JP2020203509A - 側部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】上側部材と下側部材とを接合した構造のピラー部材であってドアのインパクトバーとの相対的位置関係を適切に設定したピラー部材を有する側部車体構造を提供する。【解決手段】車体の側部開口部(2)を前後に仕切るピラー部材(3)を有する側部車体構造(1)において、ピラー部材(3)は、上側部材(7)と、この上側部材(7)よりも剛性の低い下側部材(8)とを接合したものであり、ピラー部材(3)に隣接して配置されたサイドドア(4)の内部にはインパクトバー(15)が設けられ、サイドドア(4)が閉じた状態ではインパクトバー(15)の前端部分(15a)は上側部材(7)と下側部材(8)の両方と車両側面視で重複している。上側部材(7)には補強部材(10)が設けられており、インパクトバー(15)の前端部分(15a)は車両側面視で上側部材(7)における補強部材(10)のある領域(16a)と補強部材(10)のない領域(16b)と下側部材(8)とを覆っている。【選択図】図５

Description

本発明は、上側部材と下側部材とを接合したピラー部材であってドアのインパクトバーとの相対的位置関係を適切に設定したピラー部材を有する側部車体構造に関する。

従来から、車両の側突時に乗員の安全性を確保することを目的として、ピラー部材の車室内側への変形を抑制する構造が種々開発されている。例えば、特許文献１に記載の車両の側部車体構造では、センターピラーのピラーレインフォースメントの上部側約２／３を上側部材で構成し、下部側約１／３を下側部材で構成し、上側部材と下側部材とを接合し、上側部材と下側部材の断面形状を異ならせて車室内側への曲げに抗する曲げ剛性を異ならせ、側突時の変形モードとして、下側部材の曲げ変形角度を上側部材の曲げ変形角度よりも大きくして、センターピラーの車室内側への最大変位量が小さくなるように設定している。

具体的に、上記の上側部材と下側部材は、夫々、車体の側面に沿って延びる側壁部と、これら側壁部の前後両端から車幅方向内側へ延びる前後１対の縦壁部とを有し、下側部材における１対の縦壁部の間隔が車幅方向内側ほど広くなるように１対の縦壁部が傾斜状に設けられ、その傾斜角度が上側部材の縦壁部よりも大きく設定されている。

ところで、センターピラーが想定した通りに挙動しない場合に備えて、車体の他の部位に剛性向上や衝撃吸収のための構造を設けることも必要である。
近年では、プレス成形技術の向上、例えばテーラードブランク等の技術の向上により、板厚や強度の異なる板材を一体化したり、部分的な剛性向上のため板材を重合させた状態でプレス成形することが可能となっています。このような技術をセンターピラーに採用すれば、側突時におけるセンターピラーの下部と上部の変形の精度を高めることができる。

他方、センターピラーに隣接するようにドアが配置され、このドアの内部には強度部材としてのインパクトバーが設けられており、側突時にドアに作用する荷重の一部をインパクトバーを介してセンターピラーに伝達し、センターピラーで支持するように構成されている。

特開２０１０−１７３５６２号公報

前記特許文献１の側部車体構造では、下側部材の１対の縦壁部の間隔が車幅方向内側ほど広くなるように１対の縦壁部が傾斜状に設けられているため、下側部材の車体前後方向の幅が大きくなり、センターピラーが大型化するため好ましくない。

しかし、センターピラーが大型化するのを防ぎつつ、センターピラーの側突時の変形の精度を高めるためには、板厚の異なる板材を接合したり、部分的に板材を重合したり、ハイテン材のような強度の異なる板材を接合する場合もあるが、その場合でもセンターピラーの曲げ剛性に影響を及ぼす諸条件を適切に設定しておく必要がある。
また、側突時にドアのインパクトバーからセンターピラーに衝突荷重が作用した場合にも、センターピラーが所期の変形モードで変形できるように、インパクトバーとセンターピラーの相対的位置関係を適切に設定しておくことも必要である。

本発明の目的は、上側部材と下側部材とを接合した構造のピラー部材であってドアのインパクトバーとの相対的位置関係を適切に設定したピラー部材を有する側部車体構造を提供することである。

本発明に係る側部車体構造は、車体の側部開口部を前後に仕切るピラー部材を有する側部車体構造において、前記ピラー部材は、上側部材と、この上側部材よりも剛性の低い下側部材とを接合したものであり、前記ピラー部材に隣接して配置されたドアの内部にはインパクトバーが設けられ、前記ドアが閉じた状態では前記インパクトバーの前端部分は前記上側部材と前記下側部材の両方と車両側面視で重複していることを特徴としている。

上記の構成によれば、上側部材の剛性は下側部材の剛性よりも高く設定されているため、側突時に上側部材が曲げ変形し、下側部材が圧潰するため、下側部材の車室内側への曲げ変形角度は上側部材の曲げ変形角度よりも大きくなって、上側部材と下側部材の境界付近の部位が車室内側へ最大限侵入する状態なる。ここで、上側部材の長さを下側部材の長さよりも長く設定することで、上側部材と下側部材の境界付近の部位が下方へ片寄るため、側突時のピラー部材の車室内側への侵入量を小さくすることができる。

ドアが閉じた状態ではドア内部に設けられたインパクトバーの前端部分は上側部材と下側部材の両方と車両側面視で重複しているため、側突時にインパクトバーに作用する衝突荷重が上側部材と下側部材の片方に集中的に作用することはなく、上側部材と下側部材の両方に作用するため、側突時のピラー部材の挙動が安定する。

本発明は、次のような種々の好ましい形態を取ることができる。
好ましくは、前記上側部材には補強部材が設けられており、前記インパクトバーの前端部分は車両側面視で前記上側部材における前記補強部材のある領域と前記補強部材のない領域と前記下側部材とを覆っている（請求項２）。

この構成によれば、インパクトバーの前端部分を、補強部材のある領域から補強部材のない領域に移行する境界部と、上側部材と下側部材を接合した境界部とを含む構造的不連続部に重複させているため、側突時にインパクトバーからの荷重を上側部材と下側部材とに分散して、ピラー部材を所期の変形モードで変形させることができる。

好ましくは、前記ピラー部材にはハーネス貫通用の開口部が形成されており、前記インパクトバーの前端部分は、車両側面視で前記開口部の少なくとも一部を覆っている（請求項３）。
この構成によれば、インパクトバーの前端部分で前記開口部の少なくとも一部を覆うことで、開口部を貫通するハーネスの保護を図ることができる。

好ましくは、前記上側部材と下側部材は、夫々、車体前後方向向きの側壁部と、この側壁部の前後両端から車幅方向内側へ延びる１対の縦壁部とを有し、前記インパクトバーの前端部分は、前記上側部材と下側部材の車体後方側の縦壁部に車両側面視で重複している（請求項４）。
この構成によれば、側突時にインパクトバーの前端部分から上側部材と下側部材の車体後方側の縦壁部に荷重を伝達して側突時の荷重を上側部材と下側部材に確実に伝達することができる。

以上説明したように、本発明によれば種々の効果が得られる。

本発明の実施形態に係るドアを取り付けた状態の側部車体構造の斜視図である。 側部車体構造の斜視図である。 センターピラーとその周辺構造の側面図である。 センターピラーに設ける補強部材の側面図である。 ドアに設けたインパクトバーとセンターピラーの要部の側面図である。 図３のVI−VI線断面図である。 図３のVII−VII線断面図である。 図３のVIII−VIII線断面図である。 図５のIX−IX線断面図を含む要部横断面図である。 上部ドアヒンジの部位におけるセンターピラーの横断面図である。 下部ドアヒンジの部位におけるセンターピラーの横断面図である。 ドアの変形モードを説明する説明図である。 比較例に係るドアの変形モードを説明する説明図である。

以下、本発明に係る側部車体構造を実施するための形態について図面に基づいて説明する。
図１〜図３には、４ドアセダン型自動車の側部車体構造１が示され、この側部車体構造１には側部開口部２が形成されており、この側部開口部２は、センターピラー（図示略）のピラー部材３により前後に仕切られて前側開口部２ａと後側開口部２ｂとが形成され、前側開口部２ａと後側開口部２ｂは夫々サイドドア４により開閉可能に閉止されるようになっている。但し、図１では前側開口部２ａを閉止するサイドドアは図示省略されている。なお、図中の矢印Ｆ，Ｌ，Ｕは夫々前方、左方、上方を示す。

以下の説明では、自動車の右側の側部車体構造１を例にして説明する。
側部車体構造１には、前後方向に延びるルーフサイドレール５とサイドシル６が設けられており、これらの部材によって側部開口部２の上辺部と下辺部が形成されている。ルーフサイドレール５とサイドシル６は、その前後方向の中間部同士が上下方向に延びるピラー部材３によって結合されている。

尚、センターピラーは、図１、図２に図示したピラー部材３と、このピラー部材３の車幅方向内側の内面に接合されるインナーパネル（図示略）と、ピラー部材３の外面側を覆うアウタパネル（図示略）とを有するものであり、車体前後方向の前後幅が下方程大きくなるように形成されている。ピラー部材３の上端部分はルーフサイドレール５に接合され、ピラー部材３の下端部分はサイドシル６に接合されている。

ピラー部材３は、上側部材７と、この上側部材７よりも剛性の低い下側部材８とを接合したものであり、上側部材７の下端と下側部材８の上端とが接合線９において溶接接合されている。上側部材７は下側部材８よりも上下長が長く設定され、例えば、上側部材７はピラー部材３の全長の約３／４の長さを有し、下側部材８はピラー部材３の全長の約１／４の長さを有する。但し、上記の約３／４、約１／４の比率はこれに限定されるものではない。

上側部材７と下側部材８は高張力鋼製の薄い板材で構成されるが、上側部材７は下側部材８よりも板厚の大きな板材で構成され、上側部材７の剛性は下側部材８の剛性よりも高く設定されている。

図６〜図８、図１０に示すように、上側部材７は、車体前後方向向きの側壁部７ａと、この側壁部７ａの前後両端から車幅方向内側へ延びる前後１対の縦壁部７ｂ，７ｃを有し、側壁部７ａと１対の縦壁部７ｂ，７ｃの接合部が車体上下方向に延びる前後１対の稜線部７ｄ，７ｅになっている。同様に、図３、図５、図１１に示すように、下側部材８は、車体前後方向向きの側壁部８ａと、この側壁部８ａの前後両端から車幅方向内側へ延びる前後１対の縦壁部８ｂ，８ｃを有し、側壁部８ａと１対の縦壁部８ｂ，８ｃの接合部が車体上下方向に延びる前後１対の稜線部８ｄ，８ｅになっている。

図３〜図５に示すように、上側部材７にはその車幅方向外側面に補強部材１０が溶接で接合されている。この補強部材１０は、上側部材７や下側部材８よりも高張力の高張力鋼製の薄い板材で構成される。ピラー部材３の製作段階において、上側部材７の素材の表面に補強部材１０の素材を溶接接合し、上側部材７の素材の下端に下側部材８の素材の上端を溶接接合してから、これらの素材をテーラードブランク方式によりプレス成形することで、ピラー部材３が製作される。

補強部材１０の上端部分は上側部材７の上端部分と共にルーフサイドレール５に接合されている。補強部材１０は、上側部材７の前後１対の稜線部７ｄ，７ｅに跨がる広幅部１１と、この広幅部１１から下方へ連なり且つ前後何れか一方（本実施形態では後側）の稜線部７ｅのみを覆う狭幅部１２とを有する。広幅部１１の前後方向向きの前後幅は、狭幅部１２の前後方向向きの前後幅よりも大きく設定されている。広幅部１１の上下長は例えば補強部材１０の全長の約３／４であり、狭幅部１２の上下長は例えば補強部材１０の全長の約１／４である。

尚、広幅部１１の上端寄り部分には三角形の開口１０ａが形成され、この開口１０ａから下方へ延びる部分には、細長い開口１０ｂが架橋部１０ｃを隔てて３つ直列状に形成されている。
上記の開口１０ａ，１０ｂを介して補強部材１０の車幅方向内側への曲げに抗する曲げ剛性が調整されている。

図４に示すように、補強部材１０は、車体前後方向向きの前後幅を介して車幅方向内側への曲げに抗する曲げ剛性が設定されるため、補強部材１０の下半部は下方に向って車幅方向内側への曲げに抗する曲げ剛性が段階的に小さくなる形状に構成されている。
尚、上側部材７の側壁部７ａの前後幅は上側部材７の曲げ剛性に影響を及ぼすが、この側壁部７ａの前後幅は、ヒンジ連結部１３の付近において最大であり、そのヒンジ連結部１３の付近から下方に向って上側部材７の側壁部７ａの前後幅は減少している。

図３、図１０、図１１に示すように、ピラー部材３は、サイドドア４を支持するヒンジを連結する２つのヒンジ連結部１３，１４を有し、最上部のヒンジ連結部１３に対応する部位の補強部材１０は広幅部１１の下端部分からなり、この広幅部１１の下端部分から狭幅部１２が下方へ延びている。広幅部１１の下端部分には、最上部のヒンジ連結部１３の為の２つのボルト穴１０ｄが形成されている。最下部のヒンジ連結部１４は下側部材８の上端近傍部に形成されている。

図５、図９に示すように、ピラー部材３に隣接して配置されたサイドドア４の内部には、サイドドア４のベルトライン付近の剛性を確保し且つ側突荷重をピラー部材３に伝達するインパクトバー１５が設けられ、サイドドア４が閉じた状態ではインパクトバー１５の前端部分１５ａは上側部材７と下側部材８の両方と車両側面視で重複している。
インパクトバー１５からの側突荷重を上側部材７と下側部材８に確実に伝達可能にする為に、インパクトバー１５の前端部分１５ａは、上側部材７と下側部材８の車体後方側の縦壁部７ｃ，８ｃに車両側面視で重複している。

図５に示すように、インパクトバー１５からピラー部材３に作用する側突荷重を上側部材７と下側部材８とで分担するように、インパクトバー１５の前端部分１５ａは車両側面視で上側部材７における補強部材１０のある領域１６ａと補強部材１０のない領域１６ｂと下側部材８を覆う領域１６ｃとを有する。

図３、図５に示すように、ピラー部材３にはパワーウインドやスピーカーのハーネス類を貫通させるハーネス貫通用の開口部１７が形成されており、上記のハーネス類を保護するためインパクトバー１５の前端部分１５ａは、車両側面視でハーネス貫通用開口部１７の少なくとも一部を覆っている。上記の開口部１７は、上側部材７の下端近傍部、つまり接合線９の近傍部に形成され、この開口部１７を介して上側部材７の曲げ剛性を適度に低下させてある。

次に、以上説明した側部車体構造１の作用、効果について説明する。
上側部材７の剛性は下側部材８の剛性よりも高く設定され、この上側部材７に高張力鋼製の補強部材１０を設けるため、上側部材７と補強部材１０は下側部材８よりも高剛性のものとなっている。補強部材１０の下半部は下方に向って車幅方向内側への曲げに抗する曲げ剛性が小さくなる形状に構成されたため、上側部材７の全長に亙る曲げ剛性の連続性を確保しながら下側部材８の曲げ剛性が上側部材７及び補強部材１０よりも小さく設定される。補強部材１０を介して上側部材７の曲げ剛性を調整できるため、ピラー部材３の軽量化を図ることができる。

そのため、側突荷重が作用したとき、上側部材７が曲げ変形する一方、下側部材８が主に圧潰するため、下側部材８の車室内側への曲げ変形角度は上側部材７の曲げ変形角度よりも大きくなって、上側部材７と下側部材８の境界付近の部位が車室内側へ最大限侵入する状態になる。
上側部材７の長さを下側部材８の長さよりも長く設定したことで、上側部材７と下側部材８の境界部が下方へ片寄るため、側突時のピラー部材３の車室内側への最大侵入量を小さくすることができる。このように、側突時の上側部材７と下側部材８の機能分担がなされ、強度差が過大にならず、側突時のピラー部材３の挙動が安定する。

具体的には、図１２に示すように、センターピラー３Ｐに車幅方向外側から側突荷重が矢印Ｐのように作用したとき、ルーフサイドレール５とサイドシル６が車幅方向内側へ移動すると共に、ピラー部材３が点線の状態を経て１点鎖線の状態へ変形する。

このときのピラー部材３の変形モードは、上側部材７と下側部材８の境界部Ａにおいて緩屈曲する状態となり、上側部材７は車室内側の方へ曲げ変形すると共に下側部材８は車室内側の方へ主に圧潰的に変形し、下側部材８の曲げ変形角度は上側部材７の曲げ変形角度より大きくなる。そのため、境界部Ａにおけるピラー部材３の車室内側への侵入量Ｄが最大となる。
図１３はセンターピラー３Ｐ'のピラー部材３’の中段部が屈曲する状態の比較例に係る変形モードを示すものである。この場合のピラー部材３'の車室内側への侵入量Ｄ'は、図１２の侵入量Ｄよりも格段に大きくなる。

補強部材１０は、車体前後方向向きの前後幅を介して車幅方向内側への曲げに抗する曲げ剛性が設定されるため、補強部材１０の前後幅を調整することで曲げ剛性を自由に設定することができる。
補強部材１０は、前後１対の稜線部７ｄ，７ｅに跨がる広幅部１１と、この広幅部１１から下方へ連なり且つ前後何れか一方の稜線部７ｅ（本実施形態では後側の稜線部７ｅ）のみを覆う狭幅部１２とを有するため、補強部材１０の一体性を確保しながら、最小限の補強部材１０により上側部材７を補強することができる。

最上部のヒンジ連結部１３に対応する部位の補強部材１０は広幅部１１の下端部分からなり、この広幅部１１の下端部分から狭幅部１２が下方へ延びているため、側突時における最上部のヒンジ連結部１３に対応するベルトラインの付近のピラー部材３の車室内側への侵入を抑制しながら、前記の効果が得られる。

サイドドア４が閉じた状態ではドア内部に設けられたインパクトバー１５の前端部分１５ａは上側部材７と下側部材８の両方と車両側面視で重複しているため、側突時にインパクトバー１５に作用する衝突荷重が上側部材７と下側部材８の片方に集中的に作用することはなく、上側部材７と下側部材８の両方に作用するため、側突時のピラー部材３の挙動が安定し、所期の変形モードで変形することになる。

インパクトバー１５の前端部分１５ａは車両側面視で上側部材７における補強部材１０のある領域１６ａと補強部材１０のない領域１６ｂと下側部材８ａとを覆っているため、インパクトバー１５の前端部分１５ａを、補強部材１０のある領域１６ａから補強部材１０のない領域１６ｂに移行する境界部と、上側部材７と下側部材８を接合した境界部とを含む構造的不連続部に重複させているため、側突時にインパクトバー１５からの荷重を上側部材７と下側部材８とに分散して、ピラー部材３を所期の変形モードで変形させることができる。

ピラー部材３にはハーネス貫通用の開口部１７が形成されており、インパクトバー１５の前端部分１５ａは、車両側面視で前記開口部１７の少なくとも一部を覆っているため、インパクトバー１５の前端部分１５ａで開口部１７を貫通するハーネスの保護を図ることができる。

インパクトバー１５の前端部分１５ａは、上側部材７と下側部材８の車体後方側の縦壁部７ｃ，８ｃに車両側面視で重複しているため、側突時にインパクトバー１５の前端部分１５ａから上側部材７と下側部材８の車体後方側の縦壁部７ｃ，８ｃに荷重を伝達して側突時の荷重を上側部材７と下側部材８に確実に伝達することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更する例について説明する。
１）ピラー部材の上側部材と下側部材と補強部材を高張力鋼製の部材で構成したが、下側部材を普通鋼製の部材で構成してもよい。とにかくた、ピラー部材の材質は前記実施形態のものに限定される訳ではない。

２）補強部材を１部材で構成した例を示したが、補強部材を複数の部材で構成してもよい。
３）その他、当業者ならば前記実施形態に適宜に付加した形態で実施することできる。

１ 側部車体構造
２ 側部開口部
３ ピラー部材
４ サイドドア
７ 上側部材
７ａ 側壁部
７ｂ，７ｃ 縦壁部
７ｄ，７ｅ 稜線部
８ 下側部材
８ａ 側壁部
８ｂ，８ｃ 縦壁部
８ｄ，８ｅ 稜線部
１０ 補強部材
１１ 広幅部
１２ 狭幅部
１３，１４ ヒンジ連結部
１５ インパクトバー
１５ａ 前端部分
１６ａ 補強部材のある領域
１６ｂ 補強部材のない領域

Claims (4)

1. 車体の側部開口部を前後に仕切るピラー部材を有する側部車体構造において、
   前記ピラー部材は、上側部材と、この上側部材よりも剛性の低い下側部材とを接合したものであり、
   前記ピラー部材に隣接して配置されたドアの内部にはインパクトバーが設けられ、前記ドアが閉じた状態では前記インパクトバーの前端部分は前記上側部材と前記下側部材の両方と車両側面視で重複していることを特徴とする側部車体構造。
2. 前記上側部材には補強部材が設けられており、前記インパクトバーの前端部分は車両側面視で前記上側部材における前記補強部材のある領域と前記補強部材のない領域と前記下側部材とを覆っていることを特徴とする請求項１に記載の側部車体構造。
3. 前記ピラー部材にはハーネス貫通用の開口部が形成されており、
   前記インパクトバーの前端部分は、車両側面視で前記開口部の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の側部車体構造。
4. 前記上側部材と下側部材は、夫々、車体前後方向向きの側壁部と、この側壁部の前後両端から車幅方向内側へ延びる１対の縦壁部とを有し、
   前記インパクトバーの前端部分は、前記上側部材と下側部材の車体後方側の縦壁部に車両側面視で重複していることを特徴とする請求項１又は２に記載の側部車体構造。