JP2007112203A - 車両骨格部材 - Google Patents

Abstract

【課題】重量増を招くことなく、外力による断面崩れを確実に防止可能な車両骨格部材を得る。
【解決手段】センターピラー１４内に配置される第２アウタリインフォース２６は、略「Ｚ」字状の断面を有し、２つの縦壁２２のそれぞれに沿って配置される補強面３０と、補強面３０の間でセンターピラー１４の対角線ＤＬ−１に沿った方向で、２つの補強面３０を連結する連結面３２が形成されている。連結面３２の配設位置（配設方向）は、センターピラー１４に車幅方向外側から外力（荷重Ｆ１）が作用して、図３（Ａ）に示す捩れ変形で伸長する対角線ＤＬ−１に沿い、且つ、縦壁２２を連結する方向に僅かに回転した位置とされる。荷重Ｆ１による捩りモーメントと曲げモーメントを効果的に抑制できる。センターピラー１４の板厚を増大させたり、アウタリインフォース以外の補強部材を追加したりする必要がないので、重量増を招かない。
【選択図】図２

Description

本発明は、矩形の断面を有する車両骨格部材に関し、たとえば、車両のピラーやロッカとして使用される車両骨格部材に関する。

車両のピラー等を構成する車両骨格部材には、各種の補強構造が施されることが多い。たとえば、特許文献１には、センターピラー内のリインフォースメントをアウタパネルに沿わせて配置した車両のピラー構造が記載されている。

ところで、車両骨格部材には、たとえば捩り力や曲げ力等が作用することがあるが、これら外力に対し変形（断面崩れ）を確実に防止するためにリインフォースメントの板厚を増大させたり、新たな補強部材を追加したりすると、重量増を招く。
特開２００２−２２５５６３号公報

本発明は上記事実を考慮し、重量増を招くことなく、外力による断面崩れを確実に防止可能な車両骨格部材を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、矩形の断面を有する車両骨格部材であって、この車両骨格部材を備えた車両の外側に張り出した面の両側の２つの被連結面を連結すると共に、矩形断面の対角線方向に配設されたリインフォースメント、を有することを特徴とする。

すなわち、本発明のリインフォースメントは、車両骨格部材の対角線方向の成分をもつと共に、車両の外側に張り出した面の両側の２つの被連結面を連結していることになる。

車両骨格部材が捩り変形するときは、矩形断面が略平行四辺形状となり、対角線が伸びるか、または縮もうとする。リインフォースメントは対角線方向の成分を持っているので、この捩り変形を抑制することができる。

また、車両骨格部材が曲げ変形するときは、車両の外側に張り出した面の両側の面、すなわち２つの被連結面が相対的に離間または接近しようとする。リインフォースメントは２つの被連結面を連結しているので、この曲げ変形を抑制することができる。

このように、本発明では車両骨格部材の断面崩れを効果的に抑制することができる。しかも、リインフォースメント以外の補強部材を追加したり、車両骨格部材の板厚を増大させたりする必要がないので、重量増を招かない。

請求項２に記載の発明では、矩形の断面を有する車両骨格部材であって、この車両骨格部材を備えた車両の外側に張り出した面の両側の２つの被連結面を連結するリインフォースメント、を有し、前記リインフォースメントが、この車両骨格部材の矩形断面の対角線に対して、リインフォースメントと車両骨格部材とで構成される２つの領域が台形となる方向に傾斜して配設されている、ことを特徴とする。

すなわち、本発明のリインフォースメントは、車両の外側に張り出した面の両側の２つの被連結面を連結している。車両骨格部材が曲げ変形するときは、車両の外側に張り出した面の両側の面、すなわち２つの被連結面が相対的に離間または接近しようとする。リインフォースメントは２つの被連結面を連結しているので、この曲げ変形を抑制することができる。

また、このリインフォースメントは、車両骨格部材の矩形断面の対角線に対して、リインフォースメントと車両骨格部材とで構成される２つの領域が台形となる方向に傾斜して配設されている。車両骨格部材が捩り変形するときに、矩形断面が略平行四辺形状となり、対角線が伸びるか、または縮もうとするが、リインフォースメントは、この伸び、または縮みを抑止する方向の成分をもっていることになる、このため、捩り変形を抑制することができる。

このように、本発明では車両骨格部材の断面崩れを効果的に抑制することができる。しかも、リインフォースメント以外の補強部材を追加したり、車両骨格部材の板厚を増大させたりする必要がないので、重量増を招かない。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記リインフォースメントが、２つの前記被連結面のそれぞれに沿って配置される２つの補強面と、前記矩形断面の対角線方向となるように２つの前記補強面の間に位置する連結面と、を有することを特徴とする。

したがって、２つの補強面のそれぞれが、対応する被連結面を補強しているので、曲げ変形をさらに効果的に抑制できると共に、車両骨格部材の座屈強度を高められる。

また、連結面が、矩形断面の対角線方向で補強面の間に位置しているので、この連結面によって捩り変形を防止できる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記連結面が、外力による捩れ変形で互いに伸長する方向の対角線に沿うように配置されていることを特徴とする。

捩れ変形で互いに伸長する方向の対角線に対して、連結面がこの伸長を阻止するので、より効果的に捩り変形を防止できる。

本発明は上記構成としたので、重量増を招くことなく、外力による断面崩れを確実に防止可能となる。

図１には、本発明の第１実施形態に係る車両骨格部材が、車体１２のセンターピラー１４として適用された例が示されている。また、図２には、センターピラー１４が横方向の断面図にて示されている。以下、図面において車両前方を矢印ＦＲで、上方を矢印ＵＰで、車幅方向外側を矢印ＯＵＴでそれぞれ示す。

図２に示すように、センターピラー１４は、ピラーインナ１６とピラーアウタ１８とで構成されている。ピラーインナ１６とピラーアウタ１８の双方には、車両前後方向の両端に接合部２０が設けられて互いに接合されている。また、ピラーインナ１６とピラーアウタ１８の双方の車両前後方向中央部分は、互いに離間する方向へと矩形状に屈曲されている。特に、ピラーアウタ１８は、車幅方向外側へと大きく張り出すように屈曲されており、外側に張り出した面２１の前方側及び後方側ではそれぞれ縦壁２２が構成されている。そして、ピラーインナ１６とピラーアウタ１８とで、全体として矩形の閉断面を有するセンターピラー１４が構成されている。側壁２２は、後述するように、センターピラー１４に荷重Ｆ１（外力）が作用したときに、この荷重が作用する外力想定面の両側の２面となっている。

センターピラー１４内には、第１アウタリインフォース２４及び第２アウタリインフォース２６が配設されている。

第１アウタリインフォース２４は、断面視にて、ピラーアウタ１８に沿う形状とされており、車両前後方向の両端は、ピラーインナ１６とピラーアウタ１８の間でこれらに挟持される被挟持部２８となっている。また、車両前後方向の中央部は、ピラーアウタ１８に沿って屈曲されており、ピラーアウタ１８を補強している。

第２アウタリインフォース２６は、略「Ｚ」字状の断面を有している。第２アウタリインフォース２６の車両前後方向には、２つの縦壁２２のそれぞれに沿って配置される補強面３０が形成されており、縦壁２２を補強している。

補強面３０の間には、センターピラー１４の対角線ＤＬ−１（図３（Ａ）にも示す）に沿った方向で、２つの補強面３０を連結する連結面３２が形成されている。連結面３２によって、２つの縦壁２２が連結されており、この点で、縦壁２２は本発明に係る被連結面となっている。

この連結面３２の配設位置（配設方向）は、センターピラー１４に車幅方向外側から外力（荷重Ｆ１）が作用して、図３（Ａ）に示す捩れ変形で伸長する対角線ＤＬ−１に沿っている。ただし、対角線ＤＬ−１に完全に沿うことはなく、縦壁２２を連結する連結線ＣＬ−１（図３（Ｂ）参照）に傾斜した方向（図２では対角線ＤＬ−１から時計回りに回転した方向）に僅かに回転した位置とされている。したがって、センターピラー１４内において、連結面３２で区画された２つの領域を見ると、それぞれ、台形となる。すなわち、これら２つの領域が台形となるように、連結面３２が対角線ＤＬ−１に対し傾斜して配置されていることになる。

次に、本実施形態の作用を説明する。

図１に示すように、センターピラー１４に対し車幅方向外側から荷重Ｆ１が作用した場合を考える。このとき、センターピラー１４には、常に同方向に捩りモーメントＴ１がさようし、さらに、曲げモーメントＭ１も作用する。

ここで、まず、捩りモーメントＴ１に対しては、図３（Ａ）に示すようにセンターピラー１４の断面が、矩形から平行四辺形へ変形し、対角線ＤＬ−１が伸長しようとする。ここで、本実施形態では、図２に示したように、第２アウタリインフォース２６の連結面３２が対角線ＤＬ−１に沿って配置されているので、捩りによって対角線ＤＬ−１の方向に伸びる力を、連結面３２が抑制する。

曲げモーメントＭ１に対しては、図３（Ｂ）に示すように、センターピラー１４の縦壁２２が外側へ屈曲し、相対的に車両前後方向に離間する方向へ移動しようとする。ここで、本実施形態では、第２アウタリインフォース２６の連結面３２が、縦壁２２を連結する方向に配置されている。したがって、縦壁２２どうしが車両前後方向へ離間しようとする力を連結面３２が抑制する。

また、本実施形態では、第２アウタリインフォース２６の補強面３０が縦壁２２に沿って配置されて、縦壁２２を補強しているので、これによっても、縦壁２２どうしが車両前後方向へ離間しようとする力を抑制できる。縦壁２２自体の強度も向上されているので、センターピラー１４の座屈強度も高くなっている。

このように、本実施形態では、外力に対するセンターピラー１４の変形（断面くずれ）を確実に防止できる。しかも、そのためにセンターピラー１４（ピラーインナ１６及びピラーアウタ１８）の板厚を増大させたり、アウタリインフォース以外の補強部材を追加したりする必要がないので、重量増を招かない。

図４には、本発明の第２実施形態の車両骨格部材が示されている。第２実施形態では、第１実施形態と異なり、車両骨格部材が、車両６２のロッカ６４として適用されている。以下、第１実施形態と同様の構成要素、部材等については同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図５に示すように、第２実施形態に係るロッカ６４は、ロッカインナ６６とロッカアウタ６８とで構成されている。ロッカインナ６６及びロッカアウタ６８は上下方向両端の接合部２０で接合されており、第１実施形態のピラーインナ１６及びピラーアウタ１８と同様に、矩形の閉断面を構成している。

ロッカ６４内には、略「Ｚ」字状の断面を有するリインフォース７０が配設されている。リインフォース７０は、第１実施形態の第２アウタリインフォース２６と同様に、２つの縦壁７２のそれぞれに沿って配置される２つの補強面３０と、これら補強面３０を連結する連結面３２とで構成されている。補強面３０の配設位置（配設方向）は、ロッカ６４に車幅方向外側から外力（荷重Ｆ２）が作用したときの捩れ変形によって伸長する対角線ＤＬ−２（図６（Ａ）にも示す）に沿っている。ただし、対角線ＤＬ−２に完全に沿うことはなく、縦壁２２を連結する連結線ＣＬ−２（図６（Ｂ）参照）に傾斜した方向（図５では対角線ＤＬ−２から時計回りに回転した方向）に僅かに回転した位置とされている。したがって、ロッカ６４内において連結面３２で区画された２つの領域がそれぞれ台形となるように、連結面３２が対角線ＤＬ−２に対し傾斜して配置されている。

このような構成とされた第２実施形態においても、対角線ＤＬ−２沿って配置されたリインフォース７０の連結面３２が配置されているので、図５に示す荷重Ｆ２で作用する捩りモーメントＴ２に対し、対角線ＤＬ−２の方向に伸びる力を抑制する。

また、リインフォース７０の連結面３２が、縦壁７２を連結する方向に配置されているので、曲げモーメントＭ２に対しても、縦壁７２どうしが上下方向へ離間しようとする力を抑制する。

また、第１実施形態と同様に、リインフォース７０の補強面３０が縦壁７２に沿って配置されて、縦壁２２を補強しているので、縦壁２２どうしが車両前後方向へ離間しようとする力を抑制できる。縦壁７２自体の強度も向上され、ロッカ６４の座屈強度も高くなる。

そして、これらにより、縦壁２２を効率的に変形させる（潰す）ことが可能となるので、吸収エネルギーを向上させることができる。

また、本実施形態でも、外力に対するロッカ６４の変形（断面くずれ）を確実に防止できる。しかも、そのためにロッカ６４（ロッカインナ６６及びロッカアウタ６８）の板厚を増大させたり、アウタリインフォース以外の補強部材を追加したりする必要がないので、重量増を招かない。

図７には、本発明の第３実施形態の車両骨格部材が示されている。第３実施形態では、第１実施形態と同様にセンターピラー８４として車両骨格部材が適用された例を挙げるが、第２実施形態のように、ロッカとして適用することも可能である。

第３実施形態では、ピラーインナ８６自体が所定箇所で屈曲されて、補強面３０及び連結面３２が形成されている。そして、ピラーインナ８６をこのような形状としたことで、センターピラー８４は、車幅方向内側には開いた断面形状となっている。

このような形状の車両骨格部材であっても、重量増を招くことなく、外力による変形（断面くずれ）を効果的に防止できる。

なお、上記では、本発明の車両骨格部材として、センターピラー１４及びロッカ６４を採り上げたが、本発明を適用可能な車両骨格部材は、これに限定されない。要するに、矩形の断面を有する車両骨格部材であれば、本発明を適用することで、重量増を招くことなく、外力による断面崩れを確実に防止可能となる。ここでいう「矩形」には、完全な長方形や正方形が含まれるのはもちろんであるが、この他にも、ひし形、平行四辺形、台形等であっても、実質的に矩形とみなせるようなものを含む。

また、断面の頂点部分は、厳密に角部が構成されている必要はなく、一般的に想定される程度に湾曲している（いわゆるアールがつけられている）ものでもよい。

さらに、断面を構成する各辺も厳密に平坦である必要はなく、矩形とみなせる程度に湾曲あるいは屈曲していてもよい。

また、連結面３２の配設方向は、上記したように捩り変形で伸長する方向に対角線に沿った方向に限定されず、縮む方向の対角線に沿っていてもよい。ただし、捩り変形をより効果的に抑制する点では、伸長する方向に沿って配設されるのが好ましい。

本発明の第１実施形態の車両骨格部材がセンターピラーとして適用された車体を部分的に示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の車両骨格部材であるセンターピラーを示す断面図である。 本発明の第１実施形態の車両骨格部材であるセンターピラーに荷重が作用した場合の変形を示す説明図であり、（Ａ）は捩り変形の場合、（Ｂ）が曲げ変形の場合をそれぞれ示す。 本発明の第２実施形態の車両骨格部材がロッカとして適用された車体を部分的に示す斜視図である。 本発明の第２実施形態の車両骨格部材であるロッカを示す断面図である。 本発明の第２実施形態の車両骨格部材であるロッカに荷重が作用した場合の変形を示す説明図であり、（Ａ）は捩り変形の場合、（Ｂ）が曲げ変形の場合をそれぞれ示す。 本発明の第３実施形態の車両骨格部材であるセンターピラーを示す断面図である。

符号の説明

１２ 車体
１４ センターピラー
１６ ピラーインナ
１８ ピラーアウタ
２０ 接合部
２２ 縦壁
２４ 第１アウタリインフォース
２６ 第２アウタリインフォース
２８ 被挟持部
３０ 補強面
３２ 連結面
６２ 車両
６４ ロッカ
６６ ロッカインナ
６８ ロッカアウタ
７０ リインフォース
７２ 縦壁
８４ センターピラー
８６ ピラーインナ
Ｆ１ 荷重
Ｔ１ 捩りモーメント
Ｍ１ 曲げモーメント
Ｔ２ 捩りモーメント
Ｍ２ 曲げモーメント
ＤＬ−１ 対角線
ＤＬ−２ 対角線
Ｆ１ 荷重
Ｆ２ 荷重

Claims (4)

1. 矩形の断面を有する車両骨格部材であって、
   この車両骨格部材を備えた車両の外側に張り出した面の両側の２つの被連結面を連結すると共に、矩形断面の対角線方向に配設されたリインフォースメント、
   を有することを特徴とする車両骨格部材。
2. 矩形の断面を有する車両骨格部材であって、
   この車両骨格部材を備えた車両の外側に張り出した面の両側の２つの被連結面を連結するリインフォースメント、
   を有し、
   前記リインフォースメントが、この車両骨格部材の矩形断面の対角線に対して、リインフォースメントと車両骨格部材とで構成される２つの領域が台形となる方向に傾斜して配設されている、
   ことを特徴とする車両骨格部材。
3. 前記リインフォースメントが、
   ２つの前記被連結面のそれぞれに沿って配置される２つの補強面と、
   前記矩形断面の対角線方向となるように２つの前記補強面の間に位置する連結面と、
   を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両骨格部材。
4. 前記連結面が、外力による捩れ変形で互いに伸長する方向の対角線に沿うように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の車両骨格部材。

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