JP2010105522A - フロントピラーの補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】前方からの入力によりフロントピラーに発生するモーメントを減少させ、軽量で堅牢なフロントピラーの補強構造を提供する。
【解決手段】フロントピラーリインフォース１２は長手方向の一部区間である区間１２Ａにおいて、図心位置が図３（Ａ）に示すＣ２となるように形状を徐変させた構造とされている。すなわち、車体上側および車幅方向外側に凸となる突出部１２Ｂを、区間１２Ａにおいては車体下側および車幅方向内側に凸となる突出部１２Ｃとされている。これにより区間１２Ａを除く他の区間ではフロントピラー１０の図心位置が図３（Ｂ）に示すＣ１となるのに対し、区間１２Ａにおいては図心位置がＣ２となり、フロントピラーリインフォース１２の車体前方端ＹＦと車体後方端ＹＲとを結ぶ線分Ｙに対してフロントピラー１０の図心位置はＣ１とＣ２との距離Ｌだけ線分Ｙに近付く形状とされている。
【選択図】図３

Description

本発明はフロントピラーの補強構造に関する。

従来から、フロントピラーの閉断面内にリインフォースを設けたフロントピラーの補強構造が存在する（例えば、特許文献１参照）。さらに、ピラーアッパインナパネル及びピラーアッパアウタパネルの所定位置に、部分的に肉厚部が設定され、前方からの入力時に作用する曲げモーメントの入力軸に対する断面主軸の傾きを均一な肉厚の場合よりも小さくして、必要な曲げ強度の確保を図る補強構造が存在する（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−１４５３６９号公報 特開２００５−１９９７３８号公報

しかし、上記特許文献１、２の構成では前方からの入力時の発生モーメントに耐えうるフロントピラーの耐力を確保するにはリインフォースを含めたフロントピラーの補強が必要であり、結局は重量が増加する構成となってしまう。

本発明は上記事実を考慮し、前方からの入力によりフロントピラーに発生するモーメントを減少させ、軽量で堅牢なフロントピラーの補強構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明におけるフロントピラーの補強構造は、フロントピラーの長手方向に沿って内部に配設される補強部材であるフロントピラーリインフォースを備え、前面衝突時に前記フロントピラーへ荷重が入力される荷重入力点と前記フロントピラーが車体後方側でルーフヘッダと結合される結合部とを結んだ直線に対して垂直な断面内において、前記フロントピラーの長手方向における所定区間で、前記フロントピラーの図心を前記直線に近付けたことを特徴とする。

上記構成によれば、車体上側に凸となる形状のフロントピラーにおいても、フロントピラーの長手方向両端を結ぶ直線にフロントピラーの図心を近付けることで前方からの入力時に発生する縦曲げモーメントのモーメントアームを短くし、発生するモーメントを減少させ、軽量で堅牢なフロントピラーの補強構造とすることができる。

請求項２に記載の本発明におけるフロントピラーの補強構造は、請求項１に記載の構成において、前記所定区間において、前記フロントピラーの図心を前記直線に近付けるように側面視で徐変させたことを特徴とする。

上記構成によれば、所定区間においてフロントピラーの図心をフロントピラーの長手方向両端を結ぶ直線に近付けるように徐変させることで、少ない部品点数で軽量で堅牢なフロントピラーの補強構造とすることができる。

請求項３に記載の本発明におけるフロントピラーの補強構造は、請求項１に記載の構成において、前記フロントピラーの内部に、前記フロントピラーリインフォースよりも車体下側かつ車幅方向内側にこれと一体的に設けられた第２のフロントピラーリインフォースを備え、前記所定区間において前記フロントピラーの図心を前記直線に近付けたことを特徴とする。

上記構成によれば、第２のフロントピラーリインフォースを車体下側かつ車幅方向内側に設け、フロントピラーの図心をフロントピラーの長手方向両端を結ぶ直線に近付けることで、単純な加工で軽量かつ堅牢なフロントピラーの補強構造とすることができる。

本発明に係るフロントピラーの補強構造は上記構成としたので、前方からの入力によりフロントピラーに発生するモーメントを減少させ、軽量で堅牢なフロントピラーの補強構造とすることができるという優れた効果が得られる。

＜構造の概要＞
本発明の第１実施形態に係るフロントピラーの補強構造を図１〜図３に従って説明する。

なお各図において、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＲＥは車体後方方向を、矢印ＵＰは車体上側方向を、矢印ＩＮは車体内側方向を、矢印ＯＵＴは車体外側方向を示す。

図１〜図３には、本発明の第１実施形態に係るフロントピラーの補強構造が示されている。

図１、図２に示すように、フロントピラーの補強構造は、側面視において車体前方下側から車体後方上側に向かって延設されたフロントピラー１０と、フロントピラー１０の断面内部で長手方向に沿って配設された強度部材であるフロントピラーリインフォース１２とから構成されている。

図１（Ｂ）に示されているようにフロントピラー１０は車幅方向外側面を形成するサイメンアウタ１４と、車幅方向内側かつ車体下側に設けられたフロントピラーインナ１６とを接合し、車幅方向の間隙にフロントピラーリインフォース１２を挟んで車体上側に凸となる曲線を描くように設けられている。

フロントピラーリインフォース１２の車体前方端ＹＦは図２（Ａ）に示されるように所謂エンジンルームの車体後方端より始まり、車体後方端ＹＲは図示しないルーフヘッダに固定されることにより、フロントピラー１０の長手方向において車体前半部分の強度を担う強度部材として設けられている。

図３（Ｃ）に示されるように、フロントピラーリインフォース１２は長手方向の一部区間である区間１２Ａにおいて、一部の形状を側面視で徐変させた構造とされている。すなわち、車体上側および車幅方向外側に凸となる突出部１２Ｂを、区間１２Ａにおいては車体下側および車幅方向内側に凸となる突出部１２Ｃとされ、フロントピラー１０の図心位置が図３（Ａ）に示すＣ２となるようになっている。

これにより区間１２Ａを除く他の区間ではフロントピラー１０の図心位置が図３（Ｂ）に示すＣ１となるのに対し、区間１２Ａにおいては図心位置がＣ２となり、フロントピラーリインフォース１２の車体前方端ＹＦと車体後方端ＹＲとを結ぶ線分Ｙに対してフロントピラー１０の図心位置はＣ１とＣ２との距離Ｌだけ線分Ｙに近付く形状とされている。

＜作用効果＞
次に本発明の第１実施形態の作用および効果について説明する。

図１にはフロントピラー１０の構造とフロントピラー１０の図心位置の関係を示す側面図、断面図および前面入力時にフロントピラー１０に発生する縦曲げモーメントと図心位置の関係が示されている。

フロントピラー１０は図１（Ａ）に示すように車体上側に凸となる形状をしているため、フロントピラーリインフォース１２の車体前方端ＹＦと車体後方端ＹＲとを結ぶ線分Ｙに対して、フロントピラー１０の図心位置Ｃ１もまた車体上側に凸となる曲線を描き、線分Ｙとの間は距離Ｌだけ離れている。

このため前面衝突時（オフセット衝突、正突）に力Ｆがフロントピラーリインフォース１２の車体前方端ＹＦに入力された際、図１（Ｃ）に示されているように、フロントピラー１０の長手方向位置によってはフロントピラー１０の耐力Ｍｐを越える縦曲げモーメントＭ１が発生する場合がある。

そこで本実施形態においては、前述のようにフロントピラー１０の耐力Ｍｐを超えるモーメントＭ１が発生する箇所について、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示されているようにフロントピラーリインフォース１２に設定された区間１２Ａとしてフロントピラー１０の図心位置を車体下側に移動させることで、前面衝突時の発生モーメントにおけるモーメントアームを短くする。ここで言うモーメントアームとは線分Ｙから図心Ｃまでの距離、すなわち線分Ｙと図心Ｃのオフセット距離を指す。

具体的には図１（Ｃ）に示すように、フロントピラー１０の耐力Ｍｐを超えるモーメントＭ１が発生する箇所においては、フロントピラー１０の図心位置を車体下側に下げ、線分Ｙに近付けたことでオフセット距離を短縮し、モーメントアームを短くすることで発生するモーメントを抑え、特に耐力Ｍｐを超えるモーメントの発生を抑えている。

フロントピラー１０の図心Ｃの位置が線分Ｙから距離Ｌだけ離れている場合、入力Ｆによって発生するモーメントＭ１は
Ｍ１＝入力Ｆ×距離Ｌ
となるため、図１（Ｃ）のグラフで発生モーメントＭ１＞耐力Ｍｐとなる箇所に対しては、距離Ｌを小さくすればモーメントＭ１を低減させることができる。このためモーメントＭ１をＭ２に低減するには、
Ｌ’＝（Ｍ１−Ｍ２）／Ｆ
となるような距離Ｌ’だけフロントピラー１０の図心Ｃを線分Ｙに近付けるように移動させればよい。

これにより本実施形態に係るフロントピラー１０は前方からの入力Ｆに対して発生するモーメントを抑え、耐力Ｍｐを大きく設定する必要がないので、軽量かつ堅牢なフロントピラーとすることができる。

本実施形態においては、車体上側に凸となる形状のフロントピラー１０において、部分的にフロントピラー１０の図心位置を直線に近付けたことで、発生するモーメント自体を小さく抑えることができる。この方法ではフロントピラーリインフォース１２の肉厚を大きくするなどの補強は不要なので、軽量なフロントピラーの補強構造とすることができる。

＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態に係るフロントピラーの補強構造を図４に従って説明する。

図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本実施形態に係るフロントピラー１１は車幅方向外側面を形成するサイメンアウタ１４と、車幅方向内側かつ車体下側に設けられたフロントピラーインナ１６とを接合し、サイメンアウタ１４とフロントピラーインナ１６との車幅方向の間隙にフロントピラーリインフォース１２を挟んで車体上側に凸となる曲線を描くように設けられている点は第１実施形態と同様である。

本実施形態では、図４（Ｃ）に示すようにフロントピラーリインフォース１２の車幅方向内側に、長手方向の所定区間Ｌａにおいて第２フロントピラーリインフォース１３が一体的に設けられた構造とされている。

第２フロントピラーリインフォース１３は図４（Ａ）に示すように車幅方向内側および車体下側に凸となる断面形状をしている。これにより区間Ｌａにおいてフロントピラー１０の図心Ｃの位置は車体下側すなわち線分Ｙに近付く方向に移動する。

＜作用効果＞
次に本発明の第２実施形態の作用および効果について説明する。

図４（Ｂ）にはフロントピラーリインフォース１２と一体的に第２フロントピラーリインフォース１３が設けられた区間Ｌａでのフロントピラー１０の図心位置の変動を示す、長手方向位置と線分Ｙから図示しないフロントピラー１０の図心Ｃまでの距離Ｌとの関係が示されている。

第２フロントピラーリインフォース１３は図４（Ａ）に示すように車幅方向内側かつ車体下側に凸となる形状をしているため、フロントピラー１０の図心位置は図４（Ｂ）に破線で示すように線分Ｙに近付く位置へ移動する。

図１（Ｃ）に示されているようにピラー１０の耐力Ｍｐを越えるモーメントＭ１が発生する箇所では、フロントピラー１０の図心Ｃの位置を線分Ｙに近付けるように移動させることによってオフセット距離を短縮し、モーメントアームを短くすることで発生するモーメントをＭ２のように低減し、耐力Ｍｐを越えないような構造とすればよい。

本実施形態においては、長手方向の区間Ｌａにおいて第２フロントピラーリインフォース１３を設け、フロントピラーリインフォース１２と一体とすることで、図示しないフロントピラー１０の図心Ｃを線分Ｙに近付け、モーメントＭを低減している。

図４（Ｂ）に実線で示すように第２フロントピラーリインフォース１３を設けていない場合の距離Ｌ１２に対して、区間Ｌａの長手方向長さ、および図４（Ａ）に示す高さＨを調整することで、破線Ｌ１３のように距離Ｌを調節することができる。これによってフロントピラー１１の長手方向において前方からの入力時に発生するモーメントＭを所望の値に調節することができる。

本実施形態においては、フロントピラーリインフォース１２自体の形状を徐変させるなどの方法ではなく、別部品の第２フロントピラーリインフォース１３を増設することでフロントピラー１０の図心Ｃの位置を移動させているため、フロントピラーリインフォース１２の形状を変更することなく、小規模な変更で製品に応用することができる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

すなわち、前方からの入力によりフロントピラー１０に発生するモーメントを減少させる構造としては、長手方向に沿って車体上側に凸となるような図心Ｃの位置を、所定区間において線分Ｙに近付けた直線としてもよいし、あるいは車体上側に凸となるような図心Ｃの位置が、所定区間において車体下側に凸となるような構造とされていてもよい。

また、上記各実施形態では前方から入力時にフロントピラーで発生するモーメントを低減する構造を例としたが、これに限定せず例えば車体側方や車体後方の部材に応用し、入力に対してモーメントを低減する構造としてもよい。

本発明の実施形態に係るフロントピラー補強構造を示す側面図、断面図および前方からの入力時に発生するモーメントの図心位置による変化を示したグラフである。 図１に示されるフロントピラー補強構造を拡大し本発明の原理を示した側面図である。 本発明の第１実施形態に係るフロントピラー補強構造を示した断面図および斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るフロントピラー補強構造を示した断面図および斜視図である。

符号の説明

１０ フロントピラー
１１ フロントピラー
１２ フロントピラーリインフォース
１３ 第２フロントピラーリインフォース
１４ サイメンアウタ
１６ フロントピラーインナ
Ｃ 図心
Ｆ 力
Ｌ 距離
Ｙ 線分
Ｍ モーメント
Ｍｐ 耐力

Claims (3)

1. フロントピラーの長手方向に沿って内部に配設される補強部材であるフロントピラーリインフォースを備え、
   前面衝突時に前記フロントピラーへ荷重が入力される荷重入力点と前記フロントピラーが車体後方側でルーフヘッダと結合される結合部とを結んだ直線に対して垂直な断面内において、
   前記フロントピラーの長手方向における所定区間で、前記フロントピラーの図心を前記直線に近付けたことを特徴とするフロントピラーの補強構造。
2. 前記所定区間において、前記フロントピラーの図心を前記直線に近付けるように側面視で徐変させたことを特徴とする請求項１に記載のフロントピラーの補強構造。
3. 前記フロントピラーの内部に、前記フロントピラーリインフォースよりも車体下側かつ車幅方向内側にこれと一体的に設けられた第２のフロントピラーリインフォースを備え、前記所定区間において前記フロントピラーの図心を前記直線に近付けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフロントピラーの補強構造。

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