JPH04365675A - 閉断面部材の接合部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の車体構造を構
成する閉断面部材の接合部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車の車体側面は、図１５に示
すように、上部にルーフサイドレール１０１、下部にシ
ル１０２を設け、それを連結する部材としてフロントピ
ラー１０３、センターピラー１０４、リアピラー１０５
などの閉断面部材を備えている。

【０００３】ここでは、センターピラーについて説明す
る。図１６に示すように、センターピラー１０４として
は、矢印（１）で示す車体全体の曲げ負荷に対する、シ
ル１０２の曲げ変形をルーフサイドレール１０１に伝達
する役目。矢印（２）で示すシートベルトアンカ取付部
であるセンターピラー１０４への上方に直接掛る負荷に
対する強度。矢印（３）で示すルーフ圧壊負荷に対する
ルーフサイドレール１０１前端のフロントピラー１０３
との接合部付近に加わる荷重を支える役目等、車体に掛
る負荷に対する対応を考慮する必要がある。

【０００４】そして、センターピラー１０４は車体全体
の曲げ負荷及びシートベルトアンカ１０６に掛る負荷に
よって車室内に倒れ、ルーフ圧壊負荷によって、室外側
に膨らむ曲げ変形を受けている。

【０００５】従来のセンターピラーとしては、図１７〜
図１９に示すようなものがある。このようなセンターピ
ラー１０４にあっては、センターピラーインナー１０７
とセンターピラーアウター１０８とを接合しているフラ
ンジ１０７ａ及びフランジ１０８ａは、図１７のＢ−Ｂ
断面図である。図１９に示すように、センターピラー１
０４の曲げ変形の曲げ中心Ｌに対し、ほぼ平行で、かつ
曲げ中心Ｌより室内側に設けられ、スポット溶接などに
より点接合している構造であるため、断面が小さくなる
ウエストライン１１０より上方で、センターピラー１０
４の曲げ変形により、曲げ中心線Ｌからオフセットした
各フランジ１０７ａ，１０８ａは、センターピラー１０
４を構成する部材の曲げによる引張側または圧縮側で、
面外変形を受け、各フランジ１０７ａ，１０８ａはスポ
ット間で口開き変形を生じる。

【０００６】すなわち、センターピラー１０４が室内側
に倒れる曲げ変形の場合は図２０に示すようにフランジ
部１１１は曲げ変形に対して引張側に位置するため、フ
ランジ部１１１は引っ張り力を受けるが、フランジ部１
１１の内部には引っ張り力に対する圧縮の抵抗力が生じ
、フランジ部１１１全体が曲げ中心方向に倒れながら圧
縮に対する支えのない曲げ中心Ｌに近いセンターピラー
アウター側フランジ１０８ａが室内側に変形し、口開き
１１２を生ずる。

【０００７】ここで、フランジの軸圧縮に対する曲げ剛
性は、剛性の低い板厚方向の曲げのため小さく、フラン
ジ剛性＝板厚３×フランジ幅 となる。

【０００８】また、センターピラー１０４が室外側に膨
らむ曲げ変形の場合には、図２１に示すようにフランジ
部１１１は曲げ変形に対して圧縮側にあるため、フラン
ジ部１１１は圧縮を受けるがフランジ部１１１の内部に
発生した引っ張りの抵抗力によってセンターピラーイン
ナ側１０７ａに圧縮力、センターピラーアウター側フラ
ンジ１０８ａに引張力が作動し、フランジ部１１１は口
開き１１２変形をする。

【０００９】このように閉断面部材を構成している部材
のフランジ部１１１が変形すると、剛性低下の要因とな
る。そこで従来このようなフランジ部１１１の変形を抑
えるには、フランジ位置をなるべく部材の曲げ中心に近
い位置に設けるか、部材の板厚を厚くして面外剛性を向
上させる等の対策が提案され、また閉断面部材の断面形
状を大きくすることも行われていた。例えば特開昭５５
−４２２８号公報、実開昭５８−７６４７６号公報、実
開昭５８−８７６６８号公報等参照）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の閉断面部材の接合部構造にあっては、部材の
剛性強度向上のために、断面の大形化や肉厚を厚くする
等が行われていたので、室内居住スペースの減少や重量
アップを生ずるという問題点があった。

【００１１】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたものであり、閉断面部材の断面積や板厚等
を増すことなくフランジ部の剛性を増加させることによ
り閉断面部材の剛性・強度を向上させた閉断面部材の接
合部構造を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、少な
くとも２枚の部品をフランジ部で接合して閉断面を形成
する車体の閉断面部材において、フランジ部の少なくと
も１つを閉断面部材の曲げ中心に対して室内側に傾斜さ
せて設けた。

【００１３】

【作用】フランジ部が閉断面部材の曲げ中心に対し室内
側に傾斜しているので、フランジ部は面外変形を起こし
難く、かつ閉断面部材の変形方向に対して大きい剛性を
有する。

【００１４】

【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。図１
〜図２は本発明の第１実施例を示す図で、図１は車体の
ウエストライン付近より上方に位置するセンターピラー
の断面図、図２はセンターピラーを車体の前後方向から
見た側面図（従来例の図１８参照）である。

【００１５】センターピラー１は、断面積が小さい車体
のウエストライン２付近から上方にかけて、センターピ
ラーインナ３側のフランジ３ａとセンターピラーアウタ
４側のフランジ４ａとを接合するフランジ部５及びフラ
ンジ部６が、センターピラー１の最も室内側に設けられ
、センターピラーインナ３の曲げ中心からの距離ｅ′は
従来より短くなっている、（従来例、図１９のｅ参照）
。また、フランジ部５とフランジ部６とは、センターピ
ラー１の曲げ中心Ｌに対し室内側に傾斜角αをつけて設
けられている。

【００１６】なお、７は車体側面上部のルーフサイドレ
ール、８は車体側面下部のシルである。

【００１７】次に作用を図３〜図５及び表１を参照して
説明する。センターピラー１のフランジ部５，６を最も
室内側に設置し、かつ該フランジ部５，６を室内側に傾
斜させたことによる効果（従来構造を１としたときの比
で表す）を表１に示す。なお、この比較において、閉断
面部材の断面積、大きさは同じとし、フランジ部５，６
のみを変更して比較している。

【００１８】

【表１】

【００１９】前述したように、車体の曲げ負荷によって
センターピラー１は車室側に倒れる曲げ変形をする。

【００２０】しかし、本発明によれば、表１に示すよう
にセンターピラー１に加わる負荷に対する曲げ剛性（表
中Ｉｙ）は、フランジ部５，６の車室内への傾斜角が３
０°の場合には、従来構造に比較して１．２３と２０％
以上向上し、傾斜角４５°のときは１，２９と約３０％
向上する。従って、センターピラー１の変形は抑止され
、効果的にシル８の曲げ変形をルーフサイドレール７に
伝える。なお、このときの車体前後方向曲げに対する剛
性（Ｉｘ）の低下は、傾斜角３０°で２％、４５°で４
％程度であり全く問題ない。

【００２１】また、ルーフ圧壊負荷に対しては、前述し
たようにセンターピラー１は車外側に膨らむ曲げ変形を
起こし、センターピラーインナ３は圧縮される。

【００２２】しかし、センターピラーインナ３の圧縮に
よる壁面座屈は、フランジ部５，６を室内側に傾斜させ
たために、曲げ中心Ｌからの距離ｅが従来構造に比較し
て、傾斜角３０°でも１５％小さくなっており、かつ、
前述した曲げ剛性Ｉｙの向上との相乗効果により、セン
ターピラーインナ３の壁面に発生する圧縮応力、すなわ
ち室内側面発生応力σは傾斜角３０°で０．６９と約３
０％、傾斜角４５°で０．６５と３５％も低下させるこ
とができる。

【００２３】図３に室内側面発生応力σの低下によるル
ーフ圧壊強度の効果を示す。本発明によれば、より大き
な圧壊荷重にセンターピラーが耐えることが分かる。

【００２４】図４は、センターピラー１が車体全体の曲
げ負荷及びシートベルトアンカ１０６に掛る負荷によっ
て車室側に倒れる場合の、本発明構造図４（ａ）と、従
来構造図４（ｂ）の変形状態を示した図である。また、
図５は、センターピラー１がルーフ圧壊負荷によって室
外側に膨らむ曲げ変形をする場合の、本発明構造図５（
ａ）と従来構造図５（ｂ）の変形状態を示した図である
。

【００２５】図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す従来構造
においては、前述した如くフランジ部１１１に口開き１
１２が発生していた。しかし本発明によれば、表１のフ
ランジ部剛性の計算例に示すようにフランジ部５，６の
剛性は従来構造と比較して、傾斜角３０°において８８
．６と約９０倍、４５°においては１７６．３と約１８
０倍弱となっているので口開きが発生することはない。

【００２６】なお、フランジ部が傾いたときの断面２次
モーメントは「軽構造の理論と応用（上）財団法人日本
科学技術連盟発行」第７３頁の表中に示すようにフラン
ジ肉厚を高さとする断面２次モーメントとフランジ幅を
高さとする断面２次モーメントの比で求められる。

【００２７】また、閉断面部材のフランジ部に接着剤を
併用すると各部材のフランジ、例えばセンターピラー１
のフランジ部５，６のセンターピラーインナ側フランジ
３ａとセンターピラーアウター側フランジ４ａが一体と
なり板厚がアップしたと同じ効果が得られるため、部材
剛性およびフランジ部剛性を大幅に向上することができ
る。

【００２８】図６には、本発明の第２実施例を示す。こ
の実施例は、フランジ部９，１０のうち、少なくとも車
体前方側のフランジ部９を室内側に傾斜させたものであ
る。

【００２９】本実施例によれば、特にシートベルトアン
カー強度が確保され、安全確保上有効である。

【００３０】次にフロントピラーアッパーに適用した本
発明の第３実施例を、従来例と比較しつつ説明する。

【００３１】図７〜図８は本発明の第３実施例を示す図
、図９〜図１１は従来例を示す図である。

【００３２】フロントピラーアッパーに加わる負荷とし
て考慮する必要があるのは、まずルーフ圧壊負荷である
。

【００３３】図９に示す如く、フロントピラーアッパー
１２０の上部に負荷Ｆが加わると、フロントピラーアッ
パー１２０のフロントピラーロア１２１との付け根に最
大モーメントが発生する。しかしながら、従来は、図９
の矢視Ｄ図である図１０及び図９のＥ−Ｅ断面図である
図１１に示すように、フロントピラーアッパー１２０は
、断面形状が全体的にほぼ一定で、フランジ部１２２，
１２３が、曲げ中心Ｌにほぼ平行に設けられている。こ
のため、図１１に鎖線で示した如く、フランジ部１２２
，１２３は負荷Ｆによる曲げに対して面外変形を受け易
い。このためフランジ部１２２，１２３に口開きが生じ
、かつ最大モーメントが発生するフロントピラーアッパ
ー１２０の下部付根部の変形が大きくなる。

【００３４】従来はこの対策として、フロントピラーア
ッパー１２０の下部付根部に補強材を入れて変形を抑え
ていたので、部品点数が増加し、コスト及び重量が増加
するという問題点があった。

【００３５】本発明においては、図７〜図８に示すよう
に、フロントピラーアッパー１１のフロントピラーイン
ナ１２とフロントピラーアウタ１３との接合フランジ部
１４，１５が、フロントピラーインナ１２のできるだけ
室内側になるように設けられ、かつ曲げ中心Ｌに対し室
内側に傾斜している。

【００３６】これにより、フロントピラーアッパー１１
の剛性は高められ、フランジ部１４，１５の口開きが抑
えられる。

【００３７】なお、フランジ部１４，１５の傾斜は図７
に示すように、フロントピラーアッパー１１の上端付近
から下部付根部のフロントピラーロア上部にかけて設置
すれば効果的である。

【００３８】図１２には、本発明の第４実施例を示す。 この実施例はリアピラーに本発明を適用したものである
。

【００３９】図１３には、車体全体曲げ負荷Ｆ′が加わ
ったときの閉断面部材に加わる力を矢印で示す。フロン
トピラーアッパー１１及びリアピラー１６には圧縮荷重
が働き、これらの閉断面部材は車体のデザイン上外側に
膨らんでいる形状になっているため、外側に膨らむよう
な曲げ変形が生じる。

【００４０】従ってリアピラー１６の場合も、前述した
フロントピラーアッパー１１の場合と同様に、図１４に
示した従来のリアピラー１３０のフランジ部１３１，１
３２の向きを、本発明を示す図１２のフランジ部１７，
１８のように、室内側に傾けることによって、フロント
ピラーアッパー１１と同様な効果が得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明してきたように構成されている
ので本発明によれば、室内居住スペースの減少や重量を
増加することなく、車体構造を構成する閉断面部材の剛
性・強度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すフロントピラーの断
面図。

【図２】同じく第１実施例を示すフロントピラーの車体
前方より見た側面図。

【図３】第１実施例に係るセンターピラーの圧壊荷重と
従来構造のセンターピラーの圧壊荷重とを比較した図。

【図４】センターピラーが負荷を受けて車室側に倒れる
場合のセンターピラーの変形を示した斜視図で、図４（
ａ）は本発明に係るセンターピラーの変形を示す斜視図
、図４（ｂ）は従来例のセンターピラーの変形を示す斜
視図。

【図５】センターピラーが負荷を受けて車外側に膨れる
場合のセンターピラーの変形を示した斜視図で、図５（
ａ）は本発明に係るセンターピラーの変形を示す斜視図
、図５（ｂ）は従来例のセンターピラーの変形を示す斜
視図。

【図６】本発明の第２実施例を示すフロントピラーの断
面図。

【図７】本発明の第３実施例を示すフロントピラーアッ
パーの側面図。

【図８】同じく第３実施例を示すフロントピラーアッパ
ーの断面図。

【図９】従来のフロントピラーアッパーを示す斜視図。

【図１０】図７の矢視Ｄ図。

【図１１】図９のＥ−Ｅ断面図。

【図１２】本発明の第４実施例を示すリアピラーの断面
図。

【図１３】車体全体曲げ負荷が加わった際の車体側面部
材に加わる力を示した図。

【図１４】従来のリアピラーを示す断面図。

【図１５】従来の車体構造を示す斜視図。

【図１６】センターピラーに加わる負荷を説明する車体
骨格概略側面図。

【図１７】従来のセンターピラーを示す斜視図。

【図１８】図１７の矢視Ｃ図。

【図１９】図１７のＢ−Ｂ断面図。

【図２０】従来のセンターピラーの室内側に倒れ込む曲
げ変形を説明する斜視図。

【図２１】従来のセンターピラーの室外側に膨らむ曲げ
変形を説明する斜視図。

【符号の説明】

１…センターピラー ４，５，９，１０…フランジ部 １１…フロントピラーアッパー １４，１５…フランジ部 １６…リアピラー １７，１８…フランジ部 Ｌ…曲げ中心

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも２枚の部品をフランジ部で
   接合して閉断面を形成する車体の閉断面部材において、
   フランジ部の少なくとも１つを閉断面部材の曲げ中心に
   対して室内側に傾斜させて設けたことを特徴とする閉断
   面部材の接合部構造。