JP2010143333A - フロントピラー - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、特に折り曲げ部の剛性が高いフロントピラーを提供することを課題とする。
【解決手段】フロントピラーアウターパネル１２の内面に溶接されるリンフォースメントパネル１６は、折り曲げ部２２に沿ったスリット２０を有する。リンフォースメントパネル１６を溶接する際に、スリット２０を介して、フロントピラーアウターパネル１２の折り曲げ部１２ｂの内側に隅肉溶接３０する。
【選択図】 図５

Description

この発明は、車両のフロントピラーに係り、特に、バスなどの大型車両の前方ドアの前側に配置されたフロントピラーに関する。

従来、車両のフロントピラーとして、補強のためのリンフォースメントパネルを用いる代わりに、フロントピラーインナーパネルをその長手方向に沿って２分割して、その分割した部位同士を重ねてスポット溶接した構造を有するフロントピラーが知られている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、フロントピラーの内壁にリンフォースメントパネルを重ねて溶接した場合と同様の効果が得られ、フロントピラーの剛性を高めることができる。また、この構造を採用すると、リンフォースメントパネルを省略した分だけフロントピラーを軽量化でき、車両の軽量化に貢献できる。
実開昭６３−１０５５７５号公報

しかし、上述した特許文献１のフロントピラーにおいては、２分割したインナーパネルをそれぞれフロントピラーの閉断面形状に合せて折り曲げて、この折り曲げた部位同士を重ねてスポット溶接しているため、折り曲げ部において２枚のパネル間に微小なすき間が形成されてしまう。このすき間は溶接されないため、例えばねじれ応力が集中してパネルに亀裂を生じ易い。

この発明の目的は、特に折り曲げ部の剛性が高いフロントピラーを提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明のフロントピラーは、内面に補強板を溶接したパイプ状に形成され、上記補強板が、上記フロントピラーの断面形状に合せて折り曲げられた折り曲げ部を有するとともに、この折り曲げ部に沿ったスリットを有し、このスリットを介して上記フロントピラーの内面に隅肉溶接されている。

また、この発明のフロントピラーは、上下方向に延びた折り曲げ部を有するフロントピラーアウターパネルのフランジ部とフロントピラーインナーパネルのフランジ部を溶接して、このパイプ状のフロントピラーアウターパネルおよびフロントピラーインナーパネルの内面に補強板を接触せしめて溶接したフロントピラーであって、上記補強板は、上記フロントピラーアウターパネルの上記折り曲げ部に沿って折り曲げされた折り曲げ部、およびこの折り曲げ部に沿って形成された少なくとも１つのスリットを有し、このスリットを介して上記フロントピラーアウターパネルの折り曲げ部の内側に隅肉溶接される。

上記発明によると、補強板の折り曲げ部に形成したスリットを介して、補強板をフロントピラーの内面に隅肉溶接するようにしたため、２枚のプレートが重なった折り曲げ部のすき間を溶接で埋めることができ、この溶接部分の板厚を厚くすることができ、折り曲げ部の剛性を高めることができる。これにより、例えば、フロントピラーにねじれ応力が加わった場合など、フロントピラーの折り曲げ部に応力が集中することを防止でき、折り曲げ部近くで亀裂を生じる不具合を防止できる。

（請求項１）この発明によると、フロントピラーの折り曲げ部の剛性を高めることができる。

（請求項２）この発明によると、フロントピラーアウターパネルの折り曲げ部の剛性を高めることができ、フロントピラーの剛性を高めることができる。

（請求項３）この発明によると、補強板を設けない場合と比較して折り曲げ部に作用する応力を半分未満にできる。

（請求項４）この発明によると、栓溶接によって応力集中が緩和され、補強板とフロントピラーアウターパネルとの間の密着性、および補強板とフロントピラーインナーパネルとの間の密着性を良好にでき、ねじれ負荷に対する剛性を高めることができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、この発明の実施の形態に係る車両の一例としてのバスの車体フレーム１を左側から見た側面概略図である。

このバスは、前方左側に前方ドア（図示せず）のための開口部２を有する。車体フレーム１は、この開口部２の前側にフロントピラー１０を有する。フロントピラー１０は、後に詳述するように、フロントピラーアウターパネル１２、フロントピラーインナーパネル１４、およびリンフォースメントパネル１６（補強板）を有するパイプ状に形成されている。このフロントピラー１０は、車体の略全高にわたって略鉛直上下方向に延設されている。

図２には、図１のフロントピラー１０の上端部付近の領域Ｒを部分的に拡大した部分拡大斜視図を示してある。図２では、フロントピラー１０のフロントピラーインナーパネル１４の図示を省略してあり、フロントピラーアウターパネル１２のみを図示してある。

これによると、フロントピラーアウターパネル１２の車両後方側の面１２ａには、上述した開口部２の上端側に配置されたスチフナ１８の端部１８ａが突き当てられている。そして、このスチフナ１８の前方端部１８ａがフロントピラーアウターパネル１２の後方面１２ａに溶接Ｗされている。また、スチフナ１８の上方には、鋼板１９（図１）が取り付けられている。

このスチフナ１８は、フロントピラー１０とともに、前方ドアのための比較的大きな開口部２の周囲に設けられるため、車両走行時に車体フレーム１にねじれを生じた際に、スチフナ１８の端部１８ａとフロントピラーアウターパネル１２の後方面１２ａとの間の溶接部分Ｗに比較的大きなねじれ応力が作用する。このとき、フロントピラー１０側の剛性が低いとフロントピラー１０に亀裂を生じてしまう場合がある。

このため、一般に、スチフナ１８が当接されるフロントピラー１０の部位には、補強板としてのリンフォースメントパネル１６（図３）が取り付けられる。リンフォースメントパネル１６は、フロントピラーアウターパネル１２の折り曲げ部１２ｂに合せて折り曲げされた折り曲げ部２２（後述する）を有し、フロントピラーアウターパネル１２の内面側に溶接される。このように、２枚の折り曲げた鋼板を重ねて溶接すると、折り曲げ部１２ｂ、２２の間にすき間が形成される。

つまり、リンフォースメントパネル１６をフロントピラーアウターパネル１２に溶接して補強しても、折り曲げ部にすき間が形成されてしまうため、この部位の剛性が不十分になる。特に、上述したようにスチフナ１８が当接されて溶接される部位では、ねじれ応力が集中するため、この折り曲げ部１２ｂにおいて亀裂を生じる可能性がある。

よって、本実施の形態では、この折り曲げ部１２ｂ、２２の剛性を高めるため、リンフォースメントパネル１６の折り曲げ部２２にスリット２０を形成し、このスリット２０を介して、リンフォースメントパネル１６をフロントピラーアウターパネル１２の内面に溶接するようにした。以下、本願発明のこのような特徴的な構造について、より詳細に説明する。

図３には、この発明の実施の形態に係るリンフォースメントパネル１６の展開図を示してあり、図４には、リンフォースメントパネル１６の外観斜視図を示してある。図３の展開図に示した２本の折り曲げ部２２、２４で紙面奥側にリンフォースメントパネル１６を折り曲げると図４の状態になる。本実施の形態では、リンフォースメントパネル１６の板厚を２．３ｍｍに設計した。

また、図５には、リンフォースメントパネル１６をフロントピラーアウターパネル１２の内面側に溶接した状態の外観斜視図を示してある。また、図６には、リンフォースメントパネル１６をフロントピラーインナーパネル１４の内面にリンフォースメントパネル１６を溶接した状態の外観斜視図を示してある。さらに、図７には、リンフォースメントパネル１６を内部に溶接したフロントピラー１０の断面図を示してある。本実施の形態では、フロントピラーアウターパネル１２およびフロントピラーインナーパネル１４の板厚を１．６ｍｍに設計した。

フロントピラー１０は、図７に示すように、フロントピラーアウターパネル１２のフランジ部１２ｃ、１２ｄと、フロントピラーインナーパネル１４のフランジ部１４ａ、１４ｂと、をそれぞれ溶接して、閉断面形状、すなわちパイプ状に形成されている。そして、このパイプ状の内面にリンフォースメントパネル１６が溶接されている。

フロントピラーアウターパネル１２は、上述した後方面１２ａと車幅方向左側の面１２Ｌとの間で折り曲げされた折り曲げ部１２ｂを有する。この折り曲げ部１２ｂは、上下方向に延びている。また、フロントピラーアウターパネル１２は、リンフォースメントパネル１６を複数個所で栓溶接するための複数の貫通した孔１２ｅを有する。これら複数の孔１２ｅは、図２に示すように、フロントピラーアウターパネル１２の後方面１２ａに２列に並んで上下に離間した４箇所、すなわち合計８箇所に設けられている。

また、フロントピラーインナーパネル１４も、リンフォースメントパネル１６を複数個所で栓溶接するための複数の貫通した孔１４ｃを有する。フロントピラーインナーパネル１４の複数の孔１４ｃは、上下に離間して１列だけ設けられている。

なお、フロントピラーアウターパネル１２とリンフォースメントパネル１６との間の栓溶接の数、およびフロントピラーインナーパネル１４とリンフォースメントパネル１６との間の栓溶接の数は、任意に設計可能であり、少なくとも後述するスリット２０を挟んだ一側でフロントピラーアウターパネル１２とリンフォースメントパネル１６が少なくとも１箇所で栓溶接され、スリット２０を挟んだ他側でフロントピラーインナーパネル１４とリンフォースメントパネル１６が少なくとも１箇所で栓溶接されれば良い。

一方、リンフォースメントパネル１６は、図３乃至図５に示すように、フロントピラーアウターパネル１２の折り曲げ部１２ｂに合せて折り曲げされた折り曲げ部２２を有する。また、リンフォースメントパネル１６は、この折り曲げ部２２と略平行に延びた別の折り曲げ部２４を有する。この別の折り曲げ部２４は、図７に示すように、フロントピラーアウターパネル１２のフランジ部１２ｃとフロントピラーインナーパネル１４のフランジ部１４ａの溶接箇所に対向する。なお、これら折り曲げ部２２、２４も、上下に延びている。

リンフォースメントパネル１６の上述した２箇所の折り曲げ部２２、２４で見かけ上区画された３つの板部２１、２３、２５（図３に展開図を示す）は、それぞれ、図７に示すように、フロントピラーアウターパネル１２の後方面１２ａの内面側、フロントピラーアウターパネル１２の左側面１２Ｌの内面側、およびフロントピラーインナーパネル１４の内面側に面で接触するよう配置される。

そして、リンフォースメントパネル１６の板部２１に接触したフロントピラーアウターパネル１２の複数の孔１２ｅを介してリンフォースメントパネル１６とフロントピラーアウターパネル１２が栓溶接され、リンフォースメントパネル１６の板部２５に接触したフロントピラーインナーパネル１４の複数の孔１４ｃを介してリンフォースメントパネル１６とフロントピラーインナーパネル１４が栓溶接されて、リンフォースメントパネル１６がフロントピラーアウターパネル１２およびフロントピラーインナーパネル１４に溶接される。

このとき、リンフォースメントパネル１６の折り曲げ部２２に沿って形成されたスリット２０を介して、フロントピラーアウターパネル１２の折り曲げ部１２ｂの湾曲内側面に対して隅肉溶接３０がなされ、２枚の鋼板の折り曲げ部１２ｂ、２２間のすき間が少なくとも部分的に埋められる。これにより、折り曲げ部１２ｂ、２２における２枚の鋼板の板厚を厚くすることができ、フロントピラー１０の特に折り曲げ部１２ｂの剛性を高めることができる。

なお、本実施の形態では、図５に示すように、スリット２０の全長にわたって隅肉溶接するのではなく、３つに分割した隅肉溶接３０ａ、３０ｂ、３０ｃを実施したが、隅肉溶接の分割数や長さについては任意に設計可能であり、要求される剛性に応じて変更できる。また、スリット２０の幅や長さ、または形成位置も、任意に設計可能であるが、作業性を考慮して、リンフォースメントパネル１６の全長にわたってスリット２０を形成することは好ましくない。

以上のように、本実施の形態によると、リンフォースメントパネル１６の折り曲げ部２２に形成したスリット２０を介して、フロントピラーアウターパネル１２の折り曲げ部１２ｂの内面側に隅肉溶接するようにしたため、折り曲げ部１２ｂ、２２に形成されるすき間を溶接で埋めることができ、折り曲げ部における２枚の鋼板の板厚を厚くすることができ、折り曲げ部１２ｂ、２２の剛性を高めることができる。

特に、フロントピラーアウターパネル１２に注目すると、車両走行時に車体フレーム１にねじれを生じた場合、フロントピラーアウターパネル１２の折り曲げ部１２ｂを中心にして後方面部１２ａと左側面部１２Ｌとが異なる方向にねじ曲げられるため、折り曲げ部１２ｂには高い応力集中が発生する。このため、本実施の形態のように、折り曲げ部１２ｂの剛性を高めることが有効となる。

また、本実施の形態では、フロントピラーアウターパネル１２およびフロントピラーインナーパネル１４の板厚よりリンフォースメントパネル１６の板厚を厚くしたため、リンフォースメントパネル１６を設けない場合と比較して、フロントピラーアウターパネル１２に作用する応力を半分未満にすることができ、フロントピラー１０の強度および耐久性を高めることができる。

なお、本実施の形態では、フロントピラーアウターパネル１２およびフロントピラーインナーパネル１４の板厚を１．６ｍｍに設計して、リンフォースメントパネル１６の板厚を２．３ｍｍに設計したが、少なくともフロントピラーアウターパネル１２およびフロントピラーインナーパネル１４の板厚よりリンフォースメントパネル１６の板厚を厚くすれば良く、厚さは任意に設定可能である。

また、本実施の形態では、フロントピラーアウターパネル１２およびフロントピラーインナーパネル１４とリンフォースメントパネル１６との間の溶接を栓溶接にしたため、フロントピラー１０にねじれ応力が作用した場合、応力が栓溶接部の円周に沿って均等に伝わることになり、応力集中を緩和できる。また、栓溶接を採用したことにより、溶接量を多くでき、フロントピラーアウターパネル１２およびフロントピラーインナーパネル１４とリンフォースメントパネル１６との間の密着性を向上させることができ、ねじれ負荷に対する協調性を良好にでき、リンフォースメントパネル１６による補強効果を十分に発揮できる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。

例えば、上述した実施の形態では、フロントピラー１０の内面にリンフォースメントパネル１６を溶接して剛性を高めた場合について説明したが、車体フレーム１の他の全てのパイプ構造に対して本願発明を適用できる。

図１は、この発明の実施の形態に係るバスの車体フレームを示す側面概略図である。 図２は、図１の領域Ｒを部分的に拡大して示す外観斜視図である。 図３は、この発明の実施の形態に係るリンフォースメントパネルの展開図である。 図４は、図３のリンフォースメントパネルの外観斜視図である。 図５は、図４のリンフォースメントパネルをフロントピラーアウターパネルの内面に溶接した状態を示す外観斜視図である。 図６は、図４のリンフォースメントパネルをフロントピラーインナーパネルの内面に溶接した状態を示す外観斜視図である。 図７は、図４のリンフォースメントパネルを取り付けたフロントピラーの断面図である。

符号の説明

１…車体フレーム、２…開口部、１０…フロントピラー、１２…フロントピラーアウターパネル、１４…フロントピラーインナーパネル、１６…リンフォースメントパネル、１８…スチフナ、２０…スリット、２８…、２８ｂ…、４２…。

Claims (4)

1. 内面に補強板を溶接したパイプ状のフロントピラーであって、
   上記補強板が、上記フロントピラーの断面形状に合せて折り曲げられた折り曲げ部を有するとともに、この折り曲げ部に沿ったスリットを有し、このスリットを介して上記フロントピラーの内面に隅肉溶接されていることを特徴とするフロントピラー。
2. 上下方向に延びた折り曲げ部を有するフロントピラーアウターパネルのフランジ部とフロントピラーインナーパネルのフランジ部を溶接して、このパイプ状のフロントピラーアウターパネルおよびフロントピラーインナーパネルの内面に補強板を接触せしめて溶接したフロントピラーであって、
   上記補強板は、上記フロントピラーアウターパネルの上記折り曲げ部に沿って折り曲げされた折り曲げ部、およびこの折り曲げ部に沿って形成された少なくとも１つのスリットを有し、このスリットを介して上記フロントピラーアウターパネルの折り曲げ部の内側に隅肉溶接されることを特徴とするフロントピラー。
3. 上記補強板の板厚は、上記フロントピラーアウターパネルの板厚より厚いことを特徴とする請求項２に記載のフロントピラー。
4. 上記補強板は、上記スリットから外れた少なくとも１箇所で上記フロントピラーアウターパネルの内面に栓溶接によって接合されているとともに、この溶接箇所との間に上記スリットを挟む少なくとも１箇所で上記フロントピラーインナーパネルの内面に栓溶接によって接合されていることを特徴とする請求項２に記載のフロントピラー。

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