JP2017171003A - 車体の側部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の側面衝突での衝撃吸収性能を向上させる。【解決手段】車体の側部構造は、車体のフロントドア内において前後方向に沿って延在するフロントドアビームと、リアドア内において前後方向に沿って延在するリアドアビームと、を有する。フロントドアビームは、センタピラー側の後端がフロントピラー側の前端より車幅方向外側に位置するように設けられる。リアドアビームは、フロントドアビームと高さ位置を揃えてセンタピラー側の前端がリアピラー側の後端より車幅方向外側に位置するように設けられる。フロントドアおよびリアドアに対して側方から他の車体などの構造物が衝突した場合に、フロントドアビームおよびリアドアビームが、センタピラーの外側において互いに連結され、フロントピラーおよびリアピラーとの間で車幅方向外方へ向かって凸となるアーチ形状を形成する。【選択図】図５

Description

本発明は、車体の側部構造に関する。

自動車などの車両の車体では、乗員が乗車してシートに着座する乗員室を有する。また、乗員室には、乗員が乗降するための乗降口が形成される。
このような乗降口に対してたとえば他の車体が衝突する場合、乗降口による大きな開口が形成されているため、衝撃荷重を車体の基本的な構造で吸収し難い。
そこで、特許文献１では、乗降口に対して開閉可能に設けられたドア内にドアビームを設ける。これにより、乗降口から乗員室内へ他の車体がそのまま突入し難くなる。

特開２０１２−２０６６１９号公報

しかしながら、特許文献１のようなドアビームは、ドア内において単に前後方向に沿って延在するだけである。
このため、ドアが変形すると、ドアビームは、最善でも、その両端がたとえば乗降口の前側の縁に沿って設けられるフロントピラーの外側と乗降口の中央に縦に立設されるセンタピラーとの外側に当たるだけである。その結果、他の車体が側方から強く当たる場合、ドアビームが折れ曲がり、乗降口から乗員室内へ他の車体が侵入する可能性がある。
また、ドアビームの長さがフロントピラーからセンタピラーまでの間隔より短い場合には、ドアビームはそのような機能も果たし得ない。

このように車両では、側面衝突での衝撃吸収性能を向上させることが求められている。

本発明に係る車体の側部構造は、フロントピラーとリアピラーとの間に乗員室の乗降口が形成されるとともに前記乗降口がセンタピラーにより前後に分断される車体と、前記フロントピラーと前記センタピラーとの間を開閉可能に塞ぐフロントドアと、前記センタピラーと前記リアピラーとの間を開閉可能に塞ぐリアドアと、前記フロントドア内において前後方向に沿って延在するフロントドアビームと、前記リアドア内において前後方向に沿って延在するリアドアビームと、を有し、前記フロントドアビームは、前記センタピラー側の後端が前記フロントピラー側の前端より車幅方向外側に位置するように設けられ、前記リアドアビームは、前記フロントドアビームと高さ位置を揃えて前記センタピラー側の前端が前記リアピラー側の後端より車幅方向外側に位置するように設けられ、前記フロントドアおよび前記リアドアに対して側方から他の車体などの構造物が衝突した場合に、前記フロントドアビームおよび前記リアドアビームが、前記センタピラーの外側において互いに連結され、前記フロントピラーおよび前記リアピラーとの間で車幅方向外方へ向かって凸となるアーチ形状を形成する。

好適には、前記フロントドアビームおよび前記リアドアビームの中の少なくとも一方は、側方衝突荷重により前記フロントドアおよび前記リアドアが変形することにより前記フロントドアまたは前記リアドアの外へ突出し、これにより前記フロントドアビームと前記リアドアビームとが互いに連結される、とよい。

好適には、前記フロントドアビームの後端部および前記リアドアビームの前端部には、互いに嵌合する嵌合部が形成される、とよい。

好適には、前記センタピラーの外側には、前記フロントドアビームと前記リアドアビームとの間となる高さ位置に、センタ連結部材が設けられ、前記フロントドアビームの後端部および前記リアドアビームの前端部が前記センタ連結部材と連結されることにより、互いに連結される、とよい。

好適には、前記フロントドアビームおよび前記リアドアビームは、他の車体のバンパーの高さ位置において一直線状に設けられる、とよい。

本発明では、フロントドアビームは、センタピラー側の後端がフロントピラー側の前端より車幅方向外側に位置するように設けられ、リアドアビームは、フロントドアビームと高さ位置を揃えてセンタピラー側の前端がリアピラー側の後端より車幅方向外側に位置するように設けられ、フロントドアおよびリアドアに対して側方から他の車体などの構造物が衝突した場合に、フロントドアビームおよびリアドアビームが、センタピラーの外側において互いに連結され、フロントピラーおよびリアピラーとの間で車幅方向外方へ向かって凸となるアーチ形状を形成する。
このようにフロントピラーとリアピラーとの間に、車幅方向外方へ向かって凸となるアーチ形状の衝撃吸収構造を形成することにより、乗降口へ向かって側方から他の車体などの構造物が衝突する場合、その衝撃をフロントピラーとリアピラーとの間のアーチ形状の衝撃吸収構造により吸収することができる。その結果、単にドアビームの両端がフロントピラーの外側とセンタピラーとの外側とに当たるだけの場合と比べて、高い衝撃吸収性能を得ることができる。他の車体などの構造物が乗員室に入り込む前に、その構造物のエネルギーを吸収でき、安全性を高めることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る自動車の車体の側面を透視した概略図である。 図２は、図１の車体の横断面の概略図である。 図３は、図１の車体の車幅方向での縦断面の概略図である。 図４は、図１の車体に適用される側部構造の説明図である。 図５は、図４のフロントドアビームおよびリアドアビームについての、側面衝突の際の変形動作説明図である。 図６は、側面衝突の衝撃荷重とその吸収構造の説明図である。 図７は、変形例に係る側部構造の説明図である。 図８は、他の変形例に係る側部構造の説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る自動車１の車体２の側面を透視した概略図である。
図２は、図１の自動車１の車体２の横断面の概略図である。
図３は、図１の自動車１の車幅方向での縦断面の概略図である。

図１から図３に示す車体２は、乗員が着座するシート６が設置される乗員室４、乗員室４の前側に位置する前室３、乗員室４の後側に位置する後室５、を有する。
乗員室４の下面には、フロアパネル１１が設けられる。フロアパネル１１の車幅方向両側には、一対のサイドシル１２が設けられる。
乗員室４の上面には、ルーフパネル１３が設けられる。ルーフパネル１３の車幅方向両側には、一対のルーフレール１４が設けられる。
乗員室４と前室３とは、トーボード１５により仕切られる。トーボード１５は、フロアパネル１１の前縁に立設される。トーボード１５の車幅方向両側には、一対のフロントピラー１６が設けられる。フロントピラー１６は、サイドシル１２の前端の位置からルーフレール１４の前端の位置へ向かって、乗員室４の前隅に沿って上下方向に延在する。フロントピラー１６は、インナパネル１６Ａとアウタパネル１６Ｂとを中空状態で互いの外周縁をかしめたものでよい。
乗員室４と後室５とは、リアパネル１７により仕切られている。リアパネル１７は、フロアパネル１１の後縁に立設される。リアパネル１７の車幅方向両側には、一対のリアピラー１８が設けられる。リアピラー１８は、サイドシル１２の後端の位置からルーフレール１４の後端の位置へ向かって、乗員室４の後隅に沿って上下方向に延在する。リアピラー１８は、インナパネル１８Ａとアウタパネル１８Ｂとを中空状態で互いの外周縁をかしめたものでよい。
乗員室４の左右両側面には、一対の乗降口１９が設けられる。乗降口１９は、サイドシル１２、フロントピラー１６、リアピラー１８およびルーフレール１４により囲われる。
サイドシル１２の中央部とルーフレール１４の中央部との間には、センタピラー２０が設けられる。センタピラー２０により、乗降口１９は前後に分断される。センタピラー２０は、インナパネル２０Ａとアウタパネル２０Ｂとを中空状態で互いの外周縁をかしめたものでよい。
乗降口１９には、フロントピラー１６とセンタピラー２０との間を開閉可能に塞ぐフロントドア２１と、センタピラー２０とリアピラー１８との間を開閉可能に塞ぐリアドア２２と、が設けられる。
フロントドア２１は、インナパネル２１Ａとアウタパネル２１Ｂとを中空状態で互いの外周縁をかしめたものでよい。フロントドア２１の前縁は、ヒンジ部材によりフロントピラー１６の外面に対して回転可能に取り付けられる。フロントドア２１の後縁には、センタピラー２０に係止するためのロック機構が設けられる。フロントドア２１は、閉じられた状態で、その外周縁が、フロントピラー１６、ルーフレール１４、センタピラー２０、およびサイドシル１２と重なる。
リアドア２２は、インナパネル２２Ａとアウタパネル２２Ｂとを中空状態で互いの外周縁をかしめたものでよい。リアドア２２の前縁は、ヒンジ部材によりセンタピラー２０の外面に対して回転可能に取り付けられる。リアドア２２の後縁には、リアピラー１８に係止するためのロック機構が設けられる。フロントドア２１は、閉じられた状態で、その外周縁が、センタピラー２０、ルーフレール１４、リアピラー１８、およびサイドシル１２と重なる。

ところで、このような車体２において、乗員室４に対して車体２の側方からたとえば他の車体が衝突することが考えられる。乗員室４の車幅方向両側には、乗降口１９による大きな開口が形成されているため、衝撃荷重を車体２の基本的な構造で吸収し難い。
そこで、たとえば図１に示すように、乗降口１９に対して開閉可能に設けられたフロントドア２１およびリアドア２２に対して、前後方向に沿って延在するフロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４を設けることが考えられる。
しかしながら、単に、ドア内に前後方向に沿って延在するドアビームを設けた場合、最善でも、ドアビームの前端および後端がピラーの外側に当たるだけである。そして、ドアビームは、ドアに対して固定されているものの、ピラーそのものに対しては固定されていない。そして、他の車体が側方から強く当たる場合、ドアビームが折れ曲がり、変形するドアとともにドアビームが乗降口１９から乗員室４内へ押し込まれてしまう可能性がある。
また、図１と異なり、ドアビームの長さがピラー同士の間隔より短い場合には、ドアビームの端部がピラーの外側に当たることも期待できない。
このように車両では、側面衝突での衝撃吸収性能を向上させることが求められている。

図４は、図１の車体２に適用される側部構造の説明図である。
図４には、車体２の左側の側部構造が図示されている。車体２の右側の側部構造も同様である。

図４に示すように、フロントドア２１内にはフロントドアビーム２３が設けられ、リアドア２２内にはリアドアビーム２４が設けられる。
フロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４は、たとえば高剛性金属を棒形状に形成したものである。フロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４は、図１に示すように、互いの高さ位置を揃えて、他の車体のバンパーの高さ位置において一直線状に配置される。
フロントドアビーム２３は、フロントピラー１６の後面から、センタピラー２０の外面に重なる位置までの長さを有する。フロントドアビーム２３の前端は、フロントドア２１のインナパネル２１Ａ寄りに設けられ、後端は、フロントドア２１のアウタパネル２１Ｂ寄りに設けられる。これにより、フロントドアビーム２３は、センタピラー２０側の後端が、フロントピラー１６側の前端より、車幅方向外側に位置する。
リアドアビーム２４は、センタピラー２０の外面に重なる位置から、リアピラー１８の前面までの長さを有する。リアドアビーム２４の前端は、リアドア２２のアウタパネル２２Ｂ寄りに設けられ、後端は、リアドア２２のインナパネル２２Ａ寄りに設けられる。これにより、リアドアビーム２４は、センタピラー２０側の前端が、リアピラー１８側の後端より、車幅方向外側に位置する。
また、後述する図５に示すように、フロントドアビーム２３の後端面には、その中央部分がえぐられて、嵌合凹部２５が形成される。リアドアビーム２４の前端部は、円錐状にとがった形状に形成されて、嵌合凸部２６が形成される。

図５は、図４のフロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４についての、側面衝突の際の変形動作説明図である。

図５（Ａ）に示すように、衝突前においては、閉じたフロントドア２１およびリアドア２２は変形していない。この場合、フロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４は、フロントドア２１およびリアドア２２の内部の所定の位置にある。すなわち、フロントドアビーム２３の後端、およびリアドアビーム２４の前端は、センタピラー２０の外側に位置する。また、嵌合凹部２５と嵌合凸部２６とは、前後方向に離間した状態にある。

図５（Ｂ）に示すように、衝突が開始すると、閉じたフロントドア２１およびリアドア２２は、他の車体などの構造物が側面から内側へ突入する荷重により、変形し始める。
そして、まず、閉じたフロントドア２１のアウタパネル２１Ｂおよびリアドア２２のアウタパネル２２Ｂが、車幅方向の内側へ変形し、フロントドアビーム２３の後端およびリアドアビーム２４の前端に接触する。また、更に他の車体が突入すると、フロントドアビーム２３の後端およびリアドアビーム２４の前端は、アウタパネル２１Ｂ，２２Ｂとともに車幅方向の内側へ変形し始める。そして、図５（Ｃ）に示すように、リアドアビーム２４の前端の嵌合凸部２６は、リアドア２２の前面を突き破ってリアドア２２から前外へ突出する。なお、衝突の状況によっては、フロントドアビーム２３の後端も、フロントドア２１の後面を突き破ってフロントドア２１から後外へ突出する。

更に他の車体が突入すると、図５（Ｄ）に示すように、リアドアビーム２４の前端の嵌合凸部２６は、フロントドア２１の後面を突き破ってフロントドア２１内へ侵入し、フロントドアビーム２３の後端の嵌合凹部２５内へ入る。このように他の車体が大きく突入すると、フロントドアビーム２３とリアドアビーム２４とが、センタピラー２０の外側で離間した位置において、互いに連結される。

また、図４に示すように、フロントドアビーム２３の前端は、フロントピラー１６の後面に対向する位置にあり、リアドアビーム２４の後端は、リアピラー１８の前面に対向する位置にある。よって、互いに連結されたフロントドアビーム２３とリアドアビーム２４とは、他の車体が更に突入することにより互いに連結された状態のままで車幅方向内側へ押し込まれて、フロントピラー１６の後面とリアピラー１８の前面との間においてこれらに両側から挟まれて支持される状態となる。なお、フロントドアビーム２３とリアドアビーム２４とは、図５（Ｄ）に示すように、フロントピラー１６とリアピラー１８との間に挟まれて支持された状態において、センタピラー２０から外側へ離間している。

このように、フロントドア２１とリアドア２２との内部に設けられたフロントドアビーム２３とリアドアビーム２４とは、他の車体が突入することによる衝突荷重により車幅方向内側へ向かって変形し、フロントドア２１とリアドア２２とを突き抜け、センタピラー２０から外側へ離れた位置において互いに連結され、フロントピラー１６とリアピラー１８との間に車幅方向外方へ向かって凸となるアーチ形状の骨格を形成する。

図６は、側面衝突の衝撃荷重とその吸収構造の説明図である。

フロントドアビーム２３とリアドアビーム２４とは、図６に示すように、センタピラー２０の外側に離れた位置において互いに連結されることにより、フロントピラー１６とリアピラー１８との間に車幅方向外方へ向かって凸となるアーチ形状の骨格構造を形成する。
このため、側方から車体２に衝突する他の車体の衝突荷重は、まず、このアーチ形状の荷重受け構造に作用する。衝突荷重の一部は、外凸のアーチ形状の骨格構造を通じて、車体２のフロントピラー１６およびリアピラー１８に作用する。しかも、アーチ形状の荷重受け構造からフロントピラー１６およびリアピラー１８へ逃げるように作用する荷重は、車幅方向の力成分が少なく、その殆どが前後方向の力成分となる。よって、フロントピラー１６およびリアピラー１８が車幅方向内側へ向かって変形し難い。フロントピラー１６、センタピラー２０、およびリアピラー１８を車幅方向内側へ向かって変形させることなく、側面衝突の衝突荷重の一部を吸収することができる。その後、更に他の車体が突入した場合、該他の車体は、初めてセンタピラー２０に衝突荷重をさせるようになる。

以上のように、本実施形態では、フロントドアビーム２３は、センタピラー２０側の後端がフロントピラー１６側の前端より車幅方向外側に位置するように設けられ、リアドアビーム２４は、フロントドアビーム２３と高さ位置を揃えてセンタピラー２０側の前端がリアピラー１８側の後端より車幅方向外側に位置するように設けられ、フロントドア２１およびリアドア２２に対して側方から他の車体などの構造物が衝突した場合に、フロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４が、センタピラー２０の外側において互いに連結され、フロントピラー１６およびリアピラー１８の間で車幅方向外方へ向かって凸となるアーチ形状を形成する。
このようにフロントピラー１６とリアピラー１８との間に、車幅方向外方へ向かって凸となるアーチ形状の衝撃吸収構造を形成することにより、乗降口１９へ向かって側方から他の車体などの構造物が衝突する場合、その衝撃をフロントピラー１６とリアピラー１８との間のアーチ形状の衝撃吸収構造により吸収することができる。その結果、単にドアビームの両端がフロントピラー１６の外側とセンタピラー２０との外側とに当たるだけの場合と比べて、高い衝撃吸収性能を得ることができる。他の車体などの構造物が乗員室４に入り込む前に、その構造物のエネルギーを吸収でき、安全性を高めることができる。

また、本実施形態では、側方衝突荷重によりフロントドア２１およびリアドア２２が変形することにより、フロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４のいずれか一方または双方がフロントドア２１およびリアドア２２の外へ突出する。これにより、フロントドアビーム２３とリアドアビーム２４とを互いに連結することができる。

また、本実施形態では、フロントドアビーム２３の後端部と、リアドアビーム２４の前端部とには、互いに嵌合する嵌合凹部２５および嵌合凸部２６が形成される。よって、フロントドアビーム２３とリアドアビーム２４とは互いに強固に連結でき、連結後にさらに衝撃が入力されたとしても、フロントドアビーム２３とリアドアビーム２４との連結状態を維持し、衝突荷重をフロントピラー１６およびリアピラー１８へ逃がすことができる。

また、本実施形態では、フロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４が、他の車体のバンパーの高さ位置において一直線状に設けられる。よって、側面に衝突する他の車の衝撃荷重を、車幅方向外方へ向かって凸となるアーチ形状の衝撃吸収構造により吸収することができる。

以上の実施形態は、本発明に好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。

たとえば上記実施形態では、フロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４は、直線状の棒形状を有する。この他にもたとえば、ドアビームは、車幅方向外向きに凸形状となるように湾曲した棒形状を有してもよい。

図７は、変形例に係る側部構造の説明図である。

図７において、前端より後端が外側となるように配置されるフロントドアビーム２３の後端部は、前後方向に沿うように屈曲されている。また、後端より前端が外側となるように配置されるリアドアビーム２４の前端部は、前後方向に沿うように屈曲されている。これにより、センタピラー２０の外側におけるフロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４の外への突出量を抑えることができる。

図８は、他の変形例に係る側部構造の説明図である。

図８では、センタピラー２０の外側に、フロントドアビーム２３とリアドアビーム２４との間となる高さ位置に、前後方向に延在するセンタ連結部材２７が設けられる。センタ連結部材２７とセンタピラー２０の外面との間には、弾性部材２８が設けられる。これにより、センタ連結部材２７は、センタピラー２０に対して揺動可能になる。
また、フロントドアビーム２３の後端は、センタピラー２０より前側に位置する。リアドアビーム２４の前端は、センタピラー２０より後側に位置する。これにより、センタピラー２０の外側にフロントドアビーム２３およびリアドアビーム２４を設ける必要がない。
そして、側方から他の車体が衝突すると、衝突荷重によりフロントドアビーム２３とリアドアビーム２４とが内側へ押し込まれ、変形したフロントドアビーム２３の後端がセンタ連結部材２７の先端と嵌合し、変形したリアドアビーム２４の前端がセンタ連結部材２７の後端と嵌合する。これにより、フロントドアビーム２３とリアドアビーム２４とが互いに連結される。
この場合でも、フロントドアビーム２３とリアドアビーム２４とを、センタピラー２０の外側において互いに連結でき、さらに衝撃が入力されてもフロントドアビーム２３とリアドアビーム２４との連結状態を維持することができる。

１…自動車（車両）
２…車体
３…前室
４…乗員室
５…後室
６…シート
１１…フロアパネル
１２…サイドシル
１３…ルーフパネル
１４…ルーフレール
１５…トーボード
１６…フロントピラー
１６Ａ…インナパネル
１６Ｂ…アウタパネル
１７…リアパネル
１８Ａ…インナパネル
１８Ｂ…アウタパネル
１８…リアピラー
１９…乗降口
２０…センタピラー
２０Ａ…インナパネル
２０Ｂ…アウタパネル
２１…フロントドア
２１Ａ…インナパネル
２１Ｂ…アウタパネル
２２…リアドア
２２Ａ…インナパネル
２２Ｂ…アウタパネル
２３…フロントドアビーム
２３Ａ…メインビーム部
２３Ｂ…屈曲部
２４…リアドアビーム
２４Ａ…メインビーム部
２４Ｂ…屈曲部
２５…嵌合凹部（嵌合部）
２６…嵌合凸部（嵌合部）
２７…センタ連結部材
２８…弾性部材

Claims (5)

1. フロントピラーとリアピラーとの間に乗員室の乗降口が形成されるとともに前記乗降口がセンタピラーにより前後に分断される車体と、
   前記フロントピラーと前記センタピラーとの間を開閉可能に塞ぐフロントドアと、
   前記センタピラーと前記リアピラーとの間を開閉可能に塞ぐリアドアと、
   前記フロントドア内において前後方向に沿って延在するフロントドアビームと、
   前記リアドア内において前後方向に沿って延在するリアドアビームと、
   を有し、
   前記フロントドアビームは、前記センタピラー側の後端が前記フロントピラー側の前端より車幅方向外側に位置するように設けられ、
   前記リアドアビームは、前記フロントドアビームと高さ位置を揃えて前記センタピラー側の前端が前記リアピラー側の後端より車幅方向外側に位置するように設けられ、
   前記フロントドアおよび前記リアドアに対して側方から他の車体などの構造物が衝突した場合に、前記フロントドアビームおよび前記リアドアビームが、前記センタピラーの外側において互いに連結され、前記フロントピラーおよび前記リアピラーとの間で車幅方向外方へ向かって凸となるアーチ形状を形成する、
   車体の側部構造。
2. 前記フロントドアビームおよび前記リアドアビームの中の少なくとも一方は、側方衝突荷重により前記フロントドアおよび前記リアドアが変形することにより前記フロントドアまたは前記リアドアの外へ突出し、これにより前記フロントドアビームと前記リアドアビームとが互いに連結される、
   請求項１記載の車体の側部構造。
3. 前記フロントドアビームの後端部および前記リアドアビームの前端部には、互いに嵌合する嵌合部が形成される、
   請求項１または２記載の車体の側部構造。
4. 前記センタピラーの外側には、前記フロントドアビームと前記リアドアビームとの間となる高さ位置に、センタ連結部材が設けられ、
   前記フロントドアビームの後端部および前記リアドアビームの前端部が前記センタ連結部材と連結されることにより、互いに連結される、
   請求項１または２記載の車体の側部構造。
5. 前記フロントドアビームおよび前記リアドアビームは、他の車体のバンパーの高さ位置において一直線状に設けられる、
   請求項１から４のいずれか一項記載の車体の側部構造。
   

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