JP2005247002A

JP2005247002A - センタピラー構造

Info

Publication number: JP2005247002A
Application number: JP2004056390A
Authority: JP
Inventors: Shin Okabe; 慎岡部; Koji Makino; 浩司槙野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】側突時のセンタピラーの局所変形を防止し、初期荷重を大きくする。
【解決手段】センタピラー２０のベルトライン部２０Ａは、上リインフォースメント２６によって曲げモーメントに対して強くなっている。また、センタピラー２０の下部２０Ｆは、下リインフォースメント３０によって剪断力に対して強くなっている。また、センタピラー２０におけるベルトライン部２０Ａと下部２０Ｆの間の部位は、中間リインフォースメント２８によって断面崩れに対して強くなっている。
【選択図】図１

Description

本発明はセンタピラー構造に係り、特に、自動車等の車両のセンタピラー構造に関する。

従来、自動車等の車両のセンタピラー構造においては、センタピラーにおける下側ドアヒンジ取付部の直下とロッカの上面との間の範囲を脆弱部とし、この脆弱部の上端部での車体前後方向を軸とした全断面塑性モーメントの値が、センタピラーの上下方向中央部における湾曲部での車体前後方向を軸とした全断面塑性モーメントの値より小さくすることで、車体重量を増加すること無く、センタピラーの変形速度を抑制する構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）
特許第３２１６４７９号公報

しかしながら、特許文献１においては、側突時にセンタピラーが脆弱部において局所変形するため、初期荷重を大きくすることができない。

本発明は上記事実を考慮し、側突時のセンタピラーの局所変形を防止し、初期荷重を大きくできるセンタピラー構造を得ることが目的である。

請求項１記載の本発明は、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状のアウタパネルと、平板状のインナパネルと、を備えたセンタピラー構造であって、
前記センタピラーのベルトライン部において前記アウタパネル側の内周面に沿って配設され、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状の上リインフォースメントと、
前記センタピラーの下部において少なくとも前壁部と後壁部が前記アウタパネル側の前壁部と後壁部に沿って配設され、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状の下リインフォースメントと、
前記センタピラーのベルトライン部と下部との間の部位において、前記アウタパネル側の開口部側に配設され、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状の中間リインフォースメントと、
を有することを特徴とする。

従って、側突時に、センタピラーに車室内側へ向けて荷重が作用すると、センタピラーは車室内側へ折れ曲がろうとする。この時、センタピラーのベルトライン部においてアウタパネル側の内周面に沿って配設され、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状の上リインフォースメントによって、センタピラーのベルトライン部は、荷重に対して圧縮面が補強されており、曲げモーメントに対して強くなっている。また、センタピラーの下部において少なくとも前壁部と後壁部がアウタパネル側の前壁部と後壁部に沿って配設され、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状の下リインフォースメントによって、センタピラーの下部は、荷重に対して少なくとも前壁部と後壁部とが補強されており、剪断力に対して強くなっている。また、センタピラーのベルトライン部と下部との間の部位において、アウタパネル側の開口部側に配設され、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状の中間リインフォースメントによって、センタピラーのベルトライン部と下部との間の部位は、荷重に対して断面崩れが防止されており、断面崩れに対して強くなっている。

この結果、センタピラーは、車幅方向内側への変形量が小さい時には、センタピラーの下部と、ベルトライン部と下部との間の部位と、の双方が変形する。また、変形量が所定値より大きくなると、センタピラーの下部が、ベルトライン部と下部との間の部位に比べて優先的に変形する。このため、側突時にセンタピラーにおけるベルトライン部と下部との間の部位が車幅内側方向へ局所変形するのを防止でき、初期荷重を大きくできる。

請求項１記載の本発明は、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状のアウタパネルと、平板状のインナパネルと、を備えたセンタピラー構造であって、センタピラーのベルトライン部においてアウタパネル側の内周面に沿って配設され、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状の上リインフォースメントと、センタピラーの下部において少なくとも前壁部と後壁部がアウタパネル側の前壁部と後壁部に沿って配設され、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状の下リインフォースメントと、センタピラーのベルトライン部と下部との間の部位において、アウタパネル側の開口部側に配設され、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状の中間リインフォースメントと、を有するため、側突時のセンタピラーの局所変形を防止し、初期荷重を大きくできるという優れた効果を有する。

本発明のセンタピラー構造の一実施形態を図１〜図８に従って説明する。

なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を、矢印ＩＮは車幅方向内側を示す。

図２に示される如く、本実施例の車体の側面部は、車体アウタパネル１０で構成されており、この車体アウタパネル１０の上部は、車体前後方向に沿って延びるルーフサイドレールアウタ１２とさている。また、車体アウタパネル１０の下部は、車体前後方向に沿って延びるロッカアウタ１４とされている。また、車体アウタパネル１０の車体前後方向中央部には、ロッカアウタ１４からルーフサイドレールアウタ１２に延びるセンタピラーアウタ１６が形成されている。

図３に示される如く、センタピラー（Ｂピラーともいう）２０はセンタピラーアウタ１６とセンタピラーインナ２２とで閉断面構造とされている。センタピラーアウタ１６は車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状となっており、センタピラーインナ２２は、センタピラーアウタ１６に比べ車幅方向の凹凸が小さく平板状となっている。また、センタピラーアウタ１６とセンタピラーインナ２２とで形成される閉断面構造内には、センタピラーアウタ１６の内周面に沿って、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状のセンタピラーリインフォースメント２４が配設されている。

図２に示される如く、センタピラーインナ２２とセンタピラーリインフォースメント２４との間には、上リインフォースメント２６と、中間リインフォースメント２８と、下リインフォースメント３０とが、車体上方側から順番に配設されている。

図１に示される如く、上リインフォースメント２６は、センタピラー２０のベルトライン部２０Ａに配設されており、センタピラーアウタ１６に沿って車体上下方向に延設されている。また、上リインフォースメント２６の上端部２６Ａは、センタピラー２０のベルトライン部２０Ａと上端部２０Ｂとの中央部２０Ｃの上方に達しており、上リインフォースメント２６の下端部２６Ｂは、センタピラー２０のベルトライン部２０Ａと下端２０Ｄとの中央部２０Ｅの近傍に達している。

また、中間リインフォースメント２８は、センタピラー２０のベルトライン部２０Ａと下端２０Ｄとの中間部のワイヤーハーネス用の穴が形成される部位に配設されており、中間リインフォースメント２８の上端部２８Ａは、上リインフォースメント２６の下端部２６Ｂの上方に達している。なお、図２に示される如く、中間リインフォースメント２８には、ワイヤーハーネス用の穴２９が形成されている。

また、下リインフォースメント３０は、センタピラー２０の下端２０Ｄの近傍となる下部２０Ｆに配設されている。下リインフォースメント３０の上端部３０Ａは、中間リインフォースメント２８の下端部２８Ｂの上方に達しており、下リインフォースメント３０の下端部３０Ｂは、センタピラー２０の下端２０Ｄの近傍に達している。

図３に示される如く、上リインフォースメント２６の車体上下方向から見た断面形状は開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状となっており、前壁部２６Ｃ、後壁部２６Ｄ、側壁部２６Ｅは、それぞれ、センタピラーアウタ１６側のセンタピラーリインフォースメント２４の前壁部２４Ａ、後壁部２４Ｂ、側壁部２４Ｃに沿って配設されている。また、上リインフォースメント２６の前壁部２６Ｃ、後壁部２６Ｄ、側壁部２６Ｅは、それぞれ、センタピラーリインフォースメント２４の前壁部２４Ａ、後壁部２４Ｂ、側壁部２４Ｃに接合されている。

図４に示される如く、中間リインフォースメント２８の車体上下方向から見た断面形状は開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状となっている。中間リインフォースメント２８は、センタピラーアウタ１６側のセンタピラーリインフォースメント２４の開口部側に配設されており、前壁部２８Ｃと後壁部２８Ｄとが、それぞれセンタピラーリインフォースメント２４の前壁部２４Ａの車幅方向内側端部２４Ｄと後壁部２４Ｂの車幅方向内側端部２４Ｅとに接合されている。

図５に示される如く、下リインフォースメント３０の車体上下方向から見た断面形状は開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状となっている。下リインフォースメント３０の前壁部３０Ｃと後壁部３０Ｄは、それぞれセンタピラーリインフォースメント２４の前壁部２４Ａと後壁部２４Ｂに沿って配設されており、下リインフォースメント３０の前壁部３０Ｃと後壁部３０Ｄは、それぞれセンタピラーリインフォースメント２４の前壁部２４Ａと後壁部２４Ｂに接合されている。また、下リインフォースメント３０の側壁部３０Ｅは、センタピラーリインフォースメント２４の側壁部２４Ｃの近傍に配設されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態では、図６（Ａ）に示される如く、センタピラー２０の下部２０Ｆに他車両ＫのバンパＫ１等が側突し、センタピラー２０の下部２０Ｆに車室内側へ向けて荷重Ｆが作用すると、センタピラー２０は車室内側へ折れ曲がろうとする。

この時、図６（Ｂ）に示される如く、上端Ｐ１と下端Ｐ２とで支持されているセンタピラー２０における、ベルトライン付近の部位Ｑ１には、荷重Ｆ１が車幅方向外側から車幅方向内側に向って作用すると共に、下部付近の部位Ｑ２には、荷重Ｆ２が車幅方向外側から車幅方向内側に向って作用する。このため、図６（Ｃ）に示される如く、センタピラー２０における、剪断力の分布は、ベルトライン付近の部位Ｑ１で小さく、下部付近の部位Ｑ２で大きくなり、ベルトライン付近の部位Ｑ１と下部付近の部位Ｑ２との間の部位も小さくなる。また、図６（Ｄ）に示される如く、センタピラー２０における、車体上下方向に沿った曲げモーメントの分布は、ベルトライン付近の部位Ｑ１で大きく、下部付近の部位Ｑ２に向って徐々に小さくなる。

これに対して、本実施形態では、センタピラー２０のベルトライン部２０Ａに配設された上リインフォースメント２６によって、センタピラー２０のベルトライン付近の部位Ｑ１は、荷重に対して圧縮面が補強されており、曲げモーメントに対して強くなっている。

また、センタピラー２０の下部２０Ｆに配設された下リインフォースメント３０によって、センタピラー２０の下部付近の部位Ｑ２は、荷重に対して前壁部と後壁部が補強されており、剪断力に対して強くなっている。

また、センタピラー２０におけるベルトライン付近の部位Ｑ１と下部付近の部位Ｑ２との間の部位に配設された中間リインフォースメント２８によって、センタピラー２０のベルトライン付近の部位Ｑ１と下部付近の部位Ｑ２との間の部位は、荷重に対して断面崩れが防止されており、断面崩れに対して強くなっている。

この結果、本実施形態では、センタピラー２０の車体上下方向に沿った曲げモーメントに対する強度の分布Ｍ１が、図７に実線で示すようになっており、図７に破線で示すセンタピラー２０の車体上下方向に沿った各部位での発生モーメントＭ０に対して、センタピラー２０は、ベルトライン部２０Ａの下方の複数の点Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５で変形可能となっている。

このため、図８に示される如く、側突時のセンタピラー２０における中間リインフォースメント２８を配設した部位の発生荷重Ｆ３と車幅内側方向への変位Ｓとの関係、及び側突時のセンタピラー２０における下リインフォースメント３０を配設した部位の発生荷重Ｆ４と車幅内側方向への変位Ｓとの関係は、車幅方向内側への変形量Ｓが小さい時には、Ｆ３とＦ４とが等しく、センタピラー２０における、中間リインフォースメント２８を配設した部位と、下リインフォースメント３０を配設した部位との双方が同等に変形する。また、変形量Ｓが所定値Ｓ１より大きくなると、Ｆ３＞Ｆ４となって、中間リインフォースメント２８を配設した部位に比べ、下リインフォースメント３０を配設した部位が優先的に変形する。

従って、本実施形態では、側突時にセンタピラー２０における中間リインフォースメント２８を配設した部位が車幅内側方向へ局所変形するのを防止でき、初期荷重を大きくできると共に側突時のセンタピラー２０の変形を車体正面視でＪ字状の最適な変形形状にできる。

以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、車体アウタパネル１０の一部がセンタピラーアウタ１６になっている構成について説明したが、センタピラーアウタ１６が、ルーフサイドレールアウタ１２とロッカアウタ１４に溶接等により固定された構成としても良い。

また、上記実施形態では、図５に示される如く、下リインフォースメント３０の前壁部３０Ｃと後壁部３０Ｄを、それぞれセンタピラーリインフォースメント２４の前壁部２４Ａと後壁部２４Ｂに沿って配設したが、更に、下リインフォースメント３０の側壁部３０Ｅを、センタピラーリインフォースメント２４の側壁部２４Ｃに近づけ、下リインフォースメント３０の側壁部３０Ｅも、センタピラーリインフォースメント２４の側壁部２４Ｃに沿って配設した構成としても良い。

本発明の一実施形態に係るセンタピラー構造を示す車幅方向外側から見た側面図である。本発明の一実施形態に係るセンタピラー構造を示す車体斜め外側前方から見た分解斜視図である。図１の３−３線に沿った拡大断面図である。図１の４−４線に沿った拡大断面図である。図１の５−５線に沿った拡大断面図である。（Ａ）はセンタピラーを示す車体前方から見た概略断面図であり、（Ｂ）はセンタピラーを示す車体前方から見た作用説明図であり、（Ｃ）はセンタピラーの剪断力の分布を示す図であり、（Ｄ）はセンタピラーの曲げモーメントの分布を示す図である。本発明の一実施形態に係るセンタピラー構造の車体上下方向に沿った曲げモーメントに対する強度の分布を示すグラフである。本発明の一実施形態に係るセンタピラー構造の発生荷重と車幅内側方向への変形量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０車体アウタパネル
１６センタピラーアウタ
２０センタピラー
２０Ａセンタピラーのベルトライン部
２０Ｂセンタピラーの上端部
２０Ｃセンタピラーの中央部
２０Ｄセンタピラーの下端
２０Ｅセンタピラーのベルトライン部と下端との中央部
２０Ｆセンタピラーの下部
２２センタピラーインナ
２４センタピラーリインフォースメント
２６上リインフォースメント
２８中間リインフォースメント
３０下リインフォースメント
３０Ｃ下リインフォースメントの前壁部
３０Ｄ下リインフォースメントの後壁部

Claims

車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状のアウタパネルと、平板状のインナパネルと、を備えたセンタピラー構造であって、
前記センタピラーのベルトライン部において前記アウタパネル側の内周面に沿って配設され、車体上下方向から見た断面形状が開口部を車幅方向内側へ向けたコ字状の上リインフォースメントと、
前記センタピラーの下部において前記アウタパネル側の少なくとも前壁部と後壁部に沿って配設された下リインフォースメントと、
前記センタピラーのベルトライン部と下部との間の部位において、前記アウタパネル側の開口部側に配設された中間リインフォースメントと、
を有することを特徴とするセンタピラー構造。