JP2019018737A - 車両用センタピラーの補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】センタピラーを構成する部材の組成によらずセンタピラーの引張荷重に対する強度を確保することができる車両用センタピラーの補強構造を得る。
【解決手段】センタピラー２４のスポット溶接による溶接部３０が、ピラーアウタ２６側から補強板部３２で覆われており、ピラーアウタ２６と補強板部３２との間には、補強板部３２をピラーアウタ２６に接合する構造用接着剤３４で構成された接合部３６が介在している。このため、センタピラー２４の溶接部３０では、当該センタピラー２４に作用する引張荷重によって当該溶接部３０が変形しようとすると、当該溶接部３０が接合部３６を介して補強板部３２で支持され、当該補強板部３２によっても当該引張荷重を受けることができる。その結果、センタピラー２４に引張荷重が作用したときに、溶接部３０の熱影響部３０Ｂに応力が集中することを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用センタピラーの補強構造に関する。

下記特許文献１には、高強度鋼板のスポット溶接方法に関する発明が開示されている。この高強度鋼板のスポット溶接方法では、高強度鋼板同士を重ね合わせ、所定の加圧力をかけて溶接通電を実施し、この後に溶接通電時よりも大きい加圧力をかけた状態で所定の大きさの電流が所定時間流される。これにより、下記特許文献１に記載された先行技術では、ナゲット及び熱影響部を改質し、スポット溶接部の静的強度を確保することができる。

ところで、車両の衝突時等において、車体の上部と車体の下部とが相対変位することで、これらを繋ぐセンタピラーに引張荷重が作用し、センタピラーのスポット溶接部に応力が集中することが考えられる。ここで、センタピラーに下記特許文献１に記載された先行技術を適用することで、センタピラーのスポット溶接部の強度を確保し、ひいてはセンタピラーの引張荷重に対する強度を確保することができる。

特開２０１５−０９３２８２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された先行技術による場合、適用可能な高強度鋼板の炭素当量の範囲が規定されているため、高強度鋼板の組成如何によっては、ナゲット及び熱影響部を改質することができない。その結果、スポット溶接部において、ナゲットの強度とナゲットよりも軟化する傾向にある熱影響部の強度との差が大きくなり、センタピラーに引張荷重が作用したときに、熱影響部に応力が集中することが考えられる。つまり、上記先行技術は、センタピラーを構成する部材の組成によらずセンタピラーの引張荷重に対する強度を確保するという点において改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、センタピラーを構成する部材の組成によらずセンタピラーの引張荷重に対する強度を確保することができる車両用センタピラーの補強構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の本発明に係る車両用センタピラーの補強構造は、車両幅方向外側の部分を構成するピラーアウタと、車両幅方向内側の部分を構成しかつスポット溶接による溶接部で当該ピラーアウタと接合されたピラーインナと、を備え、車体の上部と当該車体の下部とを連結して車両上下方向に延在すると共に、当該ピラーアウタ及び当該ピラーインナのうち少なくとも一方が高張力鋼で構成されたセンタピラーと、前記溶接部を前記一方側から覆う補強板部と、前記補強板部を前記一方に接合する構造用接着剤で構成され、当該補強板部と当該一方との間に介在する接合部と、を有している。

請求項１に記載の本発明によれば、車体の上部と当該車体の下部とが車両上下方向に延在するセンタピラーよって連結されている。そして、センタピラーの車両幅方向外側の部分を構成するピラーアウタと、当該センタピラーの車両幅方向内側の部分を構成しかつスポット溶接による溶接部で当該ピラーアウタと接合されたピラーインナとのうち少なくとも一方が高張力鋼で構成されている。このため、車両の衝突時等において、車体の上部と車体の下部とが相対変位することによりセンタピラーに発生する引張荷重に対する当該センタピラーの強度を確保することができる。

ところで、ピラーアウタとピラーインナとの溶接部において、高張力鋼で構成された側では、ナゲットと比し、当該ナゲットの周辺部、すなわち熱影響部が軟化する傾向にある。つまり、高張力鋼側の溶接部では、センタピラーに引張荷重が作用したときに、熱影響部に応力が集中することが考えられる。これを改善するために、高張力鋼側の溶接部において、ナゲット及び熱影響部の改質を行うことが考えられるが、高強度鋼板の組成如何によっては、これは困難となる。

ここで、本発明では、溶接部が、ピラーアウタ及びピラーインナのうち高張力鋼で構成された一方側から補強板部で覆われており、当該一方と当該補強板部との間には、当該補強板部を当該一方に接合する構造用接着剤で構成された接合部が介在している。このため、センタピラーの溶接部では、当該センタピラーに作用する引張荷重によって当該溶接部が変形しようとすると、当該溶接部が接合部を介して補強板部で支持され、当該補強板部によっても当該引張荷重を受けることができる。その結果、センタピラーに引張荷重が作用したときに、溶接部の熱影響部に応力が集中することを抑制することができる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る車両用センタピラーの補強構造は、センタピラーを構成する部材の組成によらずセンタピラーの引張荷重に対する強度を確保することができるという優れた効果を有する。

本実施形態に係る車両用センタピラーの補強構造が適用されたセンタピラーの要部の構成を示す車両後方側から見た拡大断面図（図２の１−１線に沿って切断した状態を示す断面図）である。 本実施形態に係る車両用センタピラーの補強構造が適用されたセンタピラーの要部の構成を示す車両下方側から見た拡大断面図（図３の２−２線に沿って切断した状態を示す断面図）である。 本実施形態に係る車両用センタピラーの補強構造が適用されたセンタピラーの構成を示す車両幅方向外側から見た側面図である。

以下、図１〜図３を用いて、本発明に係る車両用センタピラーの補強構造の実施形態の一例について説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。

まず、図３を用いて、本実施形態に係る「車両１０」における「車体１２」の概略構成について説明する。なお、本実施形態では、車体１２は、基本的に左右対称の構成とされているため、以下では、車体１２の車両幅方向左側の部分の構成について主に説明し、車両幅方向右側の部分の構成については、適宜説明を省略することとする。

車体１２は、当該車体１２の「上部１４」の一部を構成すると共に車両前後方向に延在するルーフサイドレール１６と、当該車体１２の「下部１８」の車両幅方向外側の周縁部に沿って車両前後方向に延在するロッカ２０とを含んで構成されている。

また、車体１２の側部２２には、ルーフサイドレール１６とロッカ２０とを連結する図示しないフロントピラー、「センタピラー２４」及び図示しないリヤピラーが設けられている。詳しくは、フロントピラーは、車両上下方向に延在していると共に、ルーフサイドレール１６の車両前方側の部分とロッカ２０の車両前方側の部分とを車両上下方向に繋いでいる。また、センタピラー２４は、車両上下方向に延在していると共に、ルーフサイドレール１６の車両前後方向中央部とロッカ２０の車両前後方向中央部とを繋いでいる。そして、リヤピラーは、車両上下方向に延在していると共に、ルーフサイドレール１６の車両後方側の部分とロッカ２０の車両後方側の部分とを繋いでいる。

ここで、本実施形態では、センタピラー２４に本実施形態に係る車両用センタピラーの補強構造が適用されている。以下、本実施形態の要部を構成するセンタピラー２４の構成について詳しく説明していくこととする。

図２に示されるように、センタピラー２４は、その車両幅方向外側の部分を構成する「ピラーアウタ２６」と、その車両幅方向内側の部分を構成する「ピラーインナ２８」とを含んで構成されている。なお、本実施形態では、ピラーアウタ２６及びピラーインナ２８が、一例として、引張強度が１[ＧＰａ]程度の高張力鋼板がプレス加工されることで形成されている。

詳しくは、ピラーアウタ２６は、車両前方側からこの順に配置された、フランジ部２６Ａ、前側壁部２６Ｂ、外側壁部２６Ｃ、後側壁部２６Ｄ及びフランジ部２６Ｅを含んで、車両上下方向から見て車両幅方向内側に開放されたハット状に構成されている。

前側壁部２６Ｂは、ピラーアウタ２６の車両前方側の部分を構成しており、車両前後方向を板厚方向とされて車両上下方向に延在する板状とされている。そして、前側壁部２６Ｂの車両幅方向内側の周縁部からは、フランジ部２６Ａが、当該周縁部に沿って車両前方側に車両幅方向を板厚方向とされて延出されている。

一方、後側壁部２６Ｄは、ピラーアウタ２６の車両後方側の部分を構成しており、車両前後方向を板厚方向とされて車両上下方向に延在する板状とされている。そして、後側壁部２６Ｄの車両幅方向内側の周縁部からは、フランジ部２６Ｅが、当該周縁部に沿って車両後方側に車両幅方向を板厚方向とされて延出されている。

そして、外側壁部２６Ｃは、ピラーアウタ２６の車両幅方向外側の部分を構成しており、車両幅方向を板厚方向とされて車両上下方向に延在する板状とされていると共に、前側壁部２６Ｂの車両幅方向外側の周縁部と後側壁部２６Ｄの車両幅方向外側の周縁部とを繋いでいる。

一方、ピラーインナ２８は、車両前方側からこの順に配置された、フランジ部２８Ａ、前側壁部２８Ｂ、内側壁部２８Ｃ、後側壁部２８Ｄ及びフランジ部２８Ｅを含んで、車両上下方向から見て車両幅方向外側に開放されたハット状に構成されている。

前側壁部２８Ｂは、ピラーインナ２８の車両前方側の部分を構成しており、車両前後方向を板厚方向とされて車両上下方向に延在する板状とされている。そして、前側壁部２８Ｂの車両幅方向外側の周縁部からは、フランジ部２８Ａが、当該周縁部に沿って車両前方側に車両幅方向を板厚方向とされて延出されている。

一方、後側壁部２８Ｄは、ピラーインナ２８の車両後方側の部分を構成しており、車両前後方向を板厚方向とされて車両上下方向に延在する板状とされている。そして、後側壁部２８Ｄの車両幅方向外側の周縁部からは、フランジ部２８Ｅが、当該周縁部に沿って車両後方側に車両幅方向を板厚方向とされて延出されている。

そして、内側壁部２８Ｃは、ピラーインナ２８の車両幅方向内側の部分を構成しており、車両幅方向を板厚方向とされて車両上下方向に延在する板状とされていると共に、前側壁部２８Ｂの車両幅方向内側の周縁部と後側壁部２８Ｄの車両幅方向内側の周縁部とを繋いでいる。

上記のように構成されたピラーアウタ２６とピラーインナ２８とは、フランジ部２６Ａとフランジ部２８Ａとが、フランジ部２６Ｅとフランジ部２８Ｅとが、それぞれスポット溶接による「溶接部３０」によって複数個所で接合されている。これにより、センタピラー２４は、車両上下方向から見た断面が閉断面とされると共に、車両上下方向に延びる閉断面構造とされている。

ここで、本実施形態では、一部の溶接部３０がピラーアウタ２６側から「補強板部３２」で覆われている。そして、補強板部３２は、「構造用接着剤３４」で構成された「接合部３６」によってピラーアウタ２６に接合されている。

補強板部３２は、ピラーアウタ２６のフランジ部２６Ａ、２６Ｅの何れにも取り付けられているが、ここでは、図１を主に用いてフランジ部２６Ｅに取り付けられた補強板部３２を例に挙げ、補強板部３２及びその周辺部の構成について説明を続けていくことにする。

補強板部３２は、図３にも示されるように、長手方向をセンタピラー２４の長手方向とされた矩形の板状とされており、板厚方向をフランジ部２６Ｅの板厚方向とされて配置されている。この補強板部３２は、車両幅方向（フランジ部２６Ｅの板厚方向）から見て、その大きさが溶接部３０を覆うのに十分な大きさに設定されていると共に、その中心部と溶接部３０とが重なった状態となっている。なお、本実施形態では、一例として、補強板部３２が、引張強度が１[ＧＰａ]程度の高張力鋼板で構成されているが、補強板部３２は、炭素繊維強化樹脂等で構成されていてもよい。

一方、構造用接着剤３４には、硬化後に所定の耐衝撃性や靭性を有する一液エポキシ加熱硬化型接着剤が採用されており、当該構造用接着剤３４が硬化することで構成された接合部３６が補強板部３２とフランジ部２６Ｅとの間に介在している。そして、接合部３６は、センタピラー２４に引張荷重が作用してフランジ部２６Ｅ及びフランジ部２８Ｅが所定量変形しても、補強板部３２とフランジ部２６Ｅとの接合状態を維持可能とされている。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

本実施形態では、図３に示されるように、車体１２の上部１４と当該車体１２の下部１８とが車両上下方向に延在するセンタピラー２４よって連結されている。そして、図１にも示されるように、センタピラー２４の車両幅方向外側の部分を構成するピラーアウタ２６と、センタピラー２４の車両幅方向内側の部分を構成しかつスポット溶接による溶接部３０でピラーアウタ２６と接合されたピラーインナ２８とが高張力鋼で構成されている。このため、車両１０の衝突時等において、上部１４と下部１８とが相対変位することによりセンタピラー２４に発生する引張荷重に対するセンタピラー２４の強度を確保することができる。

ところで、それぞれ高張力鋼で構成されたピラーアウタ２６とピラーインナ２８との溶接部３０では、ナゲット３０Ａと比し、当該ナゲット３０Ａの周辺部、すなわち熱影響部３０Ｂが軟化する傾向にある。つまり、溶接部３０では、センタピラー２４に引張荷重が作用したときに、熱影響部３０Ｂに応力が集中することが考えられる。これを改善するために、溶接部３０において、ナゲット３０Ａ及び熱影響部３０Ｂの改質を行うことが考えられるが、センタピラー２４を構成する高強度鋼板の組成如何によっては、これは困難となる。

ここで、本実施形態では、溶接部３０が、ピラーアウタ２６側から補強板部３２で覆われており、ピラーアウタ２６と補強板部３２との間には、補強板部３２をピラーアウタ２６に接合する構造用接着剤３４で構成された接合部３６が介在している。このため、センタピラー２４の溶接部３０では、当該センタピラー２４に作用する引張荷重によって当該溶接部３０が変形しようとすると、当該溶接部３０が接合部３６を介して補強板部３２で支持され、当該補強板部３２によっても当該引張荷重を受けることができる。その結果、センタピラー２４に引張荷重が作用したときに、溶接部３０の熱影響部３０Ｂに応力が集中することを抑制することができる。したがって、本実施形態では、センタピラー２４を構成する部材の組成によらずセンタピラー２４の引張荷重に対する強度を確保することができる。

なお、本実施形態では、ピラーアウタ２６及びピラーインナ２８が高張力鋼板で構成されていたが、センタピラー２４に必要な強度に応じてピラーアウタ２６及びピラーインナ２８の何れか一方を高張力鋼板で構成してもよい。この場合には、補強板部３２は、ピラーアウタ２６及びピラーインナ２８のうち、高張力鋼板で構成されている側に取り付けられる。

また、センタピラー２４と補強板部３２とは、必ずしも一体である必要はなく、ピラーアウタ２６のフランジ部やピラーインナ２８のフランジ部から延出された延出部を設けて、当該延出部にヘミング加工を施すことで、当該延出部を補強板部として用いてもよい。

１０ 車両
１２ 車体
１４ 上部
１８ 下部
２４ センタピラー
２６ ピラーアウタ
２８ ピラーインナ
３０ 溶接部
３２ 補強板部
３４ 構造用接着剤
３６ 接合部

Claims (1)

1. 車両幅方向外側の部分を構成するピラーアウタと、車両幅方向内側の部分を構成しかつスポット溶接による溶接部で当該ピラーアウタと接合されたピラーインナと、を備え、車体の上部と当該車体の下部とを連結して車両上下方向に延在すると共に、当該ピラーアウタ及び当該ピラーインナのうち少なくとも一方が高張力鋼で構成されたセンタピラーと、
   前記溶接部を前記一方側から覆う補強板部と、
   前記補強板部を前記一方に接合する構造用接着剤で構成され、当該補強板部と当該一方との間に介在する接合部と、
   を有する車両用センタピラーの補強構造。