JP4513408B2 - 車両のピラー構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のピラー構造に関するものである。

従来より、車体外板を構成するピラーアウタと、該ピラーアウタの車体内側に配設されるピラーインナと、両者間に配設される補強用部材とを備えた車両のピラー構造は知られている。

例えば、特許文献１においては、フロントピラーを補強するために、補強用部材として、ピラー内に補強用パイプを設け、インパネレインフォースメントの端部と共締めすることで、補強された取付ブラケットに固定している。このことで、補強用パイプの振動を低減している。
特開２０００−１７７６２９号公報

しかしながら、従来の車両のピラー構造では、ピラーアウタの下側は、生産性や部品点数低減の関係から、サイドドアのヒンジ部を補強するための補強部材（ヒンジレインフォースメント）を備えたロアピラーアウタと一体に成形されている。

したがって、特にオープンカーの場合、プレス成形する上での制約から、ピラーアウタと左右のピラー間を結ぶヘッダ部とは別体に形成されている。このため、別々に成形されたピラーアウタとヘッダ部とを溶接する必要がある。この溶接部の見映えが悪いため、表面処理を行う必要があるが、その工数は膨大で生産性が悪いという問題があった。

一方、ピラーアウタとヘッダ部とを一体に成形すると、成形上の制約からピラーアウタとロアピラーアウタとを別体に成形せざるを得ない。そうすると、車両転覆時にピラーに曲げ方向の荷重がかかった場合、ピラーアウタとロアピラーアウタとの接合部で剥離が生じて突っ張り力が働かず、ピラーの倒れ強さが弱くなるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ピラー内部の補強部材の構成に工夫を加えることで、ピラーアウタが上下で別体に成形された場合であっても、転覆時のピラーの倒れ強さを保つことにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、別体に成形されたピラーアウタに跨るよう補強部材を配置した。

具体的には、第１の発明では、車体外側に配設されるピラーアウタと、該ピラーアウタの車体内側に配設されるピラーインナと、両者間に配設される補強用のピラーレインフォースメントとを備えた車両のピラー構造を対象とする。

そして、上記ピラーアウタとピラーインナとの間には、ピラーの軸方向に延び、車両転覆時のピラーの倒れを防止する棒状補強部材が配設され、その一部が上記ピラーレインフォースメントに固定されている一方、上記ピラーアウタは、車体上側の外板を形成するピラーアウタパネルと、該ピラーアウタパネルの下端部から車体下側へ延びるロアピラーアウタとで構成され、上記ピラーレインフォースメントは、上記ピラーアウタパネルと上記ロアピラーアウタとに跨るように配置されており、上記ピラーアウタパネルは、左右のピラー間を結ぶヘッダ部と一体に形成されている構成とする。

すなわち、横転時、ピラーに対して荷重が後方且つ車幅方向へ働くと、ピラーの外側には引っ張り力が働く。つまり、従来一体であったピラーアウタパネルとロアピラーアウタとが分割されている場合、両パネル間には、該両パネル間を剥離（分離）させる方向への力が加わる。

しかし、本発明の構成によると、ピラーレインフォースメントがピラーアウタパネルとロアピラーアウタとの間に跨るように設けられているため、両パネル間に働いている引っ張り力を、このピラーレインフォースメントで受け止めることができる。

また、ピラーレインフォースメントには、ピラーの倒れを防止する棒状補強部材が固定されているので、さらにピラーレインフォースメントの曲げ剛性や引っ張り強さが向上すると共に、ピラー全体の剛性も向上する。

このため、転覆時などにピラーを倒そうとする力がかかっても、ピラーアウタパネルとロアピラーアウタとの間での剥離の発生が防止される。そして、ピラーアウタパネルとヘッダ部とが一体に成形されているので、従来のようにピラーアウタパネルとヘッダ部との間に接合面が表れず、且つ溶接部の表面処理を行う必要がない。

第２の発明では、上記棒状補強部材は、少なくとも上記ピラーアウタパネルと上記ロアピラーアウタとに跨るように配置されている。

上記の構成によると、棒状補強部材によってピラーアウタパネルとロアピラーアウタとの接合部の剛性がさらに向上されるので、さらに、ピラーアウタとピラーレインフォースメントとの間の剥離の発生が効果的に防止される。

第３の発明では、上記ピラーレインフォースメントを車体に対して水平な面で切ったときの断面形状が、該ピラーレインフォースメントの棒状補強部材が固定されている領域に亘り、上記車両転覆時のピラーの倒れ方向と略一致するように直線状に延びたものとなっている。

上記の構成によると、ピラーレインフォースメントの棒状補強部材が固定されている領域のどの断面においても、車両転覆時のピラーを倒そうとする荷重によって応力集中が発生する屈曲点が存在しないため、棒状補強部材が途中で折れ曲がるのが防止される。

第４の発明では、上記ピラーアウタとピラーインナとが複数の締結部材によって互いに締結されており、該締結部材は、車体上下方向で上記棒状補強部材を挟むように配置されている。

上記の構成によると、車両転覆時にピラーが倒れようとするときに、棒状補強部材がその上下に設けた締結部材に当接するので、ピラーが倒れるのが防止される。

第５の発明では、上記締結部材に挟まれた領域には、車幅方向に延びるインパネレインフォースメントの端部が連結されている。

上記の構成によると、車両転覆時に棒状補強部材から締結部材に伝達された荷重がインパネレインフォースメントにも伝達されるので、さらにピラーの倒れ防止の効果が向上する。

以上説明したように、上記第１の発明の車両のピラー構造によると、ピラーアウタとピラーインナとの間に、ピラーアウタパネルとロアピラーアウタと跨るようにピラーレインフォースメントを設け、そのピラーレインフォースメントに棒状補強部材の一部を固定している。このため、ピラーレインフォースメントの曲げ剛性や引っ張り強さが向上され、転覆時などにピラーを倒そうとする力がかかっても、ピラーアウタパネルとロアピラーアウタとの間での剥離の発生が防止される。このことで、ピラーアウタがピラー全体の倒れに抗する機能を果たすことができ、結果としてピラー全体の車両転覆時の倒れ強さを向上させることができる。したがって、ピラーアウタが上下で別体に成形された場合であっても、車両転覆時の乗員の安全が確保できる。しかも、ピラーアウタパネルを左右のピラー間を結ぶヘッダ部と一体に形成して溶接部の仕上げ加工を不要にしている。このため、従来に比して作業工数が大幅に減って製造コストを軽減できる。

上記第２の発明では、ピラーアウタパネルとロアピラーアウタとに跨るように配置した棒状補強部材によって、ピラーアウタパネルとロアピラーアウタとの間の剛性をさらに向上させている。このため、ピラーアウタとロアピラーアウタとの間での剥離の発生を効果的に防止することができる。

上記第３の発明では、ピラーレインフォースメントにおける棒状補強部材が固定されている領域に亘り、車体に水平な断面を車両転覆時のピラーの倒れ方向と略一致するように延びるものとしている。このため、車両転覆時にピラーを倒そうとする方向に力が加わっても、応力集中が発生せず、転覆時のピラーの倒れ強さが確実に向上される。

上記第４の発明では、上記ピラーアウタとピラーインナとを互いに締結する締結部材を車体上下方向で補強部材を挟むように配置している。このため、車両転覆時に棒状補強部材が締結部材に当接して、ピラーが倒れるのを防ぐことができ、乗員の安全を確保することができる。

上記第５の発明では、締結部材に挟まれた領域にインパネレインフォースメントの端部を連結させて、車両転覆時に棒状補強部材から締結部材に伝達された荷重をインパネレインフォースメントにも伝達させている。このため、さらにピラーの倒れ防止の効果が向上する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態にかかる車両のピラー構造１が設けられたオープンカーの運転席前側車体を示す。この車両のピラー構造１では、左右のフロントピラー３と該左右のフロントピラー３を結ぶヘッダ部５とがフロントウインド（図示せず）を囲むように形成されている。

そして、図２及び図３にも拡大詳示するように、フロントピラー３の下部は、車体側方で後方に延びるサイドシル８に接合したロアピラー９に結合されている。このロアピラー９は、車幅方向外側のロアピラーアウタ１５と、その内側のロアピラーインナ１６とからなる。

上記フロントピラー３は、車体外側に配設されるピラーアウタ１１と、該ピラーアウタ１１の車体内側に配設されるピラーインナ２１とを備えている。

上記ピラーアウタ１１は、車体上側の外板を形成するピラーアウタパネル１３と、該ピラーアウタパネル１３の下端部から車体下側へ延びるロアピラーアウタ１５とで構成されている。つまり、ピラーアウタパネル１３と、ロアピラーアウタ１５との間には、接合面１９が形成されているが、本実施形態では、その接合面１９は、車体の外板を形成するフェンダー又はフロントドア（共に図示せず）によって隠されるので、外観上に目立たない位置にくるようになっている。

上記ヘッダ部５と上記ピラーアウタ１１のピラーアウタパネル１３とは、打ち抜き成形によって一体に成形されている。つまり、ヘッダ部５とピラーアウタパネル１３との間には、接合面は形成されていない。また、上記ロアピラーアウタ１５には、フロントドアの上側ヒンジ部（共に図示せず）を支えるヒンジレインフォースメント１７が接合されている。

上記ピラーインナ２１は、その上部が上記ピラーアウタパネル１３に対応する形状を有する一方、その下部が上記ロアピラーインナ１６に対応する形状を有し、該ロアピラーインナ１６に接合されている。

上記ピラーアウタ１１とピラーインナ２１との間には、フロントピラー３を補強するためのピラーレインフォースメント３１が、上記ピラーアウタパネル１３と上記ロアピラーアウタ１５との接合面１９に跨るように配置されている。すなわち、図４にも示すように、このピラーレインフォースメント３１は、ロアピラー９の上側部分に対応した形状を有し、その後縁部がピラーアウタ１１及びピラーインナ２１に挟まれた形で溶接されて固定されており、前縁下部はロアピラーアウタ１５に固定されている。そして、図５にも示すように、このピラーレインフォースメント３１には、フロントピラー３の延びる方向に円弧状の凹溝３３が連続して設けられている。

そして、上記ピラーレインフォースメント３１の凹溝３３には、棒状補強部材としての補強パイプ４１が挿入されて固定されている。この補強パイプ４１は、金属製の丸パイプよりなり、フロントピラー３の軸方向に延びている。補強パイプ４１は、その下側がピラーレインフォースメント３１の凹溝３３に溶接され、上記ピラーアウタパネル１３と上記ロアピラーアウタ１５との接合面１９を跨ぐように配置されている。また、補強パイプ４１の上端部には、矩形板状の鋼板を折り曲げて成形した係止ブラケット４３が溶着されており、この係止ブラケット４３はピラーインナ２１に溶接により固定されている。このように構成することで、補強パイプ４１は、車両転覆時のフロントピラー３の倒れを防止する役割を果たしている。

図５に示すように、上記ピラーレインフォースメント３１を車体に対して水平な面で切ったときの断面形状は、ピラーレインフォースメント３１の補強パイプ４１が固定されている領域に亘り、上記車両転覆時のフロントピラー３の倒れ方向（図５に矢印Ａで示す）と略一致するように直線状に延びたものとなっている。なお、フロントピラー３の倒れ方向は、通常、車体後方且つ車体内側方向となっている。

また、上記ピラーレインフォースメント３１には、車体上下方向で上記補強パイプ４１を挟むように、２本のスペーサ５１，５２が接合されている。各スペーサ５１，５２は、略水平に延びる丸パイプよりなる。上側スペーサ５１は、ピラーレインフォースメント３１を貫通した状態でピラーレインフォースメント３１に溶接され、下側スペーサ５２は、上側スペーサ５１よりも短く、ピラーレインフォースメント３１を貫通せずに、ピラーインナ２１側の面に溶接されている。この２本のスペーサ５１，５２に、例えばボルトとナットからなる締結部材５３を挿入して上記ピラーアウタ１１とピラーインナ２１とピラーレインフォースメント３１とが互いに締結されている。

さらに、上記締結部材５３は、車幅方向に延びるインパネレインフォースメント５５の端部に設けたフランジ部５７もピラーインナ２１と共に締め付けている。

−作用−
次に本実施形態にかかる車両のピラー構造１が車両転覆時に車体を支える作用について説明する。

まず、車両転覆時には、フロントピラー３上部には、車体後方且つ車体内側に向かって該フロントピラー３を倒そうとする方向に荷重がかかる。

すると、フロントピラー３には、曲げ荷重が加わる。しかし、この曲げ荷重は、フロントピラー３内に延びる補強パイプ４１と、その補強パイプ４１の下側を支えるピラーレインフォースメント３１とによって支えられる。

そして、その曲げモーメントは、ロアピラーアウタ１５に設けたヒンジレインフォースメント１７によって支えられる。

さらに、補強パイプ４１に加わった曲げモーメントは、ピラーレインフォースメント３１からスペーサ５１，５２及び締結部材５３にも伝えられ、さらにインパネレインフォースメント５５に伝達される。

このようにして、車両転覆時のフロントピラー３を倒そうとする荷重は車体全体で吸収される。

−実施形態の効果−
したがって、本実施形態にかかる車両のピラー構造１によると、ピラーアウタ１１とピラーインナ２１との間に、ピラーアウタパネル１３とロアピラーアウタ１５とに跨るようにピラーレインフォースメント３１を設け、そのピラーレインフォースメント３１に補強パイプ４１の一部を固定している。このため、ピラーレインフォースメント３１の曲げ剛性や引っ張り強さが向上され、転覆時などにフロントピラー３を倒そうとする力がかかっても、ピラーアウタパネル１３とロアピラーアウタ１１との間での剥離の発生が防止され、ピラーアウタ１１がフロントピラー３全体の倒れに抗する機能を果たすことができ、結果としてフロントピラー３全体の車両転覆時の倒れ強さを向上させることができる。したがって、ピラーアウタ１１が上下で別体に成形された場合であっても、車両転覆時の乗員の安全が確保できる。

また、ピラーアウタパネル１３とロアピラーアウタ１５とに跨るように配置した補強パイプ４１によって、ピラーアウタパネル１３とロアピラーアウタ１５との間の剛性をさらに向上させている。このため、ピラーアウタ１１とピラーレインフォースメント３１との間の剥離の発生を効果的に防止することができる。

また、ピラーレインフォースメント３１の補強パイプ４１が固定されている領域に亘り、車体に水平な断面を車両転覆時のフロントピラー３の倒れ方向と略一致するように延びるものとしている。このため、車両転覆時にフロントピラー３を倒そうとする方向に力が加わっても、応力集中が発生せず、転覆時のフロントピラー３の倒れ強さが確実に向上される。

また、上記ピラーアウタ１１とピラーインナ２１とを互いに締結する締結部材５３を車体上下方向で補強パイプ４１を挟むように配置している。このため、車両転覆時に補強パイプ４１が締結部材５３に当接して、フロントピラー３が倒れるのを防ぐことができ、乗員の安全を確保することができる。

また、締結部材５３に挟まれた領域にインパネレインフォースメント５５の端部を連結させて、車両転覆時に補強パイプ４１から締結部材５３に伝達された荷重をインパネレインフォースメント５５にも伝達させている。このため、さらにフロントピラー３の倒れ防止の効果が向上する。

さらに、ピラーアウタパネル１３を左右のフロントピラー３間を結ぶヘッダ部５と一体に形成して溶接部の仕上げ加工を不要にしている。このため、従来に比して作業工数が大幅に減って製造コストを軽減できる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、オープンカーのピラー構造１について説明したが、オープンカーでない、アッパー側フレームを有する車両にも本発明が適用できるのは勿論のことである。

また、上記実施形態では、棒状補強部材を丸パイプにより構成したが、角パイプでも、棒鋼でも構わない。要は曲げ荷重に強い閉断面状に延びるものであればよい。

以上説明したように、本発明は、オープンカーなどの車両のピラー構造について有用である。

本発明の実施形態にかかる車両のピラー構造が設けられた運転席前側車体を示す斜視図である。 フロントピラーを車体外側から見た側面図である。 フロントピラーを車体内側から見た側面図である。 ピラーレインフォースメントの側面図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。

１ 車両のピラー構造
３ フロントピラー
５ ヘッダ部
１１ ピラーアウタ
１３ ピラーアウタパネル
１５ ロアピラーアウタ
１７ ヒンジレインフォースメント
２１ ピラーインナ
３１ ピラーレインフォースメント
４１ 補強パイプ（棒状補強部材）
５３ 締結部材
５５ インパネレインフォースメント

Claims (5)

1. 車体外側に配設されるピラーアウタと、該ピラーアウタの車体内側に配設されるピラーインナと、両者間に配設される補強用のピラーレインフォースメントとを備えた車両のピラー構造であって、
   上記ピラーアウタとピラーインナとの間には、ピラーの軸方向に延び、車両転覆時のピラーの倒れを防止する棒状補強部材が配設され、その一部が上記ピラーレインフォースメントに固定されている一方、
   上記ピラーアウタは、車体上側の外板を形成するピラーアウタパネルと、該ピラーアウタパネルの下端部から車体下側へ延びるロアピラーアウタとで構成され、
   上記ピラーレインフォースメントは、上記ピラーアウタパネルと上記ロアピラーアウタとに跨るように配置されており、
   上記ピラーアウタパネルは、左右のピラー間を結ぶヘッダ部と一体に形成されていることを特徴とする車両のピラー構造。
2. 請求項１に記載の車両のピラー構造において、
   上記棒状補強部材は、少なくとも上記ピラーアウタパネルと上記ロアピラーアウタとに跨るように配置されていることを特徴とする車両のピラー構造。
3. 請求項１又は２に記載の車両のピラー構造において、
   上記ピラーレインフォースメントを車体に対して水平な面で切ったときの断面形状が、該ピラーレインフォースメントの棒状補強部材が固定されている領域に亘り、上記車両転覆時のピラーの倒れ方向と略一致するように直線状に延びたものとなっていることを特徴とする車両のピラー構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両のピラー構造において、
   上記ピラーアウタとピラーインナとが複数の締結部材によって互いに締結されており、
   上記締結部材は、車体上下方向で上記棒状補強部材を挟むように配置されていることを特徴とする車両のピラー構造。
5. 請求項４に記載の車両のピラー構造において、
   上記締結部材に挟まれた領域には、車幅方向に延びるインパネレインフォースメントの端部が連結されていることを特徴とする車両のピラー構造。

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