JP2011218952A - 車両用のピラー構造および車両用ピラー製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピラーの強度を高めつつ、生産性の向上を図ることができる車両用のピラー構造および車両用ピラー製造方法を提供すること。
【解決手段】加熱された部材を冷却された型を用いてプレスすることにより補強部４を形成し、加熱された部材を前記冷却された型よりも温度が高い型を用いてプレスすることにより前記補強部４以外の部分に低強度部５を形成する。衝突エネルギの吸収のために高い強度が必要となる部分が高い強度を有する補強部４として形成され、プレス加工後にトリミングが必要となる部分が低強度部５として形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用のピラー構造および車両用ピラー製造方法に関する発明である。

従来、車両の側面衝突荷重に対する耐力を大きくするセンターピラー構造として、例えば特開2004-314845号公報に示すように、センターピラーアウタとセンターピラーインナとの間の内部空間に補強部材が配置され、補強部材の車両前後方向の途中部に車両内外方向へ延びる延出部が設けられ、延出部の車両外側の端部領域に焼き入れがされるセンターピラー構造が知られている。

特開2004-314845号公報

しかしながら、このような構造においては、プレス加工などにより補強部材を成形した後に焼入れを行う必要があったため、作業工程が多くなってしまうという問題があった。また、一旦成形した後に焼入れを行うため、焼入れにより歪が生じてしまうおそれがあった。このような問題を解決する方法として、加熱された部材を冷却された型でプレスするホットスタンプなどにより、成形と冷却を同時に行うことが考えられる。しかし、ホットスタンプでは、ホットスタンプにより形成された断面全体の強度が高くなってしまうため、プレスにより生じた不要部分をトリミングする際に金型が破損しやすく、生産コストが高くなるといった問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ピラーの強度を高めつつ生産性の向上を図ることができる車両用のピラー構造および車両用ピラー製造方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係るピラー構造は、加熱された部材を冷却された型でプレスすることにより形成される補強部と、前記加熱された部材の少なくとも外周縁を含む前記補強部以外の部分を前記冷却された型よりも温度の高い型でプレスすることにより形成される低強度部とを備えて構成される。

本発明によれば、加熱された部材を冷却された型でプレスすることにより形成される補強部を備えることにより、補強部が成形と同時に焼入れされることとなり、補強部は高い強度を有することとなる。また、加熱された部材の少なくとも外周縁を含む補強部以外の部分を冷却された型よりも温度の高い型でプレスすることにより形成される低強度部を備えることにより、低強度部が補強部よりも低い強度を有することとなる。よって、不要部分のトリミングが容易になり、ピラーの強度を高めつつ生産性の向上を図ることが可能となる。

また、本発明に係るピラー構造において、凸断面形状のピラーの両角を車両内側に曲折することで形成されるステップ部を有し、前記補強部と前記低強度部の境界が、前記ステップ部を形成する面のうち前記ピラーの凸方向と交差する面に位置することが好ましい。

この場合には、補強部と低強度部の境界がステップ部を形成する面のうちピラーの凸方向と交差する面に位置することにより、冷却された型と冷却された型よりも温度が高い型の分割面をピラーの凸方向と交差する面に設けることが可能となり、鋭角で肉厚の薄い部分を型に設ける必要がない。よって、型の構成が容易となり、生産コストを抑えることが可能となる。

また、本発明に係る車両用ピラー製造方法は、冷却された強冷却型と前記強冷却型よりも温度の高い弱冷却型を用いて加熱された部材をプレスすることにより、前記強冷却型にプレスされる部分には補強部を形成すると共に前記加熱された部材の少なくとも外周縁を含む前記補強部以外の部分であって前記弱冷却型にプレスされる部分には低強度部を形成する車両用ピラー製造方法である。

本発明によれば、強冷却型にプレスされる部分には補強部を形成することにより、補強部が成形と同時に焼入れされることとなり、補強部は高い強度を有することとなる。また、加熱された部材の少なくとも外周縁を含む補強部以外の部分であって弱冷却型にプレスされる部分には低強度部を形成することにより、低強度部が補強部よりも低い強度を有することとなる。よって、不要部分のトリミングが容易になり、ピラーの強度を高めつつ生産性の向上を図ることが可能となる。

また、前記車両用ピラー製造方法は、ピラーを凸断面形状に形成するとともに前記ピラーの凸断面形状の両角を車両内側に曲折することでステップ部を形成する車両用ピラーの製造方法であって、前記加熱された部材をプレスする際に、前記補強部と前記低強度部の境界が前記ステップ部を形成する面のうち前記ピラーの凸方向と交差する面に位置するようにプレスすることが好ましい。

この場合には、補強部と低強度部の境界がステップ部を形成する面のうちピラーの凸方向と交差する面に位置することにより、冷却された型と冷却された型よりも温度が高い型の分割面をピラーの凸方向と交差する面に設けることが可能となり、鋭角で肉厚の薄い部分を型に設ける必要がない。よって、型の構成が容易となり、生産コストを抑えることが可能となる。

本発明によれば、ピラーの強度を高めつつ生産性の向上を図ることができる車両用のピラー構造および車両用ピラー製造方法の提供が可能となる。

本発明の実施形態に係るピラー構造を示した斜視図である。 図１に示すピラー構造のA-A断面を示した矢視断面図である。 図１に示すピラー構造のB-B断面を示した矢視断面図である。 図１に示すピラー構造の製造方法に用いられるプレス装置の概略を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るピラー構造の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本明細書中において、車両が直前進している際の前方方向を「前方」と定め、「前」「後」等の方向を表す語を用いることとする。

図１は、本発明の実施形態に係るピラー構造を示した斜視図である。また、図２は、図１に示すピラー構造のA-A断面を示した矢視断面図である。また、図３は、図１に示すピラー構造のB-B断面を示した矢視断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るピラー構造１は、センターピラーアウタレインホースメント２に適用されるものである。

センターピラーアウタレインホースメント２は、車両前後方向の中央部に配置され車両の上下方向に向けて設けられるセンターピラーを構成する部材である。このセンターピラーアウタレインホースメント２は、側面衝突などによりセンターピラーが荷重を受けた際に衝突エネルギを吸収する補強部材として機能する。また、センターピラーアウタレインホースメント２は、アウタパネル（図示しない）とインナパネル（図示しない）の間に形成される空間に配設され、車両の上下方向に向けて設けられる。

センターピラーアウタレインホースメント２には、ステップ部３が形成されている。ステップ部３は、車両の上下方向の中央部付近から上部に亘って形成される。このステップ部３は、図２に示すように、凸断面形状となっているセンターピラーアウタレインホースメント２の両角を車両内側に曲折することで２箇所に形成されている。また、ステップ部３を形成する面のうちセンターピラーアウタレインホースメント２の凸方向と交差する面１０には、補強部４と低強度部５の境界６が位置している。

センターピラーアウタレインホースメント２には、補強部４が形成されている。補強部４は、側面衝突などによりセンターピラーが荷重を受けた際に衝突エネルギを吸収する補強部分として機能する。補強部４は、センターピラーアウタレインホースメント２の下方部から上端部に亘って形成されている。補強部４は、ステップ部３を有する断面部分では、図２に示すように面１０に位置する境界６より車両外側の領域に形成されている。また、補強部４は、ステップ部３を有さない断面部分では、図３に示すように凸断面形状の両角に位置する境界６より車両外側の領域に形成されている。補強部４は、加熱された部材を冷却された型でプレスすることにより形成される。すなわち、補強部４は成形と焼入れが同時に行われるプレス方法にて形成される。よって、補強部４は、成形とは別に焼入れを行わなくても高い強度を有することとなる。このようなプレス方法としては、例えば、ホットスタンプが用いられる。

センターピラーアウタレインホースメント２における補強部４以外の領域には低強度部５が形成されている。低強度部５は、プレス後にトリミングが必要となるセンターピラーアウタレインホースメント２の外周縁９を含む部分である。低強度部５は、加熱された部材を補強部４の形成に用いられる型よりも温度が高い型によりプレスすることにより形成される。すなわち、低強度部５は補強部４よりも低い強度を有することとなる。なお、低強度部５の形成には加熱された型を用いることで、低強度部５には焼入れが行われていないことが好ましい。

次に、本実施形態に係るピラー構造１の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係るピラー構造１によれば、衝突エネルギの吸収のために高い強度が必要となる部分、すなわち車両外側の領域には、焼入れにより高い強度を有する補強部４が形成されている。よって、強度を高めることが可能となる。

ここで、補強部４と低強度部５の境界６は材料強度が変化する箇所であり強度が低いため、センターピラーアウタレインホースメント２に衝撃が付加された場合に、境界６が変形の起点となりやすい。よって、断面が細く強度が相対的に弱くなりやすい部分では、境界６における強度変化がピラー全体の強度に影響しないような工夫がなされていることが好ましい。本実施形態では、断面が細い部分、すなわちステップ部３が設けられている部分では、境界６が稜線７および稜線８に囲まれた幅が狭い面１０に位置している。このような構成とすることで、センターピラーアウタレインホースメント２に衝撃が付加され境界６で変形が生じた場合においても、稜線７および稜線８により局部的な座屈が抑制される。よって、境界６における強度変化がピラー全体の強度に与える影響を小さくすることができる。よって、さらに強度を高めることが可能となる。

また、ステップ部３を有する断面部分では、補強部４と低強度部５の境界６は、ステップ部３を形成する面のうちセンターピラーアウタレインホースメント２の凸方向と交差する面１０に位置している。よって、補強部４を形成するための冷却された型と冷却された型よりも温度の高い低強度部５を形成するための型を面１０に対応した位置で分割することが可能であり、型に鋭角で肉厚の薄い部分を設ける必要がない。よって、型の構成が容易となり、生産コストを抑えることが可能となる。

また、補強部４は、成形と焼入れが同時に行われるプレス方法にて形成されるため、成形後の残留歪が少ない。よって、本実施形態に係るピラー構造１は、成形後にスプリングバックなどによって変形が生じることがないというメリットも有する。

さらに、プレス後にトリミングが必要となる外周縁９を含む領域は、補強部４よりも低い強度を有する低強度部５として形成されている。これにより、プレスにより生じた不要部分のトリミングが容易となり、金型の破損が低減される。よって、生産性の向上を図ることが可能となる。なお、低強度部５には焼入れが行われていない場合、トリミングがさらに容易に行えることとなり、さらなる生産性の向上を図ることが可能となる。

次に、本実施形態に係るピラー構造１の製造方法について説明する。

図４は、図１に示すピラー構造の製造方法に用いられるプレス装置の概略を示す図である。

プレス装置６０は、本実施形態に係るピラー構造１の製造を行うための装置である。プレス装置６０は、上型７０と下型８０を備えて構成されている。

上型７０は、補強部４を形成するための冷却された型（以下、強冷却型とする）７１と、低強度部５を形成するための強冷却型７１よりも温度が高い型（以下、弱冷却型とする）７２を備えて構成されている。ステップ部３を有する断面を形成するための部分においては、強冷却型７１と弱冷却型７２の分割面７５は、センターピラーアウタレインホースメント２の面１０に対応する転写面７６と交差するように設けられている。仮に、分割面７５がこれ以外の転写面（例えば転写面７７）と交差するように設けられると、分割面７５と転写面は鋭角に交差することとなり、肉厚の薄い部分を金型に設ける必要がある。よって、金型の構成が難しくなる。しかし、本実施形態のような構成とすることで、分割面７５と転写面７６は鋭角に交差することがなく、肉厚の薄い部分を金型に設ける必要がない。よって、金型の構成が容易となり、生産コストが抑えられる。ステップ部３を有さない断面を形成するための部分においては、強冷却型７１と弱冷却型７２の分割面（図示しない）は、ピラーの凸断面形状の両角に対応する位置に設けられている。上型７０には、加熱された部材１００をプレスすることができるように、昇降機能が備えられている。

下型８０は、補強部４を形成するための冷却された型（以下、強冷却型とする）８１と、低強度部５を形成するための強冷却型８１よりも温度が高い型（以下、弱冷却型とする）８２を備えて構成されている。ステップ部３を有する断面を形成するための部分においては、強冷却型８１と弱冷却型８２の分割面８５は、センターピラーアウタレインホースメント２の面１０に対応する転写面８６と交差するように設けられている。上述した上型７０と同様、このような構成とすることで、分割面８５と転写面８６は鋭角に交差することがなく、肉厚の薄い部分を金型に設ける必要がない。よって、金型の構成が容易となり、生産コストが抑えられる。ステップ部３を有さない断面を形成するための部分においては、強冷却型８１と弱冷却型８２の分割面（図示しない）はピラーの凸断面形状の両角に対応する位置に設けられている。下型８０には、加熱された部材１００がセットされる。

強冷却型７１および強冷却型８１には、それぞれ冷却手段が設けられている。冷却手段としては、冷却が行えるいかなる手段が用いられても良いが、例えば、強冷却型７１に流水路７３を設け、強冷却型８１に流水路８３を設け、チラー（図示しない）を用いて流水路７３および流水路８３に水を循環させることで強冷却型７１および強冷却型８１を冷却する手段が用いられる。

弱冷却型７２には強冷却型７１よりも型の温度を高くするための加熱手段が設けられており、弱冷却型８２には強冷却型８１よりも型の温度を高くするための加熱手段が設けられている。加熱手段としては、加熱が行えるいかなる手段が用いられても良いが、例えば、弱冷却型７２および弱冷却型８２にそれぞれヒーター挿入孔を設け、弱冷却型７２にはヒーター７４を挿入し、弱冷却型８２にはヒーター８４を挿入し、ヒーター７４およびヒーター８４を用いて弱冷却型７２および弱冷却型８２を加熱する手段が用いられる。

本実施形態に係るピラー構造１の製造方法としては、まず、センターピラーアウタレインホースメント２を形成するための部材１００が、加熱装置（図示しない）にて加熱される。部材１００としては、例えば、鋼板が用いられる。加熱装置としては、例えば、高周波誘導加熱装置が用いられる。加熱は部材１００が焼入れ可能な温度に達するまで行われる必要があるが、この温度は部材の材質（炭素含有量など）による。

次に、加熱された部材１００がプレス装置６０の下型８０にセットされる。

そして、上型７０が降下され、加熱された部材１００がプレスされ、センターピラーアウタレインホースメント２が形成される。このとき、強冷却型７１および強冷却型８１は冷却されているため、強冷却型７１および強冷却型８１によってプレスされた部位は急冷される。よって、強冷却型７１および強冷却型８１によってプレスされた部位には焼入れが行われることとなる。弱冷却型７２および弱冷却型８２は加熱されているため、弱冷却型７２および弱冷却型８２によってプレスされた部位は急冷されない。よって、弱冷却型７２および弱冷却型８２によってプレスされた部位には焼入れは行われない。

本実施形態に係る製造方法は、強冷却型７１および強冷却型８１によってプレスされた部位に補強部４を形成することができる。補強部４には上述の通り焼入れが行われるため、補強部４には高い強度を持たせることが可能となる。よって、強度を高めることが可能となる。

ここで、補強部４と低強度部５の境界６は材料強度が変化する箇所であり強度が低いため、センターピラーアウタレインホースメント２に衝撃が付加された場合に、境界６が変形の起点となりやすい。よって、断面が細く強度が相対的に弱くなりやすい部分は、境界６における強度変化がピラー全体の強度に影響しないように製造されることが好ましい。本実施形態に係る製造方法は、断面が細い部分、すなわちステップ部３が設けられている部分では、境界６を稜線７および稜線８に囲まれた幅が狭い面１０に位置させることができる。このような構成とすることで、センターピラーアウタレインホースメント２に衝撃が付加され境界６で変形が生じた場合においても、稜線７および稜線８により局部的な座屈が抑制される。よって、境界６における強度変化がピラー全体の強度に与える影響を小さくすることができる。よって、さらなる強度を高めることが可能となる。

また、本実施形態に係る製造方法は、補強部４に成形と焼入れを同時に行うことができるため、本製造方法により製造されるピラーは成形後の残留歪が少ない。よって、本製造方法により製造されるピラーは、成形後にスプリングバックなどによって変形が生じることがないというメリットを有する。

さらに、本実施形態に係る製造方法は、弱冷却型７２および弱冷却型８２によってプレスされた部位に低強度部５を形成することができる。低強度部５には上述の通り焼入れは行われない。よって、低強度部５に補強部５よりも低い強度を持たせることが可能であり、成形完了後に不要部分を除去するトリミングが容易に行える。よって、トリミングの際に金型が破損することを低減することができ、生産性の向上を図ることが可能となる。

以上のように、本実施形態に係る車両用のピラー構造および車両用ピラー製造方法によれば、ピラーの強度を高めつつ、生産性の向上を図ることができる。

なお、上述した本実施形態は、本発明に係るピラー構造およびピラーの製造方法の一例を示したものである。このため、本発明に係るピラー構造およびピラーの製造方法は、このようなものに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係るピラー構造およびピラーの製造方法を変形し、または他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上記実施形態においては、ピラー構造の構成要素のうちセンターピラーアウタレインホースメント２に補強部および低強度部を設けているが、ピラー構造の他の構成要素であるアウタパネルに補強部および低強度部を設けても良い。また、例えば、上記実施形態においては、部材１００は加熱された後にプレス装置６０にセットされているが、加熱される前にプレス装置６０にセットされ、その後に加熱されても良い。

１…ピラー構造、２…センターピラーアウタレインホースメント、３…ステップ、４…補強部、５…低強度部、６…境界、７…稜線、８…稜線、９…外周縁、１０…面、６０…プレス装置、７０…上型、７１…強冷却型、７２…弱冷却型、７３…流水路、７４…ヒーター、７５…分割面、７６…転写面、７７…転写面、８０…下型、８１…強冷却型、８２…弱冷却型、８３…流水路、８４…ヒーター、８５…分割面、８６…転写面、１００…部材。

Claims (4)

1. 加熱された部材を冷却された型でプレスすることにより形成される補強部と、
   前記加熱された部材の少なくとも外周縁を含む前記補強部以外の部分を前記冷却された型よりも温度の高い型でプレスすることにより形成される低強度部と、
   を備える車両用のピラー構造。
2. 前記ピラー構造は、凸断面形状のピラーの両角を車両内側に曲折することで形成されるステップ部を有し、
   前記補強部と前記低強度部の境界が、前記ステップ部を形成する面のうち前記ピラーの凸方向と交差する面に位置する、
   請求項１に記載の車両用のピラー構造。
3. 冷却された強冷却型と前記強冷却型よりも温度の高い弱冷却型を用いて加熱された部材をプレスすることにより、前記強冷却型にプレスされる部分には補強部を形成すると共に前記加熱された部材の少なくとも外周縁を含む前記補強部以外の部分であって前記弱冷却型にプレスされる部分には低強度部を形成する、
   車両用ピラー製造方法。
4. ピラーを凸断面形状に形成するとともに前記ピラーの凸断面形状の両角を車両内側に曲折することでステップ部を形成する車両用ピラーの製造方法であって、
   前記加熱された部材をプレスする際に、前記補強部と前記低強度部の境界が前記ステップ部を形成する面のうち前記ピラーの凸方向と交差する面に位置するようにプレスする、
   請求項３に記載の車両用ピラー製造方法。

Images