(57)【要約】【課題】センターピラーにおける強度の向上や生産性の向上が要望されていた。【解決手段】車体側部のセンターピラー部２とフロア５側に連結するクロスメンバ部３を一体成形した車体構造用部材としての一体フレーム１０とし、センタピラー部２に連結した後席用ドアを開放した際、その荷重がフロア５側に伝達されて分散するようにし、センターピラーの強度及び剛性を高めると共に、部品点数の削減、生産性の向上及び製造コストの低減を実現した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側部のセンターピラー部とフロア側に連結するクロスメンバ部を一体成形したことを特徴とする車体構造用部材。
【請求項２】
左右のセンターピラー部と、両センターピラー部に連続するクロスメンバ部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の車体構造用部材。
【請求項３】
中空部材から成り、その長手方向に垂直な断面において、車体前後方向に沿う面の板厚よりも車体左右方向に沿う面の板厚が大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の車体構造用部材。
【請求項４】
車体側部のサイドシルに結合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車体構造用部材。
【請求項５】
サイドシルに対して、互いの平面部で結合することを特徴とする請求項４に記載の車体構造用部材。
【請求項６】
サイドシルに対して、補強材を介して結合することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車体構造用部材。
【請求項７】
クロスメンバ部上に、シートを設置することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車体構造用部材。
【請求項８】
センターピラーの上端とルーフサイドレールとが離間した４ドアタイプの車体に用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の車体構造用部材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の車体構造用部材を製造するに際し、筒状部材を液圧成形することにより、センターピラー部とクロスメンバ部を一体的に有する車体構造用部材を成形することを特徴とする車体構造用部材の製造方法。
【請求項１０】
筒状部材を曲げ加工した後、筒状部材を成形型内に配置して液圧成形することを特徴とする請求項９に記載の車体構造用部材の製造方法。
【請求項１１】
筒状部材が歪時効硬化型鋼材であって、筒状部材に圧縮歪を付与しながら液圧成形することを特徴とする請求項９又は１０に記載の車体構造用部材の製造方法。
【請求項１２】
車体構造用部材が、その長手方向に垂直な断面において、車体前後方向に沿う面の板厚よりも車体左右方向に沿う面の板厚が大きいものであり、車体左右方向に沿う面が成形型の型締方向と平行になる配置にして筒状部材を液圧成形することを請求項９〜１１のいずれかに記載の車体構造用部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車体を構成する車体構造用部材に関し、とくに、センターピラーとクロスメンバを構成する車体構造用部材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１に示す自動車の車体１００において、フロア１０１は、その左右両端で車体前後方向に設けたサイドシル１０２と、車体左右方向に設けてフロア１０１を補強するクロスメンバ１０３を備えている。サイドシル１０２には、センターピラー１０４の下端部が結合してあり、センターピラー１０４の上端部には、ルーフ１０５の左右両端で車体前後方向に設けたルーフサイドレール１０６が結合してある。このセンターピラー１０４には、図示しない後席用ドアを連結する。
【０００３】
また、図１２に示す車体１５０は、センターピラー１１４がドア１０７と同等の高さであって、センターピラー１１４がルーフサイドレール１０６と離間しているタイプ、いわゆるハードトップタイプである。この場合も、センターピラー１１４は、下端部をサイドシル１０２に連結すると共に、後席用ドア１０７が連結してある。
【非特許文献１】自動車工学全書編集委員会『自動車工学全書・１３巻・乗用車の車体』株式会社山海堂、昭和５５年４月２０日、ｐ．２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車の車体には、強度等の機能の向上や生産性の向上が常に求められている。これに対して、上記したような従来の車体では、センターピラー、クロスメンバ及びサイドシル等の各部材を個別に成形していたため、例えばセンターピラーは、後席用ドアを開放した際、主に単体で後席用ドアの荷重を受け持つものとなっており、ルーフサイドレールと離間している車種では、片持ち状態で後席用ドアの荷重を受け持つ必要があることから、強度等を高めるうえでのさらなる改善が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、強度の向上や生産性の向上を実現することができる車体構造用部材及びその製造方法を提供することを目的としており、車体構造用部材として、車体側部のセンターピラー部とフロア側に連結するクロスメンバ部を一体成形したことを特徴とし、また、車体構造用部材の製造方法として、筒状部材を液圧成形することにより、センターピラー部とクロスメンバ部を一体的に有する車体構造用部材を成形することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の車体構造用部材によれば、センターピラー部とクロスメンバ部を一体化したことにより、センタピラー部に連結した後席用ドアを開放した際、その荷重がクロスメンバ部を介してフロア側に伝達されて分散することとなり、センターピラーの強度及び剛性を高めることができると共に、ボディサイドに外力を受けた場合にもその力を分散させることができ、乗員に対する安全性を一層高めることができる。また、部品点数を削減することができ、これに伴って生産性の向上や製造コストの低減を実現することができる。
【０００７】
本発明の車体構造用部材の製造方法によれば、筒状部材の液圧成形により、センターピラー部とクロスメンバ部を一体的に有し且つ適宜の断面形状を有する車体構造用部材を効率良く得ることができ、生産性の向上や製造コストの低減を図ることができる。
【実施例】
【０００８】
図１及び図２に示す車体１は、車体側部のセンターピラー部２とフロア側に連結するクロスメンバ部３を一体成形して成る車体構造用部材としての一体フレーム１０を備えている。この実施例の車体１は、センターピラー部２がドア（図１２参照）と同等の高さを有するものであって、センターピラー部２の上端部とルーフサイドレール４とが離間した４ドアタイプである。また、フロア５は、中央に、プロペラシャフトを通すためのフロアトンネル６を有すると共に、左右両側に、車体前後方向のサイドシル７を備えている。
【０００９】
一体フレーム１０は、フロアトンネル６を境にして左右個別に設けてあり、クロスメンバ部３をフロア５に連結すると共に、センターピラー部２とクロスメンバ部３とが連続するコーナー部分をサイドシル７に結合し、且つセンターピラー部２には、図示しない後席用ドアを連結する。
【００１０】
ここで、一体フレーム１０は、後記する製造方法により成形した中空部材であって、図３（ａ）に示すように、センターピラー部２の長手方向に垂直な断面において、車体前後方向に沿う面の板厚ｔ１よりも車体左右方向に沿う面の板厚ｔ２が大きいものとなっている。また、図３（ｂ）に示すように、クロスメンバ部３の長手方向に垂直な断面においても、車体前後方向に沿う面の板厚ｔ３よりも車体左右方向（車体上下方向）に沿う面の板厚ｔ４が大きいものとなっている。
【００１１】
上記の一体フレーム１０とサイドシル７とを結合するには、溶接、又は溶接と図４に示す補強材８との組み合わせが用いられる。このとき、一体フレーム１０は、センターピラー部２とクロスメンバ部３との連続部分に、サイドシル７の断面に対応する段部１０ａを有しており、この段部１０ａにおける車体外側の平面を、サイドシル７の車体内側の平面に接合した状態にして、先の溶接や補強材８によりサイドシル７と結合する。
【００１２】
このように、一体フレーム１０とサイドシル７とを互いの平面部で結合すれば、サイドシル７の断面形状を変える必要がなく、サイドシル７の強度を従来通りに維持しながら双方を結合し得ることとなる。また、一体フレーム１０とサイドシル７とは、より強固な結合状態が得られるように、例えば上記した如く一体フレーム１０に段部１０ａを設けることで、双方の接合長を可能な限り長くするのが良い。
【００１３】
補強材８は、上記した一体フレーム１０とサイドシル７との接合部分に対応して、板材を適宜の屈曲形状に形成したものであって、一体フレーム１０の片側又は両側に設けられる。このように、一体フレーム１０とサイドシル７とを結合する際に、溶接に加えて補強材８を用いれば、より強固な結合状態になることが明らかである。また、必要に応じて、接着剤や機械的な締結部材等の結合手法を適宜用いても良い。
【００１４】
そして、一体フレーム１０は、フロア５やサイドシル７に連結した後、クロスメンバ部３の上に、適数のシートブラケット１１を介してシート１２を設置する。
【００１５】
上記構成を備えた車体１では、センターピラー部２の上端部とルーフサイドレール４とが離間した車種であることから、後席用ドアを開放した際、センターピラー部２が片持ち状態で後席用ドアの荷重を受け持つこととなるが、センターピラー部２とクロスメンバ部３を一体化した一体フレーム１０を採用しているので、後席用ドアの荷重が、クロスメンバ部３を介してフロア５側に伝達されて分散することとなり、センターピラーの強度及び剛性が高められたものとなる。
【００１６】
また、上記車体１では、一体フレーム１０の採用により、部品点数の削減、生産性の向上及び製造コストの低減を実現すると共に、一体フレーム１０をサイドシル７に結合しているので、後席用ドアの荷重がサイドシル７にも伝達されて分散することとなり、センターピラーの強度及び剛性がより一層高められたものとなる。
【００１７】
さらに、一体フレーム１０は、例えば車体１に横方向からの外力を受けた場合、その力は、クロスメンバ部３でフロア５を下方に押す力、クロスメンバ部３の軸方向の力、及びサイドシル７の断面を捻る力などとして分散させることができ、しかも、その長手方向の断面において、車体前後方向に沿う面の板厚ｔ１，ｔ３よりも車体左右方向に沿う面の板厚ｔ２，４を大きくしてあるので、上記の如き横方向からの外力に対しても、その力を面内変形として受けることができ、センターピラーの強度及び剛性を効率的に高めることができる。
【００１８】
そしてさらに、一体フレーム１０は、センターピラー部２とクロスメンバ部３との一体化により、双方の位置関係を維持し易いものとなっており、クロスメンバ部３上にシート１２を設置しているので、横方向からの外力を受けた場合でも、車体側部のセンタピラー部２とシート１２との位置関係を維持し得るものとなる。これにより、乗員に対する安全性もさらに高められる。
【００１９】
図５及び図６に示す車体２１は、先の実施例と同様に、センターピラーがドア（図１２参照）と同等の高さを有し、センターピラーの上端部とルーフサイドレール４とが離間した４ドアタイプであるが、フロア５にはフロアトンネルが無く、車体構造用部材である一体フレーム３０は、左右のセンターピラー部３２，３２と、両センターピラー部３２に連続するクロスメンバ部３３を備えている。
【００２０】
上記の一体フレーム３０を備えた車体２１においても、先の実施例と同様の効果を得ることができ、とくに、車体左右方向にわたるクロスメンバ部３３により、強度及び剛性のさらなる向上を実現すると共に、部品点数がさらに削減され、生産性や製造コストの面でも一層有利なものとなる。
【００２１】
なお、上記各実施例では、センターピラー部２の上端部とルーフサイドレール４とが離間した車体を説明したが、センターピラー部２の上端部をルーフサイドレール４に連結した車体においても、上記各実施例と同様に、センターピラー部２の強度及び剛性を向上させる効果を得ることができる。
【００２２】
次に、図７〜図１０は、本発明の車体構造用部材の製造方法を説明する図である。
車体構造用部材（一体フレーム）の製造には、図７に示す筒状部材５１を用いる。この筒状部材５１は、歪時効硬化型鋼材であって、先述したように、車体構造用部材の断面において、車体前後方向に沿う面の板厚よりも車体左右方向に沿う面の板厚を大きくする場合、これに対応して肉厚を部分的に異ならせておくことも可能である。
【００２３】
車体構造用部材を製造するには、図８に示すように、従来既知の曲げ加工装置を用いて筒状部材５１をほぼ９０度に折り曲げた後、図９に示すように、筒状部材５１を成形型７１内に配置して液圧成形を行う。
【００２４】
成形型７１は、車体構造用部材の形状に対応したキャビティを形成する上下の型７２，７３を備えると共に、筒状部材５１の両端部に装着する一対の閉塞体７４を備えている。両閉塞体７４は、油圧シリンダ７５により筒状部材５１の端部に向けて進退可能であると共に、少なくとも一方に、加圧用液の供給部を備えている。
【００２５】
そして、成形型７１では、図１０に示すように、折り曲げ成形した筒状部材５１を上下の型７２，７３内に収容すると共に、その両端部に閉塞体７４を装着した後、図外の供給源からの加圧用液を筒状部材５１の内部に加圧供給し、その圧力で筒状部材５１を膨張変形させてセンターピラー部（２）とクロスメンバ部（３）を一体的に有する車体構造用部材（一体フレーム１０）を成形する。
【００２６】
この際、当該製造方法では、歪時効硬化型鋼材から成る筒状部材５１に圧縮歪を付与しながら液圧成形するようにしており、さらには、車体構造用部材が、その長手方向に垂直な断面において、車体前後方向に沿う面の板厚よりも車体左右方向に沿う面の板厚が大きいものである場合、車体左右方向に沿う面が成形型７１の型締方向（上下型７２，７３の開閉方向）と平行になる配置にして筒状部材５１を液圧成形する。
【００２７】
このようにして、車体構造用部材の製造方法では、例えば図１に示す一体フレーム１０すなわちセンターピラー部２とクロスメンバ部３を一体的に有し且つ適宜の断面形状を有する一体フレーム１０を効率良く得ることができると共に、生産性の向上や製造コストの低減を図ることができ、センターピラー部２の強度及び剛性が向上した車体の生産に貢献することができる。
【００２８】
また、当該製造方法では、歪時効硬化型鋼材から成る筒状部材５１を用いると共に、この筒状部材５１に積極的に圧縮歪を付与しながら液圧成形をしており、成形した車体構造用部材は、車体組立の後、圧縮歪が付与された状態で塗装工程に送られ、ここで焼付け塗装（熱条件：約１７０℃で約２０分維持）が施されることになるため、さらに高強度なものとなる。
【００２９】
さらに、当該製造方法では、車体左右方向に沿う面が成形型７１の型締方向と平行になる配置にして筒状部材５１を液圧成形することで、車体左右方向に沿う面すなわち車体前後方向に沿う面に比べて肉厚にする面に圧縮歪を付与しやすくなり、車体の前後方向と左右方向とで肉厚が異なる車体構造用部材の製造が可能となり、強度及び剛性に優れた車体構造用部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の車体構造用部材を備えた車体の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に基づく断面図である。
【図３】図２中のＢ−Ｂ線に基づく断面図（ａ）及びＣ−Ｃ線に基づく断面図（ｂ）である。
【図４】一体フレームとサイドシルの結合部分に補強材を用いた場合を示す斜視図である。
【図５】本発明の車体構造用部材を備えた車体の他の実施例を示す斜視図である。
【図６】図５中のＤ−Ｄ線に基づく断面図である。
【図７】筒状部材を示す斜視図である。
【図８】折り曲げ後の筒状部材を示す斜視図である。
【図９】筒状部材を成形型内に配置した状態を示す断面図である。
【図１０】図９の状態から成形型を閉じた状態を示す断面図である。
【図１１】従来の車体を説明する斜視図である。
【図１２】従来の車体の他の例を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ２１    車体
２  ３２    センターピラー部
３  ３３    クロスメンバ部
４          ルーフサイドレール
５          フロア
７          サイドシル
８          補強材
１０  ３０  一体フレーム（車体構造用部材）
１２        シート
７１        成形型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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