JP7282638B2 - ピラー構造 - Google Patents

Description

本発明は、構造部材及び構造体に関する。

特許文献１の車両のピラー構造は、サイドアウタパネルと、補強部材であるアウタリインフォースメント及びヒンジリインフォースメントと、インナパネルとを備える。

特開２００９－１０１７９４号公報

しかし、特許文献１の車両ピラー構造では、強度を確保するためにアウタリインフォースメントとヒンジリインフォースメントとが設けられているので車両ピラー構造の重量が増加するという問題がある。

本発明は、構造部材及び構造体において、強度を確保しつつ軽量化を図ることを目的とする。

本発明の一態様は、頂壁部と、前記頂壁部の両端から延びる一対の側壁部と、前記一対の側壁部のそれぞれの前記頂壁部と反対側の端部から前記頂壁部と離れる方向に延びる一対のフランジ部とを備え、前記一対の側壁部は、前記一対のフランジ部に対して、前記頂壁部と反対側に窪んだ凹部を画定している、構造部材を提供する。

この構成によれば、構造部材がフランジ部に対して頂壁部と反対側に窪んだ凹部を有しているので、構造部材が凹部を有していない場合と比較して、頂壁部の長手方向に直交する断面における構造部材の中立軸と頂壁部との距離を長くできる。これにより、構造部材が凹部を有していない場合と比較して、同一の曲げモーメントにより頂壁部に生じる応力を低減できる。このため、補強部材を別途設けることなく構造部材の曲げ強度を向上できるので、構造部材の強度を確保しつつ構造部材を軽量化できる。

前記一対の側壁部の少なくとも一方は、前記頂壁部に連なって設けられ、前記一対のフランジ部の少なくとも一方に対して前記頂壁部と反対側に延びる本体部と、前記本体部に連なって設けられ、前記本体部の前記頂壁部と反対側の端部から前記頂壁部に向けて延びた折り返し部とを有してもよい。

前記頂壁部は、板厚が部分的に増加した増厚部を備えてもよい。

この構成によれば、頂壁部が、板厚が部分的に増加した増厚部を備えるので、頂壁部が増厚部を備えない場合と比較して、頂壁部の曲げ強度を向上できる。

前記増厚部は、前記頂壁部が延びる方向に直交する断面において、波形の断面形状を有してもよい。

本発明の他の態様は、前記構造部材と、前記頂壁部が延びる方向に直交する断面において、前記構造部材と閉断面を形成している第２の構造部材とを備え、前記第２の構造部材の一部は、前記構造部材の前記凹部に沿った形状を有する、構造体を提供する。

本発明によれば、構造部材の強度を確保しつつ構造部材を軽量化できる。

本発明の実施形態に係るセンターピラーが取り付けられた車体構造の斜視図。 実施形態に係るセンターピラーの斜視図。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図。 第１比較例に係るセンターピラーの断面図。 第２比較例に係るセンターピラーの断面図。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係るセンターピラー１が取り付けられた自動車の車体Ｂの模式的な斜視図である。

図１を参照すると、実施形態の車体Ｂは、自動車の車体Ｂの側方に設けられたセンターピラー１を備える。センターピラー１は、自動車の側方からの衝突から、自動車の室内を保護するために設けられている。実施形態のセンターピラー１は、本発明に係る構造体の一例である。

また、図１を参照すると、実施形態の車体Ｂは、車体側方上部において車両前後方向に延びるルーフレール２と、車体側方下部において車両前後方向に延びるサイドシル３とを備える。センターピラー１は、ルーフレール２とサイドシル３との間に掛け渡されるように、車高方向に延びている。

図２は、実施形態のセンターピラー１の斜視図である。

図２を参照すると、センターピラー１は、車高方向を長手方向として延びる長尺状の部材である。センターピラー１は、長手方向の一方側（車高方向において上側）の端部１ａにおいてルーフレール２に接合されている。センターピラー１は、長手方向の他方側（車高方向において下側）の端部１ｂにおいてサイドシル３に接合されている。

図２に示すような荷重Ｆが自動車の側方からセンターピラー１に作用すると、センターピラー１の長手方向の両端部がルーフレール２とサイドシル３とによって支持されているので、センターピラー１には、曲げモーメントが作用する。

図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。言い換えれば、図３は、実施形態のセンターピラー１の長手方向に直交する断面を示す。

図３を参照すると、実施形態に係るセンターピラー１は、アウタパネル（構造部材）１０と、アウタパネル１０とともに閉断面を形成するインナパネル（第２の構造部材）２０とを備える。アウタパネル１０は、車幅方向外側に配置され、インナパネル２０は、車幅方向の内側（室内側）に配置される。

実施形態のアウタパネル１０は、頂壁部１１と、頂壁部１１の両端から延びる一対の側壁部１２Ａ，１２Ｂと、側壁部１２Ａ，１２Ｂの頂壁部１１と反対側の端部から頂壁部１１と離れるように延びる一対のフランジ部１３Ａ，１３Ｂとを備える。実施形態に係るアウタパネル１０は、本発明に係る構造部材の一例である。実施形態のアウタパネル１０は、プレス加工によって製造される。

アウタパネル１０の頂壁部１１は、板状の部材である。図３に示す断面において、頂壁部１１が延びる方向をセンターピラー１の幅方向という場合がある。また、図３に示す断面において、センターピラー１の幅方向に直交する方向をセンターピラー１の高さ方向という場合がある。センターピラー１の幅方向は、車体Ｂ（図１に示す）の車両方向前後方向に延び、センターピラー１の高さ方向は、車体Ｂの車幅方向に延びる。具体的には、図３の高さ方向上側が車体Ｂの車幅方向外側に対応し、高さ方向下側が車体Ｂの車幅方向内側に対応する。また、図３の幅方向の一方側（図３において左側）が車両前後方向の前側に対応し、幅方向の他方側（図３において右側）が車両前後方向の後側に対応する。

アウタパネル１０の頂壁部１１には、板厚が他の部分よりも増加した増厚部１１ａが形成されている。増厚部１１ａは、図３に示す断面において、波形の断面形状を有している。言い換えれば、高さ方向に対する複数の凹凸が幅方向に交互に形成されている。増厚部１１ａの板厚（高さ方向の寸法）ｔ１は、頂壁部１１の他の部分の板厚ｔ２よりも大きい。

アウタパネル１０の側壁部１２Ａ，１２Ｂは、頂壁部１１の幅方向の両端部に連なって設けられている。具体的には、側壁部１２Ａは、頂壁部１１の幅方向の一方側（図３において左側）の端部に連なって設けられている。また、側壁部１２Ｂは、頂壁部１１の幅方向の他方側（図３において右側）の端部に連なって設けられている。

実施形態の側壁部１２Ａ，１２Ｂは、頂壁部１１に連なって設けられた第１縦壁部１２ａと、第１縦壁部１２ａに連なって設けられた横壁部１２ｂと、横壁部１２ｂに連なって設けられた第２縦壁部１２ｃとをそれぞれ備える。実施形態に係る側壁部１２Ａ，１２Ｂの第１縦壁部１２ａは、本発明に係る本体部の一例である。また、実施形態に係る側壁部１２Ａ，１２Ｂの横壁部１２ｂと第２縦壁部１２ｃとは、本発明に係る折り返し部を構成している。

側壁部１２Ａの第１縦壁部１２ａは、頂壁部１１の幅方向の一方側（図３において左側）の端部に連なって設けられている。側壁部１２Ａの第１縦壁部１２ａは、頂壁部１１から、高さ方向下側かつ幅方向外側に向かって延びている。具体的には、側壁部１２Ａの第１縦壁部１２ａは、フランジ部１３Ａよりも高さ方向下側に延びている。言い換えれば、側壁部１２Ａの第１縦壁部１２ａは、頂壁部１１から、フランジ部１３Ａよりもインナパネル２０側に延びている。

側壁部１２Ａの横壁部１２ｂは、側壁部１２Ａの第１縦壁部１２ａの高さ方向下側の端部に連なって設けられている。側壁部１２Ａの横壁部１２ｂは、第１縦壁部１２ａから幅方向外側に向かって延びている。

側壁部１２Ａの第２縦壁部１２ｃは、側壁部１２Ａの横壁部１２ｂの幅方向外側の端部に連なって設けられている。側壁部１２Ａの第２縦壁部１２ｃは、側壁部１２Ａの横壁部１２ｂから、高さ方向上側かつ幅方向外側に向かって延びている。

同様に、側壁部１２Ｂの第１縦壁部１２ａは、頂壁部１１の幅方向の他方側（図３において右側）の端部に連なって設けられている。側壁部１２Ｂの第１縦壁部１２ａは、頂壁部１１から、高さ方向下側かつ幅方向外側に向かって延びている。具体的には、側壁部１２Ｂの第１縦壁部１２ａは、フランジ部１３Ｂよりも高さ方向下側に延びている。言い換えれば、側壁部１２Ｂの第１縦壁部１２ａは、頂壁部１１から、フランジ部１３Ｂよりもインナパネル２０側に延びている。

側壁部１２Ｂの横壁部１２ｂは、側壁部１２Ｂの第１縦壁部１２ａの高さ方向下側の端部に連なって設けられている。側壁部１２Ｂの横壁部１２ｂは、第１縦壁部１２ａから幅方向外側に向かって延びている。

側壁部１２Ｂの第２縦壁部１２ｃは、側壁部１２Ｂの横壁部１２ｂの幅方向外側の端部に連なって設けられている。側壁部１２Ｂの第２縦壁部１２ｃは、側壁部１２Ｂの横壁部１２ｂから、高さ方向上側かつ幅方向外側に向かって延びている。

側壁部１２Ａ，１２Ｂは、フランジ部１３Ａ，１３Ｂに対して、頂壁部１１と反対側に窪んだ凹部１４Ａ，１４Ｂをそれぞれ画定している。言い換えれば、凹部１４Ａ，１４Ｂは、フランジ部１３Ａ，１３Ｂに対して、インナパネル２０側に窪むように形成されている。更に言い換えれば、凹部１４Ａ，１４Ｂは、フランジ部１３Ａ，１３Ｂに対して、高さ方向下側に窪むように形成されている。

凹部１４Ａは、側壁部１２Ａの第１縦壁部１２ａと、横壁部１２ｂと、第２縦壁部１２ｃとによって画定されている。同様に、凹部１４Ｂは、側壁部１２Ｂの第１縦壁部１２ａと、横壁部１２ｂと、第２縦壁部１２ｃとによって画定されている。

アウタパネル１０のフランジ部１３Ａ，１３Ｂは、側壁部１２Ａ，１２Ｂの幅方向外側の端部にそれぞれ連なって設けられている。具体的には、アウタパネル１０のフランジ部１３Ａは、側壁部１２Ａの第２縦壁部１２ｃの高さ方向上側の端部から幅方向外側に向かって延びている。同様に、アウタパネル１０のフランジ部１３Ｂは、側壁部１２Ｂの第２縦壁部１２ｃの高さ方向上側の端部から幅方向外側に向かって延びている。

インナパネル２０は、図３に示す断面において、ハット形の断面形状を有する。具体的には、インナパネル２０は、底面部２１と、底面部２１の幅方向の両端から延びる一対の側面部２２Ａ，２２Ｂと、一対の側面部２２Ａ，２２Ｂの底面部２１と反対側の端部から底面部２１と離れるように延びる一対のフランジ部２３Ａ，２３Ｂとを備える。実施形態のインナパネル２０は、本発明に係る第２の構造部材の一例である。

実施形態のアウタパネル１０のフランジ部１３Ａと、インナパネル２０のフランジ部２３Ａとは溶接により接合されている。同様に、アウタパネル１０のフランジ部１３Ｂと、インナパネル２０のフランジ部２３Ｂとは溶接により接合されている。これにより、アウタパネル１０とインナパネル２０とは接合されている。

インナパネル２０の底面部２１は、板状の部材である。図３に示す断面において、インナパネル２０の底面部２１は、幅方向に延びている。インナパネル２０の底面部２１は、幅方向略中央において、高さ方向上側に膨出した膨出部２１ａと、膨出部２１ａの幅方向両側に設けられ、幅方向に延びた平面部２１ｂ，２１ｃとを有する。

インナパネル２０の側面部２２Ａ，２２Ｂは、底面部２１の幅方向の両端部に連なって設けられている。具体的には、側面部２２Ａは、底面部２１の幅方向の一方側（図３において左側）の端部に連なって設けられている。側面部２２Ａは、底面部２１から高さ方向上側かつ幅方向外側に向かって延びている。同様に、側面部２２Ｂは、底面部２１の幅方向の他方側（図３において右側）の端部に連なって設けられている。側面部２２Ｂは、底面部２１から高さ方向上側かつ幅方向外側に向かって延びている。

インナパネル２０のフランジ部２３Ａ，２３Ｂは、側面部２２Ａ，２２Ｂの高さ方向上側の端部にそれぞれ連なって設けられている。インナパネル２０のフランジ部２３Ａは、側面部２２Ａの高さ方向上側の端部から幅方向外側に向かって延びている。同様に、インナパネル２０のフランジ部２３Ｂは、側面部２２Ｂの高さ方向上側の端部から幅方向外側に向かって延びている。

インナパネル２０の一部は、アウタパネル１０の凹部１４Ａ，１４Ｂに沿うように形成されている。具体的には、インナパネル２０の側面部２２Ａは、アウタパネル１０の側壁部１２Ａの第２縦壁部１２ｃに沿うように形成されている。また、インナパネル２０の底面部２１の平面部２１ｂは、アウタパネル１０の側壁部１２Ａの横壁部１２ｂに沿うように形成されている。同様に、インナパネル２０の側面部２２Ｂは、アウタパネル１０の側壁部１２Ｂの第２縦壁部１２ｃに沿うように形成されている。また、インナパネル２０の底面部２１の平面部２１ｃは、アウタパネル１０の側壁部１２Ｂの横壁部１２ｂに沿うように形成されている。

図３に示す断面において、実施形態に係るアウタパネル１０の中立軸ＮＡは、高さ方向において、インナパネル２０のフランジ部２３Ａ，２３Ｂと概略同じ位置にある。具体的には、図３に示す断面において、アウタパネル１０の中立軸ＮＡと頂壁部１１との間の距離Ａのアウタパネル１０の高さ方向の寸法Ｂに対する比の値Ａ／Ｂは、０．７以下である。アウタパネル１０の高さ方向の寸法Ｂとは、頂壁部１１と横壁部１２ｂとの間の距離である。

また、実施形態のアウタパネル１０の凹部１４Ａ，１４Ｂの窪み量（高さ方向の寸法）Ｃのアウタパネル１０の高さ方向の寸法Ｂに対する比の値Ｃ／Ｂは、０．３以上であれば好ましい。

図２に示すような荷重Ｆが自動車の側方からセンターピラー１に作用すると、センターピラー１の両端部がルーフレール２とサイドシル３とによって支持されているので、センターピラー１には、曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントにより、センターピラー１のアウタパネル１０の頂壁部１１には、圧縮応力（曲げ応力）が生じる。この圧縮応力は、頂壁部１１とアウタパネル１０の中立軸ＮＡとの間の高さ方向の距離Ａ（図３に示す）に依存する。具体的には、頂壁部１１と中立軸ＮＡとの間の高さ方向の距離Ａが大きいほど、頂壁部１１に生じる圧縮応力は小さくなる。

（第１比較例）
図４は、第１比較例に係るセンターピラー１０１の図３と同様の断面図である。なお、図４には、本発明の実施形態に係るアウタパネル１０の中立軸ＮＡの位置と、第１比較例に係るアウタパネル１１０の中立軸ＮＡ１の位置とを比較するために、本発明の実施形態に係るアウタパネル１０の中立軸ＮＡを図示している。

図４を参照すると、第１比較例に係るセンターピラー１０１は、アウタパネル１１０が凹部を有していない点を除いて、本発明の実施形態に係るセンターピラー１と同様の構成を有している。具体的には、第１比較例に係るセンターピラー１０１は、アウタパネル１１０と、アウタパネル１１０と閉断面を形成するインナパネル１２０とを備える。

第１比較例に係るアウタパネル１１０は、図４に示す断面において、ハット形の断面形状を有している。具体的には、第１比較例に係るアウタパネル１１０は、頂壁部１１１と、頂壁部１１１の幅方向の両端部から延びた一対の側壁部１１２Ａ，１１２Ｂと、一対の側壁部１１２Ａ，１１２Ｂのそれぞれに連なって設けられた一対のフランジ部１１３Ａ，１１３Ｂとを備える。

第１比較例に係るインナパネル１２０は、本発明の実施形態に係るインナパネル２０（図３に示す）と同様の構成を有しており、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように本発明の実施形態に係るアウタパネル１０の中立軸ＮＡは、第１比較例に係るアウタパネル１１０の中立軸ＮＡ１よりも高さ方向下側に位置している。本発明の実施形態に係るアウタパネル１０の中立軸ＮＡと頂壁部１１（図３に示す）との間の高さ方向の距離Ａは、第１比較例に係るアウタパネル１１０の中立軸ＮＡ１と頂壁部１１１との間の高さ方向の距離Ａ１よりも長い。

（第２比較例）
図５は、第２比較例に係るセンターピラー２０１の図３と同様の断面図である。なお、図５には、本発明の実施形態に係るアウタパネル１０の中立軸ＮＡの位置と、第１比較例に係るアウタパネル２１０の中立軸ＮＡ２の位置とを比較するために、本発明の実施形態に係るアウタパネル１０の中立軸ＮＡを図示している。

図５を参照すると、第２比較例に係るアウタパネル２１０は、アウタパネル２１０がアウタパネル２１０の高さ方向下側に２つの補強部材２３０，２３１を有している点を除いて、第１比較例に係るアウタパネル１１０と同様の構成を有しており、その詳細な説明を省略する。

図５に示すように、本発明の実施形態に係るアウタパネル１０の中立軸ＮＡは、第２比較例に係るアウタパネル２１０の中立軸ＮＡ２よりも高さ方向下側に位置している。言い換えれば、本発明の実施形態に係るアウタパネル１０の中立軸ＮＡと頂壁部１１（図３に示す）との間の距離Ａは、第２比較例に係るアウタパネル２１０の中立軸ＮＡ２と頂壁部１１１との間の距離Ａ２より長い。

図３から図５を参照すると、本発明の実施形態に係るアウタパネル１０の中立軸ＮＡは、第１比較例又は第２比較例のようなアウタパネル１１０，２１０が凹部を有しない場合と比較して、アウタパネル１０の頂壁部１１から離れた位置にある。言い換えれば、本発明の実施形態に係るアウタパネル１０が凹部１４Ａ，１４Ｂを有しているので、第１比較例又は第２比較例のようなアウタパネル１１０，２１０が凹部を有しない場合と比較して、アウタパネル１０の中立軸ＮＡと頂壁部１１との間の距離Ａが短い。

この構成によれば、アウタパネル１０がフランジ部１３Ａ，１３Ｂに対して頂壁部１１と反対側に窪んだ凹部１４Ａ，１４Ｂを有している。これにより、頂壁部１１の長手方向に直交する断面におけるアウタパネル１０の中立軸ＮＡは、第１比較例及び第２比較例のようなアウタパネルが凹部を有していない場合と比較して、頂壁部１１から離れた位置にある。その結果、アウタパネルが凹部を有していない場合と比較して、同一の曲げモーメントにより頂壁部１１に生じる応力を低減できる。このため、補強部材を別途設けることなくアウタパネル１０の曲げ強度を向上できるので、補強部材を設ける場合と比較して、構造部材の強度を確保しつつ構造部材を軽量化できる。

この構成によれば、頂壁部１１が、板厚が部分的に増加した増厚部１１ａを備えるので、頂壁部１１が増厚部１１ａを備えない場合と比較して、頂壁部１１の曲げ強度を向上できる。

また、増厚部１１ａは、頂壁部１１に部分的に形成されているので、増厚部１１ａが頂壁部１１の全体に形成されている場合と比較して、アウタパネル１０の重量の増加を抑制できる。

また、頂壁部１１に形成された増厚部１１ａは、波形の断面形状を有しているので、アウタパネル１０の他の部分とともに一度のプレス加工行程によって形成できる。このため、増厚部１１ａを形成するための工程を別途要しない。

以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

実施形態では、本発明に係る構造体として、センターピラー１を例に挙げて説明したが、これに限定されず、本発明に係る構造体は、フロントピラー、又はリアピラーのような他の部材であってもよい。また、本発明に係る構造体は、車両に適用されるものに限定されない。

また、実施形態では、センターピラー１の幅方向の両側に凹部１４Ａ，１４Ｂが設けられていたが、これに限定されず、凹部は少なくとも１つ設けられていればよい。

１ センターピラー（構造体）
１ａ 端部
１ｂ 端部
２ ルーフレール
３ サイドシル
１０ アウタパネル（構造部材）
１１ 頂壁部
１１ａ 増厚部
１２Ａ，１２Ｂ 側壁部
１２ａ 第１縦壁部
１２ｂ 横壁部
１２ｃ 第２縦壁部
１３Ａ，１３Ｂ フランジ部
１４Ａ，１４Ｂ 凹部
２０ インナパネル（第２の構造部材）
２１ 底面部
２１ａ 膨出部
２１ｂ，２１ｃ 平面部
２２Ａ，２２Ｂ 側面部
２３Ａ，２３Ｂ フランジ部

Claims (5)

1. アウタパネルと、
   車幅方向において前記アウタパネルに対して内側に配置され、前記アウタパネルとともに閉断面を形成するインナパネルと
   を備え、前記アウタパネルと前記インナパネルとにより外形形状が構成されるピラー構造であって、
   前記アウタパネルは、
   頂壁部と、
   前記頂壁部の両端から延びる一対の側壁部と、
   前記一対の側壁部のそれぞれの前記頂壁部と反対側の端部から前記頂壁部と離れる方向に延びる一対のフランジ部と
   を備え、
   前記一対の側壁部の少なくとも一方は、前記一対のフランジ部の少なくとも一方に対して、前記頂壁部と反対側に窪んだ凹部を画定している、ピラー構造。
2. 前記一対の側壁部の少なくとも一方は、
   前記頂壁部に連なって設けられ、前記一対のフランジ部の少なくとも一方に対して前記頂壁部と反対側に延びた本体部と、
   前記本体部に連なって設けられ、前記本体部の前記頂壁部と反対側の端部から前記頂壁部に向けて延びた折り返し部と
   を有する、請求項１に記載のピラー構造。
3. 前記頂壁部は、板厚が部分的に増加した増厚部を備える、請求項１又は２に記載のピラー構造。
4. 前記増厚部は、前記頂壁部が延びる方向に直交する断面において、波形の断面形状を有する、請求項３に記載のピラー構造。
5. 前記インナパネルは、前記頂壁部が延びる方向に直交する断面において、前記アウタパネルと閉断面を形成しており、
   前記インナパネルの一部は、前記アウタパネルの前記凹部に沿った形状を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載のピラー構造。

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