JP6661572B2 - 自動車のピラー上部 - Google Patents

Description

本発明は自動車のピラーに関するものである。より詳しくは、運転席から見た車外の死角を減らしつつ、強度と剛性を確保できるピラー上部の構造に関するものである。

自動車の車体が備えるピラーは運転者が車外の通行者を目視するにあたって邪魔になることがある。ピラーなどの車体の陰になって左右いずれの目からも直接見えない車外の領域は死角と呼ばれる（図５参照）。死角はフロントピラーのみならず、センターピラーやリアピラーによっても生じ、側方や後方にいる歩行者や別の車両を目視で確認したいときにもこれらが障害となり得る。自動車を運転する際の交通安全を確保するにはピラーなどの車体構造に起因する死角を減らすことが重要である。例えば特開２００８−００６８３６号公報には、剛性を保ちつつ運転者が見たときの幅を狭くした小型トラックのフロントピラーが記載されている。また特開２０１６−１５９７８６号公報には、運転者の視界を改善するとともに十分な曲げ耐力を有する車両フロントピラーが記載されている。

一方、自動車が衝突したり横転したりした際の車室内の生存空間を確保するには、車体フレームを成すピラーの剛性と強度を上げることが必要である。例えば特開２０００−３５１３８７号公報には、車体前方や側方からの衝撃荷重に対する車体前部側面の剛性を向上させられる自動車の車体構造が記載されている。

特開２００８−００６８３６号公報 特開２０００−３５１３８７号公報 特開２０１６−１５９７８６号公報

死角を減らすために単に運転者の位置から見たピラーの幅を狭くするとピラーの断面積も小さくなってしまい、ピラーの剛性が落ちてしまう。また、高強度材料を利用したり発泡材を充填したりしてピラーの強度や剛性を高めると費用が増大してしまう。本発明が解決しようとする課題のひとつは、運転席から見た車外の死角を減らしつつ、ピラーの強度と剛性を確保することにある。

本発明のひとつの態様は、自動車のピラー上部であって、複数の構成部材が長手方向にわたる接合部を介して組み合わされた閉断面の構造部材を備え、その車外側にこの構造部材の接合部を覆う外側被覆部材が配置されている。

ひとつの実施例として、複数の構成部材がそれぞれ車外側に突出する外側フランジを有し、この外側フランジどうしが接合されて前記の接合部が構成されており、この各構成部材の外側フランジが外側被覆部材の内部に入り込んでいる。

ひとつの実施例として、複数の構成部材が二部材であり、外側フランジに対して構造部材の対角側にあって車内側に突出する内側フランジをそれぞれ有し、この内側フランジどうしも接合されている。

ひとつの実施例として、ピラー上部の長手方向を含む鉛直面に対して、外側フランジの成す面と内側フランジの成す面がそれぞれ２５〜４０度の角度を成している。

ひとつの実施例として、各構成部材の外側フランジと内側フランジの成す面が実質平行になっている。

ひとつの実施例として、各構成部材の外側フランジと内側フランジの成す面が互いにずれている。

ひとつの実施例として、二つの構成部材がそれぞれハット形断面を有する。

運転席の方向から見てピラー上部の構造部材のフランジが左右に突き出している構造と比べると、ピラー上部の断面積を減らすことなく幅を狭くでき、車外の視認性が良い。

一般的な自動車の右側のフロントピラーを車内から見た図である。 本発明のひとつの実施例としてのフロントピラーの、図１のＢ−Ｂ線での断面図である。 従来のフロントピラーの、図１のＢ−Ｂ線での断面図である。 運転者から車外を見たときの死角を説明するめの、図２の実施例のフロントピラーの図１のＡ−Ａ線での断面図である。 運転者から車外を見たときの死角を説明するための、図３の従来のフロントピラーの図１のＡ−Ａ線での断面図である。

以下、本発明を実施するための各種実施例について図面を参照しながら説明する。本発明は概して、自動車の車体フレームを構成しルーフを支えるピラーを対象とするものである。様々な実施例においてピラーはフロントドアの前側にあるフロントピラー（Ａピラー）であることが好ましいが、センターピラー（Ｂピラー）、リアピラー（Ｃピラー）であってもよい。

図１は、ひとつの実施例として右ハンドル自動車の右側のフロントピラー１０を示している。フロントピラー１０は、大まかに言って、ウィンドシールド５０（フロントガラス）とフロントドアガラス（図２参照）の間にあるピラー上部１２と、そこから下方に連続するピラー下部１４とに分かれる。ピラー下部１４はほぼ鉛直方向に延びるが、ピラー上部１２の延びる方向はウィンドシールド５０の傾斜角度に合わせて鉛直方向に対して車種によって様々な角度を成す。本願では、説明の便宜上、ピラー上部１２を横切る水平な方向をＸ軸、ピラー上部１２の長手方向を含む鉛直面内にあって長手方向に直交する方向をＺ軸と定義する。Ｘ軸はほぼ自動車の幅方向であると考えることもできる。また、ピラー上部１２に直交する平面（図２と図３に示す断面を含む平面）はＸＺ平面となる。

図２に示すように、ピラー上部１２は、中心に閉断面の筒状の金属製構造部材２０を備える。構造部材２０は、所定の厚さを有する長手の構成部材２２、２４がいくつか接合されて構成される。いずれの構成部材２２、２４もフロントピラー１０において従来のヒンジリインフォース部材（例えば図３のヒンジリインフォース部材１２８）とは異なる役割を果たすが、場合によってはヒンジリインフォースと呼ぶこともできる。構造部材２０の外側にはその長手にわたる接合部を覆う外側被覆部材３０が配置される。ピラーの剛性と強度は主として中心の構造部材２０が担うため、外側被覆部材３０は構造部材２０よりも薄くすることもできる。ピラー上部１２は外側被覆部材３０を介してピラー下部１４やルーフサイド部（図示しない）と接続される。

図２に示すように、好ましくは構造部材２０は二枚の構成部材２２、２４で構成される。好ましくは、二枚の構成部材２２、２４はそれぞれフランジのある溝形断面あるいはハット形断面を有するものとする。このような構成とすることで簡単に閉断面構造を形成できる。しかし、図示しない別の実施例として、構造部材２０は三枚以上の構成部材で構成することもできる。二枚の構成部材２２、２４にはそれぞれ車外に向かって突出する外側フランジ２２ａ、２４ａがあり、この外側フランジ２２ａ、２４ａどうしが溶接されて上記の接合部が構成される。外側被覆部材３０は溝形断面やハット形断面など内部３０ａを有する形状とし、外側被覆部材３０の内部３０ａにこの各構成部材２２、２４の接合された外側フランジ２２ａ、２４ａが入り込むようにする。外側被覆部材３０はその両縁で構成部材２２、２４の外側の壁面２２ｄ、２４ｄに固定することができる。好ましくは二枚の構成部材２２、２４にはそれぞれ車内に向かって突出する内側フランジ２２ｂ、２４ｂがあり、この内側フランジ２２ｂ、２４ｂどうしも溶接される。したがって、内側フランジ２２ｂ、２４ｂは外側フランジ２２ａ、２４ａに対し構造部材２０の対角側に配置される。このような構成とすることで内側フランジ２２ｂ、２４ｂも外部視認の邪魔とならず、ピラー上部１２の曲げ剛性向上にも寄与する。また、内側フランジ２２ｂ、２４ｂと外側フランジ２２ａ、２４ａは突出幅を調節することにより自由に必要な剛性や強度を得ることもできる。

図３は、特開２０１６−１５９７８６号公報に開示されているような、従来のピラー上部の断面を示している。この従来の構成では、ピラー上部を成す外側部材１３０と内側部材１２６とヒンジリインフォース部材１２８それぞれのフランジがウィンドシールド１５０とフロントドアガラス１５２に向かって、すなわち運転席の方向から見て左右に向かって突き出していた。従来の構成と比べると、図２に示すような本発明の実施例の構成は構造部材２０のフランジがピラー上部１２の断面積を減らすことなく幅を狭くでき、車外の視認性が良い。さらに発明者は実施例の構成と従来の構成それぞれのピラー上部について強度解析を行った。実施例については図２の二枚の構成部材２２、２４からなる構造部材２０、従来の構成については主に強度を担う図３の内側部材１２６とヒンジリインフォース部材１２８からなる閉断面構造１２０を解析の対象とし、各部材の断面形状は図２と図３に示したもの実際に使用した。また、閉断面の面積は強度と相関があるため、実施例と従来とで面積を等しくして条件を平等にした。解析結果によれば、実施例のピラー上部１２の断面形状を採用することによりピラー上部の特にＺ軸周りの曲げ剛性が従来よりも４倍程度に向上できることがわかった。ピラー上部１２のＺ軸周りの曲げ剛性は例えば自動車が横転したときの乗員の生存空間の確保にとって重要である。なお、図１の矢印Ｍ_ZはＺ軸周りの曲げ、矢印Ｍ_XはＸ軸周りの曲げを表している。

図２に示すように、フランジの成す面は、ピラー上部１２の長さ方向を含む鉛直面に対して２５〜４０度の角度を成すようにするのがよい。言い換えれば、図２に示すＸＺ平面でのピラー上部１２の断面においてフランジ面の方向がＺ軸に対して２５〜４０度の角度を成すようにする。発明者は図２に示した断面形状のままフランジ面の角度を様々に変えてピラー上部１２の強度解析をさらに行った。ここでも図２の二枚の構成部材２２、２４のみを解析の対象とした。解析結果によれば、フランジ面を上記の２５〜４０度の角度範囲に設定することでＸ軸周りとＺ軸周りについての曲げ剛性のバランスも良く、いずれかが低くなりすぎることがないことがわかった。また、運転席と同じ側のフロントピラー１０（例えば右ハンドル車であれば右側のフロントピラー）についてこのような角度範囲とすれば、特に運転席の方向から見たピラー上部１２の幅を十分に狭くして死角を減らすことができる。自動車が右ハンドル車であるか左ハンドル車であるかに関わらず、フランジの角度は左右のフロントピラーで同じにしても良いし、変えても良い。上記の好ましい角度範囲は、フロントピラー１０と同様に傾斜していることの多いリアピラーにも適用できる。また、外側フランジ２２ａ、２４ａと内側フランジ２２ｂ、２４ｂがそれぞれ成す面は実質平行にするとよい。これによりフランジ形成時のプレス成形性を向上させることができる。

ピラー上部１２に含まれる構造部材２０の各構成部材２２、２４と外側被覆部材３０は、通常、鋼鈑から適切なプレス成形を施すことによって製造できる。構造部材２０を成す複数の構成部材２２、２４のフランジどうしは当業者が適切と考える溶接方法であればいかなる方法で接合してもよい。しかし、好ましくはプラズマ溶接、レーザー溶接によってフランジの縁を連続的に溶接するのがよい。これによりスポット溶接の場合に必要となる広い面積をフランジに確保する必要がないため、剛性向上だけでなく軽量化も可能となる。構造部材２０に対する外側被覆部材３０の溶接は、閉断面の構造部材２０の外側から施すことのできる方法であればいかなる溶接方法を用いてもよい。しかし、好ましくはプラズマ溶接、レーザー溶接、アーク溶接などによって溶接するのがよい。

図４と図５は、実施例と従来の構成それぞれのピラー上部１２、１１２を、運転者の視線を含む水平な平面（図１のＡ−Ａ線）で切った断面で示している。実施例において、ピラー上部１２の幅は、車種ごとに自由に変えることができる。図４に示すように、具体的には、ピラーから外側に遠ざかるにつれて死角Ｓが減るようにするためには、運転席の方向から見たときのピラー上部１２の幅を少なくとも人間の両目Ｅの間隔（おおよそ一定と考えられる）より狭くする必要がある。実際にはさらに、運転者から一定の距離にある車外の一点（歩行者や別の車両の各部）が少なくとも一方の目Ｅで見えるようにピラー上部１２の幅を設定するのがよい。一方、図５に示すように、従来の構造では必要な強度を得るためにピラー上部１１２の幅が広くなり、遠ざかるにつれて死角Ｓが増大しがちであった。

図２に示すように、ピラー上部１２には構造部材２０の内側に内装材としてガーニッシュ４０をそれぞれ取り付けることができる。通常、ガーニッシュ４０は不透明であるため、なるべくハット形断面の構成部材２２、２４の底面２２ｃ、２４ｃに沿わせて、さらなる死角を生じないようにするとよい。ひとつの実施例として、ガーニッシュ４０は図２に示すような幅の狭いＵ字断面を有するものとしてもよい。また、ピラー上部１２には構造部材２０の前側の構成部材２２に沿ってウィンドシールド５０が固定される。ピラー上部１２には外側被覆部材３０のさらに外側に外装材として樹脂製カバー４２を取り付けることができる。ウィンドシールド５０の側縁はこの樹脂製カバー４２によって覆われる。ピラー上部１２には構造部材２０の後側の構成部材２４に沿って雨水の侵入を防ぐためのウェザーストリップ４４が取り付けられ、フロントドアを閉じるとフロントドアガラス１５２あるいはサッシュがこのウェザーストリップ４４によって密閉状態でピラー上部１２に当接する。ガーニッシュ４０の内部に形成される空間には、エアバッグ６０を収容したり、ワイヤーハーネス７０を配策したりすることもできる。この場合、内側フランジ２２ｂ、２４ｂを外側フランジ２２ａ、２４ａに対して側方（例えば図２に示すように前側の構成部材２２寄り）にずらすことで、ピラー上部１２の幅を増すことなくガーニッシュ４０内にエアバッグ６０の収容空間を十分に確保することも可能である。また、一方または両方の構成部材の内側フランジ２２ｂ、２４ｂを接合に必要な幅以上に延長することにより、この延長部にエアバッグ６０やワイヤーハーネス７０を固定できるようにしてもよい。図２に示した実施例では前側の構成部材２２の内側フランジ２２ｂを後側の構成部材２４の内側フランジ２４ｂより先まで延長している。なお、図２と図３でウェザーストリップ４４、１４４、エアバッグ６０、１６０、ワイヤーハーネス７０、１７０を示す鎖線は大まかな位置のみを説明するものであり、実際の形状を表現していない。

なお、ピラー上部１２には、上述の構造部材２０の他に、必要に応じて剛性や強度を増強するための補強部材を長手の全体あるいは一部に含めることもできる。

以上、本発明の様々な実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、当業者は発明の趣旨から逸脱しない範囲において各種の改変、置換、改良を施すことができる。

１０ フロントピラー
１２ ピラー上部
１４ ピラー下部
２０ 構造部材
２２、２４ 構成部材
２２ａ、２４ａ 外側フランジ
２２ｂ、２４ｂ 内側フランジ
３０ 外側被覆部材

Claims (4)

1. 自動車のピラー上部であって、それぞれハット形断面を有する二つの構成部材が、車外側に突出する外側フランジと、車内側に突出する内側フランジと、をそれぞれ有し、この外側フランジどうしが接合されると共に、この内側フランジどうしが接合された長手方向にわたる一対の接合部を介して組み合わされた閉断面の構造部材を備え、
   その車外側に突出する前記外側フランジどうしが接合された前記接合部を内部に入り込むように覆う外側被覆部材が配置され、
   二つの前記構成部材のそれぞれの底面は、運転者の視線方向に沿って互いに平行に配置されると共に、前記底面間の距離は、前記運転者の両目の間隔より狭くなるように形成され、
   二つの前記構成部材のそれぞれの前記外側フランジは、それぞれの前記底面に対して平行に車外側へ突出しており、
   二つの前記構成部材のそれぞれの前記内側フランジは、それぞれの前記底面に対して平行に車内側へ突出している、
   ピラー上部。
2. 請求項１のピラー上部であって、
   一対の前記接合部は、二つの前記構成部材のそれぞれの前記底面を含む２平面の間に配置されている、
   ピラー上部。
3. 請求項２のピラー上部であって、
   一対の前記接合部は、二つの前記構成部材のそれぞれの前記底面に対して垂直な方向に互いにずれている、
   ピラー上部。
4. 請求項１から３のいずれかのピラー上部であって、
   前記構造部材の車内側へ突出する部分を覆う断面Ｕ字状のガーニッシュを備え、
   前記ガーニッシュの互いに対向する内壁は、二つの前記構成部材のそれぞれの前記底面に沿わせて配置されている、
   ピラー上部。
   

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