JP2011046301A - 車体側部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】サイドシルの軽量化と衝突に対するサイドシルの強度確保の両立を図り、センタピラーの車室内への侵入量を抑制した車体側部構造を提供する。
【解決手段】車体側部構造１１は、フロアパネル４５の端１１５に連なる左のサイドシル６６と、左のサイドシル６６にほぼ対称な右のサイドシルと、センタピラー８１と、を備える。センタピラー８１近傍で、左・右のサイドシル６６を結合しているクロスメンバー（フロア前クロスメンバー４８）に一端を結合し、他端をサイドシル６６の縦辺部（インナ縦辺部９４）に結合し、側突荷重に対するサイドシル６６の強度及びクロスメンバー（フロア前クロスメンバー４８）の強度より強度が小さいガセット１５１を備えている。
【選択図】図８

Description

本発明は、車室の床に連続するサイドシルを有する車体側部構造に関するものである。

車体側部構造には、車室の床の左右端に連続した管状のサイドシル内に補強部材を設けたサイドシル補強構造がある。サイドシル補強構造は、補強部材（シルレインフォース）をサイドシルの前端から溝形に延ばし、シルレインフォースの中央から溝の深さ、幅を漸減することで、正面衝突したときの応力集中を防ぎ、サイドシルの局部的な変形を防止している（例えば、特許文献１参照）。

しかし、従来技術（特許文献１）は、サイドシルを補強するために、サイドシル内に溝形のシルレインフォースを重ねるように配置するので、サイドシルの重量が増加するという問題がある。
また、シルレインフォースの無いサイドシルの中央は、補強されず、側面衝突で荷重が加わると、サイドシルの中央に立設したセンタピラーが車室内に侵入し、サイドシルの侵入量が大きくなるおそれがある。

特許第３１５９２３１号公報

本発明は、サイドシルの軽量化と衝突に対するサイドシルの強度確保の両立を図り、センタピラーの車室内への侵入量を抑制した車体側部構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車室のフロアパネルの端に連なり、車室の左側壁の下部をなし車室の前から後まで延びる左のサイドシルと、左のサイドシルにほぼ対称な右のサイドシルと、左・右のサイドシルの中央に立設したセンタピラーと、を備えた車体側部構造において、センタピラー近傍で、左・右のサイドシルを結合しているクロスメンバーに一端を結合し、他端をサイドシルの縦辺部に結合し、側突荷重に対するサイドシルの強度及びクロスメンバーの強度より強度が小さいガセットを備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、サイドシルの縦辺部に沿ってサイドシル補強フレームが、車室の中央へ上面部を向けて沿設されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、センタピラーに含まれるセンタピラースチフナの下端をフロアパネルの端に一体化していることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、フロアパネルの端に連なる左のサイドシルと、右のサイドシルと、センタピラーと、を備え、センタピラー近傍で、左・右のサイドシルを結合しているクロスメンバーに一端を結合し、他端をサイドシルの縦辺部に結合し、側突荷重に対するサイドシルの強度及びクロスメンバーの強度より強度が小さいガセットを備えているので、側面衝突時の側突荷重がサイドシルに入力されると、ガセットが優先的に潰れて荷重を吸収し、クロスメンバーの曲げ変形が抑制され、センタピラーの車室内への侵入量を抑制することができる。

請求項２に係る発明では、サイドシルの縦辺部に沿ってサイドシル補強フレームが、車室の中央へ上面部を向けて沿設されているので、サイドシル補強フレームの上面部の上方で交差しているクロスメンバーの両端は、上面部に沿って傾斜して上面部によって補強され、サイドシルのねじれに伴うクロスメンバーの端の曲がりを抑制することができる。

請求項３に係る発明では、センタピラーに含まれるセンタピラースチフナの下端をフロアパネルの端に一体化しているので、側面衝突時の側突荷重がセンタピラーに入力されると、側突荷重をセンタピラースチフナの下端によってフロアパネルの端に伝えて分散させることができ、センタピラーの車室内方への曲がり量を抑制することができる。

本発明の実施例に係る車体側部構造を採用した車体の斜視図である。 実施例に係る車体側部構造を採用した車体のアンダボデーの平面図兼作用図である。 実施例に係る車体側部構造を採用した車体のアンダボデーの側面図兼作用図である。 図１の４−４線断面図兼作用図である。 図１の５−５線断面図兼作用図である。 図１の６−６線断面図兼作用図である。 本発明の実施例に係る車体側部構造の分解図である。 図７の８−８線断面図である。 実施例に係る車体側部構造の側面衝突時における強度確保と軽量化を両立する機構を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例で詳細に説明する。

実施例に係る車体側部構造１１は、図１に示すように、車両１２の車体１３の下部１４に採用され、衝突したときの強度を高め、且つ、軽量化を図っている。以降で具体的に説明していく。

車両１２は、図１〜図３に示すように、４ドアセダンで、前乗降口１７に図に示していない前ドアが設けられ、後乗降口１８に図に示していない後ドアが設けられ、フロントのエンジンルーム２１にエンジン２２が配置される。２４は、車体１３に支持される前輪である。

車体１３は、車室２６の床をなすアンダボデー２７、車室２６前のフロントボデー２８、車室２６の左のサイドボデー３１、右のサイドボデー３２、車室２６後のリヤボデー３３、ルーフ３４を備えている。そして、車両１２の中央の中心軸線Ｃを基準に左右がほぼ左右対称である。

フロントボデー２８は、エンジンルーム２１を有し、エンジンルーム２１の下部を形成している左のフロントサイドフレーム３６と、右のフロントサイドフレーム３７と、左右のアッパメンバー３８と、を備えている。そして、フロントサイドフレーム３６、３７が車両１２の正面４１からアンダボデー２７まで延びている。
フロントボデー２８には、図３に示すようにフロントボデー２８の下方からエンジン２２などを載せたサブボデー４３（図１０も参照）が取付けられる。

アンダボデー２７は、左のサイドボデー３１と右のサイドボデー３２に取付けられたフロアパネル４５と、中央に形成されたトンネル部４６と、これらのトンネル部４６やフロアパネル４５や左右のサイドボデー３１、３２に接合しているフロア前クロスメンバー４８と、フロア前クロスメンバー４８に略平行に車両１２後方に所定距離だけ離して設けたフロア中央クロスメンバー５２と、を備える。

また、アンダボデー２７は、フロア中央クロスメンバー５２より後方に設けたミドルクロスメンバー５３と、車室２６とエンジンルーム２１を隔絶しているダッシュボード５４と、ダッシュボード５４より車両１２前方に設けた前突荷重支持部材５６と、を備える。

フロア前クロスメンバー４８には、図２の運転席の座席の前部５８及び助手席の座席の前部６１が固定される。
フロア中央クロスメンバー５２には、運転席の座席の後部６２及び助手席の座席の後部６３が固定される。
ミドルクロスメンバー５３には、後部座席６４が固定される。

さらに、アンダボデー２７は、左のサイドボデー３１に設けた左のサイドシル６６の後端６７、右のサイドボデー３２に設けた右のサイドシル７１の後端７２にリヤフレーム７３を結合している。
リヤフレーム７３は、図２、図３に示すように、サイドシル６６、７１の後端６７、７２にそれぞれ接合した前部７５が車両１２上方へ向け傾斜し、且つ、車両１２の内方へ向け曲げて延ばして形成され、前部７５に連ねて後部７６が車両１２後方へ延びている。

左のサイドボデー３１と右のサイドボデー３２は対称なので、左のサイドボデー３１を主体に説明する。
サイドボデー３１は、フロントピラー７８と、センタピラー８１と、リヤピラー８２と、サイドシル６６と、これらの表面を形成するサイドアウタパネル８３と、を備えている。フロントピラー７８にはダッシュボード５４の左端を接合している。

センタピラー８１は、上端をルーフ３４のルーフサイドレール８５に接合し、下端１５６（図７参照）をサイドシル６６に接合している。
左のサイドシル６６の後端６７、右のサイドシル７１の後端７２にミドルクロスメンバー５３を結合している。
ここで、図２に示す通り、センタピラー８１からフロントピラー７８までの距離をＬ１とし、センタピラー８１からミドルクロスメンバー５３までの距離をＬ２とし、距離Ｌ２は距離Ｌ１より短い。

次に、サイドシル６６を詳しく説明する。
サイドシル６６は、図１、図４〜図７に示す通り、閉断面形状で、サイドシルインナ８６と、サイドシルインナ８６に接合しているサイドシルアウタ８７と、からなり、閉断面の形状がサイドシル６６の前部８８と中央部９１と後部９２で異なる。

サイドシル６６の前部８８は、図４に示す通り、断面Ｌ字形で、サイドシルインナ８６のインナ縦辺部９４がほぼ垂直に形成され、インナ縦辺部９４に直行して連なるインナ横辺部９６が形成されている。一方、サイドシルアウタ８７では、インナ縦辺部９４に対向させてアウタ縦辺部９７がほぼ垂直に形成され、アウタ縦辺部９７に連ねて直行しているアウタ横辺部９８が形成され、アウタ横辺部９８に連ねて直行しているアウタ縦辺部１０１が形成され、アウタ縦辺部１０１に連ねて直行している水平底辺部１０２が形成されている。

より詳しくは、サイドシル６６の前部８８は、Ｌの字を天地反転させて逆Ｌ字形に設け、インナ縦辺部９４を車室２６側に配置し、言い換えると、インナ縦辺部９４を車両１２の内側へ向けて配置し、フロアパネル４５を車両１２の外側（矢印ａ１の方向）へ向けて延ばしたフロアパネル４５（傾斜辺部１１７を含めて）とで、断面形状がおおむね三角形（傾斜辺部１１７、インナ縦辺部９４、インナ横辺部９６）若しくは三角形（傾斜辺部１１７、アウタ横辺部９８、アウタ縦辺部１０１）である。

サイドシル６６の中央部９１は、図５に示す通り、図４に示したアウタ横辺部９８及びアウタ縦辺部１０１に連続して滑らかにアウタ傾斜辺部１０４を形成したもので、断面を五角形にした部位である。すなわち、中央部９１はインナ縦辺部９４、インナ横辺部９６、アウタ縦辺部９７、水平底辺部１０２、アウタ傾斜辺部１０４からなる。

サイドシル６６の後部９２は、図６に示す通り、図５に示したアウタ傾斜辺部１０４に連続して滑らかにアウタ縦辺部９７を車両１２下方へ延長した延長部１０６を形成し、水平底辺部１０２を車両１２の外側へ延長した延長部１０７を形成して延長部１０６に連続させることで、断面を四角形にした部位である。すなわち、後部９２はインナ縦辺部９４、インナ横辺部９６、アウタ縦辺部９７（延長部１０６を含む）、水平底辺部１０２（延長部１０７を含む）からなる。

なお、サイドシル６６には、図８に示す、サイドシル補強フレーム１１１が取付けられているが、図４〜図６ではサイドシル補強フレーム１１１を省略している。

次に、フロアパネル４５について説明する。
フロアパネル４５は、図４、図５に示す通り、下方へ向いているフロア底部１２１の端１１５をサイドシル６６の水平底辺部１０２に接合し、端１１５に連ねて傾斜辺部１１７をサイドシル６６のアウタ縦辺部９７まで斜め上方へ延ばし、傾斜辺部１１７の端１２２をアウタ縦辺部９７にサイドアウタパネル８３を介して接合している。

傾斜辺部１１７は、アウタ縦辺部９７に重ねたサイドアウタパネル８３に端１２２を重ねて接合している。そして、サイドシル６６の前端１１６から図５に示すように、サイドシル６６の中央部９１以上後方へ延びている。

フロアパネル４５はまた、図７に示すように、サイドシル６６、７１の前端１１６同士の間からダッシュボード５４に連続している。
ダッシュボード５４の前には、前突荷重支持部材５６が配置されている。

次に、実施例に係る車体側部構造１１を主体に図１〜図８で説明する。
車体側部構造１１は、既に説明したように、車室２６のフロアパネル４５の端１１５に連なり、車室２６の左側壁（左のサイドボデー３１）の下部をなし車室２６の前から後まで延びる左のサイドシル６６と、左のサイドシル６６にほぼ対称な右のサイドシル７１と、左・右のサイドシル６６、７１の中央（中央部９１）に立設したセンタピラー８１と、を備える。また、図２、図７、図８に示すように、センタピラー８１近傍で、左・右のサイドシル６６、７１を結合しているクロスメンバー（フロア前クロスメンバー４８）に一端を結合し、他端をサイドシル６６の縦辺部（インナ縦辺部９４）に結合し、側突荷重に対するサイドシル６６の強度及びクロスメンバー（フロア前クロスメンバー４８）の強度より強度が小さいガセット１５１を備えている。

ガセット１５１の他端をサイドシル６６の縦辺部（インナ縦辺部９４）に結合したが、インナ縦辺部９４近傍のサイドシル６６のインナ横辺部９６に接合してもよい。

「ほぼ対称」とは、一部に非対称な部位が含まれるということである。例えば、運転席の形態と助手席の形態との違いによって左右で異なる箇所が生まれる。逆に、「ほぼ」を省いて「対称」と限定しても、一部に非対称な部位が含まれるものとする。

サイドシル６６の縦辺部（インナ縦辺部９４）に沿ってサイドシル補強フレーム１１１が、車室２６の中央へ上面部１５３を向けて（矢印ｄ１の方向）沿設されている。

センタピラー８１に含まれるセンタピラースチフナ１５５の下端１５６をフロアパネル４５の端１１５に一体化している。
「一体化している」とは、図５に示す通り、フロアパネル４５の端１１５に傾斜辺部１１７を介してセンタピラースチフナ１５５の下端１５６を一体的に結合している状態。詳しくは、傾斜辺部１１７とセンタピラースチフナ１５５の下端１５６とをサイドシル６６で結合している。

センタピラー８１はまた、図７に示すように、車両１２の外側から順に配置したサイドアウタパネル８３に含まれるセンタピラーアウタ１６１と、センタピラースチフナ１５５と、センタピラースチフナ１５５とで閉断面を形成しているセンタピラーインナ１６２と、からなる。そして、センタピラースチフナ１５５及びセンタピラーインナ１６２がサイドシル６６のインナ横辺部９６に立設している。なお、必要に応じて閉断面の内外に部材を追加してもよい。

次に、サイドシル補強フレーム１１１、フロア前クロスメンバー４８について図８で説明する。
サイドシル補強フレーム１１１の長さは、サイドシル６６の前端１１６から後端６７までである。
サイドシル補強フレーム１１１は、車両１２の正面から見たときに（図８の視点）、閉断面で、断面形状を三角形に形成し、フロアパネル４５に重ねている底辺部１６４が形成され、底辺部１６４に連ねて直行している補強縦辺部１６５が形成されてサイドシル６６に接合し、補強縦辺部１６５及び底辺部１６４に連なることで傾斜した補強斜辺部（上面部１５３）が形成されている。上面部１５３にフロア前クロスメンバー４８の両端を配置している。

フロア前クロスメンバー４８は、上クロスメンバー１６８と、上クロスメンバー１６８の下方に配置されている下クロスメンバー１７１と、からなる。上クロスメンバー１６８に下クロスメンバー１７１を結合して、図２、図７に示す通り、車両１２前後方向において、フロントピラー７８とセンタピラー８１との間に配置されて、一端を左のサイドシル６６に接合し、他端を右のサイドシル７１に接合している。

上クロスメンバー１６８は、本体１７２が閉断面に形成され、本体１７２の一端１７３がサイドシル６６に接合し、中央部１７４がトンネル部４６に接合している。一端１７３は、下部にテーパ部１７５を形成して細くした先端部１７６が形成されている。テーパ部１７５をサイドシル補強フレーム１１１の上面部（補強斜辺部）１５３に接合している。

また、本体１７２に第１連結部１７７及び第２連結部１７８がフロアパネル４５に向けて所望の高さだけ垂下して形成されて、第１連結部１７７が下クロスメンバー１７１に結合している。第２連結部１７８がトンネルフレーム１８１に結合している。

下クロスメンバー１７１は、本体１８３が溝形に形成され、溝の縁をフロアパネル４５に接合し、本体１８３の一端（外端）１８４がサイドシル補強フレーム１１１に接合し、本体１８３の他端（内端）１８５がトンネルフレーム１８１に結合している。
トンネルフレーム１８１は、管状に形成され、トンネル部４６に沿って延びている。
なお、フロア前クロスメンバー４８は、図１の中心軸線Ｃを基準に左右対称である。

フロア前クロスメンバー４８はまた、上クロスメンバー１６８の一端１７３、他端（図２を参照）にガセット１５１が結合されている。
ガセット１５１は、図７、図８に示すように、車両１２正面視（図８の視点）で三角形に形成され、車両１２側面視でコ字形に形成され、傾斜部１８７と、前側部１８８と、後側部１９１と、稜線部１９２と、折れビード１９３と、からなる。
傾斜部１８７が、上クロスメンバー１６８の天部からサイドシル６６のインナ横辺部９６まで延びている。前側部１８８及び後側部１９１が傾斜部１８７に連ねて上クロスメンバー１６８の側辺部に沿い重なり接合している

傾斜部１８７には、折れビード１９３が形成されている。詳しくは、折れビード１９３は、傾斜部１８７と前側部１８８とで形成された角（稜線部１９２）、傾斜部１８７と後側部１９１とで形成された角（稜線部１９２）に、Ｖ溝を形成したものである。

なお、折れビード１９３としてＶ溝を形成したが、折れビード１９３の形状は任意である。側突荷重に対するサイドシル６６の強度及びフロア前クロスメンバー４８の強度よりガセット１５１の強度が小さくなる形態であればよい。

次に、実施例に係る車体側部構造１１の作用を説明する。
車体側部構造１１は、図１、図２、図４に示す通り、車両１２が正面衝突したときに、前輪２４から入力される荷重をサイドシル６６の前端１１６のうち、図４に示すように、主にインナ縦辺部９４及びアウタ縦辺部１０１に入力するので、正面衝突の衝突性能を確保することができる。

すなわち、車体側部構造１１は、車両１２が正面衝突すると、前輪２４から入力される荷重は、サイドシル６６のインナ縦辺部９４の全体と水平底辺部１０２とインナ横辺部９６の車室２６側とによって前端１１６から後端６７へ伝達されるので、正面衝突の衝突性能を確保することができる。

具体的には、サイドシル６６の前端１１６は、前輪２４のうち車両後方へ向いている後面に接触して圧縮荷重を受けるインナ縦辺部９４とインナ縦辺部９４に直行している上のインナ横辺部９６とで逆Ｌ字形としたので、前輪２４からの荷重をサイドシルインナ８６を主体に効率よく伝達することができる。
また、前輪２４からの荷重をサイドシルインナ８６を主体に効率よく伝達するので、サイドシルアウタ８７の板厚を薄くすることができ、サイドシル６６の軽量化を図ることができる。

さらに、車体側部構造１１は、車両１２が側面衝突されたときに、サイドシル６６の傾斜辺部１０４によって、サイドシル６６は、四角形に比べ、菱形に変形し難く、側面衝突の衝突性能を確保することができる。

その上、車体側部構造１１は、車両１２の後に追突されたときや後乗降口１８の後ドアに側面衝突したときに、サイドシル６６の後部９２の断面形状を四角形の構造としたことで、圧縮や曲げや捩りに対する反力を確保することができ、追突や側面衝突に対する衝突性能を確保することができる。

詳しくは、サイドシル６６を含む車体１３の下部１４は、図２に示す通り、側面衝突の際に、相手車両がセンタピラー８１に矢印ａ２のように衝突すると、センタピラー８１の下端１４５に連結しているサイドシル６６は、車両１２の左右方向の内側（矢印ａ３の方向）、言い換えると、車室２６内へ向かって二点鎖線で示すように変形し始める。センタピラー８１からミドルクロスメンバー５３までの距離Ｌ２がセンタピラー８１からフロントピラー７８までの距離Ｌ１より短いので、ミドルクロスメンバー５３は、前突荷重支持部材５６に比べ、大きな荷重が入力され、サイドシル６６の後端６７は曲げ変形の傾向が顕著になるが、断面形状を四角形としたことで曲げに対する反力を確保することができる。

また、図１、図２に示す通り、相手車両が左のフロントサイドフレーム３６に矢印ａ４のように衝突しても、前突荷重支持部材５６によって荷重をフロントピラー７８や接合している部材にほぼ均一に分散するので、サイドシル６６の前端１１６に生じる捩れ変形の量は小さい。

一方、図３に示すように、相手車両がリヤフレーム７３に矢印ａ５のように衝突すると、リヤフレーム７３がサイドシル６６に対して上位（矢印ａ６）に配置されているので、サイドシル６６手前のリヤフレーム７３の前部７５とリヤフレーム７３の屈曲部７３ａに応力が集中する。つまり、図２及び図３に示している通り、リヤフレーム７３の前部７５が二点鎖線で示すように上方へ折れ曲げ変形することで、後突エネルギーを吸収する。サイドシル６６の後端６７は曲げ変形が大きくなるが、断面形状を四角形としたことで曲げに対する反力を確保することができる。

次に、図９で実施例に係る車体側部構造１１の作用を説明する。
図９（ａ）は図８に相当し側面衝突前の状態、図９（ｂ）は側面衝突後の状態を示している。

車体側部構造１１では、図９（ｂ）に示す通り、側面衝突した際に、主にガセット１５１によって荷重が吸収され、センタピラー８１は大きく倒れることがない。

具体的には、ガセット１５１は、フロア前クロスメンバー４８とサイドシル６６との結合箇所に設置されて、車両１２の側面に相手車両が矢印ｄ２のように接触する側面衝突でセンタピラー８１に荷重が入力されると、センタピラー８１が車室２６へ向かって倒れ始め、サイドシル６６が矢印ｄ３のように回動（捩れ）するのに伴い、ガセット１５１は押されて潰れ、圧縮変形する。つまり、ガセット１５１は側面衝突の衝撃を吸収する。その際、ガセット１５１は、圧縮の荷重が加わると、折れビード１９３に加わる荷重が大きくなり、フロア前クロスメンバー４８が変形し始める前、且つ、サイドシル６６の変形が大きくなる前に折れビード１９３を起点に圧縮変形する。その結果、フロア前クロスメンバー４８は、圧縮変形することなく、サイドシル６６の回転力を分散する。従って、センタピラー８１の車室２６内に倒れる量を抑制することができる。

また、車体側部構造１１では、側面衝突でセンタピラー８１及びサイドシル６６が変形し始めると、フロア前クロスメンバー４８の上クロスメンバー１６８に形成したテーパ部１７５及びサイドシル補強フレーム１１１の上面部１５３に荷重が伝わるので、フロア前クロスメンバー４８（上クロスメンバー１６８）の一端１７３の変形を抑制することができる。

本発明の車体側部構造は、車両に好適である。

１１…車体側部構造、２６…車室、３１…左側壁（左のサイドボデー）、４５…フロアパネル、４８…クロスメンバー（フロア前クロスメンバー）、６６…左のサイドシル、７１…右のサイドシル、８１…センタピラー、９１…左・右のサイドシルの中央（中央部）、９４…縦辺部（インナ縦辺部）、１１１…サイドシル補強フレーム、１１５…フロアパネルの端、１５１…ガセット、１５３…サイドシル補強フレームの上面部、１５５…センタピラースチフナ、１５６…センタピラースチフナの下端。

Claims (3)

1. 車室のフロアパネルの端に連なり、前記車室の左側壁の下部をなし前記車室の前から後まで延びる左のサイドシルと、該左のサイドシルにほぼ対称な右のサイドシルと、前記左・右のサイドシルの中央に立設したセンタピラーと、を備えた車体側部構造において、
   前記センタピラー近傍で、前記左・右のサイドシルを結合しているクロスメンバーに一端を結合し、他端を前記サイドシルの縦辺部に結合し、側突荷重に対する前記サイドシルの強度及び前記クロスメンバーの強度より強度が小さいガセットを備えていることを特徴とする車体側部構造。
2. 前記サイドシルの縦辺部に沿ってサイドシル補強フレームが、前記車室の中央へ上面部を向けて沿設されていることを特徴とする請求項１記載の車体側部構造。
3. 前記センタピラーに含まれるセンタピラースチフナの下端を前記フロアパネルの端に一体化していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車体側部構造。

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