JP5169427B2 - 車体パネル構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体パネル構造、すなわち、自動車等の車体を構成するパネルの構造に関する。

車両のピラー等を構成する車体パネルには、補強のための各種の構造が採用されることがある。たとえば、特許文献１には、ピラーの上端と下端の間に設定された強度変化点の上方の強度を下方の強度よりも高くした構造や、ピラーの断面係数をピラーの上端から下端に向かって漸減させた構造が開示されている。

ところで、ピラー等には、断面形状が急変する部分（以下「断面急変部」という）が生じてしまうことがあるため、この部分に荷重が作用すると、作用する応力も大きくなる。このように大きな応力が局所的に発生することを抑制するためには、たとえば、補強部材を取り付けることが考えられるが、部品点数が増加（車体重量の増加）し、生産性も低下する。
特開２００１−２２５５６３号公報

本発明は上記事実を考慮し、部品点数の増加や生産性の低下を招くことなく、形状急変部に作用した荷重による大きな応力の発生を抑制可能な車体パネル構造を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、車体を構成する車体パネルと、前記車体パネルに形成され、車両のピラーを構成するピラー構成部と、前記車体パネルの前記ピラー構成部に形成され該車体パネルを板厚方向に貫通することで車体パネルに断面急変部を生じさせる貫通孔と、前記車体パネルを屈曲させることで前記ピラー構成部の長手方向に沿って形成され、前記断面急変部では屈曲高さが高くなり、該断面急変部から離間する両方向で離間するにしたがって屈曲高さが漸減する屈曲部と、を有する。

この車体パネルに形成された屈曲部は、その屈曲高さが、断面急変部で高くなっている。断面急変部に作用した荷重によって、車体パネルには引っ張り力が作用することがあるが、断面急変部近傍では屈曲高さが高くなっているので、断面急変部での応力集中、すなわち、断面急変部での大きな応力の発生を抑制できる。

しかも、屈曲部の屈曲高さは、断面急変部から離間する両方向で、断面急変部から離間するにしたがって漸減している。したがって、上記した引っ張り荷重に対し、この引っ張り荷重の方向に追従して車体パネルが変形しやすくなり、応力を分散させることができる。

そして、本発明では、断面急変部での大きな応力の発生を抑制するために、補強部材を取り付ける必要がない。このため、部品点数の増加や生産性の低下を招くこともない。

なお、屈曲部の屈曲高さが「高い」とは、断面急変部から離れた部位での屈曲部の屈曲高さと比較して高いことをいう。

特に、本発明では、車体パネルに、車両のピラーを構成するピラー構成部が形成されている。そして、車体パネルのピラー構成部に、車体パネルを板厚方向に貫通する貫通孔が形成されている。さらに、貫通孔によって生じる断面急変部で、屈曲部の屈曲高さが高くなっている。

したがって、ピラー構成部に形成された貫通孔内に他の部材等を配設することが可能になるが、貫通孔によって、車体パネルには断面急変部が生じる。本発明では、断面急変部で、屈曲部の屈曲高さが高くなっているので、貫通孔近傍の車体パネルに発生する大きな応力を抑制できる

さらに、本発明では、屈曲部が、前記ピラー構成部の長手方向に沿って形成されている。

屈曲部が、ピラー構成部の長手方向に沿って形成されているので、応力をピラー構成部の長手方向に分散させることが可能になる。

本発明は上記構成としたので、部品点数の増加や生産性の低下を招くことなく、形状急変部に作用した荷重による大きな応力の発生を抑制可能な車体パネルが得られる。

図１には、本発明の一実施形態に係るサイドメンバーアウターパネル１４が示されている。このサイドメンバーアウターパネル１４は、車体の側部を構成するパネルである。以下、図面において、図面において車両前方を矢印ＦＲで、上方を矢印ＵＰで、車幅方向内側を矢印ＩＮで、車幅方向外側を矢印ＯＵＴでそれぞれ示す。

サイドメンバーアウターパネル１４には、車両前後方向の略中央位置に、上下方向に延在するピラー構成部１４Ｐが形成されている。図３及び図４に示すように、ピラー構成部１４Ｐの車幅方向内側には、センターピラーアウターリインフォースメント２４、センターピラーインナー１６が、車幅方向内側へ向かって順に配設されている。後述するように、このセンターピラーインナー１６に、本発明の車体パネル構造１２が適用されている。

ピラー構成部１４Ｐと、センターピラーアウターリインフォースメント２４はいずれも、車両前後方向の中央部分が、車幅方向外側に向かって凸となるように形成されており、これらピラー構成部１４Ｐ及びセンターピラーアウターリインフォースメント２４と、センターピラーインナー１６によって、全体として所定形状のセンターピラー３０が構成されている。

図２にも示すように、センターピラーインナー１６の下部には、センターピラーインナー１６を板厚方向（車幅方向）に貫通する開口１８が形成されている。開口１８には、車両のシートベルト（図示省略）を巻き取るためのリトラクタ２０が配設されており、リトラクタ２０は、上下一対の取付具２２によってセンターピラーインナー１６に取り付けられている。

また、図４に示すように、開口１８が形成された部分よりも上方の所定位置では、センターピラーアウターリインフォースメント２４の車幅方向内側に、センターピラーヒンジリインフォースメント２８が配置されている。

図５に示すように、センターピラーインナー１６には、上下方向、すなわちセンターピラー３０の長手方向に沿って補強ビード３２が形成されている。特に本実施形態では、センターピラー３０の開口１８の車両前方側と車両後方側にそれぞれ１本ずつ、合計で２本の補強ビード３２が形成されている。なお、以下では説明の便宜上、センターピラーインナー１６のうち、補強ビード３２以外の部分を一般面３４ということとする。

補強ビード３２のそれぞれは、センターピラーインナー１６を局所的に車幅方向内側へと屈曲させることで形成されており、開口１８側に位置する立上り面３６と、開口１８の反対側に位置する立上り面３８、さらに、これら立上り面３６、３８の間の中間連続面４０を有する略ハット状の断面形状とされている。この補強ビード３２（より具体的には、立上り面３６）が、本発明における屈曲部となっている。

センターピラーインナー１６には、開口１８が形成されているため、上下方向と直交する断面を考えたときに、この断面形状が急変する断面急変部４２が生じている。すなわち、開口１８よりも上側の部分（開口１８が形成されていない部分、以下では上側部分４４という）では、センターピラーインナー１６の断面形状は略一定であり、また、開口１８の側辺１８Ｓに対応した部分（以下では下側部分４６という）でも、センターピラーインナー１６の断面形状は略一定である。しかし、開口１８の上辺１８Ｕの近傍部分は、センターピラーインナー１６の断面形状が急激に変化している。

ここで、本実施形態では、上側部分４４及び下側部分４６に対応した部位では、補強ビード３２の立上り面３６の屈曲高さＨを、所定の屈曲高さＨ１に設定している。この立上り面３６の屈曲高さＨとは、一般面３４から補強ビード３２の中間連続面４０までの高さを、一般面３４の法線方向に測った長さをいう。

これに対し、断面急変部４２に対応した部位においては、補強ビード３２の立上り面３６の屈曲高さＨを、上側部分４４あるいは下側部分４６よりも高い屈曲高さＨ２としており（Ｈ２＞Ｈ１）、高さ最大部３６Ａを構成している。さらに、高さ最大部３６Ａの上側には、立上り面３６の屈曲高さＨが、高さ最大部３６Ａから上方にいくに従って漸減された高さ漸減部３６Ｂが形成され、高さ最大部３６Ａの下側にも、下方にいくに従って屈曲高さＨが漸減された高さ漸減部３６Ｃが構成されている。すなわち、補強ビード３２の立上り面３６の屈曲高さＨは、断面急変部４２から離間するに従って漸減されている。そしてこれらにより、センターピラー３０の構造（センターピラー構造）に対し、本実施形態の車体パネル構造１２が構成されている。

なお、図５では、開口１８よりも車両前方側の補強ビード３２のみを示しているが、車両後方側の補強ビード３２にも、同様に高さ最大部３６Ａ及び高さ漸減部３６Ｂ、３６Ｃが形成されている。また、図５では、開口１８の上辺１８Ｕの近傍に生じた断面急変部４２に対応して高さ最大部３６Ａ及び高さ漸減部３６Ｂ、３６Ｃが形成されているが、開口１８の下辺１８Ｌ（図２参照）の近傍にも同様の断面急変部が生じている場合には、これに対応した高さ最大部３６Ａ及び高さ漸減部３６Ｂ、３６Ｃが補強ビード３２に形成されていてもよい。

次に、本実施形態の車体パネル構造１２が適用されたサイドメンバーアウターパネル１４の作用を説明する。

センターピラー３０の下部に対し、図６に矢印Ｆ１で示すように、車幅方向外側から内側へ向かう荷重Ｆ１が作用した場合を考える。このとき、破線で示すように、センターピラー３０の下部が車幅方向内側に湾曲するように変形することが想定される。そして、センターピラーインナー１６には、この変形により、図５に示す上下方向の引張荷重Ｆ２が作用する。

ここで、図７には比較例として、本実施形態のような高さ最大部３６Ａや高さ漸減部３６Ｂが形成されておらず、立上り面３６の屈曲高さＨが略一定とされた補強ビード３２を有するセンターピラーインナー５０が部分的に示されている。この比較例では、断面急変部４２に対応した部位に局所的に大きな応力が作用することになる。この応力によるセンターピラーインナー１６の破断等を防止するためには補強部材等を取り付ける必要があるが、補強部材により部品点数が増加する。また、補強部材の取り付け作業によって、生産性も低下する。

これに対し、本実施形態では、断面急変部４２に対応した部位に高さ最大部３６Ａを構成し、補強ビード３２の立上り面３６の屈曲高さＨを、上側部分４４や下側部分４６よりも高くしている。加えて、本実施形態では、高さ最大部３６Ａの上方及び下方に高さ漸減部３６Ｂ、３６Ｃを構成し、立上り面３６の屈曲高さＨ１を上方及び下方にいくに従って漸減させている。したがって、本実施形態では、断面急変部４２およびその近傍において、実質的に断面高さが高くなっており、断面急変部４２での応力を低減することができる。また、センターピラーインナー１６の下端が、矢印Ｆ２方向、すなわち引張荷重の方向に変形しやすくなっているので、この変形によって、断面急変部４２の応力を分散させることができる。

このようにして、本実施形態では、断面急変部４２に、補強部材等を取り付けることなく、車幅方向外側からの荷重Ｆ１が作用したときの応力を低減あるいは分散させることができ、さらには、センターピラーインナー１６の破断等を抑制することもできる。補強部材等が不要なので、部品点数が増加することはない。補強部材等を取り付ける手間もかからないので、生産性の低下も招かない。

なお、上記では、断面急変部が、開口１８が形成されたことによって生じるものを例に挙げたが、断面急変部は、このようなものに限定されない。たとえば、板材に開口が形成されていなくても、板材の幅が急激に変化していると、断面形状も急激に変化することになり、本発明に係る断面急変部となる。このような場合に、本発明を適用することができる。

また、断面急変部における断面形状の急変の程度も特に限定されるものではないが、外部から荷重が作用した場合に、断面形状の変化に起因して局所的に大きな応力が発生することが予想される部位は、断面急変部に該当する。

高さ最大部３６Ａの屈曲高さＨの具体的数値（特に上側部分４４及び下側部分４６に対応した部位での高さとの差）も特に限定されるものではないが、屈曲高さＨを高くするほど、応力を低減させる効果は高くなる。したがって、高さ最大部３６Ａの周辺の部材との関係等も考慮して、この屈曲高さＨを設定すればよい。高さ漸減部３６Ｂ、３６Ｃにおける、屈曲高さＨが漸減する程度も特に限定されるものではない。

さらに、上記では、本発明の車体パネル構造が適用された車体パネルとして、センターピラーインナー１６を挙げたが、これに限定されない。ただし、センターピラーインナー壱拾六では、その下部に側突等によって大きな荷重が作用することが想定される。また、センターピラーインナー１６の下部には、リトラクタの配設用等に開口が形成されることで断面急変部４２が生じていることが多い。したがって、センターピラーインナー１６に本発明を適用することが好ましい。

このようなピラー構造以外にも、たとえば、車体を構成するロッカ等の部材（車体骨格部材）のパネルに、本発明を適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係るサイドメンバーアウターパネルの全体構成を概略的に示す側面図である。 本発明の一実施形態の車体パネル構造が適用されたセンターピラーインナーを開口の近傍で拡大して示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るセンターピラーを図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に対応する断面で示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るセンターピラーを図１のＩＶ−ＩＶ線に対応する断面で示す断面図である。 本発明の一実施形態の車体パネル構造が適用されたセンターピラーインナーを開口の近傍で拡大して示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るセンターピラーを図１のＶＩ−ＶＩ線に対応する断面で示す断面図である。 比較例のセンターピラーインナーを開口の近傍で拡大して示す斜視図である。

符号の説明

１２ 車体パネル構造
１４ サイドメンバーアウターパネル
１４Ｐ ピラー構成部
１６ センターピラーインナー（車体パネル）
１８ 開口（貫通孔）
２０ リトラクタ
２２ 取付具
２４ センターピラーアウターリインフォースメント
２８ センターピラーヒンジリインフォースメント
３０ センターピラー
３２ 補強ビード
３４ 一般面
３６ 立上り面（屈曲部）
３８ 立上り面
３６Ａ 高さ最大部
３６Ｂ、３６Ｃ 高さ漸減部
４２ 断面急変部

Claims (1)

1. 車体を構成する車体パネルと、
   前記車体パネルに形成され、車両のピラーを構成するピラー構成部と、
   前記車体パネルの前記ピラー構成部に形成され該車体パネルを板厚方向に貫通することで車体パネルに断面急変部を生じさせる貫通孔と、
   前記車体パネルを屈曲させることで前記ピラー構成部の長手方向に沿って形成され、前記断面急変部では屈曲高さが高くなり、該断面急変部から離間する両方向で離間するにしたがって屈曲高さが漸減する屈曲部と、
   を有する車体パネル構造。

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