JP7139826B2 - フロントピラー及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フロントピラー及びその製造方法に関する。

特許文献１は、車両前後方向に離れて配置された前部フロントピラーと後部フロントピラーからなるフロントピラーを開示している。前部フロントピラーは、一体の管状部材をハイドロフォームによって成形したものである。ハイドロフォームとは、管状部材内に水等の流体を注入し、その水圧によって管状部材を膨らませて凹部に押し付ける成形方法である。そして、車両剛性を確保しつつ運転者の車両前方における視認性を向上すべく、前部フロントピラーの断面積が後部フロントピラーの断面積よりも小さくなるようにしている。

特開２００３－２７６６３８号公報

上記特許文献１の構成では、設計の自由度に関して改善の余地が残されている。

本開示の目的は、前部フロントピラーの剛性を確保しつつ、設計の自由度を向上する技術を提供することにある。

本願発明の第1の観点によれば、車両の前後方向に互いに離れて配置された前部フロントピラーと後部フロントピラーを備えたフロントピラーであって、前記前部フロントピラーは、板材の端面同士が接合したパイプ状に構成されており、前記前部フロントピラーは、第１の周長である第１のピラー部分と、前記第１の周長と異なる第２の周長を有する第２のピラー部分と、を有する、フロントピラーが提供される。以上の構成によれば、前記前部フロントピラーの剛性を確保しつつ、設計の自由度を向上することができる。
好ましくは、前記第１の周長は、前記第２の周長よりも短く、前記フロントピラーが前記車両に取り付けられた状態で、前記第１のピラー部分は、前記第２のピラー部分よりも低い位置となる。以上の構成によれば、運転者の車両前方における視認性を向上することができる。
好ましくは、前記前部フロントピラーは、フロントウィンドウガラスの幅方向端部を支持するものであり、前記フロントピラーが前記車両に取り付けられた状態で、前記板材の端面同士が接合した接合部は、前記車両の前後方向又は幅方向において前記車両の内側を向いている。以上の構成によれば、前記車両の衝突時に前記接合部が大きく変形しても、この変形に起因して前記フロントウィンドウガラスが前記前部フロントピラーから外れてしまうことを抑制することができる。
好ましくは、前記前部フロントピラーは、前記フロントウィンドウガラスと対向するフロントウィンドウガラス対向部を有し、前記板材の端面同士が接合した接合部は、前記フロントウィンドウガラス対向部以外の部分に位置している。以上の構成によれば、前記車両の衝突時に前記接合部が大きく変形しても、この変形に起因して前記フロントウィンドウガラスが前記前部フロントピラーから外れてしまうことを抑制することができる。
好ましくは、前記第２の周長は、前記第１の周長の少なくとも１．１倍以上である。以上の構成によれば、設計の自由度を更に向上することができる。
好ましくは、前記第２の周長は、前記第１の周長の少なくとも１．２倍以上である。以上の構成によれば、設計の自由度を更に向上することができる。

本願発明の第２の観点によれば、車両の前後方向に互いに離れて配置された前部フロントピラーと後部フロントピラーを備えたフロントピラーの製造方法であって、板材の端面同士を接合することで異径パイプを形成するステップと、前記異径パイプを液封成形するステップと、を含む、製造方法が提供される。以上の方法によれば、前記前部フロントピラーの剛性を確保しつつ、設計の自由度を向上することができ、また、製造コストが安くなる。

本開示によれば、前記前部フロントピラーの剛性を確保しつつ、設計の自由度を向上することができる。

車両を右前方から見た斜視図である。 前部フロントピラーの斜視図である。 図２のA-A線端面図である。 図２のB-B線端面図である。 図２のC-C線端面図である。 図２のD-D線端面図である。 前部フロントピラーにフロントウィンドウガラスとサブウィンドウガラスが取り付けられた状態を示す端面図である。 前部フロントピラーの製造フローである。 液封成形装置の概略図である。 液封成形の説明図である。 液封成形の説明図である。

以下、図面を参照して、本開示の一実施形態に係るフロントピラーを説明する。図中に示す前後、左右、及び上下は、車両の前後、左右、及び上下にそれぞれ対応している。

図１に示すように、フロントピラー１は、車両２の車室３の前方に設けられている。フロントピラー１は、ルーフパネル４の前部４ａを支持している。以下、車両２は左右対称に構成されるため、図１等に基づき、車両２の右側に配置されたフロントピラー１のみを説明し、車両２の左側に配置されたフロントピラーについては説明を省略する。

フロントピラー１は、前部フロントピラー５と後部フロントピラー６によって構成されている。前部フロントピラー５の長手方向と後部フロントピラー６の長手方向は概ね平行である。前部フロントピラー５と後部フロントピラー６は、何れも、車両２の前後方向及び上下方向に延びている。前部フロントピラー５及び後部フロントピラー６は、車両２の後方に向かうにつれて上に向かうように傾斜して延びている。前部フロントピラー５と後部フロントピラー６は、車両２の前後方向で若干離れて配置されている。具体的には、前部フロントピラー５は、後部フロントピラー６よりも車両２の前側に配置されている。また、前部フロントピラー５は、後部フロントピラー６よりも車幅方向で若干内側に配置されている。

そして、車両２の右側に配置されたフロントピラー１の前部フロントピラー５と、車両２の左側に配置されたフロントピラーの前部フロントピラーの間にフロントウィンドウガラス７が配置されている。また、前部フロントピラー５と後部フロントピラー６の間にサブウィンドウガラス８が配置されている。

ルーフパネル４の左右両側にはルーフサイドレール９（第１の介在部材）が設けられている。ルーフサイドレール９は、車両２の前後方向に延びている。前部フロントピラー５の上端５ａ、及び、後部フロントピラー６の上端６ａは、何れもルーフサイドレール９の前部９ａに固定されている。端的に言えば、前部フロントピラー５と後部フロントピラー６は、ルーフサイドレール９を介して連結されている。前部フロントピラー５の上端５ａと後部フロントピラー６の上端６ａは、直接的に連結されていない。しかしながら、前部フロントピラー５の上端５ａと後部フロントピラー６の上端６ａを直接的に連結してもよい。

車両２の車室３の側方には、フロントピラー１の後部フロントピラー６と、ルーフサイドレール９と、車室３のフロア（不図示）で囲まれたドア開口部１０が形成されている。ドア開口部１０は、フロントドア１１によって開閉可能に構成されている。

次に、図２から図７を参照して、前部フロントピラー５を詳細に説明する。

図２には、前部フロントピラー５の斜視図を示している。前部フロントピラー５は、ルーフサイドレール９に固定される上端５ａと、車両２の前部に固定される下端５ｂと、を有する。本実施形態において前部フロントピラー５は異径パイプを液封成形することで構成されている。前部フロントピラー５は、下端５ｂから上端５ａに向かって順に、第１ピラー部１５ａ、第２ピラー部１５ｂ、第３ピラー部１５ｃ、第４ピラー部１５ｄを含む。第１ピラー部１５ａは、第２ピラー部１５ｂよりも下側に配置されている。第２ピラー部１５ｂは、第３ピラー部１５ｃよりも下側に配置されている。第３ピラー部１５ｃは、第４ピラー部１５ｄよりも下側に配置されている。

図３には、第１ピラー部１５ａの端面図を示している。図４には、第２ピラー部１５ｂの端面図を示している。図５には、第３ピラー部１５ｃの端面図を示している。図６には、第４ピラー部１５ｄの端面図を示している。これらの端面図は、何れも、前部フロントピラー５の長手方向に対して直交する面で前部フロントピラー５を切断して得られる端面図である。

例えば、図３に示すように、前部フロントピラー５は、板材の端面同士を接合したパイプ状に構成されている。図３には、板材の端面同士を接合して成る接合部１６を破線で示している。図３に示すように、前部フロントピラー５の断面は、内周縁１７及び外周縁１８を有する。内周縁１７は、前部フロントピラー５の断面の内周側を区画する閉曲線である。外周縁１８は、前部フロントピラー５の断面の外周側を区画する閉曲線である。以下、本明細書において「周長」とは、外周縁１８の長さを意味するものとする。

以下に示す数値は何れも例示である。本実施形態において、第１ピラー部１５ａ（第１ピラー部分）の周長は、９４．９ｍｍである。第２ピラー部１５ｂの周長は、１０１．１ｍｍである。第３ピラー部１５ｃ（第２ピラー部分）の周長は、１１５．８ｍｍである。第４ピラー部１５ｄの周長は、１００．７ｍｍである。このように前部フロントピラー５は、異径パイプとして構成されている。

第１ピラー部１５ａの周長は、第３ピラー部１５ｃの周長よりも短い。具体的には、第３ピラー部１５ｃの周長は、第１ピラー部１５ａの周長の１．１倍以上である。更に言えば、第３ピラー部１５ｃの周長は、第１ピラー部１５ａの周長の１．２倍以上である。例示の第３ピラー部１５ｃの周長は、第１ピラー部１５ａの周長の約１．２２倍である。

このように前部フロントピラー５を異径パイプとすることで、前部フロントピラー５がストレートパイプである場合と比較して、設計の自由度が高く、意匠性の選択肢を広げることができる。

また、前部フロントピラー５の周長と前部フロントピラー５の運転席から見た投影面積は正の相関関係がある。そして、第３ピラー部１５ｃの周長よりも短い周長を有する第１ピラー部１５ａを第３ピラー部１５ｃよりも下側に配置している。従って、運転席から車両２の前方への視認性を確保することができる。また、第３ピラー部１５ｃのように周長の長い部分を意図的に残すことで、前部フロントピラー５の剛性低下を抑制することができる。

図３から図７に示すように、前部フロントピラー５は、フロントウィンドウガラス７と対向し、フロントウィンドウガラス７を搭載するために平板状とされたフロントガラス対向部５ｆｗを有する。同様に、前部フロントピラー５は、サブウィンドウガラス８と対向し、サブウィンドウガラス８を搭載するために平板状とされたサブガラス対向部５ｓｗを有する。

図３に示すように、第１ピラー部１５ａにおいて、フロントガラス対向部５ｆｗとサブガラス対向部５ｓｗは段差２０を介して互いに連なっている。

図４に示すように、第２ピラー部１５ｂにおいて、フロントガラス対向部５ｆｗとサブガラス対向部５ｓｗは段差２１を介して互いに連なっている。

図５に示すように、第３ピラー部１５ｃにおいて、フロントガラス対向部５ｆｗとサブガラス対向部５ｓｗは段差２２を介して互いに連なっている。

図６に示すように、第４ピラー部１５ｄにおいて、フロントガラス対向部５ｆｗとサブガラス対向部５ｓｗは段差を介することなく連なっている。

そして、図３から図６に示すように、接合部１６は、前部フロントピラー５のうち、フロントガラス対向部５ｆｗ及びサブガラス対向部５ｓｗを除く部分に位置している。換言すれば、フロントガラス対向部５ｆｗ及びサブガラス対向部５ｓｗは、接合部１６を避けた位置に形成されている。このように接合部１６をフロントガラス対向部５ｆｗやサブガラス対向部５ｓｗを避けた位置に形成することで以下の効果が期待できる。即ち、車両２が衝突したことで前部フロントピラー５が曲げ変形又は座屈変形すると、接合部１６に沿って破断が生じて接合部１６が他の部位よりも大きく歪むことが考えられる。仮に、接合部１６にフロントウィンドウガラス７やサブウィンドウガラス８を固定していたとすると、上記の歪みにより固定関係が解除され、フロントウィンドウガラス７やサブウィンドウガラス８が前部フロントピラー５から外れてしまう可能性がある。これに対し、上記のように接合部１６をフロントガラス対向部５ｆｗやサブガラス対向部５ｓｗから避けた位置に形成することで、車両２の衝突時における前部フロントピラー５とフロントウィンドウガラス７との固定関係、前部フロントピラー５とサブウィンドウガラス８との固定関係が損なわれ難くなる。

次に、図７を参照して、前部フロントピラー構造３０を説明する。前部フロントピラー構造３０は、前部フロントピラー５と、フロントウィンドウガラス７と、サブウィンドウガラス８と、前部フロントピラーガーニッシュ３１で構成されている。フロントウィンドウガラス７の車幅方向端部７ａは、前部フロントピラー５のフロントガラス対向部５ｆｗにダムラバー３２及び接着剤３３を介して取り付けられている。車幅方向端部７ａには、車幅方向端部７ａを保護するフロントシール３４が設けられている。サブウィンドウガラス８の前方向端部８ａは、前部フロントピラー５のサブガラス対向部５ｓｗに接着剤３５を介して取り付けられている。前方向端部８ａには、前方向端部８ａを保護するリアシール３６が設けられている。フロントシール３４とリアシール３６は互いに密接して封止効果を発揮している。前部フロントピラー５には、前部フロントピラーガーニッシュ３１がクリップ３７を介して取り付けられている。

次に、図８を参照して、フロントピラー１の製造方法を説明する。ここでは、フロントピラー１のうち前部フロントピラー５のみの製造方法を説明する。後部フロントピラー６の製造方法は任意である。

先ず、第１ピラー部１５ａから第４ピラー部１５ｄの周長に対応した幅を有する板材を用意する。本実施形態において板材の鋼種は、引張強度が５９０ＭＰａ又は１．５ＧＰａである高張力鋼であるがこれに限定されない。

次に、板材をＵ字に曲げ加工する（S100）。次に、板材をＯ字に曲げ加工することで（S110）、板材の端面同士を近接させる。次に、レーザ溶接により、板材の近接した端面同士を接合する(S120)。なお、接合する手段としては、レーザ溶接に代えて超音波溶着であってもよい。これにより、異径パイプが完成する。

次に、１次曲げ（S130）及び２次曲げ（S140）を経て、異径パイプを液封成形により最終的な形状へと成形する（S150）。液封成形後、異径パイプの不要な部分は適宜取り除かれる。

次に、図９から図１１を参照して、液封成形装置１００について説明する。図９は、液封成形装置１００を示している。液封成形装置１００は、上型１０１及び下型１０２から成る金型１０３と、異径パイプ１０４の両端部をシールする一対のシール材１０５と、異径パイプ１０４と一対のシール材１０５を支持する治具１０６と、を備える。液封成形装置１００は、更に、液体タンク１０７と、液体タンク１０７内の液体Ｆを異径パイプ１０４の内部へと圧送するための圧送ポンプ１０８を備える。液封成形装置１００は、更に、異径パイプ１０４内の液体Ｆの圧力を測定する圧力計１０９と、異径パイプ１０４内の液体Ｆを液体タンク１０７に排出するためのリリーフバルブ１１０と、を備える。

次に、液封成形装置１００の作動を説明する。先ず、異径パイプ１０４を上型１０１と下型１０２の間にセットして、異径パイプ１０４の両端部を一対のシール材１０５でシールする。次に、圧送ポンプ１０８を作動させて液体タンク１０７内の液体Ｆを異径パイプ１０４に圧送する。これにより、図１０に示すように、異径パイプ１０４の内部には液体Ｆが充填される。なお、液体Ｆは、例えば水や油であるがこれらに限定されない。

次に、図１１に示すように、下型１０２を上昇させて上型１０１と下型１０２の間で異径パイプ１０４を圧縮させる。このとき、異径パイプ１０４の内部空間の容積が減少するので、異径パイプ１０４の内部に充填された液体Ｆの内圧が上昇する。そして、金型１０３による圧縮変形と異径パイプ１０４内における液体Ｆの内圧上昇により、異径パイプ１０４は同時に伸び変形し圧縮変形する。それゆえ、高張力鋼のような引張強度が高い鋼種であっても、異径パイプ１０４を問題なく所望の形状へと成形することが可能となる。

なお、板材を最終成形品の形に成形した後に板材の端面同士を突き合わせて溶接して異径パイプにする方法も考えられる。しかしながら、この場合、板材が既に複雑な形状に加工された後なので、板材の端面同士を精度よく突き合わせることは高コストである。これに対し、本実施形態のように板材を先ず異径パイプにしてから具体的な成形を実施することで、製造コストの低減を実現することができる。

また、パイプに液体を充填し、液体の内圧のみで成形するハイドロフォームと呼ばれる成形方法も知られている。しかし、このハイドロフォームはパイプの伸び変形のみに依存して成形する手法であるから、パイプの最終成形品の形状が簡素であるなど限られた条件下でしか採用することができない。もちろん、前部フロントピラー５の形状が簡素であれば、前部フロントピラー５を製造するに際し、液封成形に代えてハイドロフォームを採用してもよい。

以上、本開示の好適な実施形態を説明したが、上記実施形態は以下の特徴を有している。

図１から図６に示すように、フロントピラー１は、車両２の前後方向に互いに離れて配置された前部フロントピラー５と後部フロントピラー６を備えている。前部フロントピラー５は、板材の端面同士が接合したパイプ状に構成されている。前部フロントピラー５は、第１の周長である第１ピラー部１５ａ（第１のピラー部分）と、第１の周長と異なる第２の周長を有する第３ピラー部１５ｃ（第２のピラー部分）と、を有する。以上の構成によれば、前部フロントピラー５の剛性を確保しつつ、設計の自由度を向上することができる。

図３及び図５に示すように、第１ピラー部１５ａの周長（第１の周長）は、第３ピラー部１５ｃの周長（第３の周長）よりも短い。フロントピラー１が車両２に取り付けられた状態で、第１ピラー部１５ａは、第３ピラー部１５ｃよりも低い位置となる。以上の構成によれば、運転者の車両前方における視認性を向上することができる。

図７に示すように、前部フロントピラー５は、フロントウィンドウガラス７の車幅方向端部７ａ（幅方向端部）を支持するものである。フロントピラー１が車両２に取り付けられた状態で、板材の端面同士が接合した接合部１６は、車両２の幅方向において車両２の内側を向いている。以上の構成によれば、車両２の衝突時に接合部１６が大きく変形しても、この変形に起因してフロントウィンドウガラス７が前部フロントピラー５から外れてしまうことを抑制することができる。

なお、フロントピラー１が車両２に取り付けられた状態で、板材の端面同士が接合した接合部１６は、車両２の幅方向において内側を向くことに代えて、車両２の前後方向において内側（つまり後方）を向くようにしてもよい。この場合でも、車両２の衝突時に接合部１６が大きく変形しても、この変形に起因してフロントウィンドウガラス７が前部フロントピラー５から外れてしまうことを抑制することができる。

図７に示すように、前部フロントピラー５は、フロントウィンドウガラス７と対向するフロントガラス対向部５ｆｗ（フロントウィンドウガラス対向部）を有する。板材の端面同士が接合した接合部１６は、フロントガラス対向部５ｆｗ以外の部分に位置している。以上の構成によれば、車両２の衝突時に接合部１６が大きく変形しても、この変形に起因してフロントウィンドウガラス７が前部フロントピラー５から外れてしまうことを抑制することができる。

第３ピラー部１５ｃの周長は、第１ピラー部１５ａの周長の少なくとも１．１倍以上である。以上の構成によれば、設計の自由度を更に向上することができる。

第３ピラー部１５ｃの周長は、第１ピラー部１５ａの周長の少なくとも１．２倍以上である。以上の構成によれば、設計の自由度を更に向上することができる。

また、図８に示すように、フロントピラー１の製造方法は、板材の端面同士を接合することで異径パイプを形成するステップ（S100-S120）と、異径パイプを液封成形するステップ（S150）と、を含む。以上の方法によれば、前部フロントピラー５の剛性を確保しつつ、設計の自由度を向上することができ、また、製造コストが安くなる。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ フロントピラー
２ 車両
３ 車室
４ ルーフパネル
４ａ 前部
５ 前部フロントピラー
５ａ 上端
５ｂ 下端
５ｆｗ フロントガラス対向部
５ｓｗ サブガラス対向部
６ 後部フロントピラー
６ａ 上端
７ フロントウィンドウガラス
７ａ 車幅方向端部
８ サブウィンドウガラス
８ａ 前方向端部
９ ルーフサイドレール
９ａ 前部
１０ ドア開口部
１１ フロントドア
１５ａ 第１ピラー部
１５ｂ 第２ピラー部
１５ｃ 第３ピラー部
１５ｄ 第４ピラー部
１６ 接合部
１７ 内周縁
１８ 外周縁
２０ 段差
２１ 段差
２２ 段差
３０ 前部フロントピラー構造
３１ 前部フロントピラーガーニッシュ
３２ ダムラバー
３３ 接着剤
３４ フロントシール
３５ 接着剤
３６ リアシール
３７ クリップ
１００ 液封成形装置
１０１ 上型
１０２ 下型
１０３ 金型
１０４ 異径パイプ
１０５ シール材
１０６ 治具
１０７ 液体タンク
１０８ 圧送ポンプ
１０９ 圧力計
１１０ リリーフバルブ
Ｆ 液体

Claims (7)

1. 車両の前後方向に互いに離れて配置された前部フロントピラーと後部フロントピラーを備えたフロントピラーであって、
   前記前部フロントピラーは、板材の端面同士が接合したパイプ状に構成されており、
   前記前部フロントピラーは、第１の周長を有する第１のピラー部分と、前記第１の周長と異なる第２の周長を有する第２のピラー部分と、を含む、
   フロントピラー。
2. 請求項１に記載のフロントピラーであって、
   前記第１の周長は、前記第２の周長よりも短く、
   前記フロントピラーが前記車両に取り付けられた状態で、前記第１のピラー部分は、前記第２のピラー部分よりも低い位置となる、
   フロントピラー。
3. 請求項１又は２に記載のフロントピラーであって、
   前記前部フロントピラーは、フロントウィンドウガラスの幅方向端部を支持するものであり、
   前記フロントピラーが前記車両に取り付けられた状態で、前記板材の端面同士が接合した接合部は、前記車両の前後方向又は幅方向において前記車両の内側を向いている、
   フロントピラー。
4. 請求項１又は２に記載のフロントピラーであって、
   前記前部フロントピラーは、フロントウィンドウガラスと対向するフロントウィンドウガラス対向部を有し、
   前記板材の端面同士が接合した接合部は、前記フロントウィンドウガラス対向部以外の部分に位置している、
   フロントピラー。
5. 請求項１から４までの何れか１項に記載のフロントピラーであって、
   前記第２の周長は、前記第１の周長の少なくとも１．１倍以上である、
   フロントピラー。
6. 請求項１から４までの何れか１項に記載のフロントピラーであって、
   前記第２の周長は、前記第１の周長の少なくとも１．２倍以上である、
   フロントピラー。
7. 車両の前後方向に互いに離れて配置された前部フロントピラーと後部フロントピラーを備えたフロントピラーにおける前部フロントピラーの製造方法であって、
   板材の端面同士を接合することで、第１の周長を有する第１のピラー部分と、前記第１の周長と異なる第２の周長を有する第２のピラー部分と、を含む異径パイプを形成するステップと、
   前記異径パイプを液封成形するステップと、
   を含む、
   製造方法。

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