JP2016037050A - センターピラー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】インナーパネルの剛性を確保し、荷重が入力されたときベルトライン付近での変形を抑制できるセンターピラー構造を提供する。
【解決手段】センターピラー構造１００は、車体側部の中央を上下方向に延びベルトライン１０６の上方で車内側に傾斜するセンターピラー１０８を備え、センターピラーはベルトライン付近で曲率が最大となるアウターパネル１０８、アウターパネルの車内側に接合され閉断面を形成するインナーパネル１１６を有し、インナーパネルは上下方向に長手の前側フランジ１２２ａおよび後側フランジ１２２ｂ、前側フランジの後端１３２ａおよび後側フランジの前端１３２ｂから車内側に延びる前面１２８ａおよび後面１２８ｂ、前面および後面をつなぐベース面１３０を有し、前面および後面の車幅方向の寸法は、センターピラーの下端部１１４からベルトラインの高さまでは上方に向けて増大し、さらに上端部１１２までは上方に向けて減少する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車体側部の中央を上下方向に延びるセンターピラー構造に関するものである。

自動車などの車両に備えられるセンターピラーは、車体側部の外面に露出するアウターパネルと、その車室側に接合されるインナーパネルとを備える。場合によってはさらにこれらのパネルの間にリンフォースが介在する。

センターピラーは、一般的に、車両前側から見ていわゆるベルトライン付近から上端部に向けて車内側に湾曲または傾斜した形状を有する。このため、センターピラーの曲率は、ベルトライン付近で最大となり、車両上側や車両側面からセンターピラーに荷重が入力されると、ベルトライン付近で変形し易くなる。

特許文献１には、アウターパネルに沿うように配置されたアウタリンフォースに加え、シートベルトアンカが固定されるベルトアンカリンフォースを備えたセンターピラー構造が記載されている。アウターパネルおよびインナーパネルは、車両前後方向に間隔を空けて配置され上下方向に長手の前側フランジおよび後側フランジをそれぞれ有する。ベルトアンカリンフォースは、これらの前側フランジと後側フランジとを車両前後方向に沿って直線状に接続している。特許文献１では、センターピラーにベルトアンカリンフォースを追加することで、車両上側から入力される荷重に対する耐力を向上できる、としている。

特許文献２には、アウターパネルとインナーパネルとの間に配置され凹凸部を有するアウタリンフォースを備えたセンターピラー構造が記載されている。アウタリンフォースでは、凸部の高さまたは凹部の深さがベルトラインで最大となり、ベルトラインから車両上側または車両下側に向かって凸部の高さまたは凹部の深さが減少している。特許文献２では、このようなアウタリンフォースを配置することで、車両側面から荷重が入力された際、変形し難くなる、としている。

特開２０１１−２１９０１４号公報 特開２０１２−１３６１９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のセンターピラー構造は、車両上側から入力される荷重に対する耐力こそ向上していると思われるものの、車両側面から入力される荷重に対しては変形し易い可能性がある。またベルトアンカリンフォースを追加した分、重量やコストも増加してしまう。

特許文献２に記載のセンターピラー構造は、アウタリンフォースの凹凸部の形状を車両上下方向に沿って徐々に変化させることで剛性を高めているが、車両上側または車両側面から荷重が入力された際、インナーパネルが変形する可能性がある。

本発明は、このような課題に鑑み、インナーパネルの剛性を確保し、荷重が入力されたときベルトライン付近での変形を抑制できるセンターピラー構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかるセンターピラー構造の代表的な構成は、車体側部の中央を上下方向に延び少なくともベルトラインの上方で車内側に湾曲または傾斜しているセンターピラーを備える車両用センターピラー構造において、センターピラーは、車両前方から見たときベルトライン付近での曲率が最大となるアウターパネルと、アウターパネルの車内側に接合されてアウターパネルとともに閉断面を形成するインナーパネルとを有し、車両用センターピラー構造はさらに、ベルトラインよりも下方の上下方向に離間した位置でアウターパネルに取り付けられ車両ドアを開閉自在に支持する上側ドアヒンジおよび下側ドアヒンジを備え、インナーパネルは、車両前後方向に間隔を空けて配置されアウターパネルに接合される上下方向に長手の前側フランジおよび後側フランジと、前側フランジの後端および後側フランジの前端のそれぞれから車内側に延びる前面および後面と、前面と後面との間をつなぐベース面とを有し、前面および後面の車幅方向の寸法は、上側ドアヒンジよりも下方の高さからベルトラインの高さまでは上方にゆくにしたがって増大し、さらにセンターピラーの上端部までは上方にゆくにしたがって減少することを特徴とする。

本発明によれば、アウターパネルは、ベルトライン付近での曲率が最大となる、すなわちベルトライン付近で急激に湾曲する。一方、インナーパネルの前面および後面の車幅方向の寸法、すなわちベース面の前側フランジおよび後側フランジからの突出長さは、上側ドアヒンジよりも下方の高さから早くも増大し始め、ベルトラインの高さで最大となる。その後、上記寸法は、センターピラーの上端部までは、逆に、上方にゆくにしたがって減少する。

かかる構成によれば、インナーパネルのベース面は、アウターパネルのようにベルトライン付近で一挙に湾曲または傾斜して曲率が増大するのと異なり、広範囲にわたって緩やかに車内側に湾曲し、ベース面の上下方向にわたる曲率は全体的に小さくなる。したがってセンターピラーは、ベルトライン付近への曲げ力の集中を回避でき、側突または横転時に受ける荷重に対して変形し難くなる。

また、インナーパネルをベルトラインの高さから下方に向かって追跡したときに、上記寸法は、上側ドアヒンジよりも下方にいたって、ようやく最小となる。すなわち、インナーパネルの上側ドアヒンジが位置する箇所では未だ上記寸法は最小とはならないため、車両ドアの支持構造も高めることができる。

さらに、ベルトラインの高さにおいて上記寸法が最大となるため、ベルトラインでの閉断面の横幅が大きくなり、センターピラーの剛性を確保できる。なお、ベルトライン以外の高さ、例えばセンターピラーの上端部および下端部では、上記寸法を従来よりも小さくすることが可能であるため、車室空間を狭めることもない。

上記のインナーパネルの曲率は、センターピラーの上端部から上側ドアヒンジよりも下方の高さまで一定であるとよい。これにより、インナーパネルは、曲率が一定であって全体として滑らかになり、曲げ力の集中を回避できるため、荷重に対する耐性を高めることができる。

本発明によれば、インナーパネルの剛性を確保し、荷重が入力されたときベルトライン付近での変形を抑制できるセンターピラー構造を提供することができる。

本実施形態におけるセンターピラー構造が適用される車両を概略的に示す図である。 図１のセンターピラー構造を車両前側から見た状態を示す図である。 図２のセンターピラー構造の各断面図である。 図２のセンターピラー構造を模式的に示す図である。 比較例のセンターピラー構造の断面図である。 変形例のピラー構造を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態におけるセンターピラー構造１００が適用される車両１０２を概略的に示す図である。図１（ａ）は、車両１０２を車両右側の斜め後方から見た様子を概略的に示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）の車両１０２の車体側部の中央付近を車両右側から見た状態を示している。図２は、図１のセンターピラー構造１００を車両前側から見た状態を示す図である。以下図中に示す矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは、車両前側、車両上側、車外側をそれぞれ示している。

センターピラー構造１００は、図１（ａ）に示すようにセンターピラー１０４を備える。センターピラー１０４は、車体側部の中央を上下方向に延びていて、一般的にデザイン上の要請から、ベルトライン１０６の上方で車内側に湾曲または傾斜した形状を有している（図２参照）。このようにセンターピラー１０４は、ベルトライン１０６の下方では単に上下方向に延びているが、ベルトライン１０６に到達した途端に車内側に湾曲または傾斜しだす。そのため、センターピラー１０４のアウターパネル１０８の曲率は、車両前方から見たときベルトライン１０６付近で最大となる。なおベルトライン１０６は、図示を省略する車両用ドアの窓枠下端を通り、車両前後方向に延びるラインである。

センターピラー構造１００は、図１（ｂ）に示すように上側ドアヒンジ１１０ａおよび下側ドアヒンジ１１０ｂをさらに備える。上側ドアヒンジ１１０ａおよび下側ドアヒンジ１１０ｂは、ベルトライン１０６よりも下方の上下方向に離間した位置でアウターパネル１０８に取り付けられていて、不図示の車両ドアを開閉自在に支持する。なお図１（ｂ）および図２に示すラインＡ−Ａは、ベルトライン１０６よりも上方であってセンターピラー１０４の上端部１１２の高さに位置する。ラインＢ−Ｂは、ベルトライン１０６上に位置している。ラインＣ−Ｃは、上側ヒンジ１１０ａよりも下方であってセンターピラー１０４の下端部１１４の高さに位置する。

図２に示すように、車両１０２には、側突時に車両側面から荷重Ｆａが入力される場合や、横転時に車両上側から荷重Ｆｂが入力される場合がある。このような荷重Ｆａ、Ｆｂが入力された際、一般的なセンターピラーでは、ベルトライン１０６付近に曲げモーメントが集中し易く、ベルトライン１０６付近で変形し易くなってしまう。

そこで、本実施形態では、デザイン上の要請から形状の変更が困難なアウターパネル１０８ではなく、図２に示すインナーパネル１１６の形状を変更することで、入力された荷重Ｆａ、Ｆｂに対するセンターピラー１０４の変形を抑える構成を採用した。

図３は、図２のセンターピラー構造１００の各断面図であって、図３（ａ）はＡ−Ａ断面およびＣ−Ｃ断面、図３（ｂ）はＢ−Ｂ断面をそれぞれ示している。図４は、図２のセンターピラー構造１００を模式的に示す図である。図４に示す領域Ｄは、ベルトライン１０６付近の領域とする。また各図には、比較例としてのインナーパネル１１８を例示している。

センターピラー構造１００のインナーパネル１１６は、図２に示すようにアウターパネル１０８の車内側に接合されている。センターピラー１０４は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、さらにリンフォース１２０を有する。リンフォース１２０は、アウターパネル１０８とインナーパネル１１６との間でアウターパネル１０８およびインナーパネル１１６に接合されていて、センターピラー１０４の剛性を高めている。

インナーパネル１１６は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、アウターパネル１０８とともに閉断面を形成していて、前側フランジ１２２ａおよび後側フランジ１２２ｂを有する。前側フランジ１２２ａおよび後側フランジ１２２ｂは、車両前後方向に間隔を空けて配置されていて上下方向に長手のフランジである。前側フランジ１２２ａおよび後側フランジ１２２ｂは、リンフォース１２０を介してアウターパネル１０８の前側フランジ１２４ａおよび後側フランジ１２４ｂにそれぞれ接合されている。これらの前側フランジ１２２ａ、１２４ａ同士および後側フランジ１２２ｂ、１２４ｂ同士がリンフォース１２０を介して接合することで、接合面１２６ａ、１２６ｂがそれぞれ形成されている。

またインナーパネル１１６は、前面１２８ａと、後面１２８ｂと、ベース面１３０とを有する。前面１２８ａおよび後面１２８ｂは、前側フランジ１２２ａの後端１３２ａおよび後側フランジ１２２ｂの前端１３２ｂのそれぞれから車内側に延びていて、前側フランジ１２２ａおよび後側フランジ１２２ｂから見て段差形状を成している。ただし、図３（ａ）に示すように、前面１２８ａおよび後面１２８ｂによる段差は、接合面１２６ａ、１２６ｂの車両幅方向の位置の差である寸法Ｌの大小にかかわらず、接合面１２６ａ、１２６ｂの精度を確保できる最小の段差とする。

ベース面１３０は、前面１２８ａと後面１２８ｂとの間をつなぐ面である。ベース面１３０とは、その表面にビードなどが形成され凹凸が部分的に形成された場合には、凹凸を除いた主表面に相当する。図４に模式的に示すように、ベース面１３０は、車両前側から見て接合面１２６ａとの車幅方向の寸法が連続的に変化している。この寸法は、言い換えるとベース面１３０の前側フランジ１２２ａからの突出長さであって、インナーパネル１１６の前面１２８ａの車幅方向の寸法となる。この寸法は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面、Ｃ−Ｃ断面では寸法Ｗ１で示され、図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面では寸法Ｗ２で示される。なおベース面１３０は、車両後側から見た場合には、接合面１２６ｂとの車幅方向の寸法が連続的に変化している。この寸法は、ベース面１３０の後側フランジ１２２ｂからの突出長さであって、後面１２８ｂの車幅方向の寸法に相当する。

センターピラー１０４では、例えば前面１２８ａの車幅方向の寸法が、上側ドアヒンジ１１０ａよりも下方の高さにある下端部１１４からベルトライン１０６の高さまでは上方にゆくにしたがって増大する。さらに、前面１２８ａの車幅方向の寸法は、ベルトライン１０６からセンターピラー１０４の上端部１１２までは上方にゆくにしたがって減少する。すなわち上記寸法は、上端部１１２および下端部１１４で最小の寸法Ｗ１となり、ベルトライン１０６で最大の寸法Ｗ２となる。ただし、上端部１１２の寸法と下端部１１４の寸法とは、必ずしも一致する必要はない。

一方、比較例のインナーパネル１１８は、上端部１１２および下端部１１４において寸法Ｗ３となり、図３（ａ）および図４に示すように、本実施形態のインナーパネル１１６の寸法Ｗ１より大きくなる。また、インナーパネル１１８は、ベルトライン１０６において寸法Ｗ４となり、図３（ｂ）および図４に示すように、インナーパネル１１６の寸法Ｗ２より小さくなる。さらに図４に例示するように、インナーパネル１１６は、ベルトライン１０６に限らずベルトライン１０６を含む領域Ｄにおいても、上記寸法がインナーパネル１１８の寸法よりも大きくなっている。

図５は、比較例のセンターピラー構造２００の断面図である。センターピラー構造２００では、センターピラー２０２の剛性を高めるために、以下の既存の手法を採り得る。一例として、リンフォース２０４の板厚と、リンフォース２０４を介してアウターパネル１０８に接合しているインナーパネル２０６の板厚とを厚くする。またインナーパネル２０６を車内側に拡大させたインナーパネル２０８を用いて、閉断面の車幅方向の寸法を大きくする。センターピラー２０２にさらに他のリンフォース２１０を追加する。さらに、これら各部材の材料強度を高めることも考えられる。

しかしリンフォース２０４およびインナーパネル２０６の板厚を大きくし、また他のリンフォース２１０を追加すると、重量およびコストが増加してしまう。車内側に拡大したインナーパネル２０８を用いると、重量およびコストだけでなく、車室空間も狭めることになる。さらに各部材の材料強度を高めると、高価な材料を使用することになりコストが増加する。

これに対して、本実施形態のセンターピラー１０４では、インナーパネル１１６の前面１２８ａおよび後面１２８ｂの車幅方向の寸法は、上側ドアヒンジ１１０ａよりも下方の高さから早くも増大し始め、ベルトライン１１６の高さで最大となる。その後、この寸法は、センターピラー１０４の上端部１１２までは、逆に、上方にゆくにしたがって減少する。一方、アウターパネル１０８は、上記したように、ベルトライン１１６付近での曲率が最大となる、すなわちベルトライン１０６付近で急激に湾曲している。

つまり、インナーパネル１１６のベース面１３０は、アウターパネル１０８のようにベルトライン１０６付近で一挙に湾曲または傾斜して曲率が増大するのと異なり、広範囲にわたって緩やかに車内側に湾曲する。このため、ベース面１３０の上下方向にわたる曲率は、全体的に小さくなる。したがって、センターピラー１０４によれば、ベルトライン１０６付近への曲げ力の集中を回避でき、側突または横転時に受ける荷重Ｆａ、Ｆｂに対して変形し難くなる。

また、インナーパネル１１６をベルトライン１０６の高さから下方に向かって追跡したときに、上記寸法は、上側ドアヒンジ１１０ａよりも下方にいたって、ようやく最小となる。言い換えると、インナーパネル１１６の上側ドアヒンジ１１０ａが位置する箇所では未だ上記寸法は最小とはならないため、車両ドアの支持構造も高めることができる。

さらに、上記寸法はベルトライン１０６の高さにおいて最大となるため、ベルトライン１０６での閉断面の横幅が大きくなり、センターピラー１０４の剛性を確保できる。なお閉断面の横幅とは、図４に例示したようにアウターパネル１０８とインナーパネル１１６との接合によって形成される閉断面の車幅方向の幅としたが、これに限定されない。一例として、閉断面の横幅は、アウターパネル１０８に代えてリンフォース１２０と、インナーパネル１１６との接合によって形成される閉断面の車幅方向の幅であってもよい。またベルトライン１０６以外の高さ、例えばセンターピラー１０４の上端部１１２および下端部１１４では、上記寸法が比較例のインナーパネル１１８の寸法に比べて小さい。このため、インナーパネル１１６によれば、車室空間を狭めることもない。

図６は、変形例のピラー構造１００Ａを示す図である。ピラー構造１００Ａは、上記のセンターピラー１０４ではなく、フロントピラー１３４のうち曲率の大きな領域Ｅに上記実施形態の構造を適用したものである。このようなピラー構造１００Ａによれば、車両前方から荷重Ｆｃが入力された際、フロントピラー１３４が変形し難くなる。

また上記実施形態では、インナーパネル１１６の前面１２８ａおよび後面１２８ｂの車幅方向の寸法が連続的に変化するとしたが、一例として、インナーパネル１１６のベース面１３０の曲率は、センターピラー１０４の上端部１１２から下端部１１４まで一定であるとよい。このようにすれば、インナーパネル１１６は、曲率が一定であって全体として滑らかになり、曲げ力の集中をより回避できるため、荷重に対する耐性を確実に高めることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、車体側部の中央を上下方向に延びるセンターピラー構造に利用することができる。

１００…センターピラー構造、１０２…車両、１０４…センターピラー、１０６…ベルトライン、１０８…アウターパネル、１１０ａ…上側ヒンジ、１１０ｂ…下側ヒンジ、１１２…上端部、１１４…下端部、１１６、１１８…インナーパネル、１２０…リンフォース、１２２ａ、１２４ａ…前側フランジ、１２２ｂ、１２４ｂ…後側フランジ、１２６ａ、１２６ｂ…接合面、１２８ａ…前面、１２８ｂ…後面、１３０…ベース面、１３２ａ…後端、１３２ｂ…前端、１３４…フロントピラー

Claims (2)

1. 車体側部の中央を上下方向に延び少なくともベルトラインの上方で車内側に湾曲または傾斜しているセンターピラーを備える車両用センターピラー構造において、
   前記センターピラーは、
   車両前方から見たときベルトライン付近での曲率が最大となるアウターパネルと、
   前記アウターパネルの車内側に接合されて該アウターパネルとともに閉断面を形成するインナーパネルとを有し、
   当該車両用センターピラー構造はさらに、前記ベルトラインよりも下方の上下方向に離間した位置で前記アウターパネルに取り付けられ車両ドアを開閉自在に支持する上側ドアヒンジおよび下側ドアヒンジを備え、
   前記インナーパネルは、
   車両前後方向に間隔を空けて配置され前記アウターパネルに接合される上下方向に長手の前側フランジおよび後側フランジと、
   前記前側フランジの後端および前記後側フランジの前端のそれぞれから車内側に延びる前面および後面と、
   前記前面と後面との間をつなぐベース面とを有し、
   前記前面および後面の車幅方向の寸法は、前記上側ドアヒンジよりも下方の高さから前記ベルトラインの高さまでは上方にゆくにしたがって増大し、さらに前記センターピラーの上端部までは上方にゆくにしたがって減少することを特徴とするセンターピラー構造。
2. 前記インナーパネルの曲率は、前記センターピラーの上端部から前記上側ドアヒンジよりも下方の高さまで一定であることを特徴とする請求項１に記載の車両用センターピラー構造。

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