JP5935762B2 - 車体側部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体の前後方向に延在するサイドシルと、上下方向に延在して下端においてサイドシルと接合されるセンターピラーとを備えてなる車体側部構造に関する。

近年、自動車の軽量化が強く求められており、この要請に応えるため、部品に高強度材料を用いることで板厚を低減し、これによって軽量化を実現するための検討が行われている。
部品の板厚を低減すれば必然的に車体の剛性が低下するため、板厚の薄い材料を用いた場合において剛性を高めるために車体構造を工夫することが必要となってくる。

車体側部構造においては、前後方向に延びるサイドシルと上下方向に延びて下端部がサイドシルと連結されるセンターピラーとの結合部における剛性が特に重要である。
一般に、外板であるボディサイドパネルを除くと、サイドシルはサイドシルインナーとサイドシルアウターとによって閉断面形状に形成されている。また、センターピラーはセンターピラーインナーとセンターピラーアウターによって閉断面形状に形成されている。そして、センターピラーインナーの下部はサイドシルインナーとサイドシルアウターに挟まれて結合されている。また、サイドシルの内部には節状部材が配設される場合もある。

特許文献１には、車体側面の下部において車体前後方向に延びるサイドシル内に該サイドシルを補強する節状部材が配設されてなる車体側部構造に関する提案がなされている。
特許文献１においては、節状部材であるバルクヘッドをサイドシル内部に設けることで、側面衝突性能、強度及び剛性を高めている。
もっとも、特許文献１の構造において、節状部材は、センターピラーとサイドシルの結合領域ではなく、該領域よりも車体前後方向に離れた位置に配設されている。

特許文献２には、サイドシルインナーとサイドシルアウターの間にサイドシル補強部材が配設され、サイドシルインナー又はサイドシルアウターとサイドシル補強部材との間を車体前後方向に区切るように配設される第１の節状部材と、他方のサイドシルインナー又はサイドシルアウターとサイドシル補強部材との間を車体前後方向に区切るように配設される第２の節状部材を有する車体側部構造が提案されている。

特許文献２の車体側部構造において、第１の節状部材は車幅方向における一方の端部にサイドシルインナーあるいはサイドシルアウターに固定される固定端部が形成され、車幅方向における他方の端部にサイドシル補強部材に対向する自由端が形成されることを特徴としている。
また、第２の節状部材は車幅方向における一方の端部がサイドシルインナー又はサイドシルアウターに接合されるとともに、車幅方向における他方の端部がサイドシル補強部材に接合されることを特徴としている。
このような構造により、側面衝突によってサイドシルに車体外方から荷重が入力される際に、サイドシルにかかる荷重を、サイドシル内を通じて車幅方向内方へ伝達するようにしている。

特開２０１０−１２０４１８号公報 特開２００７−２１０３６７号公報

しかしながら、特許文献１の車体側部構造では、節状部材であるバルクヘッドがサイドシルの断面が崩れるのを抑制することはできるものの、バルクヘッドはサイドシルとセンターピラーの結合領域の外側に配置されているため、サイドシルとセンターピラーの結合部剛性を十分に向上させるには至っていない。

また、特許文献２の車体側部構造では、第１の節状部材は、その一端がセンターピラーインナー等のサイドシル補強部材に接合されておらず、剛性を向上する部材としては機能していない。また、節状部材を第１の節状部材と第２の節状部材の２つの部品から構成されており、部品点数も増えてしまうという問題もあった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、部品数を抑制しつつ、剛性を向上させることができる自動車の車体側部構造を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る車体側部構造は、車体の前後方向に延在するサイドシルと、上下方向に延在して下端において前記サイドシルと接合されるセンターピラーと、前記サイドシルの内部に設置される板体からなる節状部材とを備えてなる車体側部構造であって、
前記サイドシルは、上下にフランジ部を有するハット断面部材からなるサイドシルアウターと、上下にフランジ部を有するハット断面部材からなるサイドシルインナーを備えてなり、
前記センターピラーはセンターピラーアウターとセンターピラーインナーを備えてなり、
前記センターピラーアウターの下端部は前記サイドシルアウターの縦壁外面に接合され、
前記センターピラーインナーの下端部は平板からなり、該平板の車両前後方向両端に車内側又は車外側に屈曲する屈曲片部を有し、該平板が前記サイドシルアウターと前記サイドシルインナーとの間に配置されて前記サイドシルアウター及び前記サイドシルインナーの前記上下のフランジ部に接合され、
前記節状部材は、前記サイドシルの内部空間における前記センターピラーインナーの下端部の平板を車体前後から挟んでそれぞれ配置され、各節状部材は前記センターピラーインナーの下端部の前記平板の前記屈曲片部、前記サイドシルアウターの上面、側面及び下面にそれぞれ接合されていることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記節状部材は前記サイドシルインナーに接合されていることを特徴とするものである。

（３）また、本発明に係る車体側部構造は、車体の前後方向に延在するサイドシルと、上下方向に延在して下端において前記サイドシルと接合されるセンターピラーと、前記サイドシルの内部に設置される板体からなる節状部材とを備えてなる車体側部構造であって、
前記サイドシルは、上下にフランジ部を有するハット断面部材からなるサイドシルアウターと、上下にフランジ部を有するハット断面部材からなるサイドシルインナーを備えてなり、
前記センターピラーはセンターピラーアウターとセンターピラーインナーを備えてなり、
前記センターピラーアウターの下端部は前記サイドシルアウターの縦壁外面に接合され、
前記センターピラーインナーの下端部は平板からなり、該平板の車両前後方向両端に車内側又は車外側に屈曲する屈曲片部を有し、該平板が前記サイドシルアウターと前記サイドシルインナーとの間に配置されて前記サイドシルアウター及び前記サイドシルインナーの前記上下のフランジ部に接合され、
前記節状部材は、前記サイドシルの内部空間における前記センターピラーインナーの下端部の平板を車体前後から挟んでそれぞれ配置され、各節状部材は前記センターピラーインナーの下部の平板の前記屈曲片部、前記サイドシルアウターの側面及び前記サイドシルインナーの側面にそれぞれ接合されていることを特徴とするものである。

本発明においては、節状部材が、サイドシルの内部空間におけるセンターピラーインナーの下端部を挟む車体前後にそれぞれ配置され、各節状部材はセンターピラーインナーの下部、サイドシルアウターの上面、側面及び下面にそれぞれ接合されていることにより、部品数の増加を抑制しつつ、車体側部の剛性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係る車体側部構造の斜視図であり、サイドシルインナーを取り外した状態で車内側から見た状態を示している。 本発明の一実施の形態に係る車体側部構造の斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係る車体側部構造の斜視図であり、サイドシルインナーを取り外した状態で車内側から見た状態を示している。 本発明のさらに他の実施の形態に係る車体側部構造の斜視図であり、サイドシルインナーを取り外した状態で車内側から見た状態を示している。 本発明に係る車体側部構造の効果を確認するための試験体の一例、及び該試験体を用いた剛性試験方法の説明図である。 本発明に係る車体側部構造の効果を確認するための比較例としての車体側部構造の斜視図であり、サイドシルインナーを取り外した状態で車内側から見た状態を示している。 本発明に係る車体側部構造の効果を確認するための他の比較例としての車体側部構造の斜視図であり、サイドシルインナーを取り外した状態で車内側から見た状態を示している。 剛性試験結果を示すグラフである。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態に係る車体側部構造１は、図１及び図２に示すように、車体の前後方向に延在するサイドシル５と、上下方向に延在して下端においてサイドシル５と接合されるセンターピラー３と、サイドシル５の内部に設置される板体からなる節状部材９とを備えている。
以下、各構成を詳細に説明する。

＜サイドシル＞
サイドシル５は、上面部１１ａと側面部１１ｂと下面部１１ｃと上フランジ部１１ｄと下フランジ部１１ｅとを有するハット断面部材からなるサイドシルアウター１１と、同様に上面部１３ａと側面部１３ｂと下面部１３ｃと上フランジ部１３ｄと下フランジ部１３ｅとを有する軸方向直交断面がハット形状からなるサイドシルインナー１３を備えている（図２参照）。
サイドシル５は、サイドシルアウター１１を車外側に配置して、サイドシルインナー１３を車内側に配置して、これらの部品によって規定される内部空間７を有している。
なお、図１は、サイドシルインナー１３を外した状態を車内側から見た斜視図である。

＜センターピラー＞
センターピラー３は、フランジ部１５ａを有するハット型断面部材からなるセンターピラーアウター１５と、同じくフランジ部１７ａを有するハット型断面部材からなるセンターピラーインナー１７とを備えている。
センターピラー３は、センターピラーアウター１５のフランジ部１５ａと、センターピラーインナー１７のフランジ部１７ａとを接合することにより、筒状に形成されている。

センターピラーアウター１５の下端部は、サイドシルアウター１１の側面部１１ｂの外面に接合されている。
また、センターピラーインナー１７の下端部１７ｂは平板からなり、下端部１７ｂの長さはサイドシルアウター１１の上フランジ部１１ｄから下フランジ部１１ｅに亘るように設定されている。また、下端部１７ｂの車体前後方向両端には、両端から車内側に屈曲する屈曲片部１９が設けられている。なお、屈曲片部１９は車外側に屈曲してもよい。
センターピラーインナー１７の下端部１７ｂは、サイドシルアウター１１とサイドシルインナー１３に挟まれるように配置され、下端部１７ｂにおける車外側の面がサイドシルアウター１１の上フランジ部１１ｄ及び下フランジ部１１ｅに接合され、車内側の面がサイドシルインナー１３の上フランジ部１３ｄ及び下フランジ部１３ｅに接合されている。

＜節状部材＞
節状部材９は、図１に示すように、サイドシル５の内部空間７の形状と略同一の大きさに形成された矩形状の板体からなり、サイドシルアウター１１の上面部１１ａに接合するための上屈曲片部（図示なし）と、側面部１１ｂに接合するための外側屈曲片部９ａと、下面部１１ｃに接合するための下屈曲片部９ｂとを有している。
節状部材９は、サイドシル５の内部空間７におけるセンターピラーインナー１７の下端部１７ｂを挟んで車体前後にそれぞれ配置され、各節状部材９は、センターピラーインナー１７側の面がセンターピラーインナー１７の屈曲片部１９に、上屈曲片部がサイドシルアウター１１の上面（上面部１１ａ）に、外側屈曲片部９ａが側面（側面部１１ｂ）に、下屈曲片部９ｂが下面（下面部１１ｃ）にそれぞれ接合されている。これによって、節状部材９は、サイドシル５の内部空間７を、垂直な面で前後方向に仕切っている。

このように、節状部材９は、その３辺がサイドシルアウター１１に接合されることで、外力が作用した際に節状部材９が移動したり変形したりするのを防止している。そして、移動や変形が防止された節状部材９にセンターピラーインナー１７の下端部１７ｂが接合されることで、センターピラー３とサイドシル５の接合部の剛性が向上している。

以上のように構成された車体側部構造１の作用を説明する。
サイドシルアウター１１側から荷重が作用した場合、節状部材９がサイドシル５の形状崩れを防止することで車体側部構造１の剛性を高めている。
また、センターピラー３に対して車体側方から荷重が作用すると、荷重が作用したセンターピラー３の部位が車内側に向かう力を受け、このときセンターピラーインナー１７の下端部１７ｂには、下端部１７ｂを引き上げようとする力が作用する。
しかしながら、センターピラーインナー１７は、その下端部１７ｂが節状部材９に接合され、しかも節状部材９はその３辺がサイドシルアウター１１に接合されていることから、センターピラーインナー１７は、上記の引上げ力に充分に抵抗でき、それ故にセンターピラーインナー１７の変形が防止される。
このように、本実施の形態の車体側部構造１は、サイドシルアウター１１及びセンターピラーアウター１５のいずれに荷重が作用した場合でも、高い剛性を発揮することができる。

〔実施の形態２〕
次に、本発明の他の実施の形態に係る車体側部構造２１について図３に基づいて説明する。
図３は、サイドシルインナー１３を取り外した状態の車体側部構造２１の斜視図である。図３において、上記実施の形態１と同様のものには同一の符号を付している。
本実施の形態の車体側部構造２１は、節状部材９がサイドシルインナー１３の側面部１３ｂに接合するための内側屈曲片部９ｃを有しており、節状部材９をサイドシルアウター１１のみでなくサイドシルインナー１３に接合している点に特徴がある。

本実施の形態においては、節状部材９をサイドシルアウター１１の３面に加えてサイドシルインナー１３に接合したことにより、節状部材９の移動・変形を確実に防止でき、これによって車体側部構造２１の剛性をさらに高めることができる。

なお、図３に示した例では、節状部材９をサイドシルインナー１３の側面部１３ｂに接合する例を示したが、節状部材９が接合されるサイドシルインナー１３の部位は、サイドシルインナー１３の上面部１３ａ、側面部１３ｂ及び下面部１３ｃの少なくとも一カ所であればよい。

〔実施の形態３〕
次に、本発明のさらに他の実施の形態に係る車体側部構造２３について図４に基づいて説明する。
図４は、サイドシルインナー１３を取り外した状態の車体側部構造２３の斜視図である。図４において、実施の形態１及び実施の形態２と同様のものには同一の符号を付している。

本実施の形態の車体側部構造２３において、節状部材９が、サイドシル５の内部空間７におけるセンターピラーインナー１７の下端部１７ｂを挟む車体前後にそれぞれ配置され、センターピラーインナー１７の屈曲片部１９に接合されている点は、上記実施の形態１及び実施の形態２と同様である。
しかしながら、節状部材９とサイドシル５との接合が、サイドシルアウター１１の側面部１１ｂと、サイドシルインナー１３の側面部１３ｂにおいてなされている点が、他の実施の形態と異なっている。

節状部材９は、図４に示すように、サイドシルアウター１１の側面部１１ｂと接合するための外側屈曲片部９ａと、サイドシルインナー１３の側面部１３ｂに接合するための内側屈曲片部９ｃとを有している。
このように、節状部材９を、サイドシルアウター１１の側面部１１ｂ及びサイドシルインナー１３の側面部１３ｂに接合することで、節状部材９をサイドシル５に確実に固定でき、これによって上記実施の形態１，２と同様に車体側部構造２３の剛性を高めることができる。
また、本実施の形態では、節状部材９の接合箇所が、サイドシルアウター１１の側面部１１ｂ及びサイドシルインナー１３の側面部１３ｂの２箇所であることから、接合箇所が少なく組み立てが容易であるという効果が得られている。

上記の実施の形態１〜３では、節状部材９の形状として矩形のものを例に挙げて説明したが、節状部材９の形状は矩形に限られず、台形などであってもよい。また、節状部材９には軽量化を図るために一部に孔を形成してもよい。このように、節状部材９は種々の形状を適用することができる。
また、節状部材９は同一形状である必要はなく、組み立てやすさや取付位置に応じて、それぞれ異なる形状にしてもよい。

実施の形態１〜３に係る車体側部構造１、車体側部構造２１、車体側部構造２３の剛性試験を行ったので、これについて説明する。
剛性試験は、各車体側部構造について試験体を作成し、各試験体に対して荷重を付与して剛性値を求め、該各剛性値を評価するというものである。
図５に、試験体の例として車体側部構造１についての試験体２４を示す。なお、図５において、試験体２４の各部を示す符号は図１、図２に付したものと同一の符号を付している。

剛性試験は車体側方からのセンターピラー３に対する衝突（側面衝突）を想定したものであり、サイドシル５の前後両端面を固定し、図５に示すように、センターピラー３の上方端部に対して車外側から車両幅方向（図５中の矢印Ｆｙ参照）に荷重を与えるものとした。

図６、図７は比較例としての車体側部構造の説明図である。図６及び図７は、サイドシルインナー１３を外した状態を車内側から見た斜視図である。
図６に示す車体側部構造２５は、節状部材９がサイドシルアウター１１の上面部１１ａ、側面部１１ｂ及び下面部１１ｃに接合されているが、センターピラーインナー１７とは接合されていない。
また、図７に示す車体側部構造２７は、センターピラーインナー１７はその屈曲片部１９を介して節状部材９に接合されているが、節状部材９とサイドシル５とは、サイドシルアウター１１の側面部１１ｂのみにおいて接合されている。
なお、図６、図７において、車体側部構造１、車体側部構造２１、車体側部構造２３と同様のものには同一の符号を付している。
そして、これらの比較例について試験体を作成し同様の剛性試験を行った。

図８に、剛性試験による各試験体の剛性値の比較結果を示す。図８は、車体側部構造２５について作成した試験体（比較例１）の剛性値を基準として各試験体の剛性比を表している。図８において、比較例２は車体側部構造２７について作成した試験体、本発明例１は車体側部構造２１について作成した試験体、本発明例２は前述した車体側部構造１について作成した試験体２４、本発明例３は車体側部構造２３について作成した試験体の剛性比をそれぞれ表している。

図８に示す通り、本発明を適用した本発明例１〜本発明例３において大幅に剛性向上していることが確認された。
このように、本発明例１〜３が高剛性であるのは、次の理由からである。車体側部構造１、車体側部構造２１、車体側部構造２３において、節状部材９が上下方向に対して高い剛性を有するように他の部材と接合しており、その節状部材９にセンターピラーインナー１７が接合されているため、結果としてセンターピラーインナー１７の移動・変形が抑制されて側部構造全体として高剛性になったと考えられる。

他方、車体側部構造２５では、そもそも節状部材９にセンターピラーインナー１７が接合されておらず、センターピラーインナー１７の移動・変形を抑制する作用が小さい。また、車体側部構造２７では、節状部材９にセンターピラーインナー１７が接合されているものの、節状部材９のサイドシル５に対する接合箇所が１箇所（外側屈曲片部９ａ）のみであり、センターピラーインナー１７から作用する応力によって節状部材９自体が移動・変形するため、高い剛性が得られないものと考えられる。

１ 車体側部構造
３ センターピラー
５ サイドシル
７ 内部空間
９ 節状部材
９ａ 外側屈曲片部
９ｂ 下屈曲片部
９ｃ 内側屈曲片部
１１ サイドシルアウター
１１ａ 上面部
１１ｂ 側面部
１１ｃ 下面部
１１ｄ 上フランジ部
１１ｅ 下フランジ部
１３ サイドシルインナー
１３ａ 上面部
１３ｂ 側面部
１３ｃ 下面部
１３ｄ 上フランジ部
１３ｅ 下フランジ部
１５ センターピラーアウター
１５ａ フランジ部
１７ センターピラーインナー
１７ａ フランジ部
１７ｂ 下端部
１９ 屈曲片部
２１ 車体側部構造
２３ 車体側部構造
２４ 試験体
２５ 車体側部構造
２７ 車体側部構造

Claims (3)

1. 車体の前後方向に延在するサイドシルと、上下方向に延在して下端において前記サイドシルと接合されるセンターピラーと、前記サイドシルの内部に設置される板体からなる節状部材とを備えてなる車体側部構造であって、
   前記サイドシルは、上下にフランジ部を有するハット断面部材からなるサイドシルアウターと、上下にフランジ部を有するハット断面部材からなるサイドシルインナーを備えてなり、
   前記センターピラーはセンターピラーアウターとセンターピラーインナーを備えてなり、
   前記センターピラーアウターの下端部は前記サイドシルアウターの縦壁外面に接合され、
   前記センターピラーインナーの下端部は平板からなり、該平板の車両前後方向両端に車内側又は車外側に屈曲する屈曲片部を有し、該平板が前記サイドシルアウターと前記サイドシルインナーとの間に配置されて前記サイドシルアウター及び前記サイドシルインナーの前記上下のフランジ部に接合され、
   前記節状部材は、前記サイドシルの内部空間における前記センターピラーインナーの下端部の平板を車体前後から挟んでそれぞれ配置され、各節状部材は前記センターピラーインナーの下端部の前記平板の前記屈曲片部、前記サイドシルアウターの上面、側面及び下面にそれぞれ接合されていることを特徴とする車体側部構造。
2. 前記節状部材は前記サイドシルインナーに接合されていることを特徴とする請求項１に記載の車体側部構造。
3. 車体の前後方向に延在するサイドシルと、上下方向に延在して下端において前記サイドシルと接合されるセンターピラーと、前記サイドシルの内部に設置される板体からなる節状部材とを備えてなる車体側部構造であって、
   前記サイドシルは、上下にフランジ部を有するハット断面部材からなるサイドシルアウターと、上下にフランジ部を有するハット断面部材からなるサイドシルインナーを備えてなり、
   前記センターピラーはセンターピラーアウターとセンターピラーインナーを備えてなり、
   前記センターピラーアウターの下端部は前記サイドシルアウターの縦壁外面に接合され、
   前記センターピラーインナーの下端部は平板からなり、該平板の車両前後方向両端に車内側又は車外側に屈曲する屈曲片部を有し、該平板が前記サイドシルアウターと前記サイドシルインナーとの間に配置されて前記サイドシルアウター及び前記サイドシルインナーの前記上下のフランジ部に接合され、
   前記節状部材は、前記サイドシルの内部空間における前記センターピラーインナーの下端部の平板を車体前後から挟んでそれぞれ配置され、各節状部材は前記センターピラーインナーの下部の平板の前記屈曲片部、前記サイドシルアウターの側面及び前記サイドシルインナーの側面にそれぞれ接合されていることを特徴とする車体側部構造。
   

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