JP2022059472A - 車体骨格材の補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体骨格材の曲げ変形時に、補強パネルの主パネルからの剥がれを抑制することのできる車体骨格材の補強構造を提供する。
【解決手段】所定方向へ延びる主パネル１０と、主パネル１０に重ねて固定される補強パネル３０と、を含む車体骨格材１の補強構造であって、補強パネル３０にはフランジ補強部３２から少なくとも接続部３３に至る切欠部３４が形成され、切欠部３４は、平面視にて、主パネル１０のフランジ部１２への固定箇所で切欠部３４に隣接する隣接固定箇所４１と、主パネル１０の中央壁部１１への所定の基準固定箇所４２と、を通る基準仮想線Ｐ１上に配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、補強パネルが主パネルに重ねて固定される車体骨格材の補強構造に関する。

この種の車体骨格材の補強構造として、上下方向へ延びる車体のセンターピラーを、閉断面をなす主パネルとしてのアウタパネル及びインナパネルと、閉断面内に配置される補強パネルとしてのレインフォースとにより構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１においては、アウタパネルは、水平断面にて前後へ延びる外側壁部と、外側壁部の前後から車幅方向内側へ延びる一対の縦壁部と、縦壁部の各内側端辺から前後方向へ延びる周縁フランジ部と、からなり、水平断面形状が略ハット形に形成される。また、レインフォースは、アウタパネルの外側壁部に沿って設けられる中央壁部と、中央壁部の前後に設けられアウタパネルの縦壁部に沿って設けられる縦壁部と、レインフォースの縦壁部の車室内側側辺から前後方向外側へ延びる複数のフランジ片と、からなる。各フランジ片は、上下方向に任意の間隔で並んで形成され、リベットによってアウタパネルの周縁フランジ部に固着されている。

また、レインフォースのフランジ片間の縦壁部には、円弧状の切欠部が、各フランジ片間に各々形成される。切欠部の円弧形状は、フランジ片の側縁線と円滑に接続されて、屈曲量が急激に変化しない様に構成される。また、レインフォースの中央壁部には、縦方向に一定の間隔を置いて、アウタパネルの外側壁部に当接する部分に、車体機能部品としてのヒンジ部材の締結ネジが螺合される雌ネジ部が形成されている。特許文献１では、車両側面からの入力によりアウタパネルが曲げ変形した際に、レインフォースに生じる引張応力は、切欠部に沿って分散されて集中しにくいとされている。

特開２００４－３０６８９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の補強構造では、レインフォースの縦壁部の切欠部は、屈曲量が急激に変化しないよう高さが比較的低く形成された円弧状であるため、縦壁部は切欠部近傍で比較的大きく変形することができない。これにより、曲げ変形時に各パネルの固定箇所に生じるせん断方向及び剥離方向の入力を十分に低減することはできず、補強パネルが主パネルから剥がれることにより強度が低下するおそれがあった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車体骨格材の曲げ変形時に、補強パネルの主パネルからの剥がれを抑制することのできる車体骨格材の補強構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明によれば、所定方向へ延びる主パネルと、前記主パネルに重ねて固定される補強パネルと、を含む車体骨格材の補強構造であって、前記主パネルは、延在方向断面において、幅方向へ延びる中央壁部と、前記中央壁部の幅方向外側に厚さ方向に間隔をおいて形成される左右一対のフランジ部と、前記中央壁部の幅方向外側端部及び前記各フランジ部の幅方向内側端部を接続する左右一対の縦壁部と、を有し、前記補強パネルは、延在方向断面において、前記中央壁部に固定される中央補強部と、前記フランジ部の一方に固定されるフランジ補強部と、前記中央補強部の幅方向外側端部及び前記フランジ補強部の幅方向内側端部を接続する接続部と、を有し、前記補強パネルには、前記フランジ補強部から少なくとも前記接続部に至る切欠部が形成され、前記切欠部は、平面視にて、前記フランジ部及び前記フランジ補強部の前記切欠部に隣接する隣接固定箇所と、前記中央壁部及び前記中央補強部の所定の基準固定箇所と、を通る基準仮想線上に配置される車体骨格材の補強構造が提供される。

この車体骨格材の補強構造によれば、車両衝突時等に車体骨格材に延在方向についての曲げ荷重が加わると、主パネルと補強パネルは相対的に変位し、各パネルの固定箇所にはせん断方向及び剥離方向の入力が発生する。このとき、補強パネルは、接続部に達する切欠部が形成されているので、接続部の切欠部近傍で変形することが可能となる。ここで、切欠部は、平面視にて、フランジ補強部の隣接固定箇所と中央補強部の基準固定箇所の間に形成されているので、補強パネルの隣接固定箇所と基準固定箇所の間の相対変位が比較的大きく許容される。これにより、隣接固定箇所及び基準固定箇所における主パネルと補強パネルの間のせん断方向及び剥離方向の入力を減少させ、補強パネルが主パネルから剥がれることによる強度低下を抑制することができる。

上記車体骨格材の補強構造において、前記切欠部の前記隣接固定箇所側の外縁は、平面視にて、前記隣接固定箇所と、前記中央壁部及び前記中央補強部の固定箇所のうち前記基準固定箇所よりも前記隣接固定箇所に近い近接固定箇所と、を通る近接仮想線に対して略平行に形成される平行部を有してもよい。

この車体骨格材の補強構造によれば、切欠部の隣接固定箇所側の外縁が近接仮想線と略平行な平行部を有しているので、隣接固定箇所と近接固定箇所との間に作用する負荷により補強パネルの切欠部における隣接固定箇所側の外縁の特定箇所に応力が集中することはなく、補強パネルの変形時に切欠部の形状を的確に維持することができる。

上記車体骨格材の補強構造において、前記切欠部の前記隣接固定箇所と反対側の外縁は、平面視にて、幅方向内側へ向かって前記近接固定箇所側へ傾斜して形成される傾斜部を有してもよい。

この車体骨格材の補強構造によれば、切欠部の隣接固定箇所と反対側の外縁が幅方向内側へ向かって近接固定箇所側へ傾斜する傾斜部を有しているので、隣接固定箇所と基準固定箇所との間に作用する負荷により補強パネルの切欠部における隣接固定箇所と反対側の外縁の特定箇所に応力が集中することはなく、補強パネルの変形時に切欠部の形状を的確に維持することができる。

上記車体骨格材の補強構造において、前記切欠部は、平面視にて、前記主パネルの前記中央壁部及び前記一方のフランジ部により形成される稜線を跨いでもよい。

この車体骨格材の補強構造によれば、切欠部が主パネルの稜線を跨いで形成されているので、車体骨格材の変形時に、主パネルのフランジ部と中央壁部の相対的な動きに対し、補強パネルのフランジ補強部と中央補強部を効果的に追従させることができる。

本発明の車体骨格材の補強構造によれば、車体骨格材の曲げ変形時に、補強パネルの主パネルからの剥がれを抑制することができる。

本発明の一実施形態を示す車体骨格材の概略断面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。

図１及び図２は本発明の一実施形態を示すものであり、図１は車体骨格材の概略断面図、図２は図１のＡ－Ａ断面図である。

図１に示すように、車体骨格材１は、所定方向へ延びるインナパネル１０と、インナパネル１０とともに閉断面をなすアウタパネル２０と、閉断面内に配置されるリンフォースパネル３０と、を含んで構成される。インナパネル１０、アウタパネル２０及びリンフォースパネル３０は、例えば鋼等の金属からなる。本実施形態においては、車体骨格材１は、自動車の車体のピラー部に用いられる。インナパネル１０及びアウタパネル２０は、延在方向断面において、略ハット形状に形成されており、ここでは、ハット形状端部の延びる方向（図１中左右方向）を幅方向、ハット形状中央の膨らみ方向（図１中上下方向）を厚さ方向として説明する。

主パネルとしてのインナパネル１０は、延在方向断面において、幅方向へ延びる中央壁部１１と、中央壁部１１の幅方向外側に厚さ方向に間隔をおいて形成される左右一対のフランジ部１２と、中央壁部１１の幅方向外側端部及び各フランジ部１２の幅方向内側端部を接続する左右一対の縦壁部１３と、を有する。本実施形態においては、各縦壁部１３は、中央壁部１１からフランジ部１２へ向かって幅方向外側へ傾斜するよう形成されている。

アウタパネル２０は、延在方向断面において、幅方向へ延びる中央壁部２１と、中央壁部２１の幅方向外側に厚さ方向に間隔をおいて形成される左右一対のフランジ部２２と、中央壁部２１の幅方向外側端部及び各フランジ部２２の幅方向内側端部を接続する左右一対の縦壁部２３と、を有する。インナパネル１０とアウタパネル２０は、各フランジ部１２，２２でスポット溶接により接合される。アウタパネル２０の各縦壁部２３もインナパネル１０と同様に、中央壁部２１からフランジ部２２へ向かって幅方向外側へ傾斜するよう形成されている。

補強パネルとしてのリンフォースパネル３０は、延在方向断面において、インナパネル１０の中央壁部１１に固定される中央補強部３１と、インナパネル１０の各フランジ部１２に固定される左右一対のフランジ補強部３２と、中央補強部３１の幅方向外側端部及び各フランジ補強部３２の幅方向内側端部を接続する左右一対の接続部３３と、を有する。本実施形態においては、リンフォースパネル３０は、中央補強部３１及び各フランジ補強部３２でスポット溶接により接合される。

図２に示すように、リンフォースパネル３０には、一方のフランジ補強部３２から一方の接続部３３に至る切欠部３４が形成される。図２は、図１のＡ－Ａ断面図であり、各フランジ補強部３２に対して垂直な方向から、リンフォースパネルパネル３０側を見たときの平面図である。本実施形態においては、切欠部３４は、平面視にて、インナパネル１０の中央壁部１１及び一方のフランジ部１２により形成される稜線１４を跨ぐよう形成される。切欠部３４の外縁は、平面視にて、フランジ補強部３２の端部から幅方向内側へ延びる一端側外縁部３４ａと、一端側外縁部３４ａの幅方向内側端部から延在方向他端側へ延びる内側外縁部３４ｂと、内側外縁部３４ｂから幅方向外側へ向かって延在方向他方へ傾斜して延びる他端側傾斜外縁部３４ｃと、他端側傾斜外縁部３４ｃの幅方向外側端部から幅方向外側へ延びる他端側平行外縁部３４ｄと、有する。すなわち、内側外縁部３４ｂと他端側傾斜外縁部３４ｃにより形成される切欠部３４の角は、鈍角となっている。本実施形態においては、一端側外縁部３４ａはフランジ補強部３２から接続部３３にかけて形成され、他端側傾斜外縁部３４ｃは接続部３３に形成され、他端側平行外縁部３４ｄはフランジ補強部３２に形成される。

図２に示すように、インナパネル１０とリンフォースパネル３０は、スポット溶接による複数の固定箇所４０を有する。図２においては、各固定箇所４０を、「〇」中に「×」を書き入れた図形で模式的に示している。切欠部３４は、平面視にて、フランジ部１２及びフランジ補強部３２の切欠部３４に隣接する隣接固定箇所４１と、中央壁部１１及び中央補強部３１の所定の基準固定箇所４２を通る基準仮想線Ｐ１上に配置される。本実施形態においては、接続部３３における切欠部３４の形成部分が基準仮想線Ｐ１上に配置される。また、インナパネル１０とアウタパネル２０のスポット溶接による固定箇所５０は、平面視にて、切欠部３４と重なっている。

本実施形態においては、切欠部３４の一端側外縁部３４ａは、平面視にて、隣接固定箇所４１と、中央壁部１１及び中央補強部２１の固定箇所４０のうち基準固定箇所４２よりも隣接固定箇所に近い近接固定箇所４３と、を通る近接仮想線Ｐ２に対して略平行に形成される。すなわち、一端側外縁部３４ａは、切欠部３４の隣接固定箇所４１側の平行部をなしている。また、他端側傾斜外縁部３４ｃは、平面視にて、幅方向内側へ向かって近接固定箇所４３側へ傾斜して形成される切欠部３４の隣接固定箇所４１と反対側の傾斜部をなしている。本実施形態においては、中央壁部１１及び中央補強部２１の固定箇所４０のうち、隣接固定箇所４１に最も近いのは近接固定箇所４３であり、次いで近いのは基準固定箇所４２である。

以上のように構成された車体骨格材１の補強構造によれば、車両衝突時等に車体骨格材１に延在方向についての曲げ荷重が加わると、インナパネル１０とリンフォースパネル３０は相対的に変位し、各パネルの固定箇所４０にはせん断方向及び剥離方向の入力が発生する。このとき、リンフォースパネル３０は、接続部３３に達する切欠部３４が形成されているので、接続部３３の切欠部３４近傍で変形することが可能となる。ここで、切欠部３４は、平面視にて、フランジ補強部３２の隣接固定箇所４１と中央補強部３１の基準固定箇所４２の間に形成されているので、リンフォースパネル３０の隣接固定箇所４０と基準固定箇所４２の間の相対変位が比較的大きく許容される。これにより、隣接固定箇所４１及び基準固定箇所４２におけるインナパネル１０とリンフォースパネル３０の間のせん断方向及び剥離方向の入力を減少させ、リンフォースパネル３０がインナパネル１０から剥がれることによる強度低下を抑制することができる。

また、切欠部３４の隣接固定箇所４１側の一端側外縁部３４ａが近接仮想線Ｐ２と略平行に形成されているので、隣接固定箇所４１と近接固定箇所４３との間に作用する負荷によりリンフォースパネル３０の切欠部３４の一端側外縁部３４ａの特定箇所に応力が集中することはなく、リンフォースパネル３０の変形時に切欠部３４の形状を的確に維持することができる。

さらに、切欠部３４の隣接固定箇所４１と反対側の他端側傾斜外縁部３４ｃが幅方向内側へ向かって近接固定箇所４３側へ傾斜して形成されているので、隣接固定箇所４１と基準固定箇所４２との間に作用する負荷によりリンフォースパネル３０の切欠部３４における隣接固定箇所４１と反対側の外縁の特定箇所に応力が集中することはなく、リンフォースパネル３０の変形時に切欠部３４の形状を的確に維持することができる。具体的には、内側外縁部３４ｂと他端側傾斜外縁部３４ｃにより形成される切欠部３４の角が鈍角となるので、直角又は鋭角とした場合と比べ、この角を起点してリンフォースパネル３０が破断することが抑制される。

さらにまた、切欠部３４がインナパネル１０の稜線１４を跨いで形成されているので、車体骨格材１の変形時に、インナパネル１０のフランジ部１２と中央壁部１１の相対的な動きに対し、リンフォースパネル３０のフランジ補強部３２と中央補強部３１を効果的に追従させることができる。

尚、前記実施形態においては、本発明の車体骨格材１を略上下に延びるピラー部に用いるものを示したが、本発明の適用箇所はこれに限定されるものではなく、例えば、フロア側またはルーフ側で略前後或いは略左右へ延びる各種フレーム部に適宜用いることができる。また、前記実施形態においては、補強パネルとしてのリンフォースパネル３０がインナパネル１０と重ねて固定されるものを示したが、アウタパネル２０と重ねて固定されるものであってもよいし、さらに、閉断面をなす車体骨格材に限定されるものではなく、略ハット形状の主パネルに、補強パネルが重ねて固定されるものであればよい。

また、前記実施形態においては、インナパネル１０とリンフォースパネル３０が全てスポット溶接により固定されるものを示したが、各パネルの固定方法は任意である。例えば、各パネルが他の溶接方法により固定されていてもよいし、リベット等の締結手段や接着剤により固定されていてもよい。

また、前記実施形態においては、切欠部３４がインナパネル１０の稜線１４を跨ぐものを示したが、必ずしも稜線１４を跨ぐ必要はなく、切欠部３４の形状も任意に変更可能である。要は、切欠部が、平面視にて、切欠部に隣接するフランジ補強部の隣接固定箇所と、中央補強部の基準固定箇所を通る基準仮想線上に配置されていればよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１ 車体骨格材
１０ インナパネル
１１ 中央壁部
１２ フランジ部
１３ 縦壁部
１４ 稜線
３０ リンフォースパネル
３１ 中央補強部
３２ フランジ補強部
３３ 接続部
３４ 切欠部
３４ａ 一端側外縁部
３４ｃ 他端側傾斜外縁部
４０ 固定箇所
５０ 固定箇所
Ｐ１ 基準仮想線
Ｐ２ 近接仮想線

Claims (4)

1. 所定方向へ延びる主パネルと、前記主パネルに重ねて固定される補強パネルと、を含む車体骨格材の補強構造であって、
   前記主パネルは、延在方向断面において、幅方向へ延びる中央壁部と、前記中央壁部の幅方向外側に厚さ方向に間隔をおいて形成される左右一対のフランジ部と、前記中央壁部の幅方向外側端部及び前記各フランジ部の幅方向内側端部を接続する左右一対の縦壁部と、を有し、
   前記補強パネルは、延在方向断面において、前記中央壁部に固定される中央補強部と、前記フランジ部の一方に固定されるフランジ補強部と、前記中央補強部の幅方向外側端部及び前記フランジ補強部の幅方向内側端部を接続する接続部と、を有し、
   前記補強パネルには、前記フランジ補強部から少なくとも前記接続部に至る切欠部が形成され、
   前記切欠部は、平面視にて、前記フランジ部及び前記フランジ補強部の前記切欠部に隣接する隣接固定箇所と、前記中央壁部及び前記中央補強部の所定の基準固定箇所と、を通る基準仮想線上に配置される車体骨格材の補強構造。
2. 前記切欠部の前記隣接固定箇所側の外縁は、平面視にて、前記隣接固定箇所と、前記中央壁部及び前記中央補強部の固定箇所のうち前記基準固定箇所よりも前記隣接固定箇所に近い近接固定箇所と、を通る近接仮想線に対して略平行に形成される平行部を有する請求項１に記載の車体骨格材の補強構造。
3. 前記切欠部の前記隣接固定箇所と反対側の外縁は、平面視にて、幅方向内側へ向かって前記近接固定箇所側へ傾斜して形成される傾斜部を有する請求項２に記載の車体骨格材の補強構造。
4. 前記切欠部は、平面視にて、前記主パネルの前記中央壁部及び前記一方のフランジ部により形成される稜線を跨ぐ請求項１から３のいずれか１項に記載の車体骨格材の補強構造。
   
   

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