JP2010095176A - センターピラー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】側面衝突時に断面を変形させたい箇所で適切に変形させることができるセンターピラー構造を得る。
【解決手段】センターピラー１４の車両幅方向外側はセンターピラーアウタリインフォース１６で構成されており、センターピラーアウタリインフォース１６の車両幅方向両側には、前側縦壁部１６Ｂ及び後側縦壁部１６Ｃが車両上下方向に沿って設けられている。前側縦壁部１６Ｂ及び後側縦壁部１６Ｃの下部には複数の開口部３０が形成されている。開口部３０は、車両幅方向外側が滑らかな曲線状の縁部３０Ａとされ、車両幅方向内側が直線状の縁部３０Ｂとされている。センターピラーアウタリインフォース１６は高張力鋼板（特に、ホットプレス材）で形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両側部に車両上下方向に沿って延在されたセンターピラー構造に関する。

下記特許文献１には、車両側部に配設されたセンターピラーリインフォースに高張力鋼板を用いた構造が開示されている。
特開２００２−６８０１２号公報

しかしながら、上記先行技術による場合、センターピラーリインフォースに高張力鋼板（特にホットプレス材）を用いると、側面衝突の際に断面特性が大きすぎるため（引っ張り強度が大きすぎるため）、変形しにくく、折りたい箇所で折れない可能性がある。

本発明は上記事実を考慮し、側面衝突時に変形させたい箇所で適切に変形させることができるセンターピラー構造を得ることが目的である。

請求項１の発明に係るセンターピラー構造は、車両側部に車両上下方向に沿って延在されると共に、水平断面が略ハット状に形成されたセンターピラーアウタリインフォースを備え、前記センターピラーアウタリインフォースの車両前後方向両側に設けられた車両前側縦壁部及び車両後側縦壁部の少なくとも一方に、側面衝突時に断面の変形を促進する開口部を設けたものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のセンターピラー構造において、前記開口部は、車両幅方向外側が滑らかな曲線状の縁部とされたものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載のセンターピラー構造において、前記開口部は、車両幅方向内側が直線状の縁部とされたものである。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のセンターピラー構造において、前記開口部が、車両前側縦壁部又は車両後側縦壁部の車両幅方向中央部に形成されているものである。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のセンターピラー構造において、前記センターピラーアウタリインフォースは、ホットプレス材で形成されている。

請求項１記載の本発明によれば、水平断面が略ハット状のセンターピラーアウタリインフォースの車両前後方向両側に設けられた車両前側縦壁部及び車両後側縦壁部の少なくとも一方に側面衝突時に断面の変形を促進する開口部が設けられている。開口部を設けることにより、側面衝突時のセンターピラーの断面特性（引っ張り強度）をコントロールすることが可能である。すなわち、開口部の位置及び形状を適切に設定することにより、側面衝突時に断面の変形が促進され、側面衝突時にセンターピラーの断面を変形させたい箇所で適切に変形させることができる。また、側面衝突時にセンターピラーアウタリインフォースに亀裂が発生した場合でも、開口部によって亀裂の進展が食い止められ、センターピラーアウタリインフォースの車両幅方向内側の接合部分へ亀裂が進展する（母材破壊を起こす）のを食い止めることが可能である。

請求項２記載の本発明によれば、開口部の車両幅方向外側が滑らかな曲線状の縁部とされており、側面衝突時にこの滑らかな曲線状の縁部により、縁部の外側頂点から曲線状の縁部の周りに引っ張り力が掛かってくる。その際、開口部が曲線状の縁部とされていることにより、車両幅方向内側の縁部に掛かる横方向の引っ張り力が小さくなり、引っ張り応力が徐々に緩和される。また、開口部の形状を適切な形状にすることで、開口部廻りでの母材破壊を抑制することができる。

請求項３記載の本発明によれば、開口部の車両幅方向内側が直線状の縁部とされており、側面衝突時にこの直線状の縁部により、開口部の縁部の中心側に圧縮してくる圧縮応力に対応することができる。その際、直線状の縁部とすることにより、加工時の形状のコントロールがしやすい。また、開口部の形状を適切な形状にすることで、開口部廻りでの母材破壊を抑制することができる。

請求項４記載の本発明によれば、開口部が車両前側縦壁部又は車両後側縦壁部の車両幅方向中央部に形成されており、側面衝突時にセンターピラーアウタリインフォースの両前側縦壁部又は車両後側縦壁部の車両幅方向中央部付近を水平断面視で略菱形状に変形させることができ、変形箇所のコントロールが容易となる。

請求項５記載の本発明によれば、センターピラーアウタリインフォースをホットプレス材で形成した場合にも、開口部により断面特性のコントロールが可能である。これによって、側面衝突時にセンターピラーの断面を変形させたい箇所でより適切に変形させることができる。また、側面衝突時に開口部によってセンターピラーアウタリインフォースの亀裂の進展を食い止めることができる。

以上説明したように、請求項１記載の本発明に係るセンターピラー構造は、側面衝突時にセンターピラーの断面を変形させたい箇所で適切に変形させることができるという優れた効果を有する。

請求項２記載の本発明に係るセンターピラー構造は、側面衝突時にセンターピラーが受ける引っ張り応力を緩和することができると共に、開口部の廻りでの母材破壊を抑制することができるという優れた効果を有する。

請求項３記載の本発明に係るセンターピラー構造は、側面衝突時にセンターピラーが受ける圧縮応力に対応することができる共に、開口部の廻りでの母材破壊を抑制することができるという優れた効果を有する。

請求項４記載の本発明に係るセンターピラー構造は、側面衝突時にセンターピラーアウタリインフォースの変形箇所のコントロールが容易となるという優れた効果を有する。

請求項５記載の本発明に係るセンターピラー構造は、センターピラーアウタリインフォースをホットプレス材で形成した場合にも、断面特性のコントロール及び母材破壊の抑制が可能であるという優れた効果を有する。

以下、図１〜図９を用いて、本発明に係るセンターピラー構造の一実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。

図１には、本発明に係るセンターピラー構造を備えた車両側部の部分斜視図が示されている。また、図２には、センターピラーの全体斜視図が示されており、図３には、センターピラーの部分斜視図が示されている。図１に示されるように、車両側部を構成するボデー１０の開口部１２には、車両上下方向に沿って延在するセンターピラー１４が掛け渡されている。センターピラー１４はボデー１０の開口部１２に設けられた車両骨格部材である。センターピラー１４より車両前方側の開口部１２Ａには、図示しないフロントサイドドアが配設され、センターピラー１４より車両後方側の開口部１２Ｂには、図示しないリアサイドドアが配設されるようになっている。

図１及び図２に示されるように、センターピラー１４は、長手方向上部側が長手方向下部側に対して車両幅方向内側に配置されるように湾曲して形成されている。図４に示されるように、センターピラー１４は、車両幅方向外側に配置されたセンターピラーアウタリインフォース１６と、車両幅方向内側に配置されたセンターピラーインナパネル１８と、を備えている。なお、図示を省略するが、センターピラーアウタリインフォース１６の車両幅方向外側には、サイドアウタパネルが配設される構成となっている。

図２及び図４に示されるように、センターピラーアウタリインフォース１６は、断面が略ハット状に形成されており、車両幅方向外側に車両上下方向に沿って配置された外壁部１６Ａと、外壁部１６Ａの車両前方側が車両幅方向内側に折り曲げられて車両上下方向に沿って配置された車両前側縦壁部としての前側縦壁部１６Ｂと、外壁部１６Ａの車両後方側が車両幅方向内側に折り曲げられて車両上下方向に沿って配置された車両後側縦壁部としての後側縦壁部１６Ｃと、を備えている。さらに、センターピラーアウタリインフォース１６は、車両前後方向に前後一対のフランジ部１６Ｄを備えており、これらの前後一対のフランジ部１６Ｄがセンターピラーインナパネル１８の前後一対のフランジ部１８Ａにスポット溶接されることにより、センターピラーアウタリインフォース１６とセンターピラーインナパネル１８とで閉断面が形成されている。

センターピラーアウタリインフォース１６の外壁部１６Ａの中間部には、ワイヤーハーネス（図示省略）を通すための円形状の開口２０が形成されている。また、センターピラーアウタリインフォース１６の外壁部１６Ａの開口２０の下方側には車両前後方向に並んで２個の孔部２１が形成されている。また、センターピラーアウタリインフォース１６の外壁部１６Ａの下部には、車両前後方向に並んで車両幅方向外側に突出する２つのビード部２２が形成されている。さらに、センターピラーアウタリインフォース１６の中間部の前方側のフランジ部１６Ｄに隣接した位置には、大小の孔部２３、２４が形成されている。図示を省略するが、大小の孔部２３、２４は、フロントサイドドアが開いたときにランプを点灯させるランプ点灯装置を取り付けるものである。

図２〜図４に示されるように、センターピラーアウタリインフォース１６の前側縦壁部１６Ｂには、車両上下方向に沿って４つの開口部３０が形成されている。また、同様にセンターピラーアウタリインフォース１６の後側縦壁部１６Ｃには、車両上下方向に沿って複数（本実施形態では４つ）の開口部３０が形成されている。センターピラーアウタリインフォース１６の前側縦壁部１６Ｂ又は後側縦壁部１６Ｃの所定の位置に開口部３０を形成することで、断面特性（材料の引っ張り強度）のコントロールが可能であり、側面衝突時のセンターピラーアウタリインフォース１６の折れ位置のコントロールが可能である。

図３等に示されるように、開口部３０は、略蒲鉾形状に形成されており、車両幅方向外側が滑らかな曲線状の縁部３０Ａとされ、車両幅方向内側が直線状の縁部３０Ｂとされている。開口部３０の車両幅方向外側の曲線状の縁部３０Ａは、例えば楕円形が好ましい。開口部３０の車両幅方向外側を滑らかな曲線状の縁部３０Ａとすることにより、開口部３０の車両幅方向外側から入力されて車両幅方向内側の縁部３０Ａに掛かる横方向の引っ張り力が小さくなり、側面衝突時の入力から受ける引っ張り応力を緩和させることができる。開口部３０の縁部３０Ａは、必ずしも左右対称でなくてもよく、曲線状であればよい。但し、開口部３０の縁部３０Ａは、半円形とすると、開口部が小さくなるため好ましくない。また、開口部３０の車両幅方向内側を直線状の縁部３０Ｂとすることで、側面衝突時の圧縮応力に対応させることができる。直線状の縁部３０Ｂとすることで、加工時の形状のコントロールがしやすい。

また、開口部３０は、センターピラーアウタリインフォース１６の前側縦壁部１６Ｂ又は後側縦壁部１６Ｃの車両幅方向中央部付近に設けることが好ましい。前側縦壁部１６Ｂ又は後側縦壁部１６Ｃの車両幅方向中央部付近に設けることで、センターピラーアウタリインフォース１６をパンタグラフのように（略菱形状に）潰すことができる。

また、開口部３０をセンターピラーアウタリインフォース１６の前側縦壁部１６Ｂ又は後側縦壁部１６Ｃの車両幅方向中央部付近に設けることで、側面衝突時にセンターピラーアウタリインフォース１６に発生した亀裂の進展の食い止めが可能となっている。

センターピラーアウタリインフォース１６は、高張力鋼板（特に、ホットプレス材）で形成されている。センターピラーアウタリインフォース１６を高張力鋼板（特に、ホットプレス材）で形成することで、車両の軽量化が可能であり、燃費を向上することができる。

図１に示されるように、センターピラーアウタリインフォース１６の下端部１６Ｅは、車両前後方向に広がる形状となっている。車両側部を構成するボデー１０の下部には、車両前後方向に沿ってロッカ２６が延在されており、ロッカ２６は、車両幅方向外側に配置されたロッカアウタパネル２６Ａと、車両幅方向内側に配置されたロッカインナパネル２６Ｂと、で閉断面が構成されている。センターピラーアウタリインフォース１６の下端部１６Ｅは、ロッカアウタパネル２６Ａに接合されている。また、センターピラーアウタリインフォース１６の上端部１６Ｆは、車両前後方向に広がる形状となっている。車両側部を構成するボデー１０の下部には、車両前後方向に沿ってルーフサイドレール２８が延在されており、センターピラーアウタリインフォース１６の上端部１６Ｆは、ルーフサイドレール２８の車両幅方向外側を構成するルーフサイドレールアウタパネル２８Ａに接合されている。

次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図５及び図６に示されるように、センターピラー１４の下部に車両幅方向外側から衝突体５０が衝突し、荷重が入力されると、センターピラー１４の下部は車両幅方向内側へ倒れようとする。その際、センターピラーアウタリインフォース１６の前側縦壁部１６Ｂ及び後側縦壁部１６Ｃに複数の開口部３０が設けられており、開口部３０の位置及び形状を適切に設定することにより、側面衝突時のセンターピラー１４の断面特性（材料の引っ張り強度）をコントロールすることができる。これによって、側面衝突の際にセンターピラー１４を変形させたい箇所（折りたい箇所）で適切に変形させることができる。

また、図７に示されるように、側面衝突時にセンターピラーアウタリインフォース１６に亀裂が発生しても、開口部３０によって亀裂の進展を食い止めることができる。これによって、センターピラーアウタリインフォース１６の車両幅方向内側のフランジ部１６Ｄへ亀裂が進展すること（母材破壊時の亀裂進展）を食い止めることができる。

また、図８及び図９に示されるように、開口部３０は、車両幅方向外側が滑らかな曲線状の縁部３０Ａとされ、車両幅方向内側が直線状の縁部３０Ｂとされている。開口部３０の車両幅方向外側を滑らかな曲線状の縁部３０Ａとすることにより、側面衝突時に縁部３０Ａの外側頂点から曲線状の縁部３０Ａの周りに引っ張り力が掛かってくる。その際、開口部３０が曲線状の縁部３０Ａとされていることにより、図８及び図９中の矢印に示されるように、車両幅方向内側の縁部３０Ａに掛かる横方向の引っ張り力が小さくなり、引っ張り応力が徐々に緩和される。また、開口部３０の車両幅方向内側を直線状の縁部３０Ｂとすることで、図８及び図９中の矢印に示されるように、側面衝突時に開口部３０の中に圧縮してくる圧縮応力に対応することができる。また、直線状の縁部３０Ｂとすることで、加工時の形状のコントロールがしやすい。また、開口部３０の形状を縁部３０Ａ、３０Ｂからなる形状にすることで、開口部３０廻りでの母材破壊を抑制することができる。

また、開口部３０をセンターピラーアウタリインフォース１６の前側縦壁部１６Ｂ又は後側縦壁部１６Ｃの車両幅方向中央部付近に設けることで、センターピラーアウタリインフォース１６をパンタグラフのように潰すことができる。

また、折れ位置コントロールの手法がビード等の形状や差厚線、２部品化構成等ではなく、開口部３０にすることで、開発途中の意匠変更や衝突試験結果などからくる折れ位置変更に対しても柔軟に対応ができる。さらに、ホットプレス材を用いた場合に発生しやすい母材破壊に対しても適切な箇所に開口部３０を設けることで、センターピラーアウタリインフォース１０２のフランジ部１６Ｄ付近まで亀裂が進展するのを食い止めることができる。

一方、図１０及び図１１には、比較例に係るセンターピラー１００が示されている。なお、前述した一実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。

図１０〜図１２に示されるように、センターピラー１００では、センターピラーアウタリインフォース１０２は、高張力鋼板（特に、ホットプレス材）で形成されており、前側縦壁部１６Ｂ又は後側縦壁部１６Ｃに開口部が設けられていない。

このようなセンターピラー１００では、センターピラー１４の下部に車両幅方向外側から衝突体５０が衝突し、荷重が入力されると、センターピラー１４の下部は車両幅方向内側へ倒れようとする。その際、センターピラーアウタリインフォース１０２は、断面特性（材料の引っ張り強度）が大きすぎるため、折りたい箇所で折れない可能性がある。このため、図１１に示されるように、センターピラー１４の下部が車両幅方向内側に侵入する可能性がある。これは、以下のような理由による。

センターピラーアウタリインフォース１０２は、単に材質を普通鋼板から高張力鋼板（特に、ホットプレス材）に置換しただけでは、断面特性（材料の引っ張り強度）が大きすぎるため、センターピラーアウタリインフォース１０２の断面が潰れにくく、側面衝突時に折りたい箇所で折れない可能性がある。また、高張力鋼板（特に、ホットプレス材は従来の普通鋼板に比べて粘りにくいため、図１２に示されるように、センターピラーアウタリインフォース１０２が引っ張りを受けると、亀裂が発生し、センターピラーアウタリインフォース１０２のフランジ部１６Ｄまで亀裂が進展する可能性がある。

これに対して、本実施形態では、センターピラーアウタリインフォース１６の前側縦壁部１６Ｂ及び後側縦壁部１６Ｃに複数の開口部３０が設けられており、側面衝突時のセンターピラー１４の断面特性をコントロールし、センターピラー１４を変形させたい箇所（折りたい箇所）で適切に変形させることができる。

なお、上述した実施形態では、開口部３０の車両幅方向内側の縁部３０Ｂは、必ずしも直線状でなくてもよく、例えば図９に示されるように、車両幅方向内側に突出する曲線形状の縁部４２Ｂであってもよい。

上述した実施形態では、開口部３０の形状、大きさ、数は、上記構成に限らず、センターピラーアウタリインフォース１６の意匠や車高、センターピラーアウタリインフォース１６の断面の潰したい形状により変更することができる。また、開口部３０は、センターピラーアウタリインフォース１６の前側縦壁部１６Ｂと後側縦壁部１６Ｃの両側に形成されているが、必ずしも前側縦壁部１６Ｂと後側縦壁部１６Ｃの両側に設ける必要はなく、前側縦壁部１６Ｂ及び後側縦壁部１６Ｃの少なくとも一方に設けられていればよい。

一実施形態に係るセンターピラー構造の全体構成を示す斜視図である。 図１に示されるセンターピラーを示す斜視図である。 図１に示されるセンターピラーの一部を拡大して示す斜視図である。 図１に示されるセンターピラーを示す横断面図である。 一実施形態に係るセンターピラー構造の側面衝突時の状態を示す断面図である。 一実施形態に係るセンターピラー構造の側面衝突時の変形状態を示す断面図である。 センターピラーアウタリインフォースの亀裂の発生状態を示す斜視図である。 センターピラーアウタリインフォースの開口部に作用する引っ張り力と圧縮力を説明するための斜視図である。 センターピラーアウタリインフォースの開口部に作用する引っ張り力と圧縮力を説明するための平面図である。 比較例に係るセンターピラー構造の側面衝突時の状態を示す断面図である。 比較例に係るセンターピラー構造の側面衝突時の変形状態を示す断面図である。 比較例に係るセンターピラー構造に用いられるセンターピラーアウタリインフォースの亀裂の発生状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ ボデー
１４ センターピラー
１６ センターピラーアウタリインフォース
１６Ｂ 前側縦壁部
１６Ｃ 後側縦壁部
３０ 開口部
３０Ａ 曲線状の縁部
３０Ｂ 直線状の縁部

Claims (5)

1. 車両側部に車両上下方向に沿って延在されると共に、水平断面が略ハット状に形成されたセンターピラーアウタリインフォースを備え、
   前記センターピラーアウタリインフォースの車両前後方向両側に設けられた車両前側縦壁部及び車両後側縦壁部の少なくとも一方に、側面衝突時に断面の変形を促進する開口部を設けたセンターピラー構造。
2. 前記開口部は、車両幅方向外側が滑らかな曲線状の縁部とされた請求項１に記載のセンターピラー構造。
3. 前記開口部は、車両幅方向内側が直線状の縁部とされた請求項２に記載のセンターピラー構造。
4. 前記開口部が、車両前側縦壁部又は車両後側縦壁部の車両幅方向中央部に形成されている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のセンターピラー構造。
5. 前記センターピラーアウタリインフォースは、ホットプレス材で形成されている請求項１から請求項４までのいずれ１項に記載のセンターピラー構造。

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