JP5831130B2

JP5831130B2 - フロントピラー構造

Info

Publication number: JP5831130B2
Application number: JP2011233297A
Authority: JP
Inventors: 孝宏須崎; 崇八尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2031-10-24
Also published as: JP2013091359A

Description

本発明は、前席にスライドドアを備えた車両のフロントピラー構造に関する。

スライドドアを備えた自動車等の車両は、ロッカにレールを設置する。そのため、ロッカは、車幅方向外側が開放側となる凹状（開断面形状）に形成される。すなわち、ロッカには、車幅方向外側に開口する溝部が形成され、その溝部内にレールが設置される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−５４４４８号公報

しかしながら、ロッカが開断面形状に形成されていると、ロッカが閉断面形状に形成されている構成に比べて、その剛性が低下する。したがって、前席にスライドドアを備えた車両が前面衝突したときには、車体前方側から入力された荷重により、ロッカが変形してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、前席にスライドドアを備えた車両において、ロッカに対する荷重の入力を低減できるフロントピラー構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のフロントピラー構造は、スライドドアを移動可能に支持するロッカの車体前方側に下端部が取り付けられたフロントピラーインナパネルに、車体上方側へ延在するように設けられた断面「Ｕ」字状の縦柱と、前記フロントピラーインナパネルと前記縦柱とで構成された閉断面を仕切るように該縦柱内に配置されるとともに、車体前方側からホイールを介して前記縦柱に入力される荷重の入力位置よりも車体上方側で、かつ前記スライドドアにおけるインパクトビームの高さ位置と同一高さ位置に車体上下方向略中央部が位置するように前記フロントピラーインナパネルに取り付けられ、車体前後方向から見て、前記ホイールの車体上方側における一部分とオーバーラップしている補強部材と、前記補強部材の車体後方側で、かつ前記インパクトビームの高さ位置と同一高さ位置に配置され、前記スライドドアをロックするためのストライカと、を有することを特徴としている。

本発明によれば、前席にスライドドアを備えた車両において、ロッカに対する荷重の入力を低減させることができる。

前席にスライドドアを備えた自動車の概略側面図である。フロントピラーとロッカの構成を示す概略斜視図である。フロントピラーとロッカの構成を示す概略側面図である。バルクヘッドを車幅方向から見たときの側面図である。前突時におけるバルクヘッドの作用を示す概略側面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＯＵＴを車幅方向外側とする。

図１で示すように、本実施形態に係るフロントピラー構造１０は、前席がスライドドア１４とされた車両としての自動車１２に適用される。図２、図３で示すように、この自動車１２のロッカ１６は、車幅方向外側が開放側とされた開断面形状に形成されている。

すなわち、このロッカ１６には、車幅方向外側に開口する溝部１８が形成されており、その溝部１８内に、スライドドア１４を車体前後方向へ移動可能に支持するレール（図示省略）が設置されている。そして、ロッカ１６の車体前方側にはフロントピラー２０が配設されている。

フロントピラー２０は、車幅方向内側に配置され、ロッカ１６に車体下方側端部（下端部）が取り付けられたフロントピラーインナパネル（以下「インナパネル」という）２２と、インナパネル２２の外壁面２２Ａに接合された横断面ハット形状の縦柱２４と、インナパネル２２と縦柱２４とで構成された閉断面を仕切る（横断する）ように縦柱２４内に配置されるとともに、インナパネル２２の外壁面２２Ａに接合された縦断面ハット形状の補強部材としてのバルクヘッド２６と、を有している。

詳細には、縦柱２４は、水平方向に沿った断面で（平断面視で）車幅方向内側が開放側となるハット形状（正確な「Ｕ」字ではない断面「Ｕ」字状）に形成されている。そして、縦柱２４の車体前後方向側に一体に連設され、かつ車体上下方向に沿って延在する各フランジ部２４Ａが、インナパネル２２の車幅方向外側を向く外壁面２２Ａにスポット溶接等の接合手段によって接合されている。

なお、このとき、図３で示すように、縦柱２４の車体前方側を向く前壁面２４Ｂが、車幅方向から見た側面視で、ホイールハウス３０を構成するロッカ１６の車体前方側端面１６Ａよりも一定の間隔Ｌ（例えばＬ＝５０ｍｍ程度）だけ車体後方側へずれて配置されるように、縦柱２４がインナパネル２２の外壁面２２Ａに接合されている。

一方、バルクヘッド２６は、鉛直方向に沿った断面で（正断面視で）車幅方向内側が開放側となるハット形状（正確な「Ｕ」字ではない断面「Ｕ」字状）に形成されている。すなわち、このバルクヘッド２６は、図２〜図４で示すように、車幅方向外側に配置される平板状の外壁面２７Ａと車体上方側に配置される平板状の上壁面２７Ｂと車体下方側に配置される平板状の下壁面２７Ｃとを備えた本体部２７と、外壁面２７Ａの車体後方側端部から車幅方向内側に向かって一体に連設された平板状の側板２８と、を有している。

そして、上壁面２７Ｂの車幅方向内側端部には、車体上方側へ向かう取付部としてのフランジ部２６Ａが一体に連設され、下壁面２７Ｃの車幅方向内側端部には、車体下方側へ向かう取付部としてのフランジ部２６Ｂが一体に連設されている。つまり、このバルクヘッド２６は、各フランジ部２６Ａ、２６Ｂが、インナパネル２２の外壁面２２Ａにスポット溶接されることで、その外壁面２２Ａに接合されている（取り付けられている）。

また、本体部２７の外壁面２７Ａには、本体部２７の車体前後方向から入力される荷重に対する補強用として、車体前後方向に延在する複数（図示のものは２本）の凹部２７Ｄ（ビード部）が一体に形成されている。また、上壁面２７Ｂの車体前後方向両端部には、それぞれ車体上方側へ向かうフランジ部２７Ｅが一体に連設され、下壁面２７Ｃの車体前後方向両端部には、それぞれ車体下方側へ向かうフランジ部２７Ｆが一体に連設されている。

このバルクヘッド２６は、縦柱２４の内部に配置可能な大きさに形成されており、車体後方側に形成されたフランジ部２７Ｅ、２７Ｆは、縦柱２４の後壁面２４Ｃに内側から当接するようになっている。そして、車体前方側に形成されたフランジ部２７Ｅ、２７Ｆも、縦柱２４の前壁面２４Ｂに内側から当接するようになっており、車体前方側から入力された荷重によって縦柱２４が塑性変形される（潰される）際に、その縦柱２４の前壁面２４Ｂを内側から支持して、その変形を抑制するようになっている。

なお、図４で示すように、車幅方向から見た側面視で、車体前方側のフランジ部２７Ｅ、２７Ｆは、それぞれ外壁面２７Ａの車体前方側における辺縁部よりも一定の間隔Ｓ１、Ｓ２（例えばＳ１、Ｓ２＝１０ｍｍ程度）だけ車体前方側へ突出した位置に形成され、車体後方側のフランジ部２７Ｅ、２７Ｆは、それぞれ外壁面２７Ａと側板２８との連設部位よりも一定の間隔Ｓ３、Ｓ４（例えばＳ３、Ｓ４＝１０ｍｍ程度）だけ車体後方側へ突出した位置に形成されている。

また、図５で示すように、自動車１２の前面衝突時等に車体前方側からホイール４０（タイヤ）を介してフロントピラー２０（縦柱２４）に入力される荷重の入力位置（矢印Ａで示す）は、ロッカ１６の車体上方側の辺縁部１６Ｂよりも車体上方側へ離れた位置とされている。

そして、バルクヘッド２６の本体部２７は、そのフロントピラー２０（縦柱２４）に対する荷重入力位置（矢印Ａで示す）よりも更に車体上方側へ離れた位置に配置されている。すなわち、このバルクヘッド２６（本体部２７）は、下壁面２７Ｃとフランジ部２６Ｂとの連設部位が、ロッカ１６の辺縁部１６Ｂよりも、例えば１００ｍｍ以上車体上方側へ離れた位置に接合されている。

より詳細には、このバルクヘッド２６（本体部２７）は、外壁面２７Ａに一体に連設された側板２８の車体上下方向略中央部に、スライドドア１４を閉塞状態にロックするためのストライカ３２が、縦柱２４の後壁面２４Ｃと共締めされるように、インナパネル２２の外壁面２２Ａの車体上下方向における取付位置（スライドドア１４における後述するインパクトビーム３８の高さ位置と同一高さ位置）に接合されている。

また、図２、図３、図５で示すように、スライドドア１４の車体前方側端面には、ストライカ３２にロックされるロック機構部３４が設けられている。そして、スライドドア１４の内部には、そのロック機構部３４と同一高さ位置に、一対のインパクトビームエクステンション３６が車体前後方向に離れて配設されており、車体前方側のインパクトビームエクステンション３６は、ロック機構部３４と共締めされている。

また、スライドドア１４の内部には、車体前後方向に延在する円管状の補強部材であるインパクトビーム３８が配設されており、このインパクトビーム３８は、その両端部がそれぞれインパクトビームエクステンション３６に支持されている。つまり、この自動車１２においては、インパクトビーム３８、インパクトビームエクステンション３６、ロック機構部３４、ストライカ３２、側板２８の車体上下方向略中央部（バルクヘッド２６の本体部２７）が、同一高さ位置に配設されている。

以上のような構成のフロントピラー構造１０において、次にその作用について説明する。上記したように、フロントピラー２０を構成する縦柱２４の車体前方側を向く前壁面２４Ｂは、車幅方向から見た側面視で、ロッカ１６の車体前方側端面１６Ａよりも間隔Ｌだけ車体後方側へずれて配置されている。

ここで、縦柱２４の前壁面２４Ｂとロッカ１６の車体前方側端面１６Ａとが車体前後方向において同一位置に配置されていると、自動車１２の前面衝突時に、車体前方側からホイール４０を介して縦柱２４及びロッカ１６に衝突荷重が伝達される。すると、その縦柱２４において反力が生じ、その反力がロッカ１６に伝達される。つまり、このような構成であると、図５で示す後述する矢印Ｂ方向の曲げモーメントＭ１が増大する。

しかしながら、本実施形態に係るフロントピラー構造１０では、上記したように、縦柱２４の前壁面２４Ｂが、ロッカ１６の車体前方側端面１６Ａよりも間隔Ｌだけ車体後方側にずれて配置されている。したがって、図５で示すように、自動車１２が前面衝突すると、車体前方側からホイール４０を介して、縦柱２４よりも先にロッカ１６へ衝突荷重が入力される。よって、縦柱２４において反力は発生せず、ロッカ１６へ入力される荷重を低減させることができる。

なお、ロッカ１６には、ロッカ１６に伝達された荷重により、車幅方向を軸として、図示の矢印Ｂ方向へ曲げモーメントＭ１が発生する。また、ロッカ１６に続いて縦柱２４に衝突荷重が入力されるが、その縦柱２４に対する荷重入力位置は、図示の矢印Ａで示すように、車体上下方向におけるロッカ１６とバルクヘッド２６との間になる。つまり、バルクヘッド２６の本体部２７は、フロントピラー２０の縦柱２４への荷重入力位置よりも車体上方側に配置されている。

一方、自動車１２の前面衝突時には、スライドドア１４に車体後方側から車体前方側に向けて慣性力Ｆが作用する。ここで、インパクトビーム３８、インパクトビームエクステンション３６、ロック機構部３４、ストライカ３２、側板２８の車体上下方向略中央部（バルクヘッド２６の本体部２７）は、同一高さ位置に配設されている。

したがって、スライドドア１４のインパクトビーム３８から、インパクトビームエクステンション３６、ロック機構部３４、ストライカ３２を介して、側板２８の車体上下方向略中央部に、車体前方側へ向かう慣性力Ｆを効率よく伝達することができる。つまり、これにより、バルクヘッド２６の本体部２７に対して車体前方側へ向かう慣性力Ｆを効率よく伝達することができる。

したがって、矢印Ａで示すホイール４０からの荷重入力位置よりも車体上方側のフロントピラー２０の縦柱２４には、その内側から、バルクヘッド２６（本体部２７）によって、車幅方向を軸として、矢印Ｂ方向の曲げモーメントＭ１とは逆方向となる図示の矢印Ｃ方向へ曲げモーメントＭ２を発生させることができる。

よって、ロッカ１６に作用する矢印Ｂ方向への曲げモーメントＭ１を、縦柱２４に作用する矢印Ｃ方向への曲げモーメントＭ２によって打ち消す（キャンセルする）ことができ、ロッカ１６に対する荷重の入力を低減させることができる。つまり、これによれば、車幅方向外側が開放側とされた開断面形状のロッカ１６における前面衝突時の変形を抑制又は防止することができる。

しかも、バルクヘッド２６における各フランジ部２６Ａ、２６Ｂは、インナパネル２２にスポット溶接によって接合されているので、バルクヘッド２６（縦柱２４）に車体前方側から荷重が入力されても、そのバルクヘッド２６がインナパネル２２から離脱されることが抑制又は防止されている。そして、本体部２７の外壁面２７Ａには、複数の凹部２７Ｄ（ビード部）が一体に形成されている。

したがって、このバルクヘッド２６（本体部２７）により、インナパネル２２と縦柱２４とで構成する閉断面形状を適切に保持（維持）することができるとともに、スライドドア１４（インパクトビーム３８）から伝達される慣性力Ｆによる矢印Ｃ方向への曲げモーメントＭ２を適切に発生させることができる。

また、バルクヘッド２６が、上記した取付位置に配設されている場合、車体前後方向から見た正面視で、ホイール４０の車体上方側における一部分が、バルクヘッド２６の本体部２７とオーバーラップする。そして、バルクヘッド２６の本体部２７（上壁面２７Ｂ及び下壁面２７Ｃ）には、外壁面２７Ａよりも車体前方側へ突出するフランジ部２７Ｅ、２７Ｆが形成されている。

したがって、自動車１２の前面衝突時には、車体後方側へ移動するホイール４０により、縦柱２４を介して、少なくとも車体前方側のフランジ部２７Ｆ及び下壁面２７Ｃが車体後方側へ向かって塑性変形させられる（潰される）ことになる。

よって、車体前方側からホイール４０を介してロッカ１６へ入力される荷重を、バルクヘッド２６（本体部２７）によって、ある程度吸収する（低減させる）ことができ、ロッカ１６に作用する矢印Ｂ方向への曲げモーメントＭ１を低減させることができる。つまり、これによれば、車幅方向外側が開放側とされた開断面形状のロッカ１６における前面衝突時の変形を更に抑制又は防止することができる。

以上、本実施形態に係るフロントピラー構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係るフロントピラー構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、バルクヘッド２６をインナパネル２２の外壁面２２Ａに接合する接合手段としては、スポット溶接に限定されるものではなく、スポット溶接以上の強度を有する接合手段であればよい。

１０フロントピラー構造
１４スライドドア
１６ロッカ
２０フロントピラー
２２インナパネル（フロントピラーインナパネル）
２４縦柱
２６バルクヘッド（補強部材）
３８インパクトビーム
４０ホイール

Claims

スライドドアを移動可能に支持するロッカの車体前方側に下端部が取り付けられたフロントピラーインナパネルに、車体上方側へ延在するように設けられた断面「Ｕ」字状の縦柱と、
前記フロントピラーインナパネルと前記縦柱とで構成された閉断面を仕切るように該縦柱内に配置されるとともに、車体前方側からホイールを介して前記縦柱に入力される荷重の入力位置よりも車体上方側で、かつ前記スライドドアにおけるインパクトビームの高さ位置と同一高さ位置に車体上下方向略中央部が位置するように前記フロントピラーインナパネルに取り付けられ、車体前後方向から見て、前記ホイールの車体上方側における一部分とオーバーラップしている補強部材と、
前記補強部材の車体後方側で、かつ前記インパクトビームの高さ位置と同一高さ位置に配置され、前記スライドドアをロックするためのストライカと、
を有することを特徴とするフロントピラー構造。