JP6713497B2

JP6713497B2 - 車両用センタピラー

Info

Publication number: JP6713497B2
Application number: JP2018039647A
Authority: JP
Inventors: 幸泰大西; 直人谷山
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2020-06-24
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: US10814915B2; CN110228534B; CN110228534A; JP2019151293A; US20190276088A1

Description

本発明は、車両用センタピラーに関するものである。

車体側部に上下方向に配置される車両用センタピラーに関する技術が種々提案されている。例えば、下記特許文献１に記載された車両用構造体では、車体を構成するセンタピラーにはワイヤーハーネスを外部に導出するための導出開口が、ピラーインナの長手方向の中間部に設けられ、導出開口の縁部に車両の内側から外側に向けて窪む突出部が設けられる。また、シートベルトリトラクタ等の部品を取り付けるための取付開口が、ピラーインナの長手方向下端部に設けられ、取付開口の縁部に車両の内側から外側に向けて窪む突出部が設けられる。各突出部は構造部材の長手方向に沿って設けられるように構成されている。

特開２０１１−２１８８９７号公報

前記特許文献１に記載された車両用構造体では、車体の横方向から大きな荷重が作用する車両の側面衝突時やルーフクラッシュ時等に、ピラーインナの各開口の周縁部を車室外側に向けて変形させて、車室内側の空間が減少するような変形を抑制することができる。しかしながら、近年はルーフクラッシュに対して更に高い性能が要求され、より高荷重でセンタピラーを車室内側に向けて変形させた場合には、長手方向下端部の断面崩れによってシートベルトリトラクタ等を取り付けるための取付開口の周縁部が車室内側に向けて変形する虞がある。その結果、ルーフクラッシュの更に高い性能の要求に対して、シートベルトリトラクタ等が配置される閉断面の断面崩れを抑制することが難しいという問題がある。

そこで、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ルーフクラッシュの更に高い性能の要求に対して、シートベルトリトラクタ等が配置される閉断面の断面崩れを抑制することができる車両用センタピラーを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、車両側部に上下方向に配置される車両用センタピラーであって、車幅方向外側に配置される断面ハット形状で長尺状のアウタパネルと、前記アウタパネルの車幅方向内側に配置されて、両側縁部から外側に向かって屈曲された第２フランジ部が前記アウタパネルの両側縁部から車両前後方向外側に向かって屈曲された第１フランジ部に溶接によって接合されて閉断面を形成する長尺状のインナパネルと、を備え、前記インナパネルは、車両上下方向下端部に形成されて前記閉断面内に所定部品を配置する取付用開口部と、車両上下方向において、上端部から前記取付用開口部の周縁部まで両側縁部に形成された一対の縦長ビード部と、前記取付用開口部の車両上下方向上側の近傍位置に形成されて、一対の前記縦長ビード部を車両前後方向に沿って連結する補強用連結ビード部と、を有する、車両用センタピラーである。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る車両用センタピラーにおいて、一対の前記縦長ビード部と前記補強用連結ビード部とは、車幅方向において同じ方向に突出している、車両用センタピラーである。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明又は第２の発明に係る車両用センタピラーにおいて、前記補強用連結ビード部は、車両上下方向に並んで複数設けられている、車両用センタピラーである。

第１の発明によれば、インナパネルの車両上下方向下端部に形成された取付用開口部の上側の近傍位置には、両側縁部に形成された一対の縦長ビード部を車両前後方向に沿って連結する補強用連結ビード部が設けられている。これにより、ルーフクラッシュの更に高い性能の要求に対して、シートベルトリトラクタ等の所定部品が、取付用開口部を介して配置される閉断面の断面崩れを抑制することができ、ルーフクラッシュ性能を簡易な構成で向上させることができる。また、補強用連結ビード部は、取付用開口部の上側の近傍位置に形成されるため、ルーフクラッシュ及び車両の側面衝突時における応力集中を避けることができ、車両用センタピラーが補強用連結ビード部が形成された位置から折れ曲がることを抑止することができる。

第２の発明によれば、一対の縦長ビード部と補強用連結ビード部とは、車幅方向において同じ方向に突出しているため、プレス成形によって容易に形成することができ、製造コストの削減化を図ることができる。

第３の発明によれば、補強用連結ビード部は、車両上下方向に並んで複数設けられているため、シートベルトリトラクタ等の所定部品が、取付用開口部を介して配置される閉断面の断面崩れを更に抑制することができ、ルーフクラッシュ性能を簡易な構成で向上させることができる。

本実施形態に係る車両用センタピラーの車両内方側から見た正面図である。図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。図１のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。ルーフクラッシュの解析条件の概念を示す図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面の断面崩れ変位を示す説明図である。

以下、本発明に係る車両用センタピラーを具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、車両用センタピラー１の概略構成について図１乃至図４に基づいて説明する。尚、各図に適宜に示される矢印ＦＲは、車両前方側を示し、又、矢印ＵＰは車両上方側を示している。更に、矢印ＩＮは、車幅方向内側を示している。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。

図１及び図２に示すように、車両用センタピラー１は、車両用センタピラー１の車幅方向外側部を構成する長尺状のアウタパネル１１と、車両用センタピラー１の車幅方向内側部を構成する長尺状のインナパネル１２と、アウタパネル１１の内側に沿って配置される長尺状のピラーリインフォースメント１３と、アウタパネル１１とピラーリインフォースメント１３との間に配設される長尺状の第１リインフォースメント１５と、第１リインフォースメント１５とピラーリインフォースメント１３との間に配設される長尺状の第２リインフォースメント１６と、を有している。

アウタパネル１１は、車幅方向内側に開口する断面ハット形状に形成されており、開口側の車両前後方向の両側縁部に一対配置され車両前後方向に延出される第１フランジ部１１Ｃと、一対の第１フランジ部１１Ｃの間に配置され第１フランジ部１１Ｃからそれぞれ車幅方向外側へ立ち上がる一対の第１縦壁部１１Ｂと、各第１縦壁部１１Ｂの車幅方向外側端をつなぐ第１底壁部１１Ａとを有している。また、インナパネル１２は、車両前後方向の両側縁部に配置され車両前後方向に延出される第２フランジ部１２Ｃと、第２フランジ部１２Ｃに車両前後方向両端が接続される基壁部１２Ａとを有している。

また、ピラーリインフォースメント１３は、アウタパネル１１の内側に長手方向に沿って配置されて、車幅方向内側に開口する断面ハット形状に形成されている。ピラーリインフォースメント１３は、開口側の車両前後方向の両側縁部に一対配置され車両前後方向に延出される第３フランジ部１３Ｃと、一対の第３フランジ部１３Ｃの間に配置され第３フランジ部からそれぞれ車幅方向外側へ立ち上がる一対の第３縦壁部１３Ｂと、各第３縦壁部１３Ｂの車幅方向外側端をつなぐ第３底壁部１３Ａとを有している。

そして、インナパネル１２の各第２フランジ部１２Ｃは、ピラーリインフォースメント１３の各第３フランジ部１３Ｃを間に挟んで、アウタパネル１１の各第１フランジ部１１Ｃに車幅方向に重ね合わされて、スポット溶接によって溶接接合されて一対のフランジ接合部１８を形成し、閉断面１９を形成している。尚、図１において、黒丸印により溶接個所を示している。図２及び図３において、×印により溶接個所を示している。また、スポット溶接に限らず、レーザ溶接等、他の溶接によって溶接接合されてもよい。

また、第１リインフォースメント１５は、車幅方向内側に開口する浅い断面略コの字状に形成されており、車両前後方向前側の側壁部１５Ｂが、アウタパネル１１の車両前後方向前側の第１フランジ部１１Ｃから車幅方向外側へ立ち上がる第１縦壁部１１Ｂの内側面に当接されて、スポット溶接によって溶接接合されている。また、第２リインフォースメント１６は、車幅方向内側に開口する浅い断面略コの字状に形成されており、底壁部１６Ａの車両前後方向中央部に車幅方向内側に突出する凸部１６Ｂが形成されている。

そして、第２リインフォースメント１６の底壁部１６Ａは、第１リインフォースメント１５の底壁部１５Ａの内側面に当接されて、レーザ溶接による点溶接によって溶接接合されている。また、第２リインフォースメント１６の凸部１６Ｂは、ピラーリインフォースメント１３の底壁部１３Ａの外側面に当接されて、レーザ溶接による点溶接によって溶接接合されている。

従って、長尺状の車両用センタピラー１は、車両上下方向へ延びる閉断面構造に形成され、内側に一つの閉空間を形成している。また、車両用センタピラー１は、アウタパネル１１の上端に形成された略Ｔ字状の取付部２１を介してルーフサイドレール２２に接合されており、アウタパネル１１とインナパネル１２の下端に形成された正面視略Ｔ字状の取付部２３を介してサイドシル２５に接合され、車両上下方向に沿って配置されている。

アウタパネル１１、ピラーリインフォースメント１３、第１リインフォースメント１５、及び、第２リインフォースメント１６は、引張強度が９８０ＭＰａ以上（例えば、１１８０ＭＰａである。）の高張力鋼板で常温プレス若しくはホットスタンプにより成形された鋼板部材である。

インナパネル１２は、アウタパネル１１の引張強度よりも小さい引張強度（例えば、５９０ＭＰａである。）の高張力鋼板で常温プレスにより成形された鋼板部材である。インナパネル１２の基壁部１２Ａは、図１に示すように、車両上下方向及び車両前後方向に沿って形成されている。この基壁部１２Ａは、車両上下方向において、車両前後方向に沿った幅がほぼ同じ幅に形成され、車両上下方向下端側において、下端に向かうに従って車両前後方向に沿った幅が広くなるように形成されている。

そして、基壁部１２Ａの車両上下方向下端側には、シートベルトリトラクタ等の部品を車両用センタピラー１の閉断面１９内に配置するための正面視略矩形状の取付用開口部２７が形成されている。取付用開口部２７の車両上下方向上側の縁部には、車両前後方向略中央位置に、ボルト孔２８が形成されている。このボルト孔２８の裏側には、不図示のシートベルトリトラクタ等の部品を固定するためのナットが溶接等によって固着されて、ボルト止めが可能な構成になっている。また、基壁部１２Ａの車両上下方向略中央部（ベルトライン）と取付用開口部２７との間には、車両用センタピラー１の剛性を高めるための各ビード３１、３２が形成されている。

基壁部１２Ａの車両前後方向の両側縁部には、車幅方向内側に突出する断面略コの字状の一対の縦長ビード部３５が、車両上下方向上端部から下端部まで形成されている。一対の第２フランジ部１２Ｃは、この一対の縦長ビード部３５のそれぞれの車両前後方向外方の第２縦壁部３５Ａの先端縁部から車両前後方向外側へ屈曲する接合部として形成されている。

また、図１、図３及び図４に示すように、取付用開口部２７の車両上下方向上側の近傍位置には、一対の縦長ビード部３５を車両前後方向に沿って連結する補強用連結ビード部３７が、車幅方向内側に突出して形成されている。尚、補強用連結ビード部３７は、ベルトラインよりも車両上下方向下方で、可能な限り取付用開口部２７に近い位置に形成されるのが好ましい。これにより、補強用連結ビード部３７をルーフクラッシュ及び車両の側面衝突時に応力集中による折れ曲がりの起点にならない箇所に配置することが可能となる。

一対の縦長ビード部３５の間に位置する基壁部１２Ａに対する補強用連結ビード部３７の突出高さは、一対の縦長ビード部３５における一対の縦長ビード部３５の間に位置する基壁部１２Ａからの突出高さとほぼ同じ高さであることが好ましい。また、補強用連結ビード部３７と一対の縦長ビード部３５とは、車幅方向において同じ内側に突出している。尚、一対の縦長ビード部３５が車幅方向外側に突出する場合には、補強用連結ビード部３７も縦長ビード部３５の突出高さと同じ突出高さで、車幅方向外側へ突出するように構成してもよい。

これにより、一対の縦長ビード部３５と補強用連結ビード部３７の車両前後方向両端部との間に稜線が形成されることを抑止し、ルーフクラッシュ及び車両の側面衝突時において、補強用連結ビード部３７の車両前後方向両端部における応力集中を抑制することができる。また、インナパネル１２の一対の縦長ビード部３５と補強用連結ビード部３７をプレス成形によって容易に形成することができ、製造コストの削減化を図ることができる。

次に、図１乃至図４に示す車両用センタピラー１のルーフクラッシュ性能について図５及び図６に基づいて説明する。図５に示すように、ルーフクラッシュの解析条件は、車両用センタピラー１の車両上下方向下端部をサイドシル２５によって支持し、アウタパネル１１の車両上下方向上端部に、圧子４１を介して車幅方向斜め下内側に向かって荷重Ｗを負荷するものである。荷重Ｗは、ルーフクラッシュ試験荷重を模擬したものである。

図５に示すように、アウタパネル１１の車両上下方向上端部に、圧子４１を介して車幅方向斜め下内側に向かって荷重Ｗが負荷された場合、アウタパネル１１、ピラーリインフォースメント１３、第１リインフォースメント１５、及び、第２リインフォースメント１６のそれぞれの車両上下方向下部は引張側となり、インナパネル１２の車両上下方向下部は圧縮側となる。そして、車両用センタピラー１は、例えば、インナパネル１２の一対の縦長ビード部３５が圧縮により座屈する際、一対の縦長ビード部３５が断面線長のつじつまを合わせるように双方とも車両前後方向内側によって来る挙動を示す。

このとき、例えば、インナパネル１２が補強用連結ビード部３７を有しない場合、図６の一点鎖線で示すように、圧縮側となるインナパネル１２の基壁部１２Ａが車両用センタピラー１の閉断面１９の内側に向かって変形する。そのため、取付用開口部２７を含む車両用センタピラー１の車両上下方向下端部において、閉断面１９の断面崩れが発生する虞がある。

これに対し、本実施形態のインナパネル１２は、車両上下方向下端部に形成された取付用開口部２７の上側の近傍位置に、両側縁部に形成された一対の縦長ビード部３５を車両前後方向に沿って連結する補強用連結ビード部３７が設けられている。これにより、図６の実線で示すように、この補強用連結ビード部３７の作用により、一対の縦長ビード部３５が双方とも車両前後方向内側によって来るのを抑制し、インナパネル１２の基壁部１２Ａが車両用センタピラー１の閉断面１９の内側に向かって変形するのを抑止することができる。その結果、取付用開口部２７を含む車両用センタピラー１の車両上下方向下端部において、閉断面１９の断面崩れを抑制することができ、ルーフクラッシュ性能を簡易な構成で向上させることができる。

また、補強用連結ビード部３７は、取付用開口部２７の上側の近傍位置に形成されるため、ルーフクラッシュ及び車両の側面衝突時における応力集中を避けることができ、車両用センタピラー１が補強用連結ビード部３７が形成された位置から折れ曲がることを抑止することができる。また、車両用センタピラー１は、例えば、アウタパネル１１、ピラーリインフォースメント１３、インナパネル１２等の板厚を厚くして強度を増す等の重量増加につながるような変更、若しくは、材質を強くする等の製造コストの増加につながるような変更を施すことなく、ルーフクラッシュや車両の側面衝突時等に、取付用開口部２７を含む車両用センタピラー１の閉断面１９の断面崩れを抑制する構成を実現することができる。

本発明の車両用センタピラーは、前記実施形態で説明した構成、構造、外観、形状、処理手順等に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の変更、改良、追加、削除が可能である。尚、以下の説明において上記図１〜図６の前記実施形態に係る車両用センタピラー１の構成等と同一符号は、前記実施形態に係る車両用センタピラー１の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。

例えば、取付用開口部２７の車両上下方向上側の近傍位置に、一対の縦長ビード部３５を車両前後に沿って連結する補強用連結ビード部３７が車両上下方向に並んで複数設けられるようにしてもよい。これにより、一対の縦長ビード部３５が双方とも車両前後方向内側によって来るのを更に抑制し、インナパネル１２の基壁部１２Ａが車両用センタピラー１の閉断面１９の内側に向かって変形するのを抑止することができる。その結果、取付用開口部２７を含む車両用センタピラー１の閉断面１９の断面崩れを抑制することができ、ルーフクラッシュ性能を簡易な構成で更に向上させることができる。

また、一対の縦長ビード部３５の間に位置する基壁部１２Ａに対する補強用連結ビード部３７の突出高さは、一対の縦長ビード部３５における一対の縦長ビード部３５の間に位置する基壁部１２Ａからの突出高さとほぼ同じ高さでなくてもよく、補強用連結ビード部３７の突出高さを、縦長ビード部３５よりも高くしたり、低くしたりしてもよい。また、一対の縦長ビード部３５の間に位置する基壁部１２Ａに対する突出方向についても、異なる方向に突出するように配置してもよい。このように構成した場合であっても、ルーフクラッシュや車両の側面衝突時等に、取付用開口部２７を含む車両用センタピラー１の閉断面１９の断面崩れを抑制する構成を実現することができる。

１車両用センタピラー
１１アウタパネル
１１Ｃ第１フランジ部
１２インナパネル
１２Ｃ第２フランジ部
１９閉断面
２７取付用開口部
３５縦長ビード部
３７補強用連結ビード部

Claims

車両側部に上下方向に配置される車両用センタピラーであって、
車幅方向外側に配置される断面ハット形状で長尺状のアウタパネルと、
前記アウタパネルの車幅方向内側に配置されて、両側縁部から外側に向かって屈曲された第２フランジ部が前記アウタパネルの両側縁部から車両前後方向外側に向かって屈曲された第１フランジ部に溶接によって接合されて閉断面を形成する長尺状のインナパネルと、
を備え、
前記インナパネルは、
車両上下方向下端部に形成されて前記閉断面内に所定部品を配置する取付用開口部と、
車両上下方向において、上端部から前記取付用開口部の周縁部まで両側縁部に形成された一対の縦長ビード部と、
前記取付用開口部の車両上下方向上側の縁部における車両前後方向中央位置に形成されたボルト孔と、
前記取付用開口部及び前記ボルト孔の車両上下方向上側の近傍位置に形成されて、一対の前記縦長ビード部を車両前後方向に沿って連結する補強用連結ビード部と、
を有する、
車両用センタピラー。
請求項１に記載の車両用センタピラーにおいて、
一対の前記縦長ビード部と前記補強用連結ビード部とは、車幅方向において同じ方向に突出している、
車両用センタピラー。
請求項１又は請求項２に記載の車両用センタピラーにおいて、
前記補強用連結ビード部は、車両上下方向に並んで複数設けられている、
車両用センタピラー。