JP2012158240A - 自動車のフロントピラー補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の前後方向に沿った軸回りのフロントピラーの剛性を向上させつつ、車両の上下方向に沿った軸回りのフロントピラーの剛性も向上させられるようにする。
【解決手段】フロントピラー１２の内部に設けられ、フロントピラーインナパネル１６とで閉断面を形成するフロントピラーリインフォースメント１８と、フロントピラー１２の内部でフロントピラーリインフォースメント１８よりも車両前方側に設けられた前部側補強部材２０と、フロントピラー１２の内部でフロントピラーリインフォースメント１８の車幅方向内側に設けられた後部側補強部材３０と、前部側補強部材２０に車幅方向で対向するフロントピラーインナパネル１６の一部に車両上下方向に沿って形成され、車幅方向内側へ突出するビード部３２とを備えたフロントピラー補強構造１０であって、前部側補強部材２０の下側壁２２における開放側端部に車両下方向へ向かう下フランジ部２４を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のフロントピラー補強構造に関する。

フロントピラーの内部に、車両の前後方向に作用する荷重を担う第１補強部材と第２補強部材とを設け、第１補強部材に対して連結部材を介してインパネリインフォースメントを連結した自動車のフロントピラーの補強構造は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２０５８３４号公報

しかしながら、この特許文献１に記載の補強構造では、車両の前後方向に沿った軸回りのフロントピラーの剛性向上を目的として、フロントピラーインナパネルに、車両の上下方向に沿ったビード部を形成した場合、車両の前突時（車両前方から荷重が入力されたとき）に、そのビード部が、フロントサスペンションタワーの車幅方向内側への倒れやフロントピラーの車両上下方向を軸方向とした捩れのきっかけとなる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、車両の前後方向に沿った軸回りのフロントピラーの剛性を向上させつつ、車両の上下方向に沿った軸回りのフロントピラーの剛性も向上させられる自動車のフロントピラー補強構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の自動車のフロントピラー補強構造は、サイドアウタパネルとフロントピラーインナパネルとが閉断面を形成するように接合されたフロントピラーと、前記フロントピラーの内部に設けられ、前記フロントピラーインナパネルとで閉断面を形成するフロントピラーリインフォースメントと、前記フロントピラーの内部で、かつ前記フロントピラーリインフォースメントよりも車両前方側に設けられ、車幅方向内側が開放された箱形状の前部側補強部材と、前記フロントピラーの内部で、かつ前記フロントピラーリインフォースメントの車幅方向内側に前記前部側補強部材と車両前後方向に並んで設けられた後部側補強部材と、前記前部側補強部材に車幅方向で対向する前記フロントピラーインナパネルの一部に車両上下方向に沿って形成され、車幅方向内側へ突出するビード部と、前記前部側補強部材の車両下方側の側壁における開放側端部に、車両前後方向が長手方向とされて車両下方向へ向かうように形成された下フランジ部と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、前部側補強部材に車幅方向で対向するフロントピラーインナパネルの一部に、車幅方向内側へ突出するビード部が車両上下方向に沿って形成されているので、車両の前後方向に沿った軸回りのフロントピラーの剛性を向上させることができる。

また、前部側補強部材の車両下方側の側壁における開放側端部に、車両前後方向が長手方向とされて車両下方向へ向かう下フランジ部が形成されているので、前部側補強部材の車両下方側の側壁における開放側端部に、車体前後方向に沿った稜線部を形成することができる。

したがって、その稜線部により、車両の上下方向に沿った軸回りのフロントピラーの剛性を向上させることができる。つまり、これによれば、車両の前突時等、車両の前方から荷重が入力されたときのフロントサスペンションタワーの車幅方向内側への倒れやフロントピラーの車両上下方向を軸方向とした捩れを抑制することができる。

また、車両の前方から入力された荷重は、前部側補強部材の車両上方側の側壁よりも、ベルトラインに近い車両下方側の側壁へ多く伝達される。そのため、前部側補強部材の車両下方側の側壁に車両前後方向に延在する稜線部を形成することにより、ベルトラインへの荷重伝達効率が低下するのを抑制することができる。

また、請求項２に記載の自動車のフロントピラー補強構造は、請求項１に記載の自動車のフロントピラー補強構造において、前記前部側補強部材の車両上方側の側壁における開放側端部に、車両前後方向が長手方向とされて車両上方向へ向かうように形成された上フランジ部を有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、前部側補強部材の車両上方側の側壁における開放側端部に、車両前後方向が長手方向とされて車両上方向へ向かう上フランジ部が形成されているので、前部側補強部材の車両上方側の側壁における開放側端部に、車体前後方向に沿った稜線部を形成することができる。したがって、その稜線部により、車両の上下方向に沿った軸回りのフロントピラーの剛性をより一層向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、車両の前後方向に沿った軸回りのフロントピラーの剛性を向上させつつ、車両の上下方向に沿った軸回りのフロントピラーの剛性も向上させられる自動車のフロントピラー補強構造を提供することができる。

自動車のフロントピラー周辺の構造を示す概略平断面図である。 上下フランジ部を有するフロントバルクを示す概略斜視図である。 車両の前突時の荷重伝達時間とカウルサイドアウター、フロントバルク、リアバルクの各耐荷重値を示すグラフである。 カウルサイドアウター、フロントバルク、リアバルクの各降伏荷重と各エネルギー吸収量を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、図１、図２において、矢印ＵＰは車両上方向を示し、矢印ＦＲは車両前方向を示し、矢印ＯＵＴは車幅方向外側を示す。図１には、フロントピラー補強構造１０が示されている。

この図１で示すように、フロントピラー１２は、サイドアウタパネル１４とフロントピラーインナパネル１６とが閉断面を形成するように接合されて構成されており、その内部には、フロントピラーインナパネル１６とで閉断面を形成するフロントピラーリインフォースメント１８が設けられている。

また、フロントピラー１２の内部で、かつフロントピラーリインフォースメント１８よりも車両前方側には、車幅方向内側を向く面側が開放された箱形状の前部側補強部材としてのフロントバルク２０（図２も参照）が設けられている。なお、フロントバルク２０については後で詳述する。

また、フロントピラー１２の内部で、かつフロントピラーリインフォースメント１８の車幅方向内側には、フロントバルク２０と車両前後方向に並ぶように後部側補強部材としてのリアバルク３０が設けられている。このリアバルク３０も、車幅方向内側を向く面側が開放された箱形状に形成されている。

更に、フロントバルク２０に車幅方向で対向するフロントピラーインナパネル１６の一部には、車幅方向内側へ突出するビード部３２が、車両上下方向に沿って形成されている。詳細には、このビード部３２は、フロントピラーインナパネル１６の一部が、平断面視で車幅方向外側が開放側となるようにハット形状に折り曲げられて形成されており、フロントピラー１２の車両前後方向に沿った軸回りの剛性を向上させるようになっている。

また、フロントピラー１２の車両前方側には、カウルサイドアウター３４が配設されており、カウルサイドアウター３４よりも車幅方向内側の所定位置には、フロントサスペンションタワー３６が配設されている。また、フロントピラー１２の車両後方側には、フロントドア３８が配設されており、そのフロントドア３８のベルトラインには、ベルトラインリインフォースメント４０が配設されている。

ここで、フロントバルク２０について詳細に説明する。図２で示すように、このフロントバルク２０は、上記したように、車幅方向内側を向く面側が開放された箱形状とされており、その開放側が、車両の前突時等、車両の前方から荷重が入力されたときに、車両前後方向へ圧縮される圧縮側（圧縮によって変形し易い脆弱側）となっている。

そして、このフロントバルク２０の車両下方側の側壁（以下「下側壁」という）２２における開放側縁端部には、車両前後方向が長手方向とされて車両下方向へ向かう下フランジ部２４が形成されている。つまり、その下側壁２２の開放側縁端部には、車両前後方向に沿った稜線部２３が形成されている。

同様に、このフロントバルク２０の車両上方側の側壁（以下「上側壁」という）２６における開放側縁端部には、車両前後方向が長手方向とされて車両上方向へ向かう上フランジ部２８が形成されている。つまり、その上側壁２６の開放側縁端部にも、車両前後方向に沿った稜線部２７が形成されている。

したがって、フロントバルク２０の圧縮側（開放側）における車両前後方向の剛性が、上記稜線部２３、２７を備えていないフロントバルク（図示省略）に比べて向上される構成である。つまり、これにより、フロントピラー１２の車両上下方向に沿った軸回りの剛性が向上される構成である。

図３に、車両の前突時（車両前方から荷重が入力されたとき）の荷重伝達時間（ｍｓ）に対するカウルサイドアウター３４、フロントバルク２０、リアバルク３０の各耐荷重値（ｋＮ）の変動を示す。すなわち、図３における区間Ａの時間は、カウルサイドアウター３４による荷重伝達時間であり、区間Ｂの時間は、フロントバルク２０による荷重伝達時間であり、区間Ｃの時間は、リアバルク３０による荷重伝達時間である。

そして、下フランジ部２４（稜線部２３）及び上フランジ部２８（稜線部２７）を有するフロントバルク２０を備えたフロントピラー１２としたときのカウルサイドアウター３４、フロントバルク２０、リアバルク３０の耐荷重値の変動をそれぞれ実線で示し、下フランジ部２４（稜線部２３）及び上フランジ部２８（稜線部２７）を有していないフロントバルク（図示省略）を備えたフロントピラー１２としたときのカウルサイドアウター３４、フロントバルク２０、リアバルク３０の耐荷重値の変動をそれぞれ点線で示す。

この図３の区間Ｂにおいて斜線で示すように、下フランジ部２４（稜線部２３）及び上フランジ部２８（稜線部２７）を有するフロントバルク２０の耐荷重値が、下フランジ部２４（稜線部２３）及び上フランジ部２８（稜線部２７）を有していないフロントバルクの耐荷重値に比べて、５ｋＮ〜１３ｋＮ程度増加している。つまり、フロントバルク２０の車両前後方向の剛性が向上されている。

なお、下フランジ部２４（稜線部２３）及び上フランジ部２８（稜線部２７）を有するフロントバルク２０を備えたフロントピラー１２の場合、その車両上下方向に沿った軸回りの剛性が向上されることから、図３の区間Ａにおいて斜線で示すように、フロントバルク２０に荷重が伝達される際のカウルサイドアウター３４の耐荷重値も増加している。そして、図３の区間Ｃにおいて斜線で示すように、リアバルク３０の耐荷重値も増加している。

また、通常、車両前方から入力された荷重は、ベルトラインへ伝達されるように構成されるため、フロントバルク２０において、そのベルトラインの車両前後方向の延長線上又はその延長線上に上側壁２６側よりも近い位置に配置される下側壁２２側に、より多く伝達される。

したがって、フロントバルク２０には、少なくとも下フランジ部２４、即ち稜線部２３が形成されていればよい。但し、フロントバルク２０に、上フランジ部２８、即ち稜線部２７が形成されていると、より一層フロントピラー１２の車両上下方向に沿った軸回りの剛性が向上されるので望ましい。

以上のような構成のフロントピラー補強構造１０において、次にその作用について説明する。

上記したように、フロントバルク２０の下側壁２２及び上側壁２６における開放側縁端部には、それぞれ下フランジ部２４及び上フランジ部２８が形成されている。つまり、フロントバルク２０の下側壁２２及び上側壁２６における開放側縁端部には、それぞれ車両前後方向に延在する稜線部２３、２７が形成されている。

したがって、フロントバルク２０の圧縮側（開放側）における車両前後方向の剛性を向上させることができる。つまり、フロントピラー１２の車両上下方向に沿った軸回りの剛性を向上させることができる。

よって、車両の前突時等、車両の前方から荷重が入力されたときに生じる、ビード部３２をきっかけとしたフロントサスペンションタワー３６の車幅方向内側への倒れや、フロントピラー１２の車両上下方向を軸方向とした捩れを抑制又は防止することができる。

詳細に説明すると、フロントピラーインナパネル１６には、車両上下方向に沿って、車幅方向内側へ突出するビード部３２が形成されているので、フロントピラー１２の車両前後方向に沿った軸回りの剛性は向上されている。

しかしながら、このビード部３２は、車両上下方向に沿って形成されているため、車両の前方から入力された荷重により、フロントサスペンションタワー３６の車幅方向内側への倒れや、フロントピラー１２の車両上下方向を軸方向とした捩れのきっかけとなっていた。

本実施形態に係るフロントバルク２０によれば、このような倒れや捩れを抑制又は防止することができる。つまり、本実施形態に係るフロントピラー補強構造１０によれば、フロントピラーインナパネル１６に車幅方向内側へ突出するビード部３２が車両上下方向に沿って形成されたフロントピラー１２であっても、車両上下方向に沿った軸回りの剛性を向上させることができる。

しかも、本実施形態に係るフロントバルク２０は、少なくともベルトライン又はベルトラインに近い下側壁２２に稜線部２３を備えているので、車両の前突時等、車両の前方から荷重が入力されても、その荷重をベルトライン（ベルトラインリインフォースメント４０）へ効率よく伝達することができる（ベルトラインへの荷重伝達効率が低下するのを抑制又は防止することができる）。

ここで、具体的に数値を用いて説明すると、図４には、カウルサイドアウター３４、フロントバルク２０、リアバルク３０の各降伏荷重（ｋＮ）と各エネルギー吸収量（ｋＪ）が示されている。そして、ベルトライン（ベルトラインリインフォースメント４０）へ効率よく荷重を伝達するためのカウルサイドアウター３４とフロントバルク２０とリアバルク３０とによるエネルギー吸収量の目標値は、合計で４．１ｋＪとされている。

本実施形態に係るフロントピラー補強構造１０によれば、この目標値を達成することができる。すなわち、図４で示すように、カウルサイドアウター３４のエネルギー吸収量は２．３ｋＪ、フロントバルク２０のエネルギー吸収量は１．４ｋＪ、リアバルク３０のエネルギー吸収量は０．４ｋＪになっており、合計で４．１ｋＪになっている。

なお、エネルギー吸収量は、カウルサイドアウター３４、フロントバルク２０、リアバルク３０の順に低減させることが望ましく、本実施形態に係るフロントピラー補強構造１０によれば、そのエネルギー吸収量の低減コントロールもできている。

つまり、カウルサイドアウター３４、フロントバルク２０、リアバルク３０の順にエネルギー吸収量が低減されるように、カウルサイドアウター３４、フロントバルク２０、リアバルク３０の各降伏荷重が、この順に増加するようになっている（図４参照）。

また、これにより、フロントバルク２０の板厚を、各稜線部２３、２７を有していないフロントバルクに比べて薄くすることができる。そして、図３で示したように、フロントバルク２０の剛性を向上させたことにより、リアバルク３０の剛性も向上させることが可能となることから、リアバルク３０の板厚も薄くすることができる。

具体的には、下記表１で示すように、フロントバルク２０及びリアバルク３０のそれぞれにおいて、板厚を０．４ｍｍ程度薄くすることができる。これにより、車両１台当たり、約２５４ｇの軽量化を図ることができる。なお、フロントバルク２０及びリアバルク３０は、共に同じ材質で成形されている。

以上、本実施形態に係る自動車のフロントピラー補強構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る自動車のフロントピラー補強構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。

例えば、図示の上下フランジ部２４、２８は、フロントバルク２０の車両前後方向の長さ全体に亘って形成されていない（車両前後方向両端部を除く車両前後方向中央部のみに形成されている）が、上下フランジ部２４、２８は、フロントバルク２０の車両前後方向の長さ全体に亘って形成される構成にしてもよい。

１０ フロントピラー補強構造
１２ フロントピラー
１４ サイドアウタパネル
１６ フロントピラーインナパネル
１８ フロントピラーリインフォースメント
２０ フロントバルク（前部側補強部材）
２２ 下側壁
２４ 下フランジ部
２６ 上側壁
２８ 上フランジ部
３０ リアバルク（後部側補強部材）
３２ ビード部

Claims (2)

1. サイドアウタパネルとフロントピラーインナパネルとが閉断面を形成するように接合されたフロントピラーと、
   前記フロントピラーの内部に設けられ、前記フロントピラーインナパネルとで閉断面を形成するフロントピラーリインフォースメントと、
   前記フロントピラーの内部で、かつ前記フロントピラーリインフォースメントよりも車両前方側に設けられ、車幅方向内側が開放された箱形状の前部側補強部材と、
   前記フロントピラーの内部で、かつ前記フロントピラーリインフォースメントの車幅方向内側に前記前部側補強部材と車両前後方向に並んで設けられた後部側補強部材と、
   前記前部側補強部材に車幅方向で対向する前記フロントピラーインナパネルの一部に車両上下方向に沿って形成され、車幅方向内側へ突出するビード部と、
   前記前部側補強部材の車両下方側の側壁における開放側端部に、車両前後方向が長手方向とされて車両下方向へ向かうように形成された下フランジ部と、
   を有することを特徴とする自動車のフロントピラー補強構造。
2. 前記前部側補強部材の車両上方側の側壁における開放側端部に、車両前後方向が長手方向とされて車両上方向へ向かうように形成された上フランジ部を有することを特徴とする請求項１に記載の自動車のフロントピラー補強構造。

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