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JP5104264B2 - 自動車のピラー構造 - Google Patents

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Description

本発明は自動車のピラー構造、特に車両側面衝突時のピラーの潰れを抑止して、ピラーの車室内への変形を抑制する自動車のピラー構造に関する。
自動車のピラー構造として、図５に示すセンタピラーを例にとると、センタピラー１は車内側に向けて開口する断面ほぼハット形のアウタパネル１１と、ほぼ平板状またはアウタパネル１１とは逆向きの浅い断面ほぼハット形のインナパネル１２とで閉断面構造をなす。またピラー内部には、アウタパネル１１の内面に沿う断面ほぼハット形で、上下方向にピラーリィンフォースメント２を設けてピラー剛性を強化することがなされる(例えば、特許文献１参照)。
図５において３はセンタピラー１の下端が結合されたロッカーを表す。
ところで、図６に示すように、車両の側面衝突時に相手車両Ｂ(図において、衝突試験に用いるバリヤを表す)のバンパ部と対向するセンタピラー１のピラー下部では、センタピラー１前方のフロントドア開口を開閉するフロントドアＤ１内の下部に前後方向に設置されたインパクトビーム４の後端が位置し、またセンタピラー１後方のリヤドア開口を開閉するリヤドアの前縁をヒンジ結合するヒンジ部材４９が設置されている。
従って側面衝突時、センタピラー１のピラー下部には、インパクトビーム４の後端およびヒンジ部材４９を介して局部的に大きな衝突荷重が入力することとなる。この場合、ピラー上下方向に設置されたピラーリィンフォースメント２では局部的な大きな入力に対して強度が充分とは言えず、図６の仮想線で示すように、上記入力によりピラー下部の断面が崩れて車幅方向に潰れ変形する。そして、いったん潰れ変形が生じると、衝突荷重に対する抗力がなくなり、ピラーの下部がく字形に大きく折れ曲がり、ピラー全体が車幅方向に移動して車室を圧迫するおそれがある。
図６中、７はセンタピラー１の上端が結合されたルーフサイドレール、８はルーフ、９はフロアを表す。
そこで、ピラーリィンフォースメント２の板厚を厚くして剛性を強化することや、特許文献２に記載されたようにピラー内に閉断面を上下に仕切るバルクヘッドを設けて局部的にピラー剛性を強化することが考えられる。
なお特許文献２ではセンタピラーの上下中間部の剛性を強化することが記載されている。
特開２００３−１２７９０１号公報 特開平９−２０２６７号公報
しかしながら、ユーザーの安全意識の高まりに応じて側面衝突時のより高い安全性を確保するために、ピラーリィンフォースメント２の板厚を更に厚くすると車体の重量が増加するといった問題や、ピラー内にバルクヘッドを設置すると構造が複雑となって生産性が低下し生産コストが増加するといった問題がある。
そこで本発明は、構造簡素で生産性が良好な上、重量増加なしにピラー剛性を強化でき、もって側面衝突時の断面崩れを低減して車内側への変形を防ぐ自動車のピラー構造を実現することを課題としてなされたものである。
本発明は自動車の車体側面のドア開口の縦縁に沿って起立し、アウタパネルとインナパネルとで閉断面をなすセンタピラーであって、ピラーの下部には、断面ハット形のアウタパネルの外面部の後半部にリヤドアとヒンジ結合するヒンジ結合部が形成され、上記外面部の前半部がフロントドアの下部に設けられて前後方向に延びるインパクトビームの後端とフロントドアの閉鎖時に車幅方向に対向するセンタピラーにおいて、
上記ヒンジ結合部と上記インパクトビームの後端はほぼ同じ高さ位置に設定し、
センタピラーの下部には上記ヒンジ結合部の高さ位置のアウタパネルの前面部および後面部にこれらの車幅方向全幅にわたりほぼ水平方向に断面コ字形の溝部を形成し、後面部の溝幅は上記ヒンジ結合部の上下幅と同じに設定する（請求項１）。
車両の側面衝突時、相手車両のバンパ部がピラーの下部に衝突すると、ドア内のインパクトビームの後端と対向し、かつリヤドアとヒンジ結合する部位で局部的に大きな衝突荷重が作用するが、荷重作用方向に形成された溝部の稜線部が衝突荷重に対して突っ張ってピラーの潰れを低減する。
またピラーの下部には相手車両の押し込みで曲げ力が作用するが、ピラーの下部は潰れにくいから曲げ力に対して抗力が維持され、く字形に大きく曲げ変形しない。
本発明を自動車のセンタピラーの下部に適用した実施形態を説明する。
図１、図２に示すように、センタピラー１は、車体側面のフロントドア開口Ｆの後縁に沿って起立し、下端を車体側面の下縁に沿って前後方向に延びるロッカー３の前後中間に結合するとともに、上端が車体側面の上縁に沿って前後方向に延びるルーフサイドレール７の前後中間に結合してフロントドア開口Ｆとリヤドア開口Ｒとを区画するように設けてある。
センタピラー１は、車内側に向けて開口する断面ほぼハット形のアウタパネル１１と、車外側に向けて開口する浅い断面ハット形のインナパネル１２とからなり、両パネルの１１,１２の前後両側の側縁フランジをそれぞれ重合結合して閉断面構造をなす。
またセンタピラー１の内部には、アウタパネル１１の内面に沿う断面ハット形のリィンフォースメント２が設置してあり、リィンフォースメント２はその前後両側の側縁フランジがアウタおよびインナパネル１１，１２の側縁フランジと一体に結合してある。センタピラー１の下部は上方の一般部に比べ、下方へ向けて若干前後方向に広幅に形成してある。
図１、図２、図３に示すように、フロントドア開口Ｆを開閉するフロントドアＤ１にはその下部に前後方向にインパクトビーム４が設置してある。そしてその後端４１は、フロントドアＤ１閉鎖時に、センタピラー１のアウタパネル１１の車外側に面する外面部１３の下部の前半部と車幅方向に対向する位置としてある。インパクトビーム４の前端４０はフロントピラー６の下部と対向する位置としてある。
センタピラー１下部の外面部１３下部の後半部には、リヤドア開口Ｒを開閉するリヤドアＤ２の前縁の下端側のヒンジ部材４９(図３)を結合するためのヒンジ結合部１４が形成してある。ヒンジ結合部１４は外面部１３を若干車外側へ膨出せしめた凸部にネジ孔が形成してあり、これにヒンジ部材４９をボルト締めする。上記インパクトビーム４の後端４１はヒンジ結合部１４とほぼ同じ高さ位置としてある。なお、センタピラー１の上下中間部にはヒンジ結合部１４と同様に、リヤドアＤ２の前縁上端側をヒンジ結合するヒンジ結合部１４ａが設けてある。
このようにフロントドアＤ１のインパクトビーム４の後端４１と対向し、かつリヤドアＤ２用のヒンジ結合部１４を備えたセンタピラー１の下部には、フロントドア開口Ｆ側(前方)へ面する前面部１５に、断面ほぼコ字形の浅い溝部５が形成してある。溝部５は前面部１５と外面部１３の境界の屈曲部からインナパネル１２と結合する側縁フランジに至る前面部１５の車幅方向全幅にわたり、ほぼ水平方向に形成してある。これにより溝部５の開口部の両側および底面部の両側にそれぞれ水平方向の稜線部５１，５１が形成される。
また前面部１５の溝部５に対応して、センタピラー１の下部のリヤドア開口Ｒ側（後方)へ面する後面部１６にも車幅方向全幅にわたり、前面部１５の溝部５と同様の溝部５がほぼ同一高さ位置に設けてある。
これら前面部１５および後面部１６の溝部５，５は、上記ヒンジ結合部１４とほぼ同一高さ位置に設定し、かつ後面部１６の溝部５はヒンジ結合部１４の上下幅とほぼ同じにして、ヒンジ結合部１４の後端と連通せしめてある。
車両の側面衝突時、センタピラー１の下部にはフロントドアＤ１のインパクトビーム４の後端４１およびリヤドアＤ２のヒンジ部材４９を介して局部的に衝突荷重が作用する。この場合、センタピラー１の下部では、上記衝突荷重の作用方向に延びる前面部１５および後面部１６の溝部５，５の上下の稜線部５１，５１が衝突荷重を受け止めることによりセンタピラー１下部の潰れ変形は低減される。よって潰れによるセンタピラー１の折れ曲りは抑制される。 (図３（Ｂ）)。
図４の白矢印で示すように、センタピラー１の下部にさらに大きな衝突荷重が作用した場合、図４の示すように、インパクトビームの後端およびヒンジ部材と対向する個所にはこれを中心としてピラー下部をく字状に折り曲げようとする荷重が作用する。しかしながら稜線部５１，５１により潰れ変形が抑制されて、ピラー下部はその断面形状をほぼ維持しながら曲がるから曲げ荷重に対する抗力が急激に低下しない。この場合、ピラー下部の外面部にはピラー軸方向(上下方向)の圧縮力が作用して圧縮される過程で衝突エネルギーを吸収するから、稜線部５１,５１による断面形状維持作用と、上記衝突エネルギー吸収作用とが相まって大きな折れ曲がりの発生が抑制され、車室が大きく圧迫されるのが防止される。
本実施形態では、溝部５を凹状の断面コ字形に形成したが、これに代えて、凸状の断面逆コ字形に形成した山部としてもよい。
またピラー下部のアウタパネルの前面部および後面部に、上下に間隔をおいて車幅方向水平に延びる一対の狭幅のビードを形成し両ビードと両ビード間のパネル面とで断面コ字形の溝部を形成してもよい。
また車両の側面衝突時、相手車両の前面部の高さや形状、バンパ部の高さが異なるから、センタピラー１の下部とともに、図１に示すように、リヤドアＤ２の前縁上部をヒンジ結合するセンタピラー１の上下中間位置のヒンジ結合部１４ａに対応する位置や、フロントドアＤ１の前縁上下をヒンジ結合するフロントピラー６の上下のヒンジ結合部６１,６１に対応する位置や、フロントドアＤ１のインパクトビーム４の前端４０に対応するフロントピラー６の中間位置や、あるいは図略ではあるがフロントドアやリヤドアのドアロックに対するセンタピラーやリヤピラーの中間位置にも本発明の構造を適用することで、より一層車室の安全性が確保され得る。
本発明のピラー構造を適用した自動車の概略側面図である。 本発明を適用した自動車のセンタピラー下部の要部斜視図である。 図３（Ａ），（Ｂ）は本発明のピラー構造を適用した自動車において、側面衝突実験による衝突前(図３（Ａ）)と衝突後(図３（Ｂ）)のセンタピラーを示す概略図である。 大きな衝突荷重が作用したときのセンタピラーの変形を示す概略図である。 従来の自動車のセンタピラー下部の要部斜視図である。 従来構造のセンタピラーの下部における側面衝突実験の変形状態を示す概略図である。
符号の説明
Ｆ，Ｒ ドア開口
１ センタピラー
１１ アウタパネル
１２ インナパネル
１３ 外面部
１４ ヒンジ結合部
１５ 前面部
１６ 後面部
４ インパクトビーム
４１ 後端(端末)
４９ ヒンジ部材
５ 溝部(山部）
５１ 溝部(山部)の稜線部
６ フロントピラー
Ｄ１，Ｄ２ ドア

Claims (1)

  1. 自動車の車体側面のドア開口の縦縁に沿って起立し、アウタパネルとインナパネルとで閉断面をなすセンタピラーであって、ピラーの下部には、断面ハット形のアウタパネルの外面部の後半部にリヤドアとヒンジ結合するヒンジ結合部が形成され、上記外面部の前半部がフロントドアの下部に設けられて前後方向に延びるインパクトビームの後端とフロントドアの閉鎖時に車幅方向に対向するセンタピラーにおいて、
    上記ヒンジ結合部と上記インパクトビームの後端はほぼ同じ高さ位置に設定し、
    センタピラーの下部には上記ヒンジ結合部の高さ位置のアウタパネルの前面部および後面部にこれらの車幅方向全幅にわたりほぼ水平方向に断面コ字形の溝部を形成し、後面部の溝幅は上記ヒンジ結合部の上下幅と同じに設定したことを特徴とする自動車のピラー構造。
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