JP3783546B2 - 車両のサイドシル構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のサイドシル構造、特に、車両の前面衝突、オフセット衝突、側面衝突に対応し適正な変形を行えるようにした車両のサイドシル構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両は走行時に外部より各種の衝撃を受けるため、基本的に、車体骨格構造部は所定の剛性を保持するように形成されるが、特に、過荷重を受けた場合に衝撃吸収のため変形を許容する部分と、車室周り骨格構造部のように乗員空間確保のため剛性強化を優先させる部分とを備える。
ところで、車体の側部を成す車体骨格構造部は車体上部のルーフレールと車体下部のサイドシルとこれらを上下に結ぶフロントピラ、センタピラ及びリアピラ等を備え、通常、これら各部材は断面構造が閉空間を成す閉断面構造を採るよう形成され、これにより各部の剛性強化が図られている。この内、特に、サイドシルは車両の前面衝突時やオフセット衝突時に前後方向の過荷重（圧縮荷重）を受けるが、この際にサイドシル自身の屈曲変形及び座屈変形を十分に抑え、荷重分散を図る必要があり，更に、側面衝突時に車幅方向の過荷重を受けた際には、車幅方向の折れモード（サイドシル自身の折れ曲がり方）のコントロールを実施できることが望ましい。
【０００３】
そこで、サイドシルの剛性強度を増大させるために、たとえば、図７に示すサイドシル１００の場合、アウタ及びインナーパネル１１０、１２０で閉空間１３０を形成し、それら部品の板厚アップを図っている。しかも、「コ」の字断面の内外厚板リンフォースメント１４０、１５０をアウタ及びインナーパネル１１０、１２０に沿わせて延設したり、あるいはこれらに変えて、あるいは加えて用いられるパイプ１６０（２点鎖線で示した）や、閉鎖空間１３０を複数の室に仕切るバルクヘッド１７０等の補強部材の使用が行われ、更に、車体変形モードコントロール用のＶ溝１８０が部分的に形成されたリンフォースメント１９０を取付けることが行われている。
【０００４】
なお、特開平６−９９８５１号公報には、サイドシルとその中間部に接合されるセンターピラ一との逆Ｔ字型結合部における剛性アップと、側面衝突時の同部の変形を抑制する逆Ｔ字型のパイプ部材を逆Ｔ字型空間内に配備したものや、特開昭６４−１８７８４号公報に開示されるように、サイドシルの長手方向に連続する閉空間内に複数のバルクヘッドを介してパイプ部材を取り付け、これによりサイドシルの前後方向の過荷重（圧縮荷重）を受けた際における荷重分散を図ったものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の車体側部の車体骨格構造部は各種の剛性強化対策が成されており、特に、サイドシル１００の場合、前面衝突時やオフセット衝突時及び側面衝突時の変形量抑制用として内外厚板リンフォースメント１４０，１５０、パイプ１６０、バルクヘッド１７０等を用い，これに加え．車体変形モードコントロール用としてリンフォースメント１９０を用いている。
【０００６】
しかし、このような多数の補強部材を取り付けたサイドシル１００に車体変形モードコントロール用のリンフォースメント１９０が付加される場合、重量増加や部品点数増加、及び、溶接作業工数の増加により構造の複雑化を招くこととなる。
本発明は、上述の課題に基づき、部品点数の削減、溶接作業工数の低減や設備の簡略化を図れる車両のサイドシル構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、車体の側部に車体前後方向に延びて略閉断面形状を成すサイドシル部が設けられている車両のサイドシル構造において、上記サイドシル部の内部に上記車体前後方向に延びるよう配設されるとともに側面部の少なくとも２個所に脆弱部が形成されているパイプ部材と、上記パイプ部材の上記側面部に略沿って配設されるとともに上記脆弱部を被覆するよう設けられて上記側面部と協働して第２の閉断面形状を成すリンフォース部材と、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように、パイプ部材とその少なくとも２個所の脆弱部を被覆するリンフォース部材とが協働することで第２の略閉断面形状を成すことができ、この第２の略閉断面形状部が脆弱部における剛性を強化できる。このため、前面衝突時やオフセット衝突時に第２の略閉断面形状部が圧縮荷重を受けると、脆弱部における座屈変形を十分に抑制するよう剛性強化でき、更に、側面衝突時にパイプ部材の各脆弱部及びこれを被覆するリンフォース部材とが変形量を抑制できると共に脆弱部を基点とする折れモードコントロール（制御）機能を確保できる。しかも、比較的部品点数の削減を図れ、溶接作業工数の低減と金型や設備の簡略化が図れ、製造コスト低減を図れる。
好ましくは、上記リンフォース部材には上記パイブ部材に接合された部位より上下方向に延出し上記サイドシル部に接合される上下フランジが形成され、同上下フランジには上下方向に延びるビードが車体前後方向に沿って複数形成されても良い。この場合、前面衝突時やオフセット衝突時にリンフォース部材に加わる圧縮荷重が上下フランジ上の複数のビードによりそれぞれ受け取られ、衝撃吸収機能を各ビードが分散して発揮でき、荷重分散機能を向上させることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項lに記載の車両のサイドシル構造において、上記第２の閉断面形状は、車体外側へ向かって張り出す略凸形状に形成されていることを特徴とする。
このように、パイプ部材の脆弱部の形成されている側面部とリンフォース部材とが協働して形成する第２の閉断面形状を、車体外側へ向かって張り出す略凸形状に形成することにより、略凸形状の突端部が側突時の早期から過荷重を受けて変形をし始めてエネルギ吸収を行なうことができるので、単純にリンフォース部材を追加する場合よりも、より好適に衝撃吸収機能を向上できる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項lに記載の車両のサイドシル構造において、上記第２の閉断面形状は、車体内側へ向かって張り出す略凸形状に形成されていることを特徴とする。
このように、パイプ部材の脆弱部の形成されている側面部とリンフォース部材とが協働して形成する第２の閉断面形状を、車体内側へ向かって張り出す略凸形状に形成することにより、側突によってサイドシル部の変形が進んだ際に略凸形状の突端部がサイドシル部の車体内側の内壁面に座付して支持されることとなり、単純にリンフォース部材を追加する場合よりも、より好適に衝撃吸収機能を向上できる。
【００１１】
好ましくは、上記車両のサイドシル構造のうちのいずれか一つを有する車体側部骨格構造を構成しても良い。
この場合、車体側部骨格構造が上記車両のサイドシル構造のうちのいずれか一つを選択的に採用したので、この車体側部骨格構造が上記車両のサイドシル構造と同様に、剛性強化できるとともに、折れモードコントロール（制御）機能を確保できるので、各種の折れモードに合わせた好適な車体側部骨格構造として利用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１、図２には本発明の一実施形態としての車両のサイドシル構造が適用された車体側部骨格構造１を示す。
この車体側部骨格構造１は図示しない乗用車の車室及びトランクと対向する部位にわたり連続配備される単一の側部アウタパネル２と、複数構成部材から成る側部インナーパネル３とが溶接等で一体的に接合されることで構成されている。なお、図１には左側の車体側部骨格構造１が示されているが、この車体側部骨格構造１にはこれと左右対称な形状の右側の車体側部骨格構造（図示せず）や、車室対向部，トランク対向部、エンジンルーム対向部等に配備される多数の各骨格構成部材（図示せず）が組み合わされることで図示しない乗用車の車体骨格構造全体が形成されるようになっている。
【００１３】
ここで、側部アウタパネル２の上部横長部２０１とサイドルーフレールインナ３０１とで車体前後方向Ｘに長い閉断面形状のサイドルーフレール（図示せず）が形成され、側部アウタパネル２の前部縦柱２０２と上下フロントピラインナー３０２ａ，３０２ｂとで上下方向に延びる略閉断面形状のフロントピラ（図示せず）が形成され，側部アウタパネル２の後部縦柱２０３と後部クォータパネル３０３とで上下方向に延びる略閉断面形状のリアピラ（図示せず）が形成され、側部アウタパネル２の下部横長部（以後サイドシルアウタと記す）２０４及びサイドシルインナー３０４とで車体前後方向Ｘに長い閉断面形状のサイドシルＳＳ（図３参照）が形成され、側部アウタパネル２のセンタピラ部２０５とセンタピラインナー３０６とでセンタピラ（（図４参照））ＣＰが形成される。
【００１４】
なお、上述の各部材は鋼板のプレス加工によりそれぞれ成形され、これら各部材の周縁部の適所より延出する複数のフランジｆや各種形状の重合部が互いに接合されることで、側部骨格構造１が形成されている。
図２、図３に示すように、サイドシルＳＳは、側部アウタパネル２の下部横長部であるサイドシルアウタ２０４及びサイドシルインナー３０４の各上下フランジｆ１、ｆ２を互いに接合することで車体の前後方向Ｘ（図３で紙面垂直方向）に長い第１閉空間ｅ１を形成する。しかも，サイドシルアウタ２０４とサイドシルインナー３０４とが閉断面形状を成すように互いに結合されることで形成された第１閉空間ｅ１にはサイドシルＳＳの前後方向Ｘの全域にわたり補強フレーム４が配備される。
【００１５】
補強フレーム４は金属製のパイプ部材５と同パイプ部材５の車体外側（図３で右側）の側面部５０１に沿って配設されるリンフォース部材６とで形成される。
パイプ部材５はその前後端に前後ブラケット７、８をそれぞれ接合し、各前後ブラケット７、８の主部や端部フランジｆ３の複数箇所がサイドシルアウタ２０４とサイドシルインナー３０４の前後端部にそれぞれ重合し、各重合部が一体接合されている。なお、ここでのパイプ部材５はその前後端に前後ブラケット７、８を取り付けたので，パイプ部材５が前後方向Ｘの過荷重を受けた際に前後方向Ｘへ突き抜けることを防止できる。なお、前後ブラケット７、８は、パイプ部材５に作用する前後方向Ｘの過荷重の度合いを考慮して必要に応じて設ければ良い。
【００１６】
パイプ部材５の側面部５０１の中央部には所定間隔ｄを保って２つの脆弱部としての凹まし部９が車外側に向けて形成される。凹まし部９はパイプ部材５の断面視で内径の１／６程度の溝深さｈで形成され、これを基点とする折れモードコントロール（制御）を可能としている。なお、パイプ部材５の２つの凹まし部９の中間部はセンタピラＣＰの下端部とサイドシルＳＳとが逆Ｔ字状の結合構造を採る部位であり、このように設定することで、後述のように側面衝突時にセンタピラの下端部での屈曲を抑え、２つの凹まし部９での屈曲を誘発できるようにしている。
【００１７】
リンフォース部材６はパイプ部材５とほぼ同等の長さを有し、パイプ部材５の側面部５０１に連続して重合され，相互に図示しない複数箇所で溶接される上下接合部６０１と、上下接合部６０１間に形成され、車体外側へ向かって張り出し、突端ｐがすき間ｔを介してサイドシルアウタ２０４と対向する凸形状の膨出部６０２と、上下接合部６０１の上下端より上下方向に延出する上下延出板部６０３、６０４とを備え、これらは鋼板のプレス成型により形成される。
リンフォース部材６の上延出板部６０３は縦板状を成し、その基端部には上下方向に延びるビード１１が車体前後方向Ｘに沿って所定間隔ｂを保って複数形成され、これらビード１１の上端より上側部位がフランジｆ４を成し、同部がサイドシルアウタ２０４及びサイドシルインナー３０４の各上フランジｆ１の重合部に挟まれた状態で一体接合される。
【００１８】
リンフォース部材６の下延出板部６０４は屈曲板状を成し、その基端部には上下方向に延びるビード１１が車体前後方向Ｘに沿って所定間隔ｂを保って複数形成され、これらビード１１の下端より下側部位が更に段状に屈曲され、その先端がフランジｆ５を成し、同部がサイドシルアウタ２０４及びサイドシルインナー３０４の各下フランジｆ２の重合部に挟まれた状態で一体接合される。なお、図３中，符号Ｗ１はアーク溶接点を示すとともに、符号Ｗ２はインダイレクト溶接点を示し、Ｗ１及びＷ２の各々の点において接合処理が成されている。
図２、図３に示す補強フレーム４ではパイプ部材５の車体外側の側面部５０１に沿って連続してリンフォース部材６が接合される。このため、パイプ部材５とリンフォース部材６とが協働することで第２閉空間ｅ２を形成する閉断面形状を成すことができ、補強フレーム４の剛性を強化できる。特に、リンフォース部材６はパイプ部材５の２箇所に形成された凹まし部９をそれぞれ橋渡した状態で被覆することにより、同部の圧縮荷重に対する剛性をその他の部位と略同レベルに保持できる。
【００１９】
このようにサイドシルＳＳはサイドシルアウタ２０４とサイドシルインナー３０４とで閉断面形状部を成すと共に車体前後方向Ｘに長い第１閉空間ｅ１を形成し、基本的な剛性を確保できる。しかも、第１閉空間ｅ１内の補強フレーム４を成すパイプ部材５とリンフォース部材６とが閉断面形状を成すよう結合されることで第２閉空間ｅ２を形成するので、過剰な圧縮荷重に対しても十分に座屈変形を抑制するよう機能できる。
【００２０】
このように、サイドシルＳＳの骨格内に、補強フレーム４を追加した車体側部骨格構造１を用い製造された乗用車が走行時に、前面衝突やオフセット衝突したとする。この際、サイドシルＳＳの前端に前後方向の過荷重が加わるが、この過剰な圧縮荷重を受けても、丸パイプであるパイプ部材５による強固な補強が可能となる。しかも、第１閉空間ｅ１を形成するサイドシルアウタ２０４及びサイドシルインナー３０４の剛性に加え、第２閉空間ｅ２を形成する補強フレーム４の剛性により、過剰な圧縮荷重はサイドシルＳＳ全体に分散して、即ち、車体の後部のリアピラ側にまで分散して伝達される。
【００２１】
更に、過剰な圧縮荷重は補強フレーム４上に複数形成された複数のビード１１にそれぞれ受け取られ、各ビード１１が衝撃吸収機能を分散して発揮できる。更に、パイプ部材５の２箇所の凹まし部９にはリンフォース部材６が橋渡し状態に被覆されているので、同部の座屈変形に対する剛性がその他の部位とほぼ同様のレベルに保たれており、この部位が座屈を早めるということを防止できる。
なお、ここでは前方衝突時を説明したが、後方衝突時の場合、前後逆転してほぼ同様の変形動作が行われ、ほぼ同様の効果が得られる。
【００２２】
一方、乗用車が走行時に、サイドシルＳＳの中間部に側面衝突したとする。 サイドシルＳＳの中間部はセンタピラＣＰの下端部が一体結合されており、逆Ｔ字状の結合構造を採る部位であり、図４に示すように、この部位のパイプ部材５には２つの凹まし部９が所定間隔ｄで配設されている。
このため、車幅方向Ｙの過荷重ＦがサイドシルＳＳの中間部に加わると、この際、サイドシルアウタ２０４がすき間ｔ（図３参照）だけつぶれる。
次いで，補強フレーム４は、側方からの荷重により圧縮荷重と比べると比較的容易に変形する。この際、パイプ部材５が２つの凹まし部９を基点として車体中央側（図４で下方）に変形し、サイドシルインナー３０４も変形する。
【００２３】
このように、リンフォース部材６の膨出部６０２を車外側（外向け）とした場合、側面衝突後より早く、剛性の高い補強フレーム４にエネルギを効率良く伝達し、エネルギ吸収機能を発揮できる。
更に、側面衝突においてパイプ部材５が一点で屈曲すること無く、２つの凹まし部９を基点にして屈曲を誘発できることより、サイドシルＳＳ中間部及びセンタピラＣＰの車室内への侵入量（変形量）や侵入速度を大幅に低減でき、即ち、狙い通りの変形モードを作れ，折れモードコントロール（制御）機能を発揮でき、この点で乗員の安全性を向上できる。
更に、サイドシルＳＳの中間部が側面衝突を受けた場合、リンフォース部材６の膨出部６０２やパイプ部材５が順次側面衝突時の過荷重を吸収でき、衝撃吸収機能を向上できる。
【００２４】
更に、図１のサイドシルＳＳはサイドシルアウタ２０４とサイドシルインナー３０４とで車体前後方向Ｘに長い第１閉空間ｅ１を形成し、その内部に補強フレーム４を配備することより、従来のような複数のコ字断面のリンフォースメントを順次接合する場合と比べて部品点数の削減を図れ、溶接作業工数の低減と金型や設備の簡略化が図れ、製造コスト低減を図れる。更に、外表面を形成するサイドシルアウタ２０４及びサイドシルインナー３０４の板厚を全体的に薄くし、トータルの軽量化を図ることができる。
【００２５】
図５には第２の実施形態としての車両のサイドシル構造を適用した車体側部骨格構造１ａ（図示せず）中のサイドシルＳＳａを示した。
このサイドシルＳＳａは図１の車体側部骨格構造１で用いるサイドシルＳＳと比べて、補強フレーム４ａを成すパイプ部材５ａとリンフォース部材６ａとの内外位置（図５で左右位置）関係が逆転する以外は同様の構成を採ることより、重複説明を簡略化する。
図５のサイドシルＳＳａはサイドシルアウタ２０４とサイドシルインナー３０４とで第１閉空間ｅ１を形成し、その第１閉空間ｅ１に補強フレーム４ａを前後方向Ｘ（図５で紙面垂直方向）の全域にわたり配備する。
【００２６】
補強フレーム４ａはパイプ部材５ａと同パイプ部材５ａの車体内側（図５で左側）の側面部５０２に沿って配設されるリンフォース部材６ａとで形成される。パイプ部材５ａはその前後端を図示しない前後ブラケットを介してサイドシルアウタ２０４とサイドシルインナー３０４の前後端部に一体接合される。パイプ部材５ａの側面部５０２の中央部には所定間隔ｄ（図６参照）を保って２つの凹まし部９ａが車室中央側に向けて形成され、これを基点とする折れモードコントロール（制御）を可能としている。
【００２７】
リンフォース部材６ａはパイプ部材５ａの車体内側の側面部５０２に溶接される上下接合部６０１ａと、車体内側へ向かって張り出し、突端ｐがすき間ｔ１を介してサイドシルインナー３０４と対向する凸形状の膨出部６０２ａと、上下延出板部６０３ａ、６０４ａとを備える。リンフォース部材６ａの上下延出板部６０３ａ，６０４ａは縦板状の基端部にビード１１が形成される。上延出板部６０３ａの上側部位はフランジｆ４を成し、サイドシルアウタ２０４及びサイドシルインナー３０４の各上フランジｆ１に一体接合される。下延出板部６０４ａの基端部にはビード１１の下端より段状屈曲部が延出形成され、その先端のフランジｆ５がサイドシルアウタ２０４及びサイドシルインナー３０４の各下フランジｆ２に接合される。
【００２８】
このように、サイドシルＳＳａの骨格内に補強フレーム４ａを追加した車体側部骨格構造１ａを用いた乗用車が前面衝突やオフセット衝突したとする。
この場合、図５、図６に示すサイドシルＳＳａは、図１のサイドシルＳＳの場合と同様に、第１閉空間ｅ１を形成するサイドシルアウタ２０４及びサイドシルインナー３０４の剛性に加え、第２閉空間ｅ２を形成する補強フレーム４ａの剛性により、過剰な圧縮荷重をサイドシルＳＳａ全体に分散して伝達でき、過剰な圧縮荷重を各ビード１１が吸収できる。この際、２箇所に形成された凹まし部９ａにはリンフォース部材６が橋渡し状態に被覆されているので、同部が座屈を早めることを抑え、圧縮荷重に対する剛性をその他の部位と略同レベルに保持できる。
【００２９】
一方、乗用車が走行時に、サイドシルＳＳａの中間部に側面衝突した場合、車幅方向Ｙの過荷重ＦがサイドシルＳＳａの中間部に加わると、まず、サイドシルアウタ２０４がつぶれ、次いで、補強フレーム４ａに過荷重が加わる（図５、図６参照）。この際、パイプ部材５ａが２つの凹まし部９ａを基点として車体中央側（図５で左側）にすき間ｔ１だけ変形し、膨出部６０２ａの突端ｐがサイドシルインナー３０４に座付する。
【００３０】
図５に示した車体側部骨格構造１ａ（図示せず）中のサイドシルＳＳａは図１の車体側部骨格構造１と同用の作用効果が得られる。特に、リンフォース部材６ａの膨出部６０２ａを車室側（内向け）としたので、この場合、膨出部６０２ａのサイドシルインナー３０４への底付きにより、耐荷重を増加することができる。しかも、それ以後の変形速度や変形量が大幅に低減されることとなり、即ち、折れモードコントロール（制御）機能を発揮でき、この点で乗員の安全性を向上できる。更に、側面衝突時の過荷重Ｆが大きな場合、リンフォース部材６の膨出部６０２やパイプ部材５が順次過荷重Ｆを吸収でき、衝撃吸収機能を十分に向上できる。
【００３１】
上述のところにおいて、本発明の車両のサイドシル構造は乗用車の車体側部骨格構造１に適用されていたが、その他のサイドシルを有する車両に適用でき、この場合も、図１の車体側部骨格構造１と同様の作用効果が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、前面衝突時やオフセット衝突時に第２の略閉断面形状部が圧縮荷重を受けると、脆弱部における座屈変形を十分に抑制するよう剛性強化でき、更に、側面衝突時にパイプ部材の各脆弱部及びこれを被覆するリンフォース部材とが変形量を抑制できると共に脆弱部を基点とする折れモードコントロール（制御）機能を確保できる。しかも、比較的部品点数の削減を図れ、溶接作業工数の低減と金型や設備の簡略化が図れ、製造コスト低減を図れる。
【００３３】
第２の閉断面形状を、車体外側へ向かって張り出す略凸形状に形成することにした場合には、特に、略凸形状の突端部が側突時の早期から過荷重を受けて変形をし始めてエネルギ吸収を行なうことができるので、好適に衝撃吸収機能を向上できる。
また、第２の閉断面形状を、車体内側へ向かって張り出す略凸形状に形成することにした場合には、特に、略凸形状の突端部が、側突によってサイドシル部の変形が進んだ際にサイドシル部の車体内側の内壁面に座付して支持されることになり、好適に衝撃吸収機能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての車両のサイドシル構造が適用された車体側部骨格構造の分解斜視図である。
【図２】図１の車体側部骨格構造中のサイドシル部分の分解斜視図である。
【図３】図１中のサイドシルの拡大断面図である。
【図４】図１のサイドシル中の補強フレームの変形説明図である。
【図５】図１の車体側部骨格構造中のサイドシルに代えて用いられる他のサイドシルの拡大断面図である。
【図６】図５のサイドシル中の補強フレームの変形説明図である。
【図７】従来の車両のサイドシルの断面図である。
【符号の説明】
１ 車体側部骨格構造
２０４ サイドシルアウタ
３０４ サイドシルインナー
４ パイプ部材
５０１ 側面部
５０２ 側面部
６ リンフォース部材
６０２ 膨出部
９ 凹まし部（脆弱部）
ｅ１ 第１閉空間
ｅ２ 第２閉空間
ｐ 突端
ＳＳ サイドシル部
Ｘ 車体前後方向
Ｙ 車幅方向

Claims (3)

1. 車体の側部に車体前後方向に延びて略閉断面形状を成すサイドシル部が設けられている車両のサイドシル構造において、
   上記サイドシル部の内部に上記車体前後方向に延びるよう配設されるとともに側面部の少なくとも２個所に脆弱部が形成されているパイプ部材と、
   上記パイプ部材の上記側面部に略沿って配設されるとともに上記脆弱部を被覆するよう設けられて上記側面部と協働して第２の閉断面形状を成すリンフォース部材と、を有することを特徴とする車両のサイドシル構造。
2. 上記第２の閉断面形状は、車体外側へ向かって張り出す略凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のサイドシル構造。
3. 上記第２の閉断面形状は、車体内側へ向かって張り出す略凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のサイドシル構造。

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