JP6188006B2 - センターピラー及び車体側部構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のセンターピラー及び車体側部構造に関する。

近年、自動車は軽量化が求められ、部品の板厚を低減する対策が採られている。しかしながら、部品の板厚を低減すれば必然的に車体構造の剛性が低下する。

これに対し、特許文献１において、車体構造の剛性を向上させるための提案がなされている。特許文献１には、サイドシル、センターピラー、仕切壁部材、これら部材とは独立した第１の節部材及び第２の節部材を備えた車体構造が開示されている。サイドシルは、サイドシルアウターとサイドシルインナーとで前後方向に伸びる閉断面を構成する。センターピラーは、センタピラーアウターとセンタピラーインナーとで構成され、上下方向に伸びると共に下端部がサイドシルに連結される。仕切壁部材は、センターピラー下方のサイドシル内部を左右に仕切る。第１の節部材は、サイドシルアウターと仕切壁部材との間の第１の内部空間に配設され、第１の内部空間を前後方向に仕切る。第２の節部材は、仕切壁部材とサイドシルインナーとの間の第２の内部空間に配設され、該第２の内部空間を前後方向に仕切る。

特許文献１に開示された車体構造では、第１の節部材及び第２の節部材を設けることにより、車体の剛性を高めている。

特開２００９−２０２６２０号公報

しかしながら、引用文献１の車体構造では、第１の節部材及び第２の節部材は、サイドシル、センターピラー、仕切壁部材といった部材とは独立して設けられており、部品数が増加すると共に、組み立て工程が増えるという問題を有する。

本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、部品数を増加させずに、車体構造の剛性を向上させることができるセンターピラー及び車体側部構造を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］自動車の車体構造であって、
車体の前後方向に延在するシルアウターとシルインナーによって規定される内部空間を有するサイドシルと、
上下方向に延在し、下端において前記サイドシルと接合されるセンターピラーを備え、
前記内部空間は、前記シルアウターの有する第１内部空間と前記シルインナーの有する第２内部空間の少なくとも一方により構成され、
前記センターピラーは、上下方向に延びる本体部と、
前記本体部の下端に一体形成され、前記第１内部空間と前記第２内部空間の少なくとも一方に、該第１内部空間及び／又は第２内部空間を前後方向に仕切るブレース部を備えたことを特徴とする車体側部構造。
［２］前記ブレース部は、前記本体部の前後にそれぞれ設けられた第１ブレース部と第２ブレース部を有し、
前記第１及び第２ブレース部は、前記シルアウターの前記第１内部空間に設けられていることを特徴とする［１］に記載の車体側部構造。
［３］前記ブレース部は、前記本体部の前後にそれぞれ設けられた第１ブレース部と第２ブレース部を有し、
前記第１及び第２ブレース部は、前記シルインナーの前記第２内部空間に設けられていることを特徴とする［１］に記載の車体側部構造。
［４］前記ブレース部は、前記本体部の前後にそれぞれ設けられた第１ブレース部と第２ブレース部を有し、
前記第１ブレース部は、前記シルアウターの前記第１内部空間に設けられ、前記第２ブレース部は、前記シルインナーの前記第２内部空間に設けられていることを特徴とする［１］に記載の車体側部構造。
［５］前記ブレース部は、前記本体部の前後にそれぞれに設けられた第１ブレース部と第２ブレース部を有し、
前記第１ブレース部は、前記シルインナーの前記第２内部空間に設けられ、前記第２ブレース部は、前記シルアウターの前記第１内部空間に設けられていることを特徴とする［１］に記載の車体側部構造。
［６］前記ブレース部は、垂直断面及び水平断面の少なくとも一方が、波状に形成されていることを特徴とする［１］乃至［５］のうちいずれかに記載の車体側部構造。
［７］前記ブレース部は、プレス加工により前記本体部と一体成形されることを特徴とする［１］乃至［６］のうちいずれか１項に記載の車体側部構造。
［８］前後方向に延在するシルアウターとシルインナーによって規定される内部空間を有し、前記内部空間は、前記シルアウターの有する第１内部空間と前記シルインナーの有する第２内部空間の少なくとも一方により構成されるサイドシルに接合されるセンターピラーであって、
上下方向に延びる本体部と、
前記本体部の下端に一体形成され、前記第１内部空間と前記第２内部空間の少なくとも一方に、該第１内部空間及び第２内部空間を前後方向に仕切るブレース部を備えたことを特徴とするセンターピラー。

本発明に係る車体側部構造及びセンターピラーは、部品数を増加させずに、車体の剛性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る車体側部構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る車体側部構造の一部を示す斜視図であり、（ａ）はシルインナーを取り外した車体側部構造を示す斜視図であり、（ｂ）はピラーインナーを示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る車体側部構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る車体側部構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る車体側部構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る車体側部構造を示す斜視図である。 従来例１の車体側部構造の一部を示す斜視図であり、（ａ）は車体側部構造を示す斜視図であり、（ｂ）はシルインナーを取り外した車体側部構造を示す斜視図である。 従来例２の車体側部構造の一部を示す斜視図であり、（ａ）は車体側部構造を示す斜視図であり、（ｂ）はシルインナーを取り外した車体側部構造を示す斜視図である。 本発明例の車体側部構造の一部を示す斜視図であり、（ａ）は車体側部構造を示す斜視図であり、（ｂ）はシルインナーを取り外した車体側部構造を示す斜視図である。 従来例１及び２、並びに本発明例の車体側部構造の剛体試験を示す図である。 従来例１及び２、並びに本発明例１の車体側部構造のＦｙ方向の剛体の試験結果を示す図である。 従来例１及び２、並びに本発明例１の車体側部構造のＦｘ方向の剛体の試験結果を示す図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る車体側部構造を示す斜視図である。なお、図１は、車体側部構造を車内から見た図を示している。車体側部構造は、センターピラー１がサイドシル２に接合されて構成されている。サイドシル２は、車体の前後方向に延在する。センターピラー１は、車体の上下方向に延在し、下端においてサイドシル２に接合されている。

サイドシル２は、車体の外側に配されるシルアウター２１と車体の内側に配されるシルインナー２２を有している。サイドシル２は、シルアウター２１とシルインナー２２によって規定される内部空間を有している。シルアウター２１とシルインナー２２は、いずれも鉛直断面においてハット型断面形状を有している。シルアウター２１のハット型の開空間を第１内部空間とし、シルインナー２２のハット型の開空間を第２内部空間と呼ぶ。サイドシル２の内部空間は、シルアウター２１の第１内部空間とシルインナー２２の第２内部空間から構成されている。

シルアウター２１とシルインナー２２は、上下に形成されたフランジ部において互いに接合される。換言すれば、内部空間の外側はシルアウター２１によって規定され、内部空間の内側はシルインナー２２よって規定されている。

センターピラー１は、車体の外側に配されるピラーアウター１１と車体の内側に配されるピラーインナー１２が接合されて構成されている。ピラーインナー１２の下端は、サイドシル２の内部空間に収容され、サイドシル２に接合される。

図２は、本発明の実施の形態１に係る車体側部構造の一部を示す斜視図である。図２（ａ）はシルインナーを取り外した車体側部構造の一例を示す斜視図であり、図２（ｂ）はピラーインナーの一例を示す斜視図である。図２（ｂ）に示すように、ピラーインナー１２は、本体部１２ａ、ブレース部１２ｂ、及びフランジ部１２ｃを有しており、鋼板をプレス成形することにより成形することができる。

図２（ｂ）に示すブレース部１２ｂは、本体部１２ａの下端の一部を折り曲げて形成され、下端を車体の前後に広がるよう幅広に形成し、この前後両側の幅広部をほぼ直角に車体の外側、すなわちシルアウター２１側に折り曲げるように構成される。なお、ピラーインナー１２の本体部１２ａ、ブレース部１２ｂ、及びフランジ部１２ｃは、プレス加工により一体成形することができる。

本実施の形態１では、この本体部１２ａの前後両側のブレース部１２ｂは、シルアウター２１のハット型断面形状の内部空間の形状と略同一の大きさに形成され、シルアウター２１の第１内部空間を、ほぼ垂直な面で前後方向に仕切るように配される。

また、ブレース部１２ｂの３辺には、シルアウター２１の内側の面に接合される接合面となるフランジ部１２ｃが形成されている。フランジ部１２ｃは、ブレース部１２ｂの先端を略９０°折り曲げることにより構成される。フランジ部１２ｃを３辺すべてに形成し、このフランジ部１２ｃをシルアウター２１の内側面に接合することにより、シルアウター２１の断面形状の剛性を高めることができる。

このように、本実施の形態１に係る車体側部構造は、シルアウター２１が有する第１内部空間を前後方向に仕切るブレース部１２ｂを、センターピラー１の一部として形成する。これにより、部品数を増加させないまま、車体の側部構造の剛性を高めることができる。また、部品数を従来の車体側部構造に比べて削減できるため、部品の組立工程数を削減し、生産性が向上する。

ここで、シルアウター２１は、衝突時に外部からの衝撃を受けるために、ハット型断面形状の第１内部空間が、シルインナー２２の第２内部空間に比べて大きく形成されている場合が多い。そのため、シルアウター２１のハット型断面形状の内部空間にブレース部１２ｂを設けることにより、シルインナー２２にブレース部１２ｂを設けたときよりも、ブレース部１２ｂの大きさを大きくとることができ、シルインナー２２にブレース部１２ｂを設けたときよりも車体の剛性を高めることができる。

なお、本実施の形態１では、本体部１２ａの前後両側にブレース部１２ｂを設けているが、いずれか一方だけ設けても、車体側部構造の剛性を高めるという本発明の効果を奏することができる。

また、ブレース部１２ｂの形状は矩形に限られず、台形等であってもよい。また、ブレース部１２ｂには、軽量化を図るために一部に孔を形成してもよい。このように、ブレース部１２ｂは、種々の形状を適用することができる。また、前後両側のブレース部１２ｂは、同一形状である必要はなく、組み立てやすさや、位置に応じてそれぞれ異なる形状に構成してもよい。

なお、実施の形態１では、ブレース部１２ｂは、シルアウター２１のハット型断面形状の第１内部空間の形状と略同一の大きさに形成されているが、本発明は、これに限られるものではない。本発明は、シルアウター２１の断面形状の剛性を高めることができれば、ブレース部１２ｂの形状はいかなる形状であってもよい。本発明は、本体部１２ａと一体に形成されたブレース部１２ｂの一部が、シルアウター２１のハット型断面形状の内側のいずれかの面に接合されていればよい。これにより、部品数を増加させることなく、シルアウター２１の断面形状の剛性を高めることができる。

なお、ブレース部１２ｂを設けていれば、フランジ部１２ｃは必須の構成ではない。また、フランジ部１２ｃはブレース部１２ｂの３辺すべてに設ける必要はなく、任意の辺にのみフランジ部１２ｃを設けるように構成してもよい。

また、本体部１２ａ、ブレース部１２ｂ、及びフランジ部１２ｃはプレス加工を行うことにより形成するとして説明したが、複数の部材を接合することにより一体となるよう成形することもできる。

なお、上記では、サイドシルの内部空間は、シルアウターの第１内部空間とシルインナーの第２内部空間により構成されるとして説明したが、シルアウター又はシルインナーのいずれかが内部空間をほぼ有さない平板形状のものについても、本発明を適用することができる。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る車体側部構造について説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る車体側部構造を示す斜視図である。図３では、シルインナー２２を取り外した状態の車体側部構造を示している。

実施の形態２に係る車体側部構造の特徴は、ブレース部１２ｂが、本体部１２ａからシルインナー２２側へ折り曲げられている点にある。すなわち、ブレース部１２ｂは、シルインナー２２の第２内部空間に配される。なお、ブレース部１２ｂの幅広部の３辺には、実施の形態１と同様に、フランジ部１２ｃが設けられている。なお、本実施の形態２では、本体部１２ａの前後両側でブレース部１２ｂを設けているが、いずれか一方だけ設けてもよい。また、他の構成についても、実施の形態１と同様であるため、同一符号を付すことによりその説明を省略する。

このように、設置する車体の構造に応じて、実施の形態２のように、シルインナー２２の内部空間に、ブレース部１２ｂを配置することができる。

［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３に係る車体側部構造について説明する。図４は、本発明の実施の形態３に係る車体側部構造を示す斜視図である。図４では、シルインナー２２を取り外した状態の車体側部構造を示している。

実施の形態３に係る車体側部構造の特徴は、２つのブレース部１２ｂが相対する方向に折り曲げられている点に特徴がある。すなわち、一方のブレース部１２ｂが、本体部１２ａからシルアウター２１側へ折り曲げられ、他方のブレース部１２ｂが、本体部１２ａからシルインナー２２側へ折り曲げられている点にある。換言すれば、実施の形態３では、一方のブレース部１２ｂがシルアウター２１の第１内部空間を前後方向に仕切るよう配され、他方のブレース部１２ｂがシルインナー２２の第２内部空間を前後方向に仕切るよう配される。

なお、図４の例では、前方のブレース部１２ｂがシルインナー２２側に折り曲げられ、後方のブレース部１２ｂがシルアウター２１側に折り曲げられているが、この逆配置の折り曲げであってもよい。

このように、２つのブレース部１２ｂを、シルインナー２２及びシルアウター２１にそれぞれ配置することができる。これにより、シルインナー２２及びシルアウター２１の両方の部材の剛性を高めることができる。

［実施の形態４］
図５は、本発明の実施の形態４に係る車体側部構造を示す斜視図である。実施の形態１乃至３では、ブレース部１２ｂは平板であったが、実施の形態４では、ブレース部１２ｂが水平断面において１周期分の波状になるように加工されている。これにより、上下方向に加わる力によって生じるブレース部１２ｂの座屈による変形を低減させることができる。なお、図５の例に限ず、波の数は複数周期であってもよく、１週期に満たなくてもよい。

［実施の形態５］
図６は、本発明の実施の形態５に係る車体側部構造を示す斜視図である。実施の形態５では、ブレース部１２ｂが垂直断面において１周期の波状になるように加工されている。これにより、水平方向に加わる力によって生じるブレース部１２ｂの座屈による変形を低減させることができる。なお、実施の形態５でも、垂直断面の波の数は複数であってもよく、１周期に満たなくてもよい。また、実施の形態５のピラーインナー１２は、加工を容易に行うために、ブレース部１２ｂと本体部１２ａを別部品として作成し、接合させてもよい。

なお、上記の実施の形態４及び５を、実施の形態１乃至３に組み合わせて実施することも勿論可能である。また、実施の形態１乃至５の車体側部構造に加えて、別途シルインナー２２及びシルアウター２１のピラーインナー１２と離れた内部空間に、単独のブレースを設置するように構成してもよい。ブレースをさらに設置することで、車体側面の剛性をさらに高めることができる。

次に、実施の形態１を適用した本発明例について、従来例（比較例）１及び２を用いて剛性の評価を行った。図７は、従来例（比較例）１の車体側部構造の一部を示す斜視図であり、（ａ）は車体側部構造を示す斜視図であり、（ｂ）はシルインナーを取り外した車体側部構造を示す斜視図である。従来例（比較例）１では、シルアウター２１の内部空間には、ブレースが何も設けられていない。図８は、従来例（比較例）２の車体側部構造の一部を示す斜視図であり、（ａ）は車体側部構造を示す斜視図であり、（ｂ）はシルインナーを取り外した車体側部構造を示す斜視図である。従来例（比較例）２では、シルアウター２１の内部空間に、ピラーインナー１２からは独立したブレース３０がセンターピラー１から離して前後に設けられている。

図９は、本発明例の車体側部構造の一部を示す斜視図であり、（ａ）は車体側部構造を示す斜視図であり、（ｂ）はシルインナーを取り外した車体側部構造を示す斜視図である。本発明例では、ピラーインナー１２に一体形成されたブレース部１２ｂが、シルアウター２１の内部空間に配されている。

図１０は、従来例（比較例）１及び２、並びに本発明例の車体側部構造の剛性試験を示す図である。それぞれの車体側部構造を用いて、図１０に示すようなセンターピラーとサイドシルの接合部のモデルによる剛性試験を行った。図１１は、従来例（比較例）１及び２、並びに本発明例の車体側部構造についてＦｙ方向に荷重を加えた場合の剛性試験結果を示す図であり、図１２は、従来例（比較例）１及び２、並びに本発明例の車体側部構造について、Ｆｘ方向に荷重を加えた場合の剛性試験結果を示す図である。ここで、Ｆｙ方向は、車体の内側方向であり、Ｆｘ方向は車体の前方である。なお、図１１では、従来例（比較例）１のＦｘ方向の剛性を基準（１．０）とし、従来例（比較例）２及び本発明例のＦｘ方向の剛性との比を剛性比として示した。図１２では、従来例（比較例）２及び本発明例のＦｙ方向の剛性との比を示した。

この結果、Ｆｘ、Ｆｙ方向のいずれにおいても、従来例（比較例）２の剛性は、従来例（比較例）１の剛性の１．１倍程度であったが、本発明例の剛性は、従来例（比較例）１の剛性の１．２倍程度と良好であった。これにより、本発明例では、従来例（比較例）１及び２に比べて剛性が向上することが分かった。

１ センターピラー
２ サイドシル
１１ ピラーアウター
１２ ピラーインナー
１２ａ 本体部
１２ｂ ブレース部
１２ｃ フランジ部
２１ シルアウター
２２ シルインナー
３０ ブレース

Claims (5)

1. 自動車の車体構造であって、
   車体の前後方向に延在するシルアウターとシルインナーによって規定される内部空間を有するサイドシルと、
   上下方向に延在し、下端において前記サイドシルと接合されるセンターピラーを備え、
   前記内部空間は、前記シルアウターの有する第１内部空間と前記シルインナーの有する第２内部空間により構成され、
   前記センターピラーは、ピラーインナーの下端がサイドシル上下に形成されたフランジ部に接合されてなる上下方向に延びる本体部と、
   前記本体部の下端の一部を折り曲げて一体形成され、少なくともその一部が前記第１内部空間に、該第１内部空間を前後方向に仕切り、前記第１内部空間の形状と略同一の大きさに形成されるブレース部と、
   前記ブレース部の３辺に前記ブレース部と一体成形され、前記ブレース部の３辺ともにシルアウター内側面に接合されるフランジ部を備え、
   部品数を増加させずに車体の剛性が向上されていることを特徴とする車体側部構造。
2. 前記ブレース部は、前記本体部の前後にそれぞれ設けられた第１ブレース部と第２ブレース部を有し、
   前記第１ブレース部は、前記シルアウターの前記第１内部空間に設けられ、前記第２ブレース部は、前記シルインナーの前記第２内部空間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車体側部構造。
3. 前記ブレース部は、前記本体部の前後にそれぞれに設けられた第１ブレース部と第２ブレース部を有し、
   前記第１ブレース部は、前記シルインナーの前記第２内部空間に設けられ、前記第２ブレース部は、前記シルアウターの前記第１内部空間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車体側部構造。
4. 前記ブレース部は、プレス加工により前記本体部と一体成形されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の車体側部構造。
5. 前後方向に延在するシルアウターとシルインナーによって規定される内部空間を有し、前記内部空間は、前記シルアウターの有する第１内部空間と前記シルインナーの有する第２内部空間により構成されるサイドシルに接合されるセンターピラーであって、
   ピラーインナーの下端がサイドシルの上下に形成されたフランジ部に接合されてなる上下方向に延びる本体部と、
   前記本体部の下端の一部を折り曲げて一体形成され、少なくともその一部が前記第１内部空間に、該第１内部空間を前後方向に仕切り、前記第１内部空間の形状と略同一の大きさに形成されるブレース部と、
   前記ブレース部の３辺に前記ブレース部と一体成形され、前記ブレース部の３辺ともに
   シルアウター内側面に接合されるフランジ部を備え、
   部品数を増加させずに車体の剛性が向上されていることを特徴とするセンターピラー。

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