JP2014051131A - フロントピラー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フロントピラーの重量を増加させることなく車重が増加した際の自重による折れ変形の進行を抑制する。
【解決手段】サイドメンバアウターパネル２とサイドメンバインナーパネル３を接合することにより閉断面を形成して成るフロントピラーの閉断面内部に、フロントピラー１の下方側に当該フロントピラーの長手方向に沿ってフロントピラーリインフォースメント４が配設され、フロントピラーの上方側に当該フロントピラーの長手方向に沿ってレールリインフォースメント５が配設されている。フロントピラーリインフォースメントの下側の端面４ａとレールリインフォースメントの下側の端面５ａとが対向配置され且つ交差するように当該フロントピラーリインフォースメント及び当該レールリインフォースメントが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のフロントピラー構造に係り、特に、自動車が正面衝突した際の衝突荷重によるフロントピラーの折れ変形の進行を抑制するフロントピラー構造に関する。

従来から、自動車にはフロントガラスの両側を支えるためにフロントピラーが設けられている。このフロントピラーは、サイドメンバアウターパネルとサイドメンバインナーパネルを接合することにより閉断面が形成され、この閉断面内部には、フロントピラーの下方側に当該フロントピラーの長手方向（軸線方向）に沿ってフロントピラーリインフォースメントが配設され、フロントピラーの上方側に当該フロントピラーの長手方向に沿ってレールリインフォースメントが配設されている。

このように構成されているフロントピラーは車重の重い自動車の場合には、正面衝突時において自重によって折れが進行し易くなるので、その自重による折れ変形の進行を抑制できる構造にしなければならない。このようなフロントピラー構造として図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、フロントピラーリインフォースメント５１の延在端部５１ａとレールリインフォースメント５２の延在端部５２ａとを重合させ、フロントピラー５０の長手方向における略中間部の剛性を高めて、当該フロントピラー５０の折れの進行を抑制する車両のフロントピラーの補強構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

なお、この車両のフロントピラーの補強構造は、フロントピラー５０の長手方向における略中間部の剛性が高められていることから、フロントピラー５０の上端となる第１の屈曲部（ルーフ屈曲部）５０ａ、及びフロントピラー５０の下端となる第２の屈曲部（ウエスト屈曲部）５０ｂにそれぞれ曲げモーメントが集中することになるので、フロントピラーリインフォースメント５１及びレールリインフォースメント５２の板厚を厚くして、曲げモーメントがフロントピラー５０の第１の屈曲部５０ａ及び第２の屈曲部５０ｂに集中することを防ぐことになる。

一方、フロントピラーは車重の軽い自動車の場合には、正面衝突時において自重による折れ変形量は車重の重い自動車よりは少ないので、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すようなフロントピラー補強構造を採用することができる（例えば、特許文献２参照。）。このフロントピラー補強構造は、互いに対向するフロントピラーリインフォースメント６１の端部６１ａとレールリインフォースメント６２の端部６２ａとが交差するように配置されているので、フロントピラー６０の長手方向に沿って衝突荷重が作用しても、フロントピラーリインフォースメント６１の端部６１ａがレールリインフォースメント６２の端部６２ａをすり抜けることなく、当該レールリインフォースメント６２の端部６２ａに突き当てることができるので、車両の重力増加を抑制しつつフロントピラー６０の反力を向上させることができる。

また、このフロントピラー補強構造は、レールリインフォースメント６２の端部６２ａ側の下側に形成されたフランジ６２ｂと対向配置されているフロントピラーリインフォースメント６１の端部６１ａ側の下側に形成されたフランジ６１ｂに、当該フロントピラーリインフォースメント６１の長手方向に沿って切り欠かれている切欠６１ｃが設けられている。この切欠６１ｃは、フロントピラー６０の長手方向に沿って予め定められた衝突荷重以上の衝突荷重が作用した場合に、その切欠６１ｃを起点にしてフロントピラー６０の上半分が折れることで衝突エネルギーを吸収できるようになっている。

特開２００２−２４９０６９号公報 特開２００５−１４５３６９号公報

近年、軽量な自動車よりも比較的車重の重い自動車であっても燃費向上を図るために軽量化が望まれており、この軽量化の観点からフロントピラーの材料の板厚を薄くしても折れ変形を抑制できる構造が望まれているが、背景技術に記載した図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すフロントピラー補強構造では、サイドメンバアウターパネル６３、サイドメンバインナーパネル６４、フロントピラーリインフォースメント６１及びレールリインフォースメント６２はそれぞれ車重の軽い自動車にのみ対応する板厚で形成されると共に、分離されているフロントピラーリインフォースメント６１及びレールリインフォースメント６２はそれぞれ分離された状態でサイドメンバアウターパネル６３及びサイドメンバインナーパネル６４に接合され、さらには、フロントピラーリインフォースメント６１に衝突荷重が大きい場合にフロントピラー６０の上半分を折るための切欠６１ｃが設けられているので、正面衝突時において自重によって折れ変形が進行し易くなり、車室の変形量が大きくなってしまう難点がある。

一方、車重の軽い自動車に、背景技術に記載した図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すフロントピラー構造を採用した場合には、フロントピラー５０の折れ変形の進行を抑制することはできるが車重が増加してしまう難点がある。なお、このフロントピラー構造において、各リインフォースメント５１、５２に所謂高張力鋼板よりも引っ張り強度が高い超高張力鋼板を採用すれば板厚を薄くすることができるので、車重の増加を防ぐことはできる。しかしながら、超高張力鋼板は、フロントピラー５０の長手方向に対する圧縮変形には強くなるが、延性が低いので一定以上の衝突荷重が作用すると曲げ変形することなく折れてしまう難点がある。

本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、フロントピラーの重量を増加させることなく車重が増加した際の自重による折れ変形の進行を抑制することができるフロントピラー構造を提供することを目的とする。

上述の目的を達成する本発明の第１の態様であるフロントピラー構造は、サイドメンバアウターパネルとサイドメンバインナーパネルを接合することにより閉断面を形成して成るフロントピラーの閉断面内部に、フロントピラーの下方側に当該フロントピラーの長手方向に沿ってフロントピラーリインフォースメントが配設され、フロントピラーの上方側に当該フロントピラーの長手方向に沿ってレールリインフォースメントが配設されているフロントピラー構造において、フロントピラーリインフォースメントの下側の端面とレールリインフォースメントの下側の端面とが対向配置され且つ交差するように当該フロントピラーリインフォースメント及び当該レールリインフォースメントが形成され、レールリインフォースメントの上側の端面側部位に対してフロントピラーリインフォースメントの上側が重合するように、当該フロントピラーリインフォースメントの上側の端面側部位にレールリインフォースメント方向に向けて重合用部位が延在され、フロントピラーリインフォースメントの重合用部位の上面側は、レールリインフォースメントの上側の端面側部位に対してサイドメンバアウターパネル及びサイドメンバインナーパネルと共に接合されているものである。
なお、本明細書において、「配設」とはそれぞれの位置に設けることを意味する。また、「延在」とは延び出た状態にすることを意味する。

このような第１の態様であるフロントピラー構造によれば、フロントピラーにフロントピラーの長手方向に沿って衝突荷重が作用すると、フロントピラーリインフォースメントの下側の端面とレールリインフォースメントの下側の端面とが交差していることから、その端面同士が突き当たることでフロントピラーの折れ変形の進行を抑制することができ、さらに、このフロントピラーリインフォースメントの下側の端面とレールリインフォースメントの下側の端面との付き当てだけでは、フロントピラーリインフォースメントの移動を阻止できずにフロントピラーが上方に向かうような折れ変形を進行させてしまうような衝突荷重が作用しても、フロントピラーリインフォースメントの重合用部位の上面側と、レールリインフォースメントの上側の端面側部位とがサイドメンバアウターパネル及びサイドメンバインナーパネルと共に接合されているので、フロントピラーが上方に向かうような折れ変形に対して引張応力を発生させることができるので、フロントピラーの折れ変形の進行を抑制することができる。

本発明の第２の態様は第１の態様であるフロントピラー構造において、フロントピラーリインフォースメントの重合用部位の上面側には切欠が設けられていると共に、重合用部位が重合するレールリインフォースメントの端面側部位の上面側には切欠に嵌合するセギリが設けられているものである。
このような第２の態様であるフロントピラー構造によれば、フロントピラーリインフォースメントの重合用部位の上面側に設けられた切欠に、レールリインフォースメントの端面側部位の上面側に設けられたセギリが嵌合しているので、フロントピラーに当該フロントピラーの長手方向に沿って衝突荷重が作用した際、側面視でフロントピラーが上方に向かうような折れ変形と共に、平面視で車両外側方向に向かうような折れ変形が発生した場合においても、その車両外側方向に向かうような折れ変形に対してフロントピラーリインフォースメントの重合用部位の上面側の切欠と、レールリインフォースメントの端面側部位の上面側に設けられたセギリとが相互に干渉し合うので、フロントピラーの折れ変形の進行を抑制することができる。

本発明のフロントピラー構造によれば、フロントピラーの重量を増加させることなく車重が増加した際の自重による折れ変形の進行を抑制することができるようになる。

本発明のフロントピラー構造における好ましい実施の形態を示す図で、（Ａ）は車両斜め後方外側から見た斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の１点鎖線で囲んだＰ１部の詳細図である。 図１（Ａ）に示すフロントピラー構造の分解斜視図である。 （Ａ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図１（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。 従来のフロントピラー構造を示す図で、（Ａ）は車両斜め後方外側から見た斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の１点鎖線で囲んだＰ２部の詳細図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 従来の他のフロントピラー構造を示す図で、（Ａ）は車両斜め後方外側から見た斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の１点鎖線で囲んだＰ３部の詳細図、（Ｃ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。

以下、本発明のフロントピラー構造を実施するための形態例について、図面を参照して説明する。なお、本発明のフロントピラー構造は、図１（Ａ）、（Ｂ）、図２では車幅方向の一方側のみを図示し、この一方側について説明する。また、この発明を実施するための形態で使用する各図中において矢印で方向を示してあるが、これは運転席に着座した乗員から見た方向を示している。矢印ＵＰは車両上方向、矢印ＦＲは車両前方向、矢印ＯＵＴは車幅外側方向をそれぞれ示している。さらに、各矢印は各部品がフレームとして組み込まれたときの方向性を示している。

本発明のフロントピラー構造は図１（Ａ）、（Ｂ）、図２、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、車両外側方向に配置されるサイドメンバアウターパネル２と、車両内側方向に配置されるサイドメンバインナーパネル３を接合することにより閉断面が形成され、この閉断面内部１０には、フロントピラー１の下方側に当該フロントピラー１の長手方向（軸線方向）に沿ってフロントピラーリインフォースメント４が配設され、フロントピラー１の上方側に当該フロントピラー１の長手方向に沿ってレールリインフォースメント５が配設されている。なお、図１（Ａ）においては、サイドメンバアウターパネル２はフロントピラーリインフォースメント４及びレールリインフォースメント５を見易くするために、二点鎖線で示してある。

サイドメンバアウターパネル２は、当該サイドメンバアウターパネル２の長手方向（軸線方向）において上から見た断面形状が、開口部が車両内方に向いているコの字状に形成され、サイドメンバインナーパネル３は、当該サイドメンバインナーパネル３の長手方向（軸線方向）において上から見た断面形状が、開口部が車両外方に向いているコの字状に形成され、フロントピラーリインフォースメント４は、当該フロントピラーリインフォースメント４の長手方向（軸線方向）において上から見た断面形状が、開口部が車両内方に向いているコの字状に形成され、レールリインフォースメント５は、当該レールリインフォースメント５の長手方向（軸線方向）において上から見た断面形状が、開口部が車両内方に向いているコの字状に形成されている。

また、サイドメンバアウターパネル２及びサイドメンバインナーパネル３を接合することにより形成される閉断面における両端の接合部には、フロントピラー１の長手方向に沿ってサイドメンバアウターパネル２及びサイドメンバインナーパネル３それぞれにフランジ２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが延設され、サイドメンバアウターパネル２の上側となる一方のフランジ２ａと、サイドメンバインナーパネル３の上側となる一方のフランジと３ａを接合させ、サイドメンバアウターパネル２の下側となる他方のフランジ２ｂと、サイドメンバインナーパネル３の下側となる他方のフランジ３ｂとを接合させることで、フロントピラー１の両端の接合部にフランジ部１１ａ、１１ｂが延設されることになる。なお、この場合、フロントピラーリインフォースメント４及びレールリインフォースメント５の各上側は、サイドメンバアウターパネル２の一方のフランジ２ａと、サイドメンバインナーパネル３の一方のフランジ３ａとの間に接合され、フランジ部１１ａを構成している。また、フロントピラーリインフォースメント４及びレールリインフォースメント５の各下側は、サイドメンバアウターパネル２の他方のフランジ２ｂとサイドメンバインナーパネル３の他方のフランジ３ｂとの間に接合され、フランジ部１１ｂを構成している。

また、フロントピラーリインフォースメント４及びレールリインフォースメント５は、フロントピラーリインフォースメント４の下側の端面４ａと、レールリインフォースメント５の下側の端面５ａとが対向配置され且つ交差するように当該フロントピラーリインフォースメント４及び当該レールリインフォースメント５が形成されている。このフロントピラーリインフォースメント４及びレールリインフォースメント５の断面形状が、それぞれ上述したような開口部が車両内方に向いているコの字状に形成されている場合には、コの字形状の大きさを変えることで、フロントピラーリインフォースメント４の下側の端面４ａとレールリインフォースメント５の下側の端面５ａとを交差させることができる。

このようなフロントピラーリインフォースメント４の下側の端面４ａと、レールリインフォースメント５の下側の端面５ａとの隙間Ｇ１（図１（Ｂ）参照。）は、フロントピラー１に当該フロントピラー１の長手方向に沿って衝突荷重が作用した場合に、サイドメンバアウターパネル２及びサイドメンバインナーパネル３が、フロントピラー１が上方に向かうような折れ変形を進行させる前に付き当てることができるような距離に設定されている。

さらに、レールリインフォースメント５の上側の端面側部位５ｂに対してフロントピラーリインフォースメント４の上側が重合するように、当該フロントピラーリインフォースメント４の上側の端面側部位４ｂにレールリインフォースメント５方向に向けて重合用部位４ｃが延在されている。また、フロントピラーリインフォースメント４の重合用部位４ｃの上面側４ｄには切欠４ｅが設けられていると共に、重合用部位４ｃが重合するレールリインフォースメント５の上方側の端面側部位５ｂの上面側５ｃには切欠４ｅに嵌合する段差状のセギリ５ｄが設けられている。この上面側５ｃはレールリインフォースメント５の表側の板面上から窪むように形成され、レールリインフォースメント５の上側の端面側部位５ｂにフロントピラーリインフォースメント４の重合用部位４ｃを重合させることでセギリ５ｄが切欠４ｅに嵌合すると、レールリインフォースメント５の上側における表側の板面とフロントピラーリインフォースメント４の上側における表側の板面とは面一になるように設定されている。これにより、レールリインフォースメント５の上側における表側の板面、及びフロントピラーリインフォースメント４の上側における表側の板面に、サイドメンバアウターパネル２の一方のフランジ２ａを平面接合させることができる。

この場合において、サイドメンバアウターパネル２、サイドメンバインナーパネル３、フロントピラーリインフォースメント４及びレールリインフォースメント５の断面形状が、それぞれ上述したようなコの字状に形成されている場合には、レールリインフォースメント５に対向するフロントピラーリインフォースメント４の下側を切り欠くことで、当該フロントピラーリインフォースメント４に重合用部位４ｃを設けることができる。即ち、フロントピラーリインフォースメント４の上側の端面側部位４ｂにレールリインフォースメント５方向に向けて重合用部位４ｃが延在されることになる。

なお、本発明のフロントピラー構造における部材の接合には、例えばスポット溶接やレーザー溶接が採用され、また、その接合部分はシェア接合になっている。このスポット溶接の溶接点数はシェア接合の剛性を低下させないような値でよい。特に、フロントピラーリインフォースメント４の重合用部位４ｃの上面側４ｄは、レールリインフォースメント５の上側の端面側部位５ｂに対してサイドメンバアウターパネル２及びサイドメンバインナーパネル３と共に接合されている。

この際、フロントピラーリインフォースメント４の重合用部位４ｃの上面側４ｄに切欠４ｅが設けられ、重合用部位４ｃが重合するレールリインフォースメント５の上側の端面側部位５ｂの上面側５ｃに段差状のセギリ５ｄが設けられている場合には図１（ｂ）に示すように、フロントピラーリインフォースメント４の重合用部位４ｃの上面側４ｄは、レールリインフォースメント５の上側の端面側部位５ｂの上面側５ｃ、サイドメンバアウターパネル２の一方のフランジ２ａ及びサイドメンバインナーパネル３の一方のフランジ３ａにスポット溶接され、レールリインフォースメント５のセギリ５ｄは、サイドメンバアウターパネル２の一方のフランジ２ａ及びサイドメンバインナーパネル３の一方のフランジ３ａにスポット溶接されている。

また、レールリインフォースメント５の上方側の端面側部位５ｂと、当該端面側部位５ｂに重合するフロントピラーリインフォースメント４の重合用部位４ｃとは、上述のようにスポット溶接されている部位以外はスポット溶接されていない。なお、図１（Ｂ）においては、スポット溶接点は丸印の中に×印が描かれているマークで示している。

このように構成された本発明のフロントピラー構造において、フロントピラー１に当該フロントピラー１の長手方向に沿って衝突荷重が作用すると、フロントピラーリインフォースメント４の下側の端面４ａとレールリインフォースメント５の下側の端面５ａとが交差していることから、その端面同士が突き当たることで圧縮荷重に対して圧縮応力が作用するので、フロントピラー１の折れ変形の進行を抑制することができる。

また、このフロントピラーリインフォースメント４の下側の端面４ａとレールリインフォースメント５の下側の端面５ａとの付き当てだけでは、フロントピラーリインフォースメント４の移動を阻止できずにフロントピラー１が上方に向かうような折れ変形を進行させてしまうような衝突荷重が作用しても、フロントピラーリインフォースメント４の重合用部位４ｃの上面側４ｄと、レールリインフォースメント５の上側の端面側部位５ｂとがサイドメンバアウターパネル２の一方のフランジ２ａ及びサイドメンバインナーパネル３の一方のフランジ３ａと共に接合されているので、側面視でフロントピラー１が上方に向かうような折れ変形に対して引張応力を発生させることができる。即ち、この接合部位により引張荷重に対して引張応力が作用するので、フロントピラー１の折れ変形の進行を抑制することができる。

さらに、フロントピラーリインフォースメント４の重合用部位４ｃの上面側４ｄには切欠４ｅが設けられていると共に、重合用部位４ｃが重合するレールリインフォースメント５の端面側部位５ｂの上面側５ｃには切欠４ｅに嵌合するセギリ５ｄが設けられている場合には、次のような作用、効果を得ることができる。

即ち、フロントピラー１に当該フロントピラー１の長手方向に沿って衝突荷重が作用した際、側面視でフロントピラー１が上方に向かうような折れ変形と共に、平面視で車両外側方向に向かうような折れ変形が発生した場合においても、その車両外側方向に向かうような折れ変形に対してフロントピラーリインフォースメントの重合用部位の上面側の切欠と、レールリインフォースメントの端面側部位の上面側に設けられたセギリとが相互に干渉し合うので、フロントピラーの折れ変形の進行を抑制することができる。

なお、フロントピラー１は平面視で車両外側方向に向かって湾曲している場合には、フロントピラー１の長手方向に沿って衝突荷重が作用すると、平面視で車両外側方向に向かって折れ変形が発生することになる。

したがって、各リインフォースメント４、５に所謂高張力鋼板よりも引っ張り強度が高い超高張力鋼板を採用して板厚を薄くした場合でも、フロントピラーリインフォースメント４の下側の端面４ａとレールリインフォースメント５の下側の端面５ａとの付き当てだけでは、フロントピラーリインフォースメント４の移動を阻止できずにフロントピラー１が上方に向かうような折れ変形を進行させてしまうような衝突荷重が作用しても、フロントピラーリインフォースメント４の重合用部位４ｃの上面側４ｄ、及びレールリインフォースメント５の上方側の端面側部位５ｂの接合部位により引張荷重に対して引張応力が作用するので、フロントピラー１の折れ変形の進行を抑制することができるようになる。また、この場合において、側面視でフロントピラー１が上方に向かうような折れ変形と共に、平面視で車両外側方向に向かうような折れ変形が発生しても、その車両外側方向に向かうような折れ変形に対してフロントピラーリインフォースメントの重合用部位の上面側の切欠と、レールリインフォースメントの端面側部位の上面側に設けられたセギリとが相互に干渉し合うので、フロントピラーの折れ変形の進行を抑制することができる。

このことから、本発明のフロントピラー構造では軽量な自動車よりも比較的車重の重い自動車でも、背景技術に記載した車重の軽い自動車に適用されるフロントピラーに使用されるような板厚の薄い材料を使用することができるようになる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

１……フロントピラー
１０……閉断面内部
２……サイドメンバアウターパネル
３……サイドメンバインナーパネル
４……フロントピラーリインフォースメント
４ａ……下側の端面
４ｂ……上側の端面側部位
４ｃ……重合用部位
４ｄ……重合用部位の上面側
４ｅ……切欠
５……レールリインフォースメント
５ａ……下側の端面
５ｂ……上側の端面側部位
５ｃ……端面側部位の上面側
５ｄ……セギリ

Claims (2)

1. サイドメンバアウターパネルとサイドメンバインナーパネルを接合することにより閉断面を形成して成るフロントピラーの閉断面内部に、前記フロントピラーの下方側に当該フロントピラーの長手方向に沿ってフロントピラーリインフォースメントが配設され、前記フロントピラーの上方側に当該フロントピラーの長手方向に沿ってレールリインフォースメントが配設されているフロントピラー構造において、
   前記フロントピラーリインフォースメントの下側の端面と前記レールリインフォースメントの下側の端面とが対向配置され且つ交差するように当該フロントピラーリインフォースメント及び当該レールリインフォースメントが形成され、
   前記レールリインフォースメントの上側の端面側部位に対して前記フロントピラーリインフォースメントの上側が重合するように、当該フロントピラーリインフォースメントの前記上側の端面側部位に前記レールリインフォースメント方向に向けて重合用部位が延在され、
   前記フロントピラーリインフォースメントの前記重合用部位の上面側は、前記レールリインフォースメントの前記上側の前記端面側部位に対して前記サイドメンバアウターパネル及び前記サイドメンバインナーパネルと共に接合されていることを特徴とするフロントピラー構造。
2. 前記フロントピラーリインフォースメントの前記重合用部位の前記上面側には切欠が設けられていると共に、前記重合用部位が重合する前記レールリインフォースメントの前記端面側部位の上面側には前記切欠に嵌合するセギリが設けられていることを特徴とする請求項１記載のフロントピラー構造。

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