JP5915814B2 - 自動車の車体側部構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体側部構造に関する。

下記特許文献１に記載された自動車の車体側部構造では、インナパネルとサイドボディアウタパネルでサイドボディが構成されている。このサイドボディのフロントピラー部には、フロントピラー補強用の第１のリインフォースメント（フロントピラーアウタリインフォースメント）が内装されている。このフロントピラーアウタリインフォースメントの下端部は、車両後方側へ延長されており、サイドシル部（ロッカ部）に設けられたサイドシルリインフォースメント（ロッカアウタリインフォースメント）の前端部と接合されている。

なお、本願発明に関連するその他の先行技術文献としては、下記特許文献２がある。

特開２０００−２７２５３８号公報 特開２００９−６１９９１号公報

ところで、自動車の前部におけるフロントサイドメンバよりも車幅方向外側の部分が他車両等に対して前面衝突した場合（所謂微小ラップ衝突時）には、フロントサイドメンバの変形によって衝突エネルギを吸収することができない。そのような場合、フロントピラー側へ後退してくる前輪からの過大な荷重が、フロントピラーに入力されることにより、フロントピラーが車両後方側へ倒れ込み、フロントピラーの下端部が結合されたロッカが縦曲げ変形することがある。このようなロッカの縦曲げ変形が支配的になると、ロッカ上部のフランジ接合部が破断し、当該破断の進展によってロッカの変形量が増加する。その結果、車室の変形量が増加してしまう。

本発明は上記事実を考慮し、微小ラップ衝突時における車室の変形を抑制することができる自動車の車体側部構造を得ることを目的とする。

本発明の第１の態様における自動車の車体側部構造は、ロッカの長手方向を長手とする長尺状に形成されて前記ロッカを補強するロッカアウタリインフォースメントと、フロントピラーの長手方向を長手とする長尺状に形成されて前記フロントピラーを補強するリインフォースメント本体を有し、当該リインフォースメント本体の下端部に接合された分割パッチが前記ロッカアウタリインフォースメントの前端部と接合されると共に、前記リインフォースメント本体の下端部と前記分割パッチとによって車両後方側へ延びる後延部が形成され、当該後延部の上部が側面視で円弧状のコーナー部とされており、前記リインフォースメント本体と前記分割パッチとの接合部が前記コーナー部に設けられたフロントピラーアウタリインフォースメントと、を備えている。

第１の態様では、微小ラップ衝突によって後退してくる前輪からの荷重が、フロントピラーに入力された際には、フロントピラーアウタリインフォースメントのリインフォースメント本体と分割パッチとの接合部に応力を集中させることができる。この接合部は、フロントピラーアウタリインフォースメントの下端部に設けられた後延部の上部のコーナー部に設けられているため、当該接合部においてフロントピラーアウタリインフォースメントが変形することにより、フロントピラーアウタリインフォースメントを根元付近で折曲させることができる。これにより、分割パッチを介してロッカアウタリインフォースメントに伝達される曲げモーメントを低減することができるので、ロッカアウタリインフォースメントが縦曲げ変形することを防止又は効果的に抑制できる。その結果、車室の変形を抑制できる。

本発明の第２の態様における自動車の車体側部構造は、第１の態様において、前記リインフォースメント本体と前記分割パッチとの前記接合部では、前記リインフォースメント本体の下端部が前記分割パッチの車体外側に重ね合わされている。

第２の態様では、上記のように構成されているため、フロントピラーアウタリインフォースメントのリインフォースメント本体が、前輪からの荷重によって車両後方側へ倒れ込む際には、分割パッチがリインフォースメント本体に対して車体外側から不用意に干渉しないようにすることができる。これにより、リインフォースメント本体からの荷重が分割パッチを介してロッカアウタリインフォースメントに伝達されることを効果的に抑制できる。

本発明の第３の態様における自動車の車体側部構造は、第１又は第２の態様において、前記分割パッチは、前記コーナー部の後端を跨ぐ状態で配設されている。

第３の態様では、上記のように構成されているため、分割パッチとロッカアウタリインフォースメントとの接合部が不用意に破断することを防止又は効果的に抑制できる。つまり、車両前方側からの荷重がフロントピラーアウタリインフォースメントに入力された際には、上記コーナー部に設けられたリインフォースメント本体と分割パッチとの接合部に応力が集中する。この応力集中箇所から離れたコーナー部の後端を分割パッチが跨いで配設されることにより、分割パッチとロッカアウタリインフォースメントとの接合部に加わる荷重を低減することができる。これにより、先に述べたような効果を得ることができる。

本発明の第４の態様における自動車の車体側部構造は、第１〜第３の何れか１つの態様において、前記分割パッチは、前記リインフォースメント本体の側壁部と接合された外壁部と、該外壁部の上端から車幅方向内側へ延設されて前記リインフォースメント本体の後壁部と接合された上壁部と、該上壁部の車幅方向内側端から上方側へ延設されて前記リインフォースメント本体の後フランジと接合された内壁部とを有する。

第４の態様では、分割パッチが上記のように構成されているため、板金材料を断面クランク状に曲げ加工することにより、容易に分割パッチを製作することができる。

以上説明したように、本発明に係る自動車の車体側部構造では、微小ラップ衝突時における車室の変形を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る自動車の車体側部構造が適用された車体側部の側面図である。 ロッカとフロントピラーとの結合部付近の構成をサイドアウタパネルを省略して車体外側から見た状態で示す斜視図である。 図２のＦ３−Ｆ３線に沿った切断面を拡大して示す拡大断面図である。 図１のＦ４−Ｆ４線に沿った切断面を拡大して示す拡大断面図である。 アウタリインフォースメントロアの分解斜視図である。 （Ａ）は、ロッカが縦曲げ変形した状態を示す模式図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った切断面を拡大して示す模式図である。 （Ａ）は比較例に係る車体側部構造を模式的に示す斜視図であり、（Ｂ）は同車体側部構造のフロントピラーに前輪からの荷重が入力されることにより、ロッカが折れ曲った状態を模式的に示す斜視図である。 （Ａ）本実施形態に係る車体側部構造を模式的に示す斜視図であり、（Ｂ）は、同車体側部構造のフロントピラーに前輪からの荷重が入力されることにより、フロントピラーが根元付近で折れ曲った状態を模式的に示す斜視図である。図である。 本実施形態に係る車体側部構造において、ロッカの縦曲げ変形が抑制されることにより、ロッカのオープニングフランジの破断が防止された状態を説明するための図３に対応した断面図である。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る自動車の車体側部構造１０について、図１〜図９に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＯＵＴは、車両の前方向（進行方向）、上方向、車幅方向の外側をそれぞれ示している。以下、単に前後、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下を示すものとする。

（構成）
図１に示されるように、車体側部構造１０は、車体下部の両サイドにおいて車両前後方向に延在するロッカ１２と、ロッカ１２の前端部に結合されたフロントピラー１４とを備えている。フロントピラー１４は、ロッカ１２の前端部から車両上方へ延びるフロントピラーロア１４Ａと、フロントピラーロア１４Ａの上端部から車両後方斜め上方へ延びるフロントピラーアッパ１４Ｂとによって構成されている。フロントピラーロア１４Ａの車両前方には、ホイールハウス１６が形成されており、当該ホイールハウス１６内には、前輪１８が配設されている。

ロッカ１２及びフロントピラー１４は、車体骨格を成す閉断面状の部材であり、図示しないルーフサイドレール及びセンタピラー（Ｂピラー）と共に乗員乗降用のドア開口部２０を形成している。このドア開口部２０は、車室２２の側部に形成されており、図示しないサイドドアによって開閉される構成になっている。

ロッカ１２及びフロントピラー１４の車幅方向外端の外壁は、共通化された大型プレス部品であるサイドアウタパネル２４によって構成されている。なお、図示は省略するが、ロッカ１２及びルーフサイドレールは、リヤピラー（Ｃピラー）まで至っている。

図２には、ロッカ１２とフロントピラー１４との結合部付近の構成が、サイドアウタパネル２４を省略して車体外側から見た斜視図にて示されている。この図２に示される如く、ロッカ１２は、ロッカアウタリインフォースメント２６を備えている。ロッカアウタリインフォースメント２６は、ロッカ１２の長手方向を長手とする長尺状に形成されてロッカ１２を補強する高強度の板金製の部材であり、図３に示される如く、車両前後方向から見て車幅方向内向きに開口した断面ハット形状を成している。

具体的には、ロッカアウタリインフォースメント２６は、側壁部２６Ａの車両上下端から車幅方向内向きに上壁部２６Ｂ及び下壁部２６Ｃが延設されると共に、該上壁部２６Ｂ及び下壁部２６Ｃの車幅方向内端から上フランジ２６Ｄ及び下フランジ２６Ｅが張り出されて構成されている。このロッカアウタリインフォースメント２６の内側には、車両前後方向から見て車幅方向内向きに開口した断面ハット形状を成す補強板２８が接合されている。

上記ロッカアウタリインフォースメント２６の車幅方向内側には、ロッカインナパネル３０が設けられている。ロッカインナパネル３０は、ロッカ１２の車幅方向内側部を構成する板金製の部材であり、車両前後方向から見て車幅方向外向きに開口した断面ハット形状を成している。具体的には、ロッカインナパネル３０は、側壁部３０Ａの車両上下端から車幅方向外向きに上壁部３０Ｂ及び下壁部３０Ｃが延設されると共に、該上壁部３０Ｂ及び下壁部３０Ｃの車幅方向内端から上フランジ３０Ｄ及び下フランジ３０Ｅが張り出されて構成されている。このロッカインナパネル３０の内側には、車両前後方向から見て車幅方向外向きに開口した断面ハット形状を成す補強板３２が接合されている。

上述したロッカアウタリインフォースメント２６とロッカインナパネル３０とは、上フランジ２６Ｄ、３０Ｄが互いに重ね合わされてスポット溶接等の手段により接合されると共に、下フランジ２６Ｅ、３０Ｅが互いに重ね合わされてスポット溶接等の手段により接合されている。これにより、ロッカアウタリインフォースメント２６とロッカインナパネル３０とによって閉断面が形成されている。なお、図３ではサイドアウタパネル２４の図示を省略している。また、以下の説明では、上フランジ２６Ｄと上フランジ３０Ｄとの接合部を、「オープニングフランジ３３」と称する。

一方、フロントピラー１４は、図２に示される如く、フロントピラーアウタリインフォースメント３４を備えている。このフロントピラーアウタリインフォースメント３４は、フロントピラー１４の長手方向を長手とする長尺状に形成されてフロントピラー１４を補強する高強度の板金製の部材である。このフロントピラーアウタリインフォースメント３４は、アウタリインフォースメントロア３６と、アウタリインフォースメントアッパ３８とによって構成されている。アウタリインフォースメントロア３６の上端部には、アウタリインフォースメントアッパ３８の下端部が重ね合わされており、スポット溶接等の手段によって両者が接合されている。

（本実施形態の要部）
ここで、本実施形態では、図２及び図５に示される如く、上記のアウタリインフォースメントロア３６は、リインフォースメント本体４０と分割パッチ４２とが接合されることにより形成された分割構造とされている。リインフォースメント本体４０は、フロントピラーロア１４Ａの長手方向を長手とする長尺状に形成されており、図４に示される如く、車両前後方向から見て車幅方向内向きに開口した断面ハット形状を成している。

具体的には、リインフォースメント本体４０は、側壁部４０Ａの車両前後端から車幅方向内向きに前壁部４０Ｂ及び後壁部４０Ｃが延設されると共に、該前壁部４０Ｂ及び後壁部４０Ｃの車幅方向内端から前フランジ（図示省略）及び後フランジ４０Ｄが張り出されて構成されている。このリインフォースメント本体４０は、前フランジ及び後フランジ４０Ｄがサイドアウタパネル２４とフロントピラーインナパネル４１との間に挟まれて、スポット溶接等の手段により接合されている。なお、リインフォースメント本体４０の前フランジは、図４とは異なる断面に設けられている。

上記のリインフォースメント本体４０では、図２及び図５に示される如く、側壁部４０Ａの後端縁の下部及び後壁部４０Ｃの下部が下方側へ向かうに従い車両後方側へ向かうように湾曲しており、車両前後方向の寸法が下部側で拡大されている。このリインフォースメント本体４０の内側には、図４に示される如く、車両前後方向から見て車幅方向内向きに開口した断面ハット形状を成す補強板４６（ヒンジリインフォースメント）が接合されている。なお、図４において符号４３が付された部材は、サイドドアのヒンジをフロントピラー１４に締結固定するためのナットである。

一方、分割パッチ４２は、リインフォースメント本体４０と同等の板厚の板金材料によって成形された高強度の部材である。この分割パッチ４２は、図２及び図５に示される如く、ロッカアウタリインフォースメント２６の側壁部２６Ａの車幅方向外側に配置された外壁部４２Ａと、外壁部４２Ａの上端から車幅方向内側へ延設された上壁部４２Ｂと、上壁部４２Ｂの車幅方向内側端から上方側へ延設された内壁部４２Ｃとによって構成されている。

外壁部４２Ａは、ロッカアウタリインフォースメント２６の側壁部２６Ａの車幅方向外側面に重ね合わされており、スポット溶接等の手段によって側壁部２６Ａと接合されている。上壁部４２Ｂは、ロッカアウタリインフォースメント２６の上壁部２６Ｂの上面に重ね合わされており、スポット溶接等の手段によって上壁部２６Ｂと接合されている。内壁部４２Ｃは、ロッカアウタリインフォースメント２６の上フランジ２６Ｄの車幅方向外側面に重ね合わされており、該上フランジ２６Ｄ及びロッカインナパネル３０の上フランジ３０Ｄと共に３枚合わせの状態でスポット溶接等の手段により接合されている。

上記の分割パッチ４２は、リインフォースメント本体４０の下端部に対して一体的に連続するように形状設定されている。具体的には、分割パッチ４２は、外壁部４２Ａの上端縁の前部及び上壁部４２Ｂの前部が車両前方側へ向かうに従い上方側へ向かうように湾曲しており、車両上下方向の寸法が前部側で拡大されている。この分割パッチ４２の前部の車体外側（ロッカ１２とは反対側）には、図２に示される如く、リインフォースメント本体４０の下端部の後部が重ね合わされており、リインフォースメント本体４０の下端部の後部によって分割パッチ４２の前部が車体外側から覆われている。

分割パッチ４２の外壁部４２Ａの前部は、上壁部４２Ｂ及び内壁部４２Ｃよりも車両前方側へ突出しており、リインフォースメント本体４０の側壁部４０Ａの車幅方向内側面に重ね合わされている。この外壁部４２Ａの前部は、スポット溶接等の手段によって側壁部４０Ａと接合されている。また、上壁部４２Ｂの前部は、リインフォースメント本体４０の後壁部４０Ｃの下面に重ね合わされており、スポット溶接等の手段によって後壁部４０Ｃと接合されている。さらに、内側壁４２Ｃの前部は、リインフォースメント本体４０の後フランジ４０Ｄの車幅方向内側面に重ね合わされており、スポット溶接等の手段によって後フランジ４０Ｄと接合されている。これにより、リインフォースメント本体４０が分割パッチ４２と接合されており、当該分割パッチ４２を介してリインフォースメント本体４０とロッカアウタリインフォースメント２６とが結合されている。

また、リインフォースメント本体４０の側壁部４０Ａの下端部には、車幅方向内側へ膨出した前後一対の膨出部４８、５０が形成されている。前側の膨出部４８は、ロッカアウタリインフォースメント２６の側壁部２６Ａの車幅方向外側面に重ね合わされており、スポット溶接等の手段によって側壁部２６Ａと接合されている。後側の膨出部５０は、分割パッチ４２の外壁部４２Ａの前部と重なる位置に設けられている。この外壁部４２Ａの前部には、膨出部５０と対向する部位に、下端から切り欠かれた切欠部５２が形成されている。この切欠部５２を介して側壁部２６Ａが膨出部５０側へ露出しており、当該露出部分に膨出部５０が重ね合わされて、スポット溶接等の手段により側壁部２６Ａと接合されている。これらの膨出部４８、５０において、リインフォースメント本体４０がロッカアウタリインフォースメント２６と直接接合されている。

上記構成のアウタリインフォースメントロア３６では、図２に示される如く、リインフォースメント本体４０の下端部と分割パッチ４２とによって、車両後方側へ延びる後延部３６Ａ（延長部）が形成されている。この後延部３６Ａの上部は、側面視で車両前方側かつ車両下方側へ凸を成す円弧状のコーナー部５４とされている。そして、本実施形態では、リインフォースメント本体４０と分割パッチ４２との接合部５６（アウタリインフォースメントロア３６の分割ライン）が、上記コーナー部５４の湾曲方向中央部付近に設けられている。また、本実施形態では、分割パッチ４２は、コーナー部５４の後端を跨ぐ状態、すなわち、分割パッチ４２の後端部がコーナー部５４の後端よりも車両後方側へ突出した状態で、配設されている。なお、接合部５６の位置は、上記に限らず、コーナー部５４の範囲内で適宜変更することができる。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

上記構成の自動車の車体側部構造１０では、微小ラップ衝突によって後退してくる前輪１８からの荷重Ｆ（図２参照）が、フロントピラー１４に入力された際には、フロントピラーアウタリインフォースメント３４のリインフォースメント本体４０と分割パッチ４２との接合部５６に応力を集中させることができる。この接合部５６は、フロントピラーアウタリインフォースメント３４の後延部３６Ａの上部のコーナー部５４に設けられているため、当該接合部５６においてフロントピラーアウタリインフォースメント３４が変形することにより、フロントピラーアウタリインフォースメント３４（すなわちフロントピラー１４）を根元付近で折曲させることができる。これにより、分割パッチ４２を介してロッカアウタリインフォースメント２６に伝達される曲げモーメントを低減することができるので、ロッカ１２が縦曲げ変形することを防止又は効果的に抑制できる。その結果、車室２２の変形を抑制できる。

つまり、図６（Ａ）に模式的に示されるように、ロッカ１２が縦曲げ変形すると、当該縦曲げ変形の凹側であるロッカ１２の上部側には、ロッカ１２の最大たわみ箇所の側へ向いた圧縮荷重ＦＣが作用する。この圧縮荷重ＦＣによって、ロッカ１２の断面が図６（Ｂ）に示されるように上下に潰れると、断面の線長（周長）を保つために、ロッカ１２の上部側の幅寸法が増加する。その結果、ロッカ１２上部のオープニングフランジ３３（図３参照：図６（Ａ）及び図６（Ｂ）では図示省略）には、車幅方向に沿った剥離荷重ＦＤが作用する。この剥離荷重ＦＤによって、オープニングフランジ３３の接合打点が破断すると共に、当該破断が進展すると、当該破断箇所の付近でロッカ１２が下方側へ折れ曲り、ロッカ１２の変形量が増加する（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示される比較例参照）。その結果、車室２２の変形量が増加してしまう。なお、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において符号５８が付された部材は、ルーフサイドレールであり、符号６０が付された部材はセンタピラーであり、符号６２が付された部材は、第１フロアクロスメンバである（図８（Ａ）及び図８（Ｂ）においても同様）。

これに対し、本実施形態では、リインフォースメント本体４０と分割パッチ４２との分割構造によって、フロントピラー１２の下端部がピノジョイント化されている（図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示される模式図参照）。これにより、前述した如く、前輪１８からの荷重Ｆによってフロントピラー１４を根元付近で折曲させることができるので、ロッカアウタリインフォースメント２６に伝達される曲げモーメントを低減することができ、ロッカ１２の縦曲げ変形を防止又は効果的に抑制できる（図８（Ｂ）参照）。その結果、図９に示されるように、ロッカ１２のオープニングフランジ３３が破断することを防止又は効果的に抑制することが可能になり、ロッカ１２の変形量を低減することができる。なお、図９では、ロッカ１２の変形前の状態を二点鎖線で示し、変形後の状態を実線で示している。

また、本実施形態では、リインフォースメント本体４０と分割パッチ４２との接合部５６において、リインフォースメント本体４０の下端部が分割パッチ４２の車体外側に重ね合わされている。このため、リインフォースメント本体４０が、前輪１８からの荷重Ｆによって車両後方側へ倒れ込む際には、分割パッチ４２がリインフォースメント本体４０に対して車体外側から不用意に干渉しないようにすることができる。これにより、リインフォースメント本体４０からの荷重が分割パッチ４２を介してロッカアウタリインフォースメント２６に伝達されることを効果的に抑制できる。

さらに、本実施形態では、分割パッチ４２は、コーナー部５４の後端を跨ぐ状態で配設されている。このため、分割パッチ４２とロッカアウタリインフォースメント２６との接合部が不用意に破断することを防止又は効果的に抑制できる。つまり、前輪１８からの荷重Ｆがフロントピラー１４に入力された際には、コーナー部５４に設けられた接合部５６に応力が集中する。この応力集中箇所から離れたコーナー部５４の後端を跨いで分割パッチ４２が配設されることにより、分割パッチ４２とロッカアウタリインフォースメント２６との接合部に加わる荷重を低減することができる。これにより、先に述べたような効果を得ることができる。

また、本実施形態では、分割パッチ４２が外壁部４２Ａと、該外壁部４２Ａの上端から車幅方向内側へ延設された上壁部４２Ｂと、該上壁部４２Ｂの車幅方向内側端から上方側へ延設された内壁部４２Ｃとによって構成されている。このため、板金材料を断面クランク状に曲げ加工することにより、容易に分割パッチ４２を製作することができる。

また、本実施形態では、アウタリインフォースメントロア３６のコーナー部５４の湾曲方向中央部付近において、リインフォースメント本体４０と分割パッチ４２とが分割されているため、リインフォースメント本体４０と分割パッチ４２との成形性を向上させることができる。つまり、アウタリインフォースメントロア３６が本実施形態のように分割構造とされていない場合には、高強度の板金材料によってアウタリインフォースメントロア３６をプレス成形する際に、コーナー部５４の成形精度を向上させることが困難な場合がある。この点、本実施形態の分割構造によれば、リインフォースメント本体４０と分割パッチ４２とにおけるコーナー部５４の構成部分の成形精度を容易に向上させることができる。

以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。

Claims (4)

1. ロッカの長手方向を長手とする長尺状に形成されて前記ロッカを補強するロッカアウタリインフォースメントと、
   フロントピラーの長手方向を長手とする長尺状に形成されて前記フロントピラーを補強するリインフォースメント本体を有し、当該リインフォースメント本体の下端部に接合された分割パッチが前記ロッカアウタリインフォースメントの前端部と接合されると共に、前記リインフォースメント本体の下端部と前記分割パッチとによって車両後方側へ延びる後延部が形成され、当該後延部の上部が側面視で円弧状のコーナー部とされており、前記リインフォースメント本体と前記分割パッチとの接合部が前記コーナー部に設けられたフロントピラーアウタリインフォースメントと、
   を備えた自動車の車体側部構造。
2. 前記リインフォースメント本体と前記分割パッチとの前記接合部では、前記リインフォースメント本体の下端部が前記分割パッチの車体外側に重ね合わされている請求項１に記載の自動車の車体側部構造。
3. 前記分割パッチは、前記コーナー部の後端を跨ぐ状態で配設されている請求項１又は請求項２に記載の自動車の車体側部構造。
4. 前記分割パッチは、前記リインフォースメント本体の側壁部と接合された外壁部と、該外壁部の上端から車幅方向内側へ延設されて前記リインフォースメント本体の後壁部と接合された上壁部と、該上壁部の車幅方向内側端から上方側へ延設されて前記リインフォースメント本体の後フランジと接合された内壁部とを有する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体側部構造。

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