KR20200105709A

KR20200105709A - 프런트 필러 아우터

Info

Publication number: KR20200105709A
Application number: KR1020207022823A
Authority: KR
Inventors: 겐이치로 오쓰카
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2020-09-08
Also published as: WO2019139151A1; CN111565999A; US11440594B2; CN111565999B; MX2020007019A; JP6566173B1; KR102416863B1; US20210061362A1; JPWO2019139151A1

Abstract

프런트 필러 아우터(1)는, 제1 부재(5)와, 제2 부재(6)를 구비한다. 제1 부재(5)는, 제1 유리면측 플랜지부(7)와, 제1 도어측 플랜지부(8)를 포함한다. 제2 부재(6)는, 제1 부재(5)보다 판두께가 얇다. 제2 부재(6)는, 제2 유리면측 플랜지부(12)와, 제2 도어측 플랜지부(13)를 포함한다. 제1 도어측 플랜지부(8)는, 제1 유리면측 플랜지부(7) 및 제1 본체부(9)보다 프런트 필러 아우터(1)의 후단을 향해 돌출되어, 제2 도어측 플랜지부(13)와 겹쳐진다. 제2 유리면측 플랜지부(12)는, 제1 유리면측 플랜지부(7)의 후방 영역(15)과 겹쳐진다. 제2 본체부(14)는, 제1 본체부(9)의 후방 영역(16)과 겹쳐진다. 제1 부재(5)가 제2 부재(6)와 겹쳐진 영역에 있어서, 제1 부재(5)는 제2 부재(6)와 접합되어 있다.

Description

프런트 필러 아우터

본 발명은, 프런트 필러를 구성하는 프런트 필러 아우터에 관한 것이다.

자동차의 프런트 필러는, 프런트 필러 이너 및 프런트 필러 아우터 등을 조합하여 구성된다. 자동차의 연비 향상의 관점에서, 차체를 구성하는 프런트 필러는 경량인 것이 바람직하다. 한편, 차체의 충돌 안전성의 향상의 관점에서, 프런트 필러는 고강도인 것이 바람직하다. 즉, 프런트 필러에는, 경량화 및 강도의 향상의 쌍방이 요구되고 있다.

강도를 향상시킨 차체 부품은 예를 들어, 일본 특허공개 2014-118009호 공보(특허 문헌 1), 일본 특허공개 평5-310147호 공보(특허 문헌 2) 및 일본 특허공개 2016-2781호 공보(특허 문헌 3)에 기재되어 있다.

특허 문헌 1에는, 보강 부품을 구비하는 프런트 필러 로어가 기재되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 보강 부품은, 전륜과 대향하는 종면부와, 고강도의 횡면부를 포함한다. 차량이 정면 충돌하면, 전륜이 차량 후방으로 이동한다. 종면부는, 전륜의 차량 후방으로의 이동을 규제한다. 횡면부는, 종면부에 부하되는 충돌 에너지를 흡수한다. 이것에 의해, 충돌에 의한 프런트 필러 로어의 변형을 억제할 수 있다고 특허 문헌 1에는 기재되어 있다.

특허 문헌 2에 개시된 차체 부품은, 폐단면을 가지는 제1 구조체와, 폐단면을 가지며, 제1 구조체에 용접된 제2 구조체를 구비한다. 그 때문에, 차체 부품은, 제1 구조체 만으로 구성되는 영역과, 제1 구조체 및 제2 구조체로 구성되는 영역을 포함한다. 즉, 차체 부품은, 2개의 상이한 판두께의 영역을 포함한다. 이것에 의해, 차체 부품의 충돌 에너지의 흡수능이 높아진다고 특허 문헌 2에는 기재되어 있다.

특허 문헌 3에 개시된 차체 부품은, U자 형상의 제1 부품과, U자 형상의 제2 부품을 구비한다. 제1 부품의 단부 및 제2 부품의 단부에는 각각, 슬릿이 형성된다. 제1 부품의 슬릿은, 제2 부품의 슬릿과 겹쳐져 용접된다. 따라서, 차체 부품의 일부분에 있어서 2개의 부품이 겹쳐지기 때문에, 강도가 높아진다. 이것에 의해, 별도 부재의 보강판 등을 구비하지 않아도, 차체 부품의 강도가 높다고 특허 문헌 3에는 기재되어 있다.

특허 문헌 1~3 외에, 차체의 경량화 및 차체의 강도의 향상의 쌍방을 만족하려면, 프런트 필러의 재료를 테일러 웰드 블랭크(이하, TWB라고 한다.), 테일러 롤드 블랭크(이하, TRB라고 한다.)로 하는 것을 생각할 수 있다. 또, 프런트 필러의 일부분에 보강판을 장착하는 것을 생각할 수 있다.

TWB는, 상이한 재질 또는 판두께의 금속판을 조합하여 용접된 재료이다. TWB에 의해 제조된 부품은, 부분적으로 상이한 판두께, 상이한 강도 또는 그 양쪽을 가진다.

TRB는, 연속적으로 판두께가 변화하는 재료이다. TRB에 의해 제조된 부품은, 부분적으로 상이한 판두께, 상이한 강도 또는 그 양쪽을 가진다.

일본 특허공개 2014-118009호 공보 일본 특허공개 평5-310147호 공보 일본 특허공개 2016-2781호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 프런트 필러 로어는, 별도 부재인 보강 부품을 구비한다. 특허 문헌 2에 기재된 차체 부품은, 제1 구조체의 길이 방향을 따라, 제1 구조체와 용접된 제2 구조체를 구비한다. 특허 문헌 3에 기재된 차체 부품에서는, 제1 부품과 제2 부품의 용접부의 단면의 전역에 걸쳐 제1 부품이 제2 부품과 용접되어 있다. 따라서, 특허 문헌 1~3의 차체 부품의 중량은 모두 무겁다.

또, 일반적으로 TWB는 2장의 상이한 금속판으로 이루어진다. 따라서, TWB는 2개의 강도 영역 밖에 갖지 않는다. 보강판에 의해 보강된 부품도 마찬가지이다. TRB는 제조 비용이 높다. 또한, TWB, TRB 또는 보강판에 의해 프런트 필러 아우터와 같이 긴 부품을 제조하면, 길이 방향과 직교하는 방향(폭 방향)으로 상이한 강도 영역을 형성하는 것은 곤란하다.

본 발명의 목적은, 경량이며 또한 고강도의 프런트 필러 아우터를 제공하는 것이다.

본 실시 형태에 의한 프런트 필러 아우터는, 유리면측 플랜지부와, 도어측 플랜지부와, 유리면측 플랜지부 및 도어측 플랜지부를 잇는 본체부를 포함한다. 프런트 필러 아우터는, 제1 부재와, 제2 부재를 구비한다. 제1 부재는, 프런트 필러 아우터의 전단에서 후단을 향해 신장된다. 제1 부재는, 유리면측 플랜지부의 일부를 구성하는 제1 유리면측 플랜지부와, 도어측 플랜지부의 일부를 구성하는 제1 도어측 플랜지부와, 제1 유리면측 플랜지부 및 제1 도어측 플랜지부를 잇는 제1 본체부를 포함한다. 제2 부재는, 프런트 필러 아우터의 후단에서 전단을 향해 신장되고, 제1 부재보다 판두께가 얇다. 제2 부재는, 유리면측 플랜지부의 일부를 구성하는 제2 유리면측 플랜지부와, 도어측 플랜지부의 일부를 구성하는 제2 도어측 플랜지부와, 제2 유리면측 플랜지부 및 제2 도어측 플랜지부를 잇는 제2 본체부를 포함한다. 제1 도어측 플랜지부는, 제1 유리면측 플랜지부 및 제1 본체부보다 프런트 필러 아우터의 후단을 향해 돌출되어, 제2 도어측 플랜지부와 겹쳐진다. 제2 유리면측 플랜지부는, 제1 유리면측 플랜지부의 후방 영역과 겹쳐진다. 제2 본체부는, 제1 본체부의 후방 영역과 겹쳐진다. 제1 도어측 플랜지부가 제2 도어측 플랜지부와 겹쳐진 영역, 제2 유리면측 플랜지부가 제1 유리면측 플랜지부와 겹쳐진 영역, 및 제2 본체부가 제1 본체부와 겹쳐진 영역에 있어서, 제1 부재는 제2 부재와 접합되어 있다.

본 발명에 의한 프런트 필러 아우터는, 경량이며 또한 고강도이다.

도 1은, 프런트 필러의 단면도이다.
도 2는, 프런트 필러 아우터의 사시도이다.
도 3은, 도 2에 나타내는 프런트 필러 아우터의 분해도이다.
도 4는, 충돌 하중이 부하된 프런트 필러 아우터를 나타내는 사시도이다.
도 5는, 프런트 필러 아우터를 포함하는 차체 구조의 일부를 나타내는 도이다.
도 6은, 실시예 1의 해석 조건을 나타내는 도이다.
도 7은, 실시예 2의 결과로부터 구해진 하중-변위선도이다.
도 8은, 실시예 2의 결과로부터 구해진 최대 하중-경량화율선도이다.
도 9는, 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터보다 제1 도어측 플랜지부가 짧은 프런트 필러 아우터의 분해도이다.
도 10은, 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터보다 제1 유리면측 플랜지부가 긴 프런트 필러 아우터의 분해도이다.
도 11은, 실시예 2에서의 경량화율의 산출 방법을 설명하기 위한 도이다.

프런트 필러 아우터에 충돌 하중이 부하되면, 프런트 필러 아우터는 만곡한다. 프런트 필러 아우터가 만곡하면, 도어측 플랜지부에 압축 응력이 부하되고, 유리면측 플랜지부에 인장 응력이 부하된다. 본 실시 형태의 프런트 필러 아우터에서는, 압축 응력이 부하되는 영역에 있어서 제1 부재가 제2 부재와 겹쳐져 접합된다. 이것에 의해, 프런트 필러 아우터의 강도가 높아진다. 이것은 압축 응력이 부하되는 부위의 내(耐)좌굴 강도는 재료 강도의 1제곱과 판두께의 3제곱의 곱에 영향을 받기 때문에, 재료를 겹침으로써 판두께가 두꺼워져, 내좌굴 강도가 크게 향상되기 때문이다. 인장 응력이 부하되는 영역에 있어서, 제1 부재보다 판두께가 얇은 제2 부재 만에 의해 프런트 필러 아우터가 구성된다. 이것에 의해, 프런트 필러 아우터의 중량이 가벼워진다. 이것은 인장 응력이 부하되는 부위의 강도는 재료 강도의 1제곱과 판두께의 1제곱의 곱에 영향을 받기 때문이다. 즉, 압축 부위의 내좌굴 강도는 재료 강도를 향상시키는 것보다도 판두께(겹침부의 토탈 판두께)를 두껍게 함으로써 크게 향상된다. 한편, 인장 응력이 부하되는 부위에서는 재료 강도와 판두께의 영향 정도가 거의 동등하기 때문에 경량화의 관점에서 판두께를 두껍게 하는 것보다도 재료 강도를 높게 하는 것이 좋다. 프런트 필러 아우터의 전(前)부에서는, 제2 부재보다 판두께가 두꺼운 제1 부재가 존재하며, 프런트 필러 아우터를 구성한다. 이것에 의해, 프런트 필러 아우터의 전부의 강도는 높다. 요컨대, 본 실시 형태의 프런트 필러 아우터는 3개의 강도 영역을 포함한다. 3개의 강도 영역 각각이, 프런트 필러 아우터의 길이 방향 및 폭 방향에 있어서 적절한 영역에 형성된다. 이것에 의해, 프런트 필러 아우터의 중량이 경감되며, 또한, 프런트 필러 아우터의 강도가 높아진다.

상기의 프런트 필러 아우터에 있어서, 유리면측 플랜지부의 길이를 L로 했을 때, 제1 도어측 플랜지부가 제2 도어측 플랜지부와 겹쳐진 영역은, 도어측 플랜지부에 있어서 유리면측 플랜지부의 후단에 상당하는 위치로부터 L×2/3의 범위의 적어도 일부 또는 전역에 형성되는 것이 바람직하다.

대부분의 경우, 프런트 필러 아우터에 충돌 하중이 부하되었을 때, 프런트 필러 아우터의 후단 근방의 만곡한 영역의 도어측 플랜지부에 압축 응력이 부하되기 쉽다. 따라서, 이 영역에 있어서, 제1 부재가 제2 부재와 겹쳐져 접합되어 있으면, 프런트 필러 아우터의 좌굴을 억제할 수 있어, 프런트 필러 아우터의 강도가 높아진다.

상기의 프런트 필러 아우터에 있어서, 유리면측 플랜지부의 길이를 L로 했을 때, 제2 유리면측 플랜지부가 제1 유리면측 플랜지부와 겹쳐진 영역은, 유리면측 플랜지부의 전단으로부터 L×1/4 내지 L×2/3의 범위의 적어도 일부 또는 전역에 형성되는 것이 바람직하다.

후술하는 바와 같이, 프런트 필러 아우터에 충돌 하중이 부하되었을 때, 유리면측 플랜지부에 압축 응력이 부하되는 경우가 있다. 따라서, 이 영역에 있어서, 제1 부재가 제2 부재와 겹쳐져 접합되어 있으면, 프런트 필러 아우터의 좌굴을 억제할 수 있어, 프런트 필러 아우터의 강도가 높아진다.

상기의 프런트 필러 아우터에 있어서, 제2 부재의 판두께는, 0.60mm 이상, 1.60mm 이하인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 제2 부재의 판두께의 하한은 0.85mm 이상이다. 더 바람직하게는, 제2 부재의 판두께의 상한은 1.05mm 이하이다. 또, 제1 부재 및 제2 부재의 인장 강도는, 800MPa 이상인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 제1 부재 및 제2 부재의 인장 강도는 1200MPa 이상이다. 또, 제2 부재의 인장 강도는, 제1 부재의 인장 강도보다 높은 것이 바람직하다.

제1 부재는, 레이저 용접, 스폿 용접, 기계 체결, 접착제 또는 이들 접합 방법의 병용에 의해 제2 부재와 접합되는 것이 바람직하다. 또 제1 부재와 제2 부재는 각각 개별적으로 성형한 후에 접합해도 되고, 성형 전의 판 상태로 접합해 두고 성형해도 된다.

이 경우, 프런트 필러 아우터는 자동차용의 프런트 필러 아우터에 적합하다.

본 명세서에 있어서, 「전」, 「후」, 「좌」, 「우」, 「상」 및 「하」는, 각각 차량의 「전」, 「후」, 「좌」, 「우」, 「상」 및 「하」와 일치한다. 도면 중의 부호 「F」, 「Re」, 「Le」, 「R」, 「U」 및 「D」는, 각각 차량의 전, 후, 좌, 우, 상 및 하를 의미한다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시의 형태를 상세하게 설명한다. 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.

［프런트 필러(4)］

도 1은, 본 실시 형태의 (개발 구조의) 프런트 필러(4)의 단면도이다. 본 명세서에 있어서, 「프런트 필러(4)」란, 프런트 글래스를 지지하여, 차체의 골격을 구성하는 프런트 필러 어퍼를 의미한다. 따라서, 「프런트 필러 아우터(1)」는 프런트 필러 어퍼를 구성하는 부재이다. 또, 본 명세서에 있어서의 「단면」이란, 프런트 필러 아우터(1)의 길이 방향에 수직인 단면을 의미하고, 「길이 방향」이란, 프런트 필러 아우터(1)의 전단에서 후단을 향하는 방향을 의미한다.

도 1에서는, 차량의 좌측 프런트 필러의 단면을 나타낸다. 또, 도 1은 후술하는 도 2 중의 I-I 절단선에 있어서의 단면도이다. 단, 도 2에서는 설명의 편의 상, 프런트 필러 아우터(1) 만을 나타내고 있다. 도 1을 참조하여, 프런트 필러(4)는, 사이드 패널(2)과, 프런트 필러 이너(3)와, 프런트 필러 아우터(1)를 포함한다. 사이드 패널(2)은, 프런트 필러 이너(3) 및 프런트 필러 아우터(1)보다 차량의 외측에 배치된다. 사이드 패널(2) 및 프런트 필러 이너(3)는 폐단면을 형성한다. 프런트 필러 아우터(1)는, 사이드 패널(2) 및 프런트 필러 이너(3)가 형성하는 폐단면 내에 배치된다. 프런트 필러 아우터(1)는, 프런트 필러(4)를 보강하는 역할을 한다.

프런트 필러 아우터(1)의 유리면측 플랜지부(19)는, 사이드 패널(2) 및 프런트 필러 이너(3)와 용접 등에 의해 접합된다. 본 명세서에 있어서, 「유리면측 플랜지부(19)」란, 프런트 필러 아우터(1)에 있어서 차량의 프런트 글래스(10)를 직접적 또는 간접적으로 지지하는 영역을 의미한다. 유리면측 플랜지부(19)는, 사이드 패널(2) 및 프런트 필러 이너(3)와 함께 차량의 프런트 글래스(10)를 지지한다. 도어측 플랜지부(20)는, 사이드 패널(2) 및 프런트 필러 이너(3)와 용접 등에 의해 접합된다. 본 명세서에 있어서, 「도어측 플랜지부(20)」란, 프런트 필러 아우터(1)에 있어서, 차량의 도어(11)와 직접적 또는 간접적으로 대향하는 영역을 의미한다. 도어측 플랜지부(20)는, 사이드 패널(2) 및 프런트 필러 이너(3)와 함께 차량의 도어(11)와 대향한다. 프런트 필러 아우터(1)의 단면 형상은 해트형이다.

［프런트 필러 아우터(1)］

도 2는, 프런트 필러 아우터(1)의 사시도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 프런트 필러 아우터(1)는, 유리면측 플랜지부(19)와, 도어측 플랜지부(20)와, 본체부(22)를 포함한다. 본체부(22)는, 프런트 필러 아우터(1)의 폭 방향에 있어서, 유리면측 플랜지부(19)와 도어측 플랜지부(20) 사이에 배치되어, 유리면측 플랜지부(19) 및 도어측 플랜지부(20)를 잇는다.

도 3은, 도 2에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)의 분해도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 프런트 필러 아우터(1)는, 제1 부재(5)와 제2 부재(6)를 포함한다.

［제1 부재(5)］

제1 부재(5)는, 프런트 필러 아우터(1)의 전단에서 후단을 향해 신장된다. 제1 부재(5)의 재료는 예를 들어, 강판이다. 제1 부재(5)는, 제1 유리면측 플랜지부(7)와, 제1 도어측 플랜지부(8)와, 제1 본체부(9)를 포함한다.

제1 유리면측 플랜지부(7)는, 제1 부재(5) 중, 도 1에 나타낸 프런트 글래스(10)를 직접적 또는 간접적으로 지지하는 영역이다. 제1 유리면측 플랜지부(7)는 길이 방향을 따라 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)으로부터 소정의 거리의 범위까지 신장된다. 제1 유리면측 플랜지부(7)는, 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)까지는 신장되지 않고, 제1 유리면측 플랜지부(7)의 후단(35)은 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)보다 전방에 위치한다. 즉, 제1 유리면측 플랜지부(7)는, 프런트 필러 아우터(1)의 유리면측 플랜지부(19)의 일부를 구성한다. 본 명세서에 있어서, 「유리면측 플랜지부(19)의 일부를 구성한다」란, 프런트 필러 아우터(1)의 유리면측 플랜지부(19)의 길이 방향의 일부를 구성하는 것을 의미한다. 후술하는 도어측 플랜지부(20) 및 본체부(22)에 대해서도 마찬가지이다.

제1 도어측 플랜지부(8)는, 제1 부재(5) 중, 도 1에 나타낸 도어(11)와 직접적 또는 간접적으로 대향하는 영역이다. 제1 도어측 플랜지부(8)의 전방 영역은, 프런트 필러 아우터(1)의 하단(33)에서 상방 또한 후방을 향해 신장된다. 제1 도어측 플랜지부(8)의 후방 영역은 후술하는 제2 부재(6)의 제2 도어측 플랜지부(13)와 접합되는 영역이며, 제1 도어측 플랜지부(8)의 후단(34)은 길이 방향을 따라 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)까지 신장된다.

제1 본체부(9)는, 프런트 필러 아우터(1)의 폭 방향에 있어서, 제1 유리면측 플랜지부(7)와 제1 도어측 플랜지부(8) 사이에 위치한다. 제1 본체부(9)는, 제1 유리면측 플랜지부(7) 및 제1 도어측 플랜지부(8)를 잇는다. 제1 본체부(9)는, 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31) 및 하단(33)으로부터 제1 유리면측 플랜지부(7)와 동일한 소정의 거리의 범위까지 신장된다. 제1 본체부(9)는, 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)까지는 신장되어 있지 않다. 즉, 제1 본체부(9)는, 프런트 필러 아우터(1)의 본체부(22)의 일부를 구성한다.

［제2 부재(6)］

제2 부재(6)는, 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)에서 전방을 향해 신장된다. 제2 부재(6)의 재료는 예를 들어 강판이다. 제2 부재(6)는, 제1 부재(5)보다 판두께가 얇다. 제2 부재(6)는, 제2 유리면측 플랜지부(12)와, 제2 도어측 플랜지부(13)와, 제2 본체부(14)를 포함한다.

제2 유리면측 플랜지부(12)는, 제2 부재(6) 중, 도 1에 나타낸 프런트 글래스(10)를 직접적 또는 간접적으로 지지하는 영역이다. 제2 유리면측 플랜지부(12)는 길이 방향을 따라 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)에서 전방을 향해 소정의 거리의 범위까지 신장된다. 제2 유리면측 플랜지부(12)는, 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)까지는 신장되지 않고, 제2 유리면측 플랜지부(12)의 전단(42)은 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)과 전단(31) 사이에 위치한다. 또한, 도 3에 나타내는 제2 유리면측 플랜지부(12)의 전단(42)은, 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)으로부터 L×1/4 후방에 위치하고 있다. 즉, 제2 유리면측 플랜지부(12)는, 프런트 필러 아우터(1)의 유리면측 플랜지부(19)의 일부를 구성한다.

제2 도어측 플랜지부(13)는, 제2 부재(6) 중, 도 1에 나타낸 도어(11)와 직접적 또는 간접적으로 대향하는 영역이다. 제2 도어측 플랜지부(13)는 길이 방향을 따라 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)에서 전방을 향해 소정의 거리의 범위까지 신장된다. 제2 도어측 플랜지부(13)의 길이 방향의 길이는 제2 유리면측 플랜지부(12)보다 짧고, 제2 도어측 플랜지부(13)의 전단(43)은, 제2 유리면측 플랜지부(12)의 전단(42)보다 후방에 위치한다. 즉, 제2 도어측 플랜지부(13)는, 프런트 필러 아우터(1)의 도어측 플랜지부(20)의 일부를 구성한다.

제2 본체부(14)는, 프런트 필러 아우터(1)의 폭 방향에 있어서, 제2 유리면측 플랜지부(12)와 제2 도어측 플랜지부(13) 사이에 위치한다. 제2 본체부(14)는, 제2 유리면측 플랜지부(12) 및 제2 도어측 플랜지부(13)를 잇는다. 제2 본체부(14)는, 길이 방향을 따라 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)으로부터 제2 도어측 플랜지부(13)와 동일한 소정의 거리의 범위까지 신장된다. 제2 본체부(14)는, 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)까지는 신장되어 있지 않다. 즉, 제2 본체부(14)는, 프런트 필러 아우터(1)의 본체부(22)의 일부를 구성한다.

요컨대, 프런트 필러 아우터(1)의 유리면측 플랜지부(19)는, 제1 유리면측 플랜지부(7) 및 제2 유리면측 플랜지부(12)로 구성된다. 프런트 필러 아우터(1)의 도어측 플랜지부(20)는, 제1 도어측 플랜지부(8) 및 제2 도어측 플랜지부(13)로 구성된다. 프런트 필러 아우터(1)의 본체부(22)는, 제1 본체부(9) 및 제2 본체부(14)로 구성된다.

이와 같은 구성의 프런트 필러 아우터(1)는, 강도(판두께)가 상이한 3개의 강도 영역(제1의 강도 영역(A), 제2의 강도 영역(B) 및 제3의 강도 영역(C))을 포함한다.

［제1의 강도 영역(A)］

본 명세서에 있어서 「제1의 강도 영역(A)」이란, 제1 부재(5)가 제2 부재(6)와 겹쳐져 접합되는 영역을 의미한다. 제1의 강도 영역(A)이 형성되는 위치에 대해서 설명한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 도어측 플랜지부(8)의 일부는, 제1 유리면측 플랜지부(7) 및 제1 본체부(9)보다 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)를 향해 돌출된다. 이 돌출된 제1 도어측 플랜지부(8)의 부분은, 제2 도어측 플랜지부(13)와 겹쳐져 접합된다. 즉, 제1의 강도 영역(A)은, 프런트 필러 아우터(1)의 도어측 플랜지부(20)의 일부에 형성된다.

제1의 강도 영역(A)의 판두께는, 제1 부재(5)의 판두께와 제2 부재(6)의 판두께의 합계가 되기 때문에, 그 외의 영역보다 두껍다. 따라서, 제1의 강도 영역(A)의 강도는, 그 외의 영역보다 높다.

도 4는, 충돌 하중이 부하된 프런트 필러 아우터(1)를 나타내는 사시도이다. 도 4를 참조하여, 조립된 차량에 있어서, 프런트 필러 아우터(1)의 전단은 후단보다 낮은 위치에 배치된다. 차량이 정면 충돌했을 때, 충돌 하중(P)은 프런트 필러 아우터(1)의 전단에 부하된다. 도 2에도 나타낸 바와 같이, 프런트 필러 아우터(1)는 전단에서 후단에 걸쳐 상방향으로 만곡하는 형상으로 되어 있다. 프런트 필러 아우터(1)의 전방으로부터 충돌 하중(P)이 걸리면, 프런트 필러 아우터(1)의 만곡하는 부분에 응력이 집중되어, 만곡하는 부분이 상방으로 절곡되려고 한다. 이 때문에 프런트 필러 아우터(1)에 충돌 하중(P)이 부하되면, 도어측 플랜지부(20)에는 압축 응력이 부하되고, 유리면측 플랜지부(19)에는 인장 응력이 부하된다.

그리고 압축 응력이 과잉하게 커지면, 프런트 필러 아우터(1)는 좌굴되어, 상방을 향해 절곡된다. 프런트 필러 아우터(1)가 좌굴되면, 프런트 필러 아우터(1)의 충돌 에너지 흡수능은 현저하게 저하된다. 따라서, 프런트 필러 아우터(1)의 강도를 높이려면, 프런트 필러 아우터(1)의 좌굴을 억제할 필요가 있다.

프런트 필러 아우터(1)의 좌굴을 억제하려면, 압축 응력이 부하되는 영역의 강도를 높이는 것이 효과적이다. 프런트 필러 아우터(1)의 경우, 단면도에서 보면 도 1 중의 영역(S), 사시도에서 보면 도 2 중의 영역(S)로 나타내는 도어측 플랜지부(20)의 곡률이 큰 영역에 가장 압축 응력이 부하된다. 그래서, 3개의 강도 영역 중 가장 강도가 높은 제1의 강도 영역(A)은 압축 응력이 부하되는 부분, 즉 도어측 플랜지부(20)에 형성된다. 이것에 의해, 프런트 필러 아우터(1)가 좌굴되기 어려워져, 프런트 필러 아우터(1)의 강도가 높아진다.

제1의 강도 영역(A)은, 도어측 플랜지부(20)의 일부 만이 아니라, 유리면측 플랜지부(19)의 일부에도 형성된다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 유리면측 플랜지부(7)의 후단(35)으로부터 소정의 거리의 부분(후방 영역(15))은, 제2 유리면측 플랜지부(12)의 전단(42)으로부터 소정의 거리의 부분과 겹쳐져 접합된다. 다른 관점에서는 다음과 같이도 말할 수 있다. 제2 유리면측 플랜지부(12)의 전방 영역은, 제2 도어측 플랜지부(13) 및 제2 본체부(14)보다 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)을 향해 돌출된다. 이 돌출된 제2 유리면측 플랜지부(12)의 부분은, 제1 유리면측 플랜지부(7)와 겹쳐져 접합된다. 또, 이 돌출된 제2 유리면측 플랜지부(12)의 부분보다 소정의 거리 후방의 제2 유리면측 플랜지부(12)의 부분도 제1 유리면측 플랜지부(7)와 겹쳐져 접합된다. 즉, 제1의 강도 영역(A)은, 프런트 필러 아우터(1)의 유리면측 플랜지부(19)의 일부에도 형성된다.

제1의 강도 영역(A)은, 도어측 플랜지부(20)의 일부 및 유리면측 플랜지부(19)의 일부뿐만이 아니라, 본체부(22)의 일부에도 형성된다. 제1 본체부(9)의 후단(36)으로부터 소정의 거리의 부분(후방 영역(16))은, 제2 본체부(14)의 전단(44)으로부터 소정의 거리의 부분과 겹쳐져 접합된다. 즉, 제1의 강도 영역(A)은, 프런트 필러 아우터(1)의 본체부(22)의 일부에도 형성된다.

제2 유리면측 플랜지부(12)의 전방 영역은, 제1 유리면측 플랜지부(7)의 후방 영역(15)과 겹쳐져 접합된다. 제2 본체부(14)의 전방 영역은, 제1 본체부(9)의 후방 영역(16)과 겹쳐져 접합된다. 즉, 도어측 플랜지부(20)에 더하여 유리면측 플랜지부(19) 및 본체부(22)에 있어서도, 제1 부재(5)는 제2 부재(6)와 겹쳐져 접합된다. 이것에 의해, 제1 부재(5)는, 제2 부재(6)에 강고하게 고정된다. 또, 이것에 의해, 유리면측 플랜지부(19) 및 본체부(22)에도 제1의 강도 영역(A)을 형성할 수 있다. 또한, 제2 유리면측 플랜지부(12)는, 제1 유리면측 플랜지부(7)의 전단까지 접합되어 있지 않아도 된다. 제2 본체부(14)와 제1 본체부(9)의 접합에 있어서도 마찬가지이다.

후술하는 바와 같이, 프런트 필러 아우터(1)의 형상에 따라서는 유리면측 플랜지부(19)에 압축 응력이 부하되는 경우가 있다. 이 경우, 유리면측 플랜지부(19)의 압축 응력이 부하되는 영역에도 제1의 강도 영역이 형성되면, 프런트 필러 아우터(1)의 강도가 더 높아진다.

［제2의 강도 영역(B)］

본 명세서에 있어서 「제2의 강도 영역(B)」이란, 제2 부재(6) 만에 의해 프런트 필러 아우터(1)가 구성되는 영역을 의미한다. 제2 유리면측 플랜지부(12)의 후방 영역은, 제1 부재(5)와 겹쳐지지 않는다. 제2 본체부(14)의 후방 영역은, 제1 부재(5)와 겹쳐지지 않는다. 즉, 제2의 강도 영역(B)이, 유리면측 플랜지부(19)의 일부(후방 영역) 및 본체부(22)의 일부(후방 영역)에 형성된다. 상술한 바와 같이, 제2 부재(6)의 판두께는 제1 부재(5)보다 얇다. 따라서, 제2의 강도 영역(B)을 포함하는 프런트 필러 아우터(1)는, 제2 부재(6)의 전역이 제1 부재(5)와 겹쳐져 접합되는 프런트 필러 아우터와 비교해, 중량이 가벼워진다.

상술한 바와 같이, 프런트 필러 아우터의 내좌굴 강도는 압축 응력에 크게 의존한다. 따라서, 인장 응력이 부하되는 영역의 강도는, 압축 응력이 부하되는 영역보다 낮게 할 수 있다. 프런트 필러 아우터(1)의 경우, 인장 응력은 유리면측 플랜지부(19)에 부하된다. 즉, 유리면측 플랜지부(19)의 강도는, 도어측 플랜지부(20)의 강도보다 낮게 할 수 있다. 그래서, 제2의 강도 영역(B)은 유리면측 플랜지부(19)의 일부에 형성된다. 또한, 유리면측 플랜지부(19) 및 도어측 플랜지부(20)보다 낮은 응력이 부하되는 본체부(22)의 일부에도 제2의 강도 영역(B)이 형성된다.

［제3의 강도 영역(C)］

본 명세서에 있어서 「제3의 강도 영역(C)」이란, 제1 부재(5) 만에 의해 프런트 필러 아우터(1)가 구성되는 영역을 의미한다. 차량이 정면 충돌했을 때, 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)에는 충돌 하중이 부하된다. 그 때문에, 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)으로부터 제1의 강도 영역(A)까지의 사이, 즉 제3의 강도 영역(C)의 강도는 높은 것이 바람직하고, 그 판두께는 두꺼운 것이 바람직하다. 따라서, 프런트 필러 아우터(1)의 전부가 되는 제3의 강도 영역(C)에는, 제2 부재(6)보다 고강도이며 또한 판두께가 두꺼운 제1 부재(5)가 존재한다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 프런트 필러 아우터(1)는, 제1 부재(5) 및 제2 부재(6)의 2개의 부재를 구비한다. 압축 응력이 부하되는 영역에 있어서는, 제1 부재(5)가 제2 부재(6)와 겹쳐져 접합된다(제1의 강도 영역(A)). 이것에 의해, 프런트 필러 아우터(1)의 강도가 높아진다. 인장 응력이 부하되는 영역에 있어서는, 제1 부재(5)보다 판두께가 얇은 제2 부재(6) 만에 의해 프런트 필러 아우터(1)가 구성된다(제2의 강도 영역(B)). 이것에 의해, 프런트 필러 아우터(1)의 중량이 가벼워진다. 프런트 필러 아우터(1)의 전부에서는, 제2 부재(6)보다 판두께가 두꺼운 제1 부재(5)가 존재하며, 프런트 필러 아우터(1)를 구성한다(제3의 강도 영역(C)). 이것에 의해, 프런트 필러 아우터(1)의 전부의 강도는 높다. 요컨대, 본 실시 형태의 프런트 필러 아우터(1)는, 3개의 강도 영역을 포함한다. 3개의 강도 영역 각각이, 프런트 필러 아우터(1)의 길이 방향 및 폭 방향에 있어서 적절한 영역에 형성된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 「폭 방향」이란, 길이 방향과 직교하고, 프런트 필러 아우터(1)의 유리면측 플랜지부(19)에서 도어측 플랜지부(20)를 향하는 방향을 의미한다. 이것에 의해, 프런트 필러 아우터(1)의 중량이 경감되며, 또한, 프런트 필러 아우터(1)의 강도가 높아진다. 또, 이 개발 구조는 부재에 대해, 이용한 재료 이상의 강도 영역을 부여할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 프런트 필러 아우터(1)는, 차량의 프런트 사이드 멤버보다 왼쪽 또는 오른쪽의 영역에서의 국소적인 충돌(스몰 오버랩)에 있어서 특히 유효하다.

계속해서, 본 실시 형태의 프런트 필러 아우터(1)의 바람직한 양태에 대해서 설명한다.

［도어측 플랜지부(20)의 제1의 강도 영역(A)의 범위］

도 5는, 프런트 필러 아우터(1)를 포함하는 차체 구조의 일부를 나타내는 도이다. 도 5에서는, 프런트 필러의 사이드 패널은 생략한다. 도 5를 참조하여, 프런트 필러의 후단은, 차량의 루프(17)에 접합된다. 차량의 루프(17)는, 대체로 지면에 대해 수평으로 설치된다. 한편, 차량의 프런트 글래스(10)는, 지면에 대해 비스듬하게 배치된다. 따라서, 프런트 필러는, 후단 근방에서 만곡한다. 이것에 수반하여, 프런트 필러 아우터(1)도 후단 근방에서 만곡한다.

프런트 필러에 부하되는 하중과 제1의 강도 영역(A)에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 프런트 필러 아우터(1)에 충돌 하중이 부하되었을 때, 도 4에 나타내는 바와 같이, 프런트 필러 아우터(1)의 후단 근방의 만곡한 영역(S)의 도어측 플랜지부(20)에 압축 응력이 부하되기 쉽다. 차종에 따라 프런트 필러 아우터(1)의 형상은 상이하다. 그러나, 대부분의 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, 도어측 플랜지부(20)에 있어서 유리면측 플랜지부(19)의 후단(21)에 상당하는 위치(R1)로부터 L×2/3의 범위의 일부 또는 전역에 압축 응력이 부하된다. 여기서, L은, 프런트 필러 아우터(1)의 유리면측 플랜지부(19)의 도어측의 가장자리를 따른 호 길이(길이 방향의 길이)를 의미한다.

따라서, 제1의 강도 영역(A)은, 프런트 필러 아우터(1)의 도어측 플랜지부(20)에 있어서 유리면측 플랜지부(19)의 후단(21)에 상당하는 위치(R1)로부터 L×2/3의 범위의 적어도 일부에 형성되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 제1의 강도 영역(A)은, 도 3에 나타내는 바와 같이 프런트 필러 아우터(1)의 도어측 플랜지부(20)에 있어서 유리면측 플랜지부(19)의 후단(21)에 상당하는 위치(R1)로부터 L×2/3의 범위의 전역에 형성된다. 이 경우, 제1 도어측 플랜지부(8)의 후단(34)은 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)까지 신장되어 있다. 바꾸어 말하면, 상방으로부터 볼 때, 제1 도어측 플랜지부(8)의 후단(34)은 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)과 겹쳐져 있다.

도어측 플랜지부(20)의 제1의 강도 영역(A)의 범위는 이것에 한정되지 않고, 다음과 같은 범위에 형성해도 된다.

도 9는, 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)보다 제1 도어측 플랜지부(8)가 짧은 프런트 필러 아우터(1)의 분해도이다. 도 9에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)에서는, 제1 도어측 플랜지부(8)의 후단(34)이, 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)으로부터 L×1/3만큼 전방에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 도 9에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)에서는, 제1 도어측 플랜지부(8)의 후단(34)이, 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)으로부터 L×2/3만큼 후방에 위치하고 있다. 또, 제2 유리면측 플랜지부(12)의 전단(42)이, 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)으로부터 L×1/4 후방에 위치하고 있다.

이와 같은 도 9의 프런트 필러 아우터(1)에서는, 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)와 비교해 제1 도어측 플랜지부(8)가 짧다. 그 만큼, 도어측 플랜지부(20)에 있어서의 제1의 강도 영역(A)의 범위는 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)와 비교해 좁아진다. 그러나, 도 9의 프런트 필러 아우터(1)여도, 압축 응력이 부하되는 영역에 제1의 강도 영역(A)이 형성되어 있기 때문에, 프런트 필러 아우터(1)의 높은 강도를 유지한 채로 중량을 경감할 수 있다.

［유리면측 플랜지부(19)의 제1의 강도 영역(A)의 범위］

도 10은, 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)보다 제1 유리면측 플랜지부(7)가 긴 프런트 필러 아우터(1)의 분해도이다. 도 10에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)에서는, 제1 유리면측 플랜지부(7)의 후단(35)이, 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)으로부터 L×2/3 이상 후방에 위치하고 있다. 또, 제2 유리면측 플랜지부(12)의 전단(42)이, 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)으로부터 L×1/4 후방에 위치하고 있다. 즉, 도 10에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)에서는, 유리면측 플랜지부(19)에 있어서 제1의 강도 영역(A)이 프런트 필러 아우터(1)의 전단(31)으로부터 L×1/4의 위치에서 L×2/3의 위치까지의 범위의 전역에 형성되어 있다.

프런트 필러 아우터(1)에 충돌 하중이 부하되었을 때, 유리면측 플랜지부(19)에 압축 응력이 부하되는 경우가 있다. 보다 구체적으로는, 유리면측 플랜지부(19)의 전단(프런트 필러 아우터(1)의 전단(31))으로부터 L×2/3의 범위의 일부 또는 전역에 압축 하중이 부하되는 경우가 있다.

도 10에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)에 의하면, 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)와 비교해 제1 유리면측 플랜지부(7)가 길다. 그 만큼, 유리면측 플랜지부(19)에 있어서의 제1의 강도 영역(A)의 범위는 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)와 비교해 넓어진다. 그 때문에, 유리면측 플랜지부(19)의 강도가 더 높아져, 유리면측 플랜지부(19)에 압축 응력이 부하된 경우여도, 높은 내좌굴 강도를 발휘할 수 있다.

［판두께］

제2 부재(6)의 판두께는, 0.60mm 이상, 1.60mm 이하인 것이 바람직하다. 제2 부재(6)의 판두께가 0.60mm 미만이면, 제2 부재(6)의 강도가 너무 낮아진다. 그 때문에, 제2의 강도 영역(B)의 강도를 충분히 확보하는 것이 어렵다. 따라서, 제2 부재(6)의 판두께의 하한은 0.60mm 이상인 것이 바람직하다. 제2 부재(6)의 판두께가 1.60mm보다 두꺼우면, 제2 부재(6)의 중량이 너무 무거워진다. 따라서, 제2 부재(6)의 판두께의 상한은 1.60mm인 것이 바람직하다. 또, 더 바람직하게는, 후술하는 실시예 2에 의거하여 제2 부재(6)의 판두께의 하한은 0.85mm 이상이다. 더 바람직하게는, 후술하는 실시예 2에 의거하여 제2 부재(6)의 판두께의 상한은 1.05mm 이하이다. 그러나, 상술한 판두께의 범위는 적합한 범위를 나타내는 것이다. 그 때문에, 상술한 판두께의 범위를 초과해도, 프런트 필러 아우터(1)의 중량의 경감 및 강도의 향상은 가능하다.

제1 부재(5)의 판두께는, 제2 부재(6)의 판두께보다 두꺼우면 되며, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 자동차용의 프런트 필러의 경우, 제1 부재(5)의 판두께는 1.2mm 이상, 1.5mm 이하인 것이 바람직하다. 제1 부재(5)의 판두께에 대한 제2 부재(6)의 판두께의 비(제2 부재(6)의 판두께/제1 부재(5)의 판두께)는 1 미만이 된다. 그 하한을 특별히 정할 필요는 없지만, 0.5, 0.6 또는 0.7로 해도 된다. 그 상한에 대해서도, 0.9, 0.8 또는 0.75로 해도 된다.

또, 경량이며 또한 고강도의 프런트 필러 아우터(1)를 제공한다는 본 발명의 목적이 달성되면, 후술하는 경량화율은 0%보다 커진다. 즉, 본 발명의 목적이 달성되면, 제2 부재(6)의 전단(제2 유리면측 플랜지부(12)의 전단(42))으로부터 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)까지의 영역을 평가 영역으로 하면, 평가 영역의 전체 면적에 대한 제2의 강도 영역(B)의 면적 비율을 b, 제3의 강도 영역(C)의 면적 비율을 c, 제1 부재(5)의 판두께를 t1, 제2 부재(6)의 판두께를 t2로 하면, 하기 식이 만족되게 된다.

c-(t2/t1)×(1-b)＞0

단, 0＜b＜1, 0＜c＜1, 0＜t2/t1＜1

［인장 강도］

제1 부재(5) 및 제2 부재(6)의 인장 강도는, 800MPa 이상인 것이 바람직하다. 제1 부재(5)의 인장 강도가 800MPa 미만이면, 제3의 강도 영역의 강도를 충분히 확보하는 것이 어렵다. 따라서, 제1 부재(5)의 인장 강도의 하한은 800MPa 이상인 것이 바람직하다. 제2 부재(6)의 인장 강도가 800MPa 미만이면, 제2의 강도 영역의 강도를 충분히 확보하는 것이 어렵다. 따라서, 제2 부재(6)의 인장 강도의 하한은, 800MPa 이상인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 제1 부재(5) 및 제2 부재(6)의 인장 강도는 1200MPa 이상이다. 더 바람직하게는, 제1 부재(5) 및 제2 부재(6)의 인장 강도는 1500MPa 이상이다. 그러나, 상술한 인장 강도의 범위는 적합한 범위를 나타내는 것이다. 그 때문에, 상술한 인장 강도의 범위를 초과해도, 프런트 필러 아우터의 중량의 경감 및 강도의 향상은 가능하다.

상술한 바와 같이, 제2의 강도 영역에는 인장 응력이 부하된다. 제2의 강도 영역은 제2 부재(6) 만에 의해 구성된다. 또, 제2 부재(6)는 제1 부재(5)보다 얇다. 즉, 제2 부재(6)에 요구되는 강도는, 제1 부재(5)에 요구되는 강도보다 높다. 따라서, 제2 부재(6)의 인장 강도는, 제1 부재(5)의 인장 강도보다 높은 것이 바람직하다.

［접합］

제1 부재(5)는, 레이저 용접, 스폿 용접, 기계 체결, 접착제 또는 이들 접합 방법의 병용에 의해 제2 부재(6)와 접합되는 것이 바람직하다. 특히 레이저 용접 또는 스폿 용접이면, 용이하게 제1 부재(5)를 제2 부재(6)에 접합할 수 있다. 이것에 의해, 프런트 필러 아우터(1)의 생산성이 높아진다. 또한, 레이저 용접 또는 스폿 용접에 의한 접합의 경우, 접착제를 병용하면 또한 제1의 강도 영역의 강도를 보다 높일 수 있다. 스폿 용접의 경우, 용접 개소의 간격은 5~30mm인 것이 바람직하다. 이 경우의 「간격」이란, 평면에서 보았을 때, 인접하는 각 용접 개소의 중점들의 거리를 의미한다. 용접 개소의 간격이 30mm를 초과하면, 프런트 필러 아우터(1)에 충돌 하중이 부하되었을 때에 복수의 용접 개소 중 일부의 용접 개소에 하중이 집중될 우려가 있다. 그 때문에, 용접 개소의 간격의 상한은 30mm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10mm이다. 즉, 용접 개소의 간격은 작을수록 바람직하다. 그러나, 용접 개소의 간격이 5mm 미만이 되면 용접 시에 분류가 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 용접 개소의 간격의 하한은 5mm인 것이 바람직하다. 또한, 제1 부재(5)와 제2 부재(6)는 각각 개별적으로 성형한 후에 접합해도 되고, 성형 전의 판 상태로 접합해 두고 성형해도 된다.

[실시예 1]

본 실시 형태의 프런트 필러 아우터의 효과를 확인하기 위해, CAE(Computer Aided Engineering) 해석에 의해 프런트 필러 아우터의 충돌 하중 부하 시험을 모의했다. 본 발명예 1의 모델은, 도 2 및 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)였다. 비교예의 모델은, 판두께가 일정한 1개의 부재 만으로 구성된 프런트 필러 아우터였다. 얻어진 해석 결과로부터, 본 발명예 및 비교예의 상당 소성 변형을 비교했다.

［해석 조건］

도 6은, 실시예 1의 해석 조건을 나타내는 도이다. 도 6을 참조하여, 제2 유리면측 플랜지부(12)의 전단(42)에 있어서 프런트 필러 아우터(1)의 길이 방향 단면에 변위(D)를 부여하여, 제2 유리면측 플랜지부(12)의 후단(유리면측 플랜지부(19)의 후단(21))에 있어서 길이 방향의 변위를 고정했다. 변위(D)에 의해 굽힘 모멘트(M1)가 발생했다. 이 굽힘 모멘트(M1)는 차량의 왼쪽으로부터 보았을 때 시계 방향이었다. 변위(D)는, 프런트 필러 아우터(1)의 전단에서 후단을 향하는 방향을 양으로 했다. 변위(D)에 의해 유리면측 플랜지부(19)의 후단(21)에 굽힘 모멘트(M2)가 발생했다. 이 굽힘 모멘트(M2)는 차량의 왼쪽으로부터 보았을 때, 시계 방향이었다. 비교예는, 본 발명예와 달리 프런트 필러 아우터가 1개의 부재 만으로 구성되는 것으로 했다.

표 1은, 실시예 1의 해석 조건을 나타낸다. 본 발명예 1 및 비교예의 모델의 판두께는 1.25(mm)이며, 인장 강도는 1500(MPa)이었다. 본 발명예 1의 그 외의 치수 및 형상은, 비교예와 동일했다.

［결과］

비교예의 결과에서는, 유리면측 플랜지부(19)의 후단(21)으로부터 L×2/3의 범위에 상당하는 도어측 플랜지부(20)에 있어서, 압축 변형에 의해 상당 소성 변형이 발생했다. 즉, 압축 응력이 발생했다. 좌굴 직전의 도어측 플랜지부(20)에 발생한 상당 소성 변형의 최대치는 0.00176이었다. 또, 유리면측 플랜지부(19)의 전단(프런트 필러 아우터(1)의 전단(31))으로부터 L×1/3의 범위에 있어서, 압축 변형에 의해 상당 소성 변형이 발생했다. 좌굴 직전의 유리면측 플랜지부(19)에 발생한 상당 소성 변형의 최대치는 0.00135였다.

본 발명예 1의 결과에서는, 상당 소성 변형이 발생한 도어측 플랜지부(20) 및 유리면측 플랜지부(19)의 범위는 비교예보다 좁았다. 도어측 플랜지부(20)에 발생한 상당 소성 변형의 최대치는 0.000079였다. 또, 유리면측 플랜지부(19)에 발생한 상당 소성 변형의 최대치는 0.0012였다.

요컨대, 본 발명예 1의 프런트 필러 아우터에서는, 압축 응력이 발생한 범위는 비교예보다 좁고, 압축 응력의 크기는 비교예보다 작았다.

[실시예 2]

실시예 2에서는, 제2 부재(6)의 판두께 및 제1의 강도 영역의 범위를 다양하게 변경하여, 프런트 필러 아우터의 강도 및 중량에 대해서 CAE 해석에 의해 조사했다.

［해석 조건］

본 발명예 1~6에서는, 실시예 1과 동일한 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)를 해석 모델로서 이용했다. 본 발명예 1~3에서는 제1 부재와 제2 부재의 접합 방법은 레이저 용접이며, 제2 부재(6)의 판두께를 각각 변경했다. 본 발명예 4~6에서는 제1 부재와 제2 부재의 접합 방법은 스폿 용접이며, 제2 부재(6)의 판두께를 각각 변경했다.

본 발명예 7~9에서는, 도 9에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)를 해석 모델로서 이용했다. 본 발명예 7~9에서는 제2 부재(6)의 판두께를 각각 변경했다.

본 발명예 10~12에서는, 도 10에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)를 해석 모델로서 이용했다. 본 발명예 10~12에서는 제2 부재(6)의 판두께를 각각 변경했다.

본 발명예 13~15에서는, 실시예 1과 동일한 도 3에 나타내는 프런트 필러 아우터(1)를 해석 모델로서 이용했다. 본 발명예 13~15에서는 제1 부재와 제2 부재의 접합 방법은 레이저 용접 및 접착제였다. 접착제는, 에폭시 수지계 접착제를 상정했다. 본 발명예 13~15에서는 제2 부재(6)의 판두께를 각각 변경했다.

비교예의 모델은, 실시예 1의 비교예와 같은 모델을 이용했다.

본 발명예 1~15 및 비교예에 있어서, 굽힘 모멘트(M1 및 M2)의 발생 위치 및 크기는 실시예 1과 동일하며, 변위(D)의 부여 위치도 실시예 1과 동일했다. 실시예 2에서는, 변위(D)를 0~3.0(mm)까지 0.1mm 간격으로 변화시켰다. 본 발명예 1~15 및 비교예에서는, 제2 부재의 판두께 및 접합 방법이 각각 상이하지만, 해석 모델인 프런트 필러 아우터의 외형 치수는 동일했다.

［결과］

도 7은, 실시예 2의 결과로부터 구해진 하중-변위선도이다. 도 7을 참조하여, 종축은 변위(D)에 의해 발생하는 하중(kN)을 나타내고, 횡축은 변위(D)(mm)를 나타낸다. 도 7에서는, 본 발명예 1, 본 발명예 2 및 비교예의 결과를 나타낸다. 도 7 중의 일점 쇄선은 본 발명예 1의 결과를 나타내고, 파선은 본 발명예 2의 결과를 나타내고, 실선은 비교예의 결과를 나타낸다.

본 발명예 1 및 2에서는, 모두 비교예보다 변위(D)에 의해 발생하는 최대 하중(좌굴 하중)이 높았다. 즉, 본 발명예 1 및 2의 프런트 필러 아우터의 강도는, 비교예의 프런트 필러 아우터의 강도보다 높았다.

본 발명예 3~15의 프런트 필러 아우터의 최대 하중도, 표 2에 나타내는 대로, 비교예의 프런트 필러 아우터의 최대 하중보다 높았다. 즉, 본 발명예 3~15의 프런트 필러 아우터의 강도는, 비교예의 프런트 필러 아우터보다 높았다.

도 8은, 실시예 2의 결과로부터 구해진 최대 하중-경량화율선도이다. 즉, 도 8은, 표 2 중의 최대 하중 및 경량화율의 란을 그래프로 하여 정리한 것이다. 도 8을 참조하여, 종축은 최대 하중을 나타내고, 횡축은 경량화율을 나타낸다. 도 8 중의 삼각 표시는 본 발명예 1~3의 결과를 나타내고, 동그라미 표시는 본 발명예 4~6의 결과를 나타내고, 정방형 표시는 본 발명예 7~9의 결과를 나타내고, 마름모형 표시는 본 발명예 10~12의 결과를 나타내고, 크로스 표시는 본 발명예 13~15의 결과를 나타낸다. 여기서, 최대 하중이란, 각 프런트 필러 아우터에 있어서의 좌굴 하중을 의미한다. 경량화율은 이하와 같이 산출했다.

우선, 경량화율의 산출에 있어서의 전제를 도 11을 이용하여 설명한다. 경량화율은, 도 11에 나타내는 평가 영역에 있어서 산출했다. 평가 영역은, 제2 부재(6)의 전단(제2 유리면측 플랜지부의 전단(42))으로부터 프런트 필러 아우터(1)의 후단(32)까지의 영역으로 했다.

도 11에 나타내는 면적(A)은, 제1의 강도 영역의 면적을 표시하고 있다. 면적(B)은, 제2의 강도 영역의 면적을 표시하고 있다. 면적(C)은, 제3의 강도 영역의 면적을 표시하고 있다. 여기서, 면적이란, 프런트 필러 아우터의 표면 또는 이면의 표면적을 의미한다.

평가 영역의 전체 면적에 대한 면적(A)의 면적 비율을 a, 면적(B)의 면적 비율을 b, 면적(C)의 면적 비율을 c로 한다. 또, 제1 부재(5)의 판두께를 t1, 제2 부재(6)의 판두께를 t2로 한다.

계속해서, 경량화율의 산출 방법에 대해서 설명한다. 우선, 비교예의 프런트 필러 아우터(즉 1개의 부재로 구성되는 프런트 필러 아우터)의 판두께를 t1보다 α(＞1)배 두꺼운 판두께로 하면, 경량화율은 이하의 식에 의해 구해진다.

경량화율(%)=(비교예-본 발명예)/비교예

=100×(α×t1×1-(t2×b＋(t1＋t2)×a＋t1×c))/(α×t1×1)

여기서, a＋b＋c=1(단, 0＜a＜1, 0＜b＜1, 0＜c＜1)이기 때문에, 상기 식으로부터 경량화율(%)은 하기 식이 된다.

경량화율(%)=100×(c-(t2/t1)×(1-b))

각 발명예와 같은 최대 하중이 되는 1개의 부재로 구성되는 프런트 필러 아우터가 되는 것을 비교예로 하여, 그 판두께로부터 α를 구하여 경량화율을 산출하는 방법도 있다. 그러나, 여기에서는, 간편하게 α=1, 즉 비교예의 판두께는 제1 부재(5)의 판두께를 t1과 동일하게 하여, 경량화율을 계산했다.

본 발명예 2~15의 어느 프런트 필러 아우터도 비교예의 프런트 필러 아우터와 비교해 경량이며, 강도가 높았다. 한편, 본 발명예 1의 프런트 필러 아우터에서는, 비교예의 프런트 필러 아우터와 비교해 강도는 동등했지만, 경량화는 충분히 도모할 수 있었다.

이상, 본 발명의 실시의 형태를 설명했다. 그러나, 상술한 실시의 형태는 본 발명을 실시하기 위한 예시에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시의 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 상술한 실시의 형태를 절절히 변경하여 실시할 수 있다.

상술한 설명에서는, 프런트 필러 아우터에 충돌 하중이 부하되었을 때, 도어측 플랜지부 및 유리면측 플랜지부의 쌍방에 압축 응력이 부하되는 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 프런트 필러 아우터의 형상에 따라서는, 도어측 플랜지부에만 압축 응력이 부하되는 경우도 있다.

상술한 설명에서는, 제2 부재가 제1 부재 상에 겹쳐지는 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 제1 부재가 제2 부재 상에 겹쳐져 있어도 된다.

상술한 설명에서는, 프런트 필러 아우터의 단면에 있어서, 본체부를 사이에 끼우고 제1의 강도 영역과 제2의 강도 영역이 쌍이 되는 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 본 실시 형태의 프런트 필러 아우터는 이 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도어측 플랜지부에 제1의 강도 영역이 형성된 경우, 본체부를 사이에 끼우고 그 제1의 강도 영역의 반대측에 추가로 제1의 강도 영역이 형성되어 있어도 된다. 요컨대, 압축 응력이 부하되지 않는 영역의 적어도 일부에 제2의 강도 영역이 형성되어 있으면 된다.

상술한 설명에서는, 제1 부재가 레이저 용접 또는 스폿 용접에 의해 제2 부재와 접합되는 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 제1 부재와 제2 부재의 접합은 이 경우에 한정되지 않는다. 제1 부재와 제2 부재의 접합은, 레이저 용접, 스폿 용접, 접착제, 리벳 등에 의한 기계 체결 또는 이들의 조합 등이어도 된다. 접착제는 예를 들어, 에폭시 수지계 접착제, 페놀 수지계 접착제, 실리콘 고무계 접착제 등이다. 요컨대, 제1 부재와 제2 부재의 접합은, 특별히 한정되지 않는다.

상술한 설명에서는, 프런트 필러 아우터의 재료가 강판인 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 프런트 필러 아우터의 재료는 이 경우에 한정되지 않는다. 프런트 필러 아우터의 재료는 금속판이면 된다. 금속판은 예를 들어, 알루미늄판, 알루미늄 합금판, 복층 강판, 티탄판, 마그네슘판 등이다.

1: 프런트 필러 아우터 2: 사이드 패널
3: 프런트 필러 이너 4: 프런트 필러
5: 제1 부재 6: 제2 부재
7: 제1 유리면측 플랜지부 8: 제1 도어측 플랜지부
9: 제1 본체부 10: 프런트 글래스
11: 도어 12: 제2 유리면측 플랜지부
13: 제2 도어측 플랜지부 14: 제2 본체부
15: 제1 유리면측 플랜지부의 후방 영역
16: 제1 본체부의 후방 영역 17: 루프
19: 유리면측 플랜지부 20: 도어측 플랜지부
21: 유리면측 플랜지부의 후단 22: 본체부
31: 프런트 필러 아우터의 전단 32: 프런트 필러 아우터의 후단

Claims

유리면측 플랜지부와, 도어측 플랜지부와, 상기 유리면측 플랜지부 및 상기 도어측 플랜지부를 잇는 본체부를 포함하는 프런트 필러 아우터로서,
상기 프런트 필러 아우터의 전단에서 후단을 향해 신장되는 제1 부재로서, 상기 유리면측 플랜지부의 일부를 구성하는 제1 유리면측 플랜지부와, 상기 도어측 플랜지부의 일부를 구성하는 제1 도어측 플랜지부와, 상기 제1 유리면측 플랜지부 및 상기 제1 도어측 플랜지부를 잇는 제1 본체부를 포함하는 제1 부재와,
상기 프런트 필러 아우터의 후단에서 전단을 향해 신장되고, 상기 제1 부재보다 판두께가 얇은 제2 부재로서, 상기 유리면측 플랜지부의 일부를 구성하는 제2 유리면측 플랜지부와, 상기 도어측 플랜지부의 일부를 구성하는 제2 도어측 플랜지부와, 상기 제2 유리면측 플랜지부 및 상기 제2 도어측 플랜지부를 잇는 제2 본체부를 포함하는 제2 부재를 구비하고,
상기 제1 도어측 플랜지부는, 상기 제1 유리면측 플랜지부 및 상기 제1 본체부보다 상기 프런트 필러 아우터의 후단을 향해 돌출되어, 상기 제2 도어측 플랜지부와 겹쳐지고,
상기 제2 유리면측 플랜지부는, 상기 제1 유리면측 플랜지부의 후방 영역과 겹쳐지며,
상기 제2 본체부는, 상기 제1 본체부의 후방 영역과 겹쳐지고,
상기 제1 도어측 플랜지부가 상기 제2 도어측 플랜지부와 겹쳐진 영역, 상기 제2 유리면측 플랜지부가 상기 제1 유리면측 플랜지부와 겹쳐진 영역, 및 상기 제2 본체부가 상기 제1 본체부와 겹쳐진 영역에 있어서, 상기 제1 부재는 상기 제2 부재와 접합되어 있는, 프런트 필러 아우터.
청구항 1에 있어서,
상기 유리면측 플랜지부의 길이를 L로 했을 때,
상기 제1 도어측 플랜지부가 상기 제2 도어측 플랜지부와 겹쳐진 영역은, 상기 도어측 플랜지부에 있어서 상기 유리면측 플랜지부의 후단에 상당하는 위치로부터 L×2/3의 범위의 적어도 일부에 형성되는, 프런트 필러 아우터.
청구항 1에 있어서,
상기 유리면측 플랜지부의 길이를 L로 했을 때,
상기 제1 도어측 플랜지부가 상기 제2 도어측 플랜지부와 겹쳐진 영역은, 상기 도어측 플랜지부에 있어서 상기 유리면측 플랜지부의 후단에 상당하는 위치로부터 L×2/3의 범위의 전역에 형성되는, 프런트 필러 아우터.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리면측 플랜지부의 길이를 L로 했을 때,
상기 제2 유리면측 플랜지부가 상기 제1 유리면측 플랜지부와 겹쳐진 영역은, 상기 유리면측 플랜지부의 전단으로부터 L×1/4 내지 L×2/3의 범위의 적어도 일부에 형성되는, 프런트 필러 아우터.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리면측 플랜지부의 길이를 L로 했을 때,
상기 제2 유리면측 플랜지부가 상기 제1 유리면측 플랜지부와 겹쳐진 영역은, 상기 유리면측 플랜지부의 전단으로부터 L×1/4 내지 L×2/3의 범위의 전역에 형성되는, 프런트 필러 아우터.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 부재의 판두께는 0.60mm 이상, 1.60mm 이하인, 프런트 필러 아우터.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 부재 및 상기 제2 부재의 인장 강도는 800MPa 이상인, 프런트 필러 아우터.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 부재의 인장 강도는, 상기 제1 부재의 인장 강도보다 높은, 프런트 필러 아우터.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 부재는, 레이저 용접, 스폿 용접, 기계 체결, 접착제 또는 이들 접합 방법의 병용에 의해 상기 제2 부재와 접합되는, 프런트 필러 아우터.