WO2021010389A1 - フロントピラーアウタ - Google Patents

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WO2021010389A1
WO2021010389A1 PCT/JP2020/027346 JP2020027346W WO2021010389A1 WO 2021010389 A1 WO2021010389 A1 WO 2021010389A1 JP 2020027346 W JP2020027346 W JP 2020027346W WO 2021010389 A1 WO2021010389 A1 WO 2021010389A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glass surface
surface side
front pillar
side flange
flange portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/027346
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
研一郎 大塚
東　昌史
野樹 木本
Original Assignee
日本製鉄株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本製鉄株式会社 filed Critical 日本製鉄株式会社
Priority to EP20839965.9A priority Critical patent/EP4001062A4/en
Priority to JP2021533075A priority patent/JP7299529B2/ja
Priority to US17/625,670 priority patent/US11643147B2/en
Priority to CN202080051085.XA priority patent/CN114126955B/zh
Publication of WO2021010389A1 publication Critical patent/WO2021010389A1/ja

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/04—Door pillars ; windshield pillars

Definitions

  • the present invention relates to a front pillar outer that constitutes a front pillar.
  • the body of the car includes the front pillars.
  • the front pillar is configured by combining a front pillar inner, a front pillar outer, and the like. From the viewpoint of improving the fuel efficiency of automobiles, it is desirable that the front pillars are lightweight. On the other hand, from the viewpoint of improving collision safety, it is desirable that the front pillars have high strength. Therefore, the front pillars are required to be lighter in weight and improved in strength.
  • Patent Document 1 describes a front pillar lower provided with reinforcing parts.
  • the reinforcing component described in Patent Document 1 includes a vertical surface portion facing the front wheel and a high-strength horizontal surface portion.
  • the vertical surface limits the movement of the front wheels to the rear of the vehicle.
  • the horizontal surface portion absorbs the collision energy loaded on the vertical surface portion. It is described in Patent Document 1 that the deformation of the front pillar lower due to a collision can be suppressed by this.
  • the vehicle body parts disclosed in Patent Document 2 include a first structure having a closed cross section and a second structure having a closed cross section and welded to the first structure. Therefore, the vehicle body component includes a region composed of only the first structure and a region composed of the first structure and the second structure. In short, the body parts include two regions of different plate thickness. It is described in Patent Document 2 that this enhances the ability to absorb collision energy of vehicle body parts.
  • the vehicle body parts disclosed in Patent Document 3 include a U-shaped first part and a U-shaped second part. Slits are provided at the ends of the first component and the ends of the second component, respectively.
  • the slit of the first component is arranged so as to overlap the slit of the second component, and the first component and the second component are welded to each other. Therefore, since the two parts overlap in a part of the vehicle body parts, the strength is increased. As a result, Patent Document 3 describes that the strength of the vehicle body parts is high even if a reinforcing plate or the like of another member is not provided.
  • the material of the front pillar may be a tailored welded blank (hereinafter, also referred to as "TWB”) or a tailored rolled blank (hereinafter, "TRB”). It is also possible to use “TRB”). It is also conceivable to attach a reinforcing plate to a part of the front pillar.
  • TWB tailored welded blank
  • TWB tailored rolled blank
  • TWB is a material in which a plurality of metal plates having different materials or plate thicknesses are combined by welding. Parts molded from TWB have partial thickness differences, strength differences, or both.
  • TRB is a metal plate formed by special roll rolling, and is a material whose plate thickness changes continuously. Parts molded from TRB have partial thickness differences, strength differences, or both.
  • the front pillar lower described in Patent Document 1 includes a reinforcing part which is a separate member.
  • the vehicle body component described in Patent Document 2 includes a second structure welded to the first structure along the longitudinal direction of the first structure.
  • the first component is welded to the second component over the entire cross section of the welded portion between the first component and the second component. Therefore, the weights of the vehicle body parts of Patent Documents 1 to 3 are all heavy.
  • TWB is made by joining a plurality of metal plates
  • a separate joining process is required to manufacture the TWB.
  • parts molded from TWB are expensive.
  • a joining process is required to manufacture a part reinforced by a reinforcing plate. Therefore, this part is also expensive.
  • TRB has a high manufacturing cost. For this reason, parts molded from TRB are also expensive.
  • An object of the present invention is to provide an inexpensive, lightweight and high-strength front pillar outer.
  • the front pillar outer includes a glass surface side flange portion, a door side flange portion, and a main body portion connecting the glass surface side flange portion and the door side flange portion.
  • the first plate portion connected to the side edge of the door side flange portion is folded back, and the first plate portion is overlapped with the door side flange portion.
  • the second plate portion connected to the side edge of the glass surface side flange portion is folded back, and the second plate portion is overlapped with the glass surface side flange portion.
  • the front pillar outer according to the embodiment of the present invention is inexpensive, lightweight, and has high strength.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the front pillar outer of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the front pillar in lines II-II of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the front pillar in lines III-III of FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a stage during molding of the front pillar outer shown in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the front pillar outer when a collision load is applied.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a part of the vehicle body structure including the front pillar outer.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another example of the front pillar outer of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the analysis conditions of the examples.
  • the front pillar outer includes a glass surface side flange portion, a door side flange portion, and a main body portion that connects the glass surface side flange portion and the door side flange portion.
  • the first plate portion connected to the side edge of the door side flange portion is folded back, and the first plate portion is overlapped with the door side flange portion.
  • the second plate portion connected to the side edge of the glass surface side flange portion is folded back, and the second plate portion is overlapped with the glass surface side flange portion.
  • the front pillar outer When a collision load is applied to the front pillar outer of this embodiment, the front pillar outer is curved. As a result, compressive strain is applied to a part of the region of the flange portion on the door side in the longitudinal direction. In the present specification, the region to which this compressive strain is applied is also referred to as a “door-side compression portion”. On the other hand, tensile strain is applied to a part of the flange portion on the glass surface side in the longitudinal direction. In the present specification, the region to which this tensile strain is applied is also referred to as a “glass surface side tensile portion”. Further, compressive strain is applied to a part of the other region in the longitudinal direction of the flange portion on the glass surface side.
  • the region to which this compressive strain is applied is also referred to as a “glass surface side compression site”.
  • the door side compression part and the glass surface side compression part are also collectively referred to as “compression strain part”.
  • the tensile parts on the glass surface side are also collectively referred to as “tensile strain parts”.
  • the compression strain site tends to buckle.
  • the first plate portion is arranged and overlapped with the door side flange portion at the door side compression portion.
  • the second plate portion is arranged and overlapped with the flange portion on the glass surface side.
  • the materials are doubly stacked in both the door side compression part and the glass surface side compression part.
  • the collision characteristic of the compressive strain portion is proportional to the product of the strength of the material and the plate thickness of the material to the cube. Therefore, increasing the plate thickness of the material at the compression strain site greatly contributes to the improvement of the collision characteristics. This collision characteristic is called buckling resistance.
  • the materials are doubly stacked at the compression strain portion (door side compression portion and glass surface side compression portion), and the plate thickness is substantially increased. Therefore, the buckling resistance of the compressive strain portion is greatly improved. As a result, the strength of the front pillar outer can be increased.
  • the glass surface side tension portion is composed of a single material.
  • the collision characteristic of the tensile strain portion is proportional to the product of the strength of the material and the plate thickness of the material. Therefore, increasing the plate thickness of the material at the tensile strain portion does not contribute to the improvement of the collision characteristics as the plate thickness of the material increases at the compressive strain portion.
  • the strength of the material may be increased. Increasing the strength of the material further improves the collision characteristics of the compressive strain site.
  • the plate thickness of the tensile strain portion does not increase. Therefore, the increase in weight can be suppressed, and the weight of the front pillar outer can be reduced by increasing the strength of the material.
  • the materials are doubly stacked on the door side compression portion by folding back the first plate portion integrated with the door side flange portion with respect to the door side flange portion. .. Further, at the compression portion on the glass surface side, the material is doubly stacked by folding back the second plate portion integrated with the flange portion on the glass surface side with respect to the flange portion on the glass surface side. In short, it is sufficient to fold back the first plate portion and the second plate portion, respectively, without joining the two separately molded members at either the door side compression portion and the glass surface side compression portion. Therefore, the front pillar outer can be manufactured at low cost.
  • each of the first plate portion and the second plate portion is performed by hot stamping.
  • the ductility of the material is high because the temperature of the material is high during processing. Therefore, when the first plate portion is sharply bent at the side edge of the door side flange portion, the bent portion is not cracked. Similarly, when the second plate portion is sharply bent at the side edge of the flange portion on the glass surface side, cracks do not occur in this bent portion.
  • the folding process of each of the first plate portion and the second plate portion can be performed by a cold press depending on the characteristics of the material.
  • each of the first plate portion and the second plate portion is not particularly limited.
  • the first plate portion may be folded back so as to be exposed to the front surface of the front pillar outer, or the first plate portion may be folded back so as to be hidden behind the front pillar outer portion.
  • the second plate portion may be folded back so as to be exposed to the front surface of the front pillar outer portion, or the second plate portion may be folded back so as to be hidden behind the front pillar outer portion.
  • the folding direction of the first plate portion and the second plate portion it is necessary to appropriately set the folding direction of the first plate portion and the second plate portion according to the content of the defect. For example, when it is necessary to put the windshield on the flange on the glass surface side and bring it into close contact with each other, when the first plate and the second plate are folded back to the front side, a step is formed on the flange on the glass surface side, and the windshield is on the glass surface. There is a possibility that the side flange portion will not be in close contact with the side flange portion, and if this causes a problem, it is necessary to turn the first plate portion and the second plate portion face down.
  • the front and back of the front pillar outer here means the front and back of the front pillar outer when it is mounted on the automobile.
  • the front of the front pillar outer means the outside of the front pillar outer
  • the back of the front pillar outer means the inside of the front pillar outer.
  • the overlapping region between the first plate portion and the door side flange portion is the glass surface side flange portion in the door side flange portion. It is preferably provided in a part or the entire range between the position corresponding to the rear end and the position corresponding to the rear end of the glass surface side flange portion to the position of L ⁇ 2/3.
  • the overlapping region between the second plate portion and the glass surface side flange portion is L ⁇ 1 from the front end of the glass surface side flange portion. It is preferably provided in a part or the entire range between the position of / 8 and the position of L ⁇ 2/3 from the front end of the glass surface side flange portion.
  • the plate thickness is not particularly limited. Practically, the plate thickness is preferably 0.60 mm or more and 1.60 mm or less. The lower limit of the plate thickness is more preferably 0.85 mm. The upper limit of the plate thickness is more preferably 1.05 mm. Further, the tensile strength (strength of the material) of the front pillar outer is preferably 800 MPa or more. The lower limit of the tensile strength is more preferably 1200 MPa.
  • the first plate portion and the door side flange portion may be joined to each other.
  • the second plate portion and the glass surface side flange portion may be joined to each other.
  • the joining method is, for example, welding.
  • the welding method is laser welding, spot welding, or the like.
  • the joining method may be mechanical fastening, bonding with an adhesive, or the like. These joining methods can also be used together.
  • the front pillar outer is suitable for the front pillar outer for automobiles.
  • each direction of the front pillar outer means the direction in which the front pillar outer is mounted on the automobile.
  • the "front”, “rear”, “left”, “right”, “up” and “down” directions correspond to the directions of the automobile.
  • the symbols “F”, “Re”, “Le”, “R”, “U” and “D” in the drawings mean the front, rear, left, right, top and bottom of the vehicle, respectively.
  • the "longitudinal direction” means a direction along the front end to the rear end of the front pillar outer.
  • Cross section means a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the front pillar outer.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the front pillar outer 1 of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the front pillar 101 in lines II-II of FIG.
  • FIG. 2 shows a cross section in the vicinity of the rear end 1re of the front pillar outer 1.
  • the cross section shown in FIG. 2 includes a door-side compression portion A1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the front pillar 101 in lines III-III of FIG.
  • FIG. 3 shows a cross section of the front pillar outer 1 in the vicinity of the front end 1fe.
  • the cross section shown in FIG. 3 includes a glass surface side compression portion A2 and a door side compression portion A1.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a stage during molding of the front pillar outer 1 shown in FIG. 1 to 4 show a front pillar outer 1 arranged on the left side of two front pillar outers mounted on an automobile.
  • the front pillar 101 supports the windshield 102.
  • the front pillar 101 here is a front pillar upper that constitutes the skeleton of the vehicle body.
  • One of the members constituting the front pillar upper is the front pillar outer 1.
  • the front pillar 101 includes a side panel 104, a front pillar inner 105, and a front pillar outer 1.
  • the side panel 104 is arranged outside the front pillar inner 105 and the front pillar outer 1.
  • a closed cross section is formed by the side panel 104 and the front pillar inner 105.
  • the front pillar outer 1 is arranged inside its closed cross section.
  • the front pillar outer 1 plays a role of reinforcing the front pillar 101.
  • the front pillar outer 1 includes a glass surface side flange portion 2, a door side flange portion 3, and a main body portion 4.
  • the main body portion 4 is arranged between the glass surface side flange portion 2 and the door side flange portion 3 in the width direction of the front pillar outer 1.
  • the main body 4 connects the glass surface side flange portion 2 and the door side flange portion 3.
  • the glass surface side flange portion 2 of the front pillar outer 1 is joined to the side panel 104 and the front pillar inner 105 by welding or the like.
  • the glass surface side flange portion 2 includes a region that directly or indirectly supports the side edge of the windshield 102.
  • the glass surface side flange portion 2 supports the side edge of the windshield 102 together with the side panel 104 and the front pillar inner 105.
  • the door side flange portion 3 is joined to the side panel 104 and the front pillar inner 105 by welding or the like.
  • the door-side flange portion 3 includes a region directly or indirectly facing the upper edge of the door 103.
  • the door-side flange portion 3 faces the upper edge of the door 103 together with the side panel 104 and the front pillar inner 105.
  • the cross-sectional shape of the front pillar outer 1 is a hat shape.
  • the door-side flange portion 3 includes the door-side compression portion A1.
  • the door-side compression portion A1 is a part of the door-side flange portion 3 in the longitudinal direction. A compression strain is applied to the door-side compression portion A1 when a collision load is applied to the front pillar outer 1.
  • the glass surface side flange portion 2 includes the glass surface side compression portion A2.
  • the glass surface side compression portion A2 is a part of the glass surface side flange portion 2 in the longitudinal direction. Compressive strain is applied to the glass surface side compression portion A2 when a collision load is applied to the front pillar outer 1.
  • the glass surface side flange portion 2 includes the glass surface side tension portion B.
  • the glass surface side tension portion B is a part of the glass surface side flange portion 2 in the longitudinal direction. A tensile strain is applied to the glass surface side tensile portion B when a collision load is applied to the front pillar outer 1.
  • the first plate portion 3a is arranged in the entire area of the door side compression portion A1.
  • the first plate portion 3a is connected to the side edge 3b (see FIGS. 2 to 4) of the door-side flange portion 3.
  • the first plate portion 3a is originally a portion protruding from the side edge 3b of the door side flange portion 3 and is integrated with the door side flange portion 3.
  • the first plate portion 3a is folded back with respect to the door side flange portion 3 and overlapped with the door side flange portion 3.
  • the materials are doubly stacked in the entire area of the door-side compression portion A1.
  • the plate thickness of the entire area of the door-side compression portion A1 is substantially increased. Therefore, the buckling resistance of the door-side compression portion A1 is greatly improved.
  • the strength of the front pillar outer 1 can be increased.
  • the first plate portion 3a is not arranged in the region other than the door side compression portion A1 in the door side flange portion 3.
  • the front pillar outer 1 can be manufactured at low cost.
  • the first plate portion 3a is folded back so as to appear on the front side of the door side flange portion 3 and is overlapped with the surface of the door side flange portion 3.
  • a part of the first plate portion 3a may hang on the ridge line portion 5 connecting the door side flange portion 3 and the main body portion 4, or may further hang on the main body portion 4.
  • the overlapping region O1 between the first plate portion 3a and the door side flange portion 3 coincides with the range of the door side compression portion A1.
  • this overlapping region O1 is also referred to as a “door-side overlapping region”.
  • the range of the door side compression portion A1 is the position corresponding to the rear end 2re of the glass surface side flange portion 2 in the door side flange portion 3 and the glass surface side when the length of the glass surface side flange portion 2 is L. It is a range between the position corresponding to the rear end 2re of the flange portion 2 and the position of L ⁇ 2/3.
  • the door-side overlapping region O1 is provided over the entire range of the door-side compression portion A1.
  • the door-side overlapping region O1 may be provided in a part of the range of the door-side compression portion A1.
  • the compressive strain may be small in the region near the rear end 3re of the door side flange portion 3.
  • the first plate portion 3a may not exist in the region near the rear end 3re of the door side flange portion 3.
  • the second plate portion 2a is arranged over the entire area of the compression portion A2 on the glass surface side.
  • the second plate portion 2a is connected to the side edge 2b (see FIGS. 3 to 4) of the glass surface side flange portion 2.
  • the second plate portion 2a is originally a portion protruding from the side edge 2b of the glass surface side flange portion 2 and is integrated with the glass surface side flange portion 2.
  • the second plate portion 2a is folded back with respect to the glass surface side flange portion 2 and overlapped with the glass surface side flange portion 2. In short, the materials are doubly stacked over the entire area of the glass surface side compression portion A2.
  • the plate thickness of the entire area of the compression portion A2 on the glass surface side is substantially increased. Therefore, the buckling resistance of the compression portion A2 on the glass surface side is greatly improved. As a result, the strength of the front pillar outer 1 can be increased.
  • the second plate portion 2a is not arranged in the region other than the glass surface side compression portion A2 in the glass surface side flange portion 2.
  • the front pillar outer 1 can be manufactured at low cost.
  • the second plate portion 2a is folded back so as to appear on the surface of the glass surface side flange portion 2 and is overlapped with the surface of the glass surface side flange portion 2.
  • a part of the second plate portion 2a may hang on the ridge line portion 6 connecting the glass surface side flange portion 2 and the main body portion 4, or may further hang on the main body portion 4.
  • the overlapping region O2 between the second plate portion 2a and the glass surface side flange portion 2 coincides with the range of the glass surface side compression portion A2.
  • this overlapping region O2 is also referred to as a “glass surface side overlapping region”.
  • the range of the glass surface side compression portion A2 is the position of L ⁇ 1/8 from the front end 2fe of the glass surface side flange portion 2 and the glass surface side flange portion 2 when the length of the glass surface side flange portion 2 is L. It is a range between the front end 2fe and the position of L ⁇ 2/3. Therefore, the glass surface side overlapping region O2 is provided over the entire range of the glass surface side compression portion A2. However, the glass surface side overlapping region O2 may be provided in a part of the range of the glass surface side compression portion A2.
  • the glass surface side tension portion B is located behind the glass surface side compression portion A2.
  • the glass surface side tension portion B is adjacent to the glass surface side compression portion A2 and exists up to the rear end 2re of the glass surface side flange portion 2.
  • the second plate portion 2a is not arranged on the glass surface side tension portion B. Therefore, the glass surface side tension portion B is composed of a single material. As a result, the increase in weight can be suppressed, and the weight of the front pillar outer 1 can be reduced by increasing the strength of the material.
  • each of the first plate portion 3a and the second plate portion 2a is performed by, for example, hot stamping.
  • the first plate portion 3a and the second plate portion 2a may be folded back by a cold press.
  • the folding process of each of the first plate portion 3a and the second plate portion 2a may be performed together with the molding of the front pillar outer 1. However, those folding processes may be performed before the molding of the front pillar outer 1 or after the molding of the front pillar outer 1.
  • the materials are doubly stacked.
  • the materials are also doubly stacked in the glass surface side overlapping region O2 corresponding to the glass surface side compression portion A2.
  • the glass surface side tension portion B is made of a single material. Therefore, the plate thickness of the compression strain portion (door side compression portion A1 and the glass surface side compression portion A2) is substantially thicker than that of the tensile strain portion (glass surface side tension portion B) and other regions. Therefore, the collision characteristics of the compressive strain site are higher than those of the tensile strain site and other regions.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the front pillar outer 1 when a collision load is applied.
  • the front end 1fe of the front pillar outer 1 is arranged at a position lower than the rear end 1re.
  • the collision load P is applied to the front end 1fe of the front pillar outer 1.
  • the front pillar outer 1 has a shape that is convexly curved upward from the front end 1fe to the rear end 1re.
  • stress is concentrated on the curved portion of the front pillar outer 1, and the curved portion tends to bend upward.
  • compressive stress acts on the door-side flange portion 3 to apply compressive strain.
  • tensile stress acts on the glass surface side flange portion 2 to apply tensile strain.
  • Compressive strain is applied to the glass surface side flange portion 2 by the compressive stress acting on the door side flange portion 3 and the tensile stress acting on the glass surface side flange portion 2.
  • the front pillar outer 1 buckles and bends upward.
  • the collision energy absorption capacity of the front pillar outer 1 is significantly reduced. Therefore, in order to improve the collision characteristics of the front pillar outer 1, it is necessary to suppress the buckling of the front pillar outer 1.
  • the curvature of the door side flange portion 3 is large in the region S shown in FIGS. 1, 2 and 5. Compressive strain is applied to this region S. This region becomes the door-side compression portion A1. In addition, compressive strain is also applied to a part of the flange portion 2 on the glass surface side. This region becomes the glass surface side compression portion A2.
  • the collision characteristics (buckling resistance) of the front pillar outer 1 largely depend on the plate thickness of the material at the compression strain site.
  • the plate thickness of the material at the tensile strain portion does not affect the collision characteristics of the front pillar outer 1 as much as the plate thickness of the material at the compressive strain portion. Therefore, the plate thickness of the material at the glass surface side tension portion B may be thinner than the plate thickness of the material at the door side compression portion A1 and the glass surface side compression portion A2.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a part of the vehicle body structure including the front pillar outer 1.
  • the side panel of the front pillar is not shown.
  • the rear end of the front pillar is joined to the roof 106 of the vehicle.
  • the roof 106 is provided approximately horizontally with respect to the ground.
  • the windshield 102 of the vehicle is arranged obliquely with respect to the ground. Therefore, the front pillar curves near its rear end.
  • the front pillar outer 1 also curves near its own rear end 1re.
  • the front pillar outer 1 When a collision load is applied to the front pillar outer 1, a large compressive strain is likely to occur on the door side flange portion 3 of the curved region S near the rear end 1re of the front pillar outer 1.
  • the shape of the front pillar outer 1 differs depending on the vehicle model. For this reason, the portion where a large compressive strain is generated differs depending on the vehicle model.
  • the region to which the compressive strain is applied is defined within a certain range. Specifically, as shown in FIG.
  • the door-side overlapping region O1 has a position R1 corresponding to the rear end 2re of the glass surface side flange portion 2 and the rear end 2re of the glass surface side flange portion 2 in the door side flange portion 3. It is provided in at least a part of the range between the position R1 and the position L ⁇ 2/3 corresponding to. That is, the door-side overlapping region O1 is provided in a part or the entire range of the door-side compression portion A1.
  • FIG. 1 shows an example in which the door-side overlapping region O1 is provided over the entire range of the door-side compression portion A1.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another example of the front pillar outer 1 of the present embodiment.
  • the compressive strain is small in the region near the rear end 3re of the door side flange portion 3.
  • the first plate portion 3a does not exist in the region near the rear end 3re of the door side flange portion 3. That is, FIG. 7 shows an example in which the door-side overlapping region O1 is provided in a part of the door-side compression portion A1.
  • L means an arc length (length in the longitudinal direction) along the door-side edge of the glass surface side flange portion 2 of the front pillar outer 1.
  • the glass surface side overlapping region O2 is located at the position of L ⁇ 1/8 from the front end 2fe of the glass surface side flange portion 2 and the glass surface side flange portion 2 in the glass surface side flange portion 2. It is provided in at least a part of the range between the front end 2fe and the position of L ⁇ 2/3. That is, the glass surface side overlapping region O2 is provided in a part or the entire range of the glass surface side compression portion A2.
  • FIG. 1 shows an example in which the glass surface side overlapping region O2 is provided over the entire range of the glass surface side compression portion A2.
  • the plate thickness is practically preferably 0.60 mm or more and 1.60 mm or less.
  • the plate thickness is 0.60 mm or more, it is possible to sufficiently secure the strength of the compression strain portion where the materials are doubly stacked. The same is true for tensile strain sites and other regions that are made up of a single material without material overlap.
  • the plate thickness is 1.60 mm or less, the increase in weight can be suppressed. Further, if the plate thickness is 1.60 mm or less, the folding process of the first plate portion 3a and the second plate portion 2a can be performed without any trouble.
  • the tensile strength is preferably 800 MPa or more.
  • the strength of the compression strain portion where the materials are doubly stacked can be sufficiently improved.
  • the lower limit of the tensile strength is more preferably 1200 MPa, still more preferably 1500 MPa.
  • the folding process of each of the first plate portion 3a and the second plate portion 2a is performed by hot stamping.
  • the ductility of the material is high because the temperature of the material is high during processing. Therefore, when the first plate portion 3a is sharply bent at the side edge 3b of the door side flange portion 3, the bent portion is not cracked.
  • the second plate portion 2a is sharply bent at the side edge 2b of the glass surface side flange portion 2, cracks do not occur in this bent portion.
  • the folding process of each of the first plate portion 3a and the second plate portion 2a can be performed by a cold press depending on the characteristics of the material.
  • the first plate portion 3a and the door-side flange portion 3 may be joined to each other.
  • the second plate portion 2a and the glass surface side flange portion 2 may be joined to each other. This is because if the doubly stacked materials are joined together, the strength of the compression strain portion is further improved.
  • the joining method is, for example, welding.
  • the welding method is laser welding, spot welding, or the like.
  • the joining method may be mechanical fastening, bonding with an adhesive, or the like. These joining methods can also be used together. Of these joining methods, laser welding or spot welding is preferable. This is because it is excellent in productivity.
  • CAE Computer Aided Engineering
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the analysis conditions of the examples. With reference to FIG. 8, a displacement D along the longitudinal direction of the front pillar outer 1 is applied to the front end 1fe of the front pillar outer 1. On the other hand, the rear end 2re of the glass surface side flange portion 2 was fixed.
  • a bending moment M1 was generated near the front end 1fe of the front pillar outer 1.
  • the direction of this bending moment M1 was clockwise when viewed from the left side of the vehicle.
  • the displacement D is positive in the direction from the front end 1fe to the rear end 1re of the front pillar outer 1.
  • Due to the displacement D a bending moment M2 is generated at the rear end 2re of the glass surface side flange portion 2.
  • the direction of the bending moment M2 was clockwise in the same direction as the bending moment M1 when viewed from the left side of the vehicle.
  • Table 1 show the following.
  • the weight reduction rate of Invention Examples 1 to 4 exceeded 0. That is, the front pillar outers of Invention Examples 1 to 4 were lighter than the front pillar outers of Comparative Examples.
  • the rate of increase in the maximum load of Invention Examples 1 to 4 exceeded 0. That is, the front pillar outers of Invention Examples 1 to 4 have improved collision characteristics (buckling resistance) as compared with the front pillar outers of Comparative Examples.
  • Example 2 CAE analysis was performed in the same manner as in Example 1.
  • the plate thickness of the main body was kept constant at 1.05 mm, and the installation areas of the first plate portion and the second plate portion were variously changed.
  • the model of the comparative example in Example 2 the model of the comparative example in Example 1 (plate thickness: 1.25 mm) was used. Table 2 below shows the changed conditions for each model. Other conditions were the same as those in Example 1.
  • the results in Table 2 show the following.
  • the weight reduction rate of Invention Examples 11 to 20 exceeded 0. That is, the front pillar outers of Invention Examples 11 to 20 were lighter than the front pillar outers of Comparative Examples.
  • the rate of increase in the maximum load of Invention Examples 11 to 20 exceeded 0. That is, the front pillar outers of Invention Examples 11 to 20 have improved collision characteristics (buckling resistance) as compared with the front pillar outers of Comparative Examples.
  • the front pillar outer of this embodiment can realize light weight and high strength.
  • the installation area of the first plate portion, that is, the door side overlapping region O1 is installed in a part or the entire area of the door side compression portion A1
  • the installation area of the second plate portion that is, glass. It has been demonstrated that when the surface-side overlapping region O2 is installed in a part or the entire area of the glass surface-side compression portion A2, light weight and high strength can be realized more effectively.
  • Front pillar outer 1fe Front end of front pillar outer 1re: Rear end of front pillar outer 2: Glass surface side flange 2a: Second plate 2b: Side edge 2fe: Front end of glass surface side flange 2re: Glass surface Rear end of side flange 3: Door side flange 3a: First plate 3b: Side edge 3re: Rear end of door side flange 4: Main body 5: Ridge 6: Ridge A1: Door side compression part A2 : Glass surface side compression part B: Glass surface side tension part O1: Door side overlap area O2: Glass surface side overlap area 101: Front pillar 102: Windshield 103: Door 104: Side panel 105: Front pillar inner 106: Roof

Landscapes

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Abstract

本開示の目的は、安価で、軽量かつ高強度のフロントピラーアウタを提供することである。フロントピラーアウタ（１）は、ガラス面側フランジ部（２）と、ドア側フランジ部（３）と、ガラス面側フランジ部（２）及びドア側フランジ部（３）をつなぐ本体部（４）と、を含む。ドア側フランジ部（３）の長手方向の一部の領域において、ドア側フランジ部（３）の側縁（３ｂ）につながる第１板部（３ａ）が折り返されて、ドア側フランジ部（３）に第１板部（３ａ）が重ね合わされている。ガラス面側フランジ部（２）の長手方向の一部の領域において、ガラス面側フランジ部（２）の側縁（２ｂ）につながる第２板部（２ａ）が折り返されて、ガラス面側フランジ部（２）に第２板部（２ａ）が重ね合わされている。

Description

フロントピラーアウタ
　本発明は、フロントピラーを構成するフロントピラーアウタに関する。
　自動車の車体はフロントピラーを含む。フロントピラーは、フロントピラーインナ及びフロントピラーアウタ等を組み合せて構成される。自動車の燃費向上の観点から、フロントピラーは軽量であるのが望ましい。一方で、衝突安全性の向上の観点から、フロントピラーは高強度であるのが望ましい。このため、フロントピラーには、軽量化及び強度の向上が求められる。
　強度を向上させた車体部品はたとえば、特開２０１４－１１８００９号公報（特許文献１）、特開平５－３１０１４７号公報（特許文献２）及び特開２０１６－２７８１号公報（特許文献３）に記載されている。
　特許文献１には、補強部品を備えるフロントピラーロアが記載されている。特許文献１に記載の補強部品は、前輪と対向する縦面部と、高強度の横面部と、を含む。車両が正面衝突すると、前輪が車両後方に移動する。縦面部は、車両後方への前輪の移動を制限する。横面部は、縦面部に負荷される衝突エネルギーを吸収する。これにより、衝突によるフロントピラーロアの変形を抑制できる、と特許文献１には記載されている。
　特許文献２に開示された車体部品は、閉断面を有する第１構造体と、閉断面を有して、第１構造体に溶接された第２構造体と、を備える。そのため、車体部品は、第１構造体のみで構成される領域と、第１構造体及び第２構造体で構成される領域と、を含む。要するに、車体部品は、２つの異なる板厚の領域を含む。これにより、車体部品の衝突エネルギーの吸収能が高まる、と特許文献２には記載されている。
　特許文献３に開示された車体部品は、Ｕ字形状の第１部品と、Ｕ字形状の第２部品と、を備える。第１部品の端部及び第２部品の端部にはそれぞれ、スリットが設けられる。第１部品のスリットは、第２部品のスリットと重なるように配置され、第１部品と第２部品が相互に溶接される。したがって、車体部品の一部分において２つの部品が重なるため、強度が高まる。これにより、別部材の補強板等を備えなくても、車体部品の強度が高い、と特許文献３には記載されている。
　特許文献１～３の他に、軽量化及び強度の向上を図る技術として、フロントピラーの材料をテイラードウェルデッドブランク（以下、「ＴＷＢ」ともいう。）にしたり、テイラードロールドブランク（以下、「ＴＲＢ」ともいう。）にしたりすることが考えられる。また、フロントピラーの一部分に補強板を取り付けることが考えられる。
　ＴＷＢは、材質又は板厚が異なる複数の金属板を溶接によって組み合せた材料である。ＴＷＢから成形された部品は、部分的に板厚差、強度差、又はその両方を有する。
　ＴＲＢは、特殊なロール圧延によって成形された金属板であり、連続的に板厚が変化する材料である。ＴＲＢから成形された部品は、部分的に板厚差、強度差、又はその両方を有する。
特開２０１４－１１８００９号公報 特開平５－３１０１４７号公報 特開２０１６－２７８１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のフロントピラーロアは、別部材である補強部品を備える。特許文献２に記載の車体部品は、第１構造体の長手方向に沿って、第１構造体と溶接された第２構造体を備える。特許文献３に記載の車体部品では、第１部品と第２部品との溶接部の断面の全域にわたって、第１部品が第２部品と溶接されている。したがって、特許文献１～３の車体部品の重量は、いずれも重い。
　また、ＴＷＢは複数の金属板を接合したものであるため、ＴＷＢを製造する上で別途の接合工程が必要になる。このため、ＴＷＢから成形された部品は高価である。また、補強板により補強された部品を製造する上でも接合工程が必要になる。このため、この部品も高価である。ＴＲＢは、製造コストが高い。このため、ＴＲＢから成形された部品も高価である。
　本発明の目的は、安価で、軽量かつ高強度のフロントピラーアウタを提供することである。
　本発明の実施形態によるフロントピラーアウタは、ガラス面側フランジ部と、ドア側フランジ部と、ガラス面側フランジ部及びドア側フランジ部をつなぐ本体部と、を含む。ドア側フランジ部の長手方向の一部の領域において、ドア側フランジ部の側縁につながる第１板部が折り返されて、ドア側フランジ部に第１板部が重ね合わされている。ガラス面側フランジ部の長手方向の一部の領域において、ガラス面側フランジ部の側縁につながる第２板部が折り返されて、ガラス面側フランジ部に第２板部が重ね合わされている。
　本発明の実施形態によるフロントピラーアウタは、安価で、軽量かつ高強度である。
図１は、本実施形態のフロントピラーアウタの一例を示す斜視図である。 図２は、図１の線II－IIにおけるフロントピラーの断面図である。 図３は、図１の線III－IIIにおけるフロントピラーの断面図である。 図４は、図１に示すフロントピラーアウタの成形途中の段階を示す斜視図である。 図５は、衝突荷重が負荷されたときのフロントピラーアウタを示す斜視図である。 図６は、フロントピラーアウタを含む車体構造の一部を示す模式図である。 図７は、本実施形態のフロントピラーアウタの他の一例を示す斜視図である。 図８は、実施例の解析条件を示す模式図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明はそれらの例示に限定されない。
　本実施形態によるフロントピラーアウタは、ガラス面側フランジ部と、ドア側フランジ部と、ガラス面側フランジ部及びドア側フランジ部をつなぐ本体部と、を含む。ドア側フランジ部の長手方向の一部の領域において、ドア側フランジ部の側縁につながる第１板部が折り返されて、ドア側フランジ部に第１板部が重ね合わされている。ガラス面側フランジ部の長手方向の一部の領域において、ガラス面側フランジ部の側縁につながる第２板部が折り返されて、ガラス面側フランジ部に第２板部が重ね合わされている。
　本実施形態のフロントピラーアウタに衝突荷重が負荷されると、フロントピラーアウタは湾曲する。これにより、ドア側フランジ部の長手方向の一部の領域に圧縮ひずみが付与される。本明細書では、この圧縮ひずみが付与される領域を「ドア側圧縮部位」ともいう。一方、ガラス面側フランジ部の長手方向の一部の領域に引張ひずみが付与される。本明細書では、この引張ひずみが付与される領域を「ガラス面側引張部位」ともいう。また、ガラス面側フランジ部の長手方向の他の一部の領域に圧縮ひずみが付与される。本明細書では、この圧縮ひずみが付与される領域を「ガラス面側圧縮部位」ともいう。ドア側圧縮部位及びガラス面側圧縮部位を総称して「圧縮ひずみ部位」ともいう。ガラス面側引張部位を総称して「引張ひずみ部位」ともいう。衝突時、圧縮ひずみ部位は座屈しやすい。
　本実施形態のフロントピラーアウタでは、ドア側圧縮部位において、第１板部が配置されてドア側フランジ部と重ね合わされている。さらに、ガラス面側圧縮部位において、第２板部が配置されてガラス面側フランジ部と重ね合わされている。要するに、ドア側圧縮部位及びガラス面側圧縮部位のいずれでも、材料が二重に積み重なっている。ここで、圧縮ひずみ部位の衝突特性は、材料の強度と材料の板厚の概ね三乗との積に比例する。このため、圧縮ひずみ部位で材料の板厚を厚くすることは、衝突特性の向上に大きく寄与する。この衝突特性は、耐座屈強度と称される。本実施形態のフロントピラーアウタでは、圧縮ひずみ部位（ドア側圧縮部位及びガラス面側圧縮部位）において、材料が二重に積み重なっており、板厚が実質的に厚くなっている。このため、圧縮ひずみ部位の耐座屈強度が大きく向上する。これにより、フロントピラーアウタの強度を高めることができる。
　本実施形態のフロントピラーアウタでは、ガラス面側引張部位は、単一の材料で構成される。ここで、引張ひずみ部位の衝突特性は、材料の強度と材料の板厚との積に比例する。このため、引張ひずみ部位で材料の板厚を厚くすることは、圧縮ひずみ部位で材料の板厚を厚くするほど衝突特性の向上に寄与するわけではない。引張ひずみ部位の衝突特性を向上させるには、材料の強度を高くすればよい。材料の強度を高くすれば、圧縮ひずみ部位の衝突特性もさらに向上する。本実施形態のフロントピラーアウタでは、引張ひずみ部位の板厚が増加するわけではない。このため、重量の増加が抑えられ、材料の強度を高くすることによってフロントピラーアウタの重量を軽くすることができる。
　また、本実施形態のフロントピラーアウタでは、ドア側圧縮部位において、ドア側フランジ部に対して、ドア側フランジ部と一体ものの第１板部が折り返されることにより、材料が二重に積み重なっている。さらに、ガラス面側圧縮部位において、ガラス面側フランジ部に対して、ガラス面側フランジ部と一体ものの第２板部が折り返されることにより、材料が二重に積み重なっている。要するに、ドア側圧縮部位及びガラス面側圧縮部位のいずれでも、別個に成形した２つの部材を接合することは行わずに、第１板部及び第２板部をそれぞれ折り返すことを行えば済む。このため、フロントピラーアウタを安価に製造することができる。
　第１板部及び第２板部それぞれの折り返し加工は、ホットスタンプによって行うことが好ましい。ホットスタンプによる折り返し加工の場合、加工時に材料の温度が高いため、材料の延性が高い。このため、第１板部はドア側フランジ部の側縁で急峻に折り曲げられるところ、この折り曲げ部に割れが発生することはない。同様に、第２板部はガラス面側フランジ部の側縁で急峻に折り曲げられるところ、この折り曲げ部に割れが発生することはない。ただし、第１板部及び第２板部それぞれの折り返し加工は、材料の特性次第で、冷間プレスによって行うことも可能である。
　第１板部及び第２板部それぞれの折り返し方向は、特に限定されない。具体的には、第１板部がフロントピラーアウタの表に出るように折り返されてもよいし、第１板部がフロントピラーアウタの裏に隠れるように折り返されてもよい。同様に、第２板部がフロントピラーアウタの表に出るように折り返されてもよいし、第２板部がフロントピラーアウタの裏に隠れるように折り返されてもよい。
　ただし、他部品との密着状態を担保する必要がある場合等では適宜、第１板部及び第２板部の折り返し方向を不具合の内容に応じて設定する必要がある。例えば、ガラス面側フランジ部にフロントガラスを乗せて密着させる必要がある場合、第１板部及び第２板部を表側に折り返すと、ガラス面側フランジ部に段差ができ、フロントガラスがガラス面側フランジ部に密着しなくなるおそれがある、これにより不具合が生じる場合は第１板部及び第２板部の折り返す向きを裏向きにする必要がある。
　ここでいうフロントピラーアウタの表裏とは、フロントピラーアウタが自動車に搭載された状態での表裏を意味する。具体的には、フロントピラーアウタの表とは、フロントピラーアウタの外側を意味し、フロントピラーアウタの裏とは、フロントピラーアウタの内側を意味する。
　本実施形態のフロントピラーアウタにおいて、ガラス面側フランジ部の長さをＬとしたとき、第１板部とドア側フランジ部との重なり領域は、ドア側フランジ部において、ガラス面側フランジ部の後端に相当する位置と、ガラス面側フランジ部の後端に相当する位置からＬ×２／３の位置と、の間の範囲の一部又は全域に設けられるのが好ましい。
　多くの場合、フロントピラーアウタに衝突荷重が負荷されたとき、フロントピラーアウタの後端近傍の湾曲した領域のドア側フランジ部に大きな圧縮ひずみが生じやすい。つまり、ドア側圧縮部位は、フロントピラーアウタの後端寄りに配置されやすい。したがって、そのような範囲の一部又は全部において、第１板部とドア側フランジ部とが相互に重なっていれば、フロントピラーアウタの座屈をより抑制することができる。
　本実施形態のフロントピラーアウタにおいて、ガラス面側フランジ部の長さをＬとしたとき、第２板部とガラス面側フランジ部との重なり領域は、ガラス面側フランジ部の前端からＬ×１／８の位置と、ガラス面側フランジ部の前端からＬ×２／３の位置と、の間の範囲の一部又は全域に設けられるのが好ましい。
　フロントピラーアウタに衝突荷重が負荷されたとき、フロントピラーアウタの前端近傍の領域のガラス面側フランジ部に大きな圧縮ひずみが生じやすい。つまり、ガラス面側圧縮部位は、フロントピラーアウタの前端寄りに配置されやすい。したがって、そのような範囲の一部又は全部において、第２板部とガラス面側フランジ部とが相互に重なっていれば、フロントピラーアウタの座屈をより抑制することができる。
　上記のフロントピラーアウタにおいて、板厚は、特に限定されない。実用的には、板厚は、０．６０ｍｍ以上、１．６０ｍｍ以下であるのが好ましい。板厚の下限は、より好ましくは０．８５ｍｍである。板厚の上限は、より好ましくは１．０５ｍｍである。また、フロントピラーアウタの引張強度（材料の強度）は、８００ＭＰａ以上であるのが好ましい。引張強度の下限は、より好ましくは１２００ＭＰａである。
　なお、第１板部とドア側フランジ部との重なり領域において、第１板部とドア側フランジ部とが相互に接合されてもよい。同様に、第２板部とガラス面側フランジ部との重なり領域において、第２板部とガラス面側フランジ部とが相互に接合されてもよい。その接合方法は、例えば溶接である。溶接方法は、レーザ溶接、及びスポット溶接等である。その接合方法は、機械締結、及び接着剤による接着等であってもよい。これらの接合方法を併用することもできる。
　この場合、フロントピラーアウタは自動車用のフロントピラーアウタに適する。
　本明細書において、フロントピラーアウタの各方向は、フロントピラーアウタが自動車に搭載された状態での方向を意味する。例えば「前」、「後」、「左」、「右」、「上」及び「下」の各方向は、自動車の各方向と一致する。図面中の符号「Ｆ」、「Ｒｅ」、「Ｌｅ」、「Ｒ」、「Ｕ」及び「Ｄ」は、それぞれ自動車の前、後、左、右、上及び下を意味する。また、本明細書において、特に断りがない限り、「長手方向」とは、フロントピラーアウタの前端から後端に沿う方向を意味する。「断面」とは、フロントピラーアウタの長手方向に垂直な断面を意味する。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　［フロントピラーアウタ１］
　図１は、本実施形態のフロントピラーアウタ１の一例を示す斜視図である。図２は、図１の線II－IIにおけるフロントピラー１０１の断面図である。図２には、フロントピラーアウタ１の後端１ｒｅ近傍の断面が示される。図２に示される断面には、ドア側圧縮部位Ａ１が含まれる。図３は、図１の線III－IIIにおけるフロントピラー１０１の断面図である。図３には、フロントピラーアウタ１の前端１ｆｅ近傍の断面が示される。図３に示される断面には、ガラス面側圧縮部位Ａ２及びドア側圧縮部位Ａ１が含まれる。図４は、図１に示すフロントピラーアウタ１の成形途中の段階を示す斜視図である。図１～図４には、自動車に搭載される２つのフロントピラーアウタのうちの左側に配置されるフロントピラーアウタ１が示される。
　まず、図２及び図３を参照して、フロントピラー１０１は、フロントガラス１０２を支持する。厳密に言えば、ここでのフロントピラー１０１は、車体の骨格を構成するフロントピラーアッパである。フロントピラーアッパを構成する部材の１つがフロントピラーアウタ１である。
　フロントピラー１０１は、サイドパネル１０４、フロントピラーインナ１０５、及びフロントピラーアウタ１を含む。サイドパネル１０４は、フロントピラーインナ１０５及びフロントピラーアウタ１の外側に配置される。サイドパネル１０４とフロントピラーインナ１０５によって、閉断面が形成される。フロントピラーアウタ１は、その閉断面の内部に配置される。フロントピラーアウタ１は、フロントピラー１０１を補強する役割を担う。
　図１～図３を参照して、フロントピラーアウタ１は、ガラス面側フランジ部２、ドア側フランジ部３、及び本体部４を含む。本体部４は、フロントピラーアウタ１の幅方向において、ガラス面側フランジ部２とドア側フランジ部３との間に配置される。本体部４は、ガラス面側フランジ部２及びドア側フランジ部３をつなぐ。
　フロントピラーアウタ１のガラス面側フランジ部２は、溶接等によって、サイドパネル１０４及びフロントピラーインナ１０５と接合される。ガラス面側フランジ部２は、フロントガラス１０２の側縁を直接的又は間接的に支持する領域を含む。ガラス面側フランジ部２は、サイドパネル１０４及びフロントピラーインナ１０５とともに、フロントガラス１０２の側縁を支持する。
　ドア側フランジ部３は、溶接等によって、サイドパネル１０４及びフロントピラーインナ１０５と接合される。ドア側フランジ部３は、ドア１０３の上縁と直接的又は間接的に対向する領域を含む。ドア側フランジ部３は、サイドパネル１０４及びフロントピラーインナ１０５とともに、ドア１０３の上縁と対向する。フロントピラーアウタ１の断面形状は、ハット形である。
　図１～図４を参照して、ドア側フランジ部３は、ドア側圧縮部位Ａ１を含む。ドア側圧縮部位Ａ１は、ドア側フランジ部３の長手方向の一部の領域である。ドア側圧縮部位Ａ１には、フロントピラーアウタ１に衝突荷重が負荷されたときに、圧縮ひずみが付与される。
　ガラス面側フランジ部２は、ガラス面側圧縮部位Ａ２を含む。ガラス面側圧縮部位Ａ２は、ガラス面側フランジ部２の長手方向の一部の領域である。ガラス面側圧縮部位Ａ２には、フロントピラーアウタ１に衝突荷重が負荷されたときに、圧縮ひずみが付与される。
　また、ガラス面側フランジ部２は、ガラス面側引張部位Ｂを含む。ガラス面側引張部位Ｂは、ガラス面側フランジ部２の長手方向の一部の領域である。ガラス面側引張部位Ｂには、フロントピラーアウタ１に衝突荷重が負荷されたときに、引張ひずみが付与される。
　ドア側圧縮部位Ａ１の全域に第１板部３ａが配置されている。ドア側圧縮部位Ａ１において、第１板部３ａは、ドア側フランジ部３の側縁３ｂ（図２～４参照）につながっている。第１板部３ａは、もとはドア側フランジ部３の側縁３ｂから突出した部分であり、ドア側フランジ部３と一体ものである。第１板部３ａは、ドア側フランジ部３に対して折り返されて、ドア側フランジ部３に重ね合わされている。要するに、ドア側圧縮部位Ａ１の全域において、材料が二重に積み重なっている。これにより、ドア側圧縮部位Ａ１の全域の板厚が実質的に厚くなっている。このため、ドア側圧縮部位Ａ１の耐座屈強度が大きく向上する。これにより、フロントピラーアウタ１の強度を高めることができる。
　なお、ドア側フランジ部３のうちでドア側圧縮部位Ａ１以外の領域には、第１板部３ａは配置されない。
　ドア側圧縮部位Ａ１において、別個に成形した２つの部材を接合することは行わずに、第１板部３ａを折り返すことを行えば済む。このため、フロントピラーアウタ１を安価に製造することができる。
　図１～図４に示す一例では、第１板部３ａは、ドア側フランジ部３の表に出るように折り返されて、ドア側フランジ部３の表面に重ね合わされている。第１板部３ａの一部が、ドア側フランジ部３と本体部４とをつなぐ稜線部５にかかってもよいし、さらに本体部４にかかってもよい。
　図１～図４に示す一例では、第１板部３ａとドア側フランジ部３との重なり領域Ｏ１は、ドア側圧縮部位Ａ１の範囲と一致する。本明細書では、この重なり領域Ｏ１を「ドア側重なり領域」ともいう。ドア側圧縮部位Ａ１の範囲は、ガラス面側フランジ部２の長さをＬとしたとき、ドア側フランジ部３において、ガラス面側フランジ部２の後端２ｒｅに相当する位置と、ガラス面側フランジ部２の後端２ｒｅに相当する位置からＬ×２／３の位置と、の間の範囲である。このため、ドア側重なり領域Ｏ１は、ドア側圧縮部位Ａ１の範囲の全域に設けられる。ただし、ドア側重なり領域Ｏ１は、ドア側圧縮部位Ａ１の範囲の一部に設けられてもよい。例えば、ドア側フランジ部３の後端３ｒｅ付近の領域において、圧縮ひずみが小さい場合がある。この場合、ドア側フランジ部３の後端３ｒｅ付近の領域で第１板部３ａが存在しなくてもよい。
　ガラス面側圧縮部位Ａ２の全域に第２板部２ａが配置されている。ガラス面側圧縮部位Ａ２において、第２板部２ａは、ガラス面側フランジ部２の側縁２ｂ（図３～４参照）につながっている。第２板部２ａは、もとはガラス面側フランジ部２の側縁２ｂから突出した部分であり、ガラス面側フランジ部２と一体ものである。第２板部２ａは、ガラス面側フランジ部２に対して折り返されて、ガラス面側フランジ部２に重ね合わされている。要するに、ガラス面側圧縮部位Ａ２の全域において、材料が二重に積み重なっている。これにより、ガラス面側圧縮部位Ａ２の全域の板厚が実質的に厚くなっている。このため、ガラス面側圧縮部位Ａ２の耐座屈強度が大きく向上する。これにより、フロントピラーアウタ１の強度を高めることができる。
　なお、ガラス面側フランジ部２のうちでガラス面側圧縮部位Ａ２以外の領域には、第２板部２ａは配置されない。
　ガラス面側圧縮部位Ａ２において、別個に成形した２つの部材を接合することは行わずに、第２板部２ａを折り返すことを行えば済む。このため、フロントピラーアウタ１を安価に製造することができる。
　図１～図４に示す一例では、第２板部２ａは、ガラス面側フランジ部２の表に出るように折り返されて、ガラス面側フランジ部２の表面に重ね合わされている。第２板部２ａの一部が、ガラス面側フランジ部２と本体部４とをつなぐ稜線部６にかかってもよいし、さらに本体部４にかかってもよい。
　図１～図４に示す一例では、第２板部２ａとガラス面側フランジ部２との重なり領域Ｏ２は、ガラス面側圧縮部位Ａ２の範囲と一致する。本明細書では、この重なり領域Ｏ２を「ガラス面側重なり領域」ともいう。ガラス面側圧縮部位Ａ２の範囲は、ガラス面側フランジ部２の長さをＬとしたとき、ガラス面側フランジ部２の前端２ｆｅからＬ×１／８の位置と、ガラス面側フランジ部２の前端２ｆｅからＬ×２／３の位置と、の間の範囲である。このため、ガラス面側重なり領域Ｏ２は、ガラス面側圧縮部位Ａ２の範囲の全域に設けられる。ただし、ガラス面側重なり領域Ｏ２は、ガラス面側圧縮部位Ａ２の範囲の一部に設けられてもよい。
　ガラス面側引張部位Ｂは、ガラス面側圧縮部位Ａ２の後方に位置する。ガラス面側引張部位Ｂは、ガラス面側圧縮部位Ａ２と隣接し、ガラス面側フランジ部２の後端２ｒｅまで存在している。ガラス面側引張部位Ｂには、第２板部２ａは配置されない。このため、ガラス面側引張部位Ｂは、単一の材料で構成される。これにより、重量の増加が抑えられ、材料の強度を高くすることによってフロントピラーアウタ１の重量を軽くすることができる。
　第１板部３ａ及び第２板部２ａそれぞれの折り返し加工は、例えばホットスタンプによって行う。冷間プレスによって、第１板部３ａ及び第２板部２ａそれぞれの折り返し加工を行ってもよい。第１板部３ａ及び第２板部２ａそれぞれの折り返し加工は、フロントピラーアウタ１の成形とともに行ってもよい。ただし、それらの折り返し加工は、フロントピラーアウタ１の成形前に行ってもよいし、フロントピラーアウタ１の成形後に行ってもよい。
　［衝突時のフロントピラーアウタ１の変形挙動と、圧縮ひずみ部位及び引張ひずみ部位の関係］
　上記のとおり、ドア側圧縮部位Ａ１に対応するドア側重なり領域Ｏ１では、材料が二重に積み重なっている。ガラス面側圧縮部位Ａ２に対応するガラス面側重なり領域Ｏ２でも、材料が二重に積み重なっている。一方、ガラス面側引張部位Ｂは、単一の材料で構成されている。このため、圧縮ひずみ部位（ドア側圧縮部位Ａ１及びガラス面側圧縮部位Ａ２）の板厚は、引張ひずみ部位（ガラス面側引張部位Ｂ）及びその他の各領域よりも実質的に厚い。したがって、圧縮ひずみ部位の衝突特性は、引張ひずみ部位及びその他の各領域よりも高い。
　図５は、衝突荷重が負荷されたときのフロントピラーアウタ１を示す斜視図である。図５を参照して、フロントピラーアウタ１が自動車に搭載された状態において、フロントピラーアウタ１の前端１ｆｅは後端１ｒｅよりも低い位置に配置される。自動車が正面衝突したとき、衝突荷重Ｐはフロントピラーアウタ１の前端１ｆｅに負荷される。フロントピラーアウタ１は前端１ｆｅから後端１ｒｅにかけて上方向に凸に湾曲した形状を有する。フロントピラーアウタ１に衝突荷重Ｐがかかると、フロントピラーアウタ１の湾曲部分に応力が集中し、湾曲部分が上方に折れ曲がろうとする。このため、ドア側フランジ部３には圧縮応力が作用して、圧縮ひずみが付与される。一方、ガラス面側フランジ部２には引張応力が作用して、引張ひずみが付与される。ドア側フランジ部３に作用する圧縮応力、及びガラス面側フランジ部２に作用する引張応力により、ガラス面側フランジ部２に圧縮ひずみが付与される。
　圧縮ひずみが過剰に大きくなると、フロントピラーアウタ１は座屈し、上方に向けて折れ曲がる。フロントピラーアウタ１が座屈すると、フロントピラーアウタ１の衝突エネルギー吸収能は著しく低下する。したがって、フロントピラーアウタ１の衝突特性を高めるには、フロントピラーアウタ１の座屈を抑制する必要がある。
　フロントピラーアウタ１の座屈を抑制するには、ドア側フランジ部３において、圧縮ひずみが付与される領域、すなわちドア側圧縮部位Ａ１の衝突特性を高めるのが効果的である。ガラス面側フランジ部２において、圧縮ひずみが付与される領域、すなわちガラス面側圧縮部位Ａ２の衝突特性を高めることも、フロントピラーアウタ１の座屈の抑制に寄与する。
　フロントピラーアウタ１の場合、図１、図２及び図５に示される領域Ｓにおいて、ドア側フランジ部３の曲率が大きい。この領域Ｓに圧縮ひずみが付与される。この領域がドア側圧縮部位Ａ１となる。また、ガラス面側フランジ部２の一部にも圧縮ひずみが付与される。この領域がガラス面側圧縮部位Ａ２となる。
　ガラス面側フランジ部２において、ガラス面側圧縮部位Ａ２の後方の領域に引張ひずみが付与される。この領域がガラス面側引張部位Ｂとなる。
　ここで、フロントピラーアウタ１の衝突特性（耐座屈強度）は、圧縮ひずみ部位における材料の板厚に大きく依存する。引張ひずみ部位における材料の板厚は、圧縮ひずみ部位における材料の板厚ほど、フロントピラーアウタ１の衝突特性に影響しない。したがって、ガラス面側引張部位Ｂにおける材料の板厚は、ドア側圧縮部位Ａ１及びガラス面側圧縮部位Ａ２における材料の板厚よりも薄くてよい。
　図６は、フロントピラーアウタ１を含む車体構造の一部を示す模式図である。図６では、フロントピラーのサイドパネルの図示は省略する。図６を参照して、フロントピラーの後端は、車両のルーフ１０６に接合される。ルーフ１０６は、地面に対しておおよそ水平に設けられる。一方、車両のフロントガラス１０２は、地面に対して斜めに配置される。このため、フロントピラーは、自身の後端近傍で湾曲する。これに伴って、フロントピラーアウタ１も、自身の後端１ｒｅ近傍で湾曲する。
　フロントピラーアウタ１に衝突荷重が負荷されたとき、フロントピラーアウタ１の後端１ｒｅ近傍の湾曲した領域Ｓのドア側フランジ部３に大きな圧縮ひずみが生じやすい。車種によりフロントピラーアウタ１の形状は異なる。このため、大きな圧縮ひずみが発生する部分は車種により異なる。しかしながら、多くの場合、圧縮ひずみが付与される領域は一定の範囲内に定められる。具体的には、図６に示すように、ドア側フランジ部３において、ガラス面側フランジ部２の後端２ｒｅに相当する位置Ｒ１と、ガラス面側フランジ部２の後端２ｒｅに相当する位置Ｒ１からＬ×２／３の位置と、の間の範囲に、圧縮ひずみが付与される。要するに、この範囲がドア側圧縮部位Ａ１の範囲である。ここで、Ｌは、フロントピラーアウタ１のガラス面側フランジ部２のドア側の縁に沿った弧長（長手方向の長さ）を意味する。位置Ｒ１は、ドア側フランジ部３の後端３ｒｅに相当する。
　したがって、図１に示すように、ドア側重なり領域Ｏ１は、ドア側フランジ部３において、ガラス面側フランジ部２の後端２ｒｅに相当する位置Ｒ１と、ガラス面側フランジ部２の後端２ｒｅに相当する位置Ｒ１からＬ×２／３の位置と、の間の範囲の少なくとも一部に設けられる。つまり、ドア側重なり領域Ｏ１は、ドア側圧縮部位Ａ１の範囲の一部又は全域に設けられる。図１には、ドア側圧縮部位Ａ１の範囲の全域に、ドア側重なり領域Ｏ１が設けられた例が示される。
　図７は、本実施形態のフロントピラーアウタ１の他の一例を示す斜視図である。図７に示すフロントピラーアウタ１では、ドア側フランジ部３の後端３ｒｅ付近の領域において、圧縮ひずみが小さい。この場合、ドア側フランジ部３の後端３ｒｅ付近の領域で第１板部３ａが存在しない。つまり、図７には、ドア側圧縮部位Ａ１の一部に、ドア側重なり領域Ｏ１が設けられた例が示される。
　図１を参照して、フロントピラーアウタ１に衝突荷重が負荷されたとき、フロントピラーアウタ１の前端１ｆｅ近傍のガラス面側フランジ部２に大きな圧縮ひずみが生じやすい。この圧縮ひずみは、ドア側フランジ部３に作用する圧縮応力、及びガラス面側フランジ部２に作用する引張応力に起因する。多くの場合、この圧縮ひずみが付与される領域は一定の範囲内に定められる。具体的には、図１に示すように、ガラス面側フランジ部２において、ガラス面側フランジ部２の前端２ｆｅからＬ×１／８の位置と、ガラス面側フランジ部２の前端２ｆｅからＬ×２／３の位置と、の間の範囲に、圧縮ひずみが付与される。要するに、この範囲がガラス面側圧縮部位Ａ２である。ここで、Ｌは、フロントピラーアウタ１のガラス面側フランジ部２のドア側の縁に沿った弧長（長手方向の長さ）を意味する。
　したがって、図１に示すように、ガラス面側重なり領域Ｏ２は、ガラス面側フランジ部２において、ガラス面側フランジ部２の前端２ｆｅからＬ×１／８の位置と、ガラス面側フランジ部２の前端２ｆｅからＬ×２／３の位置と、の間の範囲の少なくとも一部に設けられる。つまり、ガラス面側重なり領域Ｏ２は、ガラス面側圧縮部位Ａ２の範囲の一部又は全域に設けられる。図１には、ガラス面側圧縮部位Ａ２の範囲の全域に、ガラス面側重なり領域Ｏ２が設けられた例が示される。
　［板厚］
　フロントピラーアウタ１において、板厚は、実用的には、０．６０ｍｍ以上、１．６０ｍｍ以下であるのが好ましい。板厚が０．６０ｍｍ以上であれば、材料が二重に積み重なっている圧縮ひずみ部位の強度を十分に確保することができる。材料の重なりがなくて、単一の材料で構成された、引張ひずみ部位及びその他の各領域でも同様のことがいえる。一方、板厚が１．６０ｍｍ以下であれば、重量の増加を抑えることができる。また、板厚が１．６０ｍｍ以下であれば、第１板部３ａ及び第２板部２ａの折り返し加工を支障なく行うことができる。
　［引張強度］
　フロントピラーアウタ１において、引張強度は、８００ＭＰａ以上であるのが好ましい。引張強度が８００ＭＰａ以上であれば、材料が二重に積み重なっている圧縮ひずみ部位の強度を十分に向上させることができる。材料の重なりがなくて、単一の材料で構成された、引張ひずみ部位及びその他の各領域でも同様のことがいえる。引張強度の下限は、より好ましくは１２００ＭＰａであり、さらに好ましくは１５００ＭＰａである。
　［第１板部３ａ及び第２板部２ａの折り返し加工］
　第１板部３ａ及び第２板部２ａそれぞれの折り返し加工は、ホットスタンプによって行うことが好ましい。ホットスタンプによる折り返し加工の場合、加工時に材料の温度が高いため、材料の延性が高い。このため、第１板部３ａはドア側フランジ部３の側縁３ｂで急峻に折り曲げられるところ、この折り曲げ部に割れが発生することはない。同様に、第２板部２ａはガラス面側フランジ部２の側縁２ｂで急峻に折り曲げられるところ、この折り曲げ部に割れが発生することはない。ただし、第１板部３ａ及び第２板部２ａそれぞれの折り返し加工は、材料の特性次第で、冷間プレスによって行うことも可能である。
　［追加の技術］
　ドア側圧縮部位Ａ１に対応するドア側重なり領域Ｏ１において、第１板部３ａとドア側フランジ部３とが相互に接合されてもよい。同様に、ガラス面側圧縮部位Ａ２に対応するガラス面側重なり領域Ｏ２において、第２板部２ａとガラス面側フランジ部２とが相互に接合されてもよい。二重に積み重なった材料同士が接合されれば、圧縮ひずみ部位の強度がより向上するからである。
　その接合方法は、例えば溶接である。溶接方法は、レーザ溶接、及びスポット溶接等である。その接合方法は、機械締結、及び接着剤による接着等であってもよい。これらの接合方法を併用することもできる。これらの接合方法のうちでレーザ溶接又はスポット溶接が好ましい。生産性に優れるからである。
　本実施形態のフロントピラーアウタの効果を確認するために、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析を実施した。衝突特性を評価するため、ＣＡＥ解析により衝突試験を模擬した。発明例１～４のモデルとして、図１に示すフロントピラーアウタ１を作製した。発明例１～４のモデルでは板厚を種々変更した。比較例のモデルとして、第１板部及び第２板部を有しないフロントピラーアウタを作製した。各モデルの引張強度は１５００（ＭＰａ）で一定とした。
　［解析条件］
　図８は、実施例の解析条件を示す模式図である。図８を参照して、フロントピラーアウタ１の前端１ｆｅに、フロントピラーアウタ１の長手方向に沿う変位Ｄを付与した。一方、ガラス面側フランジ部２の後端２ｒｅは固定した。
　変位Ｄによってフロントピラーアウタ１の前端１ｆｅ近傍に曲げモーメントＭ１が生じた。この曲げモーメントＭ１の向きは、車両の左方から見て、時計回りであった。変位Ｄは、フロントピラーアウタ１の前端１ｆｅから後端１ｒｅに向かう方向を正とした。変位Ｄによってガラス面側フランジ部２の後端２ｒｅに曲げモーメントＭ２が生じた。この曲げモーメントＭ２の向きは、車両の左方から見て、曲げモーメントＭ１と同じ向きの時計回りであった。
　［評価方法］
　各モデルにおいて、変位Ｄの付与によって座屈が発生した時点の荷重、すなわち最大荷重を調査した。さらに、比較例のモデルの最大荷重を基準とし、比較例のモデルの最大荷重に対する各モデルの最大荷重の増加量の百分率を算出した。また、各モデルの重量を算出した。さらに、比較例のモデルの重量を基準とし、比較例のモデルの重量に対する各モデルの重量の減少量の百分率、すなわち軽量化率を算出した。そして、最大荷重の増加率、及び軽量化率を比較して、評価した。
　［結果］
　下記の表１に結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果から下記のことが示される。発明例１～４の軽量化率はいずれも０を超えた。つまり、発明例１～４のフロントピラーアウタは、比較例のフロントピラーアウタよりも軽かった。発明例１～４の最大荷重の増加率はいずれも０を超えた。つまり、発明例１～４のフロントピラーアウタは、比較例のフロントピラーアウタよりも衝突特性（耐座屈強度）が向上した。
　実施例１と同様に、ＣＡＥ解析を実施した。実施例２における発明例１１～２０のモデルでは、本体の板厚を１．０５ｍｍで一定とし、第１板部及び第２板部それぞれの設置領域を種々変更した。実施例２における比較例のモデルとして、実施例１における比較例のモデル（板厚：１．２５ｍｍ）を用いた。下記の表２に各モデルの変更した条件を示す。その他の諸条件は実施例１のものと同じであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２の結果から下記のことが示される。発明例１１～２０の軽量化率はいずれも０を超えた。つまり、発明例１１～２０のフロントピラーアウタは、比較例のフロントピラーアウタよりも軽かった。発明例１１～２０の最大荷重の増加率はいずれも０を超えた。つまり、発明例１１～２０のフロントピラーアウタは、比較例のフロントピラーアウタよりも衝突特性（耐座屈強度）が向上した。
　実施例１及び２の結果から、本実施形態のフロントピラーアウタによれば、軽量かつ高強度を実現できることが実証された。特に、実施例２の結果から、第１板部の設置領域、すなわちドア側重なり領域Ｏ１が、ドア側圧縮部位Ａ１の一部又は全域に設置され、さらに第２板部の設置領域、すなわちガラス面側重なり領域Ｏ２が、ガラス面側圧縮部位Ａ２の一部又は全域に設置された場合、より有効に軽量かつ高強度を実現できることが実証された。
　以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
　１：フロントピラーアウタ
　１ｆｅ：フロントピラーアウタの前端
　１ｒｅ：フロントピラーアウタの後端
　２：ガラス面側フランジ部
　２ａ：第２板部
　２ｂ：側縁
　２ｆｅ：ガラス面側フランジ部の前端
　２ｒｅ：ガラス面側フランジ部の後端
　３：ドア側フランジ部
　３ａ：第１板部
　３ｂ：側縁
　３ｒｅ：ドア側フランジ部の後端
　４：本体部
　５：稜線部
　６：稜線部
　Ａ１：ドア側圧縮部位
　Ａ２：ガラス面側圧縮部位
　Ｂ：ガラス面側引張部位
　Ｏ１：ドア側重なり領域
　Ｏ２：ガラス面側重なり領域
　１０１：フロントピラー
　１０２：フロントガラス
　１０３：ドア
　１０４：サイドパネル
　１０５：フロントピラーインナ
　１０６：ルーフ
 
 

Claims (5)

  1. 　ガラス面側フランジ部と、ドア側フランジ部と、前記ガラス面側フランジ部及び前記ドア側フランジ部をつなぐ本体部と、を含むフロントピラーアウタであって、
    　前記ドア側フランジ部の長手方向の一部の領域において、前記ドア側フランジ部の側縁につながる第１板部が折り返されて、前記ドア側フランジ部に前記第１板部が重ね合わされ、
    　前記ガラス面側フランジ部の長手方向の一部の領域において、前記ガラス面側フランジ部の側縁につながる第２板部が折り返されて、前記ガラス面側フランジ部に前記第２板部が重ね合わされている、フロントピラーアウタ。
  2. 　請求項１に記載のフロントピラーアウタであって、
    　前記ガラス面側フランジ部の長さをＬとしたとき、
    　前記第１板部と前記ドア側フランジ部との重なり領域は、前記ドア側フランジ部において、前記ガラス面側フランジ部の後端に相当する位置と、前記ガラス面側フランジ部の後端に相当する位置からＬ×２／３の位置と、の間の範囲の一部に設けられる、フロントピラーアウタ。
  3. 　請求項１に記載のフロントピラーアウタであって、
    　前記ガラス面側フランジ部の長さをＬとしたとき、
    　前記第１板部と前記ドア側フランジ部との重なり領域は、前記ドア側フランジ部において、前記ガラス面側フランジ部の後端に相当する位置と、前記ガラス面側フランジ部の後端に相当する位置からＬ×２／３の位置と、の間の範囲の全域に設けられる、フロントピラーアウタ。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のフロントピラーアウタであって、
    　前記ガラス面側フランジ部の長さをＬとしたとき、
    　前記第２板部と前記ガラス面側フランジ部との重なり領域は、前記ガラス面側フランジ部の前端からＬ×１／８の位置と、前記ガラス面側フランジ部の前端からＬ×２／３の位置と、の間の範囲の一部に設けられる、フロントピラーアウタ。
  5. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のフロントピラーアウタであって、
    　前記ガラス面側フランジ部の長さをＬとしたとき、
    　前記第２板部と前記ガラス面側フランジ部との重なり領域は、前記ガラス面側フランジ部の前端からＬ×１／８の位置と、前記ガラス面側フランジ部の前端からＬ×２／３の位置と、の間の範囲の全域に設けられる、フロントピラーアウタ。
     
     
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