JP2012056407A

JP2012056407A - 自動車用車体骨格における補強構造

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Publication number: JP2012056407A
Application number: JP2010200363A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Ono; 貴政小野
Original assignee: Unipres Corp
Current assignee: Unipres Corp
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2012-03-22

Abstract

【課題】構造部材における他の部材との連結部周辺における制限された閉断面内においても容易に且つ堅固に設置でき、しかも座屈変形による閉断面形状の変化を少なくすると共に、成形性に優れた自動車用車体骨格における補強構造を提供する。
【解決手段】補強部材１０が、センタピラーの長手方向に沿って延設されて構成され、且つ、補強部材１０の互いに対向する両端部は、それぞれ補強部材接合フランジ部１２ｂ、１３ｂに形成されてインナパネル５に接合されるとともに、補強部材１０は、アウタパネル４側に突出する中央折曲部を突設することによって形成された一対の傾斜部１２、１３を有して構成し、傾斜部１２、１３には、アウタパネル４側に突出するように、それぞれ傾斜部側折曲部１２ａ、１３ａが形成されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、自動車のフロントピラー、センタピラー或いはルーフサイドレイルなどの自動車用車体骨格における補強構造に関する。

自動車の自動車用車体骨格は、車外側に配置されるアウタパネルと車室側に配置されるインナパネルとを接合することによって閉断面が形成された骨格本体をもって構成している。そして、かかる骨格本体としては、例えばセンタピラーがあり、当該センタピラーは、同じく骨格本体としてのルーフサイドレイルとサイドシルとの間に橋渡されることによって車体側部骨格を構成している。かかるセンタピラーは、例えば車室中央部に配置されていることから、閉断面によって形成される内部空間内に補強部材を配設して、自動車が側面衝突を受けたことによって着座状態の乗員の胸部或いは腹部に対向する部位において局所的に変形するのを防止するようにしている。

このような自動車用車体骨格の内部空間内に配設される補強部材は、従来技術として、種々のものが知られている（例えば、特許文献１、２及び３を参照）。

特開２０１０−９５０８７号公報

特開２０１０−７６７６３号公報

特開平９−２２６６２２号公報

特許文献１に記載されたピラー構造は、センタピラー内部でピラーに沿って延在する補強部材を設け、補強部材の補強外壁部を車幅方向内側に窪ませることで一対の傾斜部を形成している。そして、当該補強部材の補強外壁は、ピラーに沿って延在していることから、車両側突時に外壁部と同じく車幅方向外側へ膨出している。それに伴って、補強外壁部の窪みが広がって、傾斜部の傾斜が平らになるように変形する。この結果、ピラーの外壁部と側壁部に、傾斜部の変形によって斜め方向に向かって変形力が作用し、この変形力の車幅方向の垂直成分によって、側壁部に作用する曲げのせん断力をキャンセルする。かかるせん断力のキャンセルによって、センタピラーの曲げ強度を実質的に向上させようとしている。

又、特許文献２に記載された構造部材の補強部材は、車両の構造部材の内部に設けられる補強部材であって、断面略ハット型を呈して構成され、その両端部が接合フランジ部に形成して、構造部材を構成するアウタパネル及びインナパネルの接合フランジ部間に挟合して互いに接合することによって構成されている。

更に、特許文献３に記載されたピラーの補強構造は、車体のピラーの内部に、車体側面からの衝突に対する補強部材を設けたピラーの補強構造であって、補強部材が、その断面内に少なくとも一つの略三角形を有するように構成されている。かかる三角形は、鋼板からなる複数のサブリインフォースを互いに溶接することによって形成されている。しかも、かかる三角形は、ピラーを構成するアウタパネル及びインナパネルにおける接合フランジ部間に挟合されて、当該接合フランジ部と共に接合されている。

上記従来の技術は、いずれもピラー等の構造部材の閉断面の内部空間に補強部材を配設することによって、自動車が側面衝突等の事故に遭遇した際に、補強部材が構造部材の座屈変形による閉断面形状の変化を少なくして、構造部材の車室内への侵入量を減少すべくなしたものである。

しかしながら、特許文献１に記載されたピラー構造は、補強部材の補強外壁部を窪ませて傾斜部を形成し、傾斜部の両端部を更に折曲して接合フランジ部を形成して、かかる接合フランジ部を、ピラーを構成するアウタパネル及びインナパネルの各接合フランジ部間に傾斜部側の接合フランジ部を挟合して、互いに接合するようになっている。

かかる構成から、特許文献１に記載されたピラー構造は、補強部材の接合フランジ部をアウタパネル及びインナパネルの接合フランジ部まで延在させるという構成となってしまい、補強部材の強度を高めるために板厚を厚くしたいような場合には、アウタパネルやインナパネルの形状的設計変更を伴うことになる。しかも、例えば、センタピラーにおけるルーフサイドレイルとの接合部付近における小さな閉断面の内部空間に配設する場合等には、傾斜部を形成する窪み部の窪み量を浅くしなければならない等形状的に限定されてしまい、十分な補強構造機能を果たし得ないことにもなりかねない。

又、骨格本体、例えばセンタピラーとルーフサイドレイルとの集合部位においては、補強部材の接合フランジ部を溶接等により接合するいわゆる縦壁を形成することができない場合がある。かかる場合には、特許文献１に記載されたピラー構造においては、補強部材の接合部分の一部がセンタピラーやサイドレイルに接合できなくなってしまい、補強機能を弱める原因ともなりかねない。

特許文献２に記載された構造部材の補強部材は、断面ハット型形状を呈しているために、例えば、センタピラーとルーフサイドレイルとの集合部付近における閉断面の内部空間に配設する場合等においては、当該内部空間形状が小さいために、ハット断面深さが抑制されてしまうことになる。結果的に、補強部材は、構造部材の板厚を増加させる程度の効果位しか発揮できず、コストおよび質量対効果をあまり大きく期待することができない。しかも、補強部材の接合フランジ部を構造部材側の接合フランジ部まで延在させる構成となって、補強部材の強度を高めるために板厚を厚くしたような場合には、やはり構造部材側の形状的設計変更を伴うことになる。

又、特許文献２に記載されたピラー構造も、例えば、センタピラーとルーフサイドレイルとの集合部位においては、補強部材の接合フランジ部を溶接等により接合するいわゆる縦壁を形成することができない場合は、補強部材の一部分をセンタピラーやサイドレイルに接合できなくなってしまい、補強機能を弱める原因ともなりかねない。

特許文献３に記載されたピラーの補強構造は、ピラーの閉断面が形成する内部空間に、複数の鋼板からなるサブリインフォースを互いに溶接することよって形成された三角形を有するように構成されている。この結果、補強構造自体が複雑形状を呈しており、しかも、三角形故に必ず隅角部の１つは少なくとも鋭角形状となって成形性が決してよいとはいえない。又、補強構造は、三角形を呈するとともに、やはり、ピラーを構成するアウタパネルとインナパネルとに挟合した状態で当該接合フランジ部同士が接合されている。このことから、当該補強構造は、例えば、センタピラーにおけるルーフサイドレイルとの接合部付近における閉断面の内部空間に配設する場合等においては、当該内部空間形状が小さいために、三角形状が限定されてしまうことになる。

又、特許文献３に記載されたピラーも、例えば、センタピラーとルーフサイドレイルとの集合部位においては、補強部材の接合フランジ部を溶接等により接合するいわゆる縦壁を形成することができない場合には、補強部材の一部分をセンタピラーやサイドレイルに接合できなくなってしまい、補強機能を弱める原因ともなりかねない。

この発明は、かかる従来の技術における未解決課題に鑑み、一の骨格本体における他の骨格本体との連結部周辺における制限された閉断面内においても容易に且つ堅固に設置でき、しかも座屈変形による閉断面形状の変化を少なくすると共に、成形性に優れた自動車用車体骨格における補強構造を提供することを目的としている。

この発明に係る自動車用車体骨格における補強構造は、車外側に配置されるアウタパネルと車室側に配設されるインナパネルとを接合することによって閉断面が形成された骨格本体を構成すると共に、閉断面内に補強部材を配設して構成する自動車用車体骨格における補強構造であって、補強部材が、骨格本体の長手方向に沿って延設されて構成され、且つ、補強部材の互いに対向する両端部が、それぞれ接合フランジ部を形成してアウタパネル又はインナパネルのいずれか一方に接合されるとともに、補強部材は、アウタパネル又はインナパネルのいずれか他方側に突出する中央折曲部を突設することによって形成された一対の傾斜部を有して構成しており、一対の傾斜部には、アウタパネル又はインナパネルのいずれか他方側に突出するように、少なくとも一つの傾斜部側折曲部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、補強部材が、アウタパネル又はインナパネルのいずれか他方側に突出させることによって中央折曲部を突設して一対の傾斜部を有する。しかも、両傾斜部にはやはりアウタパネル又はインナパネルのいずれか他方側に突出する傾斜部側折曲部を有する。更には、補強部材が、その互いに対向する両端部における接合フランジ部をアウタパネル又はインナパネルのいずれか一方側に接合して構成していることになる。

かかる結果、補強部材は、アウタパネル及びインナパネルにおける接合フランジ部まで延在させない構成となっていることから、厚板部材の採用によるアウタパネル及びインナパネルの形状的設計変形を要しない。又、骨格本体の内部空間において、窪み量の比較的深い中央折曲部或いは傾斜部側折曲部を形成することができて、座屈変形力による構造部材本体側の閉断面形状の変化を少なくすることができる。

更には、かかる構成を有するこの発明に係る補強部材は、中央折曲部或いは傾斜部側折曲部の折曲角度をそれぞれ必ずしも鋭角に形成する必要がないことから、成形性に富んでいる。しかも、この発明に係る補強部材は、互いに対向する両端部形成された接合フランジ部をアウタパネル又はインナパネルのいずれか一方に接合して構成されている。このことから、例えば、骨格本体を構成するセンタピラーとルーフサイドレイルとの集合部位においても、いわゆる縦壁などを要せず溶接等により堅固に接合することができ、補強機能の向上が期待できる。

また、この発明における実施の形態における自動車用車体骨格における補強構造は、上記発明において、補強部材の中央折曲部及び傾斜部側折曲部が、それぞれ折曲角度を鈍角になるように形成されていることを特徴としている。

かかる構成により、補強部材の中央折曲部および傾斜部側折曲部が、折曲角度をいずれも鈍角になるように形成したことにより、鋭角な折曲部を有する従来の技術に比して、補強部材の成形性を優れたものにしている。

この発明に係る自動車用車体骨格としての車体側部における補強構造をセンタピラーに適用した場合の一実施例を描画した斜視図である。図１における車体側部を構成するセンタピラーの分解斜視図である。図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３に描画した補強部材のみを描画した拡大図である。図１における本発明の一実施例における作用を説明する図である。この発明に係る自動車用車体骨格としての車体側部における補強構造をセンタピラーに適用した場合の他の実施例を描画した図３と同様の断面図である。この発明に係る自動車用車体骨格としての車体側部における補強構造をルーフサイドレイルに適用した場合の更に他の実施例を描画した縦断面図である。

この発明に係る実施例における自動車車体骨格における補強構造は、一の骨格部材における他の骨格部材との連結部周辺における制限された閉断面内においても容易に且つ堅固に設置でき、しかも座屈変形による閉断面形状の変化を少なくすると共に成形性に優れたものとして構成している。

次に、図を用いて、この発明を採用した実施例に係る自動車車体骨格における補強構造について説明する。先ず、図１〜図５を用いて、本発明に係る一実施例を車体側部骨格として採用した場合について説明する。

即ち、図１に示すように、自動車の車体側部骨格は、自動車の前後方向に延在し互いに離間した状態のルーフサイドレイル１とサイドシル２との間に、センタピラー３が配設されて構成されている。センタピラー３は、図２に示すように、車外側に配置されるアウタパネル４と車室側に配置されるインナパネル５とを接合することによって、閉断面に形成された内部空間６を有する骨格本体を構成している。そして、アウタパネル４とインナパネル５との接合は、図３に明確に示すように、その両端部の基本的には自動車の上下方向に延在形成された接合フランジ部４ａ、５ａを互いに溶接などにより結合することによってなされている。更に、アウタパネル４の車外側は、外板７によって覆われており、外板７の接合フランジ部は、接合フランジ部４ａにやはり接合されている。

アウタパネル４及びインナパネル５の上端部には、自動車の前後方向に延在する上部連結フランジ部４ｂ、５ｂが形成され、上部連結フランジ部４ｂ、５ｂはルーフサイドレイル１を互いに挟合した状態で接合されて、ルーフサイドレイル１とセンタピラー３とを一体的に組み付けている。

アウタパネル４及びインナパネル５の下端部には、やはり自動車の前後方向に延在する下部連結フランジ部４ｃ、５ｃが形成され、下部連結フランジ部４ｃ、５ｃは、サイドシル２を互いに挟合した状態で接合され、サイドシル２とセンタピラー３とを一体的に組み付けている。ルーフサイドレイル１の先端側は、フロントルーフレイル９が延設されている。

そして、内部空間６内には、パネル材のプレス成形品である補強部材１０が配設されている。補強部材１０は、内部空間６内における着座状態の乗員の胸部或いは腹部に対向するように、センタピラー３におけるルーフサイドレイル１との連結部付近から自動車前後方向に延在するとともに、センタピラー３の中間部位まで到達するまでの長さ寸法に形成されている。

更に、補強部材８は、図４に明確に示すように、アウタパネル４側に突出する中央折曲部１１を突設させるとともに、中央折曲部１１を挟んで形成された一対の傾斜部１２、１３を有して構成している。両傾斜部１２、１３には、アウタパネル４側に突出する傾斜部側折曲部１２ａ、１３ａがそれぞれ形成されている。この実施例では、傾斜部側折曲部１２ａ、１３ａは、両傾斜部１２、１３にそれぞれ１個ずつ形成したがこれに限定されるものではなく、それぞれ複数個形成するようにしてもよい。傾斜部側折曲部１２ａ、１３ａ及び中央折曲部１１は、共に、折曲角度が鈍角になるように形成されている。

傾斜部１２、１３の互いに対向する両端部は、自動車の前後方向に折曲されて、補強部材接合フランジ部１２ａ、１３ａに形成されており、補強部材接合フランジ部１２ａ、１３ａは、図３に示すように、それぞれインナパネル５に溶接等により接合されている。この結果、補強部材１０は、インナパネル５とともに、内部空間６内において断面略五画形の補強空間部１４を形成している。

つぎに、図５を用いて、上記のように構成するこの発明に係る実施例の作用について説明する。すなわち、例えば自動車が側突事故に遭遇した場合には、アウタパネル４は比較的高強度の鋼材等により構成されているために、インナパネル５に、入力荷重Ｆがかかることによって曲げのせん断力が働くことになる。この結果、インナパネル５が矢印イ方向の力を受けて矢印ロ側である補強空間部１４側に引き込む力が発生する。そして、かかる矢印（ロ）側への引き込み力により、傾斜部１２、１３の傾斜部側折曲部１２ｂ、１３ｂが補強空間部１４の外側に膨らむような力（ハ）を受けて、傾斜部１２、１３の中央折曲部１１側に破線で示すように補強空間部１４内に引き込もうとする力（ニ）が生ずる。

かかる状態のままであるならば、補強空間部１４が変形して、結果的に補強部材１０の補強作用を果たし得ず、センタピラー３側の内部空間６も変形することになって、インナパネル５が座屈変形を起こし、センタピラー３が車室内へ侵入してしまうところ、本実施例においては、アウタパネル側の突出する中央折曲部１１が存するために、補強空間部１４内に引き込もうとする力（ニ）を打ち消すような反力（ホ）が発生して、補強空間部１４が変形することはない。この結果、補強部材１０は、インナパネル５が座屈変形するのを阻止して、センタピラー３が車室内へ侵入することを防止できることになる。

このように構成するこの発明の一の実施例においては、補強部材１０が、アウタパネル４側に突出させることによって中央折曲部１１を突設して一対の傾斜部１２、１３を有しており、しかも、両傾斜部１２、１３にやはりアウタパネル４側に突出する傾斜部側折曲部を有し、更には、補強部材１０が、その互いに対向する両端部における補強部材接合フランジ部１２ｂ、１３ｂをインナパネル５側に接合して構成していることになる。

かかる結果、補強部材１０は、アウタパネル４及びインナパネル５における接合フランジ部４ａ、５ａまで延在させない構成となっていることから、厚板部材の採用によるアウタパネル４及びインナパネル５の形状的設計変形を要しない。又、アウタパネル４及びインナパネル５が構成する骨格本体の内部空間６内において、窪み量の比較的深い中央折曲部１１或いは傾斜部側折曲部１２ａ、１３ａを形成することができて、座屈変形力による構造部材本体側の閉断面形状の変化を少なくすることができる。

更には、かかる構成を有するこの発明における実施例の補強部材１０は、中央折曲部１１或いは傾斜部側折曲部１２ａ、１３ａの折曲角度をそれぞれ必ずしも鋭角に形成していることから、成形性に富んでいることになる。しかも、かかる補強部材１０は、互いに対向する両端部形成された補強部材接合フランジ部１２ｂ、１３ｂをインナパネル５に接合して構成されているこのことから、例えば、骨格本体を構成するセンタピラー３とルーフサイドレイル１との集合部位においても、いわゆる縦壁などを要せず溶接等により堅固に接合することができ、補強機能の向上が期待できる。

図６及び図７は、この発明における他の実施例を描画したものである。図６によれば、補強部材１０は、その補強部材接合フランジ部１２ａ、１３ａがアウタパネル４側に接合されて、構成している。かかる結果、中央折曲部１１及び傾斜部側折曲部１２ａ、１３ａは、インナパネル５側に突出するように突設されていることになる。

このように構成するこの発明の他の実施例においては、上記時実施例と同様に、補強部材１０が、アウタパネル４側に突出させることによって中央折曲部１１を突設して一対の傾斜部１２、１３を有しており、しかも、両傾斜部１２、１３にやはりアウタパネル４側に突出する傾斜部側折曲部を有し、更には、補強部材１０が、その互いに対向する両端部における補強部材接合フランジ部１２ｂ、１３ｂをインナパネル５側に接合して構成していることになる。

かかる結果、補強部材１０は、アウタパネル４及びインナパネル５における接合フランジ部４ａ、５ａまで延在させない構成となっていることから、厚板部材の採用によるアウタパネル４及びインナパネル５の形状的設計変形を要せしない。又、アウタパネル４及びインナパネル５が構成する骨格本体の内部空間６内において、窪み量の比較的深い中央折曲部１１或いは傾斜部側折曲部１２ａ、１３ａを形成することができて、座屈変形力による構造部材本体側の閉断面形状の変化を少なくすることができる。

又、図７に示す更に他の実施例は、この発明に係る補強部材１０をルーフサイドレール１に適用したものである。図７によれば、ルーフサイドレイル１は、車外側に配置されるアウタパネル４Ａと車室側に配置されるインナパネル５Ａとを接合することによって、閉断面に形成された内部空間６Ａを有する構造部材本体を構成している。そして、アウタパネル４Ａとインナパネル５Ａとの接合は、その両端部の基本的には自動車の前後方向に延在形成された接合フランジ部４Ａ−ａ、５Ａ−ａを互いに溶接などにより結合することによってなされている。更に、アウタパネル４Ａの車外側は、外板７によって覆われており、外板７の接合フランジ部は、接合フランジ部４ａにやはり接合されている。

そして、内部空間６Ａ内には、パネル材のプレス成形品である補強部材１０Ａが配設されている。補強部材１０Ａは、内部空間６Ａ内における着座状態の乗員の頭部に対向するように、ループサイドレイル１におけるセンタピラー３との連結部付近から自動車前方又は後方に延在する長さ寸法に形成されている。

更に、補強部材１０Ａは、アウタパネル４Ａ側に突出する中央折曲部１１Ａを突設させるとともに、中央折曲部１１Ａを挟んで形成された一対の傾斜部１２Ａ、１３Ａを有して構成している。両傾斜部１２Ａ、１３Ａには、やはりアウタパネル４Ａ側に突出する１個または複数個の傾斜部側折曲部１２Ａ−ａ、１３Ａ−ａがそれぞれ形成されている。傾斜部側折曲部１２Ａ−ａ、１３Ａ−ａ及び中央折曲部１１Ａは、共に、折曲角度が鈍角になるように形成されている。

傾斜部１２Ａ、１３Ａの互いに対向する両端部は、自動車の前後方向に折曲されて、補強部材接合フランジ部１２Ａ−ａ、１３Ａ−ａに形成されており、補強部材接合フランジ部１２Ａ−ａ、１３Ａ−ａは、それぞれインナパネル５Ａに溶接等により接合されている。この結果、補強部材１０Ａは、インナパネル５Ａとともに、内部空間６Ａ内において断面略五画形の補強空間部１４Ａを形成している。

このように構成する本発明に係る更に他の実施例においては、上記実施例と同様に、補強部材１０Ａが、アウタパネル４Ａ側に突出させることによって中央折曲部１１Ａを突設して一対の傾斜部１２Ａ、１３Ａを有しており、しかも、両傾斜部１２Ａ、１３Ａにやはりアウタパネル４Ａ側に突出する傾斜部側折曲部１２Ａ−ａ、１３Ａ−ａを有し、更には、補強部材１０Ａが、その互いに対向する両端部における補強部材接合フランジ部１２Ａ−ｂ、１３Ａ−ｂをインナパネル５Ａ側に接合して構成していることになる。

かかる結果、補強部材１０Ａは、アウタパネル４Ａ及びインナパネル５Ａにおける接合フランジ部４Ａ−ａ、５Ａ−ａまで延在させない構成となっていることから、厚板部材の採用によるアウタパネル４Ａ及びインナパネル５Ａの形状的設計変形を要せしない。又、アウタパネル４Ａ及びインナパネル５Ａが構成する骨格本体の内部空間６Ａ内において、窪み量の比較的深い中央折曲部１１Ａ或いは傾斜部側折曲部１２Ａ−ａ、１３Ａ−ａを形成することができて、座屈変形力による構造部材本体側の閉断面形状の変化を少なくすることができる。

更には、かかる構成を有するこの発明における更に他の実施例の補強部材１０Ａは、中央折曲部１１Ａ或いは傾斜部側折曲部１２Ａ−ａ、１３Ａ−ａの折曲角度をそれぞれ必ずしも鋭角に形成していることから、成形性に富んでいることになる。

以上説明したこの発明は、構造部材における他の部材との連結部周辺における制限された閉断面内においても容易に且つ堅固に設置でき、しかも座屈変形による閉断面形状の変化を少なくすると共に、成形性に優れていることから、自動車のフロントピラー、センタピラー或いはルーフサイドレイルなどの自動車用車体骨格における補強構造等に好適であるといえる。

１ルーフサイドレイル
３センタピラー
４、４Ａアウタパネル
４ａ、４Ａ−a 接合フランジ部
５、５Ａインナパネル
５ａ、５Ａ−a 接合フランジ部
６、６Ａ内部空間
１０、１０Ａ補強部材
１１、１１Ａ中央折曲部
１２、１２Ａ、１３、１３Ａ傾斜部
１２ａ、１２Ａ−ａ、１３ａ、１３Ａ−ａ傾斜部側折曲部
１３ｂ、１３Ａ-ｂ、１３ｂ、１３Ａ−ｂ補強部材接合フランジ部

Claims

車外側に配置されるアウタパネルと車室側に配設されるインナパネルとを接合することによって閉断面が形成された骨格本体として構成すると共に、前記閉断面内に補強部材を配設して構成する自動車用車体骨格における補強構造であって、前記補強部材が、前記骨格本体の長手方向に沿って延設されて構成され、且つ、補強部材の互いに対向する両端部は、それぞれ接合フランジ部を形成してアウタパネル又はインナパネルのいずれか一方に接合されるとともに、前記補強部材は、前記アウタパネル又は前記インナパネルのいずれか他方側に突出する中央折曲部を突設することによって形成された一対の傾斜部を有して構成しており、該一対の傾斜部には、前記アウタパネル又は前記インナパネルのいずれか他方側に突出するように、少なくとも一つの傾斜部側折曲部がそれぞれ形成されていることを特徴とする自動車用車体骨格における補強構造。
前記中央折曲部及び傾斜部側折曲部が、それぞれ折曲角度を鈍角になるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用車体骨格における補強構造。