JP6020290B2 - 車両の側部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の側部車体構造に関し、特に、ピラーがアウタパネルとインナパネルとを備えると共にアウタパネルとインナパネルとの間に配設された補強パネルを備えてなる車両の側部車体構造に関する。

自動車等の車両における車体側部には、ピラーが車体上下方向に延びるように配設されており、該ピラーは一般に、車体外側を構成するアウタパネルと車体内側を構成するインナパネルとによって閉断面構造に形成されている。

ピラーとして、アウタパネルとインナパネルとによって閉断面状に形成した閉断面部内に、アウタパネルに沿った断面略ハット形状の補強パネルを配設して側突に対する曲げ強度を高めるようにしたものも広く使用されている。このような補強パネルに加えて、アウタパネルと補強パネルとで形成された空間に充填部材を配設したものも知られている。

例えば特許文献１と特許文献２には、アウタパネルと補強パネル（レインフォースメントまたはセンタピラースチフナ）とで形成された空間に充填部材（充填材）を配設したセンタピラーが開示されている。

特開２００１−４８０５５号公報 特開２００９−１２０１６１号公報

特許文献２には、アウタパネルと補強パネルとで形成された空間の角部近傍に充填部材が設けられるとともに、補強パネルに充填部材の位置決め段差が形成されることにより、補強パネルのアウタパネル側の面部に凸ビードが形成されることが開示されている（特許文献２の図５（ｂ））。この凸ビードにより、曲げ強度向上効果が得られるようにも思われる。しかし、特許文献２の凸ビードは、位置決め目的であることからも分かるように充填部材と当接するように構成されているため、側突の衝突初期において、初期荷重がアウタパネルから充填部材を介して凸ビードに伝達され、凸ビードが押し潰されて略平坦に変形する、つまり凸ビードの角部がなくなるため、該角部によってもたらされる曲げ強度向上効果が十分に得られないという可能性があった。

そこで、本発明は、ピラーの補強パネルに形成された補強用の凸ビードが押し潰されることなく、側突に対する曲げ強度を確保できる車両の側部車体構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に係る発明は、車体側部に設けられ車体上下方向に延びるピラーが、互いに接合され閉断面構造を構成しているアウタパネル及びインナパネルと、前記アウタパネルと前記インナパネルとの間に配設された補強パネルとを備えてなる車両の側部車体構造であって、前記補強パネルは、前記アウタパネルに沿った断面略ハット状であり、車体上下方向に延びる外面部に、車体外方に突出する突出部が、所定の上下範囲に設けられており、前記突出部は、前記アウタパネル外面部の内壁に対して、所定間隔を空けて配置され、荷重伝達部材が、前記アウタパネルと前記補強パネルの外面部とに当接するとともに、前記突出部を除く部位に設けられていることを特徴とする。ここで、アウタパネルは、２つ以上のパネル部材からなるものであってもよい。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に係る発明において、前記突出部は、前記ピラーに取り付けられるドアのドアヒンジを前記補強パネルに取り付けるために形成されたヒンジ取付部の上方に設けられるとともに、その下端が前記ヒンジ取付部に連続して形成されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記補強パネルの長手方向に直交する断面において、前記補強パネル外面部と前記アウタパネル外面部の内壁との距離をＬ、前記突出部の高さをＨとしたとき、Ｈ／Ｌが０．５以上であることを特徴とする。

以上の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、荷重伝達部材が突出部を除く部位に設けられている、つまり荷重伝達部材が突出部に当接していないので、側突の衝突初期において、初期荷重は、荷重伝達部材及び補強パネルを介してインナパネルに伝達されるが、突出部には伝達されず、衝突初期の次の段階で、アウタパネルから補強パネルの突出部に衝突初期に比して低下した荷重が伝達される。すなわち、衝突初期から所定時間経過後に補強パネルの突出部に荷重を伝達することにより、突出部が押し潰されることなく角部の形状が維持され、曲げ強度向上効果が得られるので、ピラーの曲げ強度を向上させることが可能となる。

また、請求項２に記載の発明によれば、突出部の突出方向がドアヒンジ取付部の膨出方向と同じ方向となるため、上側ヒンジ取付部の上方における補強パネルの絞り深さの変化を緩やかとすることができ、成形不良を生じにくくすることができる。さらに、補強パネルの突出部を上側ヒンジ取付部と連続して形成することにより、突出部と上側ヒンジ取付部との間に段差等が形成されないので、ドアから入力される荷重に対して変形起点となることがないため、補強パネルの板厚を厚くする等の対策をとることなく、つまり軽量な構造でありながら荷重を確実に受け止めることが可能となる。

更に、請求項３に記載の発明によれば、補強パネル外面部と前記アウタパネル外面部の内壁との距離をＬ、前記突出部の高さをＨとしたとき、Ｈ／Ｌを０．５以上とすることにより、突出部の角部を有効に活用できるのでセンタピラーの曲げ強度を良好に向上させることができる。

本発明の実施形態に係る車体側部の側面図。 センタピラーの要部拡大図。 図２におけるＡ−Ａ線に沿った断面図。 図２におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図。 センタピラーの曲げ変形挙動を解析するためのシミュレーションについて説明するための説明図。 Ｈ／Ｌの値と曲げ強度向上率との関係を示すグラフ。 他の実施形態を示す図３相当図。 比較例を示す断面図。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車体側部の側面図、図２は、図１に示す車体のセンタピラーの要部拡大図、図３は、図２におけるＡ−Ａ線に沿ったセンタピラーの断面図、図４は、図２におけるＢ−Ｂ線に沿ったセンタピラーの断面図である。なお、図１、図２において、アウタパネル１０は図示を省略している。

図１に示すように、車体側部１は、車体上部において車体前後方向に延びるルーフレール５と、車体下部において車体前後方向に延びるサイドシル６と、前後のドア開口部３，４の間に位置して車体上下方向に延びるセンタピラー２とを備えている。センタピラー２は、上端がルーフレール５に結合され、下端がサイドシル６に結合されている。

図３に示すように、センタピラー２は、車体外側を構成するアウタパネル１０と、車体内側を構成するインナパネル２０とによって閉断面状に形成されている。アウタパネル１０は、車体前後方向に延びる外面部１１と、外面部１１の車体前後方向における両端部から車幅方向内方に延びる前側縦面部１２及び後側縦面部１３と、両側の縦面部１２，１３の車幅方向内方端部からそれぞれ車体前方向及び車体後方向に延びる前側フランジ部１４及び後側フランジ部１５と、外面部１１と両側の縦面部１２，１３とで形成される両側の角部１６，１７とを備えて断面略ハット状に形成されている。

インナパネル２０は、車体前後方向に延びる内面部２１と、内面部２１の車体前後方向における両端部から車幅方向外方に延びる前側縦面部２２及び後側縦面部２３と、両側の縦壁部２２，２３の車幅方向外方端部からそれぞれ車体前方向及び車体後方向に延びる前側フランジ部２４及び後側フランジ部２５とを備えて断面略ハット状に形成されている。

そして、アウタパネル１０とインナパネル２０とは、前側フランジ部１４，２４同士が接合されると共に後側フランジ部１５，２５同士が接合され、これにより、センタピラー２は、閉断面状に形成されている。

センタピラー２にはまた、アウタパネル１０とインナパネル２０との間にセンタピラー２を補強するための補強パネル３０が配設されている。図４に示すように、補強パネル３０は、アウタパネル１０及びインナパネル２０と同様に車体上下方向に延びるように形成されている。

補強パネル３０は、アウタパネル１０に略沿って配設され、図３に示すように、車体前後方向に延びる外面部３１と、外面部３１の車体前後方向における両端部から車幅方向内方に延びる前側縦面部３２及び後側縦面部３３と、両側の縦壁部３２，３３の車幅方向内方端部からそれぞれ車体前方向及び車体後方向に延びる前側フランジ部３４及び後側フランジ部３５と、外面部３１と両側の縦面部３２，３３とで形成される両側の角部３６，３７とを備えて断面略ハット状に形成されている。

また、補強パネル３０の外面部３１には、図３に示すように、突出部３９が形成されている。突出部３９は、アウタパネル１０に略沿って車体前後方向に延びる突出面部４０と、突出面部４０の車体前後方向における両端部から車幅方向内方に延び、外面部３１の基本面部３８，３８につながる前後の連結面部４１，４１とを備えて断面略コ字状に形成されている。

補強パネル３０は、前側フランジ部３４及び後側フランジ部３５がそれぞれ、アウタパネル１０及びインナパネル２０の前側フランジ部１４，２４及び後側フランジ部１５，２５の間に挟まれた状態で共に接合され、アウタパネル１０とインナパネル２０との間に配設されている。

荷重伝達部材としての前側充填部材５０及び後側充填部材５１は、図３に示すように、アウタパネル１０と補強パネル３０とで形成される空間の前側角部１６，３６と後側角部１７，３７の近傍において、アウタパネル１０の外面部１１と補強パネル３０の外面部３１、アウタパネル１０の両側の角部１６，１７と補強パネル３０の両側の角部３６，３７、およびアウタパネル１０の両側の縦面部１２，１３と補強パネル３０の両側の縦面部３２，３３、のそれぞれに当接するとともに、突出部を除く部位に、つまり突出部３９（突出面部４０、連結面部４１）には当接しないよう設けられている。また、図２に示すように、前側充填部材５０及び後側充填部材５１の車体上下方向の下端は、突出部３９と傾斜部４４とが連続する部分（突出部３９と傾斜部４４との境界）と略同位置まで延びている。

前記充填部材５０，５１は、例えば加熱発泡材とすればよい。この加熱発泡材は、未発泡の状態でシート状をなしていて、接着剤により、補強パネル３０の両側の角部３６，３７近傍の面における、充填部材５０，５１を配設する箇所に貼られる。そして、このシート状の加熱発泡材は、車体の電着塗装工程における車体全体が電着液に浸漬された後の乾燥工程で加熱発泡して、前記空間に充填されることになる。

前側充填部材５０及び後側充填部材５１は、加熱発泡材の発泡倍率や発泡による膨張方向を考慮して、加熱発泡材の形状や貼り付け部位を調節することにより、加熱発泡後に突出部３９（突出面部４０、連結面部４１）に当接しないよう配設されている。両側の充填部材５０，５１が加熱発泡後に突出部３９に当接しないようにする方法としては、上記以外に、補強パネル３０の両側の角部３６，３７と両側の連結面部４１，４１との中間部に、両側の角部３６，３７側がインナパネル２１側に位置するような段差部を設けて、加熱発泡材の膨張を規制するようにしてもよい。また、補強パネル３０の両側の角部３６，３７と両側の連結面部４１，４１との中間部に、位置規制部材を配設して加熱発泡材の膨張を規制するようにしてもよい。

センタピラー２の補強パネル３０の外面部３１における上下方向中央部には、リヤドア（不図示）をセンタピラー２に取り付けるための上側ドアヒンジ（不図示）が、アウタパネル１１を介して取り付けられる上側ヒンジ取付部４２が形成されている。上側ヒンジ取付部４２は、車体前後方向に延びる取付面部４３と、取付面部４３の上端から車体上方に延びる傾斜部４４と、不図示のボルト及びナットが取り付けられる上側ヒンジ取付孔部４５，４５とを備えてアウタパネル１１側に膨出する膨出形状に形成されている。

突出部３９は、図１に示すように、上側ヒンジ取付部４２の上方に設けられるとともに、図２に示すように、その下端が上側ヒンジ取付部４２の傾斜部４４に連続するように形成されている。すなわち、図４に示すように、傾斜部４４と突出部３９とが連続して形成されているために、補強パネル３０の上側ヒンジ取付部４２からその上方にかけての車幅方向の長さの変化が緩やかになっている。ここで、補強パネル３０は、鋼板などの金属製の板状素材を断面略ハット形状にプレス成形加工することにより得られる。その場合、プレス成形の加工方向は、補強パネル３０の車内側から車外側となるが、補強パネル３０の車幅方向の長さの変化が緩やかであれば、絞り深さの変化が緩やかとなるので、プレス成形時のしわ発生等の成形不良を生じにくくなる。

両側の充填部材５０，５１は、図２に示すように、突出部３９の前後両側に設けられるが、突出部３９の長手方向の全範囲にわたって設ける必要はなく、センタピラー２の形状等に応じて、曲げ強度の向上が特に求められる部位にのみ設けてもよい。

次に、車両側突時における作用について説明する。車両の側突により、車幅方向外側から衝突荷重がセンタピラー２のアウタパネル１０に加わると、アウタパネル１０は、衝突初期の初期荷重を両側の充填部材５０，５１及び補強パネル３０の両側の縦面部３２，３３を介してインナパネル２０に伝達する。このとき、補強パネル３０の長手方向の大部分において、図８（比較例）に示すように、両側の充填部材５０，５１が突出部３９に当接していると、初期荷重が両側の充填部材５０，５１を介して突出部３９にも伝達され、突出部３９が押し潰されて、突出面部４０と両側の連結面部４１，４１とで形成される角部が略平坦となり、曲げ強度向上効果が得られず、センタピラー２の曲げ強度が低下する。この場合、補強パネル３０の板厚を厚くする等の車体の重量が増加する対策が必要となり、軽量化の観点からは不利となる。

上記に対して、本実施形態では、初期荷重は、両側の充填部材５０，５１及び補強パネル３０の両側の縦面部３２，３３を介してインナパネル２０に伝達されるが、突出部３９には伝達されない。そして、衝突初期の次の段階で、アウタパネル１０が補強パネル３０に向けて変形してアウタパネル１０が補強パネル３０の突出部３９と当接し、荷重がアウタパネル１０から補強パネル３０の突出部３９に伝達される。この段階では、初期荷重がインナパネル２０に伝達された後であるため、アウタパネル１０から突出部３９に伝達される荷重は低下しており、突出面部４０と両側の連結面部４１，４１とで形成される角部の形状は維持され、曲げ強度向上効果が得られる。すなわち、本実施形態では、衝突初期から所定時間経過後に補強パネル３０の突出部３９に荷重を伝達することにより、突出部３９の形状を維持し、本来の曲げ強度向上効果を得ることができる。

車両側突時に、上側ヒンジ取付部４２にはリヤドアからの荷重が直接入力するため、その上方はセンタピラー２の中で特に荷重が集中する部位であるが、該部位に突出部３９を設けることにより、より一層効果的に曲げ強度を向上させることができる。そして、突出部３９の突出方向は、ドアヒンジ取付部の膨出方向と同じ方向であるため、上側ヒンジ取付部４２の上方における補強パネル３０の絞り深さの変化を緩やかとすることができ、成形不良を生じにくくすることができる。さらに、補強パネル３０の突出部３９を上側ヒンジ取付部４２と連続して形成することにより、突出部３９と上側ヒンジ取付部４２との間に段差等が形成されないので、リヤドアから入力される荷重に対して変形起点となることがないため、補強パネル３０の板厚を厚くする等の対策をとることなく、つまり軽量な構造でありながら荷重を確実に受け止めることが可能となる。

図５は、センタピラーの曲げ変形挙動を解析するためのシミュレーションについて説明するための説明図であり、センタピラーの曲げ変形挙動を解析するのに用いたモデルを示す図である。

具体的には、図５に示すように、所定長さＸ１を有するセンタピラー２００の下面部２００ｂを、この長さＸ１より短い所定距離Ｘ２だけ離間させた２つの固定点２０１で支持させ、２つの固定点２０１の中間位置に対応するセンタピラー２００の上面部２００ａの長手方向における中央部分Ｐ１に上方から圧子２０２を一定速度で下降させ、圧子２０２を介して、車両の衝突時に外部から作用される荷重を模擬した荷重Ｆをセンタピラー２００に付加して、センタピラーの曲げ変形挙動を調べた。そして、荷重Ｆを付加した時に、センタピラー２００にて折れ曲がりが生じるまでに加えることができる最大荷重を算出し、この最大荷重を曲げ強度特性の優劣を評価する目安とした。

図３に示すように、補強パネル３０の外面部３１とアウタパネル１０の外面部１１の内壁１１ａとの距離をＬ、外面部３１の基本面部３８からの突出部３０の高さをＨとして、Ｈの値を変化させたセンタピラー２００に対して上記曲げ試験を行い、補強パネル３０に突出部３９がない場合（Ｈ＝０である場合）を基準にした曲げ強度向上率を算出した。その結果、図６に示すように、Ｈ／Ｌが０．５以上を満たすようにすることが好ましいことが分かった。つまり、突出部３９がない場合（Ｈ／Ｌ＝０）に対して、突出部３９があれば（Ｈ／Ｌが０より大）、曲げ強度は向上するが、Ｈ／Ｌが０．５以上を満たすようにすることで、曲げ強度向上率が大きく向上することから、センタピラー２の曲げ強度をより一層良好に向上させることができる。

ここで、突出部３９とアウタパネル１０との間隔（Ｌ−Ｈ）は、生産性の観点や、通常走行時の両者の当接による異音発生の観点から、所定間隔を確保する必要がある。従って、Ｈ／Ｌの上限は１．０未満となる。上記の所定間隔は、センタピラー２の形状や大きさ等によって異なるが、補強パネル３０の外面部３１の基本面部３８とアウタパネル１０の外面部１１の内壁１１ａとの距離Ｌが５〜１０ｍｍ程度である場合には、所定間隔は１〜２ｍｍ程度である。従って、突出部３９の高さＨは、上記の生産性維持や異音抑制が可能な範囲でできるだけ高くすることが好ましい。

図７は、他の実施形態を示す図３相当図である。図７に示す本実施形態は、第１アウタパネル６０と第２アウタパネル７０とでアウタパネル１０を形成したものである。

第１アウタパネル６０は、図７に示すように、車体前後方向に延びる外面部６１と、外面部６１の車体前後方向における両端部から車幅方向内方に延びる前側縦面部６２及び後側縦面部６３と、両側の縦面部６２，６３の車幅方向内方端部からそれぞれ車体前方向及び車体後方向に延びる前側フランジ部６４及び後側フランジ部６５と、外面部６１と両側の縦面部６２，６３とで形成される両側の角部６６，６７とを備えて断面略ハット状に形成されている。

そして、第１アウタパネル６０とインナパネル２０とは、前側フランジ部６４，２４同士が接合されると共に後側フランジ部６５，２５同士が接合され、これにより、センタピラー２は、閉断面状に形成されている。

センタピラー２にはまた、第１アウタパネル６０とインナパネル２０との間に第２アウタパネル７０が配設されている。図７に示すように、第２アウタパネル７０は、第１アウタパネル６０及びインナパネル２０と同様に車体上下方向に延びるように形成されている。

第２アウタパネル７０は、第１アウタパネル６０に略沿って形成され、図７に示すように、車体前後方向に延びる外面部７１と、外面部７１の車体前後方向における両端部から車幅方向内方に延びる前側縦面部７２及び後側縦面部７３と、両側の縦面部７２，７３の車幅方向内方端部からそれぞれ車体前方向及び車体後方向に延びる前側フランジ部７４及び後側フランジ部７５と、外面部７１と両側の縦面部７２，７３とで形成される両側の角部７６，７７とを備えて断面略ハット状に形成されている。

センタピラー２にはさらに、第２アウタパネル７０とインナパネル２０との間に補強パネル３０が配設されている。図７に示すように、補強パネル３０は、第２アウタパネル７０及びインナパネル２０と同様に車体上下方向に延びるように形成されている。

補強パネル３０は、第２アウタパネル７０に略沿って配設され、図７に示すように、車体前後方向に延びる外面部３１と、外面部３１の車体前後方向における両端部から車幅方向内方に延びる前側縦面部３２及び後側縦面部３３と、外面部３１と両側の縦面部３２，３３とで形成される両側の角部３６，３７とを備えて断面略コ字状に形成されている。また、補強パネル３０の外面部３１には、図７に示すように、突出部３９が形成されている。突出部３９は、第２アウタパネル７０に略沿って車体前後方向に延びる突出面部４０と、突出面部４０の車体前後方向における両端部から車幅方向内方に延び、外面部３１の基本面部３８，３８につながる前後の連結面部４１，４１とを備えて断面略コ字状に形成されている。

補強パネル３０は、後述する充填部材５０，５１が配設されていない位置に、第２アウタパネル７０と当接するように縦面部３２，３３に形成された接合用の座面（不図示）において、第２アウタパネル７０の縦面部７２，７３と接合され、第２アウタパネル７０とインナパネル２０との間に配設されている。

荷重伝達部材としての前側充填部材５０及び後側充填部材５１は、図７に示すように、第２アウタパネル７０と補強パネル３０とで形成される空間の前側角部７６，３６と後側角部７７，３７の近傍において、第２アウタパネル７０の外面部７１と補強パネル３０の外面部３１、第２アウタパネル７０の両側の角部７６，７７と補強パネル３０の両側の角部３６，３７、および第２アウタパネル７０の両側の縦面部７２，７３と補強パネル３０の両側の縦面部３２，３３、のそれぞれに当接するとともに、突出部を除く部位に、つまり突出部３９（突出面部４０、連結面部４１）には当接しないよう設けられている。このように構成しても、その他の構成、作用、効果については先の実施形態と同様であるから、図７において図３と同一の部分には、同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。

本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態では、インナパネル２０を断面略ハット形状の部材で構成したが、パネル部材、つまり平板状の部材から構成してもよい。

また、上記実施形態では、本発明の車両の側部車体構造をセンタピラーに適用したが、フロントピラーやリヤピラー等に適用することも可能である。

また、上記実施形態では、荷重伝達部材としての前側充填部材５０及び後側充填部材５１を加熱発泡性の充填材で構成したが、非発泡性の充填材をアウタパネル１０と補強パネル３０との間に介在させることにより構成してもよい。

また、上記他の実施形態では、荷重伝達部材としての前側充填部材５０及び後側充填部材５１は、第２アウタパネル７０と補強パネル３０とで形成される空間に配設するよう構成したが、これらに加えて、第１アウタパネル６０と第２アウタパネル７０とで形成される空間にも荷重伝達部材としての前側充填部材及び後側充填部材を配設するよう構成してもよい。

以上説明したように、本発明は、ピラーがアウタパネルとインナパネルとを備えると共にアウタパネルとインナパネルとの間に配設された補強パネルを備えてなる車両の側部車体構造について有用である。

１…車体側部
２…センタピラー
５…ルーフレール
６…サイドシル
１０…アウタパネル
１１…アウタパネルの外面部
２０…インナパネル
３０…補強パネル
３１…補強パネルの外面部
３８…基本面部
３９…突出部
４０…突出面部
４１…連結面部
４２…上側ヒンジ取付部
５０…前側充填部材（荷重伝達部材）
５１…後側充填部材（荷重伝達部材）
６０…第１アウタパネル
７０…第２アウタパネル

Claims (3)

1. 車体側部に設けられ車体上下方向に延びるピラーが、互いに接合され閉断面構造を構成しているアウタパネル及びインナパネルと、前記アウタパネルと前記インナパネルとの間に配設された補強パネルとを備えてなる車両の側部車体構造であって、
   前記補強パネルは、前記アウタパネルに沿った断面略ハット状であり、車体上下方向に延びる外面部に、車体外方に突出する突出部が、所定の上下範囲に設けられており、
   前記突出部は、前記アウタパネル外面部の内壁に対して、所定間隔を空けて配置され、
   荷重伝達部材が、前記アウタパネルと前記補強パネルの外面部とに当接するとともに、前記突出部を除く部位に設けられていることを特徴とする車両の側部車体構造。
2. 請求項１記載の車両の側部車体構造において、
   前記突出部は、前記ピラーに取り付けられるドアのドアヒンジを前記補強パネルに取り付けるために形成されたヒンジ取付部の上方に設けられるとともに、その下端が前記ヒンジ取付部に連続して形成されていることを特徴とする車両の側部車体構造。
3. 請求項１又は２記載の車両の側部車体構造において、
   前記補強パネルの長手方向に直交する断面において、前記補強パネル外面部と前記アウタパネル外面部の内壁との距離をＬ、前記突出部の高さをＨとしたとき、Ｈ／Ｌが０．５以上であることを特徴とする車両の側部車体構造。

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