JP4359613B2 - 自動車のフロントピラー構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のフロントピラーの構造に関し、特に、窓の支柱のライナーと、ダッシュボードの横桁と、ドアの縦桁と、ダッシュボードの横桁とフロントピラーとの間の連結部材とが連結される、フロントピラーのライナーを有する、フロントピラーの構造に関する。

このような構造は、衝突の際における、垂直軸の周りのフロントピラーの回転を制限する。この回転は、一方では、ドアの縦桁の概ね縦方向の圧力に、他方では、概ね縦方向で、車両の内側へ向けた、サイドメンバーの圧力による長脚の垂直軸の周りの回転に起因する。様々な自動車において、一方では、ダッシュボードの横桁へ、他方ではフロントピラーへ連結された連結部材の存在が知られている。連結部材とフロントピラーとの間のこの連結は、自動車の横方向の軸に沿って貫通するボルトによって実行される。連結部材と組み合わされたこのボルトは、このボルトによって貫通されたフロントピラーの回転の制限を可能にする。

しかしながら、このような方策は、ダッシュボードの横桁と、ボルトによって貫通されるフロントピラーとの間の横方向の連結のみしか確保しないという重大な問題を呈する。従ってこの横方向の連結は、必然的に部分的にしか実現されず、さらに、販売後にボルトが拘束力を持つ状況を生じる。文献、仏国特許出願公開明細書２８５０９４５には、衝突の際に不利でない形状上の特性を有するフロントピラー構造が記載されている。このフロントピラー構造においては、ダッシュボードの横桁が取り付けられる内側のボックスが、車両の内側へ向けられたライナーの面に配置され、外側のボックスが、車両の外側へ向けられたライナーの面に配置される。これらの２つのボックスは、概ね閉じた１つのボックスを形成するように連結される。フロントピラーのライナーに隙間が設けられ、一方のボックスが有し、他方のボックスの横方向の面を覆うようになる帯材の通過を可能にする。この帯材は、内側のボックスが有して外側のボックスの横方向の面を覆うようにしてもよく、外側のボックスが有して内側のボックスの横方向の面を覆うようにしてもよい。このようなフロントピラー構造は、２つのボックスが設けられたフロントピラーの部分の、概ね垂直方向の軸の周りの回転をブロックすることを可能にする。しかしながら、長脚は、これらのボックスよりも低い高さに位置し、衝突の際におけるこの長脚の貫入が、フロントピラーの下部の、概ね垂直な軸の周りの回転を引き起こす可能性がある。このとき、フロントピラーの全体は、強い捩りを受ける。

仏国特許出願公開明細書２８５０９４５

本発明は、フロントピラーの全体が、概ね横方向の軸の周りに回転しないようにすることを目指して、上述のフロントピラー構造を改良することを目的とする。 様々な自動車製造者において普遍的に存在する目的に対応して、本発明は、より低コストで、より低容積にすることも目指す。

上記目的を達成するため、本発明は、フロントピラーのライナーとアンチローテーション装置とを有する自動車のフロントピラー構造において、車両の外側へ向けられた上記ライナーの面に補強装置が設けられ、上記補強装置の下部の第１支持部材が、上記フロントピラーのライナーに対して上記車両の内側に位置する長脚の延長線上に位置し、上記補強装置の第２支持部材が上記アンチローテーション装置に連結されることを特徴とする、自動車のフロントピラー構造を提供する。

上記補強装置は、上記第２支持部材と上記フロントピラーのライナーとの間に配置された、第３支持部材を更に有することができる。

本発明の１特徴によれば、下部の上記第１支持部材が、上記長脚の延長線上に位置する第１分岐と、上記第１分岐に概ね直交する底面と、上記長脚の延長線上に、上記底面に概ね直交して、上記第１分岐の高さよりも高い高さに位置する第２分岐から構成される「Ｕ字」状を呈する。従って、上部の上記第２支持部材は、下部の上記第１支持部材の上記第２分岐、または下部の上記第１支持部材の上記第１分岐に連結することができる。

有利には、第３支持部材が斜めの面上に設けられ、上記ライナーに取り付けられた上記第３支持部材の端部は、上部の上記第２支持部材に取り付けられた上記第３支持部材の端部が位置する高さよりも高い水平面内に位置する。

本発明の１特徴によれば、上記フロントピラーのライナーは、下部の上記第１支持部材の底面と、上記第３支持部材の端部が連結される横方向の延長部を有する。

本発明の１特徴によれば、上記アンチローテーション装置と、上記補強装置と、上記フロントピラーのライナーとにとって形成される組立体は、閉じたボックスである。例として、上記アンチローテーション装置は、上記フロントピラーのライナーの各側に配置された内側のボックスと外側のボックスとの、少なくとも２つのボックスから構成され、上記補強装置が設けられた上記ライナーの側に位置する上記外側のボックスは、上記補強装置を包み、上記外側のボックスの内部において、隔壁が上記補強装置をアンチローテーション機能から切り離す。

本発明のその他の特徴及び利点は、理解のために添付図面を参照する以下の詳細な説明を読むことによって明らかとなるであろう。添付図面において：
図１は、本発明に類似の左フロントピラーを有する自動車の前側部構造の略図である。
図２は、自動車の左前の外側から見た、本発明による左フロントピラーの構造の斜視図である。

以下の説明において、非限定的に、自動車に伝統的に用いられ、図１の３軸Ｌ、Ｖ、Ｔによって示された向きに沿った縦、垂直、横方向を採用する。

図１は、自動車のフロントピラー１の構造を示す。ここに示されたフロントピラー１は、左フロントピラーである。以下の説明は、左フロントピラーに適用されるが、自動車は中心軸に関して左右対称であるので、右フロントピラーに拡張可能である。

このフロントピラー１は、その上に、特に、フェンダーの支持部材２、窓の支柱３、車体の側面部材４、ダッシュボードの横桁５、ドアの縦桁６（フロントピラーに回転可能に取り付けられる）及び長脚７が据え付けられる結節構造である。正面衝突の場合には、フロントピラー１の垂直軸の周りの回転は、車室の変形をもたらし、このことは搭乗者の安全に対するリスクを生じ、従って自動車の製造仕様書に適合しない。

図１または２に示すように、フロントピラー１の、ダッシュボードの横桁５の高さに、アンチローテーション装置１０が設けられる。アンチローテーション装置１０は、２つのボックス１１、１２から形成されることが望ましい。第１のボックス（以下、外側のボックスという）１１は、フロントピラー１の自動車の外側へ向く面に配置される。対応して、第２のボックス（以下、内側のボックスという）１２は、フロントピラー１の自動車の内側へ向く面に配置される。外側のボックス１１と内側のボックス１２は、それぞれフロントピラー１のライナー１３を介して機能的に分離される。外側のボックス１１と内側のボックス１２は、それぞれ取付脚を有し、対向して配置され、２つのボックスが実質的に閉じた１つのボックスを構成するように、取付脚の高さにおける溶接点によって互いに接続される。「アンチバースト柱脚（ｐｉｏｎ ａｎｔｉ−ｂｕｒｓｔ）」と呼ばれる柱脚１６が外側のボックス１１の横方向の面に連結され、衝突の際にドアの縦桁６との牡−雌連結を実現させる案内柱脚としての役割を果たす。内側のボックス１２と外側のボックス１１との間の実際の境界を構成する、フロントピラー１のライナー１３の存在を考慮に入れて、フロントピラー１のライナー１３に、内側のボックス１２が有し、横方向に向けられた、図示しない帯材の通過を可能にするための、同じく図示しない隙間が設けられる。この帯材は、ライナー１３の他方の面に対向する、外側のボックス１１の横方向の面を覆うことができる。あるいは、この帯材を外側のボックス１１が有し、ライナー１３の他方の面に対向する、内側のボックス１２の横方向の面を覆うようにすることも可能である。

この通過連結（帯材がフロントピラーのライナー１３を通り抜ける）と呼ばれる連結の有効性は、一方では、ダッシュボードの横桁５に対する配置の一直線性に、他方では、通過する帯材と対向するボックスとの間の溶接点の数に影響される。一方では、通過する帯材が、ダッシュボードの横桁５と同じ高さを有するようにすることが有利である。他方では、第１のボックスである、外側のボックス１１が有する帯材が、対向する第２のボックスである、内側のボックス１２と３溶接点によって溶接され、あるいは、第２のボックスである、内側のボックス１２が有する帯材１５が、対向する第１のボックスである、外側のボックス１１と３溶接点によって溶接される。

このようなボックス構造は、フロントピラー１の上部の概ね垂直な軸の周りの回転を妨げることを可能にする。本発明によれば、フロントピラー１の下部へ向けて伸びる補強装置１００が、外側のボックス１１と内側のボックス１２に取り付けられ、フロントピラー１の全体を、概ね垂直な軸の周りに回転しない形態に維持することを可能にする。

すなわち、下部支持部材と呼ばれる下部の第１支持部材１０１が、車両の外側へ向けて、外側のボックス１１と内側のボックス１２の高さよりも低い高さにおいて、フロントピラー１へ取り付けられる。この第１支持部材１０１は、フロントピラー１のライナー１３に取り付けられ、長脚７の延長線上に位置する第１分岐１０２を有する。長脚７は、静止形態においては、第１支持部材１０１の第１分岐１０２と長脚７の支持面の１つが、フロントピラー１によって遮断される連続した面を形成するように、車両の内側へ向けて、２つの支持面を介してフロントピラー１へ取り付けられる。衝突の際には、この長脚７は、第１支持部材１０１の第１分岐１０２に密着して、フロントピラー１に強固に支持されるようになる。第１支持部材１０１は、「Ｕ字」形状を有するように形成すると有利であり、「Ｕ字」形状の底面１０３がフロントピラー１のライナー１３の横方向の延長部に取り付けられる。底面１０３の第１端部は第１分岐１０２を支持し、底面１０３の第２端部は下部の第１支持部材１０１の第２分岐１０４を支持する。この第２分岐は、長脚７の第２支持面の延長線上において、フロントピラー１のライナー１３に連結され、概ね水平な面に沿って向けられる。従って、第１支持部材１０１は、概ね直交する２つの面、すなわちライナー１３の面及びそのラジアル方向の延長部の面における固定によって剛性を高められ、フロントピラー１のライナー１３の補強構造を提供する。

上部支持部材と呼ばれる第２支持部材１１１の上面が、外側のボックス１１に連結される。第２支持部材１１１は、第２支持部材１１１の上端部が、外側のボックス１１の上端部と一致するように配置すると有利である。このようにして、外側のボックス１１と第２支持部材１１１との間の接触面をできるだけ大きくすることによって、極めてリジッドな連結が可能になる。第２支持部材１１１の下部においては、フロントピラー１のライナー１３への取り付けと、第１支持部材１０１の例えば第２分岐１０４への取り付けが実行される。第１分岐１０２と第２分岐１０４を有する第１支持部材１０１は、長脚７の延長線上において「Ｕ字」形状を呈し、従って、これらの分岐は、第２支持部材１１１の第１支持部材１０１上への取り付けが、第１支持部材１０１の第１分岐１０２上へ直接実行されるような幾何学的な形状を呈するということが理解されるであろう。このことは、アンチローテーション装置１０と補強装置１００とによって形成される中空の組立体を得ることを可能にし、この中空の組立体は閉じることができ、このことは構造の最適化という観点から有利である。

第２支持部材１１１と、第１支持部材１０１の第２分岐１０４が取り付けられるライナー１３の横方向の延長部と、外側のボックス１１との間に、第３支持部材１２１が設けられる。第１端部は、第２支持部材１１１に連結され、第２端部は、外側のボックス１１の取付脚の高さにおいて、フロントピラー１のライナー１３のラジアル方向の延長部に連結される。第３支持部材１２１は、上記の２つの取付面と直交する面においてフロントピラー１のライナー１３へ連結することもできる。第３支持部材１２１は、外側のボックス１１の取付脚の高さにおいてフロントピラー１のライナー１３のラジアル方向の延長部に連結される第２端部が、第２支持部材１１１に連結される第１端部よりも高く位置するように、斜めに設けると有利である。

正面衝突時には、長脚７は、前部縦桁の車両の内側へ向けた概ね縦方向の圧力によって、概ね垂直な軸に周りに回転運動させられる。従って、長脚７の車室内部への貫入が観察される。様々な支持部材、すなわち第１支持部材１０１、第２支持部材１１１及び第３支持部材１２１からなる構成は、長脚７の回転と車室内部への貫入を制限することを可能にするように動作する。

下部の第１支持部材１０１は、長脚７の貫入の際に、長脚７の延長線上に位置する第１分岐１０２と第２分岐１０４の効果によって、フロントピラー１の変形を回避するのに適した支持の剛性を提供する。

この支持の剛性は、フロントピラー１の部分が、概ね垂直な軸に周りの回転を受けにくくなることと関連している。このため、上部の第２支持部材１１１は、下部の第１支持部材１０１を、外側のボックス１１及び内側のボックス１２へ連結する。

第１支持部材１０１と第２支持部材１１１によって形成される中空の組立体及び外側のボックス１１と内側のボックス１２によって形成される中空の組立体の捩り応力を軽減するために、第２支持部材１１１とライナー１３の横方向の延長部の２つの平行な面の間に、第３支持部材１２１が斜めに設けられる。このようにして、第３支持部材１２１によって中空の組立体の剛性が高められる。第３支持部材１２１は、捩り応力を受ける。また、第３支持部材１２１は、第２支持部材１１１と、フロントピラー１のライナー１３と、ライナー１３の横方向の延長部とに同時に連結される。

アンチローテーション装置１０と、補強装置１００と、フロントピラー１のライナー１３とによって形成される組立体は、閉じたボックスであることが有利である。例として、アンチローテーション装置１０は、フロントピラー１のライナー１３の各側に配置された内側のボックス１２と外側のボックス１１との、少なくとも２つのボックスから構成され、補強装置１００が設けられたライナー１３の側に位置する外側のボックス１１は、補強装置１００を包み、外側のボックス１１の内部において、隔壁が補強装置１００をアンチローテーション機能から切り離す。

補強装置１００の第１支持部材１０１、第２支持部材１１１、第３支持部材１２１の厚さが、補強装置１００の応力を管理する役割を果たしていることが理解されるであろう。これらの厚さはできるだけ大きく、同等である必要がある。しかしながら、重量、コスト、容積に関する仕様に配慮して、第２支持部材１１１の厚さを、第１支持部材１０１、第３支持部材１２１の厚さよりも大きくすることができる。使用される材料は、弾性限の高い材料の中から選ぶことが望ましい。このような材料は、応力の良好な処理を可能にするが、例えば鉄から製作することによって、長脚７の回転と車室に中への貫入を制限するのに適した特性が提供されるであろうということが理解されるであろう。

本発明は、例としてのみ与えられた、ここに説明され、図示された実施の形態に限定されるものではない。

Claims (9)

1. 少なくとも１つのフロントピラー（１）のライナー（１３）とアンチローテーション装置（１０）とを有する自動車のフロントピラー構造において、車両の外側へ向けられた上記ライナー（１３）の面に補強装置（１００）が設けられ、上記補強装置（１００）の下部の第１支持部材（１０１）が、上記フロントピラー（１）のライナー（１３）に対して上記車両の内側に位置する長脚（７）の延長線上に位置し、上記補強装置（１００）の上部の第２支持部材（１１１）が上記アンチローテーション装置（１０）に連結されることを特徴とする、自動車のフロントピラー構造。
2. 上記補強装置（１００）が、上記第２支持部材（１１１）と上記フロントピラー（１）のライナー（１３）との間に配置された、第３支持部材（１２１）を更に有することを特徴とする、請求項１に記載の自動車のフロントピラー構造。
3. 下部の上記第１支持部材（１０１）が、上記長脚（７）の延長線上に位置する第１分岐（１０２）と、上記第１分岐（１０２）に概ね直交する底面（１０３）と、上記長脚（７）の延長線上に、上記底面（１０３）に概ね直交して、上記第１分岐（１０２）の高さよりも高い高さに位置する第２分岐（１０４）から構成される「Ｕ字」状を呈することを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車のフロントピラー構造。
4. 上部の上記第２支持部材（１１１）が、下部の上記第１支持部材（１０１）の上記第２分岐（１０４）に連結されることを特徴とする、請求項３に記載の自動車のフロントピラー構造。
5. 上部の上記第２支持部材（１１１）が、下部の上記第１支持部材（１０１）の上記第１分岐（１０２）に連結されることを特徴とする、請求項３に記載の自動車のフロントピラー構造。
6. 第３支持部材（１２１）が斜めの面上に設けられ、上記ライナー（１３）に取り付けられた上記第３支持部材（１２１）の端部は、上部の上記第２支持部材（１１１）に取り付けられた上記第３支持部材（１２１）の端部が位置する高さよりも高い水平面内に位置することを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１つに記載の自動車のフロントピラー構造。
7. 上記フロントピラーのライナー（１３）が、下部の上記第１支持部材（１０１）の底面（１０３）と、上記第３支持部材（１２１）の端部が連結される横方向の延長部を有することを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１つに記載の自動車のフロントピラー構造。
8. 上記アンチローテーション装置（１０）と、上記補強装置（１００）と、上記フロントピラー（１）のライナー（１３）とにとって形成される組立体は、閉じたボックスであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の自動車のフロントピラー構造。
9. 上記アンチローテーション装置（１０）は、上記フロントピラー（１）のライナー（１３）の各側に配置された内側のボックス（１２）と外側のボックス（１１）との、少なくとも２つのボックスから構成され、上記補強装置（１００）が設けられた上記ライナー（１３）の側に位置する上記外側のボックス（１１）は、上記補強装置（１００）を包み、上記外側のボックス（１１）の内部において、隔壁が上記補強装置（１００）をアンチローテーション機能から切り離すことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の自動車のフロントピラー構造。

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