JP2008143424A - 自動車の車体構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自動車の車体構造10はサイドシル13を備える。サイドシル13は、車体前後方向に直線状に延出されたサイドシルインナー25と、サイドシルインナー25の車体外方側に配置されるとともに、サイドシルインナー25に沿って設けられ、車体外側の部位35がセンターピラー17から前後の端部に向けて徐々に車体中央49に近づくように傾斜させた直線状の傾斜稜線を有するサイドシル補強部材26とを備える。
【選択図】図2
Description
アーチ型に形成されることで、サイドシルの略中央に車体側方から荷重が作用した場合、作用した荷重はサイドシル補強部材に沿って車体前後方向に伝わる。
車体前後方向に伝わった荷重は、フロントサイドメンバーやリヤサイドメンバーで支えられる。
よって、サイドシル補強部材の重量増加を抑え、かつ、サイドシルの剛性を確保することが可能である。
さらに、サイドシル補強部材は、全長に亘って断面略コ字状に形成されている。このため、サイドシル補強部材の形状が大きくなり、サイドシル補強部材の重量を抑えることが難しかった。
このため、フロントサイドメンバーに車体前方から荷重が作用した場合に、荷重の車幅方向の分力がサイドシルの前端部に曲げ荷重として伝わる。
サイドシルは略中央がピラーに連結されているので、サイドシルに作用する曲げモーメントはピラー近傍で最大になる。
以上の観点から、本出願人は、サイドシルは略中央がピラーに連結されているので、サイドシルに作用する曲げモーメントはピラー近傍で最大になり、前端部に向けて小さくなることを発見した。
具体的には、サイドシル補強部材に直線状の稜線を有し、この稜線をピラーの部位から前後の端部に向けて傾斜させることで、徐々に車体中央に近づくようにした。
これにより、サイドシルインナーおよびサイドシル補強部材で形成するシル断面形状(すなわち、閉断面形状の面積)を、曲げモーメントの大きさに対応させた荷重伝播経路とすることができる。
これにより、フロントサイドメンバーに車体前方から荷重が作用した場合に、ピラーの部位に作用する最大の曲げモーメントをサイドシル補強部材で支えることができるという利点がある。
これにより、フロントサイドメンバーに車体前方から荷重が作用した場合や、リヤサイドメンバーに車体後方から荷重が作用した場合に、ピラーの部位以外の傾斜部位で、それぞれ傾斜部位に作用する曲げモーメントを支えることができる。
よって、サイドシルの略中央に車体側方から荷重が作用した場合に、作用した荷重を直線状の稜線に沿って車体前後方向に伝えることができる。
車体前後方向に伝わった荷重を、フロントサイドメンバーやリヤサイドメンバーで支えることができる。
よって、サイドシル補強部材の重量増加を抑え、かつ、サイドシルの剛性を確保することができるという利点がある。
これにより、サイドシル補強部材の軽量化を図ることができるという利点がある。
これにより、圧縮荷重に対するサイドシルの剛性を十分に確保することができるという利点がある。
図1は本発明に係る自動車の車体構造を示す斜視図、図2は本発明に係る自動車の車体構造を示す分解斜視図である。
自動車の車体構造10は、車体前部側に設けられたフロントサイドメンバー11と、フロントサイドメンバー11の後端部に設けられたアウトリガー12と、アウトリガー12に前端部が設けられたサイドシル13と、サイドシル13から車体幅中心に向けて延出された第1、第2のクロスメンバー14,15と、第2クロスメンバー15およびサイドシル13の後端部に設けられた車体後部側のリヤサイドメンバー16と、サイドシル13の略中央に立設されたセンターピラー(ピラー)17と、サイドシル13およびセンターピラー17の車体外側に設けられたサイドアウターパネル18とを備える。
アウトリガー12の外端部12aからサイドシル13が車体後方に向けて延出されている。
フロントサイドメンバー11は、サイドシル13に対して車体中心側に間隔S1だけオフセットされている。
サイドシル13の後端部寄りの部位から車体中心に向けて第2クロスメンバー15が設けられている。
リヤサイドメンバー16は、サイドシル13に対して車体中心側に間隔S2だけオフセットされている。
よって、サイドシル13が、リヤサイドメンバー16に対して車体外側に距離S2だけオフセットされ、フロントサイドメンバー11に対して車体外側に間隔S1だけオフセットされている。
サイドシル13およびセンターピラー17の車体外側にサイドアウターパネル18が設けられている。
サイドシルアウター部21は、サイドシル13を覆うとともに、サイドシル13に一体に設けられた部位である。
ピラーアウター部22は、センターピラー17を覆うとともに、センターピラー17に一体に設けられた部位である。
サイドシル13は、車体前後方向に直線状に延出されたサイドシルインナー25と、サイドシルインナー25の車体外方側に配置されたサイドシル補強部材26とを備える。
インナー開口部31の上辺31aに沿って上インナーフランジ(インナーフランジ)32が上向きに張り出されている。また、インナー開口部31の下辺31bに沿って下インナーフランジ(インナーフランジ)33が下向きに張り出されている。
上下のインナーフランジ32,33は、車体前後方向に直線状に延出されている。
サイドシル補強部材26は、車体外側の部位35を形成する上壁36、外側鉛直壁37、下壁38を有するとともに、上下の補強フランジ(補強フランジ)41,42および前後の補強フランジ43,44を有する。
さらに、サイドシル補強部材26は、上壁36、外側鉛直壁37および下壁38で断面略コ字状に形成することで補強開口部45を有する。
上稜線61は、上壁36と外側鉛直壁37とが交差する部位である。
下稜線62は、下壁38と外側鉛直壁37とが交差する部位である。
上稜線61は、直線状の上前傾斜稜線(直線状の稜線)61aと、直線状の***稜線61bと、直線状の上後傾斜稜線(直線状の稜線)61cとからなる。
下稜線62は、直線状の下前傾斜稜線(直線状の稜線)62aと、直線状の下中央稜線62bと、直線状の下後傾斜稜線(直線状の稜線)62cとからなる。
上下の補強フランジ41,42は、車体前後方向に直線状に延出されている。
さらに、外側鉛直壁37の前端部から前補強フランジ43が車体前方に張り出されている。外側鉛直壁37の後端部から後補強フランジ44が車体後方に張り出されている。
これにより、車体外側の部位35は、平面視で略富士山の形状に形成される。
前端部26aは、サイドシル補強部材26の前端部である。後端部26bは、サイドシル補強部材26の後端部である。
また、ピラー立設部位35aから後端部に向けて徐々に車体中央49に近づくように傾斜状に形成された部位を「後傾斜部35c」とする。
ピラー立設部位35aは、直線状の***稜線61bおよび直線状の下中央稜線62bを有する。
前傾斜部35bは、直線状の上前傾斜稜線61aおよび直線状の下前傾斜稜線62aを有する。
直線状の上前傾斜稜線61aおよび直線状の下前傾斜稜線62aは、ピラー立設部位35aから前端部26aに向けて車体中央49に徐々に近づくように傾斜させた部位である。
後傾斜部35cは、直線状の上後傾斜稜線61cおよび直線状の下後傾斜稜線62cを有する。
直線状の上後傾斜稜線61cおよび直線状の下後傾斜稜線62cは、ピラー立設部位35aから後端部26bに向けて車体中央49に徐々に近づくように傾斜させた部位である。
アウター開口部47の上辺47aに沿って上アウターフランジ(アウターフランジ)51が上向きに張り出されている。また、アウター開口部47の下辺47bに沿って下アウターフランジ(アウターフランジ)52が下向きに張り出されている。
上下のアウターフランジ51,52は、車体前後方向に直線状に延出されている。
下インナーフランジ33、下補強フランジ42および下アウターフランジ52が、スポット溶接などで接合(結合)されている(図5、図6も参照)。
サイドシル補強部材26の前端部26aは、上下の補強フランジ41,42および前補強フランジ43で平坦に形成されている。
サイドシル補強部材26の前端部26aは、サイドシルインナー25の前端部25aおよびサイドシルアウター部21の前端部21aに接合されている。
サイドシルアウター部21の前端部21aは平坦に形成されている。
サイドシルインナー25のインナー開口部31は、サイドシル補強部材26で塞がれる。
前端部25aおよび前端部26aでシル断面が閉断面形状に形成される。
前傾斜部35bは、上壁36、外側鉛直壁37および下壁38で断面略コ字状に形成されている。
上下の壁36,38の高さ寸法、すなわち前傾斜部35bの***量はH2である。
前傾斜部35bは、サイドシルインナー25の前側部位25bおよびサイドシルアウター部21の前側部位21bに接合されている。
サイドシルアウター部21の前側部位21bは、断面略コ字状に形成されている。
サイドシルインナー25のインナー開口部31および前傾斜部35bの補強開口部45が互いに臨む位置に配置されている。各開口部31,45はサイドシルインナー25の前側部位25bおよび前傾斜部35bで塞がれる。
前側部位25bおよび前傾斜部35bでシル断面が閉断面形状に形成される。
サイドシルアウター部21のアウター開口部47内に、前傾斜部35bが収納される。
ピラー立設部位35aは、上壁36、外側鉛直壁37および下壁38で断面略コ字状に形成されている。
上下の壁36,38の高さ寸法、ピラー立設部位35aの***量はH1(図4も参照)である。ピラー立設部位35aの***量H1は、(b)に示す前傾斜部35bの***量H2より大きい。すなわち、H1>H2が成立する。
ピラー立設部位35aは、サイドシルインナー25の中央部位25cおよびサイドシルアウター部21の中央部位21cに接合されている。
サイドシルアウター部21の中央部位21cには、ピラーアウター部22が立設されている。
サイドシルインナー25のインナー開口部31およびピラー立設部位35aの補強開口部45が互いに臨む位置に配置されている。各開口部31,45がサイドシルアウター部21およびピラー立設部位35aで塞がれる。
中央部位25cおよびピラー立設部位35aでシル断面が閉断面形状に形成される。
サイドシルアウター部21のアウター開口部47内に、ピラー立設部位35aが収納されるとともに、ピラーアウター部22内にセンターピラー17が収納される。
後傾斜部35cは、上壁36、外側鉛直壁37および下壁38で断面略コ字状に形成されている。
上下の壁36,38の高さ寸法、後傾斜部35cの***量はH3である。後傾斜部35cの***量H3は、5(c)に示すピラー立設部位35aの***量H1より小さい。すなわち、H3<H1が成立する。
後傾斜部35cは、サイドシルインナー25の後側部位25dおよびサイドシルアウター部21の後側部位21dに接合されている。
サイドシルアウター部21の後側部位21dは、断面略コ字状に形成されている。
サイドシルインナー25のインナー開口部31および後傾斜部35cの補強開口部45が互いに臨む位置に配置されている。各開口部31,45がサイドシルインナー25の後側部位25dおよび後傾斜部35cで塞がれる。
後側部位25dおよび後傾斜部35cでシル断面が閉断面形状に形成される。
サイドシルアウター部21のアウター開口部47内に、後傾斜部35cが収納される。
サイドシル補強部材26の後端部26bは、上下の補強フランジ41,42および後補強フランジ44で平坦に形成されている。
サイドシル補強部材26の後端部26bは、サイドシルインナー25の後端部25eおよびサイドシルアウター部21の後端部21eに接合されている。
サイドシルアウター部21の後端部21eは平坦に形成されている。
サイドシルインナー25のインナー開口部31は、サイドシル補強部材26の後端部26bで塞がれる。
後端部25eおよび後端部26bでシル断面が閉断面形状に形成される。
各***量は、H1>H2、H1>H3が成立する。
よって、ピラー立設部位35aの断面形状に対して、前後の傾斜部35b,35cの断面形状(すなわち、断面積)を小さくできる。
これにより、サイドシル補強部材26の軽量化を図ることができる。
図7(a),(b)は本発明に係る自動車の車体構造に車体前方から荷重が作用する例を説明する図である。
(a)に示すように、サイドシル13はフロントサイドメンバー11に対して間隔S1だけオフセットされている。
よって、フロントサイドメンバー11に車体前方から荷重F1が作用した場合に、アウトリガー12を介してサイドシル13の前端部13cに荷重F2が矢印の如く伝わる。
まず、サイドシル13の前端部13cに曲げ荷重F2Yが作用する例を(a)に基づいて説明する。
M1=F2Y×L1
但し、L1:前端部13cから曲げ荷重F2Yが作用する部位までの距離
距離L1は、中央13bにおいて最大L1MAXとなる。
よって、曲げモーメントM1は、中央13bにおいて最大曲げモーメントM1MAXとなる。
M1MAX=F2Y×L1MAX
よって、サイドシル13の中央13bの剛性を高めることができる。これにより、サイドシル13の中央13bに作用する最大曲げモーメントM1MAXを、サイドシル補強部材26のピラー立設部位35aで確実に支えることができる。
前傾斜部35bは車体前方向に向けて徐々に車体中央49に近づくように傾斜状に形成されている。
すなわち、サイドシル13は、曲げモーメントM1の大きさに対応させて形状を決めている。
つぎに、サイドシル13の前端部13cに座屈荷重F2Xが作用する例を(b)に基づいて説明する。
加えて、サイドシルインナー25、サイドシル補強部材26およびサイドアウターパネル21(図2参照)に、車体前後方向に直線状に延出された上フランジ32,41,51(符号51は図2参照)、および車体前後方向に直線状に延出された下フランジ33,42,52(符号52は図2参照)がそれぞれ設けられている。
結合した上フランジ32,41,51および結合した下フランジ33,42,52は、車体前後方向に直線状に延出されている。
よって、サイドシル13の前端部13cに座屈荷重F2Xが作用した場合、作用した座屈荷重F2Xをサイドシル13で確実に支えることができる。
(a)に示すように、サイドシル13はリヤサイドメンバー16に対して間隔S2だけオフセットされている。
よって、リヤサイドメンバー16に車体後方から荷重F3が作用した場合に、サイドシル13の後端部13aに荷重F4が矢印の如く伝わる。
まず、サイドシル13の後端部13aに曲げ荷重F4Yが作用する例を(a)に基づいて説明する。
M2=F4Y×L2
但し、L2:後端部13aから曲げ荷重F4Yが作用する部位までの距離
距離L2は、中央13bにおいて最大L2MAXとなる。
よって、曲げモーメントM2は、中央13bにおいて最大曲げモーメントM2MAXとなる。
M2MAX=F4Y×L2MAX
よって、サイドシル13の中央13bの剛性を高めることができる。これにより、サイドシル13の中央13bに作用する最大曲げモーメントM2MAXを、サイドシル補強部材26のピラー立設部位35aで確実に支えることができる。
後傾斜部35cは車体後方向に向けて徐々に車体中央49に近づくように傾斜状に形成されている。
すなわち、サイドシル13は、曲げモーメントM2の大きさに対応させて形状を決めている。
よって、サイドシル補強部材26に後傾斜部35cを備えることで、サイドシル13の重量増加を抑えるとともに、サイドシル13の後半部に作用する曲げモーメントM2をサイドシル13で確実に支えることができる。
つぎに、サイドシル13の後端部13aに座屈荷重F4Xが作用する例を(b)に基づいて説明する。
加えて、サイドシルインナー25、サイドシル補強部材26およびサイドアウターパネル21(図2参照)に、車体前後方向に直線状に延出された上フランジ32,41,51(符号51は図2参照)、および車体前後方向に直線状に延出された下フランジ33,42,52(符号52は図2参照)がそれぞれ設けられている。
結合した上フランジ32,41,51および結合した下フランジ33,42,52は、車体前後方向に直線状に延出されている。
よって、サイドシル13の後端部13aに座屈荷重F4Xが作用した場合、作用した座屈荷重F4Xをサイドシル13で確実に支えることができる。
サイドシル補強部材26は、中央に***量H1のピラー立設部位35aを備え、ピラー立設部位35aの左右側にそれぞれ前後の傾斜部35b,35cを備える。
ピラー立設部位35aは、上下の補強フランジ41,42から車体外側に最も***した部位である。
具体的には、直線状の上前傾斜稜線61aおよび直線状の下前傾斜稜線62aが、ピラー立設部位35aから前端部26aに向けて車体中央49に徐々に近づくように傾斜されている。
具体的には、直線状の上後傾斜稜線61cおよび直線状の下後傾斜稜線62cが、ピラー立設部位35aから後端部26bに向けて車体中央49に徐々に近づくように傾斜されている。
前述したように、上下の前傾斜稜線61a,62aが、ピラー立設部位35aから前端部26aに向けて車体中央49に徐々に近づくように直線状に傾斜されている。
加えて、上下の後傾斜稜線61c,62cが、ピラー立設部位35aから後端部26bに向けて車体中央49に徐々に近づくように直線状に傾斜されている。
同時に、荷重F7が、後傾斜部35cの上下の後傾斜稜線61c,62cに沿って矢印の如くリヤサイドメンバー16に伝わる(分散される)。
分散された荷重F6はフロントサイドメンバー11で支えられ、分散された荷重F7はリヤサイドメンバー16で支えられる。
サイドシル13で支える荷重を減らすことで、サイドシル13の剛性を確保することができる。
サイドシル13の略中央13bに荷重(曲げ荷重)F8が車体側方から作用した場合、サイドシル13に曲げモーメントM3が作用する。
M3MAX=(F8×L4×L5)/L3
但し、L3:サイドシル13の前端部13c〜後端部13a間の距離
L4:サイドシル13の前端部13c〜略中央13b間の距離
L5:サイドシル13の後端部13a〜略中央13b間の距離
最大曲げモーメントM3MAXをピラー立設部位35aで支える。
この曲げモーメントM3を、前後の傾斜部35b,35cで支える。
すなわち、サイドシル13は、曲げモーメントM3の大きさに対応させて形状を決めている。
よって、サイドシル補強部材26に前後の傾斜部35b,35cを備えることで、サイドシル13の重量増加を抑えるとともに、サイドシル13の剛性を確保することができる。
Claims (2)
- 車体前部側のフロントサイドメンバーおよび車体後部側のリヤサイドメンバー間に、それぞれのメンバーに対して車体外側にオフセットされてサイドシルが設けられ、このサイドシルの略中央にピラーが立設され、前記サイドシルおよび前記ピラーの車体外側にサイドアウターパネルが設けられた自動車の車体構造において、
前記サイドシルは、
車体前後方向に直線状に延出されたサイドシルインナーと、
前記サイドシルインナーの車体外方側に配置されるとともに、前記サイドシルインナーに沿って設けられ、車体外側の部位が前記ピラーから前後の端部に向けて車体中央に徐々に近づくように傾斜させた直線状の稜線を有するサイドシル補強部材と、
を備えたことを特徴とする自動車の車体構造。 - 前記サイドシルインナーに車体前後方向に直線状に延出されたインナーフランジを有し、
前記サイドシル補強部材に車体前後方向に直線状に延出された補強フランジを有し、
前記サイドアウターパネルに車体前後方向に直線状に延出されたアウターフランジを有し、
前記インナーフランジ、前記補強フランジおよび前記アウターフランジを結合したことを特徴とする請求項1記載の自動車の車体構造。
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