JP5051320B2

JP5051320B2 - 車両の骨格構造

Info

Publication number: JP5051320B2
Application number: JP2011502524A
Authority: JP
Inventors: 健雄森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: JPWO2010100717A1; CN102216146B; US8235458B2; US20110304175A1; CN102216146A; WO2010100717A1

Description

本発明は、車両の側部構造に係り、特に、センターピラーとロッカとの接合部における車両の側部構造に関するものである。

たとえば、車両の前後方向略中央位置における側部では、センターピラーとロッカとが連結されている。このような車両の側部構造としては、たとえば図７に示す車両の側部構造がある。図７に示す車両の側部構造は、車両の側部に上下方向に延設されたセンターピラー７１を備えている。また、センターピラー７１の下端には、前後方向に延設されたロッカ７２が連結されている。また、センターピラー７１とロッカ７２との連結部では、センターピラー７１の下端部でロッカ７２の表面を覆っている。

また、このような車両の側部構造では、車両に側面衝突が生じた場合に、衝突によって生じたエネルギーをフロントドアやセンターピラーを介して車体全体に分散させて車室内の変形量を小さくする工夫がなされている。このため、たとえば、センターピラーの補強部材として、センターピラーの長手方向上側の厚板部とこの厚板部より板厚の小さい下側の薄板部とを備えたピラーリインホースを備えるピラー補強構造がある（たとえば、特許文献１参照）。このピラー補強構造では、厚板部と薄板部との結合部をセンターピラーの低所に位置させている。また、ピラーリインホースに対して、結合部を跨いで上下方向に延びるインナ部材を配設し、インナ部材の下端部を結合部とロッカ部との間に位置させている。
特開２００２−３４７６５５公報

ところが、上記特許文献１に開示されたピラー補強構造では、センターピラー７１の下端部が車両の前後方向を向いている。このため、車両に側面衝突が生じてセンターピラー７１に荷重が入力された際、センターピラー７１からロッカ７２に伝達される荷重は、ロッカ７２におけるセンターピラー７１が設けられた範囲の外側となってしまう。このため、ロッカ７２が座屈する際の変形をセンターピラー７１で十分に抑制することができず、ロッカの変形量が大きくなってしまうという問題があった。

そこで、本発明の課題は、側面衝突等によってセンターピラーからロッカに荷重が伝達されてロッカが座屈する際に、センターピラーによってロッカの変形を効率よく抑制することができ、もってロッカの変形量を小さくすることができる車両の側部構造を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る車両の側部構造は、車両の側部に上下方向に延設されたセンターピラーを備え、センターピラーの下端に連結され、前後方向に延設されたロッカを有する車両の側部構造であって、センターピラーにおけるロッカとの接合部には、車両の前後にそれぞれ位置する２本の稜線が形成されており、２本の稜線が、下方にいくほど、センターピラーの幅方向中央部を向いており、２本の稜線が互いに近接するように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る車両の側部構造においては、センターピラーにおけるロッカとの接合部における車両の前後にそれぞれ位置する２本の稜線が、下方にいくほど、センターピラーの幅方向中央部を向いており、２本の稜線が互いに近接するように構成されている。このため、センターピラーからロッカに荷重が伝達されてロッカが座屈する際、ロッカの座屈点は、センターピラーが設けられた範囲内となる。したがって、側面衝突等によってセンターピラーからロッカに荷重が伝達されてロッカが座屈する際に、センターピラーによってロッカの変形を効率よく抑制することができ、もってロッカの変形量を小さくすることができる。

また、ロッカにおけるセンターピラーが連結された連結範囲内であり、車幅方向外側の下方位置に、ロッカが座屈する際の起点となる脆弱部が形成されていることが好ましい。

こうすると、センターピラーからロッカに荷重が伝達されてロッカが座屈する際、ロッカの座屈点が脆弱部となる。この脆弱部は、センターピラーが設けられた範囲内に形成されているので、側面衝突等によってセンターピラーからロッカに荷重が伝達されてロッカが座屈する際に、センターピラーによってロッカの変形を効率よく抑制することができ、もってロッカの変形量を小さくすることができる。

ここで、脆弱部が、ロッカに形成されたビードである態様とすることができる。

このように、脆弱部がロッカに形成されたビードであることにより、脆弱部を容易に形成することができる。

また、脆弱部が、ロッカにおける他の部位より肉厚が薄い薄板とされて形成されている態様とすることができる。

このように、脆弱部がロッカにおける他の部位より肉厚が薄い薄板とされて形成されていることにより、脆弱部を容易に形成することができる。

本発明に係る車両の側部構造によれば、側面衝突等によってセンターピラーからロッカに荷重が伝達されてロッカが座屈する際に、センターピラーによってロッカの変形を効率よく抑制することができ、もってロッカの変形量を小さくすることができる。

図１は、第１の実施形態に係る車両の側部構造の斜視図である。図２（ａ）は、本実施形態に係る車両の側部構造における荷重の流れを示す斜視図、（ｂ）は、ロッカが座屈を開始する座屈点を説明する斜視図である。図３（ａ）は、従来の車両の側部構造における荷重の流れを示す斜視図、（ｂ）は、ロッカが座屈を開始する座屈点を説明する斜視図である。図４（ａ）は、本実施形態に係る車両の側部構造におけるロッカの座屈状態を示す平面図、（ｂ）は、従来の車両の側部構造におけるロッカの座屈状態を示す平面図である。図５は、第２の実施形態に係る車両の側部構造の斜視図である。図６は、第３の実施形態に係る車両の側部構造の斜視図である。図７は、従来の車両の側部構造の斜視図である。

符号の説明

１，３，５…ロッカ、２，４，６センターピラー、１１…ロッカアウタ部材、１２…ロッカインナ部材、１３…ロッカアウタ部材本体、１４…アウタ上方フランジ、１５…アウタ下方フランジ、１６…ロッカインナ部材本体、１７…インナ上方フランジ、１８…インナ下方フランジ、２１…ピラーアウタ部材、２２…ピラーインナ部材、２３…上下方向フランジ部材、２４…前方稜線、２５…後方稜線、２６…下方フランジ、３９…座屈ビード、５３…ロッカアウタ部材本体、５３Ａ…上面、５３Ｂ…側面、５３Ｃ…下面、５３Ｄ…上外面、５３Ｅ…下外面、Ｆ…衝突エネルギー、Ｌ…荷重、Ｗ…座屈点、Ｙ，Ｙ１〜Ｙ５…溶接点、ＹＣ…下端溶接点。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

図１は、第１の実施形態に係る車両の側部構造の斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両の側部構造は、車両の前後方向に延設されているロッカ１を備えている。また、車両の側部構造は、車両の上下方向に延設されているセンターピラー２を備えている。センターピラー２は、車両の側部に上下方向に延設されている。また、センターピラー２の下端には、ロッカ１が連結されている。

ロッカ１は、車両の外側に配置されるロッカアウタ部材１１および車両の内側に配置されるロッカインナ部材１２を備えている。ロッカアウタ部材１１は、車両の前後方向に延設されたロッカアウタ部材本体１３を備えており、ロッカアウタ部材本体１３の上下には、車両の前後方向に延設されたアウタ上方フランジ１４およびアウタ下方フランジ１５がそれぞれ設けられている。また、ロッカインナ部材１２は、車両の前後方向に延設されたロッカインナ部材本体１６を備えており、ロッカインナ部材本体１６の上下には、車両の前後方向に延設されたインナ上方フランジ１７およびインナ下方フランジ１８がそれぞれ設けられている。

このアウタ上方フランジ１４とインナ上方フランジ１７、およびアウタ下方フランジ１５とインナ下方フランジ１８とが溶接されることによりロッカアウタ部材１１とロッカインナ部材１２とが一体とされている。また、ロッカ１におけるロッカアウタ部材本体１３とロッカインナ部材本体１６とで構成されるロッカ本体部分の断面形状は、略六角形状とされている。

センターピラー２は、車両の外側に配置される断面略コ字形状のピラーアウタ部材２１と、車両の内側に配置されるピラーインナ部材２２とを備えている。これらのピラーアウタ部材２１およびピラーインナ部材２２は、いずれも上下方向に延設されている。また、ピラーアウタ部材２１における側縁部には、上下方向フランジ部材２３が設けられている。この上下方向フランジ部材２３も、上下方向に延設されている。

上下方向フランジ部材２３は、ピラーアウタ部材２１と一体に形成されており、ピラーインナ部材２２と上下方向フランジ部材２３とが溶接されることによってピラーアウタ部材２１とピラーインナ部材２２とが接合されている。また、ピラーインナ部材２２の下端部における車両内側面は、ロッカ１におけるアウタ上方フランジ１４に溶接されて接合されている。

さらに、ピラーアウタ部材２１における下端部には、車両の前後にそれぞれ位置する２本の稜線である前方稜線２４および後方稜線２５が設けられている。前方稜線２４は、車両の内側の方が車両前方に位置しており、下方に移行するにしたがって、車両の後方に移行する状態で配置されている。また、後方稜線２５は、車両の内側の方が車両後方に位置しており、下方に移行するにしたがって、車両の前方に移行する状態で配置されている。このように、前方稜線２４および後方稜線２５は、いずれも下方にいくほど、センターピラーの幅方向中央部を向いて形成されており、互いに近接するように構成されている。

また、ピラーアウタ部材２１の下端には、下方フランジ２６が設けられている。下方フランジ２６は、ピラーアウタ部材２１における下端面の縁部に沿って形成されている。下方フランジ２６は、ロッカ１におけるロッカアウタ部材本体１３の上面および側面との間で、複数の溶接点Ｙにおける溶接によって接合されている。本発明におけるセンターピラーにおけるロッカとの連結部には、ピラーアウタ部材２１の下端面および下方フランジ２６が含まれる。

複数の溶接点Ｙは、センターピラー２の幅方向中央位置を中心として対称に配置されている。また、センターピラー２の幅方向中央位置において、前方稜線２４と後方稜線２５とが合流している。センターピラー２の幅方向中央位置であって、前方稜線２４と後方稜線２５との合流地点となる位置の側方にも、溶接点Ｙが配置されている。

以上の構成を有する本実施形態に係る車両の側部構造の作用について説明する。本実施形態に係る車両の側部構造においては、車両に側面衝突が生じると、センターピラー２に衝突エネルギーＥが入力される。センターピラー２に入力された衝突エネルギーＥは、荷重Ｌとなってロッカ１に伝達され、ロッカ１を介して車体全体に分散される。

ここで、センターピラー２からロッカ１に荷重が伝達される際、図２に示すように、荷重Ｌは、センターピラー２の稜線に沿ってロッカ１に伝達される。本実施形態に係る車両の側部構造では、センターピラー２における前方稜線２４および後方稜線２５は、いずれも下方にいくほど、センターピラー２の幅方向中央部を向いて形成されており、互いに近接するように構成されている。さらには、前方稜線２４と後方稜線２５とは、センターピラー２の幅方向略中央位置で合流している。

このため、図２（ｂ）に示すように、センターピラー２からロッカ１に荷重Ｌが伝達されてロッカ１が座屈する際、ロッカ１の座屈点Ｗは、センターピラー２の幅方向略中央位置となる。これに対して、たとえば図７に示す従来のセンターピラー７１では、図３（ａ）に示すように、センターピラー７１からロッカ７２に荷重Ｌが伝達されてロッカ７２が座屈する際、図３（ｂ）に示すように、ロッカ７２の座屈点Ｗは、センターピラー７１が設けられた範囲から外れた位置となる。

したがって、図７に示す従来の車両の側部構造では、図４（ｂ）に示すように、ロッカ７２の座屈点Ｗは、センターピラー７１が設けられた範囲の外側となることにより、センターピラー７１によるロッカ７２の抑制力が小さくなる。その結果、ロッカ７２の変形量が大きくなってしまう。これに対して、本実施形態に係る車両の側部構造では、図４（ａ）に示すように、ロッカ１の座屈点Ｗがセンターピラー２の幅方向略中央位置となることにより、ロッカ１の座屈をセンターピラー２によって好適に抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態に係る車両の側部構造の斜視図である。図５に示すように、本実施形態に係る車両の側部構造は、車両の前後方向に延設されているロッカ３を備えている。また、車両の側部構造は、車両の上下方向に延設されているセンターピラー４を備えている。センターピラー４は、車両の側部に上下方向に延設されている。また、センターピラー４の下端には、ロッカ３が連結されている。

ロッカ３は、上記第１の実施形態と同様、ロッカアウタ部材３１およびロッカインナ部材３２を有しており、ロッカアウタ部材３１は、ロッカアウタ部材本体３３を備えている。ロッカアウタ部材本体３３に上下には、アウタ上方フランジ３４およびアウタ下方フランジ３５がそれぞれ設けられている。また、ロッカインナ部材３２は、ロッカインナ部材本体３６を備えており、ロッカインナ部材本体３６の上下には、インナ上方フランジ３７およびインナ下方フランジ３８がそれぞれ設けられている。

さらに、ロッカアウタ部材３１のロッカアウタ部材本体３３におけるセンターピラー４が設けられた範囲内であり、センターピラー４の幅方向略中央位置には、ロッカ３が座屈する際の起点となる脆弱部である座屈ビード３９が形成されている。座屈ビード３９は、ロッカアウタ部材本体３３における車両外側下方稜線を凹ませることによって形成されている。

また、センターピラー４は、車両の外側に配置される断面略コ字形状のピラーアウタ部材４１と、車両の内側に配置されるピラーインナ部材４２とを備えている。これらのピラーアウタ部材４１およびピラーインナ部材４２は、いずれも上下方向に延設されている。また、ピラーアウタ部材４１における側縁部には、上下方向フランジ部材４３が設けられている。この上下方向フランジ部材４３も、上下方向に延設されている。

上下方向フランジ部材４３は、ピラーアウタ部材４１と一体に形成されており、ピラーインナ部材４２と上下方向フランジ部材４３とが溶接されることによってピラーアウタ部材４１とピラーインナ部材４２とが接合されている。また、ピラーインナ部材４２の下端部における車両内側面は、ロッカ３におけるアウタ上方フランジ３４に溶接されて接合されている。

また、ピラーアウタ部材４１の下端には、下方フランジ４６が設けられている。下方フランジ４６におけるロッカアウタ部材本体３３の外側面との接合面の形状は、上辺が下辺よりも長い略台形状をなしている。下方フランジ４６は、ロッカ３におけるロッカアウタ部材本体３３の上面および側面との間で、複数の溶接点Ｙにおける溶接によって接合されている。ここで、下方フランジ４６におけるロッカアウタ部材本体３３の外側面との接合面では、上辺の近傍位置で上辺に沿って複数の溶接点Ｙが並設されている。さらに、下辺の近傍位置では、センターピラー４の幅方向略中央位置に下端溶接点ＹＣが設けられている。このセンターピラー４の幅方向略中央位置に設けられた下端溶接点ＹＣと、ロッカアウタ部材本体３３に形成された座屈ビード３９は、近接した状態で形成されている。こうして、下端溶接点ＹＣは、ロッカアウタ部材本体３３における車両外側の稜線のいずれの位置よりも、座屈ビード３９に近い位置に配置されている。

以上の構成を有する本実施形態に係る車両の側部構造においては、車両に側面衝突が生じると、センターピラー４に衝突エネルギーが入力される。センターピラー４に入力された衝突エネルギーは、荷重となってロッカ３に伝達され、ロッカ３を介して車体全体に分散される。

ここで、ロッカ３とセンターピラー４との下端溶接点ＹＣと、ロッカ３に形成された座屈ビード３９は近接した状態で配置されている。さらには、下端溶接点ＹＣは、ロッカアウタ部材本体３３における車両外側の稜線のいずれの位置よりも、座屈ビード３９に近い位置に配置されている。

このため、センターピラー４からロッカ３のロッカアウタ部材本体３３における車両外側の稜線のいずれの位置荷重が伝達されるよりも先に座屈ビード３９に荷重が達される。このように、ロッカアウタ部材本体３３における車両外側の稜線のいずれの位置荷重が伝達されるよりも先に座屈ビード３９に荷重が達されることにより、ロッカ３は、座屈ビード３９を中心に座屈する。このとき、座屈ビード３９はセンターピラー４が設けられた位置に範囲内であり、センターピラー４の幅方向略中央位置に配置されている。したがって、ロッカ３の座屈をセンターピラー４によって好適に抑制することができる。

なお、本実施形態では、脆弱部として、ロッカアウタ部材本体３３におけるセンターピラー４の幅方向略中央位置に座屈ビード３９を形成しているが、座屈ビード３９に代えて、穿孔部を形成する態様とすることもできる。あるいは、脆弱部を形成するために、薄肉化したり、他の部位の強度を向上させたりする態様とすることができる。

続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、第３の実施形態に係る車両の側部構造の斜視図である。図６に示すように、本実施形態に係る車両の側部構造は、車両の前後方向に延設されているロッカ５を備えている。また、車両の側部構造は、車両の上下方向に延設されているセンターピラー６を備えている。センターピラー６は、車両の側部に上下方向に延設されている。また、センターピラー６の下端には、ロッカ５が連結されている。

ロッカ５は、上記第１の実施形態と同様、ロッカアウタ部材５１およびロッカインナ部材５２を有しており、ロッカアウタ部材５１は、ロッカアウタ部材本体５３を備えている。ロッカアウタ部材本体５３に上下には、アウタ上方フランジ５４およびアウタ下方フランジ５５がそれぞれ設けられている。

また、ロッカインナ部材５２は、ロッカインナ部材本体５６を備えており、ロッカインナ部材本体５６の上下には、インナ上方フランジ５７およびインナ下方フランジ５８がそれぞれ設けられている。ロッカ５は、ロッカアウタ部材５１とロッカインナ部材５２とが上方フランジ５４，５７および下方フランジ５５，５８がそれぞれ溶接固定されて形成されている。

ロッカ５におけるロッカアウタ部材本体５３の外側面には５つの面が形成されており、ロッカアウタ部材本体５３には、上面５３Ａ、側面５３Ｂ、下面５３Ｃのほか、傾斜面となる上外面５３Ｄおよび下外面５３Ｅを備えている。上外面５４Ｄは、上面５３Ａと側面５３Ｂとの間に形成され、下外面５３Ｅは、側面５３Ｂと下面５３Ｃとの間に形成されている。

また、センターピラー６は、車両の外側に配置される断面略コ字形状のピラーアウタ部材６１と、車両の内側に配置されるピラーインナ部材６２とを備えている。これらのピラーアウタ部材６１およびピラーインナ部材６２は、いずれも上下方向に延設されている。また、ピラーアウタ部材６１における側縁部には、上下方向フランジ部材６３が設けられている。この上下方向フランジ部材６３も、上下方向に延設されている。

上下方向フランジ部材６３は、ピラーアウタ部材６１と一体に形成されており、ピラーインナ部材６２と上下方向フランジ部材６３とが溶接されることによってピラーアウタ部材６１とピラーインナ部材６２とが接合されている。また、ピラーインナ部材６２の下端部における車両内側面は、ロッカ５におけるアウタ上方フランジ５４に溶接されて接合されている。

さらに、ピラーアウタ部材６１における下端部には、車両の前後にそれぞれ位置する２本の稜線である前方稜線６４および後方稜線６５が設けられている。これらの前方稜線２４および後方稜線２５は、上記第１の実施形態と同様に、いずれも下方にいくほど、センターピラーの幅方向中央部を向いて形成されており、互いに近接するように構成されている。

また、ピラーアウタ部材６１の下端には、下方フランジ６６が設けられている。下方フランジ６６は、ロッカアウタ部材本体５３の上面５３Ａ、上外面５４Ｄ、および側面５３Ｂの一部を覆って配設されている。さらに、下方フランジ６６は、ロッカアウタ部材本体５３の上外面５４Ｄおよび側面５３Ｂに対して複数、本実施形態では５つの溶接点Ｙ１〜Ｙ５で溶接固定されている。

下方フランジ６６とロッカアウタ部材本体５３との溶接点Ｙ１〜Ｙ５のうち、第１溶接点Ｙ１および第５溶接点Ｙ５は、ロッカアウタ部材本体５３の上外面５３Ｄに配置されている。また、第１溶接点Ｙ１は、センターピラー６におけるピラーアウタ部材６１の前方に配置されており、第５溶接点Ｙ５は、センターピラー６におけるピラーアウタ部材６１の後方に配置されている。

さらに、第２溶接点Ｙ２、第３溶接点Ｙ３、および第４溶接点Ｙ４は、いずれもロッカアウタ部材本体５３の側面５３Ｂに配置されている。このうち、第３溶接点Ｙ３は、センターピラー６の外側であって、センターピラー６の幅方向略中央位置に配置されている。また、第２溶接点Ｙ２は、第１溶接点Ｙ１と第３溶接点Ｙ３との間に配置されており、第４溶接点Ｙ４は、第３溶接点Ｙ３と第５溶接点Ｙ５との間に配置されている。

以上の構成を有する本実施形態に係る車両の側部構造においては、車両に側面衝突が生じると、センターピラー６に衝突エネルギーが入力される。センターピラー６に入力された衝突エネルギーは、荷重となってロッカ５に伝達され、ロッカ５を介して車体全体に分散される。

ここで、上記第１の実施形態と同様、センターピラー６における前方稜線６４および後方稜線６５は、いずれも下方にいくほど、センターピラー６の幅方向中央部を向いて形成されており、互いに近接するように構成されている。このため、ロッカ５が座屈する際の座屈点は、センターピラー６の幅方向略中央位置となるので、ロッカ５の座屈をセンターピラー６によって好適に抑制することができる。

さらに、本実施形態では、ロッカ５におけるロッカアウタ部材本体５３の側面５３Ｂのほか傾斜面である上外面５３Ｄにもセンターピラー６の下方フランジ６６が溶接固定されている。このため、センターピラー６からロッカ５に伝達される荷重をセンターピラー６の幅方向中央部により確実に集中させることができる。

他方、上記第２の実施形態では、脆弱部としてビード３９を設けているが、他の態様とすることもできる。たとえば、肉厚を他の部分よりも肉厚が薄い薄板として脆弱部とする態様とすることができる。あるいは、切欠きを形成することによって脆弱部とすることもできる。さらには、脆弱部以外の部分に焼入れ等することによって剛性を高めることにより、脆弱部を形成することもできる。

本発明は、車両の側部構造に係り、特に、センターピラーとロッカ部材との接合部における車両の側部構造に利用することができる。

Claims

車両の側部に上下方向に延設されたセンターピラーを備え、前記センターピラーの下端に連結され、前後方向に延設されたロッカを有する車両の側部構造であって、
前記センターピラーにおける前記ロッカとの接合部には、前記車両の前後にそれぞれ位置する２本の稜線が形成されており、
前記２本の稜線が、下方にいくほど、前記センターピラーの幅方向中央部を向いており、前記２本の稜線が互いに近接するように構成されていることを特徴とする車両の側部構造。
前記ロッカにおける前記センターピラーが連結された連結範囲内であり、車幅方向外側の下方位置に、前記ロッカが座屈する際の起点となる脆弱部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の側部構造。
前記脆弱部が、前記ロッカに形成されたビードである請求項２に記載の車両の側部構造。
前記脆弱部は、前記ロッカにおける他の部位より肉厚が薄い薄板とされて形成されている請求項２に記載の車両の側部構造。