JP6816689B2 - 車両のセンタピラー下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のセンタピラー下部構造に関する。

特許文献１には、リヤドアを支持するヒンジのヒンジベースとドアビームの後端部とが重なるようにセンタピラーに設けられた構造が開示されている。

特許文献２には、センタピラにおいて、リヤヒンジ取付部から離れた下側にビード部が設けられた構造が開示されている。

特開２０００−１０８６６２号公報 特開２０１６−８８４４８号公報

センタピラーにおけるドア取付部よりも車両下側の部位において、ロッカに接合されたセンタピラーアウタロアパネルと、センタピラーアウタアッパパネルとが車幅方向に接合された車両のピラー下部構造がある。この構造では、側面衝突時にセンタピラーにおけるドア取付部よりも上側に衝突荷重が入力された場合に、ロッカ付近でセンタピラーアウタロアパネルが折れると、接合部に剥離方向の入力が作用して、接合部が破断する可能性がある。

つまり、センタピラーにおけるドア取付部よりも車両下側にセンタピラーアウタロアパネルとセンタピラーアウタアッパパネルとの接合部が設けられた構成において、側面衝突時の接合部の破断を抑制するには、改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、センタピラーにおけるドア取付部よりも車両下側にセンタピラーアウタロアパネルとセンタピラーアウタアッパパネルとの接合部が設けられた構成において、側面衝突時の接合部の破断を抑制することができる車両のピラー下部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る車両のピラー下部構造は、車両上下方向に延在されたセンタピラーアウタアッパパネルと、上部が前記センタピラーアウタアッパパネルの下部と共にドア部材が取付けられるドア取付部を形成し、該ドア取付部よりも車両下側でロッカに接合されたセンタピラーアウタロアパネルと、前記センタピラーアウタロアパネルに形成され、前記ドア取付部から前記ロッカに向けて延在され且つ車幅方向に膨出され、車両上下方向に並ぶ複数箇所で前記センタピラーアウタアッパパネルが接合されたビード部と、を有する。

請求項１に記載の発明では、側面衝突時にセンタピラーにおけるドア取付部よりも上側に衝突荷重が入力された場合に、ロッカ付近のセンタピラーアウタロアパネルに車幅方向内側に向かう力が作用する。ここで、センタピラーアウタロアパネルには、ドア取付部からロッカに向けて延在され且つ車幅方向に膨出されたビード部が形成されている。このため、ビード部が、車幅方向内側に向かう力に抵抗するので、ロッカ付近のセンタピラーアウタロアパネルが車幅方向内側に折れ難くなり、センタピラーにおけるドア取付部の周辺部も車幅方向内側に折れ難くなる。これにより、ビード部におけるセンタピラーアウタアッパパネルとセンタピラーアウタロアパネルとの接合部に作用する荷重の方向が、接合部の剥離方向ではなく、せん断方向となるので、接合部の破断を抑制することができる。

本発明は、センタピラーにおけるドア取付部よりも車両下側にセンタピラーアウタロアパネルとセンタピラーアウタアッパパネルとの接合部が設けられた構成において、側面衝突時の接合部の破断を抑制することができるという効果を有する。

本実施形態に係るピラー下部構造が適用された車両の一部を示す構成図である。 （Ａ）本実施形態に係るセンタピラーのドア取付部の横断面図（図１の２Ａ−２Ａ線断面図）であり、（Ｂ）本実施形態に係るセンタピラーのアウタアッパパネルとアウタロアパネルとの接合部の横断面図（図１の２Ｂ−２Ｂ線断面図）である。 本実施形態に係る車両の側面衝突状態を示す説明図である。 本実施形態に係る車両におけるセンタピラーの側面衝突時の変形モードを示す説明図である。 本実施形態及び比較例のピラー下部構造における側面衝突時の変形のストロークと荷重との関係を示すグラフである。 比較例に係る車両におけるセンタピラーの側面衝突時の変形モードを示す説明図である。

本実施形態に係る車両のセンタピラー下部構造の一例であるピラー下部構造２０について説明する。

図１には、本実施形態に係る車両１０の一部が示されている。なお、各図に適宜示す矢印ＦＲは車両前方（進行方向）を示しており、矢印ＵＰは車両上方を示しており、矢印ＯＵＴは車幅方向外側を示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の車幅方向の左右を示すものとする。

車両１０は、車体１２を有する。車体１２は、ロッカ１４と、センタピラー１６と、リヤドア１８と、ドアヒンジ部材１９と、センタピラー１６に適用されたピラー下部構造２０とを含んで構成されている。

＜ロッカ＞
ロッカ１４は、車両前後に延在されている。また、ロッカ１４は、ロッカ１４の車幅方向外側部分を構成するロッカアウタパネル１５と、ロッカ１４の車幅方向内側部分を構成する図示しないロッカインナパネルとを含んで構成されている。ロッカアウタパネル１５及びロッカインナパネルは、互いに向き合う車幅方向に開放された断面略ハット状に形成されており、それぞれの開口端部同士が溶接等によって接合されている。これにより、ロッカ１４は、車両前後方向から見た場合に閉断面構造を成している。ロッカ１４には、後述するアウタロアパネル２８の下端部が接合されている。

図３に示すロッカアウタパネル１５は、車両上下方向に沿った縦壁１５Ａと、縦壁１５Ａの上端部から車幅方向内側に延びる上壁１５Ｂと、縦壁１５Ａの下端部から車幅方向内側に延びる下壁１５Ｃとを含んで構成されている。ロッカアウタパネル１５を車両前後方向から見た場合に、縦壁１５Ａと上壁１５Ｂとが繋がる部位を角部１７と称する。

＜センタピラー＞
図１に示すセンタピラー１６は、車両１０の側部におけるフロントドア用開口部１３Ａとリヤドア用開口部１３Ｂとの間に設けられており、車両上下方向に延びる骨格部材として構成されている。なお、左右のセンタピラー１６は、車幅方向において左右対称に構成されている。このため、以下の説明では、車両左側の側部に配置されたセンタピラー１６及びピラー下部構造２０について説明し、車両右側の側部に配置されたセンタピラー１６及びピラー下部構造２０についての説明は省略する。

図３に示すセンタピラー１６は、センタピラー１６の車幅方向外側部分を構成するセンタピラーアウタパネル２２と、センタピラー１６の車幅方向内側部分を構成するセンタピラーインナパネル２４とを含んで構成されている。ここでは、センタピラーアウタパネル２２について、具体的に説明する。

センタピラーアウタパネル２２は、車両上下方向の中央部及び上部を構成するアウタアッパパネル２６と、車両上下方向の下部を構成するアウタロアパネル２８とを有する。アウタアッパパネル２６は、センタピラーアウタアッパパネルの一例である。アウタロアパネル２８は、センタピラーアウタロアパネルの一例である。なお、アウタアッパパネル２６及びアウタロアパネル２８の詳細については後述する。

＜リヤドア＞
図１に示すリヤドア１８は、リヤドア用開口部１３Ｂを車幅方向外側から覆っている。また、リヤドア１８の車両前後方向前端部には、後述するドアヒンジ部材１９が取付けられている。これにより、リヤドア１８は、リヤドア用開口部１３Ｂを開閉可能とされている。

＜ドアヒンジ部材＞
ドアヒンジ部材１９は、ドア部材の一例である。なお、リヤドア１８を支持するドアヒンジ部材１９は、センタピラー１６において、車両上下方向に間隔をあけて２つ設けられているが、本実施形態におけるドアヒンジ部材１９とは、２つのドアヒンジ部材のうち、下側のドアヒンジ部材１９を意味する。このため、上側のドアヒンジ部材１９については、図示及び説明を省略する。

ドアヒンジ部材１９は、後述するドア取付部３４に取付けられる取付部１９Ａと、取付部１９Ａにおいて車両上下方向に沿った軸を中心として回動自在に支持される腕部１９Ｂとを有する。腕部１９Ｂの取付部１９Ａ側とは反対側の部位はリヤドア１８に固定されている。これにより、リヤドア１８は、リヤドア用開口部１３Ｂを開放する開放位置と、リヤドア用開口部１３Ｂを閉止する閉止位置とに回動可能とされている。

〔ピラー下部構造〕
図１に示すピラー下部構造２０は、一例として、アウタアッパパネル２６と、アウタロアパネル２８と、アウタロアパネル２８に形成されたビード部３２とを有する。アウタアッパパネル２６の下部及びアウタロアパネル２８の上部には、後述するドア取付部３４が形成されている。ドア取付部３４は、後述するビード部３２よりも車両上側に配置されている。

＜アウタアッパパネル＞
アウタアッパパネル２６は、一例として、高張力鋼板にプレス加工を施すことによって製作されている。また、アウタアッパパネル２６は、車両上下方向に延在されている。アウタアッパパネル２６の上端部は、ルーフサイドレール２１（図３参照）に接合されている。さらに、アウタアッパパネル２６は、車両上側から見て車幅方向内側へ開放された断面ハット形状に形成されている。具体的には、アウタアッパパネル２６は、外壁部２６Ａと、一対の側壁部２６Ｂと、一対のフランジ部２６Ｃとを含んで構成されている。

外壁部２６Ａは、車幅方向を板厚方向として配置され車両上下方向に延在されている。一対の側壁部２６Ｂは、外壁部２６Ａの前後端から車幅方向内側へそれぞれ延びている。一対のフランジ部２６Ｃは、一対の側壁部２６Ｂの車幅方向内側端から車両前後方向外側にそれぞれ延びている。外壁部２６Ａの下部には、車幅方向内側に向けて窪んだドア取付部３４が形成されている。

（ドア取付部）
図１に示すドア取付部３４は、アウタアッパパネル２６の車両上下方向の下部に形成されている。ドア取付部３４は、車幅方向外側から内側に向けて見た場合に、周壁部３４Ａと外壁部３４Ｂとを有する。周壁部３４Ａは、外壁部２６Ａから車幅方向外側に突出されると共に車両後側に向けて開口するＵ字状に形成されている。外壁部３４Ｂは、周壁部３４Ａの車幅方向外側で、車幅方向を厚さ方向として車両前後方向に延びる平板状の部位である。

図２（Ａ）に示す外壁部３４Ｂには、外壁部３４Ｂを車幅方向に貫通する貫通孔３５Ａが形成されている。貫通孔３５Ａの周縁部で且つ車幅方向内側の部位には、ウェルドナット３５Ｂが設けられている。そして、外壁部３４Ｂには、図示しないボルトがウェルドナット３５Ｂに締結されることで、ドアヒンジ部材１９の取付部１９Ａ（図１参照）が取付けられている。

図２（Ｂ）に示すように、アウタアッパパネル２６の車両上下方向の一部で且つ後述するビード部３２と車幅方向に対向する部位には、一例として、凸部２７Ａと、一対の側壁部２７Ｂと、一対のフランジ部２７Ｃとが形成されている。具体的には、凸部２７Ａは、車両前後方向に延在する外壁部２６Ａの車両前後方向のほぼ中央において、外壁部２６Ａから車幅方向外側に膨出（突出形成）されている。

一対の側壁部２７Ｂは、外壁部２６Ａの前後端から車幅方向外側へそれぞれ延びている。一対のフランジ部２７Ｃは、一対の側壁部２７Ｂの車幅方向外側端から車両前後方向外側にそれぞれ延びている。なお、詳細は後述するが、アウタアッパパネル２６におけるビード部３２と対向する外壁部２６Ａは、ビード部３２にスポット溶接により接合されている。

＜アウタロアパネル＞
図１に示すアウタロアパネル２８は、アウタアッパパネル２６の車両下側に配置されて、アウタアッパパネル２６と共にセンタピラー１６の車幅方向外側部分を構成している。アウタロアパネル２８の幅寸法（車両前後方向の寸法）は、車両下側に向かうに従い大きくなるように設定されている。なお、アウタロアパネル２８の車両上下方向の上部には、アウタアッパパネル２６の下部が車幅方向の外側から重ねられ、既述のドア取付部３４を形成している。換言すると、アウタロアパネル２８は、ドア取付部３４を有する。また、アウタロアパネル２８は、一例として、一般の鋼板（高張力鋼板よりも引張り強さの低い鋼板）にプレス加工を施すことによって製作されている。

図２（Ａ）に示すように、アウタロアパネル２８は、車両上下方向から見た場合に車幅方向内側へ開放された断面ハット形状に形成されている。具体的には、アウタロアパネル２８は、外壁部２８Ａと、一対の側壁部２８Ｂと、一対のフランジ部２８Ｃとを含んで構成されている。

外壁部２８Ａは、車幅方向を板厚方向として配置され車両上下方向に延在されている。一対の側壁部２８Ｂは、外壁部２８Ａの前後端から車幅方向内側へそれぞれ延びている。一対のフランジ部２８Ｃは、一対の側壁部２８Ｂの車幅方向内側端から車両前後方向外側にそれぞれ延びている。本実施形態では、一例として、外壁部２８Ａにおけるドア取付部３４の一部を構成する部位には、車幅方向に貫通された開口部４１が形成されている。開口部４１は、車幅方向でウェルドナット３５Ｂと対向している。これにより、ウェルドナット３５Ｂに図示しないボルトが締結されたときに、該ボルトがアウタロアパネル２８と接触しないようになっている。

図１に示す外壁部２８Ａにおけるドア取付部３４よりも車両下側には、ビード部３２が形成されている。さらに、外壁部２８Ａにおけるビード部３２よりも車両下側の部位（アウタロアパネル２８の下端部）は、ロッカアウタパネル１５に車幅方向外側から重ねられて接合されている。換言すると、アウタロアパネル２８は、ドア取付部３４よりも車両下側でロッカ１４に溶接等により接合されている。

＜ビード部＞
図２（Ｂ）に示すビード部３２は、アウタロアパネル２８の外壁部２８Ａから車幅方向外側に膨出（突出形成）されている。また、ビード部３２は、一例として、車両前後方向に２つ並んで形成されている。なお、以後の説明では、車両前側と車両後側のビード部３２を区別する場合には、車両前側のビード部３２を第１ビード部３２Ａと称し、車両後側のビード部３２を第２ビード部３２Ｂと称する。ビード部３２の車両前後方向前側及び後側には、ビード部３２よりも低い高さで外壁部２８Ａから車幅方向外側に突出する凸部４２Ａが形成されている。

第１ビード部３２Ａは、車両上下方向から見た場合に、車幅方向を高さ方向とする略台形状に、車幅方向外側を上底側として突出されている。なお、第１ビード部３２Ａにおける台形の上底に相当する部位を板状部３７Ａと称する。板状部３７Ａは、車幅方向を厚さ方向として、車両上下方向に延びる部位である。また、第１ビード部３２Ａは、一例として、ドア取付部３４（図１参照）からロッカ１４（図１参照）に向けて車両上下方向に沿って車両下側に延在されると共に、ドア取付部３４から車両上側にも延在されている。

図２（Ａ）に示す第１ビード部３２Ａは、外壁部２８Ａにおける開口部４１に対する車両前後方向の前側の部位を含んで車両上側に延在されている。

図２（Ｂ）に示す第２ビード部３２Ｂは、車両上下方向から見た場合に、車幅方向を高さ方向とする略台形状に、車幅方向外側を上底側として突出されている。なお、第２ビード部３２Ｂにおける台形の上底に相当する部位を板状部３７Ｂと称する。板状部３７Ｂは、車幅方向を厚さ方向として、車両上下方向に延びる部位である。また、第２ビード部３２Ｂは、一例として、ドア取付部３４（図１参照）から車両上下方向に沿って車両下側に延びているが、ドア取付部３４から車両上側には延びていない。

第１ビード部３２Ａ及び第２ビード部３２Ｂには、車幅方向外側からアウタアッパパネル２６の外壁部２６Ａが重ねられて接合されている。具体的には、板状部３７Ａ及び板状部３７Ｂと、外壁部２６Ａとが車幅方向に重ねられてスポット溶接により接合されている。このようにして、ビード部３２には、アウタアッパパネル２６とアウタロアパネル２８とが接合された部位である接合部２９が形成されている。なお、板状部３７Ａと外壁部２６Ａ、板状部３７Ｂと外壁部２６Ａについて、スポット溶接の打点箇所は、一例として、それぞれ車両上下方向に並んで２箇所形成されている（図１参照）。

ここで、図３に示すビード部３２は、車両前後方向から見た場合に、ロッカアウタパネル１５の角部１７（折れ部）に近接して配置されている。換言すると、アウタロアパネル２８における角部１７に近接する部位は、ビード部３２が形成されていることによって、車幅方向に作用する力に対する剛性が高められている。

〔比較例〕
図６には、比較例の車両２００のセンタピラー２０２の下部における側面衝突時の変形モードが示されている。センタピラー２０２は、センタピラーアッパパネル２０３とセンタピラーロアパネル２０４とを含んで構成されている。センタピラーアッパパネル２０３の下部と、センタピラーロアパネル２０４の上部とが、車幅方向にスポット溶接により接合されることで、接合部２０５が形成されている。また、センタピラーロアパネル２０４の下部は、平板状に形成されており、ロッカ１４に溶接等により接合されている。センタピラーアッパパネル２０３の上部は、図示しないルーフサイドレールに接合されている。センタピラー２０２における接合部２０５よりも車両上側には、ドア取付部３４が形成されている。

比較例の車両２００において、側面衝突時には、センタピラー２０２の車両上下方向中間部に、車幅方向内側に向かう衝突荷重が入力される。センタピラー２０２は、上部が図示しないルーフサイドレールに接合され、下部がロッカ１４に接合されているために、中間部が車幅方向内側に押込まれるように変形される。特に、ロッカ１４の角部１７の付近において、センタピラーロアパネル２０４が平板状であり、センタピラーロアパネル２０４が角部１７と接触することで車幅方向内側に折れ曲がるために、ドア取付部３４周辺での折れ曲がり量が多くなる。

このため、ドア取付部３４よりも下側の接合部２０５の打点Ｄ２には、センタピラーアッパパネル２０３がセンタピラーロアパネル２０４に対して離れる方向である剥離方向の力Ｆ２が作用することになる。ここで、スポット溶接の打点Ｄ２は、せん断方向の力に比べて剥離方向の力に対して弱い。このため、比較例の車両２００では、打点Ｄ２が破断する可能性がある。

このように、比較例の車両２００では、センタピラー２０２の打点Ｄ２が破断することで、センタピラー２０２を伝わる荷重Ｆｂが減少し（伝達荷重の落ち込みが増加し）、センタピラー２０２の車幅方向内側への侵入量（ストローク）が増加する。なお、図５には、比較例の車両２００におけるストロークと荷重との関係が、破線のグラフＧ２で示されている。グラフＧ２の点Ｐ２が、伝達荷重の落ち込み部分を表している。

〔作用及び効果〕
次に、本実施形態のピラー下部構造２０の作用及び効果について説明する。

図３に示す本実施形態の車両１０において、側面衝突時には、センタピラー１６の車両上下方向中間部に、衝突体Ｂから、車幅方向内側に向かう衝突荷重Ｆが入力される。センタピラー１６は、上部がルーフサイドレール２１に接合され、下部がロッカ１４に接合されているために、車両上下方向の中間部よりも下側が車幅方向内側に押込まれるように変形される。

ここで、センタピラー１６におけるロッカ１４の角部１７の付近には、ビード部３２が形成されている。具体的には、センタピラー１６では、アウタロアパネル２８にビード部３２が形成されていることによって、車幅方向に作用する力に対する剛性が高められている。このため、センタピラー１６におけるドア取付部３４周辺での折れ曲がり量は、既述の比較例に比べて少なくなる。

これにより、図４に示すように、ドア取付部３４よりも下側のビード部３２における打点Ｄ１には、アウタアッパパネル２６がアウタロアパネル２８に対して接触した状態でずれる方向である、せん断方向の力Ｆ１が作用することになる。ここで、スポット溶接の打点Ｄ１は、剥離方向の力に比べてせん断方向の力に対して強い。このため、本実施形態の車両１０では、比較例の打点Ｄ２（図６参照）に比べて、打点Ｄ１の破断が抑制される。

本実施形態の車両１０では、センタピラー１６の打点Ｄ１の破断が抑制されることで、センタピラー１６を伝わる荷重Ｆａの落ち込みが抑制されるので、比較例に比べて、センタピラー１６の車幅方向内側への侵入量（ストローク）が低減される。なお、図５には、本実施形態の車両１０におけるストロークと荷重との関係が、実線のグラフＧ１で示されている。グラフＧ１の点Ｐ１は、伝達荷重の落ち込み部分を表しているが、グラフＧ２の点Ｐ２よりも荷重が大きい側に位置している。つまり、本実施形態の方が比較例に比べて、センタピラー１６の伝達荷重が大きいことを意味している。

以上、説明したように、図３及び図４に示す本実施形態のピラー下部構造２０では、側面衝突時にセンタピラー１６におけるドア取付部３４よりも上側に衝突荷重Ｆが入力された場合に、ロッカ１４付近のアウタロアパネル２８に車幅方向内側に向かう力が作用する。ここで、アウタロアパネル２８には、ドア取付部３４からロッカ１４に向けて延在され且つ車幅方向に膨出されたビード部３２が形成されている。このため、ビード部３２が、車幅方向内側に向かう力に抵抗するので、ロッカ１４付近のアウタロアパネル２８が車幅方向内側に折れ難くなり、センタピラー１６におけるドア取付部３４の周辺部も車幅方向内側に折れ難くなる。これにより、ビード部３２における接合部２９に作用する荷重の方向が、接合部２９の剥離方向ではなく、せん断方向となるので、接合部２９の破断を抑制することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

ビード部３２の接合部２９における接合は、スポット溶接に限らず、ビード部３２に形成された貫通孔を通したボルト及びナットからなる締結手段の締結による接合であってもよい。接合部２９は、例えば、ＳＰＲ（セルフピアスリベット）やＦＤＳ（フロードリルスクリュー）を用いて接合されてもよい。また、ビード部３２は、車幅方向外側に膨出されたものに限らず、車幅方向内側に膨出されたものでもよい。

さらに、ビード部３２は、車両上下方向から見た場合の断面形状が台形状に限らず、例えば、半円筒状に形成されていてもよい。加えて、ビード部３２の数は、車両前後方向において２つに限らず、車両前後方向に１つ又は３つ以上の複数であってもよい。また、ビード部３２は、車両前後方向の前側及び後側の一方のみであってもよい。さらに、ビード部３２は、ドア取付部３４から車両上側及び車両下側に延在するものに限らず、ドア取付部３４から車両下側のみに延在するものであってもよい。

さらに、アウタアッパパネル２６において、車幅方向外側に膨出するビード部３２を形成して、このビード部３２をアウタロアパネル２８のビード部３２に車幅方向外側から重ねて接合させてもよい。換言すると、ビード部３２は、少なくともアウタロアパネル２８側に形成されていればよい。

接合部２９における打点の数は、車両上下方向に２箇所に限らず、３箇所以上の複数箇所であってもよい。

以上、本発明の実施形態及び変形例に係る車両のピラー下部構造の一例について説明したが、これらの実施形態及び変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 車両
１４ ロッカ
１９ ドアヒンジ部材（ドア部材の一例）
２０ ピラー下部構造（車両のピラー下部構造の一例）
２６ アウタアッパパネル（センタピラーアウタアッパパネルの一例）
２８ アウタロアパネル（センタピラーアウタロアパネルの一例）
２９ 接合部
３２ ビード部
３４ ドア取付部

Claims (1)

1. 車両上下方向に延在されたセンタピラーアウタアッパパネルと、
   上部が前記センタピラーアウタアッパパネルの下部と共にドア部材が取付けられるドア取付部を形成し、該ドア取付部よりも車両下側でロッカに接合されたセンタピラーアウタロアパネルと、
   前記センタピラーアウタロアパネルに形成され、前記ドア取付部から前記ロッカに向けて延在され且つ車幅方向に膨出され、車両上下方向に並ぶ複数箇所で前記センタピラーアウタアッパパネルが接合されたビード部と、
   を有する車両のセンタピラー下部構造。