JP5120409B2

JP5120409B2 - 車両用センターピラー

Info

Publication number: JP5120409B2
Application number: JP2010091975A
Authority: JP
Inventors: 崇八尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2030-04-13
Also published as: US8911004B2; US20130020833A1; CN102656079A; DE112011101325T5; JP2011219014A; WO2011128759A1

Description

本発明は、車両用センターピラーに関する。

従来、補強部材を備える車両用のピラーの技術が知られている。例えば、特許文献１には、中空閉断面状に形成されるクォーターピラーおよびクォーターピラー内に設けられたピラーリンフォースを備える自動車の後部車体構造の技術が開示されている。

特開２００２−３３１９５９号公報

ここで、センターピラーにおいて荷重が入力されるときの耐力を向上させることについて、なお検討の余地がある。例えば、車両上側からの荷重（斜め上からの荷重など）が入力されるときのセンターピラーの耐力を向上させることについて、従来十分な検討がなされていない。

本発明の目的は、車両上側からの荷重が入力されるときのセンターピラーの耐力を向上させることができる車両用センターピラーを提供することである。

本発明の車両用センターピラーは、車両の上下方向に延在し、前記車両の前後方向における前側および後側にそれぞれフランジ部を有するピラー本体と、前記前側のフランジ部と前記後側のフランジ部とを接続する補強部材とを備え、前記補強部材は、前記前後方向において前記前側のフランジ部と前記後側のフランジ部とを直線状に接続する所定接続部と、前記上下方向における前記所定接続部と異なる位置において前記車両の車幅方向に突出する突出部とを有し、前記所定接続部は、前記上下方向において、前記ピラー本体に隣接する窓枠の下端よりも上側であって、かつ前記窓枠の下端位置の近傍に配置されていることを特徴とする。

上記車両用センターピラーにおいて、前記補強部材は、シートベルトアンカが固定されるものであり、前記シートベルトアンカは、前記突出部において前記補強部材に連結されることが好ましい。

上記車両用センターピラーにおいて、前記補強部材は、前記上下方向に沿った複数の結合点において前記前側のフランジ部および前記後側のフランジ部のそれぞれと互いに結合されるものであり、前記結合点が、前記所定接続部に設定されていることが好ましい。

本発明にかかる車両用センターピラーは、車両の上下方向に延在し、車両の前後方向における前側および後側にそれぞれフランジ部を有するピラー本体と、前側のフランジ部と後側のフランジ部とを接続する補強部材とを備え、補強部材は、前後方向において前側のフランジ部と後側のフランジ部とを直線状に接続する所定接続部と、上下方向における所定接続部と異なる位置において車両の車幅方向に突出する突出部とを有し、所定接続部は、上下方向において、ピラー本体に隣接する窓枠の下端よりも上側であって、かつ窓枠の下端位置の近傍に配置されている。これにより、車両上側からの荷重が入力されるときのセンターピラーの弾性変形が抑制される。よって、本発明にかかる車両用センターピラーによれば、車両上側からの荷重が入力されるときのセンターピラーの耐力を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態にかかる車両用センターピラーの断面を示す図である。図２は、実施形態にかかる車両の概略構成を示す図である。図３は、センターピラーを車両の内側から見た図である。図４は、センターピラーの透視図である。図５は、実施形態にかかる車両用センターピラーの断面を示す他の図である。図６は、ベルトアンカリインフォースを示す平面図および断面図である。図７は、センターピラーの側面図である。図８は、ベルトアンカリインフォースの形状の一例を示す図である。図９は、荷重の入力によるセンターピラーの変形の一例を示す図である。図１０は、実施形態のセンターピラーにおける荷重の入力による変形を示す図である。図１１は、実施形態の変形例にかかるベルトアンカリインフォースを示す平面図および断面図である。

以下に、本発明にかかる車両用センターピラーの一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

（実施形態）
図１から図１０を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両用センターピラーに関する。図１は、本発明の実施形態にかかる車両用センターピラーの断面を示す図、図２は、実施形態にかかる車両の概略構成を示す図、図５は、実施形態にかかる車両用センターピラーの断面を示す他の図である。

本実施形態の車両用センターピラーは、上部あるいは斜め上からの入力に対する強度を確保するベルトアンカリインフォースを備える。ベルトアンカリインフォースは、センターピラーのピラーベルトラインより上部の断面内に配置されている。ベルトアンカリインフォースは、変形抵抗に対し質量効率良く形成され、かつ配置されている。具体的には、ベルトアンカリインフォースは、センターピラーのピラー本体における前後のフランジ部を直線状に接続する所定接続部を有する。この所定接続部により、センターピラーの断面形状の崩れ（変形）が抑制されることで、車両上側からの荷重が入力されるときのセンターピラーの耐力を向上させることができる。

図２において、符号１は、車両を示す。車両１は、フロントピラー１０、センターピラー２０およびリアピラー３０を備える。ルーフパネル４０は、フロントピラー１０、センターピラー２０およびリアピラー３０によって支持されている。センターピラー２０は、車両１の上下方向に延在している。

図３は、センターピラー２０を車両１の内側から見た図である。すなわち、図３には、センターピラー２０における車室内側が示されている。また、図４は、センターピラー２０の透視図である。以下の説明において、車幅方向における車内側を単に「内側」と記載し、車外側を単に「外側」と記載する。また、車両１の上下方向における上側を単に「上側」と記載し、車両１の上下方向における下側を単に「下側」と記載する。また、車両１の前後方向における前側を単に「前側」と記載し、車両１の前後方向における後側を単に「後側」と記載する。センターピラー２０における内側には、ベルトアンカ（シートベルトアンカ）５０が配置されている。ベルトアンカ５０は、シートベルトのスリップジョイントを支持するものである。

図４において、符号２３は、ベルトアンカリインフォース２３を示す。ベルトアンカリインフォース２３には、ベルトアンカ５０が結合され、固定される。図５は、図４におけるＡ−Ａ断面を示す図、図１は、図４におけるＢ−Ｂ断面を示す図、図６は、ベルトアンカリインフォース２３を示す平面図および断面図である。また、図７は、センターピラー２０の側面図である。図５および図６には、ベルトアンカリインフォース２３における同じ断面（Ａ−Ａ断面）が示されている。図１および図５に示すように、センターピラー２０は、センターピラーアウタ２１、センターピラーインナ２２、ベルトアンカリインフォース２３およびアウタリインフォース２４を有する。

センターピラーアウタ２１およびセンターピラーインナ２２は、センターピラー２０のピラー本体である。センターピラーアウタ２１およびセンターピラーインナ２２は、車両１の上下方向に延在している。センターピラーアウタ２１における前側および後側には、それぞれフランジ部が設けられている。前側に設けられたフランジ部であるアウタ前側フランジ部２１ａと、後側に設けられたフランジ部であるアウタ後側フランジ部２１ｂとの間には、外側に向けて突出する突出部２１ｃが形成されている。センターピラーアウタ２１は、センターピラー２０の延在する方向と直交する断面形状が、外側に向けて突出するハット形状となっている。

センターピラーインナ２２における前側および後側には、それぞれフランジ部が設けられている。前側に設けられたフランジ部であるインナ前側フランジ部２２ａと、後側に設けられたフランジ部であるインナ後側フランジ部２２ｂとの間には、内側に向けて突出する突出部２２ｃが形成されている。センターピラーインナ２２は、センターピラー２０の延在する方向と直交する断面形状が、内側に向けて突出するハット形状となっている。

ベルトアンカリインフォース２３は、ピラー本体における前側のフランジ部と後側のフランジ部とを接続する補強部材である。図１および図５に示すように、ベルトアンカリインフォース２３における前側および後側には、それぞれフランジ部が設けられている。前側に設けられたフランジ部であるアンカ前側フランジ部２３ａは、アウタ前側フランジ部２１ａおよびインナ前側フランジ部２２ａのそれぞれと車幅方向において互いに対向している。また、後側に設けられたフランジ部であるアンカ後側フランジ部２３ｂは、アウタ後側フランジ部２１ｂおよびインナ後側フランジ部２２ｂのそれぞれと車幅方向において互いに対向している。

図５に示すように、ベルトアンカリインフォース２３には、車幅方向に突出する突出部２３ｃが形成されている。突出部２３ｃは、アンカ前側フランジ部２３ａおよびアンカ後側フランジ部２３ｂよりも内側に突出している。突出部２３ｃにおける前側の端部および後側の端部には、稜線部２３ｄが形成されている。稜線部２３ｄは、上下方向に延在する稜線状（尾根状）に形成されている。稜線部２３ｄは、断面形状が略Ｕ字状であり、内側に向けて凸となっている。ベルトアンカリインフォース２３に突出部２３ｃおよび稜線部２３ｄが形成されていることで、センターピラー２０の耐力が強化される。なお、ベルトアンカリインフォース２３は、アンカ前側フランジ部２３ａおよびアンカ後側フランジ部２３ｂよりも外側に向けて突出する突出部を有していてもよい。

アウタリインフォース２４は、ピラー本体における前側のフランジ部と後側のフランジ部とを接続する補強部材として機能する。アウタリインフォース２４における前側および後側には、それぞれフランジ部が設けられている。前側に設けられたフランジ部であるリインフォース前側フランジ部２４ａと、後側に設けられたフランジ部であるリインフォース後側フランジ部２４ｂとの間には、外側に向けて突出する突出部２４ｃが形成されている。つまり、アウタリインフォース２４は、センターピラー２０の延在する方向と直交する断面形状が、外側に向けて突出するハット形状となっている。

各フランジ部は、車幅方向と直交しており、かつ互いに平行となっている。すなわち、アウタ前側フランジ部２１ａ、インナ前側フランジ部２２ａ、アンカ前側フランジ部２３ａおよびリインフォース前側フランジ部２４ａは、それぞれ車幅方向と直交しており、かつ車幅方向において互いに対向している。また、アウタ後側フランジ部２１ｂ、インナ後側フランジ部２２ｂ、アンカ後側フランジ部２３ｂおよびリインフォース後側フランジ部２４ｂは、それぞれ車幅方向と直交しており、かつ車幅方向において互いに対向している。

図５に示すように、センターピラーアウタ２１の突出部２１ｃとアウタリインフォース２４の突出部２４ｃとは、略平行となっている。また、センターピラーインナ２２の突出部２２ｃとベルトアンカリインフォース２３の突出部２３ｃとは略平行となっている。つまり、突出部２２ｃおよび突出部２３ｃにおいて、車幅方向の突出状態は対応しており、突出部２２ｃが内側に向けて凸となるように湾曲している部分では、これに対応して突出部２３ｃも内側に向けて湾曲しており、突出部２２ｃが外側に向けて凸となるように湾曲している部分では、これに対応して突出部２３ｃも外側に向けて湾曲している。

また、センターピラーアウタ２１の突出部２１ｃおよびセンターピラーインナ２２の突出部２２ｃは、車幅方向において互いに対向している。つまり、突出部２１ｃおよび突出部２２ｃは、それぞれ側突荷重の方向に対して直交している。

本実施形態のセンターピラー２０は、センターピラー２０の上部あるいは斜め上からの入力に対する強度が向上されている。図２や図７に示すように、センターピラー２０の上部からの荷重（Ｆ１）の入力や斜め上からの荷重（Ｆ２）の入力があった場合、図７に示すように、センターピラー２０における内側には、圧縮荷重が作用する。本実施形態では、ベルトアンカリインフォース２３に突出部２３ｃおよび稜線部２３ｄが形成されていることで、入力される荷重に対するセンターピラー２０の強度を向上させることができる。また、ベルトアンカリインフォース２３が複数の部材に分かれておらず、一体の部材であるため、入力される荷重に対するセンターピラー２０の強度を向上させることができる。

このように、センターピラー２０の上部あるいは斜め上からの入力に対し、圧縮入力側（内側）に稜線部２３ｄが配置されることは、耐力強化に有効な手段であるものの、変形初期にセンターピラー２０のベルトライン付近（図７の符号２０ａ参照）に弾性変形が発生して車両内倒れ方向の実耐力が低下するという問題がある。ここで、ベルトラインとは、車両１の図示しない窓枠の下端位置である。車両１には、センターピラー２０に隣接してドアが配置されるが、このドアに形成された窓枠の下端位置がベルトラインである。

図７に示すように、センターピラー２０の上下方向に沿った形状が、外側に向けて凸となるように湾曲する形状であると、センターピラー２０の上部あるいは斜め上からの荷重の入力によって、内側に圧縮荷重が入力される。この荷重による変形の初期に、センターピラー２０におけるベルトライン付近に弾性変形が発生する。ベルトアンカリインフォース２３の下端部の断面形状が、図８に示すように突出部２３ｃや稜線部２３ｄを有するものであると、この弾性変形が抑制されにくい。図８は、図４のＢ−Ｂ断面におけるベルトアンカリインフォース２３の形状の一例を示す図である。図８に示すように、センターピラー２０の耐力強化のために、ベルトアンカリインフォース２３の下端まで突出部２３ｃや稜線部２３ｄを形成することが考えられるが、このようにした場合、以下に図９を参照して説明するように、センターピラー２０の車両内倒れ方向の実耐力が低下しやすくなる。

図９は、荷重の入力によるセンターピラー２０の変形の一例を示す図である。センターピラー２０の上部あるいは斜め上からの荷重の入力によってセンターピラー２０のベルトライン付近が弾性変形すると、センターピラー２０において、断面サイズが車両横手方向（車幅方向）に縮小し、前後方向に延びるように変形が生じる。つまり、センターピラー２０において、前後方向に引っ張られた場合のように変形が生じる。ベルトアンカリインフォース２３において、突出部２３ｃや稜線部２３ｄが形成された形状でこの変形を抑制しようとすると、板厚アップ等が必要になり、質量が増加してしまう。

本実施形態のセンターピラー２０では、図１に示すように、ベルトアンカリインフォース２３が、断面形状が略直線状である所定接続部２３ｅを有する。所定接続部２３ｅは、車両１の上下方向において、突出部２３ｃや稜線部２３ｄとは異なる位置に形成されている。所定接続部２３ｅは、前後方向において、アウタ前側フランジ部２１ａおよびインナ前側フランジ部２２ａと、アウタ後側フランジ部２１ｂおよびインナ後側フランジ部２２ｂとを直線状に接続している。「直線状に接続する」とは、アンカ前側フランジ部２３ａとアンカ後側フランジ部２３ｂとを結ぶ仮想の直線に沿って所定接続部２３ｅが延在していることである。所定接続部２３ｅは、この仮想線に対して車幅方向（内側や外側）に湾曲していないことが好ましい。例えば、所定接続部２３ｅにおける車幅方向の中心線が、上記仮想線と一致することが好ましい。

所定接続部２３ｅは、センターピラー２０のピラー本体であるセンターピラーアウタ２１およびセンターピラーインナ２２の延在する方向である上下方向と直交する断面形状が略直線状となっている。ここで、断面形状が略直線状であるとは、例えば、車幅方向の厚みが一定であることを示す。なお、所定接続部２３ｅの断面形状は、直線状でなくてもよい。例えば、前後方向に沿って所定接続部２３ｅの車幅方向の厚みが変化してもよい。

所定接続部２３ｅは、前後方向に直線状に延在しているため、突出部２３ｃや稜線部２３ｄが形成された部分と比較して、前後方向の引っ張りに対する変形抵抗が大きい。よって、ベルトアンカリインフォース２３に所定接続部２３ｅが設けられていることで、センターピラー２０が前後方向に延びることが抑制される。図１０は、本実施形態のセンターピラー２０における荷重の入力による変形を示す図である。所定接続部２３ｅが前後方向の引っ張りに対して大きな変形抵抗を有することで、センターピラー２０の上部あるいは斜め上からの荷重の入力があった場合に、センターピラー２０において、断面サイズが車両横手方向に縮小する変形や、前後方向に延びる変形が抑制される。このように変形初期の弾性変形が抑制されることで、センターピラー２０の車両内倒れ方向の実耐力が増加する。よって、本実施形態のセンターピラー２０によれば、コストアップや質量アップすることなくセンターピラー２０の車両内倒れ方向の実耐力が増加する。

また、本実施形態では、所定接続部２３ｅは、ベルトアンカリインフォース２３における下端部、言い換えると、ベルトアンカリインフォース２３におけるベルトラインに最も近い位置に所定接続部２３ｅが形成されている。図４において、符号ＷＬは、ベルトラインを示す。ベルトアンカリインフォース２３は、センターピラー２０におけるベルトラインＷＬよりも上側に配置されており、下端部（Ｂ−Ｂ断面部分）に所定接続部２３ｅが形成されている。これにより、センターピラー２０のベルトラインＷＬ近傍における変形初期の弾性変形が効果的に低減される。

本実施形態のベルトアンカリインフォース２３は、上下方向に沿った複数の結合点においてセンターピラー２０のピラー本体であるセンターピラーアウタ２１およびセンターピラーインナ２２と互いに結合されている。図６において、符号ＷＰは、結合点を示す。結合点ＷＰは、各アンカ前側フランジ部２３ａおよび各アンカ後側フランジ部２３ｂに配置されている。各結合点ＷＰにおいて、ベルトアンカリインフォース２３のアンカ前側フランジ部２３ａは、アウタ前側フランジ部２１ａ、インナ前側フランジ部２２ａおよびリインフォース前側フランジ部２４ａとスポット溶接等によって互いに結合される。また、各結合点ＷＰにおいて、アンカ後側フランジ部２３ｂは、アウタ後側フランジ部２１ｂ、インナ後側フランジ部２２ｂおよびリインフォース後側フランジ部２４ｂとスポット溶接等によって互いに結合される。なお、結合点ＷＰにおける結合方法は、スポット溶接には限らず、他の公知の結合方法によってベルトアンカリインフォース２３のフランジ部とピラー本体のフランジ部とが結合されてもよい。

ベルトアンカリインフォース２３における突出部２３ｃには、取り付け穴２３ｆ，２３ｇが形成されている。ベルトアンカリインフォース２３には、少なくとも取り付け穴２３ｆ，２３ｇが形成される箇所において、センターピラーインナ２２に向けて突出する突出部２３ｃが形成されており、この突出部２３ｃがセンターピラーインナ２２の突出部２２ｃと面合わせされている。

取り付け穴２３ｆ，２３ｇは、車幅方向にベルトアンカリインフォース２３を貫通する貫通孔である。ベルトアンカ５０は、この二つの取り付け穴２３ｆ，２３ｇでボルト締結によってベルトアンカリインフォース２３に固定される。取り付け穴２３ｆはベルトアンカリインフォース２３の上部に、取り付け穴２３ｇはベルトアンカリインフォース２３の下部に形成されている。取り付け穴２３ｆには、ベルトアンカ５０の上部が、取り付け穴２３ｇにはベルトアンカ５０の下部がそれぞれ連結される。ベルトアンカ５０およびセンターピラーインナ２２には、それぞれ取り付け穴２３ｆ，２３ｇに対応する貫通孔が形成されている。ベルトアンカ５０とベルトアンカリインフォース２３がセンターピラーインナ２２を挟んだ状態で、この貫通孔および取り付け穴２３ｆあるいは取り付け穴２３ｇに挿入されたボルトにナットが締結されて共締めされることで、ベルトアンカ５０がセンターピラー２０に固定される。

本実施形態では、ベルトアンカリインフォース２３の下部にオープニングフランジである所定接続部２３ｅが形成されている。所定接続部２３ｅは、アンカ前側フランジ部２３ａおよびアンカ後側フランジ部２３ｂを含むものである。所定接続部２３ｅのアンカ前側フランジ部２３ａおよびアンカ後側フランジ部２３ｂにそれぞれ結合点ＷＰ（ＷＰ１、ＷＰ２）が設定されている。結合点ＷＰは、スポット溶接のスポット打点である。このように、所定接続部２３ｅによってスポット打点ＷＰ１，ＷＰ２が直線で連結されることで、センターピラー２０は前後方向の引張り荷重に対して大きな変形抵抗を有することができる。これにより、所定接続部２３ｅのアンカ前側フランジ部２３ａおよびアンカ後側フランジ部２３ｂに結合点ＷＰが設定されていない場合よりもセンターピラー２０のベルトラインＷＬ近傍における変形初期の弾性変形が効果的に低減される。

なお、本実施形態では、ベルトアンカリインフォース２３において所定接続部２３ｅが１カ所に形成されているが、これには限定されず、ベルトアンカリインフォース２３が複数の所定接続部２３ｅを有してもよい。

本実施形態では、全結合点ＷＰのうち一部の結合点ＷＰ（ＷＰ１，ＷＰ２）のみが所定接続部２３ｅに設定されているが、これには限定されず、全ての結合点ＷＰが所定接続部２３ｅに設定されてもよい。言い換えると、結合点ＷＰの少なくとも一部が所定接続部２３ｅに設定されていればよい。例えば、ベルトアンカリインフォース２３は、その上端と下端にフラットな所定接続部２３ｅを有し、上下方向の中間部に突出部２３ｃや稜線部２３ｄを有する形状であってもよい。この場合に、結合点ＷＰが所定接続部２３ｅにのみ設定されてもよい。

センターピラー２０のベルトラインＷＬ付近の弾性変形を抑制する観点からは、所定接続部２３ｅがベルトラインＷＬの近傍にあることが好ましい。また、上部あるいは斜め上からの入力によってセンターピラー２０において弾性変形が生じやすい箇所に所定接続部２３ｅが配置されてもよい。例えば、上下方向に沿って略一定で推移していたセンターピラー２０の断面積（中空部の断面積）が増加あるいは減少に転じる箇所に所定接続部２３ｅが配置されることができる。また、センターピラー２０において、車幅方向の傾斜が変化する箇所に所定接続部２３ｅが配置されてもよい。

本実施形態では、ベルトアンカリインフォース２３に所定接続部２３ｅが形成されていたが、これには限定されない。センターピラー２０のピラー本体の前側のフランジ部と後側のフランジ部とを接続する補強部材が、前側のフランジ部と後側のフランジ部とを直線状に接続する所定接続部を有していればよい。所定接続部は、例えば、アウタリインフォース２４に形成されてもよい。

（実施形態の変形例）
ベルトアンカリインフォース２３の形状は、上記実施形態（図６）のものには限定されない。ベルトアンカリインフォース２３は、例えば、図１１に示すような形状とされてもよい。図１１は、変形例にかかるベルトアンカリインフォースを示す平面図および断面図である。図１１に示すベルトアンカリインフォース２３は、図６に示すものと同様に、下部に所定接続部２３ｅを有しており、図６に示すベルトアンカリインフォース２３と同様の効果を奏することができる。

以上のように、本発明にかかる車両用センターピラーは、耐力の向上に有用であり、特に、車両内倒れ方向の実耐力の向上に適している。

１車両
２０センターピラー
２１センターピラーアウタ
２１ａアウタ前側フランジ部
２１ｂアウタ後側フランジ部
２２センターピラーインナ
２２ａインナ前側フランジ部
２２ｂインナ後側フランジ部
２３ベルトアンカリインフォース
２３ａアンカ前側フランジ部
２３ｂアンカ後側フランジ部
２３ｃ突出部
２３ｄ稜線部
２３ｅ所定接続部
５０ベルトアンカ
ＷＬベルトライン
ＷＰ結合点

Claims

車両の上下方向に延在し、前記車両の前後方向における前側および後側にそれぞれフランジ部を有するピラー本体と、
前記前側のフランジ部と前記後側のフランジ部とを接続する補強部材とを備え、
前記補強部材は、前記前後方向において前記前側のフランジ部と前記後側のフランジ部とを直線状に接続する所定接続部と、前記上下方向における前記所定接続部と異なる位置において前記車両の車幅方向に突出する突出部とを有し、
前記所定接続部は、前記上下方向において、前記ピラー本体に隣接する窓枠の下端よりも上側であって、かつ前記窓枠の下端位置の近傍に配置されている
ことを特徴とする車両用センターピラー。
前記補強部材は、シートベルトアンカが固定されるものであり、
前記シートベルトアンカは、前記突出部において前記補強部材に連結される
請求項１に記載の車両用センターピラー。
前記補強部材は、前記上下方向に沿った複数の結合点において前記前側のフランジ部および前記後側のフランジ部のそれぞれと互いに結合されるものであり、
前記結合点が、前記所定接続部に設定されている
請求項１に記載の車両用センターピラー。