车车室用结构体构成车室的主要结构部，因此，在结构体的前侧能够配置比乘用车的车室更靠近前侧的部分、即车辆的前部，在结构体的后侧能够配置比乘用车的车室更靠近后侧的部分、即车辆的后部。在所述前部和后部，由于正面碰撞或后面碰撞，能够对结构体的碗状结构部施加冲击等负荷，因此使此时的负荷被具有刚性结构的车室用结构体承受。由此，更可靠地确保车室内的乘客的安全性。另外，此时，如果使车辆的前部和后部构成为可挤压的结构，则能够实现如下对于乘客的安全性确保来说理想的整体构成：由可挤压的结构适当地吸收由碰撞等产生的冲击，同时由车室用结构体的刚性结构挡住将要传递到车室内的负荷。另外，也有时在所述前部和后部具有车轮或车轴、悬架之类驱动系部件的安装结构。此时，来自这些驱动系部件的与驱动有关的负荷有可能从前部或后部向车室用结构体的碗状结构部传递，因此，使此时的负荷被具有刚性结构的车室用结构体承受。由此，车室结构体能够具有作为驱动系部件的支承结构的功能，形成能够进一步降低制造成本的乘用车车室用结构体。
本发明中，作为车室用结构体(包括后述的辅助结构体和面板结构体)中使用的纤维增强树脂的增强纤维，没有特别限定，可以使用碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等，进一步也可以采用将这些增强纤维组合而得到的混合构成。另外，作为纤维增强树脂的基体树脂，没有特别限定，可以使用热固性树脂、热塑性树脂的任一种。作为可使用的热固性树脂，代表地可以举出环氧树脂。使用热固性树脂时的成型中，能够应用RTM(Resin Transfer Molding，树脂传递模塑成型)或使用预浸料坯的加压成型等成型方法。热塑性树脂的情况，除上述成型法以外，也可以应用注射成型。作为可使用的热塑性树脂，例如可以使用聚酰胺(尼龙6、尼龙66等)、聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等)、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、ABS、液晶聚酯、或丙烯腈和苯乙烯的共聚物等。可以为它们的混合物。另外，可以为尼龙6和尼龙66的共聚尼龙那样共聚的物质。进而，根据想要得到的成型品的要求特性，可以添加阻燃剂、耐气候改良剂、其他抗氧化剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、增容剂、导电性填料等。
本发明的乘用车车室用结构体的制造方法，其特征在于，将如上所述的乘用车车室用结构体的所有部位一体成型。通过一体成型，能够同时实现生产率的提高和确保必要的强度·刚性这两者。
另外，在上述本发明的乘用车车室用结构体的制造方法中，能够将乘用车车室用结构体的所有部位在同一成型工序中、实质上同时地一次成型。即，将欲成型的结构体的所有部位在同一成型工序(例如，在相同的成型模内)、一次地同时成型，效率非常好地、短时间成型目标形态的结构体。
另外，在制造具有上述龙骨或肋筋的乘用车车室用结构体时，也可以采用下述方法，即，首先将结构体成型为在包含龙骨、肋筋的至少一个的部位被分割的分割结构体(即2个以上的多个分割结构体)，在成型后，将分割结构体彼此接合的方法。在采用该方法的情况下，例如能够如下进行：将龙骨或肋筋在其最终形态的厚度方向上分割，将分割成型的龙骨或肋筋部分彼此接合成一体，完成规定的最终形态的龙骨或肋筋，同时完成最终形态的车室用结构体的整体结构。如果如上进行，则能够确保被分割的龙骨或肋筋部分彼此接合时较大的接合面积，能够确保高接合强度，同时相互的接合面也能够形成平坦面，因此，对位或接合操作也能够变得容易，能够谋求结构体整体的制造的容易化。
进而，在本发明的乘用车车室用结构体的制造方法中，能够使用锥模和芯盒将结构体成型。例如，从上述结构体开口部的开口边缘部的上方插入锥模的上模，对于碗状结构部的内面侧等锥模不能到达的部位配置芯盒，形成规定的成型形状，在该状态下，在作为下模和上模的锥模及芯盒间例如注射含有增强纤维的热塑性树脂，使树脂冷却固化后，将锥模向上方脱模，从空的空间除去芯盒，由此能够进行规定的一体成型、以及一次成型。代替注射成型，也能够使用RTM成型或利用预浸料坯等的加压成型。作为上述芯盒，可以使用弹性体或填充有粒子的袋状体、以及能够膨胀收缩的气球状体(例如橡胶气球状体)。另外，作为芯盒，也可以使用延伸为环状的芯盒，将其配置在锥模的周围。进而，作为上模或芯盒，若使用在成型体侧形成凸起的凸模，则也能够谋求预浸料坯向其上层叠的容易化等。
如上所述的本发明的乘用车车室用结构体还能够用辅助结构体增强。例如可以采用下述结构：上述乘用车车室用结构体还具有与该车室用结构体接合、补充·增强车室的结构的辅助结构体，该辅助结构体至少具有朝向车辆前后方向的方向开口、且在车室的整个横截面展开的主开口部，在该主开口部周围具有呈环状连续地延伸的环状壁，并且该辅助结构体具有与该环状壁连接、从该环状壁开始在车辆前后方向延伸的与上述车室用结构体的接合壁，这些结构体构成部分的整体由纤维增强树脂一体构成。
在上述具有辅助结构体的结构中，增强车室的结构的辅助结构体在主开口部周围具有呈环状连续地延伸的环状壁，该环状壁例如能够在车室中的车辆前后方向中央部、以整周地包围车室的方式配置成环状，因此，特别是在车辆的翻车时等，利用该环状壁能够适当地抑制外部负荷向车室内的传递，能够适当地确保乘客的安全性。另外，在侧面撞击等的情况，环状壁也适当抑制外部负荷向车室内的传递，因此，能够同样地适当确保乘客的安全性。由于该环状壁在车室的整个横截面展开的主开口部的周围形成环状，所以基本上不妨碍作为所处空间的车室形成，能够容易地设置。另外，由于具有该环状壁的辅助结构体与车室用结构体接合，所以能够容易地足够高地确保对于车室、甚至车辆整体的固定强度。而且，包含该环状壁和接合壁的辅助结构体的构成部分的整体由纤维增强树脂一体构成，因此，除了能够确保轻质性之外，还能够容易地设定成作为辅助结构体整体的足够的强度、刚性，而且若一体成型，特别是将各部分同时成型的一次成型，则能够同时谋求生产率的提高、特别优异的批量生产率和制造成本的降低。进而，如上所述，在动力源能够使用电动马达的汽车中，车身设计的自由度大大增加，因此能够使该优点也反映在辅助结构体的设计的自由度上，由此，利用简单形状的辅助结构体能够效率良好地补充·增强期望的车室结构，并且辅助结构体成型时的脱模等也能够变得容易化，也能够谋求生产率等的进一步提高。
在上述结构中，上述辅助结构体也能够作为与上述车室结构体的后部侧接合的后部侧辅助结构体构成，也能够作为与车室结构体的前部侧接合的前部侧辅助结构体构成，也能够构成为包括与车室结构体的后部侧接合的后部侧辅助结构体和与前部侧接合的前部侧辅助结构体的两者。
辅助结构体构成为与车室用结构体的后部侧接合的后部侧辅助结构体时，优选构成下述结构：该后部侧辅助结构体具有从上述环状壁朝向后部侧、沿着上述车室结构体的形状弯曲延伸的弯曲壁(例如延伸成半圆状的弯曲壁)。此时，可以采用在弯曲壁的车辆宽度方向两侧形成有开口部的结构，由此虽然存在增强所需的壁部、但能够达成使壁部尽可能少的、轻质且简单的结构。另外，考虑一体成型时，除了主开口部以外，如果形成多个这样的朝向不同方向的开口部，则能够谋求脱模等的容易化，使制造更容易化。
另外，具有上述辅助结构体的车室用结构体的结构没有特别限定，例如在车室用结构体上设置有在车辆前后方向延伸的增强垂直壁即龙骨时，能够采用上述弯曲壁与该龙骨一体接合的构成，由此，作为进一步增强辅助结构体和车室用结构体的接合的结构体、能够构成为包括车室用结构体在内的高强度、高刚性的一体化结构体。
另外，辅助结构体构成为与车室用结构体的前部侧接合的前部侧辅助结构体时，优选该前部侧辅助结构体具有在宽度方向横跨上述车室用结构体地延伸的横跨壁。上述横跨壁能够提高辅助结构体整体的刚性，并且能够提高与车室用结构体的接合强度，进而，例如也能够发挥增强仪表面板附近的车室用结构体的功能。
另外，作为辅助结构体，在包括与车室用结构体的后部侧接合的后部侧辅助结构体和与前部侧接合的前部侧辅助结构体这两者的情况下，可以为下述结构：该后部侧辅助结构体和前部侧辅助结构体的环状壁间通过在车辆前后方向延伸的连接壁被连接为一体。具有如上所述的连接壁的结构中，通过附加连接壁能够进一步增强由前后辅助结构体的环状壁产生的车室增强功能，并且例如能够将该连接壁也作为构成翼型门的铰链安装部，也能够同时担负车室结构所要求的附加结构部的补充功能。
另外，在任何类型的辅助结构体的情况，本发明中的辅助结构体中，上述环状壁也能够为构成门(不是翼型，而是通常类型的门)的铰链安装部的结构。在上述结构中，能够使环状壁同时担负车室结构所要求的附加结构部的补充功能。进而，敞篷车样式的车辆的情况，特别是包含前部侧辅助结构体的情况，也能够使该辅助结构体的一部分、特别是上述环状壁的上部侧部分作为窗框起作用。
进而，本发明中，为了进一步提高强度·刚性、并且确保很高的设计的自由度，能够由特定的面板结构体构成如上述的车室用结构体或辅助结构体的至少一部分。例如，可以采用本发明的乘用车车室用结构体的至少一部分使用面板结构体构成的结构，所述面板结构体包括连接有多个FRP结构要素而成的集合体，所述FRP结构要素由平面形状形成为五边形或六边形的多边形的纤维增强树脂成型体构成，加强件在该多边形的所有边部形成闭环形状，构成闭环棱结构，该闭环形状的内侧构成为面结构。
此处，作为上述加强件的横截面形状、即上述棱的横截面形状，可以采取各种形状，例如心形、三角形、矩形、梯形、六边形等多边形、C形、I形、T形、Z形、H形、倒L形、倒U形等，进而，可以简单地举出垂直壁状的肋筋形状等各种截面形状。另外，作为加强件的横截面形态，也可以采用实心、中空、夹持有由发泡材料等形成的芯材的夹心结构。进而，作为闭环形状的内侧的面结构，代表性地可以采用比较厚的小纤维增强树脂板(外层板)结构，但也可以采用使由发泡材料等形成的芯材介于外层板间的夹心结构、在外层板之间形成空间的结构等。
在上述本发明中的面板结构体中，如果考虑上述FRP结构要素，则加强件在形成FRP结构要素的外壳的多边形的所有边部形成闭环形状，构成闭环棱结构，因此，通过该闭环棱结构的加强件能够实现作为结构要素整体足够高的强度、刚性。另外，闭环形状的内侧构成面结构，因此，作为FRP结构要素整体能够确保面板要素的形态，并且能够使与加强部相比强度、刚性低的面结构部具有面内负荷的传递功能和吸收来自加强部的传递负荷的功能等。例如可以形成如下结构：对于弯曲负荷主要是加强部支承、对于拉伸负荷由加强部和面结构部这二者支承，对于压缩负荷由加强部支承或在用加强部抑制压曲的状态由面结构部支承。因此，能够使一个FRP结构要素中具有由材质为FRP带来的FRP特有的高强度、高刚性特性，同时具有作为面板要素必需的形态和功能，而且也能够确保作为结构要素整体的轻质性。而且，由于FRP结构要素的平面形状形成为五边形或六边形的多边形，所以通过相同类型的多边形之间、或组合五边形或六边形的多边形，能够容易地连接，通过该连接，能够制作具有必要的面积和形状的期望的面板结构体。进而，如果利用面结构部的压曲举动，则在施加较大的冲击负荷等时，也能够实现FRP结构要素整体不会一下子破坏、破坏部分且依次进行那样的结构。
本发明中的面板结构体由连接多个上述那样的FRP结构要素而成的集合体构成。如上所述，FRP结构要素的平面形状形成为五边形或六边形的多边形，因此，通过利用相同类型的多边形的FRP结构要素之间的接合、或者组合五边形或六边形的多边形的FRP结构要素的状态下的接合，能够容易地进行期望的连接，通过该连接，能够制作具有必要的面积和形状的面板结构体。在连接时，也可以适当变更邻接的FRP结构要素形状或尺寸，也可以适当变更或改变FRP结构要素的连接间距。通过如上所述地适当变更形状、尺寸、连接间距，能够部分地改变面板结构体的特性、例如强度和刚性等机械特性，能够对面板结构体的各部分分别赋予最适合的特性。另外，也可以使面板结构体中的具有某面积的部位具有部分地各向同性的特性。当然，也可以使面板结构体整体具有实质上均一的特性。进而，也可以使面板结构体为部分弯曲或易于弯曲的形态，能够更容易地使面板结构体整体为期望的形态。
特别是使用沿着上述多边形的对角线的至少1个折弯的FRP结构要素时，能够更容易地构成面板结构体的弯曲部。另外，通过为构成相互邻接的FRP结构要素的闭环棱结构的加强件彼此一体、或一体接合的结构，作为面板结构体整体，能够具有更理想的高强度、高刚性特性。
另外，在上述面板结构体中，也可以采用下述结构：构成上述FRP结构要素的闭环棱结构的加强件的配设密度被赋予相对高的密度和相对低的密度。为了对加强件的配设密度赋予相对高的密度和相对低的密度，可如下达成：将尺寸或形状不同的FRP结构要素组合、改变FRP结构要素的配设间距、以及变更加强件本身的尺寸或形状。根据需要，通过部分提高加强件的配设密度，能够适当提高该部分的强度和刚性，通过部分且相对低降低加强件的配设密度，能够将作为面板结构体整体的的材料使用量控制在所需的最小限，能够有助于整体的轻质化和成本降低。
如上所述的面板结构体被应用于本发明的乘用车车室用结构体的至少一部分。例如，应用于构成为硬壳式结构的车室用结构体的碗状结构部，能够作为使用沿着上述多边形的对角线的至少一个折弯的FRP结构要素形成的面板结构体，构成该碗状结构部的弯曲部。
如上所述，根据本发明的乘用车车室用结构体及其制造方法，纤维增强树脂的一体构成中，能够容易且确实地形成用于确保乘客安全性的、优异的刚性结构的车室，进而能够以低成本得到轻质性优异、批量生产率也优异的硬壳式结构的乘用车车室用结构体。
另外，如果对本发明的乘用车车室用结构体附加辅助结构体，则通过由轻质性和成型性优异的纤维增强树脂构成的一体构成的辅助结构体，能够效率良好地达成车辆的车室整体的期望的增强，特别是能够容易且确实地形成用于确保对于翻车或侧面碰撞的乘客的安全性的优异的刚性结构的车室。另外，根据需要，能够对辅助结构体容易地附加、补充车室结构所要求的功能。进而，由于本发明中的辅助结构体的制造和组装性优异，批量生产率也优异，所以能够以低成本制造。
进而，如果在本发明的乘用车车室用结构体的至少一部分应用连接上述FRP结构要素的面板结构体的构成，则通过以优异的强度、具有刚性且能够连接的特定形态构成由纤维增强树脂形成的各结构要素，能够供给具有高设计自由度、期望的整体形状的结构体的形成。而且，通过连接上述FRP结构要素，能够容易且低成本地制造期望的面板结构体，能够表现FRP具有的优异的轻质性、机械特性，同时能够具有作为面板结构体整体所期望的负荷传递特性和强度、刚性，特别是作为车室用结构体，能够以优异的批量生产率、低成本得到期望的形态、特性的结构体。
附图说明
[图1]为本发明的一个实施方式的乘用车车室用结构体的立体图。
[图2]为从图1的结构体的侧面方向观察的纵截面图。
[图3]为表示图1的结构体的龙骨的立面形状的纵截面图。
[图4]为图1的结构体的前后方向中央部的横截面图。
[图5]为从图1的结构体的前部侧观察的正视图。
[图6]为图1的变形例的结构体的前后方向中央部的横截面图。
[图7]为表示图1的结构体的制造方法的一个例子、从结构体的侧面方向观察的纵截面图。
[图8]为图7所示的制造方法的结构体的前后方向中央部的横截面图。
[图9]为本发明的其他实施方式的、组装有辅助结构体的乘用车车室用结构体的纵截面简图。
[图10]为图9的辅助结构体的立体图。
[图11]为本发明的另一个实施方式的、组装有辅助结构体的乘用车车室用结构体的纵截面简图。
[图12]为表示图11的辅助结构体的例子的立体图。
[图13]为本发明的另一个实施方式的、组装有辅助结构体的乘用车车室用结构体的纵截面简图。
[图14]为图13的辅助结构体的立体图。
[图15]为表示本发明的另一个实施方式的乘用车车室用结构体的面板结构体中的FRP结构要素部分的一个例子的立体图。
[图16]为表示FRP结构要素部分的其他例子的立体图。
[图17]为表示面板结构体部分的一个例子的立体图。
[图18]为与图17相同的面板结构体部分的俯视图。
[图19]为沿图17的A‑A线的部分截面图，为表示加强件的各种截面形状例的部分截面图。
[图20]为表示面板结构体部分的其他例子的俯视图，为表示对加强件的配设密度赋予高的密度和低的密度的例子的俯视图。
[图21]为表示面板结构体部分的另一个例子的俯视图。
[图22]为表示对于FRP结构要素部分折弯形态的各种例子的立体简图。
[图23]为构成为具有FRP结构要素的面板结构体的、本发明的另一个实施方式的乘用车车室用结构体的立体图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边说明本发明的优选实施方式。
图1表示本发明的一个实施方式的乘用车车室用结构体。乘用车车室用结构体1为包含用于构成乘用车的车室的车室构成部分和位于其下部的车辆底部在内的部位一体形成的结构体，构成为从车室的前部侧至后部侧的结构体整体由纤维增强树脂(例如碳纤维增强树脂)一体构成的(本实施方式中一体成型的)硬壳式结构。在该结构体1的前部侧设置有朝向后部侧开口的前部碗状结构部2，在结构体1的后部侧设置有朝向前部侧开口的后部碗状结构部。在结构体1的两侧部(车宽度方向两侧部)设置有与碗状结构部2、3一体连接、由在结构体1的前后方向延伸的垂直壁构成的侧壁部4，各部分一体成型。在本实施方式中，碗状结构部2、3构成为使各角部具有圆度的大致方形碗状的结构部。通过具有这样的碗状结构部2、3和侧壁部4的一体化乘用车车室用结构体1，能够有效地达成车室的刚性结构，同时通过为纤维增强树脂制，能够确保轻质性，进而通过整体的一体成型，能够达成良好的生产率、特别是批量生产率和成本降低。
在上述结构体1的内面侧设置有跨越包括两碗状结构部2、3的结构体1的全长、在前后方向延伸的、由垂直壁构成的龙骨5。龙骨5构成为在碗状结构部2、3内、从该碗状结构部2、3的底面延伸至顶面的垂直壁，本实施方式中，如图2、3所示，在碗状结构部2、3内具有在比碗状结构部2、3的开口边缘更靠近内侧的位置沿上下方向弯曲延伸的内边缘5a。本实施方式中，该龙骨5在结构体1的宽度方向中央部仅设置1根，也可以设置多根，该结构体1的宽度方向上的配设位置也没有特别限定。另外，如果被延伸设置在至少一方的碗状结构部内，则龙骨5也可以为在结构体1的前后方向上局部延伸的结构。由图5可知，龙骨5特别是对于正面碰撞或后面碰撞能够发挥支棍那样的作用，因此，通过该龙骨5的配置，结构体1整体的强度·刚性、特别是前后方向上的强度·刚性、以及扭转刚性显著提高。
另外，在结构体1上设置有在结构体1的宽度方向上实质上跨越整个宽度地延伸的肋筋6，本实施方式中，在结构体1的前后方向中央部和两碗状结构部2、3的开口部，在结构体1的前后方向彼此隔开间隔设置有总计3根的肋筋6。但是，肋筋6的根数没有特别限定。肋筋6的长度没有特别限定，但与龙骨5及两侧壁部4连接时，在增强效果上最优选。通过利用肋筋6的增强，进一步显著提高结构体1整体的强度·刚性、特别是宽度方向上的强度·刚性、以及扭转刚性。
另外，结构体1中，在由碗状结构部2、3的开口边缘部及与其相连的两侧壁部4的上边缘部形成的朝向上方开口的结构体开口部7的开口边缘部中的至少侧壁部4的上边缘部上设置有本实施方式中在结构体开口部7的开口边缘部的整个长度范围沿该开口边缘部延伸的舷缘8。例如如图4所示，该舷缘8形成为具有结构体开口部7的开口边缘部的边缘部增强结构的形状，因此，也起到增强两侧壁部4的上边缘部、进而增强两侧壁部4本身的整体的作用。需要说明的是，结构体开口部7的开口边缘部形成为后述的结构体1的成型中使用的锥模能够出入的形状。
由于上述乘用车车室用结构体1形成乘用车的车室的主要构成部，所以在其前后方向外侧邻接配置有用于构成车辆的一些车辆结构部(省略图示)。结构体1的上述碗状结构部2、3如下构成：也能够作为从这些邻接配置的车辆结构部传递过来的负荷的支承部发挥作用。例如，如上所述邻接配置的车辆结构部构成为对于冲击负荷为可挤压的结构时，利用该可挤压的结构的车辆结构部，冲击被适当吸收，同时将要从该处向车室传递的负荷被也能够作为负荷的支承部发挥作用的碗状结构部2、3、以及和碗状结构部2、3一体构成的结构体1的刚性结构挡住，通过有效利用可挤压结构和车室刚性结构二者，能够效率良好地确保车室内的乘客安全性。
图6表示图1、图4所示结构的变形例。本实施方式中，乘用车车室用结构体11的龙骨12、肋筋13、舷缘14中的至少任一个(图示例中，这些全部)向结构体11的壳体15(例如基底形成部)的外侧突出形成。或者，龙骨12、肋筋13、舷缘14的至少任一个仅向结构体11的壳体15的外侧突出形成。在上述构成中，车室形成侧的结构体11的内面侧作为比较平滑的面能够比较广泛地使用，并且需要在结构体11的外面侧安装部件(例如，电池组件等部件)时、或需要将结构体11在其外面侧与其他结构体接合时，能够作为安装或接合的基础更便利地利用。
如上所述的一体构成的本发明的乘用车车室用结构体能够用例如如图7、图8所示的成型方法一体成型。图7、图8示意性表示图1所示的乘用车车室用结构体1的成型情况。在图7、图8中举例说明了成型结构体1的如下情况：使用由锥模构成的上模21、和沿着结构体1的内部的上模21的周围延伸的环状的能够膨胀收缩的芯盒22，将结构体1一次成型。通过使用上述由锥模构成的上模21，能够容易地进行上模21的出入，而不会挂住卡到结构体1的开口部。另外，通过使用能够膨胀收缩的环状的芯盒22，对于上模21应对不了的结构体1的内面部，也能实质上形成成型模。根据需要，可以使该芯盒22收缩从而取出。通过上述成型方法，能够容易地成型期望的乘用车车室用结构体1，也能够批量生产。
图9表示本发明的其他实施方式的、组装了辅助结构体的乘用车车室用结构体的纵截面简图。图9中，31表示用于构成乘用车的车室的车室用结构体、特别表示构成除顶部以外的部分的车室用结构体，在该车室用结构体31的车辆前后方向(箭头方向)的后部侧，本实施方式中从其内侧组装有本发明的一个实施方式的辅助结构体32，与车室用结构体31接合，补充·增强车室的结构。亦如图10所示，辅助结构体32具有朝向车辆前部侧开口、在车室的整个横截面展开的主开口部33，在该主开口部33周围具有呈环状连续延伸、并且在上下方向延伸的环状壁34。另外，辅助结构体32具有与环状壁34连接、从该环状壁34朝向车辆后部侧沿着车室用结构体31的形状呈半圆状弯曲延伸的弯曲壁35，该弯曲壁35和与环状壁34的下部侧连接的下部壁36、以及环状壁34的下部侧部分构成与车室用结构体31接合的接合壁37。图10所示的辅助结构体32的构成部分的整体由纤维增强树脂(例如碳纤维增强树脂)一体构成，本实施方式中，通过一体成型、特别是实质上同时地将各部分成型的一次成型来成型。
在上述弯曲壁35的车辆宽度方向两侧形成有开口部38、39，在弯曲壁35的后端部形成有面积被扩大的扩大部40。如图9所示，在车室用结构体31设置有在车辆前后方向延伸的作为增强垂直壁的龙骨41时，优选弯曲壁35与龙骨41一体接合，特别优选用扩大部40与龙骨41牢固地接合。
在如上所述的本实施方式的构成中，通过在主开口部33周围呈环状连续地延伸的环状壁34，能够形成车室期望的刚性结构的构成，能够适当地抑制外部负荷向车室内的传递、例如翻车时或侧面碰撞时等的来自外部的冲击负荷，能够适当地确保乘客的安全性。由于该环状壁34和接合壁37一同与车室用结构体31一体接合，所以能够容易地确保对于车室、进而对于车辆整体的固定强度足够高。而且，包含该环状壁34和接合壁37的辅助结构体32的整体由纤维增强树脂一体成型，因此，能够确保轻质性，并且能容易地设定为作为辅助结构体32整体充分的强度、刚性，进而通过一体成型、特别是通过将各部分同时成型的一次成型，能够同时谋求优异的批量生产率和制造成本的降低。另外，除主开口部33以外，通过在弯曲壁35的两侧也形成开口部38、39，从而能够容易地进行成型模的装卸，使一体成型容易化。进而，在车室用结构体31上设置有龙骨41时，通过使弯曲壁35与龙骨41一体接合，能够提高作为不仅接合弯曲壁35和环状壁34的结构体整体的强度·刚性。进而，也能够使环状壁34具有门用铰链安装部的功能，虽然为简单的结构，但也能够容易地附加车室结构部所要求的其他功能。
图11表示在车室用结构体31的车辆前后方向的前部侧安装有本发明的其它实施方式的辅助结构体51的情况。如图12所示，该前部侧辅助结构体51可以采用各种辅助结构体51a、51b、51c的构成。在这些前部侧辅助结构体51、51a、51b、51c中也形成有在主开口部52、52a、52b、52c周围呈环状连续地延伸、同时在上下方向延伸的环状壁53、53a、53b、53c，设置有连接在环状壁54上的与车室用结构体31的接合壁54、54a、54b、54c。另外，这些前部侧辅助结构体51、51a、51b、51c具有在宽度方向上横跨车室用结构体31延伸的横跨壁55、55a、55b、55c。另外，根据需要，如图12(A)所示，也可以设置肋筋壁56。这些辅助结构体51、51a、51b、51c的构成部分的整体由纤维增强树脂(例如碳纤维增强树脂)一体构成，本实施方式中，通过一体成型、特别是将各部分实质上同时成型的一次成型来成型。
在如上所述的本实施方式的构成中，上述实施方式同样，通过环状壁53、53a、53b、53c能够形成车室期望的刚性结构的构成，能够适当地抑制外部负荷向车室内的传递，例如翻车时或侧面碰撞时等的来自外部的冲击负荷，能够适当地确保乘客的安全性。另外，通过辅助结构体51、51a、51b、51c与车室用结构体31的一体接合，能够容易地确保对于车室、进而对于车辆整体的固定强度足够高。而且，辅助结构体51、51a、51b、51c整体通过由纤维增强树脂一体成型，能够确保轻质性，并且能够容易地设定作为辅助结构体51、51a、51b、51c整体充分的强度、刚性，进而，通过一体成型、特别是将各部分同时成型的一次成型，能够同时地谋求优异的批量生产率和制造成本的降低。另外，本实施方式中，也能够对前部侧辅助结构体51、51a、51b、51c的环状壁53、53a、53b、53c赋予窗框的功能(特别是敞篷车样式的车辆的窗框的功能)，进而，也能够使横跨壁55、55a、55b、55c具有车室的仪表面板附近的增强功能，能够简单地补充用于所要求的功能的结构。
图13表示本发明的另一个实施方式，表示包含与车室用结构体31的后部侧接合的后部侧辅助结构体61和与前部侧接合的前部侧辅助结构体62的两方的情况，本实施方式中，后部侧辅助结构体61和前部侧辅助结构体62的环状壁63、64间也如图14所示通过在车辆前后方向延伸的连接壁65被连接为一体。通过设置上述连接壁65，特别是能够进一步增强环状壁63、64，进一步提高车室增强功能。另外，如果利用该连接壁65为翼型门的铰链安装部，也能够容易地补充满足其他要求功能的附加结构部。该连接壁65也能够与后部侧辅助结构体61及前部侧辅助结构体62一体成型；也能够与后部侧辅助结构体61或前部侧辅助结构体62先一体成型，在成型后与另一方的辅助结构体接合；也能够事先将后部侧辅助结构体61及前部侧辅助结构体62先分别成型，在安装两辅助结构体后等与两辅助结构体接合。
图15表示本发明的另一个实施方式的乘用车车室用结构体的面板结构体中的FRP结构要素部分的一个例子。本实施方式中，FRP结构要素71形成为平面形状为六边形的多边形，结构要素整体作为纤维增强树脂的成型体、特别是作为碳纤维增强树脂的成型体而形成。在该六边形的形状的所有边部，加强件72形成为闭环形状(呈折线状延伸的闭环形状)，构成闭环棱结构部73，该闭环形状的内侧(闭环棱结构部73的内侧部分)构成呈平面状展开的面结构部74。构成闭环棱结构部73的加强件72能够与构成邻接的其他FRP结构要素(六边形或五边形的FRP结构要素)的闭环棱结构部的加强件一体成型、或者能够一体接合地构成。
另外，FRP结构要素71沿着多边形的对角线的至少一个，即，六边形的情况存在总计9个对角线，沿着其中的至少一个能折弯地构成。关于折弯形态的例子，在后面说明。
图16表示其他实施方式的FRP结构要素部分，本实施方式中，FRP结构要素76形成为平面形状为五边形的多边形，结构要素整体作为纤维增强树脂的成型体、特别是作为碳纤维增强树脂的成型体而形成。在该五边形的形状的所有边部，加强件77形成为闭环形状(呈折线状延伸的闭环形状)，构成闭环棱结构部8，该闭环形状的内侧(闭环棱结构部78的内侧部分)构成呈平面状展开的面结构部79。构成闭环棱结构部78的加强件77也能够与构成邻接的其他FRP结构要素(五边形或六边形的FRP结构要素)的闭环棱结构部的加强件一体成型、或者能够一体接合地构成。该五边形的FRP结构要素76的情况存在总计5个对角线，沿着其中至少一个能折弯地构成。
如上所述的FRP结构要素71、76通过多个连接而形成集合体，例如可以形成如图17、图18所示的平板状的面板结构体(面板结构体部分)81、91、或如后述的图23所示的作为用于构成汽车的车室的车室用结构体的面板结构体。FRP结构要素71、76的连接可以如下进行：将构成相互邻接的FRP结构要素的闭环棱结构部的加强件彼此一体成型，或者将加强件彼此一体接合(粘合或熔合)。
具体而言，例如如图17、图18所示，将六边形FRP结构要素82和五边形FRP结构要素83适当组合从而形成平板状的面板结构体81、91，根据需要，也组合四边形FRP结构要素84。这样的平板状的面板结构体81、91可应用在广泛的领域中。各FRP结构要素具有加强件的闭环棱结构，通过该加强部连接，因此当然能够实现FRP结构要素单体部的高强度、刚性，也能够实现作为面板结构体整体的高强度、刚性。另外，加强件的闭环棱结构部的内侧构成为轻质的面结构部，这些面结构部借助各加强部在面板结构体的面方向上展开，因此，能够达成面板结构体整体的轻质化，并且能够确保面板结构体整体所期望的形态。
FRP结构要素及面板结构体中的加强件的横截面形状没有特别限定，可以采用如上所述的各种形状。例如，沿图18的A‑A线观察的截面形态可采用如图19例示的各种形态。如图19(A)所示的形态中，形成为横截面形状为六边形的中空的加强部101，在加强部101间形成有面结构部102。图19(B)所示的形态中，形成为横截面形状为四边形的加强部103，在加强部103间形成有面结构部104。图19(C)所示的形态中，形成为横截面形状为圆形的加强部105，在加强部105间形成有面结构部106。如图19(D)所示的形态中，形成为横截面形状为I形的加强部107，在加强部107间形成有面结构部108。图19(E)所示的形态中，形成为横截面形状为六边形的加强部109，但在由纤维增强树脂形成的六边形的加强部109内填充有芯材110(例如由发泡树脂等构成的芯材)，构成加强部，在这些加强部间形成有面结构部111。图19(F)所示的形态中，形成为横截面形状为六边形的中空的加强部112，但为面结构部113贯通加强部112的中空部内而延伸的形态。图19(G)所示的形态中，形成为横截面形状为梯形的四边形的中空的加强部114(上述六边形的中空的加强部的一半的形态)，为加强部114仅配置在面结构部115的一面侧的形态。除图示例以外，也可以采用各种形态。应选择何种加强件截面形状，可以根据面板结构体所要求的功能或机械的特性、表面形态等适当确定。
对于现有的由井字形结构的加强件构成的面板结构体，纵向和横向的加强件直角交叉。相对于此，对于本发明的连接FRP结构素而形成的面板结构体，可以使加强部的交叉角度比直角大。结果能够减少传递负荷时的加强部的交叉部分的应力集中，因此本发明的由FRP结构要素构成的面板结构体能够提高其结构强度。
另外，对于现有的由井字形结构的加强件构成的面板结构体，在一个方向延伸设置的加强件在该方向上传递负荷，而本发明中的由FRP结构要素构成的面板结构体的加强部使负荷向多个方向分支同时传递，因此，能够作为面板结构整体效率良好地支撑负荷。
例如，将该结构应用于汽车的底面面板部分时，理所当然能够通过底面面板部分整体效率良好地支撑正面碰撞或侧面碰撞时的负荷，在如偏移正面碰撞或侧柱碰撞那样冲击局部作用于底面面板的一部分时，如上所述，本发明的FRP结构要素能够边避免致命的应力集中，并且边分散负荷边传递，因此，能够得到结构强度高的底面面板。
另外，如上所述，在本发明的面板结构体中，面板结构体中，也可以对构成FRP结构要素的闭环棱结构的加强件的配设密度赋予相对高的密度和相对低的密度。例如，如图20(A)、(B)所示，在面板结构体121、122中，可以适当设置加强件配设密度高的部位123、124。如何设置加强件配设密度高的部位，考虑面板结构体整体的轻质化的同时，根据面板结构体所部分要求的功能和机械特性等适当确定。
例如，将该结构应用于汽车的底面面板部分时，通过使相当于车辆的前侧的部分的加强件配设密度高，能够使配置在车辆的前侧的发动机和悬架的安装部件牢固地安装在底面上。另外，通过使底面面板的中央部分的加强件密度高，能够为效率良好地支撑侧面碰撞时的负荷的结构。
另外，将如上所述的六边形FRP结构要素等连接而形成面板结构体时，通过使不同种类的(不同的形态的)FRP结构要素存在于连接中途，例如也可以在中途变更被连接的六边形FRP结构要素的轴线方向。例如，如图21所示，将轴线方向X的六边形FRP结构要素131连接，同时将轴线方向Y的六边形FRP结构要素132连接时，通过使凹形态的六边形FRP结构要素133或五边形FRP结构要素134介于两连接区域之间，可以在X方向、Y方向间变更六边形FRP结构要素的轴线方向。使强度和刚性具有各向异性，是想要在中途变更其方向时等有效的结构，可以根据需要适当采用。
另外，本发明的FRP结构要素可构成为沿着多边形的对角线的至少一个被折弯的形态。例如，如图22(A)～(D)所示，由构成为形成棱线的多边形的(图示例中为六边形)加强件141a、141b、141c、141d、和面结构部142a、142b、142c、142d构成的FRP结构要素中，可以沿着折弯轴143a、143b、143c、143d、143e(图8(D)所示的形态中，两个折弯轴(折弯轴(1)143d、折弯轴(2)143e))折弯多边形的任一条对角线。通过使用这样被折弯的形态的FRP结构要素，也能够形成弯曲部等比较复杂的面板形状部。
通过组合各种形态的FRP结构要素，也可以一体形成例如作为如图23所示形状的车室用结构体的面板结构体151。为了得到一体化结构，也可以一体接合多个这些FRP结构要素，另外，根据整体形状，也可以通过一体成型形成该面板结构体151。作为车室用结构体的面板结构体151构成为其结构体整体由纤维增强树脂一体构成的硬壳式结构。在面板结构体151的车辆前后方向前部侧及后部侧形成有朝向后部侧开口的前部碗状结构部152和朝向前部侧开口的后部碗状结构部153。这些碗状结构部152、153的弯曲部使用如上所述的、沿着多边形的对角线的至少一个被折弯的FRP结构要素而形成。
在作为这样的车室用结构体的面板结构体151中，例如通过为将构成为如上所述的闭环棱结构部73、78的加强件72、77和面结构部74、79构成的FRP结构要素71、76连接多个所得的结构，主要通过加强件72、77的连接结构，能够确保作为面板结构体151整体的高刚性、强度(特别是弯曲刚性、强度)，同时借助面结构部74、79能够确保作为面板结构体151整体的所期望的形状或面形态。特别地，由于能够高强度、高刚性地构成前后的碗状结构部152、153，所以能够显著提高乘客相对于正面碰撞或后面碰撞时等施加的较大的冲击负荷的安全性。另外，例如，相对于纵向弯曲，可以利用底板部的整个宽度支撑，相对于扭转，利用在倾斜方向(相对于车辆前后方向倾斜的方向)延伸的加强部分确保高刚性。另外，相对于前后方向压缩负荷，可以利用整个底板宽度支撑，相对于来自车辆侧面的负荷(例如由侧面碰撞产生的冲击负荷)，可以使该负荷分散于整个底板宽度进行支撑。进而，也可以使面板结构体151的特别是底板部整体具有各向同性的机械特性，例如通过使底板部整体为六边形的FRP结构要素71的连接形态，能够实现这样的各向同性的机械特性。另外，在想要部分具有刚性分布这样的情况，例如，通过适当组合五边形的FRP结构要素76和六边形的FRP结构要素71，进而通过适当组合被折弯的形态的FRP结构要素，能够达成。
进而，通过部分改变六边形的FRP结构要素71或五边形的FRP结构要素76的连接间距(具体通过适当组装尺寸不同的FRP结构要素71、76)，对于面板结构体151的某个特定部位，也能够部分地改变特性。进而，通过巧妙地利用面结构部74、79的压曲举动，也可以做成下述结构设计：在施加很大的冲击负荷时等，面板结构体151不会在广泛的范围内一下子破坏，而是通过面结构部74、79的压曲举动而依次进行局部破坏，也可以按更希望的标准设计作为考虑到破坏的车室用结构体的面板结构体151。
通过上述具有碗状结构部152、153的一体化车室用结构体151，能够有效地实现车室的刚性结构，并且通过为纤维增强树脂制，能够确保轻质性，进而如果将整体一体成型，能够实现良好的生产率特别是批量生产率、和成本降低。
产业上的可利用性
本发明的乘用车车室用结构体及其制造方法特别适合于车辆行驶用动力源的搭载位置的自由度高的电动车、燃料电池车、混合动力汽车等。
符号说明
1、11、31 车室用结构体
2 前部碗状结构部
3 后部碗状结构部
4 侧壁部
5、12 龙骨
5a 龙骨的内边缘
6、13 肋筋
7 结构体开口部
8、14 舷缘
15 壳体
21 由锥模构成的上模
22 芯盒
32、51、51a、51b、51c、61、62 辅助结构体
33、52、52a、52b、52c 主开口部
34、53、53a、53b、53c、63、64 环状壁
35 弯曲壁
36、37、24、24a、24b、24c 接合壁
38、39 开口部
40 扩大部
41 龙骨
55、55a、55b、55c 横跨壁
56 肋筋壁
65 连接壁
71、76 FRP结构要素
72、77 加强件
73、78 闭环棱结构部
74、79 面结构部
81、91 面板结构体
82 六边形FRP结构要素
83 五边形FRP结构要素
84 四边形FRP结构要素
101、103、105、107、109、112、114 加强部
102、104、106、108、111、113、115 面结构部
110 芯材
121、122 面板结构体
123、124 加强件配设密度高的部位
131、132 六边形FRP结构要素
133 凹形态的六边形FRP结构要素
134 五边形FRP结构要素
141a、141b、141c、141d 加强件
142a、142b、142c、142d 面结构部
143a、143b、143c、143d、143e 折弯轴
151 作为车室用结构体的面板结构体
152、153 碗状结构部