JP6915425B2

JP6915425B2 - フロントピラー構造

Info

Publication number: JP6915425B2
Application number: JP2017144893A
Authority: JP
Inventors: 吉宏岩野; 克嘉伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-07-26
Also published as: JP2019025980A

Description

本発明は、フロントピラー構造に関する。

従来、車両の横転等によりルーフ側から荷重を受けるルーフクラッシュ時の車体剛性を確保するために、車体側部に配置されたピラーのピラーアウタパネルとピラーインナパネルの間の閉断面にリインフォースメントを追加することが知られている。

例えば、ピラーアウタパネルとピラーインナパネルの間に断面コの字型のピラーリインフォースメントが配設されると共に、ピラーリインフォースメントの開口部と対向する位置に配置され、ピラーアウタパネルへの荷重入力時にピラーリインフォースメントの拡開を防止する規制部が設けられたものが提案されている（特許文献１参照）。

これにより、荷重入力時にピラーリインフォースメントの拡開を規制して潰れ変形を抑制することができるとされている。すなわち、ピラーアウタパネルの変形を抑制でき、ピラーの車室内への進入を抑制することができるとされている。

特開２０１２−２５１７４号公報

特許文献１記載の車両の側部車体構造をフロントピラーに適用した場合、フロントピラーに屈曲部分があるため、ルーフクラッシュ時のフロントピラーの変形を抑制することができないおそれがある。また、フロントピラーの閉断面内に規制部等を設けることにより、車体の重量が増加するという不都合がある。

本発明は、上記事実を考慮し、車体の重量増加を抑制しつつ、ルーフクラッシュ時のフロントピラーの変形を抑制したフロントピラー構造を提供することが目的である。

請求項１に記載のフロントピラー構造は、フロントピラーアウタパネルとフロントピラーインナパネルが両端部で接合されることにより閉断面が形成されると共に、車両上下方向に延在するロア部と、ロア部の上端から車両後方に向って車両上方に傾斜して延在しルーフサイドレールに接続されるアッパ部とを有するフロントピラーを備え、前記フロントピラーインナパネルには、前記ロア部から前記アッパ部に向かう屈曲部の根本部分に前記アッパ部の延在方向に沿って第１ビード部が形成されていると共に、前記第１ビード部の車両上方側で前記屈曲部から前記ルーフサイドレールに向かって前記アッパ部の延在方向に沿って第２ビード部が形成されている。

請求項１に記載のフロントピラー構造では、車両が横転してルーフクラッシュすることによりルーフサイドレール等に車両上方から荷重が入力された場合には、その荷重によってフロントピラーのロア部からアッパ部に到る屈曲部分を中心としてフロントピラーに曲げモーメントが作用する。この際、フロントピラーの屈曲部分の根本部分に応力が集中するが、根本部分にはアッパ部の延在方向に沿ってビードが形成されているため、フロントピラーの曲げ剛性が向上し、ルーフクラッシュ時にフロントピラーの折れ等の変形が抑制される。
請求項２に記載のフロントピラー構造は、請求項１記載のフロントピラー構造において、前記根本部分のみに前記第１ビード部が形成されている。

請求項１に記載の発明によれば、フロントピラーの重量を増加させることを抑制しつつ、ルーフクラッシュ時のフロントピラーの変形を抑制することができる。

本実施形態に係るフロントピラー構造を示す車幅方向内側から視た側面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。比較例と実施例に係る荷重とストロークとの関係を示すグラフである。図１の要部拡大図である。

一実施形態に係るフロントピラー構造について、図１〜図４を参照して説明する。なお、各図において、矢印ＦＲが車両前方を、矢印ＵＰが車両上方を、矢印ＯＵＴが車幅方向外側を示している。

（構成）
図１に示すように、フロントピラー構造は、フロントピラー１０と、フロントピラー１０の車両前方側に接続されるエプロンアッパメンバ１２と、フロントピラー１０の車両後方側に接続されるルーフサイドレール１４とを備えている。

フロントピラー１０は、車両上下方向に延在するロア部１６と、ロア部１６の上端から車両後方に向って車両上方に傾斜した方向に延在するアッパ部１８とを有する。

フロントピラー１０とルーフサイドレール１４と図示しないロッカとセンターピラーによって、フロントドアが取り付けられる開口部１９（図１参照）が形成されている。

フロントピラー１０は、図２に示すように、車幅方向外側に配設されるフロントピラーアウタパネル２０と、車幅方向内側に配設されるフロントピラーインナパネル２２と、フロントピラーアウタパネル２０と、フロントピラーインナパネル２２とで構成される閉断面内に配設されるリインフォースメント２４とを有する。

フロントピラーアウタパネル２０と、フロントピラーインナパネル２２と、リインフォースメント２４は、それぞれの車両上方側に形成されたフランジ部２０Ａ、２２Ａ、２４Ａを積層して接合されると共に、車両下方側のフランジ部２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂを積層して接合されることにより一体化されている。

フロントピラーインナパネル２２には、図１及び図２に示すように、フランジ部２２Ｂからフランジ部２２Ａ側に向って、フランジ部２２Ｂ、フランジ部２２Ｂの上端から車幅方向内側に向う横壁２６と、横壁２６の車幅方向内側端部から車両上方に向う平板部２８と、車幅方向視において相互に平行に形成された第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄと、第１ビード部３０Ｄの車両上方側にアッパ部１８に向って延在して形成された第２ビード部３２とを有する。この第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄがビードに相当する。

なお、横壁２６と平板部２８とがなす内側稜線３４は、図１に示すように、開口部１９の開口形状に沿ってロア部１６からアッパ部１８に向って湾曲する形状とされている。また、第２ビード部３２の車両前方又は車両上方に位置する外側稜線３６も、内側稜線３４と同様に、ロア部１６からアッパ部１８に向って湾曲する形状とされている。

第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄは、それぞれアッパ部３８（１８）の延在方向に沿って形成されると共に、アッパ部３８（１８）の延在方向と直交する方向に沿って一定間隔をおいて４本形成されている。なお、ここで、「アッパ部３８（１８）の延在方向に沿って」とは車両側面視でアッパ部３８（１８）の延在方向（図１、矢印Ｚ方向参照）と±１５°の範囲内の方向に延在することを意味する。

なお、第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄは、フロントピラーインナパネル２２においてロア部４０からアッパ部３８に向かう屈曲部の根本部分４２（図４、ドット部分参照）に形成されている。根本部分４２は、図４に示すように、内側稜線３４と直線Ｌ１と直線Ｌ２で囲まれた領域のことである。ここで、直線Ｌ１とは、内側稜線３４においてロア部４０からアッパ部３８に到る湾曲したＲ部４４の開始点Ｐ１から、外側稜線３６においてロア部４０からアッパ部３８に到る湾曲したＲ部４６の開始点Ｐ２とを結ぶ直線のことでる。また、直線Ｌ２とは、内側稜線３４のＲ部４４の終了点Ｐ３から内側稜線３４の直線部分を車両前方側に延長させた直線のことである。

なお、フロントピラーインナパネル２２の車幅方向内側面には、図１及び図４に示すように、内側稜線３４のＲ部４４の開始点Ｐ１から車両前方に向って車両上方に傾斜して延在し、外側稜線３６の近傍で折り返され、直線Ｌ２の近傍で直線Ｌ１に沿って車両後方側に向って車両上方に傾斜して延在する溝５０が形成されている。溝５０は、内側稜線３４のＲ部４４の開始点Ｐ１から車両前方に向って車両上方に傾斜して延在する傾斜部５２と、傾斜部５２から折り返され、車両後方に向って車両下方に傾斜して延在する折り返し部５４と、折り返し部５４の下端から直線Ｌ２に略平行に車両後方側に延在する後方延在部５６とを有する。

この傾斜部５２は、図４に示すように、車両側面視で直線Ｌ１の上方に位置している。また、後方延在部５６の車両前方側は、車両側面視で直線Ｌ２の下方に位置している。

第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄは、傾斜部５２からアッパ部１８の延在方向に沿って内側稜線３４の近傍まで形成されている。ただし、第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄは内側稜線３４に到達していない。また、最も車両上方側に位置する第１ビード部３０Ｄは、溝５０の後方延在部５６の車両前方側よりも車両下方側に位置している。すなわち、第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄは、根本部分４２の内部にのみ形成されている。

（作用）
次に、このように形成されたフロントピラー構造の作用について説明する。

車両の前突時に車両前方側から車両後方に向って衝突荷重が入力される。この際、フロントピラー１０には、図１に示すように、エプロンアッパメンバ１２から衝突荷重Ｆ１が入力される。

フロントピラー１０では、フロントピラーインナパネル２２のロア部４０とアッパ部３８との接続（屈曲）部分からルーフサイドレール１４に向って第２ビード部３２が形成されたアッパ部３８（１８）を介してルーフサイドレール１４に荷重が伝達される。このように、フロントピラー１０の屈曲部分からルーフサイドレール１４に向ってアッパ部３８（１８）の延在方向に沿って第２ビード部３２がフロントピラーインナパネル２２に形成されているため、アッパ部３８（１８）の剛性が向上し、エプロンアッパメンバ１２から入力された衝突荷重Ｆ１の一部を効率的にルーフサイドレール１４に伝達することができる。

なお、フロントピラーインナパネル２２の根本部分４２にも、アッパ部３８の延在方向に沿って第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄが形成されているため、根本部分４２の剛性が向上し、アッパ部３８の後方側に荷重を補助的に伝達することができる。

また、エプロンアッパメンバ１２からフロントピラー１０のロア部１６を介して図示しないロッカに荷重が伝達される。

このように、フロントピラー１０では、フロントピラーインナパネル２２のアッパ部３８に形成された第２ビード部３２によってアッパ部３８の延在方向の剛性が向上され、車両前突時にエプロンアッパメンバ１２から入力された衝突荷重Ｆ１を効率的にルーフサイドレール１４に伝達すると共にロア部１６を介してロッカに荷重を伝達することで、フロントピラー１０の断面崩れが抑制される。

また、図１に示すように、車両が横転等して車両上方から荷重が入力されるルーフクラッシュ時にルーフサイドレール１４に車両上方から衝突荷重Ｆ２が入力された場合、フロントピラー１０では、アッパ部１８とロア部１６の接続（屈曲）部分を中心とした曲げモーメントが作用する。この際、屈曲部分のうち内側部分である根本部分４２に応力が集中し、フロントピラー１０が屈曲部分で折れるおそれがある。

しかし、フロントピラー１０のフロントピラーインナパネル２２の根本部分４２には、アッパ部３８の延在方向と同一方向に延在する第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄが４本平行に形成されているため、フロントピラー１０の曲げ剛性が増強されており、衝突荷重Ｆ２の入力によりフロントピラーインナパネル２２の変形（座屈）が抑制される。すなわち、ルーフクラッシュ時のフロントピラー１０の折れ（変形）が抑制され、フロントピラー１０の車室内への進入が抑制される。

なお、図３に示すように、根本部分４２に第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄを形成しなかったフロントピラー（比較例）と本実施形態に係るフロントピラー１０（実施例）についてルーフクラッシュ時にルーフサイドレール１４に作用する荷重量を変形量（ストローク）との関係について確認した。荷重を変化（増加）させていくと、比較例では所定の耐荷重ＷＬに到達する前に座屈を生じて（図３、破線囲み部分参照）フロントピラーが変形するのに対して、実施例では耐荷重ＷＬに到達するまで座屈を生じないことが確認されている。

このように、車両の前突に対してはフロントピラーインナパネル２２のアッパ部３８に第２ビード部３２、車両のルーフクラッシュに対してはフロントピラーインナパネル２２の根本部分４２に第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄを設けるだけで良いので、フロントピラー１０の重量増加を抑制したままで、フロントピラー１０の変形を抑制することができる。

特に、車両の前突に対しては、フロントピラー１０（フロントピラーインナパネル２２）の屈曲部分からアッパ部１８（３８）の延在方向に沿ってルーフサイドレール１４の近傍まで延在する第２ビード部３２をアッパ部３８に形成することによってフロントピラー１０のアッパ部１８の剛性を十分に向上させているので、車両の前突によってエプロンアッパメンバ１２から大きな荷重が入力してもフロントピラー１０のアッパ部１８の変形を抑制して、ルーフサイドレール１４に良好に衝突荷重を伝達することができる。

また、フロントピラーインナパネル２２の根本部分４２に形成された第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄは、溝５０の傾斜部５２までの延在に止まり、根本部分４２の外部へ延在して形成されていない。このように、第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄが根本部分４２内の形成に限定されているため、延び過ぎた第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄの存在によって車両前突時にフロントピラー１０の車両前方側部分の変形が抑制され、衝撃吸収性能を低下させることを抑制することができる。

さらに、第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄの後方側端部を内側稜線３４と接続させていないため、第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄから内側稜線３４に荷重が入力してフロントピラー１０の断面変形が促進されることを抑制することができる。

（その他）
なお、本実施形態のフロントピラー構造では、第２ビード部３２、第１ビード部３０Ａ〜３０Ｄは、車幅方向内側に凸とされたものであったが、車幅方向外側に凸とされたものでも良い。

また、本実施形態のフロントピラー構造では、根本部分４２の範囲を図４に示すような範囲と規定したが、これに限定されるものではない。すなわち、フロントピラー１０（フロントピラーインナパネル２２）のロア部１６（４０）とアッパ部１８（３８）の屈曲（接続）部分の内側（付け根）部分であれば良い。

１０フロントピラー
１４ルーフサイドレール
１６ロア部
１８アッパ部
２０フロントピラーアウタパネル
２２フロントピラーインナパネル
３０Ａ〜３０Ｄ第１ビード部（ビード）
４２根本部分

Claims

フロントピラーアウタパネルとフロントピラーインナパネルが両端部で接合されることにより閉断面が形成されると共に、車両上下方向に延在するロア部と、ロア部の上端から車両後方に向って車両上方に傾斜して延在しルーフサイドレールに接続されるアッパ部とを有するフロントピラーを備え、
前記フロントピラーインナパネルには、前記ロア部から前記アッパ部に向かう屈曲部の根本部分に前記アッパ部の延在方向に沿って第１ビード部が形成されていると共に、前記第１ビード部の車両上方側で前記屈曲部から前記ルーフサイドレールに向かって前記アッパ部の延在方向に沿って第２ビード部が形成されているフロントピラー構造。
前記根本部分のみに前記第１ビード部が形成されている請求項１記載のフロントピラー構造。