JP3610952B2 - 自動車のピラー構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外壁および前，後壁によって車室内方が開放する開断面となるピラー本体を備えた自動車のピラー構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のセンターピラーは、車体側方上部のルーフサイドメンバと車体側方下部のサイドシルとの間に跨って結合されて、リアドアのドアヒンジやシートベルトのショルダーアジャスタ等が取り付けられる。
【０００３】
従って、前記センターピラーには大きな支持強度が要求されるため、一般的には閉断面構造として構成されるが、例えば特開２０００−１２２１５５号公報に開示されるように、軽量化のためにピラー本体をアルミ等の軽合金を用いて開断面構造に鋳造成形したものがある。
【０００４】
このような開断面構造の、ピラー本体には前記支持強度を高める以外に側面衝突等による曲げ変形を抑制する強度が要求され、この曲げ変形の抑制はピラー本体の断面二次モーメントを大きくすることによって達成されるが、この場合、ドアとの関係等により断面形状の大きさに制約を受けるため、ピラー本体の板厚を全体的に厚くすることにより断面二次モーメントを稼ぐことが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ピラー本体の板厚を全体的に厚くすることは重量が増大することになり、軽量化のためにアルミ合金を用いた意味が無くなる。
【０００６】
このため、側面衝突時にピラー本体に衝突荷重が直接入力する車幅方向外方の外壁のみを厚肉化することが考えられるが、このように開断面となったピラー本体の外壁のみを厚肉化した場合は、衝突荷重の入力によってピラー本体の車体前後方向に連なる前，後壁が開く方向に倒れ変形し易くなって、曲げ剛性が低下し、変形量が大きくなるといった問題があり、従って、前記前、後壁の薄肉化が困難で、結局、重量増加の要因となっている。
【０００７】
また、前記ピラー本体をアルミ合金により鋳造する場合には、型枠内で前，後壁の一方から外壁を経由して前，後壁の他方へと溶湯を流す工法が取られるが、この場合にピラー本体の板厚が断面方向に急激に変化するような形状は、鋳造性の点から避ける必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は開断面となったピラー本体の全体が厚肉化するのを回避しながら、曲げ剛性と軽量化を同時に確保することができる自動車のピラー構造を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、車体側方上部と車体側方下部との間に跨って結合され、車幅方向外方に配置される外壁および車体前後方向に配置される前，後壁によって車室内方に開放する開断面としたピラー本体を備えた自動車のピラー構造において、
前記外壁を前記前，後壁よりも厚肉形成するとともに、前，後壁の内側に、車幅方向略中央部から車室外方に向かって徐々に増厚する外側増厚部分を形成し、
かつ、この外側増厚部分を形成した前，後壁の内側に、車室内方縁部から車室外方縁部に亘って突出する増厚補剛部をピラー長手方向に適宜間隔をもって形成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の自動車のピラー構造において、前記増厚補剛部は、その突出先端面のピラー長手方向の幅を、前記車室外方縁部側よりも前記車室内方縁部側を広く形成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明にあっては、請求項１または２に記載の自動車のピラー構造において、
前記前，後壁は、車室内方端部にフランジ部を備え、このフランジ部の前記増厚補剛部にピラー長手方向で対応する位置に、車体前後方向に延びる厚肉部を形成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明にあっては、請求項１に記載の自動車のピラー構造において、 前記外側増厚部分を形成した前，後壁の内側に、この外側増厚部分の中央側形成始端部から車室内方に向かって徐々に増厚する内側増厚部分を形成したことを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明にあっては、請求項４に記載の自動車のピラー構造において、前記増厚補剛部は、その突出先端面のピラー長手方向の幅を、前，後壁の車幅方向略中央部で最も広くし、その幅広部分から車室内方縁部側および車室外方縁部側に向かって狭く形成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明にあっては、請求項１〜５に記載の自動車のピラー構造において、
前記外壁および前記前，後壁で囲まれる内側に、前記各増厚補剛部間に位置して横リブを設けたことを特徴としている。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ピラー本体の厚肉の外壁に連なる前，後壁は、その車幅方向略中央部から車室外方向に向かって徐々に増厚する外側増厚部分を形成してあって、これら前，後壁には間欠的に増厚補剛部を形成してあるので、ピラー本体の断面全体を厚肉化することなく前，後壁の局部変形を抑えてピラー剛性を高めることができるとともに、重量増加の抑制を図ることができる。
【００１６】
また、前記外側増厚部分は車幅方向略中央部から車室外方に向かって徐々に増厚してあって、前，後壁から外壁に亘って断面変化率が小さくなるため、ピラー本体を鋳造する場合に溶湯の流れを円滑にして、良好な鋳造を行うことができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記増厚補剛部の突出先端面のピラー長手方向の幅を、車室外方縁部側よりも車室内方縁部側を広く形成したので、溶湯の流れがより一層円滑になって鋳造性を向上でき、ひいては、材料特性のバラツキを抑えて個体差を減少できる。
【００１８】
また、前記増厚補剛部の突出先端面は車室内方に向かって幅広となるので、車室外方から入力される荷重を幅広部分で拡散して、前，後壁の局部変形を効率良く抑制することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、前記前，後壁のフランジ部にはピラー長手方向で前記増厚補剛部に対応する位置に、車体前後方向に延びる厚肉部を形成したので、この厚肉部から前記増厚補剛部に亘って連続した高剛性部を形成できるため、前，後壁の倒れ剛性を高め、ひいては、ピラー本体の曲げ剛性をより一層高めることができるとともに、溶湯の流れをより円滑にして鋳造性を向上して材料特性の個体差を減少できる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記外側増厚部分を形成した前，後壁の内側に、この外側増厚部分の中央側形成始端部から車室内方に向かって徐々に増厚する内側増厚部分を形成したので、この内側増厚部分は前記外側増厚部分とともにＶ字状の断面形状を形成して、前，後壁の曲げ剛性を更に高めることができるとともに、溶湯の流れをより円滑にすることができて、鋳造性を向上することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の発明の効果に加えて、前記増厚補剛部の突出先端面のピラー長手方向の幅を、前，後壁の車幅方向略中央部で最も広くし、その幅広部分から車室内方縁部側および車室外方縁部側に向かって狭く形成したので、鋳造時に前記増厚補剛部の溶湯の流れをより円滑にして鋳造性を向上して材料特性の個体差を減少できる。
【００２２】
請求項６の発明にあっては、請求項１〜５の発明の効果に加えて、前記外壁および前記前，後壁で囲まれる内側に、前記各増厚補剛部間に位置して横リブを設けたので、ピラー本体の曲げやねじり方向の変形に対して前，後壁の局部面外変形を前記横リブによって抑制できるため、ピラー本体の曲げ剛性やねじり剛性をより高めることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００２４】
図１から図１１は本発明の自動車のピラー構造の第１実施形態を示し、図１は自動車の車体側部構造体の斜視図、図２はピラー本体を車室内方から見た斜視図、図３はピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図、図５は図３のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図、図６は図３のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図、図７は図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図、図８は側面衝突時の荷重入力状態を示すピラー本体の正面図、図９はピラー本体に側面荷重が入力した時の曲げモーメント分布図、図１０は荷重入力時のピラー本体の変形状態を示す図７に対応した断面図、図１１は荷重入力時のピラー本体の変形状態を示す図６に対応した拡大断面図である。
【００２５】
自動車の側部構造体１０は、図１に示すようにフロントピラー１１、センターピラー１２およびリヤピラー１３間に、図外のフロントドアおよびリヤドアの取付け開口部１４，１５が設けられる。
【００２６】
センターピラー１２は、前記側部構造体１０の車体前後方向の略中央部に配置され、車体側方上部に配置されたルーフサイドメンバ１６と車体側方下部に配置されたサイドシル１７とに跨って上下方向に結合され、このセンターピラー１２は図２に示すように車室内方が開放された開断面構造のピラー本体２０を備えている。
【００２７】
ピラー本体２０は、図３〜図６に示すように車幅方向外方に配置される外壁２１および車体前後方向に配置される前壁２２と後壁２３によって車室内方に開放する断面コ字状の開断面として形成され、前壁２２および後壁２３の開放側端部には、それぞれ所定角度をもって外折りされたフランジ部２２ａ，２３ａを形成して略ハット形断面を構成している。
【００２８】
図２に示すようにピラーアウタ２０の上端部には、ルーフサイドレール１６（図１参照）の車外側の外部形状に沿った上方ブラケット部２４が形成されるとともに、下端部にはサイドシル１７の外部形状に沿った下部ブラケット部２５が形成され、上方ブラケット部２４をルーフサイドレール１６の外側に重ね合わせて溶接するとともに、下方ブラケット部２５をサイドシル１７の外側に重ね合わせて溶接することにより、これらルーフサイドレール１６とサイドシル１７とに跨って上下方向に結合配置してある。
【００２９】
このように開断面構造となったピラー本体２０は、この実施形態ではアルミ合金などの軽金属材料により鋳造で一体成形してある。
【００３０】
ここで、本実施形態にあっては前記外壁２１の肉厚ｔ１を、図４に示すように前記前，後壁２２，２３の肉厚ｔ２，ｔ３よりも厚肉形成（ｔ１＞ｔ２，ｔ３）するとともに、前壁２２および後壁２３の内側に、車幅方向略中央部Ｃ１から車室外方（図４中下方）に向かって徐々に増厚する外側増厚部分３０，３０を形成することにより、ピラー本体２０の断面二次モーメントを稼ぐようにしている。
【００３１】
従って、前，後壁２２，２３の内側断面形状は、外側増厚部分３０を形成したことにより、車幅方向略中央部Ｃ１から車室外方に行くに従って対向面が徐々に近接する方向に大きく傾斜されることになり、前，後壁２２，２３の内面全体は車幅方向略中央部Ｃ１が陥没した折曲面２２ｄ，２３ｄとなっている。
【００３２】
また、前記外側増厚部分３０を形成した前壁２２および後壁２３の内側には、図３，図５，図６に示すように車室内方縁部２２ｂ，２３ｂから車室外方縁部２２ｃ，２３ｃに亘って突出する増厚補剛部３１，３１をピラー長手方向（この長手方向は上下方向であり、以下同様）に適宜間隔をもって形成してある。
【００３３】
増厚補剛部３１は図５，図６中斜線部分に示すように、前，後壁２２，２３の内側に形成された折曲面２２ｄ，２３ｄの陥没部分を埋めるように増厚され、この増厚補剛部３１の突出先端面３１ａは、車室内方縁部２２ｂ，２３ｂから車室外方縁部２２ｃ，２３ｃに一直線となる平坦面として成形される。
【００３４】
この場合、前記突出先端面３１ａのピラー長手方向の幅Ｗ１（図３参照）は、車室外方縁部２２ｃ，２３ｃ側よりも車室内方縁部２２ｂ，２３ｂ側が広く形成されて略三角形状の突出先端面３１ａとなっている。
【００３５】
また、ピラー本体２０は、図２，図３，図７に示すように外壁２１および前，後壁２２，２３で囲まれる内側に、各増厚補剛部３１間に位置して横リブ３２，３２…が設けられている。
【００３６】
以上の構成により本実施形態のセンターピラー構造にあっては、図８に示すように側面衝突により衝突荷重Ｆがピラー本体２０の外壁２１に入力すると、このピラー本体２０には図９に示すような曲げモーメント分布が発生し、これによってピラー本体２０には、図３，図８に示すように中間部分を車室内方（同図中左方）に曲げようとするモーメントＭが作用する。
【００３７】
すると、車室内方に開放する開断面となったピラー本体２０は図１０に示すようにリブ３２間の前，後壁２２，２３が、同図および図１１中２点鎖線に示すように互いに開く方向に変形しようとするが、本実施形態ではピラー本体２０の外壁２１を厚肉に形成し、かつ、前，後壁２２，２３の内側に形成した外側増厚部分３０および増厚補剛部３１、更には横リブ３２によって、ピラー本体２０の大幅な重量増加を招くことなく変形を効果的に抑制できる。
【００３８】
即ち、ピラー本体２０の外壁２１を前，後壁２２，２３よりも厚肉形成（ｔ１＞ｔ２，ｔ３）したことにより、断面全体を厚肉化することなくピラー本体２０の曲げ剛性を高くできるとともに、前，後壁２２，２３に形成した外側増厚部分３０によって前，後壁２２，２３全体の剛性を高めることができる。
【００３９】
また、前記外側増厚部分３０を設けた前，後壁２２，２３には増厚補剛部３１を形成してあるので、この増厚補剛部３１によって前，後壁２２，２３の曲げ剛性を高めることができる。
【００４０】
前記増厚補剛部分３１はピラー本体２０全体に一様に形成することなく、ピラー長手方向に適宜間隔をもって部分的に形成してあるので、この増厚補剛部分３１を形成した前，後壁２２，２３の剛性を確保しつつ、全体の重量増大の抑制を図ることができる。
【００４１】
従って、前記ピラー本体２０は局部変形および曲げ変形を抑制しつつ、全体が重量化するのを防止することができるとともに、外側増厚部分３０は前，後壁２２，２３の車幅方向略中央部Ｃ１から車室外方に向かって徐々に増厚されることにより、ピラー本体２０の鋳造工程において、アルミ合金の溶湯を型枠内でフランジ部２２ａ，２３ａの一方から外壁２１を経て他方へと鋳込む場合に、ピラー本体２０に急激な肉厚変化部分が存在しないことにより溶湯の流れを円滑にして、良好な鋳造性を行うことができる。
【００４２】
また、このことは前記増厚補剛部３１によっても、溶湯の鋳込み方向に急激な肉厚変化部分がなくなることから良好な鋳造性能を得ることができる。
【００４３】
更に、前記増厚補剛部３１の突出先端面３１ａのピラー長手方向の幅Ｗ１を、前，後壁２２，２３の車室外方縁部２２ｃ，２３ｃよりも車室内方縁部２２ｂ，２３ｂに広く形成したので、溶湯の流れがより一層円滑になって鋳造性を向上でき、ひいては、材料特性のバラツキを抑えて個体差を減少できる。
【００４４】
また、このように突出先端面３１ａが車室内方に向かって幅広となるので、車室外方から入力される荷重Ｆを幅広部分で拡散できるため、前，後壁２２，２３の局部変形を効率良く抑制することができる。
【００４５】
図１２は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００４６】
図１２はピラー本体の要部を車室外方から見た斜視図で、この第２実施形態のピラー本体２０ａが前記第１実施形態のピラー本体２０と主に異なる点は、ピラー本体２０ａのフランジ部２２ａ，２３ａの外側面に厚肉部３３を形成したことにある。
【００４７】
前記厚肉部３３は、フランジ部２２ａ，２３ａの前記増厚補剛部３１にピラー長手方向で対応する位置に車体前後方向に形成される。
【００４８】
従って、この第２実施形態のピラー本体２０ａにあっては、フランジ部２２ａ，２３ａに形成した厚肉部３３から前記増厚補剛部３１に亘って連続した高剛性部を形成できるため、前，後壁２２，２３の倒れ剛性を高め、ひいては、ピラー本体２０の曲げ剛性を高めることができるとともに、この増厚部分により溶湯の流れをより円滑にして鋳造性を向上し、これによって材料特性の個体差を減少できる。
【００４９】
図１３〜図１７は本発明の第３実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００５０】
図１３はピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図、図１４は図１３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図、図１５は図１３のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図、図１６は図１３のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図、図１７は図１６のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【００５１】
この第３実施形態のピラー本体２０ｂが前記第１実施形態のピラー本体２０と主に異なる点は、増厚補剛部３１を更に厚肉化して剛性を増大したことにある。
【００５２】
前記増厚補剛部３１は図１３〜図１７に示すように、第１実施形態と同様に前，後壁２２，２３の外側増厚部分３０，３０を形成した内側に、車室内方縁部２２ｂ，２３ｂから車室外方縁部２２ｃ，２３ｃに亘り、ピラー長手方向に適宜間隔をもって形成されるが、特にこの第３実施形態では図１３，図１７に示すように、増厚補剛部３１の先端部を更に突出させて、車室内外方向に延びる稜線３１ｂを形成している。
【００５３】
従って、この第３実施形態のピラー本体２０ｂにあっては、前記第１実施形態と同様の機能を発揮できるのは勿論のこと、更に、図１５，図１６の斜線部分に示すように増厚補剛部３１の稜線３１ｂ部分で更に増厚することができ、この増厚補剛部３１によって補償される前，後壁２２，２３の剛性を更に高めることができる。
【００５４】
また、このように剛性が高められる場合にも、増厚補剛部３１の増厚部分は稜線３１ｂの断面三角形状となった先端部のみであるため、重量の大幅な増加を伴うことなく剛性を効率良く高めることができる。
【００５５】
図１８〜図２２は本発明の第４実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００５６】
図１８はピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図、図１９は図１８のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図、図２０は図１８のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図、図２１は図１８のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図、図２２は図２１のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【００５７】
この第４実施形態のピラー本体２０ｃが前記第１実施形態のピラー本体２０と主に異なる点は、前，後壁２２，２３の断面形状を異ならせたことにある。
【００５８】
即ち、この第４実施形態のピラー本体２０ｃは、図１８〜図２２に示すように外側増厚部分３０を形成した前，後壁２２，２３の内側に、この外側増厚部分３０の中央側形成始端部、つまり、前，後壁２２，２３の車幅方向略中央部Ｃ１から車室内方（図１９中上方）に向かって徐々に増厚する内側増厚部分３４を形成してある。
【００５９】
従って、この第４実施形態のピラー本体２０ｃにあっては、前記第１実施形態と同様の機能を発揮できるのは勿論のこと、更に、図１９に示すように前，後壁２２，２３の内側に内側増厚部分３４を形成して増厚したので、断面二次モーメントを更に増大できるため、前，後壁２２，２３の曲げ剛性を更に高めることができる。
【００６０】
尚、この第４実施形態のピラー本体２０ｃでは、外側増厚部分３０と内側増厚部分３４とが車幅方向略中央部Ｃ１を境に相互に略対称となって増厚されるため、図２１中斜線部分に示すように増厚補剛部３１を車室内方縁部２２ｂ，２３ｂから車室外方縁部２２ｃ，２３ｃに亘って形成した場合、この増厚補剛部３１の裾野は図１８に示すように菱形状となり、かつ、増厚補剛部３１の突出先端は稜線３１ｂとなっている。
【００６１】
ところで、前記第１〜第４実施形態では、外側増厚部分３０、更には内側増厚部分３４を前，後壁２２，２３両者に形成した場合を開示したが、これに限ることなく前，後壁２２，２３のいずれか一方のみに外側増厚部分３０および／または内側増厚部分３４を形成した場合にも断面二次モーメントを増大して、ピラー本体２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃの曲げ剛性を高めることができる。
【００６２】
また、本発明のピラー本体は前記第１〜第４実施形態に示すセンターピラー１２のピラー本体２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃに例を取って説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採ることができ、例えば、センターピラー１２以外のフロントピラー１１やリアピラー１３にあっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における自動車の車体側部構造体の斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態におけるピラー本体を車室内方から見た斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態におけるピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図。
【図６】図３のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図。
【図７】図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【図８】本発明の第１実施形態における側面衝突時の荷重入力状態を示すピラー本体の正面図。
【図９】本発明の第１実施形態におけるピラー本体に側面荷重が入力した時の曲げモーメント分布図。
【図１０】本発明の第１実施形態における荷重入力時のピラー本体の変形状態を示す断面図。
【図１１】本発明の第１実施形態における荷重入力時のピラー本体の変形状態を示す拡大断面図。
【図１２】本発明の第２実施形態におけるピラー本体の要部を車室外方から見た斜視図。
【図１３】本発明の第３実施形態におけるピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図。
【図１４】図１３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図１５】図１３のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図。
【図１６】図１３のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図。
【図１７】図１６のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【図１８】図１８は本発明の第４実施形態におけるピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図。
【図１９】図１８のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図２０】図１８のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図。
【図２１】図１８のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図。
【図２２】図２１のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【符号の説明】
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ ピラー本体
２１ 外壁
２２ 前壁
２３ 後壁
２２ａ，２３ａ フランジ部
２２ｂ，２３ｂ 車室内方縁部
２２ｃ，２３ｃ 車室外方縁部
３０ 外側増厚部分
３１ 増厚補剛部
３１ａ 突出先端面
３２ 横リブ
３３ 厚肉部
３４ 内側増厚部分
【発明の属する技術分野】
本発明は、外壁および前，後壁によって車室内方が開放する開断面となるピラー本体を備えた自動車のピラー構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のセンターピラーは、車体側方上部のルーフサイドメンバと車体側方下部のサイドシルとの間に跨って結合されて、リアドアのドアヒンジやシートベルトのショルダーアジャスタ等が取り付けられる。
【０００３】
従って、前記センターピラーには大きな支持強度が要求されるため、一般的には閉断面構造として構成されるが、例えば特開２０００−１２２１５５号公報に開示されるように、軽量化のためにピラー本体をアルミ等の軽合金を用いて開断面構造に鋳造成形したものがある。
【０００４】
このような開断面構造の、ピラー本体には前記支持強度を高める以外に側面衝突等による曲げ変形を抑制する強度が要求され、この曲げ変形の抑制はピラー本体の断面二次モーメントを大きくすることによって達成されるが、この場合、ドアとの関係等により断面形状の大きさに制約を受けるため、ピラー本体の板厚を全体的に厚くすることにより断面二次モーメントを稼ぐことが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ピラー本体の板厚を全体的に厚くすることは重量が増大することになり、軽量化のためにアルミ合金を用いた意味が無くなる。
【０００６】
このため、側面衝突時にピラー本体に衝突荷重が直接入力する車幅方向外方の外壁のみを厚肉化することが考えられるが、このように開断面となったピラー本体の外壁のみを厚肉化した場合は、衝突荷重の入力によってピラー本体の車体前後方向に連なる前，後壁が開く方向に倒れ変形し易くなって、曲げ剛性が低下し、変形量が大きくなるといった問題があり、従って、前記前、後壁の薄肉化が困難で、結局、重量増加の要因となっている。
【０００７】
また、前記ピラー本体をアルミ合金により鋳造する場合には、型枠内で前，後壁の一方から外壁を経由して前，後壁の他方へと溶湯を流す工法が取られるが、この場合にピラー本体の板厚が断面方向に急激に変化するような形状は、鋳造性の点から避ける必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は開断面となったピラー本体の全体が厚肉化するのを回避しながら、曲げ剛性と軽量化を同時に確保することができる自動車のピラー構造を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、車体側方上部と車体側方下部との間に跨って結合され、車幅方向外方に配置される外壁および車体前後方向に配置される前，後壁によって車室内方に開放する開断面としたピラー本体を備えた自動車のピラー構造において、
前記外壁を前記前，後壁よりも厚肉形成するとともに、前，後壁の内側に、車幅方向略中央部から車室外方に向かって徐々に増厚する外側増厚部分を形成し、
かつ、この外側増厚部分を形成した前，後壁の内側に、車室内方縁部から車室外方縁部に亘って突出する増厚補剛部をピラー長手方向に適宜間隔をもって形成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の自動車のピラー構造において、前記増厚補剛部は、その突出先端面のピラー長手方向の幅を、前記車室外方縁部側よりも前記車室内方縁部側を広く形成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明にあっては、請求項１または２に記載の自動車のピラー構造において、
前記前，後壁は、車室内方端部にフランジ部を備え、このフランジ部の前記増厚補剛部にピラー長手方向で対応する位置に、車体前後方向に延びる厚肉部を形成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明にあっては、請求項１に記載の自動車のピラー構造において、 前記外側増厚部分を形成した前，後壁の内側に、この外側増厚部分の中央側形成始端部から車室内方に向かって徐々に増厚する内側増厚部分を形成したことを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明にあっては、請求項４に記載の自動車のピラー構造において、前記増厚補剛部は、その突出先端面のピラー長手方向の幅を、前，後壁の車幅方向略中央部で最も広くし、その幅広部分から車室内方縁部側および車室外方縁部側に向かって狭く形成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明にあっては、請求項１〜５に記載の自動車のピラー構造において、
前記外壁および前記前，後壁で囲まれる内側に、前記各増厚補剛部間に位置して横リブを設けたことを特徴としている。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ピラー本体の厚肉の外壁に連なる前，後壁は、その車幅方向略中央部から車室外方向に向かって徐々に増厚する外側増厚部分を形成してあって、これら前，後壁には間欠的に増厚補剛部を形成してあるので、ピラー本体の断面全体を厚肉化することなく前，後壁の局部変形を抑えてピラー剛性を高めることができるとともに、重量増加の抑制を図ることができる。
【００１６】
また、前記外側増厚部分は車幅方向略中央部から車室外方に向かって徐々に増厚してあって、前，後壁から外壁に亘って断面変化率が小さくなるため、ピラー本体を鋳造する場合に溶湯の流れを円滑にして、良好な鋳造を行うことができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記増厚補剛部の突出先端面のピラー長手方向の幅を、車室外方縁部側よりも車室内方縁部側を広く形成したので、溶湯の流れがより一層円滑になって鋳造性を向上でき、ひいては、材料特性のバラツキを抑えて個体差を減少できる。
【００１８】
また、前記増厚補剛部の突出先端面は車室内方に向かって幅広となるので、車室外方から入力される荷重を幅広部分で拡散して、前，後壁の局部変形を効率良く抑制することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、前記前，後壁のフランジ部にはピラー長手方向で前記増厚補剛部に対応する位置に、車体前後方向に延びる厚肉部を形成したので、この厚肉部から前記増厚補剛部に亘って連続した高剛性部を形成できるため、前，後壁の倒れ剛性を高め、ひいては、ピラー本体の曲げ剛性をより一層高めることができるとともに、溶湯の流れをより円滑にして鋳造性を向上して材料特性の個体差を減少できる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記外側増厚部分を形成した前，後壁の内側に、この外側増厚部分の中央側形成始端部から車室内方に向かって徐々に増厚する内側増厚部分を形成したので、この内側増厚部分は前記外側増厚部分とともにＶ字状の断面形状を形成して、前，後壁の曲げ剛性を更に高めることができるとともに、溶湯の流れをより円滑にすることができて、鋳造性を向上することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の発明の効果に加えて、前記増厚補剛部の突出先端面のピラー長手方向の幅を、前，後壁の車幅方向略中央部で最も広くし、その幅広部分から車室内方縁部側および車室外方縁部側に向かって狭く形成したので、鋳造時に前記増厚補剛部の溶湯の流れをより円滑にして鋳造性を向上して材料特性の個体差を減少できる。
【００２２】
請求項６の発明にあっては、請求項１〜５の発明の効果に加えて、前記外壁および前記前，後壁で囲まれる内側に、前記各増厚補剛部間に位置して横リブを設けたので、ピラー本体の曲げやねじり方向の変形に対して前，後壁の局部面外変形を前記横リブによって抑制できるため、ピラー本体の曲げ剛性やねじり剛性をより高めることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００２４】
図１から図１１は本発明の自動車のピラー構造の第１実施形態を示し、図１は自動車の車体側部構造体の斜視図、図２はピラー本体を車室内方から見た斜視図、図３はピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図、図５は図３のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図、図６は図３のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図、図７は図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図、図８は側面衝突時の荷重入力状態を示すピラー本体の正面図、図９はピラー本体に側面荷重が入力した時の曲げモーメント分布図、図１０は荷重入力時のピラー本体の変形状態を示す図７に対応した断面図、図１１は荷重入力時のピラー本体の変形状態を示す図６に対応した拡大断面図である。
【００２５】
自動車の側部構造体１０は、図１に示すようにフロントピラー１１、センターピラー１２およびリヤピラー１３間に、図外のフロントドアおよびリヤドアの取付け開口部１４，１５が設けられる。
【００２６】
センターピラー１２は、前記側部構造体１０の車体前後方向の略中央部に配置され、車体側方上部に配置されたルーフサイドメンバ１６と車体側方下部に配置されたサイドシル１７とに跨って上下方向に結合され、このセンターピラー１２は図２に示すように車室内方が開放された開断面構造のピラー本体２０を備えている。
【００２７】
ピラー本体２０は、図３〜図６に示すように車幅方向外方に配置される外壁２１および車体前後方向に配置される前壁２２と後壁２３によって車室内方に開放する断面コ字状の開断面として形成され、前壁２２および後壁２３の開放側端部には、それぞれ所定角度をもって外折りされたフランジ部２２ａ，２３ａを形成して略ハット形断面を構成している。
【００２８】
図２に示すようにピラーアウタ２０の上端部には、ルーフサイドレール１６（図１参照）の車外側の外部形状に沿った上方ブラケット部２４が形成されるとともに、下端部にはサイドシル１７の外部形状に沿った下部ブラケット部２５が形成され、上方ブラケット部２４をルーフサイドレール１６の外側に重ね合わせて溶接するとともに、下方ブラケット部２５をサイドシル１７の外側に重ね合わせて溶接することにより、これらルーフサイドレール１６とサイドシル１７とに跨って上下方向に結合配置してある。
【００２９】
このように開断面構造となったピラー本体２０は、この実施形態ではアルミ合金などの軽金属材料により鋳造で一体成形してある。
【００３０】
ここで、本実施形態にあっては前記外壁２１の肉厚ｔ１を、図４に示すように前記前，後壁２２，２３の肉厚ｔ２，ｔ３よりも厚肉形成（ｔ１＞ｔ２，ｔ３）するとともに、前壁２２および後壁２３の内側に、車幅方向略中央部Ｃ１から車室外方（図４中下方）に向かって徐々に増厚する外側増厚部分３０，３０を形成することにより、ピラー本体２０の断面二次モーメントを稼ぐようにしている。
【００３１】
従って、前，後壁２２，２３の内側断面形状は、外側増厚部分３０を形成したことにより、車幅方向略中央部Ｃ１から車室外方に行くに従って対向面が徐々に近接する方向に大きく傾斜されることになり、前，後壁２２，２３の内面全体は車幅方向略中央部Ｃ１が陥没した折曲面２２ｄ，２３ｄとなっている。
【００３２】
また、前記外側増厚部分３０を形成した前壁２２および後壁２３の内側には、図３，図５，図６に示すように車室内方縁部２２ｂ，２３ｂから車室外方縁部２２ｃ，２３ｃに亘って突出する増厚補剛部３１，３１をピラー長手方向（この長手方向は上下方向であり、以下同様）に適宜間隔をもって形成してある。
【００３３】
増厚補剛部３１は図５，図６中斜線部分に示すように、前，後壁２２，２３の内側に形成された折曲面２２ｄ，２３ｄの陥没部分を埋めるように増厚され、この増厚補剛部３１の突出先端面３１ａは、車室内方縁部２２ｂ，２３ｂから車室外方縁部２２ｃ，２３ｃに一直線となる平坦面として成形される。
【００３４】
この場合、前記突出先端面３１ａのピラー長手方向の幅Ｗ１（図３参照）は、車室外方縁部２２ｃ，２３ｃ側よりも車室内方縁部２２ｂ，２３ｂ側が広く形成されて略三角形状の突出先端面３１ａとなっている。
【００３５】
また、ピラー本体２０は、図２，図３，図７に示すように外壁２１および前，後壁２２，２３で囲まれる内側に、各増厚補剛部３１間に位置して横リブ３２，３２…が設けられている。
【００３６】
以上の構成により本実施形態のセンターピラー構造にあっては、図８に示すように側面衝突により衝突荷重Ｆがピラー本体２０の外壁２１に入力すると、このピラー本体２０には図９に示すような曲げモーメント分布が発生し、これによってピラー本体２０には、図３，図８に示すように中間部分を車室内方（同図中左方）に曲げようとするモーメントＭが作用する。
【００３７】
すると、車室内方に開放する開断面となったピラー本体２０は図１０に示すようにリブ３２間の前，後壁２２，２３が、同図および図１１中２点鎖線に示すように互いに開く方向に変形しようとするが、本実施形態ではピラー本体２０の外壁２１を厚肉に形成し、かつ、前，後壁２２，２３の内側に形成した外側増厚部分３０および増厚補剛部３１、更には横リブ３２によって、ピラー本体２０の大幅な重量増加を招くことなく変形を効果的に抑制できる。
【００３８】
即ち、ピラー本体２０の外壁２１を前，後壁２２，２３よりも厚肉形成（ｔ１＞ｔ２，ｔ３）したことにより、断面全体を厚肉化することなくピラー本体２０の曲げ剛性を高くできるとともに、前，後壁２２，２３に形成した外側増厚部分３０によって前，後壁２２，２３全体の剛性を高めることができる。
【００３９】
また、前記外側増厚部分３０を設けた前，後壁２２，２３には増厚補剛部３１を形成してあるので、この増厚補剛部３１によって前，後壁２２，２３の曲げ剛性を高めることができる。
【００４０】
前記増厚補剛部分３１はピラー本体２０全体に一様に形成することなく、ピラー長手方向に適宜間隔をもって部分的に形成してあるので、この増厚補剛部分３１を形成した前，後壁２２，２３の剛性を確保しつつ、全体の重量増大の抑制を図ることができる。
【００４１】
従って、前記ピラー本体２０は局部変形および曲げ変形を抑制しつつ、全体が重量化するのを防止することができるとともに、外側増厚部分３０は前，後壁２２，２３の車幅方向略中央部Ｃ１から車室外方に向かって徐々に増厚されることにより、ピラー本体２０の鋳造工程において、アルミ合金の溶湯を型枠内でフランジ部２２ａ，２３ａの一方から外壁２１を経て他方へと鋳込む場合に、ピラー本体２０に急激な肉厚変化部分が存在しないことにより溶湯の流れを円滑にして、良好な鋳造性を行うことができる。
【００４２】
また、このことは前記増厚補剛部３１によっても、溶湯の鋳込み方向に急激な肉厚変化部分がなくなることから良好な鋳造性能を得ることができる。
【００４３】
更に、前記増厚補剛部３１の突出先端面３１ａのピラー長手方向の幅Ｗ１を、前，後壁２２，２３の車室外方縁部２２ｃ，２３ｃよりも車室内方縁部２２ｂ，２３ｂに広く形成したので、溶湯の流れがより一層円滑になって鋳造性を向上でき、ひいては、材料特性のバラツキを抑えて個体差を減少できる。
【００４４】
また、このように突出先端面３１ａが車室内方に向かって幅広となるので、車室外方から入力される荷重Ｆを幅広部分で拡散できるため、前，後壁２２，２３の局部変形を効率良く抑制することができる。
【００４５】
図１２は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００４６】
図１２はピラー本体の要部を車室外方から見た斜視図で、この第２実施形態のピラー本体２０ａが前記第１実施形態のピラー本体２０と主に異なる点は、ピラー本体２０ａのフランジ部２２ａ，２３ａの外側面に厚肉部３３を形成したことにある。
【００４７】
前記厚肉部３３は、フランジ部２２ａ，２３ａの前記増厚補剛部３１にピラー長手方向で対応する位置に車体前後方向に形成される。
【００４８】
従って、この第２実施形態のピラー本体２０ａにあっては、フランジ部２２ａ，２３ａに形成した厚肉部３３から前記増厚補剛部３１に亘って連続した高剛性部を形成できるため、前，後壁２２，２３の倒れ剛性を高め、ひいては、ピラー本体２０の曲げ剛性を高めることができるとともに、この増厚部分により溶湯の流れをより円滑にして鋳造性を向上し、これによって材料特性の個体差を減少できる。
【００４９】
図１３〜図１７は本発明の第３実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００５０】
図１３はピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図、図１４は図１３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図、図１５は図１３のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図、図１６は図１３のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図、図１７は図１６のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【００５１】
この第３実施形態のピラー本体２０ｂが前記第１実施形態のピラー本体２０と主に異なる点は、増厚補剛部３１を更に厚肉化して剛性を増大したことにある。
【００５２】
前記増厚補剛部３１は図１３〜図１７に示すように、第１実施形態と同様に前，後壁２２，２３の外側増厚部分３０，３０を形成した内側に、車室内方縁部２２ｂ，２３ｂから車室外方縁部２２ｃ，２３ｃに亘り、ピラー長手方向に適宜間隔をもって形成されるが、特にこの第３実施形態では図１３，図１７に示すように、増厚補剛部３１の先端部を更に突出させて、車室内外方向に延びる稜線３１ｂを形成している。
【００５３】
従って、この第３実施形態のピラー本体２０ｂにあっては、前記第１実施形態と同様の機能を発揮できるのは勿論のこと、更に、図１５，図１６の斜線部分に示すように増厚補剛部３１の稜線３１ｂ部分で更に増厚することができ、この増厚補剛部３１によって補償される前，後壁２２，２３の剛性を更に高めることができる。
【００５４】
また、このように剛性が高められる場合にも、増厚補剛部３１の増厚部分は稜線３１ｂの断面三角形状となった先端部のみであるため、重量の大幅な増加を伴うことなく剛性を効率良く高めることができる。
【００５５】
図１８〜図２２は本発明の第４実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００５６】
図１８はピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図、図１９は図１８のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図、図２０は図１８のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図、図２１は図１８のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図、図２２は図２１のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【００５７】
この第４実施形態のピラー本体２０ｃが前記第１実施形態のピラー本体２０と主に異なる点は、前，後壁２２，２３の断面形状を異ならせたことにある。
【００５８】
即ち、この第４実施形態のピラー本体２０ｃは、図１８〜図２２に示すように外側増厚部分３０を形成した前，後壁２２，２３の内側に、この外側増厚部分３０の中央側形成始端部、つまり、前，後壁２２，２３の車幅方向略中央部Ｃ１から車室内方（図１９中上方）に向かって徐々に増厚する内側増厚部分３４を形成してある。
【００５９】
従って、この第４実施形態のピラー本体２０ｃにあっては、前記第１実施形態と同様の機能を発揮できるのは勿論のこと、更に、図１９に示すように前，後壁２２，２３の内側に内側増厚部分３４を形成して増厚したので、断面二次モーメントを更に増大できるため、前，後壁２２，２３の曲げ剛性を更に高めることができる。
【００６０】
尚、この第４実施形態のピラー本体２０ｃでは、外側増厚部分３０と内側増厚部分３４とが車幅方向略中央部Ｃ１を境に相互に略対称となって増厚されるため、図２１中斜線部分に示すように増厚補剛部３１を車室内方縁部２２ｂ，２３ｂから車室外方縁部２２ｃ，２３ｃに亘って形成した場合、この増厚補剛部３１の裾野は図１８に示すように菱形状となり、かつ、増厚補剛部３１の突出先端は稜線３１ｂとなっている。
【００６１】
ところで、前記第１〜第４実施形態では、外側増厚部分３０、更には内側増厚部分３４を前，後壁２２，２３両者に形成した場合を開示したが、これに限ることなく前，後壁２２，２３のいずれか一方のみに外側増厚部分３０および／または内側増厚部分３４を形成した場合にも断面二次モーメントを増大して、ピラー本体２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃの曲げ剛性を高めることができる。
【００６２】
また、本発明のピラー本体は前記第１〜第４実施形態に示すセンターピラー１２のピラー本体２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃに例を取って説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採ることができ、例えば、センターピラー１２以外のフロントピラー１１やリアピラー１３にあっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における自動車の車体側部構造体の斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態におけるピラー本体を車室内方から見た斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態におけるピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図。
【図６】図３のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図。
【図７】図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【図８】本発明の第１実施形態における側面衝突時の荷重入力状態を示すピラー本体の正面図。
【図９】本発明の第１実施形態におけるピラー本体に側面荷重が入力した時の曲げモーメント分布図。
【図１０】本発明の第１実施形態における荷重入力時のピラー本体の変形状態を示す断面図。
【図１１】本発明の第１実施形態における荷重入力時のピラー本体の変形状態を示す拡大断面図。
【図１２】本発明の第２実施形態におけるピラー本体の要部を車室外方から見た斜視図。
【図１３】本発明の第３実施形態におけるピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図。
【図１４】図１３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図１５】図１３のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図。
【図１６】図１３のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図。
【図１７】図１６のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【図１８】図１８は本発明の第４実施形態におけるピラー本体の要部を車室内方から見た拡大斜視図。
【図１９】図１８のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図２０】図１８のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図。
【図２１】図１８のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図。
【図２２】図２１のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【符号の説明】
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ ピラー本体
２１ 外壁
２２ 前壁
２３ 後壁
２２ａ，２３ａ フランジ部
２２ｂ，２３ｂ 車室内方縁部
２２ｃ，２３ｃ 車室外方縁部
３０ 外側増厚部分
３１ 増厚補剛部
３１ａ 突出先端面
３２ 横リブ
３３ 厚肉部
３４ 内側増厚部分
Claims (6)
- 車体側方上部と車体側方下部との間に跨って結合され、車幅方向外方に配置される外壁および車体前後方向に配置される前，後壁によって車室内方に開放する開断面としたピラー本体を備えた自動車のピラー構造において、
前記外壁を前記前，後壁よりも厚肉形成するとともに、前，後壁の内側に、車幅方向略中央部から車室外方に向かって徐々に増厚する外側増厚部分を形成し、 かつ、この外側増厚部分を形成した前，後壁の内側に、車室内方縁部から車室外方縁部に亘って突出する増厚補剛部をピラー長手方向に適宜間隔をもって形成した
ことを特徴とする自動車のピラー構造。 - 増厚補剛部は、その突出先端面のピラー長手方向の幅を、前記車室外方縁部側よりも前記車室内方縁部側を広く形成した
ことを特徴とする請求項１に記載の自動車のピラー構造。 - 前，後壁は、車室内方端部にフランジ部を備え、このフランジ部の前記増厚補剛部にピラー長手方向で対応する位置に、車体前後方向に延びる厚肉部を形成した
ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車のピラー構造。 - 外側増厚部分を形成した前，後壁の内側に、この外側増厚部分の中央側形成始端部から車室内方に向かって徐々に増厚する内側増厚部分を形成したことを特徴とする請求項１に記載の自動車のピラー構造。
- 増厚補剛部は、その突出先端面のピラー長手方向の幅を、前，後壁の車幅方向略中央部で最も広くし、その幅広部分から車室内方縁部側および車室外方縁部側に向かって狭く形成した
ことを特徴とする請求項４に記載の自動車のピラー構造。 - 外壁および前，後壁で囲まれる内側に、前記各増厚補剛部間に位置して横リブを設けた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自動車のピラー構造。
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