特許 7525822 車両のピラー構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-23

(45)【発行日】2024-07-31

(54)【発明の名称】車両のピラー構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/04 20060101AFI20240724BHJP

【ＦＩ】

B62D25/04 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020153806

(22)【出願日】2020-09-14

(65)【公開番号】P2022047814

(43)【公開日】2022-03-25

【審査請求日】2023-08-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】安田 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】岡田 雄介

(72)【発明者】

【氏名】野上 貴司

(72)【発明者】

【氏名】今田 光彦

【審査官】大宮 功次

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０６４３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８９７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０１７４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０４０９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１２－００１５６２５（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０２０８５３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－３２６３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９４６３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両側部を上下方向に延び、上部に位置するアッパーピラーと下部に位置するロアピラーとを接続して構成されたピラー部材を有する車両のピラー構造であって、
前記ロアピラーは前記アッパーピラーよりも強度が低い部材で形成され、
前記アッパーピラーと前記ロアピラーとは、互いの接続箇所において締結部材によって締結され、
前記アッパーピラーに沿って上下方向に延び、前記アッパーピラーを支持する第１のリンフォースを備え、
前記第１のリンフォースにおける上部位置において前記アッパーピラーと前記第１のリンフォースとが溶接によって固定され、前記第１のリンフォースにおける下部位置において前記アッパーピラーと前記第１のリンフォースとは固定されていないことを特徴とする車両のピラー構造。

【請求項2】

前記締結部材がボルトであることを特徴とする請求項１に記載の車両のピラー構造。

【請求項3】

前記ピラー部材は、上方に向かって車両後方に傾斜しており、
前記接続箇所のうち車両後方側に位置する前記接続箇所において、前記締結部材のみによって前記アッパーピラーと前記ロアピラーとが締結され、車両前方側に位置する前記接続箇所において前記アッパーピラーと前記ロアピラーとが溶接によって接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両のピラー構造。

【請求項4】

前記アッパーピラーの上部に、シートベルト装置におけるシートベルトアンカーの設置部を補強する第２のリンフォースが備えられ、
前記第１のリンフォースは、前記第２のリンフォースの設置部付近において前記アッパーピラーと溶接により固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両のピラー構造。

【請求項5】

前記第１のリンフォースにおける前記下部位置において、前記アッパーピラーと前記第１のリンフォースとは車幅方向に離間して配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両のピラー構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の車幅方向側部に位置するピラーの構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、強度部材に高張力鋼板（ハイテン材）のような強度の高い部材を使用している車両が増加しており、更に強度の高い超高張力鋼板（スーパーハイテン材）を採用する車両も提供されてきている。
例えば、車両の車幅方向側部に配置されるピラーに、強度の高いハイテン材等を使用することで、ピラーの強度を向上させて特に側突時における安全性を向上させるとともに、車両の軽量化を図ることができる。

【0003】

しかしながら、車両の鋼板の接合部に多く使用されるスポット溶接は、溶接の熱により溶接部の強度が低下する虞があり、特に高張力鋼板においてスポット溶接を行うと溶接個所の強度が大きく低下する虞がある。
そこで、特許文献１では、高張力鋼板を使用した車両のセンターピラーにおいて、インナピラーとアウタピラーとの接合部を覆う補強板を設け、補強板とインナピラーあるいはアウタピラーとを接着材で固定する方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１８７３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、車両のピラーについては、上記特許文献１のように、インナピラーとアウタピラーのように複数の部材を溶接して形成することが一般的である。更に、センターピラーのように車両の客室の側方を上下方向に延びるピラーにおいては、上下に分割した部材を溶接して構成するものもある。
そして、このように上下分割した部材を接続して構成する車両のピラーにおいて、簡単な構成で強度を向上させる車両のピラー構造が要求されている。

【0006】

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、簡単な構成で強度を向上させて側突時における乗員の安全性を向上させる車両のピラー構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の車両のピラー構造は、車両側部を上下方向に延び、上部に位置するアッパーピラーと下部に位置するロアピラーとを接続して構成されたピラー部材を有する車両のピラー構造であって、前記ロアピラーは前記アッパーピラーよりも強度が低い部材で形成され、前記アッパーピラーと前記ロアピラーとは、互いの接続箇所において締結部材によって締結され、前記アッパーピラーに沿って上下方向に延び、前記アッパーピラーを支持する第１のリンフォースを備え、前記第１のリンフォースにおける上部位置において前記アッパーピラーと前記第１のリンフォースとが溶接によって固定され、前記第１のリンフォースにおける下部位置において前記アッパーピラーと前記第１のリンフォースとは固定されていないことを特徴とする。

【0008】

これにより、車両のピラー部材がアッパーピラーとアッパーピラーより強度の低いロアピラーを接続して構成されることで、側突時にロアピラーが屈曲して衝撃を吸収する一方、アッパーピラーの屈曲が抑制されて車内への侵入が抑えられ、乗員を保護することができる。
そして、側突時に大きな負荷を受けるアッパーピラーとロアピラーとの接続箇所において締結部材によって締結されることで、溶接による接続箇所を減少させて、溶接によるアッパーピラーとロアピラーとの接続箇所の強度低下を防止することができる。
更に、ロアピラーとの接続箇所から遠く側突時に大きな負荷を受けにくい第１のリンフォースの上部位置では、例え溶接によってアッパーピラーと第１のリンフォースとの接続箇所の強度が低下していても、当該接続箇所の破断は抑制される。一方、第１のリンフォースの下部位置では溶接による接続が行われないので、例え側突時に大きな負荷を受けたとしても第１のリンフォースの下部位置における第１のリンフォース及びアッパーピラーの破断を抑制することができる。

【0009】

好ましくは、前記締結部材がボルトであるとよい。
これにより、アッパーピラーとロアピラーとをボルトによって締結して接続することができる。
好ましくは、前記ピラー部材は、上方に向かって車両後方に傾斜しており、前記接続箇所のうち車両後方側に位置する前記接続箇所において前記締結部材のみによって前記アッパーピラーと前記ロアピラーとが締結され、車両前方側に位置する前記接続箇所において前記アッパーピラーと前記ロアピラーとが溶接によって接続されているとよい。

【0010】

これにより、ピラー部材が上方に向かって車両後方に傾斜しているので、側突時においてアッパーピラーとロアピラーとの接続箇所のうち車両後方側の接続箇所が大きく負荷を受ける可能性が高くなるが、当該接続箇所をボルトによって締結することで接続箇所の溶接による強度低下を防止して破断を抑制することができる。

【0012】

好ましくは、前記アッパーピラーの上部に、シートベルト装置におけるシートベルトアンカーの設置部を補強する第２のリンフォースが備えられ、前記第１のリンフォースは、前記第２のリンフォースの設置部付近において前記アッパーピラーと溶接により固定されているとよい。
これにより、第１のリンフォース及び第２のリンフォースによって、ピラー部材の上部の強度を向上させることができる。

【0013】

好ましくは、前記第１のリンフォースにおける前記下部位置において、前記アッパーピラーと前記第１のリンフォースとは車幅方向に離間して配置されているとよい。
これにより、車両走行時に第１のリンフォースとアッパーピラーとが接触せずに、きしみ音等の発生を抑制することができる。一方、側突時には、第１のリンフォースはアッパーピラーと接触して荷重を受け、第１のリンフォースの下部位置におけるセンターピラーの強度を向上させることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の車両のピラー構造によれば、側突時にアッパーピラーとロアピラーとの接続部において、溶接による接続箇所を減少させて、溶接による強度低下を抑制することができるので、側突時におけるピラー部材の強度を向上させて破断し難くし乗員の安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る車両のセンターピラーの部品及びその形状を示す斜視図である。

【図2】インナアッパーピラーとインナアウタピラーとの接続部の構造を示す側面図である。

【図3】インナアッパーピラー及びインナリンフォースを車幅方向外側から視た側面図である。

【図4】インナアッパーピラー及びインナリンフォースを車幅方向内側から視た側面図である。

【図5】インナアッパーピラーとインナリンフォースとの上部接続部におけるセンターピラーの横断面図である。

【図6】インナリンフォースの下部におけるセンターピラーの横断面図である。

【図7】側突時におけるセンターピラーの変形例を示す車体の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両１のセンターピラー２の部品及び構造を示す斜視図である。なお、図１では、車両１の左側のセンターピラー２を図示している。
図１に示すように、本発明のピラー構造を採用したセンターピラー２は、横断面がハット型のインナピラー３（ピラー部材）とアウタピラー４とを開口部を合わせて、横断面が箱状になるように構成されている。更に、インナピラー３とアウタピラー４との間には、補強部材として断面がハット型のインナリンフォース５（第１のリンフォース）とヒンジリンフォース６が設けられている。インナピラー３、アウタピラー４、インナリンフォース５及びヒンジリンフォース６といったセンターピラー２の各部品は、超高張力鋼板（スーパーハイテン材）あるいは高張力鋼板（ハイテン材）で形成されている。

【0017】

アウタピラー４及びインナピラー３は、車両１の車幅方向側部において上下方向に延び、車体の上部構造体であるルーフサイドレール７と、車体の下部構造体であるロッカレール８との間を連結するように設けられている。また、アウタピラー４及びインナピラー３は、上方に向かうに伴ってわずかに車両後方に傾斜している。
アウタピラー４は、センターピラー２の車外側の部材であって、上端部がルーフサイドレール７の車外側の部材７ａに溶接によって固定され、下端部がロッカレール８の車外側の部材８ａに溶接によって固定されている。

【0018】

インナピラー３は、センターピラー２の車内側の部材であって、上端部がルーフサイドレール７の車内側の部材７ｂに溶接によって固定され、下端部がロッカレール８の車内側の部材８ｂに溶接によって固定されている。
インナリンフォース５は、インナピラー３の車幅方向外側に隣接して配置され、インナピラー３の上下方向中間部から上端部近傍まで上下方向に延びるように形成されている。

【0019】

ヒンジリンフォース６は、アウタピラー４とインナリンフォース５の間に配置され、アウタピラー４の上端部近傍から下端部近傍まで上下方向に延びるように形成されている。
インナピラー３は、上部に位置するインナアッパーピラー１０（アッパーピラー）と、下部に位置するインナロアピラー１１（ロアピラー）の２つの部材を上下方向に並べて互いに接続して構成されている。

【0020】

インナアッパーピラー１０は、センターピラー２に隣接した車両１の座席に着座した乗員の腰部より上方に位置し、インナロアピラー１１は当該乗員の腰部の上下位置及びその下方に位置する。
また、インナロアピラー１１は、インナアッパーピラー１０よりも強度が低く設定されている。

【0021】

図２は、本実施形態に係るインナアッパーピラー１０とインナロアピラー１１との接続部の構造を示す側面図である。図２は、インナアッパーピラー１０及びインナロアピラー１１を車内側から車幅方向外方に向かって視た図である。
図２に示すように、インナアッパーピラー１０の下部とインナロアピラー１１の上部が重なり合い、当該重なり合った部位であるラップ部１２をスポット溶接１３及びボルト１４（締結部材）によって固定している。

【0022】

ラップ部１２の車両前後方向前部及び中間部では、適宜間隔をおいて数か所、スポット溶接１３によってインナアッパーピラー１０とインナロアピラー１１とが固定されている。一方、ラップ部１２の車両前後方向後部では、例えば２か所ボルト１４によってインナアッパーピラー１０とインナロアピラー１１とが固定されている。
図３は、インナアッパーピラー１０及びインナリンフォース５を車幅方向外側から視た側面図である。図４は、インナアッパーピラー１０及びインナリンフォース５を車幅方向内側から視た側面図である。図５は、インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５との上部接続部におけるセンターピラー２の横断面図である。図６は、インナリンフォース５の下部におけるセンターピラー２の横断面図である。なお、図３は、インナアッパーピラー１０及びインナリンフォース５を、車幅方向外側からわずかに車両後方より視た図である。図５は図３に記載したＡ－Ａ部の断面図である。図６は、図３に記載したＢ－Ｂ部の断面図である。

【0023】

図３～５に示すように、インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５とは、インナリンフォース５の上部位置５ａにおいて、スポット溶接によって互いに固定されている。インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５との溶接部２１は、インナリンフォース５の車両前後方向の両端部近傍を上下方向に各一列、例えば数ｃｍ間隔で並んでいる。

【0024】

インナアッパーピラー１０の上部には、座席３０のシートベルト装置におけるシートベルトアンカーを支持する箇所を補強するためのベルトリンフォース２０（第２のリンフォース）が設けられている。ベルトリンフォース２０は、インナアッパーピラー１０の車両前後方向幅に合わせて車両前後方向に延びる数ｃｍ程度の上下幅の鋼板部材であって、本実施形態では、上下方向に間隔をおいて２か所設けられている。

【0025】

インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５との溶接部２１は、ベルトリンフォース２０より上方に、詳しくは２個のベルトリンフォース２０のうち下方に位置するベルトリンフォース２０よりも上方に位置している。
インナアッパーピラー１０の車両前後方向中央部は、インナリンフォース５側に向かって車幅方向外方に僅かに突出し、この突出部２２がインナリンフォース５の車両前後方向両端部のフランジ部２３の間に挿入されて、インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５との車両前後方向の相対的な位置決めがされている。

【0026】

一方、図３、４、６に示すように、インナリンフォース５の下部位置５ｂにおいては、インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５とは溶接されていない。更に、インナリンフォース５の下部位置５ｂにおいて、インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５とは例えば５ｍｍ程度の間隔Ｌｄをおいて配置されている。
また、インナリンフォース５とヒンジリンフォース６は合わせてアウタピラー４に、上下方向に間隔をおいて数か所、スポット溶接によって位置決め用として固定されている（図６中の溶接部２５）。

【0027】

インナリンフォース５はインナアッパーピラー１０を補強し、センターピラー２の上部を補強する。ヒンジリンフォース６は、センターピラー２全体、特にインナアッパーピラー１０とインナロアピラー１１との接続部を補強する。
インナピラー３とアウタピラー４とは、車両前後方向両端部のフランジ部２６において、スポット溶接によって固定されている。この両端部の各フランジ部２６におけるスポット溶接は、所定間隔（例えば数ｃｍ）の間隔をあけて、インナピラー３及びアウタピラー４上下方向の略全域に亘って行われている。

【0028】

センターピラー２については、例えば以下の手順で製作を行う。
始めに、ベルトリンフォース２０が固定されたインナアッパーピラー１０と、インナロアピラー１１とを、ボルト１４及びスポット溶接１３によって接続して、インナピラー３を製作する。
次に、製作したインナピラー３にインナリンフォース５の上部をスポット溶接で固定する（溶接部２１）。

【0029】

次に、インナピラー３の上端部とルーフレール７の車内側の部材７ｂとを溶接によって固定し、インナピラー３の下端部とロッカレール８の車内側の部材８ｂとを溶接によって固定する。
一方、アウタピラー４とヒンジリンフォース６とをスポット溶接で数か所固定する（溶接部２５）。

【0030】

次に、アウタピラー４の上端部とルーフレール７の車外側の部材７ａとを溶接によって固定し、アウタピラー４の下端部とロッカレール８の車外側の部材８ａとを溶接によって固定する。
最後に、インナピラー３とアウタピラー４の各フランジ部２６をスポット溶接で固定して、センターピラー２の製作及び取り付けを終了する。

【0031】

図７は、側突時におけるセンターピラー２の変形例を示す車体の縦断面図である。
以上のように、本実施形態の車両１のセンターピラー２は、インナピラー３が上部と下部の２分割構造になっており、下部のインナロアピラー１１の強度が上部のインナアッパーピラー１０の強度より低く設定されている。
図７に示すように、センターピラー２付近を側突された場合には、センターピラー２が車幅方向内方に向かって屈曲して衝撃を吸収するが、比較的強度の高いインナアッパーピラー１０は大きく屈曲せず、比較的強度の低いインナロアピラー１１が斜め下方に大きく屈曲する。これにより、センターピラー２に隣接した座席３０に着座する乗員Ｍの腰部より上部に対してインナアッパーピラー１０の接近が抑制されて、乗員Ｍを保護することができる。

【0032】

また、例えインナロアピラー１１が乗員Ｍへ接触したとしても、上半身よりも衝撃耐性の高い腰部に接触するので、安全性を高めることができる。
そして、本実施形態では、インナアッパーピラー１０とインナロアピラー１１とのラップ部１２のうち車両後部において、ボルト１４を使用してインナアッパーピラー１０とインナロアピラー１１とを接続している。これにより、ラップ部１２におけるインナアッパーピラー１０とインナロアピラー１１との接続箇所のうち、スポット溶接個所を低減することができる。

【0033】

ところで、インナアッパーピラー１０及びインナロアピラー１１といったセンターピラー２の各部品は、高張力鋼板で形成されているので、通常の鋼板よりも部品自体の強度は高くなるものの、溶接部におけるＨＡＺ部（熱影響部）では熱影響により強度が低下して破断し易くなる虞がある。特に、側突時に負荷を受けるセンターピラー２において、インナアッパーピラー１０及びインナロアピラー１１との接続部は、負荷を大きく受けて溶接部で破断する可能性がある。

【0034】

本実施形態では、インナアッパーピラー１０とインナロアピラー１１との接続部（ラップ部１２）において、スポット溶接箇所を低減することで、溶接による強度低下を抑制し、当該接続部における強度を向上させることができる。これにより、側突に対するセンターピラー２の強度を向上させて破断し難くして安全性を高めることができる。
また、センターピラー２は車両後方側に傾斜しているので、側突時にインナアッパーピラー１０とインナロアピラー１１との接続部において、車両前方側の部位よりも車両後方側の部位が大きく負荷を受ける。本実施形態では、インナアッパーピラー１０とインナロアピラー１１との接続部であるラップ部１２において、比較的大きく負荷を受けるラップ部１２の車両後方側の部位をボルトによって締結することで破断を抑制し、比較的負荷の小さいラップ部１２の車両前方側の部位についてはスポット溶接によって固定することで、ボルトによって固定するよりも重量及び部品個数の低減を図ることができる。

【0035】

また、センターピラー２には、インナアッパーピラー１０を補強、即ちセンターピラー２の上部を補強するインナリンフォース５が設けられているので、センターピラー２の上部の屈曲が抑制される。したがって、側突時に乗員Ｍに向かうセンターピラー２の侵入が更に抑制される。
側突時において、インナロアピラー１１が屈曲することで、インナアッパーピラー１０においては上部よりも下部に集中して負荷を大きく受ける。本実施形態では、インナアッパーピラー１０とこれを補強するインナリンフォース５との接続を下部で行わないので、インナアッパーピラー１０の下部における溶接による強度低下を抑制し、インナアッパーピラー１０の破断を防止することができる。

【0036】

一方、インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５とは、インナリンフォース５の上部位置でスポット溶接により固定されているので、スポット溶接によりインナアッパーピラー１０の当該溶接部の強度が低下していても側突時における破断が抑制される。また、インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５とは、ベルトリンフォース２０の設置部付近でスポット溶接により固定されているので、ベルトアンカーからの荷重をインナアッパーピラー１０とともにインナリンフォース５で受けることができ、急停車時や軽度な衝突時等においてベルトアンカーから受ける負荷に対するセンターピラー２の強度を向上させることができる。

【0037】

また、インナアッパーピラー１０の下部において、インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５とは５ｍｍ程度の間隔Ｌｄをおいて離間しているので、車両１の通常走行時において、インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５とが接触せずに、きしみ音等の発生を防止することができる。一方、側突時に車幅方向外方から大きな負荷を受けた場合には、インナアッパーピラー１０とインナリンフォース５とが接触して、インナリンフォース５及びインナアッパーピラー１０の両方で荷重を受けてセンターピラー２の強度を向上させることができる。

【0038】

本発明は、上記の実施形態に限定するものではない。
例えば、センターピラー２の各部品の詳細な形状については、適宜変更してもよい。また、車両の右側のセンターピラーに本発明を適用してもよいし、センターピラー２以外の車両のピラーに本発明を適用してもよい。
本発明は、車両の車幅方向側部を上下方向に延びるピラーに広く適用することができる。

【符号の説明】

【0039】

１ 車両
２ センターピラー
３ インナピラー（ピラー部材）
５ インナリンフォース(第１のリンフォース)
１０ インナアッパーピラー（アッパーピラー）
１１ インナロアピラー（ロアピラー）
１４ ボルト（締結部材）
２０ ベルトリンフォース（第２のリンフォース）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】