JP2020111254A - 車両用ピラー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両運転時における広い視界を確保しながら前突時の衝突性能をより向上させることができる車両用ピラー構造を得る。【解決手段】繊維強化樹脂により構成されたフロントピラー連結パネル６０のフロントピラー連結パネル６０の配列小穴部６０Ｂが、連続繊維６０Ａの延設方向と直交する方向にて互いに離間して複数設けられている。つまり、隣り合う配列小穴部６０Ｂの間の部位には、小穴６０ＢＡが設けられておらず、これによって連続繊維６０Ａが切断されていない構成となる。このため、第１柱２６と第２柱２８とを繋ぐ方向に延設されかつ途中で切断されていない連続繊維６０Ａにより第１柱２６と第２柱２８との相対変位が抑制される。したがって、フロントピラー２４全体の曲げ剛性を向上させることができる。これにより、車両運転時における広い視界を確保しながら前突時の衝突性能をより向上させることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用ピラー構造に関する。

下記特許文献１には、車両用ピラー構造に関する発明が開示されている。この車両用ピラー構造では、フロントピラーが第１柱と当該第１柱の車両後方側に設けられた第２柱とを有していると共に、この第１柱と第２柱との間には、ガラスが架け渡されている。これにより、運転席に着座した運転者は、第１柱と第２柱との間から車室外部を視認して広い視界を得ることができる。

特開２０１８−１６２０２２号公報

ところで、特許文献１に開示された車両用ピラー構造では、車両前面衝突時に第１柱及び第２柱のどちらか一方が屈曲すると、他方の柱に衝突荷重が集中することで衝突荷重に耐えられない可能性がある。したがって、上記先行技術はこの点で改良の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、車両運転時における広い視界を確保しながら前突時の衝突性能をより向上させることができる車両用ピラー構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る車両用ピラー構造は、フロントピラーの一部を構成すると共に、略車両上下方向に沿って延設された第１柱と、前記フロントピラーの他の一部を構成しかつ前記第１柱に対して所定の間隔をあけて車両後方側に配置されていると共に、略車両上下方向に沿って延設された第２柱と、前記第１柱における車両幅方向外側部と前記第２柱における車両幅方向外側部との間に架け渡され、運転席側から見て車両外部が視認可能な透明部材と、前記第１柱における車両幅方向内側部と前記第２柱における車両幅方向内側部との間に架け渡され、略車両幅方向に沿って貫通された複数の小穴を有する金属、及び、前記第１柱と前記第２柱とを繋ぐ方向に延設された繊維と前記小穴が前記繊維の延設方向に沿って複数配列された配列小穴部とを有すると共に当該配列小穴部が前記繊維の延設方向と直交する方向にて互いに離間して複数設けられている繊維強化樹脂の少なくとも一方により構成された内側連結部材と、を有している。

請求項１に記載の発明によれば、車両用ピラー構造は、フロントピラーの一部を構成する第１柱と、フロントピラーの他の一部を構成する第２柱とを有している。第１柱は、略車両上下方向に沿って延設されている。第２柱は、第１柱に対して所定の間隔をあけて車両後方側に配置されていると共に、略車両上下方向に沿って延設されている。この第１柱における車両幅方向外側部と、第２柱における車両幅方向外側部との間には、透明部材が架け渡されている。また、第１柱における車両幅方向内側部と、第２柱における車両幅方向内側部との間には、内側連結部材が架け渡されており、内側連結部材は、金属及び繊維強化樹脂の少なくとも一方により構成されている。この金属は、略車両幅方向に沿って貫通された複数の小穴を有している。一方、繊維強化樹脂は、第１柱と第２柱とを繋ぐ方向に延設された繊維を有すると共に、略車両幅方向に沿って貫通された複数の小穴が繊維の延設方向に沿って複数配列された配列小穴部を有している。したがって、運転者は、透明部材及び内側連結部材の複数の小穴により、フロントピラーの向こう側の対象物を視認することができるので、広い視界を確保することができる。

また、内側連結部材が金属により構成されている場合は、金属の強度により第１柱と第２柱との相対変位を抑制してフロントピラー全体の曲げ剛性を向上させることができる。同様に、内側連結部材が繊維強化樹脂により構成されている場合は、内側連結部材の配列小穴部が、繊維の延設方向と直交する方向にて互いに離間して複数設けられている。つまり、隣り合う配列小穴部の間の部位には、小穴が設けられておらず、これによって繊維が切断されていない構成となる。このため、繊維強化樹脂により構成されている場合も、第１柱と第２柱とを繋ぐ方向に延設されかつ途中で切断されていない繊維により第１柱と第２柱との相対変位が抑制される。したがって、第１柱及び第２柱の全体で衝突荷重を受けてフロントピラー全体の曲げ剛性を向上させることができる。

請求項１に記載の発明に係る車両用ピラー構造は、車両運転時における広い視界を確保しながら前突時の衝突性能をより向上させることができるという優れた効果を有する。

一実施形態に係る車両用ピラー構造を有する車両の車室内を示す概略斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿って切断した状態を示す拡大断面図である。 図１におけるＺ部を示す拡大図である。

以下、図１〜図３を用いて、本発明に係る車両用ピラー構造の一実施形態について説明する。なお、各図において示される矢印ＦＲは車両前後方向前側、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側、矢印ＵＰは車両上下方向上側をそれぞれ示す。

（全体構成）
図１に示されるように、本実施形態に係る車両用ピラー構造１０が適用された車両１２における車室１４内の車両前方側には、運転席用の車両用シート１６が配設されており、この車両用シート１６には、運転者Ｄが着座している。

車両用シート１６よりも車両前方側には、フロントウインドシールドガラス１８が設けられている。このフロントウインドシールドガラス１８は、車室１４の内側と車室１４の外側とを隔てかつ板厚方向が略車両前後方向とされた透明の窓部材であり、側面視で車両上方側へ向かうに連れて車両後方側へと傾けられている。フロントウインドシールドガラス１８の上端部は、ルーフの前端部を構成するフロントヘッダ（共に不図示）に接続されている。また、フロントウインドシールドガラス１８の下端部は、車両前方側に設けられたパワーユニットルームを車両上方側から覆うフードの後端部と車両前後方向に対向して配置されており、車両幅方向に延在されたカウルに接続されている（いずれも不図示）。

フロントウインドシールドガラス１８は、一定の板厚で形成されており、フロントウインドシールドガラス１８の車両幅方向中間部分が車両前方側へ凸となるように緩やかな湾曲形状とされている。そして、フロントウインドシールドガラス１８の車両幅方向外側かつフロントサイドウィンドウ２０を有するフロントドア２２の車両前方側には、車両用ピラーとしてのフロントピラー２４が左右一対にそれぞれ設けられている。

左右一対のフロントピラー２４は、それぞれフロントウインドシールドガラス１８の車両幅方向端部に沿って略車両上下方向を長手方向として延在されている。つまり、左右一対のフロントピラー２４は、それぞれ車両上方へ向かうに連れて車両後方側へ傾けられている。以下、運転席側と反対側のフロントピラー２４について説明するが、運転席側のフロントピラー２４も同様の構成とされている。

（第１柱）
図２に示されるように、フロントピラー２４は、第１柱２６と第２柱２８とを有している。第１柱２６は、略車両上下方向に沿って延設されており、第１柱２６にはフロントウインドシールドガラス１８の車両幅方向の端部３０がウレタン接着剤３２及びクッションゴム３４を介して接合されている。第１柱２６は、長手方向（略車両上下方向に沿った延在方向）に直交する断面形状が略車両幅方向外側に向かって開口する略Ｕ字状とされた鋼板製の第１ピラーアウタパネル３６と、長手方向（略車両上下方向に沿った延在方向）に直交する断面形状が略クランク形状とされかつ第１ピラーアウタパネル３６の開口を車両幅方向外側から塞ぐように設けられた鋼板製の第１ピラーインナパネル３８とを含んで構成されている。つまり、第１ピラーアウタパネル３６の車両幅方向内側に第１ピラーインナパネル３８が対向して設けられており、この第１ピラーインナパネル３８と第１ピラーアウタパネル３６とは、溶接部３９により接合されている。したがって、第１ピラーインナパネル３８と第１ピラーアウタパネル３６とで閉断面が形成されている。

溶接部３９では、第１ピラーアウタパネル３６の短手方向の端部３６Ａ、３６Ｂが第１ピラーインナパネル３８の面内方向における平らな面である平坦面４２、４３にそれぞれ溶接されている。なお、第１ピラーインナパネル３８には、フロントウインドシールドガラス１８及び後述するフロントピラーアウタガラス５０の取り付けに必要な面積を有する平面部が確保されている。

（第２柱）
第２柱２８は、第１柱２６の略車両後方側に配置されている。具体的には、第２柱２８は第１柱２６に対して略車両前後方向にて所定の間隔を空けて配置されている。この所定の間隔は、運転者Ｄの瞳孔中心間距離以上に設定されている。なお、「瞳孔中心間距離」とは、運転者Ｄの右目（不図示）の瞳孔中心と左目（不図示）の瞳孔中心との間の距離のことであり、例えば、日本人の成人では、約６０〜６５ｍｍとされている。本実施形態では、一例としてこの所定の間隔が６５ｍｍに設定されている。

また、第２柱２８は、第１柱２６と略平行に（略車両上下方向に沿って）延設されており（図１参照）、長手方向（略車両上下方向に沿った延在方向）に直交する断面形状が略Ｌ字状とされた鋼板製の第２ピラーインナパネル４４と、長手方向（略車両上下方向に沿った延在方向）に直交する断面形状が略クランク形状とされかつ第２ピラーインナパネル４４の略車両後方側に設けられた鋼板製の第２ピラーアウタパネル４０とを含んで構成されている。つまり、第２ピラーアウタパネル４０の車両前方側に第２ピラーインナパネル４４が対向して設けられており、この第２ピラーアウタパネル４０と第２ピラーインナパネル４４とは、溶接部５１を介して接合されている。したがって、第２ピラーアウタパネル４０と第２ピラーインナパネル４４とで閉断面が形成されている。

溶接部５１では、第２ピラーインナパネル４４の短手方向の端部４４Ａ、４４Ｂが第２ピラーアウタパネル４０の短手方向の端部４０Ａ、４０Ｂに溶接されている。なお、第２ピラーアウタパネル４０は、後述するフロントピラーアウタガラス５０の取り付けに必要な面積を有する平坦部が確保されている。

第２ピラーインナパネル４４と第２ピラーアウタパネル４０とで形成されるフランジ２９には、オープニングトリム７２が取り付けられている。このオープニングトリム７２は、第２ピラーアウタパネル４０と当接する位置に位置決めされている。また、第２ピラーアウタパネル４０には、フロントドア２２のシール部材が当接可能とされている。なお、第１柱２６及び第２柱２８は、それぞれ略水平方向における運転者Ｄのアイポイント（不図示）から見た状態での幅寸法が運転者Ｄの瞳孔中心間距離以下に設定されている。

（透明部材）
第１柱２６の第１ピラーインナパネル３８における車両幅方向外側部としての車両幅方向外側壁部４７と、第２柱２８の第２ピラーアウタパネル４０における車両幅方向外側部としての車両幅方向外側壁部４９とには、透明部材としてのフロントピラーアウタガラス５０がウレタン接着剤５３及びクッションゴム５５を介して架け渡されている。フロントピラーアウタガラス５０は、略車両幅方向を板厚方向とする透明の窓部材であり、側面視で第１柱２６及び第２柱２８に沿うように車両上方側へ向かうに連れて車両後方側へと傾けられている。なお、フロントピラーアウタガラス５０とフロントウインドシールドガラス１８との間には、クッションゴム５５と一体のシール部材５７が設けられており、シール部材５７によってフロントピラーアウタガラス５０とフロントウインドシールドガラス１８との間への雨水等の浸入が抑制されている。また、フロントピラーアウタガラス５０は、ガラスに限らず、透明の繊維強化樹脂等により構成されていてもよい。

（内側連結部材）
第１柱２６の第１ピラーアウタパネル３６における車両幅方向内側部としての車両幅方向内側壁部４８と、第２柱２８の第２ピラーインナパネル４４における車両幅方向内側部としての車両幅方向内側壁部５８とには、内側連結部材としてのフロントピラー連結パネル６０が接着剤６２を介して取り付けられている。フロントピラー連結パネル６０は、繊維強化樹脂により構成されかつ略車両幅方向を板厚方向とする繊維強化樹脂板により構成されており、具体的には、図３に示されるように、一例として、維織としての炭素繊維で構成された連続繊維６０Ａにマトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を含浸させた後に硬化させた図示しないシートを複数積層して成形された構成とされている。この連続繊維は、第１柱２６と第２柱２８とを最短距離にて繋ぐ方向、すなわち、車両側面視にて車両後方側へ向かうに連れて車両下方側へ傾けられた方向に延設されている。

フロントピラー連結パネル６０には、複数の配列小穴部６０Ｂが設けられている。この配列小穴部６０Ｂは、フロントピラー連結パネル６０の板厚方向に貫通された複数の小穴６０ＢＡが車両側面視にて車両後方側へ向かうに連れて車両下方側へ配列された構成とされている。換言すると、複数の小穴６０ＢＡが連続繊維６０Ａの延設方向に沿って配列されている。そして、配列小穴部６０Ｂは、連続繊維６０Ａの延設方向に直交する方向にて互いに離間して複数設けられている。この小穴６０ＢＡは、熱可塑性樹脂により構成された母材が加熱されて軟化されたタイミングにてニードルにより形成される。つまり、連続繊維６０Ａを切断しないように小穴６０ＢＡが形成されている。なお、本実施形態では、母材が熱可塑性樹脂により構成されているが、これに限らず、熱硬化性樹脂により構成されてもよい。この場合、小穴６０ＢＡは、連続繊維６０Ａを切断しないように母材が硬化する前のタイミングにてニードルにより形成するのが望ましい。

（フロントピラーガーニッシュ）
第１柱２６及び第２柱２８の車両幅方向内側には、フロントピラーガーニッシュ６４が設けられている。このフロントピラーガーニッシュ６４は、樹脂製とされており、第１柱２６の第１ピラーアウタパネル３６における車両幅方向内側壁部４８と車両前方側壁部６６とフロントピラー連結パネル６０の車両前方側の端部とを車室内側から覆うガーニッシュ前側部６８と、第２柱２８の第２ピラーインナパネル４４における車両幅方向内側壁部５８とフロントピラー連結パネル６０の車両後方側の端部とを車室内側から覆うガーニッシュ後側部７０と、を含んで略矩形枠状に形成されている（図１参照）。

（作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。

本実施形態では、図２に示されるように、車両用ピラー構造１０は、フロントピラー２４の一部を構成する第１柱２６と、フロントピラー２４の他の一部を構成する第２柱２８とを有している。第１柱２６は、略車両上下方向に沿って延設されている。第２柱２８は、第１柱２６に対して所定の間隔をあけて車両後方側に配置されていると共に、略車両上下方向に沿って延設されている。この第１柱２６における車両幅方向外側部と、第２柱２８における車両幅方向外側部との間には、フロントピラーアウタガラス５０が架け渡されている。また、第１柱２６における車両幅方向内側部と、第２柱２８における車両幅方向内側部との間には、フロントピラー連結パネル６０が架け渡されており、フロントピラー連結パネル６０は、繊維強化樹脂により構成されている。繊維強化樹脂は、第１柱２６と第２柱２８とを繋ぐ方向に延設された連続繊維６０Ａを有すると共に、略車両幅方向に沿って貫通された複数の小穴が連続繊維６０Ａの延設方向に沿って複数配列された配列小穴部６０Ｂを有している。したがって、運転者は、フロントピラーアウタガラス５０及びフロントピラー連結パネル６０の複数の小穴６０ＢＡにより、フロントピラー２４の向こう側の対象物を視認することができるので、広い視界を確保することができる。

また、フロントピラー連結パネル６０が繊維強化樹脂により構成されている場合は、フロントピラー連結パネル６０の配列小穴部６０Ｂが、連続繊維６０Ａの延設方向と直交する方向にて互いに離間して複数設けられている。つまり、隣り合う配列小穴部６０Ｂの間の部位には、小穴６０ＢＡが設けられておらず、これによって連続繊維６０Ａが切断されていない構成となる。このため、繊維強化樹脂により構成されている場合も、第１柱２６と第２柱２８とを繋ぐ方向に延設されかつ途中で切断されていない連続繊維６０Ａにより第１柱２６と第２柱２８との相対変位が抑制される。したがって、第１柱２６及び第２柱２８の全体で衝突荷重を受けてフロントピラー２４全体の曲げ剛性を向上させることができる。これにより、車両運転時における広い視界を確保しながら前突時の衝突性能をより向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、フロントピラー連結パネル６０が繊維強化樹脂により構成されているが、これに限らず、略車両幅方向に貫通された複数の小穴６０ＢＡを設けた金属により構成されてもよい。フロントピラー連結パネル６０が金属により構成されている場合は、金属の強度により第１柱２６と第２柱２８との相対変位を抑制してフロントピラー２４全体の曲げ剛性を向上させることができる。また、フロントピラー連結パネル６０が、金属と繊維強化樹脂とをそれぞれ含んで構成されてもよい。

また、第１柱２６と第２柱２８とを繋ぐ方向に延設された連続繊維６０Ａを有する構成とされているが、これに限らず、組み付けバラつき等を考慮して、延設方向が異なる連続繊維６０Ａを含めて積層させてもよいし、延設方向がランダムな連続繊維６０Ａを含めて積層させてもよい。さらに、フロントピラー連結パネル６０における車室１４内に面する意匠面に、連続繊維６０Ａを綾織とした繊維強化樹脂を積層させたり、その他の材質により構成された表皮材を積層させることで、外観意匠性を向上させる構成としてもよい。

さらにまた、連続繊維６０Ａは、炭素繊維により構成されているが、これに限らず、ナイロンやその他の繊維により構成されてもよい。

また、フロントピラー連結パネル６０は、フロントピラーガーニッシュ６４と別体とされているが、これに限らず、フロントピラーガーニッシュ６４のガーニッシュ前側部６８とガーニッシュ後側部７０とを連結するように一体に構成されてもよい。この場合、連続繊維６０Ａをガーニッシュ前側部６８とガーニッシュ後側部７０とに架け渡すように延設させることで曲げ剛性を向上させてもよい。さらに、フロントピラー連結パネル６０とフロントピラーガーニッシュ６４とが一体の構成において、連続繊維６０Ａをガーニッシュ前側部６８とガーニッシュ後側部７０との間の部位のみに設けて、ガーニッシュ前側部６８とガーニッシュ後側部７０とには連続繊維６０Ａを設けない又は連続繊維６０Ａをランダムに積層した構成とすることで、フロントピラーガーニッシュ６４内に収容されたカーテンエアバッグの膨張展開を妨げない構成としてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ 車両用ピラー構造
２４ フロントピラー
２６ 第１柱
２８ 第２柱
５０ フロントピラーアウタガラス（透明部材）
６０ フロントピラー連結パネル（内側連結部材）
６０Ａ 連続繊維（繊維）
６０Ｂ 配列小穴部
６０ＢＡ 小穴

Claims (1)

1. フロントピラーの一部を構成すると共に、略車両上下方向に沿って延設された第１柱と、
   前記フロントピラーの他の一部を構成しかつ前記第１柱に対して所定の間隔をあけて車両後方側に配置されていると共に、略車両上下方向に沿って延設された第２柱と、
   前記第１柱における車両幅方向外側部と前記第２柱における車両幅方向外側部との間に架け渡され、運転席側から見て車両外部が視認可能な透明部材と、
   前記第１柱における車両幅方向内側部と前記第２柱における車両幅方向内側部との間に架け渡され、略車両幅方向に沿って貫通された複数の小穴を有する金属、及び、前記第１柱と前記第２柱とを繋ぐ方向に延設された繊維と前記小穴が前記繊維の延設方向に沿って複数配列された配列小穴部とを有すると共に当該配列小穴部が前記繊維の延設方向と直交する方向にて互いに離間して複数設けられている繊維強化樹脂の少なくとも一方により構成された内側連結部材と、
   を有する車両用ピラー構造。