JPH09254729A - 車両車体の側面衝突対策構造 - Google Patents
車両車体の側面衝突対策構造Info
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Abstract
スペースに余裕があまりない車両においても、側面衝突
時に乗員の安全を確保できるようにする。 【解決手段】 側面衝突にて生ずるセンタピラー各部位
の曲げモーメントに合せてセンタピラー1を最小限必要
とする強度に補強し、サイドシル3のセンタピラー1下
端部結合部位周辺を側面衝突時に内側へ屈曲し易い構造
とし、側面衝突時に、センタピラー1の下部がサイドシ
ル3を内側へ押圧することにより、サイドシル3がフロ
アパネル4を座屈させつつ屈曲変形し、センタピラー1
が上端のサイドレール2との結合部付近を支点として振
り子のように車室内方向へ回動変位するよう構成した。
このセンタピラー1の振り子のような動きで乗員は腰部
付近を内側へ押し込まれ、乗員も振り子のように振られ
るが、胸部付近及び頭部がセンタピラー1に激突してダ
メージを受けるようなことはほとんどなくなる。
Description
される側面衝突対策構造に関するものである。
センタピラーが主要な強度部材(耐衝突部材)として機
能することは、従来より周知であり、センタピラーを複
数のリンフォースメントにより補強,補剛して、側面衝
突時のセンタピラーの変形量を減少させ、乗員を保護す
るようにしたものは従来より種々開発されている(例え
ば実開平4−81887号公報参照)。
ドア等を強化し抗力を増大させることにより、車体側面
から突っ込んでくるバリアをその抗力にて減速させる、
という従来の側面衝突対策構造は、ある程度以上の重量
をもった比較的大型の車両には充分な効果をもたらす。
量が軽くシートに着座した乗員と車体最外側面との間の
スペースに充分な余裕をもたない車両においては、車体
抗力を増強させて乗員の傷害を軽減させようとする方策
だけでは限界があり、対策に要する重量増やコスト増の
わりには効果が少なく、生産性の悪化をまねき、軽量小
型でコストも廉価であるという軽自動車本来の利点を失
ってしまう。又、堅固な車体を構成したにしてもして
も、自重より大きな重量をもつ車両が衝突した場合は、
その慣性エネルギを吸収できずにはじき飛ばされてしま
い、乗員の安全を確保できない、という課題を有してい
る。
小型軽量の車両の側面衝突対策構造を提供することを目
的とするものである。
に、サイドシルを内側へ屈曲変形させつつ、センタピラ
ーがその上端のサイドレールとの結合部付近を支点とし
て振り子のように車室内方向へ回動変位するよう構成し
たものである。
に屈曲変形し易い強度的不連続部を構成して、側面衝突
時に、該強度的不連続部より上方の部分は変形せず、強
度的不連続部より下方の部分が、サイドシルを内側へ屈
曲変形させつつ、該強度的不連続部を支点として振り子
のように車室内方向へ回動変位するよう構成したもので
ある。
内側へ屈曲変形させつつ、センタピラーが上端のサイド
レールとの結合部付近又はセンタピラーのほぼ中央部に
設けた強度的不連続部を支点として振り子のように内側
へ回動変位するよう構成したことにより、センタピラー
の下方部がシート及び該シートに着座している乗員の腰
部付近を内側へ押し込み、乗員が車室内方へ移動する速
度を有するので、車体及びドアが侵入する速度に対し
て、乗員が受ける衝撃が相対的に低減される効果を生
み、更にセンタピラーのほぼ中央部から上部にかけての
部分は車室内方向への変位が非常に少ないかほとんどゼ
ロであるから、軽自動車のように乗員の側外方スペース
に余裕があまりない車両であっても、乗員の胸部付近及
び頭部付近がセンタピラーに激突するようなことはほと
んどなく、側面衝突による乗員の傷害を大幅に軽減でき
る。
を参照して説明する。
1はセンタピラー、2はサイドレール、3はサイドシ
ル、4はフロアパネル、5はルーフブレース、6はルー
フパネルであり、センタピラー1の上端部と下端部はサ
イドレール2とサイドシル3にそれぞれ結合され、フロ
アパネル4の側端部はサイドシル3に接合固着され、ル
ーフパネル6とその下部に設けられる車幅方向のルーフ
ブレース5の各側端部はサイドレール2にそれぞれ固着
される。7はサイドドアである。
ト型断面をなすピラーアウタ11とピラーインナ12と
から閉断面に構成され、該閉断面の内部にピラーリンフ
ォースメントを設けて補強した構造となっているのが一
般的である。そして、側面衝突時に発生するセンタピラ
ー各部位の曲げモーメントは、図2の(A)のような分
布を示すのが普通である。そこで、その曲げモーメント
の分布に合せて、第1ピラーリンフォースメント13と
第2ピラーリンフォースメント14とでセンタピラー1
を最小限必要な強度をもつよう補強している。
は、第1ピラーリンフォースメント13は、ピラーアウ
タ11の内側にほぼ沿うハット型断面をなし、センタピ
ラー1の上端部から下端部まで通る長さを有し、上方部
にシートベルト装置のショルダベルトアンカレッジ部1
3aがピラーインナ12側に部分的に膨出して形成され
る。該ショルダベルトアンカレッジ部13aは、曲げモ
ーメント分布が圧縮から引っ張りへ移る上側のモーメン
ト値がゼロの点にほぼ合せて設定される。
1ピラーリンフォースメント13の内側に接合固着され
るほぼコ字状断面をなし、センタピラー1の上下方向の
ほぼ中央部、即ちサイドドア7の窓肩部の高さ付近のか
なり大きな曲げモーメントを生ずる部位を局部的に補強
するよう構成される。
所定位置に第2ピラーリンフォースメント14を接合固
着し、該第1ピラーリンフォースメント13の両側フラ
ンジをピラーアウタ11とピラーインナ12の接合フラ
ンジに挟み込んでスポット溶接等にて固着することによ
り、第1ピラーリンフォースメント13がピラーアウタ
11にほぼ沿って上端から下端まで通り、かなり大きな
曲げモーメントが生ずる部位が第2ピラーリンフォース
メント14の追加にて特に補強された構造のセンタピラ
ー1が構成される。
との結合部は、センタピラー1に側面衝突荷重が作用し
たとき、センタピラー1の下部に押されてサイドシル3
が車体内側方向へ比較的容易に屈曲するような構成とな
っている。
以下説明する。
1とサイドシルインナ32とからなる閉断面部の内部に
サイドシルリンフォースメント33を設けて補強した構
造となっているが、図3に示すように、サイドシルリン
フォースメント33を前側部分33aと後側部分33b
とに分割し、センタピラー1下端の結合部とその前後の
所定範囲にサイドシルリンフォースメント33が存在し
ない補強の不連続部を形成する。そして、該補強の不連
続部の車両前後方向のほぼ中央部において、センタピラ
ー1の第1ピラーリンフォースメント13をサイドシル
3の断面内にてサイドシルインナ32に接合固着する。
更に、補強の不連続部において、第1ピラーリンフォー
スメント13の接合固着部の前後位置に、サイドシルイ
ンナ32に穴(例えばスポット溶接等の作業穴)32a
を設けて、サイドシル3が該補強の不連続部にて内側に
屈曲変形し易い構造としている。センタピラー1のピラ
ーアウタ11及びピラーインナ12の下端部は、従来通
りサイドシルアウタ31及びサイドシルインナ32にそ
れぞれ接合固着される。
ネル6側端に沿う前後方向閉断面のサイドレール2に結
合されるが、その結合部は、センタピラー1の下部が側
面衝突により内側へ変位したとき、センタピラー1上端
とサイドレール2との結合部付近が支点(回動中心)と
なってセンタピラー1が内側へ回動するような構造とな
っている。
以下説明する。
1とサイドレールインナ22とからなるサイドレール2
のセンタピラー1上端の結合部において、サイドレール
インナ22の内側面には車体外側に凸なる第1ビード部
22aが車体前後方向に向けて形成され、サイドレール
インナ22の下縁フランジから下方に延びるピラーイン
ナ接合面22bにも車体外側に凸なる第2ビード部22
cが第1ビード22aとほぼ平行に形成されている。ピ
ラーインナ12の上部は、サイドレールインナ22との
結合部では上方がT字状に広がり、該ピラーインナ12
を上記ピラーインナ接合面22bを含むサイドレールイ
ンナ22の車室内側の面に接合固着することにより、上
記第1ビード部22aと第2ビード部22cがピラーイ
ンナ12にて車室内側から覆われて互いに平行な上下2
条の箱形断面部が形成され、サイドレール2のセンタピ
ラー上端結合部位の強度,剛性の向上をはかっている。
メント13の上部は、サイドレール2の断面内に延び、
上端部が上記サイドレールインナ22の第1ビード部2
2aの外側に近接対向した状態となっている。第1ピラ
ーリンフォースメント13はサイドレール2の断面内に
入るところでピラーインナ接合面22bにスポット溶接
されるだけで、サイドレール2の断面内ではどこにも結
合されず、サイドレール2とは切り離された構造となっ
ている。従って、センタピラー1に内向きの側面衝突荷
重が入力すると、第1ピラーリンフォースメント13の
上端部分が第1ビード部22aに接触すると共に、第2
ビード部22cの両側部に接触して内側へ押すが、該部
位はビード部22a及び22cとピラーインナ12とで
形成された2条の箱形断面部で補強,補剛されているの
で、サイドレール2は局所的な断面変形を来すことな
く、該荷重はサイドレール2の一般断面部へと伝達,分
散され、センタピラー1は該センタピラー上端とサイド
レール2との結合部付近、例えばルーフブレース5の側
端部を支点として内側へ回動する。
ように、センタピラー1に内向きの側面衝突荷重が入力
すると、センタピラー1は上記のように側面衝突に伴っ
て生ずる曲げモーメントの分布に合せて効果的に補強さ
れているので、センタピラー1自体は変形せず、荷重が
第1ピラーリンフォースメント13の下端部からサイド
シル3のサイドシルインナ32へと入力する。ここで、
前述したようにサイドシル3のセンタピラー下端の結合
部は補強の不連続部で内側に屈曲変形し易い構造となっ
ているので、図1(C)に示すように、サイドシル3は
フロアパネル4を座屈変形させつつ内側へ屈曲変形し、
それに伴ないセンタピラー1はそれ自体が屈曲変形する
ことなく上部のサイドレール2との結合部付近を支点と
して振り子のように内側へ回動し、上記サイドシル3の
屈曲変形,フロアパネル4の座屈変形等により衝突エネ
ルギの吸収が行なわれる。
にて、センタピラー1の下方部及びサイドドア7の下方
部の車室内側への移動量はかなり大きく、その移動によ
ってシート8及び該シート8に着座している乗員の腰部
付近は内側へ押し込まれる。このようにシート8及び乗
員の腰部付近が内方へ押し込まれ乗員が振り子のように
振られることと、センタピラー1及びサイドドア7の車
室内側への移動量が上方にいくほど小となることとに
り、センタピラー1及びサイドドア7等が乗員の胸部付
近や頭部等に激突するようなことがなく、乗員の安全を
確保することができる。
且つ乗員の側外方スペースの余裕があまりない車両で
は、側面衝突エネルギー吸収のための車体(センタピラ
ー)のクラッシュストロークで乗員の安全を確保するこ
とは非常に困難である。又、側面衝突に対し車体抗力を
上げ車体変形を抑制すると、自重が軽量であるために、
衝突車両によって自車が撥ね飛ばされてしまい、乗員に
大きな衝撃を与えることになる。更に又、軽自動車等に
て車体変形が生じないように車体を補強しようとする
と、部品点数が多くなり生産性が悪化しコスト高及び重
量アップをまねき、軽自動車などの例ではメリットがな
くなってしまう。
強を、該センタピラーの各部位で必要な強度性能に合せ
て合理的に行なうことにより、補強過剰部位の廃止によ
る部品点数,生産コスト及び重量の低減をはかると共
に、サイドシル3に補強の不連続部を形成し、該サイド
シル3の補強の不連続部にセンタピラー1の下部を結合
し、側面衝突時に先ずサイドシル3が補強の不連続部に
て内側に屈曲変形してセンタピラー1が上部のサイドレ
ール2との結合部付近を支点として振り子のように内側
へ回動するよう構成したことにより、センタピラー1の
下方部の内側変位にてシート8と乗員の腰部が押されて
乗員も振り子のように内側へ振られ、軽自動車のように
側外方スペースの余裕があまりない車両であっても、衝
突エネルギの吸収が効果的に行なわれると共に、乗員の
少なくとも胸部から頭部にかけては激突を免れ、乗員の
被る傷害を大幅に軽減させることができるものである。
1の補強を、センタピラーの上端から下端まで通る第1
ピラーリンフォースメント13と、側面衝突に伴ない発
生する曲げモーメントのかなり大きい部位を局部的に補
強する第2ピラーリンフォースメント14とで行なった
例を示しているが、センタピラー1の具体的補強手段は
図2に示す構造に限らず、例えば図5に示すように、ピ
ラーリンフォースメントとしてアッパリンフォースメン
ト130とロアリンフォースメント140との2部品を
用い、アッパリンフォースメント130の下方部分とロ
アリンフォースメント140の上方部分とをラップさせ
て固着した構造とし、このラップ代を側面衝突に伴ない
発生するセンタピラーの曲げモーメントの大きい部位に
合せて設定する構成としても良い。この場合、アッパリ
ンフォースメント130に形成されるショルダベルトア
ンカレッジ部130aは、図2の場合と同様に、上方の
曲げモーメント値がゼロの点にほぼ合せて設定する。
位の曲げモーメントの分布が、上記図2(A)に示すも
のとは異なる場合は、第1ピラーリンフォースメント1
3に付加される第2ピラーリンフォースメント14によ
る局部的な補強部位、又は上下のリンフォースメントの
ラップ代によるセンタピラーの局部的な補強部位も、図
2(B)又は図5に示す例とは異なることは当然であ
る。図6は側面衝突にて生ずるセンタピラーの曲げモー
メント分布からサイドドア窓肩部付近の高さ位置から上
方の部位が強度的に厳しい場合の例を示しており、この
場合はセンタピラーの上端部から下端部まで通る第1ピ
ラーリンフォースメント13の上方部分の外側に第2ピ
ラーリンフォースメント14を接合固着して、センタピ
ラーの強度的に厳しい上方部位をショルダベルトアンカ
レッジ部13aを含めて第2ピラーリンフォースメント
14の追加で局部的に補強することにより、側面衝突に
対するセンタピラーの必要強度を得ることができるもの
である。尚、他の特別な目的からセンタピラー1の上方
部分の強度を特に高くしたい場合も、上記図6に示すよ
うな補強構造を採用するものとする。
ものである。
部(サイドドアの窓肩部付近即ちシート8に着座した乗
員の胸部付近にほぼ一致する高さ位置)に第1の強度的
不連続部1aを構成し、該第1の強度的不連続部1aよ
り上方の部分は、図示しないピラーリンフォースメント
によって側面衝突時に屈曲変形しないよう強固に補強さ
れ、該センタピラー1の上端部とサイドレール2とルー
フブレース5との結合部も屈曲変形しないよう強固な結
合構造とし、且つルーフブレース5自体も反力と曲げモ
ーメント等に充分抗し得る強度をもった構造に構成され
る。
的不連続部1aの下方部分の下端寄りの位置(シート8
に着座した乗員の腰部付近かそれよりやや低い高さ位
置)に第2の強度的不連続部1bを設定し、側面衝突時
にセンタピラー1が上記第1の強度的不連続部1a及び
第2の強度的不連続部1bを屈曲点として屈曲変形する
よう構成している。
の具体的構成としては、図示は省略しているが、例えば
実開平6−72787号公報に開示されているように、
センタピラーを補強するピラーリンフォースメントに途
切れ部を設けるとか、或は該ピラーリンフォースメント
(又はピラーリンフォースメントとピラーインナ)に車
両前後方向のビード部を形成する、といった手段等、側
面衝突に伴って発生するセンタピラーの曲げモーメント
に対し他の部分より屈曲変形し易い任意の構成を採用で
きる。尚、センタピラー1の下方部分において、上記第
1及び第2の強度的不連続部1a及び1b以外の部位
は、ほとんど屈曲変形しないようにピラーリンフォース
メントにて補強されている。
の結合部は、前記第1の実施の形態と同様に、側面衝突
時に該結合部にてサイドシル3が内側へ屈曲変形し易い
構造となっている。その具体例としては図3に示すよう
な構造が採用される。
に示すように、センタピラー1とサイドシル3との結合
部付近においてサイドシル3がフロアパネル4を座屈変
形させつつ内側へ屈曲変形し、それに伴ないセンタピラ
ー1の下方部分は第1の強度的不連続部1aを支点とし
て車室内側へ振り子のように回動すると同時に、第2の
強度的不連続部1bにて内側へ折れ曲がり、このサイド
シル3の屈曲変形,フロアパネル4の座屈変形及びセン
タピラー1の折れ曲がり等により衝突エネルギの吸収が
行なわれる。
ような内側への動きにより、シート8及び乗員の腰部付
近はセンタピラー1の下方部及びサイドドア7の下方部
にて内側へ押し込まれ乗員も振り子のように振られる
が、センタピラー1の第1の強度的不連続部1aより上
方の部分は変形しないので、乗員の胸部付近から頭部に
かけてはセンタピラー1との間にある程度のスペースが
確保され、軽自動車のように乗員の側外方スペースに余
裕があまりない車両であっても、乗員の安全を確保でき
る。
近から内側へ折れ曲がって車室内側へ入り込むと、乗員
の胸部付近に激突する虞れがあるが、上記のようにセン
タピラーがその上端部付近或はほぼ中央部を支点として
振り子のように内側へ回動変位する構成を採ったことに
より、乗員は腰部付近をシートと一緒に内側へ押し込ま
れるだけで、センタピラーが乗員の胸部付近から頭部に
かけて激突するようなことがなく、乗員の安全を確保す
ることができるものである。
ように重量が軽量で乗員の側外方スペースにあまり余裕
がない車両の側面衝突対策として極めて効果的である
が、本発明は軽自動車だけでなくあらゆる形式の車両の
側面衝突対策構造として適用できる。
単な構成により、側面衝突時の衝突エネルギを効果的に
吸収できると共に、乗員の側外方スペースにあまり余裕
がない車両であっても、乗員の安全を確保することがで
きるもので、特に軽自動車用の側面衝突対策構造として
極めて大なる効果をもたらし得るものである。
(A)は車両の側面衝突の概略態様を説明する外観斜視
図、(B)は側面衝突前のセンタピラーを含む片側の車
体構造と乗員との位置関係を示す概略縦断正面図、
(C)は側面衝突時の車体の変形と乗員との位置関係を
示す概略縦断正面図である。
で、(A)は側面衝突に伴って生ずるセンタピラー各部
位の曲げモーメントの分布図、(B)はセンタピラーの
縦断正面図、(C)はピラーリンフォースメントの分解
斜視図、(D),(E),(F)及び(G)は(B)の
D−D,E−E,F−F及びG−Gの各断面図である。
との結合構造の一具体例を示す図で、(A)はピラーア
ウタとサイドシルアウタとを取り除いた状態の斜視図、
(B),(C)及び(D)は(A)のB−B,C−C及
びD−Dの各断面図である。
ルとの結合構造の一具体例を示す図で、(A)はピラー
アウタとサイドレールアウタとを取り除いた状態の斜視
図、(B)は(A)のB−B断面図である。
ントの他の構成例を示す分解斜視図である。
トの更に他の構成例を示す図であり、(A)は斜視図、
(B),(C)及び(D)は(A)のB−B,C−C及
びD−Dの各断面図である。
は側面衝突前のセンタピラーを含む片側車体構造と乗員
との位置関係を示す概略縦断正面図、(B)は側面衝突
時の車体の変形と乗員との位置関係を示す概略縦断正面
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 車両の側面衝突時に、センタピラーが、
サイドシルを内側へ屈曲変形させつつ、上端のサイドレ
ールへの結合部付近を支点として車室内方向へ振り子の
ように回動変位するよう構成したことを特徴とする車両
車体の側面衝突対策構造。 - 【請求項2】 請求項1に記載の車両車体の側面衝突対
策構造において、センタピラーは、側面衝突に伴って生
ずるセンタピラー各部位の曲げモーメントの分布に合せ
て、必要強度をもつようピラーリンフォースメントにて
補強され、側面衝突時にセンタピラーが屈曲変形しない
ようになっていることを特徴とする車両車体の側面衝突
対策構造。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の車両車体
の側面衝突対策構造において、サイドレールはサイドレ
ールアウタとサイドレールインナとから閉断面に構成さ
れ、上記サイドレールインナのセンタピラー上部の結合
部位には、外側に凸なるビード部が形成され、該サイド
レールインナの車室側の面にセンタピラーのピラーイン
ナが接合固着されることにより、上記ビード部とピラー
インナとで箱形断面部が形成されて補強,補剛され、ピ
ラーリンフォースメントの上端部がサイドレールの断面
内に延びて上記ビード部に近接対向し、側面衝突時に上
記ピラーリンフォースメントの上端部がビード部に接触
して、荷重をビード部にて形成されている箱形断面部か
らサイドレールの一般断面部へと伝達,分散させて、セ
ンタピラーの室内方向への回動を許容する振り子の支点
を形成するようになっていることを特徴とする車両車体
の側面衝突対策構造。 - 【請求項4】 センタピラーの上下方向のほぼ中央部に
強度的不連続部を構成し、車両の側面衝突時に、センタ
ピラーの上記強度的不連続部より上方の部分及び該上方
の部分とサイドレールとの結合部は変形せず、上記強度
的不連続部より下方の部分が該強度的不連続部を支点と
して、サイドシルを内側へ屈曲変形させつつ、車室内方
向へ振り子のように回動変位するよう構成したことを特
徴とする車両車体の側面衝突対策構造。 - 【請求項5】 請求項4に記載の車両車体の側面衝突対
策構造において、側面衝突時に、センタピラーの強度的
不連続部より下方の部分が該強度的不連続部を支点とし
て車室内方向に振り子のように回動変位する際、該下方
の部分の下端寄りの位置に車室内方向に折れ曲がる第2
の強度的不連続部を構成したことを特徴とする車両車体
の側面衝突対策構造。 - 【請求項6】 請求項1乃至請求項5の何れかに記載の
車両車体の側面衝突対策構造において、サイドシルアウ
タとサイドシルインナとからなる閉断面部の内部にサイ
ドシルリンフォースメントを設けて補強した構造となっ
ているサイドシルの上記サイドシルリンフォースメント
を、前側部分と後側部分とに分割し、該前側部分と後側
部分との間にサイドシルリンフォースメントが存在しな
い補強の不連続部を形成し、該補強の不連続部の車両前
後方向のほぼ中央部にて、サイドシルインナにセンタピ
ラーのピラーリンフォースメントの下端部分を結合した
ことを特徴とする車両車体の側面衝突対策構造。 - 【請求項7】 請求項6に記載のサイドシルの補強の不
連続部の車両前後方向の両端部付近において、サイドシ
ルインナに穴が設けられていることを特徴とする車両車
体の側面衝突対策構造。
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