JP6016246B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、センターピラーをＣＦＲＰ製のセンターピラーアッパーとアルミニウム鋳物製のセンターピラーロアとで構成した自動車の車体構造に関する。

２ドアクーペタイプの炭素繊維強化樹脂製の車体において、アンダーボディの側壁部から起立するセンターピラーの上端と、アンダーボディの側壁部から起立するリヤピラー（リヤウインドシールド用フレーム）の上端とを結合し、三角形状のトラス構造とすることで車体剛性を高めるものが、下記特許文献１により公知である。

また自動車の各ピラーの中程よりも上側部分およびルーフ部を繊維強化樹脂で一体成形した車体上部体と、各ピラーの中程よりも下側部分およびフロア部を金属で構成した車体下部体とを備え、車体上部体のピラーの下端を車体下部体のピラーの上端に嵌合して接着により固定したものが、下記特許文献２により公知である。

特許第４８１１１８０号公報 特開２０１１−８８４９３号公報

ところで、側面衝突の衝突荷重がセンターピラーの下部に入力したとき、センターピラーが車幅方向内側に変形して車室空間を狭めるのを防止するために、車体重量の増加を最小限に抑えながらセンターピラーの曲げ強度を高めることが望ましい。しかしながら、上記特許文献１および前記特許文献２に記載されたものは、側面衝突時のセンターピラーの曲げモードを考慮した材料の配置を採用していないため、重量の増加と引き換えにセンターピラーの強度を高めない限り、側面衝突の衝突荷重によるセンターピラーの車幅方向内側への変形を阻止できない可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、重量の増加を最小限に抑えながら側面衝突の衝突荷重に対するセンターピラーの強度を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、センターピラーをＣＦＲＰ製のセンターピラーアッパーとアルミニウム鋳物製のセンターピラーロアとで構成し、前記センターピラーアッパーにリヤドアの上部ヒンジを設けるとともに、前記センターピラーロアに前記リヤドアの下部ヒンジを設け、側面衝突の衝撃を吸収する衝撃吸収部材を前記上部ヒンジおよび前記下部ヒンジ間に前記センターピラーアッパーおよび前記センターピラーロアの接合部を跨ぐように設けたことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記衝撃吸収部材を、前記センターピラーの車幅方向外面、フロントドアの後端部または前記リヤドアの前端部に設けたことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記衝撃吸収部材は、内部に格子状のリブを備えるＣＦＲＰ製あるいはアルミニウム鋳物製の箱体であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記下部ヒンジの下方に第２の衝撃吸収部材を設けたことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

請求項１の構成によれば、センターピラーはＣＦＲＰ製のセンターピラーアッパーとアルミニウム鋳物製のセンターピラーロアとで構成される。シートベルトの取付部等が設けられるセンターピラーロアは比較的に複雑な形状が要求されるため、それを成形性が低いＣＦＲＰ製ではなくアルミニウム鋳物製とすることで成形性が確保され、かつＣＦＲＰ製とするよりも高い強度が得られるが、アルミニウム鋳物は鋼板に比べて延性が低いため、側面衝突の衝突荷重が入力した場合に比較的に低い荷重で破壊する可能性がある。しかしながらセンターピラーアッパーにリヤドアの上部ヒンジを設けるとともに、センターピラーロアにリヤドアの下部ヒンジを設け、上部ヒンジおよび下部ヒンジ間に側面衝突の衝撃を吸収する衝撃吸収部材を配置したので、側面衝突の衝突エネルギーの一部を衝撃吸収部材で吸収することで、重量の増加を最小限に抑えながらセンターピラーロアに入力する荷重を低減して破壊を防止することができ、しかもセンターピラーおよびリヤドア間の空間を利用して衝撃吸収部材を容易に配置することができる。また衝撃吸収部材を、センターピラーアッパーおよびセンターピラーロアの接合部を跨ぐように設けたので、強度が低下する前記接合部に入力する衝突荷重を低減してセンターピラーの変形を一層確実に防止することができる。

また請求項２の構成によれば、衝撃吸収部材を、センターピラーの車幅方向外面、フロントドアの後端部またはリヤドアの前端部に設けたので、センターピラー、フロントドアの後端部およびリヤドアの前端部に挟まれた空間への衝撃吸収部材の取り付けが容易になる。

また請求項３の構成によれば、衝撃吸収部材は、内部に格子状のリブを備えるＣＦＲＰ製あるいはアルミニウム鋳物製の箱体であるので、格子状のリブの圧壊により衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。

また請求項４の構成によれば、下部ヒンジの下方に第２の衝撃吸収部材を設けたので、センターピラーの下端の車体への接合部に入力する衝突エネルギーを吸収してセンターピラーの変形を一層確実に防止することができる。

自動車の車体中央部の側面図。（第１の実施の形態） 図１の２−２線断面図。（第１の実施の形態） 図１の３−３線断面図。（第１の実施の形態） 衝撃吸収部材の斜視図。（第１の実施の形態） 図３に対応する図。（第２の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。尚、本明細書において前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。

図１は自動車の車体の左側面を示すもので、前後方向に延びる左右一対のサイドシル１１，１１から左右一対のセンターピラー１２，１２が起立しており、左右のセンターピラー１２，１２の上端が左右一対のルーフサイドレール１３，１３に接続される。センターピラー１２は、上端がルーフサイドレール１３に接続された上側のセンターピラーアッパー１４と、下端がサイドシル１１に接続された下側のセンターピラーロア１５とからなり、センターピラーアッパー１４の下端がセンターピラーロア１５の上端に接続される。サイドシル１１、ルーフサイドレール１３およびセンターピラーアッパー１４はＣＦＲＰ（カーボン繊維強化樹脂）製であり、センターピラーロア１５はアルミニウム合金の鋳造製である。

サイドシル１１の前部、センターピラー１２、ルーフサイドレール１３の前部および図示せぬフロントピラーにより囲まれたフロントドア開口１６にフロントドア１７が配置され、サイドシル１１の後部、センターピラー１２、ルーフサイドレール１３の後部および図示せぬリヤピラーにより囲まれたリヤドア開口１８にリヤドア１９が配置される。

図１〜図３に示すように、サイドシル１１およびフロアパネル２０は、車体外側に位置するアウタースキン２１および車体内側に位置するインナースキン２２をサイドシル１１の車幅方向外面において接合フランジ２１ａ，２２ａで接合して一体に形成されており、フロアパネル２０の内部にはアウタースキン２１およびインナースキン２２間に挟まれた波板状のコア２３が配置される。

アルミニウム合金で鋳造されたセンターピラーロア１５は、前面、後面および車幅方向外面が閉塞して車幅方向内面が開放した部材であり、その内部に上下方向に延びる複数の縦リブ１５ａ，１５ａと、水平方向に延びる複数の横リブ１５ｂ…とが形成される。センターピラーロア１５の下端には前後方向に延びる溝部１５ｃが形成されており、この溝部１５ｃがサイドシル１１の上半部を構成するインナースキン２２に上方から嵌合して接着等により固定される。またセンターピラーロア１５の上端には上面が開放する筒状部１５ｄが形成されており、この筒状部１５ｄの外周に筒状のセンターピラーアッパー１４の下部の内周が嵌合して接着等により固定される。

センターピラーロア１５の水平断面は、最も車幅方向外側に突出する平坦部１５ｅと、平坦部１５ｅの前縁から車幅方向内側に窪む前側段部１５ｆと、平坦部１５ｅの後縁から車幅方向内側に窪む後側段部１５ｇとを備える。フロントドア１７のアウターパネル１７ａおよびインナーパネル１７ｂを接続する後縁１７ｃと、リヤドア１９のアウターパネル１９ａおよびインナーパネル１９ｂを接続する前縁１９ｃとは、センターピラー１２の車幅方向外側において相互に対向する。

センターピラーアッパー１４の外面に２本のボルト２４，２４で上部ヒンジ２５が固定されており、この上部ヒンジ２５は２本のボルト２６，２６でリヤドア１９のインナーパネル１９ｂの前面に固定される。またセンターピラーロア１５の外面に２本のボルト２７，２７で下部ヒンジ２８が固定されており、この下部ヒンジ２８は２本のボルト２９，２９でリヤドア１９のインナーパネル１９ｂの前面に固定される。上部ヒンジ２５および下部ヒンジ２８は、センターピラーアッパー１４およびセンターピラーロア１５の接合部３０の上側および下側にそれぞれ配置される。

上部ヒンジ２５および下部ヒンジ２８に挟まれたセンターピラー１２の車幅方向外面にＣＦＲＰ製の衝撃吸収部材３１が設けられ、下部ヒンジ２８の下方のセンターピラー１２の車幅方向外面にＣＦＲＰ製の第２の衝撃吸収部材３２が設けられる。衝撃吸収部材３１および第２の衝撃吸収部材３２は同一構造のもので、車幅方向内面が開放したトレー状の外郭部３１ａ，３２ａの内部に、上下方向および水平方向に延びる格子状に配置された複数本のリブ３１ｂ…，３２ｂ…を備えており、外郭部３１ａ，３２ａの周囲に形成したフランジ３１ｃ，３２ｃにおいてセンターピラー１２の車幅方向外面に接着等により固定される。衝撃吸収部材３１および第２の衝撃吸収部材３２は、その装着状態においてセンターピラー１２の車幅方向外面と、フロントドア１７の後縁１７ｃと、リヤドア１９の前縁１９ｃとにより挟まれたデッドスペースに配置される。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

シートベルトの取付部等が設けられるセンターピラー１２の下部は比較的に複雑な形状が要求されるため、その部分を成形性が低いＣＦＲＰ製ではなくアルミニウム鋳物製のセンターピラーロア１５で構成することで、成形性が確保されるとともにＣＦＲＰ製とするよりも高い強度を得ることができる。しかしながらアルミニウム鋳物は鋼板に比べて延性が低いため、センターピラー１２の下部に側面衝突の衝突荷重が入力した場合に比較的に低い荷重で破壊する可能性がある。

本実施の形態では、ＣＦＲＰ製のセンターピラーアッパー１４にリヤドア１９の上部ヒンジ２５を設けるとともに、アルミニウム鋳物製のセンターピラーロア１５にリヤドア１９の下部ヒンジ２８を設け、上部ヒンジ２５および下部ヒンジ２８間に衝撃吸収部材３１を設け、下部ヒンジ２８に下方に第２の衝撃吸収部材３２を設けたので、センターピラー１２の下部に入力する側面衝突の衝突エネルギーの一部を先ず衝撃吸収部材３１および第２の衝撃吸収部材３２で吸収した後にセンターピラーロア１５に入力させることで、鋼板に比べて延性が低いアルミニウム鋳物製のセンターピラーロア１５の破断を防止して衝撃吸収性能を高めることができる。

このように、側面衝突の衝突エネルギーの一部を衝撃吸収部材３１および第２の衝撃吸収部材３２で吸収することで、センターピラーロア１５自体の強度を高める場合に比べて重量の増加を最小限に抑えながら、センターピラーロア１５の破壊を防止することができ、しかもセンターピラー１２、フロントドア１７およびリヤドア１９間に挟まれた空間を利用することで、衝撃吸収部材３１および第２の衝撃吸収部材３２を容易に配置することができる。

特に、衝撃吸収部材３１および第２の衝撃吸収部材３２は、内部に格子状のリブ３１ｂ…，３２ｂ…を備える箱体であるので、格子状のリブリブ３１ｂ…，３２ｂ…の圧壊により衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。また衝撃吸収部材３１を、センターピラーアッパー１４およびセンターピラーロア１５の接合部３０を跨ぐように設けたので、強度が低下する前記接合部３０に入力する衝突荷重を低減してセンターピラー１２の変形を一層確実に防止することができる。また下部ヒンジ２８の下方に第２の衝撃吸収部材３２を設けたことで、センターピラー１２の下端のサイドシル１１との接合部３０に入力する衝突エネルギーを吸収してセンターピラー１２の変形を一層確実に防止することができる。

第２の実施の形態

次に、図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態は、衝撃吸収部材３１をセンターピラー１２に設けているが、第２の実施の形態は、衝撃吸収部材３１を２分割し、その一方をフロントドア１７の後面に設け、その他方をリヤドア１９の前面に設けたものである。

本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様に、センターピラー１２、フロントドア１５の後面およびリヤドア１９の前面に挟まれたデッドスペースへの衝撃吸収部材３１の取り付けが容易になる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、衝撃吸収部材３１および第２の衝撃吸収部材３２はＣＦＲＰ製に限定されず、アルミニウム鋳物製等の他の材質のものもであっても良い。

また衝撃吸収部材３１および第２の衝撃吸収部材３２は必ずしも両方を設ける必要はなく、その一方だけを設けることも可能である。

１２ センターピラー
１４ センターピラーアッパー
１５ センターピラーロア
１７ フロントドア
１９ リヤドア
２５ 上部ヒンジ
２８ 下部ヒンジ
３０ 接合部
３１ 衝撃吸収部材
３１ｂ リブ
３２ 第２の衝撃吸収部材

Claims (4)

1. センターピラー（１２）をＣＦＲＰ製のセンターピラーアッパー（１４）とアルミニウム鋳物製のセンターピラーロア（１５）とで構成し、前記センターピラーアッパー（１４）にリヤドア（１９）の上部ヒンジ（２５）を設けるとともに、前記センターピラーロア（１５）に前記リヤドア（１９）の下部ヒンジ（２８）を設け、側面衝突の衝撃を吸収する衝撃吸収部材（３１）を前記上部ヒンジ（２５）および前記下部ヒンジ（２８）間に前記センターピラーアッパー（１４）および前記センターピラーロア（１５）の接合部（３０）を跨ぐように設けたことを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記衝撃吸収部材（３１）を、前記センターピラー（１２）の車幅方向外面、フロントドア（１７）の後端部または前記リヤドア（１９）の前端部に設けたことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記衝撃吸収部材（３１）は、内部に格子状のリブ（３１ｂ）を備えるＣＦＲＰ製あるいはアルミニウム鋳物製の箱体であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記下部ヒンジ（２８）の下方に第２の衝撃吸収部材（３２）を設けたことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
   

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