(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターパネルとインナーパネルとを備えた車両用センターピラー構造の決定方法であって、
該車両用センターピラー構造の決定方法は、
前記アウターパネルと前記インナーパネルとの間に設けるリンフォースメントの形状を決定するリンフォースメント決定工程と、
前記アウターパネルの鋼板強度を選定するアウターパネル選定工程と、
前記インナーパネルの鋼板強度を選定するインナーパネル選定工程とを備え、
前記リンフォースメント決定工程は、
前記リンフォースメントを少なくとも２つの部品からなる分割形状若しくは１つの部品からなる一体形状のどちらかの形状に決定する工程であり、
前記アウターパネル選定工程は、
前記アウターパネルに1180MPa級以上、又は、780MPa以上1180MPa級未満の鋼板を選定する工程であり、
前記インナーパネル選定工程は、
前記リンフォースメント選定工程において分割形状と決定した場合、前記アウターパネル選定工程で選定されたアウターパネルの鋼板強度に拠らず前記インナーパネルに390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を選定する工程であることを特徴とする車両用センターピラー構造の決定方法。
【請求項２】
アウターパネルとインナーパネルとを備えた車両用センターピラー構造の決定方法であって、
該車両用センターピラー構造の決定方法は、
前記アウターパネルと前記インナーパネルとの間に設けるリンフォースメントの形状を決定するリンフォースメント決定工程と、
前記アウターパネルの鋼板強度を選定するアウターパネル選定工程と、
前記インナーパネルの鋼板強度を選定するインナーパネル選定工程とを備え、
前記リンフォースメント決定工程は、
前記リンフォースメントを少なくとも２つの部品からなる分割形状若しくは１つの部品からなる一体形状のどちらかの形状に決定する工程であり、
前記アウターパネル選定工程は、
前記アウターパネルに1180MPa級以上、又は、780MPa以上1180MPa級未満の鋼板を選定する工程であり、
前記インナーパネル選定工程は、
前記リンフォースメント決定工程において一体形状と決定した場合、
前記アウターパネル選定工程で選定されたアウターパネルが1180MPa級以上の鋼板であれば、前記インナーパネルに780MPa級以上の鋼板を選定し、若しくは、
前記アウターパネル選定工程で選定されたアウターパネルが780MPa級以上1180MPa級未満の鋼板であれば、前記インナーパネルに390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を選定する工程であることを特徴とする車両用センターピラー構造の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用センターピラー構造の決定方法、該決定方法に基づいて決定された車両用センターピラー構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の側面の車両前後方向中央位置にはセンターピラーが設けられている。一例として、図２に示す一般的な車両用センターピラー構造１は、アウターパネル３とインナーパネル５と、アウターパネル３の内側に設定されたリンフォースメント７とから構成され、ルーフレール３１とロッカー３３とに接合している。
このような車両用センターピラー構造１は、車両側面からの衝突における側突性能の観点から、曲げに対する強度を向上させつつ、軽量化することが要求されている。曲げに対する強度の向上や強度を確保しつつ軽量化を達成させるため、これまでに数多くの技術が提案・実施されている。
【０００３】
特許文献１には、アウターパネルの特定部位の稜線曲率を規定することで、補強部材を増加させることのない高強度なセンターピラーが開示されている。
特許文献２には、部品点数を少なくしつつ強度を確保するため、インナーパネルが図心よりもアウターパネル側に入り込んで凹形状としたセンターピラー構造が開示されている。
特許文献３には、アウターパネル内にあるリンフォースメントの形状を最適化することで、曲げ強度が高く軽量なセンターピラーのフレーム構造が開示されている。
特許文献４には、アウターパネルの内部に設置するリンフォースメントの設置位置を、アウターパネルの湾曲突出部を跨ぐ位置とすることで強度を向上したセンターピラー構造が開示されている。
特許文献５には、ホットプレスで製造したアウターパネル外部に、ロウ付けで増肉用鋼板（微小リンフォースメント）を固定したセンターピラー構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３５７８１号公報
【特許文献２】特開２０１３−９１４５８号公報
【特許文献３】特開２０１３−１５９１２１号公報
【特許文献４】特開２００８−３０８１３３号公報
【特許文献５】特開２０１１−８８４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているセンターピラーは、重量を増加することなく高強度化しているものの、センターピラーをさらに軽量化することは困難である。
【０００６】
特許文献２に開示されているセンターピラー構造によれば、一般的なインナーパネルはほぼフラットな形状であるのに対し、図心よりもアウターパネル側に入り込んだ凹形状としたインナーパネル形状とすることで線長が通常の２倍程度まで拡大するため、部品点数を減らすことは可能であるものの、大幅な軽量化効果は望めない。
【０００７】
特許文献３に開示されているセンターピラーのフレーム構造によれば、リンフォースメントの重量はセンターピラーASSY全体の20％以上であることが多く、当該開示されているフレーム構造のようなリンフォースメントの形状変更は、センターピラーASSY全体の軽量化を阻害する。
【０００８】
特許文献４に開示されているセンターピラー構造は、センターピラーASSY全体の部品点数を低減するものではなく、軽量化効果は非常に小さい。
【０００９】
特許文献５に開示されているセンターピラー構造は、アウターパネルに超高張力鋼板を使用し、微小リンフォースメント使用で重量増加が最小限に抑制されているが、製造方法が従来とは大きく異なるため、製造コストが増加してしまう。
【００１０】
以上より、上記いずれの技術においても、高強度化は達成できているものの、軽量化を図ることが困難であり、軽量化が達成できたとしても製造コストが増加するという問題がある。
今後、自動車車両に要求される種々の規制の厳格化等により強度などの性能を向上させる場合、上記の技術では重量の増加を防止することは困難であり、また、製造コストの増加に対しても不利である。
なお、鋼板強度とは、鋼板の引張強度を意味する。
【００１１】
従来から、各部品の鋼板強度を向上させることで性能向上が可能であることは知られていたが、性能向上の効果が小さい場合も多々あった。鋼板強度の向上は、素材コスト及び製造コストの増加に直結するため、部品性能と製造コストとのバランスを最適化するには、試行錯誤が必要であり、従来は多大な開発時間と開発コストが必要であった。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、製造コストや開発コストを増加することなく、車両側突時の曲げ強度を向上することで衝突安全性を満足し、軽量化を達成することができる車両用センターピラー構造の決定方法及び該決定方法に基づいて決定された車両用センター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】
【００１３】
上述のとおり、車両用センターピラー構造は、アウターパネルやインナーパネルの鋼板強度や当該板厚、リンフォースメントの有無や当該鋼板強度を適切に決定することで、車両側面から衝突した側突時の曲げ強度を十分に確保することができる。一方で、アウターパネル、インナーパネル又はリンフォースメントといった各部品に高強度及び／又は板厚の厚い鋼板を用いたとしても、車両用センターピラー構造の曲げ強度の向上にはほとんど寄与せず、車両用センターピラー構造の製造コストや重量の増加を招く場合もある。
【００１４】
そこで発明者は、車両用センターピラー構造に用いられるアウターパネル、インナーパネル及びリンフォースメントといった各部品の素材強度が車両側突時の強度性能に及ぼす影響を明確化した。その結果、車両用センターピラー構造に用いられる各部品の素材強度の組み合わせによっては全く車両用センターピラー構造の曲げ強度向上に寄与しない場合があることを知見した。
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
【００１５】
（１）本発明に係るアウターパネルとインナーパネルとを備えた車両用センターピラー構造の決定方法は、前記アウターパネルと前記インナーパネルとの間に設けるリンフォースメントの形状を決定するリンフォースメント決定工程と、前記アウターパネルの鋼板強度を選定するアウターパネル選定工程と、前記インナーパネルの鋼板強度を選定するインナーパネル選定工程とを備え、前記リンフォースメント決定工程は、前記リンフォースメントを少なくとも２つの部品からなる分割形状若しくは１つの部品からなる一体形状のどちらかの形状に決定する工程であり、前記アウターパネル選定工程は、前記アウターパネルに1180MPa級以上、又は、780MPa以上1180MPa級未満の鋼板を選定する工程であり、前記インナーパネル選定工程は、前記リンフォースメント選定工程において分割形状と決定した場合、前記アウターパネル選定工程で選定されたアウターパネルの鋼板強度に拠らず前記インナーパネルに390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を選定する工程であることを特徴とするものである。
【００１６】
（２）本発明に係るアウターパネルとインナーパネルとを備えた車両用センターピラー構造の決定方法は、前記アウターパネルと前記インナーパネルとの間に設けるリンフォースメントの有無及び形状を決定するリンフォースメント決定工程と、前記アウターパネルの鋼板強度を選定するアウターパネル選定工程と、前記インナーパネルの鋼板強度を選定するインナーパネル選定工程とを備え、
前記リンフォースメント決定工程は、前記リンフォースメントを少なくとも２つの部品からなる分割形状若しくは１つの部品からなる一体形状のどちらかの形状に決定する工程であり、前記アウターパネル選定工程は、前記アウターパネルに1180MPa級以上、又は、780MPa以上1180MPa級未満の鋼板を選定する工程であり、前記インナーパネル選定工程は、前記リンフォースメント決定工程において一体形状と決定した場合、前記アウターパネル選定工程で選定されたアウターパネルが1180MPa級以上の鋼板であれば、前記インナーパネルに780MPa級以上の鋼板を選定し、若しくは、前記アウターパネル選定工程で選定されたアウターパネルが780MPa級以上1180MPa級未満の鋼板であれば、前記インナーパネルに390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を選定する工程であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るアウターパネルとインナーパネルとを備えた車両用センターピラー構造の決定方法は、前記アウターパネルと前記インナーパネルとの間に設けるリンフォースメントの有無及び形状を決定するリンフォースメント決定工程と、前記アウターパネルの鋼板強度を選定するアウターパネル選定工程と、前記インナーパネルの鋼板強度を選定するインナーパネル選定工程とを備えたものであって、これらの各工程を経て車両用センターピラー構造を決定することにより、製造コストを増加することなく、車両側突時の曲げ強度を向上して衝突安全性を満足しつつ、軽量化を達成した車両用センターピラー構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る車両用センターピラー構造の決定方法の説明図である。
【図２】本発明に係る車両用センターピラー構造の分解図である（その１）。
【図３】本発明に係る車両用センターピラー構造の分解図である（その２）。
【図４】本発明に係る車両用センターピラー構造の分解図である（その３）。
【図５】本発明の実施の形態１に係る側突時を模擬した車両用センターピラー構造のFEM解析における解析モデルの説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る側突時を模擬した車両用センターピラー構造のFEM解析におけるアンダーパンチストロークと曲げ荷重の解析結果の一例である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る車両用センターピラー構造において、リンフォースメントを分割形状とし、アウターパネルの鋼板強度が1470MPa級の場合のインナーパネルの鋼板強度と板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と最大荷重の関係のグラフである（その１）。
【図８】本発明の実施の形態１に係る車両用センターピラー構造において、リンフォースメントを分割形状とし、アウターパネルの鋼板強度が780MPa級の場合のインナーパネルの鋼板強度と板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と最大荷重の関係のグラフである（その２）。
【図９】本発明の実施の形態１に係る車両用センターピラー構造において、リンフォースメントを一体形状とし、アウターパネルの鋼板強度が1470MPa級の場合のインナーパネルの鋼板強度と板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と最大荷重の関係のグラフである（その１）。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る車両用センターピラー構造において、リンフォースメントを一体形状とし、アウターパネルの鋼板強度が780MPa級の場合のインナーパネルの鋼板強度と板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と最大荷重の関係のグラフである（その２）。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る車両用センターピラー構造において、リンフォースメントの有無、アウターパネルの鋼板強度及び板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と最大荷重の関係のグラフである（その１）。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る車両用センターピラー構造において、リンフォースメントの有無、アウターパネルの鋼板強度及び板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と最大荷重の関係のグラフである（その２）。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態に係る車両用センターピラー構造の決定方法の説明に先立って、本実施の形態で対象とする車両用センターピラー構造及び該車両用センターピラー構造における側突性能評価方法について説明する。
【００２２】
＜車両用センターピラー構造＞
本発明に係る車両用センターピラー構造は、アウターパネルとインナーパネルを備えたものであって、図２に示すような少なくとも２つ部品からなる分割形状のリンフォースメント７を介在してアウターパネル３とインナーパネル５とを互いに接合面で接合した車両用センターピラー構造１、図３に示すような１つの部品からなる一体形状のリンフォースメント１７を介在してアウターパネル３とインナーパネル５とを互いに接合面で接合した車両用センターピラー構造１１、あるいは、図４に示すように、リンフォースメントを設けずにアウターパネル３とインナーパネル５とを互いに接合面で接合した車両用センターピラー構造２１を対象とする。そして、上記の車両用センターピラー構造はいずれも、上端部をルーフレール３１と、下端部をロッカー３３と接合して車両に配設される。
【００２３】
＜車両用センターピラー構造における側突性能の評価＞
本実施の形態において、まずは、車両用センターピラー構造の曲げ強度に係る側突性能を検討するため、側突時を模擬した車両用センターピラー構造の最大荷重を有限要素法（FEM）解析により算出し、車両用センターピラー構造における側突時の最大荷重を側突性能として評価した。そして、車両用センターピラー構造を構成するリンフォースメント、アウターパネル及びインナーパネルに用いる鋼板強度及び板厚が前記側突時の最大荷重に及ぼす影響を明らかにすることにより、アウターパネル及びインナーパネルに適した鋼板強度を検討した。
【００２４】
図５に、側突時を模擬した車両用センターピラー構造のFEM解析における解析モデルの一例を示す。該FEM解析により、車両用センターピラー構造のアウターパネル３をアンダーパンチにより押し込む３点曲げ試験における荷重とアンダーパンチストロークを測定し、アンダーパンチストロークが0〜100mmの範囲における極大値を最大荷重として求めた。前記FEM解析における境界条件として、ルーフレール３１に接合する上端部に完全拘束条件、ロッカー３３に接合する下端部に回転を自由にした拘束条件を与えた。
【００２５】
図６に、前記FEM解析により得られたアンダーパンチストロークと曲げ荷重の関係の解析結果の一例を示す。当該解析結果は、図２に示すようなリンフォースメントが分割形状で590MPa級、板厚2.0mmの鋼板、アウターパネルに1470MPa級、板厚1.2mmの鋼板、インナーパネルに590MPa級、板厚1.0mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造を対象としたものである。
【００２６】
アンダーパンチストロークの増加に伴って曲げ荷重は増加し、アンダーパンチストロークが約50mmにおいて曲げ荷重は極大値となる。そして、アンダーパンチストロークが約50mm〜110mmの範囲では曲げ荷重は一旦減少するものの、約110mm以上では曲げ荷重は再び増加する。したがって、アンダーパンチストロークが0〜100mmの範囲における極大値から、前記センターパネル構造の最大荷重は27.9kNとなる。
【００２７】
図７に、リンフォースメントに分割形状で590MPa級、板厚2.0mmの鋼板、アウターパネルに1470MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造において、インナーパネルの鋼板強度と板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と側突時の最大荷重の関係を示す。図７中の横軸は、インナーパネルに590MPa級、板厚1.0mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造を基準とした重量変化率である。
【００２８】
インナーパネルが390MPa級以上の鋼板の場合、最大荷重に対するインナーパネルの鋼板強度の影響は小さい。一方、インナーパネルが270MPa級の鋼板の場合、390MPa級以上の同じ板厚の鋼板を用いた場合に比べて最大荷重は低下した。このことは、インナーパネルに390MPa級以上の鋼板を用いることが良いことを示す。
【００２９】
また、インナーパネルの板厚増加により側突時の最大荷重は増加傾向を示すものの、一般的な板厚である0.6mmから1.4mmへ増加（車両用センターピラー構造全体の重量変化率としては-10%から+10%へ20%増加）させても、最大荷重は0.1kN、すなわち、板厚0.6mmにおける最大荷重27.9kNに対して28.1kNと0.8%以下の向上にしかならないことがわかった。このことは、鋼板強度が向上すると鋼板コストが増加するため、生産性と製造コストの面から、インナーパネルに一般的に使用されている590MPa級以下の鋼板を用いることが有効であることを示す。
【００３０】
以上より、リンフォースメントに分割形状で590MPa級、板厚2.0mmの鋼板、アウターパネルに1470MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造において十分な側突性能と軽量化を満足するには、インナーパネルに390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を用いることが好ましい。
【００３１】
図８に、リンフォースメントに分割形状で590MPa級、板厚2.0mmの鋼板、アウターパネルに780MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造において、インナーパネルの鋼板強度と板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と側突時の最大荷重の関係を示す。図８中の横軸は、インナーパネルに590MPa級、板厚1.0mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造を基準とした重量変化率である。
【００３２】
重量変化率が0%以下である軽量化可能領域における最大荷重、すなわち車両用センターピラー構造の曲げ強度は、インナーパネルを390MPa級から1470MPa級の鋼板に変更しても大きな変化は見られない。なお、鋼板強度が向上すると鋼板コストが増加するため、インナーパネルの鋼板強度は一般的に用いられる590MPa級を上限とした。
よって、リンフォースメントに分割形状で590MPa級、板厚2.0mmの鋼板、アウターパネルに780MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造において十分な側突性能と軽量化を満足するには、インナーパネルは390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を用いることが好ましい。
【００３３】
図９に、リンフォースメントに一体形状で1470MPa級、板厚2.3mmの鋼板、アウターパネルに1470MPa級、板厚1.8mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造において、インナーパネルの鋼板強度と板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と側突時の最大荷重の関係を示す。図９中の横軸は、インナーパネルに440MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造を基準とした重量変化率である。
【００３４】
インナーパネルの板厚が等しい場合、インナーパネルの鋼板強度が440MPa級から780MPa級まで増加すると側突時の最大荷重は増加するものの、インナーパネルの鋼板強度が780MPa級以上では最大荷重に差は見られない。また、板厚が増加することで最大荷重は増加し、インナーパネルを780MPa級の鋼板とし、一般的な板厚である0.6mmから1.2mmへと増加した場合（車両用センターピラー構造全体として-12.5%から0%へ約13%の重量増加）、最大荷重は約1.5kN、すなわち、板厚0.6mmにおける最大荷重19.2kNに対して約8%向上した。
【００３５】
よって、リンフォースメントに一体形状で1470MPa級、板厚2.3mmの鋼板、アウターパネルに1470MPa級、板厚1.8mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造において十分な側突性能と軽量化を満足するには、インナーパネルに780MPa級以上の鋼板を用いることが好ましい。
【００３６】
図１０に、リンフォースメントに一体形状で1470MPa級、板厚2.3mmの鋼板、アウターパネルに780MPa級、板厚1.8mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造において、インナーパネルの鋼板強度と板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量と側突時の最大荷重の関係を示す。図１０中の横軸は、インナーパネルに440MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造を基準とした重量変化率である。
【００３７】
重量変化率が0%以下である軽量化可能領域における最大荷重、すなわち車両用センターピラー構造の曲げ強度は、インナーパネルを390MPa級から1470MPa級の鋼板に変更しても大きな変化は見られない。なお、鋼板強度が向上すると鋼板コストが増加するため、インナーパネルの鋼板強度は一般的に用いられている590MPa級を上限とした。
よって、リンフォースメントに一体形状で1470MPa級、板厚2.3mmの鋼板、アウターパネルに780MPa級、板厚1.8mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造においては、インナーパネルに390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を用いることが好ましい。
【００３８】
さらに、リンフォースメントを設けず、アウターパネルとインナーパネルを備えた車両用センターピラー構造（図４参照）についても、側突時の最大荷重に対するアウターパネル及びインナーパネルの鋼板強度の影響を検討した。
【００３９】
図１１に、インナーパネルに590MPa級、板厚1.2mmを用いた車両用センターピラー構造において、リンフォースメントの有無、アウターパネルの鋼板強度及び板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と側突時の最大荷重の関係を示す。比較のため、図１１には分割形状で590MPa級、板厚2.0mmの鋼板のリンフォースメントを設けた車両用センターピラー構造において、1470MPa級の鋼板を用いたアウターパネルの板厚を変更した場合の最大荷重の結果も併せて示した。図１１の横軸は、リンフォースメントに分割形状で590MPa級、板厚2.0mmの鋼板、アウターパネルに1470MPa級、板厚1.2mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造を基準とした重量変化率である。
【００４０】
アウターパネルに1180MPa級の鋼板を用いた場合、リンフォースメントを設けなくてもアウターパネルの板厚を1.4mmとすることで、リンフォースメントを設けた場合（図１１中、◆印）と同程度以上の最大荷重となり、約-13%の軽量化効果が得られる。
さらに、アウターパネルに1470MPa級の鋼板を用いた場合、リンフォースメントを設けなくてもアウターパネルの板厚を1.3mmとすることで、前記リンフォースメントを設けた場合以上の最大荷重となり、より軽量化効果（約-17%）が得られる。
【００４１】
よって、リンフォースメントを設けなくても、アウターパネルに1180MPa級以上の鋼板を用いて板厚をわずかに増加（0.1mm〜0.2mm）することで、側突性能を低下させることなく効果的に軽量化することができる。
【００４２】
図１２に、インナーパネルに440MPa級、板厚1.2mmを用いた車両用センターピラー構造において、リンフォースメントの有無及びアウターパネルの鋼板強度と板厚を変更した時の車両用センターピラー構造の重量変化率と側突時の最大荷重の関係を示す。図１２中の横軸は、リンフォースメントに一体形状で590MPa級、板厚2.0mmの鋼板、アウターパネルに1470MPa級、板厚1.8mmの鋼板を用いた車両用センターピラー構造を基準とした重量変化率である。
【００４３】
アウターパネルに1180MPa級の鋼板を用いた場合、リンフォースメントを設けなくてもアウターパネルの板厚を2.0mmとすることで、アウターパネルに1470MPa級の鋼板を用いてリンフォースメントを設けた場合（図１２中、◆印）と同程度の最大荷重となり、約-21%の軽量化効果が得られる。
【００４４】
さらに、アウターパネルに1470MPa級の鋼板を用いた場合、リンフォースメントを設けなくてもアウターパネルの板厚を1.9mmとすることで、前記リンフォースメントを設けた場合と同程度の最大荷重が得られると推定され、この時、重量変化率約-24%の軽量化効果が期待できる。
【００４５】
以上より、製造コストを増加せず、側突性能（＝曲げ強度）を満足し、かつ、軽量化が可能となる車両用センターピラー構造としては、アウターパネルの内側に設定されたリンフォースメントが、ルーフレールからロッカーまで一体形状でなく分割形状であり、アウターパネルに大幅な軽量化効果を実現できる1180MPa級以上の超高張力鋼板を用い、インナーパネルに390MPa級以上590MPa級以下の高張力鋼板を用いたものが好ましい。
【００４６】
若しくは、アウターパネルの内側に設定されたリンフォースメントが、ルーフレールからロッカーまで一体形状であり、アウターパネルに大幅な軽量化効果を実現できる1180MPa級以上の超高張力鋼板を用い、インナーパネルに780MPa級以上の高張力鋼板を用いた車両用センターピラー構造であっても良い。この場合、アウターパネルの板厚をわずかに増加（0.1〜0.2mm）させることで、リンフォースメントを設定しなくても側突性能を低下させることなく大幅な軽量化が実現できる。
【００４７】
＜車両用センターピラー構造の決定方法＞
上記に述べた車両用センターピラー構造における側突時の最大荷重に及ぼす鋼板強度の影響に関する知見に基づいて、本実施の形態に係る車両用センターピラー構造の決定方法を見出した。
該車両用センターピラー構造の決定方法は、アウターパネルとインナーパネルとを備えた車両用センターピラー構造の決定方法であって、図１に示すように、前記アウターパネルと前記インナーパネルとの間に設けるリンフォースメントの有無及び形状を決定するリンフォースメント決定工程Ｓ１と、前記アウターパネルの鋼板強度を選定するアウターパネル選定工程Ｓ３と、前記インナーパネルの鋼板強度を選定するインナーパネル選定工程Ｓ５とを備えている。以下、各工程について説明する。
【００４８】
≪リンフォースメント決定工程≫
リンフォースメント決定工程Ｓ１は、アウターパネルとインナーパネルの間に設定するリンフォースメントの有無及び形状を決定する工程である。
そして、リンフォースメント有りと決定した場合、前記ルーフレールから前記ロッカーまで連続した形状でなく分割された分割形状（図２参照）、又は、車両上部のルーフレールから下部のロッカーまで連続して１つの部品からなる一体形状(図３参照)のいずれかの形状に決定する。
【００４９】
≪アウターパネル選定工程≫
アウターパネル選定工程Ｓ３は、リンフォースメント決定工程Ｓ１で決定されたリンフォースメントの有無及び形状に基づいて、アウターパネルの鋼板強度を選定する工程である。
前記リンフォースメント決定工程Ｓ１においてリンフォースメント無しと決定した場合、前記アウターパネルは1180MPa級以上の鋼板を選定する。
【００５０】
一方、リンフォースメント決定工程Ｓ１においてリンフォースメント有りと決定した場合、リンフォースメントが分割形状又は一体形状どちらの形状においても、前記アウターパネルは1180MPa級以上、又は、780MPa以上1180MPa級未満の鋼板を選定する。
【００５１】
≪インナーパネル選定工程≫
インナーパネル選定工程Ｓ５は、リンフォースメント決定工程Ｓ１で決定されたリンフォースメントの有無及び形状と、アウターパネル選定工程Ｓ３で選定されたアウターパネルの鋼板強度に基づいて、インナーパネルの鋼板強度を選定する工程である。
【００５２】
リンフォースメント決定工程Ｓ１において、アウターパネルの内側にリンフォースメントを設けず、リンフォースメント無しと決定した場合、前記インナーパネルには780MPa級以上の鋼板を選定する。
【００５３】
リンフォースメント選定工程Ｓ１においてリンフォースメント有りで分割形状と決定した場合、前記アウターパネル選定工程Ｓ３で選定されたアウターパネルが1180MP級以上又は780MPa級以上1180MPa級未満のいずれにおいて、前記インナーパネルには390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を選定する。
【００５４】
リンフォースメント決定工程Ｓ１においてリンフォースメント有で一体形状と決定した場合、前記アウターパネル選定工程Ｓ３で選定されたアウターパネルが1180MPa級以上であれば、前記インナーパネルには780MPa級以上の鋼板を選定し、前記アウターパネル選定工程Ｓ３で選定されたアウターパネルが780MPa級以上1180MPa級未満であれば、前記インナーパネルには390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を選定する。
【００５５】
本実施の形態に係る車両用センターピラー構造の決定方法で決定された車両用センターピラー構造においては、車両側突時における曲げ強度、すなわち、車両側面からの衝突安全性を十分に確保しつつ、軽量化を達成することができる。
【００５６】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態に係る車両用センターピラー構造は、前記実施の形態１に係る車両用センターピラー構造の決定方法に基づいて決定されたものであって、以下の３つの態様がある。なお、態様１〜態様３の各車両用センターピラー構造により得られる効果は、後述する実施例において実証されている。
【００５７】
＜態様１＞
態様１に係る車両用センターピラー構造は、図２に示すようなアウターパネル３とインナーパネル５とリンフォースメント７を備えた車両用センターピラー構造１であり、車両用センターピラー構造１の上端部はルーフレール３１と、下端部はロッカー３３と接合されている。
リンフォースメント７はアッパー部品７ａとロア部品７ｂからなる分割形状であって、アウターパネル３は1180MPa級以上の鋼板であって、インナーパネル５は390MPa級以上590MPa級以下の鋼板である。
なお、図２においては２つのアッパー部品７ａとロア部品７ｂからなるリンフォースメント７を図示しているが、３つ以上の部品からなる分割形状のリンフォースメントであっても良い。
【００５８】
図２に示すような分割形状のリンフォースメント７をアウターパネル３の内側に設定した車両用センターピラー構造１は、車両側面から衝突（側突）した際の衝突エネルギーを吸収するため、側突時に車両用センターピラー構造１のヒンジ部を折る構造となっており、車両のキャビン内側への変形量が大きい傾向にある。
【００５９】
本態様１に係る車両用センターピラー構造１は、リンフォースメント７を分割形状とし、アウターパネル３及びインナーパネル５それぞれの鋼板強度を上記の範囲とすることで、後述する実施例にて実証されているように、側突性能を必要かつ十分に満足し、軽量化と製造コストの面でも従来の車両用センターピラー構造よりも優れている。
【００６０】
＜態様２＞
態様２に係る車両用センターピラー構造は、図３に示すようなアウターパネル３とインナーパネル５とリンフォースメント１７を備えた車両用センターピラー構造１１であり、車両用センターピラー構造１１の上端部はルーフレール３１と、下端部はロッカー３３と接合されている。
リンフォースメント１７は一つの部品からなる一体形状であって、アウターパネル３は1180MPa級以上の鋼板であって、インナーパネル５は780MPa級以上の鋼板である。
【００６１】
図３に示すような一体形状のリンフォースメント１７をアウターパネル３の内側に設定した車両用センターピラー構造１１は、乗員の安全性を確保することを目的として、車両側突時においても車両用センターピラー構造１１の曲げ強度を向上することで、側突時において車両キャビン内側への変形を抑制するものである。
【００６２】
本態様２に係る車両用センターピラー構造１１は、リンフォースメント１７を一体形状とし、アウターパネル３及びインナーパネル５それぞれの鋼板強度を上記範囲内から選定することで、後述する実施例にて実証されているように、側突性能を必要かつ十分に満足し、さらに、軽量化と製造コストの両面でも従来の車両用センターピラー構造よりも優れたものである。
【００６３】
＜態様３＞
態様３に係る車両用センターピラー構造は、図４に示すようなアウターパネル３とインナーパネル５を備えた車両用センターピラー構造２１である。
前述の態様１又は態様２とは異なりアウターパネル３の内側にリンフォースメントを設定せず、アウターパネル３は1180MPa級以上の鋼板であって、インナーパネル５は780MPa級以上の鋼板である。
【００６４】
図４に示すようなリンフォースメント無しの車両用センターピラー構造２１は、リンフォースメントを省略した分だけ軽量化が得られ、要求される側突性能（＝曲げ強度）を満足するためにアウターパネル３とインナーパネル５のそれぞれに高張力鋼板を使用したものであり、後述する実施例にて実証されるように、特に軽量化の面で従来の車両用センターピラー構造よりも優れたものである。
【実施例】
【００６５】
本発明の作用効果について確認するため、具体的な実験を行ったので、これについて以下に説明する。
本実施例では、鋼板を成形したアウターパネルとインナーパネルとを備えた車両用センターピラー構造において、リンフォースメントの形状と、アウターパネル及びインナーパネルの鋼板強度と板厚を変更した時の側突性能、重量変化率及び製造コストを種々評価した。
【００６６】
リンフォースメントは、ルーフレールからロッカーまで連続しない分割形状（図２参照）、ルーフレールからロッカーまで連続する一体形状（図３参照）、又は、リンフォースメント無し（図４参照）の３条件とした。
【００６７】
そして、アウターパネル及びインナーパネルの鋼板強度は、実施の形態１に係る車両用センターピラー構造の決定方法に従って決定した。
【００６８】
評価項目である側突性能は、実施の形態１と同様、図５に示す解析モデルを対象とした車両用センターピラー構造をアウターパネル３側からアンダーパンチにより押し込む３点曲げ試験のFEM解析を行い、該３点曲げ試験においてアンダーパンチストロークが0〜100mmの範囲における荷重の極大値を側突時の曲げ強度の最大荷重として評価した。
【００６９】
表１にリンフォースメントを分割形状とした車両用センターピラー構造において、アウターパネルとインナーパネルの鋼板強度及び板厚を変更した時の側突性能、重量変化率及び製造コストの評価結果を示す。
【００７０】
【表１】
0006292173.tif 000002
【００７１】
表１において、側突性能は、市販されている車種に採用されている従来例１の車両用センターピラー構造における側突時の最大荷重のFEM解析結果（16.7kN）を基準とし、基準以上であれば〇、該基準未満であれば×と評価した。
重量変化率及び製造コストも同様に、側突性能と同様、市販車に採用されている車両用センターピラー構造である従来例１を基準とし、重量変化率は従来例１の車両用センターピラー構造重量（8112g）、製造コストは、従来例１における素材費を評価基準とした。
【００７２】
本発明例１〜本発明例３は、アウターパネルに1180MPa級の鋼板を選定し、インナーパネルに390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を選定した場合であり、側突性能、重量変化率及び製造コストは従来例１よりも良い結果であった。
【００７３】
本発明例４は、本発明例３とアウターパネルの鋼板強度、インナーパネルの板厚は同じままリンフォースメントを省略し、側突性能が本発明例３と同程度となるようにアウターパネルの板厚を変更した場合であり、重量変化率、製造コストとも従来例１よりも良い結果であり、特に、大幅な軽量化効果（重量変化率-26%）が得られた。
【００７４】
本発明例５〜本発明例７は、アウターパネルに1470MPa級の鋼板を選定し、インナーパネルに390MPa級以上590MPa級以下の鋼板を選定した場合であり、側突性能、重量変化率及び製造コストは従来例１よりも良い結果であった。
【００７５】
本発明例８は、アウターパネルの鋼板強度、及びインナーパネルの板厚を本発明例７と同じにしたままリンフォースメントを省略し、側突時の最大荷重が本発明例７と同程度となるようにアウターパネルの板厚を変更した場合であり、側突性能、製造コストとも従来例１よりも良い結果であり、特に、大幅な軽量化効果（重量変化率-30%）が得られた。
【００７６】
本発明例９は、アウターパネルに980MPa級の鋼板を選定し、インナーパネルに440MPa級の鋼板を選定した場合であり、アウターパネルの板厚は1180MPa級又は1470MPa級の鋼板を用いた場合（本発明例１〜本発明例８）よりも大きいものの、最大荷重、重量変化率及び製造コストのいずれも従来例１よりも良い結果であった。
【００７７】
なお、本発明例１０〜本発明例１３に示すとおり、リンフォースメントの鋼板強度が590MPa級以外であっても、本発明の範囲であるリンフォースメントが分割形状で、アウターパネルの鋼板強度が1180MPa級以上で、インナーパネルの鋼板強度が390MPa級〜590MPa級であれば、側突性能、重量変化率、製造コストともに良好であった。
【００７８】
表２に、比較例として、リンフォースメントを分割形状とし、アウターパネルに1180MPa級以上の鋼板を用いた車両用センターピラー構造において、本発明の車両用センターピラー構造の決定方法のインナーパネル選定工程で選定される範囲外の鋼板強度のインナーパネルを選定した場合における側突性能、重量変化率及び製造コストの評価結果を示す。表１と同様に、市販車に採用されている車両用センターピラー構造である従来例１を評価基準とした。
【００７９】
【表２】
0006292173.tif 000003
【００８０】
比較例１及び比較例３は、インナーパネル選定工程における選定範囲（390MPa級590MPa級以下）よりも低い270MPa級の鋼板を用いた場合であり、重量変化率と製造コストは良好であるが、側突性能が評価基準を下回った。
比較例２及び比較例４は、インナーパネル選定工程における選定範囲（390MPa級以上590MPa級以下）よりも高い1470MPa級の鋼板を用いた場合であり、側突性能と重量変化率は良好であるが、製造コストが評価基準よりも増加した。
比較例５は、アウターパネルの鋼板強度が440MPa級であり、本発明の範囲である1180MPa級以上を外れる場合であり、側突性能が評価基準を下回った。
【００８１】
表３にリンフォースメントを一体形状とした車両用センターピラー構造において、アウターパネルとインナーパネルの鋼板強度及び板厚を変更した時の側突性能、重量変化率及び製造コストの評価結果を示す。
【００８２】
【表３】
0006292173.tif 000004
【００８３】
側突性能は、市販されている車種に採用されている従来例２の車両用センターピラー構造における側突時の最大荷重のFEM解析結果（20.5kN）を基準とし、基準以上であれば〇、該基準未満であれば×と評価した。
重量変化率及び製造コストも同様に、側突性能と同様、市販車に採用されている車両用センターピラー構造である従来例２を基準とし、重量変化率は従来例２の車両用センターピラー構造重量（10076g）、製造コストは、従来例２における素材費を評価基準とした。
【００８４】
本発明例２１〜本発明例２４は、アウターパネルに1180MPa級の鋼板を選定し、インナーパネルに780MPa級以上1470MPa級以下の鋼板を選定した場合であり、側突性能、重量変化率及び製造コストは従来例２よりも良い結果であった。
【００８５】
本発明例２５は、本発明例２４とアウターパネルとインナーパネルの鋼板強度は同じままでリンフォースメントを省略し、最大荷重が本発明例２４と同程度となるようにアウターパネルとインナーパネルの板厚を変更した場合である。側突性能、製造コストとも従来例２よりも良い結果であり、大幅な軽量化効果（重量変化率-21%）が得られた。
【００８６】
本発明例２６〜本発明例２９は、アウターパネルに1470MPa級の鋼板を選定し、インナーパネルに780MPa級以上1470MPa級以下の鋼板を選定した場合であり、側突性能、重量変化率及び製造コストは従来例２よりも良い結果であった。
【００８７】
本発明例３０は、本発明例２９とアウターパネルとインナーパネルの鋼板強度は同じままリンフォースメントを省略し、側突時の最大荷重が本発明例２９と同程度となるようにアウターパネルとインナーパネルの板厚を変更した場合であり、側突性能、コストとも従来例２よりも良い結果であり、大幅な軽量化効果（重量変化率-24%）が得られた。
【００８８】
なお、本発明例３１〜３３に示すとおり、リンフォースメントの鋼板強度が1470MPa級以外であっても、本発明の範囲であるリンフォースメントが一体形状でアウターパネルの鋼板強度が1180MPa級以上で、インナーパネルの鋼板強度が780MPa級以上であれば、側突性能、重量変化率、製造コストともに良好であった。
【００８９】
表４に、比較例として、リンフォースメントを一体形状とし車両用センターピラー構造（図３参照）において、アウターパネルに780MPa級以上の鋼板を用い、本発明の車両用センターピラー構造の決定方法で選定される範囲外の鋼板強度のインナーパネルに用いた場合における側突性能、重量変化率及び製造コストの評価結果を示す。表３と同様に、市販車に採用されている車両用センターピラー構造である従来例２を各評価項目の評価基準とした。
【００９０】
【表４】
0006292173.tif 000005
【００９１】
比較例１１は、アウターパネルに780MPa級以上1180MPa級未満の鋼板を選定した場合、インナーパネルにおいて選定範囲（390MPa級以上590MPa級以下）よりも高い1470MPa級の鋼板を用いた場合であり、側突性能は良好であるが、製造コストが評価基準を下回り、重量変化率が増加した。
【００９２】
比較例１２は、アウターパネルに780MPa級以上1180MPa級未満の鋼板を選定した場合、インナーパネルにおいて選定範囲（390MPa級以上590MPa級以下）よりも高い1180MPa級の鋼板を用いた場合であり、側突性能と製造コストは良好であるが、重量変化率が増加した。
【００９３】
比較例１３は、アウターパネルに1180MPa級以上の鋼板を選定した場合、インナーパネルにおける選定範囲（780MPa級以上）よりも低い590MPa級の鋼板を用いた場合であり、重量変化率と製造コストは良好であるが、側突性能が評価基準を下回った。
【００９４】
比較例１４は、アウターパネルの鋼板強度が440MPa級であり、本発明の範囲である780MPa級以上を外れる場合であり、側突性能が評価基準より下回った。
【００９５】
以上より、本発明に係る車両用センターピラー構造の決定方法に基づいて、リンフォースメントの有無及び形状を決定し、アウターパネルの鋼板強度と、インナーパネルの強度を選定することによって、必要十分な側突性能(本実施例では側突時の最大荷重)を満たし、前記重量変化率と製造コストを抑えた車両用センターピラー構造を実現できることが実証された。
【符号の説明】
【００９６】
１  車両用センターピラー構造
３  アウターパネル
５  インナーパネル
７  リンフォースメント（分割形状）
７ａ  アッパー部品
７ｂ  ロア部品
１１  車両用センターピラー構造
１７  リンフォースメント（一体形状）
２１  車両用センターピラー構造
３１  ルーフレール
３１ａルーフレール部品
３１ｂルーフレール部品
３３  ロッカー
３３ａ  ロッカー部品
３３ｂ  ロッカー部品
【図１】
0006292173.tif 000006
【図２】
0006292173.tif 000007
【図３】
0006292173.tif 000008
【図４】
0006292173.tif 000009
【図５】
0006292173.tif 000010
【図６】
0006292173.tif 000011
【図７】
0006292173.tif 000012
【図８】
0006292173.tif 000013
【図９】
0006292173.tif 000014
【図１０】
0006292173.tif 000015
【図１１】
0006292173.tif 000016
【図１２】
0006292173.tif 000017