JP2007083828A - 車両のピラー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 十分な強度を確保するとともにさらなる軽量化を図ることができる車両のピラー構造を提供する。
【解決手段】 ドア開口の上下縁部を連結する第１の補強部材１１は、上側部分１４と、上側部分１４と一体的に形成されて車室側に開放空間を形成し且つ変形誘発部２４が設けられた下側部分１５とを有する。第２の補強部材１３は、上側部分１４に対向して配設される上側対向部１６と、これに連続して設けられるとともに下側部分１５に取り付けられる下側取付部１７とを有する。上側対向部１６は、上側部分１４との間で複数の閉断面１８を区画するよう形成され、下側取付部１７は、下側部分１５に沿うように形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、平板が加圧成形されることで形成される板金部品であって、車両の側部においてドア開口を区画する縦枠部を形成するとともに、車外から車両側部へ衝撃荷重が付加された際に前記縦枠部の上側の部分よりも下側の部分の方が変形し易いように形成されている車両のピラー構造に関する。

従来、平板が加圧成形されることで形成される車両用の板金部品として構成されており車両の側部においてドア開口を区画する縦枠部を形成する車両のピラー構造が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１においては、上端部が車体のルーフサイドレールに下端部が車体のロッカーレールにそれぞれ溶接されたセンタピラーを備えた車両のピラー構造が開示されている。このセンタピラーは、ほぼ台形の断面を有するように形成されたアウタパネルとインナパネルとが、それぞれの台形断面が対向して閉断面を形成するようにその端縁に設けられたフランジが接合されることで構成されている。そして、この閉断面構造の内部に縦方向に配設されたリインフォースメントが設けられている。なお、このリインフォースメントは、上記閉断面におけるアウタパネルの内面に合致する形状に設定されており、センタピラーよりも短く、車室内で着座した乗員の上半分の高さに対応するような寸法に設定されている。そして、リインフォースメントの下端部は水平方向に対して傾斜する形状に裁断されている。これにより、リインフォースメント設定部と非設定部との境界でセンタピラーの剛性を除変させ、センタピラーに荷重が加えられたときの応力集中を少なくすることを目的としている。

また、特許文献２においては、ルーフサイドレールとロッカパネルとの間に架け渡されるよう配設されたセンタピラーを備えた車両のピラー構造が開示されている。このセンタピラーは、横断面ハット状のピラーアウタとピラーインナとピラーアウタの内面にほぼ沿う形状のピラーリインフォースとを備えて構成されている。そして、これらの縁部同士がスポット溶接により接合された構造となっており、これにより上下方向に延びる角筒状の閉断面が形成されている。そして、ピラーリインフォースは、長手方向上側の厚板部とこれより板厚の小さい薄板部とが結合された差厚結合鋼板として形成されている。また、ピラーリインフォースの内側には、上記の厚板部と薄板部との結合部を跨いで上下に延びる横断面略コの字状のインナ部材が配設されており、インナ部材の下端部が上記結合部とロッカパネルとの間に位置している。これにより、ピラーリインフォースの結合部はインナ部材で補強され、側面衝突によるエネルギーを結合部より下方のインナ部材の下端部が折れ曲がることにより吸収し、安定した座屈モードを得ることを目的としている。

特開２００３−２７６６３９号公報（第２−３頁、第１−２図） 特開２００２−３４７６５５号公報（第２−３頁、第１−３図）

上記の特許文献１、２に記載された車両のピラー構造は、ドア開口を区画する縦枠部を形成するとともにこの縦枠部を補強する構造を備えるものである。そして、乗員保護の観点から、車両の側部へ車外から衝撃荷重が付加された際に縦枠部の上側の部分よりも下側の部分の方が変形し易いように形成されている。しかしながら、これらのピラー構造は、上下方向に延びる筒状の閉断面を形成するアウタとインナとが設けられるとともにこの閉断面内に更なる補強のための部材が配設されるものとなっているため、ピラー構造の重量の増大を招いてしまい易い。そのため、強度を維持したままでピラー構造の更なる軽量化を図ることが望まれる。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、十分な強度を確保するとともにさらなる軽量化を図ることができる車両のピラー構造を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明は、平板が加圧成形されることで形成される板金部品であって、車両の側部においてドア開口を区画する縦枠部を形成するとともに、車外から前記側部へ衝撃荷重が付加された際に前記縦枠部の上側の部分よりも下側の部分の方が変形し易いように形成されている車両のピラー構造に関する。
そして、本発明の車両のピラー構造は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。即ち、本発明は、以下の特徴を単独で、もしくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明に係る車両のピラー構造における第１の特徴は、前記ドア開口を形成している上縁部と下縁部とを連結する第１の補強部材であって、前記上縁部に対して取り付けられる上側部分と前記下縁部に対して取り付けられる下側部分とを有し、当該下側部分が前記上側部分と一体的に形成されるとともに車室側に開放した状態の空間を形成して且つ当該下側部分に前記上側部分よりも変形し易いように形成された部分である変形誘発部が設けられている第１の補強部材と、前記上側部分に対向するように配設される上側対向部と、前記上側対向部に連続して設けられるとともに前記下側部分に対して取り付けられる下側取付部とを有する第２の補強部材と、を備え、前記上側対向部は、前記上側部分との間で当該上側部分の長手方向に直交する断面であって複数の閉じられた断面を区画するように形成され、前記下側取付部は、前記下側部分における車室側の側面に沿うように形成されていることである。

この構成によると、ドア開口上縁部に取り付けられる上側部分および下縁部に取り付けられる下側部分を有する第１の補強部材と、上側部分に対向する上側対向部および下側部分に取り付けられる下側取付部を有する第２の補強部材とを備えることによって、車両のピラー構造が形成されている。このため、構成要素となる部材の点数が少なく、車両のピラー構造の大幅な軽量化が図られることになる。そして、第２の補強部材は、その上側対向部が第１の補強部材の上側部分との間で複数の閉じられた断面（閉断面）を区画するように形成されて配設されるとともに、その下側取付部が第１の補強部材の下側部分の車室側の側面に沿って形成されて取り付けられている。このため、第２の補強部材によって高い剛性を確保することができ、筒状の閉断面として構成される従来のピラー構造に対して少ない材料で十分な強度を確保することができる。したがって、車外から車両の側部へ衝撃荷重が付加された際にドア開口の縦枠部の上側の部分よりも下側の部分の方が変形し易いピラー構造に関して、十分な強度を確保するとともにさらなる軽量化を図ることができる。なお、下側部分には変形誘発部が設けられているため、車外から側部へ衝撃荷重が付加された際には上側部分よりも下側部分の方が変形し易いように形成されている。また、下側部分は車室側に開放した状態の空間を形成しているため、この空間にドアヒンジやロックの補強部品といった各種部品やハーネス（電線）などを配設することができる。

また、本発明に係る車両のピラー構造における第２の特徴は、前記第１の補強部材に対して車室側に取り付けられ、前記下側部分に対向する位置に配設されている第３の補強部材を更に備えていることである。

この構成によると、第３の補強部材は、第１の補強部材の下側部分に対向する位置に配設されているものであり、上側部分に対向する位置には配設されておらずその部分の部材が省略されている。このため、軽量の第３の補強部材を追加することで、重量増大を抑制しつつ更なる強度の向上を図ることができる。また、第３の補強部材をシートベルト巻き取り装置を支持するための支持部材として利用することもできる。

また、本発明に係る車両のピラー構造における第３の特徴は、前記上側対向部には、前記上側部分における車室側の側面に沿って隣接配置されるよう形成された部分である上側隣接部が設けられ、前記下側取付部において前記下側部分の車室側の側面に沿って隣接配置されるよう形成された部分である下側隣接部が、前記上側隣接部となだらかに連続していることである。

この構成によると、上側対向部には上側部分に沿う上側隣接部が設けられ、下側取付部には下側部分に沿う下側隣接部が設けられており、これらの両隣接部はなだらかに連続するよう形成されている。このため、両隣接部を介して第１の補強部材と第２の補強部材とが一体的に構成されるため、複数の閉断面を有する形状が安定し易く、高い剛性を確保し易くなる。したがって、上側部分との間で複数の閉断面を形成するとともに下側部分に沿って跨るように取り付けられて高い剛性を確保することができる第２の補強部材を容易に形成することができる。

また、本発明に係る車両のピラー構造における第４の特徴は、前記上側対向部には、前記上側部分の長手方向に直行する断面であって前記上側隣接部が底辺を形成するコの字状の断面を有する第１のコの字部分が形成され、前記下側取付部には、前記上側部分の長手方向に直行する断面であって前記下側隣接部が底辺を形成するコの字状の断面を有する第２のコの字部分が形成され、前記第１のコの字部分と前記第２のコの字部分とがなだらかに連続していることである。

この構成によると、複数の閉断面を形成するための上側隣接部と下側部分に沿って形成される下側隣接部とをなだらかに連続させる形状を容易に形成することができる。

また、本発明に係る車両のピラー構造における第５の特徴は、前記複数の閉じられた断面が車両の前後方向であって前記側部に沿う方向に並んで配置されるように、前記上側対向部が形成されていることである。

この構成によると、複数の閉断面が車両前後方向の側部に沿う方向に並んで配置されることになるため、車外から側部への衝撃荷重に対して効率よく強い耐力を発揮してより高い強度を確保することができる。

また、本発明に係る車両のピラー構造における第６の特徴は、前記上側部分と前記上側対向部とによって形成される前記上側部分の長手方向に直交する断面の全体形状は、線対称形状であることである。

この構成によると、複数の閉断面を有する形状が線対称形状として構成されているため、複数の閉断面を形成している部分における断面２次モーメントを大きくして高い剛性を確保し易くなる。このため、側部への衝撃荷重に対して効率よくより高い強度を確保することができる。

また、本発明に係る車両のピラー構造における第７の特徴は、前記複数の閉じられた断面は、前記上側部分の長手方向と直交する断面におけるそれぞれの断面積が均等となるように区画されていることである。

この構成によると、複数の閉断面の断面積が均等となるように構成されているため、複数の閉断面を形成している部分における断面２次モーメントを大きくして高い剛性を確保し易くなる。このため、側部への衝撃荷重に対して効率よくより高い強度を確保することができる。

また、本発明に係る車両のピラー構造における第８の特徴は、前記上側対向部は、前記複数の閉じられた断面を区画するように前記上側部分の長手方向に沿って延びるよう形成された条部を有していることである。

この構成によると、複数の閉断面が長手方向に延設される条部により形成されるため、車外から側部への衝撃荷重に対して効率よく強い耐力を発揮してより高い強度を確保することができる複数の閉断面構造を簡易な構成で容易に実現することができる。

また、本発明に係る車両のピラー構造における第９の特徴は、前記上側対向部は、前記上側部分に対して突出して接するコの字状の凸部分とこの凸部分の両側に配置されて車室側に凹み形成されたコの字状の凹部分とが連続する断面を有するように形成されていることである。

この構成によると、上側部分に接するコの字状の凸部分とその両側で車室側に凹み形成された凹部分とを設けることで、上側部分との間で複数の閉断面を区画する形状の上側対向部を容易に形成することができる。

また、本発明に係る車両のピラー構造における第１０の特徴は、前記下側部分の板厚が前記上側部分の板厚よりも薄いことで、前記下側部分が前記上側部分よりも変形し易いように形成されていることである。

この構成によると、下側部分の板厚を上側部分の板厚よりも薄くすることにより、下側部分が上側部分よりも変形し易い構造を容易に実現することができる。

また、本発明に係る車両のピラー構造における第１１の特徴は、前記下側部分の材料の強度が前記上側部分の材料の強度よりも小さいことで、前記下側部分が前記上側部分よりも変形し易いように形成されていることである。

この構成によると、下側部分の材料強度を上側部分の材料強度よりも小さくすることにより、下側部分が上側部分よりも変形し易い構造を容易に実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る車両のピラー構造は、車両の側部においてドア開口を区画する縦枠部を形成するとともに、車外から車両側部へ衝撃荷重が付加された際に縦枠部の上側の部分よりも下側の部分の方が変形し易いように形成されているピラー構造として広く適用することができる。

図１は、本実施形態に係る車両のピラー構造１（以下、単に「ピラー１」という）を示す分解斜視図である。このピラー１は、車両（図示せず）のセンタピラーとして用いられ、その車両の側部のドア開口を区画する縦枠部を形成している。また、このピラー１は、平板がプレス成形等の加圧成形されることで形成される板金部品として構成されている。

図１に示すように、ピラー１は、第１の補強部材であるピラーアウタ１１と、第３の補強部材であるピラーインナ１２と、第２の補強部材であるピラーリインフォース１３とを備えて構成されている。これらは、いずれも鋼製の加圧成形された部材として形成されている。

ピラーアウタ１１は、当該ピラー１が取り付けられる車体にてドア開口を形成している上縁部（ルーフサイドレール）２と図示しない下縁部（ロッカパネル）とを連結するように設けられている。このピラーアウタ１１は、略中央より上側に位置している部分である上側部分１４と、略中央より下側に位置している部分である下側部分１５とを有するように構成されている。上側部分１４は、ルーフサイドレール２に対して上端取付部１４ａを介して取り付けられている。下側部分１５は、上側部分１４と一体的に形成されるとともに図示しないロッカパネルに対して取り付けられている。

また、ピラーアウタ１１の下側部分１５は、車室側に開放した状態の空間を形成しており、且つ、上側部分１４よりも変形し易いように形成された部分である変形誘発部２４が設けられている。この変形誘発部２４の板厚が上側部分１４の板厚よりも薄いことで、上側部分１４よりも変形し易いように形成されている。なお、上側部分１４と変形誘発部２４とが異なる材料で形成されることで、変形誘発部２４が変形し易いように形成されていてもよい。例えば、引張強度で強度評価を行う場合に、下側部分１５を構成する鉄鋼材料の強度が変形誘発部２４を構成する鉄鋼材料の強度よりも小さいことで、変形誘発部２４が上側部分１４よりも変形し易いように形成されていてもよい。また、異なった板厚と材料の組み合わせにより、変形誘発部２４が変形し易いように形成されていてもよい。このように異なる板厚や材質が組み合わされた構造のピラーアウタ１１は、例えば、テーラードブランクにより形成することができる。なお、下側部分１５は車室側に開放した状態の空間を形成しているため、この空間に図示しないドアヒンジやロックの補強部品といった各種部品やハーネス（電線）などを配設することができる。

また、ピラーアウタ１１は、ルーフサイドレール２に取り付けられる上端部からロッカパネルに取り付けられる下端部にかけて徐々にその幅寸法（車両前後方向における寸法）が広がるように形成されている。図２は、ピラー１として各部材（１１〜１３）が組み合わされた状態におけるII線矢視断面を示したものである。この図２に示すように
、ピラーアウタ１１は、車外側に突出するコの字状の断面として形成されており、その幅方向（車両前後方向）両側にはフランジ部１４ｂが設けられている。

ピラーインナ１２は、ピラーアウタ１１に対して取り付けられており、ピラーアウタ１１の車室側に取り付けられている。このピラーインナ１２は、後述するピラーリインフォース１３がピラーアウタ１１に取り付けられた後に、ピラーアウタ１１に対して取り付けられるようになっている。そして、このピラーインナ１２は、ピラーアウタ１１の下側部分１５における車室側を覆うような形状に形成されており、この下側部分１５に対向する位置に配設される。また、ピラーインナ１２には、複数の孔部１２ａ・１２ｂが適宜形成されている。孔１２ａは図示しないシートベルト巻き取り装置を設置するために設けられており、孔１２ｂは軽量化を図るために設けられている。

図３は、ピラーリインフォース１３を拡大して示す斜視図である。図３に示すように、ピラーリインフォース１３は、上側対向部１６と下側取付部１７とを備えて構成されている。上側対向部１６は、ピラーアウタ１１の上側部分１４に対向するように配設される。一方、下側取付部１７は、上側対向部１６に連続して設けられるとともにピラーアウタ１１の下側部分１５に対して取り付けられる。

ピラーリインフォース１３の上側対向部１６は、図２の断面図に示すように、ピラーアウタ１１の上側部分１４との間で、その上側部分１４の長手方向に直交する断面であって複数の閉じられた断面（以下、「複数の閉断面」という）１８（１８ａ、１８ｂ）を区画するように形成されている。そして、この上側対向部１６は、これらの複数の閉断面１８（１８ａ、１８ｂ）が車両の前後方向（図中両端矢印Ａ方向）であって車両側部に沿う方向に並んで配置されるように形成されている。また、上側部分１４と上側対向部１６とによって形成される上側部分１４の長手方向に直交する断面（図２に示す断面）の全体形状は、線対称形状となっている。さらに、複数の閉断面１８（１８ａ、１８ｂ）は、上側部分１４の長手方向と直交する断面におけるそれぞれの断面積が均等となるように区画されている。すなわち、閉断面１８ａと閉断面１８ｂとが均等の断面積となるように上側部分１４および上側対向部１６が形成されている。

また、図２・図３に示すように、ピラーリインフォース１３の上側対向部１６は、複数の閉断面１８を区画するようにピラーアウタ１１の上側部分１４の長手方向に沿って延びるように形成された条部１９を有している。そして、この上側対向部１６は、上側部分１４に対して突出して接するコの字状の凸部分２０とこの凸部分２０の幅方向（図２の両端矢印Ａ方向）両側に配置されて車室側に凹み形成されたコの字状の凹部分２１とが連続する断面を有するように形成されている。なお、上側対向部１６の各凹部分２１のさらに外側にはフランジ部１６ａが設けられている。このフランジ部１６ａが、ピラーアウタ１１の上側部分１４のフランジ部１４ｂとスポット溶接等により接合されるようになっている。

図４は、ピラーリインフォース１３の平面図であって、図３に示されている側とは反対側を上にして示したものである。図５は、ピラーアウタ１１にピラーリインフォース１３が取り付けられた状態の一部を拡大して示す図である。図２乃至図５に示すように、上側対向部１６には、ピラーアウタ１１の上側部分１４における車室側の側面１４ｃに沿って隣接配置されるよう形成された部分である上側隣接部２２が設けられている。また、下側取付部１７は、ピラーアウタ１１の下側部分１５の側面１５ａに沿うように形成されている（図５等参照）。そして、下側取付部１７においてピラーアウタ１１の下側部分１５の車室側の側面１５ａに沿って隣接配置されるよう形成された部分である下側隣接部２３が、上側隣接部２２となだらかに連続した状態となるように形成されている（図３乃至図５等参照）。なお、上側対向部１６には、上側部分１４の長手方向に直交する断面であって上側隣接部２２が底辺を形成するコの字状の断面を有する第１のコの字部分が凸部分２０により形成されている。一方、下側取付部１７には、上側部分１４の長手方向に直交する断面であって下側隣接部２３が底辺を形成するコの字状の断面を有する第２のコの字部分が形成されている。そして、これらの第１のコの字部分と第２のコの字部分とがなだらかに連続するように、ピラーリインフォース１３が形成されている。

次に、ピラー１の構成によって十分な強度を確保するとともにさらなる軽量化を図ることができる効果に関して、シミュレーションで確認した結果に基づいて説明する。

ピラー１はピラーインナ１２の大幅な軽量化を図ることで軽量化されているものでもあるため、ピラー１におけるピラーインナ１２が配設されていない部分であるピラーアウタ１１の上側部分１４とピラーリインフォース１３の上側対向部１６とで構成される部分を対象として、強度と軽量化の両立を図る効果の確認を行った。図６は、シミュレーションでの確認に用いた計算モデルを示したものである。図６に示すように、８６０ｍｍ離れた位置で点Ａ１および点Ａ２にて曲率半径３０ｍｍの圧子で支持された各種断面のピラー構造３０に対して点Ａ３から曲率半径１５０ｍｍの圧子で荷重Ｆｙを付加した場合について解析を行った。また、ピラー構造３０は、長手方向に亘って同一形状の断面を備え、曲率半径１３１０ｍｍで湾曲しているものとして解析を行った。なお、解析にあたっては、ピラー構造３０に荷重Ｆｙが付加されたときの最大変位量が所定の範囲内に収まる条件における許容最大荷重ＭＡＸ-Ｆｙとピラー構造３０の単位長さあたりの質量（以下、これを「断面重量」という）との関係を導くことで、強度確保と軽量化との両立の効果を評価した。

図７は、解析に用いたピラー構造３０の断面形状（ピラー構造の長手方向と直行する断面の形状）の例を模式的に示したものである。図７（ａ）に示す「ＣＡＳＥ１」形状は、ピラーアウタ上側部分３１ａと、このピラーアウタ上側部分３１ａに対向する位置に配設されることを想定したピラーインナ３２ａと、ピラーアウタ上側部分３１ａとピラーインナ３２ａとで形成される閉断面中においてさらに閉断面を区画するピラーリインフォース３３ａとを備えている計算モデルである。そして、図７（ｂ）の「ＣＡＳＥ２」形状はピラーアウタ上側部分３１ｂとピラーインナ３２ｂとピラーリインフォース３３ｂとを備えているものであり、図７（ｃ）の「ＣＡＳＥ３」形状はピラーアウタ上側部分３１ｃとピラーインナ３２ｃとピラーリインフォース３３ｃとを備えているものであり、図７（ｄ）の「ＣＡＳＥ４」形状はピラーアウタ上側部分３１ｄピラーインナ３２ｄとピラーリインフォース３３ｄとを備えているものである。また、図７（ｅ）の「ＢＡＳＥ」形状は、従来技術に相当するものであり、ピラーアウタ上側部分３１ｅと、ピラーインナ３２ｅと、ピラーアウタ上側部分３１ｅに沿った形状のピラーリインフォース３３ｅとを備えているものである。一方、図７（ｆ）の「ＢＡＳＥ−ＲＦ延長」形状は、ピラーアウタ上側部分３１ｆと、ピラーインナ３２ｆと、両側の部分がピラーインナ３２ｆに到達する長さまで延設されたピラーリインフォース３３ｆとを備えているものである。最後に示す図７（ｇ）の「ＣＡＳＥ１−ＩＮＮＥＲなし」形状は、本実施形態のピラー１に相当するものであり、ピラーアウタ上側部分３１ｇとピラーリインフォース３３ｇとを備えており、ピラーアウタ上側部分３１ｇに対向する位置にはピラーインナは配設されていない。

下表１は、板厚を変更した場合の断面重量と許容最大荷重ＭＡＸ-Ｆｙの計算結果との関係を例示したものである。「ＢＡＳＥ」形状についての１つの例と「ＣＡＳＥ１−ＩＮＮＥＲなし」形状についての４つの例とを示しており、ピラーアウタ上側部分（ＯＵＴＥＲ）の板厚とピラーリインフォース（ＲＦ）の板厚とを変更した例を示している。また、材料の種類については、ピラーアウタ上側部分の強度はＴ１でピラーリインフォースの強度はＴ２の鉄鋼材料を想定して計算を行った。なお、この強度Ｔ１、Ｔ２については、図８に示す応力―歪曲線に従う材料の機械的性質を備えるものとして計算を行った。

図７にいくつか例を示したように、図７に示す各断面形状それぞれについて板厚の条件を変更し、それぞれの板厚条件における許容最大荷重ＭＡＸ-Ｆｙの計算を行った。そして、板厚を変更して行った複数の条件での計算結果に基づいて、図７に示す各断面形状それぞれについて、板厚と許容最大荷重ＭＡＸ-Ｆｙとの相関関係を示す回帰式を導出した。図９は、「ＣＡＳＥ１−ＩＮＮＮＥＲなし」形状においてピラーアウタ上側部分の板厚（ｔ＿ｏｕｔｅｒ）とピラーリインフォースの板厚（ｔ＿ＲＦ）とを変更した場合の許容最大荷重ＭＡＸ-Ｆｙの計算結果と下式（１）に示す回帰式による許容最大荷重Ｆの計算結果との関係を例にとって示したものである。なお、下式（１）における「ａ」・「ｂ」・「ｃ」は回帰式における係数であり、「＾」は乗数の符号を示している。

(数１)
Ｆ＝ａ×（ｔ＿ｏｕｔｅｒ）＾ｂ×（ｔ＿ＲＦ）＾ｃ （１）

図１０は、ピラーアウタ上側部分の板厚（ｔ＿ｏｕｔｅｒ）およびピラーリインフォースの板厚（ｔ＿ＲＦ）と、断面重量Ｗ（単位：ｋｇ）と、（１）式の回帰式による許容最大荷重Ｆとの関係について示したものである。すなわち、ピラーアウタ上側部分の板厚およびピラーリインフォースの板厚に対して、断面重量Ｗおよび許容最大荷重Ｆを等価線図として示したものである。なお、図１０は、「ＣＡＳＥ１−ＩＮＮＥＲなし」形状の場合を例にとって示したものであり、ピラーアウタ上側部分３１ａとピラーリインフォース３３ａとの表面積の比率が１対１になるように設定した条件の下で計算した結果である。

下表２は、図１０に例示したような断面重量Ｗおよび許容最大荷重Ｆの等価線図を図７に示す各断面形状について作成し、それに基づいて許容最大荷重Ｆが全て２５０００Ｎで同じ場合における各断面形状に対応する断面重量Ｗを求めたものである。また、下表３は、「ＢＡＳＥ」形状と「ＣＡＳＥ−ＩＮＮＥＲなし」形状とについて、許容最大荷重Ｆがすべて６００００Ｎ（ＩＩＨＳ規格での側突の基準に対応した許容最大荷重）で同じ場合における断面重量Ｗを求めたものである。なお、表１および表２においては、ピラーアウタ上側部分３１ａとピラーリインフォース３３ａとの表面積の比率が１対１の場合と１．５対１の場合との２種類のケースについて確認を行った。

図１１および図１２は、表１および表２の結果を棒グラフでそれぞれ比較して示したものである。図１１および図１２によく示されるように、本実施形態のピラー１におけるピラーアウタ１１の上側部分１４とピラーリインフォース１３とで構成される部分に相当する図７（ｇ）の断面形状の場合は、図７（ａ）〜（ｆ）に示す他の断面形状の場合に比べて同じ強度を確保しながらも最も軽量化を図れることが確認できた。とくに、許容最大荷重Ｆが６００００Ｎと大きい場合においては、従来技術に相当する図７（ａ）の「ＢＡＳＥ」形状に対して同じ強度を確保しながらも大幅な軽量化を図れることが確認できた（図１２参照）。

以上説明したように、本実施形態のピラー１によると、ドア開口上縁部に取り付けられる上側部分１４および下縁部に取り付けられる下側部分１５を有する第１の補強部材であるピラーアウタ１１と、上側部分１４に対向する上側対向部１６および下側部分１５に取り付けられる下側取付部１７を有する第２の補強部材であるピラーリインフォース１３とを備えることによって、車両のピラー構造が形成されている。このため、構成要素となる部材の点数が少なく、車両のピラー構造の大幅な軽量化が図られることになる。そして、第２の補強部材であるピラーリインフォース１３は、その上側対向部１６がピラーアウタ１１の上側部分１４との間で複数の閉断面１８を区画するように形成されて配設されるとともに、その下側取付部１７がピラーアウタ１１の下側部分１５の車室側の側面１５ａに沿って形成されて取り付けられている。このため、ピラーリインフォース１３によって高い剛性を確保することができ、筒状の閉断面として構成される従来のピラー構造に対して少ない材料で十分な強度を確保することができる。したがって、車外から車両の側部へ衝撃荷重が付加された際にドア開口の縦枠部の上側の部分よりも下側の部分の方が変形し易いピラー構造に関して、十分な強度を確保するとともにさらなる軽量化を図ることができる。

また、ピラー１によると、第３の補強部材であるピラーインナ１２は、ピラーアウタ１１の下側部分１５に対向する位置に配設されているものであり、上側部分１４に対向する位置には配設されておらずその部分の部材が省略されている。このため、軽量のピラーインナ１２を追加することで、重量増大を抑制しつつ更なる強度の向上を図ることができる。また、ピラーインナ１２をシートベルト巻き取り装置を支持するための支持部材として利用することもできる。

また、ピラー１によると、上側対向部１６には上側部分１４に沿う上側隣接部２２が設けられ、下側取付部１７には下側部分１５に沿う下側隣接部２３が設けられており、これらの両隣接部（２２、２３）はなだらかに連続するよう形成されている。このため、両隣接部（２２、２３）を介してピラーアウタ１１とピラーリインフォース１３とが一体的に構成されるため、複数の閉断面１８を有する形状が安定し易く、高い剛性を確保し易くなる。したがって、上側部分１４との間で複数の閉断面１８を形成するとともに下側部分１５に沿って跨るように取り付けられて高い剛性を確保することができるピラーリインフォース１３を容易に形成することができる。

また、ピラー１によると、複数の閉断面１８が車両前後方向の側部に沿う方向に並んで配置されることになるため、車外から側部への衝撃荷重に対して効率よく強い耐力を発揮してより高い強度を確保することができる。そして、ピラー１では、複数の閉断面１８を有する形状が線対称形状として構成されており、さらに、複数の閉断面１８の断面積が均等となるようにも構成されている。このため、複数の閉断面１８を形成している部分における断面２次モーメントを大きくして高い剛性を確保し易くなり、側部への衝撃荷重に対して効率よくより高い強度を確保することができる。

また、ピラー１によると、複数の閉断面１８が長手方向に延設される条部１９により形成されるため、車外から側部への衝撃荷重に対して効率よく強い耐力を発揮してより高い強度を確保することができる複数の閉断面構造を簡易な構成で容易に実現することができる。そして、ピラー１では、上側部分１４に接するコの字状の凸部分２０とその両側で車室側に凹み形成された凹部分２１とを設けることで、上側部分１４との間で複数の閉断面１８を区画する形状の上側対向部１６を容易に形成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、第３の補強部材は必ずしもなくてもよい。また、第１の補強部材の上側部分と第３の補強部分の上側対向部との間で区画される複数の閉じられた断面の形状は、本実施形態で説明した形状に限られず、適宜変更して実施することができる。また、下側取付部の形状についても適宜設計変更して実施してもよい。

本発明の実施形態に係る車両のピラー構造を示す分解斜視図である。 図１のII線矢視断面図であって、ピラー構造として各部が組み合わされた状態における断面図である。 図１に示す第３の補強部材を拡大して示す斜視図である。 図３に示す第３の補強部材の平面図であって、図３に示されている側とは反対側を上にして示した図である。 図１に示す第１の補強部材に第３の補強部材が取り付けられた状態の一部を拡大して示す図である。 ピラー構造における強度と重量との関係を解析するために用いた計算モデルを説明する図である。 図６に示すピラー構造の断面形状の例を模式的に示したものである。 ピラー構造における強度と重量との関係の解析において用いた応力―歪曲線を示した図である。 ピラー構造における部材の板厚をパラメータとした許容最大荷重の回帰式を説明する図である。 ピラー構造における強度と重量との関係を求めた結果を例示する図である。 同一強度をもったピラー構造における断面形状の違いによる重量の違いを比較して示す図である。 同一強度をもったピラー構造における断面形状の違いによる重量の違いを比較して示す図である。

符号の説明

１ 車両のピラー構造
１１ ピラーアウタ（第１の補強部材）
１３ ピラーリインフォース（第２の補強部材）
１４ 上側部分
１５ 下側部分
１６ 上側対向部
１７ 下側取付部
１８、１８ａ、１８ｂ 閉じられた断面
２４ 変形誘発部

Claims (11)

1. 平板が加圧成形されることで形成される板金部品であって、車両の側部においてドア開口を区画する縦枠部を形成するとともに、車外から前記側部へ衝撃荷重が付加された際に前記縦枠部の上側の部分よりも下側の部分の方が変形し易いように形成されている車両のピラー構造において、
   前記ドア開口を形成している上縁部と下縁部とを連結する第１の補強部材であって、前記上縁部に対して取り付けられる上側部分と前記下縁部に対して取り付けられる下側部分とを有し、当該下側部分が前記上側部分と一体的に形成されるとともに車室側に開放した状態の空間を形成して且つ当該下側部分に前記上側部分よりも変形し易いように形成された部分である変形誘発部が設けられている第１の補強部材と、
   前記上側部分に対向するように配設される上側対向部と、前記上側対向部に連続して設けられるとともに前記下側部分に対して取り付けられる下側取付部とを有する第２の補強部材と、
   を備え、
   前記上側対向部は、前記上側部分との間で当該上側部分の長手方向に直交する断面であって複数の閉じられた断面を区画するように形成され、
   前記下側取付部は、前記下側部分における車室側の側面に沿うように形成されていることを特徴とする車両のピラー構造。
2. 前記第１の補強部材に対して車室側に取り付けられ、前記下側部分に対向する位置に配設されている第３の補強部材を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両のピラー構造。
3. 前記上側対向部には、前記上側部分における車室側の側面に沿って隣接配置されるよう形成された部分である上側隣接部が設けられ、
   前記下側取付部において前記下側部分の車室側の側面に沿って隣接配置されるよう形成された部分である下側隣接部が、前記上側隣接部となだらかに連続していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両のピラー構造。
4. 前記上側対向部には、前記上側部分の長手方向に直行する断面であって前記上側隣接部が底辺を形成するコの字状の断面を有する第１のコの字部分が形成され、
   前記下側取付部には、前記上側部分の長手方向に直行する断面であって前記下側隣接部が底辺を形成するコの字状の断面を有する第２のコの字部分が形成され、
   前記第１のコの字部分と前記第２のコの字部分とがなだらかに連続していることを特徴とする請求項３に記載の車両のピラー構造。
5. 前記複数の閉じられた断面が車両の前後方向であって前記側部に沿う方向に並んで配置されるように、前記上側対向部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両のピラー構造。
6. 前記上側部分と前記上側対向部とによって形成される前記上側部分の長手方向に直交する断面の全体形状は、線対称形状であることを特徴とする請求項５に記載の車両のピラー構造。
7. 前記複数の閉じられた断面は、前記上側部分の長手方向と直交する断面におけるそれぞれの断面積が均等となるように区画されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の車両のピラー構造。
8. 前記上側対向部は、前記複数の閉じられた断面を区画するように前記上側部分の長手方向に沿って延びるよう形成された条部を有していることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の車両のピラー構造。
9. 前記上側対向部は、前記上側部分に対して突出して接するコの字状の凸部分とこの凸部分の両側に配置されて車室側に凹み形成されたコの字状の凹部分とが連続する断面を有するように形成されていることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の車両のピラー構造。
10. 前記変形誘発部の板厚が前記上側部分の板厚よりも薄いことで、前記下側部分が前記上側部分よりも変形し易いように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の車両のピラー構造。
11. 前記変形誘発部の材料の強度が前記上側部分の材料の強度よりも小さいことで、前記下側部分が前記上側部分よりも変形し易いように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の車両のピラー構造。
    
    

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