JP2016141344A - 車体のピラー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体のピラー構造の塑性変形に対する強度を向上させる。【解決手段】本発明の車体のピラー構造は、断面がチャンネル部を有するハット形状のアウター部材、アウター部材の一対のフランジ部間に架設されるインナー部材、および前記アウター部材と前記インナー部材の双方のフランジ部の間に介在する補強部材を備え、前記補強部材は、チャンネル部の底面部にスポット溶接される一対の平坦部と、前記一対の第平坦部の間において、厚さ方向の前記一方に向かって突出し前記インナー部材にスポット溶接される平坦部を含むＷ字形状の断面を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の鋼板からなる部材を接合してなる車体のピラー構造に関する。

自動車等の車体は、柱状のピラー構造を有している。車体のピラー構造は、例えば特開２００７−３２６３７６号公報に開示されているように、鋼板を折り曲げてなる複数の部材をスポット溶接等によって結合することによって形成される。特開２００７−３２６３７６号公報に開示の技術では、アウター部材およびインナー部材によって箱形の断面形状を形成するとともに、アウター部材およびインナー部材の中間に補強部材を挟み込むことによって、車体のピラー構造の強度を向上させている。

特開２００７−３２６３７６号公報

車体のピラー構造には、乗員の安全性向上等を目的として、塑性変形に対する強度の向上が望まれる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、車体のピラー構造の塑性変形に対する強度を向上させることを目的とする。

本発明の一態様の車体のピラー構造は、車体のピラー構造であって、断面の厚さ方向の一方に向かって開口するコ字形状のチャンネル部と、前記チャンネル部の幅方向の両端から外方に延出する一対のフランジ部と、を含む形状の鋼板からなるアウター部材、前記アウター部材の厚さ方向の前記一方の側に配置され、幅方向の両端から外方に延出する一対のフランジ部を含む形状の鋼板からなるインナー部材、および前記アウター部材と前記インナー部材の双方の前記フランジ部の間に介在する一対の第１平坦部を含む形状の鋼板からなり、前記一対の第１平坦部がスポット溶接によって前記アウター部材と前記インナー部材の双方の前記フランジ部と接合される鋼板からなる補強部材、を備え、前記インナー部材は、前記一対のフランジ部の間を接続し、前記チャンネル部内において厚さ方向の他方に向かって突出する断面が鈍角のＶ字形状である凸部を有し、前記補強部材は、前記一対の第１平坦部の間において、厚さ方向の前記他方に向かって突出し、前記チャンネル部の底面部にスポット溶接される一対の第２平坦部と、前記一対の第２平坦部の間において、厚さ方向の前記一方に向かって突出し、前記凸部の頂部にスポット溶接される第３平坦部と、を含むＷ字形状の断面を有する。

本発明によれば、車体のピラー構造の塑性変形に対する強度を向上させることができる。

車体の左側部の斜視図である。 図１のII-II断面図である。 補強部材の形状および焼き入れ部を示す断面図である。 補強部材を成型する方法を示す図である。 ピラーの組立順序を示す図である。

以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。

図１に示すように、本実施形態の車体のピラー構造は、一例として、車体１における前ドアが取り付けられる前ドア開口部２および後ドアが取り付けられる後ドア開口部３の間において、上下方向に延在するピラー１０である。すなわち、ピラー１０は、車体の骨格構造において、車体１の側面に配設される、いわゆるセンターピラー、Ｂピラー等と称される部位である。ピラー１０は、上端部がサイドレール４に結合されており、下端部がサイドシル５に結合されている。なお、本発明に係る車体のピラー構造は、車体構造の他の柱状の部位であってもよい。

図２の断面図に示すように、ピラー１０は、アウター部材１１、インナー部材１２および補強部材１３の３つの鋼板からなる部材を含んで構成される。なお、アウター部材１１、インナー部材１２および補強部材１３を構成する鋼板の厚さは、図に記載する形態に限られるものではなく、それぞれが異なる厚さを有していてもよい。

図２においては、図面に正対して図中の下方が、車体１の側面の外方であり、図中の上方が車体１の内側である。以下では、図中の上下方向を厚さ方向（図２の矢印Ｔ）と称し、図中の左右方向を幅方向（図２の矢印Ｗ）と称する。

アウター部材１１は、厚さ方向の一方に向かって開口する略コ字形状のチャンネル部１１ａと、チャンネル部１１ａの幅方向の両端から幅方向外側に延出する一対のフランジ部１１ｃと、を含む形状を有する。本実施形態では一例として、アウター部材１１は、チャンネル部１１ａが車体１の内側に向かって開口する向きで配置される。

アウター部材１１の断面形状は、一般にハット形状等と称される。なお、図示する本実施形態では、チャンネル部１１ａの底面部１１ｂの全体が平面状であるが、底面部１１ｂの一部は曲面状の部位を有していてもよい。また図中では、チャンネル部１１ａの底面部１１ｂと、一対のフランジ部１１ｃとを略平行に記載しているが、これらは平行な関係になくともよい。また、図中では、一対のフランジ部１１ｃが同一平面上に形成されているが、一対のフランジ部１１ｃは、同一平面上に形成されていなくともよく、また平行な関係になくともよい。

インナー部材１２は、アウター部材１１の厚さ方向の一方の側に配置される。すなわち本実施形態では、インナー部材１２は、アウター部材１１に対して車体１の内側に配置される部材である。

インナー部材１２は、幅方向の両端部から幅方向外側に延出し、アウター部材１１の一対のフランジ部１１ｃに沿って延在する、一対のフランジ部１２ａを有する。また、インナー部材１２は、前記一対のフランジ部１２ａの間を接続し、チャンネル部１１ａ内において厚さ方向の他方に向かって突出する断面が鈍角の略Ｖ字形状である凸部１２ｂを有する。すなわち、凸部１２ｂは、アウター部材１１のチャンネル部１１ａの開口部の入口付近において、チャンネル部１１ａの底面部１１ｂに向かって突出する。

補強部材１３は、アウター部材１１とインナー部材１２との間に配置される。図３は、補強部材１３の断面形状のみを示す図である。補強部材１３は、幅方向の両端部に、アウター部材１１の一対のフランジ部１１ｃと、インナー部材１２の一対のフランジ部１２ａとの間に介在する、一対の第１平坦部１３ａを有する。一対の第１平坦部１３ａと、一対の第１平坦部１３ａを挟持する一対のフランジ部１１ｃおよび１２ａとは、スポット溶接により接合されている。図２において、符号１４が付された網掛けのハッチング部は、一対の第１平坦部１３ａと、一対のフランジ部１１ｃおよび１２ａとのスポット溶接部を示している。

また、補強部材１３は、一対の第１平坦部１３ａの間を接続する断面が略Ｗ字形状の部位を有する。当該略Ｗ字形状部は、厚さ方向の他方に向かって突出し、アウター部材１１のチャンネル部１１ａの底面部１１ｂにスポット溶接される一対の第２平坦部１３ｂと、前記一対の第２平坦部１３ｂの間において、厚さ方向の一方に向かって突出し、インナー部材１２の凸部１２ｂの頂部にスポット溶接される第３平坦部１３ｃと、を含む形状を有する。

すなわち、略Ｗ字形状を一対の谷部とその中間の山部からなる形状であると表現した場合、一対の第２平坦部１３ｂは、アウター部材１１のチャンネル部１１ａ内において、チャンネル部１１ａの底面部１１ｂに接するまで突出する一対の谷部の底となる部分である。また、第３平坦部１３ｃは、アウター部材１１のチャンネル部１１ａ内において、インナー部材１２の凸部１２ｂの頂部に接するまで突出する山部の頂部となる部分である。

図２において、符号１５が付された網掛けのハッチング部は、一対の第２平坦部１３ｂと、底面部１１ｂとのスポット溶接部を示している。また、図２において、符号１６が付された網掛けのハッチング部は、第３平坦部１３ｂと、凸部１２ｂとのスポット溶接部を示している。

したがって、アウター部材１１とインナー部材１２によって囲まれた箱状の断面形状を有するピラー１０の内部において、補強部材１３は、アウター部材１１とインナー部材１２との間に複数の板部材を架設する形状を有する。したがって、補強部材１３の存在により、ピラー１０の厚さ方向の断面二次モーメントが向上する。また、本実施形態では、インナー部材１２が、ピラー１０の厚さ方向内側を頂部１２ｃとした鈍角の略Ｖ字形状である凸部１２ｂを有している。インナー部材１２が厚さ方向内側を頂部１２ｃとした鈍角の略Ｖ字形状であることも、ピラー１０の厚さ方向の断面二次モーメントを向上させる。

以上に説明した構成を有するピラー１０によれば、車体１のピラー構造の塑性変形に対する強度を向上させることができる。

なお、補強部材１３は、ピラー１０の延在方向（車体１の高さ方向）の全体にわたって配置される形態に限られるものではなく、補強部材１３は、ピラー１０の延在方向の一部の領域に配置される形態であってもよい。例えば、ピラー１０がＢピラーである場合、アウター部材１１またはインナー部材１２にシートベルト取付用の開口等の開口部が存在する領域の近傍にのみ補強部材１３を配置すれば、ピラー１０の軽量化と、開口部の存在による断面二次モーメントの低下の防止を両立することができる。

また、補強部材１３は、第１平坦部１３ａと第２平坦部１３ｂとを接続する領域、および第２平坦部１３ｂと第３平坦部１３ｃとを接続する領域に焼き入れ処理が施されている。そして、スポット溶接部１４、１５、１６が存在する領域である第１平坦部１３ａ、第２平坦部１３ｂおよび第３平坦部１３ｃには前記焼き入れ処理は施されていない。補強部材１３の焼き入れ処理が施される領域である焼き入れ処理部は、図２および図３において符号１７を付した二点鎖線の枠に囲まれた領域である。

より詳細には、図３に示すように、焼き入れ部１７は、補強部材１３の屈曲部１３ｄを含み、焼き入れ部１７はアウター部材１１およびインナー部材１２に接している。すなわち、断面において、焼き入れ部１７は、略Ｓ字状または略Ｚ字状である。

このように、補強部材１３に焼き入れ処理を施すことにより、補強部材１３の強度が向上するため、車体１のピラー構造の塑性変形に対する強度を向上させることができる。また、屈曲部１３ｄを含めて焼き入れ処理を施すことによって、補強部材１３の厚さ方向の断面二次モーメントの向上が得られる。

そして本実施形態では、補強部材１３のスポット溶接部１４、１５、１６には焼き入れ処理を施さないことによって、スポット溶接部１４、１５、１６における溶接の接合強度を向上させることができる。

このように、本実施形態のピラー１０によれば、車体１のピラー構造の塑性変形に対する強度を向上させることができる。

次に、補強部材１３の製造方法について説明する。本実施形態の補強部材１３は、図２０に示す、ホットプレス装置２０を用いたホットプレス加工によち鋼板を成型することによって製造される。ホットプレス加工は、加熱した鋼板にプレス成形を行う加工方法であり、ホットスタンプ加工または熱間プレス加工とも称される。ホットプレス加工では、金型が冷却されており、鋼板を成型するとともに急冷して鋼板に焼き入れ処理を施すことができる。

本実施形態のホットプレス装置２０は、図４に示すように、金型であるダイ２１およびパンチ２２の間に鋼板を挟み込むことによって、補強部材１３の形状を成型する。そして、本実施形態では、ダイ２１の焼き入れ処理部１７に接する部位の内部に、冷却水を通す冷却水管路２４が配置されている。一方、ダイ２１の、スポット溶接部１４、１５、１６に接する部位の内部には電熱器等のヒーター２３が配置されている。なお、ヒーター２３および冷却水管路２４は、パンチ２２に配置されていてもよいし、ダイ２１およびパンチ２２の双方に配置されていてもよい。

ヒーター２３が発する熱によって、ダイ２１の、スポット溶接部１４、１５、１６に接する部位の温度は、鋼板が焼き入れされる温度よりも高温に保たれている。したがって、図４に示すホットプレス装置２０を用いれば、スポット溶接部１４、１５、１６に接する部位には焼き入れ処理が施されておらず、かつその他の部位である焼き入れ部１７には焼き入れ処理が施された補強部材１３を製造することができる。

次に、ピラー１０の組立方法について説明する。ピラー１０を組み立てる場合には、まず図５に示すように、インナー部材１２と、補強部材１３とを、スポット溶接部１５において接合する。その後に、アウター部材１１を、スポット溶接部１４、１６において接合する。以上の手順により、ピラー１０が組み立てられる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車体のピラー構造もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１ 車体、
２ 前ドア開口部、
３ 後ドア開口部、
４ サイドレール、
５ サイドシル、
１０ ピラー、
１１ アウター部材、
１１ａ チャンネル部、
１１ｂ 底面部、
１１ｃ フランジ部、
１２ インナー部材、
１２ａ フランジ部、
１２ｂ 凸部、
１２ｃ 頂部、
１３ 補強部材、
１３ａ 第１平坦部、
１３ｂ 第２平坦部、
１３ｃ 第３平坦部、
１３ｄ 屈曲部、
１４ スポット溶接部、
１５ スポット溶接部、
１６ スポット溶接部、
１７ 焼き入れ処理部、
２０ ホットプレス装置、
２１ ダイ、
２２ パンチ、
２３ ヒーター、
２４ 冷却水管路。

Claims (3)

1. 車体のピラー構造であって、
   断面の厚さ方向の一方に向かって開口するコ字形状のチャンネル部と、前記チャンネル部の幅方向の両端から外方に延出する一対のフランジ部と、を含む形状の鋼板からなるアウター部材、
   前記アウター部材の厚さ方向の前記一方の側に配置され、幅方向の両端から外方に延出する一対のフランジ部を含む形状の鋼板からなるインナー部材、および
   前記アウター部材と前記インナー部材の双方の前記フランジ部の間に介在する一対の第１平坦部を含む形状の鋼板からなり、前記一対の第１平坦部がスポット溶接によって前記アウター部材と前記インナー部材の双方の前記フランジ部と接合される鋼板からなる補強部材、
   を備え、
   前記インナー部材は、前記一対のフランジ部の間を接続し、前記チャンネル部内において厚さ方向の他方に向かって突出する断面が鈍角のＶ字形状である凸部を有し、
   前記補強部材は、前記一対の第１平坦部の間において、厚さ方向の前記他方に向かって突出し、前記チャンネル部の底面部にスポット溶接される一対の第２平坦部と、前記一対の第２平坦部の間において、厚さ方向の前記一方に向かって突出し、前記凸部の頂部にスポット溶接される第３平坦部と、を含むＷ字形状の断面を有する
   ことを特徴とする車体のピラー構造。
2. 前記補強部材は、前記第１平坦部と前記第２平坦部とを接続する領域、および前記第２平坦部と前記第３平坦部とを接続する領域に焼き入れ処理が施されており、かつ前記第１平坦部と前記第２平坦部と前記第３平坦部には焼き入れ処理が施されていない
   ことを特徴とする請求項１に記載の車体のピラー構造。
3. 前記補強部材において焼き入れ処理が施される領域は、断面において前記Ｗ字形状を形成するための屈曲部を含むことを特徴とする請求項２に記載の車体のピラー構造。

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