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公開番号2025166357
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-06
出願番号2024070306
出願日2024-04-24
発明の名称車両用センターピラー
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類B62D 25/04 20060101AFI20251029BHJP(鉄道以外の路面車両)
要約【課題】必要な強度を有しつつ、車両の側面方向からの衝突時に過剰な変形を抑制できて、さらに軽量化も可能な車両用センターピラーを提供する。
【解決手段】車両高さ方向をx軸、車両前後方向をy軸、車両幅方向をz軸とし、センターピラーのyz断面の降伏モーメントをMy及び全塑性モーメントをMpとし、センターピラーがz軸方向から荷重を受けるときの曲げモーメントをM及び経過時間をtとし、m=(M-My)/(Mp-My)と定義するとき、センターピラー中でMy<Mかつd²m/dx²≦0となる部位でd/dt(|dm/dx|)≦0を満たす車両用センターピラーを採用する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
車両用センターピラーにおいて、
車両高さ方向をｘ軸とし、
車両前後方向をｙ軸とし、
車両幅方向をｚ軸とし、
前記ｘ軸に垂直なｙｚ断面の耐力をＹＰとし、
前記ｙｚ断面におけるｙ軸周りの降伏モーメントを下記式１に示すＭｙとし、
前記ｙｚ断面におけるｙ軸周りの全塑性モーメントを下記式２に示すＭｐとし、
前記車両用センターピラーが前記ｚ軸方向から荷重を受けるときに、
前記車両用センターピラーへ入力されるｙ軸周りの曲げモーメントをＭとし、
前記荷重を受けるときの経過時間をｔとし、
前記Ｍｙと、前記Ｍｐと、前記Ｍとの関係を下記式３に示すｍと定義するとき、
前記経過時間ｔと伴に前記車両用センターピラー中でＭｙ＜Ｍかつｄ
２
ｍ／ｄｘ
２
≦０となる部位で
ｄ／ｄｔ（｜ｄｍ／ｄｘ｜）≦０
を満たす、
ことを特徴とする車両用センターピラー。
Ｍｙ＝ＹＰ
ｙ
・Ｉ
ｙ
／ｚ
ｙ
・・・（式１）
Ｍｐ＝∫
Ｓ
ｚ
ｐ
・ＹＰ
ｐ
ｄＳ・・・（式２）
ｍ＝（Ｍ－Ｍｙ）／（Ｍｐ－Ｍｙ）・・・（式３）
ここで、
Ｉ
ｙ
：前記ｙｚ断面におけるｙ軸周りの断面二次モーメント
ｚ
ｙ
：前記ｔに伴って前記ｙｚ断面で最も早期に降伏する箇所の中立軸からの距離
ＹＰ
ｙ
：前記ｔに伴って前記ｙｚ断面で最も早期に降伏する箇所の耐力
Ｓ：前記ｙｚ断面（センターピラーの切断面）
ｚ
ｐ
：前記ｙｚ断面の微小要素ｄＳの中立軸からの距離
ＹＰ
ｐ
：前記ｙｚ断面の微小要素ｄＳにおける耐力
中立軸：前記Ｍに対して前記ｙｚ断面で圧縮応力と引張応力とが切り替わる軸を示し、前記ｙｚ断面にて前記ｘ軸方向のひずみがゼロとなる軸
ｄｍ／ｄｘ：前記ｍの前記ｘ軸方向への一階微分
ｄ
２
ｍ／ｄｘ
２
：前記ｍの前記ｘ軸方向への二階微分
ｄ／ｄｔ（｜ｄｍ／ｄｘ｜）：前記ｄｍ／ｄｘの絶対値の時間微分
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記降伏モーメントＭｙが前記ｘ軸に沿って不連続に変化する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用センターピラー。
【請求項３】
前記降伏モーメントＭｙが前記ｘ軸に沿って不連続に変化する位置が、鋼板のレーザー溶接位置である、ことを特徴とする請求項２に記載の車両用センターピラー。
【請求項４】
前記全塑性モーメントＭｐが前記ｘ軸に沿って不連続に変化する、ことを特徴とする請求項２に記載の車両用センターピラー。
【請求項５】
前記全塑性モーメントＭｐが前記ｘ軸に沿って不連続に変化する位置が、鋼板のレーザー溶接位置である、ことを特徴とする請求項４に記載の車両用センターピラー。
【請求項６】
前記降伏モーメントＭｙが前記ｘ軸に沿って連続に変化する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用センターピラー。
【請求項７】
前記全塑性モーメントＭｐが前記ｘ軸に沿って連続に変化する、ことを特徴とする請求項６に記載の車両用センターピラー。
【請求項８】
前記経過時間ｔと伴に増加する前記曲げモーメントＭが最大となる時刻でも、前記車両用センターピラー中でＭｙ＜Ｍかつｄ
２
ｍ／ｄｘ
２
≦０となる前記部位で
ｄ／ｄｔ（｜ｄｍ／ｄｘ｜）≦０
を満たす、
ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の車両用センターピラー。

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に関する。詳しくは、本発明は、必要な強度を有しつつ、車両の側面方向からの衝突時に過剰な変形を抑制できて、さらに軽量化も可能な車両用センターピラーに関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
車両用センターピラーは、主に鋼板から作られており、その長手方向が車両上下方向に向くように配置される自動車骨格部材の一つである。近年、自動車骨格部材では、搭乗者保護の観点から安全性のさらなる向上が求められており、また、燃費規制やカーボンニュートラルの達成の観点からさらなる軽量化も求められている。
【０００３】
特に、センターピラーでは、他車が側面方向から衝突したときに、乗員空間を保護しつつ、乗員に対する衝撃も和らげることが求められている。
【０００４】
例えば、センターピラーの車体上側は、乗員の頭部・胸部への距離が近いため、センターピラーの車体上側は、側面方向からの衝突時の変形が起こりにくいよう、高強度であることが求められる。
【０００５】
一方、センターピラーの車体下側は、乗員との距離が比較的遠く、衝突による変形が起こっても乗員への接触が起こりにくい。そのため、センターピラーの車体下側は、衝突時の衝撃を吸収するよう、適度な強度と延性を両立することが求められる。
【０００６】
センターピラーを最大限に軽量化しつつ、衝突安全基準を満たすためには、センターピラーの設計段階において、使用する鋼板の強度および板厚、センターピラーの形状、センターピラーの車体上側と車体下側の境界となり且つ強度および板厚が変化する部位などをそれぞれ最適化することが必要である。
【０００７】
部材を最適化するための指針として、特許文献１においては、車体前後方向を軸とした断面二次モーメントに基づいて、衝突エネルギーを効果的に吸収するための部材が提案されている。非特許文献１においては、車体前後方向を軸とした全塑性モーメントと、全塑性モーメントおよび板厚、ヤング率、降伏応力、車体前後方向の部材幅から決まる崩壊モーメントに基づいて、センターピラーの上側よりも下側を早期に座屈させるための技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００９－２７４５９０号公報
【非特許文献】
【０００９】
広瀬智史、日本製鉄技報、ｖｏｌ．４１２（２０１９）ｐ．５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、部材を最適化するための方法が、これまで種々検討されてきた。しかしながら、特許文献１の方法は、断面二次モーメントに基づいた設計指針であり、鋼板の強度の最適化がなされていない。
（【００１１】以降は省略されています）

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